CN1301926C - 采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法 - Google Patents

采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1301926C
CN1301926C CNB038109204A CN03810920A CN1301926C CN 1301926 C CN1301926 C CN 1301926C CN B038109204 A CNB038109204 A CN B038109204A CN 03810920 A CN03810920 A CN 03810920A CN 1301926 C CN1301926 C CN 1301926C
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube
outside
piece
layer
deposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB038109204A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1653005A (zh
Inventor
M·I·古斯科夫
E·B·达尼洛夫
W·哈莫勒
M·A·阿斯拉米
武韬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FIBERTUBE Inc
FiberCore Inc
Original Assignee
FIBERTUBE Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=28039263&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN1301926(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by FIBERTUBE Inc filed Critical FIBERTUBE Inc
Publication of CN1653005A publication Critical patent/CN1653005A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1301926C publication Critical patent/CN1301926C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • C03B37/01815—Reactant deposition burners or deposition heating means
    • C03B37/01823—Plasma deposition burners or heating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413—Reactant delivery systems
    • C03B37/0142—Reactant deposition burners
    • C03B37/01426—Plasma deposition burners or torches
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01861—Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
    • C03B37/01869—Collapsing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

采用在原料管内外表面同时等离子沉积方法制造光纤料坯的方法和设备。转动原料管状件(12)，向等离子火炬(16)中选择地注入CFOT化学品(22)并向管(12)空腔内选择地注入CFIT化学品(24)。等离子火炬沿着管状件横向移动从而同时地在内外表面沉积烟炱。在沉积期间内外表面之一或二者上的烟炱可被固结成二氧化硅层。等离子火炬(16)再次横向移动以在内外表面之一或二者上沉积附加烟炱和/或固结以前沉积的烟炱。过程一直重复到在管状件上形成预定数量二氧化硅。随后，将管状件熔塌。任选地，在熔塌期间或以后实施附加等离子沉积。

