FI116619B - Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde - Google Patents

Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde Download PDF

Info

Publication number
FI116619B
FI116619B FI20045264A FI20045264A FI116619B FI 116619 B FI116619 B FI 116619B FI 20045264 A FI20045264 A FI 20045264A FI 20045264 A FI20045264 A FI 20045264A FI 116619 B FI116619 B FI 116619B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
gas
nozzle
light
flame
particles
Prior art date
Application number
FI20045264A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20045264A0 (fi
Inventor
Juha Tikkanen
Markku Rajala
Kauko Janka
Original Assignee
Liekki Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liekki Oy filed Critical Liekki Oy
Publication of FI20045264A0 publication Critical patent/FI20045264A0/fi
Priority to FI20045264A priority Critical patent/FI116619B/fi
Priority to US10/885,410 priority patent/US20060001952A1/en
Priority to CA2613576A priority patent/CA2613576C/en
Priority to EP05757928.6A priority patent/EP1778597B1/en
Priority to JP2007518629A priority patent/JP5107035B2/ja
Priority to DK05757928.6T priority patent/DK1778597T3/da
Priority to PCT/FI2005/050239 priority patent/WO2006003253A1/en
Priority to KR1020077002314A priority patent/KR101224509B1/ko
Priority to CNA2005800225979A priority patent/CN1984851A/zh
Application granted granted Critical
Publication of FI116619B publication Critical patent/FI116619B/fi
Priority to IL180372A priority patent/IL180372A/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413—Reactant delivery systems
    • C03B37/0142—Reactant deposition burners
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/10—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space the spraying being induced by a gaseous medium, e.g. water vapour
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C03B2201/36—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers doped with rare earth metals and aluminium, e.g. Er-Al co-doped
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/04—Multi-nested ports
    • C03B2207/14—Tapered or flared nozzles or ports angled to central burner axis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00—Glass deposition burners
    • C03B2207/30—For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/34—Liquid, e.g. mist or aerosol
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

116619
MENETELMÄ JA LAITE OPTISEN MATERIAALIN TUOTTAMISEKSI SEKÄ OPTINEN AALTOJOHDE
Nyt esillä oleva keksintö koskee menetelmää valoa vahvistavan opti-5 sen materiaalin tuottamiseksi, jossa menetelmässä ainakin sumutetaan ainakin yhtä nestemäisessä muodossa olevaa lähtöainetta sumutekaa-sulla pisaroiden muodostamiseksi, viedään mainitut pisarat ja/tai niiden höyrymäiset reaktiotuotteet liekkiin, hapetetaan mainittu ainakin yksi lähtöaine yhdeksi tai useammaksi oksidiksi, tiivistetään mainittu yksi tai 10 useampi oksidi hiukkasten muodostamiseksi, kerätään ainakin osa mainituista hiukkasista, ja sulatetaan mainitut hiukkaset yhteen mainitun valoa johtavan optisen materiaalin muodostamiseksi. Nyt esillä oleva keksintö koskee myös laitetta mainitun valoa vahvistavan optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optista aaltojohdetta, joka kä-15 sittää mainitun valoa vahvistavan optisen materiaalin.
KEKSINNÖN TAUSTA
Pienten hiukkasten muodostaminen on tärkeä vaihe tuotettaessa valoa 20 vahvistavia optisia aaltojohteita, jotka vahvistavat valoa lähettämällä säteilyä stimuloidusti. Tällaisten aaltojohteiden valonvahvistusominai- * · * j suudet saavutetaan seostamalla esimerkiksi amorfiseen kvartsilasiin ' : sopivia seostusaineita, kuten erbiumia.
I
; 25 Seostettua kvartsilasia voidaan valmistaa muodostamalla pieniä hiuk- kasia syntetisoimalla liekissä. US-patentissa 6 565 823 on esitetty me- : netelmä ja laitteisto kvartsilasin muodostamiseksi polttamalla neste mäisiä lähtöaineita. Nestemäiseen liuokseen syötetään nestemäistä : siloksaania muunnoskohtaan, joka voi olla esimerkiksi metaani-happi- ’··*,* 30 liekki. Syöte sumutetaan kaasun avulla nestemäisten pisaroiden dis persion muodostamiseksi. Pisarat haihdutetaan, ja siloksaani hajoaa ja ·· hapettuu liekissä, jolloin muodostuu ylikyllästettyä piidioksidihöyryä.
Kyllästetyn piidioksidihöyryn paine on alhainen liekin korkeissakin läm-, !·. pötiloissa. Näin ollen ylikyllästetty höyry muodostaa nopeasti ytimiä ja 35 tiivistyy, jolloin syntyy useita pieniä kvartsilasihiukkasia. Hiukkaset ke-“ rätään tuurnalle aaltojohdeaihion muodostamiseksi. Tämän jälkeen ai- 116619 2 hiosta muodostetaan aaltojohde prosessilla, joka käsittää kuumentamisen ja vetämisen.
Vaadittujen reagenssien kylläisen höyryn paineiden erojen takia voi olla 5 edullista johtaa reagenssit pienellä kylläisen höyryn paineella liekkiin sumutettuina nestepisaroina. Menetelmää, jossa nestepintaan vaikuttavan kaasuvirtauksen aiheuttamien aerodynaamisten voimien ja/tai leikkausvoimien avulla muodostetaan pieniä pisaroita, kutsutaan su-muttamiseksi.
10
Sumuttamisen alalla on tunnettu seikka, että pieniä nestepisaroita voidaan valmistaa käyttämällä sumutekaasun suurta nopeutta. Valoa vahvistavien materiaalien alalla on kuitenkin tunnettua, että materiaalin optisten ja mekaanisten ominaisuuksien kannalta on ratkaisevaa, että 15 tuotetut materiaalihiukkaset ovat ominaisuuksiltaan mahdollisimman homogeenisia. Näin ollen hiukkaset syntetisoidaan tyypillisesti liekissä, jossa ei ole suuria lämpötilan ja paikallisen kaasukoostumuksen vaihteluita tilavuuden ja ajan suhteen. Tästä syystä pyrkimyksenä on ollut minimoida liekin turbulenssi, jotta saadaan reaktiovyöhyke, joka on 20 tilan ja ajan suhteen yhtenäinen ja sopivimmin laminaarinen. On tunnettua, että suuret kaasun nopeudet aiheuttavat turbulenssia, johon • * · j puolestaan liittyy kaaosmaisia lämpötilan ja paikallisen kaasukoostu- :· v muksen vaihteluita tilavuuden ja ajan suhteen. Vaatimus liekin hyvin :.'· säädeltyjen yhtenäisten ominaisuuksien saamiseksi on asettanut ra- | 25 joituksen sumutekaasun nopeudelle.
'*· Toisaalta tiedetään, että pitkä viipymäaika liekissä edistää pisaroiden täydellistä haihtumista ja takaa riittävän pitkät reaktioajat hapettumi-: . . selle ja haluttujen yhdisteiden muodostumiselle. On tunnettua, että vii- ,'···! 30 pymisajat ovat suoraan verrannollisia liekin pituuteen ja kääntäen ver rannollisia kaasun tai pisaroiden nopeuteen.
• US-patentissa 6 565 823 esitetään, että nestemäisen syötteen sumut-tamiseksi edullisimmassa suoritusmuodossa käytetään suurnopeus-35 kaasua, joka tuottaa sumutettuja nesteprojektioita nopeudella, joka on luokkaa 0,5-50 m/s. Edelleen käytettäessä kaasun virtausnopeuden ja 116619 3 minimihalkaisijan arvoja, jotka on esitetty mainitun patentin palstalla 10, riveillä 1-11, mainitulle sumuttavalla suurnopeuskaasulle voidaan laskea nopeus, joka on luokkaa 50 m/s.
