專利名稱：用于制造光纖預(yù)制件的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造光纖預(yù)制件的裝置和方法。
背景技術(shù)：
光纖是通過(guò)將光纖預(yù)制件拉伸成纖維而制造成的。光纖預(yù)制件是通過(guò)制備包括芯層和光學(xué)包層的玻璃棒并且隨后在玻璃棒的外周形成護(hù)套層而制成的。日本專利申請(qǐng)公開(kāi)H10-324537 (專利文獻(xiàn)I)描述了一種通過(guò)在玻璃棒的周面上沉積玻璃顆粒來(lái)形成護(hù)套層的方法。根據(jù)該方法，通過(guò)吹附技術(shù)供應(yīng)玻璃顆粒，然后通過(guò)等離子體炬加熱玻璃顆粒，以使玻璃顆粒沉積。該方法在下文中稱為“等離子體吹附法”。而且，專利文獻(xiàn)I描述了通過(guò)將鹵素氣體和玻璃顆粒一起吹附到玻璃棒的周面上來(lái)修正沉積 止制造設(shè)備受到損壞的同時(shí)實(shí)施該方法。美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)No. 2005-0262876 (專利文獻(xiàn)2)描述了以如下方式形成護(hù)套層的方法在將含有預(yù)定量摻雜物的玻璃顆粒吹附到玻璃棒的周面上的同時(shí)執(zhí)行等離子體吹附法，因此，將具有預(yù)期折射率的玻璃顆粒沉積在玻璃棒的周面上。該方法不存在損壞制造設(shè)備的問(wèn)題，但是因?yàn)檫@種折射率調(diào)整型玻璃顆粒價(jià)格昂貴，因此該方法難以制造出低成本的光纖預(yù)制件或光纖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供如上所述在避免裝置損壞的同時(shí)以低成本制造光纖預(yù)制件的裝置和方法。本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的裝置為通過(guò)在玻璃棒的周面上沉積玻璃顆粒來(lái)制造光纖預(yù)制件的設(shè)備，包括(1)等離子體炬，其用于利用等離子體火焰來(lái)加熱玻璃顆粒；(2)腔室，其將被等離子體炬加熱的玻璃棒的加熱部包圍；(3)供應(yīng)部，其獨(dú)立于等離子體炬設(shè)置并且用于向所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部供應(yīng)玻璃顆粒以及用于將組分修正氣體供給至所述腔室中，而所述組分修正氣體用于修正待沉積在所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部上的玻璃顆粒的組分；(4)排氣部，其通過(guò)排氣使所述腔室內(nèi)為負(fù)壓；以及(5)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于使所述等離子體炬、所述腔室、所述供應(yīng)部和所述排氣部沿著與所述玻璃棒的軸線平行的方向做相對(duì)移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的裝置可以設(shè)計(jì)為使得所述供應(yīng)部將玻璃顆粒和組分修正氣體的混合物供給至所述腔室?；蛟诹硪粚?shí)施例中，所述供應(yīng)部可以包括(a)第一供應(yīng)部，其用于將玻璃顆粒供給至所述腔室；以及(b)第二供應(yīng)部，其獨(dú)立于所述第一供應(yīng)部設(shè)置并且用于將所述組分修正氣體供給至所述腔室。在本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的裝置中，用于產(chǎn)生所述等離子體炬的等離子體的線圈優(yōu)選地設(shè)置在所述腔室的外部。另外，在構(gòu)成所述等離子體炬的部件之中，設(shè)置在所述腔室內(nèi)部的部件優(yōu)選地由能夠抵抗鹵素氣體所引起的腐蝕的非導(dǎo)電材料制成或者覆蓋有能夠抵抗鹵素氣體所引起的腐蝕的非導(dǎo)電材料。