RU2245853C2 - Method of production of a porous billet of glass (alternatives) - Google Patents
Method of production of a porous billet of glass (alternatives) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245853C2 RU2245853C2 RU2003100421/03A RU2003100421A RU2245853C2 RU 2245853 C2 RU2245853 C2 RU 2245853C2 RU 2003100421/03 A RU2003100421/03 A RU 2003100421/03A RU 2003100421 A RU2003100421 A RU 2003100421A RU 2245853 C2 RU2245853 C2 RU 2245853C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- glass preform
- porous glass
- porous
- preform
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к улучшенному процессу BAD (процессу вакуумирования в ковше с электродуговым переплавом), который делает возможным однородное осаждение стеклянных микрочастиц даже при производстве крупной пористой заготовки стекла.The present invention relates to an improved BAD process (vacuum process in a ladle with electric arc remelting), which makes it possible to uniformly deposit glass microparticles even in the manufacture of large porous glass preforms.
Производство пористой заготовки стекла, используемой для изготовления силикатного оптического волокна, можно осуществить разнообразными способами. Одним хорошо известным примером данных способов является способ BAD. В способе BAD стеклянные микрочастицы, синтезируемые горелкой для формирования сердцевины, осаждаются на торцевой части поддерживаемого в вертикальном положении стержня, в то время как стержень вращается, и сердцевина пористой заготовки стекла, которая будет образовывать сердцевину оптического волокна, создается в форме прута. В то же время микрочастицы стекла, синтезируемые горелкой для формирования оболочки, осаждаются по периметру сердцевины пористой заготовки стекла с образованием оболочки пористой заготовки стекла, которая составляет часть или всю оболочку. Таким образом изготавливают пористую заготовку. Полученную таким образом пористую заготовку затем подвергают высокотемпературному нагреву, осуществляя обезвоживание и отверждение для получения прозрачной заготовки стекла. Данную прозрачную заготовку стекла затем вытягивают с получением оптического волокна.The production of the porous glass preform used for the manufacture of silicate optical fiber can be carried out in a variety of ways. One well-known example of these methods is the BAD method. In the BAD method, glass microparticles synthesized by the burner to form the core are deposited on the end of the upright rod while the rod rotates and the core of the porous glass preform, which will form the core of the optical fiber, is created in the form of a rod. At the same time, glass microparticles synthesized by the burner to form a shell are deposited along the perimeter of the core of the porous glass preform to form a shell of the porous glass preform, which forms part or all of the shell. Thus, a porous preform is made. The porous preform thus obtained is then subjected to high temperature heating by dewatering and curing to obtain a transparent glass preform. This transparent glass preform is then pulled to form an optical fiber.
Для того чтобы синтезировать микрочастицы стекла в горелках для формирования сердцевины и оболочки, подаются газообразные исходные материалы, такие как тетрахлорид кремния (SiCl4) и тетрахлорид германия (GeCl4), горючие газы, такие как водород, поддерживающие газы для усиления горения, такие как кислород, и инертные газы, такие как аргон. Кроме того, для получения оптического волокна с профилем распределения показателя преломления в горелки для формирования сердцевины и оболочки, соответственно, подают различные композиции газообразных исходных материалов. А именно, к части, представляющей собой сердцевину, в особой концентрации добавляют такую добавку, как GeO2, посредством чего создавая оптическое волокно с заданным профилем распределения показателя преломления.In order to synthesize glass microparticles in the burners to form the core and shell, gaseous feed materials such as silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and germanium tetrachloride (GeCl 4 ), combustible gases such as hydrogen, support gases for enhancing combustion, such as oxygen, and inert gases such as argon. In addition, to obtain an optical fiber with a distribution profile of the refractive index, various compositions of gaseous starting materials are supplied to the burners for forming the core and the sheath, respectively. Namely, an additive such as GeO 2 is added to the core core portion at a particular concentration, whereby creating an optical fiber with a given refractive index distribution profile.
Кроме того, для обеспечения конкретного профиля распределения показателя преломления в оптическом волокне к сердцевине добавляют такую легирующую добавку, как GеО2, и далее соответствующим образом контролируют температуру поверхности сердцевины пористой заготовки стекла, чтобы добавить конкретное количество присадки. Это обусловлено тем, что в зависимости от используемой добавки эффективность введения добавки, т.е. легирующей добавки, введенной в сердцевину пористой заготовки стекла, может сильно различаться в зависимости от температуры поверхности сердцевины пористой заготовки стекла.In addition, to provide a specific refractive index distribution profile in the optical fiber, a dopant such as GeO 2 is added to the core, and then the surface temperature of the core of the porous glass preform is appropriately controlled to add a specific amount of additive. This is due to the fact that, depending on the additive used, the effectiveness of the introduction of the additive, i.e. the dopant added to the core of the porous glass preform can vary greatly depending on the surface temperature of the core of the porous glass preform.
