ОТВЕРЖДЕНИЕ ВОЛОКНА ПРОТЯЖЕННЫМИ ИЗЛУЧАТЕЛЯМИ Российский патент 2013 года по МПК C03B37/25 

Предпосылки изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для формирования оптического волокна и, более конкретно, к способам и устройствам для формирования оптического волокна, имеющего улучшенные характеристики.

Уровень техники

Оптические волокна приобрели все возрастающую важную роль в области систем связи, часто заменяя существующие медные провода. Эту форму передачи данных реализуют посыланием светового пучка через оптически прозрачное волокно. Поскольку помехи световому пучку или его частичная потеря во время передачи должны быть сведены к минимуму, чтобы сделать применение оптических волокон успешной технологией систем связи, оптические волокна должны быть защищены об любой окружающей среды, которая будет обусловливать потерю сигнала или искажение сигнала. Один такой способ представляет собой нанесение покрытия. Оптические волокна покрывают для защиты поверхности волокна от повреждения, которое может быть вызвано абразивным износом или водой, для поддержания прочности волокна и для предотвращения потерь при передаче, обусловленных изгибом волокна.

Оптические волокна обычно содержат стеклянную сердцевину, стеклянную оболочку и по меньшей мере два покрытия, то есть первичное (или внутреннее) покрытие и вторичное (или наружное) покрытие. Первичное покрытие, которое наносят непосредственно после формирования волокна, служит в качестве амортизатора для смягчения внешних воздействий и защищает стеклянную сердцевину волокна, когда волокно изгибают, скручивают в кабель или наматывают на бобину. Вторичное покрытие, которое наносят поверх первичного покрытия, действует как жесткий защитный наружный слой, который предотвращает повреждение стеклянного волокна во время обработки и применения. Оба покрытия типично должны быть отверждены (например, облучением ультрафиолетовым светом) до твердого состояния и для сохранения структурной целостности в течение времени службы волокна.

Традиционные способы и производственные процессы для получения оптических волокон в общем включают вытягивание оптического волокна вниз вдоль линейного маршрута (линейной траектории) через технологические стадии. Однако этот способ создает значительные препятствия для усовершенствования и модифицирования производства оптического волокна. Например, оборудование, связанное с линейным производством оптических волокон, обычно выстроено в линию сверху вниз, тем самым делая затруднительным наращивание или модифицирование процесса без увеличения высоты всей системы в целом. В некоторых случаях наращивание линейной производственной системы требует дополнительного строительства для увеличения высоты строительного сооружения (например, где вытяжная башня упирается в потолок или почти доходит до него в существующем здании). Такие препятствия приводят к значительным расходам, чтобы провести модификации или модернизации систем и установок для производства оптического волокна.

Например, затруднительно повысить скорость вытягивания волокна, поскольку волокно проводит меньше времени в УФ-излучателях, которые отверждают покрытие волокна. Однако добавление большего числа излучателей или более крупных излучателей в линейную производственную систему затруднительно. Обычно есть мало места, доступного для добавления дополнительных излучателей (для приспособления к волокну, которое быстрее перемещается через излучатель), без увеличения высоты всей системы в целом. Поскольку увеличение высоты существующей системы может значительно повысить стоимость системы, желательны системы вытягивания волокна, в которых есть свободное пространство для дополнительных излучателей, без необходимости увеличения высоты всей системы.

Сущность изобретения

Один аспект изобретения включает способ получения оптического волокна, который включает способ получения оптического волокна, причем в указанном способе:

(i) вытягивают обнаженное оптическое волокно из заготовки вдоль первого маршрута со скоростью по меньшей мере 10 м/сек; (ii) приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью флюида (текучей среды) в гидродинамическом подшипнике и перенаправляют указанное обнаженное оптическое волокно вдоль второго маршрута, когда указанное обнаженное оптическое волокно вытягивают вдоль указанной области подушки из текучей среды; (iii) наносят покрытие на обнаженное оптическое волокно; и (iv) облучают указанное покрытое волокно по меньшей мере в одной зоне облучения по меньшей мере до частичного отверждения указанного покрытия, при этом подвергают оптическое волокно воздействию ультрафиолетового света.

Дополнительные признаки и преимущества изобретения будут изложены в нижеследующем подробном описании и отчасти будут легко понятными квалифицированным специалистам в этой области технологии из этого описания или выявлены при практической реализации изобретения, как здесь описанного, включая нижеследующее подробное описание, пункты формулы изобретения, а также сопроводительные чертежи.

Должно быть понятно, что как вышеприведенное общее описание, так и нижеследующее подробное описание представляют варианты осуществления изобретения и предназначены для предоставления общего обзора или базиса для понимания природы и характера изобретения, как оно заявлено. Сопроводительные чертежи включены для обеспечения большего понимания изобретения и введены в это описание и составляют часть такового. Чертежи иллюстрируют разнообразные варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для разъяснения принципов и действий изобретения.

Краткое описание чертежей

ФИГ. 1 иллюстрирует систему получения оптического волокна;

ФИГ. 2 иллюстрирует вид гидродинамического подшипника в разобранном состоянии для применения в системе получения оптического волокна;

ФИГ. 3 иллюстрирует вид сбоку гидродинамического подшипника, имеющего сужающуюся область, для системы получения оптического волокна;

ФИГ. 4 иллюстрирует увеличенный вид части ФИГ. 3 в области гидродинамического подшипника; и

ФИГ. 5 изображает вид спереди части гидродинамического подшипника.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Теперь будут привлечен(-ны) приведенный(-ные) подробный(-ные) предпочтительный(-ные) вариант(-ты) осуществления изобретения, примеры которого(-рых) иллюстрированы в сопроводительных чертежах.

Изобретение представляет новые систему(-мы) и способ(-бы) получения оптических волокон вдоль нелинейных маршрутов с использованием гидродинамических подшипников. Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны здесь с привлечением чертежей в ФИГУРАХ 1-5, в которых подобные номера позиций обозначают одинаковые или соответствующие элементы на всех чертежах.

Более высокие скорости вытягивания снижают стоимость изготовления оптического волокна. При нанесении покрытия на оптическое волокно при высоких скоростях вытягивания важно получать однородные прочные покрытия, которые могут защищать сердцевину волокна. Однако, когда свежепокрытому волокну не обеспечивают достаточного времени пребывания внутри излучателей (например, когда покрытое волокно слишком быстро вытягивают через облучающие устройства), покрытие волокна может быть недостаточно отверждено, и волокно будет иметь такие дефекты, как отслоение покрытий, неоднородные покрытия, более слабые покрытия или нежелательные изменения оптических параметров волокна. Для борьбы с этими дефектами оптическое волокно облучают в соответствии с изобретением выдерживанием оптического волокна внутри зоны облучения в течение времени, достаточного для отверждения. Одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что оно позволяет увеличить скорость вытягивания и создает более длинную(-ные) зону(-ны) облучения для достаточного отверждения покрытия(-тий) волокна.

Настоящее изобретение включает усовершенствованные способы облучения вытягиваемых оптических волокон для сокращения дефектов, которые связаны с недостаточным отверждением покрытия. Как применяемое здесь, подвергаемое «облучению» покрытое волокно перемещается для облучения, предпочтительно ультрафиолетовым светом, который, по меньшей мере частично, отверждает покрытие. Как будет лучше понятно из нижеследующего описания, способы и устройства согласно настоящему изобретению могут обеспечить возможность с относительно высокой скоростью, большой величиной натяжения формировать вытянутые, легированные оптические стеклянные волокна, имеющие надлежащим образом отвержденные покрытия, по сравнению со способами получения волокон, известными из уровня техники.

