[發(fā)明專利]空心光纖預(yù)制棒的保護(hù)方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00815014.1
• 申請(qǐng)日: 2000-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN1384808A
• 公開（公告）日: 2002-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: L·N·萊蒙;S·T·威格斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號(hào): C03B37/012
• 分類號(hào): C03B37/012;C03B37/014;C03B37/018;C03B37/027
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 沙永生

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及固結(jié)的玻璃預(yù)制棒以及制造預(yù)制棒、芯棒和光纖的方法。本發(fā)明更具體地涉及減少預(yù)制棒固結(jié)后再潮濕(re-wetting)的方法。

發(fā)明背景

將固結(jié)的高純度玻璃預(yù)制棒加工成芯棒(或稱為毛坯)的方法在本領(lǐng)域中是已知的。玻璃煙塵例如可通過火焰水解法淀積在旋轉(zhuǎn)的基材如氧化鋁芯軸上。上述的玻璃煙塵可含有合適的摻雜劑。各種火焰水解法記載在美國專利3,737,292、3,823,995和3,884,550中。煙塵預(yù)制棒的芯部分通過將預(yù)定量的各種氣體通入燃燒器火焰中形成。通入這些氣體會(huì)產(chǎn)生各種氧化物，例如包括二氧化硅和二氧化鍺。這些氧化物淀積在旋轉(zhuǎn)的芯軸上，直到形成有合適直徑的芯軸部分。如有需要，可以引入不同百分?jǐn)?shù)的氧化物，產(chǎn)生如美國專利3,823,995中所述的各種芯棒折射率分布。芯部分形成后，一般就可用二氧化硅進(jìn)行包覆，直到達(dá)到最終的煙塵預(yù)制棒直徑。眾所周知，包層部分固結(jié)以后，產(chǎn)生低于芯部分的折射率。折射率的差異或者可通過預(yù)摻(down?dope)包層獲得。

火焰水解法(較好用外層蒸汽淀積法(OVD))完成后，從外層蒸汽淀積車床上取下淀積了煙塵的芯軸。預(yù)制棒上一般包括一段與之構(gòu)成整體的把手部分。然后從預(yù)制棒中取出芯軸，得到煙塵預(yù)制棒。該預(yù)制棒有一個(gè)沿其軸向長度延伸并位于該預(yù)制棒中心線的孔。然后用一個(gè)二氧化硅塞狀部件插入該孔的下端。然后將該預(yù)制棒裝入并保持在固結(jié)爐中。首先將氯氣通入固結(jié)爐的馬弗罩內(nèi)，有助于從該預(yù)制棒中除去水分，特別是氯氣滲透到煙塵預(yù)制棒的空隙中，能驅(qū)去其中所含的OH、H₂或H₂O。然后在高溫(一般約為1450-1600℃，視預(yù)制棒的組成而定)下進(jìn)行加熱，直到淀積的煙塵固結(jié)，轉(zhuǎn)變成具有優(yōu)異光學(xué)性能的實(shí)心高純度玻璃。一般對(duì)預(yù)制棒進(jìn)行的是梯度固結(jié)，這是美國專利3,933,454揭示的一種技術(shù)。在該技術(shù)中，先固結(jié)預(yù)制棒的底端，然后沿預(yù)制棒逐漸向上固結(jié)，直到完成為止。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在固結(jié)過程中，二氧化硅塞狀部件與預(yù)制棒的下端結(jié)合在一起，并將其完全密封。

本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員知道，固結(jié)預(yù)制棒或中間層芯棒中若含有OH、H₂或H₂O，都會(huì)降低由其制成光纖的光學(xué)性能。即使降低少量的殘留OH、H₂或H₂O，也會(huì)大大有益于制成光纖的dB/km損耗(衰減)。中心線孔中的OH、H₂或H₂O含量是特別成問題的，因?yàn)槔缭诖蠖鄶?shù)光纖中，正是在中心線孔部位或其周圍產(chǎn)生最大場(chǎng)強(qiáng)的光學(xué)信號(hào)。因此，減少預(yù)制棒中的OH、H₂或H₂O會(huì)為光纖用戶降低系統(tǒng)成本，因?yàn)樵偕鳌⒎糯笃髦惖墓鈱W(xué)部件可以裝在更遠(yuǎn)的位置。因此，除去OH、H₂或H₂O對(duì)光纖來說是一個(gè)重要問題。

預(yù)制棒固結(jié)好后，就從固結(jié)爐中取出，轉(zhuǎn)移到充氬的儲(chǔ)藏容器中。然后在真空下對(duì)預(yù)制棒進(jìn)行拉制，封閉中心線孔，并按本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員已知的方法拉伸成具有恒定直徑的芯棒。然后將芯棒切成許多段，再把每段用SiO₂煙塵包覆到合適的直徑，再次固結(jié)產(chǎn)生無孔的預(yù)制棒。然后把制成的預(yù)制棒轉(zhuǎn)移到拉制爐中拉制成光纖。

從芯棒固結(jié)爐中取出預(yù)制棒的過程中遇到的一個(gè)問題，是中心線部分(即孔)的再潮濕。本申請(qǐng)中所述的“再潮濕”是指OH、H₂或H₂O重新分散、擴(kuò)散或以其他方式淀積在固結(jié)玻璃上或其中。再潮濕的過程是發(fā)生在從固結(jié)爐中取出預(yù)制棒時(shí)。由于浮力和溫度梯度效應(yīng)，空氣會(huì)代替中心線孔中的氣體。由于空氣中存在的水分，OH、H₂或H₂O會(huì)重新分散、擴(kuò)散或淀積到固結(jié)預(yù)制棒上或其中，特別是在其中心線的地方。已經(jīng)對(duì)減輕預(yù)制棒再潮濕的方法作了相當(dāng)大的努力，因?yàn)樗p的任何改善會(huì)降低最終用戶的系統(tǒng)成本。雖然這些努力是成功的，但它們導(dǎo)致了附加的步驟和費(fèi)用。

因此，需要一種簡(jiǎn)單而有成本效益的減少固結(jié)后預(yù)制棒再潮濕量的方法。

發(fā)明概述

本發(fā)明提供一種制造固結(jié)(consolidated)預(yù)制棒的改進(jìn)方法。本發(fā)明的方法能把固結(jié)預(yù)制棒的再潮濕降低到最低程度。特別是，本發(fā)明的方法能在固結(jié)后(如從固結(jié)爐取出后)把預(yù)制棒中心線孔的再潮濕降低到最低程度。由于本發(fā)明方法能把預(yù)制棒的再潮濕降低到最低程度，所以能制造出質(zhì)量更高、衰減更低的光纖。