玻璃預制棒的制造方法技術

物品（３２）中具有孔（１０）。加熱并拉制該物品。再加熱并再拉制該物品。所述孔消失。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

Method for manufacturing glass preform

The object (32) has a bore (10). Heat and draw the article. Reheat and pull the object again. The hole disappears.

【技術實現步驟摘要】
專利技術的背景本申請是在1998年5月29日提交的S.N.60/087,224號臨時申請的基礎上完成的，本申請要求該日期為本申請的優先權日。本專利技術涉及用于形成光纖的玻璃預制棒的改進的制造方法。更具體地說，本專利技術涉及用加工光波導纖芯預制棒來制成光波導桿或棒，然后將所述桿或棒制成包層預制棒，再拉制成光導纖維。本專利技術還涉及制造需要高質量玻璃的光波導組分，如耦合器和放大器。已知制造光導預制棒的外部氣相沉積法(OVD)包括給一個旋轉的圓柱形芯軸或起始件的表面上施加結構均勻的或徑向變化的第一粉末覆蓋層來形成一個纖芯預制棒。在形成粉末(SOOT)纖芯預制棒后，通常除去上述芯軸，固化并燒結該粉末預制棒，形成具有貫通孔的固化纖芯玻璃坯料。隨后可將該纖芯玻璃坯料拉制成光導芯棒(也稱為芯桿)。可將該光導芯棒包覆成帶包層的預制棒，隨后將其拉制成光導纖維。這種包括分開纖芯預制棒制造步驟和包層預制棒制造步驟的方法能更好地控制制得的光纖的折射率分布并能更有效地和低成本地制得光纖。為了制得高質量的預制棒，尤其是纖芯預制棒，減少并最好消除夾雜物是相當重要的。預制棒中的夾雜物可以是微晶或氣泡，也可將其稱為晶種。預制棒(尤其是纖芯預制棒)中的夾雜物會不利地影響由該預制棒拉制成的光纖的質量。例如，夾雜物會降低光纖強度，增加光導纖維中的衰減。預制棒中不可接受的大量夾雜物會使之在拉制光纖前就遭報廢，增加了光纖制造成本。在纖芯玻璃坯料的制造過程中，在將纖芯預制棒拉制成棒的步驟中會形成夾雜物。對于含氧化物(如氧化鋁)成份的玻璃，形成夾雜物問題尤為嚴重。美國專利5,693,115和5,330,548提出用多步加熱預制棒或者在真空或減壓下加熱預制棒來消除光導預制棒中的氣泡夾雜物。但是，消除拉制纖芯預制棒過程中形成于芯棒中的夾雜物需要在纖芯預制棒拉制成芯棒后增加附加的加工步驟。提供一種能消除或至少明顯減少在芯棒拉制過程中形成的夾雜物的方法是有利的。這種方法無需附加的加工步驟來消除在芯棒拉制過程中形成的夾雜物。專利技術的概述因此，本專利技術總體上提供一種玻璃制品(如光波導預制棒)的制造方法，這種制品基本不含夾雜物(如氣泡和微晶)。所述方法包括提供一種具有縱向貫通孔的細長固化的玻璃預制棒，在至少兩步中將該細長固化的預制棒拉制成芯棒的步驟。所述兩步拉制步驟包括第一步，將該細長固化的玻璃預制棒的至少一端加熱至第一溫度，并將該預制棒拉制成直徑縮小了的預制棒；拉制方法的第二步包括將該直徑縮小了的預制棒的至少一端加熱至第二溫度，并將該直徑縮小了的預制棒拉制成芯棒，該芯棒的直徑小于直徑縮小了的預制棒的直徑。本專利技術方法還包括封閉貫通孔的一端并消除該貫通孔。較好的是，在兩步拉制步驟的第二步中進行貫通孔消除步驟。根據本專利技術的一個實例，在第一步過程中夾雜的氣泡聚合成連續的細長氣泡夾雜物。本專利技術方法尤其適用于用含Al2O3、GeO2和SiO2的玻璃制造光導纖維，它可作為含摻雜劑(如鉺)的基質玻璃用于制造光學放大器。由上面的概述可得知數個重要的優點。本專利技術的主要優點是提供一種基本不含夾雜物(如氣泡和微晶)的波導纖芯預制棒。不含這種夾雜物的光導纖芯預制棒僅需很少的加工步驟就可制成光導纖維并且由這種預制棒拉制成的光導纖維含有更少的散射點，從而具有更低的衰減。本專利技術的其它特征和優點將描述如下，并可在實施本專利技術的過程中獲知。應理解上面的綜述和下面的詳細描述均是例舉性和說明性的，用于對要求保護的本專利技術進行進一步說明。附圖用于進一步理解本專利技術并說明本專利技術的一個實例。在附圖中，同樣的標號表示相同的元件。還應理解附圖中的各個元件是不成比例的，有時為了說明本專利技術而故意使之失真。