JPH0455984B2 - - Google Patents

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JPH0455984B2
JPH0455984B2 JP50160483A JP50160483A JPH0455984B2 JP H0455984 B2 JPH0455984 B2 JP H0455984B2 JP 50160483 A JP50160483 A JP 50160483A JP 50160483 A JP50160483 A JP 50160483A JP H0455984 B2 JPH0455984 B2 JP H0455984B2
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susceptor
soot
preform
furnace
waveguide
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JP50160483A
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Japanese (ja)
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JPS59500912A (en
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Mashuu Juriusu Andorejiko
Un Churu Paeku
Chaaruzu Maachin Junya Shuroidaa
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AT&T Technologies Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/029Furnaces therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/60Optical fibre draw furnaces
    • C03B2205/62Heating means for drawing
    • C03B2205/64Induction furnaces, i.e. HF/RF coil, e.g. of the graphite or zirconia susceptor type

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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

請求の範囲 1 導波路プレフオームを管状サセプタを備えた
炉へ軸方向に導入するためのステツプと、 該プレフオームの一部分を該プレフオーム内に
再流入させるため、該サセプタを取巻く誘導コイ
ルを付勢するためのステツプと、 該フアイバをプレフオームの再流入部分から引
出すためのステツプと から成り、 粒子がサセプタの表面から導波路フアイバ上へ
移動するのを防ぐために、プレフオームの導入に
先がけて、該筒状サセプタの少なくとも一部分上
に導波路プレフオーム材料のすすの層を生成し、
前記導入の前あるいはそれと同時に、該すすを固
めて薄い被覆にすることを特徴とする導波路フア
イバを製造するための方法。
Claim 1: A step for axially introducing a waveguide preform into a furnace comprising a tubular susceptor, and for energizing an induction coil surrounding the susceptor to re-enter a portion of the preform into the preform. and withdrawing the fiber from the re-entering portion of the preform, the cylindrical susceptor is removed prior to introduction of the preform to prevent particles from migrating from the surface of the susceptor onto the waveguide fiber. producing a soot layer of waveguide preform material on at least a portion of the waveguide preform material;
A method for manufacturing waveguide fibers, characterized in that, before or simultaneously with said introduction, said soot is hardened into a thin coating.

2 請求の範囲1による方法であつて、 該サセプタならびに該サセプタと該誘導コイル
との間に置かれている円筒との間の導波路プレフ
オーム材料のすすの層をさらに生成すると共に、
すすの少なくとも一部分を固めて薄い被覆にする
ことを特徴とする方法。
2. A method according to claim 1, further comprising producing a soot layer of waveguide preform material between the susceptor and a cylinder placed between the susceptor and the induction coil;
A method characterized in that at least a portion of the soot is solidified into a thin coating.

3 請求の範囲1による方法であつて、 該サセプタの内側表面上、ならびに該サセプタ
の外側表面上あるいは該円筒の内側表面上に導波
路プレフオーム材料のすすの薄い多孔質層を気相
成長させ、且つ、 粒子が該サセプタから移動するのを防ぐため
に、該サセプタを加熱して該すすの層が固まつて
薄い溶融シリカ層を形成するように、該サセプタ
を取巻く該誘導コイルを付勢する ことを特徴とする方法。
3. A method according to claim 1, comprising vapor growing a soot-thin porous layer of waveguide preform material on the inner surface of the susceptor and on the outer surface of the susceptor or on the inner surface of the cylinder; and heating the susceptor to energize the induction coil surrounding the susceptor so that the soot layer solidifies to form a thin fused silica layer to prevent particles from migrating from the susceptor. A method characterized by:

4 導波路プレフオームからフアイバを引出すた
めに、導波路プレフオームを加熱して温度を上昇
させるための誘導加熱炉であつて、 絶縁性グレンにより取巻かれた管状サセプタ
と、 該サセプタを取巻く誘導コイルと から成り立ち、該加熱炉は、 該導波路プレフオーム材料の薄い被覆が該サセ
プタの内側表面の少なくとも一部分上に在ること
を特徴とする誘導加熱炉。
4. An induction heating furnace for heating a waveguide preform to raise its temperature in order to pull out a fiber from the waveguide preform, comprising: a tubular susceptor surrounded by an insulating grain; an induction coil surrounding the susceptor; An induction heating furnace comprising: a thin coating of waveguide preform material on at least a portion of an inner surface of the susceptor.

