[发明专利]生产光纤预制件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过使用等离子体燃烧器的内部化学气相沉积(CVD)法来制造光纤预制件的方法。

背景技术

内部CVD法是这样一种方法，其中，二氧化硅等的玻璃颗粒沉积在由二氧化硅系玻璃构成的起始管的内壁表面上，并使沉积的玻璃颗粒玻璃化，以生产光纤预制件。所述的玻璃颗粒通过下述方法合成：将诸如四氯化硅(SiCl₄)、四氯化锗(GeCl₄)等之类的玻璃原料气体与氧气一同引入到起始管中，然后将该管加热到约1600℃的高温，使得原料气体进行氧化反应。在内部CVD法中，传统上一直使用一种气体燃烧器作为热源，该气体燃烧器使用氢气(H₂)和氧气(O₂)的混合气体或者使用丙烷(C₃H₈)和O₂的混合气体。然而，使用这种气体燃烧器是不利的，这是因为氢分子和羟基(OH基)容易由该玻璃体的表面侵入而在待加工的玻璃体中扩散，从而导致由该玻璃体制成的光纤的传输损耗劣化。

人们已经提出了采用不使用氢的等离子体燃烧器作为用于加热玻璃体的热源。这种等离子体燃烧器的构造方式使得其由二氧化硅制成的圆筒形主体(例如)插入到线圈的中心，其中该线圈供有射频电流。通过向该燃烧器主体中引入氩气(Ar)或空气，可以产生取决于该燃烧器主体尺寸的等离子体火焰。在日本专利NO.2818735中，提出这样一种方法，其中在内部CVD法中可使用等离子体燃烧器来生产用于几乎不包含杂质(例如氢分子和OH基)的光纤产品的光纤预制件。与使用气体燃烧器的情况相比较，使用等离子体燃烧器可以明显减少诸如氢分子和OH基之类的杂质对玻璃体的污染。

然而，与使用气体燃烧器的情况相比较，使用等离子体燃烧器使得起始管容易达到高温，这是因为等离子体火球具有几千度至一万几千度的温度。当通过内部CVD法沉积含Ge的玻璃膜时，必须使最高加热温度保持较低，从而可以抑制因GeO的生成而导致的气泡的产生。另一方面，当从提高生产率的角度来看以(例如)1.3g/分钟或更大的速率沉积玻璃膜时，必须使加热宽度更宽，以便实现玻璃膜的完全固结。使用传统的等离子体燃烧器的缺点在于，当以1.3g/分钟或更大的速率实施玻璃膜的沉积时，往往出现未固结的部分或气泡，这是因为在不提高最高温度的情况下难以加宽起始管的加热宽度。

一种可以想到的用于加宽加热宽度的方法是增大等离子体燃烧器的喷嘴直径。例如，如日本专利申请公开No.H8-195295中所披露的那样，如果将导电材料(例如碳)放置在燃烧器的内部，则可以增大等离子体燃烧器的喷嘴直径。然而，其中碳棒等被放置在内部的这种等离子体燃烧器不适合用作用于生产光纤预制件的热源，这是因为它具有这样的缺点：它使得光纤预制件被杂质污染，或者使得加热宽度随着时间的流逝而改变等等。使用日本专利申请公开No.H7-307199中所披露的诱导等离子体发生器，也可以加宽加热宽度。然而，燃烧器的中心温度升高了，这是因为由于其中使用低频作为诱导等离子体的点火源的诱导等离子体发生器的缘故而导致趋肤效应减弱。此外，因为使用Ar气作为流入燃烧器中的气体，所以等离子体温度升高了。因此，诱导等离子体发生器不适合用作内部CVD法的热源。

专利文献1：专利No.2818735

专利文献2：日本专利申请公开No.H8-195295

专利文献3：日本专利申请公开No.H7-307199

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明的目的在于提供一种生产光纤预制件的方法，在该方法中，可通过使用等离子体燃烧器作为热源的内部CVD法以一定的方式高速率地合成和沉积玻璃，从而在光纤预制件中几乎不产生未固结的部分或气泡。

解决所述问题的手段

为了实现所述目的，本发明提供一种生产光纤预制件的方法，该方法包括以下步骤：在将含有玻璃原料的气体引入起始管的同时，通过平行于该管的轴移动的等离子体燃烧器从该管的外围表面进行加热，来氧化所述玻璃原料，使得在所述起始管的内壁表面上沉积玻璃膜，其中所述起始管的壁厚为d(mm)，其中，在所述的沉积步骤中，在所述起始管的各点处将温度控制为不超过(1800+100×d)℃，并且在(1100+100×d)℃或更高的温度下持续20秒或更长的时间。