用于制备烟炱预制件和玻璃光纤的方法技术

一种形成光纤的方法包括下述步骤：形成二氧化硅基包覆材料的烟炱毛坯,其中烟炱毛坯具有顶部表面以及0.8g/cm2‑1.6g/cm3的本体密度。在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔。在至少一个孔中设置至少一个芯体坯棒元件。对烟炱毛坯和至少一个烟炱芯体坯棒元件进行固结来形成固结的预制件。将固结的预制件拉制成光纤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请根据35U.S.C.§120要求于2014年04月08日提交的美国专利申请系列号14/247,894的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。专利
本专利技术总体涉及一种用于制备预制件的方法，所述方法包括下述步骤：在烟炱毛坯钻孔用于设置芯体坯棒，且涉及用于从这种预制件形成光纤的方法。技术背景数据传送快速接近用于单模光纤传输系统的极限容量。使用多芯体光纤已新兴作为一种解决方案，其实现光纤容量的进一步增加。多芯体光纤允许使用空间分割倍增进行平行的传输。多芯体光纤使传输容量增加N倍，其中“N”是多芯体光纤中的芯体的数目。用于制造多芯体光纤的几种常规方法较复杂且不适用于大量生产。在堆叠和拉制法中，通常堆叠芯体玻璃杆，并插入玻璃管来形成预制件。这种方法总体上是复杂的，且不容易放大。在另一种方法中，在玻璃基材中钻孔，并在孔中放置芯体坯棒。但是，难以精确地钻孔进入玻璃杆，且需要昂贵的高精确超声钻孔机器。甚至使用这种钻孔机器时，可钻孔的孔的距离也受限，由此限制了预制件尺寸。概述根据一种实施方式,一种形成光纤的方法包括下述步骤：形成二氧化硅基包覆材料的烟炱毛坯,其中烟炱毛坯具有顶部表面以及0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度。在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔。在至少一个孔中设置至少一个芯体坯棒元件。对烟炱毛坯和至少一个烟炱芯体坯棒元件进行固结来形成固结的预制件。将固结的预制件拉制成光纤。在另一种实施方式中,一种形成烟炱毛坯的方法包括下述步骤：使用二氧化硅基烟炱材料来形成烟炱体。对烟炱体进行部分地固结来形成烟炱毛坯，其具有顶部表面和0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度。在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔多个孔。又在另一种实施方式中,一种形成多芯体光纤的方法包括下述步骤：形成二氧化硅基材料的烟炱体。对烟炱体进行部分地固结来形成烟炱毛坯，其具有0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度和表面密度小于1.6g/cm3的顶部表面以及与所述顶部表面相反的底部表面。在顶部表面中钻孔多个孔，其中孔不到达底部表面。将多个芯体坯棒插入多个钻孔的孔。对烟炱毛坯和芯体坯棒进行固结来形成固结的预制件。将固结的预制件拉制成多芯体光纤。在以下的详细描述中提出了本专利技术的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。本文所述的方法是更易于放大的，且得到与用于制备这些预制件和光纤的现有方法相比更经济和更不复杂的用于制备预制件和光纤的制备方法,特别是多芯体光纤。应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了对本专利技术的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与文字描述一起用来解释各个实施方式的原理和操作。附图简要说明图1是根据本专利技术的用于形成光纤的一种方法的工艺流程图；图2是根据本专利技术的烟炱体的俯视透视图；图3是具有在其中钻孔的孔的烟炱毛坯的俯视透视图，其由图2的烟炱体形成；图4是图3的烟炱毛坯的俯视透视图，其具有设置在其中的芯体坯棒；图5是根据本专利技术的烟炱体的另一实施方式的俯视透视图；图6是具有在其中钻孔的孔的烟炱毛坯的俯视透视图，其由图5的烟炱体形成；图7是图6的烟炱毛坯的俯视透视图，其具有设置在其中的芯体坯棒和玻璃杆；图8是根据本专利技术的预制件的俯视透视图，其由图7中所示的烟炱毛坯形成；图9是从图8所示预制件拉制的光纤的俯视透视图；图10A是烟炱毛坯的俯视平面视图，其具有含4个钻孔的孔的正方形构造；图10B是烟炱毛坯的俯视平面视图，其具有含8个钻孔的孔的2x4构造；图10C是烟炱毛坯的俯视平面视图，其具有含7个钻孔的孔的六方晶格构造；以及图10D是烟炱毛坯的俯视平面视图，其具有含12个钻孔的孔的环构造。详细描述下面详细参考本专利技术的优选实施方式，这些实施方式的例子在附图中示出。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。用于形成预制件和最终形成光纤的方法的一种实施方式总体参见图1。图2-9显示在图1所示的整个方法中的各种步骤中形成烟炱体10,烟炱毛坯12,预制件14,和光纤16。在图1所示的实施方式中,形成光纤16的方法包括下述步骤：(1)形成烟炱体10和(2)部分地固结烟炱体10来形成烟炱毛坯12。(3)然后，在部分地固结的烟炱毛坯12中钻孔孔20,和(4)将芯体坯棒22插入孔20。(5)然后，固结烟炱毛坯12和芯体坯棒22来形成玻璃预制件14。(6)拉制玻璃预制件14来形成光纤16。如本文所述的方法特别可用于形成多芯体光纤16,但也可用于制备单芯体光纤16。需要多芯体光纤16来通过空间分割倍增实现平行的传输。纤维16的传输能力增加N倍，其中N是多芯体光纤16中芯体的数目。因此,相对于单芯体光纤16，多芯体光纤16实现提高的传输。图2-4显示通过烟炱压制方法形成的烟炱体10和烟炱毛坯12的实施方式,图5-9显示通过外侧气相沉积(\OVD\)方法形成的烟炱体10和烟炱毛坯12的实施方式。