RU2410338C1

RU2410338C1 - Method of making optical fibre workpiece

Info

Publication number: RU2410338C1
Application number: RU2009123316/03A
Authority: RU
Inventors: Дзунити ТАКАХАСИ (JP); Дзунити ТАКАХАСИ
Original assignee: Фудзикура Лтд.
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2011-01-27
Also published as: CN101659516A; JP5264369B2; CN101659516B; JP2010052956A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: method of making optical fibre workpiece involves obtaining glass particles through an oxyhydrogen flame from a burner, which contains gas for producing glass, and then depositing the obtained glass particles on the outer peripheral surface of the target. During at least part of the deposition step, the axial direction of the burner is displaced from the centre of the target, and glass particles which are not stuck to the target during the deposition step are released through an outlet hole lying opposite the burner with the target lying in between.

EFFECT: high quality of the surface of deposited glass particles.

7 cl, 2 ex, 8 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к способу изготовления заготовки высококачественного оптического волокна.The present invention relates to a method for manufacturing a high-quality optical fiber preform.

Описание известного уровня техникиDescription of the prior art

Общеизвестно, что стеклянная заготовка для оптического волокна изготавливается с помощью способа, в котором пористая стеклянная заготовка, изготовленная способом осаждения, таким как химическое осаждение из паровой фазы на торец заготовки или внешнее осаждение из паровой фазы, спекается для превращения в прозрачное стекло.It is well known that a glass preform for optical fiber is made using a method in which a porous glass preform made by a deposition method, such as chemical vapor deposition on the end face of a preform or external vapor deposition, is sintered to become transparent glass.

Для изготовления пористой стеклянной заготовки при использовании первого указанного способа осаждения используется технология подачи гремучего газа и газа для получения стекла, такого как тетрахлорид кремния (SiCl₄) или тетрахлорид германия (GeCl₄), в горелку, их смешивание для получения частиц стекла за счет реакции гидролиза обоих газов и изготовление частиц стекла, способных приклеиваться для осаждения на внешней периферийной части мишени, которая эквивалентна заготовке оптического волокна и представляет пористую стеклянную заготовку или начальный ее элемент, и которая вращается таким образом, что обращена к горелке. Мишень и горелка находятся в камере, в которой выполнено выпускное отверстие. Через выпускное отверстие выводятся продукты горения, частицы, которые не приклеились, и т.п. продукты, полученные в ходе изготовления.For the manufacture of a porous glass preform using the first specified deposition method, explosive gas and gas supply technology is used to produce glass, such as silicon tetrachloride (SiCl ₄ ) or germanium tetrachloride (GeCl ₄ ), into the burner, mixing them to produce glass particles by reaction hydrolysis of both gases and the manufacture of glass particles capable of adhering to deposit on the outer peripheral part of the target, which is equivalent to an optical fiber preform and represents a porous glass preform from its initial or element, and which rotates so that faces the burner. The target and burner are in the chamber in which the outlet is made. Combustion products, particles that are not adhered, and the like are discharged through the outlet. products obtained during manufacture.

Поток воздуха, созданный давлением выходящих продуктов, всегда формируется внутри камеры таким образом, что частицы, которые не прилипли к мишени, эффективно выводятся. Однако некоторые частицы стекла могут полностью не выйти из выпускного отверстия, а могут прилипать к внутренней стенке камеры или поплавку внутри камеры. Эти частицы стекла могут оставаться в камере как частицы стекла, которые не приклеились, и могут повторно прикрепляться к мишени. В этом случае частицы стекла, которые не приклеились, остаются в оптической заготовке как пузырьки или нежелательная примесь, что снижает прочность и увеличивает потери при изготовлении оптического волокна. Это приводит к снижению надежности оптического волокна.The air flow created by the pressure of the exiting products is always formed inside the chamber in such a way that particles that do not adhere to the target are effectively removed. However, some glass particles may not completely exit the outlet, but may stick to the inner wall of the chamber or the float inside the chamber. These glass particles can remain in the chamber as glass particles that are not adhered, and can reattach to the target. In this case, glass particles that did not adhere remain in the optical preform as bubbles or an undesirable impurity, which reduces the strength and increases losses in the manufacture of the optical fiber. This leads to a decrease in the reliability of the optical fiber.

Для решения этой проблемы публикация нерассмотренной заявки на патент Японии № Н08-198635 описывает изготовление высококачественной заготовки из стекла для оптического волокна путем обеспечения механизма управляемого вывода частиц стекла, которые не приклеились, в камере для предотвращения повторного прикрепления частиц к мишени.To solve this problem, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. H08-198635 describes the manufacture of high-quality glass preforms for optical fiber by providing a mechanism for the controlled removal of glass particles that are not adhered to the chamber to prevent particles from reattaching to the target.

