[其他]用于包覆光学预制棒的方法和装置

说明书

本发明涉及使玻璃管塌缩在玻璃棒上以提供光学纤维预制棒的方法和装置。

对光学纤维需求的增加促进了增加MCVD（改进的化学气相沉积）过程的生产能力的努力。然而，MCVD过程的速率受到基底管的壁厚的限制。为获得具有最佳光学和几何特性的光学纤维，预制件的芯与覆盖物的质量比必须在特定的范围内。增加基底管的质量以获得更大的预制件需要将基底管的壁制得更厚。然而，增加基底管的壁厚减小了对含反应物的气体的热传导速率，从而增加了沉积每层玻璃颗粒所需的时间。如果基底管的壁太厚，则会发生不充分的热传导，这会导致气泡的形成或不完全的烧结。

可增加MCVD工艺的生产能力的一种方法是首先制造具有大于所需芯与覆盖物质量比的下覆盖预制件。将这个预制件插入到称为外覆盖管的玻璃管中，然后上述玻璃管塌缩到预制件上。这称为棒和管技术。最好是使得由于覆盖造成的预制芯周围材料的任何附加偏心率最小。

将预制件插入外覆盖管是由手工完成的。在现在的测试水平下，还未发现预制件与管的内表面的接触是有害的。然而，应减小外覆盖管和下覆盖预制件间的径向不平行度，否则得到的拉制纤维芯的偏心率太大，使得该拉制纤维与其它纤维间的正确连接受到阻碍，已有更完善的将玻璃棒插入玻璃管的方法和装置。

1985年3月19日发布的H.Matsumura等的美国专利第4，505，729号公开了用于制造光学纤维预制件的方法，其步骤是上面讨论的棒和管技术的变形。根据Matsumura等人的方法，一层掺杂的玻璃粒子沉积在石英基底管的内壁上。然后在管内的气压稍稍降低的同时，其中插有同轴棒的基底管塌缩，以提供在其上有截面为椭圆的覆层或套层的预制件。

所需要的并且看来不能由现有技术提供的是用于高效地外覆盖预制棒而不减低纤维强度或芯同心度的方法和装置。需要的方法和装置应使其中插入玻璃预制棒的玻璃管塌缩到棒上得到的预制件具有在棒和管之间的交接面上无气囊的基本同心的层。所需要的方法和装置将增加现有工厂设备的能力。因为光纤生产的增加可被产品率的减少而抵消，所以必须注意保证用于棒和管生产的所需塌缩过程不会导致产品率的减少。

前述问题已由本发明的提供包覆盖预制件的方法和装置所解决。首先提供具有预定光学和几何特性的并且基本是直的棒和管。使预制棒和管对准，然后使它们之间发生相对移动，以使棒的相当大部分位于管内。预制棒的外径和位于其外围的管的内径之差不超过预定的值。管和其内的棒沿长度的相继部分被放到受控加热区中，同时在管的外部的内部之间建立压力梯度使外部气压明显大于内部的气压。

在较好的实施方案中，管内的气压被控制得比环境气压小很多。在较好的实施方案中，管内的气压大约为0.15-0.2个大气压，而环境气压为一个大气压。

在附图中：

图1是用来将预制棒插入管中，使它们准直并将管塌缩在预制棒上的装置的透视图;

图2是本发明的方法和装置提供的外覆盖预制件的端截面图;

图3是纵剖视图，显示了位于管中的预制棒，为清楚起见预制棒的直径和管的内径之差被夸大了;

图4是图3的管和棒的端截面图;

图5-7是一组描绘管中预制棒的准直的图;

图8是部分纵剖视图，显示了沿其中装有预制棒的管移动以使管塌缩在预制棒之上的喷焰器。

图9是可在拉制光纤时用来使管塌缩在预制棒上以外覆棒的另一装置;

图10是另一实施方案，其中使管在拉制光纤时塌缩在预制棒上。

现在参考图1，显示了由数字20代表的装置，它用来提供预制件21（见图2），上述预制件包括预制棒22和外覆24。预制棒22包括各自具有预定光学和几何特性的芯和外覆。做为例子，预制棒22可由熟知的称为改进的化学气相沉积（MCVD）的过程制造。对于MCVD过程的公开，见前面所提及的美国专利第4，217，027号，它被这里的参考所包括。

为改进生产效率，预制棒22具有外覆盖24。这是通过提供由具有预定光学和几何特性的玻璃所制的管30（见图1和3-4），并使预制棒22位于管30中，再使管塌缩在棒上（见图2）而完成的。为了有助于保证塌缩管和插入其中的芯之间的同心度，管30必须很直。