专利名称：生产光纤维预型件的方法
背景技术：
1.发明领域本发明涉及了一种采用OVD(外部蒸气沉积)方法来生产光纤维预型件的方法。明确地说，本发明涉及了一种包括烟灰沉积过程的生产光纤维预型件方法，由此光纤维预型件的外径沿纵向波动很小，烟灰(玻璃微粒)的沉积效率高，并且可以调节光纤维预型件的起始杆部分的直径对光纤维预型件直径的比率。
2.有关技术的描述作为高速生产大尺寸光纤维预型件的方法，已有的方法是对着一个起始杆按预定间隔设置多个玻璃微粒合成喷灯，玻璃微粒(烟灰)以层的形式沉积在起始杆的表面上(多层烟灰沉积)，同时旋转的起始杆和成排喷灯相对往复地移动。喷灯和起始杆以来回运动方式从一端到另一端的相对移动称作“来回移动”。在这种沉积玻璃微粒的方法(烟灰沉积法)中，重要的是沿玻璃微粒沉积物(烟灰体)纵向的外径波动最小，为此建议了多种方法。
在采用多个喷灯的多层烟灰沉积中，烟灰体外径波动的因素之一是喷灯和/或起始杆的来回移动速度(即喷灯和起始杆的相对来回速度)在来回移动的折回位置(以下称为回转区)上为零。这使得在回转区的实际烟灰沉积时间比另一区域上的时间长得多，或者喷灯火焰在烟灰体上的接触程度不同。因此，当按预定时间进行来回移动时，在回转区上改变了烟灰的沉积量，造成外径的波动。作为解决这个问题的方法，有一个方法是沿着预定的方向变动每次来回移动的回转位置，并且在变动到一个预定的位置之后，它沿相反方向变动并回到初始位置(日本专利的未审查出版号Hei.3-228845)。这里，回到初始位置的回转次数称为平均变向数。由此，在实际烟灰沉积时间延长的回转区上的波动，或者喷灯火焰在烟灰体上接触程度的波动被分配到整个烟灰体上，使得整个烟灰体的实际烟灰沉积时间或气氛平均地相互一致。所以，烟灰的沉积量沿纵向为均匀，外径的波动减小。
另外，根据在上述日本专利的未审查出版号Hei.3-228845中描述的方法，作为减小外径波动的方法，有一个方法是测量整个烟灰体的外径波动，对烟灰沉积量小的区域用一个辅助的烟灰沉积喷灯进行补充的烟灰沉积，从而减小外径的波动(日本专利的未审查出版号Hei.10-158025)。采用一个可以检测整个烟灰体的CCD相机和一个中心信息处理机来测量整个烟灰体的外径波动。辅助烟灰沉积喷灯可以沿整个烟灰体独立地来回移动。
在沉积玻璃微粒(它变成在包括一个芯子的起始杆上的包层)的过程(以下也称为烟灰沉积或上包覆沉积)中，在光纤维特性中重要的因素是在上包覆沉积之后，可以精确控制起始杆区域的直径与固结和玻璃化体直径之比到一个目标J比率，以及沿纵向没有J比率的波动。(有时，固结和玻璃化体与光纤维预型件相同)在先有技术中已经研究的沿纵向的外径波动意味着沿纵向的J比率波动。在先有技术中，还没有考虑到精确控制J比率来使它等于目标J比率。根据光纤维的特性，重要的是精确控制J比率到目标J比率，因为当J比率改变时光纤维特性会波动。严格地说，起始杆的直径相互不同，如果不能精确控制到目标J比率，则难以达到光纤维的目标特性。所以，在上包覆沉积中重要的是可以进行精细的J比率调整或沿烟灰直径方向调整沉积量。
在上述日本专利的未审查出版号Hei.3-228845方法中，当按照平均变向数的方式停止烟灰沉积时，J比率波动增加。所以，希望在平均变向的整数倍上停止烟灰沉积。但是，当对每个平均变向数整数倍上停止烟灰的沉积时，在平均转数期间沉积的烟灰沉积量相当大，由此精细的J比率调整变得困难。在上述日本专利的未审查出版号Hei.10-158025的方法中，在烟灰外径成为目标烟灰外径之前，停止了由多个主喷灯的烟灰沉积，然后仅由辅助烟灰沉积喷灯对沉积量小的区域进行烟灰沉积，使得在减小外径波动的同时调整目标烟灰外径。但是，在这个方法中，降低了烟灰沉积的效率(延长了烟灰沉积所需的时间)。另外，在日本专利的未审查出版号Hei.10-158025的方法中，需要在容器内设置一个移动机构，用于沿着烟灰体的整个范围来回移动辅助烟灰沉积喷灯，或者把移动机构设置在容器外。当移动机构设置在容器外时，需要提供一个为整个范围来回移动的孔来把喷灯插入容器内。
当移动机构插入容器中时，杂质被混入烟灰中，在固结和玻璃化烟灰体变透明时它造成空穴。当孔设在容器上时，由杂质产生空穴的能力增加。这就是为什么要在容器内保持为负压，使得容器内空气不会跑到外面，而由于容器内处于酸性气氛中，外面空气进入容器内，容器外灰尘将随空气进入容器内。