5 請求の範囲4による加熱炉であつて、 円筒が該絶縁性グレンと該サセプタとの間に置
かれた、サセプタのまわりに隔てて置かれている
ことを特徴とする誘導加熱炉。
5. An induction heating furnace according to claim 4, characterized in that a cylinder is placed between the insulating grain and the susceptor and spaced around the susceptor.

6 請求の範囲4による加熱炉であつて、 該導波路プレフオーム材料のすすの層は該円筒
と該サセプタとの間に置かれていることを特徴と
する誘導加熱炉。
6. An induction heating furnace according to claim 4, characterized in that the soot layer of waveguide preform material is located between the cylinder and the susceptor.

7 請求の範囲6による加熱炉であつて、 該導波路プレフオーム材料のすすの層の一部分
は、該サセプタの外側表面の少なくとも一部分上
で固まつて薄い被覆になることを特徴とする誘導
加熱炉。
7. An induction heating furnace according to claim 6, characterized in that a portion of the soot layer of the waveguide preform material hardens into a thin coating on at least a portion of the outer surface of the susceptor. .

8 請求の範囲6による加熱炉であつて、 導波路プレフオーム材料のすすの層の一部分
は、該円筒の内側表面の少なくとも一部分上で固
まつて薄い被覆になることを特徴とする誘導加熱
炉。
8. An induction heating furnace according to claim 6, characterized in that a portion of the soot layer of waveguide preform material hardens into a thin coating on at least a portion of the inner surface of the cylinder.

9 請求の範囲第4ないし8項のいずれか1項に
よる加熱炉であつて、 該プレフオーム材料が溶融シリカであつて、該
薄い被覆材料がシリカであることを特徴とする誘
導加熱炉。
9. An induction heating furnace according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the preform material is fused silica and the thin coating material is silica.

10 請求の範囲9による加熱炉であつて、 該サセプタが二酸化ジルコニウムであり、絶縁
性二酸化ジルコニウムのグレンが該コイルと該サ
セプタとの間に置かれていることを特徴とする誘
導加熱炉。
10. An induction heating furnace according to claim 9, characterized in that the susceptor is zirconium dioxide, and a grain of insulating zirconium dioxide is placed between the coil and the susceptor.

技術分野 本発明は、導波路プレフオームからフアイバを
引出すため、導波路プレフオームを高温度に加熱
するための炉に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a furnace for heating a waveguide preform to high temperatures in order to draw fibers from the waveguide preform.

発明の背景 過去数年間にわたり、低損失、溶融シリカ形導
波路フアイバの開発は、導波路プレフオームから
高強度のフアイバを引出すため高温度(たとえば
ほぼ2000℃)の熱源の研究に向けられてきた。可
能な熱源のうちで、高温度のシリカフアイバを引
出すためには、酸水素トーチ、CO2レーザ、なら
びにわずかの誘導炉と抵抗炉などが採用されてき
た。トーチ法は経済的であるとは言え、長く引出
されたフアイバの長さ全体にわたり一様な直径を
保持することはできない。CO2レーザは最も清潔
な引出し環境を与えるものであるが、引出しエネ
ルギを半径方向に分布させるために特殊な光学設
計を必要とし、出力が制限されている。いつぼう
抵抗炉では、加熱素子の酸化を防止するため不活
性の保護環境が必要である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Over the past several years, the development of low-loss, fused silica waveguide fibers has focused on the exploration of high temperature (e.g., approximately 2000° C.) heat sources to extract high strength fibers from waveguide preforms. Among the possible heat sources, oxyhydrogen torches, CO2 lasers, and a few induction and resistance furnaces have been employed to draw high temperature silica fibers. Although the torch method is economical, it does not maintain a uniform diameter over the length of a long drawn fiber. CO 2 lasers provide the cleanest extraction environment, but require special optical designs to radially distribute the extraction energy and are limited in power output. In the case of resistance furnaces, an inert protective environment is required to prevent oxidation of the heating elements.

誘導炉は、基本的に、中空の中央に置かれた筒
状サセプタを絶縁材料で取巻いて構成したもので
ある。誘導コイルに電力が加えられたときに交流
電磁界を与えるよう誘導コイルは絶縁材料を取巻
いている。電磁界はサセプタに結合してその温度
を上昇させ、その内部に温暖領域を形成してい
る。そこで、導波路フアイバを引出す処から温暖
領域の一部分に再流入させるよう、ガラスの導波
路フアイバは温暖領域に導入されている。
An induction furnace basically consists of a hollow, centrally placed cylindrical susceptor surrounded by insulating material. The induction coil surrounds an insulating material to provide an alternating electromagnetic field when power is applied to the induction coil. The electromagnetic field couples to the susceptor and increases its temperature, creating a warm region within it. Therefore, glass waveguide fibers are introduced into the warm region so that the waveguide fibers are re-introduced into a portion of the warm region from where they are extracted.

