[其他]用空心預制件制造實心玻璃預制件的方法

在審

• 申請號: 101985000002146
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN1004929B
• 公開（公告）日: 1989-08-02
• 發明（設計）人: 普拉賈姆斯;德努特爾;施蘭斯;德米佳
• 申請（專利權）人: 菲利浦光燈制造公司
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安

采用沿著空心預制件往復移動等離子體的外部加熱空心預制件的方法獲得實心玻璃頂制件，空心預制件的整個壁厚上有折射率的變化，其變化要適于所希望的目的，例如，拉絲成光纖。用頻率低于１２兆赫芝的電場產生的感應式等溫等離子體被證明是特別合適的。

本發明涉及用于制造光學元件的實心玻璃預制件的制造方法。用熱源產生的熱量為管狀空心預制件加熱及使之收縮的方法來制造實心玻璃預制件，熱源與空心預制件之間彼此可以相對移動。

這樣，收縮過程是在被加熱的玻璃表面張力和壓力差的影響之下進行的。就這點而言，所說的玻璃這個詞也就包含石英玻璃。

按本發明的方法制得的實心預制件進行拉絲能夠制造光纖。將折射率按梯度分布的實心預制件分成適當的厚度的圓片，能夠制成透鏡。

例如空心預制件可以由石英管構成，在該石英管的里面涂敷一層或多層的玻璃，此玻璃層的折射率變化與用實心預制件制成的光學元件所希望的折射率的變化相一致。玻璃層折射率的變化在于折射率是由里邊到外邊分一級，或多級或逐漸變化的形式從較高值降低的。空心預制件也可以采用在一個芯軸上涂敷一層玻璃粉的方法來制造，該層玻璃粉的折射率的變化要符合目的。

空心預制件的制造方法本身是已知的。例如可參見1982年9月在法國卡納（Cannes）舉行的第八屆歐洲光通信會議錄（8ECOC）中，G.J.KOEL發表的技術評論第1～18頁。

有涂層的石英管的收縮溫度約在1900到2200℃之間。通常，為了使內部有涂層的石英管收縮，采用氫～氧爐。實際上，這種爐子的火焰溫度往往不超過2500℃。由于這種熱通量比較低。為了產生完好的收縮以形成實心預制件，所需要的時間是相當長的，特別是當空心預制件有大的直徑時。

相當長的收縮時間就要求用另外的辦法來消除易于揮發成份的蒸汽，或者從那里消除該缺點，例如，可采用在預制件中的腔穴封閉之前，立即刻蝕掉易揮發成份已經蒸發的那層的辦法來消除這些缺點。然而，這些方法難以控制，而且要得到可重復的結果，需要付出很大努力。此外很重要的一點在于要保證在收縮工藝過程中保持一個好的幾何形狀，也就是說，在收縮過程中預制件不得出現不同心，不得彎曲或下垂。假若實心預制件要再插入一個石英管中，并與后者一起被拉絲成光纖的話，上述之點在實際上是很重要的。

因此在收縮過程中必須盡可能避免在預制件外部的不均勻壓力和空心預制件的不均勻加熱。

本發明的目的是大大增加送到待收縮的空心預制件上的熱通量以及盡可能解決或防止在使用可移式加熱爐收縮預制件的過程中可能發生的其他問題。

按照本發明，應用有下述特征的方法可以達到此目的，其特征是，在收縮過和中，用等離子體的方法外部加熱空心預制件。實際上是用了一等溫等離子體，它能達到很高的溫度，以使得石英管縮小其直徑，并使它在表面張力的影響下收縮。等溫等離子體在這兒的含義是，等離子體的全部成份（電子、離子等等）基本上具有同樣的高溫。

實際中發現采用等離子體的方法才大大縮短收縮時間。這就是說，制造工藝過程能夠加速。

采用本發明的方法，能得到的其他優點如下：工藝過程能在無塵的氣體氛中進行，該氣氛不會有影響由預制件制造出的光學元件（例如：光纖）的機械和/或光學性能的污染物。例如，收縮工藝過程可以在一種完全由氧或部分由氧組成的氣氛下進行。實際中發現，這樣的含氧氣氛防止了二氧化硅從管的外表面蒸發。也能防止還原成一氧化硅。

等離子體最好是用頻率低于12兆赫的交變電場感應產生，但是頻率要足夠高，以便將環繞待收縮的空心預制件的氣體氣氛中的等離子體點火。當使用比較低的頻率的交變電場時，待收縮的空心預制件與環繞空心預制件的器壁之間的空間，在整個收縮工藝過程中，均要保持充滿等離子體的狀態。假若所選擇的頻率高于12兆赫，這不再總是這樣的情況，在收縮期間可能存在這樣的情況，收縮的空心預制件的比原始直徑小的某直徑處的外表面不再與等離子體接觸。因此熱傳遞變得太小，以致不能產生圓滿的收縮而制成實心預制件。在低于12兆赫較低頻率下，按照本發明的方法的另一個最佳實施方案，在待收縮的空心預制件處于水平配置的收縮過程中，等離子體保持足夠的對稱性以實現該收縮過程。