发明概述根据这些问题得出了本发明。因此，本发明的一个目的是提供一种包括烟灰沉积过程的生产光纤维预型件的方法，由此光纤维预型件的J比率沿纵向波动微小，可以精细调整J比率，以及减少了由杂质混入烟灰产生的空穴。另外，本发明的另一个目标是提供一种包括烟灰沉积过程的生产光纤维预型件的方法，其中不需要CCD相机或辅助烟灰沉积喷灯，以及伴随它的移动机构，如上述日本专利的未审查出版号Hei.10-158025中所述，而且设备成本降低。
在先有技术中，还没有调整J比率来使它成为具有目标比率的光纤维预型件的方法。但是，本发明根据以下事实作了各种考虑为了生产高质量的光纤维预型件，重要的是J比率沿纵向波动小，以及可以进行精确的J比率调整(为了得到J比率尽可能接近目标J比率的烟灰体)。为了进行精确的J比率调整，在开始时曾考虑到增加来回移动速度，降低一次来回移动所沉积的烟灰量(降低一层的厚度)。但是，在这些考虑中，仅注意了一个因素，另外产生了新的问题。所以，发现需要选择各个必要的因素而一起控制它们。
也就是说，在用本发明方法进行烟灰沉积的情形中，基本上螺旋地沉积烟灰。所以，当来回移动速度增加时，螺旋节距增加，易于产生不均匀性(顶(凸)和底(凹)很明显)。为了防止它，需要增加杆的旋转速度。但是，由于杆和沉积层强度的关系，对增加旋转杆的速度有一个极限。每种因素是相互相关的，所以，已经发现需要很好控制这些关系。
本发明根据了这些一般考虑的结果。由以下方法(1)-(8)可以达到本发明的上述目的。
(1)一种生产光纤维预型件的方法，其中对着旋转起始杆以0.85L0-1.15L0的喷灯间隔设置多个玻璃微粒合成喷灯(L0是喷灯间隔的设定值)；起始杆和玻璃微粒合成喷灯平行地相对往复移动；对每次移动按预定距离沿预定方向变动往复移动的折回位置；以及当折回位置变动0.85L0-1.15L0时，折回位置沿相反方向变动。重复这个移动，由喷灯合成的玻璃微粒被连续沉积在起始杆的表面上。此后，所得到的玻璃微粒沉积物被固结和玻璃化。在光纤维预型件的生产方法中，当来回移动速度(喷灯和起始杆的相对来回移动速度)v(mm/分钟)、起始杆的轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔设定值L0(mm)设定成由表达式A＝(r/v)×L0表示的值，使得值在40≥A≥8范围之内。
(2)一种生产光纤维预型件的方法，其中对着旋转起始杆以预定喷灯间隔设置多个玻璃微粒合成喷灯；起始杆和玻璃微粒合成喷灯平行地相对往复移动；每次按喷灯间隔的几分之一沿预定方向变动往复移动的折回位置；以及当折回位置变动了一个喷灯间隔时，折回位置沿相反方向变动；连续重复这个操作，由喷灯合成的玻璃微粒连续沉积在起始杆的表面上。此后，所得到的玻璃微粒沉积物被固结和玻璃化。在光纤维预型件的生产方法中，当来回移动速度(喷灯和起始杆的相对速度)v(mm/分钟)、起始杆的轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔L(mm)设定成由表达式A＝(r/v)×L表示的值，使得值在40≥A≥8范围之内。
(3)一种按照(1)或(2)生产光纤维预型件的方法，其中控制来回移动速度v(mm/分钟)和轴旋转速度r，使得一次来回移动螺旋地沉积的烟灰(玻璃微粒)中心线与前一次来回移动沉积的烟灰中心线不重叠。
(4)一种按照(1)到(3)中任一条生产光纤维预型件的方法，其中来回移动速度v(mm/分钟)在500≤v≤3000范围之内。
(5)一种按照(1)到(4)中任一条生产光纤维预型件的方法，其中喷灯间隔设定值L0(mm)或喷灯间隔L(mm)在150mm≤L0-350mm，或150mm≤L≤350mm范围之内。
(6)一种按照(1)到(5)中任一条生产光纤维预型件的方法，其中目标J比率(光纤维预型件起始杆直径与光纤维预型件的目标比率)的烟灰重量为M(kg)和起始杆外径为b(mm)，轴旋转速度r(rpm)在27≥10×Log[(M×r)/b]范围之内。
(7)一种按照(1)到(6)中任一条生产光纤维预型件的方法，其中当变向数达到玻璃颗粒重量成为目标J比率的最接近重量的变向数平均整数倍时，玻璃颗粒沉积停止。平均变向数是返回到来回移动初始位置的来回移动次数。
(8)一种按照(1)到(6)中任一条生产光纤维预型件的方法，其中在B个变向之后的来回移动速度v(mm/分钟)调整成使得一次来回移动沉积的烟灰重量为(M-N)/C(kg)，当来回移动变向数为B+C时，烟灰沉积停止，其中目标J比率的烟灰重量为M(kg)，烟灰重量不大于M(kg)并最接近M(kg)的平均变向数(C次)整数倍为B个变向，烟灰重量为N(kg)，平均转向数是C(次)。
