專利名稱：制造光纖預(yù)型體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過例如OVD法、VAD法等制造光纖預(yù)型體(preform) 的方法。
背景技術(shù)：
諸如OVD (外部氣相沉積)法、VAD (氣相軸向沉積)法、MCVD (改進的CVD)法和等離子體法的方法被用來制造光纖預(yù)型體。
特別地，VAD法和OVD法是能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)大尺寸預(yù)型體和高速沉 積的公知方法。在這些方法中，通過利用四氯硅烷(SiCl4)等作為原料
物并通過加熱使所述沉積部分透明化，從而^^得光纖預(yù)型體。
如果有必要的話，將光纖預(yù)型體拉長至預(yù)定直徑從而獲得用于光纖 的預(yù)型體，并且將該預(yù)型體加熱并拉制從而獲得光纖。
近年來，為了降低光纖的制造成本，增加了光纖預(yù)型體的直徑或長 度，即，要求光纖預(yù)型體增大。但是，如果光纖預(yù)型體增大，則容易出 現(xiàn)以下問題。
圖11和12是示出用于加熱玻璃微粒沉積物的加熱爐的一個例子的 示意圖。
圖11中所示的加熱爐70 (下文中稱為"梯度爐，，)包括馬弗管71、 可上下移動的支持構(gòu)件72以及在相當(dāng)于玻璃微粒沉積物4沿其長度的 部分的位置處提供的加熱源73。利用加熱源73沿著長度方向順序加熱 由支持構(gòu)件72所支持的玻璃微粒沉積物4。圖12中所示的加熱爐80 (下文中稱為"均熱爐")包括馬弗管81、 ^，構(gòu)件82以及能夠在玻璃微粒沉積物4的全部長度上對其加熱的加
使玻璃微粒沉積物4處于玻璃棒1的端部由支持構(gòu)件72或82所支 持并且該玻璃微粒沉積物懸垂進入加熱爐70或80中的狀態(tài)。利用加熱 源73或83將沉積部分3加熱到例如1500 ~ 1600。C并^f吏其透明化。
在該透明化步驟中，為了利用甚至沉積部分3的上端作為有效部分 而不浪費，必須甚至充分加熱該上端。
但是，當(dāng)加熱沉積部分3的上端時，玻璃棒l也被加熱并軟化。因 此，可能發(fā)生變形，例如伸長。特別地，由于大尺寸的玻璃微粒沉積物 4還具有大的重量，因此容易發(fā)生玻璃棒l的變形。
此外，沉積部分3透明化所需的熱量由于沉積部分3的直徑大而變 大。因此，必須將具有大直徑的沉積部分3設(shè)置在加熱爐70或80內(nèi)的 高溫區(qū)中或者延長加熱時間。為此，玻璃棒l接受的熱量也增加，因此 也容易出現(xiàn)上述問題，例如變形。由于已經(jīng)發(fā)生了變形的玻璃棒l不能 重新使用，因此導(dǎo)致成本增加。
為了防止玻璃棒1的任何變形，可以將玻璃微粒沉積物4設(shè)置在加 熱爐70或80內(nèi)的玻璃棒l沒有不適當(dāng)?shù)靥幱诟邷氐奈恢锰?。但是，?這種情況下，沉積部分3上端的加熱可能會不充分，因而這部分可能不 能成為有效部分。
亦即，隨著光纖預(yù)型體的增大，難以使沉積部分的上端透明化并且 難以防止玻璃棒的任何變形。
下面的方法是制造光纖預(yù)型體的已知方法。
在曰本未審查專利申請首次公開No.2003-81657中，提出了 一種根 據(jù)多孔煙粒體(soot body)的玻璃化部分的位置來調(diào)節(jié)光纖預(yù)型體的玻 璃化溫度、行進速度、供氣流量等的方法，由此防止光纖預(yù)型體從支撐 棒墜落。
4但是，即使在該方法中，由于光纖預(yù)型體變大，也難以同時實現(xiàn)"多 孔煙粒體的上端透明化，，和"防止支撐棒的任何變形"。另外，還存在難 以解決預(yù)型體尺寸變化的問題。
在日本未審查專利申請首次公開No.H07-223833中，公開了 一種利 用防止溫度升高裝置例如反射板或熱屏蔽板來防止在支撐煙粒沉積物 的棒中溫度升高的方法。
但是，由于在該方法中提供防止溫度升高裝置，因此加熱爐結(jié)構(gòu)變 復(fù)雜。而且，由于需要由耐熱材料例如多孔陶瓷制成的昂貴的防止溫度 升高裝置，因此成本會變高。
在日本未審查專利申請首次/>開No.H08-310828中，提出了 一種利 用預(yù)型體支持部分的制造方法，該預(yù)型體支持部分包括由透明石英玻璃 制成的中心部分和由不透明石英玻璃制成的外層部分。在該方法中，紅 外光的傳輸量受到所述外層部分的抑制，因而可防止預(yù)型體支持部分的 任何變形。但是，該方法難以解決棒的變形問題。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述情況提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的一個目的在于提供一 種通過使玻璃微粒的沉積部分透明化來制造光纖預(yù)型體的方法，該方法 能夠使整個沉積部分透明化、防止玻璃棒的任何變形并降低制造成本。
