专利名称：一种制造用于光纤的初级预制棒的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用内部气相沉积过程制造用于光纤的初级预制棒的方法，包括 以下步骤i)提供具有供给侧和排放侧的中空玻璃衬底管，ii)用设定温度为TO的熔炉围绕至少部分所述中空玻璃衬底管，iii)通过其供给侧向所述中空玻璃衬底管的内部提供掺杂的或无掺杂的玻璃成 形气体，iv)创造一具有这样条件的反应区在所述中空玻璃衬底管的内表面上将发生玻 璃的沉积，以及ν)在位于所述中空衬底管的供给侧附近的换向点和位于排放侧附近的换向点之 间，沿着所述中空玻璃衬底管的长度来回地移动所述反应区，以使在所述中空玻璃衬底管 的内表面上形成至少一个预制棒层，所述至少一个预制棒层包括多个玻璃层。
背景技术：
在该导言中描述的方法本身由美国专利第4，741，747号为人们所知悉。更具体 地，前述专利公开了一种根据PCVD方法制造光学预制棒(preform)的方法，其中，玻璃层 通过在玻璃管内的两个换向点(points of reversal)之间来回地移动等离子体同时在 1100°C和1300°c之间的温度下以及I百帕和30百帕之间的压力下将反应气体混合物添加 到该管沉积而成。通过在至少一个换向点的区域中随时间非线性地移动该等离子体减小该 光学预制棒的末端的非恒定沉积几何形状的区域。US 4，608，070涉及一种制造光学预制棒的方法和设备，其中衬底熔炉设置于旋转 的衬底管(substrate tube)的上方，其中该熔炉的温度设定是r和χ的函数，r即径向距 离，χ即沿着该衬底管的长的纵向位置。在所述美国专利中提及的该温度函数仅应用到径 向和纵向距离并在整个沉积过程中设定为恒定值。美国专利第4，659，353号涉及一种用于制造光纤的方法， 其中采用MCVD技术，将 具有恒定厚度但是变化的掺杂物百分比的二氧化硅层沉积在衬底管的内部，其中使用具有 圆形非对称温度分布的热源。美国专利申请US 2004/0173584涉及一种采用MCVD技术制造光学预制棒的方法， 其中，按照该预制棒的尺寸的函数控制等离子体火焰的大小。日本公开JP 2004-036910涉及一种通过混合氢氧气在火焰的焦点位置产生宽而 均勻的高温区的石英燃烧器。美国专利申请US 2005/0144983涉及一种使用CVD技术制造预制棒的方法，其中， 测量熔炉的至少一个发热元件和玻璃衬底管的温度，其后，基于测量的温度调整发热元件 的热生成量。美国专利第4，740，225号涉及一种用于制造光学预制棒的方法，其中，设定特殊 的温度分布，以便将芯层以所需厚度施加到衬底管的内部。
光纤由纤芯和包围所述纤芯的外层组成，该外层也称为外包层(cladding)。该纤 芯通常具有更高的折射率，以便光线能够通过该光纤传送。光纤的纤芯可以由一个或多个 同心层组成，每个同心层具有特定厚度和特定折射率或沿径向的特定的折射率梯度。具有由沿径向的一个或多个具有恒定折射率的同心层组成的纤芯的光纤也称为 阶跃折射率光纤。同心层的折射率和外包层的折射率之间的差别可以用所谓的delta值表 示，记为Ai^，并可根据下面的公式计算
权利要求
一种使用内部气相沉积过程制造用于光纤的初级预制棒的方法，包括以下步骤i)提供具有供给侧和排放侧的中空玻璃衬底管，ii)用设定温度为T0的熔炉围绕至少部分所述中空玻璃衬底管，iii)通过其供给侧向所述中空玻璃衬底管的内部提供掺杂的或无掺杂的玻璃成形气体，iv)创造一具有这样条件的反应区在所述中空玻璃衬底管的内表面上将发生玻璃的沉积，以及v)在位于所述中空衬底管的供给侧附近的换向点和位于排放侧附近的换向点之间，沿着所述中空玻璃衬底管的长度来回地移动所述反应区，以使在所述中空玻璃衬底管的内表面上形成至少一个预制棒层，所述至少一个预制棒层包括多个玻璃层，其特征在于，在步骤v)的至少部分过程中，所述熔炉温度相对于T0是变化的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤ν)的至少部分过程中，所述平均温 度变化范围的绝对值在50°C /cm和2000°C /cm之间，优选在150°C和1000°C之间，所述温 度变化定义为沿径向沉积的预制棒层的每厘米。C的温度变化。