高温誘導炉は高い熱的慣性と、安定性と、半径
方向に対称な加熱とを与えるものである。しかし
ながら、サセプタの内側表面から移動している汚
染物質を除去するための動作期間中に、ほとんど
の誘導炉では保護性環境の流れを要するグラフア
イト製、あるいは耐火金属製サセプタを使用して
いる。その結果、かかる炉は有限なサセプタ寿命
を有し、炉の雰囲気に炉は或る程度の汚染物質を
含むものである。
High temperature induction furnaces provide high thermal inertia, stability, and radially symmetrical heating. However, most induction furnaces use graphite or refractory metal susceptors that require a protective environmental flow during operation to remove migrating contaminants from the interior surfaces of the susceptor. As a result, such furnaces have a finite susceptor life and the furnace contains some contaminants in the furnace atmosphere.

上記問題点を除去するために設計された一つの
誘導炉はオプテイカル・フアイバー・トランスミ
ツシヨンテクニカル・ダイジエスト(Optical
Fiber Transmission technical digest)
(Tu B5−1)、1977年2月号22〜24においてア
ール.ビー・ランク(R.B.Runk)による「ア・
ジルコニア・インダクシヨン・フアーネス・フオ
ー・ドローイング・プレシジヨン・シリカ・ウエ
ーブ・ガイズ」(“A Zirconia Induction
Furnace For Drawing Precision Silica Wave
Guides”)と題して記載されている。その炉は、
酸化イツトリウムで安定化した二酸化ジルコニウ
ムで作られた円筒状サセプタを使用している。サ
セプタは期待寿命が長く、酸素分圧雰囲気気中に
おいて炉の雰囲気に最小の汚染物質を含む。かか
る炉は、プレフオームから導波路フアイバを引出
すのに最も有効であることが示されてきた。しか
しながら、長期にわたる使用の後には、二酸化ジ
ルコニウムの顕微鏡的大きさの粒子はサセプタか
らプレフオーム、ならびに/あるいは導波路プレ
フオームから引出されているフアイバへと移動し
て行くことが判つている。事実上、二酸化ジルコ
ニウムの粒子は引出されたフアイバを弱め、その
結果として許容できないような製品を生ずること
になる。
One induction furnace designed to eliminate the above problems is the Optical Fiber Transmission Technical Digest (Optical Fiber Transmission Technical Digest).
Fiber Transmission technical digest)
(Tu B5-1), February 1977 issue 22-24, R. “A・” by B Rank (RBRunk)
“A Zirconia Induction Furnace for Drawing Precision Silica Wave Guys”
Furnace For Drawing Precision Silica Wave
The furnace is
It uses a cylindrical susceptor made of zirconium dioxide stabilized with yttrium oxide. The susceptor has a long life expectancy and contains minimal contaminants in the furnace atmosphere in an oxygen partial pressure atmosphere. Such furnaces have been shown to be most effective for drawing waveguide fibers from preforms. However, after prolonged use, microscopic particles of zirconium dioxide have been found to migrate from the susceptor to the preform and/or to the fibers being drawn from the waveguide preform. In effect, the zirconium dioxide particles weaken the drawn fiber, resulting in an unacceptable product.

従つて、高強度のフアイバを生ぜしめるための
引出し過程期間において、事実上、汚染物質をま
つたく含まない長寿命、高温度の誘導炉が要求さ
れる。
Therefore, a long life, high temperature induction furnace is required that is virtually free of contaminants during the drawing process to produce high strength fibers.

