用于制造OH基团含量低的外包层的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种通过外包覆制造光纤最终预制棒的制造方法，包括如下步骤：提供初始预制棒；将所述初始预制棒定位在至少一个管内，其中所述至少一个管部分覆盖所述初始预制棒，形成待外包覆的区域，即外包层区域，所述外包层区域位于所述至少一个管外的初始预制棒上；在相对于所述至少一个管外的压力的超压力下，将气体注入所述初始预制棒和所述至少一个管之间的环状空间；利用外包覆装置在所述外包层区域用外包覆材料对所述初始预制棒进行外包覆。本发明专利技术还涉及一种用于执行所述方法的设备。本发明专利技术允许以低成本外包覆初始预制棒，同时最大程度限制杂质混入硅石外包层。

Method and apparatus for producing an outer layer with low content of OH groups

The invention relates to a method for manufacturing coated optical fiber end by manufacturing preform, comprising the steps of: providing initial preform; the initial preform located in at least one tube, wherein the at least one tube partially covering the initial preform to form the outer covering area, namely outsourcing layer area, the area is located in the outer layers of the at least one tube initial preform; in respect to the at least one tube pressure super pressure, injecting gas between the initial preform and the at least one tube annular space; the use of coated device the outer cladding region of the cladding material with initial preform of cladding. The invention also relates to an apparatus for carrying out the method. The present invention allows cladding of an initial preform at a low cost while limiting impurities to the outer coat of silica to the maximum extent.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制造光纤预制棒的方法。通过在抽丝塔上对预制棒进行拉丝来形成光纤。预制棒通常包括初始预制棒，初始预制棒由形成部分包层的高质量的玻璃管和纤维芯构成。该初始预制棒然后经受包覆或套装工艺，以增加其直径，形成可用于抽丝塔上的预制棒。在本说明书的上下文中，术语内包层是指形成在管内侧的包层，外包层是指形层在管外侧的包层。类似的拉丝操作包括将预制棒垂直放入塔中并从预制棒的一端拉出一束纤维。为此，对预制棒的一端局部施加高温直到硅石软化，由于拉丝速度和温度决定光纤的直径，因此然后在光纤拉丝操作期间持续控制拉丝速度和温度。
技术介绍
光纤通常包括光芯部和光包层，光芯部的作用是传输和任选地放大光信号，光包层的作用是将光信号限制在芯部内。为此，芯部的折射率nc和外包层ng的关系为nc＞ng。众所周知，光信号在单模式光纤内的传播分解为在芯部中传导的基本模式，以及在芯部-包层组件上传导一定距离的称为包层模式的辅助模式。光纤可由包括初始预制棒的预制棒形成，初始预制棒包括纯硅石或掺杂硅石的管，其中掺杂和/或纯硅石的层连续沉积形成内包层和中央芯部。管中形成的沉积物是化学汽相沉积(缩写为CVD)类型的沉积物。通过将气体混合物注入管内并电离所述混合物形成这种类型的沉积物。CVD型沉积包括改进化学汽相沉积(MCVD)、加热炉化学汽相沉积(FCVD)和等离子体化学汽相沉积(PCVD)。在将与芯部和内包层对应的层沉积之后，在所谓的缩棒操作期间对管本身关闭。这就产生了包括硅石棒的初始预制棒。然后初始预制棒经受外包覆工艺，由于成本原因，通常用天然硅石颗粒。为了形成外包层，可采用等离子体沉积方法，其中通过等离子体喷枪在2300℃的温度下沉积和熔化天然硅石颗粒，使天然硅石颗粒在初始预制棒周边上玻璃化。使初始预制棒绕其自身旋转，喷枪或者初始预制棒相对于彼此纵向运动，确保硅石均匀沉积在棒的整个圆周周围。通常在受控气氛下在封闭的装置中进行外包覆工艺，以确保避免受电磁干扰以及等离子体喷枪释放的臭氧的干扰。用硅石颗粒等离子体沉积进行外包覆成本低，但是会产生沉积在初始预制棒周围的杂质。这些杂质，例如水和灰尘颗粒，来自进行外包覆操作的装置中的环境空气。外包层中杂质的存在(在外包覆初始预制棒时形成)损害了纤维的光学性能，尤其是当杂质位于沉积在初始预制棒上的硅石的第一层中时更是如此。初始预制棒的中央芯部的尺寸越大，在外包覆期间形成杂质的问题越明显。当中央芯部直径较大时，厚度有限的内包层和在外包覆期间在管圆周周围形成的杂质影响信号在中央芯部内的传播，使杂质更加靠近芯部。