|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Раскрыты устройства и способы выращивания тонких кристаллических волокон посредством оптического нагрева. Эти устройства могут содержать, а способы могут предусматривать источник световой энергии для нагрева исходного материала с образованием зоны расплава из расплавленного исходного материала, верхнюю направляющую волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна вдоль заданной оси параллельного переноса из зоны расплава и нижнюю направляющую подачи для проталкивания дополнительного исходного материала вдоль заданной оси параллельного переноса к зоне расплава. Касательно таких устройств и способов, в которых они используются, ось параллельного переноса нижней направляющей подачи и ось параллельного переноса верхней направляющей волокна по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, чтобы исходный материал располагался по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии, в некоторых случаях с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула: Раскрыты устройства и способы выращивания тонких кристаллических волокон посредством оптического нагрева. Эти устройства могут содержать, а способы могут предусматривать источник световой энергии для нагрева исходного материала с образованием зоны расплава из расплавленного исходного материала, верхнюю направляющую волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна вдоль заданной оси параллельного переноса из зоны расплава и нижнюю направляющую подачи для проталкивания дополнительного исходного материала вдоль заданной оси параллельного переноса к зоне расплава. Касательно таких устройств и способов, в которых они используются, ось параллельного переноса нижней направляющей подачи и ось параллельного переноса верхней направляющей волокна по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, чтобы исходный материал располагался по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии, в некоторых случаях с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм. Евразийское (21) 201791769 (13) Al патентное ведомство (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ (43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C30B13/00 (2006.01) 2018.03.30 C30B13/24 (2006.01) (22) Дата подачи заявки 2015.06.12 (54) УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ПУТЕМ ВЫРАЩИВАНИЯ НА ПЬЕДЕСТАЛЕ ЛАЗЕРНЫМ НАГРЕВОМ (31) 62/138,301 (32) 2015.03.25 (33) US (86) PCT/US2015/035684 (87) WO 2016/153537 2016.09.29 (71) Заявитель: ШАСТА КРИСТАЛЗ, ИНК. (US) (72) Изобретатель: Максвелл Жизель, Понтинг Беннетт (US) (74) Представитель: Нилова М.И. (RU) (57) Раскрыты устройства и способы выращивания тонких кристаллических волокон посредством оптического нагрева. Эти устройства могут содержать, а способы могут предусматривать источник световой энергии для нагрева исходного материала с образованием зоны расплава из расплавленного исходного материала, верхнюю направляющую волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна вдоль заданной оси параллельного переноса из зоны расплава и нижнюю направляющую подачи для проталкивания дополнительного исходного материала вдоль заданной оси параллельного переноса к зоне расплава. Касательно таких устройств и способов, в которых они используются, ось параллельного переноса нижней направляющей подачи и ось параллельного переноса верхней направляющей волокна по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, чтобы исходный материал располагался по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии, в некоторых случаях с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм. УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВОЛОКОН ПУТЕМ ВЫРАЩИВАНИЯ НА ПЬЕДЕСТАЛЕ ЛАЗЕРНЫМ НАГРЕВОМ ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на выдачу патента США № 62/138301 (номер дела патентного поверенного SCRSP001PUS) под названием APPARATUSES AND METHODS FOR PRODUCING THIN CRYSTAL FIBERS 10 USING LASER HEATING PEDESTAL GROWTH", поданной 25 марта 2015 г., содержание которой включено в настоящую заявку посредством ссылки. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ 15 Волоконные лазеры имеют преимущество перед традиционными лазерами, поскольку дают возможность использования очень длинной активной среды (и, следовательно, обеспечивают лазерное излучение очень высокой мощности), при высокой степени компактности. На Фиг. 1 схематически изображено поперечное сечение конструкции простого 20 волоконного лазера при виде в направлении центральной оси волокна. На фигуре показано, что основное волокно 100 состоит из сердцевины 110 из легированного лазерного материала, окруженной наружной оболочкой 120, действующей в качестве волновода, а также обеспечивающей отражение, необходимое для формирования 25 оптического резонатора. В типовых волоконных лазерах оболочка 110 лазерного волокна выполнена из легированного стекла; однако применение стеклянного материала сводит на нет многочисленные преимущества, зачастую связываемые с применением активной среды кристаллического лазера, которая, как правило, используется в обычной 30 (неволоконной) конструкции лазера. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ В настоящем документе раскрыты устройства для выращивания тонких кристаллических волокон посредством оптического нагрева. Эти устройства могут содержать источник световой энергии для нагрева исходного материала с образованием зоны расплава из расплавленного исходного материала, верхнюю направляющую волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна вдоль заданной оси параллельного переноса из зоны расплава (с обеспечением таким образом также отвода из зоны расплава некристаллического расплавленного исходного материала, соединенного с кристаллическим волокном, с осуществлением охлаждения и кристаллизации расплавленного исходного материала и его добавления к выращиваемому кристаллическому волокну) и нижнюю направляющую подачи для проталкивания дополнительного исходного материала вдоль заданной оси параллельного переноса к зоне расплава. В соответствии с такими определенными вариантами осуществления ось параллельного переноса нижней направляющей подачи выровнена таким образом, что исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии. В соответствии с такими определенными вариантами осуществления ось параллельного переноса верхней направляющей волокна выровнена таким образом, что исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии. В соответствии с такими определенными вариантами осуществления ось параллельного переноса нижней направляющей подачи и ось параллельного переноса верхней направляющей волокна по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, что исходный материал располагается по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления верхняя направляющая волокна выполнена с возможностью вытягивания кристаллического волокна из зоны расплава со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая подачи может проталкивать исходный материал к зоне расплава. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройства могут дополнительно содержать систему контроля диаметра с обратной связью. Система контроля диаметра с обратной связью может содержать модуль измерения диаметра волокна, выполненный с возможностью измерения диаметра выращиваемого кристаллического волокна, и контроллер, выполненный с возможностью регулирования скорости линейного перемещения, с которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал, в зависимости от сигналов, принимаемых от системы измерения диаметра волокна, чтобы диаметр выращиваемого кристаллического волокна оставался приблизительно постоянным. В соответствии с такими определенными вариантами осуществления модуль измерения диаметра волокна содержит зондирующий лазер, выполненный с возможностью испускания лазерного излучения на выращиваемое кристаллическое волокно, и фотометрический датчик, выполненный с возможностью измерения одной или более интерференционных полос, созданных в результате взаимодействия упомянутого лазерного излучения с выращиваемым кристаллическим волокном. В зависимости от варианта осуществления нижняя направляющая подачи может содержать трубку нижней направляющей, внутреннее пространство которой задает ось параллельного переноса, вдоль которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал к зоне расплава, направляющий блок, имеющий канавку, и подающую ленту. В зависимости от варианта осуществления верхняя направляющая волокна может иметь внутреннее пространство, задающее ось параллельного переноса, вдоль которой верхняя направляющая волокна вытягивает выращиваемое кристаллическое волокно из зоны расплава, и верхняя направляющая волокна может содержать пару направляющих планок, выполненных с возможностью оказания давления в горизонтальном направлении на кристаллическое волокно с двух сторон для дополнительной стабилизации его горизонтального положения, и она может содержать намоточный барабан, выполненный с возможностью вытягивания кристаллического волокна через пару направляющих планок из зоны расплава путем вращения. Кроме того, в настоящем документе раскрыты способы выращивания тонкого кристаллического волокна посредством оптического нагрева. Эти способы могут включать нагрев исходного материала посредством световой энергии для создания зоны расплава исходного материала, вытягивание выращиваемого кристаллического волокна вдоль оси параллельного переноса, заданной направляющей волокна, из зоны расплава (с обеспечением таким образом также отвода из зоны расплава некристаллического расплавленного исходного материала, соединенного с кристаллическим волокном, с осуществлением охлаждения и кристаллизации расплавленного исходного материала и его добавления к выращиваемому кристаллическому волокну) и проталкивание дополнительного исходного материала вдоль оси параллельного переноса, заданной направляющей подачи, к зоне расплава. В соответствии с такими определенными вариантами осуществления ось параллельного переноса, заданная направляющей подачи, и ось параллельного переноса, заданная направляющей волокна, по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, что исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способа кристаллическое волокно вытягивают из зоны расплава со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой исходный материал проталкивают к зоне расплава, и в соответствии с определенными вариантами осуществления скорость параллельного переноса, с которой вытягивают кристаллическое волокно, от 2 до 25 раз выше скорости параллельного переноса, с которой проталкивают исходный материал. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способы выращивания тонкого кристаллического волокна могут дополнительно включать измерение диаметра выращиваемого кристаллического волокна и регулирование скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал, чтобы диаметр выращиваемого кристаллического волокна оставался приблизительно постоянным. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способы могут дополнительно включать изменение отношения вытягивания с параллельным переносом к проталкиванию с параллельным переносом на величину приблизительно 0,1-10% на см вытягиваемого кристаллического волокна на некотором участке длины кристаллического волокна во время его выращивания. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способов, исходный материал, проталкиваемый к зоне расплава, представляет собой стержень поликристаллического материала, такого как легированный поликристаллический иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ), причем в соответствии с некоторыми вариантами осуществления способа, исходный материал, проталкиваемый к зоне расплава, представляет собой кристаллическое волокно, выращенное во время предшествующей операции оптического нагрева, и диаметр выращенного кристаллического волокна меньше диаметра исходного кристаллического волокна приблизительно от 1,5 до 5 раз. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления кристаллические волокна, которые могут быть произведены посредством вышеупомянутых способов и/или устройств, могут иметь диаметр 40 мкм или меньше, длину 30 см или больше, и, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, они могут быть выполнены из легированного кристаллического ИАГ. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ На Фиг. 1 представлено поперечное сечение лазерного волокна, имеющего сердцевину из легированного лазерного материала, окруженную наружной оболочкой, при рассмотрении в осевом направлении. На Фиг. 2 представлена общая схема устройства для производства кристаллического волокна путем выращивания на пьедестале лазерным нагревом (LHPG) в соответствии с различными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе. На Фиг. ЗА представлена схема фазы начала процесса LHPG. На Фиг. ЗВ представлена схема фазы непрерывного выращивания волокна процесса LHPG. На Фиг. 4 представлен схематический вид в крупном масштабе компонента нижней направляющей подачи устройства для производства кристаллического волокна в соответствии с различными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе. На Фиг. 5 представлен схематический вид в крупном масштабе компонента верхней направляющей волокна устройства для производства кристаллического волокна в соответствии с различными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе. На Фиг. 6 представлен схематический вид в крупном масштабе компонента источника световой энергии устройства для производства кристаллического волокна в соответствии с различными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе. На Фиг. 7 представлен сравнительный график отклонения диаметра кристаллического волокна, выращенного с использованием системы контроля диаметра с обратной связью, по длине волокна, в сравнении с кристаллическим волокном, выращенным без использования системы контроля диаметра с обратной связью. ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В нижеприведенном описании приведено множество конкретных подробностей для обеспечения досконального понимания сути настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано без некоторых или без всех этих конкретных подробностей. В иных случаях подробное описание известных действий или аппаратных средств опущено, чтобы не препятствовать ясности аспектов настоящего изобретения. Хотя изобретение описано в связи с конкретными подробными вариантами осуществления, следует понимать, что эти конкретные подробные варианты осуществления не подразумевают ограничения области охвата изобретения, раскрытых в настоящем документе. Введение Монокристаллические волокна можно рассматривать как промежуточный материал между кристаллами для лазеров и волокном из легированного стекла. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления они не только могут эффективно использоваться в качестве волноводов для лазерного излучения, но и могут обеспечивать КПД, присущий объемным кристаллам. Благодаря этому сочетанию, они отлично подходят для применения в высокомощных лазерах и волоконных лазерах. Таким образом, в отличие от вещества сердцевины лазера (см. Фиг. 6А) в конструкции обычных волоконных лазеров, которое выполняют из легированного стекла, в настоящем документе раскрыты тонкие легированные монокристаллические волокна и способы (и устройства) на основе технологии LHPG для производства указанных тонких кристаллических волокон, которые подходят для применения в качестве вещества сердцевины лазера в волоконных лазерах. Например, монокристаллические волокна из иттрий-алюминиевого граната (ИАГ, Y3AI5O12) обеспечивают возможность создания волоконных лазеров более высокой выходной мощности. По сравнению с волокнами из аморфного кварцевого стекла монокристаллические волокна из ИАГ характеризуются более высокой теплопроводностью, более высокими порогами вынужденного бриллюэновского рассеяния, более высокими температурами плавления и более высокими концентрациями легирующей примеси, а также превосходной устойчивостью к внешним воздействиям. В таблице 1 приведено сравнение тепловых, физических и оптических характеристик волокон из аморфного кварцевого стекла и монокристаллических волокон из ИАГ. Устройства и способы LHPG В настоящем документе раскрыты различные устройства для производства кристаллических волокон и соответствующие способы, в которых используется метод выращивания на пьедестале лазерным нагревом (LHPG) для создания тонких кристаллических волокон из различных материалов. Подробное описание этой методики впервые были приведено, например, в документе "Laser-Heated Miniature Pedestal Growth Apparatus for Single-Crystal Optical Fibers", Rev. Sci. Instrum. 