[發明專利]在玻璃層淀積過程中控制預型餌管的外徑的方法和裝置

無效

• 申請號: 01140665.8
• 申請日: 2001-09-20
• 公開（公告）號: CN1350988A
• 公開（公告）日: 2002-05-29
• 發明（設計）人: 邁克爾·Z·元
• 申請（專利權）人: 阿爾卡塔爾公司
• 主分類號: C03B37/018
• 分類號: C03B37/018;C03B37/07;G02B6/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

發明領域

本發明一般涉及制造光波導預型件的方法，更具體地說涉及在預型餌管(preform?bait?tube)中淀積玻璃層的過程中控制預型餌管的外側直徑的方法。

背景技術

人們已經應用氣相淀積過程制造光波導預型件，在氣相淀積過程中在玻璃餌管的內表面上形成一種或多種玻璃層。在該氣相淀積過程中反應混合物流經玻璃餌管的徑(孔)，同時加熱裝置比如氣體燃燒器沿該管縱向地移動以在該管內形成移動熱帶。反應混合物在熱帶中進行反應以形成煙灰(soot)，該煙灰從熱帶朝下流動。至少一部分煙灰淀積在管的內表面上并燒結而形成玻璃層。通常，該涂敷的餌管至少具有兩個成分區：內部區和外部區。內部區最終形成所得的光纖的纖芯，外部區形成在該纖芯周圍的覆層。預型件通常坍縮成更小直徑的預型件或優選成為實心圓柱塊。然后將相對較大直徑的圓柱預型件拉制成較小直徑的光纖。

在連接具有不圓的纖芯的光纖和其中纖芯與外部敷層表面不同心的光纖時造成了極大的連接損失。此外，輻射到這種光纖中的入射和在這種光纖中的傳播都受到不均勻的幾何結構的不利影響。只能從具有相同的幾何結構的預型件中才能獲得具有理想的圓度和同心度的幾何結構特性的光纖。然而，即便應用圓形餌管，所得的預型件也可能具有在淀積過程中所造成的非均勻性。由于加熱裝置的每種玻璃淀積通過，表面張力造成餌管收縮一較小的量，而當應用燃燒器時，燃燒器的氣流力增加了餌管的收縮量。漸漸地這種影響使餌管的幾何結構變形，由此使它變得不圓。

人們已經試圖克服應用氣相淀積過程所具有的固有的缺點。在第一種方法中，在餌管的孔中保持稍稍高于大氣壓的壓力。過大的壓力抵消了在外部加熱淀積的過程中餌管的變形或塌陷的趨勢。為實現這種結果，在餌管的輸出端中形成了限制部分。對來自該餌管的氣體混合物的流出速率所進行的限制產生了足夠的壓力，由此在淀積的過程中保持了餌管的圓度。

在第二種方法中，錐形排氣管和在中心設置的錐形流限制體設置在餌管的排氣端中。帶有激光束的監測裝置恒定地監測餌管的外部直徑。來自監測裝置的信號反饋到控制器，該控制器調整在錐形排氣管中的錐形塞的縱向位置。通過改變在這兩個錐形部件之間的板孔的面積控制在餌管中的內部壓力。

在第三種方法中，通過一種給氣源提供信號的裝置監測在熱帶的區域中的餌管的直徑。基于這種信號，氣源將氣流引入到在餌管的下游中的室中以控制在餌管內的壓力。這樣，餌管的外部直徑保持為一預定值。

在第四種方法中，直接測量在餌管中的壓力并反饋到壓氣機，該壓氣機將氣流輸送到在該餌管的下游端上的室中。改變通過壓氣機所輸送的氣流以將該餌管的外部直徑保持在一預定值上。

雖然這些常規的方法一般認為都是可接受的，但是它們并不是沒有缺陷。即，在淀積的過程中常規的制造技術只考慮單個的變量(即，餌管的內部壓力或可替換的是餌管的直徑)。然而，這些單個的變量監測技術并不能提供足夠的精度。此外，希望在制造的過程中更加動態地控制預型件的直徑，在該制造過程中加熱裝置(例如燃燒器)沿著該餌管的長度通過幾次。

發明概述

本發明在于一種在玻璃層淀積的過程中控制預型餌管的外部直徑的方法。該方法涉及通過將基本流率和流率調整量加在一起來確定總流率。從所測量的預型餌管的熱帶的溫度中確定該基本流率。通過對三個數N₁、N₂、N₃求和確定該流率調整量。N₁等于所測量的預型餌管的直徑乘以直徑常數。N₂等于所測量的預型餌管內部的壓力乘以壓力常數。以及N₃等于積分直徑誤差乘以積分常數。最后，以總流率將氣體輸出到(1)與預型餌管的內部連通的壓力室或(2)預型餌管的內部中。

本發明還在于在玻璃層淀積的過程中控制預型餌管的外部直徑的裝置。該裝置包括與預型餌管的內部連通的氣源、溫度監測器、直徑監測器以及壓力監測單元，該溫度監測器測量預型餌管的熱帶的溫度并產生表示所測量的溫度的溫度輸出信號，該直徑監測器測量預型餌管的熱帶的直徑并產生表示所測量的直徑的直徑輸出信號，該壓力測量單元測量預型餌管的內部的壓力并產生表示所測量的壓力的壓力輸出信號。一種控制裝置接收該溫度輸出信號、直徑輸出信號以及壓力輸出信號，通過將(1)與所測量的溫度相關的基本流率和(2)基于所測量的直徑和所測量的壓力的流率調整量加在一起來確定總流率。該控制裝置控制氣源以便以等于總流率的流率輸出氣體。