Description

采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法
技术领域
本发明涉及制造光纤料坯的方法和设备，更具体地说，涉及一种采用等离子火炬并包括一步或多步基本上同时进行内部沉积和/或固结与外部沉积和/或固结的制造光纤料坯的方法和设备。
问题陈述
各种各样制造光纤料坯的方法和设备在光纤工业中已经公知并在与之相关的出版物中做了描述。例如，美国专利6,253,580(“580专利”)描述了一种等离子体外部蒸气沉积(“POVD”)法制造合成二氧化硅管。按照“580专利”制造的合成二氧化硅管可作为基材或套管用于采用改良的化学蒸气沉积(“MCVD”)方法制造光纤料坯。另外，按照“580专利”制造合成二氧化硅管的加工速率和产品质量根据目前通行的许多标准衡量颇受青睐。然而，加工速率和质量的进一步改进永远是可人的。不过，成本也是另一个总是要考虑的因素。
现有技术记载了大量制造料坯及其它与纤维有关的玻璃和二氧化硅产品的方法。这些方法包括MCVD方法，例如，公开在美国专利3,982,916中，授予Miller，和4,217,027，授予MacChesney。这些还包括等离子化学蒸气沉积方法，例如，公开在授予Geittner等人的美国专利4,741,747和4,857,091。另外还包括采用射频(“rf”)等离子的MCVD方法，正如公开在，例如，授予Jaeger等人的美国专利4,262,035和授予Fleming等人的4,331,462，以及采用等离子火炬的MCVD方法，例如公开在授予Partus等人的美国专利5,397,372和5,692,087中。
本发明人发现，以上列举的专利所公开的工艺和方法就目前和未来对生产速率和纤维质量的要求而言存在着各种不同的缺点。
现有技术公知的其他方法包括：外蒸气沉积法(“OVD”)，公开在授予Keck的美国专利3,737,292和授予Blakenship的美国专利3,932,162，以及蒸汽轴向沉积(“VAD”)法，公开在，例如，授予Izawa等人的美国专利4,062,665和4,224,04。不过，本发明人已发现，上面列举的专利所公开的工艺和方法存在各种各样缺点，例如包括，料坯成形必须单独实施沉积二氧化硅的烧结或固结步骤。
另外一些制造料坯的已知方法包括采用，例如，等离子火炬，例如公开在授予Fleming等人的美国专利5,578,106中，或者氢氧焰，例如公开在授予Perry的美国专利4,596,589和授予Baumgart的美国专利4,820,322中，在基础料坯外套上一层或多层管并将其熔塌的方法。本发明人发现，所有这些方法的缺点包括，例如，要求套管过程。
现有技术还包括表面包层方法，正如授予Drourt的美国专利5,522,007所公开的。这些方法包括采用等离子火炬在基础料坯表面沉积玻璃包层而累积成大直径料坯的步骤。表面包层的典型缺点在于它需要增加一个或多个额外步骤，即，必须首先制造基础料坯，随后添加表面包层，从而增加了时间和设备成本。
在光纤工业中已知，一种能降低成本和提高加工速率的方法可制造较大料坯。例如，正如Glodis等人在美国专利6,105,396(“396专利”)中报道的，可制成一种能产生大约400km纤维的料坯。
制造较大料坯的好处表现在纤维制造的至少两个阶段或步骤中——料坯制造步骤和纤维牵伸步骤。关于第一步骤，采用较大料坯带来的直接好处在于，料坯越大，它生产出的纤维长度就越长。
例如，制造较大料坯耗费的准备和检查时间比制造较小料坯的准备和检查时间多不了多少。这是一个重要的因素，因为制造料坯的初期准备连同加工后检查一起占到料坯制造所需时间当中相当大的百分率。因此，当采用较大料坯时将获得更多加工效率的净增加，假如其制造期间准备和检查时间保持与较小料坯所需基本上相同的话。
纤维质量的改进是采用较大料坯带来的另一个好处。这是因为，抽丝基本上就是料坯体积的拉长。较大直径的料坯具有较大单位长度的体积，因此当与较小直径料坯相比时，只需要较短的线尺寸段的料坯就能成形同样长度的纤维。料坯的光学质量通常沿长度变化。因此，既然较大料坯要求较小长度来产生规定长度的纤维，那么从它抽出的纤维相应地将具有比从较小料坯抽出纤维所看到的低的单位长度变化率。
当制造较大料坯时还必须满足其它指标，才能使其较大尺寸提供制造效率的实际可用的提高。低设备成本就是这些指标之一。就是说，通过制造较大料坯能获得的成本降低将由于要求最低采购量和新设备投入的方法的采用而得到最大限度地发挥。
有关MCVD方法和制造较大料坯的另一个问题是流经中空或管内空腔的掺杂剂的不完全氧化。原因是，基础玻璃化学品如SiCl4，以及掺杂剂化学品，如GeCl4、POCl3和SF6，一起流入空腔中。由于存在多种反应物，因此将导致多种化学反应。多种化学反应的典型效应是，仅有一种基本上完成，该反应常常是SiCl4蒸汽与O2之间的反应。相反，多数掺杂剂氧化反应常常进行得不完全。例如，在传统MVCD法制造锗-掺杂的二氧化硅的过程中，很大一部分掺杂剂以GeCl4的形式出现在气态流出物中。发表的报告，例如，“光纤制造用MCVD方法中的锗化学”，《光波技术》，LT-5，第二期，1987，277-285，指出，高达70％流入到空腔中的初始锗以GeCl4的形式存在于流出物中。
发明概述
本发明提供一种利用在二氧化硅管上的等离子沉积制造光纤料坯的设备和方法，其中该方法的至少一部分实施二氧化硅在管内和管外的并行沉积、固结，或沉积/固结。所描述的实施方案中某些阶段在管的内和外表面之一沉积烟炱但不固结，并行地在其它内外表面则同时发生沉积和固结。其它步骤实施并行沉积但不固结，随后进行并行固结，而在此并行固结期间发生或不发生附加烟炱沉积。与现有技术相比，总沉积速率的提高是由于烟炱在管内外表面的并行沉积所致。沉积速率也由于本发明根据要求的内外表面沉积和要求的内外表面固结来设定等离子火炬横向移动速度而得到提高。
本发明的设备和方法达到此种在管的内外表面同时成形二氧化硅层是采用各种不同方法实现的，它们沿着旋转的管子横向移动等离子体，选择性地注入引起反应的化学品到空腔或管内空间中，同时选择性地注入其它引起反应的化学品到等离子体中。被注入到空腔中的各种化学品统称为“CFIT”，而注入到等离子体中的化学品则统称为“CFOT”，这些化学品由于来自等离子火炬的热量而发生化学反应。这些化学反应造成在管内和/或管外一种或多种下列操作：烟炱的沉积，此前沉积的烟炱的固结从而形成玻璃质二氧化硅层，或者同时的烟炱沉积及其固结成玻璃质二氧化硅层。内部与外部的操作可以是一样的，或者在内部进行一种，而在外部进行另一种。等离子火炬沿管子一个方向横向移动过去与等离子体沿相反方向返回时实施的操作可以各不相同。玻璃质二氧化硅层可以是掺杂或未掺杂的，这取决于CFIT和CFOT化学品的组成。因此，术语“玻璃质二氧化硅层”和“二氧化硅层”每一个的定义既包括掺杂也包括未掺杂的二氧化硅，除非明确指出或者从其上下文清楚地看出其它含义。
本发明设备包括：工件旋转设备，例如，玻璃加工车床，用于夹紧并围绕中心轴线转动中空管状二氧化硅件；等离子火炬用可移动支座；夹紧在可移动支座上的具有等离子体发生盘管的等离子火炬，用于发生入射到中空管状二氧化硅件外表面上的等离子火焰；第一平移致动器，用于使可移动支座和等离子火炬平行于中心轴线地以可选平移速度移动；第二平移致动器，用于选择性地移动可移动支座朝向或离开中心轴线以便使盘管与管状件外表面之间保持选择的距离；原料化学品控制进料器，用于在管状件不断旋转的同时选择性注入CFIT原料化学品到管状件空腔内；以及另一个原料化学品控制进料器，用于选择性注入CFOT原料化学品到等离子火炬产生的等离子火焰中。
任选地，一种距离敏感元件有效地连接在第二平移致动器上，用于检测与等离子火炬有关的参照点和管状件外表面之间的距离，并根据检测结果发出信号。一种处理器根据该距离信号和规定距离值发出平移控制信号。第二平移致动器接受该平移控制信号并根据它动作。
本发明一个方面是制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)在管外表面形成外玻璃质二氧化硅层，与此并行地在管内表面形成选择性地掺杂的内玻璃质二氧化硅层，(d)在外玻璃质二氧化硅层上沉积外烟炱层，(e)使在步骤(d)沉积的外烟炱层固结成外玻璃质二氧化硅层，与此并行地沿管长度在管外表面形成外玻璃质二氧化硅层，与此并行地在管内表面形成选择性地掺杂的内玻璃质二氧化硅层，以及(f)重复步骤(d)和(e)直至形成预定厚度内玻璃质二氧化硅层。
本发明这个方面例如是这样实施步骤(c)和(e)的：沿旋转管状件第一方向以第一正向(forward)横向移动速率TF1横向移动等离子火焰，其间注射CFIT化学品到圆柱体空腔内，使之沿第一方向流动并且，并行地，注射CFOT化学品到等离子体中。就步骤(c)和(e)的该范例实施而言，等离子体的发生和第一横向移动速率应使得，等离子体沉积上外烟炱层并固结该烟炱，而就步骤(e)而言，与CFOT化学品一致地，也使在步骤(d)沉积的烟炱固结成外玻璃质二氧化硅层。等离子体的发生和第一正向横向移动速率也可导致，与外玻璃质二氧化硅层的沉积和固结基本上同时地，该等离子体实现内烟炱颗粒的沉积及其并行固结为根据CFIT化学品选择性掺杂的玻璃质二氧化硅内层。
本发明第一方面可这样实施步骤(d)，例如，以第一反向横向移动速率TR1沿第一方向的反方向横向移动该等离子体，其间基本上没有CFIT化学品流入到空腔中，其间注射CFOT化学品到等离子体中，在此，等离子体、CFOT化学品和第一反向横向移动速率使得烟炱与CFOT化学品相一致地沉积但基本不固结。
本发明第二方面是一种包括下列步骤的光纤料坯制造方法：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)沿管长度在管外表面以上形成外玻璃质二氧化硅层，与此并行地沿管长度从管内表面朝内形成选择性地掺杂的内玻璃质二氧化硅层，(d)在外玻璃质二氧化硅层上沉积外烟炱层并，与沉积外烟炱层并行地，在内玻璃质二氧化硅层上沉积选择性地掺杂的内烟炱层，(e)使在步骤(d)沉积的外烟炱层固结，与此并行地在管外表面形成外玻璃质二氧化硅层，与此并行地固结在步骤(d)沉积的内烟炱层，与此并行地在管内表面形成玻璃质二氧化硅层，以及(f)重复步骤(d)和(e)直至由这些步骤形成预定厚度玻璃质二氧化硅层。
本发明第二方面例如可这样实施步骤(c)和(e)：沿旋转管状件第一方向以第二正向横向移动速率TF2横向移动等离子火焰，其间注射CFIT化学品到圆柱体空腔内，使之沿第一方向流动并注射CFOT化学品到等离子体中。就步骤(c)和(e)的该范例实施而言，等离子体的发生和第二横向移动速率应使得，等离子体沉积上外烟炱层并固结该烟炱，而就步骤(e)而言，与CFOT化学品一致地，也使在步骤(d)沉积的外烟炱固结成外玻璃质二氧化硅层。另外，与外玻璃质二氧化硅层的沉积和固结基本上同时，等离子体实现内烟炱颗粒的沉积及其并行固结以及在步骤(d)沉积的内烟炱层固结成根据CFIT化学品选择性掺杂的玻璃质二氧化硅内层。
按照本发明第二方面的方法可这样实施步骤(d)，例如，以第二横向移动速率TR2沿第一方向的反方向横向移动该等离子体，其间注射CFIT化学品到空腔中使之沿第一方向流动并注射CFOT化学品到等离子体中，在此，等离子体、CFIT化学品、CFOT化学品和第二横向移动速率使得，根据CFIT化学品沉积内烟炱层并根据CFOT沉积外烟炱层但基本上不固结。
本发明第三方面是一种包括下列步骤的光纤料坯制造方法：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)在管状件外表面上沉积外二氧化硅烟炱层，与此并行地从管状件内表面朝内沉积内烟炱层，(d)并行地固结在步骤(c)沉积的外烟炱层和内烟炱层，使之分别成为外玻璃质二氧化硅层和内玻璃质二氧化硅层，以及(f)重复步骤(c)和(d)直至由这些步骤形成预定厚度玻璃质二氧化硅层。
本发明第三方面的方法例如可这样实施步骤(c)：沿旋转管状件第一方向以第三正向横向移动速率TF3横向移动等离子火焰，其间注射CFIT化学品到圆柱体空腔内，使之沿第一方向流动并且，并注射CFOT化学品到等离子体中。等离子体的发生和第三横向移动速率应使得，等离子体与CFOT化学品一致地沉积上外烟炱层以及，并行地根据CFIT化学品实现内烟炱层的沉积。
