FI65612C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av optiska glasaemnen - Google Patents
Foerfarande och anordning foer framstaellning av optiska glasaemnen Download PDFInfo
- Publication number
- FI65612C FI65612C FI791843A FI791843A FI65612C FI 65612 C FI65612 C FI 65612C FI 791843 A FI791843 A FI 791843A FI 791843 A FI791843 A FI 791843A FI 65612 C FI65612 C FI 65612C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- tube
- hot zone
- vessel
- flow
- glass
- Prior art date
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]
- C03B37/018—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] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
-
- 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
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/86—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid by bubbling a gas through the liquid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2207/00—Glass deposition burners
- C03B2207/80—Feeding the burner or the burner-heated deposition site
- C03B2207/85—Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid
- C03B2207/87—Controlling the temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
Ε35^1 Γβ1 m.KUULUTUSjULKAISU ACA1?
VST* w UTLÄGGNINGSSKAIFT ODOlZ
«4, , c °3 B 37/075 // C 03 C 25/02,
^ (511 Kv.lk./IntCl.J
V ; G 02 B 5/1*1 SUOM I —FI N LAN D (21) P»unttlM«ing· — PaMnuraeknlng 7918*»3 (22) HakamlspUvt—Anteknlnpdig 08.06.79 (23) AlkupWrt—Cllti|h*tt4)ts o8.o6.79 (41) Tullut lulklMkil — Bllvlt offentllf 09.12.79
Patentti- ja raid atari hallitut /44s NthUvtiulptncm |t kuuL]ulkil«un pvm.— 2q 02 8¾
Patent· och ragistaratyrelaan Aiuokan utl»gd och uti.*krift«n publktnd J ‘ (32)(33)(31) W*r •awolkau»—prlorlt* 08.06.78 USA(US) 91375¾ Toteennäytetty-Styrkt (71) Corning Glass Works, Houghton Park, Corning, New York 1*»830, USA(US) (72) Arnab Sarkar, Big Flats, New York, USA(US) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Menetelmä ja laitteisto optisten lasiaihioiden valmistamiseksi -Förfarande och anordning för framstäiIning av optiska glasämnen Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitteistoa optisten kuitujen valmistamiseksi tarkoitettujen lasiaihioiden valmistamiseksi.
Optiset valoaaltojohtimet, jotka ovat lupaavin väliaine käytettäväksi optisissa tietoliikennesysteemeissä, jotka toimivat näkyvillä spektreillä tai niiden lähellä, koostuvat normaalista optisesta kuidusta, jossa on läpinäkyvä ydin, jota ympäröi läpinäkyvä verhousmateriaali, jonka taitekerroin on pienempi kuin ytimellä.
Ankarat optiset vaatimukset, jotka on asetettu siirtoväli-aineelle, jota on määrä käyttää optisissa tietoliikennesysteemeissä, ovat kieltäneet tavanomaisen lasikuituoptiikan käytön, sillä sen häviöt, jotka johtuvat sekä sironnasta että epäpuhtauksien absorboitumisesta, ovat aivan liian suuret. Niinpä oli kehitettävä ainutlaatuisia menetelmiä erittäin puhtaiden lasien valmistamiseksi kuitumuotoon. Tiettyjä lasinvalmistusprosesseja, erityisesti höyry- 65612 kerrostusprosesseja on yleisesti käytetty optisten valoaaltojohdin-aihioiden muodostamiseen. Eräässä tälläisessa prosessissa lähdemateriaalin höyry suunnataan kuumennettuun alusta-aineputkeen, jossa se reagoi muodostaen materiaalia, joka kerrostuu peräkkäisinä kerroksina. Kerrostetun lasin ja putken yhdistelmä painetaan kasaan vetoaihion muodostamiseksi, joka voidaan myöhemmin kuumentaa ja vetää optiseksi valoaaltojohdinkuiduksi.
Tasaisen kerrostumisen saavuttamiseksi pitkin alusputken pituutta on käytetty sarjakerrostusprosessia. Toisin sanoen reagens-sit syötetään putken päähän, mutta kerrostuminen tapahtuu vain putken kapealla alueella, jota kuumennetaan liekillä. Liekki liikkuu ylös ja alas putkea pitkin. Joka kerta, kun liekki kulkee putkea ylös, se siirtää reaktiota ja täten lasin kerrostumisaluetta putkea pitkin. Liekin jokaisen kulun ylöspäin putkea pitkin päätyttyä liekki kulkee putkea alas valmistautuen seuraavaan lasin kerrostus-ajoon, joka tapahtuu, kun liekki jälleen kulkee putkea ylös.
Eräs tällaisen sarjakerrostusprosessin rajoituksista on verrattain pieni tehollinen massan kerrostumisnopeus. Eräs tapa nostaa kerrostumisnopeutta olisi suurentaa alusputken sisähalkaisi-jaa suuremman keruupinta-alan aikaansaamiseksi. Kuitenkin koska lasin kerrostamiseen tarvittava lämpö tuodaan putken ulkopuolelta, suurempi putken halkaisija johtaa alempaan höyryn lämpötilaan putken akselilla. Sitäpaitsi virtausprofiili putken poikki on sellainen, että maksimivirtaus tapahtuu aksiaalisesti putkessa. Tämän vuoksi kun putken halkaisija kasvaa, pienempi osa reagenssihöyrystä virtaa siinä osassa putkea, joka on seinämän vieressä, jossa reak-tiolämpötila on suurin? ts. jossa saadut nokimaiset reaktiotuotteet kerääntyvät helpommin putken kuumennetulle osalle. Näin ollen se prosenttimäärä tuotetusta noesta, joka kerrostuu alusputkelle, pienenee putken halkaisijan kasvaessa, mikä aiheuttaa epämieluisan tehollisen kerrostumisnopeuden laskun.
