專利名稱：多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法及燒結(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法及燒結(jié)裝置，對(duì)作為光纖的原材料的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)，并使其脫水及透明玻璃化。
日本專利特愿2004-078168申請(qǐng)日2004年3月18日背景技術(shù)以汽相軸向沉積法(VAD法)或外部汽相沉積法(OVD法)堆積玻璃微粒子，由此形成作為光纖的原材料的多孔質(zhì)玻璃母材，其后，將其插入流入有脫水反應(yīng)用氣體及惰性氣體的爐心管內(nèi)，通過加熱區(qū)域，由此進(jìn)行燒結(jié)、脫水及透明玻璃化處理。由此，制造由芯(core)與包層(clad)構(gòu)成的光纖用玻璃母材。此外，在進(jìn)行光纖化時(shí)，將光纖用玻璃母材延伸并縮徑為適于拉絲的直徑，并作為光纖用預(yù)型體(preform)后，置于拉絲機(jī)上進(jìn)行操作，成為光纖。
先前，在燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材時(shí)，將脫水反應(yīng)用氣體及惰性氣體的流量、通過加熱區(qū)域的速度、以及加熱區(qū)域的加熱源溫度等，設(shè)定在不在多孔質(zhì)玻璃母材中產(chǎn)生熔渣部分、且玻璃母材未拉伸的范圍內(nèi)，將脫水及透明玻璃化處理所必需的熱能提供給多孔質(zhì)玻璃母材。
此時(shí)，如果所供給的熱能的量不充分，則在棒狀多孔質(zhì)玻璃母材的表層部與內(nèi)部之溫差較大的狀態(tài)下，開始熔融玻璃化，因此在直徑方向剖面積內(nèi)無法同心圓狀地進(jìn)行玻璃化，已玻璃化的部位與未玻璃化的部位在直徑方向上，相對(duì)于中心軸非對(duì)稱地混在一起。當(dāng)該未玻璃化的部位較遲地被玻璃化而收縮時(shí)，致使已玻璃化而成為低粘度的附近的玻璃不均勻地收縮，其結(jié)果，芯偏離玻璃母材的軸中心，產(chǎn)生偏芯。
即使稍微偏芯，也會(huì)因該偏芯而使熱能之供給逐漸變得不均勻，從而引起外周的橢圓化。如此，一旦產(chǎn)生偏芯或橢圓化，則從表面向內(nèi)部的熱能的供給在直徑方向上變得更不均勻，在連續(xù)產(chǎn)生不均勻收縮的狀態(tài)下進(jìn)行燒結(jié)，因此導(dǎo)致預(yù)型體整體偏芯或橢圓化。
對(duì)此種預(yù)型體進(jìn)行拉絲而獲得的光纖偏芯或橢圓化。因此，如果在端面上粘接或熔接光纖相互之間，則由于在芯或包層的接合面上的形狀不同、芯的軸芯偏移、以及纖芯直徑(core diameter)不同，而產(chǎn)生連接損耗(Connection Loss)。
作為減少光纖用玻璃母材的偏芯或橢圓化的方法，而在專利文獻(xiàn)1中提出的方法為使多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)前半部處的下降速度慢于燒結(jié)后半部的方法。然而，使用該方法，難以在玻璃母材的整個(gè)長(zhǎng)度方向上穩(wěn)定地減少偏芯與橢圓。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2000-256020號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是為解決所述問題開發(fā)而成的，目的在于提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法及燒結(jié)裝置，在燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材而進(jìn)行脫水及透明玻璃化處理時(shí)，進(jìn)行燒結(jié)而不引起芯的偏芯或母材外周的橢圓化。
本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法包括懸掛棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材，使其通過加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行燒結(jié)，其特征在于，將該多孔質(zhì)玻璃母材降入升溫至燒結(jié)溫度的加熱爐內(nèi)，使多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5小時(shí)(hr)通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域后，利用加熱器進(jìn)行燒結(jié)并進(jìn)行透明玻璃化。
而且，本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)裝置包括懸掛棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材，使其通過加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行燒結(jié)，其特征在于，設(shè)定絕熱材料的長(zhǎng)度，使得降入加熱爐內(nèi)的多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5hr通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，可獲得抑制芯的偏芯或母材外周的橢圓化的高品質(zhì)光纖用預(yù)型體，并通過對(duì)所述光纖用預(yù)型體進(jìn)行拉絲而制造連接損耗較少的高品質(zhì)光纖。