本发明生产光纤维预型件的方法是根据这样的方法其中对着旋转起始杆设置多个玻璃微粒合成喷灯，起始杆和玻璃微粒合成喷灯平行地相对往复移动；按每次预定喷灯距离沿预定方向变动往复移动的折回位置，以及当折回位置变动一个预定间隔时，折回位置沿相反方向变动。连续重复这个操作，由喷灯合成的玻璃微粒连续沉积在起始杆的表面上，然后所得到的玻璃微粒沉积物被固结和玻璃化。
在本发明方法中，喷灯间隔可以是均匀的，每个往复移动的折回位置的变动距离是喷灯间隔的几分之一，并且当折回位置变动一个喷灯间隔时，折回位置沿相反方向变动。喷灯间隔的容差为设定值的±15％误差(包括间隔为不均匀的情形)。折回位置的变动距离容差为从喷灯间隔设置值的几分之一到±15％。直到折回位置沿相反方向变动之前，折回位置变动距离的容差是喷灯间隔设置值的±10％误差。
附图简述
图1是一个例图，表示了在按照本发明的烟灰沉积过程中设备构造的概念；图2是一个例图，典型地表示了在按照本发明的烟灰沉积过程中来回移动的模式；图3是一个例图，表示了按照多层烟灰沉积的烟灰体构造；图4是一个例图，用于说明J比率的定义；以及图5是表示例7-10结果的曲线图。
优选实施例详述参照附图，以下将主要根据基本构造来描述本发明的方法。在本发明光纤维预型件生产方法中的烟灰沉积过程是根据多层烟灰沉积方法。如图1所示，一个起始杆1和多个玻璃微粒合成喷灯2设置在容器4中，其方式使得对着起始杆1以预定的喷灯间隔(L)设置喷灯2。起始杆1和成排喷灯2相对往复移动(在图中，表示了起始杆1上下往复移动的例子)。起始杆1也是转动的。按喷灯2间隔的每个几分之一沿预定方向变动往复移动的回转位置。当折回位置变动了一个喷灯2的间隔时，折回位置沿相反方向变动。连续重复这个操作，玻璃微粒(烟灰)以层的形式沉积在起始杆1的表面上，产生玻璃微粒沉积物(烟灰体)3。
在图2中，将典型地表示来回移动的回转位置的移动状态。在图2中，按照通过时间，从左到右示出起始杆位置，起始杆1从烟灰沉积起始位置5向上移动，在回转位置6上折回，从位置5到6的移动称作来回移动。然后，如图中左侧部分所示，杆1向下移动，在往复移动的折回位置6上折回，折回位置被定位成从烟灰沉积起始位置5向上一个相应于喷灯间隔几分之一的移动间隔7。也就是说，对于每次往复移动，往复移动的折回位置被向上变动到每个相应于喷灯间隔几分之一的移动间隔7，如图中右侧部分所示，在折回位置由喷灯间隔移动时，折回位置向下变动每个相应于喷灯间隔几分之一的移动间隔7。这里，喷灯回到烟灰沉积起始位置的距离作为一个单位。这个操作重复到一个预定的J比率。该一个单位的变向数称为平均变向数。
按此方式得到的烟灰体3如图3所示，它具有这样的构造烟灰被设置在起始杆1外周边的层中，以形成烟灰层8。这里，J比率是起始杆的直径与由烟灰新沉积的玻璃层被固结和玻璃化之后的直径之比。J比率由图4中X/Y所定义。Y是起始杆的直径，X是由烟灰沉积(包套)过程形成的烟灰体被固结和玻璃化之后的预型件直径。实际的J比率是基于固结和玻璃化体的测量计算出来的，由于烟灰体的直径对固结和玻璃化体的直径的变化率是预先已知的，烟灰体中的起始杆的直径对烟灰体直径的比率(称为烟灰体的J比率)与预型件的J比率相同。
本发明的方法是提供烟灰沉积方法，从而进行精确J比率调整以及解决其中新产生的问题。本发明的方法提供了烟灰沉积完成时间的设定方法，该方法包括选择了影响J比率调整的主要因素，确定它们的相互关系，作出它们相互关系的前提。
考虑了在J比率调整时产生的新问题，以下将描述解决这些问题的办法及其效果。
在采用多个烟灰沉积喷灯的情形中，可以这样来改进J比率沿纵向的波动偏移杆或喷灯的折回位置，以平均变向数的整数倍来完成烟灰沉积。但是，烟灰体的J比率接近目标J比率时完成烟灰沉积，换言之，按平均变向数的方式完成烟灰沉积，因此沿纵向产生J比率的波动。因此，本发明者曾设想减少每个平均变向数的烟灰沉积量，因此可以进行精细的调整。为了达到这点，有效的是减少供应到喷灯的原材料(SiCl1)，或者增加来回移动速度。但是，减少原材料供应量会降低沉积的效率。所以，曾考虑了增加来回移动速度的方法。
当来回移动速度增加时，由于减少了每个来回移动的烟灰沉积时间，J比率调整可能有一定程度的改进。但是，当来回移动速度进一步增加时，已经发现产生外径的波动。也就是说，在喷灯或杆来回移动时，在烟灰沉积过程中在旋转起始杆上进行烟灰沉积。也就是说，烟灰在杆上沉积成形成螺旋模式。当来回移动速度低时(60-200mm/分钟)，未沉积成螺旋模式烟灰的空隙的间隔极窄，由此不产生外径的波动。但是，当来回移动速度增加时，空隙的间隔变得很大，由此当烟灰螺旋沉积时产生外径的波动(J比率沿纵向波动)。