本发明第三方面的方法的步骤(d)例如可这样实施，沿第一方向的反方向以第三反向横向移动速率TR3横向移动等离子体，优选不注射有实际意义数量的CFOT化学品到等离子体中且不注射有实际意义数量的CFIT化学品到空腔中。第三反向横向移动速率TR3被设定为能使在步骤(c)沉积的内烟炱层和外烟炱层分别固结成内玻璃质二氧化硅层和外玻璃质二氧化硅层。
本发明第四方面类似于第二方面，但在管内表面上的二氧化硅沉积和固结步骤不同。本发明第四方面是包括下列步骤的制造光纤料坯的方法：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)在管状件外表面沉积外烟炱层，并行地在管状件内表面沉积基本纯二氧化硅内烟炱层，(d)在管状件外表面沉积第二外烟炱层，并行地固结该沉积的第二外烟炱层和在步骤(c)沉积的外烟炱层使之成为外玻璃质二氧化硅层，并行地注射掺杂剂化学品到圆柱体空腔中并固结该掺杂剂化学品和内基本纯二氧化硅烟炱层使之成为内掺杂玻璃质二氧化硅层，以及(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度外玻璃质二氧化硅层和内掺杂玻璃质二氧化硅层。
本发明第四方面的方法这样实施步骤(c)，例如：注射CFIT化学品到圆柱体空腔内使之沿某一流动方向流动并，在CFIT化学品流动的同时，沿CFOT化学品注入到等离子体中的方向的反方向以第四反向横向移动速率TR4沿旋转管状件横向移动等离子火焰。该CFIT化学品促使基本纯二氧化硅烟炱的形成。在此种实例中，等离子体的发生和第四反向横向移动速度使得等离子体根据CFOT化学品沉积外烟炱层并，并行地根据CFIT化学品实现内基本纯二氧化硅烟炱层的沉积。
本发明第四方面的方法这样实施步骤(d)，例如：以第四正向横向移动速率TF4沿流动方向横向移动等离子体，其间注射CFOT化学品到等离子体中，其间还注射CFIT到空腔中，在此，CFIT化学品包括用于改进在步骤(c)沉积的基本纯二氧化硅内烟炱层折射指数但不影响附加二氧化硅烟炱形成的掺杂剂。步骤(d)期间第四正向横向移动速率和流动的CFIT化学品，就该步骤的范例实施而言，应使得，用于改进在步骤(c)沉积的基本纯二氧化硅内烟炱层折射指数的掺杂剂与基本纯二氧化碳烟炱层固结形成根据CFIT化学品掺杂的内玻璃质二氧化硅层，但不影响附加二氧化硅烟炱的形成。
本发明第五方面类似于第一方面，但在二氧化硅在管外表面沉积和固结的步骤上不同。本发明第五方面是一种包括下列步骤的制造光纤料坯的方法：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)在管状件外表面沉积基本纯二氧化硅外烟炱层，并行地在管状件内表面沉积二氧化硅内烟炱层，并固结所沉积的烟炱成为玻璃质二氧化硅内层，(d)固结在步骤(c)沉积的基本纯二氧化硅烟炱外层使之成为基本纯玻璃质二氧化硅外层，以及(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度外玻璃质二氧化硅层和内玻璃质二氧化硅层。
本发明第五方面的方法这样实施步骤(c)，例如：沿旋转管状件第一方向以第五正向横向移动速率TF5横向移动该等离子火焰，其间注射CFIT化学品到圆柱体空腔中使之沿第一方向流动，并注射CFOT化学品到等离子体中。优选地选择能促进基本纯二氧化硅烟炱形成的CFOT化学品。等离子体的发生和第五正向横向移动速率TF5应使得等离子体根据CFOT化学品沉积基本纯二氧化硅烟炱外层并，并行地，根据CFIT化学品实现二氧化硅烟炱内层的沉积。
本发明第五方面的方法这样实施步骤(d)，例如：沿第一方向的反方向以第五横向移动速率TR5横向移动该等离子体，但不注入促进在步骤(c)沉积的烟炱进一步形成的CFIT化学品，且不影响附加二氧化硅烟炱的形成。第五反向横向移动速率能固结在步骤(c)沉积的基本纯二氧化硅烟炱外层，从而成为基本纯玻璃质二氧化硅外层。
本发明第一到第五方面的一个变换方案包括管状件垮塌(熔塌)成为料坯的步骤。此种变换方案的例子这样实施垮塌步骤：产生一种等离子体，它具有相对于管状件外表面而言规定的垮塌温度曲线，并沿管状件长度反复移动等离子火炬。
垮塌步骤的一种变换方案包括周期地调节温度曲线和管状件内外表面间的压差，直至管状件垮塌成为料坯。
垮塌步骤的另一种变换方案，与沿垮塌中的管状件长度反复横向移动等离子火炬的至少一部分过程并行地，在管状件外表面以上形成附加玻璃质二氧化硅层的步骤。此种变换方案的例子是通过注射CFOT化学品到反复横向移动中的等离子体中来实现附加玻璃质二氧化硅层的形成的。
本发明第一到第五方面的又一种变换方案，可连带或不带其它变化，包括，在垮塌步骤完成后，通过POVD在料坯上形成附加玻璃质二氧化硅层的又一步骤。
本发明第一到第五方面的另一种变换方案，不论带或不带其它变换方案之一或多项，与一个或多个沉积或固结步骤并行或散***替地实施一种步骤，包括测定从相对于等离子火炬的参照点到管状件外表面之间距离并根据感知的距离移动等离子火炬以便在参照点和外表面之间保持规定的间隙。
本发明另一个方面是包括下列步骤的制造料坯的方法：(a)提供二氧化硅管状件，该二氧化硅管状件具有包围着沿中心轴线延伸的圆柱体空腔的内表面，并具有与中心轴线同轴的外圆柱体表面，(b)围绕中心轴线转动该二氧化硅管状件，(c)在管外表面以上沿管长度形成外二氧化硅层，并行地从管内表面朝内沿管长度沉积内烟炱层，(d)重复步骤(c)直至由这些步骤形成预定厚度的外玻璃质二氧化硅层或内烟炱层，(e)干燥管状件连同所形成的外玻璃质二氧化硅层和沉积的烟炱层，(f)固结该沉积的内烟炱层，以及(g)使管状件垮塌成料坯。
本发明第一到第六方面的一种变换方案，不论带或不带一种或多种其它变化，采用可被等离子火焰腐蚀掉的低质原料管。该腐蚀过程移动等离子火焰，后者也将管内部加热。管内部受到的等离子加热导致与腐蚀并行的烟炱在管内部的沉积和/或固结。
该变换方案的范例方法具有两个步骤。第一步反复横向移动等离子体，以从外面腐蚀管子并，优选并行地在管内表面沉积二氧化硅烟炱和/或将二氧化硅烟炱固结为玻璃质二氧化硅。当原料管被腐蚀掉时第一步骤即告完成，从而留下由固结在原料管内表面上的玻璃质二氧化硅组成的新管。第二步骤实施前面描述的本发明方法所并行实施的内/外沉积和/或沉积/固结，其间利用新管作为起始管。第一步骤可按照与第二步骤用来沉积和固结内烟炱的同样方式沉积内烟炱和固结该烟炱。替代地，第一步骤可采用不同于第二步骤用来沉积和/或固结烟炱到内表面的方法沉积和/或固结烟炱到内表面上。
该变换方案的一个范例第一步骤包括步骤(A)，它沿着原料管横向移动等离子火焰，其间注射CFIT化学品到空腔中。横向移动以速率E1进行。速率E1应使得等离子火焰腐蚀原料管的外表面并导致二氧化硅烟炱颗粒沉积在管内热区的下游，并将该烟炱颗粒固结成玻璃质二氧化硅层。在步骤(A)的终点，原料管变薄，而在原料管的内表面形成一个玻璃质二氧化硅的薄新管。步骤(A)一直重复到原料管完全被腐蚀掉。新管由，随着等离子体横向移动将原料管腐蚀掉而不断沉积和固结的玻璃质二氧化硅反复层组成。
鉴于上面指出以及其它现有技术存在的缺点，本发明的目的是用于高速率生产光纤料坯的设备和方法。
本发明另一个目的是用于高速率生产大直径光纤料坯的设备和方法。
本发明又一个目的是省略现有技术已知方法中使用的固结、烧结和夹套中的一个或多个步骤的高速率生产光纤料坯的方法和步骤。
本发明又一个目的是用于增加掺杂剂在管状件内的结合，同时也提高加工速率的方法。
本发明这些和其它目的、特征和优点在本领域技术人员参考附图阅读了下文有关本发明优选实施方案的较详细描述之后，将变得了然和更好地理解，在附图中，相同的特征用相同的数字代号标识。
附图简述
图1是本发明固定设备总装侧视图；
图2展示本发明第一方面的方法的范例步骤流程图；
图3展示本发明第二方面的方法的范例步骤流程图；
图4展示本发明第三方面的方法的范例步骤流程图；
图5展示本发明第四方面的方法的范例步骤流程图；
图6展示本发明第五方面的方法的范例步骤流程图；
图7展示本发明第六方面的方法的范例步骤流程图。
发明详述
1.定义
为本说明的目的，将采用下面的定义，除非另行指出或者从上下文清楚看出与上下文相当的某一含义成立：
“选择性地掺杂的”包括从零掺杂浓度直至任意浓度的任何掺杂剂范围，这里赋予“掺杂剂”按照该术语在纤维光学技术中普通和常用用法的含义。
“在...上”，当指的是管状件外表面时，既包括，相对于管状件纵向中心轴线而言，与外表面接触也包括位于其径向朝外一定距离的位置关系；以及
“在...上”，当指的是管状件内表面时，既包括，相对于管状件纵向中心轴线而言，与内表面接触也包括位于其径向朝内一定距离的位置关系。
2.说明
图1展示可用于实施本发明所述方法和方法的诸方面的范例设备。图1中画出的范例设备包括玻璃-加工车床2，例如，德国制造商Herbert Arnold公司供应的型号T3080。该范例玻璃加工车床2包括机头4、尾座6、机头座轴8和尾座轴10。机头座轴8由机头4内的轴承支撑(未画出)，可围绕AX轴线旋转。同样，尾座轴10由尾座6内的轴承(未画出)支撑，使得它能够围绕同一AX轴线旋转。管状件12穿过并被支撑在机头座轴8和尾座轴10上。管状件借助卡盘或夹紧装置(未画出)夹紧在机头8和尾座10每一个上。此种设备乃是与本领域相关领域的技术人员已知的。管状件12延伸至穿过机头座轴8，穿过尾座轴10，穿过尾座6中的内孔(未画出)直至尾气***11。尾气***11将气体从管状件12的空腔12a引导到室外。
电机和轴(未画出)将旋转力直接施加到机头8和尾座10上。转轴8和10，以及因此管状件12旋转的速率R，在这里被称作每分转数(RPM)，正如技术上公知的，可选择。
范例玻璃加工车床2还包括托架14，其由托架平动机构(未画出)沿着A1和A2方向带动。方向A1和A2彼此相反并平行于A轴线。一个高频等离子等温火炬16安装在托架14上。范例高频等离子等温火炬16描述在美国专利6,253,580(“580专利”)中，在此将其全部内容收作参考。等离子等温火炬16需要的动力由高频(HF)无线电波发生器(未画出)供应，它可以是不在车床上的装置。可用于火炬16的发生器的例子是型号IG 120/3000，由制造商Huttenger电子公司(德国)制造，或者等效的市售供应装置。
上面所描述的图1玻璃加工车床2通过用可沿着车床轨道(未画出)移动的托架14载着火炬16而能沿着A1和A2方向移动等离子火炬16。一种替代的实施方案(未画出)采用固定托架(未画出)，和可沿A1和A2方向协调移动的机头(未画出)和尾座(未画出)。制造商，例如，德国的Herbert Arnold公司提供一种玻璃加工车床，具有固定托架、可移动机头和尾座，以及用于协调移动机头和尾座的机构。具有固定机头和固定尾座以及移动托架14的玻璃加工车床的主要优点是尺寸。缺点，其中的许多具有与现场有关的重要性(site-specific weight)，包括托架14用的移动机构(未画出)具有短的结构寿命和/或高维修率。另一个缺点是，一般很难将用于隔绝环境的结构连接在移动托架上。
图1显示一种由等离子火炬16产生的范例等离子体16a。等离子体16a具有的频率(未标出)部分地取决于具体使用的CFIT和/或CFOT，因此对于这里所描述的相关步骤中每一个步骤来说都可能不同。HF(高频)发生器的频率由等离子体频率确定。HF发生器的频率选择和操作频率很容易采用POVD现有技术中已有标准和选择原则来实施。等离子体16a的温度曲线用POVD技术中已知的方法来确定，就典型而言，包括改变HF发生器三极管(未画出)的阳极(未画出)电压或阳极电流(未画出)。等离子火炬16，因此也就是等离子体16a，与管状件12之间的间距可由一种，例如，可移动台座来控制，该台座响应距离感知装置，例如，超声波距离敏感元件(未画出)或电荷耦合装置(CCD)摄像机(未画出)利用帧抓取软件(frame grabbingsoftware)发出的控制信号(未画出)而沿着垂直于AX轴线的方向移动等离子火炬16。适当CCD摄像机的例子包括PulnixTM TM-1-1和KodakTM ES 1.0。
