具有外包管的光纤预型件制造技术

组装光纤预型件，其方法是将芯杆段沿轴向端对端地插入到第一玻璃外包管中，该外包管具有相当低的第一浓度给定杂质，该给定杂质影响用该预型件所拉光纤的信号衰减。将含有芯杆段的第一外包管插入到第二玻璃外包管中，该管具有第二浓度的给定杂质，该第二浓度大于第一浓度。第一外包管的壁厚度最好小于第二外包管的壁厚度。因此减少了制造第一外包管的高纯玻璃用量和伴随的制造成本。该芯杆段包括采用例如轴向蒸汽沉积法（ＶＡＤ）生产的单一长芯杆的可利用的余料。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及光纤预型件，具体涉及用多个外包管制作的预型件。先有技术用于传输数据和信息的光纤通常用下面方法生产，即将玻璃光纤预型件的一端下降到垂直光纤拉丝炉的炉口中，并在该预型件下降通过该炉子中的高温区域时加热该预型件。在预型件的受热端部形成软的玻璃滴，然后从该软玻璃滴拉出光纤。采用所谓管中杆(RIT)方法组装预型件。在RIT预型件中，实心的玻璃杆沿轴向支承在圆筒形的玻璃外包管中。该玻璃杆仅由芯材料构成，或者具有周面的外包层材料。因此外包管在用组装的杆和管上拉出的光纤中起外包层源的作用。该玻璃杆在下面简称为“芯”杆，即使该杆通常具有外包层材料。在拉光纤时，该管被加热，直至它软化，并塌缩在杆上，该管玻璃与杆上的外玻璃层结合成一体。然后从该结合的杆和管拉出具有相当厚外包层的光纤，这种拉丝工艺有时称为拉丝期间形成外包层工艺，或者简称为ODD工艺。还可参看题为“在同一炉子中塌缩多管组件和随后拉光纤”的美国专利No.6460378(2002年10月8日提出)和共有的题为“管中杆光纤预型件和方法”的2002年10月4日提出的美国专利申请No.10/309852。上述专利′378和专利申请′852的所有相关部分均作为参考包含在本文中。按照′378专利中公开的一个实施例，芯杆放在第一外包管中，第二外包管套在第一外包管上。芯杆和两个外包管在这样的条件下受到加热，使得管部分塌缩在杆的一个端部上，由此形成整体的多包层预型件，随后将预型件的那一端插入到垂直光纤拉丝炉中。当管子进一步塌缩并与芯杆结成一体时，便可以在炉中拉出具有要求包层-芯质量比的ODD光纤。因为适合的芯杆的长度通常远比市场上买的未切开的长度短，所以通常的作法是，在芯杆的上面叠放牺牲玻璃间隔件，以便得到与外包管长度匹配的内芯全长。然而一旦芯杆的所有材料被拉成光纤的芯时，必须废弃预型件的其余部分。因此这种方法无助于降低成本和形成持久的制造工艺。还已知将多个段芯杆沿轴线在一条直线上端对端地焊接起来形成连续的长的芯杆。参考美国专利No.4195980(1980年4月1日提出)和No.4407677(1983年10月4日提出)。然而这是一个增加成本的额外加工步骤，并且负面影响用焊接部分拉出的光纤的质量，即由于焊接热源的作用，增加了羟基OH的浓度。也参考美国专利No.6434975(2002年8月20日提出)，该专利公开一种生产色散可控(DM)光纤的预型件，其中组装预型件，方法是选择性将多个芯杆小片插入到外包玻璃管中，相邻的芯杆小片具有不同的光学特性。采用在长度和直径均较大的预型件可以得到成本低的优点。如上所述，芯杆的有效长度决定预型件的有用长度。但是用芯杆材料制造长杆例如长度大于2米的长度，是很困难的，因为有缺陷，例如形成气泡，或者光学特性差别超过规定范围。在切去单一长芯杆有缺陷部分后，通常只留下相当短的剩余部分。在制备具有各种外包管的大尺寸预型件时，必须要达到满意的玻璃界面质量。在芯杆外周面和第一外包管内周面之间的界面是关键的，必须满足严格的材料特性要求。例如，羟基(OH)离子或者水浓度显著影响信号通过所谓零水峰或者低水峰(1383nm)光纤的信号衰减。这要求第一外包管用昂贵的高纯玻璃制造，如果预型件仅用一个外包管，则需要大量这样玻璃。在界面上起杂质作用而又影响所拉光纤光信号衰减的其他元素或者离子包括(但不限于)Cl、Al、Fe、Ca、Mg、K、Na、Li、Ni、Cr、Cu、Ti、V和Zn。参考E.H.Soewmua，FlAAAxiwnxw(1973)at page 321，该文献已作为参考包含在本文中。专利技术概要按照本专利技术，外包光纤预型件包括具有管轴线的第一玻璃的外包管和多个芯杆段，这些芯杆段沿轴线端对端地配置在第一外包管内。