JP2001510136A - Method and apparatus for producing low-rate raw material vapor - Google Patents

Method and apparatus for producing low-rate raw material vapor

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JP2001510136A
JP2001510136A JP2000503025A JP2000503025A JP2001510136A JP 2001510136 A JP2001510136 A JP 2001510136A JP 2000503025 A JP2000503025 A JP 2000503025A JP 2000503025 A JP2000503025 A JP 2000503025A JP 2001510136 A JP2001510136 A JP 2001510136A
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    • C03B2207/85Feeding the burner or the burner-heated deposition site with vapour generated from liquid glass precursors, e.g. directly by heating the liquid

Abstract

(57)【要約】 シリカガラスの製造に利用される原料蒸気を生成させるための方法および装置が提供される。この装置は、液体原料の定常流を提供する手段(22)と、インジェクタガスを提供する手段(24)と、混合器(28)と、インジェクタ入口(34)およびインジェクタオリフィス(36)を備えたインジェクタチューブ(30)と、キャリヤガスを流す手段(26)と、蒸発器室(32)と、原料蒸気を、この原料蒸気がシリカスートに転化される転化部位に配送する原料蒸気配送導管(38)とを備えている。本発明は、低流量の原料蒸気を効果的に生成させ、特に、プレーナ型光導波路および光波光回路の製造に用いるのに適している。 (57) Abstract: A method and apparatus are provided for producing a raw material vapor utilized in the production of silica glass. The apparatus comprises means (22) for providing a steady flow of liquid feed, means (24) for providing an injector gas, a mixer (28), an injector inlet (34) and an injector orifice (36). Injector tube (30), means for flowing carrier gas (26), evaporator chamber (32), and feed vapor delivery conduit (38) for delivering feed steam to a conversion site where the feed steam is converted to silica soot. And INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention effectively generates a low flow rate of raw material vapor, and is particularly suitable for use in manufacturing a planar optical waveguide and a lightwave optical circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

発明の属する技術分野 本発明は、シリカガラスの製造に用いられる低流量の原料蒸気の生成方法およ
び装置に関する。特に本発明は、プレーナ型の光導波路および光波光回路の製造
に用いるのに適したものである。 発明の背景 光波光回路の製造においては、シリカスートが平らな表面上に薄い層をなして
堆積される。堆積されたスートは、焼結され、かつ固結されて、光回路における
光導波路を構成するコアガラスおよびクラッドガラスを形成するシリカガラスに
なる。ここに引用することによって本明細書に組み入れられる1995年12月
29日に出願されたデニス・エム・トルーチェットによる米国特許出願第08/
581186号「帯域幅が調整された波長デマルチプレクサ」には、波長デマル
チプレクサとして機能するこのようなプレーナ型の光回路が開示されている。プ
レーナ型の光導波路および光回路の製造に用いられるかつての原料蒸気生成装置
は、原料蒸気の化学成分毎にそれぞれ泡立て器を備えた複雑な多重泡立てシステ
ムを用いていた。従来技術の原料蒸気の生成装置は、低流量の原料蒸気の生成に
おいて複雑で信頼性のないものであった。従来技術の原料蒸気の生成装置は、転
化部位のバーナの火炎から生成するスートの流れにおいて、望ましくない脈動が
発生して、低流量の原料成分を配送するのが困難であると見られていた。 上述に鑑みて、従来技術の困難性と欠点とを克服した低流量の原料蒸気の生成
方法および装置が必要とされた。 発明の概要 したがって、本発明は、関連技術の制約および欠点に基づく一つまたはそれ以
上の問題点を実質的に回避した、プレーナ型の光回路のような光導波路の製造に
用いられる低流量の原料を生成させるための装置に関するものである。 本発明のさらなる特徴および利点は、後述する記載に述べられており、一部は
記載から明らかであり、あるいは本発明の実施によって理解することができる。
本発明の目的およびその他の効果は、添付図面のみでなく詳細な説明および特許
請求の範囲で特に指摘された方法および装置によって具現化され達成されるであ
ろう。 本発明の目的に従ってこれらおよびその他の効果を得るために、実施されかつ
広く記載されているように、本発明は、液体原料の定常流を提供し、この液体原
料を不活性インジェクタガスと混合し、蒸発器室を提供し、上記液体原料とイン
ジェクタガスとの混合物をインジェクタオリフィスから上記蒸発器室内へ噴出さ
せ、キャリアガスを、上記インジェクタオリフィスの傍らに、そして上記噴出さ
れた上記液体原料とインジェクタガスとの混合物を通って上記蒸発器室内へ流す
各工程を用いて、光導波路製造における原料蒸気を生成させる方法を含む。本発
明の方法は、上記液体原料を原料蒸気にし、この原料蒸気を転化部位に配送し、
ここで原料蒸気を、シリカを主体とするガラスを生成させるシリカスートに転化
させる各工程をさらに含む。 その他の態様において本発明は、シリカガラスの製造において原料蒸気を生成
させかつ配送するための装置を含み、この装置は、液体原料の定常流を提供する
手段と、インジェクタガスの流れを提供する手段と、上記液体原料を上記インジ
ェクタガスと混合する手段とを備えている。この装置は、混合器からの液体原料
とインジェクタガスとの混合物を蒸発器室に伝送するための縦方向のインジェク
タチューブと、このインジェクタチューブに近接させて、好ましくはこのキャリ
ヤガスの流動が上記蒸発器室に入る以前に生じる態様で、キャリヤガスを上記蒸
発器室に流す手段をさらに備え、この蒸発器室内で、注入された液体原料が原料
蒸気に気化される。この装置は、原料蒸気がシリカスートに転化されるシリカガ
ラススート製造部位に原料蒸気を配送する配送導管を備えている。 上述の記載および下記の詳細な説明はともに、例示的および説明的なものであ
って、特許請求の範囲に示された本発明をさらに説明するために設けられたもの
であることを理解すべきである。 添付図面は、本発明のさらなる理解を与え、この明細書の一部分に組み込まれ
、かつ一部分を構成し、本発明の図示された実施の形態および態様は上記記載と
ともに本発明の本質の説明に役立つものである。 発明の詳細な説明 光導波路、特にプレーナ型光回路を作成するための本発明による方法は、光導
波路を形成するシリカを主成分とするガラスに転化される原料蒸気を提供する方
法を含む。この方法は、液体原料の定常流を約0.5ミリリットル/分よりも少
ない体積流量をもって提供する工程を含む。この方法は、提供された液体原料の
定常流を、N のような不活性ガスが好ましいインジェクタガスと混合する工 程を含む。この方法は、蒸発器室を提供する工程を含む。この方法は、液体原料
とインジェクタガスとの混合物をインジェクタオリフィスから蒸発器室内へ噴出
させる工程を含む。上記インジェクタオリフィスの内径は、1.4mmよりも小さ
いことが好ましく、約0.15mmないし約0.9mmの範囲がさらに好ましく、約
0.4mmないし約0.8mmの範囲がさらに好ましく、約0.7mmないし約0.8
mmの範囲がさらに好ましく、約0.73mmないし約0.79mmの範囲がさらに好
ましく、約0.75mmないし約0.77mmの範囲がさらに好ましく、約.03イ
ンチ(0.762mm)が最も好ましい。この方法は、上記インジェクタオリフィ
スの直ぐ近くに、そして上記インジェクタオリフィスから噴出された液体原料と
インジェクタガスとの混合物を通って、N のような不活性キャリヤガスが好 ましいキャリヤガスを上記蒸発器室内に流す工程をさらに含む。この方法はさら
に、上記蒸発器室内で液体原料を原料蒸気に気化させる工程を含む。この方法は
、原料蒸気を蒸発器室から取り出して転化部位に送る工程を含む。この方法は、
上記転化部位に送られた原料蒸気を、光導波路およびプレーナ型光回路の形成に
用いられるシリカを主成分とするガラスに転化させる工程を含む。好ましい転化
部位は、上記原料蒸気をスートに転化させる火炎を生成する隔離されたバーナを
備えている。上記原料蒸気を転化させる好ましい方法は、上記原料蒸気をバーナ
の火炎内で火炎加水分解を行なうことを含み、この火炎は上記原料蒸気をシリカ
スートに転化させ、シリカスートは、好ましくは平面状堆積面上に堆積され、次
いでシリカを主成分とするガラス層に焼結される。上記原料蒸気に対しては、転
化部位のバーナの火炎への配送に先立って、燃料ガスの混合物が加えられるのが
好ましい。 液体原料の定常流を約0.5ミリリットル/分よりも少ない体積流量をもって
提供する工程は、液体原料の定常流を好ましくは0.1ミリリットル/分のより
も少ない体積流量をもって、好ましくは0.01ないし0.09ミリリットル/
分の範囲の、さらに好ましくは0.03ないし0.06ミリリットル/分の範囲
の、最も好ましくは0.045ないし0.055ミリリットル/分の範囲の体積
流量をもって提供する工程を含む。 提供された液体原料の定常流をインジェクタガスと混合する工程は、液体原料
を、毎分0.01ないし0.15リットルの範囲の、さらに好ましくは毎分0.
02ないし0.1リットルの範囲のガス体積流量をもって提供されたインジェク
タガスと混合する工程を含む。上記インジェクタガス流が、インジェクタチュー
ブおよび蒸発器室への流入に先立って、液体原料流と交差するようにして、液体
原料とインジェクタガスとの効果的な混合がなされるのが好ましい。混合時には
インジェクタガス流が、液体原料流とほぼ直交することが好ましい。 液体原料とインジェクタガスとの混合物をインジェクタオリフィスから蒸発器
室内へ噴出させる工程は、内径が0.9mmよりも小さく、0.15mmよりも大き
いインジェクタオリフィスから混合物を噴出させることを含む。インジェクタオ
リフィスの内径は、約0.4mmないし約0.8mmの範囲がさらに好ましく、約0
.7mmないし約0.8mmの範囲がさらに好ましく、約0.73mmないし約0.7
9mmの範囲がさらに好ましく、約0.75mmないし約0.77mmの範囲がさらに
好ましく、約0.03インチ(0.762mm)が最も好ましい。 上記混合工程と、液体原料とインジェクタガスとの混合物をインジェクタオリ
フィスから蒸発器室内へ噴出させる工程とは、蒸発器室内へ延びインジェクタオ
リフィスで終端する縦方向のインジェクタチューブ内に液体原料とインジェクタ
ガスとを強制的に流す工程を含む。上記縦方向のインジェクタチューブは、その
インジェクタオリフィスから遠い側の端に入口を備えていることが好ましく、こ
の入口はインジェクタオリフィスの内径よりも大きいの内径を有する。上記縦方
向のチューブは、上記入口と上記インジェクタオリフィスとの間で減少して行く
内径を有するのが好ましい。 上述の液体原料の定常流を提供する工程は、液体原料を単行程非往復ポンプで
圧送する工程を含む。この方法は、液体シロキサンを少なくとも1種類のドーパ
ント前駆体液と混合して本発明に用いられる上記液体原料を形成する態様で、液
体原料を提供する工程を含むことが好ましい。 キャリアガスを、上記インジェクタオリフィスの傍らに、そして上記インジェ
クタオリフィスから噴出された液体原料とインジェクタガスとの混合物を通って
上記蒸発器室内へ流す工程は、好ましくは上記縦方向のインジェクタチューブの
縦方向の長さ方向に沿って、好ましくは上記蒸発器室に入る以前にインジェクタ
チューブの長さ方向に沿ったキャリヤガス流が生じる態様で、毎分0.1ないし
0.3リットルの範囲のガス体積流量をもって、最も好ましくは毎分0.15な
いし0.2リットルの範囲のガス体積流量をもって、不活性キャリヤガスを流す
工程を含む。キャリヤガスは、上記インジェクタチューブの蒸発器室の外部にあ
る部分に沿って流れる態様で、縦方向のインジェクタチューブの長さ方向に沿っ
て同心的に流すのが好ましい。 液体原料を提供する工程は、少なくとも2種類の液体化合物を混合する工程を
含むことが好ましく、上記液体原料を原料蒸気に気化させる工程は、上記蒸発器
室を少なくとも上記液体化合物の沸点よりも高い温度に加熱する工程を含むこと
が好ましい。 蒸発器室を提供する工程は、8mmないし20mmの範囲の内径を有する縦方向に
長いダクトからなる蒸発器室を提供する工程を含むことが好ましく、3mmないし
5mmの範囲の直径を有するガラスビーズのような固体状の不活性部材を上記蒸発
器室内に収容することがさらに好ましい。キャリヤガス流は、蒸発器室のダクト
とインジェクタチューブとに共通かつ同軸的な軸線に沿っていることがより好ま
しい。 波長マルチプレクサ/デマルチプレクサのようなプレーナ型光回路における光
導波路に形成されるシリカガラスの製造において、原料蒸気を生成させかつ配送
するための本発明の装置は、液体原料の定常流およびインジェクタガスの流れを
提供する手段を備えている。この装置は、液体原料流をインジェクタガス流と混
合して、液体原料とインジェクタガスとの混合物を形成する混合器を備えている
。この装置は、上記液体原料とインジェクタガスとの混合物を上記混合器から蒸
発器室内に伝送するための縦方向のインジェクタチューブを備えている。この装
置は、キャリヤガスを上記インジェクタチューブの直ぐ近くに、そして上記蒸発
器室内に流すための手段を備えている。上記液体原料とインジェクタガスとの混
合物は、上記インジェクタチューブから上記蒸発器室内に注入され、この蒸発器
室内で原料蒸気に気化される。この装置は、上記原料蒸気をシリカガラス製造部
位に配送する手段をさらに備え、上記シリカガラス製造部位において上記原料蒸
気がシリカに、好ましくはシリカスートおよびプレーナ型光回路のおけるプレー
ナ型光導波路を形成するガラスに転化される。上記原料蒸気をシリカガラス製造
部位に配送する手段は、上記原料蒸気を転化部位バーナに配送する手段を備えて
いることが好ましく、このバーナにおいて、上記原料蒸気が、この上記原料蒸気
を、堆積表面上に堆積されるシリカスートに転化させる転化部火炎内に入る。 この装置における上記液体原料の定常流を提供する手段は、非往復運動ポンプ
を備えていることが好ましい。 この装置における上記混合器は、液体原料の流れを実質的にインジェクタガス
の流れと交差させる導管合流部を備えていることが好ましく、この導管合流部に
おいて上記液体原料の流れが垂直方向に向けられて上記インジェクタガスの流れ
に対して実質的に直交することがさらに好ましい。 この装置における縦方向のインジェクタチューブは、上記混合器の近傍の入口
と、上記蒸発器室の近傍の末端インジェクタオリフィスとを備え、このインジェ
クタオリフィスは、好ましくは約0.15mmないし約0.9mmの範囲、より好ま
しくは約0.4mmないし約0.8mmの範囲、さらに好ましくは約0.7mmないし
約0.8mmの範囲、さらに好ましくは約0.73mmないし約0.79mmの範囲、
さらに好ましくは約0.75mmないし約0.77mmの範囲、最も好ましいのは約
0.03インチ(0.762mm)の内径を有する。 この装置において、上記インジェクタチューブの直ぐ近くに、そして上記蒸発
器室内へキャリヤガスを流す手段は、縦方向のキャリヤガス導管を、上記縦方向
のインジェクタチューブが上記キャリヤガス導管内を通って延びる態様で備え、
上記キャリヤガスは、上記キャリヤガス導管内を上記インジェクタチューブの長
さ方向の一部分に沿って流れ、上記インジェクタオリフィスの直後を通り、この
インジェクタオリフィスを通じて上記蒸発器室内へ注入された液体原料とインジ
ェクタガスとの混合物内を通って流れる。 上記蒸発器室は、8mmないし20mmの範囲の内径を有する縦方向に長いダクト
を備えていることが好ましい。上記縦方向のインジェクタチューブと、上記キャ
リヤガス導管と、上記蒸発器室ダクトとが、実質的に同軸的かつ同一直線上にあ
ることがより好ましい。上記原料蒸気を上記蒸発器室から取り出す手段は、上記
蒸発器室ダクトと同軸的かつ同一直線上にあり、上記蒸発器室直後に配置された
蒸気原料配送導管を備えていることが好ましい。 図1は本発明の装置と方法を示す。原料蒸発器装置20は、液体原料を原料蒸
気に気化させるのに用いられる。この原料蒸気は、燃焼火炎中でシリカスートに
転化され、シリカスートは堆積表面上に堆積され、かつプレーナ型光回路内の光
導波路を形成するシリカガラスに転化される。液体原料22の定常流を提供する
ための手段は、液体原料の定常流を、好ましくは約0.5ミリリットル/分より
も少ない体積流量をもって混合器28へ提供する。インジェクタガス24の流れ
を提供するための手段は、液体原料がインジェクタガスと混合される混合器28
に対しインジェクタガス24の流れを提供する。縦方向のインジェクタチューブ
30は、インジェクタガスと混合された液体原料をインジェクタチューブ入口3
4からインジェクタオリフィス36へ伝送する。インジェクタガスと混合された
液体原料は、インジェクタオリフィス36から蒸発器室32内へ噴出され、イン
ジェクタチューブ30から噴出された液体原料は、蒸発器室32内で原料蒸気に
気化される。キャリヤガス26をインジェクタチューブ30の直ぐ近くに、そし
て蒸発器室32内に流す手段は、インジェクタオリフィス36の傍らにキャリヤ
ガスの流れを提供する。蒸気原料配送導管38は、原料蒸気を転化部位に配送す
る手段を提供する。原料蒸発器装置20は、図1に示されているように垂直方向
を向いているのが好ましい。 図2は、図1に示されている蒸発器装置20の上方部分の拡大図である。図1
および図2における太い矢印は、蒸発器装置20における流体の流れを示す。 実施例 約114.3mm(4.5インチ)の縦方向の長さを有する縦方向のインジェク
タチューブ30を、外径1.5875mm(1/16インチ)のチューブを外径3
.175mm(1/8インチ)のチューブ内に長さ約1.6mm挿入し、かつ銀半田
でそのチューブ内に固定することによって作成した。外径1.5875mmのチュ
