JPH09142869A - マグネシア・ファイバ引張り炉 - Google Patents

マグネシア・ファイバ引張り炉

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JPH09142869A
JPH09142869A JP8289683A JP28968396A JPH09142869A JP H09142869 A JPH09142869 A JP H09142869A JP 8289683 A JP8289683 A JP 8289683A JP 28968396 A JP28968396 A JP 28968396A JP H09142869 A JPH09142869 A JP H09142869A
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JP
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susceptor
furnace
magnesia
zirconia
beaker
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JP8289683A
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English (en)
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Frank Vincent Dimarcello
ヴィンセント デマルセロ フランク
Jr James William Fleming
ウィリアム フレミング ジュニヤ ジェームス
Jr Arthur Clifford Hart
クリフォード ハート ジュニヤ アーサー
Richard G Huff
ガーナー ハフ リチャード
Karen S Kranz
エス.クランツ カレン
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AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/22Furnaces without an endless core
    • 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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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2205/00Fibre drawing or extruding details
    • C03B2205/60Optical fibre draw furnaces
    • C03B2205/70Draw furnace insulation

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、マグネシア・ファイバ引張り炉を
提供する。 【解決手段】 改善されたファイバ引張り炉を有するフ
ァイバ引張り装置が実現される。その場合、内部ジルコ
ニア管はシリカビーカ内の半径方向に分離されたマグネ
シアの環状絶縁領域により、囲まれている。マグネシア
はジルコニアとほぼ同じ融点をもつが、マグネシアの導
電率は本質的に低く、より高いRFパワーに耐えられ
る。更に、マグネシアはジルコニアより、シリカ中に溶
解し、粒がファイバを汚染する可能性が減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【本発明の分野】本発明はガラスプリフォームから、光
ファイバを引く装置、具体的には改善された誘導加熱炉
を用いたファイバ引張り装置に係る。
【0002】
【本発明の背景】低損失の溶融シリカ光ファイバの開発
により、ガラスプリフォームから高強度ファイバを引張
るための高温(たとえば約2000℃)加熱源の研究が
始まった。可能な加熱源の中で、酸−水素トーチ、CO
2 レーザ、誘導炉及び抵抗炉が、高シリカファイバを引
張るために、一般に用いられてきた。トーチ法は高価で
はないが、ファイバの長距離に渡って、均一な直径を保
つことができない。CO2レーザは最も清浄な引張り雰
囲気を作るが、レーザは引張りのためエネルギーを半径
方向に分布させるのに、特別な光学設計を必要とし、パ
ワーが限られる。誘導炉は最も有用な高温源の1つであ
る。
【0003】シリカファイバを引張るための誘導炉につ
いては、アール・ビー・ランク(R.B.Runk)
“精密シリカ導波路を引張るためのジルコニア誘導
炉”、オプティカル・ファイバ・トランスミッションI
Iテクニカル・ダイジェスト(Optical Fib
er Transmission II Techni
cal Digest)(TuB5−1)(1977、
2月22−24日)に述べられている。典型的な場合、
ファイバ誘導炉はラジオ周波コイル(“RFコイル”)
内に配置された管状のジルコニアサセプタを用いる。ジ
ルコニアサセプタを約2100℃の所望の温度に加熱し
た後、ガラスプリフォームロッドを高温領域として知ら
れるサセプタの中央に導入する。プリフォームの一部は
再流動化し、光ファイバは再流動化した部分から引張ら
れる。
【0004】従来のジルコニアファイバ引張り炉は、溶
融石英の外部円筒ビーカ、ジルコニアの内部管及びジル
コニア細粒で満たしたその間の絶縁領域を含む。サセプ
タの軸領域を調べられるよう、炉を貫いて半径方向の測
温管が入れられている。
【0005】これらの従来の炉は長年ファイバを生成し
てきたが、多くの問題がある。絶縁領域から、時ととも
にジルコニア粒子がファイバを汚染し、損傷させる。ま
た、ジルコニア細粒を貫く測温管は、時間とともに、た
るむ傾向にあり、温度の読みを誤り、炉の損傷を早め
る。
【0006】より大きなプリフォームを用い、引張り速
度を増し、より高い炉温度を用いるという最近の傾向に
より、従来の炉設計の弱点が明らかになった。ジルコニ
ア絶縁細粒が互いにシンタし、溶融して、ジルコニア管
の最高温部を完全に囲むドーナツ状の塊を形成する多く
の事件があった。ジルコニア細粒が溶融を始めると、R
F電界が溶融した塊中に結合し、更にシンタ及び溶融を
起こす。この現象により、システムにかかるパワーを増
加させ、最後に炉を破損させる。従って、高温動作にお
いて、安定性の増した新しい炉を設計する必要がある。
【0007】