附圖簡述附圖說明圖1是用于從纖芯預制棒制造芯棒的具體裝置的示意圖；圖2表示將玻璃顆粒涂料施涂在芯軸上形成光導預制棒；和圖3表示已拉制成直徑縮小了的預制棒的纖芯預制棒，它具有縱向貫通孔，含細長的晶種。詳細描述下面將參照本專利技術較好的實例，其中一個實例如附圖所示。在制造光波導時，應使用具有最小光衰減特性的玻璃制造光導的纖芯和包層材料，盡管可使用各種優質光學玻璃，但是熔凝二氧化硅是更合適的玻璃。考慮到結構和其它實踐因素，要求纖芯和包層玻璃具有相似的物理特性。由于纖芯玻璃的折射率必須高于包層玻璃的折射率以便適當地運作，因此要求纖芯玻璃與包層玻璃具有相同的類型，但是摻雜少量其它材料以稍微提高其折射率。例如，當使用純熔凝二氧化硅作為包層玻璃時，則纖芯玻璃可由摻雜某種材料來提高其折射率的熔凝二氧化硅組成。已經用了許多合適的材料單獨或相互混合在一起作摻雜劑以提高熔凝二氧化硅的折射率。這些材料包括，但不限于氧化鈦、氧化鉭、氧化鋁、氧化鑭、氧化磷和氧化鍺。較好使用摻雜氧化鍺的熔凝二氧化硅纖芯作為纖芯材料，因為這樣形成的光纖具有擴展至約1600nm的低損耗特性。包層可以是純的熔凝二氧化硅，或者摻雜氧化物的二氧化硅，所述氧化物的量足以使包層的折射率低于纖芯的折射率。包層可摻雜氧化物(如氧化硼)，該氧化物使其折射率稍低于純熔凝氧化硅的折射率，并使包層的熱膨脹系數稍高于純熔凝氧化硅，從而使纖芯和包層材料的膨脹系數更好地相匹配。光纖放大器玻璃通常包括二氧化硅玻璃，它含有摻雜劑(如稀土元素摻雜劑)和氧化物(如氧化鋁)以防止該摻雜劑團聚并使增益平坦。放大器玻璃的纖芯通常包括提高折射率的摻雜劑(如氧化鍺)。用這種放大器玻璃制成的預制棒通常是通過已知的氣相沉積法，如外部氣相沉積法(OVD)制得的。圖1是由光波導粉末纖芯預制棒拉制光導纖芯棒的典型裝置。坯料進料裝置1將細長的固化玻璃預制棒(坯料5)向下放入燒制爐2中。燒制爐2將坯料5的下端加熱至其軟化溫度。芯棒拉制裝置4將坯料或預制棒5的軟化端拉制成芯棒6。用測量器件3測定芯棒6的直徑。用電腦裝置8控制拉制速度使獲得的芯棒具有預定的直徑。測量器件3一般是非接觸式光學測量裝置，以免破壞拉制后芯棒的原始表面。細長的固化預制棒(即坯料)是用有名的化學氣相沉積技術制得的。美國專利4,453,961、4,486,212和5,236,481(其內容在此引為參考)例舉了制造這種預制棒的方法。例如，根據圖1，將錐形芯軸10的大直徑一端插入具有突起12的玻璃管11中。如美國專利4,289,517所述可使用薄墊片(圖中未表示)將玻璃管11固定在芯軸10上。令芯軸10旋轉并相對于美國專利4,165,223所述類型的燃燒爐13移動。向該燃燒爐通入燃氣和氧或空氣，使其發出明火和前體，所述前體是氣體-蒸氣混合物或前體的霧滴。反應化合物從燃燒爐中噴出并在火焰中氧化成玻璃顆粒流22，并且該料流22被導至芯軸10。在沉積過程中輔助燃燒爐23將火焰導至該多孔玻璃預制棒的底部，使用輔助燃燒爐可參見美國專利4,810,276。在沉積過程中可將摻雜劑加入到所述預制棒中。或者，如美國專利5,236,481所述在固化多孔預制棒的過程中將摻雜劑加入該預制棒。在沉積顆粒粉末材料形成粉末纖芯預制棒以后，利用管狀把手將芯軸從組件中抽出，在粉末預制棒中形成縱向貫通孔。可根據美國專利4,125,388和5,236,481(在此引為參考)所述干燥和固化該粉末預制棒。申請人發現本專利技術方法(包括在至少兩步中將纖芯預制棒拉制成芯棒)尤其適用于由用于制造光導纖維放大器的纖芯預制棒制本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形成玻璃制品的方法，包括下列步驟：形成具有縱向貫通孔的固化的細長玻璃預制棒；至少分兩步拉制該固化的細長預制棒，形成芯棒，所述拉制步驟包括：第一步，在設定于第一溫度的燃燒爐中加熱該細長的固化玻璃預制棒的至少一端，并拉制該預制棒 形成直徑減小了的預制棒；第二步，在設定于第二溫度的燃燒爐中加熱該直徑減小了的預制棒的至少一端，并拉制該直徑減小了的預制棒，形成直徑小于該直徑減小了的預制棒的直徑的芯棒；閉合通孔的一端；和消除該通孔。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：GE伯基，PW朱，CE克羅斯蘭，LA穆爾，G齊，JW索羅斯基，
申請(專利權)人：康寧股份有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]