本發(fā)明采用以下方面來解決上述問題并實現(xiàn)相關(guān)目的。
(1)本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法是一種制造光纖預(yù)型體的方
粒沉積物，和將所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入加熱爐內(nèi)以加熱所述 玻璃微粒沉積物，從而〗吏所述沉積部分透明化，該方法包括在所述加 熱之前，通過使所述玻璃棒的表面部分升華并附著于比所述玻璃棒的形 成有所述沉積部分的區(qū)域更靠近所述玻璃棒一端的區(qū)域的至少一部分， 從而形成渾濁部分(hazy portion)的步驟；通過在所述玻璃棒上沉積 玻璃微粒來形成所述沉積部分的步驟；和在形成有所述渾濁部分的所述 玻璃棒的近端被支持并且使所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入所述加 熱爐的狀態(tài)下，通過加熱所述玻璃微粒沉積物來使所述沉積部分透明化的步驟。
根據(jù)在(1)中所述的制造光纖預(yù)型體的方法，所述渾濁部分形成在所述玻璃棒的表面中。因此，當(dāng)利用加熱爐進行加熱時，發(fā)生能量束例如紅外光等的反射或散射并且抑制玻璃棒內(nèi)的溫度升高。由此，可以防止玻璃棒的變形。
因此，即使在制造大尺寸的光纖預(yù)型體時，也可以在加熱爐中充分加熱包括上端的整個沉積部分，并且整個沉積部分得以透明化并且可成為有效部分。因此，這在制造成本方面是有利的。
另外，由于可以防止變形，例如玻璃棒的伸長，因此在透明化步驟中制造條件不變，但卻可以可靠地進行沉積部分的透明化。因此獲得可靠的光纖預(yù)型體。
另外，由于不需要用于防止溫度升高的熱屏蔽板等，因此在這方面可以降低成本。
另外，由于玻璃棒不發(fā)生任何變形，因此還可以重復(fù)使用玻璃棒。
(2) 優(yōu)選地，在形成所述沉積部分的步驟之前，實施形成所述渾濁部分的步驟。
(3) 優(yōu)選地，通過用于形成所述沉積部分的步驟的沉積設(shè)備來實施形成所述渾濁部分的步驟。
(4) 優(yōu)選地，在將所述玻璃棒引入用于形成所述沉積部分的步驟的沉積設(shè)備之前，實施形成所述渾濁部分的步驟。
(5) 優(yōu)選地，利用燃燒器的一系列操作，通過形成所述沉積部分的步驟來實施形成所述渾濁部分的步驟。
(6) 優(yōu)選地，通過利用用于形成所述沉積部分的沉積用燃燒器來實施形成所述渾濁部分的步驟。
(7) 優(yōu)選地，所述燃燒器是用于形成所述沉積部分的沉積燃燒器。玻璃棒用作在其上沉積玻璃微粒的靶，并且由例如二氧化硅玻璃等制成。例如，玻璃棒是用于OVD方法中的芯構(gòu)件、VAD方法中使用的起始棒等。玻璃棒可以包括相當(dāng)于有效部分的棒體和熔接在該棒體兩端上用以支撐該棒體的支撐棒(假棒)。
上述芯構(gòu)件可以具有用作光纖的芯的部分和用作包層的部分，并且可以僅包括用作光纖的芯的部分。
沉積玻璃微粒的方法沒有特別的限制，并且可以是供給源氣體以在火焰中沉積玻璃微粒的方法或者是通過等離子體沉積玻璃微粒的方法。
所述玻璃微?？梢允前ǘ趸枳鳛橹鞒煞值牟Ａ⒘＃⑶铱梢园ㄓ糜谡{(diào)節(jié)光纖的芯或包層的折射率和粘度的添加劑，例如Ge、 F、Cl、 P、 B等。
加熱爐并不特別限于可以加熱沉積部分以^使該部分透明化的那些。例如，加熱爐可以是使得玻璃微粒沉積物和加熱源彼此相對移動的梯度爐，或者是具有覆蓋玻璃微粒沉積物的全部長度的均熱爐。
待形成在玻璃棒上的渾濁部分可以與所述沉積部分相鄰形成，并且可以形成在遠離所述沉積部分的位置。另外，渾濁部分可以形成在比形成有所述沉積部分的區(qū)域更靠近一端的區(qū)域的一部分中，并且可以在所有這樣的區(qū)域中形成。


圖1是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的OVD沉積設(shè)備的示意圖2是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的VAD沉積設(shè)備的示意圖3是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的玻璃加工車床的示意圖4是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的玻璃加工車床的示意圖；圖5是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