專(zhuān)利名稱(chēng)：制備光纖預(yù)制棒的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及制備光纖預(yù)制棒的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
所謂的熔縮階段是玻璃光纖制備中的一個(gè)步驟。在這一階段期間，利用熱源 在收縮機(jī)器中將沉積管收縮成玻璃桿(又稱(chēng)為光纖預(yù)制棒)。該機(jī)器通常稱(chēng)為熔縮器 (coll即ser)。該機(jī)器包括熱源，熱源的溫度高于玻璃管的熔化溫度(2000 口以上)。使管 熔縮的合適熱源包括氫/氧燃燒器、等離子燃燒器、電阻爐和感應(yīng)爐。 可惜的是，在熔縮過(guò)程中管會(huì)發(fā)生破裂。碎玻璃會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞熔縮器熱源。這通 常會(huì)導(dǎo)致高成本的熱源修復(fù)及熔縮方法的調(diào)整。而這又引起進(jìn)一步的工藝穩(wěn)定性問(wèn)題。
對(duì)于高鍺含量的產(chǎn)品(襯底管和沉積層之間的口折射率大于O. 5% )，問(wèn)題尤其突 出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了上述問(wèn)題的解決方案。根據(jù)本發(fā)明，制備光纖預(yù)制棒的方法其特征 于通過(guò)監(jiān)控在熔縮過(guò)程中從管中排出的流體的至少一種流體成分的濃度來(lái)檢測(cè)管的結(jié)構(gòu)
一致性。 如此，管的任何結(jié)構(gòu)上的惡化，特別是破裂能夠被迅速且可靠地檢測(cè)到。本方法能 夠無(wú)需對(duì)實(shí)施該方法的熔縮器系統(tǒng)進(jìn)行不期望的復(fù)雜改動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。 例如，流體可以為操作過(guò)程中提供的通過(guò)管的流體，如氧氣或惰性氣體。還有，根 據(jù)具體實(shí)施方式
，一旦檢測(cè)到流體成分濃度的變化(與預(yù)先確定的流體中的成分濃度相對(duì) 比)，優(yōu)選至少10%，更優(yōu)選至少50%的變化，即產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 根據(jù)更優(yōu)選的實(shí)施方式，該方法包括沿著管的縱向移動(dòng)熱源，優(yōu)選沿著管前后移 動(dòng)多次，熱源加熱管至軟化溫度。例如，保持熱源溫度高于管的軟化溫度以軟化管，和/或 使熱源局部地加熱管至所述軟化溫度。 還有，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了用于制備光纖預(yù)制棒的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
固定器，配置為固定管； 加熱器，配置為加熱至少部分管至管的熔縮溫度；禾口
流體排出裝置，配置為從固定器固定的管中排出流體； 其特征在于該系統(tǒng)包括管一致性監(jiān)控器，其被配置為在熔縮階段期間，通過(guò)監(jiān)控 從管中排出的流體來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管的結(jié)構(gòu)一致性的監(jiān)控。


現(xiàn)在將通過(guò)參照附圖的非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述，其中
圖1圖示說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的非限制性實(shí)施例；禾口
圖2表示管破裂后部分系統(tǒng)和方法。
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在本申請(qǐng)中，相同或相應(yīng)的特征由相同或相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示。
具體實(shí)施例方式