Для достижения вышеизложенного, вариант осуществления настоящего изобретения включает систему и способ получения оптического волокна, в которых волокно вытягивают из источника нагретого стекла, и обнаженное оптическое волокно приводят в контакт с областью подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике, и обнаженное оптическое волокно перенаправляют вдоль по меньшей мере второго маршрута, когда обнаженное оптическое волокно вытягивают через область подушки из текучей среды.

Согласно дополнительным вариантам осуществления изобретения, представлен способ получения волокна с высокой скоростью, который включает стадии вытягивания оптического волокна из источника нагретого стекла, такого как заготовка оптического волокна, со скоростью вытягивания, большей или равной 10 м/сек, предпочтительно большей или равной 20 м/сек, и еще более предпочтительно большей или равной 30 м/сек, с последующей стадией охлаждения, в которой оптическое волокно охлаждают предпочтительно до температуры менее 100°С, более предпочтительно до менее 80°С.

Как применяемый здесь, термин «зона облучения» имеет отношение к области ниже по потоку относительно вытяжной печи, где покрытое оптическое волокно облучают по меньшей мере для частичного отверждения покрытия(-тий) волокна, например, ультрафиолетовым светом. В предпочтительном варианте осуществления средняя мощность облучения (также называемая здесь как средняя мощность) волокна в зоне облучения может быть менее 400 Вт/см, в том числе менее 300 Вт/см, предпочтительно более 80 Вт/см, например от 110 Вт/см до 280 Вт/см. Например, средняя мощность может составлять 300 Вт/дюйм (около 118 Вт/см) или 500 Вт/дюйм (около 195 Вт/см), или 600 Вт/дюйм (около 240 Вт/см). Термин «ультрафиолетовый свет» означает свет, имеющий длину волны от около 150 нм до около 420 нм.

Фраза «обнаженное оптическое волокно», как применяемое здесь, означает оптическое волокно, непосредственно вытягиваемое из заготовки, и до нанесения защитного покровного слоя на его наружную поверхность (например, перед тем, как обнаженное оптическое волокно будет покрыто материалом на основе полимера). Настоящее изобретение обеспечивает гибкость в отношении возможности проведения обнаженного оптического волокна вдоль нелинейных маршрутов в ходе технологических стадий перед нанесением на него защитного покрытия, тем самым создавая большее вертикальное пространство для дополнительных (или более длинных) излучателей. В дополнение, как здесь обсуждается далее, системы и способы вариантов осуществления настоящего изобретения не только предусматривают нелинейные маршруты, но могут также способствовать охлаждению и дополнительной обработке оптического волокна во время производства.

С привлечением ФИГ. 1 иллюстрирован пример системы 100 для получения оптических волокон. В варианте осуществления, показанном в ФИГ. 1, заготовку 110 помещают в печь 112, и волокно вытягивают из нее для создания обнаженного оптического волокна 114. Заготовка 110 может состоять из любого стекла или материала, пригодного для изготовления оптических волокон. Как только обнаженное оптическое волокно 114 вытягивают из заготовки 110 и выводят из печи 112, обнаженное оптическое волокно 114 контактирует по меньшей мере с одним стационарным гидродинамическим подшипником 116 (показанным на ФИГ. 1 как множество гидродинамических подшипников) и меняет направление перемещения от первого, по существу, вертикального маршрута (Y) на второй маршрут (Z). Второй маршрут (Z) может быть ориентирован приблизительно горизонтально, или перпендикулярно первому маршруту, но гидродинамические подшипники 116 могут перенаправлять оптическое волокно вдоль любого нелинейного маршрута перед нанесением на таковое защитного покрытия. Оптическое волокно 114 может быть направлено по меньшей мере через один стационарный гидродинамический подшипник(-ки) 116 для прохождения через необязательное охлаждающее устройство 118 или может быть охлаждено до желательной температуры стационарным(-ыми) гидродинамическим(-ми) подшипником(-ами) 116. Следует отметить, что необязательное или дополнительное охлаждающее устройство 118 (не показано) может представлять собой любое устройство, известное в технологии для охлаждения оптического волокна. Предпочтительно, охлаждающее устройство 118 заполняют газом, который облегчает охлаждение волокна с более высокой скоростью, чем при охлаждении в воздухе.

Если желательно, необязательный(-ные) дополнительный(-ные) гидродинамический(-кие) подшипник(-ки) может(-гут) быть использован(-ны) для транспорта обнаженного оптического волокна 114 из, по существу, горизонтального маршрута (Z), сформированного группой первого и второго подшипников 116, обратно на, по существу, вертикальный маршрут (Y) (или любой другой третий маршрут). В варианте осуществления, иллюстрированном на ФИГ. 1, оптическое волокно 114 пропускают через три гидродинамических подшипника 116 и затем наносят покрытие и отверждают. Однако может быть также применено меньшее или большее число подшипников 116.

Способ отверждения композиций первичного и вторичного покрытий согласно настоящему изобретению может быть термическим, химическим или индицируется, в зависимости от природы композиции(-ций) покрытия(ий) и применяемого необязательного инициатора полимеризации. Излучение для целей настоящей заявки означает применение инфракрасного, видимого света, излучений атома, актиничного излучения и ультрафиолетовых лучей, а также ионизирующего излучения, такого как рентгеновские лучи, электронный пучок, альфа-лучи, бета-лучи, гамма-лучи и тому подобные. «Отверждение», «отверждаемый» и «отвержденный» для целей настоящей заявки включает частично, в основном или полностью отвержденные покрытия и композиции покрытий, которые могут быть частично, в основном или полностью отверждены. Композиции первичного и вторичного покрытий предпочтительно отверждают облучением, и более предпочтительно ультрафиолетовым излучением (хотя понятно, что как первичное, так и вторичное покрытия могут быть отверждены в совокупности после нанесения обоих покрытий). Если используют ультрафиолетовое (УФ) излучение, то покрытия предпочтительно отверждают при уровне дозы по меньшей мере около 0,2 Дж/см², более предпочтительно от около 0,5 до около 1,0 Дж/см².

Материал для покрытий, обычно применяемый при получении оптических волокон, представляет собой композицию на основе уретан-акрилата, которая способна отверждаться при воздействии ультрафиолетового (UV) света. Этот материал наносят на поверхность волокна в жидком состоянии и затем подвергают воздействию УФ-света для отверждения. Материал для покрытий может быть нанесен одним или более слоями, причем предпочтительным вариантом исполнения является двухслойная система покрытия. Первичное покрытие обычно наносят непосредственно на поверхность волокна, и вторичное покрытие наносят поверх первичного покрытия. В варианте осуществления согласно ФИГ. 1, после того, как волокно покидает последние гидродинамические подшипники 116, его направляют в устройство 120А для нанесения первичного покрытия (то есть первичное покрытие), где на наружную поверхность обнаженного оптического волокна 114 наносят защитный слой 121А первичного покрытия. После выхода из устройства 120А для нанесения первичного покрытия оптическое волокно с влажным защитным слоем 121А (более не являющееся обнаженным) будет отверждено с использованием по меньшей мере одного излучателя 122А, который обычно содержит по меньшей мере один источник УФ-света. Затем волокно 114 пропускают через устройство 120В для нанесения вторичного покрытия, где его покрывают слоем 121В материала вторичного покрытия, который отверждают по меньшей мере в одном излучателе 122В, который подобен излучателю(-лям) 122А.