発明の要約 本発明は、絶縁材料と誘導コイルとによつて取
巻かれ、中央に置かれ、少なくともその内側表面
の一部分に導波路プレフオーム材料の薄い被覆を
有する円筒状サセプタを備えた誘導炉により上記
問題点を解決するものである。また、円筒はサセ
プタに対して距離を隔てて、絶縁材料とサセプタ
との間に随意に置くことができる。さらに、導波
路プレフオーム材料はサセプタと同筒との間に隔
てて随意に置くこともできる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises an induction furnace having a centrally located cylindrical susceptor surrounded by an insulating material and an induction coil and having a thin coating of waveguide preform material on at least a portion of its inner surface. This solves the above problems. Also, the cylinder can optionally be placed between the insulating material and the susceptor, at a distance from the susceptor. Furthermore, the waveguide preform material can optionally be spaced between the susceptor and the tube.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、従来技術による誘導加熱炉の断面図
である。第2図は、本発明による誘導加熱炉の一
実施例の断面図である。第3図は、本誘導加熱炉
の他の一実施例の断面図である。第4図、第5
図、ならびに第6図は、本誘導加熱炉の種々の他
の実施例の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an induction heating furnace according to the prior art. FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment of an induction heating furnace according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view of another embodiment of the present induction heating furnace. Figures 4 and 5
6 and 6 are cross-sectional views of various other embodiments of the present induction heating furnace.

詳細な説明 第1図は従来技術による高温誘導炉を示す図で
あり、番号10により参照されている。炉10は
側壁14を有する円筒形容器12と、頂部16
と、底部18とから成る。頂部16は中央に開口
22を有し、開口22は底部18の開口24と垂
直方向に位置合わせをしてある。シリカ製ビーカ
26は頂部28で開き、その底面は開口22,2
4と軸方向に位置合わせをしてある円形状開口3
2を有する。筒形サセプタ34は、ビーカ26の
内部で中央に置かれている。ビーカ26の内側表
面と円筒状サセプタ34の外側表面との間の環状
容積は、ジルコニウムの絶縁性グレン36で充た
されている。円形または方形断面の誘導コイル3
8は電源(図示していない)に接続され、ビーカ
26のまわりに実装されている。容器12は水冷
で、浮遊高周波電磁界を減ずるための遮蔽として
作用する銅、あるいは同様の材料で作られてい
る。サセプタ34は8重量%の酸化イツトリウム
で安定化したジルコニウム、すなわちオハイオ州
ソロン(Ohio,Solon)のジルコア社(Zircoa
Company)の組成1372のジルコニムである。
DETAILED DESCRIPTION FIG. 1 shows a high temperature induction furnace according to the prior art, referenced by the number 10. Furnace 10 includes a cylindrical vessel 12 having sidewalls 14 and a top 16.
and a bottom portion 18. The top 16 has a central aperture 22 that is vertically aligned with an aperture 24 in the bottom 18 . The silica beaker 26 is open at the top 28 and has openings 22, 2 at its bottom.
4 and a circular aperture 3 axially aligned with
It has 2. A cylindrical susceptor 34 is centered within the beaker 26. The annular volume between the inner surface of beaker 26 and the outer surface of cylindrical susceptor 34 is filled with an insulating grain 36 of zirconium. Induction coil 3 with circular or square cross section
8 is connected to a power source (not shown) and mounted around the beaker 26. The container 12 is water cooled and made of copper or similar material to act as a shield to reduce stray radio frequency electromagnetic fields. Susceptor 34 is made of zirconium stabilized with 8% by weight yttrium oxide, namely Zircoa, Solon, Ohio.
Zirconium with composition 1372 from Company).

二酸化ジルコニウムサセプタ34(室温で>
104オーム・cm)の低温度比抵抗は、電力を供給
したRFコイル38の交流電磁界へ直接結合する
には高すぎる。この理由ゆえに、二酸化ジルコニ
ウムのサセプタ34は、室温において軸方向に挿
入した炭素棒(図示していない)に電磁界を結合
することによりプレヒートされている。1000℃を
越える温度で、サセプタ34は電磁界に結合し始
め、ほぼ1400℃まで炭素棒はサセプタに熱的衝撃
を与えることなく耐久することができる。
Zirconium dioxide susceptor 34 (at room temperature >
The low temperature resistivity of 104 ohm-cm) is too high for direct coupling to the alternating electromagnetic field of the powered RF coil 38. For this reason, the zirconium dioxide susceptor 34 is preheated at room temperature by coupling an electromagnetic field to an axially inserted carbon rod (not shown). At temperatures above 1000°C, the susceptor 34 begins to couple to the electromagnetic field, and up to approximately 1400°C the carbon rod can survive without thermal shock to the susceptor.

