制备用于光纤预制品的芯棒的方法

专利名称：制备用于光纤预制品的芯棒的方法
技术领域：
本发明涉及用于光纤的玻璃预制产品的生产，尤其涉及套管(rod-in-tube ) ( RIT )类产品的预制品的生产。
技术背景RIT光纤预制品制造的初始阶段包括将一个或多个芯棒轴向插入 玻璃全包管的内部。通常，芯棒具有一手柄，该手柄从一端延伸，从 而可以手动传送它而不具有污染芯棒的芯材料的危险。该芯棒手柄也 可以用于产品识别和跟踪的目的。在传统的RIT工艺中，借助芯棒附连到手柄上沿轴向通道将单独 的芯棒插入全包管内。也可以将牺牲玻璃间隔片插入以填满管子中的 轴向通道的整个长度。手柄保持与芯棒附连，直到最终的全包处理步 骤，这时移除手柄。还已知使用多个芯棒，通过将多个芯棒首尾相连地焊接在一起形 成一段连续的芯材料。然而，这是一个昂贵的附加步骤，由于焊接热 源引起氢氧基(OH)浓度增加，从而对从对应焊点的位置处的预制品 中抽出的光纤的质量产生负面影响。工艺的改进，例如将多个芯棒插入单全包管内部或使用机械组件， 需要在将芯棒的芯材料插入一个或多个全包管之前移开芯棒的手柄。 为了进一步降低成本及保持例如可从美国OFS Fitel获得的 ALLWave 光纤的蒸馏水峰值质量，必须在将芯棒插入到全包管中之 前用HF酸深度蚀刻芯棒以在VAD工艺中去掉残留的表面水。于2005年3月23日提交的名称为"具有全包管的光纤预制品" 的同时待审的美国专利申请第11/088076号公开了这样一种技术，其 允许对没有手柄的芯棒进行清洗、蚀刻，以及将其插入全包管中，而 不必用手直接与芯棒的材料接触，该专利被转让给了本申请的受让人。
在该公开的技术中，玻璃间隔片、多个芯棒段和管塞装栽在细长的管 状夹具或套筒内。塑料球间隔片设置在芯棒段的相对端面之间、玻璃 间隔片和最上面的棒段之间以及管塞和最下面的棒段之间。该抆水允 许玻璃间隔片、棒段和管塞通过在管状夹具的开放前端和后端之间流 过酸性溶液、之后通过采用去离子水漂洗而被清洗干净。 一旦清洗干 净，夹具的开放前端就与全包管中的轴向通道对齐，接着，通过经过 夹具的开放后端插入推杆而将芯棒段依次推进管的通道内。因此，可以清洗多个芯棒(或棒段)且同时装载到多个夹具中的方法可以显著地减少大量制造RIT预制品所需的时间和成本。 发明内容根据本发明，清洗与玻璃光纤预制品相关的芯棒或其它部件的方 法包括提供多个笫一套筒，每个套筒都具有一轴线、 一进口端和一与 进口端轴向相对的出口端。 一个或多个芯棒装载到各个套筒内，套筒的进口端和出口端被部分地阻塞以保持套筒内部的芯棒。已装载的第 一套筒一起设置在第二套筒的内部，从而使第一套筒的进口端面向第 二套筒的进口端。第二套筒的进口端与流体输送系统联接，自该流体 输送系统供应的流体进入第一套筒，并与芯棒的暴露表面接触，以清 洗和/或蚀刻芯棒。流体从第一套筒的出口端放出，并直接从第二套筒 的出口端排出。为了更好地理解本发明，结合附图和所附权利要求参考下面的说明。


附图中图l是包括多个芯棒的RIT光纤预制品的截面图； 图2示出了根据本发明的在装配图1中的预制品之前在其中清洗 芯棒的套筒；图3示出了从图2中的套筒将清洗过的芯棒装栽入图1的预制品 的全包管内；图4是一个外套筒的透视图，在该外套筒中，在清洗操作之前容
纳有多个图2的套筒；图5示出了图4中的外套筒的进口端；图6示出了在设置在图4的外套筒(未示出)内部中的三个囝2 的套筒；图7是一个闭合系统的方块图，该闭合系统用于通过容纳在图4 的外套筒内的套筒循环清洗流体；及图8是图2中的套筒的流体进口端的详细视图。
具体实施方式