Волокно может пропущено через многочисленные другие технологические стадии внутри системы (не показаны). Вытяжные устройства 128 (также называемые здесь как система натяжения) используют для создания необходимой величины натяжения оптического волокна, когда его протягивают через всю систему, как показано на ФИГ. 1, и в конечном итоге наматывают на бобину для хранения волокна (не показана).

Могут быть предусмотрены дополнительные традиционные технологические стадии, такие как устройство для бесконтактного измерения диаметра, дополнительное устройство для охлаждения волокна и устройство намотки на бобину. Такие дополнительные технологические стадии являются общеупотребительными и не показаны для ясности.

Когда оптическое волокно 114 транспортируют через гидродинамические подшипники 116 (описываемые здесь далее), область подушки из текучей среды на каждом гидродинамическом подшипнике 116 охлаждает оптическое волокно 114. Например, с привлечением ФИГ. 1, оптическое волокно 114, выходящее из вытяжной печи, может иметь температуру около 1000°С-3000°С при поступлении на гидродинамические подшипники 116. Поскольку в гидродинамическом подшипнике используют движущийся поток текучей среды, который поддерживает оптическое волокно, оптическое волокно охлаждается со скоростью, которая является более высокой, чем если бы волокно охлаждали в неподвижном воздухе при комнатной температуре, таком, какой присутствует непосредственно снаружи вытяжной печи. Чем выше разность температур между оптическим волокном и текучей средой в гидродинамическом подшипнике (которая предпочтительно представляет собой воздух с комнатной температурой), тем больше способность гидродинамического подшипника охлаждать оптическое волокно 114. В еще одном варианте осуществления текучая среда, пропускаемая через гидродинамические подшипники 116, может быть реально охлаждена так, чтобы охлаждать оптическое волокно с еще более высокой скоростью. Текучая среда, связанная с областью подушки из текучей среды, может обеспечивать достаточное охлаждение оптического волокна 114 так, что оно может быть непосредственно направлено в устройство 120 для нанесения покрытия, и защитный слой может быть нанесен на наружную поверхность обнаженного оптического волокна 114 для получения покрытого волокна 121. В одном варианте осуществления область подушки из текучей среды гидродинамического подшипника 116 может включать текучую среду, которая является нереакционноспособной в отношении обнаженного оптического волокна 114 (например, воздух, гелий). Текучая среда позволяет охлаждать оптическое волокно до желательной температуры перед тем, как на волокно наносят покрытие.

В дополнение к выполнению охлаждения, компоновка на ФИГ. 1, в которой используют многочисленные гидродинамические подшипники 116, может обеспечивать лучшую стабильность при изменении направления обнаженного оптического волокна 114 от, по существу, линейного расположения (Y) на, по существу, нелинейное расположение (Y+Z). Без намерения ограничиваться теорией, представляется, что при наличии многочисленных гидродинамических подшипников 116, расположенных по соседству друг с другом, можно более просто контролировать точность, требуемую для перемещения оптического волокна 114 из одной области подушки из текучей среды в следующую. Разумеется, следует понимать, что для получения оптических волокон может быть использовано любое число подшипниковых узлов (обсуждаемых здесь далее), включая один подшипниковый узел, скомпонованных в любом порядке и для создания любого числа желательных маршрутов.

До сих пор были описаны системы и способы получения оптических волокон на нелинейных маршрутах. Как здесь описано, такие системы и способы могут включать применение одного или более подшипниковых узлов. ФИГ. 2 и 3 иллюстрируют вариант исполнения подшипникового узла 216, который может быть использован для получения оптического волокна, как здесь описанного. В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 2 и 3, подшипниковый узел 216 (иногда называемый как «гидродинамический подшипник») включает первую пластину 230, вторую пластину 232, внутренний элемент 236 и по меньшей мере одно отверстие 234 по меньшей мере в одной из первой и второй пластин. Первая пластина 230 и вторая пластина 232 могут быть изготовлены из металла и имеют дугообразную наружную поверхность 238, 239 и могут быть расположены на противоположных сторонах относительно друг друга. Первая пластина 230 и вторая пластина 232 соединены крепежными деталями (например, болтами 240) для соединения пластин 230, 232 между собой так, что через подшипниковый узел 216 может быть пропущена текучая среда. Дугообразные наружные поверхности 238, 239 каждой пластины 230, 232 в общем лежат вдоль периметра каждой из соответствующих пластин 230, 232. Каждая из первой пластины 230 и второй пластины 232 имеет соответствующие внутренние 242, 244 и наружные фаски 243, 245, из которых внутренние фаски 242, 244 пластин 230, 232 выставлены на одной линии относительно друг друга. Углубленная часть 247 простирается, по меньшей мере частично, вокруг внутренних фасок 242, 244 либо первой пластины 230, либо второй пластины 232, для создания полости для потока текучей среды. В еще одном варианте осуществления углубленная часть может иметь многообразные конфигурации для создания равномерного потока в опорный канал 250 для волокна, как здесь обсуждается далее.

В иллюстрированном варианте осуществления дугообразные наружные поверхности 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232 предпочтительно выровнены по одной линии и формируют область между наружными поверхностями 238, 239 обеих из первой пластины 230 и второй пластины 232. Эта область сконфигурирована для принятия оптического волокна таким образом, что оптическое волокно может перемещаться вдоль этой области без вращения подшипникового узла. Этот опорный канал 250 для волокна более ясно иллюстрирован в варианте исполнения, показанном на ФИГ. 4 (обсуждаемом здесь далее). По меньшей мере одно отверстие 234 проходит по меньшей мере через одну из первой пластины 230 и второй пластины 232. Как показано на ФИГ. 2, отверстие 234 первой пластины 230 и второй пластины 232 позволяет подводить текучую среду (например, воздух, гелий или другой желательный газ или жидкость) через подшипниковый узел 216 так, что текучая среда может выходить из подшипникового узла 216 в опорном канале 250 для волокна, который сформирован между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 (см. ФИГ. 3 и 4).

В дополнение, как показано в варианте осуществления на ФИГ. 2, подшипниковый узел 216 может включать внутренний элемент 236, размещенный между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Этот внутренний элемент 236 (например, прокладка 237) сконфигурирован так, чтобы способствовать направлению текучей среды к области между наружными поверхностями 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232 таким образом, что текучая среда выходит из опорного канала 250 для волокна, имея предварительно заданное направление течения. Внутренний элемент 236 находится неподвижно между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 для обеспечения зазора между ними. Внутренний элемент 236 направляет текучую среду так, что она выходит из опорного канала 250 для волокна, имея предварительно заданное направление течения. Если желательно, внутренний элемент 236 может включать множество пальцев (не показаны) для дополнительного регулирования потока текучей среды путем подавления нерадиального течения. В дополнение, внутренний элемент 236 служит в качестве уплотнительной детали для обеспечения существенного контакта между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Внутренний элемент также может включать выемки для облегчения входа и выхода оптического волокна (см. ФИГ. 5, описываемую здесь далее).

