[发明专利]在玻璃层淀积过程中控制预型饵管的外径的方法和装置

说明书

发明领域

本发明一般涉及制造光波导预型件的方法，更具体地说涉及在预型饵管(preform bait tube)中淀积玻璃层的过程中控制预型饵管的外侧直径的方法。

背景技术

人们已经应用气相淀积过程制造光波导预型件，在气相淀积过程中在玻璃饵管的内表面上形成一种或多种玻璃层。在该气相淀积过程中反应混合物流经玻璃饵管的径(孔)，同时加热装置比如气体燃烧器沿该管纵向地移动以在该管内形成移动热带。反应混合物在热带中进行反应以形成烟灰(soot)，该烟灰从热带朝下流动。至少一部分烟灰淀积在管的内表面上并烧结而形成玻璃层。通常，该涂敷的饵管至少具有两个成分区：内部区和外部区。内部区最终形成所得的光纤的纤芯，外部区形成在该纤芯周围的覆层。预型件通常坍缩成更小直径的预型件或优选成为实心圆柱块。然后将相对较大直径的圆柱预型件拉制成较小直径的光纤。

在连接具有不圆的纤芯的光纤和其中纤芯与外部敷层表面不同心的光纤时造成了极大的连接损失。此外，辐射到这种光纤中的入射和在这种光纤中的传播都受到不均匀的几何结构的不利影响。只能从具有相同的几何结构的预型件中才能获得具有理想的圆度和同心度的几何结构特性的光纤。然而，即便应用圆形饵管，所得的预型件也可能具有在淀积过程中所造成的非均匀性。由于加热装置的每种玻璃淀积通过，表面张力造成饵管收缩一较小的量，而当应用燃烧器时，燃烧器的气流力增加了饵管的收缩量。渐渐地这种影响使饵管的几何结构变形，由此使它变得不圆。

人们已经试图克服应用气相淀积过程所具有的固有的缺点。在第一种方法中，在饵管的孔中保持稍稍高于大气压的压力。过大的压力抵消了在外部加热淀积的过程中饵管的变形或塌陷的趋势。为实现这种结果，在饵管的输出端中形成了限制部分。对来自该饵管的气体混合物的流出速率所进行的限制产生了足够的压力，由此在淀积的过程中保持了饵管的圆度。

在第二种方法中，锥形排气管和在中心设置的锥形流限制体设置在饵管的排气端中。带有激光束的监测装置恒定地监测饵管的外部直径。来自监测装置的信号反馈到控制器，该控制器调整在锥形排气管中的锥形塞的纵向位置。通过改变在这两个锥形部件之间的板孔的面积控制在饵管中的内部压力。

在第三种方法中，通过一种给气源提供信号的装置监测在热带的区域中的饵管的直径。基于这种信号，气源将气流引入到在饵管的下游中的室中以控制在饵管内的压力。这样，饵管的外部直径保持为一预定值。

在第四种方法中，直接测量在饵管中的压力并反馈到压气机，该压气机将气流输送到在该饵管的下游端上的室中。改变通过压气机所输送的气流以将该饵管的外部直径保持在一预定值上。

虽然这些常规的方法一般认为都是可接受的，但是它们并不是没有缺陷。即，在淀积的过程中常规的制造技术只考虑单个的变量(即，饵管的内部压力或可替换的是饵管的直径)。然而，这些单个的变量监测技术并不能提供足够的精度。此外，希望在制造的过程中更加动态地控制预型件的直径，在该制造过程中加热装置(例如燃烧器)沿着该饵管的长度通过几次。

发明概述

本发明在于一种在玻璃层淀积的过程中控制预型饵管的外部直径的方法。该方法涉及通过将基本流率和流率调整量加在一起来确定总流率。从所测量的预型饵管的热带的温度中确定该基本流率。通过对三个数N₁、N₂、N₃求和确定该流率调整量。N₁等于所测量的预型饵管的直径乘以直径常数。N₂等于所测量的预型饵管内部的压力乘以压力常数。以及N₃等于积分直径误差乘以积分常数。最后，以总流率将气体输出到(1)与预型饵管的内部连通的压力室或(2)预型饵管的内部中。

本发明还在于在玻璃层淀积的过程中控制预型饵管的外部直径的装置。该装置包括与预型饵管的内部连通的气源、温度监测器、直径监测器以及压力监测单元，该温度监测器测量预型饵管的热带的温度并产生表示所测量的温度的温度输出信号，该直径监测器测量预型饵管的热带的直径并产生表示所测量的直径的直径输出信号，该压力测量单元测量预型饵管的内部的压力并产生表示所测量的压力的压力输出信号。一种控制装置接收该温度输出信号、直径输出信号以及压力输出信号，通过将(1)与所测量的温度相关的基本流率和(2)基于所测量的直径和所测量的压力的流率调整量加在一起来确定总流率。该控制装置控制气源以便以等于总流率的流率输出气体。