本发明涉及制备细长玻璃体，特别是以SiO2为原料的光波导用的预制件的方法，在此方法中，先由玻璃粉料制成多孔体，然后把多孔体烧结成玻璃体。 在DE-OS3217965中介绍过这样一种方法。在该方法中，由玻璃粉料制成多孔体的过程如下：把玻璃粉料松散地装入压制模具中，然后把松散装入的粉料压制成多孔体的形状。这种装料步骤也可以称为一次装料，特别是在粉料有很细分布的情形下，只会得到很小的密度。结果使保持形状的压制变得很困难。再有，在以这一方法进行的装料过程中，由于粉料中形成桥结构。因而可能会产生空洞，从而使压制模具装料不均匀。
DE-PS32 40 355也介绍了一种类似的制备方法。在该方法中，将小颗粒状的玻璃料松散地堆成一种块状体，在其堆积过程中，此块状体的四周形状得到稳定。然后用压制方法，由它们制得多孔体。这一制备方法也有如下缺点，从堆积开始，此块体中的密度很小，并有可能形成空穴，这一点使保持形状的压制变得很困难。
为此，本发明的目标在于提供一种能避免传统方法的这些缺点的制备方法。权利要求1中提出的方法达到了这一目标。在从属权利要求中提出了这一制备方法的最佳实施方案以及进一步发展。特别地，权利要求14涉及实施根据本发明的方法的设备。
下面，将参照附图1至3并结合例子，更为详细地解释本发明，在附图中：
图1 展示按照本发明提出地制备方法把玻璃粉料装入压制模具的一种设备。
图2 展示了用于调节图1中所示设备的装料的一种装置。
图3a 展示了用于制作管状多孔体的一种供料设备的一部份。
图3b 展示了图3a中所示的供料设备相配合的一种压制模具。
下面，着眼于本发明在制备光波导用的预制件方面的实际应用，来描述本发明，其原料以SiO2为主，为了改变材料的折射率，原料中通常含有一种或几种掺杂剂，如GeO2、P2O5、F、B2O3。应当指出，按照本发明的制备方法也适于制备除光波导外的其他制品。只要能把所使用的原料制成粉末状，能把它们压制成多孔体，并把多孔体烧结成玻璃体。
图1中所示的设备包括一个贮料器1，其中装有玻璃粉原料，这个贮料器是密封的，与外界大气隔绝。就前面提到的实际应用情况而论，涉及到以SiO2为主要成份、用合成法制备的玻璃粉料，其中也可能加入一些掺杂剂。为了制备材料，不仅可以使用前面提到的先有公开中介绍的化学气相反应法，以及火焰水解法（也称为热解法），也可以使用所谓的“湿化学”法，在这种湿化学法中，由化学液相反应得到沉淀物。其后将沉淀物烘干得到粉料。
在把粉料装入料罐之前，根据由合成法得到的粉料的湿度和纯度。可能有必要通过在真空中回火对粉料进行干燥处理和/或通过在含氯环境中的热处理对粉料进行提纯;或最好进行这些处理。由于粉料的表面非常之大，所以这种干燥和提纯的效果要比在制成多孔体之后的相应处理的效果大得多。相应地，这一预处理允许使用纯度较低和湿度较大而制备成本较低的材料。为了增加粉料的体密度，从而便于保持形状的压制，可能有必要或最好使粉料结团，为此目的，可采用的方法有热处理、机械处理或者液体处理。
在贮料器1内靠近底部处，有一个螺旋供料器3，它是由外部的电动机驱动的。借助于此螺旋供料器，装在贮料器的粉料能通过一根长供料管道从贮料器1运出。供料管道4伸入到待装料的压制模中。在给出的例子中，压制模是一根有柔曲性的软管5，在它的位于供料方向的一端，用盖6将它封住。由于螺旋供料器借助由它的电动机产生的供料力朝着盖6的方向压料，并且盖6受到与供料方向相反的反向力的作用，从而产生了装料压力。
为了限制装料压力，提供了一种能产生可调反向力的设备，在下文将参照图2对这种设备进行说明。装料压力的作用会使作压制模具的柔曲软管不规则地扩张，这样会与所要求的圆柱形装入料产生相当大的偏离。由于这个缘故，在装料过程中，用围绕软管的一刚性形状保持部件使软管5的形状保持稳定。实际上，一根管子便足以达到这个目的，把软管的端部塞过该管，而且在装料过程中软管贴付该管的内壁。但是，由于在其后的已装入软管材料的压制过程中，体积会发生相当大的收缩，所以在这个压制过程中，在软管5中会引起折皱。