为了减少J比率沿纵向的波动，有效的是当来回移动速度增加时增加旋转速度。当杆旋转速度增加时，螺旋沉积的烟灰高度被平均，减小了外径的波动。但是，当旋转速度增加时，由于增加了在杆上离心力的负荷，因此对增加旋转速度有一个极限。
另外，当考虑设备的成本时，希望采用烟灰沉积效率高的大尺寸烟灰沉积喷灯，并减少喷灯的数目(当喷灯数目增加时，原材料系统所需的设备增加)。当喷灯尺寸增加时，火焰的散布变大。所以，需要增加喷灯的间隔，使喷灯的火焰不相互干涉，并不会降低沉积效率。但是，当喷灯间隔增加时，平均变向数增加。对于J比率调整，这不是一个希望的方向。在解决这个问题的一个方法中，有一种降低平均变向数的方法，即增加折回位置的变动量。但是，由于这造成降低了抑止来回移动端区的沿纵向J比率波动的分散效应，这是不希望的。另一个方法是增加来回移动速度到高的速度，并减小每次来回移动的烟灰沉积量。即使当来回移动速度增加和烟灰沉积量减小，沉积效率并不降低。
如上所述，为了得到高沉积效率、J比率调整、以及J比率沿纵向波动的降低，来回移动速度、轴旋转速度、以及喷灯间隔分别具有一个折衷的关系。当没有优化这些参数时，即使可以进行J比率调整，作为光纤维预型件来说沿纵向的J比率波动太大，或者即使得到沿纵向J比率变化小的预型件，但离目标J比率的偏差很大，不能保证纤维的特性。本发明提供了一种参数被优化的烟灰沉积方法，J比率沿纵向波动小，并可以进行J比率的调整。
在本发明中，当来回移动速度v(mm/分钟)、轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔L(mm)设定为由A＝(r/v)×L表示的值A，使得它在40≥A≥8范围之内，最好是在30≥A≥10范围之内。对此，当喷灯间隔L估计有±15％误差(也就是说，当喷灯间隔的设定值为L0时，0.85L0≤L≤1.15L0)时，在上述A表达式中L可以用L0代替。
在以上A中，当v变得较小，或者r或L变大时，A值超过上限。换言之，当来回移动速度低时，由于v变小，表达式的A值大于上限值。这表明来回移动速度变小，一次的来回移动时间变长，每次来回移动的烟灰沉积量增加，由此J比率调整变得困难。当喷灯间隔变大时，值A超过上限。此时表明了喷灯间隔变大，平均变向数增加，由此J比率调整变得困难。另外，当轴旋转速度r增加，上述表达式A超过上限。此时表明了杆上离心力增加，存在杆具有裂缝危险的可能性，这是不希望的。
在上述表达式A中，当v变大时，或者r或L变小时，值A低于下限。换言之，当来回移动速度大时，v变大，值A低于下限。这表明了来回移动速度变大，烟灰沉积的螺旋距离扩大，由此沿纵向的J比率抑制变得困难。当喷灯间隔L变小时，平均变向数降低，这表明了较好的光纤维特性，降低来回移动速度使螺旋距离变窄，由此增加了沿纵向J比率的抑制能力。另外，当轴旋转速度降低时，以上表达式的值A低于下限。这表明了旋转速度降低，因此沿纵向J比率变化的减小变得困难。
在本发明的方法中，当基本上在40≥A≥8范围之内，最好在30≥A≥10范围之内，v、r和L得到控制时，可以进行沿纵向J比率变化抑制和精确J比率控制。对此，在本发明的烟灰沉积方法中，烟灰被螺旋地沉积。当由一次来回移动螺旋地沉积的烟灰中心线接近前一次来回移动沉积的烟灰中心线时，沿纵向的J比率变化具有变大的趋势。因此，最好是控制来回移动速度v(mm/分钟)和轴旋转速度r之间的关系，使得由一次来回移动螺旋地沉积的烟灰中心线不重叠于前一次来回移动沉积的烟灰中心线。由于喷灯间隔或来回移动距离的不同，在这种情形中来回移动速度v和轴旋转速度r之间的关系不同。这里，由一个喷灯沉积烟灰产生的锥形的顶点移动的一条线是中心线。
当杆的来回移动速度低到如相关技术的速度值时，J比率调整变得困难。因此在本发明，杆的来回移动速度v设定得比相关技术值快。但是，当速度太快时，存在着螺旋沉积烟灰的间隔分散和不均匀性变得明显的问题。所以，最好是杆的来回移动速度v(mm/分钟)在500≤v≤3000范围之内，更好地在700≤v≤2000范围之内。这里，下限值是为了进行J比率调整所需的最小的杆来回移动速度。上限值是这样的极限速度由此调整旋转速度或喷灯间隔，可以使J比率沿纵向波动(它在速度太快时会产生)处于不存在光纤维特性问题的量级中。
当喷灯间隔太小时，喷灯火焰相互干涉，沉积效率降低。另一方面，当喷灯间隔太大，平均变向数增加，由此J比率调整变得困难。所以，为了进行沉积效率良好和用相关技术有困难的J比率调整，最好喷灯间隔L(mm)在150≤L≤350范围之内，更好地在200≤L≤300范围之内。对于L0，其范围相同。