Tarkoituksena nostaa tehollista massan kerrostumisnopeutta kuvatunlaisessa sarjakerrostusprosessissa tarjotaan keksinnön mukaisesti menetelmä optisten kuitujen valmistamiseksi tarkoitettujen lasiaihioiden valmistamiseksi, jossa menetelmässä pannaan lasia muodostava höyryseos virtaamaan pitkän, onton sylinterimäisen aluspqtkjen läpi, kuumennetaan alusputkea ja sen sisältämää höyry- 6561 2 seosta lämmönlähteellä, joka liikkuu alusputken suhteen pituussuunnassa, kuuman vyöhykkeen aikaansaamiseksi alusputkeen, jossa muodostuu hiukkasmaisen materiaalin suspensio, josta ainakin osa kulkee myötävirtaan, jossa ainakin osa siitä jää lepäämään alusputken sisäpinnalle muodostamaan jatkuvan lasimaisen kerrostuman mainitulle sisäpinnalle, jolle menetelmälle on luonteenomaista, että pannaan virtaamaan ainoastaan yhteen suuntaan kaasuvirta alustan aksiaalisen alueen läpi ja sen kuuman alueen läpi, niin että mainittu virta on ainoa mekanismi, joka rajoittaa höyryseoksen virtausta rengasmaiseen kanavaan, joka on aluspinnan vieressä sen kuumassa vyöhykkeessä, jolloin höyryseoksen reaktion kerrostumishyöty-suhde paranee.
Keksinnön mukaisesti tarjotaan myös käytettäväksi laitteisto optisen lasiaihion valmistamiseksi ontosta sylinterimäisestä alusputkesta, joka aihio kyetään vetämään optiseksi kuiduksi, joka laitteisto käsittää laitteen sopivasti tuetun sylinterimäisen alus-putken aksiaaliosan kuumentamiseksi kuuman vyöhykkeen muodostamiseksi sanottuun alusputkeen, laitteen suhteellisen pituussuuntaisen liikkeen aikaansaamiseksi kuumennuslaitteen ja alusputken välille ja laitteen sellaisen höyryseoksen liikkuvan virran syöttämiseksi alusputken toiseen päähän, joka kykenee reagoimaan kuumassa vyöhykkeessä muodostaen hiukkasmaisen materiaalin suspension, joka kulkee myötävirtaan, jossa ainakin osa siitä jää lepäämään alusputken sisäpinnalle, jolle laitteistolle on luonteenomaista, että siinä on laite, jolla pannaan kaasuvirta kulkemaan alusputken aksiaaliosan läpi sen kuumassa vyöhykkeessä sillä tavoin, että kaasu rajoittaa höyryseoksen virtauksen rengasmaiseen kanavaan alusputken sisäseinämän viereen kuumassa vyöhykkeessä, jolloin höyryseoksen reaktio rajoittuu oleellisesti rengasmaiselle alueelle alusputken seinämän viereen.
On edullista, että laite virtauksen aikaansaamiseksi käsittää lisäputken, joka on sijoitettu sylinterimäisen alusputken toiseen päähän, lisäputken toisen pään päättyessä kuuman vyöhykkeen viereen alusputkessa, ja laitteen putken liikuttamiseksi pituussuunnassa alusputken suhteen synkronissa kuumennuslaitteen liikkeen kanssa, kaasuvirran tullessa ulos putken toisesta päästä.
&' »·'/ i. ·.· 4 6561 2
Kaasuvirta, joka tulee ulos suuntausputkesta, muodostaa kuumaan vyöhykkeeseen kaasumaisen tuurnan, joka rajoittaa höyryseoksen rengasmaiseen kanavaan alusputken pinnan viereen.
Kuvio 1 on kaavamainen esitys alan aikaisemmasta laitteistosta lasikerroksen kerrostamiseksi putken sisälle.
Kuvio 2 esittää leikkausta kuvion 1 putkesta kuvaten valmistuksen aikana havaittuja olosuhteita.
Kuvio 3 on kaavamainen esitys laitteistosta, joka sopii kerrostusprosessin toteuttamiseen tämän keksinnön mukaisesti.
Kuviot 4 ja 5 ovat poikkileikkauskuvantoja tämän keksinnön laitteistosta kuvaten valmistuksen aikana vallitsevia olosuhteita.
Kuvio 6 esittää modifioidun suuntausputken päätä, jota voidaan käyttää tämän keksinnön laitteistossa.
