光纖預成型件的製造方法
2023-06-09 04:57:21
專利名稱：光纖預成型件的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種製造光纖預成型件的方法。本發明尤其涉及在製造光纖之前使用外套管(over-jacketing)裝置製造光纖預成型件的方法。
背景技術：
傳統上，用於製造光纖的方法包括兩個製造步驟。第一步是製造光纖預成型件。第二步是通過熔化被製成的光纖預成型件來拉拔具有125um外徑的光纖。
用於製造光纖預成型件的方法主要分為兩類氣相沉積方法和溶膠—凝膠方法。氣相沉積方法是通過沉積被蒸發的原料來製造光纖預成型件的。能夠採用內沉積方法和外沉積方法實現所述氣相沉積方法，在所述內沉積方法中首先把原料沉積在預定管子的內表面上以便用原料填充所述預定管子，而在所述外沉積方法中以小直徑原始棒的直徑逐漸增加的方式把原料沉積在所述小直徑原始棒的外圍表面上。
相反地是，在溶膠—凝膠方法中，液化原料注射入模子中，之後液化原料的相變成凝膠相。接著，凝膠相原料被燒結，從而形成石英玻璃。溶膠—凝膠方法一般在低溫條件下執行，因此製造成本低，並且能容易地調整物體的成分。
第二個步驟是光纖拉拔步驟，它包括加熱光纖預成型件使光纖預成型件逐漸熔化、同時將恆定的拉伸負載施加在被熔化的光纖預成型件上，從而從被熔化的預成型件拉拔出具有預定外徑的光纖束。
然而，在製造具有相對較大外徑的光纖時，通過上述過程製造光纖預成型件的方法會產生些問題。換言之，利用氣相沉積的方法製造光纖預成型件的方法具有製造的光纖預成型件的外徑不大於25mm的限制。因此，使用了外套管方法，以提高製造較大直徑光纖的生產率。
根據所述外套管方法，被預製的主預成型件插入在具有大直徑的輔助玻璃管中，並且由玻璃材料製成。然後，輔助玻璃管和主預成型件均被爐子加熱，以便主預成型件和輔助玻璃管彼此結合，從而完成製造具有大直徑光纖預成型件的步驟。
用於製造大直徑型光纖預成型件的外套管裝置公開在由本發明的申請人提交的美國出版物No.2003/182,973-A1中。根據上面參考文獻所述的外套管裝置，主預成型件和輔助玻璃管彼此共軸地對齊。並且，在主預成型件與輔助玻璃管之間形成真空氣氛之後，主預成型件和輔助玻璃管被爐子加熱，以便製造具有大直徑的輔助光纖預成型件。
然而，通過以上傳統外套管方法製造的光纖預成型件會引入包含在主預成型件中的諸如羥基(OH)等雜質。並且，外套管過程中由加熱裝置產生的羥基從主預成型件穿過進入形成在主預成型件與輔助玻璃管之間的空間中。即使光纖從光纖預成型件中抽出，保持在主預成型件與輔助玻璃管之間的羥基也會殘留在光纖中。
發明內容
由此，提出本發明以部分地克服上述問題中的一些問題。本發明的一個目的是提供一種在執行外套管過程的同時去除殘餘在主預成型件與次輔助玻璃管之間的羥基的方法。
為了實現以上目的，根據本發明，提供一種通過外套管過程製造光纖預成型件的方法，所述方法包括準備主預成型件以及與主預成型件同軸對齊的輔助玻璃管；在同軸對齊主預成型件和輔助玻璃管之後密封主預成型件和輔助玻璃管的預定末端；提供置換氣體，所述置換氣體具有優良的吸收主預成型件與輔助玻璃管之間的羥基的屬性；以及沿主預成型件和輔助玻璃管的縱向、從主預成型件和輔助玻璃管的預定端完全密封主預成型件和輔助玻璃管。
附圖簡述參照附圖，通過以下的詳細描述，本發明的以上特徵和優點將變得更加清楚，其中
圖1是根據本發明優選方面的用來製造光纖預成型件的方法的流程圖；圖2是根據圖1所示光纖預成型件製造方法的用來製造光纖預成型件的裝置的結構示意圖。
具體實施例方式
以下，將參考附圖描述本發明的幾個方面。在以下描述和附圖中，相同的標號用來表示相同或類似的部件，並且將省略對相同或類似部件的重複描述，尤其是在這種描述可能會使本發明不清楚時。
圖1是示出根據本發明一方面所述的用來製造光纖預成型件的方法10的流程圖。圖2是示出根據圖1所示用於製造光纖預成型件的方法10來製造光纖預成型件的裝置100的結構的示意性示意圖。