5 Patenttihakemuksessa PCT/FI99/00818 esitetään samaan tapaan, että tehokkaan sumutuksen aikaansaamiseksi on edullista, että sumute-kaasun nopeus on mahdollisimman suuri. Mainitulle nopeudelle ei ole kuitenkaan esitetty mitään numeerisia arvoja.
10 US-patentissa 6 672 106 on esitetty US-patentissa 6 565 823 kuvatun järjestelmän muunnos. US-patentin 6 672 106 mukaan käyttämällä mainittua muunnosta ja käyttämällä sumutekaasuna happea voidaan sumutekaasun nopeutta vähentää ainakin 50 %:lla.
15 Lisäksi US-patentissa 6 672 106 on esitetty, että kun käytetään pienempiä sumutekaasun nopeuksia, turbulenssi reaktiovyöhykkeellä vähenee, jolloin hiukkasten kerrostumisnopeus paranee huomattavasti. Lisäksi esitetään, että kaasun nopeuden lasku vähentää ns. aihiovi-koja, jotka ovat haitallisia valmistettujen aaltojohteiden optisten ja me-20 kaanisten ominaisuuksien kannalta.
• KEKSINNÖN LYHYT KUVAUS
Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää valoa vahvistava 25 optinen materiaali, joka on koostumukseltaan homogeeninen ja kool- · taan pieni. Nyt esillä olevan keksinnön vielä yhtenä tarkoituksena on saavuttaa mainitun materiaalin valmistuksessa käytetyn prosessin parempi hallinta.
ji.V 30 Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi esillä olevan keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että i ’·· sumutekaasu, jolla sumutetaan nestemuodossa olevaa lähtöainetta, syötetään nopeudella, joka on luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus. Nyt esillä olevan keksinnön mukaiselle valoa vahvistavalle optiselle 35 aaltojohteelle on pääasiassa tunnusomaista se, että sumutekaasu syötetään nopeudella, joka on luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus, 116619 4 ja että kasaantuneiden erbiumionien konsentraatio valmistetussa valoa vahvistavassa optisessa aaltojohdemateriaalissa on pienempi kuin kaikkien erbiumionien konsentraation neliö mainitussa valoa johtavassa optisessa aaltojohteessa kerrottuna kertoimella 6 χ 10'27 m3. Kek-5 sinnön muita edullisia suoritusmuotoja on kuvattu epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa.
Nyt esillä olevan keksinnön mukaan homogeenisia hiukkasia, jotka soveltuvat optisten aaltojohtimien tuottamiseen, saadaan maksimoimalla 10 turbulenssi liekissä. Näin ollen nyt esillä olevan keksinnön mukainen lähestymistapa eroaa tunnetussa tekniikassa käytetystä lähestymistavasta.
Liekki tulee hyvin pyörteiseksi, ja sekoitus-, kuumennus- ja jäähdytys-15 nopeudet kasvavat huomattavasti. Tehokkaan sekoituksen ansiosta lämmön tuottaminen, reaktiot ja hiukkasten tiivistyminen tapahtuvat nopeasti ja oleellisesti samassa tilavuudessa liekin sisällä, mikä parantaa hiukkasten muodostusprosessin säätelyä.
20 Kun sumutekaasu syötetään suurella nopeudella, saadaan aikaan useita edullisia vaikutuksia. Sumutettujen pisaroiden keskimääräinen * koko pienenee sumutekaasun suuren nopeuden ansiosta. Sumutetut :pisarat siirtyvät nopeasti liekkiin. Sumutekaasun suuri nopeus parantaa •7 ·; turbulenssia ja lähtöaineiden sekoittumista liekissä. Tehokkaan sekoit- 7 25 tumisen ansiosta reaktionopeudet ovat suuret. Suuri palamisnopeus johtaa suureen palamislämpötilaan, mikä puolestaan kiihdyttää hapet-; tumis- ja seostusreaktioiden nopeuksia ja kasvattaa kaasun nopeutta liekissä. Korkean lämpötilan ja pienen pisarakoon ansiosta pisarat : haihtuvat nopeasti liekissä. Liekin mittasuhteet pienenevät suurien 77 30 reaktionopeuksien ansiosta. Turbulenssi myös parantaa kylmän kaa sun sekoittumista reaktiokaasuihin ja lyhentää tehollisia viipymäaikoja j vieläkin lyhyemmiksi. Kaasun suuren nopeuden ja pienien mittasuhtei den ansiosta aineiden viipymäaika liekissä lyhenee. Lyhyet viipymäajat , vähentävät pisaroiden ja tuotettujen hiukkasten kasaantumista.
35 116619 5
Turbulentti liekki ei ole herkkä häiriöille. Tästä syystä esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen ja menetelmän tuotantokapasiteettia voidaan parantaa järjestämällä useita laitteita toimimaan vierekkäin.
5 Reaktiotuotteiden viipymäaika liekissä on lyhyt. Tällöin voidaan tuottaa hiukkasia, jotka käsittävät epätasapainotilassa olevia kemiallisia tuotteita. Esimerkiksi eri faasien erottuminen tuotetussa materiaalissa ja erbiumionien ei-toivottu kasaantuminen minimoituvat, mikä parantaa tuotettujen hiukkasten homogeenisuutta.
10 Tämä on edullista erityisesti tuotettaessa hiukkasia, jotka soveltuvat valoa vahvistavien optisten aaltojohteiden valmistukseen. Esimerkiksi erbiumilla seostettaessa tarkoituksena on saada materiaaliin yksittäisiä ja erillisiä erbiumioneja. Erbiumin kasaantuneet muodot eivät ole te-15 hokkaita valon vahvistukseen. Erbiumilla on taipumus muodostaa Er203:a kaasufaasissa, jos käytettävissä on riittävästi aikaa termodynaamisen tasapainon saavuttamiseen. Al-Si-O-järjestelmässä erbiumilla on taipumus muodostaa vastaavasti AIsE^C^-AkC^a. Keksinnön mukaan erbiumionikasaantumien muodostuminen voidaan mini-20 moida rajoittamalla hiukkasten viipymäaikaa liekissä, mikä saadaan aikaan syöttämällä sumutekaasua suurella nopeudella.
\.v Koska aktiivisten ionien kasaantuminen on oleellisesti minimoitu, on '•I mahdollista lisätä mainittujen ionien konsentraatiota tuotetussa valoa : : 25 vahvistavassa materiaalissa, mikä siis johtaa suureen kvanttimuunnos- ·:· tehoon. Tällöin keksinnön mukaisesti tuotetulla erbiumseosteisella optisella aaltojohteella on erinomaiset valoa vahvistavat ominaisuudet. Esimerkiksi havaittiin, että keksinnön mukaan tuotetulla Er-seosteisella kuidulla oli kvanttimuunnosteho 65 %.
