一种成形微结构光纤预制件的方法和装置制造方法及图纸

一种微结构光纤的制造工艺中中间预制件的一种成形方法，该方法包括：形成一种溶胶，它含有一种玻璃预配料，浇注此溶胶在内部具有一组长条元件（２０２）的一个模具（２０）内；时效处理溶胶，以获得一个凝胶体；由凝胶体取出该组长条元件，以便在凝胶体内产生相应的一组孔；以及由模具取出凝胶体；其中此方法还包括在溶胶时效处理时施加一个运动至此组长条元件，以避免凝胶粘附至长条元件，此运动最好是围绕相应轴的一个转动，或者是沿着相应轴的交替的移动。执行此方法的一种装置也在权利要求内。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method and apparatus for forming microstructured optical fiber preform

A method of forming a manufacturing process of micro structure fiber in the middle of the preform, the method includes forming a sol containing a glass mixture, pouring the sol has a group of elongated elements in the interior (202) of a mold (20); aging treatment to obtain a sol. A gel; remove the head of a component by gel, to produce a set of corresponding holes in the gel and gel in vivo; remove from the mold; wherein the method is also included in the sol aging treatment is applied to a head of a movement so far to avoid adhesion to components, gel strip elements, the best exercise is around a corresponding rotation the axis is along the axis, or the corresponding alternating movement. A device for carrying out this method is also within the claims.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微结构光纤制造用的一种工艺和一种装置。光纤使用于传输光线由一个地方至另一个地方。通常，光纤是由一种以上材料制造的。第一种材料使用于形成光纤的一个中心光线载体部分，称为芯子，而第二种材料围绕第一种材料以及形成光纤的一部分，称为包层。光线能够被芯子/包层界面上的总内反射捕获在芯子内。这些普通的光纤典型地使用已知的气相沉积技术制造，比如改进的化学气相沉积(MCVD)，外部气相沉积(OVD)以及气相轴向沉积(VAD)。更现代的光纤波导具有与普通的光纤显著不同的结构，这就是微结构光纤(也称为“光晶纤维”或“多孔纤维”)。一种微结构光纤是由一种相同的均质材料制造的纤维(典型地为二氧化硅)，具有在内部的一种微结构(这就是在光波尺度内的一种结构)，取决于沿着光纤纵向延伸的微结构元件，以及具有一个预定的分布。作为一种微结构元件，它有可能识别一个显微孔或与基体不同的材料一个细丝元件。最普通类型的微结构光纤具有一个包层区，显示许多等间距的细孔围绕一个均质的和均匀的中心(芯子)区。这种类型的一条光纤例如参见下列的国际专利申请WO 99/00685。在一个不同的实施例中，光纤的中心区可以具有一个中心孔，例如参见下列的国际专利申请WO 00/60388。这两种类型的光纤按照不同的光学现象在芯子内传输光线。在不存在中心孔的情况下，光线在包层区内的传播被禁止，这是因为相对于芯子区存在一个降低的平均反射指数。这样一种结构形成一个低损耗的全二氧化硅光学波导，它借助正确地选择它的特征参数值保持在二氧化硅的透射窗口内对于所有波长为单型。在此种情况下的波导机理很接近于在普通的光纤内的波导机理，以及是具有不同反射指数的两种材料(空气和二氧化硅)的总内反射的一种形式。在存在中心孔的情况下，光线在包层区内的传播被禁止，这是由于存在一个“光子带间隙”。“光子带间隙”现象，它与固态物理中已知的“电子带间隙”类似，阻止某些频率的光线在被孔阵列占据的区域内的传播，这些光线因此限定在芯子区内。光纤内的光线传播显示一个光子带间隙，例如参见下列文献J.C.Knight，J.Broeng，T.A.Birks and P.St.J.Russell，“Phtonic Band Gap Guidance in OpticalFibres”，Science 282 1476(1998)。以上所述的微结构光纤的光学特性取决于孔的数目，孔的直径，相邻孔之间的往复距离以及孔的几何花样。由于这些参数可以广泛地改变，可以设计各种不同特性的光纤。