參考圖1，根據本發明的用於製造光纖預成型件的方法10包括準備步驟11、密封步驟21、氣體供應步驟31、氣體置換步驟41以及外套管步驟51。
以下將參考圖2解釋用於製造光纖預成型件的裝置100，尤其是外套管裝置。外套管裝置包括加熱裝置105、置換氣體供應裝置107以及真空泵109。加熱裝置105加熱彼此共軸對齊的主預成型件101和輔助玻璃管102，同時沿主預成型件101和輔助玻璃管102的縱向移動。在置換步驟41中，首先置換氣體供應裝置107將置換氣體供入形成在彼此同軸對齊的主預成型件101和輔助玻璃管102之間的空間103中。然後，在外套管步驟51中，真空泵109將殘餘在主預成型件101與輔助玻璃管102之間的空間103中的氣體去除，以便空間103保持真空狀態。
以下將參考圖1和2解釋根據本發明另一方面的用於製造光纖預成型件的方法。
在準備步驟11中，主預成型件101和輔助玻璃管102被準備且彼此連接。這時，採用氣相沉積方法或溶膠—凝膠方法使主預成型件101形成為沿其縱向延伸的棒狀形狀。並且，輔助玻璃管102沿其縱向延伸，且具有圍繞主預成型件101的外圍表面的管形形狀。輔助玻璃管102與主預成型件101同軸對齊。主預成型件101和輔助玻璃管102固定至外套管裝置100。其間，在外套管步驟51中，主預成型件101和輔助玻璃管102被加熱裝置105以預定的溫度加熱。這時，為了均勻加熱主預成型件101和輔助玻璃管102，主預成型件101和輔助玻璃管102在外套管裝置100上沿圓周方向轉動。
在密封步驟21中，主預成型件101和輔助玻璃管102的每個上端都被密封。即，通過利用加熱裝置105軟化主預成型件101和輔助玻璃管102的上端來密封主預成型件101和輔助玻璃管102的上端中的每個上端。這時，加熱裝置105通過燃燒諸如氧和氫等可燃氣體而產生熱。主預成型件101和輔助玻璃管102局部地包含羥基。在加熱步驟中可燃氣體燃燒產生的羥基能滲入形成在主預成型件101與輔助玻璃管102之間的空間中。這種羥基殘留在被拉拔的光纖中，從而產生光信號損失。並且，在密封步驟21中，由於加熱裝置105的燃燒作用而產生的水分滲入形成在預成型件101與輔助玻璃管102之間的空間中，從而產生羥基。
處於這樣的原因，在光纖預成型件的主預成型件和輔助玻璃管之間的分界表面處可能檢測到更多的羥基。為了去除諸如殘留在主預成型件101和輔助玻璃管102中的羥基、或者殘留在主預成型件101與輔助玻璃管102之間所形成的空間中的羥基之類的雜質，，本發明將置換氣體注入形成在主預成型件101與輔助玻璃管102之間的空間103中。
在氣體供應步驟31中，首先置換氣體被供入空間103中，所述氣體相對於殘留在主預成型件101內側與輔助玻璃管102之間所形成的空間中的羥基具有優良的吸收性能。置換氣體包括CF4氣體、Cl2氣體或者D2氣體。當置換氣體提供於主預成型件101和輔助玻璃管102之間時，置換氣體被羥基置換，形成被排至外部的氫氣。
在置換步驟41中，需要以置換氣體充分被羥基置換的方式等待一段預定時間段。並且，在置換步驟41中，主預成型件101和輔助玻璃管102能夠被加熱裝置105加熱，以便激活置換氣體與羥基之間的置換反應。這時，在置換步驟41中的加熱溫度低於密封步驟21中的加熱溫度，或者低於用來軟化主預成型件101或者輔助玻璃管102的外套管步驟51中的加熱溫度。
當殘留在主預成型件101與輔助玻璃管102之間的羥基充分經歷由於置換氣體的引入而產生的置換反應時，通過操作真空泵109使空間103中的任何殘餘氣體排至外部，以便啟動外套管步驟51。
在外套管步驟51中，主預成型件101和輔助玻璃管102被完全密封。並且，在連續運行真空泵109而使主預成型件101與輔助玻璃管102之間所形成的空間103保持真空狀態的同時，實施外套管步驟51。當形成在主預成型件101與輔助玻璃管102之間的空間保持真空狀態時，加熱裝置105從主預成型件101和輔助玻璃管102的上端逐漸移至主預成型件101和輔助玻璃管102的下端，同時加熱主預成型件101和輔助玻璃管102。這時，如果輔助玻璃管102被加熱裝置105軟化，那麼由於輔助玻璃管102的內部和外部之間的壓力差，使得主預成型件101和輔助玻璃管102完全密封。通過以上步驟，主預成型件101和輔助玻璃管102從其上端至下端逐漸被密封。