Как показано на ФИГ. 3, опорный канал 250 для волокна, сформированный между наружными поверхностями 238, 239 первой пластины 230 и второй пластины 232, может быть сужающимся, где текучая среда выходит между первой пластиной 230 и второй пластиной 232. Однако в еще одном варианте осуществления опорный канал 250 для волокна может иметь, например, параллельную форму или обратное сужение. В дополнение, отверстие 260 внутри сужающегося опорного канала 250 для волокна является переменным в зависимости от того, где оптическое волокно 214 позиционировано вертикально. Предпочтительно, отверстие 260 и опорный канал 250 для волокна скомпонованы так, что для конкретных используемых величин натяжения и скоростей вытягивания, и величин расхода потока текучей среды через отверстие 260, оптическое волокно удерживается в секции опорного канала 250 для волокна, которая имеет ширину менее 500, более предпочтительно менее 400, еще более предпочтительно 300 и наиболее предпочтительно менее 200 микрон (мкм) для волокна, имеющего типичный наружный диаметр 125 микрон (125 мкм). Таким образом, волокно предпочтительно остается внутри области канала 250, которая в 1-2 раза превышает диаметр волокна, более предпочтительно в 1-1,75 раза больше диаметра волокна и наиболее предпочтительно в 1-1,5 раза больше диаметра волокна. Предпочтительно, волокно размещено внутри области указанного канала так, что расстояние между наружной стороной волокна и каждой стенкой составляет величину между 0,05 и 0,5 величины диаметра волокна.

ФИГ. 4 представляет увеличенный вид части ФИГ. 3, который более ясно показывает опорный канал 250 для волокна, имеющий область 254 текучей среды, которая контактирует с оптическим волокном 214, когда его транспортируют вдоль гидродинамического подшипникового узла 216, и препятствует существенному контакту оптического волокна с механическими компонентами гидродинамического подшипникового узла 216. Как изображено на ФИГ. 4, текучая среда 254 (например, воздух) выходит из опорного канала 250 для волокна изнутри подшипникового узла 216 и вокруг оптического волокна 214 и создает область текучей среды 254 под оптическим волокном 214, которая проявляется в положительном давлении ниже волокна и тем самым действует на него и создает опору для донной части волокна. Давление может быть оптимизировано таким образом, что волокно 214 позиционируют внутри опорного канала 250 для волокна, сформированного между первой пластиной 230 и второй пластиной 232 гидродинамического подшипникового узла 216. В частности, текучая среда 254, выходящая из подшипникового узла 216 в опорном канале 250 для волокна (то есть под волокном 214), может иметь постоянную величину расхода потока текучей среды, которая может удерживать или поддерживать оптическое волокно 214 в определенном положении внутри этого опорного канала 250 для волокна. В опорном канале 250 для волокна создают давление текучей среды, достаточно высокое для поддерживания оптического волокна 214 и удержания оптического волокна в желательном положении внутри опорного канала 250 для волокна, когда оптическое волокно 214 перемещается через гидродинамический подшипниковый узел 216.

В варианте осуществления, иллюстрированном на ФИГ. 3 и 4, для простоты рассмотрения угол сужения был преувеличен в иллюстрации относительно того, каковой является предпочтительным углом для сужающегося отверстия к опорному каналу 250 для волокна. На самом деле, по меньшей мере каждая одна из обеих противолежащих поверхностей, и предпочтительно обе таковых, опорного канала 250 для волокна наклонена предпочтительно на угол более 0 и менее 10 градусов, более предпочтительно между 0,3 и 7 градусами и наиболее предпочтительно между 0,4 и 3 градусами, так что ширина 260 верхней, или наружной, части опорного канала 250 для волокна является большей, чем ширина 260 донной, или внутренней, части 237 опорного канала 250 для волокна. Например, в таком варианте осуществления первая пластина 230 и вторая пластина 232, формирующие область, могут быть наклонены на угол -0,6° и +0,6° соответственно. Альтернативно, опорный канал 250 для волокна может иметь любую глубину, ширину или угол сужения. Благодаря применению сужающегося опорного канала 250 для волокна и нагнетания текучей среды в паз, образованный опорным каналом 250 для волокна, таким образом, что текучая среда поступает в сужающуюся внутреннюю часть опорного канала 250 для волокна и выходит из более широкой области опорного канала 250 для волокна, подушка из текучей среды, пропускаемой через опорный канал 250 для волокна, будет побуждать волокно самопроизвольно располагаться внутри глубокой части опорного канала 250 для волокна. Например, для данного потока текучей среды, если величина натяжения волокна возрастает, волокно будет перемещаться вниз в опорный канал 250 для волокна до тех пор, пока зазоры между волокном 214 и стенками опорного канала для волокна не станут достаточно малыми, чтобы давление в области 237 повысилось для надлежащего противодействия новой повышенной величине натяжения. Если же величина натяжения волокна снижается, волокно будет перемещаться вверх внутри канала 250, пока зазоры между волокном 214 и стенками опорного канала для волокна не станут достаточно большими, чтобы давление в области 237 было достаточно малым для надлежащего противодействия новой, более низкой величине натяжения. Сужение опорного канала 250 для волокна тем самым позволяет каналу 250 действовать в более широком диапазоне величин натяжения. В противном случае, если бы канал 250, как показано, не был сужающимся, и величина натяжения уменьшалась, волокно перемещалось бы вверх и выходило бы из опорного канала 250 для волокна.

Предпочтительно, волокно располагается в области опорного канала 250 для волокна, которая примерно в 1-2 раза превышает диаметр волокна, более предпочтительно примерно в 1-1,75 раза больше диаметра волокна, наиболее предпочтительно примерно в 1-1,5 раза больше диаметра волокна. При расположении волокна в такой относительно узкой области в опорном канале 250 волокно будет самоцентрироваться во время работы благодаря эффекту Бернулли. Например, когда волокно приближается к одной из противолежащих поверхностей опорного канала 250 для волокна, скорость воздуха будет возрастать вблизи одной поверхности и снижаться вблизи другой. Согласно эффекту Бернулли, повышение скорости текучей среды происходит одновременно со снижением давления. В результате более высокое давление, обусловленное пониженной скоростью течения текучей среды вблизи одной поверхности, будет понуждать волокно возвращаться в центр опорного канала 250. Таким образом, в предпочтительных вариантах осуществления волокно центрируется внутри опорного канала 250 для волокна по меньшей мере в основном вследствие эффекта Бернулли благодаря потоку текучей среды, который проходит вокруг волокна и вне опорного канала 250 для волокна во время вытягивания волокна. Примечательно, что такое центрирование происходит без привлечения любого потока текучей среды, который воздействовал бы на волокно сбоку, например, не используются никакие струи текучей среды, которые исходили бы из боковых стенок опорного канала 250 для волокна. Скорость потока текучей среды, проходящего через паз, предпочтительно корректируют для поддержания волокна так, что волокно располагается полностью внутри сужающейся части паза. В описываемом в данный момент варианте осуществления, поскольку волокно располагается в области опорного канала 250 для волокна, ширина которой примерно в 1-2 раза больше диаметра волокна, волокно поддерживается разностью давлений, которая существует ниже волокна 214 (предпочтительнее, нежели аэродинамическим сопротивлением, которое также могло бы быть использовано для поддерживания волокна, если бы таковое было выбрано). При поддержке волокна во взвешенном состоянии внутри опорного канала 250 для волокна благодаря разности давлений текучей среды могут быть использованы гораздо меньшие величины расхода текучей среды, чем если бы для поддерживания волокна во взвешенном состоянии применяли аэродинамическое сопротивление.