Поэтому, например, радиационные пирометры помещают вокруг сердцевины пористой заготовки стекла и измеряют распределение температуры по поверхности сердцевины пористой заготовки стекла. Основываясь на данных измеренных значениях, условия нагрева, такие как количество подаваемого в горелку для формирования сердцевины горючего газа и взаимное расположение горелки для формирования сердцевины и сердцевины пористой заготовки стекла, и температуру поверхности сердцевины пористой заготовки стекла контролируют так, чтобы добавка вводилась при желательном распределении концентрации.Therefore, for example, radiation pyrometers are placed around the core of the porous glass preform and the temperature distribution is measured over the surface of the core of the porous glass preform. Based on these measured values, heating conditions, such as the amount supplied to the burner to form the core of the combustible gas and the relative position of the burner to form the core and the core of the porous glass preform, and the surface temperature of the core of the porous glass preform are controlled so that the additive is introduced at the desired concentration distribution .
Кроме того, для облегчения измерений обычно температуру измеряют, помещая радиационные пирометры вокруг поперечного направления сердцевины пористой заготовки стекла.In addition, to facilitate measurements, the temperature is usually measured by placing radiation pyrometers around the transverse direction of the core of the porous glass preform.
Например, в The Transaction of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol.J65-C, №4, p.292-299, April, 1982 описывается, что существует соответствующий диапазон температур поверхности сердцевины пористой заготовки стекла при введении добавки GeO2 при способе BAD.For example, The Transaction of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol. J65-C, No. 4, p. 292-299, April, 1982, describes that there is a corresponding temperature range of the surface surface of the core of a porous glass preform when GeO 2 is added when BAD method.
Однако в последние годы существует тенденция увеличения размеров пористой заготовки с целью уменьшения стоимости производства оптического волокна. С другой стороны, при увеличении размеров пористой заготовки происходит увеличение внешнего диаметра сердцевины пористой заготовки стекла. В результате, тогда как ранее распределение температуры торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла было приблизительно постоянным при осаждении микрочастиц стекла, вокруг торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла вследствие большего диаметра сердцевины пористой заготовки стекла возникают изменения температуры, которыми нельзя пренебрегать.However, in recent years there has been a tendency to increase the size of the porous preform in order to reduce the cost of manufacturing optical fiber. On the other hand, with an increase in the size of the porous preform, the outer diameter of the core of the porous glass preform increases. As a result, whereas previously the temperature distribution of the end part of the core of the porous glass preform was approximately constant when the microparticles of glass were deposited, temperature changes occurring around the end part of the core of the porous glass preform due to the larger diameter of the core of the porous glass preform can not be neglected.
Зоны торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла являются наиболее центрально расположенными областями в профиле коэффициента преломления, которые образуют оптическое волокно. Для получения желаемых характеристик необходимо контролировать температуру поверхности, особенно там, где в данной области осаждается сердцевина пористой заготовки стекла. Однако, когда перепады температуры в этой области в сердцевине пористой заготовке стекла становятся значительными, данное распределение температуры нельзя соответствующим образом контролировать, так что концентрация легирующей добавки не является однородной. В результате возникает значительный разброс характеристик оптического волокна, так что нельзя изготовить оптическое волокно со стабильными характеристиками. Когда разброс значений температуры в данной области становится значительным, прилипание и осаждение микрочастиц стекла становится неоднородным в радиальном направлении, приводя к образованию неровной поверхности сердцевины пористой заготовки стекла (в данном описании называемой “пористой заготовкой стекла с неровной поверхностью”). В результате невозможно продолжать изготовление пористой заготовки.The zones of the end part of the core of the porous glass preform are the most centrally located regions in the refractive index profile that form the optical fiber. To obtain the desired characteristics, it is necessary to control the surface temperature, especially where the core of the porous glass preform is deposited in this area. However, when the temperature drops in this region in the core of the porous glass preform become significant, this temperature distribution cannot be adequately controlled, so that the concentration of the dopant is not uniform. As a result, there is a significant variation in the characteristics of the optical fiber, so that it is impossible to produce an optical fiber with stable characteristics. When the temperature spread in this area becomes significant, the adhesion and deposition of the glass microparticles becomes non-uniform in the radial direction, leading to the formation of an uneven core surface of the porous glass preform (hereinafter referred to as “porous glass preform with an uneven surface”). As a result, it is not possible to continue manufacturing the porous preform.
Исходя из вышеизложенного задачей изобретения является предложение способа получения пористой заготовки, при котором легирующую добавку можно стабильно ввести в сердцевину пористой заготовки стекла и можно предотвратить образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью.Based on the foregoing, the object of the invention is to propose a method for producing a porous preform in which a dopant can be stably introduced into the core of a porous glass preform and the formation of a porous glass preform with an uneven surface can be prevented.
