本公開涉及用于生產(chǎn)石英玻璃的光學(xué)組件的伸長方法，且特別涉及具有中空犧牲尖端的初步產(chǎn)品或預(yù)制件，以及通過伸長具有中空犧牲尖端的初步制品或預(yù)制件來生產(chǎn)光學(xué)組件的方法。如此生產(chǎn)的光學(xué)組件可以是用于后續(xù)纖維拉制的光纖或尖端預(yù)制件。

背景技術(shù)：

光纖是可在兩個位置之間以最小散射和衰減來透射光的波導(dǎo)。光纖和相關(guān)聯(lián)的光纖是眾所周知的，并且用于諸如照明、通信、信息傳輸和傳感器的應(yīng)用中。光纖通常是柔性的且非常細(xì)，并且具有由一個或多個透明包層包圍的透明芯。芯層和包層由諸如高品質(zhì)玻璃(由例如二氧化硅、氟化物、磷酸鹽等制成)的玻璃質(zhì)材料制成。通常，芯材料的折射率大于包層材料的折射率。這些條件使得通過光纖的光信號能夠內(nèi)部反射，從而產(chǎn)生有效波導(dǎo)。

光纖通常通過從初步制品(也稱為預(yù)制件)拉伸纖維來制造，該初步產(chǎn)品在豎直取向的爐中用徑向加熱元件加熱。預(yù)制件包括如上所述的芯材料和包層，其具有與期望光纖產(chǎn)品基本相同的包芯比和折射率分布。當(dāng)預(yù)制件在爐中加熱時，在預(yù)制件的下軟化端形成拉制球泡或玻璃滴液。然后可以給定幾何形狀和期望尺寸將組件從預(yù)制件的軟化端拉出。重要的是，拉伸纖維必須保持芯材料的直徑和存在于初始預(yù)制件中的包層的直徑之間的比例以便具有正確波導(dǎo)特性。然而，使用方形切割預(yù)制件，可能會由于至少兩個原因而發(fā)生材料浪費。首先，拉制球泡的形成導(dǎo)致良好預(yù)制件材料的大量浪費，因為拉制球泡或玻璃滴液本身不產(chǎn)生光纖。第二，由于預(yù)制件端部被徑向加熱，所以預(yù)制件的溫度分布以及因此的粘度是高度不均勻的且非常難以防止芯材料和包層之間的差別玻璃流動。因此，在預(yù)制件尖化或纖維拉伸開始時，包芯比可能失真，從而導(dǎo)致不可用纖維。包芯比的失真對纖維的許多波導(dǎo)特性(諸如截止波長、模場直徑、色散和芯偏心率)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，期望以較少材料浪費和波導(dǎo)失真引起拉制球泡形成的方式來改變方形切割預(yù)制件。

修改預(yù)制件的一種方法是通過機(jī)械加工或火焰尖化來使預(yù)制件的端部變?yōu)殄F形。然而，將錐形加工為預(yù)制件端部可能會破壞正確的包芯比，從而導(dǎo)致截止波長和其它光學(xué)性質(zhì)的光纖故障。方形切割預(yù)制件上的火焰或爐尖化也會浪費大量良好的預(yù)制件材料，并引起波導(dǎo)失真。

修改預(yù)制件的其它方法，諸如peekhaus等人在美國專利公開no.2007/0245773中公開的方法包括將錐形件附接至預(yù)制件的加工后和錐形端部，使得拉制球泡由錐形件和良好預(yù)制件材料加工的錐兩者形成。然而，peekhaus公開的方法要求預(yù)制件在纖維拉伸之前被加工為錐形，這由于上述原因而增加了工藝的復(fù)雜性和成本以及良好預(yù)制件材料的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的實施方案包括用于生產(chǎn)細(xì)長光學(xué)玻璃組件的玻璃預(yù)制件。預(yù)制件包括：主棒，其具有恒定外徑和方形底部；和犧牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、與第一端相對的第二端，和從第一端延伸至第二端的中空內(nèi)部區(qū)域。犧牲尖端的橫截面是圓形的，且犧牲尖端的第一端的外徑等于主棒的外徑。主棒和犧牲尖端均由石英玻璃制成，且主棒的石英玻璃的品質(zhì)高于犧牲尖端的石英玻璃。犧牲尖端可具有等于主棒的外徑的恒定外徑。中空內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)徑范圍可以是犧牲尖端的外徑的約50％至約80％。犧牲尖端可具有約10mm至約60mm的長度，優(yōu)選為約20mm至約50mm，且最優(yōu)選為約25mm至約35mm。犧牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包層包圍的芯棒。

本公開的實施方案還包括一種形成光學(xué)玻璃組件的方法。所述方法包括：將玻璃預(yù)制件定位在爐中，其中玻璃預(yù)制件包括主棒，其具有恒定外徑和方形底部；和犧牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、與第一端相對的第二端，和從第一端延伸至第二端的中空內(nèi)部區(qū)域；和在爐中加熱玻璃預(yù)制件以軟化犧牲尖端。犧牲尖端的橫截面是圓形的，且犧牲尖端的第一端的外徑等于主棒的外徑。在爐中加熱玻璃預(yù)制件以軟化犧牲尖端會在預(yù)制件的底端形成液滴，且液滴向下拉動并伸長主棒。主棒和犧牲尖端可均由石英玻璃制成，并且主棒的石英玻璃的品質(zhì)可高于犧牲尖端的石英玻璃。犧牲尖端可具有等于主棒的外徑的恒定外徑。中空內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)徑范圍可以是犧牲尖端的外徑的約50％至約80％。犧牲尖端可具有約10mm至約60mm的長度，優(yōu)選為約20mm至約50mm，且最優(yōu)選為約25mm至約35mm。犧牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包層包圍的芯棒。在將玻璃預(yù)制件定位在爐內(nèi)的優(yōu)化位置處的所述爐中之前，在爐的中心上方的高度處預(yù)加熱玻璃預(yù)制件。在爐的外部預(yù)加熱玻璃預(yù)制件可包括：以低功率加熱爐；以低功率將玻璃預(yù)制件定位在爐的中心上方的第一位置處達(dá)第一時間段；將爐的功率提高至爐的高操作功率；和將預(yù)制件降低至爐中到爐的中心上方的優(yōu)化懸掛位置。將預(yù)制件降低至烤爐中的優(yōu)化懸掛位置可包括：將預(yù)制件從烤爐中第一位置降低至優(yōu)化懸掛位置上方的第二位置；將預(yù)制件保持在第二位置達(dá)一定時間段；和將預(yù)制件從烤爐中第二位置降低至優(yōu)化懸掛位置。形成于預(yù)制件的底端處的液滴基本上僅包括來自犧牲尖端的材料，而不是來自主棒的材料。主棒包括由具有恒定包芯比的外包層包圍的芯棒。由于在具有不同溫度和粘度的不同徑向位置處作用在玻璃上的重力作用，向下拉動并伸長主棒的液滴可拉動包層的外部部分，而不拉動芯棒，從而導(dǎo)致減小的差別包層和芯玻璃流動和波導(dǎo)失真。細(xì)長主棒可具有與未伸長主棒的包芯比基本相同的包芯比。

附圖說明

在結(jié)合附圖閱讀下面的具體實施方式時，可最好地理解本公開。應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，按照慣例，圖紙的各種特征都不按比例繪制。相反，為了清楚起見，各種特征的尺寸會被任意地擴(kuò)大或縮小。包括在圖紙中的附圖如下：

圖1a是包括主棒和犧牲尖端的預(yù)制件的橫截面圖；

圖1b是圖1a的預(yù)制件的仰視圖；

圖2是位于爐中的圖1a的預(yù)制件的橫截面圖；

圖3a-3e是包括主棒和具有優(yōu)化尖端尺寸和爐位置的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖4a-4c是包括主棒和具有壁太薄的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖5a-5d是包括主棒和具有壁太厚的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖6a-6c是包括主棒和具有太短的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖7a-7c是包括主棒和具有太長的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖8a-8c是包括主棒和具有位于爐中太高處的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖9a-9c是包括主棒和具有位于爐中太低處的犧牲尖端的中空圓柱形犧牲尖端的位于爐中的預(yù)制件的橫截面圖；

圖10a和圖10b是描繪各種預(yù)制件構(gòu)造的拉制球泡重量和液滴時間的曲線圖；

圖11a-11c描繪在預(yù)制件的底部形成錐形管之后沒有犧牲尖端的預(yù)制件的位置、幾何形狀、溫度和包芯比。

圖12a-12c描繪在預(yù)制件的底部形成錐形管之后具有犧牲尖端的預(yù)制件的位置、幾何形狀、溫度和包芯比；

圖13a-13c描繪在預(yù)制件的底部形成錐形管之后具有定位在優(yōu)化位置的犧牲尖端的預(yù)制件的位置、幾何形狀、溫度和包芯比；

圖14a-14c描繪在預(yù)制件的底部形成錐形管之后具有定位在優(yōu)化位置下方的犧牲尖端的預(yù)制件的位置、幾何形狀、溫度和包芯比；和

圖15a-15c描繪在預(yù)制件的底部形成錐形管之后具有定位在優(yōu)化位置上方的犧牲尖端的預(yù)制件的位置、幾何形狀、溫度和包芯比。

具體實施方式

實施方案包括用于制作玻璃纖維的預(yù)制件。預(yù)制件包括焊接至由高品質(zhì)材料制成的主棒的犧牲尖端。當(dāng)預(yù)制件在爐中加熱時，犧牲尖端軟化(即粘度降低)并且塌縮為錐形管，其將主棒拉成玻璃纖維或形成尖端預(yù)制件。實施方案還包括使用預(yù)制件形成玻璃纖維或尖端預(yù)制件的方法。現(xiàn)在將結(jié)合圖1a、圖1b和圖2描述示例性實施方案。

參考圖1a-1b，根據(jù)示例性實施方案提供預(yù)制件10。圖1a是預(yù)制件10的橫截面圖。圖1b是預(yù)制件10的仰視圖。預(yù)制件10包括主棒12和犧牲尖端18。

主棒12可包括包圍沿公共中心線cl對準(zhǔn)的同軸布置中的芯棒16的包層14。包層14和芯棒16可各自由通過任何合適工藝(諸如熔融石英或一種或多種類型的化學(xué)氣相沉積(cvd)(包括內(nèi)部氣相沉積、外部氣相沉積和軸向氣相沉積))形成的高純度石英玻璃制成。芯棒16內(nèi)的芯材料可具有大于周圍包層14中的材料的折射率的折射率，以使通過從預(yù)制件10拉伸的纖維的光信號能夠內(nèi)部反射，從而產(chǎn)生有效波導(dǎo)。在其它實施方案中，主棒12可不包括包層或兩個或更多個包層，或者還可包括具有由一個或多個外包層管或圓柱體包圍的芯棒的未塌縮套管預(yù)制組件。主棒12可具有基本恒定外徑。雖然應(yīng)理解，主棒12可具有任何外徑，但是在示例性實施方案中可達(dá)到150mm，但在一些實施方案中，不限于該范圍。在其它實施方案中，主棒12的外徑可以是例如60mm至210mm或甚至更大。

在該示例性實施方案中，犧牲尖端18的橫截面是圓形(垂直于中心線cl測量)，并且具有附接至主棒12的底部22的第一端20，和與第一端20相對的第二端24。例如，犧牲尖端18可例如通過熱焊接附接至主棒。主棒12和犧牲尖端18沿公共中心線cl對準(zhǔn)。犧牲尖端18還包括中空區(qū)域26，該中空區(qū)域的橫截面也是圓形的，并且從第一端20完全延伸通過犧牲尖端18到達(dá)第二端24。為了減少預(yù)制件10的材料成本，犧牲尖端14可由比主棒12更低品質(zhì)的材料制成。類似于主棒12，犧牲尖端18可通過任何合適工藝(諸如但不限于熔融石英或一種或多種類型的化學(xué)氣相沉積(cvd)(包括內(nèi)部氣相沉積、外部氣相沉積和軸向氣相沉積))形成。犧牲尖端18在第一端20處具有外徑，該外徑等于底部22處的主棒12的外徑。在示例性實施方案中，犧牲尖端18具有沿其整個長度的恒定外徑，該恒定外徑等于主棒12的外徑。換言之，在示例性實施方案中，犧牲尖端18是具有等于主棒12的外徑的恒定外徑的圓柱體。在其它實施方案中，犧牲尖端18的外徑可隨犧牲尖端18的長度而變化。如下面更詳細(xì)地說明，犧牲尖端18的內(nèi)徑(即，中空區(qū)域26的直徑)和犧牲尖端18的長度(平行于中心線cl測量)將基于拉制條件(例如，拉制爐的溫度分布和尺寸)而變化。在示例性實施方案中，優(yōu)化內(nèi)徑的范圍為犧牲尖端18的外徑的約50％至約80％，且長度范圍為約10mm至約60mm，優(yōu)選為20mm至50mm，且最優(yōu)選地25mm至約35mm。內(nèi)徑可沿犧牲尖端18的長度變化或是恒定的。例如，犧牲尖端18可具有恒定內(nèi)徑。換言之，中空區(qū)域26可以是圓形。在外徑變化的其它實施方案中，內(nèi)徑也可以相同程度變化，使得犧牲尖端具有恒定壁厚(即，內(nèi)徑和外徑之間的差)。在圖1a-1b所描繪的示例性實施方案中，內(nèi)徑和外徑都是恒定的，使得犧牲尖端是具有等于主棒12的外徑的恒定外徑的中空圓柱體。