30
PIIRUSTUSTEN LYHYT KUVAUS
kuva 1a esittää keksinnön mukaista poltinkokoonpanoa kaaviomai-sena sivuleikkauskuvantona, 35 116619 6 kuva 1b esittää kuvan 1a mukaista poltinkokoonpanoa kaaviomai-sena aksiaalisuuntaisena kuvantona,
Fig 2 esittää kaaviomaisesti nyt esillä olevan keksinnön mukaista 5 hiukkasten valmistusta ja keruuta, kuva 3a esittää kaaviomaisesti laitetta optisen aaltojohdeaihion valmistamiseksi, 10 kuva 3b esittää kaaviomaisesti optisen aaltojohteen vetämistä optisesta aaltojohdeaihiosta,
Fig 4 on vuokaavio, joka esittää nyt esillä olevan keksinnön mukaista optisen aaltojohteen tuottamista, 15
Fig 5 esittää kaaviomaisena sivuleikkauskuvantona poltinkokoon-panon yhtä suoritusmuotoa, jossa on rengasmainen Laval-suutin, 20 kuva 6a esittää kaaviomaisena sivuleikkauskuvantona poltinkokoon-panon yhtä suoritusmuotoa, jossa on Laval-suutin ja kaksi poikittaista nestesuutinta, 0 I kuva 6b esittää kuvan 6a mukaista poltinkokoonpanoa kaaviomai- : f: 25 sena aksiaalisuuntaisena kuvantona, .···. kuva 7a esittää kaaviomaisena sivuleikkauskuvantona poltinkokoon- panon yhtä suoritusmuotoa, jossa on useita nestesuuttimia, 1 »
* * I
30 kuva 7b esittää kuvan 7a mukaista poltinkokoonpanoa kaaviomai- I » 1 ; * ’ sena aksiaalisuuntaisena kuvantona, :kuva 8 esittää kaaviomaisena sivuleikkauskuvantona poltinkokoon- panon yhtä suoritusmuotoa, jossa on vielä yksi laajeneva 35 suutin.ja 116619 7 kuva 9 esittää poltinkokoonpanon vielä yhtä suoritusmuotoa, jossa on pyörteen aikaansaava osa.
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN KUVAUS 5
Laite valoa vahvistavan optisen materiaalin valmistamiseksi käsittää ainakin poltinkokoonpanon, jota käytetään erbiumilla seostettujen kvartsilasihiukkasten tuottamiseen.
10 Kuviin 1a ja 1b viitaten poltinkokoonpano 600 käsittää neljä putkea 11, 21, 31, 41, jotka muodostavat neljä samankeskistä suutinta 12, 22, 32, 42. Sisintä suutinta, josta käytetään tässä nimitystä nestesuutin, käytetään nestemäisen lähtöaineen 10 syöttämiseen. Putken 11 ulkopinta ja putken 21 sisäpinta muodostavat yhdessä rengasmaisen sumute-15 kaasusuuttimen 22, josta syötetään sumutekaasua 22. Sumutekaasu kiihdytetään suuttimessa 22 vallitsevan paine-eron avulla. Sumutekaa-sun 20 nopeutta voidaan kiihdyttää edelleen suuttimen 22 kuristuksen 24 avulla. Putken 21 kuristuksen 24 asemesta poikkileikkausta voidaan pienentää myös muodostamalla nestereagenssiputken 11 ulkopintaan 20 laajennus. Poltinkokoonpano 600 voi käsittää myös useampia suuttimia kuin kuvassa 1 a on esitetty, esimerkiksi inertin kaasun syöttämiseksi.
Kuvassa 2 on esitetty nestesuuttimen 12 nestepinta 14. Sumutekaasun ·*.*·; 20 virtauksen synnyttämät leikkausvoimat ja aerodynaamiset voimat 25 leikkaavat nestepinnasta 14 pisaroita 15 saaden aikaan sumuttamisen.
: · Pisarat voivat vielä pilkkoutua turbulenssin vaikutuksesta. Pisarat kul- keutuvat kaasusuihkuun ja kiihtyvät suureen nopeuteen ja kulkeutuvat edelleen liekkiin 100.
*;:/ 30 Suuttimista 12, 22, 32, 42 tulevat lähtöaineet sekoittuvat turbulenssin ja diffuusion vaikutuksesta. Lähtöaineiden eksotermisistä reaktioista, eri-; * · tyisesti vedyn hapettumisesta syntyy liekkiin 100 vaadittava lämpö.
: Saavutetaan korkea lämpötila. Liekin 100 alkupisteeseen liittyy kohta, jossa liekin etenemisnopeus kaasuihin nähden on oleellisesti yhtä suuri 35 kuin kaasujen nopeus.
116619 8
Koska ympäröivät kaasut huomattavasti laimentavat sumutettuja pisaroita 15, nämä alkavat haihtua sumuttamisen jälkeen. Haihtumisno-peus kasvaa huomattavasti sen jälkeen, kun pisarat ovat sekoittuneet kuumiin palamiskaasuihin liekissä 100. Lähtöaineet 10, 20, 30 reagoi-5 vat ja hapettuvat liekissä 100 muodostaen oksideja ja muita yhdisteitä. Piidioksidin (silika) ja erbiumoksidien kyllästettyjen höyryjen paineet ovat niin pienet, että nämä muodostavat nopeasti ytimiä ja tiivistyvät muodostaen seostettuja kvartsilasihiukkasia 50. Tiivistymistä edistää lisäksi ympäröivän viileän kaasun sekoittuminen pyörteessä kuumiin re-10 aktiokaasuihin, mikä laskee nopeasti kaasujen keskimääräistä lämpötilaa.
Sumutekaasun 20 nopeus lähellä nestepintaa 14 on edullisimmin luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus. Sumutekaasun edullisin nopeus on 15 oleellisesti yhtä suuri kuin äänen nopeus.
Äänen nopeus Vs määritellään yhtälöllä: Ή? <1> 20 - · jossa p on kaasun paine, p on kaasun tiheys ja vakio γ on määritelty • * ' yhtälöllä: • ? i » tl · Cp :: r=—· (2) cv O 25 jossa Cp on kaasun lämpökapasiteetti vakiopaineessa ja cv on kaasun lämpökapasiteetti vakiotilavuudessa. Äänen nopeus Vs riippuu kaasun ;'" · lämpötilasta ja kaasun tyypistä.
30 Reynoldsin luku ReD, joka vastaa nopeutta V, on määritelty seuraa-'·;· vasti:
•' · VD
R ez>= —, (3) v 116619 9 jossa D on nestesuuttimen 12 ulkohalkaisija ja v on sumutekaasun kinemaattinen viskositeetti sumutekaasusuuttimen 22 poistopäässä.
5 On tunnettua, että suuri Reynoldsin luku edistää turbulenssia. Pienten pisaroiden 15 aikaansaamiseksi on edullista valita pieni nestesuuttimen 12 halkaisija, joka yhtälön (3) mukaan edellyttää sumutekaasun 20 suurta nopeutta V.
10 Painesuhde R määritellään seuraavasti: R = , (4)
Po jossa Pi on sumutekaasun 20 staattinen paine sumutekaasusuuttimen 15 22 sisällä ja p0 on staattinen paine sumutekaasusuuttimen ulkopuolella.
On tunnettua, että oleellinen äänen nopeus voidaan saavuttaa, kun ku-ristuskohdassa 24 (kuva 1) vallitsevan painesuhteen R arvo on kahden kertaluku.
20 Suuttimilla, joiden halkaisija on vakio tai halkaisija kapenee, voidaan toteuttaa nopeuksia vain äänennopeuteen saakka. Äänennopeutta : : suurempien nopeuksien toteuttaminen edellyttää laajenevia suuttimia.
* » : . Erbiumilla seostetun kvartsilasimateriaalin tuottamiseksi suuttimesta 12 * * * , , 25 syötetty nestemäinen lähtöaine on sopivimmin metanoliin liuotettua erbiumkloridia ja alumiinikloridia. Sumutekaasusuuttimesta 22 syötettävä sumutekaasu on vetyä. Rengassuuttimesta 32 (kuva 1) syötetään , , piitetrakloridia, ja rengassuuttimesta 42 (kuva 1) syötetään happea.