圖1描述了使管P熔縮以制備光纖預(yù)制棒的系統(tǒng)。特別地，所述熔縮至少包括管 P的徑向收縮。 現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，用于制備預(yù)制棒的管P是圓柱形的玻璃(石英)管，特別是 管的內(nèi)側(cè)提供有一層或多層包層(例如摻雜和/或非摻雜的石英層)和一種或多種纖芯材 料層(例如摻雜石英，特別是鍺摻雜的石英，摻雜能夠提高石英的折射率)。在纖芯層和包 層中可以使用各種摻雜劑和摻雜方式；總體而言，纖芯材料的折射率大于包層材料。如此涂 覆的管可以通過(guò)，例如，使用化學(xué)氣相沉積工藝，如PCVD、 MCVD或FCVD制備，或以所屬技術(shù) 領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的其他不同方式制備。 本系統(tǒng)包括配置為固定預(yù)制棒管P(在水平方向)的固定器8，和配置為加熱至少 部分管至管熔縮(即軟化)溫度的加熱器。固定器和加熱器可以以各種方式配置。附圖中， 固定器和加熱器(例如焰炬、爐)共同由附圖標(biāo)記8指示；其共同被稱(chēng)為管熔縮器8。優(yōu)選 地，熔縮器配置為沿管P的縱向反復(fù)移動(dòng)熱源，其中熱源配置為局部加熱管至高于管的軟 化溫度的溫度。 例如，如所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，固定器可配置為旋轉(zhuǎn)管狀管P(圍繞 著相應(yīng)的中心線(xiàn))，其中加熱器可沿管P移動(dòng)以使部分管熔縮。在操作過(guò)程中，實(shí)際上整個(gè) 管P都能夠被加熱器(沿著管反復(fù)移動(dòng))軟化，并熔縮(不改變桿狀圓柱形狀)。
優(yōu)選地，提供流體供應(yīng)系統(tǒng)5以將流體(特別是氣體或氣體混合物)提供給管P， 特別地保持內(nèi)部處于某個(gè)操作壓力，以阻止?jié)駳膺M(jìn)入管內(nèi)。在至少部分熔縮階段期間，提供 流體(例如單一物質(zhì)，或者不同物質(zhì)混合物的流體)，并使其通過(guò)管狀管。特別地，流體可以 為純氧氣(02)或者惰性氣體。通常，該流體與管P所處的環(huán)境中的流體(通常為空氣)具 有不同的組成。 流體被提供，并通過(guò)光纖管P，且通過(guò)排出系統(tǒng)6從管內(nèi)被排出。提供泵7 (例如泵 為排出系統(tǒng)的一部分)以將流體從管P內(nèi)排出。 在至少部分過(guò)程期間，流體可包括蝕刻部分纖芯材料的蝕刻劑。例如，用于蝕刻管 的流體成分可以為含氟物質(zhì)或氟氯烴(Chlorofluorcarbon)，如六氟乙烷(C2F6)或HF。以這 種方式，能夠阻止雜質(zhì)的沉積，且去除任何的欠摻雜外部纖芯層，如此，即能夠得到高純度、 具有期望的光學(xué)性能的光纖纖芯。 有利地，熔縮器系統(tǒng)包括管一致性監(jiān)控器，其配置為監(jiān)控管在熔縮過(guò)程中的結(jié)構(gòu) 一致性。監(jiān)控器與泵7相關(guān)聯(lián)，包括配置為檢測(cè)從管P中排出的流體中至少一種成分濃度 的檢測(cè)器13。在實(shí)施例中，檢測(cè)器13產(chǎn)生與檢測(cè)到的濃度相關(guān)的檢測(cè)信號(hào)S。例如，在流 體為氧氣的情況下，檢測(cè)器可以為氧氣濃度檢測(cè)器。優(yōu)選地，一旦檢測(cè)到管的一致性惡化， 例如當(dāng)由檢測(cè)器13感測(cè)到的流體成分濃度的某種降低時(shí)，管一致性檢測(cè)器被配置為產(chǎn)生 報(bào)警信號(hào)。 在實(shí)施例中，一致性監(jiān)控器包括處理單元，例如數(shù)據(jù)處理器、微控制器、計(jì)算機(jī)或 者類(lèi)似的處理單元，以附圖標(biāo)記C圖示說(shuō)明，配置為處理檢測(cè)器信號(hào)S。處理單元C和檢測(cè) 器13共同被稱(chēng)為"流體分析器"。處理單元C可以為管熔縮器控制單元的一部分。處理單元C可以配置為產(chǎn)生前述的報(bào)警信號(hào)，特別是在處理單元C檢測(cè)到檢測(cè)器信號(hào)S相對(duì)于預(yù)期 的第二檢測(cè)器信號(hào)存在某種偏差的情況下(偏差表明非期望的管P的結(jié)構(gòu)惡化，如破裂)。 還有，可選擇地，在檢測(cè)到所述惡化的情況下，處理單元C能夠自動(dòng)地中斷管熔縮過(guò)程。