55, 1791-17 (1984) за авторством M. M. Fejer, J. L. Nightingale, G. A. Magel и R. L. Byer, причем полное содержание данного документа включено в настоящую заявку посредством ссылки во всех отношениях. Обычно диаметры кристаллических волокон, полученных такими методами, ограничены значениями порядка приблизительно 100 мкм или больше. В настоящем документе раскрыты устройства для LHPG и соответствующие способы, позволяющие производить тонкие кристаллические оптические волокна диаметром приблизительно 100 мкм или меньше (или даже приблизительно 90, или 80, или 70, или 60, или 50, или 40, или 30 мкм или меньше в зависимости от варианта осуществления). Кроме того, длина этих тонких кристаллических волокон (произведенных посредством этих устройств и соответствующих способов) может составлять приблизительно 20 см или больше (или даже приблизительно 30, или 40, или 50, или 60, или 70, или 80, или 90, или 100 см или больше в зависимости от варианта осуществления). Как сказано выше, такие тонкие кристаллические волокна могут быть использованы в различных вариантах применения, таких как, например, использование в качестве сердцевины волновода в волоконном лазере (как показано на Фиг. 1). На Фиг. 2 представлена общая схема такого устройства для производства кристаллического волокна путем LHPG в соответствии с различными вариантами осуществления, раскрытыми в настоящем документе. Как показано на фигуре, устройство 200 содержит нижнюю направляющую 400 подачи, верхнюю направляющую 500 волокна и источник 600 световой энергии, содержащий лазерный источник 610 (например, углекислотный лазер инфракрасного излучения с длиной волны 10,6 мкм, мощность которого обычно составляет приблизительно 1-100 Вт) и различные оптические компоненты 620 и прочие элементы для направления излучения лазера от его источника 610 в область, где путем оптического нагрева формируется кристаллическое волокно. Как показано на фигуре, эта область оптического нагрева и образования кристалла является зоной 310 расплава, расположенной между нижней направляющей 400 подачи и верхней направляющей 500 волокна - немного выше нижней направляющей подачи в соответствии с данным вариантом осуществления. Во время операции выращивания тонкого кристаллического волокна устройство 200 подает волокно или стержень исходного материала 340 (далее обозначенного просто исходным материалом) снизу (см. подробное изображение нижней направляющей 400 подачи) в область пространства, называемую зоной 310 расплава, как показано на Фиг. 1А. Исходный материал 340 может представлять собой прессованный, и/или спеченный, и/или нарезанный комок либо стержень поликристаллического сырьевого материала, или может представлять собой кристаллическое волокно, выращенное во время предшествующей операции LHPG и подвергаемое повторной обработке для создания еще более тонкого кристаллического волокна либо улучшения его кристаллической структуры посредством еще одного цикла плавления и кристаллизации или, как правило, для достижения обеих этих целей. В первом случае, исходный материал может представлять собой, например, сырье легированного поликристаллического ИАГ длиной приблизительно 1 дюйм с площадью 1 квадратный мм. При таком исходном материале углекислотный лазер может работать с уровнем мощности приблизительно 10-15 Вт, хотя следует понимать, что для разной толщины подаваемого сырья может требоваться большая или меньшая мощность для обеспечения достаточного нагрева, и, кроме того, для последующих операций выращивания предварительно выращенного волокна, как правило, требуется соответственно меньшая мощность лазера. (Например, в серии операций LHPG для последовательного уменьшения диаметра волокна для последнего уменьшения может требоваться мощность менее 1 ватта.) Исходный материал 340 при поступлении в зону расплава нагревают световой энергией от источника 600 так, чтобы этот материал расплавился. Расплавленный материал затем вытягивают вверх и отводят из зоны расплава, в результате чего он охлаждается, кристаллизуется и добавляется к наращиваемому кристаллическому волокну 350. Обычно этот процесс происходит непрерывно, т. е. исходный материал 340 перемещают непрерывно в зону 310 расплава путем проталкивания снизу посредством нижней направляющей 400 подачи (к зоне расплава) при одновременном вытягивании выращиваемого тонкого кристаллического волокна 350 из зоны расплава сверху посредством верхней направляющей 500 волокна и отвода выращиваемого тонкого кристаллического волокна 350 от зоны расплава. Однако до непрерывного вывода кристаллического волокна из расплава должен быть начат процесс LHPG. Как показано на Фиг. ЗА, это достигается путем расположения исходного материала 340 (например, сырьевого поликристаллического стержня или комка, кристаллического волокна, созданного во время предшествующей операции LHPG, и т. п.) на пути распространения лазерного пучка 370, сфокусированного на крае такого материала для его плавления с образованием расплава 345 и, соответственно, вышеупомянутой зоны 310 расплава. Как показано на Фиг. ЗА, затем в расплав 345 опускают затравочный кристалл 360, например путем прикрепления упомянутого затравочного кристалла к нити с последующим спуском механическими средствами, а когда его, далее, отводят/вытягивают из расплава, как показано на Фиг. ЗВ, прилипший к нему/соединившийся с ним расплавленный исходный материал удаляется из области действия сфокусированного лазера, в результате чего он может начать охлаждаться и кристаллизоваться с образованием кристаллического волокна 350. Затем могут непрерывно выращивать кристаллическое волокно, вытягивая его из расплава 345, пока расплавленная зона подается снизу в достаточной мере с достаточным количеством дополнительного исходного материала, как описано выше. Следует отметить, что благодаря выбору ориентации затравочного кристалла 360 во время его спуска в расплав 345 и отвода/вытягивания из расплава 345, можно производить кристаллическое волокно 350, имеющее по существу такую же ориентацию кристалла, что и у затравочного кристалла 360. Кроме того, следует отметить, что лазерный пучок 370, показанный на Фиг. ЗА и ЗВ, представлен схематически на поперечном сечении, поэтому хотя две стрелки на фигурах обозначают направления распространения лазерного излучения в расплав, следует понимать, что эти две стрелки могут представлять два лазерных пучка, или, предпочтительнее, они могут представлять разрез одного конического пучка, который создается оптическими элементами, показанными на Фиг. 2 (подробнее описанные ниже со ссылкой на Фиг. 6), в частности аксиконическим отражателем 650, эллиптическим поворотным зеркалом 660 и параболическим фокусирующим зеркалом 670. Поскольку вышеупомянутая методика, основанная на LHPG, может быть использована для преобразования поликристаллического исходного материала в кристаллическое волокно (например, монокристаллическое волокно), этот процесс также может обеспечивать уменьшение диаметра волокна относительно диаметра исходного материала (или дальнейшее уменьшение диаметра в случае использования предварительно выращенного кристаллического волокна в качестве исходного материала, как указано ниже). Как показано на Фиг. ЗВ, это может быть выполнено путем задания скорости 395 параллельного переноса, с которой кристаллическое волокно 350 вытягивают сверху из зоны 310 расплава (посредством верхней направляющей 500 волокна), выше скорости 390 параллельного переноса, с которой сырьевой исходный материал 340 проталкивают снизу к зоне расплава (посредством нижней направляющей 400 подачи). По существу, то же самое