这些折皱可以在所得到的多孔体表面看到，如果不采取专门的对策，会使多孔体表面产生不希望有的折皱和波纹。根据按本发明制备方法的一个最佳实施方案，提出了一个对付措施，即在装料过程中使软管5予扩张进行，从而防止在以后的压制过程中形成皱折。能实现这一点，是因为使用一种双壁管7作为稳定形状的刚性体，该双壁管7的内壁如图中所示地打了许多小孔，两个壁之间的内部空间既能够承受增大的压强，也能够承受减小的压强。为了实现压强的变化，在管7的外壁设有装上管接头（或插口）8的开口，该管接头上能套上真空泵抽气管。这个真空泵，如喷水抽气泵，在管壁间的空隙中产生负压。该负压通过多孔内壁作用在软管5上，沿着内壁的方向拉它，并使它扩张到与该内壁平滑接触的程度。因此，这样的刚性形状保持件使软管5予扩张，同时，使软管5的形状在装料过程中保持稳定。
为了密封供料管4和予扩张软管5之间的空间，用密封环9围绕供料管4的出口端，这个密封环固定在供料管上，并用它在供料管4和预扩张软管5间提供一个恒定的摩擦力，此摩擦力与供料管4伸入到压制模具中的长度无关。
用上述的盖6来密封位于供料方向上的压制模端口，在这个盖对着压制模的一侧，设有一个截锥形突出部分10，它盖在软管5上并被压向管7的端口，从而使其外套表面牢固地与软管的端口接触，从而将它密封。用图中未画出的固定装置，例如夹钳，把这个盖装在管7上，它能够装在管7的外侧，或者用一个包围该盖的螺丝帽把它拧在管7的外侧上。
在把粉料装入所述的压制模中时，装料压力使粉料得到了预压实。在此过程中，螺旋供料器的供料力推动包括形状保持部件在内的整个压制模，其方向与作用在盖上的反向力相反，使压制模具沿着供料方向离开供料管，直到软管5的整个内部空间差不多都装满了预压实粉料。在装料操作期间，压制模具相对于供料管的运动方向由压制模具下间所示的箭头表示，其指向沿着供料方向（图1）。
装料操作结束后，关闭真空泵，从管接头或插口8取下抽气管。装入的预压实粉料使得经过予扩张的软管5保持在其扩张状态。这时，从装料设备上取下包括它的形状保持部件在内的压制模具，整个装料设备示于图2，下文中还要进行说明。再用一个相应于上述盖6的盖将压制模具的另一端口密封，然后把它放在等静压机的工作液体中。该等静压机的工作液体由管接头或插口8进入双壁管7的间隙中，空隙中的空气也从该管接头或插口，或从另一个开口逸出。随后，把等静压机的压强控制在100至300巴（bar）的范围内，此压强通过管7的多孔内壁作用在预扩张软管的外侧，使整个软管沿径向受压，从而得到所要求的多孔体。虽然等静压机从各个方面向装在压机中的这个结构施加均匀的压力，但是在目前的情形下，由于软管的两端都被刚性盖所密封，故这个压力只是沿径向作用在压制模具上，这样在压制过程中，装入料的纵向尺寸保持不变。
与前面提到的DE-PS 3040355中作为一种最佳压制方法的等压压制工艺不同，专门沿径向压制使制造长连续多孔体变得容易，因为压制过程的参数并不由长度而改变。
在压制操作完成后，从等静压机中取下管7，把一个或二个盖打开，然后从管7中取下被软管5包围的受压体。接着，再扩张软管5，从那里取下压好的多孔体，在进一步加工之前，可能有必要用诸如研磨表面的方法对多孔体表面进行机械加工，直到它的几何形状合乎要求。
接着对多孔体进行物理和/或化学清洁处理。作为物理清洁处理，可以把它放在电弧中或高压等离子体中进行清洁处理，而作为化学清洁处理，可以在含氯环境中对它进行热处理，以便从多孔体中除去可能含有的任何羟基和过渡金属杂质。
由上述制备方法得到的多孔体具有均匀的材料组成。这时，可以进一步把它加工成光波导，例如，把多孔体通过烧结制成玻璃体，然后从制成的玻璃体拉制成玻璃纤维。
在最简单的情形下，可以在拉制过程中把折射率比玻璃料小的透明塑料包层涂覆在玻璃纤维上，由此得到塑料包层纤维形式的光波导，即所谓的PCS（塑料包层石英）纤维。但是也可以用其他任何方法把多孔体进一步加工成各种类型的光波导，这一点还要在下文中说明。
