[发明专利]光纤预制体的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过在火焰中水解玻璃原料气体以产生玻璃微 珠并将玻璃微珠沉积在旋转生长材(starting material)上来 制造光纤预制体的方法。

背景技术

迄今为止，提出了用于制造光纤预制体的各种方法。在这 些方法之中，广泛使用外汽相沉积法(Outside Vapor Phase Deposition Method，OVD法)。在该方法中，在使燃烧器或旋 转生长材相对往复移动的同时，将由燃烧器火焰产生的玻璃微 珠沉积并附着在旋转生长材上，从而合成多孔质预制体。预制 体在电炉中被脱水和烧结。由于上述方法能够提供具有较任意 的折射率分布的光纤预制体并且能够批量生产具有大直径的预 制体，因此，广泛使用该方法。

图1示出用于制造光纤预制体的设备的一个实例的概况。 在该图中，通过在芯棒1的两端焊接空棒(dummy rod)2来构 成沉积玻璃微珠(烟灰，soot)的生长材，并且由铸铁(ingot) 夹具机构4支撑生长材的两端，以使生长材可绕其轴线旋转。 朝生长材的方向配置可自由移动的燃烧器3。从可动燃烧器向 生长材吹如SiCl₄等光纤原料的蒸气和燃烧气体(氢气和氧气)， 并且使由氧氢焰中的水解产生的烟灰沉积在生长材上而形成多 孔质光纤预制体。附图标记5表示排出罩(exhaust hood)。

由燃烧器引导机构(未示出)支撑燃烧器3，从而使燃烧 器3可沿生长材的长度方向往复移动并且可从生长材退避，燃 烧器3可朝向绕轴线旋转的生长材喷射火焰。通过使由原料气 体在火焰中的水解产生的玻璃微珠沉积来制造多孔质预制体。 接着，通过使多孔质预制体通过加热炉(未示出)的加热器部， 该多孔质预制体被脱水并被玻璃化，从而变成光纤预制体。

为了合成玻璃微珠并且在生长材上沉积烟灰(玻璃微珠)， 传统上使用同轴线多管路燃烧器。然而，具有该结构的燃烧器 不能充分地混和玻璃原料气体、易燃或可燃气体以及燃烧辅助 气体，从而不能产生足量的玻璃微珠。结果，不能提高生产率 并且难以实现高速合成。

为了解决上述问题，日本专利No.1773359提出了一种多喷 嘴型燃烧器，其中，在可燃气体喷出口配置多个小直径的燃烧 辅助气体喷出口(下文中被称为小直径喷出口)，从而使小直径 喷出口包围中央的原料气体喷出口。

此外，日本专利No.3543537提出了防止干扰原料气流的方 法，其中，当用L₁表示多个小直径喷出口的会聚长度(focal length)，并且用L₂表示从小直径喷出口的前端到预制体的玻璃 微珠沉积面的距离时，建议L₁大于L₂。相反地，日本特开 2003-226544号公报公开了可以通过使L₁小于L₂来提高沉积 效率从而增加气体的混和效率。

然而，在使燃烧器或生长材相对往复移动的同时将在燃烧 器火焰中产生的玻璃微珠沉积并附着到旋转的生长材上的 OVD法中，随着沉积的进行，预制体的重量增加并且沉积体的 直径增大。因此，随着沉积的进行，通常增加气体量来调节沉 积体的密度。沉积持续进行直到初始直径为50mm的生长材达 到300mm的直径为止。

在沉积的初期阶段，由于沉积面积小，因此，以小的气体 线速度和小的气体供给量进行沉积。因此，从小直径喷出口喷 出的气体容易干扰玻璃微珠的流动，该干扰降低了沉积效率。 在沉积的后半段中，由于沉积体具有增大的直径并且沉积面积 增加，因此，以大的气体线速度和大的气体供给量进行沉积。 结果，虽然从小直径喷出口喷出的气体对玻璃微珠的流动的干 扰小，但是，存在大的气体线速度减小气体的混和比从而降低 沉积效率的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题并且提供一种能够高效地进 行玻璃微珠的产生和沉积的方法。特别地，本发明涉及一种在 合成大尺寸预制体时能够从沉积开始到结束都产生稳定且高效 的沉积的光纤预制体的制造方法。

根据本发明的第一方面，提供一种光纤预制体的制造方法， 其包括：