通過改變犧牲尖端18的尺寸，預(yù)制件10可用于在最小化材料浪費和波導(dǎo)失真的同時從預(yù)制件10拉制光纖的方法。如下面更詳細(xì)地討論，犧牲尖端18的內(nèi)徑和長度被優(yōu)化，使得當(dāng)被加熱時，犧牲尖端18變形且塌縮為主要由犧牲尖端18的材料制成的錐形管，并且最小化主棒12在初始玻璃滴液中的材料浪費。犧牲尖端18還以徑向均勻方式平衡作用在主棒12上的重力和粘度相關(guān)的力，從而最小化包芯比的失真(即，通過平衡施加至主棒12的各個徑向位置的力以減少或消除差別包層和芯玻璃流)。

參考圖2，上述預(yù)制件10可用于通過將預(yù)制件10定位在爐30中并在爐30中加熱預(yù)制件10來形成細(xì)長玻璃組件。爐30包括例如由石墨或陶瓷制成的加熱元件32。加熱元件32產(chǎn)生輻射熱，通常是完全的電阻或感應(yīng)加熱，其增加了爐30的溫度，并通過相互輻射交換將熱能傳遞至預(yù)制件10?？捎玫臒崮芘c加熱元件32最大水平地并排，并且特別與加熱元件32的中心34相鄰。在與中心34的垂直距離增加時，爐30中的可用熱能減少。在預(yù)制件10被加熱時，主棒12和犧牲尖端18根據(jù)溫度且因此根據(jù)粘度、分布開始軟化。在不拉動芯棒16的情況下，犧牲尖端將附加重力施加至包層14的外部分，這會平衡包層14和芯棒16之間的玻璃流動。因此，最小化包芯比的失真，且提高良好的波導(dǎo)或纖維產(chǎn)率。因為最小化包芯比失真，所以也提高了所得纖維的波導(dǎo)特性(諸如截止波長、模場直徑、色散和芯偏心率)。犧牲尖端18也塌縮以在預(yù)制件10的底端處形成錐形管，其基本上僅由犧牲尖端的材料制成。最好在圖3a-3e中看到由犧牲尖端18形成錐形管，下面將與實施例1一起更詳細(xì)地討論。錐形管然后能夠均勻地在剩余主棒12上向下拉動，并且消除球泡的形成。因為球泡通常不能用作光纖，所以不需要由主棒12形成球泡來拉伸纖維來減少材料浪費。還發(fā)現(xiàn)，雖然犧牲尖端18的添加消除了球泡的形成，但是相對于沒有犧牲尖端的方形切割預(yù)制件，犧牲尖端18也減少了液滴時間，如下文結(jié)合實施例8更詳細(xì)地討論。

為了確保犧牲尖端18的最大性能(即，最小化主棒12的廢料量和包芯比的失真)，控制預(yù)制件10的定位和將熱能轉(zhuǎn)移至爐內(nèi)的預(yù)制件10的方式。如上所述，因為爐30中的輻射熱能隨垂直位置而變化，所以可通過控制預(yù)制件10在爐30中的垂直位置來控制傳遞至預(yù)制件10的各個部分的熱能量。因此，預(yù)制件10的各個部分的粘度也可通過所得溫度分布進(jìn)行控制。通過控制犧牲尖端18和主棒12的相對粘度，在主棒12滴落太多之前，犧牲尖端18會軟化并開始滴入錐形管中，從而消除拉制球泡的形成并平衡施加至芯棒16和包層14的力。如果在主棒12軟化之前，犧牲尖端18過早地滴落，則犧牲尖端18的重量將不能將主棒12拉成纖維。如果主棒12軟化得太快，則會形成由主棒12制成的拉制球泡，從而導(dǎo)致浪費增加。