Kuviot 1 ja 2 esittävät alan aikaisempaan systeemiä, joka käsittää alusputken 10, jonka ylävirran päähän on kiinnitetty käden-sijaputki 8 ja jonka alavirran päähän on kiinnitetty poistoputki 12. Putket 8 ja 12 on kiinnitetty tavanomaiseen lasinkiertosorviin (ei esitetty) ja yhdistelmää pyöritetään nuolen osoittamalla tavalla. Kädensijaputki, joka voidaan jättää pois, on halpa lasiputki, jolla on sama halkaisija kuin alusputkella, eikä se muodosta osaa tuloksena olevasta optisesta valoaaltojohtimesta. Kuuma vyöhyke (kuvio 2) pannaan kulkemaan pitkin putkea 10 liikuttamalla lämmityslaitetta 16, kuten nuolet 18a ja 18b kaavamaisesti esittävät. Lämmityslaite 16 voi koostua mistä tahansa sopivasta lämmönlähteestä, kuten useista putkea 10 ympäröivistä polttimista. Reagenssit syötetään putkeen 10 syöttöputken 20 kautta, joka on yhdistetty useisiin kaasujen ja höyryjen lähteisiin. Kuviossa 1 virtausmittareita esittää ympyrä, jossa on kirjain "F". Happilähde 22 on yhdistetty virtausmittarilla 24 syö töputkeen 20 ja virtausmittareilla 26, 28 ja 30 säiliöihin 32, 34 ja 36 tässä järjestyksessä. Booritrifluoridin lähde 38 on yhdistetty putkeen 20 virtausmittarilla 40. Säiliöt 32,34 ja 36 sisältävät normaalisti nestemäisiä reagenssimateriaaleja, joita syötetään putkeen 10 puhaltamalla happea tai muuta sopivaa kaasukanto-kaasua niiden läpi. Ulosmenevä materiaali poistetaan poistoputkesta 12. Niiden sekoitusventtiilien ja sulkuventtiilien järjestelyä ei ole esitetty, joita voidaan käyttää virtausten mittaamiseen ja mui-lr J, 5 65612 den tarpeellisten säätöjen tekemiseen seoksessa.
Poltin 16 liikkuu aluksi hitaalla nopeudella putken 10 suhteen nuolen 18b suuntaan, samaan suuntaan kuin reagenssivirta. Reagenssit reagoivat kuumassa vyöhykkeessä 14 tuottaen nokea, ts. hiukkasmaisen oksidimateriaalin jauhesuspension, jota liikkuva kaasu kuljettaa myötävirtaan putken 10 alueelle 42. Yleensä 20-70 % höyryvirrassa tuotetusta reaktiotuotteesta päätyy nokeen, jolla on haluttu lasikoostumus, ja joka kerrostuu alusputken pinnalle.
Havaitaan, että oleellisesti lainkaan nokea ei muodostu putken 10 alueella 46 ylävirtaan kuumasta vyöhykkeestä 14. Kun poltin 16 jatkaa kulkuaan nuolen 18b suuntaan, kuuma vyöhyke 14 liikkuu myötävirtaan niin, että osa nokikertymästä 44 ulottuu kuumaan vyöhykkeeseen ja lujittuu sen vaikutuksesta muodostaen yhtenäisen homogeenisen lasimaisen kerroksen 48. Sellaiset prosessiparamet-rit kuin lämpötilat, virtausnopeudet, reagenssit yms. voidaan löytää julkaisuista J.B. Mac Chesney et ai., Proceedings of the IEEE, 1280 (1974) ja W.G. French et ai., Aoolied Optics, 15 (1976).
Viittaus tehdään myös tekstiin Vapor Deposition, toimittanut C.F. Powell et ai., John Wiley & Sons, Inc. (1966).
Kun poltin 16 saavuttaa putken 10 pään poistoputken 12 vieressä, liekin lämpötila lasketaan ja poltin palaa nuolen 18a suuntaan putken 10 syöttöpäähän. Tämän jälkeen lasimaisen materiaalin lisäkerroksia kerrostetaan putken 10 sisällä yllä kuvatulla tavalla. Senjälkeen, kun sopivat kerrokset on kerrostettu toimimaan tuloksena olevan optisen valoaaltojohdinkuidun verhous- ja/tai yhdinma-teriaalina, näin muodostetun lasiaihion lämpötila nostetaan n. 2200°C:een runsaasti piidioksidia sisältävälle lasille putken 10 saamiseksi painumaan kasaan. Tämä voidaan toteuttaa pienentämällä kuuman vyöhykkeen kulkunopeutta. Lasiaihio voidaan sitten vetää hyvin tunnetun tekniikan mukaisesti optisen valoaaltojohdinkuidun muodostamiseksi, jolla on haluttu halkaisija.
Prosessin optimoimiseksi reaktion kannalta käytetään korkeita lämpötiloja. Tavalliselle piidioksidiin perustuvalle systeemille alusputken seinämät lämpötilat pidetään yleensä välillä n. 1400-1900 C kohdissa, jotka vastaavat kuumaa vyöhykettä. Ilmoitetut lämpötilat ovat niitä, jotka on mitattu säteilypyrometrillä, joka on k^tfdjtjjpt^ttu putken ulkopinnalle.
6 6561 2
Yleisesti tiedetään, että eräs tekijöistä, jotka rajoittavat kerrostumisnopeutta, on kerrostuneen noen sintrausnopeus läpinäkyvän lasikerroksen muodostamiseksi. Annetulla kerrostettavan lasin koostumuksella on olemassa lasin maksimi kerrospaksuus, joka voidaan sintrata käyttäen kuuman vyöhykkeen leveyden, kuuman vyöhykkeen huippulämpötilan ja polttimen kulkunopeuden optimiyhdistelmää. Jos sintratun lasikerroksen paksuus pidetään maksimiarvossa eri putken halkaisijoille, kerrostusnopeuden pitäisi teoreettisesti nousta suhteessa putken sisähalkaisijaan johtuen kasvaneesta pinta-alasta. Kuitenkin johtuen reagenssihöyryvirran virtausdynamiikan ja nokihiukkasdynamiikan luonteesta tuotetun noen se prosenttimäärä, joka kerrostuu alusputkeen, laskee putken halkaisijan kasvaessa, mikä aiheuttaa tehollisen kerrostusmisnopeuden laskun.
