通过将多个芯体块端对端地插入到玻璃套筒中制造光纤预制件，其中芯体块的包层－纤芯直径比（Ｄ／ｄ）在１－４的范围内。套筒和插入其中的芯体块垂直地安装在炉上并被加热，使得套筒拉长，其外径缩小而形成芯棒，从该芯棒可以截取Ｄ／ｄ比大于５的芯棒段。灰渣外包层沉积在芯棒段的圆周上，直到沉积灰渣的直径构造成预定的值。芯棒段和沉积灰渣外包层被固结以形成制成的光纤预制件。预制件的Ｄ／ｄ比优选地大约为１５或更大，光纤可以直接从预制件中拉制。
Increasing D/d ratio of core to core to fiber ratio (D/d) of fiber preform
An optical fiber preform is fabricated by inserting a plurality of core blocks end-to-end into the glass sleeve, wherein the cladding core diameter ratio (D / D) of the core block is within the range of 1-4. The sleeve and the core block inserted therein are vertically arranged on the furnace and are heated so that the sleeve is elongated, and the outer diameter is reduced to form a mandrel. The mandrel can intercept the mandrel section of the D / D ratio greater than 5. The ash cladding layer is deposited on the circumference of the mandrel section until the diameter of the ash deposit is constructed as a predetermined value. The mandrel section and the cladding layer of the ash deposit are consolidated to form an optical fiber preform. The D / D ratio of the preform is preferably about 15 or greater, and the fiber can be drawn directly from the preform.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于拉制光纤的玻璃预制件的制造。
技术介绍
为了降低与光纤预制件的制造有关的成本，在实施制造的过程中 应当执行尽可能少的步骤。但是，目前在制造这样的预制件时，实际 上需要大量的加工步骤。例如，为了制造OFS Fitel公司已有的 AllWave⑧光纤，玻璃预制件起初按如下的步骤制造1. 采用例如已知的蒸气轴向沉积(VAD)工艺制造初始的芯体；2. 为了分析的目的，将VAD芯体伸长为中间芯棒；3. 进行折射率的测量，并将芯棒进一步伸长到预定的尺寸；4. 为芯棒套上适当尺寸的外包层玻璃套管或套筒。 参见美国专利号6131415 ( 2000年10月17日)。还参见美国专利申请7>开号2006/0216527 ( 2006年9月28日)，其公开了一种通过将 多个芯棒段插入到两个或更多个同心外包层套管中最里面的一个来进 行装配的光纤预制件，并参见美国专利号6460378 (2002年10月8 曰)，其公开了一种多外包层光纤预制件。这些专利参考文献的所有相 关部分通过引用结合在此。当从预制件中拉制出来时，上面提到的AllWave光纤的外(包层) 直径为125微米，典型的内芯直径为8.3微米。AllWave光纤的主要 特征是波长为1385纳米时它的光损耗不超过0.31dB/km。低损耗主要 归因于玻璃纤维中，特别是在光纤的纤芯中或纤芯区域附近的羟基 (OH)杂质水平的降低。上面的步骤1中获得的初始的VAD芯体通常由包围内芯的外部包 层制成。包层外径与纤芯的直径之比称为芯体的D/d比，其中D是外包层的直径，d是内芯的直径。典型的VAD芯体的D/d比在3-6的范 围内。但是D/d比为4或更小的芯体(称作"低D/d比"芯体)是常 见的，并且事实上也是优选的，因为它们可以获得比相同尺寸且具有 较高的D/d比的芯体更大的纤维产量。也就是说，当通过减小纤芯直 径(d)而增加给定尺寸的芯体的D/d比时，芯体产生的有用光纤的 产量也减小了，并且生产给定量的光纤的总成本也大大增加了。上面的步骤2和3包括许多玻璃加工程序且非常耗时。并且，由 于初始的VAD芯体在其整个长度上不可以总是具有一致的横截面，在 步骤2中的中间芯棒很难获得一致的直径。因此会导致不想要的废料。在步骤4中，外包层玻璃套筒的形成和制备也包括许多步骤且成 本很高。例如，典型的外包层套筒按如下步骤制造A. 提供一根适合灰渣(soot)沉积的目标棒或杆。这样的杆通常 由氧化铝形成。B. 在杆上沉积硅玻璃灰渣，直到获得预定重量的沉积灰渣。沉积 的灰渣物的重量可达到几百磅。C. 在灰渣沉积完成时，移除氧化铝的杆以便中心孔保留在灰渣物中。D. 