在用于制造在由合成石英玻璃的纤维制造方面使用的尺寸稳定的半成品公知方法中，在石英玻璃内圆柱体的外壁上涂覆ＳｉＯ２烟灰层并对该烟灰层进行烧结处理，其中烧结区从外向内迁移通过ＳｉＯ２烟灰层。为由此出发一方面达到尺寸精确和不易变形的制造和另一方面高的成本效益，依据本发明专利技术提出，在烧结区到达内圆柱体的外壁之前中断烧结处理，从而内圆柱体的外壁上保留由含有孔的合成石英玻璃形成的中间层。将这样获得的半成品拉伸成光学部件，其中，中间层完全烧结成透明的石英玻璃。
【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用于通过将合成石英玻璃的圆柱形半成品拉伸来制造光学部件的方法，包括下列方法步骤 用SiA烟灰层包封合成石英玻璃的具有外壁的内圆柱体， 对SiA烟灰层进行烧结处理，其中SiA烟灰层从外部加热并与此同时在形成透明石英玻璃的外层情况下烧结区从外向内迁移通过SiA烟灰层。本专利技术此外涉及一种用于制造这种光学部件的圆柱形半成品。光学部件是光纤或用于拉伸光纤的预成型制品。依据本专利技术制造的光纤完全透明和无空腔。
技术介绍
如用于制造光纤的芯棒典型地具有芯玻璃区，其由内部相对薄的外玻璃层包围。 其他外壳玻璃要么通过用合成石英玻璃涂覆芯棒施加，要么通过用合成石英玻璃的一个或多个空心圆柱体包覆芯棒。在两种情况下通常是中间步骤，其中SiO2颗粒的多孔烟灰层沉积在衬底体上和烟灰层随后烧结成在纤维制造时作为外壳玻璃使用的透明石英玻璃。例如US 6，422，042 A描述了一种方法，用于通过将SiO2烟灰层施加到氟掺杂石英玻璃管的外壳面上制造光纤预成型制品的半成品。石英玻璃管的内通孔内插入芯棒，并随后在加热过程中烧结烟灰层和同时石英玻璃管塌缩在芯棒上。DE 101 55 134 C已知一种用于制造光学预成型制品的方法，其中多孔的SiO2烟灰层直接沉积在环绕其纵轴线旋转的芯棒的外壳面上。为避免羟基嵌入芯棒的石英玻璃内，SiO2烟灰层在无氢的反应区，例如无氢的等离子体中进行沉积。开头所称类型的半成品和方法由WO 2008/071759 Al所公开。其中为制造作为纤维制造的半成品使用的石英玻璃空心圆柱体提出一种方法，其中石英玻璃的内管含有多孔的SiO2烟灰层。随后将5102烟灰层这样烧结，使内管的内侧保持低于石英玻璃的变形温度。 这一点例如由此实现，即在烧结过程中，通过内管的内通孔(Irmenbohrimg)导过冷却剂。按照这种方式，产生无几何形状偏差光滑内表面的空心圆柱体，其无需再进行机械再加工并可以直接作为纤维制造的半成品使用。但该方法的缺点是，为冷却内管需要大量的冷却剂，以防止其变形。
技术实现思路
本专利技术的目的因此在于，提供一种用于制造在纤维或预成型制品制造时使用的半成品的方法，该方法一方面保证尺寸精确和无变形制造的优点和另一方面成本低廉。本专利技术此外的目的在于，提供一种适用于制造光纤或预成型制品的半成品，其可以物美价廉地制造和特征在于高尺寸精确性。在方法方面，该目的从开头所述类型的方法出发由此得以实现，即 在烧结区到达内圆柱体的外壁之前中断烧结处理，从而获得半成品，其中外层3与内圆柱体的外壁之间保留由含孔的合成石英玻璃形成的中间层，以及 将半成品拉伸成光学部件，其中，中间层完全烧结成透明的石英玻璃。内圆柱体要么是具有在熔流中产生的光滑内壁的石英玻璃管，要么是例如比如芯棒的棒。内圆柱体以公知的方式具有SiO2烟灰层，该烟灰层随后在烧结处理中进行烧结。 但与已知的方法不同的是，烧结处理不是将烟灰层完全烧结成透明的石英玻璃，而是在从外到内连续推进的烧结区到达内圆柱体的外壁之前将其中断。按照这种方式，内圆柱体的外壁上产生多孔的不透明中间层，该中间层两面由石英玻璃包围。这种做法具有多个优点。(1)烟灰层在烧结处理期间仅部分烧结。由此形成更低的烧结温度和/或更短的烧结时间，从而无论如何所需的加热功率均小于烟灰层完全烧结所需的加热功率。在此方面需要注意的是，石英玻璃起到热绝缘体的作用并因此部分烧结的玻璃层对于不通过辐射传递的加热功率部分起到阻挡层的作用，从而随着其厚度的增加为进一步烧结需要更高的加热功率。恰恰是SiO2烟灰层直接与内圆柱体的外壁相邻的最外部区域，因此为透明烧结需要最高的加热功率，从而依据本专利技术的方法有助于节省热能。(2)通过降低烧结温度和/或缩短烧结时间，此外形成向内圆柱体内更低的能源输入。由此没那么强烈地热负担。有助于剩余的多孔不透明的中间层明显减少向内圆柱体的辐射输送并使内圆柱体这样附加防止热负荷。