專利名稱：用于制造光學預制品的設備和方法
技術領域：
本發明涉及用于通過內部氣相沉積工藝來制造光學預制品的設
備和方法，包括能量源以及中空石英襯底管，該中空襯底管具有 供給側，其中將玻璃成形先驅體供給到中空襯底管的內部；以及排 放側，在該處排放沒有在襯底管內部上沉積的成分，能量源可沿著 襯底管的長度在供給側上的反轉點與排放側上的反轉點之間移動。
背景技術：
從韓國專利申請No.2003-774，952中已知這樣的設備。使用從其 中已知的設備，通過MCVD (改進的化學氣相沉積)工藝來制造光 學預制品，其中使用了排放管和插入管，所述排放管附接至襯底管。 插入管布置在排放管內，并且沿其長度具有恒定的直徑，所述直徑 小于排放管的直徑。在插入管內布置了煙灰刮削元件，所述煙灰刮 削元件包括在插入管內部旋轉的條，并且與插入管的內徑(內表面) 相接觸。在插入管和排放管之間的是環形空間，氣體通過所述環形 空隙。
乂人國際申請WO 89/02419已知了一種用于通過內部氣相沉積工 藝來制造光學預制品的設備，其中管狀元件安裝在襯底的泵側處用 于移除固態未沉積微粒。尤其是，這種設備包括沿著管狀元件的內 表面的螺旋結構，所述螺旋結構包括螺旋形并且可旋轉的開口氣體 導管。
/人法國乂厶開FR 2 266 668中已知一種用于制造光學預制品的方法。
從法國公開FR 2 253 723中已知一種用于制造光學預制品的方法。在中空玻璃襯底管內部摻雜或者未摻雜玻璃層的沉積期間，尤
其是通過PCVD (等離子體化學氣相沉積)工藝進行沉積期間，特 別是在沿襯底管長度移動的能量源(即，諧振器)的往復路徑以外 的區域中，可能沉積低質量石英層。這種低質量石英層的示例是例 如所謂的煙灰環，以及具有由高摻雜物含量導致的高內部應力的石 英。進一步的示例是這種情況，其中在諧振器中生成的等離子體將 輕微地遷移到諧振器外部，作為其結果是不能清晰地限定等離子體 區域。尤其是在中空襯底管的排放側處。這種等離子體區域導致在 兩個反轉點處的玻璃層的劣質沉積。尤其是在排放側，其結果是可 能出現問題，諸如預制品自身的破裂。
本發明人已經發現，這種低質量石英可能不利地影響襯底管， 作為結果，尤其是當中空襯底管塌縮(collapse )成為固體預制品時， 在所沉積的玻璃層中將形成玻璃氣泡。另外，本發明人還發現，在 塌縮工藝期間，這種低質量石英可能從中空襯底管內部變松，這可 能導致污染或者在襯底管中的其他位置處形成氣泡。另一負面方面 在于以下事實，在低質量石英區域中可能出現裂縫，這種裂縫可能
沿村底管的中心的方向傳播，這是不期望的。本發明人還發現，低 質量石英可能導致堵塞，作為其結果，在沉積工藝期間，壓力可能 升高至不期望的高值，這對襯底管中的沉積工藝具有不利影響，這 種影響在實踐中將作為白色而被察覺。
襯底管由高質量石英制成。然而在實踐中，襯底管的總長度將 大于通過拉絲工藝而最終轉換成為玻璃纖維的襯底管部分的長度，
這是由于在其中發生沉積的襯底管的兩端可能導致不期望的副作用 (即，沉積缺陷、污染、形成氣泡等)，由此兩端不適于從兩端形
成光纖。

發明內容
由此，本發明的一個目的在于提供一種設備，用于通過內部氣 相沉積工藝來制造光學預制品，通過其可消除一個或者多個上述問
5本發明的另一目的在于提供一種設備，用于通過內部氣相沉積 工藝來制造光學預制品，其中在塌縮工藝期間可以不出現玻璃層裂 縫以及其他不期望的影響。在所述設備中，將中空襯底管轉換成為 固體預制品，所述中空襯底管提供有已經在中空襯底管的內部上沉 積的玻璃層。