относится и к расплавленному исходному материалу, растягиваемому или вытягиваемому во время его охлаждения и кристаллизации для образования кристаллического волокна. Соответственно, диаметр кристаллического волокна, выходящего из зоны расплава, обычно меньше диаметра исходного материала, поступающего в зону расплава, на некоторый множитель уменьшения диаметра. В зависимости от варианта осуществления диаметры волокна могут быть уменьшены приблизительно в 1,5-5 раз, или, в частности, приблизительно в 2-4 раза, или, в частности, приблизительно в 2-3 раза. Соответственно, скорость параллельного переноса, с которой верхняя направляющая волокна может вытягивать кристаллическое волокно сверху, может быть приблизительно от 2 до 25 раз выше скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая подачи может проталкивать исходный материал снизу, или, в частности, приблизительно от 4 до 16 раз, или, в частности, приблизительно от 4 до 9 раз. Следует отметить, что на практике волокно "постоянной" толщины все же характеризуется некоторыми колебаниями диаметра на протяжении его длины. Соответственно, в контексте настоящего изобретения диаметр или толщина волокна, таким образом, обозначены радиально усредненной толщиной (например, сечение волокна может быть несколько эллиптическим), рассмотренной на некотором участке длины волокна. Как правило, и если не указано иное, этот участок длины волокна, на котором выполнено усреднение, представляет собой область волокна, полученную посредством стабилизированного процесса LHPG. Кроме того, если не указано иное, длина, на которой выполнено усреднение, составляет 2 см. С учетом этих определений, волокно постоянного диаметра является волокном, у которого отклонение от средней толщины не превышает приблизительно 2% на участке длины волокна, обозначенном как участок постоянного диаметра. Кроме того, вышеупомянутый процесс может быть последовательно повторен с одним и тем же физическим материалом для образования волокон постепенно уменьшающегося диаметра и, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, постепенно улучшающегося качества (более однородной) кристаллической структуры. Таким образом, например, если множитель уменьшения диаметра составляет приблизительно 3, то для получения из подаваемого исходного стержня ИАГ волокна диаметром менее 100 мкм может быть выполнен трехэтапный процесс уменьшения диаметра; например, диаметр может быть уменьшен на первом этапе с приблизительно 1000 мкм до приблизительно 350 мкм, на втором этапе с приблизительно 350 мкм до приблизительно 120 мкм и, наконец, на третьем этапе с приблизительно 120 мкм до приблизительно 40 мкм. Следует отметить, что эти этапы могут быть выполнены последовательно при помощи одного и того же устройства для LHPG путем повторной подачи кристаллического волокна, сформированного на предыдущем этапе, в устройство в качестве исходного материала для следующего этапа, или последовательное уменьшение диаметра может быть выполнено посредством устройства, имеющего несколько станций LHPG, каждая из которых выделена для конкретного этапа полного процесса уменьшения диаметра. В зависимости от варианта осуществления скорость выращивания кристаллического волокна в таких процессах обычно составляет, например, приблизительно 1-2 мм/мин для выращивания кристаллов диаметром 500-100 мкм и, например, приблизительно 3-5 мм/мин для выращивания кристаллов диаметром 30-120 мкм (при использовании исходного материала соответствующего диаметра). В зависимости от варианта осуществления таким образом могут быть выращены волокна длиной приблизительно 10-90 см. Кристаллические волокна становятся более гибкими по мере уменьшения их диаметра, причем волокна диаметром приблизительно 100 мкм могут допускать радиус изгиба приблизительно 1 см, а более тонкие волокна могут допускать соответственно еще меньший радиус изгиба. Таким образом, вышеупомянутая методика, основанная на LHPG, может быть применена для выращивания длинных гибких кристаллических волокон. Следует отметить, что вышеупомянутые методики производства таких волокон могут быть выполнены при температуре и давлении окружающей среды. Кроме задания относительной скорости параллельного переноса, с которой кристаллическое волокно вытягивают сверху, относительно скорости параллельного переноса, с которой исходный материал проталкивают снизу для уменьшения диаметра, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления для уменьшения диаметра целесообразно регулировать относительные скорости параллельного переноса проталкивания и вытягивания во время процесса образования кристаллического волокна. Это может быть осуществлено частью замкнутой системы контроля диаметра с обратной связью, выполненной с возможностью обеспечения сообразно постоянного диаметра по существу на всей своей длине (или на конкретном участке своей длины) производимого волокна. Такая замкнутая система контроля диаметра с обратной связью может быть выполнена с возможностью измерения диаметра волокна во время производства и автоматического внесения соответствующих корректировок, что подробнее описано ниже. В соответствии с другими вариантами осуществления регулирование относительных скоростей параллельного переноса вытягивания/проталкивания позволяет управлять диаметром производимого кристаллического волокна для получения некоторых заданных профилей, соответствующих использованию кристаллического волокна в конкретных вариантах применения. Например, в некоторых вариантах применения может требоваться, чтобы один или оба конца произведенного волокна были радиально расширенными или чтобы диаметр произведенного волокна постепенно уменьшался на некотором участке его длины. Вообще, регулирование относительных скоростей вытягивания и проталкивания может быть осуществлено путем регулирования скорости проталкивания, регулирования скорости вытягивания или регулирования обеих этих скоростей. Как показала практика, эффективным является регулирование только скорости проталкивания при поддержании постоянной скорости вытягивания (как для производства кристаллического волокна постоянного диаметра при помощи замкнутой системы контроля диаметра с обратной связью, так и в случаях, когда требуется создать кристаллическое волокно некоторого определенного профиля с переменным диаметром). Кроме производства волокна с расширяющимся концом (и/или с обоими расширяющимися концами, и/или с участком постепенного изменения диаметра), как правило, может быть использована любая подходящая функция (с этой методикой) для задания требуемого изменения диаметра по длине (и создания) волокна (или некоторого его участка). Как сказано выше, для производства тонкого волокна из более толстого исходного сырья волокно выдвигают путем его вытягивания из зоны расплава со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой его проталкивают в зону расплава. Таким образом, для изменения диаметра волокна во время его производства с целью достижения определенного изменения диаметра на протяжении его длины, отношение вытягивания с параллельным переносом к проталкиванию с параллельным переносом можно соответствующим образом регулировать во время вытягивания волокна. Изменение этого отношения будет приводить к соответствующему изменению диаметра волокна; аналогично, при последующей фиксации этого отношения соответствующий участок создаваемого волокна на всей своей длине будет иметь постоянный диаметр (хотя диаметр может и отличаться от диаметра изначально создаваемого волокна в случае фиксации отношения вытягивания/проталкивания с численным значением, отличным от изначального). В зависимости от варианта осуществления степень регулирования/варьирования/изменения отношения вытягивания/проталкивания на единицу длины вытягиваемого волокна для достижения определенного изменяемого диаметра вытягиваемого волокна (сужения или расширения волокна) может составлять приблизительно 0,1-75% на см вытягиваемого волокна, или, в частности, приблизительно 0,1-50% на см вытягиваемого волокна, или, в частности, приблизительно 0,1-25% на см вытягиваемого волокна, или, в частности, даже 0,1-10% на