Вышеуказанные проблемы решаются способом получения пористой заготовки, при котором сердцевину пористой заготовки стекла получают осаждением микрочастиц стекла, синтезируемых гидролизом в пламени или термическим окислением газообразных исходных материалов, инжектируемых из горелки для формирования сердцевины, на конец стержня, в то время как оболочка пористой заготовки стекла формируется осаждением микрочастиц стекла, синтезируемых гидролизом в пламени или термическим окислением газообразных исходных материалов, инжектируемых из горелки для формирования оболочки, вокруг сердцевины пористой заготовки стекла; причем измеряют распределение температуры по поверхности торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла, и условия нагрева горелкой для формирования сердцевины устанавливают таким образом, что температура Тc в центральной точке торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла находится в диапазоне от 500 до 1000°С и, более предпочтительно, в диапазоне от 600 до 950°С, и разность Тm-Тc между максимальной температурой поверхности Тm торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла и температурой поверхности Тc в центральной точке торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла находится в диапазоне от 5 до 45°С.The above problems are solved by the method of obtaining a porous preform, in which the core of the porous glass preform is obtained by precipitating glass microparticles synthesized by flame hydrolysis or by thermal oxidation of gaseous starting materials injected from the burner to form the core at the end of the rod, while the shell of the porous glass preform is formed by the deposition of glass microparticles synthesized by hydrolysis in a flame or by thermal oxidation of gaseous starting materials injected from burners for forming a shell around the core of the porous glass preform; moreover, the temperature distribution over the surface of the end part of the core of the porous glass preform is measured, and the conditions for heating the burner to form the core are set so that the temperature T c at the center point of the end part of the core of the porous glass preform is in the range from 500 to 1000 ° C, and more preferably , in the range from 600 to 950 ° C, and the difference T m -T c between the maximum surface temperature T m of the end part of the core of the porous glass preform and the surface temperature T c at a central point the end part of the core of the porous glass preform is in the range from 5 to 45 ° C.
Вышеуказанные проблемы также решаются способом получения пористой заготовки, при котором сердцевину пористой заготовки стекла получают осаждением микрочастиц стекла, синтезируемых гидролизом в пламени или термическим окислением газообразных исходных материалов, инжектируемых из горелки для формирования сердцевины, на конец стержня, в то время как оболочка пористой заготовки стекла формируется осаждением микрочастиц стекла, синтезируемых гидролизом в пламени или термическим окислением газообразных исходных материалов, инжектируемых из горелки для формирования оболочки, вокруг сердцевины пористой заготовки стекла; в области у указанной торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла, где угол, образованный линией, идущей вертикально от поверхности пористой заготовки стекла и линией, проходящей в перпендикулярном направлении, равен 55° или менее, долю площади R, в которой температура поверхности выше, чем температура поверхности Тс в центральной точке указанной торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла, поддерживают в диапазоне от 5 до 30%.The above problems are also solved by the method of obtaining a porous preform, in which the core of the porous glass preform is obtained by precipitation of glass microparticles synthesized by flame hydrolysis or thermal oxidation of gaseous starting materials injected from the burner to form the core at the end of the rod, while the shell of the porous glass preform formed by the deposition of glass microparticles synthesized by hydrolysis in a flame or thermal oxidation of gaseous starting materials, injecting washed from the burner to form a shell around the core of the porous glass preform; in the region at the indicated end part of the core of the porous glass preform, where the angle formed by the line extending vertically from the surface of the porous glass preform and the line extending in the perpendicular direction is 55 ° or less, the fraction of the area R in which the surface temperature is higher than the temperature surface T with at the center point of the specified end part of the core of the porous glass preform, support in the range from 5 to 30%.
В данном варианте способа получения пористой заготовки желательным является контролировать условия нагрева в горелке для формирования сердцевины так, чтобы температура поверхности торцевой части сердцевины пористой заготовки поддерживалась в вышеописанном диапазоне.In this embodiment of the method for producing a porous preform, it is desirable to control the heating conditions in the burner to form a core so that the surface temperature of the end part of the core of the porous preform is maintained in the above range.
Далее изобретение рассматривается более подробно с привлечением чертежей, гдеFurther, the invention is considered in more detail with reference to the drawings, where
фиг.1 представляет схематический вид конструкции, показывающий пример технологического устройства, используемого для осуществления способа согласно изобретению для получения пористой заготовки;figure 1 is a schematic view of a structure showing an example of a technological device used to implement the method according to the invention for obtaining a porous preform;
фиг.2 представляет схему в поперечном разрезе для объяснения угла излучения;2 is a cross-sectional diagram for explaining an angle of radiation;
фиг.3 представляет вид, демонстрирующий один пример распределения температуры по поверхности торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла;3 is a view showing one example of a temperature distribution over the surface of an end portion of a core of a porous glass preform;
фиг.4 представляет частичный схематический вид, показывающий пример технологического устройства, используемого для осуществления способа согласно изобретению для получения пористой заготовки, вид снизу;figure 4 is a partial schematic view showing an example of a technological device used to implement the method according to the invention for producing a porous preform, bottom view;
фиг.5 представляет поперечный вид для объяснения метода определения торцевой части сердцевины пористой заготовки стекла;5 is a transverse view for explaining a method for determining an end portion of a core of a porous glass preform;
фиг.6 представляет график, показывающий пример отношения изменения Δ к Тc;6 is a graph showing an example of a ratio of change Δ to T c ;
фиг.7 представляет график, показывающий пример отношения изменения Δ к Тm-Тс;Fig.7 is a graph showing an example of the relationship of the change Δ to T m -T s ;
фиг.8 представляет график, показывающий пример зависимости изменения Δ от R.Fig.8 is a graph showing an example of the dependence of the change Δ from R.