图1示出了一个可以通过本发明装配的套管(RIT)光纤预制品 10。该预制品10包括多个圆柱形芯棒(也称为"棒段")12，该芯棒 12在轴向上首尾相连地堆叠在玻璃全包管14 ( overclad tube)中。棒 12可以由单个长包覆芯棒形成，该长包覆芯棒由已知的改进的化学汽 相沉积(MCVD)法或通过等效方法，例如汽相轴向沉积(VAD)或 外部汽相沉积(OVD)形成。可替换地，每个棒12都可以仅包括未 包覆光纤芯材料。优选地，棒12的轴向端面可以利用例如金刚石锯平 坦地切割。例如，可以以商业上可获得的石英玻璃圃柱体形式获得全包管 14。在图示的实施例中，如图中所示，管14的末端或下端16的圆周 形成有截头圓锥形，并且具有例如大约24度的径向向内的锥度。管 14的顶端形成中空圆柱形手柄18,在手柄18内的轴向孔22的底部处 设置有短玻璃间隔片20。间隔片20构造并布置成阻挡芯棒12在管14 内的向上的运动。如图1所示，间隔片20可以从全包管14的底端轴 向插入到一个位置，在该位置，通过管14的内圆周上的环状突出或台 阶24阻挡间隔片向上滑动进入手柄孔22。例如，在2002年12月4日提交的名称为"套管光纤预制品和方 法"的同时待审的美国专利申请第12/309852号公开了预制品10的进 一步细节，该专利转让给了本申请的受让人。还可以参考前面提到过 的2005年3月23日提交的第11/088076号美国专利申请，其公开了 预制品10的双全包方案。本文结合，852和，076的所有相关部分作为 参考。然而，可以理解的是，这里公开的创造性方法可以普遍应用于各种尺寸和形状的RIT预制品，该预制品具有一个或多个全包管。图2示出了一个细长的圃柱形套筒40,在该套筒40内部设置有 将要清洗的芯棒12和其它部件。套筒40便于对芯棒12的清洗和蚀刻， 并且能够使清洗过的棒与间隔片20和全包管塞41 一起直接插入图1 的全包管14中，而没有污染的危险。套筒40可以由例如，聚丙烯、 PTFE或可以抵抗强酸和强碱溶液的等效材料形成。根据要插入全包 管中的芯棒12的数量，套筒40可以长3米或更长。套筒40的内部还 可以设置一个塑料对准块43,用于如下面说明的那样轴向对齐套筒40 和全包管14。在棒插入套筒40以清洗之前，去掉与芯棒12相关的任何手柄。 因为手柄典型地是使用金刚石锯切割的，所以剩余的芯材料就有被尤 其是切割碎片污染的危险。因此，必须清洗棒，以消除任何污染和/ 或由前面的加工或处理棒时产生的表面水，确保所需的产品质量(即， 几乎没有断开、高成品率和低衰减率)。套筒40被定尺寸，并形成为 允许一个或多个清洗流体从开放进口端42进入套筒40，并允许流体 从套筒的与进口端42轴向相对的开放出口端44放出。流体流用于清 洗和/或蚀刻芯棒12的暴露表面，下面详细说明。流体可以通过喷嘴46与套筒40的进口端42相通，该喷嘴可以是 外部洗涤或流体输送系统的一部分。如图8详细说明的，套筒40内的 轴向通道的内径在进口端42处缩小了，并且形成进口端，以使得当喷 嘴46的前端部位于进口端42内以使流体进入套筒中的通道内时，喷 嘴46可以建立对套筒的流体紧密封。形成套筒40的出口端44以允许在进口端42处供应的并沿套筒轴 向流动的清洗流体从套筒放出并离开。出口端44还被定尺寸为允许芯棒12在清洗之前通过出口端44轴向插入套筒40内，并使芯棒随后从 出口端44抽出。当芯棒12可以用手通过出口端插入以进行清洗时， 出于上面所说的理由，必须避免在芯棒插入全包管14之前接触清洗过 的棒，以确保适当的产品质量。因此，如图3所示，塑料推杆60可以
通过套筒40的进口端42插入，以推动芯棒12和某些其它部件进入出 口端44外部的套筒的内部，并将其直接推入图1中的全包管14的轴 向通道内。如图2所示，首先经过套筒40的出口端44装载推块50，推块50 接近进口端42设置。参见图8。推块50可以由例如聚丙烯形成，并 具有轴向通道和/或具有足够横截面的槽，以允许清洗流体通过块50 从进口端42通过，并与套筒40内部的芯棒12接触。如图8所示，套 筒通道减小的直径防止块50从进口端42移出。接着，经过出口端44装载塑料球62，随后是管塞41、塑料球62、 第一芯棒或棒段12以及另一个球62。第二，然后可以经过出口端44 装载第三及附加的芯棒12，塑料球62用于分隔每个棒12。