[发明专利]用于制造光纤预制体和光纤的方法

说明书

本发明提供一种制造光纤预制体或光纤的方法。所述方法包括以下步骤：(a)提供玻璃管和玻璃芯棒；(b)将所述玻璃芯棒插入到所述玻璃管中以形成组装体：(c)加热所述组装体以使所述玻璃管塌缩在所述玻璃芯棒上且黏附到所述玻璃芯棒；和(d)在所述组装体的至少部分的加热期间处理所述玻璃芯棒与所述玻璃管之间的界面间隙。所述界面间隙的处理涉及：(i)在所述界面间隙中建立真空压力，(ii)通过处理气体穿过所述界面间隙持续预定时间增加所述界面间隙的压力，和(iii)在经过所述预定时间之后在所述界面间隙中重建真空压力。

发明背景

光纤是传输光的纤维。光纤通常是通过在火炉中加热和软化光纤预制体且然后将光纤预制体拉丝到所需纤维厚度而制造。光纤预制体通常包括由外包(overclad)体包围的芯棒。目前存在多种常规系统和方法来生产此类光纤预制体和预制体的个别组件。

用于形成芯棒的常规方法包括轴向汽相沉积(VAD)、外部汽相沉积(OVD)、改进的化学汽相沉积(MCVD)和等离子化学汽相沉积(PCVD)。外包体然后可以诸如通过OVD直接形成在芯棒的外表面上，或可以独立地形成。

用于形成外包体的常规方法如下：通过OVD在芯轴或衬底上沉积起始材料(通常是硅化合物，诸如四氯化硅和/或二氧化硅粒子)以形成粉尘沉积体。沉积继续进行直到取得所需主体大小为止。在完成沉积之后，移除芯轴或衬底。粉尘沉积体然后脱水且随后在加热火炉中玻璃化以形成有孔延伸穿过的石英玻璃圆柱体。最后，石英玻璃圆柱体可以经历某种方式的机械加工，诸如圆柱体的内表面和外表面的抛光。此类石英玻璃圆柱体通常具有近似200mm的外径和近似3米的长度。

石英玻璃圆柱体然后可以用作与芯棒整合以形成光纤预制体的外包体。形成光纤预制体的常规方法包括管中棒(RIT)方法和圆柱体中棒(RIC)方法。在RIT方法中，如上所述般形成的石英玻璃圆柱体向下拉丝成通常具有近似60mm到90mm的直径和近似1米到2米的长度的多个外包管，外包管随后与芯棒整合。在RIC方法中，石英玻璃圆柱体用作将与芯棒整合的外包圆柱体。所述两种方法均涉及在石英玻璃圆柱体或管中插入芯棒，且因此从技术角度来看是相同的。所述方法之间的主要区别仅仅在于外包管的大小相对于外包圆柱体的大小。

在RIT和脱机RIC方法中，芯棒被插入到外包管或圆柱体中，且组合件被加热到足够高的温度以使外包管或圆柱体塌缩在芯棒上且黏附到芯棒，藉此产生光纤预制体。在脱机RIC方法中，组合件还在外包圆柱体塌缩到芯棒上期间拉伸以形成光纤预制体。所得预制体然后被发送到拉丝塔以形成光纤。在联机RIC方法中，芯棒被插入到外包圆柱体中，且组合件被加热到足够高的温度以使外包圆柱体塌缩在芯棒上且黏附到芯棒以产生光学预制体，且所得预制体被立即拉丝以在拉丝塔中产生光纤。

通常，由这些方法生产的光纤预制体具有近似50mm到210mm的外径和近似1,000mm到3,000mm的平均长度。通常，由这些方法生产的光纤具有近似90μm到125μm的外径和近似1,000km到10,000km的平均长度。

然而，运用常规的RIT和RIC方法，难以生产没有不规则体(诸如空隙、空气管路和气泡)和污染物(诸如各种异物)的预制体或纤维。通常，此类不规则体和污染物存在于芯棒与外包管/圆柱体之间的界面处。此类不规则体和污染物最终不利地影响所得光纤的各种性质，诸如增加衰变和光散射损耗。因此，将有利的是，提供用于生产没有污染物、杂质和原子缺陷的光纤预制体和光纤的改善RIT和RIC系统和方法。

概述

本发明的一个优选实施方案涉及一种制造光纤预制体或光纤的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供玻璃管和玻璃芯棒；(b)将玻璃芯棒插入到玻璃管中以形成组装体；(c)加热组装体以使玻璃管塌缩在玻璃芯棒上且黏附到玻璃芯棒；和(d)在组装体的至少部分的加热期间处理玻璃芯棒与玻璃管之间的界面间隙。界面间隙的处理包括：(i)在界面间隙中建立真空压力，(ii)通过使富含氧气的空气流过界面间隙持续预定时间增加界面间隙的压力，和(iii)在经过预定时间之后在界面间隙中重建真空压力。