Tämän keksinnön mukaisesti reagenssien virtaus rajoitetaan rengasmaiseen kanavaan alusputken seinämän viereen kuumassa vyöhykkeessä. Tässä tarkoituksessa kuten kuviossa 3 esitetään, osa kaasun syöttöputkesta 50 ulottuu alusputken 52 siihen päähän, johon reagenssit syötetään. Se osa putkesta 50, joka on putkessa 52, päättyy juuri ennen kuumaa vyöhykettä 54, jonka liikkuva lämmönlähde 56 synnyttää. Putki 50 on mekaanisesti kytketty katkoviivan 58 esittämällä laitteella polttimeen 56, jotta varmistettaisiin, että putki 50 pysyy sopivalla etäisyydellä ylävirtaan kuumasta vyöhykkeestä 54. Vaihtoehtoisesti lämmönlähde ja kaasun syöttöputki voidaan pitää kiinteinä ja pyörivää alusputkea 52 voidaan liikuttaa. Putken 52 syöttöpää on kiinnitetty putkeen 50 kokoonpainuvalla osalla 60, pyörivän tiivisteen 62 ollessa sijoitettu osan 60 ja putken 52 väliin. Kuten kuviossa 4 esitetään, joka on poikkileikkaus-kuvanto putken 52 kuumasta vyöhykkeestä ja sen viereisistä alueista, putkesta 50 ulostuleva kaasu aikaansaa tehokkaan tuurnan tai sulun reagensseille, jotka virtaavat nuolten suuntaan putkien 50 ja 52 välissä rajaten täten nämä reagenssit rengasmaiseen kanavaan putken 52 seinämän viereen kuumassa vyöhykkeessä 54. Jonkin matkaa myötävirtaan kuumasta vyöhykkeestä 54 putkesta 50 tuleva kaasu jatkaa toimimistaan sulkuna kuumassa vyöhykkeessä muodostuneelle noelle, mikä parantaa todennäköisyyttä, että tämä noki kerrostuu putken 52 seinämälle kuten kohdassa 44' esitetään. Kuvion 5 katkoviiva 66 esittää rajaa putkesta 50 esiin tulevan kaasun ja kuumassa vyöhyk- „*-v , 7 6561 2 keessä 54 virtaavan reagenssihöyryn välillä.
Putken 50 kuumaan vyöhykkeeseen syöttämä kaasu voi olla mitä tahansa kaasua, joka ei vaikuta haitallisesti tuloksena olevaan optisen valoaaltojohtimen aihioon. Happi on suositeltava, sillä se täyttää tämän vaatimuksen ja on suhteellisen halpaa. Muita kaasuja, kuten argonia, heliumia, typpeä yms. voidaan myös käyttää.
Kuten kuviossa 4 esitetään putken 50 pää on erotettu kuuman vyöhykkeen keskustasta etäisyydelle x, jonka on oltava riittävän suuri estääkseen noen kerrostumisen putkelle 50. Etäisyys x vaihte-lee riippuen sellaisista parametreista kuin polttimen leveydestä ja kuuman vyöhykkeen lämpötilasta. Seuraavat havainnot tehtiin kerrostussysteemilie, jossa putkien 50 ja 52 ulkohalkaisijät olivat 20 ja 38 mm tässä järjestyksessä ja niiden seinämäpaksuudet olivat 1,6 ja 2 mm tässä järjestyksessä. Polttimen päätyaukot asetettiin halkaisijaltaan 45 mm:n ympyrälle. Tässä systeemissä havaittiin, että noki kerrostuu putkelle 50, jos etäisyys x on n. 13 mm. Reagenssihöyryvirran sekoittuminen kaasusyöttö- tai suuntausputken 50 läpi kulkevaan kaasuvirtaan lisääntyy pituussuuntaisen etäisyyden kasvaessa suuntausputkesta 50. Etu, joka johtuu reagenssihöyryn rajoittamisesta rengasmaiselle alueelle putken 52 seinämän lähelle, voidaan saavuttaa etäisyydellä x, joka on jopa n. 15 cm. Parhaat tulokset saadaan, kun etäisyys x on välillä n. 25-75 mm.
Putken 50 koon ja muodon tulee olla sellainen, että kuumassa vyöheessä ja siitä välittömästi myötävirtaan olevalla alueella vallitsee oleellisesti laminaarinen virtaus. Kaikki putken 50 aiheuttama pyörteisyys pyrkii ottamaan mukaansa nokihiukkasia ja kuljettamaan niitä myötävirtaan poistoputkeen.
Kuvioiden 1 ja 2 yhteydessä kuvatussa alan aikaisemmassa kerrostusprosessissa kerrostushyötysuhde laskee, kun putken halkai-sina kasvaa ennalta määrätyn arvon yli. Yleensä kerrostumisnopeuden kasvu putken halkaisijan kasvaessa voidaan saavuttaa nostamalla putken halkaisija n. 30 mm:iin. Kuitenkin putkilla, joiden halkaisijat ovat yli 30 mm, kerrostumishyötysuhde laskee niin, että ker-rostumisnopeuden lisäkasvua on vaikea saavuttaa. Kuitenkin käyttäen suuntausputkea, koska reagenssihöyry rajoittuu kiinteälle etäisyydelle alusputken 52 sisäpinnasta, optimi kerrostumishyötysuhde saavutetaan riippumatta alusputken halkaisijasta. Ulkoputken 52 maksimikokoa rajoittavat sellaiset seikat kuin se putken koko, jolla 6561 2 sisäreikä voidaan sulkea optisen valoaaltojohtimen aihion muodostamiseksi. Suuntausputken 50 ja alusputken 52 seinämänpaksuudet pidetään tavallisesti suhteellisen pieninä, ts. muutaman millimetrin paksuisina.