【本発明の要約】改善されたファイバ引張り炉を有する
ファイバ引張り炉が、実現される。その場合、内部ジル
コニア管はシリカビーカ内のマグネシアの半径方向に分
離された環状絶縁領域により、囲まれている。マグネシ
アはジルコニアとほぼ同じ融点をもつが、マグネシアの
導電率は本質的に低いため、より高いRFパワーに耐え
ることができる。更に、マグネシアはジルコニアよりシ
リカ中により溶融し、ファイバを特に汚染する可能性は
下がる。
【0008】
【詳細な記述】図面を参照すると、図1は外部シリカビ
ーカ11、内部ジルコニアサセプタ管12及びビーカと
管の間に配置されたマグネシア(MgO)耐熱剤
(“粒”)の絶縁層13を含む炉のコア10の断面図で
ある。マグネシア粒は粒をその位置に保つため、高密度
マグネシア管14により囲むと、有利である。コアの中
心に、光学的に接近するため、配置管9を設けると、有
利である。
【0009】ビーカ11は側壁及び中心開孔16を有す
る底面15を有する最上部開孔シリカ容器が好ましい。
底面にフレームで封じるのが好ましい側壁は、アルミノ
ケイ酸塩絶縁層17で絶縁すると、有利である。
【0010】ジルコニアサセプタ管12は絶縁層13内
に、半径方向に配置され、ビーカ11内で中心に置くこ
とが好ましい。高温での好ましくない化学反応を避ける
ため、サセプタはマグネシア絶縁体(たとえば管14)
から離すのが好ましい。サセプタの内部表面18は、炉
開口を作る。
【0011】耐熱性粒子のサセプタ12内部への移動を
防止するため、シリカビーカの最上部及び底面に、環状
耐熱性フェルト円盤19を設けると、有利である。粒子
はサセプタ内でプリフォーム又はファイバを汚染する可
能性がある。耐熱性フェルト円盤については、ここに参
照文献として含まれている1985年10月15日に、
ベア(Bair)らに承認された米国特許第4,54
7,644号に述べられている。
【0012】典型的な実施例において、シリカビーカは
直径6インチ、長さ12インチの円筒状ビーカである。
ジルコニアサセプタ管12はスタネルコ・プロダクツ
(Stanelco Products)社により製造
されたイフトリア安定化ジルコニアである。サセプタは
直径約3インチで、ビーカよりやや長いことが望ましい
円筒管でよい。絶縁粒子13はマーチン−マリエッタ・
マグネシア・スペシアルティーズ(Martin−Ma
rietta Magnesia Specialti
es)社製のMag Chem P−98マグネシア
で、高密度マグネシア管14はオザーク・テクニカル・
セラミックス(Ozark Technical Ce
ramics)社製の、高密度マグネシアの3mm厚の
管である。
【0013】図2は図1のコアを用いた誘導炉20を示
す。炉20はRF誘導コイル21内に配置されたシリカ
ビーカ11(及びその内容物)を含む。ビーカ及びコイ
ルは、円筒状銅シェルのような金属ケース22により、
囲まれている。ケースはコイル21からのラジオ周波浮
遊放射を減らすための遮蔽として働き、水のような冷却
剤の循環のため、冷却コイル23を含むのが望ましい。
典型的な実施においては、4〜8巻数の誘導コイル及び
3〜5MHzラジオ周波電力源が、サセプタとの結合に
効果的である。
【0014】このファイバ引張り炉の利点は、多種多様
である。マグネシアはジルコニアより本質的に低い導電
性を有し、より高いRFパワーの使用に耐える。更に、
マグネシアはジルコニアよりシリカ中に溶融し、ファイ
バの粒子による汚染の可能性を下げる。加えて、マグネ
シア絶縁粒を、ジルコニアサセプタから絶縁するために
用いられるマグネシア管は、測温配置管に対する適当な
内部支持となる。更に、従来の設計に対するこの設計の
低重量及び価格により、現在の技術のプリフォームに適
合するよう、炉が大きくなるにつれ、明らかに利点とな
る。マグネシウム酸化物はジルコニウム酸化物のバルク
密度の約2分の1であるから、炉はかなり軽く、製作雰
囲気中で扱いやすくなる。また、マグネシウム酸化物粒
は化学プロセス及び耐熱剤に用いるため、大量に作製さ
れるから、現在用いられている特別に作られるジルコニ
アより、低価格である。加えて、この炉の設計により、
引張り塔からシリカビーカを移動することなく、ジルコ
ニアサセプタのとりはずしと交換が可能になる。
【0015】図3は図1及び図2の改善されたファイバ
引張り装置を、模式的に示す。要するに、炉20は従来
のプリフォーム供給機構31から、ガラスプリフォーム
30を受けるようマウントされる。プリフォームは炉コ
アに供給され、光ファイバ32はプリフォームの加熱端
から引張られる。引かれたファイバは次に、直径モニタ
ー33及び冷却領域34を通して移動させる。部分的に
冷却されたファイバは、被覆形成機35を通り、そこで
保護用ポリマ被覆が形成される。被覆はモニター36に
より、中心があっていることをモニターし、被覆された
ファイバは焼きなまし位置37で焼きなまし、モニター
38で焼きなまされた直径を検査し、リール(図示され
ていない)に巻きとるため、巻き上げ機39を通過させ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】誘導炉のコアの断面図である。
【図2】図1のコアを用いた誘導炉の垂直断面図であ
る。
【図3】図2の誘導炉を用いたファイバ引張り装置の概
略図である。
【符号の説明】
9 配置管 10 コア 11 外部シリカビーカ、ビーカ 12 サセプタ管、サセプタ 13 絶縁層、絶縁粒子、 14 管 15 底面 16 中心開孔 17 絶縁層 18 内部表面 19 フェルト円盤 20 誘導炉、炉 21 RF誘導コイル、コイル 22 金属ケース 23 冷却コイル 30 プリフォーム 31 プリフォーム供給機構 32 光ファイバ 33 直径モニター 34 冷却領域 35 被覆形成機 36 モニター 37 焼きなまし位置 38 モニター 39 巻き上げ機
フロントページの続き (72)発明者 ジェームス ウィリアム フレミング ジ ュニヤ アメリカ合衆国 07090 ニュージャーシ ィ,ウエストフィールド,タットル パー クウェイ 245 (72)発明者 アーサー クリフォード ハート ジュニ ヤ アメリカ合衆国 07930 ニュージャーシ ィ,チェスター,ノース ロード 396 (72)発明者 リチャード ガーナー ハフ アメリカ合衆国 07920 ニュージャーシ ィ,バスキング リッジ,ハイランド ア ヴェニュー 83 (72)発明者 カレン エス.クランツ アメリカ合衆国 08846 ニュージャーシ ィ,ミドルセックス,パーク プレイス 7