如下面的實施例中更詳細(xì)地說明，主棒12和犧牲尖端18之間的接頭優(yōu)選地位于加熱元件32的中心34上方。因此，犧牲尖端18最初暴露于比主棒12更高的溫度中。該溫度差導(dǎo)致犧牲尖端14在主棒12軟化之前軟化。如下面實施例6和實施例7中所說明，將預(yù)制件10定位在爐20中太高處會導(dǎo)致主棒12不能足夠軟化，以致不能被犧牲尖端18拉下，而將預(yù)制件10定位在爐20中太低處會導(dǎo)致主棒12隨犧牲尖端18一起軟化并滴落。每種情況都會導(dǎo)致主棒12的浪費材料或不可接受的長滴落時間。在一些實施方案中，預(yù)制件10可逐漸降低至爐中，以便進(jìn)一步控制爐30和預(yù)制件10之間的熱傳遞。將預(yù)制件10逐漸降低至爐30中會防止在主棒12和犧牲尖端18之間的接頭處的熱誘發(fā)裂開。通常，將冷預(yù)制件10暴露于最大烤爐溫度下會導(dǎo)致熱沖擊，這可能使預(yù)制件10裂開。也可控制熱傳遞，而不是或另外地，在預(yù)制件10處于爐30中的同時，通過使?fàn)t30的溫度斜升將預(yù)制件10逐漸降低至爐30中。

在一個示例性實施方案中，該過程包括將主棒12和犧牲尖端18之間的接頭初始定位在加熱元件32的中心34上方的一定距離處，該距離大于加熱元件32的長度，例如是加熱元件32的長度約120％，同時減少功率應(yīng)用于加熱元件32。然后，加熱元件32的功率增加，且一旦在爐30中達(dá)到期望溫度，例如2000℃，則預(yù)制件10就降低至爐30中。然后預(yù)制件可降低至最佳位置，在該最佳位置處，主棒12和犧牲尖端18之間的接頭位于加熱元件32的中心34上方。在其它實施方案中，預(yù)制件10可首先被降低至最佳位置上方的第二位置保持一定時間段，然后剩余距離降低至最佳位置。第二位置可以是加熱元件32在初始位置下方的長度的約10％，且預(yù)制件10可保持在第二位置處約4分鐘。

本發(fā)明公開以下技術(shù)方案：

1.一種用于生產(chǎn)細(xì)長光學(xué)玻璃組件的玻璃預(yù)制件，所述預(yù)制件包括：

主棒，其具有恒定外徑和方形底部；和

犧牲尖端，其具有附接至所述主棒的所述底部的第一端、與所述第一端相對的第二端，和從所述第一端延伸至所述第二端的中空內(nèi)部區(qū)域，

其中所述犧牲尖端的橫截面是圓形的，且所述犧牲尖端的所述第一端的外徑等于所述主棒的所述外徑。

2.根據(jù)方案1所述的玻璃預(yù)制件，其中所述主棒和所述犧牲尖端均由石英玻璃制成，且所述主棒的所述石英玻璃的品質(zhì)高于所述犧牲尖端的所述石英玻璃。

3.根據(jù)方案1或方案2所述的玻璃預(yù)制件，其中所述犧牲尖端焊接至所述主棒。

4.根據(jù)方案1-3中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述主棒包括由一個或多個外包層包圍的芯棒。

5.根據(jù)方案1-3中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述主棒包括具有由一個或多個包層圓柱體包圍的芯棒的未塌縮套管預(yù)制組件。

6.根據(jù)方案1-5中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述犧牲尖端具有等于所述主棒的所述外徑的恒定外徑。

7.根據(jù)方案1-6中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述中空內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)徑范圍是所述犧牲尖端的所述外徑的約50％至約80％。

8.根據(jù)方案1-7中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述犧牲尖端具有約10mm至約60mm的長度。

9.根據(jù)方案1-8中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述犧牲尖端具有約20mm至約50mm的長度。

10.根據(jù)方案1-9中任一項所述的玻璃預(yù)制件，其中所述犧牲尖端具有約25mm至約35mm的長度。

11.一種形成光學(xué)玻璃組件的方法，所述方法包括：

將玻璃預(yù)制件定位在爐中，其中所述玻璃預(yù)制件包括未伸長主棒，其具有恒定外徑和方形底部；和犧牲尖端，其具有附接至所述未伸長主棒的所述底部的第一端、與所述第一端相對的第二端，和從所述第一端延伸至所述第二端的中空內(nèi)部區(qū)域，其中所述犧牲尖端的橫截面是圓形的，且所述犧牲尖端的所述第一端的外徑等于所述未伸長主棒的所述外徑；和

在所述爐中加熱所述玻璃預(yù)制件以軟化所述犧牲尖端，由此在所述預(yù)制件的底端形成液滴，且所述液滴向下拉動并伸長所述未伸長主棒以形成細(xì)長主棒。

12.根據(jù)方案11所述的方法，其中所述未伸長主棒和所述犧牲尖端均由石英玻璃制成，并且所述未伸長主棒的所述石英玻璃的品質(zhì)高于所述犧牲尖端的所述石英玻璃。