Sylinterimäiseksi muotoiltu suuntausputki, kuten kuvioissa 3 ja 4 kuvattu on havaittu helposti valmistettavaksi ja toimivan tyydyttävästi muodostaen kaasun rungon tai tuurnan alusputken kuumalle alueelle aiheuttamatta kohtuutonta määrää pyörteisyyttä.
Muita muotoja, kuten kuviossa 6 esitettyä voitaisiin myös käyttää tämän tehtävän suorittamiseen. Kaasuvirran suunta putkesta 70 osoitetaan nuolella 72.
Kerrostumisnopeuden ja -hyötysuhteen parannuksen kuvaamiseksi käytettiin kerrostussysteemiä sekä suuntausputkella 50 että ilman sitä, kaikkien muiden prosessiparametrien pysyessä muuttumattomina. Samanlaista laitteistoa kuin kuviossa 1 esitetty käytettiin reagenssivirran syöttämiseent kuitenkin vain yhtä säiliötä 32 käytettiin. Happea ajettiin säiliön tai kuplimislaitteen 32 läpi, joka sisälsi SiCl^:a, jota pidettiin 35°C:ssa, n. 2,5 g/msn SiCl^-virtauksen aikaansaamiseksi. BCl^:n virtausnopeus oli 92 sccm ja hapen virtaus virtausmittarin 24 läpi oli 2,4 slm.
Alusputki oli boorisilikaattilasiputki, jonka ulkohalkaisija oli 38 mm ja seinämänpaksuus 2 mm. Boorisilikaattilasia, jonka koostumus oli n. 14 paino-% B2O3 ja 86 paino-% Si02, kerrostettiin. SiCl^sn ja BCl^:n virtausnopeuksista oksidituotannon nopeudeksi laskettiin 0,85 g/min SiC^ ja 0,29 g/min. B2®3* KerrostumisnoPeus oli 0,251 g/min. ja kerrostumishyötysuhde oli 26,2 %, kun suuntaus-putkea ei käytetty. Systeemiä modifioitiin sitten lisäämällä sulatettu piidioksidisuuntausputki, jonka ulkohalkaisija oli 20 mm ja seinämänpaksuus 1,6 mm. Suuntausputken pää erotettiin kuuman vyö-hykeen keskustasta 50 mm:n etäisyydelle. Käyttämällä suuntausputkea kerrostumisnopeus kasvoi 0,251 g/min:sta 0,451 g/min:iin ja hyötysuhde kasvoi 26,2 %:sta 43,2 %:iin.
Taulukko I esittää eri prosessiparametrien muutoksen vaikutusta kerrostumisnopeuteen ja -hyötysuhteeseen.
i']1 9 6561 2 H r» oo m «n vo «AO ······ * sr <1- »H ΡΊ O «2 n n n m
CO
•rt (U
g Ό 3 Λ P 3 co co O >i M -P P 50 CD >i « Ä ^ • 5 1-» «n m H o
m BO^tsfirvOjH
2 <r· m m m ό o 3 M · · · · * * <D O O O o o o o o* o a to 0 3 tn _ V yfj CN rH Ό O iTt t £ «n «n n o vo
α ^ ^ ΰ ΰ S 5 S
a | °. °. °. ® °. °.
0 O o o o o o o
H U
<u
o K
M M 3 r—t 3 (0
H
(0 3 (0 (0 3 -P · CO C ΙΠ 11 h oo oo a> o m n TT 3..····
^ rrt <M .H CM N
> cm co O 3 tl -4· sf *4· o •rt ....·· _ Λ N cm cm cm cm cm
G O
•H
O’ « 3 n n 5 n n
_ Of H f* N N N M
O rj · · · · · · P «| o o o o o o
G
as
•P
o 3
•P
rt Ό
rs oo 00 00 CO CO CO
2 of M -i ·ί ‘i ^ ^ rtC *rt! ..···· O Ui I o »rt t-l frt «rt «rt w ts .vt g rH CM m ^ m l£> •rt
CO
H
10 6561 2 Tämän taulukon esimerkeissä 1-6 alusputket koostuivat ulko-halkaisijaltaan 38 mm:n boorisilikaattiputkista, joiden seinämä-paksuus oli 2 mm ja suuntausputket koostuivat ulkohalkaisijaltaan 20 mm:n sulatetuista piidioksidiputkista, joiden seinämäpaksuus oli 1,6 mm. Näiden kokeiden kuluessa useita lasikerroksia kerrostettiin alusputken sisällä yllä kuvatulla tavalla. Kun 10-30 kerrosta oli kerrostettu, alusputket murskattiin ja jokaisen kerroksen paksuus mitattiin mikroskoopilla. Kerrostumisnopeus laskettiin kerrospaksuudesta ja kerrostumishyötysuhde määritettiin kerrostumisnopeutena laatuna g/min. jaettuna putkeen tulevan noen kokonaismassavirtauk-sella olettaen 100 %:n konversio oksideiksi. Parhaat saavutetut tulokset olivat 0,691 g/min:n kerrostumisnopeus 40,3 %:n hyötysuhteella.