参见图1，图中画出的用于实施这里所描述方法及其每种变换方案的范例设备还包括：气体储罐或源20，它向等离子火炬16提供等离子气体(未画出)；以及第一化学储罐，或CFOT源22，它提供注入到等离子火炬16中的等离子沉积和/或掺杂剂用化学品(未画出)。图1设备还包括提供注入到管状件12的空腔12a中的沉积和/或掺杂剂用化学品的第二化学品储罐或CFIT源24。储罐22和24每一个，正如从下面的方法详述中看出的，优选地包括大量较小储罐或源(未画出)，每个具有流动控制装置(未画出)。这有利于构成注入到等离子体的CFOT化学品和注入到管状件12空腔12a中的CFIT化学品混合物的选择和改变。流动控制装置(未画出)可以是市售供应的装置(未画出)，可由许多与本发明有关领域的技术人员熟知的供应商购得。
第一连接管线20a提供从气体储罐或源20到等离子火炬16盘管(未画出)底座的流道，正如“580专利”所描述的，以及第二连接管线22a提供从第一化学品储罐或源22到火炬16的注射口(图1中未画出)的流道，亦如“580专利”所描述。每一个连接管线20a和22a中包括流动控制装置(未画出)。类似地，第三连接管线24a提供从第二化学品储罐或源24到管状件12空腔12a的流道。如图所示，该实例的第三连接管线24a包括伸入到管状件12的空腔12a一端12a’内部，并与机头座轴6的位置基本上重合地延伸的远端部分24a’。支撑结构26，如图1实例中所示，固定在机头4上以便在空腔的端部12a’的基本上中心部位支撑远端部分24a’。
等离子火炬16将被用于这里所描述的所有沉积、固结和垮塌步骤。所描述的步骤包括同时地沉积烟炱到管状件内外表面，以及与沉积并行地固结内外表面烟炱之一或二者。烟炱在外表面的沉积和固结是一种如“580专利”所描述的POVD过程。二氧化硅内表面的沉积和/或固结是这样实现的：随着等离子体沉积外烟炱(层)，令CFIT化学品穿管子流过。传到管内部的热量于是被CFIT化学品的存在利用，后者与沉积烟炱起反应和/或固结该沉积的烟炱，同时也固结此前的行程所沉积的烟炱。就某一特定等离子行程而言，在管状件内外表面是否沉积烟炱，则由随着等离子火炬不断横向移动而启闭CFOT和CFIT的流动来确定和控制。另外，烟炱可以一边沉积一边固结，或者可以只沉积而不固结，留待等离子火焰的后续行程来固结。烟炱是否固结取决于等离子火炬的横向移动速率，以及管状件的旋转速率和等离子火焰的温度曲线。另外，整个沉积速率可因等离子火炬的正向行程期间的同时沉积而加速，其中“正向”指的是CFIT化学品流过管状件空腔的方向，并因反向横向移动期间选择性和同时的沉积并固结而加速。
对于这里描述的所有等离子沉积、沉积/固结和垮塌步骤而言，优选随着其直径的增加(沉积)或减少(垮塌)维持盘管(未画出)与管状件圆柱体外表面之间的距离。具体要维持的距离取决于因地制宜的因素，包括等离子体的能量及其发生盘管的几何形状。关于沉积，鉴于随着二氧化硅按照这里所描述的方法不断沉积管状件的外径增加，该距离优选地以动态方式不断调节。一种范例实施方法是安排距离感知器件来探测针对等离子火炬的参照点如器件本身，与管状件外表面之间的距离。上面描述的图1实例设备包括此种器件，并包括一种致动器机构，用于根据敏感元件发出的信号和规定参照间距来移动等离子火炬靠近或离开AX轴线。因此，可以看出，优选地，这里所描述的所有等离子沉积和固结步骤都包括根据管状件外直径的等离子体自动间距保持步骤。然而，还应理解，自动间距调节并非必须的，而在替代的方案中，可采取定期手动调节等离子火炬与管状件之间的距离。
图2显示本发明制造光纤料坯的第一方法。图2是显示诸步骤组合的步骤流程，但不限于在任何特定设备上实施。图2流程图旨在描述该方法和使该方法得以在任何建造用来完成每一步骤的设备上实施，图1不过是该方法的一个例子。然而，为帮助理解本发明，将参照图1的设备来描述图2的范例操作。
方框200代表将管状件如图1的工件12装入到某一设备如图1的车床2中的任务。如上所述，管状件12具有圆柱体空腔12a，具有如图1所示直径D1，并具有所示外径D2。D1的开始值称之为D1初始，D2的开始值称为D2初始。步骤202以R每分转数(RPM)围绕A轴线转动管状件12。范例D2初始是57mm±10mm，对应的范例R是60RPM±10RPM。R旋转速率可在这里所描述的整个过程中一直采用，因此，除非另行指出，一律理解为，旋转速率R是该R速率。同样，在步骤202，等离子体，例如，图1的等离子体16a，由位于等离子火炬如代号16内部的盘管(未画出)发生。如上所述，等离子火炬16可以是按照“580专利”所公开的等离子火炬。
参见图1所示范例设备，等离子气体的流动通过开启等离子气体储罐20的流动控制阀(未画出)来实施。该实例使用的等离子气体是氧和氮的混合物，掺以氩或氦以便改进等离子火焰温度曲线的控制性能。进而，在步骤202，盘管(未画出)被置于与管状件圆柱体外表面一定距离(未画出)，作为规定温度曲线建立的一部分。范例间距值为约5cm，但其它间距值也可使用，具体取决于等离子火炬的具体构造和功率设定。
参见图2，在步骤204，用于外部蒸气沉积的CFOT化学品流开始，按照例如，“580专利”那样，注入到等离子体中。在图1所示范例设备的情况下，CFOT化学品的流动通过开启CFOT化学品源或储罐22的流动控制阀(未画出)来实现，从而导致流经流道22a并进入到火炬16的注射喷嘴(图1中未画)中。范例CFOT化学品包括SiCl4，作为基础玻璃组分；氧载体；SF6，用于降低折射指数；和/或TiCl4，用于增加折射指数同时也改善纤维的机械强度。
还有，在步骤204，CFIT化学品的流开始进入到沿第一方向，代号A1，旋转的管状件12的空腔12a中。就本说明而言，涉及等离子火炬16沿AX轴线方向的术语“正向”是指CFIT化学品流过空腔12a的方向。在图1的实例中，“正向”是从机头4，在此CFIT化学品被注入，到尾座6。
步骤204的CFIT化学品包括SiCl4作为沉积用基础玻璃组分，以及选自GeCl4和POCl3中的一种或多种以提高二氧化硅的折射指数，以及SF6、SiF4、CF4和BCl3用以减少折射指数，连同O2作为载气。当这些CFIT化学品到达等离子体热区时，便发生化学反应。该化学反应将形成二氧化硅或掺杂二氧化硅的烟炱颗粒，取决于所使用的具体化学品，并且该颗粒将与载气沿相同方向流动并沉积在管状件内表面的下游。
参见图1，等离子火炬16的起始位置靠近机头8，后者支撑着管状件12的端12a’，也就是CFIT化学品由流道24a的远端24a’输入的那一端。
接着，在步骤206，等离子火炬16(以及等离子体16a)沿正向以第一正向横向移动速率TF1横向移动。TF1的范例值，假定外径D2初始是57mm和旋转速率R是60RPM，则为20cm/min。随着等离子体16a，连同CFOT化学品沿管状件12横向移动，一层外烟炱颗粒在等离子体射入的外表面12OD的运动区域(未编号)上沉积并固结成玻璃质二氧化硅外层。与所述玻璃质二氧化硅外层的形成的同时，在内表面12ID上沉积内二氧化硅烟炱颗粒并根据CFIT化学品固结为玻璃质二氧化硅内层。
第一正向横向移动速率TF1应根据旋转速率R和等离子火焰的温度曲线来选择，以便使管外表面和管内其反面的温度足以使相应沉积的烟炱颗粒固结。因此，单一步骤206正向行程一旦完成，一个玻璃质二氧化硅内层便根据CFIT化学品以及一个玻璃质二氧化硅外层根据CFOT化学品，沿管状件12的基本上全长形成，从机头座轴8一直延伸到尾座轴10。
接着，在步骤208，测定内表面12ID上沉积的掺杂玻璃质二氧化硅的总厚度。步骤208的测定可优选通过采用非接触方法，例如，光学厚度计(未画出)或超声波仪表(未画出)测定管状件的壁厚来实施。所考虑的光学厚度计包括但不限于，不在车床上的BenchMikeTM，由制造商Beta LaserMike供应。
如果厚度小于规定值，表示为TH1，则过程接着执行步骤210，于是停止步骤204的CFIT化学品流入空腔12a。该流动的停止可利用，例如，装在第一和第二化学品储罐或源22和24内的市售供应流动控制器件(未画出)来实现。CFOT化学品的流动仍维持。随后，在步骤212，等离子火炬16以第一反向横向移动速率TR1沿反向，标为，在图1范例设备中的，A2。反向横向移动速率TR1设定成使等离子体的温度曲线根据CFOT化学品沉积二氧化硅烟炱颗粒外层，但不固结该颗粒的数值。实现外二氧化硅颗粒沉积但不固结的速率TR1一般高于同时沉积/固结所采用的横向移动速率。例如，采用60RPM的旋转速率R，观察到TR1等于40cm/min时可获得步骤210所要求的外烟炱层沉积层。这大大高于20cm/min的步骤206横向移动速率TF1。
由于CFIT化学品向空腔12a中的流动在步骤210期间被切断，故在该步骤终点，在内表面12ID上基本上没有烟炱的附加沉积。
随后，过程返回到步骤206，并分别与CFIT和CFOT化学品相一致地沉积另一玻璃质二氧化硅内层和外层。第一正向横向移动速率TF1，例如20cm/min的范例速率，将足以将在步骤210沉积的外烟炱层，也连同正在沉积的烟炱，固结为外玻璃质二氧化硅层。也重复测定步骤208。
步骤206沿正向以速率TF1横向移动等离子火炬16，以便并行沉积烟炱和将其固结在内表面，同时沉积并固结烟炱到外表面上，随后实施步骤208的测定和以速率TR1实施步骤210和212的烟炱沉积，这一过程一直重复到步骤208检测到其厚度不小于TH1。但步骤208检测到厚度不小于TH1时，过程转向步骤214，它关断CFOT和CFIT化学品，随后通过往返横向移动等离子火炬16实施垮塌料坯的步骤216。
步骤216的垮塌一旦完成，该过程即可视为完成。然而，该过程可以继续去进行步骤218并实施外等离子蒸气沉积，其间利用等离子火炬16加上CFOT化学品，直至料坯达到要求的总外径。
要知道，图2所示细分的具体步骤，例如，步骤202、204和206，不过是为解释该方法及其同时的内外烟炱沉积。在实际操作中，步骤202和204，以及210和212可以合并成单一并行步骤。同样地，在实施上述方法中，诸步骤不一定要按照图2所画的顺序进行。例如，步骤204的开启CFOT和CFIT化学品本可先于标为步骤202的管状件开始旋转。
还应了解，测定步骤208可以周期地针对步骤206的正向沉积/固结进行，而不是每次完成这一步骤之后做一次。
参见方框216’，一种本发明上述范例的变换方案在垮塌步骤的一部分期间实施等离子体外蒸气沉积(POVD)。步骤216’的POVD例如可这样实施这一操作：即，在垮塌操作期间注射CFOT化学品到等离子体中。优选的是，由于维持垮塌步骤216和216’期间的热和压力参数的重要性，步骤216’在垮塌操作的晚期阶段不实施POVD。
还应理解，本发明的创新方面可按照一种省去步骤210和212，而仅采用步骤204和206的正向行程的方式来实施。尽管可能将降低生产速率，但是通过在步骤206每一程终点返回到起点的过程中去掉等离子体的沉积功能，使得此种实施有可能应用于某些场合。
图3显示本发明另一同时沉积方法的范例步骤流程图。图3范例流程图所示方法类似于上面提到图2时所描述的方法，只是在步骤212的反向行程期间维持CFIT化学品的流动。因此图3与图2相同，只是去掉了步骤210的切断CFIT化学品并将步骤212换成212’，将步骤206换成步骤206’。步骤212’与图2的步骤212不同之处在于，一个二氧化硅烟炱层，与CFIT化学品一致地沉积在管状件内表面，并行地，二氧化硅烟炱外层仍如步骤212那样进行沉积。同样地，图3的步骤206’与图2的步骤202的不同之处在于，除了如步骤206所描述的那样沉积并固结新的内玻璃质二氧化硅层之外，正向行程以速率TF2固结上一次重复步骤212’所沉积的内烟炱层。
步骤206’的正向横向移动速率被标为TF2，而反向横向移动速率标为TR2，以便说明。然而，视设计选择和因地制宜的物理参数而定，图3的步骤212’反向横向移动速率TR2可等于图2步骤212的反向横向移动速率TR1。
图3的范例流程图所描述的方法就内二氧化硅层而言，沉积速率比图2方法的高。该方法特别适合制造单一模式料坯，因为单一模式纤维一般就其折射指数曲线而言具有比较简单的模式。更具体地说，单一模式料坯通常不要求在断面掺杂剂浓度上明显多得多的变化并且一般不采用高掺杂剂浓度。再者，图3流程图所画出的方法具有高加工速率。降低单一模式纤维的售价增加了较高加工速率的效益。
