由石英玻璃制造光学构件的方法技术

公开由石英玻璃通过拉伸由芯棒和空心圆柱组成的同轴系统制造光学构件。在此将该系统输送到一加热区中，在加热区中以其下端开始进行分区软化，并从软化的区域中拉出该构件。为了形成空心圆柱内孔的狭窄部分根据本发明专利技术提出了一种准连续方法，芯棒在该狭窄部分上。方式是在形成轴向圆柱合成体时将上空心圆柱端部与下空心圆柱融合，并在下空心圆柱中插入一芯棒，并将轴向圆柱合成体分区软化，并在形成光学构件时拉长，其中形成了一向上空心圆柱前进的牵拉葱头形，在形成狭窄部分时在其内部至少部分收缩内孔，然后将上空心圆柱在狭窄部分区域中的分离面上与拉出的光学构件分开，并接着与芯棒一起拉伸来制造光学构件。

Method for making optical component from quartz glass

An optical component is made of a coaxial system made up of quartz glass and stretched by a mandrel and a hollow cylinder. Herein, the system is transported to a heating zone, where partitioning is initiated at the lower end of the heating zone and the member is pulled out of the softened region. In order to form a narrow portion of an inner hole of a hollow cylinder, a quasi continuous method is provided according to the invention, and the mandrel is arranged on the narrow portion. The way is formed in the axial cylindrical body will be on the synthesis of hollow cylindrical end fusion and under the hollow cylinder, and insert a mandrel in the hollow cylinder, and the axial cylindrical composite partition softening, and stretched in the formation of optical component, which has been formed on the hollow cylinder along the stretch of the onion shaped, in the form of the narrow part at least in part on the interior shrinkage hole, and then separated on the surface of the hollow cylinder in the narrow part in the region and pulled out of the optical component, and then together to create tension and core optical component.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种，其通过拉长预定长度的芯棒和空心圆柱构成的同轴系统进行，其中将该系统在垂直方向上输入一个加热区，并在加热区中从该系统的下端开始进行分区软化，并从软化的区域将构件向下拉出，其中空心圆柱具有一个内孔，其在其下端区域中设有狭窄部分，芯棒就置于该狭窄部分上。通过将芯棒和至少一个将芯棒围住的空心圆柱的同轴系统进行收缩和拉长可以制造用于光纤的简单的实心圆柱或者中间产品(预制体)。