[发明专利]用于制备光学部件的方法和圆柱形半成品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过将合成石英玻璃的圆柱形半成品拉伸来制造光学部件的方法，包括下列方法步骤：

◆用SiO₂烟灰层包封合成石英玻璃的具有外壁的内圆柱体，

◆对SiO₂烟灰层进行烧结处理，其中SiO₂烟灰层从外部加热并与此同时在形成透明石英玻璃的外层情况下烧结区从外向内迁移通过SiO₂烟灰层。

本发明此外涉及一种用于制造这种光学部件的圆柱形半成品。

光学部件是光纤或用于拉伸光纤的预成型制品。依据本发明制造的光纤完全透明和无空腔。

背景技术

如用于制造光纤的芯棒典型地具有芯玻璃区，其由内部相对薄的外玻璃层包围。其他外壳玻璃要么通过用合成石英玻璃涂覆芯棒施加，要么通过用合成石英玻璃的一个或多个空心圆柱体包覆芯棒。在两种情况下通常是中间步骤，其中SiO₂颗粒的多孔烟灰层沉积在衬底体上和烟灰层随后烧结成在纤维制造时作为外壳玻璃使用的透明石英玻璃。

例如US 6,422,042 A描述了一种方法，用于通过将SiO₂烟灰层施加到氟掺杂石英玻璃管的外壳面上制造光纤预成型制品的半成品。石英玻璃管的内通孔内插入芯棒，并随后在加热过程中烧结烟灰层和同时石英玻璃管塌缩在芯棒上。

DE 101 55 134 C已知一种用于制造光学预成型制品的方法，其中多孔的SiO₂烟灰层直接沉积在环绕其纵轴线旋转的芯棒的外壳面上。为避免羟基嵌入芯棒的石英玻璃内，SiO₂烟灰层在无氢的反应区，例如无氢的等离子体中进行沉积。

开头所称类型的半成品和方法由WO 2008/071759 A1所公开。其中为制造作为纤维制造的半成品使用的石英玻璃空心圆柱体提出一种方法，其中石英玻璃的内管含有多孔的SiO₂烟灰层。随后将SiO₂烟灰层这样烧结，使内管的内侧保持低于石英玻璃的变形温度。这一点例如由此实现，即在烧结过程中，通过内管的内通孔(Innenbohrung)导过冷却剂。

按照这种方式，产生无几何形状偏差光滑内表面的空心圆柱体，其无需再进行机械再加工并可以直接作为纤维制造的半成品使用。但该方法的缺点是，为冷却内管需要大量的冷却剂，以防止其变形。

发明内容

本发明的目的因此在于，提供一种用于制造在纤维或预成型制品制造时使用的半成品的方法，该方法一方面保证尺寸精确和无变形制造的优点和另一方面成本低廉。

本发明此外的目的在于，提供一种适用于制造光纤或预成型制品的半成品，其可以物美价廉地制造和特征在于高尺寸精确性。

在方法方面，该目的从开头所述类型的方法出发由此得以实现，即

◆在烧结区到达内圆柱体的外壁之前中断烧结处理，从而获得半成品，其中外层与内圆柱体的外壁之间保留由含孔的合成石英玻璃形成的中间层，以及

◆将半成品拉伸成光学部件，其中，中间层完全烧结成透明的石英玻璃。

内圆柱体要么是具有在熔流中产生的光滑内壁的石英玻璃管，要么是例如比如芯棒的棒。

内圆柱体以公知的方式具有SiO₂烟灰层，该烟灰层随后在烧结处理中进行烧结。但与已知的方法不同的是，烧结处理不是将烟灰层完全烧结成透明的石英玻璃，而是在从外到内连续推进的烧结区到达内圆柱体的外壁之前将其中断。按照这种方式，内圆柱体的外壁上产生多孔的不透明中间层，该中间层两面由石英玻璃包围。这种做法具有多个优点。

(1)烟灰层在烧结处理期间仅部分烧结。由此形成更低的烧结温度和/或更短的烧结时间，从而无论如何所需的加热功率均小于烟灰层完全烧结所需的加热功率。在此方面需要注意的是，石英玻璃起到热绝缘体的作用并因此部分烧结的玻璃层对于不通过辐射传递的加热功率部分起到阻挡层的作用，从而随着其厚度的增加为进一步烧结需要更高的加热功率。恰恰是SiO₂烟灰层直接与内圆柱体的外壁相邻的最外部区域，因此为透明烧结需要最高的加热功率，从而依据本发明的方法有助于节省热能。

(2)通过降低烧结温度和/或缩短烧结时间，此外形成向内圆柱体内更低的能源输入。由此没那么强烈地热负担。有助于剩余的多孔不透明的中间层明显减少向内圆柱体的辐射输送并使内圆柱体这样附加防止热负荷。因此无需复杂的冷却措施-如现有技术中那样-可靠避免内圆柱体变形。