優(yōu)選地，本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的裝置還包括溫度監(jiān)視器，所述溫度監(jiān)視器用于監(jiān)視所述腔室中所述玻璃棒的加熱部的表面溫度或者所形成的玻璃層的表面溫度。還優(yōu)選的是，本發(fā)明的裝置還包括直徑監(jiān)視器，所述直徑監(jiān)視器用于監(jiān)視所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部的外徑或所形成的玻璃層的外徑。優(yōu)選地，本發(fā)明的裝置還包括玻璃顆粒監(jiān)視器，玻璃顆粒監(jiān)視器用于監(jiān)視從所述供應(yīng)部供應(yīng)至所述腔室的玻璃顆粒的粒徑和流量。在這種情況下，優(yōu)選地，本發(fā)明的裝置還包括控制單元，所述控制単元用于調(diào)節(jié)從所述供應(yīng)部供應(yīng)至所述腔室的玻璃顆粒的量，該調(diào)節(jié)步驟可以基于由所述玻璃顆粒監(jiān)視器監(jiān)視到的顆粒粒徑和流量中的任一個(gè)或兩個(gè)來(lái)進(jìn)行。本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的方法包括從獨(dú)立于等離子體炬設(shè)置的供應(yīng)部向腔室中的玻璃棒的加熱部供應(yīng)玻璃顆粒和組分修正氣體；用排氣部對(duì)所述腔室的內(nèi)部進(jìn)行排氣以使所述腔室為負(fù)壓；使所述等離子體炬、所述腔室、所述供應(yīng)部和所述排氣部沿著與玻璃 棒的軸線平行的方向做相對(duì)移動(dòng)；以及用所述等離子體炬的等離子體火焰來(lái)加熱所述玻璃顆粒并且將所述玻璃顆粒沉積到所述玻璃棒的周面上以使組分修正氣體修正所述玻璃顆粒的組分。在本發(fā)明的制造光纖預(yù)制件的方法中，所述組分修正氣體可以為含有用于降低玻璃顆粒的折射率的摻雜物的氣體或者為含有用于提高玻璃顆粒的折射率的摻雜物的氣體。含有用于降低玻璃顆粒的折射率的摻雜物的氣體可以為包含氟或硼的氣體。所述組分修正氣體可以為包含鹵族元素的氣體。根據(jù)本發(fā)明，可以以低成本制造光纖預(yù)制件，且避免制造設(shè)備受損。


圖I是示出作為用于制造光纖預(yù)制件的裝置的本發(fā)明實(shí)施例的概念示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參考附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且將省略重復(fù)的說(shuō)明。圖I是示出作為用于制造光纖預(yù)制件的裝置的本發(fā)明實(shí)施例的概念示意圖。用于制造光纖預(yù)制件的裝置I為通過(guò)在玻璃棒2的周面上沉積玻璃顆粒3來(lái)制造光纖預(yù)制件的設(shè)備，且裝置I包括腔室10、等離子體炬11、玻璃顆粒供應(yīng)部(第一供應(yīng)部)12、組分修正氣體供應(yīng)部(第二供應(yīng)部)13以及排氣部14。在圖I中，省略了腔室10的ー些部分的圖示以顯示出腔室10的內(nèi)部。玻璃棒2由作為主成分的石英玻璃制成且通過(guò)諸如VAD、OVD、MCVD或PCVD等氣相沉積法形成為大致柱形形式，并且玻璃棒2具有至少ー個(gè)區(qū)域用作用于導(dǎo)光的芯層。玻璃棒2還可以具有圍繞芯層區(qū)域的包層區(qū)域。在該實(shí)施例中，光纖預(yù)制件是通過(guò)在玻璃棒2的周面上形成護(hù)套層而制成的。在根據(jù)該實(shí)施例形成護(hù)套層之前，光學(xué)包層區(qū)域可以通過(guò)VAD、OVD、MCVD、棒塌縮法(rod-in-collapse)或其它類似的方法形成在玻璃棒2的周面上。而且，為了移除存在于玻璃棒2的表面上的雜質(zhì)，優(yōu)選的是在根據(jù)該實(shí)施例形成護(hù)套層之前通過(guò)氫氧炬或等離子體炬對(duì)玻璃棒2的表面進(jìn)行火焰拋光(fire polish)?；蛘撸€優(yōu)選的是通過(guò)氟化氫而不是火焰拋光來(lái)移除表面層。將玻璃棒2設(shè)置在水平或豎直的車(chē)床上。在這種情況下，將支撐用玻璃棒連接至玻璃棒2的各端，并且用車(chē)床保持支撐用玻璃棒。車(chē)床能夠使玻璃棒2繞玻璃棒2的軸線旋轉(zhuǎn)。裝置I通過(guò)在以上述方式設(shè)置在車(chē)床上的玻璃棒2的周面上沉積玻璃顆粒3來(lái)制造光纖預(yù)制件。將玻璃棒2的被等離子體炬11加熱的加熱部包圍的腔室10防止組分修正氣體從非加熱部周?chē)孤?。裝置I具有移動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使腔室10、等離子體炬11、第一供應(yīng)部12、第二供應(yīng)部13和排氣部14作為一個(gè)單元沿著與玻璃棒2的軸線平行的方向做相對(duì)移動(dòng)。等離子體炬11利用等離子體火焰來(lái)加熱玻璃顆粒3。用于噴射等離子體火焰的等離子體炬11的噴嘴被布置為使得等離子體火焰到達(dá)玻璃棒2的被腔室10包圍的加熱部。對(duì)于將等離子體炬11點(diǎn)火，如果將諸如碳等導(dǎo)電物質(zhì)導(dǎo)入被圍繞等離子體炬11的線圈包 圍的區(qū)域并同時(shí)向線圈施加高頻電壓，則受到感應(yīng)加熱的導(dǎo)電物質(zhì)會(huì)將等離子體點(diǎn)火。在這樣點(diǎn)火的情況下，雜質(zhì)可能容易擴(kuò)散，因此可取的是在等離子體炬11的噴嘴不面對(duì)玻璃棒2的位置處進(jìn)行點(diǎn)火。例如，期望的是在點(diǎn)火時(shí)將等離子體炬11轉(zhuǎn)移到支撐用玻璃棒的位置。在等離子體炬11和腔室10之間存在間隙的情況下，可以設(shè)置用惰性氣體密封間隙的機(jī)構(gòu)。這將能防止玻璃組分修正氣體從腔室10中泄漏出去并且防止等離子體炬11被氣體腐蝕。用于產(chǎn)生等離子體炬11的等離子體的線圈優(yōu)選地設(shè)置在腔室10外。在構(gòu)成等離子體炬11的部件之中，位于腔室10內(nèi)部的那些部件優(yōu)選地由抵抗鹵素氣體腐蝕的非導(dǎo)電材料制成或被上述非導(dǎo)電材料覆蓋。這將能避免等離子體炬11的諸如腐蝕等劣化。獨(dú)立于等離子體炬11設(shè)置的第一供應(yīng)部12將玻璃顆粒(石英顆粒)3導(dǎo)向腔室10中玻璃棒2的加熱部。第一供應(yīng)部12的噴嘴布置在腔室10的內(nèi)部。第一供應(yīng)部12的噴嘴面對(duì)玻璃棒2并且被調(diào)節(jié)成使得所噴射出的玻璃顆粒3可以被等離子體火焰加熱從而附著到玻璃棒2上。優(yōu)選地，第一供應(yīng)部12的噴嘴具有用于依照玻璃顆粒3在玻璃棒2的周面上的沉積情況而移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。玻璃顆粒3的噴出利用用于運(yùn)載玻璃顆粒3的載氣來(lái)執(zhí)行。期望的載氣為N2和02。盡管也可以使用稀有氣體，但是由于稀有氣體趨于離子化，所以需要注意可能對(duì)等離子體炬11造成的破壞以及火花。第二供應(yīng)部13將組分修正氣體導(dǎo)入腔室10中，從而修正將要沉積在腔室10中玻璃棒2的加熱部上的玻璃顆粒3的組分。第二供應(yīng)部13的氣體噴嘴布置在腔室10的內(nèi)部。第二供應(yīng)部13的氣體噴嘴大致面對(duì)玻璃棒2并且被調(diào)節(jié)為使所噴射出的氣體可以與被等離子體火焰加熱的玻璃顆粒3反應(yīng)。第二供應(yīng)部13的氣體噴嘴優(yōu)選地裝有依照玻璃顆粒3在玻璃棒2的周面上的沉積情況而移動(dòng)的機(jī)構(gòu)。組分修正氣體可以為用于降低玻璃顆粒的折射率的摻雜氣體或者為用于提高玻璃顆粒的折射率的摻雜氣體。在任一種情況下，低成本制造具有期望折射率分布的光纖預(yù)制件均是可能的。含有氟或硼的氣體能夠用作用于降低玻璃顆粒的折射率的摻雜氣體。使用含有氟或硼的氣體能降低合成玻璃的折射率，因此能夠以低成本制造出純石英芯層光纖。