为了进行精确的J比率控制，最好增加来回移动速度以及增加旋转速度，但是，因为增加旋转速度会造成杆离心力的增加，旋转速度的增加也有极限。所以，当目标J比率的烟灰重量为M(kg)，起始杆的外径为b(mm)时，最好是轴限制速度r(rpm)在27≥10×Log[(M×r)/b]的范围之内。
这个表达式给出了一个指标，其中当目标烟灰重量增加时，由于起始杆直径增加或旋转速度减少而增加了起始杆的耐久性，或者减小了在起始杆上的应力。实际上，因为目标重量M(kg)和起始杆直径b由光纤维的目标特性所决定，由轴旋转速度给出上限。
如上所述，当控制了来回移动速度v(mm/分钟)、轴旋转速度r(rpm)和喷灯间隔L(mm)时，每个平均变向数的烟灰沉积量降低。因此，当按照为平均变向数整数倍的来回移动变向数，和烟灰重量最接近目标J比率重量的变向数为烟灰沉积完成的变向数(此时烟灰沉积过程完成)时，可以以先有技术中不能得到的精度来进行J比率调整。
另外，采用在B次变向之后调整来回移动速度v(mm/分钟)的方法，可以进行更精确的J比率调整，使得一次来回移动期间所沉积的烟灰重量为(M-N)/C(kg)，并且当来回移动变向数为B+C时完成烟灰沉积，其中目标J比率的烟灰重量为M(kg)时，为平均变向数(C次)整数倍以及此时烟灰重量不大于M(kg)和最接近M(kg)的来回移动变向数为B个变向数，此时B个变向数上的烟灰重量为N(kg)，变向数的平均数是C(次)。(例1)当喷灯间隔(L)为150、200和350mm，并且改变轴旋转速度(r)和杆来回移动速度(v)时，由A＝(r/v)×L计算的数值结果如表1到表3所示。在表1-3中，纵坐标轴表示轴旋转速度(rpm)，横坐标表示杆来回移动速度(mm/分钟)。
采用了图1构造中喷灯分别设置间隔为150、200和350mm的设备。在外径36mm、有效部分长度500mm的起始杆外周边上进行多层的烟灰沉积。进行了外径210mm的烟灰体的生产试验(目标J比率为3.0倍，此时烟灰重量为15.5kg)。来回移动的方法具有这样的移动在杆降低了一个喷灯间隔之后，被向上拉起一个喷灯间隔×0.9；这个操作进行10次直到杆被向下偏离一个喷灯间隔为止；在杆被向上拉起喷灯间隔×1.1的长度之后，它被下降一个喷灯间隔；这个操作重复进行使得杆返回到初始的杆位置(到此时的变向数为平均变向数，在该情形中为20次)。由改变起始杆的来回移动速度和旋转速度(轴旋转速度)来生产烟灰体。研究了J比率比值(所得J比率与目标J比率之差对目标J比率之比)的变化。以平均变向数整数倍的变向数，在烟灰重量最接近达到目标J比率的重量时刻上完成烟灰沉积。此后，可在保持高温的炉中进行除气和进行玻璃化，以得到透明的光纤维预型件。A＝(r/v)×L的计算值(喷灯间隔150mm) A＝(r/v)×L的计算值(喷灯间隔200mm) A＝(r/v)×L的计算值(喷灯间隔350mm)
结果是，发现当A值在8-40范围之内时，J比率比值不大于±7％，它是得到精细质量预型件的目标。另外，发现当A值在10-30范围之内时，可以抑制J比率不大于±4％。
在表1-3的数值中，来回移动速度为60和100mm/分钟以及轴旋转速度不大于40rpm的部分是先有技术方法的范围。在A值超过40的范围中，J比率调整困难，这表明是失去本发明意义的烟灰沉积状态的范围。低于8的A值的范围表明，当考虑沿纵向的J比率波动时，不能满足预型件所需的特性，或者不适用于烟灰沉积状态，因为来回移动速度增加到超过所需值，引起J比率变化抑制能力的降低。
简短地描述，发现在A值超过40的范围，当每次喷灯间隔增加时，范围扩散。这表明了当喷灯间隔增加时平均变向数增加，因此在杆来回移动变慢的范围内J比率调整变得困难。已经发现，在喷灯间隔减小时，排除了A值低于8的范围时的杆来回移动速度高的部分。这表明了它是对光纤维预型件有用的，可用降低杆来回移动速度来进行J比率波动的抑制，因为由于喷灯间隔的减小降低了平均变向数，因此对于J比率调整不需要如此高的杆来回移动速度。另外，当考虑轴旋转和杆来回移动速度的折衷(沿纵向的J比率波动和J比率调整)时，A在10-30范围内的部分是更希望的范围。(例2)除了喷灯间隔为200mm之外，设备构造、起始杆、目标J比率、和来回移动状态与例1相同，在杆来回移动速度为703mm/分钟和轴旋转速度为30和50rpm下进行烟灰沉积。然后进行除气和玻璃化以得到透明的光纤维预型件。结果是，沿纵向平均J比率与目标J比率的偏差在30rpm上为0.2倍(J比率比值为6.7％)，在50rpm上为0.1倍(J比率比值为3.3％)。