: ; : Alumiinikloridin tehtävänä on parantaa erbiumin liukoisuutta tuotettuun ‘ 30 piikvartsilasiin.
> I 1
Edelleen erbiumilla seostetun kvartsilasin tuotannossa käytettävät virtausnopeudet ovat seuraavat:
- nesteen virtausnopeus nestesuuttimessa 12: 3,6-4,5 g/min 35 - kaasun virtausnopeus sumutekaasusuuttimessa 22: 35-60 SLPM
116619 10
- kaasun virtausnopeus suuttimessa 32: 0-15 SLPM
- kaasun virtausnopeus suuttimessa 42: 10-40 SLPM SPLM tarkoittaa standardilitraa minuutissa.
5 Erbiumilla seostetun kvartsilasin tuotannossa käytettävät suuttimien 12, 22 halkaisijat ovat oleellisesti millimetrin luokkaa.
Reaktion lähtöaineiden 10, 20, 30, 40 virtausnopeuksien optimaalinen yhdistelmä, lähtöaineiden 10, 20, 30, 40 koostumus, ja suuttimien 12, 10 22, 32, 42 mittasuhteet tulisi optimoida valoa vahvistavan optisen ma teriaalin ennalta määrättyjen kohdeominaisuuksien mukaan. Esimerkiksi erbiumionien ennalta määrätty kohdekonsentraatio voidaan asettaa vastaamaan absorptiota 10 dB/m, 20 dB/m tai muuta ennalta määrättyä arvoa. Edullinen lähestymistapa on se, että optimaaliset virtaus-15 nopeudet, koostumukset ja mittasuhteet määritellään alan asiantuntijan tuntemalla kokeellisella menettelyllä. Korostetaan, että tarvitaan määritelty lähestymistapa käyttää sumutekaasun nopeutta, joka on lähellä äänen nopeutta. Tyypillisesti on suoritettava koesarja, eli yksittäisellä kokeella, jossa käytetään suurta sumutekaasun nopeutta, ei todennä-20 köisesti saada optimaalisia parametreja.
‘ Yleisesti ottaen lopputuotteen haluttujen valoa vahvistavien ominai- : : : suuksien aikaansaamiseksi nestemäinen lähtöaine 10 voi käsittää yh- :'· · disteen, jossa voi olla ainakin yhtä metallia, joka on valittu alkuaineiden :‘. j 25 jaksollisen sarjan ryhmistä IA, IB, MA, MB, MIA, IIIB, IVA, IVB, VA sekä harvinaisista maametalleista. Erityisesti nestemäinen lähtöaine 10 voi käsittää erbiumia, ytterbiumia, neodyymiä ja/tai tuliumia. Piidioksidia muodostavia yhdisteitä voidaan syöttää myös nestemäisessä muo-, , dossa, esimerkiksi syöttämällä siloksaania. Joissakin sovelluksissa yksi : ; : 30 lähtöaineista voi olla puhdas huoneilma. Sumutekaasu 20 voi olla en- : naita sekoitettu seos palavaa kaasua ja hapettavaa kaasua, erityisesti ennalta sekoitettu seos vetyä ja happea.
• I
Nestemäisen lähtöaineen 10 virtausnopeutta säädetään annostelu-:·: 35 pumpulla. Nestemäisen lähtöaineen 10 virtausta voidaan osittain edes auttaa sumutekaasuvirtauksen 20 synnyttämällä kuristusvaikutuksella.
116619 11
Sumutekaasun ja kaasumaisten lähtöaineiden 20, 30, 40 virtausnopeuksia säädetään termisen massan virtaussäätimillä. Lähtöaineeseen 30 syötetään piitetrakloridia kaasunkuplimislaitteen avulla.
5 Kuvaan 3a viitaten laitteessa 1000 optisen aaltojohdeaihion tuottamiseksi on poltinkokoonpano 600, pyörivä tuurna 710 ja manipulaattori 8000 tuurnan 710 pyörittämiseksi ja liikuttamiseksi poltinkokoonpanon 600 suhteen. Seostetut lasihiukkaset syntetisoidaan liekissä 100 ja kerätään tuurnaan 710 aihion 720 muodostamiseksi. Aihioon voidaan ke-10 rätä muutakin lasimateriaalia materiaalin saamiseksi tuotettavan optisen aaltojohteen vaippaa varten.
Tuurna poistetaan, ja tämän jälkeen aihio 710 työnnetään uuniin (ei esitetty) puhdistusta ja sintrausta varten. Kuvaan 3b viitaten aihio Ιοί 5 puksi kuumennetaan ja vedetään optisen aaltojohteen 750 muodostamiseksi käyttäen optisen kuitutuotannon ammattilaisen tuntemia menetelmiä ja laitteita.
Nyt esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan tuottaa 20 ainakin valoa vahvistava optinen kuitu, jolla on seuraavat ominaisuudet: - huippuabsorptio 20 dB/m mitattuna 1530 nm aallonpituudella - ytimen halkaisija 6 mikrometriä ja vaipan halkaisija 125 mikrometriä :\\ - ydinmateriaaliin kertyneiden erbiumionien osuus 6,5 %:n luokkaa :Y: 25 • I · · ... Kasaantuneiden erbiumionien prosenttiosuus voidaan määrittää sen !···, perustella, mikä on suurivoimakkuuksisella valonlähteellä mitatun opti sen materiaalin spektrisen läpäisyn ja pienivoimakkuuksisella valon-. . lähteellä mitatun optisen materiaalin spektrisen läpäisyn välinen suhde.
* f t ;;,: 30 Mittaukset tehdään 978 nm aallonpituudella.
Kasaantuneiden erbiumionien pitoisuus voidaan ilmaista yleisemmin-kin. Kasaantuneiden erbiumionien prosenttiosuuden on todettu riippuvan kaikkien erbiumionien pitoisuudesta tuotetussa valoa vahvista- > i i 35 vassa materiaalissa. Kokeellisesti on todettu, että erbiumkasaantumien prosenttiosuus esillä olevan keksinnön mukaisessa valoa vahvista- 116619 12 vassa optisessa materiaalissa on tyypillisesti yhtä suuri tai pienempi kuin erbiumionien pitoisuus kerrottuna kertoimella 4,85 χ 10~25 m3. Näin ollen kun sallitaan tyypillinen 20 % virhemarginaali, kertyneiden erbiumionien pitoisuus, joka tuotetussa valoa vahvistavassa optisessa 5 aaltojohdemateriaalissa voidaan saada, on pienempi kuin kaikkien ebiumionien pitoisuuden neliö mainitussa valoa vahvistavassa optisessa aaltojohteessa kerrottuna kertoimella 6 χ 10'27 m3.
Toiminnan aikana joko alustaa 200 ja/tai poltinkokoonpanoa 600 voi-10 daan liikuttaa suoraa tai kaarevaa linjaa pitkin tai pyörittäen tuotettujen hiukkasten 50 keräämiseksi. Tuotettujen hiukkasten 50 keruu perustuu pääasiassa termoforeesiin. Tuotettujen hiukkasten 50 keräämiseen voidaan kuitenkin käyttää myös inertiaimpaktion periaatteita tai keräämistä sähköstaattisten voimien avulla. Laite voidaan sijoittaa kotelon 15 sisään, jotta syntynyt tuote säilyy hyvin puhtaana.