含有鹵族元素的氣體適于用作組分修正氣體。鹵素易干與玻璃反應(yīng)因此適于作為摻雜物引入，鹵族元素能夠優(yōu)選地用于控制折射率。能夠用作含鹵素氣體的氣體實(shí)例包括SiF4, CF4, CHF、SF6和C2F6。因?yàn)橛蒘F6和碳氟化合物分解而產(chǎn)生的氣體趨于腐蝕由玻璃制成的等離子體炬11，因此期望的是用不具有導(dǎo)電性的保護(hù)膜覆蓋腐蝕性氣體所接觸到的等離子體炬11的噴嘴。第一供應(yīng)部12和第二供應(yīng)部13可彼此獨(dú)立地設(shè)置或者作為共同供應(yīng)部而設(shè)置。在這種共同供應(yīng)部的情況下，玻璃顆粒和組分修正氣體被作為混合物導(dǎo)入腔室10中。設(shè)置共同供應(yīng)部能簡(jiǎn)化設(shè)備構(gòu)造。連接至腔室10的排氣部14對(duì)腔室10的內(nèi)部進(jìn)行排氣以使腔室內(nèi)為負(fù)壓。期望的是安裝用于測(cè)量腔室10中壓カ的壓カ計(jì)并且設(shè)置用于控制排氣壓力以使這樣測(cè)量到的壓カ為預(yù)定值的機(jī)構(gòu)。期望的是排氣部14布置在既不妨礙等離子體火焰穩(wěn)定性又不妨礙玻璃顆粒3沉積在玻璃棒2上的位置處。通過(guò)使用用于制造光纖預(yù)制件的裝置1，將玻璃顆粒3從第一供應(yīng)部12導(dǎo)向腔室 10中玻璃棒2的加熱部。同時(shí)，通過(guò)第二供應(yīng)部13將組分修正氣體導(dǎo)入腔室10中，并且通過(guò)排氣部14對(duì)腔室10的內(nèi)部進(jìn)行排氣以使腔室內(nèi)為負(fù)壓。被吹附到玻璃棒2的周面上的玻璃顆粒3受到等離子體炬11的等離子體火焰加熱并且沉積到玻璃棒2的周面上，而通過(guò)組分修正氣體來(lái)修正組分。腔室10、等離子體炬11、第一供應(yīng)部12、第二供應(yīng)部13和排氣部14作為ー個(gè)単元沿著與玻璃棒2的軸線平行的方向相對(duì)地橫移。而且，玻璃棒2繞其軸線旋轉(zhuǎn)。因此，光纖預(yù)制件的護(hù)套層是通過(guò)執(zhí)行玻璃顆粒3的吹附和沉積步驟直到獲得期望厚度的玻璃層為止來(lái)形成的。根據(jù)該實(shí)施例，可以通過(guò)使用用于防止諸如鹵素氣體等組分修正氣體擴(kuò)散至所需要部件之外的腔室10來(lái)避免制造設(shè)備受損，因此能夠以低成本制造出具有期望折射率分布的光纖預(yù)制件。而且，由于設(shè)置腔室10而限制了空間，因此可以減少要使用的組分修正氣體的量。在形成護(hù)套層的處理中，期望的是通過(guò)溫度監(jiān)視器來(lái)監(jiān)視玻璃棒2的加熱部的表面溫度或者所形成的玻璃層的表面溫度。為了獲得期望溫度，測(cè)量在處理期間玻璃棒2或所形成的玻璃層的表面溫度，并且可以基于如此測(cè)量到的溫度調(diào)節(jié)供給到等離子體炬11中的氣體的流量以及施加到等離子體炬11的線圈中的電能。因此，可以防止玻璃顆粒3由于加熱不充分而固化不足。還可以防止玻璃棒2由于過(guò)度加熱而變形。在形成護(hù)套層的處理中，優(yōu)選地，通過(guò)直徑監(jiān)視器來(lái)監(jiān)視玻璃棒2的加熱部的外徑或者所形成的玻璃層的外徑?？梢赃m當(dāng)?shù)厥褂眉す庵睆奖O(jiān)視器(例如，KeyenceLS-5000)、CCD監(jiān)視器(Keyence XG-8000)等作為直徑監(jiān)視器。然而，能夠使用任何類型的監(jiān)視器，只要能夠從大致遠(yuǎn)距離位置測(cè)量玻璃的外徑即可?？梢曰谌绱藴y(cè)量到的直徑控制沉積玻璃層的數(shù)量，由此能夠?qū)⒆o(hù)套層的厚度或光纖預(yù)制件的直徑控制到期望值。因?yàn)镃XD監(jiān)視器不僅能測(cè)量外徑而且能夠監(jiān)視是否存在光纖的不合適光學(xué)特性和機(jī)械特性，諸如在所形成的玻璃層中產(chǎn)生的氣泡，所以使用C⑶監(jiān)視器是尤其期望的。