см вытягиваемого волокна. Известно, что диаметр волокна будет изменяться (на единицу длины) приблизительно обратно пропорционально квадратному корню из изменения отношения вытягивания/проталкивания (на единицу длины). В зависимости от варианта осуществления изменение диаметра на единицу длины на некотором участке волокна может составлять приблизительно 0,1-10% на см вытягиваемого волокна, или, в частности, приблизительно 1-5% на см вытягиваемого волокна. Как показано на Фиг. 2, устройство для выращивания тонкого кристаллического волокна, такого как описано выше (посредством метода выращивания на пьедестале лазерным нагревом (LHPG)), может содержать источник 600 световой энергии для нагрева исходного материала с целью создания зоны расплава расплавляемого исходного материала, верхнюю направляющую 500 волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна из зоны расплава и нижнюю направляющую 400 подачи для проталкивания дополнительного исходного материала к зоне расплава. При вытягивании выращиваемого кристалла из зоны расплава верхняя направляющая 500 волокна также вытягивает из расплава (и из зоны расплава) некристаллический расплавленный исходный материал, соединенный с кристаллическим волокном, в результате чего вытягиваемый расплавленный исходный материал может охлаждаться и кристаллизоваться для наращивания выращиваемого кристаллического волокна (как показано на начальном этапе на Фиг. 1С). Однако для обеспечения вышеупомянутой точности процессов выращивания кристаллов важно, чтобы устройство для выращивания кристаллов могло точно располагать кристаллизуемый материал на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии. Для этого нижняя направляющая 400 подачи выполнена с возможностью точного задания оси параллельного переноса, вдоль которой исходный материал проталкивают к зоне расплава, и, аналогично, верхняя направляющая 500 волокна выполнена с возможностью точного задания аналогичной оси параллельного переноса, вдоль которой выращиваемое кристаллическое волокно вытягивают из зоны расплава. В этом случае устройство для выращивания кристаллов в целом выполнено так, что эти две оси параллельного переноса находятся на одной оси и являются по существу вертикальными, как показано на Фиг. 2, чтобы исходный материал и выращиваемое кристаллическое волокно, а также расплавленный участок в зоне расплава, были выровнены по вертикали и были расположены по горизонтали точно на пути распространения световой энергии. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления нижняя направляющая 400 подачи и верхняя направляющая 500 волокна выполнены так, что располагают исходный материал по горизонтали на пути распространения световой энергии (испускаемой из источника 600 световой энергии) с допуском по горизонтали приблизительно 25 мкм, в частности приблизительно 10 мкм, или, в частности, приблизительно 5 мкм или, в частности, в допуске по горизонтали всего лишь приблизительно 2 мкм. На Фиг. 4 показана подробная схема одного варианта осуществления нижней направляющей подачи, выполненной с возможностью наличия точно заданной оси параллельного переноса для проталкивания исходного материала к зоне расплава. Как показано на фигуре, нижняя направляющая 400 подачи может содержать трубку 410 нижней направляющей и подающую ленту 440, выполненную с возможностью проталкивания, при ее движении, сырьевого исходного волокна или стержня 340 вверх через трубку 410 нижней направляющей и к зоне расплава. В соответствии с этим конкретным вариантом осуществления трубка 410 нижней направляющей установлена на опоре 420 трубки направляющей, которая сама прикреплена к опорной конструкции 450. Как показано на фигуре, функция опорной конструкции 450 также состоит в поддержке тефлонового направляющего блока 430 (хотя следует отметить, что вместо тефлона могут быть использованы другие подходящие материалы с низким коэффициентом трения, такие как, например, делрин), обеспечивающего дополнительную опору для сырьевого исходного материала при его проталкивании вверх к зоне расплава. В зависимости от варианта осуществления направляющий блок 430 может иметь канавку (не показано в ракурсе Фиг. 4), внутри которой располагается сырьевой материал во время его проталкивания подающей лентой 440. Таким образом, сырьевой исходный материал находится между подающей лентой 440 и канавкой в направляющем блоке 430 (например, тефлоновой канавкой) так, что при продвижении подающей ленты, сырьевой исходный материал прижимается и вытесняется вверх по канавке в направляющем блоке внутрь трубки 410 нижней направляющей и перемещается через эту трубку. Такой вид конструкции обеспечивает равномерное перемещение сырьевого исходного материала в зону расплава, как показано на Фиг. 2. Кроме того, трубка 410 нижней направляющей ориентирует исходное сырье при его выходе из направляющей 400 подачи волокна, и, таким образом, внутреннее пространство трубки нижней направляющей задает ось параллельного переноса, вдоль которой выравнивается исходный материал во время его проталкивания к зоне расплава. Внутренний диаметр трубки 410 нижней направляющей лишь немного больше диаметра сырьевого исходного материала, вследствие чего трубка нижней направляющей может точно располагать по горизонтали сырьевой исходный материал во время его проталкивания к зоне расплава и на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника 600 световой энергии. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления внутренний диаметр трубки 410 нижней направляющей может быть выбран приблизительно на 15% больше диаметра обрабатываемого сырьевого исходного материала или меньше, либо, в частности, приблизительно на 10% больше или меньше, либо, в частности, приблизительно на 5% больше или меньше. Аналогично, радиус канавки в направляющем блоке 430 может быть выбран приблизительно на 15% больше радиуса обрабатываемого сырьевого исходного материала или меньше, либо, в частности, приблизительно на 10% больше или меньше, либо, в частности, приблизительно на 5% больше или меньше. Следовательно, для производства подходящего тонкого кристаллического волокна (например, на последнем этапе уменьшения диаметра) внутренний диаметр трубки 410 нижней направляющей может быть выбран из значений приблизительно 250 мкм или меньше, либо приблизительно 200 мкм или меньше, либо приблизительно 150 мкм или меньше, либо, в частности, приблизительно 100 мкм или меньше. Как указано выше, чтобы уменьшить диаметр кристаллического волокна, волокно, как правило, вытягивают сверху посредством верхней направляющей 500 волокна со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой его проталкивают снизу посредством нижней направляющей 400 подачи. На Фиг. 5 показана подробная схема одного варианта осуществления верхней направляющей волокна, выполненной с возможностью наличия точно заданной оси параллельного переноса для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна из зоны расплава. Как показано на фигуре, верхняя направляющая 500 волокна содержит раму 550, поддерживающую трубку 510 верхней направляющей, пару направляющих планок 520 и намоточный барабан 530. Верхняя направляющая 500 волокна (в том числе трубка 510 верхней направляющей) может работать в паре с трубкой 410 нижней направляющей в том смысле, что верхняя направляющая волокна задает ось параллельного переноса, вдоль которой кристаллическое волокно вытягивают из зоны расплава. Таким образом, верхняя направляющая 500 волокна точно располагает и стабилизирует волокно по горизонтали во время его вытягивания вверх, однако поскольку монокристаллическое волокно, выходящее из зоны расплава, как правило, тоньше кристаллического волокна или сырьевого поликристаллического исходного материала, поступающего в зону расплава, трубка 510 верхней направляющей в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, как правило, может иметь пропорционально меньший внутренний диаметр по сравнению с внутренним диаметром трубки 410 нижней направляющей. Например, в зависимости от варианта осуществления внутренний диаметр трубки 510 верхней направляющей может быть выбран