ーブの端部は、外径3.175mmのチューブから約1.5mmないし3.2mmだけ
突出するように切断した。ある長さの皮下注射針を外径1.5875mmのチュー
ブ内に約1.6mm挿入し、銀半田でそのチューブ内に固定した。皮下注射針の端
部は、外径1.5875mmのチューブから約1.5mmないし3.2mmだけ突出す
るように切断し、かつバリ取りを行なった。この皮下注射針は、0.254mm(
0.010インチ),0.3556mm(0.014インチ),0.4318mm(
0.017インチ)および0.762mm(0.030インチ)の内径を有するも
のであってよい。皮下注射針は0.762mm(0.030インチ)の内径を有す
るものが好ましく、それを用いた。皮下注射針の先端は、この皮下注射針の内径
に等しい内径を有するインジェクタオリフィス36を形成する。 本発明による好ましい縦方向のインジェクタチューブ30が図4に示されてい
る。図4に示された縦方向のインジェクタチューブ30は、インジェクタチップ
23を外径3.175mm(1/8インチ)のステンレススティールチューブ25
内に挿入し、かつ銀半田でそのチューブ内に固定することによって作成し、この
インジェクタチップ23は、外径1.6mm(0.065インチ)のステンレスス
ティールチューブ61をプレス成形しかつ絞ることによって作成し、約0.76
mm(0.030インチ)の内径を有するインジェクタオリフィス36で終端され
た縮径部63を有する。 図2に示されているように、液体原料とインジェクタガスとの混合器28は、
液体原料配送手段22の液体原料配送管40と、インジェクタガス配送手段24
の配送管42とに調和する適当なサイズのT字接続管で構成した。液体原料流4
6がインジェクタガス流44とほぼ垂直に交差している合流部を備えた混合器2
8は、入口34を通じてインジェクタチューブ30内に流入する、液体原料とイ
ンジェクタガスとの混合物を提供する。縦方向に長い細長いインジェクタチュー
ブ30は、液体原料がインジェクタガスと混合される付加的な空間を提供する。
約114.3mmの長さを有するインジェクタチューブ30は、外側パイプ部材
48の内部を通り、キャリヤガスT字接続管50を通り、かつインジェクタチュ
ーブ30の約半分の長さを有するキャリヤガス導管45内を通って延びており、
インジェクタガスと液体原料との混合物をインジェクタオリフィス36を通じて
蒸発器室32内に伝送した。 蒸発器室32は、12.7mm(1/2インチ)の内径と約381mm(15イン
チ)の縦方向の長さ(インジェクタチューブ30の3倍ないし4倍)を有するス
テンレススティールチューブから作成された縦方向に長いダクト52によって形
成した。直径4mmのガラスビーズ54をダクト52の内部に詰め込んだ。 原料蒸発器装置20は、図3に示されているように、シリカスートガラス層の
製造のための原料蒸気を生成させかつ配送した。原料蒸気は原料蒸気配送導管3
8を通じて転化部位21に配送した。 酸素27とメタン29を含む燃料ガスの混合物を、燃料ガス供給ライン31を
通じて、転化部位21に配送される配送導管38内の原料蒸気に添加した。燃料
ガスと原料蒸気との混合物を、転化部位のバーナ33に配送した。原料蒸気を転
化部位の火炎35内でシリカスート37に転化させた。火炎35から生成された
シリカスート流からのシリカスート37を、サブストレートホルダ43に保持さ
れた平面状サブストレートの堆積表面39上に堆積させた。堆積表面39上に堆
積されたシリカスートを、焼結しかつ固結してシリカガラス層を形成した。 液体原料は、シリカ原料源としての少なくとも98重量%のオクタメチルシク
ロテトラシロキサンを含む高純度シロキサン液の適量を、燐酸トリメチル、硼酸
トリメチルおよびゲルマニウム・エトキシドからなる液体ドーパント原料(ドー
パント前駆体)と混合することによって、プレーナ型導波路におけるコアガラス
として有用なGeO−B−P−SiO系のシリカガラス組成物
を生成した。同様に、ゲルマニウム・エトキシドを含まない混合物は、プレーナ
型導波路におけるクラッドガラスとして有用なB−P−SiO 系のシリカガラス組成物を生成させることができる。 ドーパント前駆体を含むオクタメチルシクロテトラシロキサンの液体原料混合
物を用いて、コール・パルマー社から市販されているねじ駆動の流量可調整型7
4900シリーズブランドのシリンジポンプのシリンジシリンダに充填した。液
体原料混合物を充填されたこの非往復動単一行程シリンジポンプが、液体原料の
定常流を提供するための提供手段22であった。この提供手段22は、液体原料
の定常流を約0.5ミリリットル/分よりも少ない体積流量をもって提供するこ
とができた。液体原料流46の好ましい流量は、この装置を良好に動作させる約
0.05ミリリットル/分であった。 インジェクタガス流を提供する手段24は、不活性N インジェクタガス流 44を好ましくは毎分0.25ないし0.1リットルの範囲の体積流量をもって
提供する不活性窒素ガス源を備えていた。このN インジェクタガスは、流液 体原料流と混合されて液体原料流とN インジェクタガスとの混合物流56を 生成させ、この混合物流56を、上記縦方向のインジェクタチューブ30内を伝
送し、インジェクタオリフィス36を通じて蒸発器室32内に噴出させた。 キャリヤガスを上記インジェクタチューブ30の直ぐ近くに、そして蒸発器室
32内に流す手段26は、不活性窒素N キャリヤガス流58を好ましくは毎 分0.15ないし0.2リットルの範囲の体積流量をもって提供する不活性窒素
ガス源を備えていた。キャリヤガス流58は、インジェクタチューブ30に沿っ
てインジェクタオリフィス36の傍らに流れ、このインジェクタオリフィス36
から噴出された液体原料・インジェクタガス混合物流を通って流れた。インジェ
クタオリフィス36から噴出された液体原料を、蒸発器室32内で原料蒸気に気
化させた。 蒸発器室32を、液体原料化合物の最高沸点である218℃よりも高い230
℃で加熱した。蒸発器室32と、原料蒸気を火炎中でシリカスートに転化させる
シリカガラス製造部位に原料蒸気を配送する手段を提供する原料蒸気配送導管3
8とを加熱テープを用いて加熱した。 原料蒸発器装置20は、一貫して安定な原料蒸気流を生成させ、シリカサブス
トレートの堆積表面上に堆積されるシリカスートに原料蒸気を転化させる転化部
位の転化バーナに配送した。シリカスートは、プレーナ型光回路におけるプレー
ナ型光導波路を形成するドープされたシリカガラスに焼結させた。この原料蒸発
器装置20が、原料蒸気を生成させて、このような超低堆積流量の原料蒸気を、
サブストレートの堆積表面上に堆積されるシリカスートの脈動のない安定な流れ
に原料蒸気が転化される転化部位のバーナに配送することができることは驚異的
であり、予期せざることであった。原料蒸発器装置20では、転化部位の火炎に
おいて脈動のない極めて低い体積流量の液体原料しか用いなかった。 本発明の精神または範囲から離れることなしに種々の変形、変更が可能なこと
は、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の
範囲およびその均等物の範囲内でなされた変形、変更をも包含することを意図し
たものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for producing a raw material vapor at a low flow rate used for producing silica glass. In particular, the present invention is suitable for use in the manufacture of planar optical waveguides and lightwave optical circuits. BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacture of lightwave optical circuits, silica soot is deposited in a thin layer on a flat surface. The deposited soot is sintered and consolidated into silica glass that forms the core glass and cladding glass that make up the optical waveguide in the optical circuit. U.S. patent application Ser. No. 08 / 108,972, filed Dec. 29, 1995, which is hereby incorporated herein by reference.