微结构光纤典型地是借助所谓的“叠层和拉制”法制造，其中一系列的二氧化硅棒和/或管叠层为一个紧密包装排列以形成一个预制件，该预制件能够使用普通的塔架装置拉制成为一条光纤。例如，在申请US 5,802,236A中提供一个芯子元件(例如一个二氧化硅棒)和许多毛细管(例如二氧化硅管)，以及这些毛细管排列为一束，并且使芯子元件典型地处于束的中心。这个束借助一个或多个外包层管保持到一起，这些外包层管压隔在束上，从而保护此紧密包装排列。随后借助供给该预制件至一个普通的拉制炉的加热区由最终的预制件拉制光纤。申请人注意到，叠层和拉制制造方法具有严重的缺点。装配数百个非常薄管子的困难性，以及当叠层和拉制管子时可能存在的隙间凹陷可以显著地影响光纤的衰减，这是由于引入杂质，不希望的界面以及引起由于物质由管子转移至隙间孔而导致开始孔的再成形或变形。叠层和拉制方法的其它问题可以表现为管子材料的低纯度以及在生产要求尺寸的管子和获得要求花样孔方面的困难。并且，较低的生产率和高的费用使得此方法不能特别适合于工业生产。一种不同的技术，它至少部分地克服上述问题，就是使用溶胶—凝胶工艺生产玻璃预制件。此技术例如可参见文献EP 117 233 9 A1，名称为Lucent Technologies Inc.涉及制造光纤的一种方法。此方法包括提供一个模具，该模具带有许多长条元件延伸进入模具以及保持在相对于模具的一个预定的空间排列，引入一种含二氧化硅的溶胶到模具内和引起或允许溶胶成为凝胶，在一个凝胶体形成之后，长条元件由凝胶体取出，以及凝胶体由模具取出。代替地，长条元件可以在凝胶体由模具分离之后再拔出。凝胶体随后干燥、烧结和净化，以及由烧结的凝胶体拉制微结构光纤。取出长条元件可以使用由模具拉出它们机械地进行，单根地拉出或分小组拉出。代替地，长条元件可以由一种聚合物组成，它能够借助化学或热作用去除，例如分别地借助暴露组件在一种适当的溶剂内或借助热解。在EP 1172339 A1内描述的长条元件的清除技术显示某些缺点。本申请人确认，借助热作用去除是不实际的，因为长条元件燃烧产生的热能够引起凝胶体的开裂。关于化学去除，EP 1172339 A1没有规定，何种棒材料和何种溶剂可以实际地使用于此目的。此评价的本申请人认为，这样一个工艺在任何情况下会影响凝胶体的完整性。参考EP 1172339 A1描述的机械去除法，本申请人发现，这里再次存在凝胶预制件的开裂问题，特别是申请人经实验发现，在长条元件拔出时两个原因引起凝胶体开裂。第一个原因是凝胶与元件表面的粘附，申请人观察到，这样的粘附可能由于由凝胶拔出长条元件之前施加至元件的一个轻度扭转而破坏。然而，元件的扭转引起在易碎的凝胶表面内的界面应力和显微裂纹。第二个原因有关这样的事实，纵向元件的直径可能不是恒定的作为轴向位置的一个函数。这点尤其是对于小直径元件是真实的。比如，元件的直径小于2mm。因此，一个元件的一个纵向部分在沿着拔出方向的一个相邻的纵向位置可能具有一个直径稍大于凝胶孔。在拔出时，元件的此纵向部分被压紧进入与较小直径凝胶孔的表面接触，导致凝胶表面的应力和开裂。申请人现在发现，在溶胶的凝胶化时施加一个运动至纵向元件，以上所述的凝胶表面的应力和开裂问题能够避免。此运动可以是纵向元件围绕它们的轴的转动和/或纵向元件沿着它们的轴的移动。申请人观察到，在溶胶的凝胶化时施加这样一个运动至长条元件，凝胶粘附至转动元件可以避免。如果纵向元件调节进入转动，也会产生接近表面的液体的一个剪力运动，它导致在凝胶内产生一个孔，此孔的直径稍大于元件，从而减少拔出元件时凝胶表面开裂的可能性。然而，当纵向元件的数目高时，施加一个轴向(交替的)移动至纵向元件可以较容易实现。本专利技术因此涉及在制造一条微结构光纤的一个工艺内一个中间预制件的一种成形方法，该方法包括下列步骤—提供一种溶胶，它含有一种玻璃预配料；—浇注溶胶在内部具有一组长条元件的一个容器内；—时效处理溶胶，以获得一个凝胶体，—由凝胶体取出至少一条长条元件，以便在凝胶体内产生一个相应的孔；以及—由容器取出凝胶体；其中本方法还包括在转变溶胶成为凝胶的步骤的至少一部分时施加一个运动至上述至少一个长条元件。由凝胶体取出至少一条长条元件最好在由容器取出凝胶体之前进行，但是也可以在此步骤之后进行。施加一个运动至至少一条长条元件可以包括施加一个转动至围绕其纵轴的至少一条长条元件。此转动最好以一个速率为约1至120rpm(转/min)施加。代替地，施加一个运动至至少一条长条元件可以包括施加一个轴向运动至至少一条长条元件。轴向运动最好是一个交替运动，以及以一个速率最好为约1至20mm/min施加。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微结构光纤制造工艺中中间预制件的一种成形方法，该方法包括下列步骤：一形成一种溶胶，它含有一种玻璃预配料；一浇注溶胶在内部具有一组长条元件的一个容器内；一时效处理溶胶，以获得一个凝胶体；一由凝胶体取出至少一 条长条元件，以便在凝胶体内产生一个相应的孔，以及一由容器取出凝胶体；其中，本方法还包括在转变溶胶成为凝胶的步骤的至少一部分时，施加一个运动至上述至少一个长条元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S索利纳斯，F韦罗内利，
申请(专利权)人：皮雷利C有限公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]