图4显示本发明另一同时沉积方法的步骤流程图。方框400与上面描述的方框200相同，代表将一种诸如图1的物品12的管状件安装到例如，图1的车床2中的任务。步骤402开启等离子体并使它与管状件的初始外径之间具有规定间隙以取得规定的温度曲线。
接着，在步骤404，CFOT化学品开始流入到等离子火炬中，如同，例如，“580专利”所述，并且CFIT化学品开始流入到旋转管状件12的空腔12a中。该方法接着转入步骤406，它以速率TF3沿正向横向移动等离子火炬，此处如上所述，“正向”指的是CFIT化学品流过管状件空腔的方向。随后，等离子火炬沿着管状件以速率TF3横向移动朝向尾座6，这可利用图1的范例设备。速率TF3根据旋转速率R和等离子体16a的温度曲线选择，以便使等离子体的热量仅沉积，而不随后显著固结在管状件的内外表面。这不同于图2方法的正向通过步骤206，和图3的步骤206’，后两种方法的步骤都是在管状件内外表面并行地实施沉积和固结。TF3的范例值是40cm/min。
一旦完成步骤406的正向行程，在管状件的内外表面，沿着诸如，从机头座轴8到尾座轴10之间跨度的长度上沉积上一层烟炱。随后，该过程转入步骤408，它停止向等离子火炬的CFOT化学品和向管状件空腔的CFIT化学品流动。随后，在步骤410，等离子火炬16以第三反向横向移动速率TR3沿反向横向移动，从而使内外烟炱层固结为玻璃质二氧化硅层。范例TR3值是20cm/min。
接着，步骤412探测沉积在管状件内表面的玻璃质二氧化硅层总厚度。如果该总厚度小于阈值TH3，过程将返回到步骤404，开始CFOT化学品向等离子火炬和CFIT化学品向空腔12a中的流动。随后，过程转入到步骤406沿正向横向移动等离子火炬并在管状件内外表面沉积另一层烟炱，随后到步骤408和410，使烟炱层固结成玻璃质二氧化硅。
如果步骤412探测到管状件内外表面沉积的玻璃质二氧化硅总厚度不小于TH3，则过程转入步骤414，通过往返横向移动等离子火炬使料坯垮塌。一旦步骤414垮塌完成，过程即可认为完成。
图4方法的另一个方面以414’表示，实施针对步骤414所描述的垮塌步骤，即，在至少部分垮塌操作期间它另外还向等离子体中注入CFOT化学品。因此，步骤414’沉积烟炱并将它固结成附加玻璃质二氧化硅，其间管状件逐渐垮塌。由于在垮塌操作的较迟阶段必须更小心地控制热量，特别是在封口前的最后行程和封口步骤期间，故优选在此刻停止CFOT化学品。
图4的本发明方法的另一个方面表示在步骤416中，它在步骤414产生的垮塌的料坯上实施POVD，正如例如在“508专利”中所描述的。
图4的范例流程图代表的方法特别适合制造多模式料坯。一个重要原因是，沿正向横向移动方向，即，步骤406，的横向移动速率维持一种只发生烟炱沉积而不发生实质性固结的温度。该较低温度有利于掺杂剂如GeO2的化学反应和结合。
图5表示本发明另一种同时沉积方法的步骤流程图。方框500代表将图1的工件12安装到如图1车床2的设备中。步骤502以速率R开始管状件的旋转，开始等离子体并将它调节到与管状件初始外表面一定间距以便使它具有规定温度曲线。R的范例数值是60RPM，范例间距为约5cm。
接着，在步骤504，CFOT化学品开始流入到等离子火炬中，正如，例如，“580专利”所描述的，并且CFIT化学品开始流入到旋转管状件12的空腔12a中。CFIT化学品是促使仅生成基本纯二氧化硅烟炱的那些。随后，图5的方法转入步骤506，沿反向以第四横向移动速率TR 4横向移动等离子火炬。如上所述，“正向”和“反向”分别指沿着CFIT流过管状件空腔的反向及其相反反向。采用图1的范例设备，“反向”总是离开尾座6的方向。
速率TR4根据旋转速率R和等离子体的温度曲线来选择，以便使得，在步骤506期间，等离子火焰16a的热量在管状件内表面沉积基本纯二氧化硅烟炱层，并与CFOT化学品一致地在管状件外表面沉积二氧化硅烟炱层。速率RT4必须满足，基本纯二氧化硅内烟炱层基本不固结。原因是，步骤510，如下所述，在固结该烟炱期间将注射具有掺杂剂化学品的CFIT，例如，GeCl4，于是该烟炱和掺杂剂将固结成，在GeCl4的情况下，以锗掺杂的玻璃质二氧化硅层。如果在步骤506沉积的基本纯二氧化硅烟炱已固结，则在步骤510注入的掺杂剂就可能向二氧化硅内扩散得不充足。
经过步骤506后，该方法转入步骤508，在此，改变CFIT化学品，以便将引起二氧化硅烟炱生成的化学品切断，或者送入放空***(未画出)，于是仅包括改变待固结内烟炱层的折射指数的化学品，例如，GeCl4。随后，过程转入步骤510，沿正向以第四正向横向移动速率TF4沿着管状件横向移动等离子火焰16a。。横向移动速率TF4应使得等离子火焰16a的热量固结在步骤506沉积的基本纯二氧化硅烟炱内层，并借助CFIT化学品改变其折射指数，从而形成按照CFIT化学品选择性掺杂的内玻璃质二氧化硅层。与内玻璃质掺杂二氧化硅层形成并行地，等离子体16a在管状件外表面以上沉积附加二氧化硅烟炱，与此同时，将该烟炱和在步骤506沉积的外烟炱固结成按照CFOT化学品掺杂的玻璃质二氧化硅外层。第四正向横向移动速率TF4一般都低于第四反向横向移动速率TR4。
在步骤510的终点，形成内玻璃质二氧化硅层，它基于在步骤506沉积的基本纯二氧化硅烟炱和在步骤510引入到空腔中的CFIT指数-改性化学品，并形成玻璃质二氧化硅外层，基于在步骤506沉积的烟炱和在步骤510沉积的烟炱，二者都在步骤510固结。
步骤510以后，步骤512探测沉积在管状件上沉积的玻璃质二氧化硅层的总厚度。如果该总厚度小于阈值TH4，则过程返回到步骤504，将CFIT化学品改回到促使仅形成基本纯二氧化硅烟炱的化学品，并沿反向以速率TR4横向移动等离子火炬。这将沉积上另一个基本纯二氧化硅烟炱内层和按照CFOT的二氧化硅烟炱外层。如果步骤510探测到在管状件内表面沉积的掺杂玻璃质二氧化硅总厚度不小于TH4，则过程转入步骤512，通过往返横向移动等离子火炬使料坯垮塌。一旦步骤512垮塌完成，这个过程便认为完成了。
图5方法的另一个方面实施步骤512’，以替代512。步骤512’，如上所述，在至少一部分垮塌操作期间注射CFOT化学品到等离子体中，以沉积和固结附加烟炱使之成为附加玻璃质二氧化硅层。也如上所述，优选的是，在固结的较晚阶段停止注入CFOT，以便能更好地控制最终料坯垮塌期间的温度和压力。
图5方法的另一个方面是在步骤512或512’产生的垮塌的料坯上实施等离子外蒸气沉积的步骤514，正如，例如，在“508专利”中描述的。
图5的该范例流程图代表的方法特别适合制造多模式料坯。它之所以特别适合，部分地因为它提供掺杂剂如GeO2或F的结合的改进。再者，管状件内的工艺环境能更好地控制。更具体地说，步骤506的反向横向移动期间唯一的反应是产生基本纯二氧化硅烟炱的SiCl4的反应。这使我们能通过控制等离子火焰16a的温度曲线更好地控制未掺杂二氧化硅烟炱的敛集密度或孔隙率。另外，步骤510期间的过程限制在改变折射指数的CFIT化学品和O2以及其它载气的注入，和使它们与以前沉积的二氧化硅固结，而不形成附加的二氧化硅烟炱。这使得改变折射指数的CFIT化学品能发生更加完全的氧化反应。后者的好处是比典型MCVD过程的明显改善，因为这些过程一般有过量氯气存在于管内，它们使掺杂剂的氧化反应在热力学上变得不利。
图5方法与传统MCVD方法相比能获得改进的掺杂剂氧化的原因包括在步骤506沉积纯二氧化硅烟炱，随后在步骤510注入掺杂剂，其间烟炱和掺杂剂固结成玻璃质二氧化硅层。传统MCVD方法连同掺杂剂一起注入形成二氧化硅烟炱的SiCl4。如上所述，结果是掺杂剂的氧化不完全，其中很大比例随同排出物一起排走。图5的方法通过在步骤506的沉积期间仅引入SiCl4，随后在固结步骤510期间注入掺杂剂化学品如GeCl4，从而将不同的反应分开进行。
图6显示本发明另一种同时沉积方法的步骤流程图。在方框600，沿着管状件如图1的工件12被装入到如图1车床2之类的设备中。步骤602开始以速率R旋转管状件，开启等离子体并将它相对于管状件初始外表面按规定间距定位以便使该表面具有规定的温度曲线。R的范例值是60RPM，范例间距为约5cm。在步骤604，POVD用的CFOT化学品开始流入到等离子体中，如同，例如，“580专利”所描述的。优选的是，由该图6方法实施的POVD使用的CFOT化学品被选择成能促使形成基本纯二氧化硅烟炱的，即，未掺杂的。也是在步骤604，CFIT化学品开始流入到旋转管状件12的空腔12a中。优选的是，CFIT化学品促进二氧化硅烟炱和GeO2掺杂剂的形成。所描述的后续步骤将该二氧化硅烟炱和GeO2固结成锗掺杂的玻璃质二氧化硅层。
接着在步骤606，等离子火炬16(和等离子体16a)沿正向以第五正向横向移动速率TF5横向移动。TF5的范例值，假定外径D2初始等于57mm和旋转速率是60RPM，则是20cm/min。随着等离子体16a连同CFOT化学品沿管状件12横向移动过去，一层外烟炱颗粒沉积在等离子体射入的外表面12OD的运动区域(未标代号)。速率TF 5应根据旋转速率R和等离子火焰的温度曲线选择，使得管外表面的温度为约1800℃，同时管内温度为约1500℃。该温度不足以固结外烟炱颗粒的未掺杂(纯)二氧化硅层。然而，在空腔12a内的温度将导致GeO2掺杂的SiO2内烟炱颗粒，与CFIT化学品一致地在内表面12ID上的同时沉积和那些GeO2掺杂的二氧化硅内烟炱颗粒同时固结为氧化锗掺杂的二氧化硅层。
等离子火炬16一旦完成一步606正向行程，一个外烟炱层便成形在管状件外表面12OD上，并且一个氧化锗掺杂的二氧化硅层成形在内表面12ID上。
接着在步骤608，步骤604——向等离子体16a中流入CFOT化学品和向空腔12a中流入CFIT化学品都停止。随后，在步骤610，等离子火炬16以第五反向横向移动速率TR5沿反向A2，也就是与流动方向A1相反的反向，横向移动。第五反向横向移动速率TR5被设定为能使等离子体16a的温度曲线固结在步骤206沉积的外二氧化硅烟炱层。鉴于CFOT化学品已切断，因此在等离子体沿A2反向横向移动返回期间没有二氧化硅沉积在外表面12OD上，导致在步骤606期间已在12OD上沉积但尚未固结的烟炱层发生固结的速率TR5一般地高于横向移动速率TR1。例如，采用60RPM的旋转速率，30cm/min的TR5，据观察，可达到在步骤606沉积的外烟炱层符合要求的固结。这明显高于20cm/min的步骤606的横向移动速率TR5。
在步骤610终点，在内表面12a上形成一层氧化锆掺杂的玻璃质二氧化硅，并在外表面12OD上形成一层未掺杂玻璃质二氧化硅。
接着，在步骤612，测定沉积在内表面12ID上的氧化锆掺杂的玻璃质二氧化硅总厚度。如果该厚度小于阈值TH5，则重复步骤606沿正向以速率TF5横向移动等离子火炬16，以便并行地沉积烟炱并将其固结在内表面，同时在外表面沉积烟炱，随后进行步骤608和610，以固结该外表面烟炱。当步骤612探测到厚度不小于TH5，于是过程转入步骤614，关断CFOT和CFIT化学品，随后转入步骤616，通过往返横向移动等离子火炬16使料坯垮塌。
一旦完成步骤618的垮塌，整个过程便认为完成。然而，该方法可转入步骤618并采用等离子火炬16配合CFOT化学品实施外等离子蒸气沉积，直至料坯达到所要求的总外径。
图7显示本发明另一同时沉积方法的范例步骤流程图。参见图7，该方法从方框700开始，即，将管状件如工件图1的工件12注入到诸如图1车床2的设备中。步骤702开始以速率R转动管状件，开启等离子体并将它相对于管状件初始外表面按规定间距定位以便使该表面具有规定的温度曲线。R的范例值是60RPM，范例间距为约5cm。接着，在步骤704，CFOT化学品开始注入到等离子火焰16a中，同时CFIT化学品沿方向A1流入到空腔12a中。随后，方法转入步骤706，并沿管状件正向以速率TF6横向移动该等离子火焰16a。速率TF6应选择为，能在管状件外表面既沉积又固结，并行地在内表面沉积烟炱。在步骤706终点，在管状件外表面形成按照CFOT化学品掺杂的玻璃质二氧化硅层，以及在内表面，与按照CFIT化学品掺杂的二氧化硅烟炱颗粒层。随后，该方法转入步骤708，沿管状件、A2方向以第六反向横向移动速率TR6横向移动返回。像正向横向移动速率TF6一样，速率TR6应选择为能导致在管状件外表面既沉积又固结，并在内表面仅沉积。因此，在完成一次步骤706和708的重复以后，在管状件外表面形成两层玻璃质二氧化硅，并在内表面形成两层二氧化硅烟炱。
