[发明专利]光纤预制体的制造方法和用于制造该预制体的燃烧器

说明书

本发明是申请号为2009 1 0005 398.7，申请日为2009年2月26日，发明名称为“光纤预制体的制造方法和用于制造该预制体的燃烧器”的申请的分案申请

技术领域

本发明涉及通过在火焰中水解玻璃原料以产生玻璃微珠并将玻璃微珠沉积在旋转生长棒（start rod）上来制造光纤预制体的方法和用于制造该光纤预制体的燃烧器（burner）。

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，由于外汽相沉积（Outside Vapor Phase Deposition，OVD）法可以相对容易地制造具有期望折射率分布的光纤预制体并且能够批量生产大直径的光纤预制体，因此，广泛使用该外汽相沉积法，在该外汽相沉积法中，在使燃烧器和旋转生长棒相对往复移动的同时将在燃烧器火焰中产生的玻璃微珠附着并沉积在旋转生长棒上，从而合成多孔质预制体（即，烟灰（soot）预制体），并且在电炉中使该多孔质预制体脱水和烧结。

例如，日本专利申请No.04-243929号公报和日本专利申请No.10-101343号公报等中公开的方法从同轴线配置有多个喷嘴的具有同轴线多管路结构的燃烧器喷出如四氯化硅等玻璃原料、可燃气体和燃烧辅助气体，使得在燃烧器火焰中产生玻璃微珠并且将该玻璃微珠沉积在生长棒上。

为了提高光纤预制体的生产率，必须增加玻璃微珠的沉积速率。然而，增加玻璃原料的供给速率来增加玻璃微珠的沉积速率导致玻璃微珠在生长棒上的沉积效率降低，使得光纤预制体的生产成本增加。另外，沉积效率的降低使反应室中的没有沉积在生长棒上的漂浮玻璃微珠的量增加。结果，反应室中的漂浮玻璃微珠附着到沉积在生长棒上的烟灰的表面，使得可能在透明地玻璃化之后的光纤预制体中形成气泡。

沉积效率降低的原因是：玻璃原料的供给速率的增加使玻璃微珠的流速变大，使得玻璃微珠到达烟灰表面所需的时间变得太短。

通常从配置在具有同轴线多管路结构的燃烧器中的喷嘴中喷出玻璃原料气体，并且通过玻璃原料在火焰中的水解反应产生玻璃微珠。用于喷出玻璃原料的喷嘴的直径的增大使玻璃微珠的流速降低，从而，玻璃微珠到达烟灰表面所需的时间变长。然而，喷出的玻璃原料火焰在喷嘴径向上的厚度增加，使得在玻璃原料火焰的中央部的反应被推迟，并且未提高得到的沉积效率。

日本专利申请No.04-243929号公报公开了一种具有同轴线多管路结构的燃烧器，在该结构中，用于喷出玻璃原料的喷嘴被配置在可燃气体用喷嘴和氧化气体用喷嘴之间。然而，在该燃烧器中，喷出可燃气体（H₂）和氧化气体（O₂），从而将玻璃原料气体夹在该可燃气体和氧化气体之间，使得形成H₂O的反应缓慢地进行。因此，SiO₂的产生缓慢地进行。

日本专利申请No.10-101343号公报公开了一种具有分别用于喷出玻璃原料的多个喷嘴的燃烧器。然而，该燃烧器的结构复杂，使得难以以合理的成本和稳定的品质批量生产预制体。

发明内容

本发明的目的是提供能够利用具有简单结构的燃烧器在不降低沉积效率的情况下以高沉积速率在生长棒上沉积玻璃微珠，并且能够制造很少具有气泡的光纤预制体的光纤预制体的制造方法以及用于制造光纤预制体的燃烧器。

根据本发明的第一方面的光纤预制体的制造方法的特征是该方法具有以下步骤：从燃烧器的多个喷嘴分别喷出玻璃原料气体、可燃气体、燃烧辅助气体和密封气体，从而在火焰中水解玻璃原料气体来产生玻璃微珠，该燃烧器具有同轴线地配置且直径彼此不同的多个管路，由多个管路限定多个喷嘴；以及使燃烧器相对于生长棒移动，从而使玻璃微珠沉积在生长棒上，其中，在喷出步骤中，从多个喷嘴之中的规定环状喷嘴喷出玻璃原料气体与燃烧辅助气体的混和气体，从位于环状喷嘴的内侧的内侧喷嘴喷出可燃气体，从位于环状喷嘴的外侧的外侧喷嘴分别喷出可燃气体和燃烧辅助气体。

根据本发明的第二方面的光纤预制体的制造方法的特征是该方法具有以下步骤：从燃烧器的多个喷嘴分别喷出玻璃原料气体、可燃气体、燃烧辅助气体和密封气体，从而在火焰中水解玻璃原料气体来产生玻璃微珠，该燃烧器具有同轴线地配置且直径彼此不同的多个管路，由多个管路限定多个喷嘴；以及使燃烧器相对于生长棒移动，从而使玻璃微珠沉积在生长棒上，其中，在喷出步骤中，从多个喷嘴之中的规定环状喷嘴喷出玻璃原料气体与可燃气体的混和气体，从位于环状喷嘴的内侧的内侧喷嘴喷出燃烧辅助气体，从位于环状喷嘴的外侧的外侧喷嘴分别喷出可燃气体和燃烧辅助气体。