圖1是表示多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)裝置的一例的概況縱剖面圖。
圖2是表示實(shí)施例1中的多孔質(zhì)玻璃母材通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間與偏芯率、橢圓率的關(guān)系的圖表。
圖3是表示實(shí)施例2中的多孔質(zhì)玻璃母材通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間與偏芯率、橢圓率的關(guān)系的圖表。
1爐芯管2多孔質(zhì)玻璃母材3速度控制裝置 4把持驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5加熱器6絕熱材料7氣體導(dǎo)入管8排氣管具體實(shí)施方式
以下，通過發(fā)明的實(shí)施形態(tài)說明本發(fā)明，然而，以下實(shí)施形態(tài)并不限定申請(qǐng)專利范圍的發(fā)明，而且在實(shí)施形態(tài)中所說明的所有特征的組合并非限為必要的發(fā)明的解決手段。
本發(fā)明已解決所述問題，即，本發(fā)明的特征在于當(dāng)使棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材通過已升溫到燒結(jié)溫度的加熱爐內(nèi)而進(jìn)行燒結(jié)，并進(jìn)行透明玻璃化時(shí)，使多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5hr通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域后，利用加熱器進(jìn)行熔融玻璃化。
在本發(fā)明中，花費(fèi)大于等于4.5hr通過所述預(yù)熱區(qū)域，由此，在加熱器的加熱區(qū)域中，當(dāng)外側(cè)的玻璃化開始時(shí)，多孔質(zhì)玻璃母材處于充分預(yù)熱至中心部的狀態(tài)，即，在直徑方向剖面積內(nèi)的溫差較小，在直徑方向上溫度分布均勻。因此，玻璃化收縮時(shí)的厚度不均變少，且均質(zhì)地進(jìn)行熔融玻璃化而未伴隨偏芯或外周的橢圓化。
如果通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間未滿4.5hr，則在未充分預(yù)熱至中心的狀態(tài)下，即，在直徑方向剖面積內(nèi)的溫差較大，且溫度分布不均勻的狀態(tài)下外周部開始玻璃化，因此，伴隨著熔融玻璃化的收縮時(shí)的厚度不均變多，產(chǎn)生芯的偏芯或外周的橢圓化。
另外，為了花費(fèi)大于等于4.5hr通過預(yù)熱區(qū)域，可調(diào)整多孔質(zhì)玻璃母材的下降速度，或者也可調(diào)整絕熱材料的長(zhǎng)度。在調(diào)整絕熱材料的長(zhǎng)度的場(chǎng)合，也可以絕熱材料覆蓋整個(gè)加熱爐體的上部，在此場(chǎng)合，無須犧牲生產(chǎn)性，可進(jìn)行熔融玻璃化而不引起芯的偏芯或外周的橢圓化。
如此，根據(jù)本發(fā)明的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，可獲得極度抑制芯的偏芯或外周的橢圓化的高品質(zhì)光纖預(yù)型體，并可通過對(duì)其進(jìn)行拉絲而獲得連接損耗極小的光纖。
實(shí)施例(實(shí)施例1)根據(jù)以下的實(shí)施例，并使用圖式，對(duì)本發(fā)明的燒結(jié)方法進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1表示燒結(jié)裝置的一例。在爐芯管1內(nèi)，經(jīng)由連接于控制下降速度的速度控制裝置3的把持驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4，吊下棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材2，由加熱器5與絕熱材料6構(gòu)成的加熱爐配設(shè)為與爐芯管1具有相同的軸。另外，符號(hào)7是供給氯氣等脫水反應(yīng)用氣體或氦等惰性氣體的氣體導(dǎo)入管，其連接于省略圖示的供給源。符號(hào)8是排氣管。
以下述方式實(shí)施多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)。
對(duì)于棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材2而言，以外部汽相沉積法堆積玻璃微粒子。從氣體導(dǎo)入管7供給氯氣與氦氣?；旌下葰馀c氦氣，將其導(dǎo)入爐心管1內(nèi)，并使其充滿爐心管1內(nèi)。利用加熱器5對(duì)加熱區(qū)域進(jìn)行加熱。
由速度控制裝置3控制多孔質(zhì)玻璃母材2的下降速度，一邊利用把持驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4使多孔質(zhì)玻璃母材2進(jìn)行軸旋轉(zhuǎn)，一邊使其低速下降并通過加熱器的加熱區(qū)域。由此，對(duì)多孔質(zhì)玻璃母材2實(shí)施燒結(jié)、脫水及透明玻璃化處理。