Далее настоящее изобретение будет более детально объяснено на основе его предпочтительных вариантов осуществления. На фиг.1 показан пример технологического устройства для осуществления способа получения пористой заготовки согласно изобретению.The present invention will now be explained in more detail based on its preferred embodiments. Figure 1 shows an example of a technological device for implementing the method of obtaining a porous preform according to the invention.
На фиг.1 поз. 1 означает стержень. Стержень 1 вертикально висит внутри камеры 2 и может вращаться и двигаться вверх и вниз движущим устройством (не показано).In Fig.1 pos. 1 means rod. The rod 1 hangs vertically inside the
Горелка 3 для формирования сердцевины и горелка 4 для формирования оболочки располагаются внутри камеры 2. На фиг.1 показана только одна горелка 4 для формирования оболочки; однако также допустимо использовать множество таких горелок. Горелка 3 для формирования сердцевины и горелка 4 для формирования оболочки предназначены для синтеза микрочастиц стекла из горючих газов, таких как водород, поддерживающих газов, подобных кислороду, и газообразных материалов, таких как SiCl4 и GeCl4, которые подаются из источника подачи газов (не показан).The
Микрочастицы стекла, синтезируемые горелкой 3 для формирования сердцевины, осаждаются на торцевую часть стержня 1, который висит вертикально, формируя сердцевину 5а пористой заготовки стекла. Микрочастицы стекла, которые синтезируются горелкой 4 для формирования оболочки, осаждаются по внешнему периметру сердцевины 5а пористой заготовки стекла с образованием оболочки 5с пористой заготовки стекла. Пористая заготовка стекла 5, состоящая из сердцевины 5а пористой заготовки стекла и оболочки 5с пористой заготовки стекла, растет в осевом направлении, в конечном счете образуя пористую заготовку.Glass microparticles synthesized by the
Поток газообразного топлива и газообразных исходных материалов, подаваемый к горелке для формирования сердцевины 3, можно регулировать, используя устройство для установления потока (не показано). Горелка 3 для формирования сердцевины может двигаться в горизонтальном или вертикальном направлении с помощью движущего устройства (не показано).The flow of gaseous fuel and gaseous feed materials supplied to the burner to form the
Первый и второй радиационный пирометры 6а и 6b устанавливаются сбоку и непосредственно ниже сердцевины 5а пористой заготовки стекла соответственно. Первый и второй радиационный пирометры 6а и 6b присоединены к устройству 7 регистрации данных с обработкой изображений. Условия нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины можно регулировать на основе распределения температуры по поверхности торцевой части 5b и боковой поверхности сердцевины 5а пористой заготовки стекла, которое измеряют первым и вторым радиационными пирометрами 6а и 6b.The first and
В данных предпочтительных вариантах осуществления на практике распределение температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла измеряют с использованием технологического устройства, которое показано на фиг.1, и на основе данных измеренных значений определяют условия нагрева, которому с помощью горелки 3 для формирования сердцевины подвергается сердцевина 5а пористой заготовки стекла.In these preferred embodiments, the temperature distribution over the surface of the
Второй радиационный пирометр 6b, расположенный ниже по вертикали относительно сердцевины 5а пористой заготовки стекла, используют по следующей причине.The
Как обсуждалось выше, при увеличении внешнего диаметра сердцевины 5а пористой заготовки стекла у поверхности торцевой части 5b сердцевины пористой заготовки стекла начинают возникать перепады температуры, которые нельзя игнорировать. Однако на основании нижеследующего невозможно обнаружить данное изменение температуры у торцевой части сердцевины 5b пористой заготовки стекла, используя только первый радиационный пирометр 6а.As discussed above, with an increase in the outer diameter of the
Известно, что, как правило, излучательная способность у поверхности объекта зависит от направления излучения. Другими словами, как показано на фиг.2, для инфракрасного излучения, испускаемого поверхностью объекта М, когда угол излучения φ определяют как угол, образованный направлением излучения и линией, перпендикулярной к поверхности объекта М, тогда излучательная способность приблизительно постоянна при φ, равном 55° или менее в случае пористой заготовки стекла. Однако когда угол излучения превышает 55°, излучательная способность заметно уменьшается, так что точное измерение температуры радиационным пирометром 6 (6а и 6b) провести невозможно.It is known that, as a rule, the emissivity at the surface of an object depends on the direction of radiation. In other words, as shown in FIG. 2, for the infrared radiation emitted by the surface of the object M, when the radiation angle φ is defined as the angle formed by the direction of radiation and the line perpendicular to the surface of the object M, then the emissivity is approximately constant at φ equal to 55 ° or less in the case of a porous glass blank. However, when the radiation angle exceeds 55 °, the emissivity decreases markedly, so that it is impossible to accurately measure the temperature with radiation pyrometer 6 (6a and 6b).