Laitetta 1000 voidaan käyttää myös valoa vahvistavan materiaalin tuottamiseen ja keräämiseen tasomaiselle pinnalle, kuten kuvan 2 mukaiselle alustalle 200, tasomaisen eli oleellisesti kaksiulotteisen aalto-20 johderakenteen muodostamiseksi.
Useita putkia tai pitkänomaisia sauvoja, jotka sisältävät valoa vahvista-:.i vaa materiaalia, voidaan järjestää vierekkäin kuumennettaviksi ja ve- : / : dettäviksi ns. fotonioptisen rakenteen muodostamiseksi.
::: 25 ··· Voidaan valmistaa optinen komponentti, joka käsittää mainittua valoa .**·. vahvistavaa materiaalia. Esimerkiksi sulatus-, jauhatus- ja kiillotuspro- sesseilla voidaan valmistaa valoa vahvistava sauva käytettäväksi laser-. . laitteeseen asennettuna tai siinä vapaasti seisovana komponenttina.
30
1 I
·;' Kuva 4 on vuokaavio nyt esillä olevan keksinnön mukaisesta menetel- mästä. Nestemäinen lähtöaine 10 sumutetaan 410 pisaroiksi 50 su-mutusvaiheessa 410 sumutekaasun 20 avulla. Pisarat 50 haihtuvat \ haihtumisvaiheessa 420 liekissä 100 ja myös ennen niiden johtamista 35 liekkiin 100 (kuva 2). Kaasuihin sekoitetaan haihtumistuotteet, muut kaasumaiset lähtöaineet 30 ja hapetuskaasu 40, jolloin tapahtuu ha- 116619 13 pettäminen hapetusvaiheessa 440. Seostusreaktiot tapahtuvat seostusreaktiovaiheessa 450. Hapettumisessa vapautuu lämpöä 110, joka ylläpitää liekin 100 lämpötilaa (kuva 2) ja edistää pisaroiden 50 haihtumista, hapetusreaktioita ja seostusreaktioita 450. Muodostuu yli-5 kyllästetyn kaasufaasin oksideja, jotka muodostavat nopeasti ytimiä ja tiivistyvät hiukkasiksi tiivistymisvaiheessa 460. Kuumiin reaktiokaasui-hin voidaan päästää sekoittumaan ulkoista jäähdytyskaasua 120, mikä edistää tiivistymistä edelleen lisätiivistysvaiheessa 470. Tuotetut hiukkaset 50 erotetaan kaasuista erotusvaiheessa 480 ja kerätään alustalle 10 200 keruuvaiheessa 490. Erotusvaihe 480 ja keruuvaihe 490 tapahtu vat pääasiassa termoforeesin vaikutuksesta.
Korostetaan, että liekin 100 tehokkaan sekoittumisen ansiosta (kuva 2) erityisesti hapetusvaihe 440, seostusreaktiovaihe 450 ja tiivistysvaiheet 15 460, 470 tapahtuvat hyvin suurella nopeudella ja liekin pienessä tila vuudessa. Näin ollen lähtöaineiden 10, 20, 30, 40, reaktiotuotteiden ja hiukkasten 50 viipymisajat liekissä ovat niin lyhyet, että reaktiot, jotka johtaisivat erbiumionien kasaantumiseen, ja reaktiot, jotka johtaisivat seostetun piikvartsilasin eri faasien erottumiseen, eivät saavuta tasa-20 painoa. Kuten edellä on tuotu esiin, tämä on erityisen edullista tuotetun seostetun piikvartsin valoa vahvistavien ominaisuuksien kannalta.
Seuraavaksi viitataan kuvassa 5 esitettyyn suoritusmuotoon. Sumute-kaasusuihkun nopeutta voidaan vielä nostaa käyttämällä rengasmaista 25 sumutekaasusuutinta 22, jossa on avautuva poikkileikkaus, esimerkiksi ·;· osuus, jossa on kartiomaisesti laajeneva sisäpinta. Tällainen suutin voi käsittää myös kuristusosuuden 24. Suutin 22 on muodoltaan sopivim-min Laval-suutin, jonka muoto on esitetty kuvassa 5. On tunnettua, että Laval-suuttimen avulla kaasu voidaan kiihdyttää yliääninopeuteen. Yli-30 ääninopeus tarkoittaa nopeutta, joka on suurempi kuin äänen nopeus. Yliäänivirtauksissa on usein ns. paineaaltoja. Liekin 100 alkupiste f ·.· (kuva 2) eli liekin rajapinta lähellä suuttimia voi olla stabiloitu kohtaan, : *: joka on sama kuin paineaallon sijainti.
116619 14
Kuvissa 6a ja 6b on esitetty suoritusmuoto, jossa on yksi tai useampia nestesuuttimia 12, jotka on järjestetty geometrisesti kohtisuoraan su-mutekaasusuuttimeen 22 nähden.
5 Kuvissa 7a ja 7b on esitetty suoritusmuoto, jossa yhden sumutekaasu-suuttimen 22 sisään on järjestetty useita nestesuuttimia 12. Sumute-kaasusuuttimen 22 sisään voi myös olla järjestetty yksi tai useampia suuttimia, joista syötetään kaasumaisia lähtöaineita. Tällainen järjestely on edullinen, jos keksinnön mukaisen laitteen 1000 mittakaavaa suu-10 rennetaan.
Kuvassa 8 on esitetty vielä yksi suoritusmuoto, jossa poltinkokoon-panoon 600 on liitetty laajentava lisäsuutin 80. Mainittu laajentava lisä-suutin 80 on sopivimmin Laval-suutin. Palamiskaasujen nopeus kasvaa 15 vieläkin suuremmaksi, mikä lyhentää reaktioaikoja ja johtaa vieläkin pienempien ja homogeenisempien hiukkasten 50 muodostumiseen. Paineaallossa SW voi tapahtua myös kaasun lämpötilan adiabaattista alenemista. Lämpötilan lasku paineaallossa SW on edullinen esimerkiksi hiukkasten 50 tiivistymisen ja ionikasautumien muodostumiseen 20 johtavien kemiallisten reaktioiden pysähtymisen kannalta. Ennen laajentavaa suutinta 80 voidaan käyttää erillistä palamiskammiota (ei esi- • ‘ tetty kuvissa).
* » •V I Liekki 100 on voimakas lämmönlähde. Näin ollen suuttimiin 12, 22, 32 i : : 25 (kuva 2), 42 (kuva 2), 80 voidaan järjestää jäähdytyselimet, joilla este tään materiaalien tuhoutuminen ja/tai varmistetaan lähtöaineiden es-.*·. teetön virtaus. Jäähdytys voidaan toteuttaa lämmönsiirtoväliaineen, esimerkiksi kaasun tai veden avulla. Jäähdytys voi myös perustua sä-... teilyjäähdytykseen.
30 ;·' Kuvaan 9 viitaten yhdessä tai useammassa suuttimessa 12, 22, 32, 42 voi olla elementtejä 26, jotka on asetettu kulmaan pyörteiden muodos-tamiseksi eli pyörivän liikkeen aikaansaamiseksi kaasuihin nähden. \ Esimerkkejä tällaisista pyörteitä muodostavista elementeistä ovat sii- 35 vekkeet tai laipat, joissa on vinoja uria tai vinoja reikiä kaasuvirtauksen 116619 15 suunnan muuttamiseksi. Suuttimissa voi myös olla rei’itettyjä tai verkkomaisia elementtejä turbulenssin aikaansaamiseksi.
