[发明专利]用于测量透明筒状制品的设备及方法

说明书

一种用于在高温炉中制造透明筒状制品期间测量所述透明筒状制品的设备及方法，高温炉具有用于在制品经过炉时观察制品的开口。筒状制品例如可以是具有至少两层玻璃质材料并由其制成光纤的光纤预制棒。使用具有传感和数字记录装置和镜头的数码相机以及通过算法编程的处理器来完成测量，处理器分析由传感和数字记录装置通过消除噪声所记录的图像，识别并定位透明筒状制品的外边缘并且计算制品的包括直径和轴向中心的测量值。

技术领域

本发明大体涉及用于在制造透明筒状制品期间测量所述透明筒状制品的设备及方法。此类制品包括例如具有至少两层玻璃质材料并且由其制成光纤的光纤预制棒。

背景技术

光纤是在两个位置之间以最小的散射和衰减来传输光的波导。有时也称为光导纤维的光纤是众所周知的，并且例如用于照明、通信、信息传输以及传感器。光纤通常是柔性的并且非常薄，即在小于人类头发厚度的量级上。它们具有透明芯以及一个或更多个透明包层。芯层和包层由玻璃质材料制成，诸如（由例如二氧化硅、氟化物、磷酸盐等制成的）高质量玻璃或者甚至是一些塑料。此外，芯材料的折射率大于周围的一个或多个包层中的材料的折射率。这些条件使得通过该光纤的光信号能够进行全内反射，从而产生有效的波导。

光纤通常通过使用纤维拉丝塔从加热的预制棒中拉丝纤维来制造。此类塔通常竖直地取向，并且具有引导件以保持并引导预制棒，该预制棒端部首先进入塔的顶部，其还包括用于以可控的方式加热预制棒的高温炉以及用于将可控张力施加至预制棒前端的设备，由此形成熔融材料的纤维。随着纤维从预制棒中被拉丝，其通常被冷却和固化以提供细的、连续的光纤。

预制棒通常是具有圆形截面剖面的筒状或管状的整体形状，但是其仍可具有其它截面剖面（例如，卵形、椭圆形、角形等）。类似于从预制棒中拉丝的纤维，预制棒具有透明玻璃质材料的轴向的芯，其经选择和制定来根据其预期的最终用途提供所需的特定的光透射性质，例如折射率、衰减等。预制棒芯被至少一个包层完全围绕和包围，该包层也是由透明玻璃质材料制成但是其折射率低于芯的折射率。

存在几种用于制造光学预制棒的技术，其中大部分涉及一种或多种类型的化学气相沉积（CVD），化学气相沉积包括内部气相沉积、外部气相沉积和气相轴向沉积。所有这些技术通常涉及将一个或更多个层的烟灰材料沉积到基底上，接着高温加热以使沉积的烟灰材料玻璃化成固态玻璃。基底可以是能够承受随后的高温加热的材料棒，或者其可以是预先沉积的烟灰材料层，或者是预先形成并玻璃化的玻璃棒或玻璃层，或者甚至是这些的一些组合。在一些情况下，使层状的烟灰材料玻璃化的加热步骤可以在加热玻璃化的预制棒和拉丝纤维之前或同时进行，使得预制棒的形成和纤维的形成是循序的且是连续的。

CVD技术可以与用于制造光学预制棒的称为管中棒（rod-in-tube，RIT）和筒中棒（rod-in-cylinder，RIC）的最近研发的工艺相结合。RIT和RIC方法均从芯玻璃棒和玻璃夹套（管或筒状二者之一）开始。芯玻璃棒具有芯和主包层，两者都是透明的，并且芯的折射率大于主包层的折射率。玻璃夹套提供第二层的玻璃包层材料，有时也称为“外包层”。玻璃夹套可以是较大的外直径筒状，或者筒状可以被拉丝成更小的外直径管，其两者均具有尺寸设计来接收芯玻璃棒的轴向开口。芯玻璃棒和玻璃夹套分别制造，且然后通过将芯棒插入管或筒状中来进行组装，接着在相似于纤维拉丝塔的竖直取向的夹套装置中进行加热和固化，以形成固态玻璃质预制棒。然后将预制棒供应到纤维拉丝塔，预制棒在其中被加热并且从被加热的预制棒的前缘拉丝出光纤。

显然，在CVD方法期间对沉积的烟灰材料的量的小心控制，以及在玻璃化之前和期间对芯棒及管或筒状夹套的尺寸（内直径、外直径和长度等）的控制以及最终的光纤及其层的直径和厚度的仔细控制，对于最终生产具有所期望的性质和质量的光纤而言均是至关重要的。因此，存在各种已知的用于在整个制造工艺的不同阶段期间测量预制棒的部件、预制棒本身和光纤的各种性质的方法及设备。