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラスロッドを受けるための内部領域を
    有するジルコニアサセプタ;前記ジルコニアサセプタを
    囲む円筒状シリカビーカ;前記サセプタ及び前記ビーカ
    間の、マグネシア粒を含む絶縁領域を含むガラスロッド
    加熱用の炉。
  2. 【請求項2】 前記マグネシア粒と前記サセプタ間に配
    置された前記粒をその位置に保つためのマグネシア管を
    更に含む請求項1記載の炉。
  3. 【請求項3】 前記マグネシア管は前記サセプタから分
    離されている請求項2記載の炉。
  4. 【請求項4】 前記ビーカ及び前記マグネシア粒間に配
    置されたアルミノケイ酸塩絶縁体の層を更に含む請求項
    1記載の炉。
  5. 【請求項5】 前記炉を加熱するためのRF誘導コイル
    を更に含む請求項1記載の炉。
  6. 【請求項6】 前記コイルからの放射が、前記炉から逃
    げないように、前記RF誘導コイルを本質的に囲む金属
    シェルを更に含む請求項5記載の炉。
  7. 【請求項7】 ガラスプリフォームを炉中に供給するた
    めのプリフォーム供給機構;前記プリフォームから光フ
    ァイバを引くための装置;及び前記プリフォームを受
    け、プリフォームの少なくとも一部を、再流動化温度ま
    で加熱するための開孔を有し、ジルコニアサセプタ管を
    含み、前記サセプタを囲む円筒状シリカビーカ及び前記
    サセプタ及び前記ビーカ間のマグネシアを含む絶縁領域
    を含むガラスファイバを引張るための装置。
JP8289683A 1995-10-31 1996-10-31 マグネシア・ファイバ引張り炉 Pending JPH09142869A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/551240 1995-10-31
US08/551,240 US5698124A (en) 1995-05-18 1995-10-31 Magnesia fiber draw furnace

Publications (1)

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JPH09142869A true JPH09142869A (ja) 1997-06-03

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ID=24200435

Family Applications (1)

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JP8289683A Pending JPH09142869A (ja) 1995-10-31 1996-10-31 マグネシア・ファイバ引張り炉

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US (1) US5698124A (ja)
EP (1) EP0771764A1 (ja)
JP (1) JPH09142869A (ja)

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EP0771764A1 (en) 1997-05-07
US5698124A (en) 1997-12-16

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