现在，参照图2来说明装料设备的全部结构，（其中与本发明制备方法有关的重要细节已于图1中示出），特别是说明在装料期间产生与螺旋供料器的供料力方向相反的反向力的设备。下述部件都牢固地安装在底板11上：贮料器1，从它上面伸出供料管4;垂直放置在底板上的安装板12，安装板12和贮料器1被设置在底板11相对的两端;支承架13，它是以桥形方式装在底板上的，即其过梁14的长度方向与底板的纵轴相垂直，并与安装板12的方向相平行。在支承架竖直部件和安装板12之间装有如导管15那样的两个互相平行的导向部件，在导管15上，装有导向套筒17的反压板16可沿着底板的纵向在支承架和安装板之间移动。
内有压制模具，并有供料管4伸入其中的管7，可以象反压板16那样，沿着纵向移动，因为它是刚性但可拆卸地与反压板16相连接，或者因为它是可移动地放置在导引槽中，它被一个盖密封的一端口与反压板相接触而没有相连接。借助一个可调重物18，从外面把反压板16与管7的这一端相贴紧，这个重物18通过牵引绳索19和绳索轮20悬挂在支承架13上，由于螺旋供料器的作用，把管7内的粉料推向该管的这一端，牵引绳索19装在反压板16的两侧。
这样，在装料过程中，由于螺旋供料器的作用，压制模具被沿着供料方向推离开供料管，结果使装入的粉料得到了预压实。进行预压实的压力取决于重物18，这个重物挤压反压板，因此也就以与螺旋供料器的供料力方向相反的方向，挤压着供料管的这一端，粉料装入模具的供料速度是由螺旋供料器的结构及其转速决定的，而装料压力可通过重物18来调节。
不言而喻，还有其它一些设备也适于以可调的装料压力把粉料装入压制模具中。例如，在运动学上操作方向相反的一种设备也是可能的，在该设备中，管7是固定地设置的，而与作用方向与供料力方向相反的可调重物相对，贮料器连同供料管4的设置使之可以沿着与供料方向相反的方向移动。
原则上，参照图1所描述的装料操作也能应用于待制成的多孔体的构成不均匀，但材料组成沿着径向改变材料这种情况。这是可能的，因为除了所示的把压制模具纵轴区域内的粉料运至其内的螺旋供料器3之外，还可安装与中心螺旋供料器3共轴放置的一个或几个其他的螺旋供料器，用于把其它结构的料装入紧靠中心区域的共轴区域中。这时，这些螺旋供料器被配置在几个共轴放置的供料器管道之间的空隙中。对每一个螺旋供料器，都能分别调节其供料速度和装料压力。正如前面所说的，在各个区域内达到的最大装料压力取决于作用在管道密封端反向力。通过分别调节由不同螺旋供料器分别产生的装料压力，就能够使沿径向彼此相邻的各个区域的材料组成在轴向上有选定的变化。为了制备各种类型的光波导，按本发明的制备方法，利用这种共轴式螺旋供料器装置，能够制成由蕊玻璃料组成的多孔体，而且如果需要的话，其径向组成可逐渐变化，外面是按任何所要求等级的包层玻璃料。
利用放置成诸如三角形式方形的螺旋供料器，而该供料器周围分别包围有供料器管道，还能够制备其他没有上述那样的完全旋转对称结构的多孔体。这样，便可以制备多蕊光波导。在这种多蕊光波导中，独立的光信号能够互相平行地传播，或者这种光波导具有保持光信号偏振态的特性。如果这种多蕊装置也需要围有一层或几层包层，那么利用另外的一个或几个围绕着这种多蕊装置延伸的螺旋供料器，把一种或几种料装入与多蕊装置共轴的区域中，也能够实现这一点。这里，对每一个供料器，都能分别调节它的装料压力和供料速度。
在本说明书的上述部分，描述的压制模具独立于螺旋供料器装置，它的形状是空心圆柱体。这样，由其后进行的压制得到的总是棒状多孔体。但是，也可以这样来设计压制模具，使得到的多孔体是管状的，为此目的，需要使用一种与图1中所示的螺旋供料器不同的螺旋供料器。这种供料器并不输运在其轴线区域内的料，而是输运与其旋转轴共轴的圆环形横截面区域内的料。图3a中显示了一种这样的螺旋供料器。
这种螺旋供料器20在共轴排列的内管21和外管22之间的空隙中绕着内管旋转，以便把玻璃粉料通过这个空隙输入压制模具以及共轴地离开轴线的区域。