其間，在本發明的本方面中，雖然解釋說明主預成型件101和輔助玻璃管102的外套管步驟是從主預成型件101和輔助玻璃管102的上端至它們的下端被逐漸執行的，然而如果置換氣體供應裝置107和真空泵109連接至主預成型件101和輔助玻璃管102的上端，那麼也可以從主預成型件101和輔助玻璃管102的下端至它們的上端來執行外套管步驟。
如上所述，在根據本發明的用來製造光纖預成型件的方法中，通過在實施外套管步驟之前將諸如CF4氣體、Cl2氣體或者D2氣體等置換氣體注入主預成型件101與輔助玻璃管102之間所形成的空間中，使羥基被置換氣體置換，同時主預成型件101和輔助玻璃管102的上端被密封。此外，通過使用真空泵排出羥基和置換氣體，以便從光纖預成型件中去除羥基。由此，基於根據本發明的方法製造的光纖預成型件而獲得的光纖能防止由於羥基而產生的光信號損失。
雖然已經描述了本發明的優選方面以作解釋，然而本領域技術人員可以了解，在不偏離所附權利要求所公開的本發明的精神和範圍的情況下，可以有各種修改、添加和替換。
權利要求
1.一種通過外套管過程製造光纖預成型件的方法，所述方法包括步驟i)準備主預成型件以及與主預成型件同軸對齊的輔助玻璃管；ii)在同軸對齊主預成型件和輔助玻璃管之後密封主預成型件和輔助玻璃管的預定末端；iii)提供置換氣體，所述置換氣體具有優良的吸收來自主預成型件與輔助玻璃管之間的羥基的屬性；以及iv)沿主預成型件和輔助玻璃管的縱向、從主預成型件和輔助玻璃管的預定端完全密封主預成型件和輔助玻璃管。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述氣體是從CF4氣體、Cl2氣體和D2氣體構成的群組中選出的任一種氣體，或者是包括從CF4氣體、Cl2氣體和D2氣體構成的群組中選出的至少兩種氣體的混合氣體。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟ii)包括在主預成型件與輔助玻璃管之間形成真空氣氛。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，步驟iii)還包括子步驟即通過在步驟iii)中引入置換氣體之後等待一預定時間段，使包含在主預成型件和輔助玻璃管中的羥基被置換氣體置換。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，以預定的溫度加熱主預成型件和輔助玻璃管，同時實施置換步驟。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在主預成型件與輔助玻璃管之間所形成的空間為真空狀態的條件下實施步驟iv)。
7.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟iv)中，從主預成型件和二次玻璃管的預定末端起沿主預成型件和二次玻璃管的縱向加熱主預成型件和輔助玻璃管的外圍表面。
全文摘要
一種通過外套管過程製造光纖預成型件的方法和裝置，其中所述外套管過程減少製造過程中形成的羥基的量。所述方法包括步驟準備主預成型件以及與主預成型件同軸對齊的輔助玻璃管；在同軸對齊主預成型件和輔助玻璃管之後密封主預成型件和輔助玻璃管的預定末端。置換氣體被引入主預成型件和輔助玻璃管中，所述置換氣體具有優良的吸收主預成型件與輔助玻璃管之間的羥基的屬性。沿主預成型件和輔助玻璃管的縱向、從主預成型件和輔助玻璃管的預定端完全密封主預成型件和輔助玻璃管。通過在外套管步驟實施之前將置換氣體注入主預成型件與輔助玻璃管之間所形成的空間中，使羥基被置換氣體置換。
文檔編號C03B37/075GK1637445SQ20041004573
公開日2005年7月13日 申請日期2004年5月24日 優先權日2004年1月2日
發明者金成珍, 吳成國 申請人:三星電子株式會社