生产光导纤维的方法和光导纤维技术

在已知的生产光导纤维的方法中，拉长包括芯棒和外套管的同轴排列，所述同轴排列纵向供给到加热区并在其中从其下端开始软化，光导纤维从软化部分向下抽拉，借此存在于芯棒和套管之间的环形间隙消失。为了提供可以低成本生产卷曲最小的光导纤维的方法，本发明专利技术提出应该使用机械加工到成品尺寸并且外径至少１００ｍｍ的石英玻璃圆筒作为套管。根据本方法得到的光导纤维特征在于没有外力作用下光导纤维呈现的曲率半径至少为６ｍ。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Method for producing optical fiber and optical fiber

In the known method for producing an optical fiber in the elongated rod and the outer tube comprises a coaxial arrangement, the coaxial arrangement of longitudinal supply to the heating zone and in which the softening started from the lower end of the optical fiber is pulled downwards from the softened portion, whereby an annular gap exists between the mandrel and the sleeve disappeared. In order to provide a method of producing a minimum crimp optical fiber at a low cost, the present invention proposes that a quartz glass cylinder that should be machined to a finished size and at least 100mm of an outer diameter should be used as a cannula. The optical fiber obtained according to the method is characterized in that the radius of curvature of the optical fiber present is at least 6m without the action of an external force.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过拉长包括芯棒和外套管的同轴排列制备光导纤维的方法，同轴排列垂直取向供给到加热区并在此加热区中从其下端开始软化，然后从软化部分向下拉出光导纤维，借此存在于芯棒和套管之间的环形间隙消失了。此外，本专利技术涉及一种包括纤芯和包芯套管的光导纤维。在最近的20年中，光导纤维用于数据传输获得了经济价值。首先对于光导纤维的光衰减和纤维强度进行改进之后，目前主要的重点在降低成本上。这里可能的方法是增加每个光导纤维的输送能力和减少光导纤维的生产成本。通常，到目前为止制备光导纤维是通过由横截面具有径向折射率分布的初步加工的成品拉制生产的，初步加工的成品通过含有增加折射率的掺杂剂的石英玻璃纤芯和包芯的且折射率较低的套管形成。工业上应用的所谓单模态(single-mode)光纤的初步加工的成品基本上是按照已知的OVD(外表面气相沉积)，MCVD(改进的化学气相沉积)，PCVD(等离子体化学气相沉积)和VAD(蒸气轴向沉积)的方法制备的。在这些方法中，首先制备芯棒，芯棒包括纤芯和后来单模态光导纤维的套管的一部分。此外被称作“套管材料”的石英玻璃涂敷到芯棒上。所述套管材料的质量对光导纤维的机械强度是很重要的，而对光学特性的影响是次要的。EP-A1 0 309 027描述了通过由大体积石英玻璃的初步加工成品中抽拉制备单模态光纤的方法。初步加工的成品的制备是通过在基底管内壁上沉淀芯材，接着基底管在芯材坯料形成下消失，然后按照管棒法将芯材坯料包覆。两种不同直径的石英玻璃管用于包覆芯棒，最大的一个外径52mm，内径27mm。该专利进一步描述了芯材坯料和包覆管的接合处在利用含氟气氛条件下的等离子体腐蚀进行净化处理开始之前应该进行蚀刻、洗涤和干燥。EP-A 598 349也公开了一种通过使用厚壁石英玻璃圆筒由大体积的初步加工成品中抽拉制备光导纤维的方法。提出了几种制备石英玻璃圆筒的方法。第一个方法包括两种步骤。在第一步中，得到了圆筒形的石英玻璃坯料。在第二步中，通过使用空心钻或通过将坯料进行热镦粗方法产生孔的机械方法穿孔以使坯料形成中心孔。第二种方法从OVD方法开始，其中多孔的SiO2炭黑沉积在耐热的心轴材料上，然后除掉心轴材料，干燥并在玻璃化作用下熔化沉积的炭黑。第三种方法包括直接通过气相轴向沉积法然后接着通过熔化使干燥的沉积物玻璃化形成多孔的炭黑材料。由于成本的原因，在纤维抽出的同时直接用一部分套管已经越来越变成普遍作法。在光纤拉制过程中套管消失在所谓的芯棒上。