因此无需复杂的冷却措施-如现有技术中那样-可靠避免内圆柱体变形。(3)因为多孔的中间层使内圆柱体减少热负荷并可靠防止变形，所以依据本专利技术的方法可以将芯棒作为内圆柱体使用，而不存在对这种制造复杂和成本很高的部件不利影响的危险。按照本专利技术的方法制造的半成品因此径向上表现出一种“夹心结构”，该结构从内到外由透明的石英玻璃的内圆柱体、部分烧结的不透明中间层和透明的外层组成。该半成品用于制造光纤。因此进行一个或多个热变形过程，其中，特别是拉伸过程，在该过程中半成品单独或与其他部件共同被拉伸成光纤或光纤的预成型制品。拉伸过程要求半成品的石英玻璃完全塑化，而且出人意料地表明，不透明的中间层在此方面转换成无孔和无缺陷的透明石英玻璃层，也就是完全烧结成透明的石英玻璃。在半成品后面的热处理时，特别是在半成品拉伸时的完全烧结方面，事实证明特别有益的是，烧结处理在负压下进行，其中，中间层的孔是空泡。空泡是封闭的孔，其在后面的热处理过程中在特别短的塑化持续时间或低的塑化温度下也可靠塌缩(kollabieren)，从而不留下空腔。通过不透明边界层的孔由封闭的空泡形成，半成品可以进行常见的净化过程，而不存在净化介质进入多孔结构的危险。作为对此的备选方案，烧结处理也可以在氢或氦下进行，其中，中间层的孔含有氢或氦。氢和氦是高温下在石英玻璃内特别容易扩散并因此通过扩散还可以从封闭的孔中逸出的气体。充满气体的孔因此在后面的拉伸过程中可以塌缩，只要塑化持续时间在此方面足够长和/或塑化温度足够高。事实证明有利的是，产生平均孔径低于5 μ m,优选平均孔径低于3 μ m的孔。中间层保留的孔越小，它们在半成品的热变形工艺中的塌缩就越可靠。因此平均孔径优选低于2 μ m。孔径在烧结处理时进行调整，方法是烧结处理持续保持如此长时间，直至中间层这种程度上热致密化，使其还留有相应小的孔。最大的孔径不应超过20 μ m，因为在这样大的孔情况下后面的热变形过程中需要长的加热持续时间和/或高的加热温度，以保证完全塌缩。在非常大的孔情况下，后面的热变形过程中也存在引入杂质的更高风险。就此而言事实证明有益的是，SiO2烟灰层平均具有25-30%范围(相对于石英玻璃的密度)的相对密度。已经表明，在相同的烧结条件(温度和持续时间)下，烟灰层的相对密度对中间层内保留的孔直径具有影响。低于25%的烟灰层的相对密度导致烧结时高收缩，很容易伴随出现断层(Verwerfimg)和不均勻性，它们在后面的热变形过程中很难消除。出人意料的是，大于30%的烟灰层开始高的相对密度也以类似的方式产生影响。在这种情况下，烟灰层的内部很容易构成低透气性的区域，使中间层的均勻致密烧结变得困难并因此同样会导致粗气泡。作为石英玻璃的密度从2. 21g/cm3的数值出发。事实证明，产生平均厚度最大50mm，优选平均厚度在1到IOmm范围的中间层。保留的中间层越薄，在后面的热变形步骤中完全将其消除就越简单。另一方面，中间层越厚，其在烧结处理时的节能和减少内圆柱体的热负荷方面的效果就越突出。在层厚低于Imm的情况下，这些效果几乎不再明显，从而1到50mm的所称范围是适当的压缩。在使用管状构成的内圆柱体情况下，事实证明该内圆柱体具有4mm-25mm范围的平均壁厚和30-60mm范围的内径。作为内圆柱体在这里使本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．用于通过将合成石英玻璃的圆柱形半成品拉伸来制造光学部件的方法，包括下列方法步骤：◆用ＳｉＯ２烟灰层（４）包封由合成石英玻璃形成的具有外壁的内圆柱体（３），◆对ＳｉＯ２烟灰层（４）进行烧结处理，其中ＳｉＯ２烟灰层（４）从外部加热和在此情况下烧结区从外向内迁移通过ＳｉＯ２烟灰层（４）而形成由透明石英玻璃形成的外层（７），其特征在于，◆在所述烧结区到达内圆柱体（３）的外壁之前，中断所述烧结处理，从而获得半成品，其中所述外层（７）与所述内圆柱体的外壁之间保留由含有孔的合成石英玻璃形成的中间层（６），以及◆将该半成品拉伸成光学部件，其中，将所述中间层完全烧结成透明的石英玻璃。
【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：T·克劳泽，
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
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