用于生产具有标记的多芯光纤的方法和中间产品与流程

背景技术：

1、本发明涉及一种用于生产具有标记区的多芯光纤的方法或用于此类多芯光纤的预成形件，所述方法包括形成半成品，该半成品包括由包层玻璃制成的玻璃包层区域和嵌入其中的由芯玻璃制成的多个芯玻璃区域；以及至少一个标记元件，该多芯光纤或预成形件通过半成品的伸长获得，并且玻璃包层区域的生产包括其中使用外部沉积方法将包层材料层沉积在具有靶棒纵向轴线的靶棒的外表面上的方法步骤。

2、此外，本发明涉及一种用于生产多芯光纤或多芯光纤的预成形件的中间产品。

3、在多芯光纤中，多个光波传导光芯区域(下文也称为“信号芯”)被集成在公共光纤中。该信号芯沿该光纤的纵向轴线延伸。它们被具有较低折射率的包层材料包围，并且能够实现基本上独立的光导。这种光纤设计保证了高的信号传输容量，因为在单个光纤中组合的不同的信号可在每一个空间分离的信号芯中同时传输。这种信号传输方法也被称为“空间多路复用”，该方法特别是可提高光通信中的数据传输容量。多芯光纤也被认为是测量和医疗技术中的光纤传感器的部件，并且被考虑用于显微镜或内窥镜设备中的照明和成像目的。

4、现有技术

5、多芯光纤通过伸长固体预成形件或一组部件来生产。这些通常由合成生产的石英玻璃(sio2)组成，其可以是掺杂的或未掺杂的。合成石英玻璃的生产包括例如以名称ovd、vad、mcvd、pcvd或fcvd方法已知的等离子体或cvd沉积方法。使液体或气体含硅起始物质经受化学反应(水解、热解或氧化)，并且反应产物(微粒sio2)作为固体从气相沉积到沉积表面上。起始物质是例如四氯化硅(sicl4)或不含氯的硅化合物，诸如聚烷基硅氧烷。反应区是例如火炉、燃烧器火焰或电弧(等离子体)。

6、在所谓的“堆叠和拉制”方法中，堆叠具有不同直径的芯棒和玻璃圆柱体，使得它们产生相对高的填充密度并且具有一定程度的对称性。这些圆柱形部件被插入套管中并且在空间上被固定在该套管中。此组被拉制以形成多芯光纤或被预先进一步处理以形成预成形件，然后从该预成形件拉制多芯光纤。该方法在例如us 6,154,594 a中有所描述。

7、“堆叠和拉制”方法需要高水平的调整努力，并且容易导致尺寸稳定性的误差和由大比例的自由部件表面产生的杂质的引入。此外，由于径向填充密度的差异，伸长的预成形件经常在方位角的方向上具有不同的半径值，其必须通过外圆研磨来补偿。

8、在从us2015/0307387 a1已知的方法中，通过在由玻璃制成的棒状基础材料中钻出通孔来生产用于多芯光纤的预成形件，随后将芯玻璃棒插入该通孔中。根据ovd方法生产的基于sio2的呈烟灰体形式的中空玻璃包层圆柱体用作基体(sio2烟灰体)。在ovd方法中，沉积表面通常是围绕其纵向轴线旋转的棒状或管状沉积芯轴的外表面。基本上圆柱形的烟灰体通过反应区的反向往复运动而沉积。在完成沉积过程之后，去除沉积芯轴，使得中心中间孔保留在圆柱形烟灰体的中心轴线上。用于接纳芯玻璃棒的纵向孔被引入中空玻璃包层圆柱体中。此外，通过在靠近边缘的中空玻璃包层圆柱体的区域中进行机械钻孔来产生用于接纳呈标记杆形式的标记元件的另一个纵向孔。

9、当多芯光纤被拉制时，标记杆被伸长以形成标记区。标记区特别是在对称光纤设计的情况下用于对称性破碎，以便标识多芯光纤的信号芯并且能够关于它们相对于彼此以及相对于光纤中心轴线的位置清楚地分配它们。信号芯的标识和分配是必要的，例如，使得两个多芯光纤可经由它们的端面借助常规的拼接方法以低衰减并且以正确分配的信号芯接合在一起。

10、技术问题

11、与其他制造方法相比，特别是与vad(气相轴向沉积)方法相比，使用外部沉积方法，特别是基于ovd方法的中空玻璃包层圆柱体的生产是成本有效的。然而，它具有的缺点是，在去除沉积芯轴之后，中心孔仍然存在，这在塌陷期间导致机械应力和不对称变形并且可破坏光纤设计。此外，塌陷引起玻璃包层部分的横截面区域将减小。这些缺点可通过插入封闭中心孔的填充棒而至少部分地消除。填充棒可由玻璃组成，该玻璃具有与中空玻璃包层圆柱体基本上相同的折射率和热膨胀系数。然而，即使采用这种措施，填充棒上的机械应力也会在塌陷期间产生，并且可能需要随后对由中空玻璃包层圆柱体和填充棒形成的复合物进行回火。

12、附加地要插入到光纤设计中的标记区应当具有尽可能小的横截面，以便抵消不期望的效应，诸如对信号传输的影响、在光纤中引起的应力或所谓的光纤卷曲。在光纤的一定长度上的曲率度被定义为“光纤卷曲”。该曲率由在光纤生产期间出现的热应力产生。高“光纤卷曲”通过微弯曲生成光损耗，并且使得多芯光纤的低衰减拼接更加困难。

13、为了最小化这些缺点而寻求薄的标记区，其又要求用于在中空玻璃包层圆柱体的平面中接纳标记元件的通道的最小可能直径。通常，中空玻璃包层圆柱体中的通道直径小于15mm，伴随着大于65的高纵横比(具有为约1m的中空圆柱体长度)。

