CN111559858B - 制造光纤玻璃基材的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种制造光纤玻璃纤维基材的方法，该方法能够在玻璃颗粒沉积物储存于储存腔室中时防止外来物质例如金属杂质附接在玻璃颗粒沉积物上或与它混合，并获得具有低传输损失的光纤，制造光纤玻璃基材的方法包括将通过蒸气相轴向沉积(VAD)方法制备的玻璃颗粒沉积物储存在储存腔室中，其中，在储存腔室中的氯化氢浓度保持在2ppm或更低，且在储存腔室中的湿度优选是保持在12g/m3或更低。储存腔室有空气供给口和排气口，且从排气口排出的气体通过使用鼓风扇而从供给口重新供给至储存腔室中。化学过滤器设置在排气口和鼓风扇之间。优选是，除湿器设置在排气口和鼓风扇之间。

Description

制造光纤玻璃基材的方法
技术领域
本发明涉及一种制造光纤玻璃基材的方法，该光纤玻璃基材用于通过拉制来制造光纤。
背景技术
光纤的一个重要特征是低传输损失。为了提供沿光纤径向方向的折射率分布，各种类型的掺杂剂掺入至作为基材的合成石英中。在这种情况下，掺杂剂在改变折射率的同时并不需要自身用作重要的传输损失因素。
在蒸气相轴向沉积(VAD)方法中制造光纤基材时，作为玻璃材料的四氯化硅和四氯化锗供给至氢氧火焰中，以便产生二氧化硅和二氧化锗，它们再沉积在起始材料上，以便获得玻璃颗粒沉积物。
在这种情况下，通过VAD方法制备的玻璃颗粒沉积物包含水分，该水分认为是增加光纤传输损失的因素。因此，通过在包含氯基气体的大气中加热玻璃颗粒沉积物而进行脱水，作为用于透明玻璃化的烧结处理的一部分。另外，在透明玻璃化之前，外来物质(例如漂浮在大气中的金属微粒)可能意外地粘附在玻璃颗粒沉积物上或与玻璃颗粒沉积物混合。包含在大气中的这些外来物质也增加了通过透明玻璃化和拉制来获得的光纤的传输损失。
为了防止在大气中的这些外来物质意外地与玻璃颗粒沉积物混合，已知一种通过将制造的玻璃颗粒沉积物储存在储存腔室(隔离室)中而防止外来物质粘附在玻璃颗粒沉积物上的技术，具有很少灰尘的清洁气体引入该储存腔室中，直至下一个烧结处理(见专利文献1)。
引文清单
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2003-286035。
发明内容
通过VAD方法制备的玻璃颗粒沉积物包含在制造过程中由氢氧火焰和四氯化硅或四氯化锗之间的反应而产生的氯化氢。当这种玻璃颗粒沉积物储存在储存腔室中时，氯化氢从沉积物排出至储存腔室中。因此，在储存腔室内的结构、管道材料等可能被腐蚀，且由腐蚀而产生的外来物质(例如锈)可能漂浮在储存腔室内的大气中。这种外来物质可能污染玻璃颗粒沉积物。
为了储存具有较大尺寸和重量为10kg或更大的玻璃颗粒沉积物，储存腔室应当有坚固和结实的金属结构。不过，当储存腔室中的结构腐蚀和产生锈时，该锈可能漂浮在储存腔室中的大气中，并可能在某些情况下与玻璃颗粒沉积物混合或粘附。另外，即使当在清洁储存腔室中循环的清洁气体引入作为储存腔室中的气体时，也很难防止在储存腔室中产生外来物质。
即使当意外的金属杂质在储存腔室中混合时，它也可以通过烧结处理而除去。不过，当粘附大量金属时，很难完全除去它。因此，光纤的传输损失可能不利地增加。
本发明的目的是提供一种制造光纤玻璃基材的方法，该方法能够防止外来物质例如金属杂质附接在玻璃颗粒沉积物上或与它混合(在储存于储存腔室中时)，并获得具有低传输损失的光纤。
为了解决该问题，根据本发明，提供了一种制造光纤玻璃基材的方法。该方法包括将通过蒸气相轴向沉积(VAD)方法制备的玻璃颗粒沉积物储存在储存腔室中。在储存腔室中的氯化氢浓度保持在2ppm或更低，且储存腔室中的湿度优选是保持在12g/m3或更低。
储存腔室有空气供给口和排气口，且从排气口排出的气体通过使用鼓风扇而从供给口重新供给至储存腔室中。
优选是，化学过滤器设置在排气口和鼓风扇之间，且除湿器设置在排气口和鼓风扇之间。
根据本发明，能够提供一种制造光纤玻璃基材的方法，该方法能够在玻璃颗粒沉积物储存于储存腔室中时防止由金属结构的腐蚀而产生的外来物质例如锈附接在玻璃颗粒沉积物上或与玻璃颗粒沉积物混合，并抑制光纤玻璃基材的污染。
附图说明
图1是表示根据本发明的玻璃颗粒沉积物储存腔室的示例结构的示意图；以及
图2是表示在比较示例中的玻璃颗粒沉积物储存腔室的结构的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图通过解释本发明的示例和比较示例来详细介绍本发明的实施例。不过，本发明并不局限于此，可以有多种模式。