塑料球62 设置在芯棒12的轴向端面之间，用于当最低限度地接触端面从而使后 者基本暴露于套筒40内部的清洗流体时，緩沖并保护端面不受刮擦。经过套筒40的出口端44插入可拆卸的横向销64，以足够地部分 阻塞出口端，从而使销64与套筒进口端42处的减小直径的通道一起 保持装载在套筒内部的部件，并使清洗流体在清洗操作期间流经套筒。 如果需要，出于产品辨别和跟踪目的，可以在套筒40的外表面上刻划 标记。如图3所示，在清洗操作及抽出销64之后，设置套筒40的出口 端44例如距离全包管14的底端大约5cm。经过套筒40的进口端42 轴向插入推杆60,并如图3向左移动推块50,以及因此朝向全包管 14将对准块43推出套筒的出口端44。然后，相对于全包管14设置套 筒40的位置，使块43与全包管中的轴向通道对齐。接着，套筒40 和管14在轴向足够地分离，以使对准块43离开或以别的方式被移除。在图3中，推杆60被再次推向左侧，从而使清洗间隔片20、芯 棒12和塞41被移出套筒的出口端44，并直接进入管14的轴向通道， 而不用手动接触已清洗部分。当芯棒12插入到管通道内时，使塑料球 62离开或以别的方式设置。图4到7示出了一个系统，该系统允许同时使用多个套筒40清洗4立于套筒内部的芯棒，同时套筒包含在大直径的外管或套筒70的内 部，由此提高生产率。图示的系统适应三个套简40,每个套筒都可以 装载将要清洗的芯棒12。套筒40的进口端42面向外套筒70的进口 端74。套筒70中的轴向通道的内径渐缩，从而在进口端74的内部减 小。该进口端74形成为对流体供应喷嘴75建立流体紧密封。可以理 解的是，根据例如单个套筒40的直径和外套筒70的内径，可以在外 套筒70内同时设置两个、三个或多个套筒40。在外套筒70的进口端74内部设置有大致圆柱形的端块72，减小 直径的通道阻塞端块72进一步向下移动。端块72具有这样的轴向通 道和/或槽，以确保经过喷嘴75供应给套筒的进口端74的清洗流体穿 过块72，并且被均匀地分配到各个套筒40的进口端42，并与在套筒 40内部的芯棒接触。因此，对于各个套筒40,图4-7的系统可以省略 使用图2和8中的喷嘴46。外套筒70的出口端76优选包含环形的反浮动环78和可拆卸的横 向销79，形成所述环78的尺寸并设置该环78以放在各个套筒40的 顶部，所述横向销79经过套筒70的出口端76插入，正位于环78之 上。环78和销79 —起用于限制单个装载的套筒40在清洗操作期间向 上移动或浮动，如下面所述。为了实践本发明的方法，尽管不需要，但还是可以如图7所示封 闭或覆盖外套筒70的出口端76，从而形成一个封闭的流体输送系统， 并提高安全性和效率。在图7中，管道80的一端与套筒70的出口端 76连通，并被布置成将从出口端76放出的清洗流体返回到管道80的 相对端处的流体循环系统82。当流体流进套筒40、 70内时，图7的 结构防止了酸性和其它潜在有害的液体逸出。如果允许液体从套筒70的出口端76自由排出以收集到外部的返回盆中，则该结构显著地减少 了否则必须的清洗液体的量。包含在套筒40内的芯棒12 (或其它玻璃预制品部分)可以通过 4吏供应给外套筒70的进口端74的各种流体进入套筒40的进口端42， 并流过包含的棒的暴露表面而被洗涤和清洗。例如，洗涤和清洗操作
可以如下进4亍1、通过使高纯度的去离子水流动几分钟来漂洗棒12。2 、通过使液体表面活性刑或清洁剂流动未溶解棒上的表面灰尘和油脂。3、 通过去离子水的流动再次漂洗棒。4、 根据棒表面的条件(例如，OH含量)，通过使25到49%HF 的酸性溶液流动几分钟到几小时的时间来对棒进行蚀刻。5、 通过去离子水的流动第三次漂洗棒。6、 流动惰性干燥气体例如N2或清洁空气，以干燥棒。当套筒如图7所示垂直地定向时，循环系统82可以保持足够克服 套筒40、 70的高度的供给压力。就是说，该供给压力应该超过当套筒 被垂直支撑以及被液体注满时在套筒的进口端处生成的液体静压力， 这样系统82就可以在整个清洗操作期间保持液体循环。