在完成步骤708以后，过程转入步骤710，并测定沉积的二氧化硅的厚度。如果测定的厚度不等于或大于阈值TH6，则过程返回到步骤706，随后步骤708在管状件外表面沉积另外2个玻璃质二氧化硅层和在内表面沉积另外2个二氧化硅烟炱层。
如果步骤710测定厚度不小于阈值TH6，则过程转入步骤712，并将CFIT改变为O2、Cl2和He的气体混合物。这些CFIT化学品起到干燥在步骤706和708沉积的烟炱的作用。随后，过程转入步骤714，以速率T10沿管状件长度横向移动等离子火焰16a至少一次。需要的确切横向移动次数可通过分析试样的含湿量来确定。本发明人观察到，等离子火焰16a横向移动一次就足够了。横向移动速率T10和等离子火焰16a的温度曲线应设定得仅发生烟炱颗粒的干燥，而不发生固结。步骤716的干燥操作以后，过程转入步骤718，使管状件垮塌，并在此过程中固结在步骤706和708沉积的二氧化硅烟炱和掺杂剂，并在步骤714进行干燥。
按照图7方法制造的料坯的测定含湿量不足几个ppb的水平。
本发明在制造光纤料坯方面具有显著优势和效益。重要优点是其在管状件内外表面同时沉积所达到的生产速率。该生产速率由于，如上所述，在正常沉积步骤期间，即，垮塌步骤之前的沉积期间，乃至垮塌步骤期间都可进行外部沉积，而得到进一步提高。因此，本发明提供一种大料坯的高速率制造方法，而不需要像现有技术那样要求附加步骤、设备和时间。这可清楚地从制造较大料坯的典型方法中看出，这些方法或者沉积附加包层-玻璃，例如美国专利5,522,007所描述的那样，或者采取插套另一根管子的步骤。
本发明的另一个好处部分地源于其等离子火炬的采用。等离子火炬不像典型MCVD那样要使用氢气和氧气，因此避免了水的产生。正因为如此，等离子火炬能进一步降低H2和OH-扩散到芯内的潜在危险，这在采用MCVD方法时却会遇到。采用等离子火炬的另一个好处是，它具有比氢氧火炬大得多的功率，从而允许将料坯做到直径等于或大于125mm。另一个好处是，本发明的方法全都采用类似于现有MCVD和PCVD方法使用的管子。再一个好处是，沉积的二氧化硅通常将具有非常低的含湿量，因为在料坯制造期间，沉积层通过沉积管壁而与周围环境隔绝，沉积物不受氢氧热源产生和驱赶到沉积区域的H2或其它含氢种，像OH-，的进一步污染。
以上的说明假定，原料管状件，例如，图1的工件12，被结合到了最终料坯中。然而，可以使用低强度管，它将在沉积步骤期间被等离子火焰腐蚀掉。更具体地说，在过程开始时，CFIT化学品在空腔内引起的化学反应将，随着等离子体将外表面逐渐腐蚀掉，在内表面导致沉积或沉积/固结。经过沉积步骤的多次重复以后，原料管将被完全腐蚀掉，仅留下内表面沉积过程形成的质量好、强度高的玻璃。并行的内/外沉积随后便以该新管作为标靶继续进行。这样做允许使用低强度牺牲标靶管，从而提供料坯设计方面的更大自由度。就是说，在原料管的折射指数上它不受任何限制。
虽然已通过某些优选实施方案公开了本发明，但这些不应视为对本发明的限制。本领域技术人员很容易看出，尚可能存在这些实施方案的变换方案，每个都属于本发明范围内，该范围应由下面的权利要求规定。
总而言之，本发明涉及以下具体实施方案：
实施方案1.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并将该外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；
(c)在之前沉积的外玻璃质二氧化硅层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层；
(d)同时地在第二外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第三外二氧化硅烟炱层并将所述第三外二氧化硅烟炱层和所述第二外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积第二内烟炱层并将该第二内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
实施方案2.实施方案1的方法，其中步骤(d)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应，与在外表面的所述沉积和固结并行地，使等离子火焰导致在管状件内表面的所述沉积和固结。
实施方案3.实施方案2的方法，其中步骤(d)向管状件空腔注入CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
实施方案4.实施方案1的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中，其中TR1应使等离子火焰，与CFOT化学品一致地，实现第二外二氧化硅烟炱层的沉积，但不固结。
实施方案5.实施方案1的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第三横向移动速率TR2沿所述外表面横向移动该等离子火焰，其中TR2应使等离子火焰实现外二氧化硅烟炱层的固结。
实施方案6.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并将该外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；
(c)在之前沉积的外玻璃质二氧化硅层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层，并行地在内表面沉积第二内二氧化硅烟炱层；
(d)同时地在所述第二外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第三外二氧化硅烟炱层并将所述第三外二氧化硅烟炱层和所述第二外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将该内烟炱层和第二内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
实施方案7.实施方案6的方法，其中步骤(d)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述第二外二氧化硅烟炱层的外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应，与所述外二氧化硅烟炱层的沉积和所述外二氧化硅烟炱层与所述第二外二氧化硅烟炱层的固结并行地，使等离子火焰导致在该管状件内表面的所述沉积和固结。
实施方案8.实施方案7的方法，其中步骤(d)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
实施方案9.实施方案6的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二速率TR1沿之前沉积外玻璃质二氧化硅层的所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到空腔中，其中TR1应使等离子火焰与CFOT化学品一致地沉积第二外二氧化硅烟炱层但不固结，并与CFIT化学品一致地沉积第二内二氧化硅烟炱层但不固结。
实施方案10.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层和沉积内烟炱层；
(c)同时地将外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，所述玻璃质二氧化硅层的外表面成为所述管状件外表面，和将内二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；和
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
实施方案11.实施方案11的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件所述外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰与CFOT化学品一致地造成外二氧化硅烟炱层的所述沉积并与CFIT化学品一致地造成内二氧化硅烟炱层的沉积。
实施方案12.实施方案11的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
实施方案13.实施方案10的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件所述外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二横向移动速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，其中TR1应使等离子火焰实现内二氧化硅烟炱层的所述固结和所述外二氧化硅烟炱层的所述固结。
实施方案14.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并在内表面沉积纯二氧化硅烟炱的内烟炱层；
(c)同时地，在之前沉积外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层并将外二氧化硅烟炱层和所述第二外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，所述玻璃质二氧化硅层的外表面成为所述管状件外表面，并沉积掺杂剂到所述内烟炱层上，并将内烟炱层和掺杂剂固结成根据所述掺杂剂掺杂的玻璃质二氧化硅层；以及
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
实施方案15.实施方案14的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰，与在外表面的所述沉积并行地，造成所述掺杂剂在管状件内表面的沉积。
实施方案16.实施方案15的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动与所述流动方向相反。
实施方案17.实施方案15的方法，其中步骤(c)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
实施方案18.实施方案14的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二横向移动速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中，并注射CFIT化学品到空腔中，其中
TR1应使等离子火焰，与CFOT化学品一致地，实现第二外二氧化硅烟炱层的沉积但不固结，以及内纯二氧化硅烟炱层的沉积但不固结，并且
CFIT化学品由SiCl4组成。
实施方案19.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在不固结的情况下在外表面沉积外二氧化硅烟炱层，并在内表面沉积内烟炱层且将该内烟炱层固结为玻璃质二氧化硅层；
(c)将外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
实施方案20.实施方案19的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰引起管状件内表面上的所述沉积与固结，同时在外表面上具有所述沉积而不固结。
实施方案21.实施方案19的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。

