用于制造具有POD护套玻璃层的、光学的预成型件的方法技术

说明一种用于制造光学的预成型件的等离子体沉积过程，所述光学的预成型件的突出之处在于以较高的氟掺杂以及在轴向上并且在径向上预先给定的、在最简单的情况中尽可能均匀的掺杂材料分布的、具有非圆整的内部横截面的护套玻璃层。为此提出一种双阶段的方法，其中首先将具有非圆整的横截面的基片本体改变为经过涂覆的、具有圆形的横截面的基片本体，方法是：使由具有氟标称浓度的石英玻璃构成的POD填充层沉积到现存的填充面上并且对其进行外圆磨削，并且随后在第二方法阶段中使横截面为圆环形的、由氟掺杂的石英玻璃构成的POD包覆玻璃层沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有POD护套玻璃层的、光学的预成型件的方法
本专利技术涉及一种用于制造具有由用氟掺杂的石英玻璃构成的POD护套玻璃层的、光学的预成型件(Vorform)的方法，方法是：借助于等离子体燃烧器在有氟的情况下形成SiO2颗粒，所述SiO2颗粒沉积在柱形的并且具有纵轴线的基片本体的柱体侧面上，并且直接玻璃化(verglasen)，其中所述基片本体沿着其纵轴线的方向看具有非圆形的横截面，其中在包络圆的支点之间延伸着至少一个没有弯曲或者具有与包络圆弯曲度不同的弯曲度的表面区段。所述光学的预成型件直接被拉伸成光学的纤维，或者其用作用于纤维制造的、棒形或者管形的半成品(Vorprodukt)。所述光学的预成型件沿着径向方向显示出折射率(Brechungsindex)的非均匀的分布，所述折射率由所述护套玻璃层的氟掺杂一同确定。与圆形形状有别的横截面在光学的构件中引起光引导(Lichtführung)的变化、尤其光模式(所谓的螺旋模式)由此被阻碍并且改变，这在激光应用时能够更有效地将泵浦光耦合输入到激光有效(laseraktiv)的芯部中。
技术介绍
常见的、用于制造预成型件的POD方法(PlasmaOutsideDeposition(等离子外部沉积))比如在EP1997783A2中得到了描述。在此，在由石英玻璃构成的芯棒的柱体外侧(Zylinderauβenmantel)上制造由用氟掺杂的石英玻璃构成的护套玻璃层。这样的层在这里并且接下来被称为“POD护套玻璃层”。为了制造所述POD护套玻璃层，向等离子体燃烧器输送硅化合物、氧气和氟化合物，所述等离子体燃烧器在此沿着围绕其纵轴线旋转的芯棒可逆地(reversierend)运动。通过原始物质的、在等离子火焰中的反应，形成了用氟掺杂的SiO2，所述用氟掺杂的SiO2被分层地沉积在所述芯玻璃上并且在此在形成含氟的SiO2护套玻璃层的情况下直接被玻璃化。所述芯棒通常具有在径向上均匀的折射率分布(Brechzahlprofil)。所述芯棒大多数由不掺杂的石英玻璃构成，但是也可以包含改变折射率的掺杂材料。所述护套玻璃层的氟掺杂相对于不掺杂的石英玻璃引起所述折射率的下降，并且由此引起在所述芯玻璃与所述护套玻璃之间的折射率差(Brechzahldifferenz)Δn。较高的折射率下降要求较高的氟掺杂。这一点得到实现，方法是：直接在沉积时使所述护套玻璃层玻璃化并且通过这种方式将容易扩散的氟掺入(einschliessen)在石英玻璃中。已知的是，所述氟掺杂的程度取决于所述芯棒的表面温度并且随着温度的增加而减小。因此，在沉积过程期间的温度变化可导致所述护套玻璃层的不均匀的氟掺杂。表面温度对所述氟掺杂的程度的影响能够在具有非圆整的横截面的芯棒上(并且一般在基片本体上)察觉。在此-通过在旋转构成期间在芯棒表面与等离子体燃烧器之间的不同的间距或者通过其它的加热效应-而导致在所述芯棒表面上的温度的方位角的变化。这不仅对所述氟掺杂的程度有影响，而且对在所述表面上沉积的SiO2颗粒的熔化有影响。因此，比如在给具有D形的横截面的芯棒进行涂覆时，表面温度在削平部(Abflachung)上明显比在倒圆部上更低。因此，在所述削平部上将比在所述倒圆部上更多的氟掺入(einbauen)到玻璃母体中，从而在所述削平部上沉积的、氟掺杂的石英玻璃具有比在所述倒圆部上沉积的石英玻璃更低的折射率(Brechzahl)。因此，出现方位角的折射率变化，所述方位角的折射率变化相应于在涂覆期间所沉积的石英玻璃层的、方位角变化的氟含量或者方位角变化的表面温度。此外，由于在所述削平部的区域中的较低的温度而存在着以下危险：所沉积的SiO2未完全熔化并且因此可能形成气泡。因此，对于表面温度来说决定性的POD过程参数必须像功率和流速(Gasfluss)一样被连续地改变和调整，从而在所述削平部的区域中也导致所沉积的SiO2颗粒的熔化。出于这个原因，DE102009004756A1得出结论：所述POD沉积法对于具有圆柱几何形状的偏差的基片本体来说-尤其对于具有矩形的横截面的棒来说-不合适，因为在这些基片本体围绕着其纵轴线旋转时在等离子体燃烧器与基片本体表面之间的间距连续地如此剧烈地变化，从而出现不同的沉积条件和沉积温度，所述不同的沉积条件和沉积温度引起所述POD护套玻璃层的不均匀的沉积。这种问题的解决办法在包覆技术()中看到。优选在此将预制的、由氟掺杂的石英玻璃构成的护套玻璃管预先萎陷(vorkollabieren)在芯轴(Dorn)上，使得其内部形状已经与有待包覆的芯棒的矩形形状相匹配，并且在包覆时可以遵守预先给定的、处于1到3mm的范围内的缝隙尺寸范围。