[发明专利]从玻璃烟炱形成光学预制件的方法和设备

说明书

本申请根据35U.S.C.§119要求2013年11月14日提交的美国临时申请系列第61/904,085号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。

背景

领域

本发明总体涉及制造光学预制件例如光纤预制件,具体来说涉及从玻璃烟炱形成光学预制件的方法和设备。

背景技术

常规的，光纤预制件的外部包覆部分可通过外部气相沉积(OVD)工艺形成，其中氧化硅玻璃例如通过八甲基四硅氧烷的热解而沉积在玻璃芯体坯件上。OVD工艺是高度优化、高产率的制造工艺。然而,形成包覆层常常是最大化光纤产量的速率限制性步骤。并且，估计在光纤预制件外部包覆部分的沉积过程中只有50％八甲基四硅氧烷原料的热解产物沉积到玻璃芯体坯件上。在袋式除尘器中作为氧化硅玻璃烟炱收集八甲基四硅氧烷原料的其余热解产物。收集的氧化硅玻璃烟炱具有较高的纯度，但仍然包括污染物，这使得它不能用来生产高质量的光纤预制件包覆物。已试图通过费力的化学过程以除去杂质，来对这种废弃氧化硅进行烟炱压制工艺，但所得结果不一。结果，以在工业规模和实验室规模上开发了高纯烟炱产生工艺，以允许随意地改变烟炱特征(例如通过添加掺杂剂来改变颗粒分布和折射率)。

从氧化硅玻璃烟炱形成光学预制件包覆层的现有技术，例如垂直压制，只适用于形成单一包覆层。这样,这些技术不能用来形成穿过预制件径向横截面具有复杂折射率分布的预制件。具体来说，这些技术不能可靠地用来形成包含多层氧化硅玻璃烟炱的光学预制件，其中每一层由具有不同组成和/或形貌的氧化硅玻璃烟炱形成。

因此,本领域需要从氧化硅玻璃烟炱形成光学预制件例如光纤预制件的替代方法和设备。

概述

根据一种实施方式,形成光学预制件的方法可包含在模具主体的模腔中装载氧化硅(silica)玻璃烟炱。模具主体可以足以迫使氧化硅玻璃烟炱朝向模具主体内壁的旋转速度旋转。然后，在模具主体旋转时，沿向内的径向方向压缩氧化硅玻璃烟炱，以形成烟炱压实体层。

在另一种实施方式中,形成光学预制件的方法可包含在模具主体的模腔中装载第一量的氧化硅玻璃烟炱。模具主体可以足以迫使所述第一量的氧化硅玻璃烟炱朝向模具主体内壁的旋转速度旋转。在模具主体旋转时，可沿向内的径向方向压缩所述第一量的氧化硅玻璃烟炱，以形成第一烟炱压实体(compact)层。可绕着第一烟炱压实体层，在模具主体的模腔中装载第二量的氧化硅玻璃烟炱。模具主体可以足以迫使所述第二量的氧化硅玻璃朝向模具主体内壁的旋转速度旋转。在模具主体旋转时，可沿向内的径向方向压缩所述第二量的氧化硅玻璃烟炱，以绕着所述第一烟炱压实体层形成第二烟炱压实体层。

又在另一种实施方式中,形成光学预制件的设备可包含具有模腔的模具主体和可弹性变形的囊状物。可弹性变形的囊状物可设置在模腔之内，并用作邻近模具主体内壁的模腔衬里(line)。流体源可结合到在模具主体内壁和可弹性变形的囊状物之间的模腔。流体源可向模腔供应压缩流体，从而沿向内径向的方向压缩可弹性变形的囊状物。可将旋转装置连接到模具主体的第一端部和模具主体的第二端部中的至少一个端部,所述旋转装置使模具主体绕着模具主体的旋转轴线进行旋转。

在以下的详细描述中提出了本发明所述方法的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述介绍了各种实施方式，用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各种实施方式的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本文所述的各种实施方式，并与说明书一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图简要说明

图1示意性地显示如本文所示和所述的一种或多种实施方式的用于从氧化硅玻璃烟炱形成光学预制件的烟炱压制设备；

图2示意性地显示如本文所示和所述的一种或多种实施方式的图1所示烟炱压制设备的模具横截面；

图3示意性地显示模具主体装载氧化硅玻璃烟炱时的烟炱压制设备的模具横截面；

图4示意性地显示模具旋转时图1所示烟炱压制设备的横截面，且在模腔中具有氧化硅玻璃烟炱；

图5示意性地显示模具旋转且烟炱向内径向地压缩时图1所示烟炱压制设备的横截面，且氧化硅玻璃烟炱在模腔中；以及