Соответственно, в случае, когда температуру поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла измеряют, помещая только первый радиационный пирометр 6а сбоку от сердцевины 5а пористой заготовки стекла, как и в уровне техники, измерение распределения температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла становится менее точным, поскольку угол φ излучения является значительным по отношению к первому радиационному пирометру 6а. В результате условия нагрева контролируются неточно. Для решения данной проблемы ниже по вертикали относительно пористой заготовки стекла 5 помещают второй радиационный пирометр 6b.Accordingly, in the case where the surface temperature of the
Для того чтобы определить степень, с которой расположение первого и второго радиационных пирометров 6а и 6b влияет на измерение температуры поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, заявители измерили распределение температуры торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, используя первый и второй радиационные пирометры 6а и 6b в технологическом устройстве, показанном на фиг.1. В результате между значением, измеренным первым радиационным пирометром 6а, расположенным сбоку от сердцевины 5а пористой заготовки стекла, и вторым радиационным пирометром 6b, расположенным ниже по вертикали относительно сердцевины 5а пористой заготовки стекла, обнаружена разница, составляющая примерно 200°С или более.In order to determine the extent to which the location of the first and
Соответственно, считается, что распределение температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла можно точно измерить, помещая второй радиационный пирометр 6b ниже по вертикали относительно сердцевины 5а пористой заготовки стекла.Accordingly, it is believed that the temperature distribution over the surface of the
Далее будет объяснен пример регулирования условий нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины на основе измеренных значений распределения температуры по поверхности.Next, an example of regulating the heating conditions by the
Фиг.3 представляет пример распределения температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, которое измеряли с использованием второго радиационного пирометра 6b. В данном примере центральная точка “с” на торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, показанная на фиг.1, соответствует центру распределения температуры по поверхности. В примере, показанном на фиг.2, температура в позиции “m”, где температура увеличивается, обозначена как Тm. При увеличении расстояния от данной точки температура поверхности падает, так что описывается изотермической линией, которая концентрируется вокруг “m”.Figure 3 is an example of a temperature distribution over the surface of the
При регулировании условий нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины на основе распределения температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла можно предложить способ, который удовлетворяет таким условиям, как:When regulating the heating conditions by the
(1) температура поверхности Тc в центральной точке “с” на торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла находится в диапазоне от 500 до 1000°С и, предпочтительно, в диапазоне от 600 до 950°С; и разница Тm-Тс между максимальной температурой поверхности Тm торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла и температурой поверхности Тc в центральной точке “с” на торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла находится в диапазоне от 5 до 45°С; и(1) the surface temperature T c at the central point “c” on the
(2) доля площади R, в которой температура поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла выше, чем температура поверхности Тc в центральной точке “с” на торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, находится в диапазоне от 5 до 30%.(2) the fraction of the area R in which the surface temperature of the
Используя любое из данных условий, можно устойчиво легировать такой добавкой, как GeO2. В частности, предпочтительно регулировать условия нагрева, с тем чтобы удовлетворять всем данным условиям.Using any of these conditions, it is possible to stably dope with such an additive as GeO 2 . In particular, it is preferable to adjust the heating conditions in order to satisfy all these conditions.
Когда данные условия не выполняются, устойчиво легировать добавкой невозможно. Соответственно, это является нежелательным, поскольку существует огромное количество вариантов профиля распределения показателя преломления в продольном направлении пористой заготовки, и происходит образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью.When these conditions are not met, it is impossible to stably dope with the additive. Accordingly, this is undesirable, since there are a huge number of options for the distribution profile of the refractive index in the longitudinal direction of the porous preform, and the formation of a porous glass preform with an uneven surface occurs.
Как показано выше, количество легирующей добавки, такой как GeO2, будет различаться в зависимости от температуры поверхности сердцевины 5а пористой заготовки стекла в зоне легирования. В частности, когда температура поверхности превышает 1000°С, давление паров GeO2 увеличивается, так что количество, легирующее сердцевину 5а пористой заготовки стекла, становится чрезвычайно нестабильным. Далее, объемная плотность сердцевины 5а пористой заготовки стекла увеличивается, так что последующий процесс дегидратации имеет тенденцию быть недостаточным.As shown above, the amount of dopant, such as GeO 2 , will vary depending on the surface temperature of the core 5a of the porous glass preform in the doping zone. In particular, when the surface temperature exceeds 1000 ° C, the vapor pressure of GeO 2 increases, so that the amount doping the
В зоне торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла центр “с” торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла является таким же, как центр вращения стержня 1. Когда центр “с” торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла и положение “m”, где температура является максимальной, совпадают, изменения положения вследствие вращения не происходят. Таким образом, локальная концентрация добавки может легко увеличиться. При данных обстоятельствах концентрация легирующей добавки может резко различаться в области вокруг центра торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла. По данной причине даже легкие изменения в условиях производства, вызванные возмущением какого-либо рода, могут привести к быстрым изменениям концентрации легирующей добавки.In the region of the
С другой стороны, количество микрочастиц стекла, осаждаемых на сердцевине 5а пористой заготовки стекла, также зависит от температуры поверхности сердцевины 5а пористой заготовки стекла. Когда температура высокая, пространство, окружающее микрочастицы стекла, является маленьким, в то время как при низкой температуре пространство вокруг микрочастиц стекла больше. Другими словами, объемная плотность и объем осажденных микрочастиц стекла различаются в зависимости от изменений температуры. По этой причине, когда градиент температуры становится слишком большим в радиальном направлении вращения у торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла, объем прилипших микрочастиц стекла становится неоднородным в радиальном направлении, приводя к пористой заготовке стекла с неровной поверхностью.On the other hand, the number of glass microparticles deposited on the
Примеры условий нагрева в горелке 3 для формирования сердцевины, которые применяются для сердцевины 5а пористой заготовки стекла, включают объем потока горючих газов, таких как водород, поддерживающих газов, таких как кислород, и относительное расположение горелки 3 для формирования сердцевины и торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла.Examples of heating conditions in the
Если условия нагрева, например данные условия, предварительно установлены с использованием пробных серий до изготовления реального продукта, тогда данные условия можно регулировать до изготовления продукта, так чтобы можно было бы производить пористую заготовку при данных условиях, поддерживаемых постоянными в течение производства. В результате данные условия не надо контролировать или изменять в процессе производства, так что процесс производства облегчается.If the heating conditions, such as these conditions, are pre-set using trial runs prior to the manufacture of the actual product, then these conditions can be adjusted prior to the manufacture of the product so that a porous preform can be produced under these conditions maintained constant during production. As a result, these conditions do not need to be controlled or changed during the production process, so that the production process is facilitated.
Также является приемлемым, использовать подходящее контролирующее устройство для контроля условий нагрева, изменяющее их в течение работы соответствующим образом.It is also acceptable to use a suitable monitoring device to control the heating conditions, changing them accordingly during operation.
Кроме того, является допустимым сначала изготовить пористую заготовку, поддерживая условия нагрева постоянными, и затем, когда кажется вероятным, что условия температуры поверхности сердцевины 5а пористой заготовки стекла превысят вышеуказанные пределы, начать регулирование условий нагревания. То есть, при данных обстоятельствах условия нагрева можно соответствующим образом изменить, чтобы поддерживать определенный выше диапазон, так чтобы микрочастицы стекла могли бы осаждаться непрерывно.In addition, it is permissible to first produce a porous preform, keeping the heating conditions constant, and then, when it seems likely that the surface temperature conditions of the core 5a of the porous glass preform will exceed the above limits, start regulating the heating conditions. That is, under the circumstances, the heating conditions can be appropriately changed to maintain the range defined above, so that the microparticles of glass can be continuously deposited.
Следующий ниже метод имеется в распоряжении в качестве метода регулирования относительного расположения торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла и горелки 3 для формирования сердцевины. Например, на фиг.4 показано устройство для изготовления по фиг.1, вид снизу. Как показано на фиг.4, условия нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины можно изменять, двигая горелку 3 для формирования сердцевины в горизонтальном направлении. Кроме того, поднимая или опуская стержень 1, можно регулировать условия нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины.The following method is available as a method for controlling the relative position of the
Кроме того, горелку 3 для формирования сердцевины можно двигать вверх или вниз по вертикали или можно двигать по направлению к сердцевине 5а пористой заготовки стекла или от нее.In addition, the
Длина волны, измеряемая первым и вторым радиационными пирометрами 6а и 6b, будет зависеть от типа используемого радиационного пирометра. Соответственно, нет особенных ограничений, накладываемых на длину волны. Если распределение температуры поверхности у сердцевины 5а пористой заготовки стекла можно измерить с хорошей точностью, тогда измерение можно провести с использованием длин волн, применяемых в обычных радиационных пирометрах. Например, можно выбрать полосу от 3,0 до 5,3 мкм, чтобы исключить поглощение парами воды в воздухе или пламя, испускаемое горелкой 3 для формирования сердцевины.The wavelength measured by the first and
В данном варианте осуществления на практике торцевая часть 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла является областью на сердцевине 5а пористой заготовки стекла, где угол φ излучения относительно второго радиационного пирометра 6b, расположенного ниже по вертикали относительно сердцевины 5а пористой заготовки стекла, составляет 55° или менее. В результате данной конструкции распределение температуры по поверхности торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла можно измерить вторым радиационным пирометром 6b, таким образом, дополнительно упрощая конструкцию устройства.In this embodiment, in practice, the
В данном случае, как показано на фиг.5, поскольку второй радиационный пирометр 6b расположен ниже по вертикали относительно сердцевины 5а пористой заготовки стекла, угол φ излучения в оптимальной точке Р на поверхности сердцевины 5а пористой заготовки стекла равен углу θ, образованному касательной и горизонтальной плоскостями в точке Р.In this case, as shown in FIG. 5, since the
Соответственно, при определении торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла контур торцевой части 5b сердцевины 5а пористой заготовки стекла измеряют с использованием телекамеры на приборах с зарядовой связью со стороны сердцевины 5а пористой заготовки стекла, и торцевую часть 5b можно определить с использованием обработки изображения измеренного контура.Accordingly, when determining the
Как и в случае уровня техники, пористую заготовку, полученную по данному варианту осуществления изобретения, можно сформовать в оптическое волокно вытягиванием после нагревания и стеклования в прозрачное состояние.As in the case of the prior art, the porous preform obtained according to this embodiment of the invention can be formed into an optical fiber by stretching after heating and glass transition to a transparent state.