的OVD沉積設(shè)備的示意圖6是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的VAD沉積設(shè)備的示意圖7是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的加熱爐的示意圖8是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的加熱爐的示意圖9是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的加熱爐的示意圖10是示出可用于本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法中的加熱爐的示意圖11是示出可用于制造光纖預(yù)型體的常規(guī)方法中的加熱爐的示意圖；和
圖12是示出可用于制造光纖預(yù)型體的常規(guī)方法中的加熱爐的示意圖。
具體實施例方式
將參考

本發(fā)明的制造光纖預(yù)型體的方法。(第一實施方案)
圖1示出包括沉積用燃燒器11的OVD沉積i殳備10。優(yōu)選地，沉積用燃燒器11在玻璃棒1的縱向上可移動并且將氫氧焰12施加到期望的位置。
通過使玻璃棒1在由支撐部分13支持的同時繞軸轉(zhuǎn)動，使得OVD沉積設(shè)備10配置為氫氧焰12均勻地施加到玻璃棒1的整個外周表面。
通過將氧氣和氫氣供給到沉積用燃燒器11，將氫氧焰12施加到玻璃棒l,以及火焰拋光玻璃棒l的表面，從而利用熱去除玻璃棒l上的缺陷或雜質(zhì)。
在沉積用燃燒器11中，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所供給的氧氣和氫氣的量并
調(diào)節(jié)氫氧焰12的狀態(tài)從而在透明玻璃棒1的一部分中形成渾濁部分14。
渾濁部分14是由于歡璃棒1表面部分的材料升華并再附著而形成的。具體地，可以例如按如下形成渾濁部分14。
當(dāng)玻璃棒1的表面溫度超過約1800。C時，玻璃棒1的表面部分(Si02)將升華為一氧化硅(SiO )。升華的一氧化硅與大氣中的氧或水氣鍵合，并再次附著于玻璃棒l的表面，成為由二氧化硅(Si02)組成的玻璃微粒沉積物。由此形成渾濁部分14。
一氧化硅的升華量隨溫度升高而增加，并且在溫度超過2000 。C時變得顯著。
已知一氧化硅的升華在還原氣氛中快速進行。相反，升華在氧化氣氛中受到抑制。因此，可以通過調(diào)節(jié)氣氛來調(diào)節(jié)升華量和再附著的玻璃微粒的量。
在升華進行的高溫區(qū)域(例如約2000°C )的周邊區(qū)域中明顯發(fā)生上述再附著，特別是在約1500。C的低溫區(qū)域中。如果升華進行的高溫區(qū)域和發(fā)生再附著的低溫區(qū)域彼此接近并且從高溫區(qū)域到低溫區(qū)域的溫度變化在空間上迅速發(fā)生，則上述玻璃微粒在與玻璃棒表面分離和分散之前就發(fā)生了再附著。因此，玻璃微粒的附著量增加。例如，如果使用可以從氫氧焰12的外周邊緣供給惰性氣體等的燃燒器，則可以通過該惰性氣體等來容易地形成上述低溫區(qū)域。
雖然可以使用氫氧焰、其它燃燒氣體的火焰、等離子體焰、加熱器、激光等作為加熱玻璃棒l的表面的手段，但是特別優(yōu)選使用將用于光纖制造步驟中的氫氧焰。通過調(diào)節(jié)氧和氫的流量比，氫氧焰可以容易地形成氧化氣氛或還原氣氛。
即使在使用除氧和氫以外的燃燒氣體時，也可以通過共同使用氧化性氣體或還原性氣體來形成氧化氣氛或還原氣氛。
9雖然渾濁部分14所需的霧化度根據(jù)玻璃微粒沉積物4的尺寸和加 熱爐中紅外光的量等而變化，但是可以通過設(shè)定加熱溫度、加熱時間、 氣氛等來形成期望的渾濁部分14。
例如，當(dāng)使用氫氧焰12時，可以通過適當(dāng)設(shè)定氧氣和氫氣的量、 它們的流量比、沉積用燃燒器11的行進速度等來形成期望的渾濁部分 14。
表述"形成渾濁部分14"是指上述玻璃微粒再附著于玻璃棒1的表面 上并且該表面變得不透明的現(xiàn)象。
例如，當(dāng)使用氳氧焰燃燒器作為沉積用燃燒器11時，再附著的玻璃 微粒的尺寸為O.lnm到幾個微米。在這種情況下，在附著的微粒之間幾 乎不進行熱熔接，并且微粒沒有進入完全一體化的狀態(tài)。因此再附著部 分變得不透明。由于再附著部分的溫度相比于發(fā)生升華的部分較低，因 此自然出現(xiàn)這種狀態(tài)。
由于微粒在沉積的同時保持一定程度的形狀，即處于在微粒之間存 在間隙的狀態(tài)，因此紅外光和可見光均被散射。因此，再附著部分在視 覺上為不透明白色層，即渾濁(haziness),
為此，可以根據(jù)其不透明度來近似地控制霧度。例如，當(dāng)由可見光 的透光率來表示不透明度時，在本發(fā)明中合適的是可見光的透光率為 25%以下、優(yōu)選5%以下。
在霧度較小的情況下，例如在可見光的透光率大于25%的情況下， 紅外光的散射效應(yīng)也較小，并且防止玻璃棒l的任何變形的效果降低。
如果增加玻璃微粒的再附著量，則紅外光的散射效應(yīng)也增大，但是 如果玻璃微粒沉積較厚，則容易出現(xiàn)剝落等。因此，優(yōu)選將沉積的玻璃 微粒的厚度設(shè)定為最多約lmm。
可以基于在IS09050中規(guī)定的方法來測量上述透光率。如果粗略地 說明該方法，則透光率是透射光通量與垂直進入樣品片的玻璃表面的約 為日光光通量的入射光通量之比，并且通過利用在CIE (國際照明委員 會)中定義的標(biāo)準(zhǔn)日光D65作為光源來測定光適應(yīng)(light adaption )的
10相對發(fā)光度而獲得。用于測量的波長范圍為380~780nm。
渾濁部分14的形成位置設(shè)定在玻璃棒1的一端處(圖1的右邊) 的區(qū)域16 (下文中稱為非形成區(qū)域16)的至少一部分中，而不是將如 下描述的形成沉積部分3的區(qū)域15 (下文中稱為形成區(qū)域15)中。該 非形成區(qū)域16是其中不沉積玻璃微粒2也不形成沉積部分3的部分(非 沉積部分)。
渾法部分14可以從開始就僅形成在非形成區(qū)域16中，或者可以采 取在非形成區(qū)域16和形成區(qū)域15中均形成渾濁部分并通過利用具有弱 化加熱功率的制度再次加熱渾濁部分的所謂混濁去除工藝來去除形成 區(qū)域15的渾濁部分的方法。
渾濁部分14的形成位置容易通過沉積用燃燒器11的定位而限定。 為此，在下文將說明的透明化步驟中，渾濁部分14可以形成在可能變 成高溫的位置處，例如接近在形成區(qū)域15和非形成區(qū)域16之間邊界的 位置處。
通常有效的是，在末端側(cè)距離形成區(qū)域15和非形成區(qū)域16之間的 邊界預(yù)定距離范圍內(nèi)形成渾濁部分14。但是，當(dāng)沉積部分3的上端阻斷 了加熱爐70和80中加熱源73和83的一部分輻射熱時，可以在遠離上 述邊界的位置處有效地形成渾濁部分14。另外，渾濁部分14可以在整 個非形成區(qū)域16中形成。
作為形成渾濁部分14的方法，也考慮其它方法例如噴砂等。但是， 如上所述，通過使得玻璃材料升華并再附著以形成渾濁部分的方法可以 形成渾濁部分14而不損傷玻璃棒1。因此，有利的是不用擔(dān)心裂紋產(chǎn)生 并且不會發(fā)生玻璃棒1的強度降低.
雖然也存在由泡沫二氧化硅玻璃制成的玻璃棒作為具有渾濁部分 的玻璃棒，但是由透明二氧化硅玻璃制成的玻璃棒l具有更高強度，因 此更優(yōu)選在透明玻璃棒1中形成渾濁部分14。
當(dāng)通過玻璃材料的升華和再附著來形成渾濁部分14時，由于渾濁 部分14由玻璃微粒形成，因此渾濁部分14不會在實施下面將說明的脫 水步驟時由于脫水劑而劣化。另外，加熱爐不受污染。通過升華和再附著形成的渾濁部分14可以通過火焰拋光等來去除。 因此，當(dāng)渾濁部分14變得不必要時，例如當(dāng)重新使用玻璃棒1時，可 以容易地去除渾濁部分14。為了實施玻璃棒1的材料的再附著以形成渾 濁部分14，與使用其它材料附著的情況相比，幾乎不引起雜質(zhì)的介入， 由此形成渾濁部分。
在形成區(qū)域15中，將玻璃源氣體供給至沉積用燃燒器11，并產(chǎn)生 玻璃微粒2。特別地，例如當(dāng)作為玻璃源氣體的SiCl4在火焰中進行水 解反應(yīng)以及氧化反應(yīng)(主要是水解反應(yīng))時，產(chǎn)生由二氧化硅(Si02) 制成的玻璃微粒2。
通過在玻璃棒1的外周表面的一部分上沉積玻璃微粒2并形成多孔 沉積部分3來獲得玻璃微粒沉積物4。在形成沉積部分3中，可以使用 通過等離子體沉積玻璃微粒2的方法。
當(dāng)形成沉積部分3時，在非形成區(qū)域16中的渾濁部分14得以保留。 為了保留渾濁部分14,有效的是不將氫氧焰12施加至非形成區(qū)域16， 或者將非形成區(qū)域16中的氫氧焰12的加熱功率調(diào)節(jié)至渾濁部分14得 以保留的程度。
圖7是示出加熱玻璃微粒沉積物4的加熱爐的一個實例的示意圖。 加熱爐70(梯度爐)包括馬弗管71、可上下移動的支持構(gòu)件72以及在 相當(dāng)于玻璃微粒沉積物4在其長度部分的一部分的位置處提供的加熱源 73。
如圖7所示，在玻璃棒l的上端(從沉積部分3延伸的端部)被支 持構(gòu)件72所支持并且玻璃微粒沉積物4被垂直懸垂進入加熱爐70的狀 態(tài)下，在玻璃微粒沉積物4下降的同時，利用加熱源73沿著長度方向 順序地加熱玻璃微粒沉積物4。
玻璃棒1的形成有渾濁部分14的近端由支持構(gòu)件72所支持。由此 渾濁部分14的至少一部分位于該支持位置的下方。在所示的實例中， 玻璃棒1的上端由支持構(gòu)件72所支持，并且渾濁部分14位于支持構(gòu)件 72的下方。
通過加熱源73將沉積部分3加熱到例如1500 ~ 1600'C,并4吏其透明化。
由此，玻璃微粒沉積物4變成光纖預(yù)型體。該步驟稱為透明化步驟。 另外，在透明化步驟之前還可利用包含氯等的脫水劑來實施脫水步。
當(dāng)加熱沉積部分3時，玻璃棒1的非形成區(qū)域16也被紅外光等所 加熱。但是，由于渾濁部分14形成在非形成區(qū)域16的表面中，因此在 該渾濁部分14中發(fā)生能量束例如紅外光的反射或散射，并抑制玻璃棒1 內(nèi)的溫度升高。由此，可以防止玻璃棒l的變形。
因此，即使在制造其中沉積部分3的長度或直徑較大的大尺寸光纖 預(yù)型體時，也可以在加熱爐70中充分地加熱包括上端的整個沉積部分 3，并且使得整個沉積部分3透明化并能夠成為有效部分。因此，在制 造成本方面是有利的。
另外，由于可以防止諸如玻璃棒l伸長的變形，因此在透明化步驟 的過程中制造條件沒有變化，但是可以可靠地實施沉積部分3的透明化。 因此，獲得可靠的光纖預(yù)型體。
另外，由于不需要用于防止溫度升高的熱屏蔽板等，因此在這方面 可以降低成本。
另外，由于不發(fā)生玻璃棒l的任何變形，因此玻璃棒l可以重復(fù)使用。
通常，在光纖預(yù)型體的制造中，應(yīng)該去除玻璃表面的渾濁，這是因 為它引起光纖的強度降低，并且所述混濁通過被稱為混濁去除步驟的工 藝來除去。
相反，在本發(fā)明中，通過大膽地保留渾濁部分14而表現(xiàn)出可以制 造大尺寸光纖預(yù)型體的效果。由于在作為非有效部分的玻璃棒l的非形 成區(qū)域16中形成渾濁部分14，因此不擔(dān)心光纖的強度降低。
由于在上述方法中在形成沉積部分3的步驟之前形成渾濁部分14， 因此可以重復(fù)渾濁部分14的形成。例如，當(dāng)根據(jù)玻璃棒l中的尺寸變化等，在常規(guī)條件下沒有獲得
預(yù)定渾濁部分14時，可以在不同條件下再次實施渾濁部分14的形成。 因此，可以形成最優(yōu)化的渾濁部分14。
另外，通過可以形成沉積部分3的OVD沉積設(shè)備10，可以實施 渾濁部分14的形成。因此，可以正確地控制變成在形成區(qū)域15與非形 成區(qū)域16 (非沉積部分)之間邊界的位置，并且可精確地確定渾濁部分 14的形成位置。
另外，可以通過將沉積用燃燒器11用于形成沉積部分3來實施渾 濁部分14的形成。因此，不需要用于形成渾濁部分14的專門配置，并 且可以簡化設(shè)備的結(jié)構(gòu)，或者可以使用具有僅用于火焰拋光的燃燒器的 OVD設(shè)備而沒有特別的限制。
上述透明化步驟不限于圖7所示的加熱爐70 (梯度爐)，也可以 在圖8中所示的加熱爐80中進行。加熱爐80(均熱爐)包括馬弗管81、 支持構(gòu)件82以及能夠在沉積部分83的整個長度上對其加熱的加熱源 83。
如圖8所示，在玻璃棒1的上端被支持構(gòu)件82所支持并且玻璃微 粒沉積物4垂直懸垂進入加熱爐80中的狀態(tài)下，通過加熱爐83來加熱 整個沉積部分3。通過加熱4吏沉積部分3透明化，并且玻璃微粒沉積物 4變成光纖預(yù)型體。
在加熱過程中，在渾濁部分14中發(fā)生能量束例如紅外光的反射或 散射，因而抑制玻璃棒l內(nèi)的溫度升高。由此可以防止玻璃棒l的變形。
(第二實施方案)
接著，將說明如何使用包括芯用燃燒器17和包層用燃燒器18的 VAD設(shè)備30。
在下文的說明中，對于已經(jīng)出現(xiàn)過的部件使用相同的附圖標(biāo)記， 并且省略其說明。
如圖2所示，在起始棒21 (玻璃棒)中形成沉積部分23之前，通過芯用燃燒器17或包層用燃燒器18將氫氧焰12施加至起始棒21 ， 由此形成渾法部分14。
渾濁部分14形成在下文將說明的非形成區(qū)域26的一部分或全部中。
在形成渾濁部分14之后，通過芯用燃燒器17和包層用燃燒器18 在包括起始棒21的下端的形成區(qū)域25上沉積玻璃微粒2，由此形成沉 積部分23，以獲得玻璃微粒沉積物24。在圖2中，比形成區(qū)域25更靠 近上端的區(qū)域變成沒有形成沉積部分23的區(qū)域26 (非形成區(qū)域26)。
當(dāng)使用圖9中所示的加熱爐70時，在玻璃棒21的上端(從沉積 部分23延伸的端部)由支持構(gòu)件72所支持并且玻璃微粒沉積物24垂 直懸垂進入加熱爐70的狀態(tài)下，在玻璃微粒沉積物24下降的同時，利 用加熱源73沿著長度方向順序地加熱玻璃微粒沉積物24。形成有渾濁 部分14的起始棒21的近端被支持，并且渾濁部分14的至少一部分位 于該支持位置的下方。在所示的實例中，起始棒21的上端由支持構(gòu)件 72支持，并且渾濁部分14位于支持構(gòu)件72的下方。
通過加熱使得沉積部分23透明化，并且玻璃微粒沉積物24變成 光纖預(yù)型體。
在加熱過程中，在渾濁部分14中發(fā)生能量束例如紅外光的反射或 散射，因而抑制起始棒21內(nèi)的溫度升高。由此可以防止起始棒21的變 形。
當(dāng)使用圖10中所示的加熱爐80時，在起始棒21的上端由支持構(gòu) 件82所支持并且玻璃微粒沉積物24垂直懸垂進入加熱爐80中的狀態(tài) 下，通過加熱爐83來加熱整個沉積部分23并使其透明化。
在加熱過程中，在渾濁部分14中發(fā)生能量束例如紅外光的反射或 散射，因而抑制起始棒21內(nèi)的溫度升高。由此可以防止起始棒21的變 形。
甚至在第二實施方案中，與第一實施方案的方法相類似，即使在 制造大尺寸光纖預(yù)型體時，整個沉積部分23得以透明化并且可以成為
15有效部分。另外，這在制造成本方面是有利的。 (第三實施方案)
如圖3所示，也可以利用包括加工用燃燒器31的玻璃加工車床 40來形成渾濁部分14。
如果必要的話，利用玻璃加工車床40來實施加工，由此獲得玻璃 棒1。例如，通過利用加工用燃燒器31在玻璃芯構(gòu)件上熔接玻璃支撐棒， 由此獲得玻璃棒l。
接著，通過利用加工用燃燒器31，由氫氧焰12在非形成區(qū)域16 中形成渾濁部分14。
接著，通過利用如圖l所示的OVD沉積設(shè)備IO,根據(jù)上述步驟 在玻璃棒1上形成沉積部分3。
接著，通過利用圖7中所示的加熱爐70或圖8中所示的加熱爐 80，根據(jù)上述步驟來加熱沉積部分3并使其透明化，由此獲得光纖預(yù)型 體。
甚至在第三實施方案中，即使在制造大尺寸光纖預(yù)型體時，整個 沉積部分3得以透明化并且可以成為有效部分。另外，這在制造成本方 面是有利的。
另外，由于在形成沉積部分3的步驟之前形成渾濁部分14，因此 可以重復(fù)渾濁部分14的形成。因此可以如上所述形成最優(yōu)化的渾濁部 分14。
此外，由于在將玻璃棒引入OVD沉積設(shè)備10之前實施渾濁部分 14的形成，因此在形成沉積部分3的步驟之前在玻璃棒l上預(yù)先形成渾 濁部分14。
因此，形成渾濁部分14的步驟可以保持高生產(chǎn)率，而不影響形成 沉積部分3的步驟的效率。
(第四實施方案)如圖4所示，當(dāng)使用VAD設(shè)備時，可以在形成沉積部分之前通過 玻璃加工車床40的加工用燃燒器31，在起始棒21 (玻璃棒)中形成渾 濁部分14。
(第五實施方案)
如圖5所示，將玻璃棒1設(shè)置在OVD沉積設(shè)備10中。
將氧氣、氫氣和玻璃源氣體供給至沉積用燃燒器ll，同時將沉積 用燃燒器11沿著玻璃棒1的軸向移動并將氫氧焰12施加至玻璃棒1, 由此在形成區(qū)域15中形成沉積部分3。
當(dāng)氫氧焰12達到非形成區(qū)域16時，停止供給玻璃源氣體。在非 形成區(qū)域16的至少一部分中，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定氧氣和氫氣的供給等以形成 渾濁部分14。當(dāng)沉積用燃燒器11再次達到形成區(qū)域15時，重新供給玻 璃源氣體，因而沉積部分3的形成得以進行。
這樣，在沉積部分3的形成進行的同時，注意到由于沉積用燃燒 器11沿著玻璃棒1的長度方向往復(fù)運動，因而渾濁部分14可以保留。
為了保留渾濁部分14，有效的是，不將氫氧焰12施加至非形成 區(qū)域16，或者將非形成區(qū)域16中的氫氧焰12的加熱功率調(diào)節(jié)到渾濁部 分14得以保留的程度。
甚至在該實施方案中，當(dāng)制造大尺寸光纖預(yù)型體時，整個沉積部 分3在加熱爐70和80中得以透明化并且可以成為有效部分。另外，這 在制造成本方面是有利的。
此外，由于可以通過沉積用燃燒器11的一系列操作而形成沉積部 分3和渾濁部分14，因此可以在精確的位置處形成渾濁部分14并且可 以提高生產(chǎn)效率。
另外，由于利用用于形成沉積部分3的沉積用燃燒器11來形成渾 濁部分14，因此不需要用于形成渾濁部分14的專門配置，并且可以簡 化設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，當(dāng)利用VAD設(shè)備50來形成沉積部分23時，通過芯用燃燒器17在起始棒21的形成區(qū)域25上沉積玻璃微粒2，由此開始形 成將變成沉積部分23的一部分的芯煙粒(core soot) 19。之后，在開 始形成包層煙粒(沒有示出)之前，通過包層用燃燒器18在起始棒21 的非形成區(qū)域26中形成渾濁部分14。隨后，將玻璃源氣體供給至包層 用燃燒器18，由此形成包層煙粒(沒有示出)。
雖然下面將通過工作實施例來更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明 并不僅限于下面的工作實施例。
(工作實施例1)
如圖2所示，通過用于最外層包層的燃燒器18將氫氧焰12施加 至非形成區(qū)域26來形成渾濁部分14，同時外徑為28mm的起始棒21 以80mm/min的移動速度向下移動。在從在形成區(qū)域25和非形成區(qū)域 26之間邊界的上端側(cè)的200mm長度上形成渾濁部分14。當(dāng)形成渾濁部 分14時，將待供給至包層用燃燒器18的氫氣的供給流量(200升/分鐘) 設(shè)定為氧氣的供給流量(55升/分鐘)的約3.6倍。
接著，通過利用芯用燃燒器17和包層用燃燒器18的VAD方法在 形成區(qū)域25中形成沉積部分23。由此獲得具有300mm外徑、1500mm 長度的沉積部分23的玻璃微粒沉積物24。
接著，如圖9所示，使用加熱爐70 (梯度爐)，以使起始棒21的 上端由支持構(gòu)件72支持，并將玻璃微粒沉積物24垂直懸垂進入加熱爐 70,并且在玻璃微粒沉積物24以300mm/h的行進速度上下移動時在 1250'C的溫度下加熱玻璃微粒沉積物24并使其脫水。
接著，在玻璃微粒沉積物24在加熱爐70內(nèi)以180mm/h的移動速 度下降時，在1500'C的溫度下加熱玻璃微粒沉積物24并使其透明化。 此時，玻璃微粒沉積物24下降直到沉積部分23的上端達到加熱源73 的高度方向上的中間位置。雖然包括上端的整個沉積部分23得以良好 地透明化，但是在起始棒21中沒有觀察到諸如伸長的任何變形。
當(dāng)制備與上述起始棒21相同的玻璃棒樣品并在相同的條件下形 成渾濁部分14時，參考ISO卯50測量渾濁部分14的可見光的透光率。 結(jié)果，可見光的透光率為25%。(比較實施例1 )
除了不形成渾濁部分之外，以與工作實施例l相同的方式制造玻 璃微粒沉積物，并且在與工作實施例l相同的條件下加熱，由此使沉積 部分透明化.
結(jié)果，證實了起始棒的一部分由于加熱而伸長并且其外徑變?yōu)?br> 26mm。
(參考實施例1)
除了沉積部分的長度為2000mm之外，以與工作實施例l相同的 方式制造玻璃微粒沉積物，并且在與工作實施例l相同的條件下加熱， 由此4吏沉積部分透明化。
結(jié)果，證實了起始棒的一部分由于加熱而伸長并且其外徑變?yōu)?23mm。
(工作實施例2)
如圖2所示，通過用于最外層包層的燃燒器18將氫氧焰12施加 至非形成區(qū)域26來形成渾濁部分14,同時外徑為28mm的起始棒21 以65mm/min的行進速度向下移動。在從在形成區(qū)域25和非形成區(qū)域 26之間邊界的上端側(cè)的200mm長度上形成渾濁部分14。當(dāng)形成渾濁部 分14時，將待供給至包層用燃燒器18的氫氣的供給流量(280升/分鐘) 設(shè)定為氧氣的供給流量(60升/分鐘)的約4.7倍。在其它條件設(shè)定為 與參考實施例l相同的狀態(tài)下實施透明化步驟。
雖然包括上端的整個沉積部分23得以良好地透明化，但是在起始 棒21中沒有觀察到諸如伸長的任何變形。
當(dāng)制備與上述起始棒21相同的玻璃棒樣品并在相同的條件下形 成渾濁部分14時，參考ISO卯50測量渾濁部分14的可見光的透光率。 結(jié)果，可見光的透光率為5%。
(工作實施例3)
19如圖3所示，使用玻璃加工車床40，通過加工用燃燒器31在外 徑為30mm的玻璃芯構(gòu)件(棒體)的兩端上熔接外徑為30mm的支撐棒， 由此獲得其有效部分的長度為1500mm的玻璃棒1。
接著，通過利用加工用燃燒器31，由氫氧焰12在玻璃棒1的非 形成區(qū)域16的一部分中形成渾濁部分14。在加工用燃燒器31以 65mm/min的行進速度往復(fù)行進時，通過供給氫氣(300升/分鐘的供給 流量)和氧氣(60升/分鐘的供給流量)至加工用燃燒器31來形成渾濁 部分14。在不需要形成渾濁部分的部分中，通過加工用燃燒器31實施 混濁去除以去除混濁。
如圖1所示，將玻璃棒1設(shè)置在OVD沉積設(shè)備10中，并在形成 區(qū)域15中形成沉積部分3，使得渾濁部分14保留，由此獲得具有300mm 外徑的玻璃微粒沉積物4。
接著，通過利用圖8中所示的加熱爐80 (均熱爐)在1500'C的溫 度下加熱玻璃微粒沉積物4，由此使沉積部分3透明化。此時，將玻璃 微粒沉積物4設(shè)置為使得沉積部分3的上端變得與加熱源83的上端位 置幾乎齊平.
雖然包括上端的整個沉積部分3得以良好地透明化，但是在玻璃 棒1中沒有觀察到諸如伸長的任何變形。
(比較實施例2 )
除了不形成渾濁部分之外，以與工作實施例3相同的方式制造玻 璃微粒沉積物，并且在與工作實施例3相同的條件下加熱，由此使沉積 部分透明化。
結(jié)果，證實了玻璃棒1的一部分由于加熱而伸長，并且其沉積部 分發(fā)生透明化的玻璃微粒沉積物的下端到達了加熱爐的底部。
在該比較實施例中，在起始棒(玻璃棒)中發(fā)生伸長的原因是棒 的溫度變高并且棒軟化。溫度升高主要是由于來自加熱爐的加熱源所產(chǎn) 生的紅外光。由于紅外光透射穿過透明玻璃，因此紅外光甚至到達透明 起始棒(玻璃棒)的深處部分，因此溫度升高并且粘度減小，由此棒發(fā)生軟化。
相反，在各工作實施例中，渾濁部分14形成在起始棒21 (或玻 璃棒l)的表面上。因此，紅外光在渾濁部分中被反射或散射。因此可 以減少達到深處部分的紅外光的量，并且可抑制起始棒的溫度升高。由 此沒有發(fā)生變形。
因此，即使在制造大尺寸光纖預(yù)型體時，也證實了整個沉積部分 可以透明化。
即使在使用傾斜燒結(jié)爐(inclined sintering furence )或者即4吏在 使用均熱爐時，也可能導(dǎo)致玻璃棒變形的問題。但是，根據(jù)本發(fā)明，可 以通過在玻璃棒上形成渾濁部分來解決該問題。
雖然已經(jīng)描述和圖示說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但是應(yīng)該理解， 這些實施方案只是本發(fā)明的示例而不應(yīng)視為限制?？梢栽诓黄x本發(fā)明的 精神或范圍的情況下進行各種添加、省略、替代和其它的#"改.因此，本 發(fā)明不視為受上述說明所限制，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種制造光纖預(yù)型體的方法，所述方法在玻璃棒上形成由玻璃微粒組成的沉積部分從而形成玻璃微粒沉積物，并且使所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入加熱爐內(nèi)以加熱所述玻璃微粒沉積物，從而使所述沉積部分透明化，所述方法包括在所述加熱之前，通過使所述玻璃棒的表面部分升華并附著于比所述玻璃棒的形成有所述沉積部分的區(qū)域更靠近所述玻璃棒一端的區(qū)域的至少一部分，從而形成渾濁部分的步驟；通過在所述玻璃棒上沉積所述玻璃微粒來形成所述沉積部分的步驟；和在形成有所述渾濁部分的所述玻璃棒的近端被支持并且所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入所述加熱爐的狀態(tài)下，通過加熱所述玻璃微粒沉積物來使所述沉積部分透明化的步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的制造光纖預(yù)型體的方法，其中在形成所述沉積部分 的步驟之前，實施形成所述渾濁部分的步驟。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的制造光纖預(yù)型體的方法，其中通過用于形成所述沉 積部分的步驟的沉積設(shè)備來實施形成所述渾濁部分的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的制造光纖預(yù)型體的方法，其中在將所述玻璃棒引入 用于形成所述沉積部分的步驟的沉積設(shè)備之前，實施形成所述渾濁部分 的步驟。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的制造光纖預(yù)型體的方法，其中利用燃燒器的一系列 操作，通過形成所述沉積部分的步驟來實施形成所述渾濁部分的步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3的制造光纖預(yù)型體的方法，其中通過利用用于形成所 述沉積部分的沉積用燃燒器來實施形成所述渾濁部分的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的制造光纖預(yù)型體的方法，其中所述燃燒器是用于形 成所述沉積部分的沉積燃燒器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造光纖預(yù)型體的方法，該方法在玻璃棒上形成由玻璃微粒組成的沉積部分從而形成玻璃微粒沉積物，并且使所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入加熱爐內(nèi)以加熱所述玻璃微粒沉積物，從而使所述沉積部分透明化，所述方法包括在所述加熱之前，通過使所述玻璃棒的表面部分升華并附著于比所述玻璃棒中形成有所述沉積部分的區(qū)域更靠近所述玻璃棒一端的區(qū)域的至少一部分，從而形成渾濁部分的步驟；通過在所述玻璃棒上沉積所述玻璃微粒來形成所述沉積部分的步驟；和在形成有所述渾濁部分的所述玻璃棒的近端被支持并且所述玻璃微粒沉積物垂直懸垂進入所述加熱爐的狀態(tài)下，通過加熱所述玻璃微粒沉積物來使所述沉積部分透明化的步驟。
文檔編號C03B37/018GK101665322SQ200910132669
公開日2010年3月10日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者山田成敏 申請人:株式會社藤倉