EP A 1129 999中描述了这种方法的实施例，并且这种方法与上面所述类型的方法对应，在下文中这种方法叶做“ODD方法”(在拉制过程中包覆)。那样就提出芯棒应该同时包覆内玻璃套管和外玻璃套管。为了将芯棒安装到内玻璃套管和外玻璃套管中，外玻璃套管在下端区域内具有收敛管道。将外套管垂直定向，定位环自上导入套管的内孔，定位环的外径比收敛管道的直径略大，因此定位环自上在收敛管道区域停下来。有准确地横向取向并由于定位环的中心孔，这样当第一内套管停在定位环上时拥有圆锥形下端的芯棒就停下来。随后，同轴排列的套管和芯棒纵向放到熔炉中并在那里软化，这样构件彼此熔化并且在外套管的内孔中生产了真空并保持真空。评价纤维质量的重要参数是假定可自由移动的纤维在没有力作用条件下的纤维弯曲或“纤维卷曲”。纤维卷曲是由于在初步加工的成品中或按照ODD方法的同轴排列部件中存在的与理想圆筒对称性的偏差产生的。特别是在初步加工的成品中或ODD方法中使用的部件中已经产生的弯曲对纤维卷曲有影响，这是因为在光纤拉制过程中，熔炉中心的精确定位和这种要拉制的部件周围温度分布均匀并且圆柱对称变得很困难。目前允许的高级光导纤维的曲率半径(“纤维卷曲”)大约4m。用上述方法，这种条件只有通过部件生产过程中极度细心和确定拉制熔炉中的位置十分准确才能达到。然而，仍进一步需要降低纤维卷曲，特别是因为纤维卷曲使纤维的拼接尤其是纤维束或光纤带的拼接更加困难。因此本专利技术的目的是提供一种能够低成本生产卷曲极小的光导纤维的方法。本专利技术的目的还有提供一种光导纤维，其特征是处理容易，特别是在光纤拼接的形成过程中容易处理。对于该方法，按照本专利技术从上述方法开始就达到了这些目的，本专利技术中机械加工到成品尺寸并且外径至少100mm的石英玻璃圆筒用作套管。按照本专利技术的方法特征在于三个主要的方面1、一方面，机械加工到成品尺寸的石英玻璃圆筒被用作套管。这与先前已知的ODD方法和先前已知的使用初步加工成品的拉制方法存在本质区别。至今所谓的套管已经用于ODD方法以包覆芯管。使用的套管的内径和外径适合于使用的芯棒和要生产的纤维。在垂直拉制过程中几何形状符合预定的应用，垂直拉制过程中加工成标准尺寸的石英玻璃圆筒被拉长至必要的套管尺寸。在垂直拉制过程中，象其它任何的热成形过程一样，与使用的石英玻璃圆筒相比几何尺寸精度一定劣化，因为石英玻璃圆筒可以通过机械处理，例如钻，在磨石上磨和磨削进行加工以至具有1/100mm范围内的高尺寸精度。已经发现热成形过程，特别还是垂直拉制过程生产套管，即使在与理想的圆筒对称拉制条件存在最小偏差情况下也导致拉制部件的弯曲。通过本专利技术使用机械加工到成品尺寸的圆筒避免了由热成形过程所引起的弯曲增加。EP-A 598 349还提出使用用机械方法加工至成品尺寸的高几何精度的石英玻璃圆筒。然而，该文献没有提出将这种应用用于通过伸长直接由此生产光导纤维，而是用于生产光导纤维的初步加工的成品。然而令人惊讶的是这种方法也没有产生要求的尺寸精度和小卷曲的纤维。原因是在中间步骤中几何上精确的石英玻璃圆筒消失在芯棒上得到初步加工的成品，然后用初步加工的成品拉制光导纤维。如上面对垂直拉制过程的描述，热加工成形步骤的石英玻璃圆筒消失在芯棒上仍然引起这样生产的部件，即这里的初步加工成品的弯曲。弯曲是由于拉制设备的几何容许的任何误差和来自拉制轴的偏差产生的。关于轴向安装的拉制设备，在玻璃纤维原丝弯曲的情况下，强大的力量借助于杠杆作用传到拉伸凸起的区域，这种力可以产生进一步的变形，因此初步加工的成品变成拉伸凸起的拉制部分的“反应”“增加”了已经存在的弯曲。照此种情况，弯曲的初步加工的成品引起光纤拉制过程中光纤拉制熔炉中放射状不均匀的温度分布，上述的不均匀温度分布接着增加了纤维的卷曲。同样地，甚至已经存在的套管管壁厚度的尺寸偏差也由于加热和拉伸处理提高了，借此提高了偏差。通过测定，按照本专利技术的方法避免了这些缺点，本专利技术使用机械加工到成品尺寸且从石英玻璃坯料机械磨削获得的石英玻璃圆筒，而不是通过伸长或用初步加工的成品得到的套管。通过机械处理(特别是钻、在磨石上磨和磨削)，通过使用已知的在磨石上磨和磨削的方法和与之适合的工业装置，可以将外径大于100mm，长2m和更长的石英玻璃坯料完全加工成有精确的圆截面和在1/100mm范围内小尺寸偏差的直圆筒。在本专利技术意义上，机械加工到成品尺寸的圆筒也指在后来的化学处理(通过腐蚀剂)或通过烧边而使表面纯净和光滑的圆筒，因为刻蚀过程和烧边不影响石英玻璃圆筒的弯曲。考虑到EP-A 598 349已知的石英玻璃圆筒的大小和机械加工，外径至少100mm的条件下的石英玻璃圆筒适用于本专利技术的方法。该文献在此引入作为参考。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产光导纤维的方法，包括以下步骤：拉长包括芯棒和外套管的同轴排列，所述同轴排列垂直取向供给到加热区并在其中从其下端开始软化，从软化部分向下抽拉所述光导纤维，借此存在于芯棒和套管之间的环形间隙消失，特征在于机械加工到成品尺寸的外径至少为１００ｍｍ的石英玻璃圆筒用作所述套管。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H法比安，TJ米勒，
申请(专利权)人：赫罗伊斯坦尼沃有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]