No. 5,811,186 entitled "Bandwidth Adjusted Wavelength Demultiplexer" discloses such a planar optical circuit functioning as a wavelength demultiplexer. In the past, raw material vapor generators used in the manufacture of planar optical waveguides and optical circuits used a complex multiple frothing system with a frother for each chemical component of the raw material vapor. Prior art feed steam generators have been complex and unreliable in producing low flow feed steam. Prior art feed steam generators have been found to produce undesirable pulsations in the soot stream generated from the burner flame at the conversion site, making it difficult to deliver low flow feed components. . In view of the foregoing, there is a need for a method and apparatus for producing a low flow rate of raw material vapor that overcomes the difficulties and shortcomings of the prior art. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is directed to a method for producing low-flow optical waveguides, such as planar optical circuits, which substantially avoids one or more of the problems due to the limitations and disadvantages of the related art. The present invention relates to an apparatus for producing a raw material. Additional features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention.
The objects and other advantages of the invention will be realized and attained by the method and apparatus particularly pointed out in the written description and claims hereof as well as the appended drawings. In order to achieve these and other advantages in accordance with the objectives of the present invention, as practiced and broadly described, the present invention provides a steady flow of a liquid feed and mixes the liquid feed with an inert injector gas. Providing an evaporator chamber, causing a mixture of the liquid raw material and the injector gas to be ejected from the injector orifice into the evaporator chamber, and causing a carrier gas to be present alongside the injector orifice and the ejected liquid raw material and the injector. The method includes the steps of generating a raw material vapor in the production of an optical waveguide by using each step of flowing the mixture with a gas into the evaporator chamber. The method of the present invention comprises converting the liquid raw material into a raw material vapor, delivering the raw material vapor to a conversion site,
Here, the method further includes each step of converting the raw material vapor into silica soot that produces a glass mainly composed of silica. In another aspect, the invention includes an apparatus for producing and delivering a raw material vapor in the production of silica glass, the apparatus comprising a means for providing a steady flow of liquid raw material and a means for providing a flow of injector gas. Means for mixing the liquid raw material with the injector gas. The apparatus comprises a vertical injector tube for transmitting a mixture of the liquid raw material and the injector gas from the mixer to the evaporator chamber, and in close proximity to the injector tube, preferably the flow of the carrier gas is such that Means for flowing the carrier gas into the evaporator chamber in a manner occurring before entering the chamber, wherein the injected liquid source is vaporized into source vapor in the evaporator chamber. The apparatus includes a delivery conduit for delivering the raw material vapor to a silica glass soot production site where the raw material vapor is converted to silica soot. It is to be understood that both the foregoing description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are provided to provide further explanation of the invention as claimed. It is. The accompanying drawings provide a further understanding of the invention, and are incorporated in and constitute a part of this specification, and the illustrated embodiments and aspects of the invention, together with the above description, serve to explain the nature of the invention. Things. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A method according to the present invention for making optical waveguides, and particularly planar optical circuits, includes a method of providing a raw material vapor that is converted to silica-based glass forming an optical waveguide. The method includes providing a steady flow of a liquid feedstock with a volumetric flow rate of less than about 0.5 ml / min. The method includes a steady flow of the liquid material that has been provided, as engineering inert gas such as N 2 is mixed with the preferred injector gas. The method includes providing an evaporator chamber. The method includes ejecting a mixture of a liquid source and an injector gas from an injector orifice into an evaporator chamber. The inner diameter of the injector orifice is preferably less than 1.4 mm, more preferably in the range of about 0.15 mm to about 0.9 mm, more preferably in the range of about 0.4 mm to about 0.8 mm, and more preferably in the range of about 0.4 mm. 7mm to about 0.8
mm, more preferably from about 0.73 mm to about 0.79 mm, even more preferably from about 0.75 mm to about 0.77 mm; 03 inches (0.762 mm) is most preferred. The method includes the step of evaporating a carrier gas, preferably an inert carrier gas such as N 2 , in close proximity to the injector orifice and through a mixture of liquid feed and injector gas ejected from the injector orifice. The method further includes a step of flowing into the chamber. The method further includes the step of vaporizing the liquid source into a source vapor in the evaporator chamber. The method includes removing the raw material vapor from the evaporator chamber and sending it to a conversion site. This method
A step of converting the raw material vapor sent to the above-mentioned conversion part into glass containing silica as a main component and used for forming an optical waveguide and a planar optical circuit. Preferred conversion sites include isolated burners that create a flame that converts the feed vapor to soot. A preferred method of converting the raw material vapor comprises performing a flame hydrolysis of the raw material vapor in a burner flame, the flame converting the raw material vapor to silica soot, which is preferably on a planar deposition surface. And then sintered into a silica-based glass layer. Preferably, a mixture of fuel gases is added to the feed vapor prior to delivery to the burner flame at the conversion site. Providing a steady flow of the liquid feed with a volume flow of less than about 0.5 ml / min preferably comprises providing a steady flow of the liquid feed with a volume flow of less than 0.1 ml / min, preferably 0.1 mL / min. 01 to 0.09 ml /
Minutes, more preferably with a volume flow rate in the range of 0.03 to 0.06 ml / min, most preferably in the range of 0.045 to 0.055 ml / min. The step of mixing the provided steady stream of liquid feedstock with the injector gas comprises the step of mixing the liquid feedstock in the range of 0.01 to 0.15 liters per minute, more preferably 0.1 to 0.15 liters per minute.
Mixing with the provided injector gas at a gas volume flow ranging from 02 to 0.1 liter. Preferably, the injector gas stream intersects the liquid source stream prior to entry into the injector tube and evaporator chamber to provide effective mixing of the liquid source and injector gas. During mixing, it is preferred that the injector gas stream be substantially orthogonal to the liquid feed stream. The step of ejecting the mixture of the liquid raw material and the injector gas from the injector orifice into the evaporator chamber includes ejecting the mixture from the injector orifice having an inner diameter smaller than 0.9 mm and larger than 0.15 mm. More preferably, the inner diameter of the injector orifice is in the range of about 0.4 mm to about 0.8 mm,
. More preferably, the range is from about 7 mm to about 0.8 mm, and from about 0.73 mm to about 0.7 mm.