另外，沿纵向的J比率波动(对烟灰体直径的不均匀性变化率)在30rpm上为3.5％，在50rpm上为2％。(例3)除了喷灯间隔为200mm之外，设备构造、起始杆、目标J比率、和来回移动状态与例1相同，在杆来回移动速度为1503mm/分钟和轴旋转速度为90rpm下进行烟灰沉积。此后，进行除气和玻璃化以得到透明的光纤维预型件。由于来回移动速度高，以及每个平均变向数的烟灰沉积量小，J比率调整变得容易。在光纤维预型件中沿纵向的平均J比率与目标J比率的偏差为0.11倍(J比率比值为3.7％)，通过增加速度，沿纵向的J比率波动为3％。(例4)除了喷灯间隔为200mm之外，设备构造、起始杆、目标J比率、和来回移动状态与例1相同，在杆来回移动速度为800mm/分钟和轴旋转速度为40rpm下进行烟灰沉积。此后，进行除气和玻璃化以得到透明的光纤维预型件。在这个例子中，由于来回移动一次螺旋地沉积的烟灰中心线几乎与前一次来回移动沉积的烟灰中心线重叠，由此J比率波动变大。沿纵向的平均J比率与目标J比率偏差为0.17倍(J比率比值为5.7％)，以及沿纵向的J比率波动为3.7％。(比较例1)除了喷灯间隔为200mm之外，设备构造、起始杆、目标J比率、和来回移动状态与例1相同，在杆来回移动速度为63mm/分钟和轴旋转速度为30rpm下进行烟灰沉积。此后，进行除气和玻璃化以得到透明的光纤维预型件。由于来回移动速度低和每个平均变向数的烟灰沉积量大，J比率控制困难。在光纤维预型件中沿纵向的平均J比率与目标J比率的偏差为0.5倍(J比率比值为16.7％)，沿纵向的J比率波动为6％。(比较例2)除了杆来回移动速度为1503mm/分钟之外，进行与例1相同的操作。在此情形中，由于虽然来回移动速度增加，但旋转速度保持很小，因此增加了螺旋外径的波动。在除气和玻璃化之后的光纤维预型件中沿纵向的平均J比率与目标J比率的偏差为0.25倍(J比率比值为8.3％)，沿纵向的J比率波动为10.0％。(例5)除了喷灯间隔为200mm之外，设备构造、起始杆、和来回移动状态与例1相同，在杆来回移动速度为803mm/分钟，轴旋转速度为600rpm和目标J比率为3.8下进行烟灰沉积。在变向数为平均变向数(在这个例子中为20次)整数倍的来回移动变向数时刻，烟灰重量最接近目标J比率的烟灰重量(20.5kg)下的变向数是来回移动变向数为500次(平均变向数的25倍)的变向数，此时烟灰重量为19.8kg。此后，在进行除气和玻璃化得到的透明光纤维预型件中，沿纵向的平均J比率与目标J比率的偏差为0.12倍(J比率比值为3.2％)，沿纵向的J比率波动为2.5％。(例6)与例5的状态相同，在来回移动变向数为平均变向数(在这个例子中为20次)的整数倍下，进行烟灰沉积到烟灰重量变成不大于作为目标J比率的烟灰重量20.5kg(定义为M)和最接近M的来回移动变向数。此时烟灰重量为19.8kg(定义为N)。此后，来回移动速度调整到905mm/分钟，轴旋转速度调整到90rpm，使得由一次来回移动沉积的烟灰重量为(M-N)/20＝0.035kg。继续进行相应于一次平均变向数的20个变向的烟灰沉积，完成烟灰沉积。
此后，在除气和玻璃化得到的透明光纤维预型件中，沿纵向的平均J比率与目标J比率的偏差为0.04倍(J比率比值为1.1％)，沿纵向的J比率波动此时为2.4％。在例2-6和比较例1-2中所得到的结果均表示在表4中。
表4例子和比较例子的结果
注1)喷灯间隔(L)＝200mm2)J比率的偏差＝测量J比率-目标J比率3)J比率比值＝[(J比率偏差)/(目标J比率)]×100％
4)D＝10×Log[(M×r)/b](例7)除了最上面喷灯和第二喷灯之间的间隔分别改变为190mm，180mm，170mm和160mm(也就是说，喷灯间隔分别改变5，10，15和20％)之外，在与例3同样状态下进行烟灰沉积。在除气和玻璃化之后，研究J比率是如何改变。结果是，沿纵向的J比率波动分别为3.2％，4.5％，7.2％和11.3％。由于约10％喷灯间隔的差别的影响被喷灯的分散性所缓和，发现没有出现对沿纵向J比率波动的如此大的影响。但是，当超过容差时，由于外径波动的进一步增加，可以希望喷灯间隔的波动在15％之内。更好地在10％之内。(例8)除了喷灯间隔为220mm，每个往复移动折回位置的变动距离为22mm，以及直到折回位置变动方向被反向之前的总变动距离分别改变为176mm、198mm、220mm、242mm和264mm之外，采用与例3相同的状态进行烟灰沉积。在相同方式下，除了喷灯间隔为230mm，每个往复移动折回位置的变动距离为23mm，以及直到折回位置变动方向被反向之前的总变动距离分别改变为184mm、207mm、230mm、253mm和276mm之外，采用与例3相同的状态进行烟灰沉积。另外，除了喷灯间隔为240mm，每个往复移动折回位置的变动距离为24mm，以及直到折回位置运变动方向被反向之前的总变动距离分别改变为192mm、216mm、240mm、264mm和288mm之外，采用与例3相同的状态进行烟灰沉积。