この方法によつて、炉10の温度は約60分で動
作温度にまであげられる。動作期間中には、ジル
コニウムサセプタ34の温度は監視され、希望す
る設定点の±2℃以内に赤外線パイロメータ(図
示していない)で制御されている。通常使用され
ているフアイバ引出し温度はプレフオームの大き
さとフアイバ引出し速度とに依存し、1900℃と
2300℃との間である。これらの温度において、典
型的には7キロワツトの電力が定常状態動作を維
持するのに必要である。ほぼ4メガヘルツのオー
ダの周波数が、これらの温度における有効な動作
に要求される。大きな粒子ならびに粗いグレンな
どグレン36に対して、RF電磁界は結合されな
い。かくして、動作期間にはサセプタ34の内部
で上昇した温度を維持するための絶縁物としてグ
レン36が働らく。グレン36は電気的に溶融し
た二酸化ジルコニウムで、ニユーヨーク州ナイア
ガラフオールス(New York,Niagra Falls)
のテイー.エー.エムセラミクス(TAM
Ceramics)により製造された二酸化ジルコニウ
ム〔2.38−1.19mm(8〜14メツシユ)〕である。
By this method, the temperature of the furnace 10 can be brought up to operating temperature in about 60 minutes. During operation, the temperature of the zirconium susceptor 34 is monitored and controlled to within ±2° C. of the desired set point with an infrared pyrometer (not shown). The commonly used fiber drawing temperature is 1900°C, depending on the preform size and fiber drawing speed.
It is between 2300℃. At these temperatures, typically 7 kilowatts of power is required to maintain steady state operation. Frequencies on the order of approximately 4 MHz are required for effective operation at these temperatures. For grains 36, such as large particles and coarse grains, no RF electromagnetic field is coupled. Thus, grain 36 acts as an insulator to maintain elevated temperatures within susceptor 34 during operation. Glen 36 is an electrically fused zirconium dioxide manufactured in Niagara Falls, New York.
Tee. A. M Ceramics (TAM)
Zirconium dioxide [2.38-1.19 mm (8-14 mesh)] manufactured by Ceramics).

サセプタ34の内部の温度がいつたん希望する
レベル(たとえば2000℃)に到達したならば、固
体で事実上円筒形のシリカ導波路プレフオーム4
4(想像して描いてある)は、その第1の端46
がRFコイル38の内部でサセプタの中央に置か
れた“温度領域”に置かれるまで軸方向に挿入さ
れる。導波路フアイバ52を引出す点からプレフ
オームの端部で、小さな容積48を再流入される
ように上昇温度がプレフオーム44を加熱してい
る。
Once the temperature inside the susceptor 34 reaches the desired level (e.g. 2000°C), the solid, virtually cylindrical silica waveguide preform 4
4 (imagined and drawn) is its first end 46
is inserted axially inside the RF coil 38 until it is located in a "temperature zone" located in the center of the susceptor. At the end of the preform from the point of withdrawal of the waveguide fiber 52, the increased temperature heats the preform 44 as it reenters the small volume 48.

かかる技法が最も有効であるとは云え、或る時
間の後に、二酸化ジルコニウムのきわめて小さな
粒子はプレフオーム44、ならびに/あるいはフ
アイバ52上に堆積していることは判つている。
そこで、かかる粒子は導波路フアイバ52に引出
され、導波路フアイバ52を汚染する。かかる汚
染は強度の低いフアイバを招き、事実上フアイバ
の生産歩どまりを減少させる。温度上昇下でサセ
プタ34に形成された微小クラツクから小さな二
酸化ジルコニウム粒子が発生するものと広く信じ
られている。
Although such techniques are most effective, it has been found that after some time, very small particles of zirconium dioxide are deposited on preform 44 and/or fiber 52.
Such particles are then drawn into the waveguide fiber 52 and contaminate the waveguide fiber 52. Such contamination results in a weaker fiber, effectively reducing fiber production yield. It is widely believed that small zirconium dioxide particles are generated from microcracks that form in susceptor 34 under elevated temperatures.