已知将空心圆柱在纤维拉丝期间收缩到芯棒上，其中前述的方法被称为“ODD方法”(Overc1ad-During-Drawing)。所有的工艺方案都要求芯棒精确的同轴导向或者精确定位。为了保证上述要求并此外还保证芯棒没有损伤地引入套管中，在US 4 812 154 A1中提出了一种用于制造预制体的方法，其中在套管的下部区域中产生收缩部，其内直径小于芯棒的外直径。套管垂直指向，并从下侧将氮气流引导通过套管。同时将芯棒以其下端开始逆着气流送入套管，其中通过气流实现芯棒在套管中的对中，其避免了与内壁的接触。只要芯棒下面的锥形的向外变细的端部套装到套管的收缩部分上，芯棒以及套管就相互融合形成预制体。在根据EP 1 129 999 A2的另一种方法中提出，将芯棒同时镶上内玻璃套管和外玻璃套管。为了将芯棒同轴地固定在内外玻璃套管内部，将外玻璃套管在其下端区域通过加热设置收缩部。对于垂直方向的外套管，从上方将一固定环引入套管的内孔中，该固定环的外直径稍微大于收缩部的直径，这样固定环从上方置于收缩部的区域上。在精确的水平方向上通过固定环的中间孔获得了用于具有圆锥形下端的芯棒的挡块，而第一内套管置于固定环上。接着套管和芯棒相互融合，其中在外套管的内孔中产生并保持真空。本专利技术的任务是给出另一种通过拉长芯棒和空心圆柱的同轴系统来制造高品质光学构件的方法，其中为了固定芯棒为空心圆柱设置一个狭窄部分，其制造成本低廉，并且其允许以尽可能低的花费实现芯棒在空心圆柱中的可重复固定。根据本专利技术，本任务由开头所述的方法出发如下解决，在第一上空心圆柱中产生内孔的狭窄部分a)通过在产生轴向圆柱合成体时将第一上空心圆柱在端面与第二下空心圆柱融合；b)将一芯棒插入下空心圆柱中，并且将轴向圆柱合成体从其下端开始送入加热区，并在加热区中进行分区软化，并在形成光学构件时进行拉长；c)其中构成一在圆柱合成体中向着第一上空心圆柱移动的牵拉葱头形，其中将内孔至少部分收缩，并由此形成内孔的狭窄部分；d)将第一空心圆柱在狭窄部分区域中的分离面上与拉出的光学构件分割开；e)接着与同轴系统中的芯棒一起拉伸制造光学构件。石英玻璃构件的制造这样进行，即将芯棒安置在下空心圆柱的内孔中。芯棒与空心圆柱的同轴系统进行分区软化，并在此拉长成实心棒、预制体或者光纤。与已知的方法不同的是，在本专利技术的方法中，在第一拉长工序中由下空心圆柱与插入其中的芯棒拉成光学构件，并同时在上空心圆柱上产生用于后续拉长工序的固定芯棒的狭窄部分。为此在第一拉长工序前将上空心圆柱融合在下空心圆柱的上侧。其内孔至少部分可自由收缩。在下空心圆柱的内孔中插入一芯棒，该芯棒也可以伸入上空心圆柱的内孔中。第一上空心圆柱和第二下空心圆柱的合成体在垂直方向上送入一加热区，并在加热区中从其下端开始进行分区软化，并拉成光学构件。在此形成了外直径的牵拉葱头形的变细部，其中同时通过将在芯棒和空心圆柱内壁之间的环形间隙封闭，将下空心圆柱的内孔完全收缩。由于继续将合成体移动到加热区中，牵拉葱头形将在上空心圆柱的方向上缓缓移动。最后，当牵拉葱头形到达融合的上空心圆柱时，上空心圆柱的内孔也开始收缩，也就是说，内直径向下变细，从而构成了狭窄部分。第一上空心圆柱与拉出的光学构件或者光学构件的残余部分分割开。现在其内孔在分离面的区域内完全或者部分地收缩了，并且由此具有所希望的在后续第二拉长工序中用于支承芯棒的狭窄部分。在第二拉长工序中将所制造的具有带狭窄部分的内孔与具有第一空心圆柱在拉成光学构件，所述空心圆柱在带有芯棒的同轴系统中。该芯棒预先通过上面的开口插入空心圆柱的内孔中。由此获得本专利技术方法的另一个优点。该优点在于，空心圆柱的下端向下变细，并由此接近于牵拉葱头形。这种形式简化了在第二拉长工序中的拉伸过程，并在所谓的“尖端成形”的情况下降低了材料损失。芯棒是一种石英玻璃棒，其具有径向均匀或者径向不均匀的折射率分布。通常芯棒由一种具有较高的折射系数的玻璃芯组成，该玻璃芯被具有较低折射系数的玻璃包层包围。该玻璃芯是整体式的，或者由多个短的芯棒体组合而成，这些芯棒体层叠地布置在空心圆柱的内孔中。