Claims (21)

1.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并将该外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；
(c)在之前沉积的外玻璃质二氧化硅层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层；
(d)同时地在第二外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第三外二氧化硅烟炱层并将所述第三外二氧化硅烟炱层和所述第二外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积第二内烟炱层并将该第二内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
2.权利要求1的方法，其中步骤(d)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应，与在外表面的所述沉积和固结并行地，使等离子火焰导致在管状件内表面的所述沉积和固结。
3.权利要求2的方法，其中步骤(d)向管状件空腔注入CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
4.权利要求1的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中，其中TR1应使等离子火焰，与CFOT化学品一致地，实现第二外二氧化硅烟炱层的沉积，但不固结。
5.权利要求1的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第三横向移动速率TR2沿所述外表面横向移动该等离子火焰，其中TR2应使等离子火焰实现外二氧化硅烟炱层的固结。
6.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并将该外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；
(c)在之前沉积的外玻璃质二氧化硅层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层，并行地在内表面沉积第二内二氧化硅烟炱层；
(d)同时地在所述第二外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第三外二氧化硅烟炱层并将所述第三外二氧化硅烟炱层和所述第二外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，和在内表面沉积内烟炱层并将该内烟炱层和第二内烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(e)重复步骤(c)和(d)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
7.权利要求6的方法，其中步骤(d)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述第二外二氧化硅烟炱层的外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应，与所述外二氧化硅烟炱层的沉积和所述外二氧化硅烟炱层与所述第二外二氧化硅烟炱层的固结并行地，使等离子火焰导致在该管状件内表面的所述沉积和固结。
8.权利要求7的方法，其中步骤(d)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
9.权利要求6的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二速率TR1沿之前沉积外玻璃质二氧化硅层的所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到空腔中，其中TR1应使等离子火焰与CFOT化学品一致地沉积第二外二氧化硅烟炱层但不固结，并与CFIT化学品一致地沉积第二内二氧化硅烟炱层但不固结。
10.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层和沉积内烟炱层；
(c)同时地将外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，所述玻璃质二氧化硅层的外表面成为所述管状件外表面，和将内二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；和
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
11.权利要求11的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件所述外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰与CFOT化学品一致地造成外二氧化硅烟炱层的所述沉积并与CFIT化学品一致地造成内二氧化硅烟炱层的沉积。
12.权利要求11的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
13.权利要求10的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件所述外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二横向移动速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，其中TR1应使等离子火焰实现内二氧化硅烟炱层的所述固结和所述外二氧化硅烟炱层的所述固结。
14.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在外表面沉积外二氧化硅烟炱层并在内表面沉积纯二氧化硅烟炱的内烟炱层；
(c)同时地，在之前沉积外二氧化硅烟炱层的外表面沉积第二外二氧化硅烟炱层并将外二氧化硅烟炱层和所述第二外二氧化硅烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层，所述玻璃质二氧化硅层的外表面成为所述管状件外表面，并沉积掺杂剂到所述内烟炱层上，并将内烟炱层和掺杂剂固结成根据所述掺杂剂掺杂的玻璃质二氧化硅层；以及
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
15.权利要求14的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰，与在外表面的所述沉积并行地，造成所述掺杂剂在管状件内表面的沉积。
16.权利要求15的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动与所述流动方向相反。
17.权利要求15的方法，其中步骤(c)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
18.权利要求14的方法，其中步骤(c)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第二横向移动速率TR1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中，并注射CFIT化学品到空腔中，其中
TR1应使等离子火焰，与CFOT化学品一致地，实现第二外二氧化硅烟炱层的沉积但不固结，以及内纯二氧化硅烟炱层的沉积但不固结，并且
CFIT化学品由SiCl4组成。
19.一种制造光纤料坯的方法，包括下列步骤：
(a)提供一种管状件，具有中心轴线、圆柱体空腔、包围空腔的内表面，和外表面，该内表面和外表面围绕中心轴线彼此同轴；
(b)同时地，在不固结的情况下在外表面沉积外二氧化硅烟炱层，并在内表面沉积内烟炱层且将该内烟炱层固结为玻璃质二氧化硅层；
(c)将外烟炱层固结成玻璃质二氧化硅层；以及
(d)重复步骤(b)和(c)直至形成预定厚度的所述玻璃质二氧化硅层。
20.权利要求19的方法，其中步骤(b)包括下列步骤：
产生具有基于在管状件外表面测定的温度的温度曲线的等离子火焰；
围绕中心轴线以速率R转动管状件；以及
以第一横向移动速率TF1沿所述外表面横向移动该等离子火焰，同时注射CFOT化学品到等离子火焰中并注射CFIT化学品到圆柱体空腔中，其中TF1应使等离子火焰引起管状件内表面上的所述沉积与固结，同时在外表面上具有所述沉积而不固结。
21.权利要求19的方法，其中步骤(b)向管状件空腔注射CFIT化学品，且其中所述横向移动沿所述流动方向。
CNB038109204A 2002-03-15 2003-03-14 采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法 Expired - Fee Related CN1301926C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/097,857 2002-03-15
US10/097,857 US6769275B2 (en) 2002-03-15 2002-03-15 Method for making optical fiber preform using simultaneous inside and outside deposition