13.根據(jù)方案11或方案12所述的方法，其中所述犧牲尖端焊接至所述主棒。

14.根據(jù)方案11-13中任一項所述的方法，其中所述犧牲尖端具有等于所述未伸長主棒的所述外徑的恒定外徑。

15.根據(jù)方案11-14中任一項所述的方法，其中所述中空內(nèi)部區(qū)域的內(nèi)徑范圍是所述犧牲尖端的所述外徑的約50％至約80％。

16.根據(jù)方案11-15中任一項所述的方法，其中所述犧牲尖端具有約10mm至約60mm的長度。

17.根據(jù)方案11-16中任一項所述的方法，其中所述犧牲尖端具有約20mm至約50mm的長度。

18.根據(jù)方案11-17中任一項所述的方法，其中所述犧牲尖端具有約25mm至約35mm的長度。

19.根據(jù)方案11-18中任一項所述的方法，其還包括在將所述玻璃預(yù)制件放置在所述爐內(nèi)的優(yōu)化位置處的所述爐中之前，在所述爐的中心上方的高度處預(yù)加熱所述玻璃預(yù)制件。

20.根據(jù)方案19所述的方法，其中在所述爐的外部預(yù)加熱所述玻璃預(yù)制件包括：

以低功率加熱所述爐；

以低功率將所述玻璃預(yù)制件定位在所述爐的所述中心上方的第一位置處達(dá)第一時間段；

將所述爐的功率提高至所述爐的更高操作功率；和

將所述預(yù)制件降低至所述爐中到所述爐的所述中心上方的優(yōu)化懸掛位置。

21.根據(jù)方案20所述的方法，其中將所述預(yù)制件降低至所述烤爐中的所述優(yōu)化懸掛位置包括：

將所述預(yù)制件在所述烤爐中從所述第一位置降低至所述優(yōu)化懸掛位置上方的第二位置；

將所述預(yù)制件保持在所述第二位置達(dá)一定時間段；和

將所述預(yù)制件在所述烤爐中從所述第二位置降低至所述優(yōu)化懸掛位置。

22.根據(jù)方案1-21所述的方法，其中形成于所述預(yù)制件的底端處的所述液滴基本上僅包括來自所述犧牲尖端的材料，而不是來自所述未伸長主棒的材料。

23.根據(jù)方案11-22中任一項所述的方法，其中所述未伸長主棒包括具有由一個或多個外包層圓柱體包圍的芯棒的未塌縮套管預(yù)制組件。

24.根據(jù)方案11-22中任一項所述的方法，其中所述未伸長主棒包括由一個或多個外包層包圍的芯棒。

25.根據(jù)方案24所述的方法，其中所述液滴向下拉動并伸長所述未伸長主棒包括在不拉動所述芯棒的情況下拉動所述包層的外部部分。

26.根據(jù)方案11-25中任一項所述的方法，其中所述細(xì)長主棒具有與所述未伸長主棒的包芯比基本相同的包芯比。

實施例

以下實施例被包括在內(nèi)以證明犧牲尖端厚度(即，外徑和內(nèi)徑之間的差)、犧牲尖端長度和預(yù)制件在拉制爐中的定位的變化的影響。在每個實施例中，使用有限元建模(fem)來模擬主棒(其外徑為90mm且定位在內(nèi)徑為100mm的拉制爐中)，和長度為90mm的石墨加熱元件。fem模型能夠準(zhǔn)確地模擬爐和預(yù)制件之間的關(guān)鍵輻射交換機(jī)制，以在加熱期間捕獲預(yù)制件幾何形狀和爐內(nèi)的位置。通過在模型中使用的相同條件下進(jìn)行實際預(yù)制件的實驗并比較結(jié)果來證實fem模型的精度。

實施例1-7詳細(xì)描述隨時間犧牲尖端幾何形狀和預(yù)制件10位置對預(yù)制件的形狀變化的影響。在圖3a-9c的每個中，預(yù)制件的原始位置和幾何形狀由白色輪廓指示。每個圖的時間處的預(yù)制件10的位置和形狀由陰影輪廓指示，根據(jù)設(shè)置在每個圖的右側(cè)的刻度，陰影對應(yīng)于預(yù)制件10的溫度。實施例1描繪其犧牲尖端具有優(yōu)化壁厚、長度和爐位置的預(yù)制件的模型。實施例2描繪其犧牲尖端具有太薄壁的預(yù)制件的模型。實施例3描繪其犧牲尖端具有太厚壁的預(yù)制件的模型。實施例4描繪其犧牲尖端太長的預(yù)制件的模型。實施例5描繪其犧牲尖端太短的預(yù)制件的模型。實施例6描繪其犧牲尖端定位于爐中太高處的預(yù)制件的模型。實施例7描繪其犧牲尖端定位于爐中太低處的預(yù)制件的模型。