В иллюстрируемом варианте осуществления течение текучей среды предпочтительно создает одиночный поток текучей среды, который поступает в опорный канал 250 для волокна через самую узкую внутреннюю часть опорного канала 250 для волокна и выходит через более широкую наружную часть опорного канала 250 для волокна. Таким образом, волокно может быть позиционировано полностью внутри паза, сформированного опорным каналом 250 для волокна так, что волокно всплывает между самой узкой и самой широкой частью паза. Применением сужающегося опорного канала 250 для волокна и нагнетанием потока текучей среды через область опорного канала 250 этим путем можно удерживать волокно в области указанного паза, сформированного опорным каналом 250 для волокна, в котором паз имеет ширину, которая на величину от 10 до 150, более предпочтительно от 15 до 100 и наиболее предпочтительно примерно на 24-70 микрон (мкм) больше, чем диаметр волокна, направляемого через опорный канал 250 для волокна. Во время процесса вытягивания волокна волокно предпочтительно также удерживается внутри области канала так, что расстояние между наружной стороной волокна и каждой стенкой составляет между 0,05 и 0,5 величины диаметра волокна.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления опорный канал 250 для волокна оснащен средством для снижения давления под волокном, когда волокно перемещается наружу, не зависящим от источника потока текучей среды. Такое средство для сброса давления может быть организовано в форме сужающейся конструкции канала, как описано выше. Дополнительные средства для снижения давления представлены в Патентной Заявке США с серийным № 60/861587, полное описание которой включено здесь ссылкой во всей своей полноте.

Описанные здесь гидродинамические подшипники позволяют волокну перемещаться вдоль области подушки из текучей среды так, чтобы предотвращать или, по существу, предотвращать реальный механический контакт между оптическим волокном и подшипниковым узлом, например волокно перемещается внутри опорного канала 250 для волокна без контактирования с обеими пластинами 230 или 232. Кроме того, благодаря размеру и конфигурации области, гидродинамический подшипник способен поддерживать волокно внутри области без механического контакта в пределах диапазона величин натяжения без активного регулирования потока текучей среды.

С привлечением ФИГ. 3 и 4, поток текучей среды может быть важным для предотвращения перемещения оптического волокна 214 в сторону дна опорного канала 250 для волокна и контактирования с прокладкой 237 или со сторонами опорного канала 250 для волокна. Это в особенности важно, когда оптическое волокно все еще является обнаженным, с тем, чтобы качество волокна не ухудшилось вследствие механического контакта с подшипниковым узлом. Более того, представляется, что чем ближе оптическое волокно 214 располагается ко дну опорного канала 250 для волокна, тем более высокое давление потребуется внутри опорного канала 250 для волокна, чтобы поддерживать оптическое волокно 214 в желательном положении. Как очевидно, сужение стенок канала будет создавать более узкие зазоры между сторонами канала и волокном, обеспечивая это необходимое высокое давление.

Другие факторы, обусловливающие положение волокна внутри опорного канала 250 для волокна, включают величину натяжения. Например, волокно, вытягиваемое с величиной натяжения 200 г, будет всплывать ниже внутри опорного канала 250 для волокна, чем волокно, вытягиваемое с величиной натяжения 100 г, при такой же величине расхода потока текучей среды. В этом плане важно, чтобы текучая среда, выходящая из области гидродинамического подшипника, была достаточной для поддерживания оптического волокна в желательном положении для конкретной скорости вытягивания волокна и используемой величины натяжения.

Например, в варианте осуществления, в котором применяют опорный канал 250 для волокна, имеющий ширину около 127 микрон (127 мкм) в самом внутреннем сечении между пластинами 230 и 232, и приблизительно 380 микрон (380 мкм) в самом наружном сечении, величина расхода текучей среды может составлять от около 0,5 л/сек до более чем 5 л/сек. Такая конфигурация и величина расхода текучей среды могут приводить к локальным скоростям потока текучей среды вокруг оптического волокна вплоть до 800 км/час или даже выше. Так, в некоторых вариантах осуществления максимальные скорости потока текучей среды вокруг волокна, используемые в опорном канале 250 для волокна, составляют выше 100, выше 200, выше 400 и, возможно, даже выше 600 км/час. В некоторых вариантах осуществления максимальные скорости потока текучей среды вокруг волокна, использованные в опорном канале 250 для волокна, были выше 900 км/час. Например, заявители успешно применяли поток текучей среды вокруг волокна в опорном канале 250 для волокна со скоростью 1000 км/час. Однако раскрытые здесь способы, конечно, не ограничиваются этими скоростями потока текучей среды, и фактически скорость потока текучей среды может быть предпочтительно выбрана для обеспечения расположения волокна в желательном положении внутри опорного канала 250 для волокна в зависимости от условий вытягивания (например, скорости вытягивания, величины натяжения и т.д.) и конструкции гидродинамического подшипника. В еще одном варианте осуществления величина расхода потока текучей среды может варьировать от около 3 л/сек до около 4 л/сек. Конечно, может быть применена любая величина расхода потока текучей среды, достаточная для поддерживания оптического волокна в желательном положении при данной величине натяжения. Применение таких высоких скоростей потока текучей среды может значительно упростить охлаждение оптического волокна. Чем больше различие между температурой волокна и температурой текучей среды, пропускаемой через гидродинамический подшипник, и чем выше скорость потока текучей среды, тем выше степень охлаждения, которая может быть достигнута. В некоторых вариантах осуществления температура волокна, поступающего в гидродинамический подшипник, может быть более чем на 100°С, более чем на 500°С, более чем на 1000°С и даже более чем на 1500°С выше, чем температура текучей среды, проходящей через гидродинамический подшипник и поддерживающей волокно внутри него. При использовании таких разностей температур в обсужденном выше варианте осуществления, при скорости вытягивания оптического волокна более 10 метров в секунду и предпочтительно более 20 метров в секунду волокно, имеющее температуру на входе в гидродинамический подшипник 1100°С, может быть охлаждено почти на 1000°С, то есть примерно до уровня 100°С, при использовании текучей среды (предпочтительно воздуха) с комнатной температурой (то есть около 20°С) при пропускании волокна через гидродинамический подшипник, чтобы выполнить поворот волокна, достигающий угла 180 градусов. Эта очень значительная степень охлаждения иллюстрирует способность используемых гидродинамических подшипников, таких как представленные здесь, охлаждать волокно более чем на 50°С, 200°С, 500°С, 700°С и даже больше чем на 900°С. Возможно, еще более существенным является то, что эти степени охлаждения волокна могут быть достигнуты в пределах протяженности волокна (то есть протяженности периметра, в которой волокно подвергается воздействию подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике) менее 3, более предпочтительно менее 2 и наиболее предпочтительно менее 1 метра. Однако могут быть применены большие или меньшие расстояния контакта волокна и подушки из текучей среды, в зависимости от желательных результатов и компоновки производственной площадки. Значительная охлаждающая способность представленных здесь гидродинамических подшипников позволяет полностью отказаться от гелиевых систем охлаждения в процессе вытягивания оптического волокна.

Радиус гидродинамических подшипников 116 не имеет существенного значения. В некоторых вариантах осуществления гидродинамический подшипник скомпонован для обеспечения радиуса поворота волокна от около 8 до 16 см. Могут быть применены большие или меньшие радиусы гидродинамических подшипников, или могут быть использованы дополнительные гидродинамические подшипники, например, в зависимости от того, желательно ли усиленное охлаждение (в каковом случае может быть предпочтительным увеличенный радиус гидродинамического подшипника), или от ограничительных условий процесса вытягивания волокна.

Стеклянную заготовку 110 предпочтительно формируют из легированного кварцевого стекла. Заготовка 110 может быть сформирована так, чтобы была легирована либо сердцевина, либо оболочка (если таковая присутствует) вытягиваемого волокна, или так, чтобы были легированы и сердцевина, и оболочка вытягиваемого волокна. Кварцевое стекло может быть легировано, например, одним или более из германия, фтора, фосфора или хлора или комбинации таковых. Могут быть также применены другие легирующие добавки. Авторы настоящего изобретения нашли, что легированные германием волокна проявляют тепловое старение в большинстве условий изготовления. Способы и устройства для формирования заготовки 110 хорошо известны и без труда понятны квалифицированным специалистам в этой области технологии. Такие способы включают IVD (внутреннее осаждение паров), VAD (вертикальное осевое осаждение), MCVD (модифицированное химическое осаждение из газовой фазы), OVD (внешнее парофазное осаждение), PCVD (плазмохимическое осаждение из паровой фазы) и тому подобные.