炉10を組立てる前にサセプタ34の内側表面
上へ、固相プレフオーム44のすすの薄膜層とし
て同じ材料(すなわちSiO2)のすすの薄膜層を
堆積することにより、本発明は上記問題点を解決
するものである。次に、第2図に示すように、サ
セプタ34は炉10の内側に置かれ、固定された
層54(第2図)へあらかじめ堆積されているす
すを固定した後でプレフオーム44の一部分を再
流入させるよう約2000℃の上昇温度を有するサセ
プタの内部の中央に温暖領域を形成するため、コ
イル38には電力を加えてある。次に、第1図に
記載されているように、プレフオーム44の再流
入部分48かフアイバ52を引出す。引出された
フアイバ52はほとんど汚染されていないことが
判つており、その結果、事実上強度が高く、被覆
のないサセプタ34を備えた炉10において引出
されたフアイバよりも大きな生産歩でまりを招い
ている。
The present invention solves the above problems by depositing a thin layer of soot of the same material (i.e., SiO 2 ) as the thin layer of soot of the solid state preform 44 on the inner surface of the susceptor 34 before assembling the furnace 10. It is something to do. Next, as shown in FIG. 2, a susceptor 34 is placed inside the furnace 10 to recycle a portion of the preform 44 after fixing the previously deposited soot into a fixed layer 54 (FIG. 2). Coil 38 is energized to create a warm region in the center of the interior of the susceptor having an elevated temperature of approximately 2000° C. for entry. The re-entering portion 48 of the preform 44 then withdraws the fibers 52 as shown in FIG. The drawn fiber 52 has been found to be substantially free of contamination and, as a result, is substantially stronger and results in a greater production yield than fiber drawn in the furnace 10 with an uncoated susceptor 34. I'm there.

逆に、その上にすすを有するサセプタ34は分
離された炉に置き、すすを固定されているすすの
層54に固定する、すなわちシンターするためほ
ぼ1700℃の温度に加熱することができる。次に、
サセプタ34を除去して誘導炉10に挿入するこ
とができる。機構が完全に理解されないとは云
え、固定されているすすの層54の一部分がサセ
プタ34のなかの微小クラツクに拡散して行き、
(1)封じを形成する。(2)接着剤として作用するもの
と信じられている。さらに、固定されているすす
54のきわめて薄い層はサセプタ34の表面に残
り、事実上、サセプタ表面から粒子を除去してプ
レフオーム44に望ましくなく移動して行くこと
を事実上不可能にする。好ましいことに、サセプ
タ34の表面から堆積できる固定されたすす54
のいずれかは、プレフオーム44と固定されたす
すとが同一の材料である限り引出されたフアイバ
52には影響しない。
Conversely, the susceptor 34 with soot thereon can be placed in a separate furnace and heated to a temperature of approximately 1700° C. to fix, or sinter, the soot into the fixed soot layer 54. next,
Susceptor 34 can be removed and inserted into induction furnace 10. Although the mechanism is not fully understood, a portion of the fixed soot layer 54 diffuses into microcracks within the susceptor 34.
(1) Form a seal. (2) Believed to act as an adhesive. Additionally, a very thin layer of fixed soot 54 remains on the surface of susceptor 34, making it virtually impossible to remove particles from the susceptor surface and undesirably migrate into preform 44. Preferably, fixed soot 54 that can be deposited from the surface of susceptor 34
does not affect the drawn fiber 52 as long as the preform 44 and the fixed soot are the same material.

サセプタ34の内側表面上にシリカのすす
(SiO2)を堆積すると云う概念は、当業者には材
料の共晶が形成されるように考えられるため、容
易に考えられるものではない。かかる共晶はサセ
プタ34に対する電磁界の結合効率に好ましくな
い影響を与え、温度領域に低い、ならびに/ある
いは制御できない温度を招く結果となる。驚くべ
きことに、サセプタ34の表面上に固定されたす
すの層54へシリカのすすを堆積し、固定するこ
とは、炉10の動作に有害な影響を与える。
The concept of depositing silica soot ( SiO2 ) on the inner surface of the susceptor 34 is not readily considered by those skilled in the art, as it would appear that a eutectic of the material would form. Such eutectics have an undesirable effect on the coupling efficiency of the electromagnetic field to the susceptor 34, resulting in low and/or uncontrollable temperatures in the temperature range. Surprisingly, the deposition and fixation of silica soot into the fixed soot layer 54 on the surface of the susceptor 34 has a detrimental effect on the operation of the furnace 10.

旋盤のなかですす堆積トーチの方向に向けなが
ら、旋盤上のサセプタを回転することによりサセ
プタ34の内側表面上にすすを堆積させた。いつ
たん希望する厚さ(すなわち、1〜2mm)が堆積
されると、すす堆積トーチは閉塞され、被覆され
たサセプタ34を上記のように炉に配置した。
Soot was deposited on the inner surface of the susceptor 34 by rotating the susceptor on the lathe while pointing the soot deposition torch in the lathe. Once the desired thickness (i.e., 1-2 mm) was deposited, the soot deposition torch was closed and the coated susceptor 34 was placed in the furnace as described above.