A range of 9 mm is more preferred, a range of about 0.75 mm to about 0.77 mm is more preferred, and about 0.03 inch (0.762 mm) is most preferred. The mixing step and the step of ejecting a mixture of the liquid source and the injector gas from the injector orifice into the evaporator chamber include the step of mixing the liquid source and the injector gas in a vertical injector tube extending into the evaporator chamber and terminating at the injector orifice. Forcibly flowing. The longitudinal injector tube preferably has an inlet at an end remote from the injector orifice, the inlet having an inner diameter greater than the inner diameter of the injector orifice. Preferably, the longitudinal tube has a decreasing inner diameter between the inlet and the injector orifice. The step of providing a steady flow of the liquid material described above includes the step of pumping the liquid material with a single-stroke non-reciprocating pump. The method preferably includes the step of providing a liquid raw material in a form in which the liquid siloxane is mixed with at least one dopant precursor liquid to form the liquid raw material used in the present invention. The step of flowing a carrier gas into the evaporator chamber alongside the injector orifice and through a mixture of the liquid source and the injector gas ejected from the injector orifice preferably comprises a longitudinal direction of the longitudinal injector tube. A gas volume in the range of 0.1 to 0.3 liters per minute, such that a carrier gas flow along the length of the injector tube, preferably before entering the evaporator chamber, occurs. Flowing an inert carrier gas at a flow rate, most preferably at a gas volume flow rate in the range of 0.15 to 0.2 liters per minute. Preferably, the carrier gas flows concentrically along the length of the vertical injector tube in a manner that flows along a portion of the injector tube outside the evaporator chamber. Preferably, the step of providing a liquid source includes a step of mixing at least two types of liquid compounds, and the step of vaporizing the liquid source into a source vapor comprises setting the evaporator chamber at least higher than the boiling point of the liquid compound. It is preferable to include a step of heating to a temperature. The step of providing an evaporator chamber preferably comprises the step of providing an evaporator chamber consisting of a longitudinally long duct having an inner diameter in the range of 8 mm to 20 mm, preferably of glass beads having a diameter in the range of 3 mm to 5 mm. It is further preferable that such a solid inert member is accommodated in the evaporator chamber. More preferably, the carrier gas stream is along a common and coaxial axis to the evaporator chamber duct and the injector tube. In the manufacture of silica glass formed in optical waveguides in planar optical circuits such as wavelength multiplexers / demultiplexers, the apparatus of the present invention for generating and delivering source vapors comprises a steady flow of liquid source and a flow of injector gas. Means are provided for providing flow. The apparatus includes a mixer for mixing the liquid source stream with the injector gas stream to form a mixture of the liquid source and the injector gas. The apparatus includes a vertical injector tube for transmitting a mixture of the liquid source and the injector gas from the mixer to an evaporator chamber. The apparatus includes means for flowing a carrier gas immediately adjacent to the injector tube and into the evaporator chamber. A mixture of the liquid raw material and the injector gas is injected into the evaporator chamber from the injector tube, and is vaporized into a raw material vapor in the evaporator chamber. The apparatus further comprises means for delivering the source vapor to a silica glass production site wherein the source vapor forms silica, preferably a silica soot and a planar optical waveguide in a planar optical circuit. Converted to glass. The means for delivering the raw material vapor to the silica glass production site preferably includes a means for delivering the raw material vapor to the conversion site burner. In this burner, the raw material vapor transfers the raw material vapor to the deposition surface. It enters a converter flame which is converted to silica soot which is deposited thereon. Preferably, the means for providing a steady flow of the liquid source in the apparatus comprises a non-reciprocating pump. The mixer in the apparatus preferably comprises a conduit junction where the flow of the liquid feed substantially intersects the flow of the injector gas, at which the flow of the liquid feed is directed vertically. It is further preferable that the flow is substantially orthogonal to the flow of the injector gas. The longitudinal injector tube in the device includes an inlet near the mixer and a terminal injector orifice near the evaporator chamber, the injector orifice preferably having a diameter of about 0.15 mm to about 0.9 mm. Range, more preferably in the range of about 0.4 mm to about 0.8 mm, even more preferably in the range of about 0.7 mm to about 0.8 mm, even more preferably in the range of about 0.73 mm to about 0.79 mm,
More preferably, it has an inner diameter in the range of about 0.75 mm to about 0.77 mm, and most preferably about 0.03 inches (0.762 mm). In this arrangement, the means for flowing the carrier gas in close proximity to the injector tube and into the evaporator chamber may include a longitudinal carrier gas conduit, wherein the longitudinal injector tube extends through the carrier gas conduit. Prepared in
The carrier gas flows in the carrier gas conduit along a part of the length of the injector tube, passes immediately after the injector orifice, and passes through the injector orifice into the liquid source and the injector gas injected into the evaporator chamber. And flows through the mixture. Preferably, the evaporator chamber is provided with a longitudinally long duct having an inner diameter in the range of 8 mm to 20 mm. More preferably, the longitudinal injector tube, the carrier gas conduit, and the evaporator chamber duct are substantially coaxial and collinear. The means for extracting the raw material vapor from the evaporator chamber preferably includes a vapor raw material delivery conduit which is coaxial and co-linear with the evaporator chamber duct and is disposed immediately after the evaporator chamber. FIG. 1 illustrates the apparatus and method of the present invention. The raw material evaporator device 20 is used to vaporize a liquid raw material into a raw material vapor. This raw material vapor is converted to silica soot in a combustion flame, which is deposited on a deposition surface and converted to silica glass which forms an optical waveguide in a planar optical circuit. The means for providing a steady stream of liquid feed 22 provides a steady stream of liquid feed to mixer 28, preferably with a volumetric flow rate of less than about 0.5 milliliters / minute. Means for providing a flow of injector gas 24 include a mixer 28 in which the liquid feed is mixed with the injector gas.
To provide a flow of injector gas 24. The vertical injector tube 30 feeds the liquid material mixed with the injector gas into the injector tube inlet 3.
4 to the injector orifice 36. The liquid material mixed with the injector gas is ejected from the injector orifice 36 into the evaporator chamber 32, and the liquid material ejected from the injector tube 30 is vaporized into the material vapor in the evaporator chamber 32. The means for flowing the carrier gas 26 in close proximity to the injector tube 30 and into the evaporator chamber 32 provides a carrier gas flow beside the injector orifice 36. Steam feed distribution conduit 38 provides a means for delivering feed steam to the conversion site. The raw material evaporator device 20 is preferably oriented vertically as shown in FIG. FIG. 2 is an enlarged view of an upper portion of the evaporator device 20 shown in FIG. FIG.
2 and the thick arrows in FIG. 2 indicate the flow of the fluid in the evaporator device 20. EXAMPLE A vertical injector tube 30 having a vertical length of about 114.3 mm (4.5 inches) was replaced with a 1.5875 mm (1/16 inch) outer diameter tube.
. It was made by inserting a length of about 1.6 mm into a 175 mm (1/8 inch) tube and securing it in the tube with silver solder. The end of the 1.5875 mm outside diameter tube was cut to protrude from the 3.175 mm outside diameter tube by about 1.5 mm to 3.2 mm. A certain length of hypodermic injection needle was inserted into a tube having an outer diameter of 1.5875 mm by about 1.6 mm, and was fixed in the tube with silver solder. The end of the hypodermic injection needle was cut so as to protrude from a tube having an outer diameter of 1.5875 mm by about 1.5 mm to 3.2 mm, and deburred. This hypodermic needle is 0.254 mm (
0.010 inch), 0.3556 mm (0.014 inch), 0.4318 mm (
It may have an inside diameter of 0.017 inches and 0.062 inches. The hypodermic injection needle preferably has an inner diameter of 0.762 mm (0.030 inch) and was used. The tip of the hypodermic needle forms an injector orifice 36 having an inner diameter equal to the inner diameter of the hypodermic needle. A preferred longitudinal injector tube 30 according to the present invention is shown in FIG. The vertical injector tube 30 shown in FIG. 4 has a structure in which the injector tip 23 is made of a stainless steel tube 25 having an outside diameter of 3.175 mm (1/8 inch).