在采用CXD監(jiān)視器的情況下，優(yōu)選的是通過(guò)可變光闌或ND濾光器來(lái)減少或動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)入CXD照相機(jī)的光量，否則可見(jiàn)范圍內(nèi)的圖像將由于等離子體火焰而變得太亮。在形成護(hù)套層的處理中，還優(yōu)選的是使用用于監(jiān)視從第一供應(yīng)部12導(dǎo)入腔室10中的玻璃顆粒3的粒徑和流量的玻璃顆粒監(jiān)視器。在這種情況下，優(yōu)選的是根據(jù)這樣由玻璃顆粒監(jiān)視部件監(jiān)視到的顆粒的粒徑和/或流量來(lái)調(diào)節(jié)從第一供應(yīng)部12導(dǎo)入腔室10中的玻璃顆粒3的量。這使得能夠容易地制造出具有期望外徑和折射率分布的光纖預(yù)制件。用預(yù)制件分析器來(lái)檢驗(yàn)這樣制造出的光纖預(yù)制件的折射率分布。然后，將經(jīng)檢驗(yàn)而判斷為可接受的光纖預(yù)制件保持在光纖拉絲塔中，并且將光纖預(yù)制件的下端部加熱至工作點(diǎn)以上的溫度，從而通過(guò)適當(dāng)?shù)乩z將軟化部分處理成光纖。在控制這樣制備的光纖的直徑的同時(shí)，使光纖穿過(guò)模具以覆有樹(shù)脂并且使光纖穿過(guò)用于固化樹(shù)脂的UV照射單元，從而制成樹(shù)脂覆蓋光纖束，隨后將該樹(shù)脂覆蓋光纖束纏繞到卷線筒上。一般地，圍繞光纖的外周設(shè)置有如下兩個(gè)或更多個(gè)涂層主涂層，其用于避免光纖遭受外力的直接傳遞；以及副涂層，其用于防止受到外部破壞。在光纖拉絲工藝中可連續(xù)地布置用于為這些層施加各樹(shù)脂涂層的模具?；蛘撸捎靡粋€(gè)模具同時(shí)施加兩層。在后者的情況下，可以降低光纖拉絲塔的高度，因此可以降低光纖拉絲建筑物的建造成本。在將用于控制光纖拉絲時(shí)剛制成的玻璃纖維的冷卻率的設(shè)備設(shè)置在光纖拉絲爐 和模具之間的情況下，能夠利用設(shè)備將進(jìn)入模具的裸光纖的表面溫度控制到適當(dāng)?shù)臏囟取Ａ魅胗糜诳刂评鋮s率的設(shè)備中的氣體的雷諾數(shù)越低越好，因?yàn)檫@樣可以相應(yīng)地減少氣體的湍流可能對(duì)光纖造成的振蕩。此外，降低玻璃纖維的冷卻率能減少瑞利散射，因此能夠獲得具有較低傳輸損耗的光纖。用于固化樹(shù)脂的UV照射單元能夠通過(guò)對(duì)其內(nèi)部溫度以及UV光強(qiáng)進(jìn)行反饋控制來(lái)適當(dāng)?shù)乜刂茦?shù)脂的固化率。優(yōu)選地將磁控管和紫外線LED用于UV照射單元。在采用紫外線LED的情況下，光源本身不發(fā)熱；因此，獨(dú)立地設(shè)置用于導(dǎo)入溫暖空氣的機(jī)構(gòu)，從而可以保持UV照射單元的內(nèi)部溫度合適。因?yàn)閺臉?shù)脂脫離的成分附著到UV照射單元的中央管的內(nèi)壁面，所以到達(dá)涂層的UV光的能量在光纖拉絲工藝期間會(huì)發(fā)生變化。因此，可取的是在光纖拉絲工藝期間預(yù)先監(jiān)視UV光能的降低程度以及根據(jù)光纖拉絲時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)UV光能，從而可以使照射到涂層的UV光的能量變得恒定。而且，可取的是監(jiān)視從UV照射單元的中央管泄漏出去的UV光以及進(jìn)行控制以使照射到涂層上的UV光能變得恒定。這使得能在光纖的整個(gè)長(zhǎng)度上獲得恒定的抗斷強(qiáng)度。優(yōu)選地，在考慮到外部破壞的情況下將兩個(gè)涂層中副涂層的厚度設(shè)計(jì)為適當(dāng)?shù)暮穸?。一般地，副涂層的厚度?yōu)選地不小于10 ym，更優(yōu)選地不小于20 Pm。將這樣制備且纏繞到卷收卷線筒上的涂層光纖束用于諸如光纜或光纖軟線等終端產(chǎn)品，其中涂層光纖束的涂層可根據(jù)需要而著色。下面將對(duì)根據(jù)該實(shí)施例制造光纖預(yù)制件的實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。