如下文所更加详细描述，本文所述的钻孔烟炱毛坯12的方法可与用于烟炱体10的这些形成方法中任一种联用。如图2和图5所示,烟炱体10总体是圆柱形形状，具有顶部表面24,与顶部表面24相反的底部表面26,以及互连顶部表面24和底部表面26的圆周壁28。烟炱体10由二氧化硅基材料制成，其适于包覆光纤16。在一种实施方式中,烟炱体10是SiO2材料。在替代实施方式中,SiO2材料可用例如下述的元素进行掺杂：F,B,Ge,Er,Ti,Al,Li,K,Rb,Cs,Cl,Br,Na,Nd,Bi,Sb,Yb,或其组合，或者已知用于包覆光纤16的其它元素。图2所示的烟炱体10的实施方式通过烟炱压制法来形成。通常，在烟炱压制法中，将颗粒烟炱材料沉积进入模具腔体，贴着模具中的颗粒烟炱材料施加压力来形成密实化烟炱体10。烟炱压制法通常在25psig到250psig的压力下来实施，且颗粒烟炱材料可径向地压缩、轴向地压缩、横向地压缩或者用任意其它方法进行压缩，以形成密实化烟炱体10。通过烟炱压制法形成的密实化烟炱体10通常具有0.8g/cm3的初始本体密度。如下文所更加详细描述，密实化烟炱体10优选地进行部分地固结，以达到用于钻孔的优选的本体密度和表面密度。图5所示的烟炱体10的实施方式通过OVD法来形成。通常，在这种方法中，绕着惰性杆的外周，为惰性杆层状设置二氧化硅基烟炱颗粒。烟炱颗粒通过下述来形成：使超纯蒸气例如氯化硅通过燃烧器，其中蒸气在火焰中反应来形成精细二氧化硅基烟炱颗粒，其随后在惰性杆上沉积。在沉积过程中旋转惰性杆来绕着惰性杆形成均匀的烟炱体10。在结束沉积之后，优选地从烟炱体10取出惰性杆,通过烟炱体10的中央轴线32留下中央孔30，如图5所示。在OVD方法之后，烟炱密度通常是约0.5g/cm3。为了将烟炱体10的本体密度增加到所需的范围,烟炱体10优选地进行部分地固结来达到用于钻孔的优选的本体密度和表面密度，如下文所更加详细描述。还可使用用于形成烟炱体10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成光纤的方法,所述方法包括下述步骤：形成二氧化硅基包覆材料的烟炱毛坯，且所述烟炱毛坯具有顶部表面和0.8g/cm3‑1.6g/cm3的本体密度；在所述烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔；在至少一个孔中设置至少一个芯体坯棒元件；固结所述烟炱毛坯和所述至少一个烟炱芯体坯棒元件来形成固结的预制件；和将所述固结的预制件拉制成光纤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 US 14/247,8941.一种形成光纤的方法,所述方法包括下述步骤：形成二氧化硅基包覆材料的烟炱毛坯，且所述烟炱毛坯具有顶部表面和0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度；在所述烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔；在至少一个孔中设置至少一个芯体坯棒元件；固结所述烟炱毛坯和所述至少一个烟炱芯体坯棒元件来形成固结的预制件；和将所述固结的预制件拉制成光纤。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成烟炱毛坯包括下述步骤：将二氧化硅基烟炱材料密实化成预定烟炱体；和部分地固结密实化烟炱体来形成具有0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度的烟炱毛坯。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，部分地固结密实化烟炱体的步骤包括将密实化烟炱材料暴露于小于用于烟炱材料的正常烧结温度的温度。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成烟炱毛坯的步骤包括下述步骤：绕着至少一根杆施加二氧化硅基烟炱材料，以形成烟炱体；和部分地固结所述烟炱体来形成具有0.8g/cm3-1.6g/cm3的本体密度的烟炱毛坯。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述烟炱毛坯具有1.0g/cm3-1.5g/cm3的本体密度。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述烟炱毛坯具有1.2g/cm3-1.5g/cm3的本体密度。7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述烟炱毛坯具有1.2g/cm3的本体密度。8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述烟炱毛坯具有40mm-200mm的直径,和10cm-100cm的长度。9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，钻孔至少一个孔的步骤包括钻孔具有5mm-20mm直径的至少一个孔。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔的步骤包括以正方形图案钻孔4个孔。11.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔的步骤包括以六方晶格图案钻孔7个孔。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在烟炱毛坯的顶部表面中钻孔至少一个孔的步骤包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明军，罗小明，J·E·姆卡蒂，彭高柱，J·S·斯通，P·坦登，周春锋，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US