結(jié)合圖10a和圖10b描述的實施例8詳細(xì)說明犧牲尖端對預(yù)制件底部的拉制球泡的玻璃滴液浪費的影響以及預(yù)制件的滴落時間。

結(jié)合圖11a-11c和圖12a-12c描述的實施例9詳細(xì)說明犧牲尖端對玻璃滴液中得到的拉制玻璃絲束的包芯比的影響。

結(jié)合圖13a-13c、圖14a-14c和圖15a-15c描述的實施例10詳細(xì)說明預(yù)制件在爐內(nèi)的位置對在玻璃滴液中得到的拉制玻璃絲束的包芯比的影響。

實施例1

在實施例1中，模型包括外徑為90mm(即等于主棒的外徑)、內(nèi)徑為60mm且長度為30mm的中空圓柱形犧牲尖端。犧牲尖端的厚度(即外徑和內(nèi)徑的差)為15mm。預(yù)制件定位在拉制爐中，其中犧牲尖端和主棒之間的接頭定位于爐的中心上方22mm處。如可從圖3a-3e中看出，犧牲尖端開始滴落，使得其拖動預(yù)制件底部以形成幾乎完全由犧牲尖端的材料組成的窄尖端。因此，基本上不會浪費主棒的材料(即，較高品質(zhì)的預(yù)制件材料)來形成拉制球泡。

實施例2

在實施例2中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端內(nèi)徑增加至70mm，從而將犧牲尖端壁厚度減小至10mm。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖4a-4c中看出，減小壁厚導(dǎo)致犧牲尖端太薄而不能拖動主棒的足夠底部區(qū)域來拉伸纖維。因此，需要開發(fā)更長錐形管，并且包括來自主棒的更多材料，從而會導(dǎo)致材料浪費。

實施例3

在實施例3中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端內(nèi)徑減小至30mm，從而將犧牲尖端壁厚度增加至30mm。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖5a-5d中看出，當(dāng)犧牲尖端壁太厚時，增加的重量會導(dǎo)致從主棒被拉成拉制球泡的材料太多，從而會導(dǎo)致材料浪費。然而，浪費少于實施例2(其中犧牲尖端壁太薄)。這表明對較厚犧牲尖端壁有更大的耐受性。

實施例4

在實施例4中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端長度減小至20mm。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖6a-6c中看出，當(dāng)犧牲尖端太短時，在主棒開始自身滴落之前，犧牲尖端的重量不足以向下拖動主棒的底部。因此，開發(fā)比預(yù)期預(yù)制底部滴更厚的底部，并且浪費材料。

實施例5

在實施例5中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端長度增加至40mm。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖7a-7c中看出，當(dāng)犧牲尖端太長時，重量使得犧牲尖端更容易且更快地滴落，且不會持續(xù)足夠長時間將主棒的底部向下拖動。相反，犧牲尖端形成非常薄的管，并且由主棒的材料形成拉制球泡，就好像它們的犧牲尖端沒有附接。

實施例6

在實施例5中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端和主棒之間的接頭移動至爐的中心上方32mm處。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖8a-8c中看出，當(dāng)預(yù)制件定位在爐中過高處時，犧牲尖端被加熱超過主棒，且在主棒被爐的熱量充分軟化以由滴液的重量拉動之前，犧牲尖端滴落并形成細(xì)管。一旦拉制球泡足夠熱就會使其形成于主棒的底部，從而導(dǎo)致材料浪費。

實施例7

在實施例5中，重復(fù)實施例1的模型，其中犧牲尖端和主棒之間的接頭向下移動至爐的中心上方12mm處。剩余尺寸與實施例1一樣保持不變。如可從圖9a-9c中看出，當(dāng)預(yù)制件定位在爐中太低處時，主棒由于爐的熱量而過早地軟化，且來自主要液滴以及一起與來自犧牲尖端的過多材料也被軟化，從而導(dǎo)致浪費材料。