The injector tip 23 is made by pressing and squeezing a 1.6 mm (0.065 inch) outer diameter stainless steel tube 61. Created, about 0.76
It has a reduced diameter portion 63 terminated by an injector orifice 36 having an inner diameter of 0.030 inches (mm). As shown in FIG. 2, the mixer 28 of the liquid raw material and the injector gas comprises:
The liquid material delivery pipe 40 of the liquid material delivery means 22 and the injector gas delivery means 24
And a T-shaped connecting pipe of an appropriate size to match the delivery pipe 42 of FIG. Liquid raw material flow 4
Mixer 2 with a junction where 6 intersects injector gas stream 44 substantially perpendicularly
8 provides a mixture of liquid source and injector gas flowing into the injector tube 30 through the inlet 34. The elongated longitudinally elongated injector tube 30 provides additional space where the liquid source is mixed with the injector gas.
An injector tube 30 having a length of about 114.3 mm passes through the interior of the outer pipe member 48, through a carrier gas tee 50 and in a carrier gas conduit 45 having about half the length of the injector tube 30. Extending through
The mixture of the injector gas and the liquid source was transmitted into the evaporator chamber 32 through the injector orifice 36. The evaporator chamber 32 was made from a stainless steel tube having an inside diameter of 12.7 mm (1/2 inch) and a longitudinal length of about 381 mm (15 inches) (three to four times the injector tube 30). It was formed by a duct 52 that was long in the longitudinal direction. Glass beads 54 having a diameter of 4 mm were packed in the duct 52. The raw material evaporator unit 20 generated and delivered the raw material vapor for the production of the silica soot glass layer as shown in FIG. The raw material steam is the raw material steam delivery conduit 3.
8 and delivered to the conversion site 21. A mixture of fuel gas containing oxygen 27 and methane 29 was added to the feed vapor in a delivery conduit 38 delivered to the conversion site 21 via a fuel gas supply line 31. The mixture of the fuel gas and the raw material vapor was delivered to the burner 33 at the conversion site. The raw material vapor was converted to silica soot 37 in the flame 35 at the conversion site. Silica soot 37 from a silica soot stream generated from the flame 35 was deposited on a deposition surface 39 of a planar substrate held in a substrate holder 43. The silica soot deposited on the deposition surface 39 was sintered and consolidated to form a silica glass layer. As the liquid raw material, an appropriate amount of a high-purity siloxane liquid containing at least 98% by weight of octamethylcyclotetrasiloxane as a silica raw material source is mixed with a liquid dopant raw material (dopant precursor) composed of trimethyl phosphate, trimethyl borate and germanium ethoxide. As a result, a GeO 2 —B 2 O 3 —P 2 O 5 —SiO 2 -based silica glass composition useful as a core glass in a planar waveguide was produced. Similarly, mixtures without germanium ethoxide, can produce a useful B 2 O 3 -P 2 O 5 -SiO 2 system silica glass composition as the cladding glass in the planar waveguide. Using a liquid raw material mixture of octamethylcyclotetrasiloxane containing a dopant precursor, a screw driven flow rate adjustable type 7 commercially available from Cole Palmer
Filled into the syringe cylinder of a 4900 series brand syringe pump. This non-reciprocating single-stroke syringe pump filled with the liquid feed mixture was the providing means 22 for providing a steady flow of the liquid feed. This providing means 22 was able to provide a steady flow of liquid raw material with a volumetric flow rate of less than about 0.5 ml / min. The preferred flow rate of the liquid feed stream 46 was about 0.05 milliliters / minute which allowed this device to work well. Means 24 for providing an injector gas stream comprised an inert nitrogen gas source that provided an inert N 2 injector gas stream 44, preferably at a volumetric flow rate in the range of 0.25 to 0.1 liters per minute. The N 2 injector gas is mixed with the flowing liquid source stream to generate a mixed stream 56 of the liquid source stream and the N 2 injector gas, and the mixed stream 56 is transmitted through the vertical injector tube 30. The fuel was ejected into the evaporator chamber 32 through the injector orifice 36. The carrier gas in the immediate vicinity of the injector tube 30 and means 26 to flow into the evaporator chamber 32, the volume of inert nitrogen N 2 carrier gas stream 58 preferably in the range of min 0.15 to 0.2 liters An inert nitrogen gas source provided with a flow rate was provided. The carrier gas flow 58 flows along the injector tube 30 beside the injector orifice 36,
Flowed through the liquid raw material / injector gas mixture flow ejected from the tank. The liquid raw material jetted from the injector orifice 36 was vaporized into raw material vapor in the evaporator chamber 32. The evaporator chamber 32 is set to 230 higher than 218 ° C.
Heated at ° C. Evaporator chamber 32 and a raw material vapor distribution conduit 3 that provides a means for delivering the raw material vapor to a silica glass production site that converts the raw material vapor to silica soot in a flame.
8 were heated using a heating tape. The feed evaporator unit 20 produces a consistently stable feed vapor stream and delivers it to a conversion burner at a conversion site that converts the feed vapor to silica soot deposited on the deposition surface of the silica substrate. Silica soot was sintered into doped silica glass forming a planar optical waveguide in a planar optical circuit. The raw material evaporator apparatus 20 generates raw material vapor, and converts such ultra-low deposition flow rate raw material vapor to
It was surprising and unexpected that the raw material vapor could be delivered to a burner at the conversion site where it was converted to a pulsating, stable stream of silica soot deposited on the deposition surface of the substrate. In the raw material evaporator apparatus 20, only a very low volume flow rate liquid raw material without pulsation in the flame at the conversion site was used. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, it is intended that the present invention cover the modifications and variations as come within the scope of the appended claims and their equivalents.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明による蒸発器装置を示す図FIG. 1 shows an evaporator device according to the invention.

【図2】 図1の一部分の拡大図で、本発明による蒸発器装置と、そこに流入する流れと
を示す図
FIG. 2 is an enlarged view of a part of FIG. 1, showing the evaporator device according to the invention and the flow flowing into it;

【図3】 蒸発器装置と、光導波路およびプレーナ型光回路の製造を示す概略図FIG. 3 is a schematic diagram showing the production of an evaporator device, an optical waveguide and a planar optical circuit.

【図4】 本発明によるインジェクタチューブを示す図FIG. 4 shows an injector tube according to the invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AL,AM,A T,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA ,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES, FI,GB,GE,GH,HU,ID,IL,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN, MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR ,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZW──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, HU , ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, Z W

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プレーナ型光導波路を作成するための原料蒸気の提供方法で
あって、 液体原料の定常流を約0.5ミリリットル/分よりも少ない体積流量をもって
提供し、 該提供された液体原料の定常流をインジェクタガスと混合し、 蒸発器室を提供し、 前記液体原料とインジェクタガスとの混合物をインジェクタオリフィスから前
記蒸発器室内へ噴出させ、 キャリアガスを、前記インジェクタオリフィスの傍らに、そして前記インジェ
クタオリフィスから噴出された前記液体原料とインジェクタガスとの混合物を通
って前記蒸発器室内へ流し、 前記液体原料を前記蒸発器室内で気化させて原料蒸気にし、 該原料蒸気を前記蒸発器室から取り出し、 前記原料蒸気を転化部位に配送し、 前記原料蒸気をシリカを主体とするガラスに転化させてプレーナ型光導波路を
作成する、 各工程を含むことを特徴とする原料蒸気の提供方法。
1. A method of providing a source vapor for making a planar optical waveguide, comprising: providing a steady flow of a liquid source with a volumetric flow of less than about 0.5 ml / min; Mixing a steady stream of the raw material with the injector gas, providing an evaporator chamber, ejecting a mixture of the liquid raw material and the injector gas from the injector orifice into the evaporator chamber, and providing a carrier gas beside the injector orifice; And flowing into the evaporator chamber through a mixture of the liquid raw material and the injector gas ejected from the injector orifice, evaporating the liquid raw material into a raw material vapor in the evaporator chamber, and converting the raw material vapor into the evaporator. Taking out from the chamber, delivering the raw material vapor to a conversion site, and converting the raw material vapor to silica-based glass. A method of providing a raw material vapor, comprising the steps of:
【請求項2】 前記液体原料の定常流を提供する工程が、前記液体原料の定
常流を0.1ミリリットル/分よりも少ない体積流量をもって提供する工程をさ
らに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the step of providing a steady flow of the liquid source further comprises the step of providing the steady stream of the liquid source with a volumetric flow of less than 0.1 milliliter / minute. The described method.