Далее настоящее изобретение будет объяснено с использованием примеров. Пористую заготовку получали с использованием технологического устройства, показанного на фиг.1.The present invention will now be explained using examples. A porous preform was obtained using the process device shown in FIG.
Длина волны, измеренная первым и вторым радиационными пирометрами 6а и 6b, находилась в диапазоне от 3,0 до 5,3 мкм. Многотрубчатая горелка, имеющая входы для подачи водорода, кислорода и аргона, расположенные в чередующемся порядке вокруг входов для подачи газообразных исходных материалов, использовалась в качестве горелки 3 для формирования сердцевины. Скорости подачи газообразного кислорода, SiCl4, GeCl4 и аргона составляли 21 л/мин, 1,8 л/мин, 0,12 л/мин и 8,2 л/мин соответственно.The wavelength measured by the first and
Скорость подачи газообразного водорода, подаваемого к горелке 3 для формирования сердцевины, изменяли в диапазоне от 19 до 37 л/мин. Условия нагрева торцевой части 5b заготовки стекла изменяли, сдвигая горелку 3 для формирования сердцевины и сердцевину 5а пористой заготовки стекла относительно друг друга.The flow rate of hydrogen gas supplied to the
Изменяя условия нагрева горелкой 3 для формирования сердцевины, координаты относительного положения точки “m” относительно точки “с” в распределении температуры по поверхности, показанном на фиг.3, изменяли в диапазоне от 0 до 1,8 мм для координаты Х и от -2,2 до -0,2 мм для координаты Y.Changing the heating conditions by the
Микрочастицы стекла осаждали при данных относительных условиях для получения множества пористых заготовок с диаметром 200 мм и длиной 700 мм. Затем пористые заготовки нагревали для получения прозрачных заготовок стекла. Чтобы исследовать изменения функции разности Δ показателя преломления данных прозрачных заготовок стекла в продольном направлении, установили 12 точек измерения с равными интервалами в продольном направлении с использованием анализатора заготовки, измерили функцию разности Δ показателя преломления и вычислили изменения в данных измерениях.Glass microparticles were precipitated under these relative conditions to obtain many porous preforms with a diameter of 200 mm and a length of 700 mm. Then, the porous preforms were heated to obtain transparent glass preforms. In order to investigate changes in the function of the difference Δ of the refractive index of these transparent glass blanks in the longitudinal direction, 12 measurement points were set at equal intervals in the longitudinal direction using the workpiece analyzer, the difference function Δ of the refractive index was measured, and the changes in these measurements were calculated.
Фиг.6 представляет график, показывающий пример зависимости изменения Δ от Тc при изменении Тc.6 is a graph showing an example of the dependence of the change Δ on T c with a change in T c .
Фиг.7 представляет график, показывающий пример зависимости изменения Δ от Тm-Tc при изменении Тm-Тс.Fig.7 is a graph showing an example of the dependence of the change Δ from T m -T c when changing T m -T s .
Фиг.8 представляет график, показывающий пример зависимости изменения Δ от R при изменении R.Fig.8 is a graph showing an example of the dependence of the change Δ on R with a change in R.
На фиг.6-8 знак [◆] показывает случаи, в которых можно получить пористую заготовку, когда не происходит образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью, и демонстрирует величину изменения Δ, показанную на вертикальной оси. Знак [•] показывает случаи, когда образуется пористая заготовка стекла с неровной поверхностью. Когда образуется пористая заготовка стекла с неровной поверхностью, изготовление пористой заготовки прекращают и изменения Δ прозрачной заготовки стекла не измеряют.6-8, the [◆] sign shows cases in which a porous preform can be obtained when porous glass preform with an uneven surface does not form and shows the magnitude of the change Δ shown on the vertical axis. The [•] sign indicates cases when a porous glass blank with an uneven surface is formed. When a porous glass preform with an uneven surface is formed, the manufacture of the porous preform is stopped and the changes Δ of the transparent glass preform are not measured.
Как видно из данных результатов, когда 500°С ≤ Тс ≤1000°С, 5°С ≤Тm-Тс ≤45°С и 5% ≤R ≤30%, можно было бы удерживать малое значение изменения Δ, равное 0,05% или менее, и было бы возможно предотвратить образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью.As can be seen from these results, when 500 ° С ≤ Т with ≤1000 ° С, 5 ° С ≤Т m -Тс ≤45 ° С and 5% ≤R ≤30%, it would be possible to keep a small value of the change Δ equal to 0 , 05% or less, and it would be possible to prevent the formation of a porous glass preform with an uneven surface.