玻璃包层是芯棒的整体组成部分，或者整个或部分为一个或者多个玻璃包管形式，其包围石英玻璃棒。在上述情况下，芯棒由石英玻璃棒和一个或者多个玻璃包管的同轴系统组成，在这种情况下对于芯棒的外直径可以理解为外玻璃包管的外直径。在这个意义上芯棒穿入下空心圆柱的内孔里，并借助形成于其中的狭窄部分轴向固定。芯棒的上端终止于上、下空心圆柱的连接点区域或者该区域之上。两个空心圆柱是整体式的或者由多个部件组合而成。光学构件是一种实心棒、一种用于制造光纤的预制体或者一种光纤。优选在第二拉长工序中将第一空心圆柱作为本专利技术意义上的第二空心圆柱使用。也就是说，重新在其上端面上熔接一上空心圆柱，在其内孔中在第二拉长工序过程中产生用于固定芯棒的狭窄部分。这个过程可以重复任意多次。涉及一种准连续的牵拉方法，其包括至少两道拉长工序。在准连续牵拉方法开始时-在第一拉长工序-将芯棒以任意的方式方法固定在下空心圆柱中。在后面的拉长工序中将芯棒置于空心圆柱的内孔的狭窄部分上，该狭窄部分在前面的拉长工序中产生。优选将上空心圆柱在拉长工序中用于下空心圆柱的固定。上空心圆柱具有固定功能，其通常对应一由低品质石英玻璃组成的所谓的“伪圆柱”，固定装置作用于其上并使用它，以使得避免通过空心圆柱以及插入其中的芯棒的不完全拉长引起的材料损失。这种伪圆柱在这里是不必需的。但是还有一个优点，在上空心圆柱上熔接一固定装置作用于其上的伪圆柱。在此上空心圆柱的表面不会被作用在其上的机械夹紧元件损坏。另外有利的是，当分离面区域中的狭窄部分具有一轴向连续的开口。内孔中保留的开口简化了空心圆柱在下一个拉长工序前的清洁，并且实现了在拉伸方法开始时的气体清洁。在此在牵拉葱头形区域中选择分离面，使得在该处分开的空心圆柱的内孔一方面具有所希望的狭窄部分，但是另一方面不完全收缩。狭窄部分的内直径小于在下个拉长工序中置于其上的芯棒的外直径。对于插入内孔中的芯棒或者固定棒，在内孔的内壁和芯棒/固定棒之间还有一开口的环形间隙。在下面的说明中如下理解“内孔”的概念，即还应包括这种“环形间隙形的内孔”，即使没有详细提及“环形间隙”。在一种特别优选的方法中，该拉长工序包括一个牵拉阶段和一个牵拉终止阶段，其中在牵拉阶段中在内孔中产生相对于外部压力的负压。在拉长工序的牵拉阶段，在内孔中至少暂时的产生并保持相对于外部压力的负压。内孔中的负压加速了收缩过程并在收缩时产生了附加的向内作用的力，从而补偿了其它工艺参数的随机波动，这种波动会导致不确定的收缩过程。总之内孔中的负压有助于改善方法的可重复性。在此还证明了当内孔中的压力在牵拉终止阶段提高时是有利的。在牵拉阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
由石英玻璃制造光学构件的方法，该方法通过拉伸确定长度的芯棒和空心圆柱组成的同轴系统进行，方式是将该系统在垂直方向上送入加热区，并在加热区中从其下端开始进行分区软化，并从软化区域中向下拉出该构件，其中空心圆柱具有内孔，内孔在下端区域中设有狭窄部分，芯棒置于该狭窄部分上，其特征在于：在第一空心圆柱（１）中产生该内孔（５）的狭窄部分，ａ）方式是在产生轴向圆柱合成体（３）时将第一上空心圆柱（１）在端面侧与第二下空心圆柱（６）融合，ｂ）将芯棒（４）插入下空心圆柱（６）中 ，并且将轴向圆柱合成体（３）从其下端开始送入加热区（４９），在加热区中进行分区软化，并在形成光学构件（８）时进行拉长，ｃ）其中构成在圆柱合成体（３）中向着第一上空心圆柱（６）前进的牵拉葱头形（９），其中内孔（５）至少部分收缩，并由此 形成内孔（５）的狭窄部分，ｄ）将第一空心圆柱（１）在狭窄部分区域中的分离面上与拉出的光学构件（８）分开，并且ｅ）接着与同轴系统中的芯棒一起拉长以制造光学构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R索瓦，R萨特曼，J维德拉，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]