注意，套筒40、 70也可以用于使用与上述洗涤和清洗玻璃棒12 相同的步骤清洗其它玻璃预制品部件，例如全包管或完成的预制品。 一旦清洗结束，就可以(例如通过一个长的清洁棒)将部件推出套筒 40、 70，直接进入清洁的存储袋或其它不受污染的容器中。如这里所述，本发明的方法可以使芯棒或其它与光纤预制品相关 的部件被安全传送、识别、清洗、蚀刻、存储，然后装配生成光纤预 制品。基本上减少或消除了在先处理的污染危险。如果不是所有当前 的RIT预制品制造工艺都适用，那么本方法与大多数方法兼容，并且 适用于由已知MCVD、 VAD、 JVD或OVD技术生产的芯棒。尽管前面描述了本发明的优选实施例，但本领域技术人员可以理 解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以做各种改进和变化， 本发明包括所有在所附权利要求范围内的改进和变化。
权利要求
1、清洗与光纤预制品相关的玻璃部件的方法，特征在于提供多个第一套筒，每个套筒都具有一轴线、一进口端和一与进口端轴向相对的出口端；将一个或多个玻璃预制品部件装载入各个第一套筒内；部分地阻塞各个第一套筒的进口端和出口端，以将装载的部件保持在第一套筒的内部；提供第二套筒，其具有一轴线、一进口端和一与第二套筒的进口端轴向相对的出口端；将已装载的第一套筒一起放入第二套筒内，从而第一套筒的进口端面向第二套筒的进口端；将第二套筒的进口端与流体传送系统联接；从传送系统向第二套筒的进口端供应一种或多种流体，从而流体流进第一套筒的进口端，并与第一套筒内部的部件的暴露表面接触，从而对该部件进行清洗或蚀刻；以及从第一套筒的出口端放出流体，并使放出的流体流出第二套筒的出口端。
2、 如权利要求l的方法，其特征在于流体供应步骤包括使液体 表面活性剂或清洁剂流动，以清洗部件。
3、 如权利要求l的方法，其特征在于流体供应步骤包括使HF 酸性溶液流动，以蚀刻部件。
4、 如权利要求l的方法，其特征在于流体供应步骤包括使水流 动，以漂洗部件。
5、 如权利要求l的方法，其特征在于流体供应步骤包括使干燥 气体流动，以干燥部件。
6、 如权利要求1的方法，其特征在于将第二套筒的出口端覆盖， 并使从第二套筒的出口端放出的流体流向流体循环系统。
7、 如权利要求l的方法，其特征在于在流体供应步骤期间，垂 直地支撑第一和第二套筒。
8、 如权利要求l到7任一项的方法，其特征在于要清洗的玻璃部件包括用于光纤预制品的芯棒，将芯棒装载八备个笫一套筒内。
9、 如权利要求8的方法，其特征在于在依次装栽入各个第一套 筒内的芯棒的轴向端面之间设置分离元件。
10、 在光纤预制品中装配芯棒的方法，其特征在于 根据权利要求8或权利要求9的方法清洗芯棒；及通过下面的方法将清洗过的芯棒插入光纤预制品的全包管中 在清洗步骤之后，将指定的一个已装载的第一套筒的第一端与全包管中的通道轴向对齐；及经过第一套筒的与第一端轴向相对的第二端插入推杆，以将清洗过的芯棒推出第一套筒的笫一端，并推进全包管的通道中。
全文摘要
通过将与光纤预制品相关的芯棒或其它玻璃部件装载入多个第一套筒中并部分地阻塞套筒的进口端和出口端以保持部件，来清洗该芯棒或其它玻璃部件。套筒包含在第二套筒内，从而第一套筒的进口端面对第二套筒的进口端。流体传送系统向第二套筒的进口端供应清洗流体，从而流体进入第一套筒，并与装载的部件的暴露表面接触。流体从第一套筒的出口端离开，并从第二套筒的出口端被放出。在第一套筒内的部件之间可以设置分离器以提高清洗效果，并对部件的相邻端面起到缓冲作用。可将清洗过的部件从第一套筒卸出而没有被污染的危险。
文档编号C03B37/012GK101164937SQ20061016858
公开日2008年4月23日 申请日期2006年12月21日 优先权日2006年10月17日
发明者L·马兹卢特, M·佩特, 约瑟夫·P·弗莱彻三世 申请人:古河电子北美公司