如在前文中所述，本發明特征在于，插入管存在于襯底管內部 中，處于襯底管的排放側，所述插入管包括中央部分以及截錐部分， 其中截錐部分的末端的外徑小于中央部分的外徑，所述截錐部分朝
向供給側，此外，中央部分的外徑小于靠近排放側的中空襯底管的 內徑。
可以通過使用這種設備來實現上述目的的一個或者多個。尤其 是，當使用如此配置的插入管時，低質量石英將在中空襯底管內部 上的有限區域中累積，這意味著將在中空襯底管的內部上出現所述 累積的長度減少至最小值。根據本發明人，通過插入管的特殊配置 來產生這一驚人效果，這導致靠近插入管的截錐部分，在中空襯底 管的內部中出現氣流湍流，從而低質量石英沉積將集中在中空襯底
管的受限以及由此有限的區域中。結果是，獲得了這樣的襯底管 其"有效，，部分，即，從中可以獲得恒定質量的光纖的長度大于在 不使用這種插入管來執行沉積工藝的情況下的長度。
在本發明中尤其期望的是，選擇在其末端處(即，在截錐部分 的窄端)測量的朝向供給側的截錐部分的直徑，使得上述直徑最大 是中央部分的外徑的0.9倍。已經發現，這種構造尤其適用于將中空 襯底管內部上的低質量石英的集中和累計集中到有限區域。
在一個特殊實施方式中，優選地，在其末端處測量的朝向供給 側的截錐部分的直徑的范圍在中央部分的外徑的0.35倍與中央部分 外徑的0.90倍之間。作為如此選擇的截錐部分的特殊直徑的結果， 玻璃層的沉積限制于中空襯底管內部上的更為有限的區域，其中所 述玻璃層具有本質上不同于在中空襯底管的中央部分上沉積的玻璃層的成分。
插入管的位置使得朝向供給側的截錐部分的末端定位在通過中 空襯底管的供給側上的反轉點以及排放側上的反轉點來標記的區域 夕卜部。
插入管自身是中空的，從而沒有在中空襯底管內部上沉積的氣 體將通過插入管來排放，然而還存在上述氣體將經由如下環形空間 傳播的可能性，所述環形空間形成于插入管的中央部分的外徑(外 表面)和中空襯底管的內徑(內表面)之間。
另外，在一個特殊實施方式中，期望的是在所討論的管中布置 用于刮削掉沒有在襯底管和/或插入管內部上沉積的固態成分的元 件，所述元件與所討論的管的內徑(內表面)相接觸。旋轉條是這 樣一種適合的元件。
當使用本發明時，在沉積工藝期間或者沉積工藝之后，在中空 襯底管的內部上沉積的玻璃層不會出現裂縫，另外，在塌縮工藝期 間不會發生氣泡的形成。此外，當使用本設備時，較長(在時間方 面)的沉積工藝是可能的，這是由于已經將排放側的堵塞最小化。 另外，本發明人還發現，關于在塌縮之后獲得的固體預制品的不均 勻性，尤其是在襯底管的排放側上，沒有出現不期望的變化。因此， 使用本設備，可能基本上完全地利用襯底管的高質量玻璃材料(即， 對襯底管的長度實現最大限度的利用)，用于從其中拉絲光纖。
本發明進一步涉及一種方法，用于通過內部氣相沉積工藝來制 造光學預制品，其中將玻璃成形先驅體在其供給側處供給至中空石 英襯底管，該襯底管進一步具有排放側，在此處排放沒有在中空襯 底管內部上沉積的成分，其中能量源至少在沉積工藝期間沿著中空 襯底管的長度在供給側上的反轉點與排放側上的反轉點之間移動， 用于在中空襯底管中生成沉積條件，特征在于，在將玻璃成形先驅 體供給至所述中空襯底管內部之前，在其排放側上中空襯底管的內 部放置插入管，所述插入管包括中央部分以及截錐部分，其中截錐 部分的末端的外徑小于中央部分的外徑，該截錐部分朝向所述供給側，此外，中央部分的外徑小于靠近排放側的中空襯底管的內徑。