из значений приблизительно 100 мкм или меньше, либо, в частности ,75 мкм или меньше, либо всего лишь приблизительно 50 мкм или меньше. Таким образом, в зависимости от варианта осуществления, внутренний диаметр трубки 510 верхней направляющей может быть выбран приблизительно на 10% или менее больше диаметра кристаллического волокна, выходящего из зоны расплава, либо, в частности, приблизительно на 5% или менее больше, либо, в частности, приблизительно на 2% или менее больше. Однако в соответствии с некоторыми вариантами осуществления внутренний диаметр трубки 510 верхней направляющей может быть по существу больше внутреннего диаметра трубки нижней направляющей и может составлять, например, до 1 мм, и, таким образом, другие компоненты верхней направляющей волокна могут обеспечивать дополнительную стабилизацию выращиваемого кристаллического волокна по горизонтали. Например, дополнительная стабилизация по горизонтали во время вытягивания кристаллического волокна вверх посредством верхней направляющей 500 волокна может быть обеспечена группой направляющих планок верхней направляющей 500 волокна, такой как пара направляющих планок 520. Направляющие планки 520 могут быть сжимаемыми и/или эластичными и могут быть выполнены с возможностью приложения к кристаллическому волокну небольшой горизонтально направленной силы/давления для расположения волокна по горизонтали и/или для дополнительной стабилизации его горизонтального расположения во время его вытягивания из зоны расплава. Таким образом, направляющие планки 520 могут прикладывать к волокну небольшую силу/давление для его точного расположения, но не настолько большое давление, чтобы возникала значительная сила трения, которая бы препятствовала вертикальному движению волокна во время его вытягивания вверх. Для достижения оптимального баланса между этими факторами направляющие планки могут быть выполнены из пенистого или иного подходящего сжимаемого материала и могут быть покрыты гладким материалом с низким коэффициентом трения, таким как тонкий слой полимерного материала, и таким, который также по существу не приклеивается к волокну во время его вытягивания. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления, давление, прикладываемое к волокну направляющими планками, можно регулировать устройством для ориентации направляющих планок, выполненным с возможностью горизонтального параллельного переноса одной планки к другой или обеих планок друг к другу. В этом устройстве для ориентации может быть использован винтовой, пружинный или иной механизм, обеспечивающий давление для достижения вышеупомянутого эффекта. В соответствии с вариантом осуществления, схематически проиллюстрированным на Фиг. 5, фактическую вытягивающую силу создают путем поворота намоточного барабана 530, выполненного с возможностью вытягивания кристаллического волокна 350 через направляющие планки 520 из зоны расплава посредством вращения. Как показано на фигуре, намоточный барабан 530 расположен так, что вертикальный вектор, проходящий по касательной к его поверхности, - т. е. по касательной, проходящей через первую точку на барабане, с которой контактирует кристаллическое волокно 350 во время намотки, - выровнен по вертикали с верхней направляющей трубкой 510 (как показано на фигуре). Как сказано выше, намоточный барабан обеспечивает вертикальную вытягивающую силу и, кроме того, в случае достаточно тонких и гибких волокон может оборачивать/наматывать волокно вокруг своего корпуса для компактного хранения волокна во время обработки. В других случаях, в которых волокно 350 не является достаточно тонким и гибким, конец волокна может быть прикреплен (посредством какого-либо механизма, например, приклеен) к другому тонкому гибкому материалу (например, нити и/или ленте и т. п., которые не показаны на Фиг. 5), который затем непосредственно вытягивается намоточным барабаном и оборачивается/наматывается вокруг него для приложения к волокну вертикальной вытягивающей силы во время его формирования, но без повреждения волокна (путем загибания его по окружной поверхности намоточного барабана). Хотя нижняя направляющая 400 подачи и верхняя направляющая 500 волокна точно располагают выращиваемое кристаллическое волокно по горизонтали в устройстве для LHPG, также важно, чтобы в операциях LHPG использовался стабильный и постоянный источник световой энергии для нагрева и плавления исходного материала в зоне 310 расплава. Как подробно показано на Фиг. 6, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, источник 600 световой энергии может содержать лазерный источник 610, различные плоские поворотные зеркала 621 и 622, аттенюатор 630, расширитель 640 пучка, аксиконический отражатель 650, эллиптическое поворотное зеркало 660 и параболическое фокусирующее зеркало 670. На Фиг. 6 (а также в уменьшенном масштабе на Фиг. 2) схематически проиллюстрирован путь распространения света от лазерного источника 610 через эти различные оптические компоненты до самой зоны 310 расплава. Как показано на Фиг. 6, пучок когерентного света выходит из лазерного источника 610, направляется поворотными зеркалами 621 и 622 и проходит через аттенюатор 630 для уменьшения интенсивности пучка до подходящего уровня, после чего поступает в расширитель 640 пучка. Таким образом, после исходного радиального расширения пучок увеличенного диаметра далее поступает в аксиконический отражатель 650, который дополнительно радиально расширяет пучок, оставляя в центре пустое пространство, т. е. образует кольцеобразный пучок, характеризующийся осевой симметрией вдоль его оси распространения. Следует отметить, что на Фиг. 6 представлен вид в разрезе аксиконического отражателя 650, который схематически изображен в виде трех отдельных фрагментов, хотя, как следует понимать, ясно, что аксиконический отражатель 650 представляет собой оптическое устройство с двумя кольцевыми и концентрическими отражающими поверхностями, способствующими образованию вышеописанного расширенного кольцеобразного пучка. На этой стадии кольцеобразный пучок все еще распространяется горизонтально, но следующий элемент на пути распространения света, эллиптическое поворотное зеркало 660 (также показанное в разрезе и, как следует понимать, характеризующееся наличием одной отражающей поверхности), изменяет направление распространения кольцеобразного пучка с горизонтального на вертикальное, причем центральная ось теперь уже вертикального кольцеобразного пучка приблизительно выровнена с осями верхней и нижней направляющих и выращиваемого кристаллического волокна. Таким образом, на этой стадии пучок распространяется параллельно волокну в кольце вокруг него, но не контактирует с ним. Параболическое фокусирующее зеркало 670 (тоже показанное в разрезе на Фиг. 6, хотя следует понимать, что это изображение представляет сплошную кольцеобразную отражающую поверхность) фокусирует пучок на зоне 310 расплава, направляя его симметрично вниз, для создания пространственной области приблизительно постоянной интенсивности светового излучения и интенсивности светового излучения, достаточной для обеспечения нагрева и плавления исходного материала кристаллического волокна (будь то сырьевой поликристаллический исходный материал или материал из кристаллического волокна, созданный во время предыдущей операции (например, предыдущей операции LHPG)). Как указано выше, в раскрытых устройствах для выращивания кристаллического волокна (и соответствующих способах) может применяться замкнутый контур/система контроля диаметра с обратной связью, по существу непрерывно измеряющая (и/или измеряющая через определенные дискретные интервалы) диаметр кристаллического волокна во время его производства и автоматически регулирующая процесс соответствующим образом, чтобы диаметр выращиваемого кристаллического волокна оставался приблизительно постоянным/одним и тем же. Таким образом, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления со ссылкой на Фиг. 4 система контроля диаметра с обратной связью может содержать модуль 460 измерения диаметра волокна, выполненный с возможностью измерения диаметра выращиваемого