14、在中空玻璃包层圆柱体中尺寸上准确地生产和精确对准此类薄通道是困难的，即使当使用了高精度钻机时也是如此。此外，已经表明，在通道壁中越来越多地产生裂纹，尤其是在钻细通道期间。由合成石英玻璃生产中空玻璃包层圆柱体的成本很高，并且特别是如果用于接纳标记元件的小孔导致以原本完成的中空玻璃包层圆柱体被丢弃，则损失尤其惨重。

15、此外，多芯光纤的切割和拼接可根据预期用途中的具体要求在任何期望的位置处进行，使得沿着整个光纤长度的一致几何形状必须是熟悉的，以便不依赖于测量。这意味着标记元件和中空玻璃包层圆柱体的纵向轴线必须在中空玻璃包层圆柱体的平面中尽可能平行地延伸。

16、因此，本发明的目的是指定一种用于生产具有标记区的多芯光纤的方法，该方法使用外部沉积方法的成本优势，但是降低了与填充棒和标记元件相关联的缺点和困难，并且其中也降低了次品的风险。

17、此外，本发明的一个目的是提供一种中间产品，该中间产品适用于成本有效地生产具有标记元件的多芯光纤，该多芯光纤特别地以低光纤卷曲为特征。

技术实现思路

技术特征：

1.一种用于生产具有标记区的多芯光纤或用于此类多芯光纤的预成形件的方法，所述方法包括形成半成品，所述半成品包括由包层玻璃制成的玻璃包层区域，所述包层玻璃具有由嵌入其中的芯玻璃制成的多个芯玻璃区域；以及至少一个标记元件，所述多芯光纤或所述预成形件通过伸长所述半成品来获得，并且所述玻璃包层区域的所述生产包括方法步骤，在所述方法步骤中，使用外部沉积方法将包层材料层沉积在具有靶棒纵向轴线的靶棒的外表面上，其特征在于，所述靶棒包括沿着所述靶棒纵向轴线延伸的第一玻璃区域，以及沿着所述靶棒纵向轴线延伸并且与所述第一玻璃区域相邻的标记区域，所述标记区域含有所述标记元件或提供中空通道，所述中空通道形成所述标记元件或被设计成接纳所述标记元件，并且所述半成品包括所述包层材料层和所述靶棒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标记区域被布置在所述第一玻璃区域与所述玻璃包层区域之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述标记元件形成连接到所述靶棒的至少一个圆柱形部件或层或块。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述靶棒包括沿着所述靶棒纵向轴线延伸的凹部，所述凹部形成所述标记元件或者所述标记元件被布置在所述凹部中。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述凹部包括在所述靶棒的所述外表面中的纵向沟槽。

6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其特征在于，在进行所述外部沉积方法之前，将所述标记元件附接到所述靶棒。

7.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的方法，其特征在于，使用所述外部沉积方法生产的所述包层材料层被形成为基于sio2的烟灰层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述烟灰层通过加热至玻璃化温度而被玻璃化。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在玻璃化之前，使所述烟灰层在含有至少一种掺杂剂的气氛中经受掺杂处理和/或在含卤素的气氛中或在真空下经受脱水处理。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述烟灰层的玻璃化之后生产用于接纳芯玻璃棒的芯棒孔。

11.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述标记元件被设计为中空通道，或者其含有标记材料，所述标记材料在至少一种物理和/或化学性质方面不同于邻近的包层玻璃和/或不同于邻近的所述靶棒的第一玻璃区域，所述性质选自：折射率、颜色、荧光和/或比玻璃密度。

12.根据前述权利要求中的任一项或多项所述的方法，其特征在于，所述半成品的生产包括以下方法步骤：

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述标记区域被设计为中空通道，并且在插入所述芯棒之前或之后将圆柱形标记元件插入到所述中空通道中。

14.一种用于生产多芯光纤或多芯光纤的预成形件的中间产品，所述中间产品包括由玻璃制成的靶棒、形成在所述靶棒上或所述靶棒中的标记元件以及含有sio2烟灰的包层材料层，所述层围绕所述靶棒和所述标记元件并且以摩擦啮合、形状配合和/或整体粘合的方式连接到所述靶棒。

15.根据权利要求14所述的中间产品，其特征在于，所述靶棒包括第一玻璃区域，所述标记元件与所述第一玻璃区域邻接，所述标记元件优选地被布置在所述第一玻璃区域与所述包层材料层之间，并且非常优选地至少部分地填充所述靶棒的外表面中的凹部。

技术总结用于生产具有标记区的多芯光纤或用于这种类型的多芯光纤的预成形件的已知方法包括：形成半成品，该半成品包括由包层玻璃形成的玻璃包层区域并且具有至少一个标记元件，该包层玻璃具有由嵌入其中的芯玻璃制成的多个玻璃芯区域；以及伸长该半成品，形成该多芯光纤或用于该多芯光纤的该预成形件。玻璃包层区域的生成可使用外部沉积方法进行，其中包层材料层沉积在靶棒的外表面上。根据本发明，为了避免在使用该外部沉积方法生成中心孔的情况下出现的缺点，同时利用该外部沉积方法的成本益处，该靶棒包括沿着该靶棒纵向轴线延伸的第一玻璃区域和沿着该靶棒纵向轴线延伸并且与该第一玻璃区域相邻的标记区域，该标记区域含有该标记元件或提供形成该标记元件或被设计用于接纳该标记元件的中空通道，并且该半成品包括该包层材料层和该靶棒。技术研发人员：T·蒂斯,K·舒斯特,M·胡奈曼受保护的技术使用者：贺利氏石英玻璃有限两合公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27