在对以矩形形状预先萎陷的护套玻璃管进行萎陷时，在处于具有尺寸15.9×5.8mm的芯棒与用氟掺杂的护套玻璃管之间的缝隙中产生真空，使得软化的护套玻璃不仅沿着径向的方向而且沿着方位角的方向流动。但是，这种由沉积技术和包覆技术构成的、用于制造护套玻璃层的组合要求多个附加的方法步骤，并且十分耗时且成本昂贵。此外，难以保证在芯棒与萎陷的护套玻璃管之间的界面的、不变的高质量。此外，由US4,859,223A已知光学的预成型件的制造，其中在非圆整的、由锗或者氟掺杂的石英玻璃构成的基片本体上借助于VAD(VaporPhaseAxialDeposition(汽相轴向沉积))或者OCVD(OutsideChemicalVaporDeposition(外部化学气相沉积))方法沉积了同样氟掺杂的护套玻璃烟灰层(Mantelglas-Sootschicht)并且随后对其进行烧结。所述基片本体拥有“双D形状”，也就是说两个彼此对置的平面以及两个稍许凸出的弯曲面。所述烟灰层以具有圆形的横截面的柱体形状包裹这个非圆整的基片本体。在烧结时，所述护套层或多或少地与所述基片本体的形状相匹配，使得所述预成型件要么具有近似椭圆形的横截面，要么明确地显示出与所述基片本体的横截面相应的“双D形状”，通过对这两个平面进行磨削所述“双D形状”还更加明显地被加工。直接玻璃化(POD方法)时的制造条件显著有别于具有烟灰沉积(Sootabscheidung)和布置在后面的玻璃化(VAD或者OCVD方法)的制造条件，尤其考虑到所述基片本体的表面温度对在护套玻璃层中的氟掺杂的均匀性的影响。迄今在借助于POD沉积在非圆整的基片本体上制造护套玻璃层时出现上面所描述的折射率的方位角的变化。所述POD沉积法本身特别好地适合于：在高质量界面的情况下将由具有高浓度的掺杂材料的石英玻璃构成的层施加到基片本体上。因此值得追求的是，这种方法也可以用于在具有非圆整的横截面的基片本体上制造护套玻璃层。
技术实现思路
由此，本专利技术的任务是，说明一种用于制造预成型件的方法，所述预成型件的突出之处在于：以较高的氟掺杂以及在轴向上并且在径向上预先给定的、在最简单的情况中尽可能均匀的掺杂材料分布的、具有非圆整的内部横截面的护套玻璃层，并且其中由于较高的机械的应力产生的故障风险以及由于所述基片本体的不同的表面温度引起的气泡形成的危险在沉积过程中得到了降低。该任务按照本专利技术以开头所提到的方法为出发点通过以下方式得到解决：所述POD护套玻璃层的制造包括以下方法步骤：(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造具有由用氟掺杂的石英玻璃构成的POD护套玻璃层的、光学的预成型件（50）的方法，方法是：借助于等离子体燃烧器（6）在有氟的情况下形成SiO2颗粒，这些SiO2颗粒沉积在柱形的并且具有纵轴线的基片本体（2）的柱体侧面上并且直接玻璃化，其中所述基片本体（2）沿着其纵轴线（4）的方向看具有非圆形的横截面，其中在包络圆（48）的支点（43）之间延伸着至少一个没有弯曲或者具有与包络圆弯曲度不同的弯曲度的表面区段（42），其特征在于，所述POD护套玻璃层的制造包括以下方法步骤：（a）在构成经过涂覆的、具有圆形的横截面的基片本体（51）的情况下，在所述表面区段（42）上由具有氟标称浓度的石英玻璃来制造POD填充层（47），所述圆形的横截面具有至少与所述包络圆（48）的半径一样大的半径；并且（b）使在横截面中为圆环形的、由氟掺杂的石英玻璃构成的POD包覆玻璃层（49）在所述经过涂覆的基片本体（51）上沉积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.09 DE 102012107344.91.用于制造具有由用氟掺杂的石英玻璃构成的POD护套玻璃层的、光学的预成型件（50）的方法，方法是：借助于等离子体燃烧器（6）在有氟的情况下形成SiO2颗粒，这些SiO2颗粒沉积在柱形的并且具有纵轴线的基片本体（2）的柱体侧面上并且直接玻璃化，其中所述基片本体（2）沿着其纵轴线（4）的方向看具有非圆形的横截面，其中在包络圆（48）的支点（43）之间延伸着至少一个没有弯曲或者具有与包络圆弯曲度不同的弯曲度的表面区段（42），其特征在于，所述POD护套玻璃层的制造包括以下方法步骤：（a）在构成经过涂覆的、具有圆形的横截面的基片本体（51）的情况下，在所述表面区段（42）上由具有氟标称浓度的石英玻璃来制造POD填充层（47），所述圆形的横截面具有至少与所述包络圆（48）的半径一样大的半径；并且（b）使在横截面中为圆环形的、由氟掺杂的石英玻璃构成的POD包覆玻璃层（49）在所述经过涂覆的基片本体（51）上沉积，其中，POD是等离子外部沉积。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，按照方法步骤（a）在所述表面区段上制造所述POD填充层（47）包括以下方法步骤：（aa）使由具有氟标...

【专利技术属性】
技术研发人员：G舍茨，K布罗伊尔，R施密特，P鲍尔，A舒尔泰斯，P伯迪格，A朗纳，
申请(专利权)人：赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE