本发明涉及制备一种细长的玻璃体，特别是SiO2基体光波导预制件的方法，其中，由玻璃粉末原料形成一多孔体，然后烧结而形成玻璃体。 从申请号为0-127956的欧洲专利申请案中了解到这种方法，在这个方法里，由玻璃粉制成多孔体是通过将它松散地装填到模具内，然后在另一个步骤里压实粉料，最后，使填满压实玻璃粉的模具经受硬化粉料的热处理。
松散地装填到模具内的粉料的压实有下列缺点：
1.由于在通过垮连松散地导入的粉末里形成不规则的空间，要在整个模具中获得空间均匀的密度是因难的。由于这个原因，由这种粉料烧结成的玻璃体会显现与所要求的几何形状很不一致。
2.压实的过程会在被压实的粉料里造成应力，因而多孔体将是脆性的。
3.压实过程产生一种已经具有较高密度，也即较低孔隙度的多孔体，于是使干燥/提纯过程变复杂。
因此，本发明的目的在于提供一种避免上述这些缺点的方法。
这个目的是如同在权利要求1里所阐述的那样去达到的。该方法另外的优点和特点在从属权利要求里阐述。权利要求14涉及按照本发明实施该方法的一种装置。
现在借助于附图更为详细地描述该发明，其中：
图1显示一种按照该发明的方法将玻璃粉末原料装填到模具内的装置。
图2显示一种用于图1装置的控制装填压力的机构。
图3显示一种用于形成管状多孔体的输送器的一部分。
在下文中，该发明就应用于光波导的预制件的制造加以描述，原料以Si O2作为基料，为了改变折射率起见，原料一般包含一种或多种掺杂物，诸如Ge O2，P2O5，F，B2O3。应该指出，按照本发明的方法也能用于不同于光波导的物品的制造，只要原料能制成粉末状，定型成多孔体，然后烧结而形成玻璃体。
图1的装置有一个供料容器1，它贮有玻璃粉末原料，在下文也简称为粉料，它四周是密封的。对于上述的应用，粉料是一种以Si O2为基料，如果需要，可带有掺杂物的合成制得玻璃粉末原料，不仅是从参照上述先有技术了解到的化学汽相反应过程和火焰水解作用（也称作热解法），而且所谓的“湿法”化学过程都适用于粉料的制造，其中，粉料是通过来自一个化学液相反应的沉淀作用，接着使沉淀物干燥而获得的。
根据合成制得的粉料的湿度和纯度，在将粉料装填入供料容器以前，通过在真空装置里退火来执行干燥步骤和/或通过在含氯的气氛里热处理来执行提纯步骤可能是必需的或有利的。由于粉料巨大的表面积，干燥和提纯步骤比起在多孔体形成以后相同的处理来更为充分，因而，这种预处理允许使用不太纯的和不太干的粉料，制造这种粉料的成本更低。
为了增加粉料的容积密度，从而便于保持原形压实，通过热的、机械的或液相方法使粉料结块可能是必要的或有利的。
在供料容器1的底部附近有一个由外部的电动机2驱动的螺旋输送器3，通过它，粉料能从供料容器1中经由输送器管道4输送出来。输送器管道4伸突到模具5，粉料填满到模具里，在所示的例子里，模具是石英玻璃管，它在位于输送方向的一端用一个盖子6密闭。装填压力是由朝盖子6的方向以由其电动机预定的输送压力压紧粉料的螺旋输送器及由一个逆着输送方向作用于盖子6上的对抗力产生的。
为限制装填压力，设置了一个装置，它将在下面借助于图2加以说明，它提供一个可调的对抗力。
为了密封在输送管4和模具5之间的空隙，输送管4的出口环绕一个密封圈8，它贴附于输送器管道上，并且在输送器管道4和模具5之间提供一个恒定的摩擦力，这种摩擦力与在任何给定的瞬间输送器管道4伸突入模具内多远无关。
如上所述，模具位于输送方向的端部是被盖子6密封的，在盖子6靠近模具的一边有一个形成截锥体的部分10，它是以这样的方式压进模具5的端部的：它的外侧表面牢固地靠在模具端部并密封后者。盖子是靠夹持工具（未示出）固定的，例如，一个夹具，它能安装在模具外边，或者靠一个能拧在模具外边从而包围盖子的帽盖固定。
当粉料填满到模具里时，它在所施加的装填压力下被压实，螺旋输送器的输送力逆着作用在盖子上的对抗力沿输送方向将整个模具推离输送器管道，直至模具的整个内部空间几乎填满压实的粉料。在装填过程中模具相对于输送器管道的运动由模具下面指着输送方向的箭头表示。
在填满粉料以后，从装填装置中取出模子，图2显示了整个装填装置，并将在后面加以说明，而在加热炉内不置盖子6。在加热炉内，填满压实粉料的模具经受近于1200℃的热处理，在此期间，一种混合气体通过加热炉。
在这工艺过程中，容纳在模具内的压实的粉料经加热而干燥和固结，而混合气体提供所要求的提纯。例如，混合气体由氦、氯和氧组成。化学上惰性的氦具有高扩散率，它驱走残留的气体;氯与粉料的杂质化合，它以羟基和过渡金属的状态存在，形成高挥发的化合物;氧气氧化碳的残余物并防止挥发性的掺杂物挥发。使用能够使氯或氧分离的混合气体也是可能的。依然存在于多孔体内的残留气体在烧结以前也立即被氦驱走。在热处理结束时，其产物是多孔但坚实的物体。由于在热处理时，多孔体的体积略微收缩，物体能容易地从用作模具的石英玻璃管里取出。
如果上述混合气体通过适当的装置加压而流经多孔体，则利用气体经由多孔体而除去多孔体的杂质便特别有效。适用于这一目的的是，例如一个加热炉，其内部能安装用作模具的石英玻璃管，这样，它便形成加热炉的反应器管道的一部分，
作为上述工艺过程的产物的多孔体具有均匀的组分，现在，它就能通过例如经烧结将它变成玻璃体，然后拉延它而得到玻璃纤维这样加工成光波导。
在最简单的情况下，这种纤维能在拉延过程中用一种折射率低于玻璃料的透明塑料涂层涂覆，从而光波导以塑料涂覆硅（PCS）纤维的形式制成。然而，多孔体也能以不同的方式加工成另一种类型的光波导，这将在下文说明。
现在将借助于图2来说明一种装填装置的整个结构的构造，其按照该发明的方法的基本细节在图1里显示，特别是说明在装填时施加克服螺旋输送器的输送力的对抗力的装置。下述部分被固定到基板11上：带有从其中伸出的输送器管道4的储存粉料的容器1;与基板成直角的支座板12，支座板12和储存容器1对置在基板11的两端;桥状的支架13，它连接到基板11上，从而其横杆14与基板的纵轴成直角并平行于支座板。在支架的竖杆和支座板12之间架起二根平行的导向元件，例如导向管15，在它上面，装有导向套筒17的背压压板16在基板的纵向、支架和支座板之间可运动。
包容在模具内并且输送器管道4伸进其中的管子7通过刚性地但可拆卸地连接到背压压板16上而象背压压板16一样可沿纵向运动或者可以在导向槽里滑动，而其一端，被一靠在背压压板上，却不与后者连接的一复盖物密闭。经由绳索19和导辊20从支架13悬下的可调重锤18引起背压压板从外侧贴着管子7的那一端压紧，管内的粉料由于螺旋输送器的作用而逆着它受力，绳索19系于背压压板16的两侧。
在装填的时候，模具就这样靠螺旋输送器的作用沿输送方向推离输送器管道，而装填到模具内的粉料被压实。压实得以发生的压力是由重锤18所决定的，它逆着螺旋输送器的压力压紧背压压板，从而压紧输送器管道的端部。粉料填入模具的速度是由螺旋输送器的结构及旋转速度所决定的，而装填的压力能由重锤18调节。
不言而喻，大量的其他装置适宜于在可调的装填压力下将粉末装满到模具内。这能够是一种以运动学上逆向的方式动作的装置，其中，管子7是固定的，带有输送器管道4的供料容器却是可逆着输送方向克服一个抵抗输送压力的可调重力运动的。
本质上，由图1表明的装填过程也能在这样的情况下完成：所形成的多孔体不是均匀的，而是具有沿径向变化的组分。如果除了图示的在模具的纵轴区域里将粉料输送到模具内的螺旋输送器3外，还有一个或更多个附加的螺旋输送器，它们与内部的螺旋输送器3同轴，并且它们将具有其他组分的粉料装填到邻近内部区域的同轴区域内，这便是可能的，那时，这些螺旋输送器便位于几个同轴螺旋输送器之间的空间。对于每一个螺旋输送器，输送速度和装填压力能各自调节。如上面所述，施加在各个区域的最大装填压力是由作用在管子的封闭端的对抗力所决定的。依靠由不同的螺旋输送器施加的相应的装填压力的单独控制，在各个邻近的区域的直径比率的特定的轴向变化能够调节。如果使用这种同轴螺旋输送器的构造，按照用于制造不同的光波导类型的本发明的方法，许可形成包括芯玻璃材料的多孔体，如果需要，它在任意要求的层次里具有一个径向变化的组分，并且周围包覆玻璃料。
不仅具有诸如那些以前描述的旋转几何体结构的多孔体，而且其他多孔体也能制造，只要使用的相邻的各自被输送管环绕的螺旋输送器设置在例如一个矩形的或正方形的结构里，这样，就有可能制造多芯光波导，其中，独立的光信号能够平行地一起传导，或者这多芯光波导具有维持偏振的特性。如果这种芯结构是被一种或多种包层材料围着的，这能够通过环绕这个芯结构排列的、并且将一种或多种粉料填入与芯结构的纵轴同轴的区域的一个或多个附加的螺旋输送器而获得。此外，对于每一个螺旋输送器，装填压力和输送速度能各自控制。
叙述至此，未考虑螺旋输送器的构造，模具总是做成空心圆柱体，因此随后的热处理的结果总是形成棒状多孔体。然而，模具也能设计成使多孔体形成管状体。在此情况下，所使用的螺旋输送器不象图1所示的螺旋输送器，它不在其轴线区域送料，而是在一个具有环形槽截面的区域内送料，这个环形横截面的表面与其旋转轴同轴。这种螺旋输送器示于图3。
这一螺旋输送器25在一个内管21和一个环绕内管的同轴安置的外管22之间的空间旋转，因此，它输送玻璃粉末原料经过这个空间而进入模具，并处在离轴线有一距离的同轴区域内。
作为一种形成管状体的模具，将图1的模具稍作变动就能使用，在这变动中，石英玻璃的诸如棒和管沿着模具的纵轴从一端到另一端，这样的棒或管可联接到例如盖子6的凹口里。现在，图3的螺旋输送器就能以类似于上面借助图1所描述的方式将粉料输送到这棒或管和模具的内壁之间。在热处理后，能容易地将棒或管从多孔体中央取出。
在图3装置前端有两个密封环23和24，它们密封一个区域，在这区域内，粉末料贴着模具的邻近部分输送到模具里，并且它们如同在图1的装置里的密封环8那样提供一个与位置无关的恒定的摩擦力。里面的密封环23附在内管21的内侧，并靠在棒或管的外侧，而外面的密封环24附在外管22的外侧，并靠在模具5的内侧（图1）。
由管状多孔体制造构成适用于光波导的预制件的棒状的细长玻璃体有几种可能性。
管状多孔体能以这样的方式烧结，即在烧结的时候，它便收缩成棒状玻璃体。另一种可能性是将如上面所述那样制成的棒状多孔体插入管状多孔体，并且烧结该多孔的管内置棒的结构，以形成棒状玻璃体，如果管状体是由光波导包层材料制成，而棒状体是由芯材料制成，以这种方式制造的玻璃质的预制件就能制成由芯体和包层组成的光波导。
由棒状多孔体形成细长的玻璃体还有另一种可能性，就是烧结管状多孔体以形成玻璃管，并烧结棒状多孔体以形成玻璃棒，将玻璃棒插入玻璃管，再熔融合成的结构而获得细长的玻璃体。
下面将说明上述方法的几种变换。
在上述方法里，制成管状和/或棒状多孔体的组分是已经由玻璃粉末原料的组分，亦即由包含在Si O2基料内的掺杂物，例如GeO2，P2O5，F，B2O3的成分所决定的。