Erikoisesimerkki asteittaisen taitekertoimen omaavan optisen valoaaltojohdinkuidun valmistuksesta tämän keksinnön menetelmällä on seuraava. Kaupallista laatua oleva boorisilikaattilasiputki, jonka ulkohalkaisija on 38 mm ja seinämäpaksuus 2 mm, puhdistetaan upottamalla peräkkäin fluorivetyhappoon, ionivaihdettuun veteen ja alkoholiin. Tämä alusputki, joka on n. 120 cm pitkä, on kiinnitetty toisesta päästään 90 cm:n pituiseen poistoputkeen, jonka ulkohalkai-sija on 65 mm, ja 60 cm pitkään kädensijaputkeen, jolla on sama halkaisija- ja seinämänpaksuuskoko kuin alusputkella, toisesta päästään. Tämä yhdistelmä on kiinnitetty sorviin niin, että putket on tuettu pyörivästi. Kädensijaputken vapaa pää on varustettu pyöritettävällä tiivisteellä, jonka läpi on työnnetty sulatetun piidioksidi suuntausputken 180 cm pitkä osa, jonka ulkohalkaisija on 20 mm ja seinämänpaksuus 1,6 mm. Suuntausputki on tuettu kahdesta eri pisteestä pitkin pituuttaan tuelle, joka liikkuu yhdessä poltti-men kanssa. Poltin kulkee 100 cm:n pituudelta alusputkea pitkin nopeudella 25 cm/min. Poltin on säädetty aikaansaamaan 1800°C:n kerrostumislämpötilan alusputken ulkopinnalle. Senjälkeen, kun poltin saavuttaa kulkunsa päätepisteen, jonka kulun aikana lasikerros kerrostuu, se palaa lähtöpisteeseensä nopeudella 100 cm/min.
Happea virtaa suuntausputkeen nopeudella 2,5 slm. Laitteisto on varustettu kolmella säiliöllä, jotka sisältävät SiCl^, GeCl^ ja POCl^ tässä järjestyksessä ja näitä säiliöitä pidetään 32°C:n lämpötilassa. Happea virtaa ensimmäisen ja kolmannen säiliön läpi 11 6561 2 nopeuksilla 0,3 lpm ja 0,56 lpm tässä järjestyksessä niin, että 2,0 g/min SiCl4 ja 0,175 g/min P0C13 syötetään alusputkeen koko kerrostusprosessin aikana. Nopeus, jolla happea syötetään toiseen säiliöön, kasvaa lineaarisesti 0:sta 0,7 lpmriin niin, että GeCl^sn syötetään alusputkeen määrät välillä 0-1,5 g/min polttimen 50 kulkukerran aikana. Toisin sanoen polttimen ensimmäisen kulun aikana pitkin alusputkea mitään GeCL^sa ei syötetä alusputkeen, mutta sen määrä kasvaa lineaarisesti polttimen jäljellä olevien kulkukertojen aikana, kunnes 2,0 g/min GeCl4 syötetään alusputkeen polttimen viimeisen kulun aikana. BCl^ja syötetään alusputkeen muuttumattomalla 15 sccm:n nopeudella ja ohitushappea syötetään siihen nopeudella 2,4 slm.
Suunnilleen 3 tunnin ja 20 minuutin kuluttua, jona aikana poltin on tehnyt 50 kulkua pitkin alusputkea, polttimen liikkumisnopeus lasketaan 2,5 cm/min:iin ja lämpötila kasvaa n. 2200 C:een alusputken ulkopinnalla. Tämä aiheuttaa alusputken kokoonpainumisen optisen valoaaltojohtimen aihioksi, jolla on umpinainen poikkileikkaus. Tämän aihion hyödyllinen pituus on n. 84 cm. Kerrostumisno-peus on n. 0,68 g/min ja keskimääräinen kerrostumishyötysuhde on n. 39,5 %.
Saatu esimuoto tai aihio kuumennetaan sitten lämpötilaan, jossa sen materiaaleilla on riittävän pieni viskositeetti vetoa varten (suunnilleen 2000°C). Tämä rakenne vedetään sitten n. 25 km:ksi optista valoaaltojohdinkuitua, jonka ulkohalkaisija on n.
110 ^um.
.· - < \t f
Claims (5)
1. Menetelmä optisten kuitujen valmistamiseksi tarkoitettujen lasiaihioiden valmistamiseksi, jossa menetelmässä pannaan lasia muodostava höyryseos virtaamaan pitkän, onton sylinterimäisen alusputken (52) läpi, kuumennetaan alusputkea ja sen sisältämää höyryseosta lämmönlähteellä (56), joka liikkuu alusputken suhteen pituussuunnassa, kuuman vyöhykkeen (54) aikaansaamiseksi alusput-keen, jossa muodostuu hiukkasmaisen materiaalin suspensio, josta ainakin osa kulkee myötävirtaan, jossa ainakin osa siitä jää lepäämään alusputken sisäpinnalle muodostamaan jatkuvan lasimaisen kerrostuman mainitulle sisäpinnalle, tunnettu siitä, että pannaan virtaamaan ainoastaan yhteen suuntaan kaasuvirta alustan (52) aksiaalisen alueen läpi ja sen kuuman alueen (54) läpi, niin että mainittu virta on ainoa mekanismi, joka rajoittaa höyryseok-sen virtausta rengasmaiseen kanavaan, joka on aluspinnan vieressä sen kuumassa vyöhykkeessä, jolloin höyryseoksen reaktion kerrostu-mishyötysuhde paranee.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että rengasmainen kanavan muodostetaan työntämällä li-säputki (50) alusputkeen (52) koaksiaaliseen suhteeseen sen kanssa, mainitun sisään työnnetyn putken poistopään päättyessä juuri ennen kuumaa vyöhykettä (54) ja liikkuessa synkronissa sen kanssa, kaa-suvirran tullessa ulos sisään työnnetyn putken (50) siitä päästä, joka on kuuman vyöhykkeen (54) vieressä.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasuvirta sisältää happea.