【請求項3】 前記液体原料の定常流を提供する工程が、前記液体原料の定
常流を0.01ないし0.09ミリリットル/分の範囲の体積流量をもって提供
する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the step of providing a steady flow of the liquid material further comprises the step of providing the steady flow of the liquid material at a volume flow rate in the range of 0.01 to 0.09 ml / min. The method of claim 1, wherein
【請求項4】 前記液体原料の定常流を提供する工程が、前記液体原料の定
常流を0.03ないし0.06ミリリットル/分の範囲の体積流量をもって提供
する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
4. The method of claim 1, wherein the step of providing a steady flow of the liquid material further comprises the step of providing the steady flow of the liquid material at a volumetric flow rate in the range of 0.03 to 0.06 ml / min. The method of claim 1, wherein
【請求項5】 前記液体原料の定常流を提供する工程が、前記液体原料の定
常流を約0.045ないし0.055ミリリットル/分の範囲の体積流量をもっ
て提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
5. The method of claim 1, wherein the step of providing a steady stream of liquid feed further comprises the step of providing a steady stream of liquid feed at a volumetric flow rate in the range of about 0.045 to 0.055 ml / min. The method according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記提供された液体原料の定常流をインジェクタガスと混合
する工程が、前記液体原料を、毎分0.01ないし0.15リットルの範囲の体
積流量をもって提供される不活性インジェクタガスと混合する工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
6. An inert injector, wherein the step of mixing the provided steady stream of liquid feedstock with an injector gas provides the liquid feedstock at a volumetric flow rate in the range of 0.01 to 0.15 liters per minute. The method of claim 1, further comprising the step of mixing with a gas.
【請求項7】 前記提供された液体原料の定常流をインジェクタガスと混合
する工程が、前記液体原料を、毎分0.02ないし0.1リットルの範囲の体積
流量をもって提供される不活性インジェクタガスと混合する工程をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。
7. An inert injector, wherein the step of mixing the provided steady stream of liquid source with an injector gas provides the liquid source at a volumetric flow rate in the range of 0.02 to 0.1 liter per minute. The method of claim 1, further comprising the step of mixing with a gas.
【請求項8】 前記液体原料とインジェクタガスとの混合物をインジェクタ
オリフィスから前記蒸発器室内へ噴出させる工程が、前記液体原料とインジェク
タガスとの混合物を、約0.15mmないし約0.9mmの範囲の内径を有するイン
ジェクタオリフィスから噴出させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項1
記載の方法。
8. The step of ejecting a mixture of the liquid raw material and the injector gas from the injector orifice into the evaporator chamber, wherein the mixture of the liquid raw material and the injector gas is in a range of about 0.15 mm to about 0.9 mm. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of ejecting the fuel from an injector orifice having an inner diameter.
The described method.
【請求項9】 前記インジェクタオリフィスの内径が、約0.4mmないし約
0.8mmの範囲であることを特徴とする請求項8記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein the inner diameter of the injector orifice ranges from about 0.4 mm to about 0.8 mm.
【請求項10】 前記インジェクタオリフィスが、約0.73mmないし約0
.79mmの範囲の内径を有することを特徴とする請求項8記載の方法。
10. The injector orifice has a length of about 0.73 mm to about 0 mm.
. 9. The method according to claim 8, having an inner diameter in the range of 79 mm.
【請求項11】 前記インジェクタオリフィスが、約0.75mmないし約0
.77mmの範囲の内径を有することを特徴とする請求項8記載の方法。
11. The injector orifice may have a length between about 0.75 mm and about 0 mm.
. 9. The method of claim 8, having an inner diameter in the range of 77 mm.
【請求項12】 前記混合および噴出工程が、前記液体原料とインジェクタ
ガスとを、前記蒸発器室内に延びて前記インジェクタオリフィスで終端する縦方
向のインジェクタチューブを通じて強制的に流す工程をさらに含むことを特徴と
する請求項1記載の方法。
12. The mixing and jetting step further comprising the step of forcing the liquid source and injector gas to flow through a vertical injector tube extending into the evaporator chamber and terminating at the injector orifice. The method of claim 1, wherein:
【請求項13】 前記液体原料とインジェクタガスとを、前記蒸発器室内に
延びる縦方向のインジェクタチューブを通じて強制的に流す工程が、前記インジ
ェクタオリフィスの内径よりも大きい内径を有する入口を備えた縦方向のインジ
ェクタチューブを通じて前記液体原料を強制的に流す工程をさらに含むことを特
徴とする請求項12記載の方法。
13. The step of forcing the liquid source and injector gas to flow through a vertical injector tube extending into the evaporator chamber includes a longitudinal direction having an inlet having an inner diameter greater than the inner diameter of the injector orifice. The method of claim 12, further comprising the step of forcing the liquid source through the injector tube of (1).
【請求項14】 前記液体原料の定常流を提供する工程が、液体シロキサン
を少なくとも1種類のドーパント前駆体液と混合して前記液体原料を形成する工
程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
14. The method of claim 1, wherein providing a steady stream of the liquid source further comprises mixing liquid siloxane with at least one dopant precursor liquid to form the liquid source. the method of.
【請求項15】 前記インジェクタオリフィスの傍らに、そして前記インジ
ェクタオリフィスから噴出された前記液体原料とインジェクタガスとの混合物を
通ってキャリヤガスを前記蒸発器室内へ流す工程が、不活性キャリヤガスを、毎
分0.1ないし0.3リットルの範囲の体積流量をもって流す工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
15. The process of flowing a carrier gas into the evaporator chamber beside the injector orifice and through a mixture of the liquid source and the injector gas ejected from the injector orifice, comprising: The method of claim 1, further comprising the step of flowing at a volume flow rate in the range of 0.1 to 0.3 liters per minute.
【請求項16】 前記キャリヤガスを流す工程が、不活性キャリヤガスを、
毎分0.1ないし0.3リットルの範囲の体積流量をもって、前記縦方向のチュ
ーブの前記蒸発器室の外側に在る部分を含む長さ方向に沿って同心的に流す工程
をさらに含むことを特徴とする請求項12記載の方法。
16. The step of flowing the carrier gas comprises the step of:
Further comprising flowing concentrically along the length of the longitudinal tube, including the portion of the longitudinal tube outside the evaporator chamber, at a volume flow rate in the range of 0.1 to 0.3 liters per minute. 13. The method of claim 12, wherein:
【請求項17】 前記液体原料が少なくとも2種類の液体化合物の混合物か
らなり、前記蒸発器室を少なくとも前記液体化合物の沸点よりも高い温度に加熱
する工程をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
17. The method according to claim 1, wherein the liquid raw material comprises a mixture of at least two types of liquid compounds, and further comprising a step of heating the evaporator chamber to at least a temperature higher than the boiling point of the liquid compounds. The described method.
【請求項18】 前記蒸発器室と、前記インジェクタチューブと、前記キャ
リヤガスの流れとが、共通の縦方向の軸線を有することを特徴とする請求項12
記載の方法。
18. The apparatus of claim 12, wherein the evaporator chamber, the injector tube, and the flow of the carrier gas have a common longitudinal axis.