在任何情形下，这些例子均是这样的例子其中直到折回位置变动方向被反向之前的总变动距离分别对喷灯间隔的偏差为-20％-10％，+10％和+20％。在除气和玻璃化之后的沿纵向J比率波动几乎与例3相同，分别为12％、5％、3％、8％和11％。已经发现，当直到折回位置变动方向被反向之前的变动距离偏差在约±15％范围内时，它在容差之内。希望在10％之内。(例9)
除了每个往复移动折回位置的变动距离分别为22mm、23mm和24mm之外，采用与例3相同状态进行烟灰沉积。与每个变动距离为20mm的例3相比较，这个例子中的变动距离分别偏差了10％，15％和20％。结果是，在除气和玻璃化之后的沿纵向J比率波动分别为4.3％，7.2％和11.4％。由于当偏差值增加时波动急速增加，可以看到，每个往复移动折回位置的变动距离希望在±15％范围内。更希望在10％之内。(例10)在与例3相同的状态下，沿着预定方向折回位置变动的次数增加到11次和12次，并且在以比喷灯间隔还长20mm(10％)和40mm(20％)的变动之后，变动方向才改变到相反方向。结果是，在除气和玻璃化之后的沿纵向J比率波动分别为4.4％，和11.1％。由于当偏差值增加时波动急速增加，可以看到，直到折回位置的变动方向被反向之前的变动距离的偏差希望在±15％内。更希望在10％之内。
例7-10的结果被收集和表示在图5中。在图5中，纵轴表示了J比率波动。横轴表示了与喷灯间隔设定值偏差的比值，每个往复移动折回位置的变动距离与喷灯间隔(或其设定值)几分之一的偏差的比值，以及直到折回位置变动方向被反向之前变动距离与喷灯间隔(或其设定值)的偏差的比值。在图5中，□表示喷灯间隔的偏差(例7)，△为每个往复移动折回位置的变动距离偏差(例9)，◇和○表示直到折回位置变动方向被反向之前的变动距离偏差(例8和10)。
按照本发明的方法，来回移动速度v(mm/分钟)、轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔设定值L(mm)设定为由表达式A＝(r/v)×L表示的一个值，使得它在40≥A≥8范围之内，则抑制了沿纵向的J比率波动，并且使在先有技术中不能达到的J比率调整成为可能。
另外，当A在以上范围之内，按照本发明来设定烟灰沉积完成时间，可以进行更精确的J比率调整。
权利要求
1.一种生产光纤维预型件的方法包括准备对着一个旋转起始杆以0.85L0-1.15L0的间隔设置的多个喷灯；平行地并相对地往复移动起始杆和喷灯，同时对每次移动按预定距离沿预定方向变动往复移动的折回位置，以及当折回位置变动0.85L0-1.15L0时，折回位置对每次移动按预定距离沿相反方向变动，使得由喷灯合成的玻璃微粒连续沉积在起始杆的表面上；以及固结和玻璃化所得到的玻璃微粒沉积物，其中，起始杆和喷灯的相对速度v(mm/分钟)、起始杆的轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔设定值L0(mm)设定为由表达式A＝(r/v)×L0表示的一个值A，值A在40≥A≥8范围之内。
2.一种生产光纤维预型件的方法包括准备对着一个旋转起始杆以预定喷灯间隔设置的多个喷灯；平行地并相对地往复移动起始杆和喷灯，同时对每次移动按喷灯间隔的每个几分之一沿预定方向变动往复移动的折回位置，以及当折回位置变动一个喷灯间隔时，折回位置对每次移动按喷灯间隔的每个几分之一沿相反方向变动，使得由喷灯合成的玻璃微粒连续沉积在起始杆的表面上；以及固结和玻璃化所得到的玻璃微粒沉积物，其中，起始杆和喷灯的相对速度v(mm/分钟)、起始杆的轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔L(mm)设定为由表达式A＝(r/v)×L表示的一个值A，值A在40≥A≥8范围之内。
3.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中控制了相对速度v(mm/分钟)和轴旋转速度r之间的关系，使得由一次来回移动螺旋地沉积的玻璃微粒中心线不重叠于在以前来回移动沉积的玻璃微粒的中心线。