根據(jù)所述內(nèi)容，在下述五個(gè)條件下，燒結(jié)五根多孔質(zhì)玻璃母材。
五根多孔質(zhì)玻璃母材的外徑均為250mm、質(zhì)量均為80kg，使燒結(jié)時(shí)的多孔質(zhì)玻璃母材的下降速度分別為1.68、1.58、1.48、1.28、及1.08mm/min。將加熱器5的溫度設(shè)定為1500℃，該溫度是未在多孔質(zhì)玻璃母材中產(chǎn)生熔渣、且未拉伸的溫度。
以如下方式，對(duì)經(jīng)燒結(jié)的預(yù)型體的偏芯率與橢圓率進(jìn)行評(píng)估。
表示偏芯程度的指標(biāo)是，以將芯的軸芯與預(yù)型體的中心軸的偏移量除以預(yù)型體的直徑所得的值作為偏芯率。表示橢圓化程度的指標(biāo)是，以將預(yù)型體的長(zhǎng)徑與短徑的差除以預(yù)型體的直徑所得的值作為橢圓率。在預(yù)型體的有效部上，以10mm的間隔測(cè)定以所述方式定義的偏芯及橢圓率，并表示其最大值。另外，將從加熱爐的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域的長(zhǎng)度設(shè)為A(mm)，并根據(jù)下降速度求出通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間。
將關(guān)于所述五根多孔質(zhì)玻璃母材獲得的結(jié)果概括示于以下的表1中。
表1表明，如果使通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間大于等于4.5hr，則可將偏芯率、橢圓率一并改善為小于等于0.1％。


(實(shí)施例2)在實(shí)施例2中，將下降速度固定為1.65mm/min，并將加熱爐的絕熱材料的長(zhǎng)度(相當(dāng)于預(yù)熱區(qū)域)變?yōu)?00、420、450、500、及600mm，除此以外，以與實(shí)施例1相同的方式對(duì)五根多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)。將其結(jié)果示于以下的表2中。
表2表明，如果使通過預(yù)熱區(qū)域的時(shí)間大于等于4.5hr，則可將偏芯率、橢圓率一并改善為小于等于0.1％。而且，使通過時(shí)間為6.0hr，由此可將偏芯率、橢圓率一并改善為小于等于0.05％。


根據(jù)本發(fā)明，可獲得偏芯率及橢圓率極小的光纖用預(yù)型體，并可通過對(duì)其進(jìn)行拉絲而提供連接損耗較小的光纖。
權(quán)利要求
1.一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，懸掛棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材，并使之通過加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行燒結(jié)，其特征在于將該多孔質(zhì)玻璃母材降入已升溫到燒結(jié)溫度的加熱爐內(nèi)，使多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5hr通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域后，利用加熱器進(jìn)行燒結(jié)，使所述多孔質(zhì)母材透明玻璃化。
2.一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)裝置，懸掛棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材，使之通過加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行燒結(jié)，其特征在于設(shè)定絕熱材料的長(zhǎng)度，使得降入加熱爐內(nèi)的多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5hr通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法及燒結(jié)裝置，在燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材而進(jìn)行脫水及透明玻璃化處理時(shí)，進(jìn)行燒結(jié)而不會(huì)引起芯的偏芯或母材外周的橢圓化。即，本發(fā)明是懸掛棒狀的多孔質(zhì)玻璃母材，使其通過加熱爐內(nèi)，由此進(jìn)行燒結(jié)的多孔質(zhì)玻璃母材的燒結(jié)方法，其特征在于，將該多孔質(zhì)玻璃母材降入已升溫至燒結(jié)溫度的加熱爐內(nèi)，使多孔質(zhì)玻璃母材的各部位，花費(fèi)大于等于4.5hr通過從加熱爐體的絕熱材料上端到加熱器上端為止的預(yù)熱區(qū)域后，利用加熱器進(jìn)行燒結(jié)而使多孔質(zhì)玻璃母材透明玻璃化。
文檔編號(hào)C03B8/04GK1934040SQ200580008548
公開日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者吉田真, 神尾剛, 小出弘行 申請(qǐng)人:信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社