The described method.
【請求項19】 シリカガラスの製造において原料蒸気を生成させかつ配送
する装置であって、 液体原料の定常流を提供する手段と、 インジェクタガスの流れを提供する手段と、 前記液体原料の流れが前記インジェクタガスの流れと混合される混合器と、 前記インジェクタガスと混合された前記液体原料を前記混合器から蒸発器室内
へ伝送する縦方向のインジェクタチューブと、 該インジェクタチューブの直ぐ近くに、そして前記蒸発器室内へキャリヤガス
を流して、該蒸発器室内へ注入された前記液体原料と前記インジェクタガスとの
混合物が前記蒸発器室内で原料蒸気に気化せしめられるようにするキャリヤガス
流動手段と、 前記原料蒸気がシリカに転化されるシリカガラス製造部位に該原料蒸気を配送
する手段と、 を備えていることを特徴とする原料蒸気を生成させかつ配送する装置。
19. An apparatus for generating and delivering raw material vapor in the manufacture of silica glass, comprising: means for providing a steady flow of liquid raw material; means for providing a flow of injector gas; A mixer that is mixed with the flow of the injector gas; a vertical injector tube that transmits the liquid raw material mixed with the injector gas from the mixer to an evaporator chamber; and in close proximity to the injector tube, and Carrier gas flowing means for flowing a carrier gas into the evaporator chamber so that a mixture of the liquid raw material and the injector gas injected into the evaporator chamber is vaporized into raw material vapor in the evaporator chamber; Means for delivering the raw material vapor to a silica glass production site where the raw material vapor is converted to silica. The to generate feedstock vapor, characterized and delivery devices.
【請求項20】 前記シリカガラスの製造が、プレーナ型光回路におけるプ
レーナ型光導波路の製造をさらに含むことを特徴とする請求項19記載の装置。
20. The apparatus of claim 19, wherein producing silica glass further comprises producing a planar optical waveguide in a planar optical circuit.
【請求項21】 前記原料蒸気をシリカガラス製造部位に配送する手段が、
前記原料蒸気を、堆積表面上に堆積されるシリカスートに転化させる転化部位の
火炎を生成させる転化部位バーナに配送する手段さらに備えていることを特徴と
する請求項19記載の装置。
21. A means for delivering the raw material vapor to a silica glass production site,
20. The apparatus of claim 19, further comprising means for delivering the raw material vapor to a conversion site burner that produces a conversion site flame that converts the raw material vapor into silica soot deposited on a deposition surface.
【請求項22】 前記液体原料の定常流を提供する手段が、非往復運動ポン
プを備えていることを特徴とする請求項19記載の装置。
22. The apparatus according to claim 19, wherein said means for providing a steady flow of liquid feed comprises a non-reciprocating pump.
【請求項23】 前記混合器は、前記液体原料の流れを実質的に前記インジ
ェクタガスの流れと交差させる導管合流部を備えてことを特徴とする請求項19
記載の装置。
23. The mixer of claim 19, wherein the mixer comprises a conduit junction that substantially intersects the flow of the liquid feed with the flow of the injector gas.
The described device.
【請求項24】 前記混合器は、前記液体原料の流れを実質的に前記インジ
ェクタガスの流れと直交させる導管合流部を備えていることを特徴とする請求項
19記載の装置。
24. The apparatus according to claim 19, wherein the mixer comprises a conduit junction that directs the flow of the liquid feedstock substantially orthogonal to the flow of the injector gas.
【請求項25】 前記縦方向のインジェクタチューブは、前記混合器の近傍
の入口と、前記蒸発器室の近傍の末端インジェクタオリフィスとを備え、該イン
ジェクタオリフィスが約0.15mmないし約0.9mmの範囲の内径を有すること
を特徴とする請求項19記載の装置。
25. The vertical injector tube includes an inlet proximate the mixer and a distal injector orifice proximate the evaporator chamber, the injector orifice having a diameter of about 0.15 mm to about 0.9 mm. 20. The device of claim 19, having an inner diameter in a range.
【請求項26】 前記インジェクタオリフィスが約0.4mmないし約0.8
mmの範囲の内径を有することを特徴とする請求項25記載の装置。
26. The injector orifice having a diameter of about 0.4 mm to about 0.8
26. The device according to claim 25, having an inner diameter in the range of mm.
【請求項27】 前記インジェクタオリフィスが約0.73mmないし約0.
79mmの範囲の内径を有することを特徴とする請求項25記載の装置。
27. The injector orifice having a diameter between about 0.73 mm and about 0.4 mm.
26. The device according to claim 25, having an inner diameter in the range of 79mm.
【請求項28】 前記インジェクタオリフィスが約0.75mmないし約0.
77mmの範囲の内径を有することを特徴とする請求項25記載の装置。
28. The method according to claim 28, wherein the injector orifice has a diameter of about 0.75 mm to about 0.5 mm.
26. The device according to claim 25, having an inner diameter in the range of 77mm.
【請求項29】 前記インジェクタオリフィスが約0.03インチ(0.7
62mm)の内径を有することを特徴とする請求項25記載の装置。
29. The injector orifice has a diameter of about 0.03 inches (0.70 inches).
26. The device according to claim 25, having an inner diameter of 62 mm).
【請求項30】 前記インジェクタチューブの直ぐ近くに、そして前記蒸発
器室内へキャリヤガスを流入させる手段が、縦方向のキャリヤガス導管を備え、
前記縦方向のインジェクタチューブが前記キャリヤガス導管内を通って延び、前
記キャリヤガスが、前記インジェクタチューブを長さ方向の一部分に沿って前記
インジェクタオリフィスのの直ぐ近くに流れ、かつ該インジェクタオリフィスを
通って注入された前記液体原料と前記インジェクタガスとの混合物を通って流れ
ることを特徴とする請求項25記載の装置。
30. The means for flowing carrier gas immediately adjacent to the injector tube and into the evaporator chamber comprises a longitudinal carrier gas conduit.
The longitudinal injector tube extends through the carrier gas conduit, and the carrier gas flows through the injector tube along a portion of the length, immediately adjacent the injector orifice, and through the injector orifice. 26. The apparatus of claim 25, wherein the apparatus flows through a mixture of the injected liquid source and the injector gas.
【請求項31】 前記蒸発器室が、8mmないし20mmの範囲の内径を有する
縦方向に長いダクトからなることを特徴とする請求項19記載の装置。
31. The apparatus of claim 19, wherein said evaporator chamber comprises a longitudinally elongated duct having an inner diameter in the range of 8 mm to 20 mm.
【請求項32】 前記縦方向のインジェクタチューブと、前記キャリヤガス
導管と、前記蒸発器室ダクトとが、実質的に同一直線上にあり、かつ同軸である
ことを特徴とする請求項31記載の装置。
32. The method of claim 31, wherein the longitudinal injector tube, the carrier gas conduit, and the evaporator chamber duct are substantially collinear and coaxial. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5043002A (en) * 1990-08-16 1991-08-27 Corning Incorporated Method of making fused silica by decomposing siloxanes
US5141549A (en) * 1991-05-17 1992-08-25 The Charles Stark Draper Laboratories Method of fabricating rare earth doped planar optical waveguide for integrated optical circuit
US5599371A (en) * 1994-12-30 1997-02-04 Corning Incorporated Method of using precision burners for oxidizing halide-free, silicon-containing compounds
US5558687A (en) * 1994-12-30 1996-09-24 Corning Incorporated Vertical, packed-bed, film evaporator for halide-free, silicon-containing compounds
US5703191A (en) * 1995-09-01 1997-12-30 Corning Incorporated Method for purifying polyalkylsiloxanes and the resulting products
BR9611969A (en) * 1995-12-19 1999-02-17 Corning Inc Process and apparatus for forming fused silica by combustion of liquid reagents
KR19990082608A (en) * 1996-12-16 1999-11-25 알프레드 엘. 미첼슨 Raw materials and manufacturing methods for manufacturing germanium doped silica

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