4.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中控制了相对速度v(mm/分钟)和轴旋转速度r之间的关系，使得由一次来回移动螺旋地沉积的玻璃微粒中心线不重叠于在以前来回移动沉积的玻璃微粒的中心线。
5.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中相对来回移动的速度v(mm/分钟)在500≤v≤3000范围之内。
6.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中相对来回移动的速度v(mm/分钟)在500≤v≤3000范围之内。
7.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中喷灯间隔设定值L0在150mm-350mm范围之内。
8.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中喷灯间隔L在150mm≤L≤350mm范围之内。
9.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中，光纤维预型件起始杆的直径对光纤维预型件的直径的目标比率的玻璃微粒重量为M(kg)，起始杆的外径为b(mm)；其中轴旋转速度r(rpm)在27≥10×Log[(M×r)/b]的范围之内。
10.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中，光纤维预型件起始杆的直径对光纤维预型件直径的目标比率的玻璃微粒重量为M(kg)，以及起始杆的外径为b(mm)；其中轴旋转速度r(rpm)在27≥10×Log[(M×r)/b]的范围之内。
11.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中，在变向数达到平均变向数整数倍，在该变向数上，玻璃微粒重量最接近光纤维预型件起始杆的直径对光纤维预型件直径的目标比率的重量时，玻璃微粒的沉积停止。
12.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中，在变向数达到平均变向数整数倍，在该变向数上，最接近达到光纤维预型件起始杆的直径对光纤维预型件直径的目标比率的玻璃微粒重量时，玻璃微粒的沉积停止。
13.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中，调整在B个变向之后的相对速度v(mm/分钟)来使得一次来回移动所沉积的玻璃微粒重量为(M-N)/C(kg)，并且当来回移动变向数为B+C时，玻璃微粒沉积停止，其中，光纤维预型件起始杆的直径对光纤维预型件的直径的目标比率的玻璃微粒重量为M(kg)，平均变向数(C次)整数倍和此时玻璃微粒重量不大于M(kg)并最接近M(kg)的来回移动变向数为B个变向，B个变向的玻璃微粒重量为N(kg)。
14.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中，调整在B个变向之后的相对速度v(mm/分钟)来使得一次来回移动沉积的玻璃微粒重量为(M-N)/C(kg)，并且当来回移动变向数为B+C时，玻璃微粒沉积停止，光纤维预型件起始杆直径对光纤维预型件直径的目标比率的玻璃微粒重量为M(kg)，平均变向数(C次)整数倍和玻璃微粒重量不大于M(kg)并最接近M(kg)的来回移动变向数为B个变向，B个变向的玻璃微粒重量为N(kg)。
15.按照权利要求1的生产光纤维预型件的方法，其中设定参数使得A值在30≥A≥10范围之内。
16.按照权利要求2的生产光纤维预型件的方法，其中设定参数使得A值在30≥A≥10范围之内。
全文摘要
对着一个旋转起始杆按预定喷灯间隔设置了多个玻璃微粒合成喷灯。起始杆和玻璃微粒合成喷灯相对平行地往复移动,并进行烟灰沉积。当来回移动速度v(mm/分钟)、轴旋转速度r(rpm)、以及喷灯间隔L(mm)设定为由表达式A=(r/v)×L表示的一个值A,使得值A在40≥A≥8范围之内。
文档编号C03B8/04GK1344694SQ01140728
公开日2002年4月17日 申请日期2001年9月21日 优先权日2000年9月21日
发明者大石敏弘, 中村元宣, 大贺裕一 申请人:住友电气工业株式会社