在中空襯底管中盛行的條件將導致在中空襯底管內部上通過玻 璃成形先驅體的一個或者多個玻璃層的沉積。在沉積工藝之后，通 過塌縮中空襯底管而獲得固體預制品，所述固體預制品可以進一步 提供有其外部上的附加玻璃層，在加熱所述固體預制品的一端之后， 可以從中拉絲光纖。
在所附從屬權利要求中限定了本方法的特殊實施方式。 本發明進一步涉及一種用于制造光纖的方法，其中使用了根據 本發明的通過執行內部氣相沉積工藝來獲得的固體預制品。


圖1是根據本發明實施方式的設備的示意圖。
具體實施例方式
在下文中，通過示例可更為詳細地解釋本發明，然而，在所述 結合中應該理解，本發明并不局限于這種特殊示例。
圖1示 意性地示出了根據本發明的設備。在該圖中，中空玻璃
襯底管10在襯底管10的供給側20上提供有玻璃成形先驅體(未示 出)，其中存在有玻璃成形先驅體的氣流從左向右傳播。為了執行 這種玻璃成形先驅體的沉積，用于生成等離子體40的諧振器(未示 出)沿襯底管IO的長度往復，其中用于生成等離子體的諧振器在靠 近60指示的位置處在排放側30反向，接著沿供給側20的方向來沿 襯底管IO的長度移動返回，并且在由50示意性指示的供給側20上 的反轉點處，從供給側20返回至排放側30。出于完整性起見，應該 理解，沿排放側30或者泵的方向在供給側20上發生玻璃成形先驅 體的供給。在8處指示村底管IO的對稱軸。在一個實施方式中，襯 底管IO和諧振器(未示出)由熔爐圍繞，其中由此在沉積工藝期間， 諧振器在熔爐中沿反轉點50與反轉點60之間的襯底管10的長度往 復。在由反轉點50至反轉點60所標記的區域外部定位的位置處， 在襯底管10的排放側30上布置了由石英制成的插入管l，所述插入 管1具有截錐部分3以及中央部分4。由此，插入管1在中空襯底管 10內部以如下方式定位，由5指示的中央部分4的外徑小于靠近排 放側30的中空襯底管10的內徑。尤其期望的是，靠近其末端(由9 指示)的截錐部分3的外徑范圍處于中央部分4的外徑的0.35倍與 中央部分4的外徑的0.90倍之間。作為這種錐形插入管1 (示意性 地表示為截錐部分3 )的結果，在排放側30上靠近反轉點60的中空 襯底管10的內部上將沉積低質量玻璃的距離將是小的，尤其是相對 于其中完全不使用插入管1或者其中使用沒有提供有具有截錐部分 3 (所述截錐部分3朝向供給側20)的末端的插入管1的實施方式來 i兌，3巨離4交小。
在PCVD工藝期間，諧振器沿著跨過襯底管IO的大約1.3 m的 長度移動，其中用于生成等離子體40的諧振器在反轉點50與反轉 點60之間往復。在PCVD工藝已經結束之后，將襯底管IO塌縮成 為固體預制品。由此所獲得的固體預制品可以進一步在外部提供有 一個或者多個附加玻璃層，其后將如此獲得的預制品安裝至拉絲塔 中用于在供給熱量時從其中獲得光學玻璃纖維。由此獲得的高質量 的玻璃纖維的總長度基本上對應于村底管IO的整個中央部分，實際 上是對應于靠近供給側20的反轉點50與靠近排放側30的反轉點60 之間的區域。
權利要求
1.一種設備，用于通過內部氣相沉積工藝來制造光學預制品，所述設備包括能量源以及中空石英襯底管，所述中空襯底管具有供給側，在此處將玻璃成形先驅體供給到中空襯底管的內部；以及排放側，在此處排放沒有在襯底管內部上沉積的成分，所述能量源可沿著中空襯底管的長度在供給側上的反轉點與排放側上的反轉點之間移動，所述設備特征在于，在所述排放側在所述中空襯底管的內部存在插入管，所述插入管包括中央部分以及截錐部分，其中所述截錐部分的末端的外徑小于所述中央部分的外徑，所述截錐部分朝向所述供給側，此外，所述中央部分的外徑小于靠近所述排放側的中空襯底管的內徑。