图1是表示根据本发明的玻璃颗粒沉积物储存腔室的示例结构的示意图。
如图1中所示，制造的玻璃颗粒沉积物2储存在与外部隔离的储存腔室1中。储存腔室1有排气口3，以便排出储存空间的空气。从排气口3排出的气体通过布置在下游的化学过滤器4。化学过滤器4由基于活性炭的过滤介质来形成，并吸附或除去酸性气体(氯化氢)。除湿器5设置在化学过滤器4的下游，以便除去空气中的水分。除湿器5使用压缩机来压缩制冷剂，并使用在制冷剂的蒸发中产生的潜热来冷凝和除去空气中的水分(除湿)。因此，氯化氢气体从由排气口排出的空气中除去，且空气进行干燥。然后，处理后的空气使用鼓风扇6而从供给口7再次供给至储存腔室1。
示例
通过VAD方法制备的玻璃颗粒沉积物2储存在图1所示的储存腔室1中。在储存过程中，在储存空间内部的空气从排气口3排出，并通过设置在它下游的化学过滤器4来过滤，以便吸收或除去酸性气体(氯化氢)。而且，水分使用设置在它下游的除湿器5来除去，且处理后的气体使用鼓风扇6来从供给口7返回至储存腔室1。因此，在储存腔室中的氯化氢气体浓度保持在2ppm或更低，且在储存腔室中的湿度保持在12g/m3或更低。
然后，玻璃颗粒沉积物2储存在储存腔室中24小时，再引入至由石英玻璃形成的炉芯管中。炉芯管的内部空间保持在包含2.7％氯气的大气中。玻璃微粒沉积物2在加热炉中在1150℃的温度下加热，用于进行脱水。然后，炉芯管保持在氦气大气中，且玻璃颗粒沉积物2在加热炉中在1500℃的温度下加热，用于进行透明玻璃化。因此制造了透明的玻璃芯基材。
光纤玻璃基材通过绕产生的透明玻璃芯基材而在外部附接玻璃覆层而制备，并进行拉制以便获得光纤。制成光纤的传输特性进行测量。发现获得具有如表1中所示的优异光学特性的单模光纤。
表1
Figure BDA0002383276200000041
比较示例
通过VAD方法制备的玻璃颗粒沉积物9储存在图2所示的储存腔室8中。在储存过程中，在储存空间内部的空气从排气口10排出，并通过设置在它下游的HEPA过滤器11来过滤，以便除去气体中的灰尘。通过HEPA过滤器11过滤的气体分类为10000级，并使用鼓风扇12而再次从供给口13返回至储存腔室8。应当注意，HEPA过滤器是“在额定流量下对于颗粒直径为0.3μm的颗粒具有99.97％或更高的颗粒收集率、且初始压力损失为245Pa(25mmH2O)或更低的空气过滤器”，如标准JIS Z 8122:2000所规定。
在玻璃颗粒沉积物9这样储存在储存腔室8中24小时之后，以与示例相同的顺序来制备透明玻璃芯基材。光纤玻璃基材通过绕这样获得的透明玻璃芯基材而在外部附接玻璃覆层来制备，并进行拉制以便获得光纤。制成光纤的传输特性进行测量。发现获得了具有如表2中所示的光学特性的单模光纤。
与示例相比，在1310nm和1550nm的传输损失高大约0.01dB/km。特别是，基于OH组，在1383nm的传输损失高大约0.025dB/km。
表2
Figure BDA0002383276200000051
参考标号列表
1、8 储存腔室；
2、9 玻璃颗粒沉积物；
3、10 排气口；
4 化学过滤器；
5 除湿器；
6、12 鼓风扇；
7、13 供给口；
11 HEPA过滤器。

Claims (6)

1.一种制造光纤玻璃基材的方法，包括：
将通过蒸气相轴向沉积(VAD)方法制备的玻璃颗粒沉积物储存在储存腔室中，
通过设置在所述储存腔室下游的化学过滤器来过滤从储存腔室排出的空气，以便除去在光纤玻璃基材的制造过程中所产生的氯化氢，
使用设置在储存腔室下游的除湿器除去所述空气中的水分，
使处理后的空气返回至储存腔室中，使得储存腔室中的氯化氢浓度保持在2ppm或更低。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
储存腔室中的湿度保持在12g/m3或更低。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
储存腔室具有气体供给口和排气口；以及
使用鼓风扇将从排气口排出的气体从气体供给口重新供给至储存腔室中。
4.根据权利要求3的方法，其中：
所述化学过滤器设置在排气口和鼓风扇之间。
5.根据权利要求3所述的方法，其中：
所述除湿器设置在排气口与鼓风扇之间。
6.根据权利要求4所述的方法，其中：
所述除湿器设置在排气口与鼓风扇之间。
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