3.根据前述权利要求1-2之一或两者所述的方法，其特征在于，在步骤ν)的至少部分 过程中，一预制棒层中的平均温度变化不同于与所述预制棒层相邻的其他预制棒层的平均 温度变化。
4.根据前述权利要求1-3之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤ν)的至少部分 过程中，所述温度作为预制棒层的径向厚度的函数线性变化。
5.根据前述权利要求1-4之一或多个所述的方法，其特征在于，步骤ν)中的所述反应 区是等离子体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤ν)中，所述反应区沿着所述中空玻 璃衬底管的沉积长度来回地移动的速度范围在lOm/min和40m/min之间，优选地在15m/min 和25m/min之间，该沉积长度应看做是位于所述中空玻璃衬底管的所述供给侧附近的换向 点和位于所述中空玻璃衬底管的所述排放侧附近的换向点之间的距离。
7.根据前述权利要求1-6之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤iii)中使用减 小折射率的掺杂物，优选氟。
8.根据前述权利要求1-7之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤iii)中使用增 加折射率的掺杂物，优选锗。
9.根据前述权利要求1-8之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤ν)的至少部分 过程中，所述熔炉温度相对于TO是递减的。
10.根据前述权利要求1-9之一或多个所述的方法，其特征在于，所述熔炉包括至少两 个可调温度区，在至少一个温度区中，在步骤ν)的至少部分过程中，其温度或温度梯度相 对于TO是变化的，在该上下文关系中，术语“温度区”应被理解为表示在所述中空玻璃衬底 管的纵向上的一个区域。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，一个区域中的温度或温度梯度可以与 其他区域中的温度或温度梯度相互独立地变化。
12.根据前述权利要求1-11之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤ν)中至少一 个预制棒层的形成过程中，所述熔炉的温度、或者在至少一个温度区中的温度或温度梯度在至少一个温度区中相对于TO是变化的。
13.根据前述权利要求1-12之一或多个所述的方法，其特征在于，在步骤ν)中，所述熔 炉的温度在预制棒层的成形过程中相对于TO是变化的，所述预制棒层从径向看去具有至 少0. 5mm的厚度，优选至少1mm。
14.根据前述权利要求1-13之一或多个所述的方法，其特征在于，所述熔炉至少围绕 所述中空玻璃衬底管的沉积长度，该沉积长度对应位于所述中空衬底管的供给侧附近的换 向点和位于排放侧附近的换向点之间的距离。
15.根据前述权利要求1-14之一所述的方法，其特征在于，所述熔炉温度TO设定在 900°C和1400°C之间的值，其中，所述熔炉温度的变化使得在步骤ν)中所述温度将不会上 升到1400°C以上或下降到900°C以下。
全文摘要
本发明涉及一种使用内部气相沉积过程制造用于光纤的初级预制棒的方法，包括以下步骤i)提供具有供给侧和排放侧的中空玻璃衬底管，ii)用设定温度为T0的熔炉围绕至少部分所述中空玻璃衬底管，iii)通过其供给侧向所述中空玻璃衬底管的内部提供掺杂的或无掺杂的玻璃成形气体，iv)创造一具有这样条件的反应区在所述中空玻璃衬底管的内表面上将发生玻璃的沉积，以及v)在位于所述中空衬底管的供给侧附近的换向点和位于排放侧附近的换向点之间，沿着所述中空玻璃衬底管的长度来回地移动所述反应区，以使在所述中空玻璃衬底管的内表面上形成至少一个预制棒层，所述至少一个预制棒层包括多个玻璃层。
文档编号C03B37/018GK101987778SQ20101024093
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者埃里克·阿洛伊修斯·库伊吉佩尔斯, 约翰尼斯·安东·哈特苏伊克, 莱戈雷·米利塞维克, 马托伊斯·雅各布斯·尼古拉斯·范施特拉伦 申请人:德拉克通信科技公司