кристаллического волокна 350, и контроллер 470, выполненный с возможностью регулирования скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая 400 подачи проталкивает исходный материал 340, в зависимости от сигналов, принимаемых от модуля 460 измерения диаметра волокна (как схематически показано на фигуре линией 461 сигнала, соединяющей измерительный модуль 460 с контроллером 470). Следует отметить, что диаметр выращиваемого кристаллического волокна 350 измеряют с целью определения подходящего управляющего воздействия на скорость, с которой исходный материал 340 проталкивается нижней направляющей 400 подачи (см. двойную зигзагообразную линию на Фиг. 4, которая схематически обозначает разрыв между исходным материалом 340, проталкиваемым нижней направляющей 400 подачи, и выращиваемым кристаллическим волокном 350, кристаллизовавшимся после операции оптического нагрева). В соответствии с этим конкретным вариантом осуществления контроллер 470 выполнен с возможностью передачи сигнала подающей ленте 440, который регулирует скорость параллельного переноса, с которой проталкивают исходный материал (как показано линией 471 сигнала, которая соединяет эти элементы на Фиг. 4). Хотя в принципе может быть использована любая методика измерения диаметра волокна, было выяснено, что для определения приблизительного диаметра конкретных участков волокна во время их производства особенно эффективным является наблюдение за дифракционной картиной выращиваемого кристаллического волокна, получаемой при воздействии на него лазерного излучения. Таким образом, как показано на Фиг. 4, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления модуль 460 измерения диаметра волокна может содержать зондирующий лазер 462 (например, гелий-неоновый лазер, работающий в красной части видимого спектра) и фотометрический датчик 464 (например, камеру со строчной ПЗС-матрицей и, возможно, блок обработки данных), причем зондирующий лазер выполнен с возможностью испускания лазерного излучения 463 на выращиваемое кристаллическое волокно 350, а фотометрический датчик 464 выполнен с возможностью измерения одной или более интерференционных полос (или серии интерференционных полос), созданных в результате взаимодействия упомянутого лазерного излучения 463 с выращиваемым кристаллическим волокном. Далее, программные средства анализа данных (или аппаратные средства в зависимости от варианта осуществления), связанные с системой контроля диаметра с обратной связью (они могут физически находиться в модуле измерения диаметра волокна, контроллере системы с обратной связью или где-либо еще в зависимости от варианта осуществления), интерпретируют измеренные интерференционные полосы и на основе полученных данных вычисляют приблизительный диаметр волокна применяя различные формулы, связывающие диаметр волокна с его интерференционной картиной, как подробно описано в документах "Scattering from side-illuminated clad glass fibers for determination of fiber parameters", Journal of the Optical Society of America 64, 767 (1974) за авторством L. S. Watkins и "High-speed high-resolution fiber diameter variation measurement system", Applied Optics 24, 2362 (1985) за авторством M. M. Fejer, G. A. Magel и R. L. Byer, причем полное содержание данных документов включено в настоящую заявку посредством ссылки во всех отношениях. В некоторых случаях для оценки диаметра волокна можно использовать расстояние между пиками и/или количество пиков в серии интерференционных полос или можно вести наблюдение за смещением пиков в серии интерференционных полос во времени для измерения изменений диаметра кристаллического волокна, или можно использовать некоторое сочетание вышеупомянутого (или даже некоторое сочетание любых вышеупомянутых методов измерения вместе с прочими возможными методиками измерения диаметра волокна). После определения приблизительного управляющие программные средства системы с аппаратные средства в зависимости от варианта диаметра волокна обратной связью (или осуществления) могут его использовать для регулирования скорости подачи (например скорости проталкивания посредством нижней направляющей 400 подачи, как описано в настоящем документе) для соответствующего учета любых вычисленных изменений/отклонений диаметра волокна. Опять же, хотя в принципе для учета отклонений диаметра также может быть использована (как подробно описано в настоящем документе) скорость вытягивания посредством верхней направляющей 500 волокна (или скорость вытягивания вместе со скоростью проталкивания), на практике было установлено, что более эффективное регулирование достигается при использовании одной лишь скорости проталкивания. На Фиг. 7 представлено сравнение отклонений диаметра кристаллического волокна, выращенного при помощи вышеупомянутой замкнутой системы контроля диаметра с обратной связью, на протяжении длины, и кристаллического волокна, выращенного в режиме открытого контура управления (т. е. с разомкнутой обратной связью системы контроля диаметра с обратной связью). Было замечено, что в режиме открытого контура управления отклонения диаметра составляют приблизительно 7% от общего диаметра волокна - как привило, в результате изменений диаметра исходного материала, и/или колебаний мощности лазера, и/или прочих возможных факторов окружающей среды. В случае же использования замкнутого контура контроля диаметра с обратной связью, несмотря на эти неотвратимо изменяющиеся условия, отклонения диаметра меньше и составляют приблизительно 1%. Кроме того, следует отметить, что в соответствии с некоторыми вариантами осуществления допустимая степень влияния управляющих программных средств на процесс выращивания волокна может быть предварительно задана регулируемым коэффициентом усиления пропорционального звена контура управления. Коэффициент усиления пропорционального звена определяет чувствительность контура управления к регистрируемым изменениям (количественная характеристика необходимого управляющего воздействия). Такой контур управления также может характеризоваться наличием настроечного регулируемого параметра maxV, задающего верхнюю границу фактического управляющего воздействия в контуре для изменения скорости проталкивания (или, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, скорости вытягивания или и скорости проталкивания, и скорости вытягивания) за заданный интервал времени, если будет определено, что в контуре управления потребуется такое воздействие. Как показано на Фиг. 7, результат, полученный при контроле диаметра с замкнутым контуром управления, соответствует волокну, выращенному при заданном коэффициенте усиления пропорционального звена, составляющем 10, и заданном параметре maxV, составляющем 20%. Другие варианты осуществления Хотя вышеупомянутые раскрытые методы, операции, процессы, способы, системы, устройства, инструменты, пленки, химические структуры и составы подробно описаны в контексте конкретных вариантов осуществления для улучшения ясности и понимания, специалисту в данной области техники будет понятно, что возможно множество других способов реализации вышеупомянутых вариантов осуществления без отклонения от идеи и объема настоящего изобретения. Соответственно, варианты осуществления, описанные в настоящем документе, должны рассматриваться не как ограничивающие, а как иллюстрирующие раскрываемые новые аспекты, и не должны использоваться как непозволительное основание для недопустимого ограничения объема формулы изобретения, характеризующей объект настоящего изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для выращивания тонкого кристаллического волокна посредством оптического нагрева, содержащее: источник световой энергии для нагрева исходного материала с образованием зоны расплава из расплавленного исходного материала; верхнюю направляющую волокна для вытягивания выращиваемого кристаллического волокна вдоль заданной оси параллельного переноса из зоны расплава с обеспечением таким образом также отвода из зоны расплава некристаллического расплавленного исходного материала, соединенного с кристаллическим волокном, с осуществлением охлаждения и кристаллизации расплавленного исходного материала и его добавления к выращиваемому кристаллическому волокну; и нижнюю направляющую подачи для проталкивания дополнительного исходного материала вдоль заданной оси параллельного переноса к зоне расплава; причем ось параллельного переноса нижней направляющей подачи и ось параллельного переноса верхней направляющей волокна по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, что исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии, испускаемой из источника световой энергии. 