4. Laitteisto sellaisen otpisen lasiaihion valmistamiseksi ontosta sylinterimäisestä alusputkesta (52), joka kyetään vetämään optiseksi kuiduksi, joka laitteisto käsittää laitteen (56) sopivasti tuetun alusputken aksiaaliosan kuumentamiseksi kuuman vyöhykkeen (54) muodostamiseksi alusputkeen (52), laitteen suhteellisen pituussuuntaisen liikkeen aikaansaamiseksi kuumennuslaitteen (56) ja alusputken (52) välille ja laitteen sellaisen höyryseoksen liikkuvan virran syöttämiseksi alusputken (52) toiseen päähän, joka kykenee reagoimaan kuumassa vyöhykkeessä (54) muodostaen hiukkasmai-sen .materiaalin suspension, joka kulkee myötävirtaan, jossa aina-kih dsa siitä jää lepäämään alusputken (52) sisäpinnalle, t u n - n 6561 2 n e t t u siitä, että siinä on laite (50) kaasuvirran panemiseksi virtaamaan alusputken aksiaalialueen läpi sen kuumassa vyöhykkeessä siten, että kaasu rajoittaa höyryseoksen virran rengasmaiseen kanavaan alusputken (52) sisäseinämän viereen kuumassa vyöhykkeessä (54), jolloin höyryseoksen reaktio rajoittuu oleellisesti rengasmaiselle alueelle alusputken seinämän viereen.
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnet-t u siitä, että laite virtauksen aikaansaamiseksi käsittää lisä-putken (50), joka on sijoitettu sylinterimäisen alusputken toiseen päähän, lisäputken toisen pään päättyessä kuuman vyöhykkeen viereen alusputkessa, ja laitteen (58) putken liikuttamiseksi pituussuunnassa alusputken (52) suhteen synkronissa kuumennuslaitteen (56) liikkeen kanssa, kaasuvirran tullessa ulos putken (50) toisesta päästä. -4 '·.·.· 14 6561 2
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US91375478A | 1978-06-08 | 1978-06-08 | |
| US91375478 | 1978-06-08 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI791843A FI791843A (fi) | 1979-12-09 |
| FI65612B FI65612B (fi) | 1984-02-29 |
| FI65612C true FI65612C (fi) | 1984-06-11 |
Family
ID=25433546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI791843A FI65612C (fi) | 1978-06-08 | 1979-06-08 | Foerfarande och anordning foer framstaellning av optiska glasaemnen |
Country Status (20)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5851892B2 (fi) |
| AT (1) | AT377749B (fi) |
| AU (1) | AU519536B2 (fi) |
| BE (1) | BE876882A (fi) |
| BR (1) | BR7903533A (fi) |
| CA (1) | CA1128739A (fi) |
| CH (1) | CH642336A5 (fi) |
| DE (1) | DE2922795C2 (fi) |
| DK (1) | DK228879A (fi) |
| ES (2) | ES481361A1 (fi) |
| FI (1) | FI65612C (fi) |
| FR (1) | FR2428011A1 (fi) |
| GB (1) | GB2023129B (fi) |
| IN (1) | IN150558B (fi) |
| IT (1) | IT1193183B (fi) |
| NL (1) | NL174539C (fi) |
| NO (1) | NO147948C (fi) |
| SE (1) | SE434149B (fi) |
| SU (1) | SU1068028A3 (fi) |
| YU (1) | YU132379A (fi) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4328017A (en) * | 1980-06-19 | 1982-05-04 | Corning Glass Works | Method and apparatus for making optical fiber waveguides |
| US4328018A (en) * | 1980-06-19 | 1982-05-04 | Corning Glass Works | Method and apparatus for making optical fiber waveguides |
| FR2500109A1 (fr) * | 1981-02-13 | 1982-08-20 | Thomson Csf | Dispositif de jonction elastique et etanche |
| US4378987A (en) * | 1981-10-15 | 1983-04-05 | Corning Glass Works | Low temperature method for making optical fibers |
| JPS59194399U (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-24 | 栗田工業株式会社 | 汚泥脱水装置 |
| JPS6046990U (ja) * | 1983-09-05 | 1985-04-02 | 日立プラント建設株式会社 | ベルトプレス形汚泥脱水機の汚泥供給シユ−ト |
| GB2162168B (en) * | 1984-07-25 | 1988-06-29 | Stc Plc | Optical fibre manufacture |
| DE3925945A1 (de) * | 1989-08-05 | 1991-02-07 | Rheydt Kabelwerk Ag | Vorrichtung zur beschichtung einer vorform fuer lichtwellenleiter |
| JPH0448910A (ja) * | 1990-06-15 | 1992-02-18 | Kubota Corp | ベルトプレスのケーキ横落ち防止装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1427327A (en) * | 1972-06-08 | 1976-03-10 | Standard Telephones Cables Ltd | Glass optical fibres |
| FR2266668A1 (en) * | 1975-03-06 | 1975-10-31 | Quartz & Silice | Depositing a layer of glass inside a silica tube - to produce optical fibre blanks, using a heating flame, a shaping roller and a local pressure of gas |
| FR2364186A1 (fr) * | 1976-09-09 | 1978-04-07 | Comp Generale Electricite | Procede et dispositif pour deposer une couche d'un verre sur la paroi interne d'un tube |
-
1979
- 1979-04-18 CA CA325,707A patent/CA1128739A/en not_active Expired
- 1979-05-21 AU AU47226/79A patent/AU519536B2/en not_active Ceased
- 1979-05-31 CH CH510679A patent/CH642336A5/de not_active IP Right Cessation