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1653005A CN1653005A (zh) 2005-08-10
CN1301926C true CN1301926C (zh) 2007-02-28

Family

ID=28039263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB038109204A Expired - Fee Related CN1301926C (zh) 2002-03-15 2003-03-14 采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6769275B2 (zh)
EP (2) EP2272805A1 (zh)
JP (2) JP4494798B2 (zh)
CN (1) CN1301926C (zh)
AU (1) AU2003220266A1 (zh)
BR (1) BRPI0308479A2 (zh)
RU (1) RU2307801C2 (zh)
WO (1) WO2003078341A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102690054A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 德拉克通信科技公司 制造光纤预制件的方法和形成光纤的方法
CN105271699A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 江苏通鼎光棒有限公司 一种用于沉积ovd疏松体的装置及其应用

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6793775B2 (en) * 2001-03-13 2004-09-21 Mikhail I. Gouskov Multiple torch—multiple target method and apparatus for plasma outside chemical vapor deposition
US20040159124A1 (en) * 2003-02-14 2004-08-19 Atkins Robert M. Optical fiber manufacture
US7793612B2 (en) * 2003-08-01 2010-09-14 Silica Tech, Llc Ring plasma jet method and apparatus for making an optical fiber preform
KR100624251B1 (ko) * 2005-03-30 2006-09-19 엘에스전선 주식회사 광섬유 모재 제조 과정에서 모재의 축방향 표면거리를제어하는 방법 및 그 시스템
US20080053155A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Sanket Shah Optical fiber preform having large size soot porous body and its method of preparation
FI123122B (fi) * 2009-02-16 2012-11-15 Optogear Oy Laitteisto lasimateriaalin valmistamiseksi
US20110138861A1 (en) * 2009-12-15 2011-06-16 Baker Hughes Incorporated Optical fiber manufacturing method and apparatus
NL2004544C2 (nl) * 2010-04-13 2011-10-17 Draka Comteq Bv Inwendig dampdepositieproces.
DE102011108612A1 (de) * 2011-07-27 2013-01-31 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Plasma-Abscheideprozess zur Herstellung einer optischen Vorform mit einer Mantelglasschicht aus fluordotiertem Quarzglas
NL2011077C2 (en) * 2013-07-01 2015-01-05 Draka Comteq Bv A method for manufacturing a precursor for a primary preform for optical fibres by means of an internal plasma chemical vapour deposition (pcvd) process.
EP3423419B1 (en) 2016-03-03 2022-05-04 Prysmian S.p.A. A method for manufacturing a preform for optical fibers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1090258A (zh) * 1992-12-28 1994-08-03 康宁股份有限公司 制造光波导预制棒的方法
US5596668A (en) * 1995-06-30 1997-01-21 Lucent Technologies Inc. Single mode optical transmission fiber, and method of making the fiber

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3737292A (en) 1972-01-03 1973-06-05 Corning Glass Works Method of forming optical waveguide fibers
US3823995A (en) * 1972-03-30 1974-07-16 Corning Glass Works Method of forming light focusing fiber waveguide
US4217027A (en) 1974-02-22 1980-08-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical fiber fabrication and resulting product
US4909816A (en) * 1974-02-22 1990-03-20 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical fiber fabrication and resulting product
CA1050833A (en) * 1974-02-22 1979-03-20 John B. Macchesney Optical fiber fabrication involving homogeneous reaction within a moving hot zone
US3932162A (en) 1974-06-21 1976-01-13 Corning Glass Works Method of making glass optical waveguide
US3982916A (en) 1975-12-24 1976-09-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Method for forming optical fiber preform
JPS52121341A (en) 1976-04-06 1977-10-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Production of optical fiber base materials and production apparatus fo r the same
JPS5927728B2 (ja) 1977-08-11 1984-07-07 日本電信電話株式会社 煤状ガラスロッドの製造方法
FR2446264A1 (fr) * 1979-01-10 1980-08-08 Quartz & Silice Procede de preparation d'une preforme pour guide d'onde optique
US4262035A (en) 1980-03-07 1981-04-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Modified chemical vapor deposition of an optical fiber using an rf plasma
US4331462A (en) 1980-04-25 1982-05-25 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical fiber fabrication by a plasma generator
JPS5845131A (ja) * 1981-09-10 1983-03-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ガラス層の堆積方法
US4596589A (en) 1984-02-09 1986-06-24 Perry Gregory A Method for producing a single mode fiber preform
DE3445239A1 (de) 1984-12-12 1986-06-19 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Verfahren zur herstellung von lichtleitfasern
US4820322A (en) 1986-04-28 1989-04-11 American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories Method of and apparatus for overcladding a glass rod
DE3635034A1 (de) 1986-10-15 1988-04-21 Philips Patentverwaltung Verfahren zur herstellung von lichtleitfasern
DD266794A1 (de) * 1987-09-28 1989-04-12 Adw Ddr Verfahren zur herstellung von lichtwellenleiter-vorformen
DE69031571T2 (de) * 1989-10-31 1998-02-26 Fujitsu Ltd Verfahren zum Herstellen einer optischen Faservorform
US5221306A (en) * 1989-12-29 1993-06-22 At&T Bell Laboratories Method and apparatus for modifying the transverse cross section of a body
US5000771A (en) * 1989-12-29 1991-03-19 At&T Bell Laboratories Method for manufacturing an article comprising a refractory dielectric body
AU640996B2 (en) * 1990-03-29 1993-09-09 Societe Anonyme Dite Alcatel Alsthom Compagnie Generale D'electricite A method of fabricating preforms for making optical fibers by drawing
DE4236578A1 (de) * 1992-10-29 1994-06-23 Deutsche Bundespost Telekom Verfahren und Vorrichtung zur Vorformherstellung für Quarzglas- Lichtwellenleiter
EP0656325B1 (en) 1993-11-29 1999-09-22 AT&T Corp. Method for making optical fiber preforms
US5397372A (en) 1993-11-30 1995-03-14 At&T Corp. MCVD method of making a low OH fiber preform with a hydrogen-free heat source
FR2713621B1 (fr) 1993-12-14 1996-01-05 Alcatel Fibres Optiques Procédé de recharge par plasma d'une préforme pour fibre optique et fibre optique issue de la préforme rechargée selon ce procédé.
US6131415A (en) * 1997-06-20 2000-10-17 Lucent Technologies Inc. Method of making a fiber having low loss at 1385 nm by cladding a VAD preform with a D/d<7.5
US6253580B1 (en) * 1997-12-19 2001-07-03 Fibercore, Inc. Method of making a tubular member for optical fiber production using plasma outside vapor deposition
FR2774678B1 (fr) * 1998-02-12 2000-03-03 Alsthom Cge Alcatel Procede de recharge d'une preforme de fibre optique a l'aide de grains de silice dopes en aluminium
US6536240B1 (en) * 1998-04-10 2003-03-25 Mikhail Ivanovich Gouskov Method of making an optical fiber preform via multiple plasma depositing and sintering steps
JP4375902B2 (ja) * 1998-04-10 2009-12-02 シリカ テック リミテッド ライアビリティ カンパニー 光ファイバープレフォームの製造方法
US6105396A (en) 1998-07-14 2000-08-22 Lucent Technologies Inc. Method of making a large MCVD single mode fiber preform by varying internal pressure to control preform straightness
US6215092B1 (en) * 1999-06-08 2001-04-10 Alcatel Plasma overcladding process and apparatus having multiple plasma torches
WO2002098806A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-12 Corning Incorporated Method of manufacturing an optical fiber from a perform and optical fiber made by the method
WO2002098808A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-12 Corning Incorporated Method of low pmd optical fiber manufacture
US6574994B2 (en) * 2001-06-18 2003-06-10 Corning Incorporated Method of manufacturing multi-segmented optical fiber and preform

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1090258A (zh) * 1992-12-28 1994-08-03 康宁股份有限公司 制造光波导预制棒的方法
US5596668A (en) * 1995-06-30 1997-01-21 Lucent Technologies Inc. Single mode optical transmission fiber, and method of making the fiber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102690054A (zh) * 2011-03-25 2012-09-26 德拉克通信科技公司 制造光纤预制件的方法和形成光纤的方法
CN102690054B (zh) * 2011-03-25 2016-08-03 德拉克通信科技公司 制造光纤预制件的方法和形成光纤的方法
CN105271699A (zh) * 2015-11-16 2016-01-27 江苏通鼎光棒有限公司 一种用于沉积ovd疏松体的装置及其应用

Also Published As

Publication number Publication date
EP1494976A4 (en) 2006-02-01
CN1653005A (zh) 2005-08-10
US20030172681A1 (en) 2003-09-18
RU2307801C2 (ru) 2007-10-10
US6769275B2 (en) 2004-08-03
JP2005520764A (ja) 2005-07-14
RU2004130442A (ru) 2005-04-20
JP2009221102A (ja) 2009-10-01
BRPI0308479A2 (pt) 2016-11-16
JP4494798B2 (ja) 2010-06-30
AU2003220266A1 (en) 2003-09-29
EP1494976A1 (en) 2005-01-12
EP2272805A1 (en) 2011-01-12
WO2003078341A1 (en) 2003-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1301926C (zh) 采用内外并行沉积制造光纤料坯的方法
RU2217391C2 (ru) Способ образования трубчатого элемента для производства оптического волокна с использованием плазменного внешнего осаждения из паровой фазы
US9701561B2 (en) High purity synthetic silica and items such as semiconductor jigs manufactured therefrom
US8635888B2 (en) Particle deposition system and method
CN1791559A (zh) 光纤及光纤制造方法
CN1849270A (zh) 光纤预制件的制造方法、光纤的制造方法以及光纤
CN1400478A (zh) 光纤、光纤预制棒及制造光纤预制棒的方法
JP2020114801A (ja) 改良された粒子蒸着システムと方法
CN103964684A (zh) 一种光纤预制棒外部气相沉积法沉积机床
CN106587590A (zh) 一种ovd工艺沉积光纤预制棒的设备
CN101679102A (zh) 制备光纤预制棒的环形等离子体射流法和装置
EP2551248A2 (en) Methods for manufacturing low water peak optical waveguide
JP5771943B2 (ja) 光ファイバ及び光ファイバ用ガラス母材の製造方法
CN103708722B (zh) 一种沉积光纤预制棒用母棒及其制造方法
CN1571759A (zh) 稀土类元素掺杂玻璃的制造方法及使用此玻璃的光放大用纤维
CN1396131A (zh) 石英光纤芯棒的制备方法
CN1569704A (zh) 一种低水峰光纤的制造方法
US20050076680A1 (en) Method and apparatus for manufacturing optical fiber preforms using the outside vapor deposition process
US20070157674A1 (en) Apparatus for fabricating optical fiber preform and method for fabricating low water peak fiber using the same
US6928841B2 (en) Optical fiber preform manufacture using improved VAD
TWI261073B (en) Method of manufacturing an optical fiber perform with a vertical, large-number, and synchronizing deposition in inside vapor-phase oxidation process
JP6431349B2 (ja) 光ファイバ母材の製造方法
JP2003238203A (ja) 石英光ファイバおよび石英光ファイバ母材の製造方法
Bandyopadhyay et al. Fabrication of multimode optical fibres for telecommunication
WO2005005332A1 (en) Outside vapor deposition apparatus for manufacturing optical fiber preform and method for manufacturing optical fiber preform using the same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070228

Termination date: 20120314