Описаны примеры применимых композиций первичного и необязательного вторичного покрытия согласно настоящему изобретению, которые получают следующим образом. Композиция первичного покрытия включает олигомер, в котором олигомер получают реакцией с участием полиола, имеющего “m” гидроксильных функциональных групп, из которых “n” гидроксильных функциональных групп указанного полиола расходуют на формирование олигомера, и значение “m” больше, чем значение “n”, например, такой как акрилат или метакрилат. Предпочтительно, композиция первичного покрытия также включает по меньшей мере один мономер и по меньшей мере один фотоинициатор. Дополнительно, композиция первичного покрытия согласно настоящему изобретению может необязательно включать любое число добавок, например активаторы склеивания, антиоксиданты, катализаторы, смазочные средства, сомономеры, несшитые смолы с низкой молекулярной массой и стабилизаторы. Некоторые добавки (например, агенты переноса цепи) могут действовать для контроля процесса полимеризации, тем самым влияя на физические свойства (например, модуль упругости, температуру стеклования) продукта полимеризации, образованного из композиции первичного покрытия. Другие добавки могут оказывать влияние на целостность продукта полимеризации композиции первичного покрытия (например, защиту от деполимеризации или окислительного разложения).

Композиция вторичного покрытия обычно содержит жидкие уретан-акрилаты, молекулы которых сшиваются при полимеризации. Другие материалы, пригодные для применения в материалах вторичного покрытия, а также соображения относительно выбора этих материалов, хорошо известны в технологии и описаны в Патентах США №№ 4962992 и 5104433 на имя Chapin, описания которых включены здесь ссылкой.

В композициях первичного и вторичного покрытий предпочтительно используют фотоинициатор. Фотоинициатор должен быть пригодным для того, чтобы вызывать полимеризацию (то есть отверждение) композиции после нанесения ее на стеклянное волокно. Для многих покровных композиций на основе акрилатов предпочтительны такие фотоинициаторы, как кетонные фотоинициирующие и/или фосфиноксидные добавки. При применении в композициях согласно настоящему изобретению фотоинициатор присутствует в количестве, достаточном (например, от 0,5 до 10 весовых процентов) для проведения быстрого ультрафиолетового отверждения.

Фотоинициатор обеспечивает приемлемую скорость отверждения, не вызывая преждевременного гелеобразования покровной композиции. Желательная скорость отверждения представляет собой любую скорость, достаточную для достижения значительного отверждения покровного материала (то есть более 85%, предпочтительно более 90%, более предпочтительно 95%) покровной композиции. При измерении по кривой зависимости между дозой и модулем скорость отверждения покрытия со значениями толщины от около 25 до около 100 мкм предпочтительно составляет менее чем около 1,0 Дж/см² и более предпочтительно менее чем около 0,5 Дж/см².

Применимые фотоинициаторы для композиций первичного и вторичного покрытий включают, в качестве примера, 1-гидроксициклогексилфенилкетон (например, Irgacure 184, производимый фирмой Ciba Specialty Chemical (Хоторн, Нью-Йорк)), бис(2,6-диметоксибензоил)-2,4,4-триметилфенилфосфиноксид (например, промышленные смеси Irgacure 1800, 1850 и 1700, производимые фирмой Ciba Specialty Chemical), 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон (например, Irgacure 651, производимый фирмой Ciba Specialty Chemical), бис(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид (Irgacure 819), (2,4,6-триметилбензоил)дифенилфосфиноксид (Lucerin TPO, производимый фирмой BASF (Мюнхен, Германия)), этокси-(2,4,6-триметилбензоил)фенилфосфиноксид (Lucerin TPO-L от фирмы BASF) и их комбинации.

Излучатели 122А, 122В предпочтительно включают корпус 322, окружающий волокно и имеющий отверстие 323, расположенное так, чтобы служить в качестве выходного канала волокна 114. Цилиндрические гильзообразные стенки 326 (которые могут быть, например, сформированы из отражающего материала) проходят через излучатель 122А, 122В и определяют канал 330 в нем. Стенки 326 каждого излучателя, окружающие канал 330, включают один или более источников ультрафиолетового излучения (не показаны), которые создают желательное излучение внутри зоны облучения. После каждой стадии нанесения покрытия может быть использовано несколько излучателей для формирования зоны облучения желательной длины. Излучатели приспособлены для принятия и проведения оптического волокна 114. Однако будет понятно, что могут быть также использованы другие компоновки корпуса и компоненты.

Канал 330 предпочтительно имеет диаметр с размером D более 15 мм во всех местах вдоль его длины и предпочтительно между около 15 мм и 30 мм, чтобы обеспечить вытягиваемому волокну возможность легко проходить через него. Термин «длина L» зоны облучения определяют как длину всей зоны облучения, то есть L=L_p+L_S=∑l_i, где L_p представляет длину зоны первичного облучения, Ls представляет длину зоны вторичного облучения, l_i представляет длину зоны облучения, создаваемой каждым отдельным облучающим устройством 122_i, и индекс “i” представляет число используемых облучающих устройств. Например, l_i может быть длиной от 10 до 50 см, например 25 см. Если в системе используют в целом 4 облучающих устройства (2 в зоне облучения и 2 в зоне вторичного облучения), каждый по 25 см длиной, то значение L = 100 см. Подобным образом, если в системе используют в целом 6 облучающих устройств, каждый по 25 см длиной, то значение L = 150 см. Если допустить, что мощность падающего на волокно ультрафиолетового излучения не меняется, то чем выше скорость вытягивания, тем быстрее волокно движется через каждую зону облучения, и тем самым либо большее число облучающих устройств, либо более длинные таковые требуются для проведения того же отверждения на быстрее перемещающемся волокне. Длина L всей зоны облучения в целом предпочтительно составляет между около 1 м и 10 м и более предпочтительно между около 1,5 м и 8 м, например между около 3 м и 7 м. Предпочтительная длина L будет зависеть от скорости вытягивания волокна 114, и примерами диапазонов скорости вытягивания являются величины от около 10 м/сек до около 100 м/сек, такие как от около 10 м/сек до 75 м/сек, в том числе от около 20 м/сек до 50 м/сек. Присутствие гидродинамических подшипников 116 (как показанно на ФИГ. 1) ниже по потоку относительно устройства 300 для формирования оптического волокна позволяет иметь зону облучения с увеличенной длиной L (где L =Lp + L_S), такую как зона облучения, имеющая длину L по меньшей мере 1,5 метра, более предпочтительно по меньшей мере 2,5 или 3 метра, в том числе зона облучения, имеющая длину L по меньшей мере 4 метра, и дополнительно включая зону облучения, имеющую длину L по меньшей мере 5 метров. По меньшей мере в одном варианте осуществления общее время пребывания волокна в зоне облучения составляет менее 1 секунды, предпочтительно менее 0,5 сек, предпочтительно между 0,03 и 0,2 сек.

