專利名稱：一種制造用于光纖的初級預制棒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使用內部氣相沉積過程制造用于光纖的初級預制棒的方法，包括 以下步驟i)提供具有供給側和排放側的中空玻璃襯底管，ii)用設定溫度為TO的熔爐圍繞至少部分所述中空玻璃襯底管，iii)通過其供給側向所述中空玻璃襯底管的內部提供摻雜的或無摻雜的玻璃成 形氣體，iv)創(chuàng)造一具有這樣條件的反應區(qū)在所述中空玻璃襯底管的內表面上將發(fā)生玻 璃的沉積，以及ν)在位于所述中空襯底管的供給側附近的換向點和位于排放側附近的換向點之 間，沿著所述中空玻璃襯底管的長度來回地移動所述反應區(qū)，以使在所述中空玻璃襯底管 的內表面上形成至少一個預制棒層，所述至少一個預制棒層包括多個玻璃層。
背景技術：
在該導言中描述的方法本身由美國專利第4，741，747號為人們所知悉。更具體 地，前述專利公開了一種根據PCVD方法制造光學預制棒(preform)的方法，其中，玻璃層 通過在玻璃管內的兩個換向點(points of reversal)之間來回地移動等離子體同時在 1100°C和1300°c之間的溫度下以及I百帕和30百帕之間的壓力下將反應氣體混合物添加 到該管沉積而成。通過在至少一個換向點的區(qū)域中隨時間非線性地移動該等離子體減小該 光學預制棒的末端的非恒定沉積幾何形狀的區(qū)域。US 4，608，070涉及一種制造光學預制棒的方法和設備，其中襯底熔爐設置于旋轉 的襯底管(substrate tube)的上方，其中該熔爐的溫度設定是r和χ的函數，r即徑向距 離，χ即沿著該襯底管的長的縱向位置。在所述美國專利中提及的該溫度函數僅應用到徑 向和縱向距離并在整個沉積過程中設定為恒定值。美國專利第4，659，353號涉及一種用于制造光纖的方法， 其中采用MCVD技術，將 具有恒定厚度但是變化的摻雜物百分比的二氧化硅層沉積在襯底管的內部，其中使用具有 圓形非對稱溫度分布的熱源。美國專利申請US 2004/0173584涉及一種采用MCVD技術制造光學預制棒的方法， 其中，按照該預制棒的尺寸的函數控制等離子體火焰的大小。日本公開JP 2004-036910涉及一種通過混合氫氧氣在火焰的焦點位置產生寬而 均勻的高溫區(qū)的石英燃燒器。美國專利申請US 2005/0144983涉及一種使用CVD技術制造預制棒的方法，其中， 測量熔爐的至少一個發(fā)熱元件和玻璃襯底管的溫度，其后，基于測量的溫度調整發(fā)熱元件 的熱生成量。美國專利第4，740，225號涉及一種用于制造光學預制棒的方法，其中，設定特殊 的溫度分布，以便將芯層以所需厚度施加到襯底管的內部。
光纖由纖芯和包圍所述纖芯的外層組成，該外層也稱為外包層(cladding)。該纖 芯通常具有更高的折射率，以便光線能夠通過該光纖傳送。光纖的纖芯可以由一個或多個 同心層組成，每個同心層具有特定厚度和特定折射率或沿徑向的特定的折射率梯度。具有由沿徑向的一個或多個具有恒定折射率的同心層組成的纖芯的光纖也稱為 階躍折射率光纖。同心層的折射率和外包層的折射率之間的差別可以用所謂的delta值表 示，記為Ai^，并可根據下面的公式計算
權利要求
一種使用內部氣相沉積過程制造用于光纖的初級預制棒的方法，包括以下步驟i)提供具有供給側和排放側的中空玻璃襯底管，ii)用設定溫度為T0的熔爐圍繞至少部分所述中空玻璃襯底管，iii)通過其供給側向所述中空玻璃襯底管的內部提供摻雜的或無摻雜的玻璃成形氣體，iv)創(chuàng)造一具有這樣條件的反應區(qū)在所述中空玻璃襯底管的內表面上將發(fā)生玻璃的沉積，以及v)在位于所述中空襯底管的供給側附近的換向點和位于排放側附近的換向點之間，沿著所述中空玻璃襯底管的長度來回地移動所述反應區(qū)，以使在所述中空玻璃襯底管的內表面上形成至少一個預制棒層，所述至少一個預制棒層包括多個玻璃層，其特征在于，在步驟v)的至少部分過程中，所述熔爐溫度相對于T0是變化的。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟ν)的至少部分過程中，所述平均溫 度變化范圍的絕對值在50°C /cm和2000°C /cm之間，優(yōu)選在150°C和1000°C之間，所述溫 度變化定義為沿徑向沉積的預制棒層的每厘米。C的溫度變化。
3.根據前述權利要求1-2之一或兩者所述的方法，其特征在于，在步驟ν)的至少部分 過程中，一預制棒層中的平均溫度變化不同于與所述預制棒層相鄰的其他預制棒層的平均 溫度變化。