作为替代，也能由纯的Si O2基体材料制成多孔体，再通过扩散将附加掺杂物掺到多孔体中。这种扩散是在上述的热处理和对模具里的压实粉料提纯之后作为一个单独的工艺步骤来完成的。例如，有可能在一个适当的含氟气态大气，例如含有CF4的气态大气里，通过热处理在管状多孔体里掺入氟，这样，与不掺杂的Si O2玻璃比较，由这种多孔体制成的玻璃折射率就降低。以上述方式掺杂的管状多孔体能与不掺杂的或掺以不同杂质的棒状多孔体一起如上面所述那样加工，结果形成由芯体和色层组成的光波导的玻璃质预制件。
管状多孔体也能由下述方法加工而不管它是否掺杂及怎样掺杂。
管状多孔体能用作装填和压实如上面所述的粉料的上述工艺过程的模具，然后进行热处理。
掺杂的或不掺杂的Si O2玻璃原料的多孔管代替石英玻璃管，象上面所描述的那样装填相同或不同化学组分的粉料。里面装有压实的粉料的管子接着经受热处理。于是在管内形成一棒状多孔体。这个结构随之由两个多孔体烧结而形成一个玻璃体。
如果由两个多孔体组成的结构还未按要求掺杂，例如，如果它完全不含杂质，多孔管能与容纳在其中的棒状多孔体一起，在如上述对多孔体掺杂的阶段，通过在一适当的环境里的热处理，扩散如氟之类的掺杂物，将其掺到管内置棒的结构里。采用这样的方法能够得到的掺杂物浓度依赖于多孔体材料的密度，于是通过管状体和容纳于其中的棒状多孔体的密度不相同。就能在两个多孔体里得到不同的掺杂物浓度。即使仅执行单个的扩散步骤。在烧结后得到的玻璃体是这样一种由一个芯体和一个包层组成的适用于光波导的预制件。
这种通过扩散掺杂物的掺杂也能用于这样的多孔的管内置棒的结构：它的棒状多孔体是以另一种方式制成而不用多孔管作为模具，并且对于棒状多孔体来说也具有恒定的密度或者沿径向变化的密度。
在上述实施例里，石英玻璃管用作模具，并且在热处理后也即在烧结前从多孔体中取去。然而，热处理后及在烧结的时候，多孔体也能留存在石英玻璃管里。在烧结以后，玻璃体显著地收缩，它能从石英玻璃管中取出。在此过程里，热处理时的温度必须不高至使多孔体收缩。
还有另处一种不需要在热处理时收缩多孔体的方法如下：使用一个最好由石英玻璃制成的、由两半管尧或几部分组成的管子，如果将这种管子拆开，多孔体便能方便地取出。
如果使用一个由几部分组成的管子，由于粉料经过压实而足够紧密地结合在一起，即使在热处理加以固结以前，它也不能再散开，所以管子在装填和压实以后，就能在热处理前从多孔体中取走。
上述方法的与其工艺性能无关而仅仅表明一种便于控制多孔体的手段的另一种情况如下：
粉料填满并且压实在模具内，在装填时将一根石英玻璃棒插入，它在其后的工艺步骤里留存在粉料里。在装填时，这石英玻璃棒是紧固在盖子6中央的开口里，以便它沿其纵轴伸展一段短的长度到模具里，开口配置一个密封圈，它牢固地附着在石英玻璃棒上，以致后者在装填时承受得住装填压力，并保持在其位置上，而且，在填满以后，盖子被推出石英玻璃棒的自由端外，这样便能取走。在随后的工艺步骤持续的过程中，即在热处理和烧结的时候，及在接着发生的由玻璃质预制件拉制光波导的时候，石英玻璃棒留存在多孔体里和由其制成的玻璃质预制件里。
应该提及的是，所述方法的每一阶段，从玻璃粉末原料制造步骤到烧结而形成适宜于用作预制件的细长的玻璃体的步骤，必须留心避免物料污染。
在这方面，可行的是，盛粉料的供料容器总是气密式封闭，将料装填入模具是在一个封闭的环境里，例如在一个真空手套箱里完成的，输送器管道通过一个真空密封的通道从外边伸凸到这个手套箱里。模具仅在其两端已被盖子密闭后，才从手套箱中取出，关转移到加热炉作热处理。至于清洁度，可行的是，如果可能，粉料仅同石英玻璃制的装置部件接触，即，不仅模具，而且装填装置也应由石英玻璃制成。
另外一个避免污染的措施是多孔体的热处理是在气态大气里进行，而随后的烧结而形成玻璃体是在一单独的装置里进行，它保持多孔体在气态大气里热处理和烧结步骤之间处于密封环境，例如，将多孔体从下面向上推经第一个区域立即进入第二个区域，在第一个区域里作热处理，在第二个区域里实行烧结。
