[发明专利]用于对光纤预制件进行包覆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对光纤预制件进行包覆的方法。

背景技术

光纤是通过在拉丝塔上对预制件进行拉拔来生产的。预制件一般包括初级预制件，该初级预制件包括质量非常高的玻璃管，该玻璃管形成包层和光纤纤芯的一部分。然后，在对该初级预制件进行包覆或套管，以增加其直径并形成能够在拉丝塔上使用的预制件。类似的光纤拉拔包括将预制件垂直地放置在拉丝塔中并从预制件的一端拉拔出一股光纤。出于这个目的，向预制件的一头局部地施加高温，直到石英软化为止，然后在拉拔操作期间持久地控制拉拔速率和温度，原因是它们会决定光纤的直径。

可以通过在管的内部上沉积多层纯的和/或掺杂的石英以形成内部包层和中心纤芯来制造初级预制件。在管中的沉积一般属于化学汽相沉积类型(CVD)。这种类型的沉积是通过将气体混合物注入到管中并使得所述混合物离子化来进行的。CVD型沉积包括MCVD(改进的化学汽相沉积)、FCVD(炉化学汽相沉积)和PCVD(等离子体增强化学汽相沉积)。然后，使用断裂(collapsing)操作来封闭该管以形成初级预制件。

然后，使用石英颗粒，优选地是低成本的天然石英颗粒，对初级预制件进行包覆，以获得最终预制件。初级预制件的包覆可以通过等离子体沉积来进行，其中在该等离子体沉积期间，天然石英颗粒被喷射并由等离子体喷枪在2300℃范围内的温度下熔化使得它们在初级预制件的外围上玻璃化。包覆操作一般是在受控气氛下在封闭腔室中进行的，以确保进行保护以便不受到电磁干扰和由等离子体喷枪发射的臭氧的释放的影响。

预制件的几何形状必须很好地适应于纤芯和光纤包层的折射率与直径的比率，以便使得拉拔光纤具有所需的折射率分布。对光纤来说，折射率分布一般是联系所绘制的曲线图来描述的，该曲线图示出了将光纤的折射率与该光纤的半径相关联的函数。

因此，需要对包覆操作的精确控制，以保证最终预制件和随后的拉拔光纤的几何形状的相似性。最终预制件的目标直径是根据初级预制件的直径和光纤的目标分布来计算的。该目标直径确定要沉积在初级预制件上的包覆量。然后，在一次或多次经过(pass)中进行包覆沉积，每次经过对应于等离子体喷枪沿初级预制件的一次平移运动(translationmovement)，并对应于受控的石英颗粒量的沉积。因此，利用每次包覆经过，在初级预制件上沉积特定厚度的石英包层。

一般而言，每次包覆经过都具有对应于给定平移速度和给定石英颗粒流速的给定厚度，例如4mm。因此，问题是：当倒数第二次包覆经过使预制件的直径需要少于一次经过的厚度来完成包覆时，精确地实现预制件的目标直径。已经发现，对于直径为90mm至100mm的预制件，能够以0.3mm量级的精度获得所包覆的预制件的目标直径。

该问题的一个解决方案包括在最后一次包覆经过期间减小喷射到预制件上的石英颗粒的流速，以便沉积更厚的包覆层，并从而达到预制件的目标直径。所述解决方案例如在文献EP-A-1279646中进行了描述。

同样可以从文献EP-A-0845441中得知用于在光纤初级预制件上进行包覆的设备，其包括沿预制件的第一沉积包覆喷枪和多个第二喷枪，调整该多个第二喷枪使得每个第二喷枪在预制件的给定长度上进行短的往复运动。控制沿初级预制件沉积的包覆层的纵向均匀度，并且可以激活一个或多个第二喷枪以纠正检测到的在给定长度上的包覆层中的任何不均匀性。第一喷枪所进行包覆沉积是以恒定的速度并利用可变的颗粒流速进行的，以实现预制件的目标直径。

然而，减小在包覆操作的结束所喷射的石英颗粒的流速的解决方案的缺点是减小了包覆工艺的生产率并引起生产力损失。石英颗粒喷射的效率实际上随着处于包覆过程中的预制件的直径而增加。实际上，在包覆操作开始时，由于初级预制件的直径此时还很小，大量石英颗粒从其旁边经过，随着预制件的直径随包覆而增加，增加了数量的喷射石英颗粒到达预制件以被玻璃化。因此，就相对于所使用的颗粒量的生产率而言，包覆操作的效率随着预制件的直径而增加。因此，在最后一次经过期间减小颗粒的流速阻止了这种生产率增加并降低了预制件的包覆操作的整体产量。

同样可以从文献EP-A-0482348中得知用于在光纤预制件上进行包覆的设备，其中使用对预制件重量的计算来连续地控制所沉积的包覆量。当预制件到达目标重量时，停止包覆。然而，该文献没有表明如何控制包覆操作的结束。

因此，需要一种光纤包覆方法，利用该方法可以精确地实现预制件的目标直径而不损失产量，并且该方法易于实现。

发明内容