4.根據前述權利要求1-3之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟ν)的至少部分 過程中，所述溫度作為預制棒層的徑向厚度的函數線性變化。
5.根據前述權利要求1-4之一或多個所述的方法，其特征在于，步驟ν)中的所述反應 區(qū)是等離子體。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟ν)中，所述反應區(qū)沿著所述中空玻 璃襯底管的沉積長度來回地移動的速度范圍在lOm/min和40m/min之間，優(yōu)選地在15m/min 和25m/min之間，該沉積長度應看做是位于所述中空玻璃襯底管的所述供給側附近的換向 點和位于所述中空玻璃襯底管的所述排放側附近的換向點之間的距離。
7.根據前述權利要求1-6之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟iii)中使用減 小折射率的摻雜物，優(yōu)選氟。
8.根據前述權利要求1-7之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟iii)中使用增 加折射率的摻雜物，優(yōu)選鍺。
9.根據前述權利要求1-8之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟ν)的至少部分 過程中，所述熔爐溫度相對于TO是遞減的。
10.根據前述權利要求1-9之一或多個所述的方法，其特征在于，所述熔爐包括至少兩 個可調溫度區(qū)，在至少一個溫度區(qū)中，在步驟ν)的至少部分過程中，其溫度或溫度梯度相 對于TO是變化的，在該上下文關系中，術語“溫度區(qū)”應被理解為表示在所述中空玻璃襯底 管的縱向上的一個區(qū)域。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，一個區(qū)域中的溫度或溫度梯度可以與 其他區(qū)域中的溫度或溫度梯度相互獨立地變化。
12.根據前述權利要求1-11之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟ν)中至少一 個預制棒層的形成過程中，所述熔爐的溫度、或者在至少一個溫度區(qū)中的溫度或溫度梯度在至少一個溫度區(qū)中相對于TO是變化的。
13.根據前述權利要求1-12之一或多個所述的方法，其特征在于，在步驟ν)中，所述熔 爐的溫度在預制棒層的成形過程中相對于TO是變化的，所述預制棒層從徑向看去具有至 少0. 5mm的厚度，優(yōu)選至少1mm。
14.根據前述權利要求1-13之一或多個所述的方法，其特征在于，所述熔爐至少圍繞 所述中空玻璃襯底管的沉積長度，該沉積長度對應位于所述中空襯底管的供給側附近的換 向點和位于排放側附近的換向點之間的距離。
15.根據前述權利要求1-14之一所述的方法，其特征在于，所述熔爐溫度TO設定在 900°C和1400°C之間的值，其中，所述熔爐溫度的變化使得在步驟ν)中所述溫度將不會上 升到1400°C以上或下降到900°C以下。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用內部氣相沉積過程制造用于光纖的初級預制棒的方法，包括以下步驟i)提供具有供給側和排放側的中空玻璃襯底管，ii)用設定溫度為T0的熔爐圍繞至少部分所述中空玻璃襯底管，iii)通過其供給側向所述中空玻璃襯底管的內部提供摻雜的或無摻雜的玻璃成形氣體，iv)創(chuàng)造一具有這樣條件的反應區(qū)在所述中空玻璃襯底管的內表面上將發(fā)生玻璃的沉積，以及v)在位于所述中空襯底管的供給側附近的換向點和位于排放側附近的換向點之間，沿著所述中空玻璃襯底管的長度來回地移動所述反應區(qū)，以使在所述中空玻璃襯底管的內表面上形成至少一個預制棒層，所述至少一個預制棒層包括多個玻璃層。
文檔編號C03B37/018GK101987778SQ20101024093
公開日2011年3月23日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者埃里克·阿洛伊修斯·庫伊吉佩爾斯, 約翰尼斯·安東·哈特蘇伊克, 萊戈雷·米利塞維克, 馬托伊斯·雅各布斯·尼古拉斯·范施特拉倫 申請人:德拉克通信科技公司