下面叙述该方法的变换，其中，用途是由根据本发明的原理产生的，玻璃粉末原料在装填入模具的时候被压实，但在加工过程中并不使用螺旋输送器。在此变换中，与上面所述相同的或者相似的模具在填料时作旋转运动，以致离心力作用于模具的纵轴方向，并且粉料在所述的离心力作用下填满并压实在模具内，离心力还决定了装填压力。这个方法也允许使用几个同轴管，以便制造具有径向变化的组分的多孔体或者管状多孔体。
为了制造其组分沿径向变化的棒状多孔体，上面对这些方法连同其他方法作了描述，其中，具有沿径向变化的组分的粉料填满并压实在几个同轴排列的输送器管道外面的模具内。造成压实的装填压力由螺旋输送器或离心力产生。总之，不同的输送器管道的同轴装配和不同粉料的同时输送涉及大量的配件。
下面说明一种需要不太复杂的装置的方法：如上面所述的关于管状体的制造，一个细长体，即一根棒式管，由例如石英玻璃制成，位于图1的模具中央沿纵轴从一端到另一端。玻璃形成的粉末由一个螺旋输送管装填到这个细长体和模具的内壁之间，粉料在该过程中被压实。装填入模具的粉料具有适用于例如作为光波导的包层的组分。由于装填到模具里的粉料被压实，它具有一密实度，所以在完成装填步骤以后细长体能取走，而没有粉料落到所形成的空间里。在细长体被取走以后，具有不同组分，例如组成芯料的组分的另一种玻璃粉末原料装填到该空间，并压实于其间。
如果这粉料的组分越过横截面是不变的，它是以图1所示的方式，通过位于中央的螺旋输送器填满到模具里。如果粉料的组分象用于具有陡度折射率分布的光波导所要求的那样越过横截面是变化的，在取走该细长体后，将另一直径较小的细长体沿纵轴安置在空间中央，使用适宜于该空间的图3的螺旋输送器将具有不同组分的玻璃粉末原料填满并压实在模具里。然后将该细长体取走，再将下一个细长体插入，等等，直至留存的空间由安置在中央的螺旋输送器用适用于内部区域的粉料填满。开始的装填过程就这样分别用不同的粉料组分，不同的细长体和与其适配的螺旋输送器重复几次，直到留存的空间被填满为止。
上述的依次填满模具的相邻同轴区域的方法具有这样的优点：每一个不同的装填步骤能各自控制装填压力和装填速度，与其他装填步骤无关。
起相同作用的离心力能代替输送器而用在这个方法里。
在刚才所述的方法里，也有可能依靠在适宜的气氛里热处理，扩散例如氟的掺杂物而掺杂由使装填入的粉料固结的热处理得到的多孔体。多孔体相邻层次的密度不同，在这种通过扩散的掺杂里，便给出不同的掺杂物浓度。
通过扩散掺杂也能用在下面的过程里：一根玻璃质的或多孔的、掺杂或不掺杂的芯玻璃料的棒在装料过程里，以这样一种方式，例如沿模具纵轴在其中央从一端延伸到另一端插入模具并加以固定。如上所述，接着，粉料装填入棒和模具之间的空间，然后在热处理中固结，随着这个热处理，固结的结构在另一个热处理中通过在包含作为掺杂物的氟或含氟化合物的气氛里扩散而掺杂。如果使用玻璃质棒，则仅仅邻近的多孔的固结料被掺杂;如果使用多孔棒，则它将得到一个不同于邻近的、同样多孔并固结的料的掺杂浓度，因为其密度不同于邻近的料。
在这掺杂热处理里，部分或整个多孔固结体能留存在模具里，或者预先从那里取走。
作为对上述加热和掺杂处理的替换，通过扩散掺杂也能够在固结的热处理时已经完成。
最后，在刚才所述的方法中，粉料装填入容纳一根芯玻璃料的棒的模具，接着固结，如果芯玻璃料和/或粉料是以包含适当浓度的掺杂物这种方式组成，则它也有可能省去通过扩散的掺杂处理。
总之，部分或整个多孔固结体，无论通过棒的组分和填入的粉料掺杂或者作为在固结后完成的扩散掺杂过程的结果而掺杂，它烧结成玻璃质体，在此步骤里，它能象上述其他实施例里那样留存在模具里或者预先从其中取走。