[发明专利]用于在长形基体上气相沉积的装置和方法

说明书

本发明涉及用于在长形基体构件上化学沉积合成材料的装置和方法。

众所周知，光纤维通过拉拔一玻璃态材料的预成形件而得到。特别还知道，将预成形件按垂直位置放置在一炉子中，使上述预成型件的下部熔化。以后将熔融的材料通过一牵引装置向下拉拔，得到一形成光纤维的丝状构件。

在Corning glass Works的名下的专利EP 367871描述了一种用于得到一步长指数(a step index)光纤维的方法，该光纤维在芯部与涂层之间具有快速的折射率跃迁。此方法起初包括这样的步骤，即在芯棒上沉积包含基础玻璃和增加折射率的掺杂物的玻璃粒子。以后取出芯棒并凝固所得到的碳黑预成形件，以便形成一具有无掺杂物表面区的芯部预成形件。芯部预成形件被伸长，其中的空穴被封闭，以形成一芯部铒棒。以后以至少0.5g/cc的密度将涂层的玻璃碳黑沉积在芯部铒棒上。这可以通过在将涂层的玻璃碳黑沉积在其上之前将辅助烧嘴的火焰立即对着芯部铒棒。这样就得到最终的预成形件，它以后被凝固并被拉拔，以便得到一光纤维。

刚才描述的生产最终的预成形件的工艺通常称为OVD(外部气相沉积)工艺。

再次按照专利EP367871，采用一牵引装置拉拔出芯部预成形件，该装置包括一对牵引驱动轮(在专利EP367871的图3中用52代表)，它们在上述芯部预成形件的两相反侧作用一向下的牵引力，将芯部预成形件拔出。

本申请人已经注意到，当进行后一步骤时，有可能由于牵引轮的不正确的定位和/或操作，芯部预成形件的两相反侧受到不同的力，该力在其成形过程中造成芯部预成型件的弯曲；由于这一原因，可能生产出不完全直的或有形状缺陷的芯部预成型件。

再次按照专利EP367871，在往芯部预成形件(它在此阶段包括基体的长形构件)上沉积包覆的玻璃碳黑以前，将芯部预成形件的一端固定在一抓握装置(在专利EP367871的图4中用56代表)上，该装置安装在一车床上。本申请人已经注意到，当进行此步骤时，能产生芯部预成形件的定位误差，其结果将使芯部成形件的轴线不与预期的旋转轴线重合。

本申请人已经注意到，上述定位误差和上述形状缺陷能在化学沉积的最后步骤中在芯部预成形件中引起不可忽视的平直度误差。

因此，本申请人已经注意到，这种定位误差和其形状缺陷能组合起来，形成一不均质的最终预成形件(以该预成形件拔光纤维)，该预成形件是一个中心部分弯曲并有一距离上述预成形件的外表面的径向距离不恒定的预成形件；换句话说，如果取一横过预成形件的横截面，就可以看到，与芯部预成形件的截面对应的中心圆部分相对于最终的预成形件的圆形截面并不同心。

这种同心度误差在拉拔步骤中被保持，因此，所生产的光纤维有一相对于涂层不同心的芯部。

因此，芯部/涂层同心度提供了衡量芯部轴线与涂层轴线的对齐的好坏的尺度，因此是光纤维的基本参数。更具体一些，同心度定义为芯部与涂层的轴线之间的距离。通常，同心度应当有小的值(例如小于0.5μm，最好小于0.3μm)，以便当两个不同的光纤维的端部结合在一起时，所传导的光的衰减较小。实际上，光纤维通常通过对齐相应的涂层的外表面而连接，因此，如果芯部不完全沿相应的纤维的轴线放置，则两个芯部之间的结合可能是局部的，将产生具有高损耗的结合。

本发明涉及一种装置和一种方法，它们可以在一OVD工艺中提供一最终的预成形件，特别是，它们可在芯部预成形件上化学沉积的阶段使用，以便补偿在芯部预成形件中的任何形状缺陷和/或在将芯部预成形件放置在抓握装置上时的误差。

一般地说，按照本发明的装置和方法可以用在任何工艺中，在该工艺中，合成材料被化学沉积至长的基体构件上，以便补偿上述长形构件中的任何形状误差和/或定位误差。在一般情况下，长形基体构件可以有各种不同的成份，例如，可以是用玻璃态材料、陶瓷材料或石墨材料做的构件，而上述形状误差可以有各种不同的原因，例如，可以是在长形构件放在水平位置上以便进行合成材料的沉积之后，由于重力产生的弯曲而引起。