第3図に示すような、いま一つの実施例におい
ては、サセプタ34は複数の積み重ねたサセプタ
管62から成り立つ。中央のサセプタ管62のみ
がサセプタの内側表面に加えられたすすの被覆を
有し、すすの被覆は次に上記設定された固定すす
層54のなかに固定される。中央のサセプタ管6
2の中央位置は、事実上“温暖領域”に相当し、
“温暖領域”において、プレフオーム44の一部
分は第1図に示すようなプレフオームから引出さ
れたフアイバ52に対して再流入させている。再
び、かかる被覆は事実上、二酸化ジルコニウム粒
子がプレフオーム44に移動して行かないよう防
止することが判つている。
In another embodiment, as shown in FIG. 3, the susceptor 34 is comprised of a plurality of stacked susceptor tubes 62. Only the central susceptor tube 62 has a soot coating applied to the inner surface of the susceptor, which is then fixed into the fixed soot layer 54 set above. Central susceptor tube 6
The center position of 2 corresponds in fact to the "warm region",
In the "warm region", a portion of preform 44 is reflowed into fiber 52 drawn from the preform as shown in FIG. Again, such a coating has been found to substantially prevent zirconium dioxide particles from migrating into the preform 44.

上記のように、クラツクが比較的小さい(たと
えば、0.038cm幅〔0.015幅〕)時には上記技術は
満足に機能するが、かかる技術を使つて大きなク
ラツクを封じ込むことはできない。グレン36か
らの二酸化ジルコニウムの顕微鏡的な大きさの粒
子は、サセプタ34の内部の煙突効果によつて引
起こされたガス流により大きなクラツクを介して
引出されている。それゆえ、本発明に従い、二酸
化ジルコニウムのきわめて小さな粒子がグレン3
6からかかる大きなクラツクを通つてプレフオー
ム44ならびに/あるいはフアイバ52の上に堆
積して行くのを事実上除去するための、さらに他
の変形(第4図参照)が実施されている。第4図
は3層に積堆された二酸化ジルコニウム管53か
ら成り立つサセプタ34を備えた炉10を示す図
であり、二酸化ジルコニウム管55にはシリカの
すすが中間の管のみの内側表面上に堆積されてい
る。さらに、二酸化ジルコニウム円筒62はサセ
プタ管53に関して、円筒とサセプタ管53との
間に空間64を保つて配置されている。円筒62
は電力を加えたコイル38の電磁界に対して誘電
的に結合しないように高密度のサセプタ管53よ
りも十分に密度が低いものである(たとえば、20
〜30%の多孔質)。円筒62はカルシウムで安定
化した二酸化ジルコニウムの粗いグレンから成り
立ち、このグレンはオハイオ州ソロン(Ohio,
Solon)のジルコニア社(Zirconia Company)
で製造された組成#1247のものである。
As noted above, while the above techniques work satisfactorily when the cracks are relatively small (eg, 0.038 cm wide [0.015 cm wide]), large cracks cannot be contained using such techniques. Microscopic particles of zirconium dioxide from grain 36 are drawn through a large crack by the gas flow caused by the chimney effect inside susceptor 34. Therefore, according to the invention, very small particles of zirconium dioxide
Yet another modification (see FIG. 4) has been implemented to virtually eliminate the build-up of fibers 44 and/or fibers 52 through such large cracks. FIG. 4 shows a furnace 10 with a susceptor 34 consisting of zirconium dioxide tubes 53 stacked in three layers, with silica soot deposited on the inner surface of only the middle tubes. has been done. Further, the zirconium dioxide cylinder 62 is arranged with respect to the susceptor tube 53 with a space 64 maintained between the cylinder and the susceptor tube 53. cylinder 62
has a sufficiently lower density than the high-density susceptor tube 53 so as not to inductively couple to the electromagnetic field of the energized coil 38 (for example, 20
~30% porous). Cylinder 62 is comprised of coarse grains of calcium stabilized zirconium dioxide, which are manufactured in Solon, Ohio.
Zirconia Company of Solon
It is of composition #1247 manufactured by

炉10を加熱するに伴つて、粒子化された二酸
化ジルコニウムが導波路プレフオーム44上に移
動して行かないように、上記のようにしてシリカ
のすすは中央のサセプタ管53の内側上で層54
内へと固定されて行く。さらに、サセプタ管53
における大きな、封じられていないクラツクを通
つて引出されるグレン36からの顕微鏡的な粒子
化に対する障壁として円筒62が作用する。
As the furnace 10 heats up, the silica soot is deposited in a layer 54 on the inside of the central susceptor tube 53 to prevent particulate zirconium dioxide from migrating onto the waveguide preform 44.
It becomes fixed inside. Furthermore, the susceptor pipe 53
The cylinder 62 acts as a barrier to microscopic particulation from the grain 36 which is drawn through the large, unconfined crack in the grain 36.

