[發明專利]用于生產光學玻璃組件的伸長方法和預制件

有效

• 申請號: 201710285034.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107337345B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 馬秋林;章凱慧;E.P.格林
• 申請（專利權）人: 賀利氏石英北美有限責任公司
• 主分類號: C03B37/012
• 分類號: C03B37/012;C03B37/027
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 石克虎;楊思捷

生產玻璃組件的方法和用于所述方法的預制件。所述預制件包括主棒，其具有恒定外徑和方形底部；和犧牲尖端，其具有附接至所述主棒的所述底部的第一端、與所述第一端相對的第二端，和從所述第一端延伸至所述第二端的中空內部區域。所述犧牲尖端的橫截面是圓形的，且所述犧牲尖端的所述第一端的外徑等于所述主棒的所述外徑。當所述預制件在爐中加熱時，所述犧牲尖端熔化并塌縮為拉制球泡，所述拉制球泡將所述主棒直接拉成玻璃纖維，或形成用于隨后纖維拉制的錐形(即尖端)預制件。與沒有犧牲尖端的方形切割預制件相比，材料浪費以及液滴時間減少，且對于整個預制件而言，保持了對于波導特性至關重要的包芯比。

技術領域

本公開涉及用于生產石英玻璃的光學組件的伸長方法，且特別涉及具有中空犧牲尖端的初步產品或預制件，以及通過伸長具有中空犧牲尖端的初步制品或預制件來生產光學組件的方法。如此生產的光學組件可以是用于后續纖維拉制的光纖或尖端預制件。

背景技術

光纖是可在兩個位置之間以最小散射和衰減來透射光的波導。光纖和相關聯的光纖是眾所周知的，并且用于諸如照明、通信、信息傳輸和傳感器的應用中。光纖通常是柔性的且非常細，并且具有由一個或多個透明包層包圍的透明芯。芯層和包層由諸如高品質玻璃(由例如二氧化硅、氟化物、磷酸鹽等制成)的玻璃質材料制成。通常，芯材料的折射率大于包層材料的折射率。這些條件使得通過光纖的光信號能夠內部反射，從而產生有效波導。

光纖通常通過從初步制品(也稱為預制件)拉伸纖維來制造，該初步產品在豎直取向的爐中用徑向加熱元件加熱。預制件包括如上所述的芯材料和包層，其具有與期望光纖產品基本相同的包芯比和折射率分布。當預制件在爐中加熱時，在預制件的下軟化端形成拉制球泡或玻璃滴液。然后可以給定幾何形狀和期望尺寸將組件從預制件的軟化端拉出。重要的是，拉伸纖維必須保持芯材料的直徑和存在于初始預制件中的包層的直徑之間的比例以便具有正確波導特性。然而，使用方形切割預制件，可能會由于至少兩個原因而發生材料浪費。首先，拉制球泡的形成導致良好預制件材料的大量浪費，因為拉制球泡或玻璃滴液本身不產生光纖。第二，由于預制件端部被徑向加熱，所以預制件的溫度分布以及因此的粘度是高度不均勻的且非常難以防止芯材料和包層之間的差別玻璃流動。因此，在預制件尖化或纖維拉伸開始時，包芯比可能失真，從而導致不可用纖維。包芯比的失真對纖維的許多波導特性(諸如截止波長、模場直徑、色散和芯偏心率)產生負面影響。因此，期望以較少材料浪費和波導失真引起拉制球泡形成的方式來改變方形切割預制件。

修改預制件的一種方法是通過機械加工或火焰尖化來使預制件的端部變為錐形。然而，將錐形加工為預制件端部可能會破壞正確的包芯比，從而導致截止波長和其它光學性質的光纖故障。方形切割預制件上的火焰或爐尖化也會浪費大量良好的預制件材料，并引起波導失真。

修改預制件的其它方法，諸如Peekhaus等人在美國專利公開No.2007/0245773中公開的方法包括將錐形件附接至預制件的加工后和錐形端部，使得拉制球泡由錐形件和良好預制件材料加工的錐兩者形成。然而，Peekhaus公開的方法要求預制件在纖維拉伸之前被加工為錐形，這由于上述原因而增加了工藝的復雜性和成本以及良好預制件材料的浪費。

發明內容

本公開的實施方案包括用于生產細長光學玻璃組件的玻璃預制件。預制件包括：主棒，其具有恒定外徑和平坦底部；和犧牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、與第一端相對的第二端，和從第一端延伸至第二端的中空內部區域。犧牲尖端的橫截面是圓形的，且犧牲尖端的第一端的外徑等于主棒的外徑。主棒和犧牲尖端均由石英玻璃制成，且主棒的石英玻璃的品質高于犧牲尖端的石英玻璃。犧牲尖端可具有等于主棒的外徑的恒定外徑。中空內部區域的內徑范圍可以是犧牲尖端的外徑的約50％至約80％。犧牲尖端可具有約10mm至約60mm的長度，優選為約20mm至約50mm，且最優選為約25mm至約35mm。犧牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包層包圍的芯棒。