在操作過(guò)程中，管P被熔縮器8熔縮。流體(例如純氧氣)被提供給熔縮管P，并 通過(guò)排出系統(tǒng)6與相應(yīng)的泵7抽出。供給管P的流體可能包括由下游的檢測(cè)器13監(jiān)控的 物質(zhì)；在這種情況下，流體中的物質(zhì)濃度為100%。在可選擇的實(shí)施方式中，流體可以是幾 種成分的混合物，其中部分流體包括被濃度檢測(cè)器13監(jiān)控的物質(zhì)。 包括檢測(cè)器13和處理單元C的流體分析器分析從管P中排出的流體，特別是檢 測(cè)流體成分的濃度。如下圖l所示，在管P結(jié)構(gòu)完整的情況下，被排出的流體中的物質(zhì)濃 度與上游的管P中的濃度沒(méi)有實(shí)質(zhì)的不同(例如在流體包括單一物質(zhì)的情況下，濃度為 100% )。 在管破裂的情況下，提供給管的流體將無(wú)法到達(dá)下游的檢測(cè)器13，外部可利用的
流體(例如空氣)被吸入下游的管破裂部分(見(jiàn)圖2)。這導(dǎo)致源自管的流體中成分的突然
變化，這一變化能夠被分析器系統(tǒng)13迅速檢測(cè)到，優(yōu)選在破裂后30秒的時(shí)間內(nèi)。 例如，在由供給系統(tǒng)5提供給管P的流體包括氧氣(濃度=100% )的情況下，檢
測(cè)器13將檢測(cè)到被監(jiān)測(cè)的氧氣由100%下降到約20% (其為氧氣在空氣中的濃度)。濃度
從100%到小于50%，特別是到約20%的巨大下降能夠被非常精確地檢測(cè)到。 —旦檢測(cè)到濃度的變化，優(yōu)選地處理單元C產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)(例如打開(kāi)警報(bào)信號(hào)發(fā)
生裝置，如報(bào)警器和/或警告燈)，且甚至可以自動(dòng)中斷熔縮過(guò)程。 通過(guò)提供快速的管破裂檢測(cè)，能夠避免對(duì)熔縮器8嚴(yán)重的破壞。此外，作為有益的 額外效果，任何不期望的空氣泄漏進(jìn)入流體供應(yīng)部分5也能夠被檢測(cè)到，特別是在分析器 部分13， C監(jiān)控排出的流體中的氧氣濃度的情況下。 本方案的實(shí)施相對(duì)便宜。此外，正如所期望的，本方案是檢測(cè)管破裂的非常魯棒且 快速的方法。 在上述說(shuō)明書(shū)中，參照本發(fā)明的實(shí)施方式的具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而，明確 的是在不脫離所附的權(quán)利要求中給出的發(fā)明的更廣泛的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多 種改動(dòng)和變化。 權(quán)利要求中，置于括號(hào)中的任何附圖標(biāo)記不能解釋為對(duì)權(quán)利要求的限定。詞"包 括"并不排除權(quán)利要求所列出的之外的其它特征或步驟的存在。此外，詞"一個(gè)"不能解釋 為限定為'僅僅一個(gè)'，而是用于表示'至少一個(gè)'，并不排除多個(gè)的情況。相互不同的權(quán)利 要求引用某些方案的事實(shí)并不意味著組合這些方案不能有利地使用。 例如，該方法可以包括應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)蝕刻階段，其中的流體包括用于蝕刻部分 纖芯材料的蝕刻劑。前面提到的蝕刻階段可以是總體管熔縮階段的部分。蝕刻階段可以涉 及提供純蝕刻劑給管P，或提供包括氧氣或惰性氣體和蝕刻劑的混合物給管P。優(yōu)選地管一 致性監(jiān)控器配置為當(dāng)監(jiān)控流體以檢測(cè)管破裂時(shí)，考慮這類(lèi)蝕刻步驟(如果存在)，以避免錯(cuò) 誤報(bào)警。 此外，實(shí)施方式可包括對(duì)空氣檢測(cè)的監(jiān)控。例如，相對(duì)于管P位于下游的檢測(cè)器配 置為檢測(cè)從管P中排出的流體中的氮?dú)狻?br> 權(quán)利要求
制備光纖預(yù)制棒的方法，包括管熔縮階段，其特征在于通過(guò)監(jiān)測(cè)在熔縮過(guò)程中從管(P)中排出的流體的至少一種流體成分的濃度來(lái)檢測(cè)管(P)的結(jié)構(gòu)一致性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中提供流體流并使其通過(guò)管(P)，其中流體分析器(C， 13)分析從管(p)中排出的流體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中監(jiān)控包括對(duì)空氣的檢測(cè)。
4. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中監(jiān)控包括對(duì)流體中氧氣濃度的檢測(cè)。
5. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中監(jiān)控包括對(duì)惰性氣體濃度的檢測(cè)。
6. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中一旦檢測(cè)到流體成分濃度的變化，優(yōu)選至少 10%的變化，更優(yōu)選至少50%的變化，就產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的方法，其中通過(guò)檢測(cè)源自管(P)中的流體的組成變化實(shí) 現(xiàn)對(duì)管破裂的檢測(cè)，優(yōu)選在破裂后30秒的時(shí)間內(nèi)。
8. 制備光纖預(yù)制棒的系統(tǒng)，包括 -固定器(8)，配置為固定管(P);-加熱器(8)，配置為加熱至少部分管(P)至管熔縮溫度；禾口 -流體排出裝置(6)，配置為從固定器固定的管(P)中排出流體；其特征在于該系統(tǒng)包括管一致性監(jiān)控器(13， C)，配置為在熔縮階段期間，通過(guò)監(jiān)控從管(p)中排出的流體來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管的結(jié)構(gòu)一致性的監(jiān)測(cè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器被配置為一旦檢測(cè)到管一致性惡化，即產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器包括檢測(cè)器(13)，被配置為檢測(cè) 從管(P)中排出的流體中至少一種成分的濃度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8-10中任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器包括或連接配置為將流 體從熔縮管(P)內(nèi)排出的泵(7)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器(13， C)配置為監(jiān)控從 管(P)中排出的流體中氧氣的濃度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器(13， C)配置為監(jiān)控從 管(P)中排出的流體中惰性氣體的濃度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8-12中任一項(xiàng)的系統(tǒng)，其中管一致性監(jiān)控器(13， C)配置為監(jiān)控從 管(P)中排出的流體中氮?dú)獾臐舛取?br> 全文摘要
制備光纖預(yù)制棒的方法，包括管熔縮階段，以及包括監(jiān)控從管中排出的流體的至少一種流體成分的濃度以檢測(cè)管的結(jié)構(gòu)一致性。還提供制備光纖預(yù)制棒的系統(tǒng)，包括固定器，配置為固定管；加熱器，配置為加熱至少部分管至管熔縮溫度；和流體排出裝置，配置為從固定器固定的管中排出流體；其中該系統(tǒng)包括管一致性監(jiān)控器，被配置為在熔縮階段期間，通過(guò)監(jiān)控從管中排出的流體來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)管的結(jié)構(gòu)一致性的監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)C03B37/012GK101781088SQ20101013044
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者I·米利斯維克, J·A·哈特蘇伊克, M·J·N·范斯特拉倫, R·霍維爾曼斯 申請(qǐng)人:德雷卡通信技術(shù)公司