Laitteen 1000 ulkopuolista painetta p0 voidaan muuttaa käyttämällä 5 koteloa ja kaasupumppua, joilla vaikutetaan kaasunopeuksiin, hiukkasten keruutehoon, lämmönsiirtonopeuksiin ja/tai kemiallisten reaktioiden tasapainoihin. Prosessiin voidaan kytkeä kaasunpuhdistusjär-jestelmiä esimerkiksi klooria sisältävien aineiden poistamiseksi poisto-kaasuista.
10 Lämpötiloja, virtausnopeuksia, suuttimien sijoitteluja ja alustan 200 sijaintia (kuva 2) säädetään laitteilla ja komponenteilla, jotka ovat alan ammattilaisten tuntemia. Alustan 200 ja kaasujen lämpötiloja voidaan valvoa lämpöelementeillä ja antureilla, jotka perustuvat lähtevään tai 15 absorboituneeseen säteilyyn. Liekin 100 (kuva 2) oikeaa muotoa ja symmetriaa voidaan valvoa optisella kuvantamisjärjestelmällä. Lyhyin valotusajoin otetut kuvasarjat voivat auttaa liekin 100 turbulenssitason ja sumutusprosessin valvonnassa. Alustan 200 tai tuotetun materiaalin spektroskooppisia ja fluoresoivia ominaisuuksia voidaan valvoa ajan-20 tasaisesti, mikä auttaa hiukkasten 50 tuotannon valvonnassa.
Sumutekaasua 20 ja/tai lähtöaineita voidaan syöttää myös termisellä plasmalaitteella, esimerkiksi käyttämällä tasavirtaista, ei-siirrettyä ' : plasmasoihtua, jolla kaasu voidaan saattaa hyvin suureen nopeuteen 25 ja/tai korkeaan lämpötilaan. Tällaisia plasmasoihtuja tunnetaan esimerkiksi plasmaruiskutuksen alalla.
Alan ammattilaiselle on selvää, että nyt esillä olevan keksinnön mukai-. . sen laitteen, menetelmän ja valoa vahvistavan aaltojohteen muutokset 30 ja variaatiot ovat mahdollisia. Ne nimenomaiset suoritusmuodot, jotka edellä kuvattiin viitaten mukana oleviin piirustuksiin, ovat vain esimer-kinomaisia, eikä niiden tarkoituksena ole rajata keksinnön alaa, joka on : ; määritelty liitteenä olevissa vaatimuksissa.
:;i;: 35

Claims (29)

116619 16
1. Menetelmä valoa vahvistavan optisen materiaalin tuottamiseksi, joka menetelmä käsittää ainakin seuraavat vaiheet: 5. syötetään sumutekaasua (20), - sumutetaan ainakin yhtä nestemäistä lähtöainetta (10) mainitun su-mutekaasun (20) avulla pisaroiden (15) muodostamiseksi, -johdetaan mainitut pisarat (15) liekkiin (100), - hapetetaan mainittu ainakin yksi lähtöaine (10) yhden tai useamman 10 oksidin muodostamiseksi, - tiivistetään mainittu yksi tai useampi oksidi hiukkasten (50) tuottamiseksi, - kerätään ainakin osa mainituista hiukkasista (50), ja - sulatetaan mainitut hiukkaset (50) yhteen mainitun valoa vahvistavan 15 optisen materiaalin muodostamiseksi, tunnettu siitä, että mainittua sumutekaasua (20) syötetään nopeudella, joka on luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 mainittu menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa mainittuun liekkiin viedään ainakin yhtä lähtöainetta, joka käsittää ainakin piitä ja/tai sen yhdistettä. : ‘ ‘ I
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ·:; 25 mainittu piiyhdiste on kaasumainen piitetrakloridi.
,**·, 4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa mainittuun liekkiin viedään ainakin yhtä lähtöainetta, joka käsittää aina-30 kin yhtä metallia ja/tai sen yhdistettä, joka ainakin yksi metalli on valittu ‘ ' alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmistä IA, IB, IIA, MB, IIIA, IIIB, :‘ . IVA, IVB, VA ja harvinaisista maametalleista.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ’;;; 35 mainittu ainakin yksi metalli on erbium, ytterbium, neodyymi tai tulium. 116619 17
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) viedään mainittuun liekkiin (100) samankeskisesti tai oleellisesti samankeskisesti mainittuun ainakin yhteen nestemäiseen lähtöaineeseen (10) nähden. 5
7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) johdetaan ainakin yhteen sumutekaasusuuttimeen (22), joka käsittää ainakin halkaisijaltaan kavennetun osuuden (24), jolloin mainitun sumutekaasun (20) nopeus 10 kasvaa mainitussa kavennetussa halkaisijassa.
8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) johdetaan suuttimeen (22), joka käsittää ainakin halkaisijaltaan laajenevan osuuden, jolloin 15 mainitun sumutekaasun (20) nopeus kasvaa mainitussa suuttimessa, joka käsittää ainakin mainitun halkaisijaltaan laajenevan osuuden.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu suutin (22) on Laval-suutin. 20
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) käsittää ainakin pala- : van kaasun ja hapettavan kaasun seoksen. » * » • ·· » : 25
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) ja/tai muu kaasumai-nen aine (30, 40) viedään mainittuun liekkiin ainakin yhden pyörteen aikaansaavan elementin (26) kautta.
12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, ' ; ' tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin vai- heen, jossa tuotetaan optinen aaltojohdeaihio (720), joka käsittää aina-j" ’; kin mainittua valoa vahvistavaa optista materiaalia.
13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, : tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin vai- 18 116619 heen, jossa tuotetaan valoa vahvistava esine, joka käsittää ainakin mainittua valoa vahvistavaa optista materiaalia.
14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin vaiheen, jossa tuotetaan valoa vahvistava optinen aaltojohde (750), joka käsittää ainakin mainittua valoa vahvistavaa optista materiaalia.
15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin vaiheen, jossa tuotetaan tasomainen optinen aaltojohde, joka käsittää ainakin mainittua valoa vahvistavaa optista materiaalia.
16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää lisäksi ainakin vaiheen, jossa tuotetaan fotonirakenne, joka käsittää ainakin mainittua valoa vahvistavaa optista materiaalia.
17. Laite valoa vahvistavan materiaalin tuottamiseksi, joka laite (1000) 20 käsittää ainakin yhden nestesuuttimen (12) ainakin yhden nestemäisen lähtöaineen (10) syöttämiseksi sekä ainakin yhden sumutekaasusuut-timen (22), Li’’· - joka ainakin yksi sumutekaasusuutin (22) on sovitettu syöttämään sumutekaasua (20) mainitun ainakin yhden nestemäisen lähtöaineen I:': 25 (10) sumuttamiseksi pisaroiden (15) muodostamiseksi, - mainitut pisarat (15) on sovitettu johdettavaksi liekkiin (100), .···. - mainittu ainakin yksi nestemäinen lähtöaine (10) on sovitettu hape tettavaksi yhden tai useamman oksidin muodostamiseksi mainitussa . . liekissä (100), ja 30. mainittu yksi tai useampi oksidi on sovitettu tiivistettäväksi valoa vah- ' ·; * * vistavasta materiaalista koostuvien hiukkasten (50) tuottamiseksi, tunnettu siitä, että mainittu ainakin yksi sumutekaasusuutin (22) on sovitettu syöttämään mainittua sumutekaasua (20) nopeudella, joka on * I t luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus. 35 116619 19
18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuun liekkiin (100) on sovitettu vietäväksi ainakin yhtä lähtöainetta, joka käsittää ainakin piitä ja/tai sen yhdistettä.
19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että mai nittu piiyhdiste on piitetrakloridi.