为了形成管状体，可使用图1中所示类型的压制模具，但此时必须把它稍加修改，也可以使用图3所示的压制模具。对图1中所示的压制模具的修改包括沿着它的纵轴，从一端到另一端，配置一根棒或管子，例如石英制做的棒或管子，例如，能把它装在盖6的中心凹槽中，而且在装料过程结束后，也可把它装在另一个盖的相应凹槽中。图3a中所示的这种螺旋供料器，以相应于前面参照图1所描述的那种方式，把粉料装入该石英玻璃棒或管和预扩张软管5之间的空隙中。在压制过程结束后，能容易地从压好的多孔体中心取出该棒状或管状基体。
在图3a中所示的装置在其前端包含有两个密封环23和24，用来密封粉料进入压制模具的区域。这两个密封环23和24与图1中所示的装置中的密封环9相同，能提供与位置无关的恒定摩擦力。在图1中所示的压制模具的情形下，把内密封环23装在内管21的里面。并与棒状或管状基体的外侧相接触，而把外密封环24装在外管22的外侧，并与软管25的内侧相接触。
在图3b中，显示了采用图3a中所示的这类螺旋供料器制做管状多孔体的压制模具的另一种实施方案。这种压制模具由易柔曲软管25和刚性外管26组成。借助图3a中所示的装置，把粉料装入软管25和外管26之间的空隙。为了在装料操作期间使软管25的形状保持稳定，把它套在一刚性基体上。最好用多孔管27作为这样的基体，通过该多孔管27上的孔或洞，压力机的工作液体可将其压力施加于软管25的内部。这样，能把装在软管和刚性外管之间，并在装料期间被预压实的粉料沿着径向压向刚性管外壁。与图1的装置不同，在此装置中不必将软管25预扩张，因为这里在压制操作期间，软管从内向外扩张。而不是象图1的情形那样从外向内压缩。在装料操作期间，用刚性盖228，在位于供料方向的压制模具一端，把与多孔管27接触的软管25和刚性外管26之间的空隙密封起来，这个刚性盖有一个环状凸台29伸入此空隙中，从四周把它密封。为了使工作液体在装料操作结束后能从内部进入多孔管27，盖28的中心有一个小孔。就象压在压制模具另一侧的相应的盖一样。在装料操作之后，用图1中所示的装置，把一个可调的反向力加在盖28的背面，这个反向力限制了装料压力。而且，出于与参照图1所描述的同样的理由，使用这种压制模具对压制是沿着径向进行的，在这种情形下也导致了同样的优点。
有好几种方法能把管状多孔体改变为适于作光波导预制棒的细长的棒状玻璃体。在经过相应于前面结合棒状多孔体所说明的物理、化学处理，以及在必要时的机械处理之后，可以把这种管状多孔体烧结成棒状玻璃体。第二种可能性是把棒状多孔体插入用前述方法制备的管状多孔体中，然后对这个多孔棒一管结构进行烧结而得到棒状玻璃体，如果管状多孔体是由光波导的包层材料和其蕊材料组成的棒状多孔体组成。则在这种情形下，能够用由此得到的玻璃质预制棒制造出蕊子一包层结构的光波导。
由棒状多孔体和管状多孔体制作细长玻璃体的另一种可行的方法，是把管状多孔体烧结成玻璃管，把棒状多孔体烧结成玻璃棒，然后把玻璃棒插入玻璃管中，并将此结构熔融而得到细长玻璃体。
还应当指出，在上述制备方法的每一阶段，从制备粉料直到烧结成适于用作预制件的细长玻璃体，都必须防止材料受到污染。
为此目的，最好让盛放粉料的贮料器始终密封不透气，并且在密封环境中，例如在抽真空的手套箱中把粉料装入压制模具。一个或几个供料器管道从外面通过真空密封通道伸入手套箱中。只是在用盖把压制模具两侧密闭之后，才把压制模具从这个手套箱中取出，然后把它放入等静压机中。
避免污染的另一个措施是，在氯气环境中进行多孔体的热处理，接着在一种设备中把它烧结成玻璃体，在这种设备中，多孔体在含氯气环境中的热处理和烧结工艺之间，一直处于密封环境中。例如，从下向上移动多孔体，先让它通过进行热处理的第一个区域，再把它从那里直接移入进行烧结的第二个区域。
下面，描述另一种可供选样的型式的制备方法，它同样采用根据本发明的原理。即在把料装入压制模具的过程中预压实玻璃粉料，但是，在这一方法中，把料装入压制模具时没有使用任何螺旋供料器，这一变型的制备方法在于，可以用同样的方法设计压制模具，或者压制模具与前面所描述的相类似，但在装料操作期间使压制模具旋转，即使离心力沿其纵轴方向起作用，粉料被装入压制模具，并在这个离心力的作用下得到预压实，装料压力取决于离心力。在这一方法中，也可以使用几根共轴管道来制备径向组成渐变的多孔体，或者管状多孔体。