[发明专利]形成基于坯棒的玻璃光纤预制件的基于真空的方法

说明书

形成光纤预制件的基于真空的方法包括向预制件组合件施加真空。预制件组合件具有至少一个玻璃包覆段材，其具有一个或多个轴向通孔，一个或多个坯棒分别位于所述一个或多个轴向通孔中。所述至少一个玻璃包覆段材的相对端部被盖住以限定基本密封的内室。向基本密封的内室施加真空以限定真空保持的预制件组合件。方法还包括将真空保持的预制件组合件加热至略高于玻璃软化点从而对真空保持的预制件进行固结以形成基于坯棒的玻璃预制件。通过拉制基于坯棒的玻璃预制件形成光纤。用于对真空保持的预制件进行固结的同一个炉可以用于拉制光纤。

本申请要求2019年2月28日提交的美国临时申请系列第62/811,842号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开内容涉及光纤，具体来说，涉及形成基于坯棒的光纤预制件的基于真空的方法以及采用基于坯棒的光纤预制件形成光纤的方法。

背景技术

对于长途通讯以及用于数据中心和高性能计算机的短距离光纤互联，都考虑用于空间多路复用的多纤芯光纤技术。多线性光纤的连接要求单根光纤的非常精确的定位，容差通常是零点几微米。这个关键要求决定了形成光纤预制件的材料与工艺选择。

可以由玻璃预制件制造单纤芯和多纤芯光纤，所述玻璃预制件的制造采用的是本领域称作全玻璃的工艺。全玻璃工艺利用块体包覆玻璃，所述块体包覆玻璃具有一个或多个精确形成的轴向孔，所述轴向孔尺寸调节成容纳相应的一个或多个坯棒，其限定了预制件的纤芯并且因此限定了由玻璃预制件形成的光纤。

全玻璃工艺相比于基于沉积的工艺(例如，外部气相沉积(OVD)工艺，其涉及烟炱成层、烟炱压制和烟炱钻孔、烧结以及固结从而将烟炱转化为玻璃)是优选的。对包覆玻璃的外表面进行精确研磨至选定直径和对包覆玻璃进行精确钻孔的能力提供了当形成玻璃预制件时各种间距、形状以及所述一个或多个轴向孔的排布的精确度和灵活性这两者。

不幸的是，全玻璃工艺较为昂贵且耗时。精确孔钻取耗时，需要形成所述一个或多个坯棒来限定选择的折射率分布然后加到包覆玻璃，并且整个结构需要在炉中固结来形成固体玻璃预制件。为了制造足够长的玻璃预制件，可能需要将分隔的玻璃包覆段材轴向结合起来，这涉及轴向孔的精密对齐。固结过程通常需要特殊的支撑固定装置将玻璃包覆段材和坯棒固定在固结炉中，然后从炉中取出所得到的固体玻璃预制件，将其从支撑固定装置卸下然后以可操作性的方式将其支撑在拉制系统的拉制炉来制造光纤。

发明内容

本文公开方法的方面涉及形成基于坯棒的玻璃预制件以及采用基于坯棒的玻璃预制件来拉制光纤。方法可以用于形成基于单纤芯坯棒的玻璃预制件或者基于多纤芯坯棒的玻璃预制件。方法采用一个或多个玻璃包覆段材，每个具有形成在其中的一个或多个精确轴向孔以及具有被周界唇缘限定的凹陷的顶端。当使用多个玻璃包覆段材时，将段材堆叠在一起从而将轴向孔对齐。然后可以将一个坯棒或者多个坯棒加到所述一个或多个轴向孔从而限定坯棒-包覆组合件。

顶盖和底盖分别加到坯棒-包覆组合件的顶部和底部来限定预制件组合件。顶盖封闭了玻璃-包覆段材的顶部处的凹陷。底盖可以具有其自身抬高的唇缘和凹陷，当底盖与坯棒-包覆组合件的底端接合时，所述凹陷变成封闭状。封闭的凹陷以及通过轴向孔内的坯棒形成的间隙限定了基本上密封的内室。可以通过将选定的清洁气体(例如，氯气)抽吸通过底盖中的导向内室的小通道来对预制件组合件进行干燥和纯化。通过顶盖施加真空来产生内室与周围环境之间的压差。压差将预制件组合件的组分保持在一起。这在本文中被称作真空保持的预制件组合件。真空保持的预制件组合件构成了采用本文公开的方法形成的预制件组合件产品。

真空保持的预制件组合件通过炉中略高于玻璃软化温度的加热进行固结，从而玻璃包覆段材、坯棒以及顶盖和底盖(它们全都由玻璃制造)相互密封。此外，玻璃流动去除了内室。结果是固体玻璃预制件，其准备好进行拉制，特别是如果用于固结的炉是用于对光纤进行拉制的拉制炉的话。基于坯棒的预制件构成了采用本文公开的方法形成的预制件产品。