20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-19 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittuun liekkiin on sovitettu johdettavaksi ainakin 10 yhtä lähtöainetta, joka käsittää ainakin yhtä metallia ja/tai sen yhdistettä, joka ainakin yksi metalli on valittu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän ryhmistä IA, IB, MA, MB, MIA, IIIB, IVA, IVB, VA ja harvinaisista maametalleista.
21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laite, tunnettu siitä, että mai nittu ainakin yksi metalli on erbium, ytterbium, neodyymi tai tulium.
22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-21 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasusuutin (22) käsittää ainakin 20 poikkileikkaukseltaan kavennetun osuuden (24), joka osuus (24) on sovitettu nostamaan sumutekaasun nopeutta.
23. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-22 mukainen laite, tun-nettu siitä, että mainittu laite (1000) käsittää lisäksi ainakin yhden : . . 25 suuttimen (22), joka käsittää ainakin poikkileikkaukseltaan laajenevan osuuden, joka osuus on sovitettu kiihdyttämään kaasun nopeutta.
24. Patenttivaatimuksen 23 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu suutin (22), jossa on ainakin yksi poikkileikkaukseltaan laajeneva : ; : 30 osuus, on Laval-suutin.
* » *·,, 25. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-24 mukainen laite, tun- .···. nettu siitä, että mainittu ainakin yksi nestesuutin (12) ja mainittu aina- ·* kin yksi sumutekaasusuutin (22) ovat samankeskiset tai oleellisesti : : *: 35 samankeskiset. 116619 20
26. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-25 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu laite (1000) käsittää lisäksi ainakin yhden välineen palavan kaasun ja hapettavan kaasun seoksen syöttämiseksi mainittuun ainakin yhteen sumutekaasusuuttimeen (22). 5
27. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 17-26 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu laite (1000) käsittää lisäksi ainakin yhden pyörteitä muodostavan elementin (26).
28. Valoa vahvistava optinen aaltojohde, joka käsittää ainakin er- biumilla seostettua kvartsilasia, joka materiaali saadaan prosessilla, joka käsittää ainakin seuraavat vaiheet: - muodostetaan hiukkasia (50) hiukkastenmuodostusmenetelmällä, - kerätään mainitut hiukkaset (50), ja 15. sulatetaan mainitut hiukkaset (50) yhteen mainitun valoa vahvistavan optisen materiaalin muodostamiseksi, jolloin mainittu hiukkastenmuodostusmenetelmä puolestaan käsittää ainakin seuraavat vaiheet: - syötetään sumutekaasua (20), 20. sumutetaan ainakin yhtä nestemäistä lähtöainetta (10) mainitun su- mutekaasun (20) avulla pisaroiden (15) muodostamiseksi, - johdetaan mainitut pisarat (15) liekkiin (100), - hapetetaan mainittu ainakin yksi lähtöaine (10) yhden tai useamman •.: oksidin muodostamiseksi, ja * t : ; ; 25 - tiivistetään mainittu yksi tai useampi oksidi hiukkasten (50) tuottami- "!:! seksi, tunnettu siitä, että mainittu sumutekaasu (20) syötetään nopeudella, f | joka on luokkaa 0,3-1,5 kertaa äänen nopeus, ja kasaantuneiden er-, , biumionien konsentraatio valmistetussa valoa vahvistavassa optisessa t · » ; ·’ 30 aaltojohdemateriaalissa on pienempi kuin kaikkien erbiumionien kon- : : sentraation neliö mainitussa valoa johtavassa optisessa aaltojohteessa • * ,. kerrottuna kertoimella 6x10'27 m3. < «
29. Patenttivaatimuksen 28 mukainen materiaali, tunnettu siitä, että : 35 mainittu prosessi käsittää lisäksi vaiheen, jossa mainittuun liekkiin :., (100) viedään kaasumaista piitetrakloridia. 116619 21
FI20045264A 2004-07-02 2004-07-02 Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde FI116619B (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045264A FI116619B (fi) 2004-07-02 2004-07-02 Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde
US10/885,410 US20060001952A1 (en) 2004-07-02 2004-07-07 Method and device for producing optical material, and an optical waveguide
JP2007518629A JP5107035B2 (ja) 2004-07-02 2005-06-23 光導波路材料ならびにその製造方法および製造装置
EP05757928.6A EP1778597B1 (en) 2004-07-02 2005-06-23 Method for producing an optical waveguide material
CA2613576A CA2613576C (en) 2004-07-02 2005-06-23 Method and device for producing optical material, and an optical waveguide
DK05757928.6T DK1778597T3 (da) 2004-07-02 2005-06-23 Fremgangsmåde til fremstilling af et optisk bølgeledermateriale
PCT/FI2005/050239 WO2006003253A1 (en) 2004-07-02 2005-06-23 Optical waveguide material as well as method and device for producing it
KR1020077002314A KR101224509B1 (ko) 2004-07-02 2005-06-23 광 도파관 재료, 및 이를 제조하기 위한 방법 및 장치
CNA2005800225979A CN1984851A (zh) 2004-07-02 2005-06-23 光波导材料及其制备方法和制备所用设备
IL180372A IL180372A (en) 2004-07-02 2006-12-26 Optical material production method increases light

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20045264 2004-07-02
FI20045264A FI116619B (fi) 2004-07-02 2004-07-02 Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20045264A0 FI20045264A0 (fi) 2004-07-02
FI116619B true FI116619B (fi) 2006-01-13

Family

ID=32749256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20045264A FI116619B (fi) 2004-07-02 2004-07-02 Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20060001952A1 (fi)
EP (1) EP1778597B1 (fi)
JP (1) JP5107035B2 (fi)
KR (1) KR101224509B1 (fi)
CN (1) CN1984851A (fi)
CA (1) CA2613576C (fi)
DK (1) DK1778597T3 (fi)
FI (1) FI116619B (fi)
IL (1) IL180372A (fi)
WO (1) WO2006003253A1 (fi)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8069690B2 (en) 2005-12-16 2011-12-06 Ofs Fitel, Llc Apparatus and method for fabricating glass bodies using an aerosol delivery system
DE102007045097B4 (de) 2007-09-20 2012-11-29 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung von co-dotiertem Quarzglas
JP5362382B2 (ja) * 2008-02-27 2013-12-11 信越化学工業株式会社 光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバ用母材製造用バーナ
EP2233836B1 (de) * 2009-03-23 2015-07-29 Siemens Aktiengesellschaft Drallerzeuger, Verfahren zum Vermeiden von Flammenrückschlag in einem Brenner mit wenigstens einem Drallerzeuger und Brenner
GB2478307A (en) 2010-03-02 2011-09-07 Heraeus Quartz Uk Ltd Manufacture of silica glass
US9066412B2 (en) 2010-04-15 2015-06-23 Asml Netherlands B.V. Systems and methods for cooling an optic
US8840858B2 (en) * 2011-07-06 2014-09-23 Corning Incorporated Apparatus for mixing vaporized precursor and gas and method therefor
JP5748633B2 (ja) * 2011-10-18 2015-07-15 信越化学工業株式会社 多孔質ガラス母材製造用バーナ及び多孔質ガラス母材の製造方法
DE102012012524B3 (de) * 2012-06-26 2013-07-18 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung eines dotierten SiO2-Schlickers sowie Verwendung des SiO2-Schlickers
JP5935882B2 (ja) * 2012-12-28 2016-06-15 住友電気工業株式会社 ガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法