Предпочтительно, всю систему для формирования оптического волокна в целом размещают в помещении, защищенном от наружных воздействий, таком как строение или фабрика, имеющие крышу с высотой между около 10 и 30 метрами. Предпочтительно, вертикальное расстояние h между печью 112 и устройством 120А для нанесения покрытия составляет менее 6 м, более предпочтительно менее 5 м, еще более предпочтительно менее 4 м (например, меньшее или равное 3 м, 2,5 м, 2 м, 1,5 м, 1 м, 0,75 м или 0,5 м). По меньшей мере в одном варианте осуществления общая длина L (всей) зоны облучения может занимать по меньшей мере 10% вертикальной высоты всей системы в целом, в том числе по меньшей мере 20% вертикальной высоты всей системы в целом. В дополнение, длина L зоны облучения может занимать по меньшей мере 25% вертикального расстояния между крышей и полом строения или фабрики, в которых расположена вся система, в том числе по меньшей мере 30% вертикального расстояния между крышей и полом строения или фабрики, в которых расположена вся система.

Натяжное устройство 128 может представлять собой любое подходящее устройство для регулирования натяжения вытягиваемого волокна 114. Предпочтительно, натяжное устройство 128 включает микропроцессор, который непрерывно получает входной сигнал от одного или более датчиков натяжения волокна и/или диаметра (не показаны) и действует для корректирования натяжения волокна 114 по необходимости. В предпочтительном варианте осуществления натяжение запрограммировано в расчете на контролируемый диаметр, который должен быть равным заданному значению диаметра, сохраняемому в памяти.

Кроме того, когда волокно 114 пропускают через канал 330, волокно 114 удерживают внутри излучателя(-лей) при выбранной величине натяжения F_T. Предпочтительно, величина натяжения F_T варьирует между около 25 и 200 граммами. Более предпочтительно, величина натяжения F_T варьирует между около 60 и 180 граммами. Наиболее предпочтительно, величина натяжения F_T варьирует между около 90 и 150 граммами. Общую длину L зон первичного и вторичного облучения выбирают так, что первичное и вторичное покрытия, по существу, отверждаются (то есть более чем на 85%, предпочтительно более чем на 90%, более предпочтительно на 95% отверждаемой покровной композиции). Волокно остается внутри излучателей в течение выбранного времени пребывания t_T для облучения, которое, как указано выше, предпочтительно составляет менее 0,5 сек. Предпочтительно, время пребывания внутри зоны первичного облучения также составляет менее 0,2 сек, и время пребывания внутри зоны первичного облучения также составляет менее 0,2 сек. Более предпочтительно, время пребывания внутри зоны первичного облучения составляет менее 0,1 сек, и время пребывания внутри зоны первичного облучения составляет также менее 0,1 сек.

Присутствие гидродинамических подшипников 116 (как показанно на ФИГ.1) ниже по потоку относительно печи для получения оптического волокна позволяет иметь зону облучения с увеличенной длиной L, например, по меньшей мере 1,5 метра. Согласно некоторым вариантам осуществления, при эксплуатации способы согласно вариантам осуществления изобретения могут включать стадии, в которых: (i) вытягивают обнаженное оптическое волокно из источника нагретого стекла, такого как заготовка оптического волокна, со скоростью вытягивания, большей и равной 10 м/сек, предпочтительно большей или равной 20 м/сек, в том числе большей или равной 30 м/сек, и предпочтительно более 40 м/сек, после чего (ii) покрывают волокно композицией первичного покрытия и облучают первичное покрытие выдерживанием оптического волокна в зоне первичного облучения в течение времени пребывания, которое по меньшей мере в одном варианте осуществления может быть более 0,005 секунды и менее 0,25 секунды и в других вариантах осуществления может составлять по меньшей мере 0,01 секунды (такое как от 0,02 секунды до 0,4 секунды), затем (iii) покрывают волокно композицией вторичного покрытия и облучают по меньшей мере вторичное покрытие выдерживанием оптического волокна в зоне вторичного облучения в течение времени пребывания, которое по меньшей мере в одном варианте осуществления может быть более 0,005 секунды и менее 0,25 секунды, и в других вариантах осуществления может составлять по меньшей мере 0,01 секунды (такое как от 0,02 секунды до 0,4 секунды), в которых (а) длина Lp зоны первичного облучения составляет по меньшей мере 0,5 метра, такая как по меньшей мере 1 метр или по меньшей мере 1,5 метра, предпочтительно по меньшей мере 2 метра, более предпочтительно по меньшей мере 2,5 метра, более предпочтительно по меньшей мере 3 метра, например 4 или 5 метров; (b) длина Ls зоны вторичного облучения составляет по меньшей мере 0,5 метра, такая как по меньшей мере 1 метр, или по меньшей мере 1,5 метра, предпочтительно по меньшей мере 2 метра, более предпочтительно по меньшей мере 3 метра, например 4 или 5 метров; и (с) общая длина L = Lp + Ls составляет по меньшей мере 1 метр, более предпочтительно по меньшей мере 2 метра, еще более предпочтительно по меньшей мере 2,4 метра или 2,5 метра (например, 2,7 м, 2,8 м), предпочтительно по меньшей мере 3 метра (например, 3,3 м, 3,5 м, 3,75 м), предпочтительно по меньшей мере 4 метра, например 4,5, 6, 7 или 8 метров. Например, общая длина L=Lp+Ls может быть 2,2 м<L<3,7 м, или 2,4 м <L< 4,5 м.

Вытягивание с высокой скоростью (более 20 м/сек) позволяет получать большие объемы оптического волокна, которое затем покрывают и облучают в соответствии с аспектами настоящего изобретения для получения высококачественного покрытого волокна.

Примеры 1-14, представляющие разнообразные варианты осуществления настоящего изобретения, изложены в Таблице 1. Эти примеры соответствуют степени отверждения покрытия на 85%-95%, падающему на волокно УФ-излучению с мощностью 118 Вт/см, и показывают обработку оптического волокна в зоне первичного и вторичного облучения, имеющей соответственно указанную длину Lp, Ls в метрах, и общую длину L=Lp+Ls, а также указанную скорость вытягивания оптического волокна в метрах в секунду. Следует отметить, что хотя в этих примерах продолжительность облучения в зоне облучения первичного покрытия является такой же, как продолжительность облучения в зоне облучения вторичного покрытия, время облучения для покрытий будет зависеть от конкретных составов покрытий и не должно быть одинаковым.

Таблица 1 Пример Скорость вытягивания волокна
(м/сек) Длина Lp зоны первичного облучения (метр), и число первичных излучателей Длина Ls зоны вторичного облучения (метр), и число вторичных излучателей Длина L зоны облучения (метр) 1 10 0,3 метров; 1 0,3 метров; 1 0,6 метров 2 15 0,6 метров; 2 0,6 метров; 2 1,2 метров 3 20 0,9 метров; 3 0,9 метров; 3 1,8 метров 4 25 0,9 метров; 3 0,9 метров; 3 1,8 метров 5 30 1,2 метров; 4 1,2 метров; 4 2,4 метров 6 35 1,2 метров; 4 1,2 метров; 4 2,4 метров 7 40 1,5 метров; 5 1,5 метров; 5 3,0 метров 8 45 1,5 метров; 5 1,5 метров; 5 3,0 метров 9 50 1,8 метров; 6 1,8 метров; 6 3,6 метров 10 55 2,1 метров; 7 2,1 метров; 7 4,2 метров 11 60 2,1 метров; 7 2,1 метров; 7 4,2 метров 12 70 2,4 метров; 8 2,4 метров; 8 4,8 метров 13 75 2,7 метров; 9 2,7 метров; 9 4,8 метров 14 100 3,6 метров; 12 3,6 метров; 12 7,2 метров

Квалифицированным специалистам в этой области технологии будет очевидно, что могут быть сделаны разнообразные модификации и вариации настоящего изобретения без выхода за пределы концепции и объема изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и вариации настоящего изобретения, при условии, что они остаются в пределах области прилагаемых пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.