2. 根據權利要求1所述的設備，特征在于在其末端處測量的 朝向所述供給側的所述截錐部分的直徑最大為所述中央部分的外徑 的0.9倍。
3. 根據前述權利要求的任意一個或者多個所述的設備，特征在 于在其末端處測量的朝向所述供給側的所述截錐部分的直徑范圍 在所述中央部分的外徑的0.35倍與所述中央部分的外徑的0.9倍之間。
4. 根據前述權利要求的任意一個或者多個所述的設備，特征在 于所述插入管沿所述供給側方向延伸到位于所述供給側上的反轉 點與所述排放側上的反轉點之間的區域外部的位置。
5. —種方法，用于通過內部氣相沉積工藝來制造光學預制品， 其中將玻璃成形先驅體在其供給側處供給至中空石英襯底管，所述 村底管進一步具有排放側，在此處排放沒有在中空襯底管內部上沉 積的成分，其中能量源沿著中空襯底管的長度在供給側上的反轉點 與排放側上的反轉點之間移動，用于在所述中空襯底管中生成沉積 條件，所述方法特征在于，在將玻璃成形先驅體供給至所述中空襯 底管內部之前，在所述排放側上的所述中空襯底管的內部放置插入管，所述插入管包括中央部分以及截錐部分，其中所述截錐部分的 末端的外徑小于所述中央部分的外徑，所述截錐部分朝向所述供給 側，此外，所述中央部分的外徑小于靠近所述排放側的中空襯底管 的內徑。
6. 根據權利要求5所述的方法，特征在于使用具有截錐部分 的插入管，在末端處測量的朝向所述供給側的所述截錐部分的直徑 最大為所述中央部分的外徑的0.9倍。
7. 根據權利要求5至6的任意一個或者多個所述的方法，特征 在于使用具有截錐部分的插入管，所述截錐部分的直徑范圍在所 述中央部分的外徑的0.35倍與所述中央部分的外徑的0.9倍之間。
8. 根據權利要求5至7的任意一個或者多個所述的方法，特征 在于所述插入管以如下方式定位在所述中空襯底管內部，所述插 入管布置在所述中空村底管的排放側，位于在所述供給側上的反轉 點與所述排放側上的反轉點之間定位的區域之外。
9. 根據權利要求5至8的任意一個或者多個所述的方法，特征 在于使用等離子體發生器作為能量源。
10. 根據權利要求5至9的任意一個或者多個所述的方法，特征 在于在所述中空襯底管的內部上沉積玻璃層之后，從所述中空襯 底管移除所述插入管，其后獲得所述中空襯底管，所述中空村底管 的內部提供有通過沉積而荻得的一個或者多個玻璃層，對所述中空 襯底管執行塌縮工藝以獲得固體預制品。
11. 一種方法，用于通過在預制品的末端加熱預制品以及隨后從 該預制品拉絲光纖來制造光纖，所述方法特征在于使用通過執行 根據權利要求10的方法獲得的預制品。
全文摘要
本發明涉及一種設備和方法，用于通過內部氣相沉積工藝來制造光學預制品，包括能量源以及襯底管，所述襯底管具有供給側，用于供給玻璃成形先驅體；以及排放側，用于排放沒有在襯底管內部上沉積的成分，而能量源可沿著襯底管的長度在供給側上的反轉點與排放側上的反轉點之間移動。
文檔編號C03B37/018GK101293733SQ200810095310
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月25日 優先權日2007年4月26日
發明者E·A·庫伊佩爾斯, M·揚森, M·科爾斯滕 申請人:德雷卡通信技術公司