[发明专利]用于生产光学玻璃组件的伸长方法和预制件

说明书

生产玻璃组件的方法和用于所述方法的预制件。所述预制件包括主棒，其具有恒定外径和方形底部；和牺牲尖端，其具有附接至所述主棒的所述底部的第一端、与所述第一端相对的第二端，和从所述第一端延伸至所述第二端的中空内部区域。所述牺牲尖端的横截面是圆形的，且所述牺牲尖端的所述第一端的外径等于所述主棒的所述外径。当所述预制件在炉中加热时，所述牺牲尖端熔化并塌缩为拉制球泡，所述拉制球泡将所述主棒直接拉成玻璃纤维，或形成用于随后纤维拉制的锥形(即尖端)预制件。与没有牺牲尖端的方形切割预制件相比，材料浪费以及液滴时间减少，且对于整个预制件而言，保持了对于波导特性至关重要的包芯比。

技术领域

本公开涉及用于生产石英玻璃的光学组件的伸长方法，且特别涉及具有中空牺牲尖端的初步产品或预制件，以及通过伸长具有中空牺牲尖端的初步制品或预制件来生产光学组件的方法。如此生产的光学组件可以是用于后续纤维拉制的光纤或尖端预制件。

背景技术

光纤是可在两个位置之间以最小散射和衰减来透射光的波导。光纤和相关联的光纤是众所周知的，并且用于诸如照明、通信、信息传输和传感器的应用中。光纤通常是柔性的且非常细，并且具有由一个或多个透明包层包围的透明芯。芯层和包层由诸如高品质玻璃(由例如二氧化硅、氟化物、磷酸盐等制成)的玻璃质材料制成。通常，芯材料的折射率大于包层材料的折射率。这些条件使得通过光纤的光信号能够内部反射，从而产生有效波导。

光纤通常通过从初步制品(也称为预制件)拉伸纤维来制造，该初步产品在竖直取向的炉中用径向加热元件加热。预制件包括如上所述的芯材料和包层，其具有与期望光纤产品基本相同的包芯比和折射率分布。当预制件在炉中加热时，在预制件的下软化端形成拉制球泡或玻璃滴液。然后可以给定几何形状和期望尺寸将组件从预制件的软化端拉出。重要的是，拉伸纤维必须保持芯材料的直径和存在于初始预制件中的包层的直径之间的比例以便具有正确波导特性。然而，使用方形切割预制件，可能会由于至少两个原因而发生材料浪费。首先，拉制球泡的形成导致良好预制件材料的大量浪费，因为拉制球泡或玻璃滴液本身不产生光纤。第二，由于预制件端部被径向加热，所以预制件的温度分布以及因此的粘度是高度不均匀的且非常难以防止芯材料和包层之间的差别玻璃流动。因此，在预制件尖化或纤维拉伸开始时，包芯比可能失真，从而导致不可用纤维。包芯比的失真对纤维的许多波导特性(诸如截止波长、模场直径、色散和芯偏心率)产生负面影响。因此，期望以较少材料浪费和波导失真引起拉制球泡形成的方式来改变方形切割预制件。

修改预制件的一种方法是通过机械加工或火焰尖化来使预制件的端部变为锥形。然而，将锥形加工为预制件端部可能会破坏正确的包芯比，从而导致截止波长和其它光学性质的光纤故障。方形切割预制件上的火焰或炉尖化也会浪费大量良好的预制件材料，并引起波导失真。

修改预制件的其它方法，诸如Peekhaus等人在美国专利公开No.2007/0245773中公开的方法包括将锥形件附接至预制件的加工后和锥形端部，使得拉制球泡由锥形件和良好预制件材料加工的锥两者形成。然而，Peekhaus公开的方法要求预制件在纤维拉伸之前被加工为锥形，这由于上述原因而增加了工艺的复杂性和成本以及良好预制件材料的浪费。

发明内容

本公开的实施方案包括用于生产细长光学玻璃组件的玻璃预制件。预制件包括：主棒，其具有恒定外径和平坦底部；和牺牲尖端，其具有附接至主棒的底部的第一端、与第一端相对的第二端，和从第一端延伸至第二端的中空内部区域。牺牲尖端的横截面是圆形的，且牺牲尖端的第一端的外径等于主棒的外径。主棒和牺牲尖端均由石英玻璃制成，且主棒的石英玻璃的品质高于牺牲尖端的石英玻璃。牺牲尖端可具有等于主棒的外径的恒定外径。中空内部区域的内径范围可以是牺牲尖端的外径的约50％至约80％。牺牲尖端可具有约10mm至约60mm的长度，优选为约20mm至约50mm，且最优选为约25mm至约35mm。牺牲尖端可焊接至主棒。主棒可包括由外包层包围的芯棒。