Кроме того, осаждение микрочастиц стекла выполняли сначала после установления условий нагрева торцевой части сердцевины 5а пористой заготовки стекла, так что 500°С ≤Тc ≤1000°С, 5°С ≤Тm-Тс ≤45°С и 5% ≤R≤30%, для получения пористой заготовки стекла, имеющей диаметр 200 мм и длину 700 мм. В результате можно было получить пористую заготовку стекла, в которой изменения функции разности Δ показателя преломления по всей длине незначительны, и можно было предотвратить образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью.In addition, the deposition of glass microparticles was performed first after establishing the conditions for heating the end part of the core 5a of the porous glass preform, so that 500 ° С ≤Т c ≤1000 ° С, 5 ° С ≤Т m -Т with ≤45 ° С and 5% ≤ R≤30%, to obtain a porous glass preform having a diameter of 200 mm and a length of 700 mm. As a result, it was possible to obtain a porous glass preform in which changes in the function of the difference Δ of the refractive index along the entire length were insignificant, and the formation of a porous glass preform with an uneven surface could be prevented.
Конечно, когда имеется опасение, что значения Тc, Тm-Тс и R в течение осаждения микрочастиц стекла могут выйти из диапазонов 500°С ≤Тc ≤1000°С, 5°С ≤Тm-Тс ≤45°С и 5% ≤R ≤30%, допустимо продолжить осаждение микрочастиц стекла, контролируя и соответствующим образом регулируя условия нагрева торцевой части сердцевины 5а пористой заготовки стекла, так чтобы поддерживать установленный выше диапазон. Само собой разумеется, что в данном случае также можно получить превосходные результаты.Of course, when there is a fear that the values of T c , T m -T s and R during the deposition of glass microparticles can go from the ranges of 500 ° C ≤T c ≤1000 ° C, 5 ° C ≤T m -T with ≤45 ° C and 5% ≤R ≤30%, it is permissible to continue the deposition of glass microparticles by monitoring and accordingly adjusting the heating conditions of the end part of the core 5a of the porous glass preform so as to maintain the range set above. It goes without saying that excellent results can also be obtained in this case.
Как объяснено выше, в результате способа получения пористой заготовки согласно изобретению можно контролировать разброс в характеристиках по длине волокна на минимальном уровне, так что можно изготавливать превосходное оптическое волокно. Кроме того, можно предотвратить образование пористой заготовки стекла с неровной поверхностью и повысить производительность.As explained above, as a result of the method for producing the porous preform according to the invention, the dispersion in characteristics along the length of the fiber can be controlled to a minimum, so that an excellent optical fiber can be produced. In addition, the formation of a porous glass preform with an uneven surface can be prevented and productivity can be improved.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002-068997 | 2002-03-13 | ||
| JP2002068997 | 2002-03-13 | ||
| JP2002-268787 | 2002-09-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003100421A RU2003100421A (en) | 2004-07-20 |
| RU2245853C2 true RU2245853C2 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35208974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003100421/03A RU2245853C2 (en) | 2002-03-13 | 2003-01-09 | Method of production of a porous billet of glass (alternatives) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2245853C2 (en) |
-
2003
- 2003-01-09 RU RU2003100421/03A patent/RU2245853C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| The Transaction of Institute of Electronics and Communication Engineers, vol. J65-C, № 4, p. 292-299, April, 1982. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1279646B1 (en) | Method and apparatus for producing a glass preform for optical fibres | |
| CN100371275C (en) | Method and apparatus for fabricating an optical fiber preform in ovd process | |
| EP0824090B1 (en) | Process for producing optical fiber preform | |
| JP2622182B2 (en) | Manufacturing method of optical fiber preform base material | |
| CN100503495C (en) | Method for producing porous glass pre-prfabricated product | |
| KR102196000B1 (en) | Optical fiber base material manufacturing apparatus and manufacturing method thereof | |
| RU2245853C2 (en) | Method of production of a porous billet of glass (alternatives) | |
| KR100587996B1 (en) | Apparatus for sintering a porous glass base material and a method therefor | |
| US6941773B2 (en) | Apparatus for manufacturing an optical fiber soot, and method for manufacturing an optical fiber soot using thereof | |
| KR100402847B1 (en) | OVD apparatus for Optical fiber | |
| EP1440949B1 (en) | Method for producing optical fiber base material | |
| JP2005075682A (en) | Method of manufacturing porous glass preform | |
| JP3910806B2 (en) | Optical fiber preform manufacturing method | |
| JP2003277069A (en) | Method for manufacturing porous preform | |
| JP2005139042A (en) | Method of manufacturing porous glass preform | |
| JP2012076965A (en) | Method for producing glass preform | |
| KR100470507B1 (en) | An automatic aligning control apparatus of preform in the oversooting machine for outside vapor deposition method | |
| JP4404214B2 (en) | Manufacturing method of glass preform for optical fiber | |
| JP3675581B2 (en) | Method for synthesizing optical fiber base material and method for adjusting synthesis condition | |
| JP3953855B2 (en) | Method for producing porous base material | |
| KR20020008433A (en) | Manufacturing System and Method for Preform Optical Fiber | |
| JP2012087033A (en) | Method for manufacturing glass perform | |
| JP2010202478A (en) | Method for manufacturing glass preform | |
| JPH0834632A (en) | Device for producing optical fiber preform | |
| JPH0761830A (en) | Production of single mode optical fiber preform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130110 |