下面的實(shí)例中所描述的條件是示例性的，且能夠根據(jù)要求的玻璃組分、沉積率、預(yù)制件尺寸等來(lái)修正。實(shí)例I至實(shí)例5在對(duì)腔室10中玻璃棒2的周面加熱的同時(shí)，通過(guò)從第一供應(yīng)部12吹送玻璃顆粒3，在玻璃棒2的該周面上形成護(hù)套層。(在實(shí)例5中，所使用的玻璃顆粒3為預(yù)先保持在Cl2氛圍中以去除玻璃顆粒表面上存在的吸附性水的玻璃顆粒)。在該處理中，通過(guò)用輻射溫度計(jì)測(cè)量被加熱的玻璃棒2的表面溫度來(lái)控制供給至等離子體炬11中的氣體的流量以及施加到等離子體炬11的線圈上的電能以使所形成的玻璃層的表面溫度為預(yù)定溫度。而且，組分修正氣體從第二供應(yīng)部13導(dǎo)入腔室10中。等離子體炬11、第一供應(yīng)部12、第二供應(yīng)部13、排氣部14和腔室10作為ー個(gè)單元多次地沿著玻璃棒2的軸線進(jìn)行雙向移動(dòng)。這樣，將氟化物添加到玻璃層中，因此獲得折射率降低的護(hù)套層。在實(shí)例I和實(shí)例2中，用CCD監(jiān)視器不斷測(cè)量所形成玻璃層的直徑，并且針對(duì)最后十次橫移來(lái)調(diào)節(jié)所導(dǎo)入的玻璃顆粒3的量，從而可沿著縱向獲得預(yù)定直徑。在實(shí)例3、實(shí)例4和實(shí)例5中，用C⑶監(jiān)視器不斷地測(cè)量所形成玻璃層的外徑，并且調(diào)節(jié)導(dǎo)入的玻璃顆粒3的量，從而可以使每層具有預(yù)定的外徑。因此，制備出具有預(yù)定直徑的光纖預(yù)制件。針對(duì)上述各個(gè)實(shí)例，下表顯示出了玻璃棒2的直徑和長(zhǎng)度、腔室10的容量、玻璃顆粒的平均粒徑、玻璃顆粒的供應(yīng)量、玻璃層的表面溫度的控制值、組分修正氣體的組分和流量、雙向移動(dòng)速度以及光纖預(yù)制件的最終直徑。表
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)在玻璃棒的周面上沉積玻璃顆粒制造光纖預(yù)制件的裝置，包括 等離子體炬，其用于利用等離子體火焰來(lái)加熱玻璃顆粒； 腔室，其包圍被所述等離子體炬加熱的玻璃棒的加熱部； 供應(yīng)部，其獨(dú)立于所述等離子體炬設(shè)置并且用于向所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部供應(yīng)玻璃顆粒以及用于將組分修正氣體供給至所述腔室中，而所述組分修正氣體用于修正待沉積在所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部上的所述玻璃顆粒的組分； 排氣部，其通過(guò)排氣使所述腔室內(nèi)為負(fù)壓；以及 移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其用于使所述等離子體炬、所述腔室、所述供應(yīng)部和所述排氣部沿著與所述玻璃棒的軸線平行的方向做相對(duì)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，其中， 所述供應(yīng)部將玻璃顆粒和組分修正氣體的混合物供給至所述腔室。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，其中， 所述供應(yīng)部包括 第一供應(yīng)部，其用于將玻璃顆粒供給至所述腔室；以及 第二供應(yīng)部，其獨(dú)立于所述第一供應(yīng)部設(shè)置并且用于將所述組分修正氣體供給至所述腔室。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，其中， 在所述腔室的外部設(shè)置有用于產(chǎn)生所述等離子體炬的等離子體的線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，其中， 在構(gòu)成所述等離子體炬的部件之中，設(shè)置在所述腔室內(nèi)部的部件由能夠抵抗鹵素氣體所引起的腐蝕的非導(dǎo)電材料制成或者覆蓋有能夠抵抗鹵素氣體所引起的腐蝕的非導(dǎo)電材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，還包括 溫度監(jiān)視器，其用于監(jiān)視所述腔室中所述玻璃棒的加熱部的表面溫度或者所形成的玻璃層的表面溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，還包括 直徑監(jiān)視器，其用于監(jiān)視所述腔室中的所述玻璃棒的加熱部的外徑或者所形成的玻璃層的外徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，還包括 玻璃顆粒監(jiān)視器，其用于監(jiān)視自所述供應(yīng)部供應(yīng)至所述腔室的玻璃顆粒的粒徑和流量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造光纖預(yù)制件的裝置，還包括 控制單元，其用于調(diào)節(jié)從所述供應(yīng)部供應(yīng)至所述腔室的玻璃顆粒的量，該調(diào)節(jié)步驟是基于由所述玻璃顆粒監(jiān)視器監(jiān)視到的顆粒粒徑和流量中的任一項(xiàng)或兩項(xiàng)來(lái)進(jìn)行的。
10.一種制造光纖預(yù)制件的方法，所述方法包括 從獨(dú)立于等離子體炬設(shè)置的供應(yīng)部向腔室中的玻璃棒的加熱部供應(yīng)玻璃顆粒和組分修正氣體，所述組分修正氣體用于修正待沉積在所述玻璃棒的加熱部上的所述玻璃顆粒的組分； 用排氣部對(duì)所述腔室的內(nèi)部進(jìn)行排氣以使所述腔室內(nèi)為負(fù)壓；使所述等離子體炬、所述腔室、所述供應(yīng)部和所述排氣部沿著與所述玻璃棒的軸線平行的方向做相對(duì)移動(dòng)；以及 用所述等離子體炬的等離子體火焰來(lái)加熱所述玻璃顆粒并且將所述玻璃顆粒沉積在所述玻璃棒的周面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造光纖預(yù)制件的方法，其中， 所述組分修正氣體含有用于提高玻璃顆粒的折射率的摻雜物。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造光纖預(yù)制件的方法，其中， 所述組分修正氣體降低玻璃顆粒的折射率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的制造光纖預(yù)制件的方法，其中， 所述組分修正氣體包含氟或硼。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的制造光纖預(yù)制件的方法，其中， 所述組分修正氣體包含鹵族元素。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造光纖預(yù)制件的裝置和方法，以避免裝置受損并且成本低。通過(guò)將玻璃顆粒(3)沉積在玻璃棒(2)的周面上來(lái)制造光纖預(yù)制件的裝置(1)包括腔室(10)、等離子體炬(11)、玻璃顆粒供應(yīng)部(12)、組分修正氣體供應(yīng)部(13)和排氣部(14)。腔室(10)將被等離子體炬(11)加熱的玻璃棒(2)的加熱部包圍。等離子體炬(11)利用等離子體火焰來(lái)加熱玻璃顆粒(3)。玻璃顆粒供應(yīng)部(12)將玻璃顆粒(3)導(dǎo)向腔室(10)中的玻璃棒(2)的加熱部。組分修正氣體供應(yīng)部(13)將組分修正氣體導(dǎo)入腔室(10)中，從而修正待沉積在腔室(10)中的玻璃棒(2)的加熱部上的玻璃顆粒(3)的組分。
文檔編號(hào)C03B37/018GK102815865SQ20121018321
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者中西哲也 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社