Изобретение относится к способам и устройствам для получения оптического волокна. В способе получения оптического волокна вытягивают обнаженное оптическое волокно из заготовки вдоль первого маршрута со скоростью по меньшей мере 10 м/сек; приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью текучей среды в гидродинамическом подшипнике и перенаправляют указанное обнаженное оптическое волокно вдоль второго маршрута, когда указанное обнаженное оптическое волокно вытягивают вдоль указанной области подушки из текучей среды. Затем наносят покрытие на обнаженное оптическое волокно и облучают указанное покрытое волокно по меньшей мере в одной зоне облучения до частичного отверждения указанного покрытия, при этом подвергают оптическое волокно воздействию ультрафиолетового света. Техническим результатом изобретения является повышение скорости вытягивания волокна без увеличения высоты применяемого устройства. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

1. Способ получения оптического волокна, содержащий этапы, при которых:
вытягивают обнаженное оптическое волокно из заготовки вдоль первого маршрута со скоростью вытягивания по меньшей мере 20 м/с;
приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике и перенаправляют указанное обнаженное оптическое волокно вдоль второго маршрута, когда указанное обнаженное оптическое волокно вытягивают вдоль указанной области подушки из текучей среды;
наносят покрытие на обнаженное оптическое волокно;
облучают указанное покрытое волокно по меньшей мере в одной зоне облучения по меньшей мере до частичного отверждения указанного покрытия, при этом подвергают оптическое волокно воздействию ультрафиолетового света.

2. Способ по п.1, в котором
указанная зона облучения имеет общую длину L, при этом L составляет по меньшей мере 1,5 м.

3. Способ по п.2, в котором указанная общая длина L составляет по меньшей мере 3 м.

4. Способ по п.2, в котором указанная общая длина L составляет по меньшей мере 5 м.

5. Способ по п.2, в котором оптическое волокно облучают источниками ультрафиолетового излучения, имеющими среднюю мощность по меньшей мере 300 Вт/дюйм (118,1 Вт/см).

6. Способ по п.2, в котором оптическое волокно облучают источниками ультрафиолетового излучения, имеющими среднюю мощность по меньшей мере 500 Вт/дюйм (196,85 Вт/см).

7. Способ по п.2, в котором общее время пребывания волокна в зоне облучения составляет менее 0,5 с.

8. Способ по п.1, в котором скорость вытягивания составляет от 30 до 100 м/с.

9. Способ по п.8, в котором скорость вытягивания составляет от 30 до 70 м/с.

10. Способ получения оптического волокна, содержащий этапы при которых:
вытягивают обнаженное оптическое волокно из заготовки вдоль первого маршрута со скоростью вытягивания по меньшей мере 10 м/с;
приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике и перенаправляют указанное обнаженное оптическое волокно вдоль второго маршрута, когда указанное обнаженное оптическое волокно вытягивают вдоль указанной области подушки из текучей среды;
наносят покрытие на обнаженное оптическое волокно;
облучают указанное покрытое волокно по меньшей мере в одной зоне облучения по меньшей мере до частичного отверждения указанного покрытия, при этом подвергают оптическое волокно воздействию ультрафиолетового света, при этом этапы вытягивания волокна из источника нагретого стекла и обработки волокна в зоне обработки выполняют вдоль первого маршрута, и в способе дополнительно:
приводят обнаженное оптическое волокно в контакт с областью текучей среды в гидродинамическом подшипнике, причем указанный гидродинамический подшипник включает канал, причем указанный канал определяется по меньшей мере двумя боковыми стенками, причем волокно удерживают внутри области указанного канала, который является достаточным, чтобы указанное волокно находилось во взвешенном состоянии внутри канала, по существу, в результате разности давлений, которая присутствует ниже волокна внутри канала, причем указанную разность давлений обеспечивают более высоким давлением, создаваемым подведением указанной текучей среды под волокно внутри канала, по сравнению с давлением, которое имеет место над волокном, и перенаправляют волокно вдоль второго маршрута по мере вытягивания указанного обнаженного оптического волокна вдоль указанной области подушки из текучей среды.

11. Способ по п.10, в котором указанная общая длина L составляет по меньшей мере 5 м.

12. Способ по п.10, в котором оптическое волокно облучают источниками ультрафиолетового излучения, имеющими среднюю мощность по меньшей мере 300 Вт/дюйм (118,1 Вт/см).

13. Способ по п.10, в котором общее время пребывания волокна в зоне облучения составляет менее 0,5 с.

14. Способ по п.10, в котором скорость вытягивания составляет от 30 до 100 м/с.

15. Способ по п.14, в котором скорость вытягивания составляет от 30 до 70 м/с.

16. Способ по п.10, в котором волокно вытягивают со скоростью вытягивания, большей или равной 30 м/с.

17. Способ получения оптического волокна, содержащий этапы при которых:
вытягивают волокно из источника нагретого стекла со скоростью вытягивания, большей или равной 20 м/с,
покрывают указанное волокно по меньшей мере одним оптическим покрытием;
приводят указанное обнаженное оптическое волокно в контакт с областью подушки из текучей среды в гидродинамическом подшипнике и
облучают оптическое волокно выдерживанием оптического волокна в зоне облучения в течение общего времени пребывания между 0,01 и 0,5 с, при этом общая длина L составляет по меньшей мере около 2 м.

18. Способ по п.17, в котором волокно вытягивают со скоростью вытягивания, большей или равной 30 м/с, и величиной натяжения между около 25 и 200 г.

19. Способ получения оптического волокна, содержащий этапы при которых:
вытягивают волокно из источника нагретого стекла со скоростью вытягивания, большей или равной 20 м/с,
покрывают указанное волокно по меньшей мере одним оптическим покрытием и
облучают оптическое волокно выдерживанием оптического волокна в зоне облучения в течение общего времени пребывания между 0,01 и 0,5 с, при этом дополнительно:
приводят обнаженное оптическое волокно в контакт с областью текучей среды в гидродинамическом подшипнике, причем указанный гидродинамический подшипник включает канал, причем указанный канал определяется по меньшей мере двумя боковыми стенками, причем волокно удерживают внутри области указанного канала, который является достаточным, чтобы указанное волокно находилось во взвешенном состоянии внутри канала, по существу, в результате разности давлений, которая присутствует ниже волокна внутри канала, причем указанную разность давлений обеспечивают более высоким давлением, создаваемым подведением указанной текучей среды под волокно внутри канала, по сравнению с давлением, которое имеет место над волокном, и перенаправляют волокно вдоль второго маршрута по мере вытягивания указанного обнаженного оптического волокна вдоль указанной области подушки из текучей среды.

20. Способ по п.19, в котором волокно вытягивают со скоростью вытягивания, большей или равной 30 м/с, и величиной натяжения между около 25 и 200 г.

21. Способ получения оптического волокна, причем в указанном способе вытягивают волокно из источника нагретого стекла со скоростью вытягивания, большей или равной 20 м/с, покрывают указанное волокно способным к полимеризации покрытием; и отверждают указанное покрытие выдерживанием оптического волокна в зоне УФ-облучения, в котором общая длина L зоны облучения составляет по меньшей мере около 2 м.

22. Способ по п.21, в котором волокно вытягивают со скоростью вытягивания, большей или равной 30 м/с.

23. Способ по п.21, в котором указанная общая длина L составляет по меньшей мере 3 м.