[发明专利]玻璃微粒子合成用燃烧器、沉积体的制造方法及沉积装置

说明书

技术领域

本发明涉及制造光纤母材时使用的玻璃微粒子合成用燃烧器（以下称为燃烧器）、使用该燃烧器制造玻璃微粒子沉积体（以下称为烟灰沉积体(soot)）的制造方法以及玻璃微粒子沉积装置。

背景技术

与光纤相同，光纤母材的中心部比周围（包层部）的折射率更高，将其称为纤芯部。光纤的主要构成成分是SiO₂，但为了提高纤芯部的折射率，在纤芯部中添加GeO₂作为掺杂剂。在普通的光纤母材制造方法中，有一种方法对采用气相轴向沉积（Vapor Phase Axial Deposition，VAD）法、外部气相生长（Outside Vapor Deposition,OVD）法、内部化学气相生长（Modified Chemical Vapor Deposition,MCVD）法等气相合成法制造的烟灰沉积体进行加热并进行透明玻璃化。

在VAD法中，通过在氢氧火焰中使四氯化硅等玻璃原料气体水解反应以合成玻璃微粒子，将该玻璃微粒子喷射沉积于旋转的初始材料上，一边向上方拉升一边沿轴向生长，从而制成圆柱状的烟灰沉积体。

图1显示使用多个燃烧器在初始材料1上沉积玻璃微粒子以形成烟灰沉积体2的烟灰沉积体制造过程中的状态。当使用多个燃烧器时，处于制造中的烟灰沉积体2形成为锥形。除四氯化硅以外，为了在形成纤芯部的纤芯部沉积用燃烧器3中夹带四氯化锗等掺杂剂原料，很多时候还会单独设置第一包层部沉积用燃烧器4及第二包层部沉积用燃烧器5，将多个燃烧器作为一个整体进行使用，来制造烟灰沉积体2。通过纤芯部沉积用燃烧器3将位于中心的纤芯部沉积于初始材料上之后，通过设置于上方的第一包层部沉积用燃烧器4及第二包层部沉积用燃烧器5形成包层部以便从外侧进行包覆，结果使得正在进行沉积的部位的直径逐渐变粗，成为锥形。

针对于燃烧器的形状已经提出或使用了各种各样的结构。图2显示现有燃烧器10的截面形状。图2所示燃烧器10为燃烧器的一例，将不同管径的多个圆管呈同心圆状设置，形成多个环状的气体流路。在燃烧器10的最靠内的圆管10a的喷嘴中通有玻璃原料气体和助燃气体，在设置于其外侧的多个圆管10b～10d中的各个相邻圆管形成的环状喷嘴11a～11c中，从内侧开始分别依次通有作为密封气体的不活性气体、氢气、助燃气体，并从前端喷出。

图3显示现有另一燃烧器20的截面形状。如图3所示，具有如下的燃烧器形状的燃烧器：在由多个扁平长方形管构成的扁平长方形多重管中从内侧依次向喷嘴21a通有原料气体和助燃气体，向喷嘴21b通有密封气体，向喷嘴21c通有氢气，向喷嘴21d通有助燃气体，并从前端喷出。

图4显示现有另一燃烧器30的截面形状。如图4所示，已知一种多喷嘴燃烧器形状的燃烧器，在由多个圆筒构成的圆管多重管的中心处设置原料气体喷出流路，在包围该原料气体喷出流路而形成的可燃性气体流路内环状地设置有多个辅助助燃气体喷出流路。燃烧器30具有喷出玻璃原料气体和助燃气体的喷嘴31a、喷出多种辅助助燃气体的喷嘴31c、喷出氢气的环状喷嘴31d，另外还具有喷出作为密封气体的不活性气体的喷嘴31b、31e和喷出助燃气体的喷嘴31f。

发明内容

发明要解决的问题:

近年来，由于拉丝技术的提高，能够对大型光纤母材进行高速地拉丝。而且，由于世界上对光纤需要的提高，就要求能以更短的时间制造大型的光纤母材。如图1所示，为了高效地制造烟灰沉积体2而使用多个燃烧器时，包层部形成用燃烧器的火焰到达了烟灰沉积体2的锥形部分。因此，火焰的上部朝烟灰沉积体2的粗部位喷出，而另一方面，火焰的下部朝烟灰沉积体2的细部位喷出。然而，上述图2～图4所示燃烧器均具有相对于燃烧器的中心轴沿上下方向对称的结构，因此，无论是在燃烧器的上部还是在下部，火焰直径、火焰长度及火焰喷出速度等均相同，因此沉积效率较差，称不上是以适合于烟灰沉积体2的锥形的火焰进行沉积。为了提高沉积效率，就要注重适合于烟灰沉积体2的锥形的火焰的火力分配，以加强朝烟灰沉积体2的粗部位喷出的火焰，减弱朝烟灰沉积体2的细部位喷出的火焰。

本发明考虑到上述情况，目的是提供一种玻璃微粒子合成用燃烧器及玻璃微粒子沉积体的制造方法，以便在烟灰沉积体的锥形部分也能够高效地沉积玻璃微粒子。

解决问题的方案: