Способ изготовления заготовки для оптического волокна
Изобретение относится к оптическому производству, а именно к производству волоконно-оптических изделий преимущественно из бескиcлородных стекол. Цель изобретения - повышение качества заготовок из бескиcлородных стекол. Функционально разделяют кварцевую трубку 1 на участки I и II, в участок I помещают исходный материал стекла сердцевины, в участок II - стекла оболочки. Откачивают трубку 1 до низкого давления и запаивают. Располагают полученную сборку горизонтально, приводят ее во вращение относительно собственной оси и нагревают до образования расплава стекол сердцевины 3 и оболочки 4. Отключают нагрев участка II трубки 1 и после образования на внутренней поверхности участка II трубки 1 твердого слоя из стекла оболочки 4, отключают вращение и переводят сборку в вертикальное положение так, чтобы расплав стекла сердцевины 3 располагался сверху. В случае, если исходным материалом являются измельченные стекла сердцевины 3 и оболочки 4, функциональное разделение трубки 1 осуществляют за счет изготовления сужения 2. При изготовлении заготовки из синтезируемых в процессе нагрева стекол разделение трубки 1 осуществляют за счет изготовления герметичной перегородки из стекла сердцевины, которую охлаждают с помощью холодильника до момента перевода трубки 1 в вертикальное положение. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к оптическому производству, более конкретно к производству волоконно-оптических изделий преимущественно из бескислородных стекол. Известен способ изготовления заготовки для оптического волокна, включающий изготовление трубки из стекла оболочки, конец которой затем помещают в расплав из стекла сердцевины и с помощью вакуума засасывают расплав в трубку. Недостатком способа является контакт стекол с воздухом, что приводит к диффузии газов и присутствию твердых включений на границе сердцевины и оболочки, а это отрицательно сказывается на оптических характеристиках вырабатываемого волокна, особенно в случае бескиcлородных стекол. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ получения заготовки для оптического волокна. В соответствии с этим способом заливают расплавленное стекло оболочки в цилиндрическую форму, вращают форму относительно горизонтальной оси и нагревают для поддержания стекла в расплавленном состоянии. Затем стекло охлаждают. В образовавшуюся трубку из стекла оболочки вводят стержень из стекла сердцевины, вращают форму, проводят через термальный цикл до расплавления стекол и затем охлаждают. Недостатком этого способа также является нежелательный контакт стекол с воздухом во время технологического процесса, что приводит к диффузии газов и появлению твердых включений на границе стекол, а также значительная диффузия стекол и трудности в подборе стекла сердцевины, у которого удельный вес меньше удельного веса стекла оболочки, а показатель преломления больше. Цель изобретения повышение качества заготовок из бескислородных стекол. Для этого формуют трубку из расплава стекла оболочки в цилиндрической форме при нагреве и вращении относительно горизонтальной оси, а затем вводят в образовавшуюся при охлаждении формы трубку из стекла оболочки стекло сердцевины, причем разделяют форму в поперечном направлении на два участка, в один из которых помещают исходный материал стекла сердцевины, в другой - исходный материал стекла оболочки, создают в форме пониженное давление и герметизируют, после образования при нагреве и вращении расплавов стекол отключают нагрев стекла оболочки, после образования трубки из стекла оболочки отключают привод вращения и переводят форму в вертикальное положение. Способ может быть реализован следующим образом. Разделение формы на два участка производится за счет выполнения ее поперечного сужения. При этом в полученные участки формы в качестве исходного материала помещают стекла сердцевины и оболочки. Другой вариант реализации способа предполагает создание в трубке герметичной перегородки из стекла сердцевины. В полученные два участка трубки могут в качестве исходного материала быть помещены как шихта для последующего синтеза стекол, так и стекла сердцевины и оболочки или какая-то их комбинация. При нагреве одновременно осуществляется охлаждение перегородки, которое отключают после перевода сборки в вертикальное положение. В качестве формы, как правило, используется кварцевая трубка. Разделение формы поперечным сужением позволяет проводить процесс наиболее простым способом. При горизонтальном положении ее вращение с определенной скоростью обеспечивает распределение расплавов стекол в виде слоя по внутренней поверхности формы. При определенном соотношении диаметров кварцевой трубки, используемой в качестве формы, и поперечного сужения переливания расплавов стекол не происходит. После отключения нагрева стекла оболочки на внутренней поверхности кварцевой трубки формируется трубка из стекол оболочки. Когда переводят форму в вертикальное положение, так чтобы стекло сердцевины располагалось сверху, происходит переливание стекла сердцевины в трубку из стекла оболочки и таким образом формируется заготовка. В случае синтеза стекол сердцевины и оболочки из исходной шихты (полуфабрикатов) в трубке из кварца изготавливают герметичную перегородку из стекла сердцевины, которая охлаждается вплоть до образования трубки из стекла оболочки. После перевода формы в вертикальное положение стекло сердцевины проплавляет перегородку и заполняет трубку из стекла оболочки, образуя необходимую заготовку. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации 1-го варианта способа; на фиг. 2 схема устройства для реализации 2-го варианта способа; на фиг. 3 заготовка для оптического волокна в герметичной трубке; на фиг. 4 - вариант выполнения перегородки в кварцевой трубке. На чертеже обозначены кварцевая трубка 1, поперечное сужение 2 трубки, стекло 3 сердцевины, стекло 4 оболочки; одна часть трубки 1 для исходного материала стекла сердцевины, другая часть трубки 1 для исходного материала стекла оболочки; нагреватель 5 первой части трубки 1, нагреватель 6 второй части трубки 1, привод 7 вращения, заготовка 8 для оптического волокна, герметичная перегородка 9 из стекла сердцевины, шихта 10 (полуфабрикат) стекла сердцевины, шихта 11 (полуфабрикат) стекла оболочки. Способ реализуется следующим образом. I вариант. Изготавливают на кварцевой трубке 1 поперечные сужения 2, разделяющие трубку 1 на участки I и II. В участок I трубки 1 помещают халькогенидное стекло сердцевины, например ИКС 23, в участок II стекло оболочки 4, например ИКС 29. В трубке 1 создают пониженное давление (10-3 10-4 мм рт.ст. ), после чего ее герметизируют. Помещают полученную сборку в горизонтальном положении в устройство, снабженное нагревателями 5 и 6 и приводом 7 вращения. Включают привод 7 и осуществляют нагрев участков I и II трубки 1 с помощью нагревателей 5 и 6 соответственно. Производят нагрев до получения расплавов стекол, которые распределяются по внутренней поверхности трубки 1 в виде слоев. Диаметр сужения 2, диаметр трубки 1 и количество исходных материалов выбираются такими, чтобы избежать переливания и смешивания расплавов. Далее выключают нагреватель 6 и после застывания слоя из стекла оболочки 3 в виде трубки отключают привод вращения и переводят кварцевую трубку 1 в вертикальное положение, чтобы расплав стекла сердцевины 3 находился сверху. После переливания стекла сердцевины 3 в участок II трубки 1 и его остывания образуется необходимая заготовка для оптического волокна 8, помещенная в герметичную капсулу, что предохраняет ее от внешних воздействий и обеспечивает этим длительное хранение. II вариант. Изготавливают в кварцевой трубке 1 герметичную перегородку 9 из стекла сердцевины 3. Наиболее простой способ изготовления перегородки 9 - запайка стеклом сердцевины 3 поперечного сужения 2 в трубке 1. Затем в I и II участках трубки 1 помещают соответственно полуфабрикаты (шихту) стекол сердцевины 10 и оболочки 11. Оба участка трубки откачивают до низкого давления (10-3 10-4 мм рт.ст.), после чего трубку 1 герметизируют. Полученную сборку помещают в горизонтальном положении в пространство, снабженное нагревателями 5 и 6, приводом 7, а также холодильником 12. Осуществляют нагрев шихты 10 и 11 с помощью нагревателей 5 и 6 соответственно, включают привод 7. Одновременно с началом нагрева осуществляют охлаждение перегородки 9 с помощью холодильника 12. После образования расплава стекол отключают нагреватель участка II трубки. После затвердевания расплава стекла оболочки 4 на внутренней поверхности трубки 1 отключают привод 7, переводят сборку в вертикальное положение так, чтобы участок I трубки 1 располагался сверху, и отключают охлаждение перегородки. Расплав стекла сердцевины 3 проплавляет перегородку 9 и заполняет трубку из стекла оболочки 4. Перегородка 9 может быть изготовлена и без образования поперечного сужения 2 трубки 1. Такая перегородка выполняется при расплавлении стекла сердцевины 3 на плоской поверхности поршня 13, помещенного в трубку 1. Технико-экономические преимущества способа по сравнению со способом-прототипом заключаются в его простоте и исключении диффузии газов в пограничном слое между стеклами сердцевины и оболочки, за счет чего повышается качество заготовки для оптического волокна, а следовательно, оптические характеристики волоконно-оптических изделий.
Формула изобретения
1. Способ изготовления заготовки для оптического волокна путем формования трубки из расплава стекла оболочки в цилиндрической форме при нагреве и вращении относительно горизонтальной оси и последующего введения в образовавшуюся трубку стекла сердцевины, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заготовок из бескислородных стекол, разделяют форму в поперечном направлении на два участка, в один из которых помещают исходный материал стекла сердцевины, в другой исходный материал стекла оболочки, создают в форме пониженное давление и герметизируют, после образования при нагреве и вращении расплавов стекол отключают нагрев стекла оболочки, после образования трубки из стекла оболочки отключают привод вращения и переводят форму в вертикальное положение. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что форму разделяют на два участка путем ее поперечного сужения. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделяют форму на два участка путем установки герметичной перегородки из стекла сердцевины, одновременно с началом нагрева осуществляют охлаждение перегородки, а после перевода формы в вертикальное положение отключают охлаждение перегородки.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002
Извещение опубликовано: 10.04.2002