2. Устройство по п. 1, в котором исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм. 3. Устройство по п. 1, в котором верхняя направляющая волокна выполнена с возможностью вытягивания кристаллического волокна из зоны расплава со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой обеспечена возможность проталкивания исходного материала к зоне расплава нижней направляющей подачи. 4. Устройство по п. 3, в котором скорость параллельного переноса, с которой обеспечена возможность вытягивания кристаллического волокна верхней направляющей волокна, приблизительно в 4-9 раз выше скорости параллельного переноса, с которой обеспечена возможность проталкивания исходного материала нижней направляющей. 5. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее: систему контроля диаметра с обратной связью, содержащую: модуль измерения диаметра волокна, выполненный с возможностью измерения диаметра выращиваемого кристаллического волокна; и контроллер, выполненный с возможностью регулирования скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал, в зависимости от сигналов, принимаемых от системы измерения диаметра волокна, чтобы диаметр выращиваемого кристаллического волокна оставался приблизительно постоянным. 6. Устройство по п. 5, в котором модуль измерения диаметра волокна содержит: зондирующий лазер, выполненный с возможностью испускания лазерного излучения на выращиваемое кристаллическое волокно; и фотометрический датчик, выполненный с возможностью измерения одной или более интерференционных полос, созданных в результате взаимодействия упомянутого лазерного излучения с выращиваемым кристаллическим волокном. 7. Устройство по п. 1, в котором нижняя направляющая подачи содержит трубку нижней направляющей, внутреннее пространство которой задает ось параллельного переноса, вдоль которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал к зоне расплава. 8. Устройство по п. 7, в котором внутренний диаметр трубки нижней направляющей составляет приблизительно 150 мкм или меньше. 9. Устройство по п. 7, в котором нижняя направляющая подачи дополнительно содержит: направляющий блок, имеющий канавку; и подающую ленту; причем нижняя направляющая подачи выполнена с возможностью проталкивания исходного материала путем продвижения подающей ленты, в результате чего исходный материал прижимается к канавке в направляющем блоке и вытесняется внутрь трубки нижней направляющей с перемещением через эту трубку. 10. Устройство по п. 9, в котором направляющий блок содержит тефлон. 11. Устройство по п. 1, в котором верхняя направляющая волокна содержит трубку верхней направляющей, внутреннее пространство которой задает ось параллельного переноса, вдоль которой верхняя направляющая волокна вытягивает выращиваемое кристаллическое волокно из зоны расплава. 12. Устройство по п. 11, в котором внутренний диаметр трубки верхней направляющей составляет приблизительно 1 мкм или меньше. 13. Устройство по п. 11, в котором верхняя направляющая волокна дополнительно содержит: пару направляющих планок, выполненных с возможностью оказания давления в горизонтальном направлении на кристаллическое волокно с двух сторон для дополнительной стабилизации его горизонтального положения во время его вытягивания из зоны расплава; и намоточный барабан, выполненный с возможностью вытягивания кристаллического волокна через пару направляющих планок из зоны расплава путем вращения. 14. Устройство по п. 13, в котором направляющие планки содержат сжимаемый материал, покрытый гладким материалом. 15. Устройство по п. 14, в котором сжимаемый материал представляет собой пеноматериал, а гладкий материал представляет собой тонкий слой полимерного материала. 16. Устройство по п. 13, в котором намоточный барабан выполнен с возможностью вытягивания кристаллического волокна путем намотки волокна вокруг корпуса барабана. 17. Устройство по п. 13, в котором намоточный барабан выполнен с возможностью вытягивания кристаллического волокна путем намотки нити, прикрепленной к волокну, вокруг корпуса барабана. 18. Способ выращивания тонкого кристаллического волокна посредством оптического нагрева, причем способ включает: нагрев исходного материала посредством оптической энергии для образования зоны расплава из расплавленного исходного материала; вытягивание выращиваемого кристаллического волокна вдоль оси параллельного переноса, заданной направляющей волокна, из зоны расплава с обеспечением таким образом также отвода из зоны расплава некристаллического расплавленного исходного материала, соединенного с кристаллическим волокном, с осуществлением охлаждения и кристаллизации расплавленного исходного материала и его добавления к выращиваемому кристаллическому волокну; и проталкивание дополнительного исходного материала вдоль оси параллельного переноса, заданной направляющей подачи, к зоне расплава; причем ось параллельного переноса, заданная направляющей подачи, и ось параллельного переноса, заданная направляющей волокна, по существу выровнены по вертикали и в осевом направлении таким образом, что исходный материал расположен по горизонтали на пути распространения световой энергии с допуском по горизонтали приблизительно 5 мкм. 19. Способ по п. 18, в котором кристаллическое волокно вытягивают из зоны расплава со скоростью параллельного переноса, которая выше скорости параллельного переноса, с которой исходный материал проталкивают к зоне расплава. 20. Способ по п. 19, в котором скорость параллельного переноса, с которой вытягивают кристаллическое волокно, приблизительно от 2 до 25 раз выше скорости параллельного переноса, с которой проталкивают исходный материал. 21. Способ по п. 18, дополнительно включающий: измерение диаметра выращиваемого кристаллического волокна и регулирование скорости параллельного переноса, с которой нижняя направляющая подачи проталкивает исходный материал, чтобы диаметр выращиваемого кристаллического волокна оставался приблизительно постоянным. 22. Способ по п. 18, в проталкиваемый к зоне расплава, поликристаллического материала. котором исходный представляет собой материал, стержень 23. Способ по п. 19, в котором исходный материал представляет собой легированный поликристаллический иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ). 24. Способ по п. 18, в котором исходный материал, проталкиваемый к зоне расплава, представляет собой кристаллическое волокно, выращенное во время предшествующей операции оптического нагрева. 25. Способ по п. 24, в котором диаметр выращиваемого кристаллического волокна меньше диаметра исходного кристаллического волокна приблизительно от 1,5 до 5 раз. 26. Способ по п. 18, в котором диаметр выращиваемого кристаллического волокна составляет 40 мкм или меньше, а его длина составляет 30 см или больше. 27. Способ по п. 18, дополнительно включающий изменение отношения вытягивания параллельным переносом к проталкиванию параллельным переносом на величину приблизительно 0,1-10% на см вытягиваемого кристаллического волокна на определенном участке длины кристаллического волокна во время его выращивания. 28. Кристаллическое волокно, выращенное при помощи операции лазерного нагрева, диаметром 40 мкм или меньше и длиной 30 см или больше. 29. Кристаллическое волокно по п. 28, содержащее легированный кристаллический ИАГ. Фиг. ЗА Фиг. ЗВ Направление вытягивания/ выращивания * 350 риш иг. 5 "(tm)", Разомкнутый контур {без обратной связи): ±6,5% Отклонение от среднего значения на протяжении длины, % Замкнутый контур (компьютерное управление): ±0,95% " 1$ 20 " *Ъ 5 & " > 6 К> 9С Длина(мм) Фиг. 7 1/7 1/7 3/7 4/7 463 4/7 463 5/7 5/7 5/7
|