[發明專利]自動化大外徑預制件尖端化工藝和所得的玻璃預制件

有效

• 申請號: 202010041691.5
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111434633B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 馬秋林;章凱慧
• 申請（專利權）人: 賀利氏石英北美有限責任公司
• 主分類號: C03B37/014
• 分類號: C03B37/014
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 萬欣;陳浩然

一種自動化大外徑預制件尖端化工藝。在熔爐內加熱所述預制件的區并使其軟化。使預制件尖端成形并且通過玻璃在所述加熱區上方和下方的移動和通過感測所述預制件的下部部分的重量來控制所述工藝，所述重量實際上是對所軟化的材料的黏度的度量。在達到正確黏度后，使底部固持器按非線性的加速速率曲線(從玻璃流動的FEM模擬得到的)移動遠離頂部固持器，所述速率曲線被精確地編程和控制，使得所述預制件尖端在被拉制成纖維時以最少的廢料和波導畸變最佳地成形(通常具有短且尖銳的尖端)。所述非線性的加速速率曲線的相同概念還能夠應用于其他尖端化工藝，諸如水平預制件尖端化工藝。

技術領域

本申請大體上涉及生產細長的玻璃部件，并且更具體地說，涉及使用一種工藝來制造具有極好的尖端幾何結構和形狀、減少的玻璃廢料和最小的包層-芯波導畸變的這類部件。

背景技術

如標題為“Upward Collapse Process and Apparatus for Making GlassPreforms”并且由本申請的受讓人Heraeus Tenevo LLC和Heraeus Quarzglas GmbH和Co.KG在2017年11月15日提交的美國專利申請公告第2018/0145752號中所公開的，關于光纖的設計和應用的應用科學與工程的領域稱為光纖學。光纖是通過將玻璃(二氧化硅)向下拉制到比人類頭發的直徑略厚的直徑而制成的柔性透明纖維。光纖最常用于在纖維的兩端之間傳輸光并且廣泛用于光纖通信，其中它們與纜線相比準許在較長距離內并且以較高帶寬(數據速率)進行傳輸。纖維用于代替金屬絲，這是因為信號沿著纖維以高容量以減小的損耗行進。另外，纖維還不易受電磁干擾影響，這是困擾金屬絲的問題。纖維還用于照明，并且纏繞成束使得其可用于攜載圖像，從而允許在受限的空間中觀看，就像纖維鏡的情況一樣。特別設計的纖維還用于多種其他應用，諸如光纖傳感器和纖維激光器。

光纖通常包括被具有較低折射率的透明包覆材料包圍。光通過全內反射現象而保留在芯中，全內反射致使纖維充當波導。支持許多傳播路徑或橫模的纖維稱作多模纖維；支持單一模式的纖維稱作單模纖維。

如今，必須滿足嚴格的光纖截止波長規范，并且為了實現那些規范而產生損耗是不能容忍的。可以將截止波長定義為一波長，低于該波長單模光纖將充當多模光纖。或者，換句話說，可以將截止波長定義為一波長，高于該波長在單模光纖中確保單模操作。許多網絡規劃員現在意識到纜線截止波長是在準備光纖電纜規范時要定義的最重要的參數之一。

光纖通常通過在熔爐內加熱預先制造的預制件并將預制件拉制成光纖來制造。一個預制件可以產生大約7,000到8,000km的光纖。期望利用相對于預制件的外徑具有尖銳的短尖端的預制件高效且迅速地開始纖維拉制。此外，預制件尖端應具有適當的包層-芯比，使得從其拉制的纖維將具有正確的纖維截止性能而具有最少的失敗和廢料。

發明內容

為了解決常規向下拉制系統和工藝中固有的問題，一種設備和使用該設備來生產光纖預制件的相關的向上塌縮工藝的第一個目標是生產相對于預制件的外徑具有尖銳的短尖端的預制件。第二個目標是最小化以及可能消除從這種預制件拉制的最終纖維中的波導(包層-芯)畸變效應，使得纖維截止波長是正確的。第三個目標是最小化以及可能消除預制件尖端化中的玻璃廢料和常規向下拉制系統和工藝中固有的組裝問題。第四個目標是實現具有極好的幾何結構和光導性質的最大預制件大小以在后續纖維拉制中獲得最高生產率。第五個目標是實現最高質量的(最干凈和最干燥的)RIT(管中棒)或RIC(圓柱體中棒)預制件界面。第六個目標是允許在圓柱體內堆疊具有任意長度的多個自立式芯棒(而不將其焊接在一起)，使得其重量完全且獨立地支撐在組件中以在珍貴且昂貴的芯棒和圓柱體的外包工藝中實現幾乎零廢料。額外目標是允許線上尖端化并實現幾乎100％的成品預制件良率。