灰渣物借助于特殊的夹具放置在烧结炉中进行脱水，然后灰渣 物在接近1500。C的高温下被固结。固结物通常称为玻璃套筒。E. 由于套筒内中心孔的壁通常比较粗糙，因此需要进行机械磨削 和研磨来确保壁的表面足够光滑。F. 由于多个喷枪通常用于步骤B中的灰渣沉积过程中，套筒的外 径(OD)在套筒的长度上通常不是一致的。因此必须对套筒外周进行 机械磨削以减小套筒OD的这种偏差。G为了获得上面的步骤3中的芯棒的护套，套筒被伸长到预定的 尺寸。因此，制造护套套筒包括许多成本高的步骤，也会带来许多伴生 的废料。降低这些成本的一种方法是在中间芯棒上采用直接灰渣外包 层工艺，这样，去除了多个与玻璃套筒有关的处理和加工步骤。对于低D/d比的芯棒来说，在上面的步骤4中确保芯棒的外包层 和护套套筒之间的界面保持清洁和免受沾污是非常重要的。此界面的 质量对于从制成的预制件中拉制的光纤的性能来说是很关键的。由于 在喷枪火焰内存在用于沉积灰渣包层的氢和氧，因此在低D/d比的芯棒 表面上的直接灰渣外包层沉积通常将在芯棒表面上产生所谓的"湿" 玻璃层。对于低D/d比的芯棒来说，由于湿玻璃层与位于纤芯附近、 且光在其中传播的光纤包层区域交叠，湿玻璃层会阻止从预制件中拉 制出所谓的低水峰或零水峰光纤(例如前面提到的AllWave光纤)。总之，目前制造用于光纤的玻璃预制件的过程的两个特征导致很 高的制造成本，即(l)相对较大数量的成本高且耗时的加工步骤，(2) 用于套在芯棒外的玻璃套筒的制造。由于芯棒的低D/d比，与上面的 步骤3和4中的套筒有关的成本不能简单地通过取代在步骤2中获得 的中间芯棒上的直接灰渣外包层沉积过程而去除。这样的过程将把上 面提到的湿玻璃层引入到芯棒内并削弱了光纤的性能。
技术实现思路
按照本专利技术， 一种制造光纤预制件的方法包括以下步骤将多个 芯体块端对端插入具有确定外径的玻璃套筒内，芯体块具有已知直径 的纤芯；以及将玻璃套筒和插入其中的纤芯块相对于炉子垂直地安装。 套筒在炉子内被加热，直到套筒和插入其中的纤芯块伸长，且套筒的 外径被缩小到预定的尺寸从而形成可从中截取一个或多个芯棒段的制 成的芯棒。 一定量的灰渣外包层沉积在芯棒段的外周上，直到灰渣外 包层的外径达到预定的值。然后芯棒段和沉积的灰渣外包层被固结以 获得光纤预制件。按照本专利技术的另一方面， 一种制造用于光纤预制件的芯棒的方法 以下步骤选择多个芯体块，其中所述芯体块的包层对纤芯直径比 (D/d)在1-4的范围内；将芯体块端对端插入具有预定内外径的玻璃 套筒内；以及将玻璃套筒和插入其中的芯体块相对于炉子垂直地安装。 玻璃套筒在炉子内被加热，因此拉长了套筒和插入其中的芯体块，且套筒的外径被缩小到预定的尺寸从而形成D/d比大于5的制成的芯棒。 为了更好的理解本专利技术，下面的描述与附图和所附的权利要求书 将共同作为参考。附图说明 附图中图1示意性地表示按照本专利技术的用于光纤预制件制造的芯棒的结构；和图2表示按照本专利技术的预制件的制造步骤的流程图。 具体实施例方式本专利技术克服了前面提到的通过结合了(除其它特征之外)直接灰 渣外包层沉积工艺而在光纤预制件制造过程中降低成本的障碍。该方 法允许减少玻璃加工步骤的数量，并提高了用于制造预制件的芯棒的包层对纤芯比(D/d)，而未削弱从预制件中拉制的光纤的性能和产量。图l描述了按照本专利技术的用于制造玻璃预制件的芯棒的结构的一个实施例。在图1中，六个芯体块20、 22、 24、 26、 28、 30起初被插 入玻璃套管或套筒32中，然后套筒在炉中被加热，以借助于例如一个 常规的拨取机构(未示出)将其伸长或拉长，从而使套筒32的外径被 缩小。被拉长缩小的套筒32产生一个制成的芯棒40，从该芯棒可截 取多个(例如6个)芯棒段42。例如，每个芯棒段42的外(包层) 直径大约为70mm,长度大约为1900mm。图2示出本专利技术技术的多 个步骤的流程图，详细的实施例在下面将进行描述。 实施例1.选出多个初始VAD芯体块(例如6块)20、 22、 24、 26、 28、 30，每一个的初始芯径大约为30mm，初始的包层直径大约为90mm。 芯体块的包层对纤芯直径比(D/d)可以在l-4的范围内。将每个芯体 块的两个轴向端基本上截取为平面，这样芯体块的长度大约为 500mm。由于芯体块20、 22、 24、 26、 28、 30不会直接暴露到氢/氧火焰处理，它们只能釆用稀氢氟酸浸蚀或高压喷水进行清洁。2. 将芯体块轴向端对端地放置在大约3米长的玻璃套筒32内， 该套筒本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造用于光纤预制件的芯棒的方法，其特征在于： 选择多个芯体块，其中所述芯体块的包层对纤芯直径比（Ｄ／ｄ）在１－４的范围内； 将芯体块端对端地插入具有预定的内外径的玻璃套筒中； 将玻璃套筒和插入其中的芯体块相对于炉子垂直地安装； 在炉子中加热玻璃套筒，从而将套筒和插入其中的芯体块拉长，并将套筒的外径缩小到预定的尺寸以形成Ｄ／ｄ比大于５的制成的芯棒。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克L巴里什，约瑟夫P弗莱彻三世，吴风清，
申请(专利权)人：古河电子北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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