WO2015010622A1 (zh) * 2013-07-25 2015-01-29 Yu Liang 燃烧器喷嘴
DE102015109264A1 (de) * 2015-06-11 2016-12-15 Maicom Quarz Gmbh Partikelförmiges Material, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Materials
US10882777B2 (en) * 2017-03-16 2021-01-05 Corning Incorporated Adjustable fume tube burner
US11669769B2 (en) 2018-12-13 2023-06-06 Diveplane Corporation Conditioned synthetic data generation in computer-based reasoning systems
US11676069B2 (en) 2018-12-13 2023-06-13 Diveplane Corporation Synthetic data generation using anonymity preservation in computer-based reasoning systems
CN108648758B (zh) * 2018-03-12 2020-09-01 北京云知声信息技术有限公司 医疗场景中分离无效语音的方法及系统
US11176465B2 (en) 2018-11-13 2021-11-16 Diveplane Corporation Explainable and automated decisions in computer-based reasoning systems
WO2020123999A1 (en) 2018-12-13 2020-06-18 Diveplane Corporation Synthetic data generation in computer-based reasoning systems
US11763176B1 (en) 2019-05-16 2023-09-19 Diveplane Corporation Search and query in computer-based reasoning systems
US20220098084A1 (en) * 2020-05-20 2022-03-31 Corning Incorporated Methods for increasing deposition in a flame hydrolysis deposition process

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3773483A (en) * 1970-05-06 1973-11-20 Fiberglas Canada Ltd Process for fibre drawing by fluid means
US4060355A (en) * 1972-08-02 1977-11-29 Firma Vki-Rheinhold & Mahla Ag Device for the manufacture of fibers from fusible materials
US3812854A (en) * 1972-10-20 1974-05-28 A Michaels Ultrasonic nebulizer
US3811850A (en) * 1972-12-29 1974-05-21 Monsanto Co High speed production of filaments from low viscosity melts
US3808056A (en) * 1973-02-22 1974-04-30 Minnesota Mining & Mfg Burner means for thermoelectric generator
US3861852A (en) * 1974-01-25 1975-01-21 Berger Harvey Fuel burner with improved ultrasonic atomizer
US4003692A (en) * 1975-08-06 1977-01-18 Eclipse, Inc. High velocity burner
US4200670A (en) * 1977-09-21 1980-04-29 Libbey-Owens-Ford Company Stacking glass sheets
JPS54142317A (en) * 1978-04-24 1979-11-06 Hitachi Ltd Production of optical fibers
CA1166527A (en) * 1979-09-26 1984-05-01 Shiro Takahashi Method and apparatus for producing multi-component glass fiber preform
US4468241A (en) * 1982-09-29 1984-08-28 Breidenthal Jr Robert E Method and apparatus for fiberizing meltable materials
US4601814A (en) * 1983-05-27 1986-07-22 Total Engineering And Research Company Method and apparatus for cracking residual oils
FR2550185B1 (fr) * 1983-08-05 1986-06-20 Saint Gobain Vitrage Trempe de volumes de verre par jet diphasique
US4778516A (en) * 1986-11-03 1988-10-18 Gte Laboratories Incorporated Process to increase yield of fines in gas atomized metal powder
US5124091A (en) * 1989-04-10 1992-06-23 Gte Products Corporation Process for producing fine powders by hot substrate microatomization
US6312656B1 (en) * 1995-12-19 2001-11-06 Corning Incorporated Method for forming silica by combustion of liquid reactants using oxygen
BR9611969A (pt) * 1995-12-19 1999-02-17 Corning Inc Processo e aparelho para formação de sílica fundida por combustão de reagentes líquidos
EP0910478A4 (en) * 1996-07-08 1999-09-01 Corning Inc RAYLEIGH BREAKING ATOMIZATION DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURING SUCH DEVICES
DE19725955C1 (de) * 1997-06-19 1999-01-21 Heraeus Quarzglas Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasrohlings und dafür geeignete Vorrichtung
US5979185A (en) * 1997-07-16 1999-11-09 Corning Incorporated Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater
EP1044172A4 (en) * 1997-12-19 2005-01-19 Corning Inc BURNER AND PROCESS FOR PRODUCING METAL OXIDE SUES
US6360562B1 (en) * 1998-02-24 2002-03-26 Superior Micropowders Llc Methods for producing glass powders
US6546757B1 (en) * 1998-07-28 2003-04-15 Brown University Research Foundation Liquid spray pyrolysis method for the fabrication of optical fiber preforms, with reactant mixing
US6260385B1 (en) * 1998-08-07 2001-07-17 Corning Incorporated Method and burner for forming silica-containing soot
US6672106B1 (en) * 1998-08-07 2004-01-06 Corning Incorporated Method and apparatus for forming soot for the manufacture of glass
FI116469B (fi) * 1998-10-05 2005-11-30 Liekki Oy Liekkiruiskutusmenetelmä ja -laitteisto monikomponenttilasin valmistamiseksi
US6363746B1 (en) * 2000-03-15 2002-04-02 Corning Incorporated Method and apparatus for making multi-component glass soot
WO2002010081A1 (fr) * 2000-07-31 2002-02-07 Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. Mandrin pour la production de verre de quartz et matrice de fibre optique utilisant ce mandrin, fibre optique et procede de production pour element en verre de quartz
FI111939B (fi) * 2000-12-05 2003-10-15 Liekki Oy Menetelmä ja laitteisto lasipinnoitteen valmistamiseksi
US7003984B2 (en) * 2001-04-30 2006-02-28 Verrillon, Inc. Hybrid manufacturing process for optical fibers
FI115134B (fi) * 2002-06-28 2005-03-15 Liekki Oy Menetelmä seostetun lasimateriaalin valmistamiseksi
KR100507622B1 (ko) * 2002-10-17 2005-08-10 엘에스전선 주식회사 외부기상증착법을 이용한 광섬유 프리폼의 제조방법 및 장치
US7963458B2 (en) * 2006-01-23 2011-06-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Ultrasonic liquid delivery device

Also Published As

Publication number Publication date
CA2613576A1 (en) 2006-01-12
EP1778597A1 (en) 2007-05-02
EP1778597B1 (en) 2013-10-09
CN1984851A (zh) 2007-06-20
FI20045264A0 (fi) 2004-07-02
IL180372A0 (en) 2007-06-03
CA2613576C (en) 2014-03-18
KR101224509B1 (ko) 2013-01-22
IL180372A (en) 2014-02-27
US20060001952A1 (en) 2006-01-05
WO2006003253A1 (en) 2006-01-12
KR20070057138A (ko) 2007-06-04
DK1778597T3 (da) 2014-01-13
JP2008504207A (ja) 2008-02-14
JP5107035B2 (ja) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI116619B (fi) Menetelmä ja laite optisen materiaalin tuottamiseksi sekä optinen aaltojohde
US6260385B1 (en) Method and burner for forming silica-containing soot
US8231369B2 (en) Device and method for producing nanoparticles
EP0998428A1 (en) Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater
JP2013521208A (ja) 合成シリカガラスの製造
CA2346457C (en) Method for manufacturing a preform of an active fiber
US20180016180A1 (en) Method and apparatus for continuous or batch preform and optical fiber production
FI117971B (fi) Menetelmä ja laitteisto nanohiukkasten tuottamiseksi
EP1539648B1 (en) A method for the preparation of doped oxide material
WO2001068541A1 (en) Method and apparatus for making multi-component glass soot
FI117790B (fi) Menetelmä ja laite materiaalin pinnoittamiseksi
JPH04331739A (ja) 光ファイバ母材の製造方法
MXPA00000586A (en) Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater
MXPA01001383A (en) Method and apparatus for forming soot for the manufacture of glass

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 116619

Country of ref document: FI