實施例8

在實施例10中，測試了四種不同預(yù)制件以確定犧牲尖端對拉制球泡質(zhì)量和滴落時間的影響。四個預(yù)制件是沒有犧牲尖端的90mm主棒、具有外徑為40mm的實心30mm的90mm主棒、具有外徑為60mm的實心60mm短柱的90mm主棒，和具有其長度為30mm、外徑為90mm且內(nèi)徑為60mm的中空圓柱形犧牲尖端的90mm主棒。以相對于加熱元件的中心的各種熱量由預(yù)制件底部對每個預(yù)制件進(jìn)行測試?？蓮膱D10a中看出，在預(yù)制件底部在爐中向上移動時，拉制球泡的質(zhì)量下降。在中空圓柱體犧牲尖端的情況下，預(yù)制件玻璃滴液的質(zhì)量基本上為零，因為預(yù)制件底部在爐的中心上方至少20cm處移動，這表明基本上沒有材料浪費。此外，雖然拉制球泡的質(zhì)量降低，但是具有中空圓柱體犧牲尖端的預(yù)制件也顯示出顯著降低的滴落時間，這表明更快且更有效的拉制工藝。

實施9

在實施例9中，通過比較沒有犧牲尖端的90mm預(yù)制件(圖11a-11c)與具有中空圓柱形犧牲尖端(其長度為30mm、外徑為90mm且內(nèi)徑為60mm)的90mm預(yù)制件(圖12a-12c)來測量犧牲尖端對所得拉伸纖維的包芯比的影響。圖11a和圖12a描繪在錐形管已經(jīng)形成于預(yù)制件的底部之后各個預(yù)制件的位置、幾何形狀和溫度。圖11b和圖12b描繪在錐形管和預(yù)制件本體的相交處的相應(yīng)預(yù)制件，具體地詳細(xì)說明芯棒在預(yù)制件內(nèi)的存在。圖11c和圖12c描繪沿預(yù)制件的長度的包芯比?？蓮膱D11a-11c中看出，在沒有犧牲尖端的情況下，芯棒被向下拉動至拉制球泡中，從而導(dǎo)致包芯比的變化很大。這種失真的包芯比導(dǎo)致不可用的纖維，且拉伸必須持續(xù)直到包芯比穩(wěn)定為止，從而導(dǎo)致材料浪費。相比之下，可從圖12a-12c看出，添加中空圓柱體犧牲尖端會形成薄錐形管，其基本上不包括芯棒的材料，并且與沒有犧牲尖端的預(yù)制件相比，減小了頸縮和液滴的包芯比失真。

實施例10

在實施例10中，通過比較90mm預(yù)制件與在各個爐位置處(特別是在優(yōu)化位置(圖13a-13c)、優(yōu)化位置下方10mm處(圖14a-14c)以及優(yōu)化位置上方10mm處(圖15a-15c))具有中空圓柱形犧牲尖端(其長度為30mm、外徑為90mm且內(nèi)徑為60mm)的結(jié)果來測量預(yù)制件在爐內(nèi)的位置對所得拉伸纖維的包芯比的影響。圖13a、圖14a和圖15a描繪錐形管已經(jīng)形成于預(yù)制件的底部之后各個預(yù)制件的位置、幾何形狀和溫度。圖13b、圖14b和圖15b描繪在錐形管和預(yù)制件本體的相交處的各個預(yù)制件，具體地詳細(xì)說明芯棒在預(yù)制件內(nèi)的存在。圖13c、圖14c和圖15c描繪沿預(yù)制件的長度的包芯比。如圖13a-13c中所示，當(dāng)具有犧牲尖端的預(yù)制件定位在優(yōu)化位置時，預(yù)制件底部形成玻璃浪費最小的尖端，以及包芯比可改變的玻璃的最小部分。如圖14a-14c中所示，當(dāng)預(yù)制件定位太低時，來自犧牲尖端的液滴要短得多，且同時形成預(yù)制玻璃的液滴?？稍谝旱沃杏^察到來自芯棒的材料，導(dǎo)致包芯比的顯著失真。如圖15a-15c中所示，當(dāng)預(yù)制件定位太高時，薄中空管形成于預(yù)制件的底部，其包括來自包層的材料。由于包層玻璃的滴落，包芯比顯著失真。

雖然上面關(guān)于某些特定實施方案和實施例進(jìn)行了說明和描述，但是本公開不意圖限于所示的細(xì)節(jié)。相反，在不脫離本公開的精神的情況下，可在權(quán)利要求的等同物的范疇和范圍內(nèi)對細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改。例如，本公開明確地意圖是本文檔中廣泛敘述的所有范圍都包括在其范圍內(nèi)，所有較窄范圍都落入更寬范圍內(nèi)。此外，一個實施方案的特征可被并入另一個實施方案中。