该管在与芯杆段的界面上具有给定杂质的第一浓度。该杂质影响用这种预型件所得光纤中的信号衰减。第二玻璃外包管共轴线地套在第一外包管上，具有给定杂质的第二浓度，该浓度大于杂质的第一浓度。按照本专利技术另一方面，组装光纤预型件的方法包括将多个芯杆段沿轴向端对端地插入具有轴线的第一玻璃外包管中，并且在与芯杆段的界面上，该第一外包管具有给定杂质的第一浓度，该杂质影响用这种预型件所得光纤中的信号衰减。第一外包管和芯杆段插入到第二玻璃外包管中，第二外包管具有给定杂质的第二浓度，该杂质的第二浓度大于第一杂质浓度。为了更好地理解本专利技术，下面结合附图和所附的权利要求书进行说明。附图的简要说明这些附图是附图说明图1立视横截面图，示出本专利技术的光纤预型件；图2是图1所示预型件下部分的详细横截面图；图3示出预型件插入垂直拉丝炉之前，该预型件相对于图2的图面绕其轴线转动90°时预型件的下部分；图4是横截面图，示出光纤预型件下放到图3所示拉丝炉高温区域之后，预型件的下部分，图中示出形成的软滴，以便拉光纤；图5是方块图，示出组装本专利技术预型件和用这种预型件拉光纤的步骤；图6是立视放大图，示出形成预型件一部分的间隔件；图7是图6所示间隔件的顶视图。专利技术的详细说明图1示出本专利技术的光纤预型件10。图2是图1所示预型件下部分的放大横截面图。该预型件10基本上包括多个段圆柱形的芯杆18，这些芯杆沿轴向端对端地叠放在第一玻璃外包管20中，芯杆段18用一根长的具有外覆层的芯杆作成，该长的有外层芯杆可以采用已知的改进化学蒸汽沉积(MCVD)工艺或者用等效的工艺例如轴向蒸汽沉积(VAD)或者外侧蒸汽沉积(OVD)工艺制造，但不限于这些工艺。或者，各个芯杆段18仅仅包括没有外层的纤维芯材料。芯杆段18的轴向端面最好用例如金刚石锯锯成平的。第一外包玻璃管20最好沿轴向配置在第二外包管21中，该第二外包管21可以从市场上买到，形式为石英玻璃圆筒。如附图所示，管21远端或者下端16的外周面最好形成为切头圆锥体，具有径向向内的例如24°锥角T(图2)。空心圆筒把手23(见图1)形成在管21的顶部，而短的玻璃间隔件25顶着把手23中轴向孔27的底部。在图6和7放大图中示出的间隔件25作成和配置成可以盖住第一外包管20的顶端29，并阻止芯杆段18在该管内的向上运动。该间隔件最好沿轴向从第二外包管21的底端插入到可以阻止间隔件进一步移入到管子把手23孔27中的位置，方法是采用例如在把手孔27上形成的环形凸出部或者径向台阶31防止这种运动。因此间隔件25还起着防止第一外包管20移动到把手孔27中的作用。已经发现，形成第二外包管21的玻璃可以包括比第一外包管20中给定杂质的浓度更高的同一杂质浓度，而不会显著增加信号通过用组装预型件10所拉光纤的信号衰减。例如，周围环境将在芯杆的外周面和第一外包管内周面之间的界面上产生约2ppm(百万分二)的羟基离子OH。这一OH浓度加上芯杆中存在的剩余OH和典型的雷利散射损失，可能在波长1383nm形成每千米拉出光纤约0.028dB的衰减。对第一外包管的玻璃采用低浓度OH例如约0.2ppm的高纯度玻璃，该OH将增加约0.002dB/km衰减。但是如果第二外包管用OH浓度高到5.0ppm的玻璃制造时，则发现，第二外包管中存在的OH只造成约0.0015dB/km的光纤衰减。因此，第一外包管20最好用高纯玻璃制造，并具有相当薄的管壁(例如在约4-6mm之间)，以便尽量降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有外包管的光纤预型件，包括具有管子轴线的第一玻璃外包管和沿轴向方向端对端配置在第一外包管内部的多个芯杆段；　　　　第一外包管在与芯杆段的界面上具有第一浓度的给定杂质，该外包管具有第一壁厚度，该杂质影响用该预型件所拉光纤的信号衰减；　　　　第二玻璃外包管，共轴地套在第一外包管外侧；　　　　其中，第二外包管具有第二浓度的给定杂质，该第二浓度大于第一外包管中杂质的第一浓度，该第二外包管还包括第二壁厚度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫P弗莱彻三世，
申请(专利权)人：古河电子北美公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]