已经开始寻求制造大容量的预制棒。预制棒的容量定义为可从预制棒中拉出的光纤长度的量。对于长度相同的预制棒，直径越大，容量越大。为了降低制造成本、限制连接损失，需要从一个预制棒中提供长的线性纤维。因此，寻求制造直径大的预制棒，同时满足中央芯部直径和光学包层直径之间的相关尺寸限制。外包覆之后的最终预制棒的芯部直径与包层直径的比与拉丝的光学纤维的芯部直径与包层直径的比相同。为了制造大容量的预制棒，通常选择增加外包层的量，而不是增加预制棒的直径，因为其制造成本高。US 2002/0144521描述了一种用于制造大容量预制棒的方法。该文献提出通过将大直径的中央芯部沉积在掺杂有氯和氟的管内。该管掺杂有氟，以补偿由于掺杂有氯而导致的折射率的增加。该管掺杂有氯，以限制OH基杂质的迁移，所述杂质损害中央芯部的光学传输性能。采用这种掺杂有氯和氟、管径均匀的管可以减小沉积在管内的内包层的厚度，以便制造具有增大直径的中央芯部的预制棒。然后通过等离子体沉积对预制棒外包覆，以获得直径大因而容量大的最终预制棒。掺杂有氯和氟的管保护中央芯部不会受到因为使用天然硅石颗粒进行外包覆产生的杂质的影响。但是，这种方法需要使用特定的管，其成本高于纯石英管。另外，管中氯的存在不能防止在外包覆操作期间在管表面上形成Si-OH键，Si-OH键会改变外包层的球状指数，因此改变光纤的传输性能。FR-A-2760449描述了一种用于在光纤初始预制棒上沉积硅石的方法。该文献提出在外包覆操作过程中纯化天然硅石沉积物。供应管对等离子体喷枪供应包含氯或氟的气体混合物，以去除包含在硅石颗粒中的碱性元素或碱土元素，从而减少在初始预制棒上OH基团的形成。但是，已经发现，由于约2300℃的温度太高，不能促进与OH基团的键合，杂质不是在等离子体喷枪处形成在硅石外包层中。特别的是，当硅石在管表面玻璃化时并在其冷却之前，杂质沉积在硅石中。因此，在等离子体喷枪中添加包含氯或氟的气体混合物，不会明显减少硅石外包层中杂质的形成。FR-A-2647778描述了一种用于在光纤初始预制棒上沉积硅石的方法和装置。形成在初始预制棒上的硅石棒被放置在与环境大气隔离并供应有干燥气体的密封机壳中的车床上。机壳中的空气连续经受过滤、压缩和冷却，用冷凝水净化，最终通过吸附干燥。通过所述过程，大体上可以消除可能存在硅石外包层中的大多数杂质。但是，这是一个复杂的方案，实施成本高。机壳的体积至少是8-10m3，并且需要大约3000m3/h的空气流过机壳。使如此多的空气经受上述过滤、干燥操作表示操作成本高，与光纤的制造成本不相匹配。因此，需要一种制造光纤预制棒的方法，由于这种预制棒，进行外包覆操作的成本低，同时最大程度地限制杂质进入硅石外包层。
技术实现思路
为此，本专利技术提出通过限定较小的控制容积的至少一个管定位初始预制棒，该控制容积由初始预制棒和所述至少一个管之间的环状空间形成。然后在由所述至少一个管限定的较小容积内，而不是在包含车床的外壳的整个容积内，单独控制大气。本说明书中提及的外包层区域是指通过外包覆装置进行外包覆的区域。所述至少一个管在靠近外包层区域的区域覆盖初始预制棒。更具体地说，本专利技术提供一种通过外包覆制造光纤的最终预制棒的方法，所述方法包括如下步骤提供初始预制棒；将所述初始预制棒定位在至少一个管内，其中所述至少一个管部分覆盖所述初始预制棒，形成待外包覆的区域，即外包层区域，所述外包层区域位于所述至少一个管外的初始预制棒上；在相对于所述至少一个管外的压力的超压力下，将气体注入所述初始预制棒和所述至少一个管之间的环状空间；利用外包覆装置在所述外包层区域用外包覆材料对所述初始预制棒进行外包覆。优选的是，所述至少一个管的内径是所述初始预制棒的外径的4-10倍。这允许光学保护初始预制棒不受外部大气的影响，同时限制环状空间，该环状空间的大气需要通过注入气体并因此限制所需的气体量来控制。另外，在一个优选的实施例中，所述至少一个管的长度是所述初始预制棒的长度的0.3-0.8倍。这允许光学保护初始预制棒不受外部大气的影响，同时限制环状空间，该环状空间的大气需要通过注入气体并因此限制所需的气体量来控制。根据一个实施例，本专利技术提供一种制造光纤的最终预制棒的方法，所述方法包括如下步骤提供初始预制棒；将所述初始预制棒定位在管内，所述管的直径是所述初始预制棒的直径的4-10倍、长度是所述初始预制棒的长度的0.3-0.8倍；在相对于所述管外的压力的超压力下，将气体注入所述管内；对所述初始预制棒进行外包覆。在一个优选实施例中，所注入的气体是氮，在另一个优选实施例中，所述气体是空气。氮和空气是优选的，因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过外包覆制造光纤最终预制棒的制造方法，包括如下步骤：　　　　提供初始预制棒（１０）；　　　　将所述初始预制棒（１０）定位在至少一个管（２０）内，其中所述至少一个管（２０）部分覆盖所述初始预制棒（１０），形成待外包覆的区域，即外包层区域，所述外包层区域位于所述至少一个管（２０）外的初始预制棒（１０）上；　　　　在相对于所述至少一个管（２０）外的压力的超压力下，将气体注入所述初始预制棒（１０）和所述至少一个管（２０）之间的环状空间；　　　　利用外包覆装置在所述外包层区域用外包覆材料对所述初始预制棒（１０）进行外包覆。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃马纽埃尔珀蒂弗雷尔，洛朗卡尔沃，塞德里克戈内，
申请(专利权)人：德雷卡通信技术公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]