第5図に示すさらに他の実施例において中央の
サセプタ管53は、サセプタの内側表面上のすす
に加えて多孔質シリカのすす68で外側表面上に
も被覆される。すす68は、頂部と底部とのサセ
プタ管53のみの外側表面上にも堆積される。
(サセプタ管53の外側表面と円筒62の内側表
面との間の距離は測定されていないが、説明を明
確に行なうために誇張してある。)コイル38は
温度をあげるために電力を加えてあり、中央のサ
セプタ管53の両側は層54,54′へと固定し
てある。第3図より明らかなように、頂部と底部
とのサセプタ管53の外側表面上のガラスのすす
68は固定されないままであり、サセプタ管53
と円筒62との間で同心円上の整合が保たれてい
る。
In yet another embodiment shown in FIG. 5, the central susceptor tube 53 is coated with porous silica soot 68 on the outer surface in addition to the soot on the inner surface of the susceptor. Soot 68 is also deposited on the outer surfaces of only the top and bottom susceptor tubes 53.
(The distance between the outer surface of susceptor tube 53 and the inner surface of cylinder 62 has not been measured, but is exaggerated for clarity.) Coil 38 is energized to raise the temperature. , and both sides of the central susceptor tube 53 are fixed to the layers 54, 54'. As is clear from FIG. 3, the glass soot 68 on the outer surface of the susceptor tube 53 at the top and bottom remains unfixed and
Concentric alignment is maintained between the cylinder 62 and the cylinder 62.

第6図に示す本発明のさらに他の実施例におい
ては、シリカのすす68を円筒62の内側表面上
に堆積し、サセプタ管53のまわりにこぎれいに
滑らせた。中央のサセプタ管53はその内側表面
上をシリカのすすで被覆した。コイル38に通電
するに際して、すすあるいは中央サセプタ管53
の内側を層54のなかに固定し、円筒62の中央
の内側表面上に固定されたシリカのすすの一部分
を固定されているすす層54′のなかに固定する
一方で、サセプタ管53と円筒62との間に隔て
て同心円状に整合しておくため、すすの残りを多
孔質、すなわち固定しないで保つてある。
In yet another embodiment of the invention, shown in FIG. 6, silica soot 68 is deposited on the inside surface of cylinder 62 and slipped neatly around susceptor tube 53. The central susceptor tube 53 was coated with silica soot on its inside surface. When energizing the coil 38, soot or central susceptor tube 53
The inside of the susceptor tube 53 and the cylinder are fixed in the layer 54, and a portion of the silica soot fixed on the central inner surface of the cylinder 62 is fixed in the fixed soot layer 54'. 62 and in concentric alignment, the soot residue is kept porous, ie, unfixed.

ここに記載する実施例は、単に発明の原理を示
すにすぎないものと理解すぺきである。上記実施
例に対して種々の変形は発明の原理を実施し、発
明の精神と範囲との範ちゆうに入るものとして、
当業者によつて行なうことができるものである。
例えば、導波路について記載されているとは云
え、発明の概念は、中央に置いた管状加熱素子
(たとえばマツフル炉)を備えた他の炉(すなわ
ち抵抗炉)において有利に使用できるものであ
る。
It is to be understood that the embodiments described herein are merely illustrative of the principles of the invention. Various modifications to the embodiments described above may embody the principles of the invention and are within the spirit and scope of the invention.
This can be done by a person skilled in the art.
For example, although described with respect to waveguides, the inventive concepts can be advantageously used in other furnaces (i.e., resistance furnaces) with centrally located tubular heating elements (e.g., Matsufuru furnaces).

JP50160483A 1982-05-28 1983-04-11 Improved zirconia induction furnace Granted JPS59500912A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US383066 1982-05-28
PCT/US1983/000512 WO1983004364A1 (en) 1982-05-28 1983-04-11 Modified zirconia induction furnace
US383386 1989-07-20

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Publication Number Publication Date
JPS59500912A JPS59500912A (en) 1984-05-24
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