- 1979-06-01 DK DK228879A patent/DK228879A/da not_active Application Discontinuation
- 1979-06-01 NL NLAANVRAGE7904361,A patent/NL174539C/xx not_active IP Right Cessation
- 1979-06-05 YU YU01323/79A patent/YU132379A/xx unknown
- 1979-06-05 SE SE7904892A patent/SE434149B/sv not_active IP Right Cessation
- 1979-06-05 GB GB7919580A patent/GB2023129B/en not_active Expired
- 1979-06-05 FR FR7914312A patent/FR2428011A1/fr active Granted
- 1979-06-05 DE DE2922795A patent/DE2922795C2/de not_active Expired
- 1979-06-05 BR BR7903533A patent/BR7903533A/pt unknown
- 1979-06-06 JP JP54071093A patent/JPS5851892B2/ja not_active Expired
- 1979-06-07 AT AT0409179A patent/AT377749B/de not_active IP Right Cessation
- 1979-06-07 IT IT23341/79A patent/IT1193183B/it active
- 1979-06-07 IN IN589/CAL/79A patent/IN150558B/en unknown
- 1979-06-07 SU SU792778799A patent/SU1068028A3/ru active
- 1979-06-07 ES ES481361A patent/ES481361A1/es not_active Expired
- 1979-06-07 NO NO791909A patent/NO147948C/no unknown
- 1979-06-08 FI FI791843A patent/FI65612C/fi not_active IP Right Cessation
- 1979-06-08 BE BE0/195663A patent/BE876882A/xx not_active IP Right Cessation
-
1980
- 1980-03-11 ES ES489422A patent/ES8103387A1/es not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1193183B (it) | 1988-06-02 |
| ES489422A0 (es) | 1981-02-16 |
| NO791909L (no) | 1979-12-11 |
| GB2023129A (en) | 1979-12-28 |
| ES8103387A1 (es) | 1981-02-16 |
| ATA409179A (de) | 1984-09-15 |
| CH642336A5 (de) | 1984-04-13 |
| YU132379A (en) | 1983-01-21 |
| DE2922795C2 (de) | 1983-03-10 |
| IT7923341A0 (it) | 1979-06-07 |
| AT377749B (de) | 1985-04-25 |
| ES481361A1 (es) | 1980-08-16 |
| DK228879A (da) | 1979-12-09 |
| NO147948B (no) | 1983-04-05 |
| NL174539C (nl) | 1984-07-02 |
| IN150558B (fi) | 1982-11-13 |
| FI65612B (fi) | 1984-02-29 |
| SE7904892L (sv) | 1979-12-09 |
| BR7903533A (pt) | 1980-01-22 |
| SU1068028A3 (ru) | 1984-01-15 |
| AU4722679A (en) | 1979-12-13 |
| FR2428011B1 (fi) | 1984-10-19 |
| BE876882A (fr) | 1979-12-10 |
| NL7904361A (nl) | 1979-12-11 |
| FI791843A (fi) | 1979-12-09 |
| GB2023129B (en) | 1982-09-15 |
| CA1128739A (en) | 1982-08-03 |
| FR2428011A1 (fr) | 1980-01-04 |
| JPS553393A (en) | 1980-01-11 |
| DE2922795A1 (de) | 1979-12-13 |
| NO147948C (no) | 1983-07-13 |
| NL174539B (nl) | 1984-02-01 |
| JPS5851892B2 (ja) | 1983-11-18 |
| SE434149B (sv) | 1984-07-09 |
| AU519536B2 (en) | 1981-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4233045A (en) | Apparatus and method for making optical filament preform | |
| US4217027A (en) | Optical fiber fabrication and resulting product | |
| KR830002158B1 (ko) | 연속이동 가능 출발부재를 갖는 광도파관 프리폼을 형성하는 방법 | |
| US4909816A (en) | Optical fiber fabrication and resulting product | |
| US4235616A (en) | Optical waveguide manufacturing process and article | |
| CA1180900A (en) | Low temperature method and apparatus for making optical fibers | |
| EP0067050A1 (en) | Method of forming an optical waveguide fiber | |
| US4334903A (en) | Optical fiber fabrication | |
| GB1500530A (en) | Process for producing optical fibre preforms | |
| FI65612C (fi) | Foerfarande och anordning foer framstaellning av optiska glasaemnen | |
| CN101679102A (zh) | 制备光纤预制棒的环形等离子体射流法和装置 | |
| US4302230A (en) | High rate optical fiber fabrication process using thermophoretically enhanced particle deposition | |
| CA2328143A1 (en) | Method of making an optical fiber preform | |
| EP2551248A2 (en) | Methods for manufacturing low water peak optical waveguide | |
| US4932990A (en) | Methods of making optical fiber and products produced thereby | |
| US4312654A (en) | Method and apparatus for making large diameter optical waveguide preforms | |
| US4328018A (en) | Method and apparatus for making optical fiber waveguides | |
| US4310340A (en) | Method and apparatus for making optical fiber waveguides | |
| KR830002306B1 (ko) | 광 유리 제품의 제조방법 | |
| US4504299A (en) | Optical fiber fabrication method | |
| US4610892A (en) | Method for producing a directed aerosol stream | |
| US6122935A (en) | High rate MCVD method of making an optical fiber preform | |
| WO2007073031A1 (en) | Method for fabricating optical fiber preform with low oh concentration using mcvd process | |
| CA1322849C (en) | Methods of making optical fiber and products produced thereby | |
| Geittner | Preparation of optical fibers by means of the PCVD process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: CORNING GLASS WORKS |