Кроме того, публикация № Н09-124334 нерассмотренной заявки на патент Японии описывает изготовление высококачественной стеклянной заготовки для оптического волокна путем увеличения выпускного давления внутри камеры, в соответствии с осаждением и ростом пористой стеклянной заготовки, для предотвращения повторного прикрепления частиц к мишени.In addition, Japanese Patent Application Publication No. H09-124334 describes the manufacture of a high-quality glass preform for optical fiber by increasing the outlet pressure inside the chamber, in accordance with the deposition and growth of the porous glass preform, to prevent particles from reattaching to the target.

При использовании способа, описанного в публикация № Н08-198635, подразумевается, что существуют описанные эффекты, такие как подавление повторного прикрепления частиц стекла к мишени. Однако, так как структура устройства усложняется, становится трудно снизить стоимость. Кроме того, даже если используется методика управляемого вывода, теоретически невозможно вывести все частицы, которые не приклеились. Помимо этого, когда мишень становится толстой за счет осаждения и роста, количество частиц стекла, которые не приклеились, также увеличивается. В этом случае количество частиц стекла, которые повторно прикрепляются, без выхода, также увеличивается. Однако способ решения этой проблемы не описывается в публикации №Н08-198635.When using the method described in publication No. H08-198635, it is understood that the described effects exist, such as suppressing the re-attachment of glass particles to the target. However, as the structure of the device is complicated, it becomes difficult to reduce the cost. In addition, even if a controlled output technique is used, it is theoretically impossible to remove all particles that have not adhered. In addition, when the target becomes thick due to precipitation and growth, the number of glass particles that are not adhered also increases. In this case, the number of glass particles that are reattached without exit also increases. However, a method for solving this problem is not described in Publication No. H08-198635.

При использовании методики, описанной в публикации № Н09-124334, подразумевается, что существуют описанные эффекты, такие как подавление повторного прикрепления частиц стекла к мишени. Однако, даже если высокое давление устанавливается в качестве выпускного давления, теоретически невозможно вывести все частицы стекла, которые не приклеились. Кроме того, сложно регулировать поток воздуха в камере, если выпускное давление устанавливается высоким. Помимо этого, когда за счет осаждения на мишени она становится толстой, количество полученных частиц стекла, которые не приклеились, также увеличивается. В этом случае количество частиц стекла, которые приклеиваются повторно без выхода, также увеличивается. Однако способ решения этой проблемы не описывается в публикации № Н09-124334.When using the technique described in publication No. H09-124334, it is understood that the described effects exist, such as suppressing the re-attachment of glass particles to the target. However, even if high pressure is set as the outlet pressure, it is theoretically impossible to remove all glass particles that are not adhered. In addition, it is difficult to control the air flow in the chamber if the outlet pressure is set high. In addition, when it becomes thick due to deposition on the target, the amount of glass particles that are not adhered is also increased. In this case, the number of glass particles that adhere repeatedly without exit also increases. However, a method for solving this problem is not described in publication No. H09-124334.

Пример стандартного способа изготовления заготовки пористого оптического волокна показан на фиг.4А и 4В, иллюстрирующих газовую горелку 101, содержащую пламя 102 горелки, включающее частицы стекла, мишень 103 в виде стержня, камеру 104 и выпускное отверстие 105 камеры. При вращении мишени 103 вокруг центральной оси частицы стекла, выходящие из газовой горелки 101, приклеиваются (прилипают) и осаждаются на внешней периферийной части мишени 103, и газовая горелка 101 много раз совершает относительное параллельное перемещение в продольном направлении мишени 103. Таким образом изготавливается пористая оптическая заготовка.An example of a standard method for manufacturing a porous optical fiber preform is shown in FIGS. 4A and 4B, illustrating a gas burner 101 comprising a burner flame 102 including glass particles, a rod-shaped target 103, a chamber 104, and a chamber outlet 105. As the target 103 rotates around the central axis, the glass particles leaving the gas burner 101 adhere (adhere) and settle on the outer peripheral part of the target 103, and the gas burner 101 makes relative parallel movements in the longitudinal direction of the target 103 many times. Thus, a porous optical harvesting.

Как показано на фиг.4А, при способе изготовления заготовки пористого оптического волокна внешний диаметр мишени 103 является малым в начале осаждения частиц стекла. Соответственно пламя 102, включающее частицы стекла, выходящее из газовой горелки 101, попадает на внешнюю периферийную часть мишени 103 таким образом, что внешняя периферийная часть покрывается верхними частями 102а пламени 102. По этой причине количество частиц стекла, отражающихся, без приклеивания, к передней поверхности мишени 103, т.е. стороне мишени 103, обращенной к газовой горелке, является малым. Однако поскольку происходит осаждение, мишень 103 увеличивается за счет осаждения во второй половине стадии осаждения, как показано на фиг.4В. Соответственно, так как внешний диаметр мишени 103 становится больше, пламя 102, включающее частицы стекла, выходящее из газовой горелки 101, попадает на мишень 103 при условии, когда мишень 103 прерывает пламя 102. По этой причине скорость частиц стекла, отражающихся к передней поверхности мишени 103, без приклеивания к ней, увеличивается.As shown in FIG. 4A, in a method for manufacturing a porous optical fiber preform, the outer diameter of the target 103 is small at the beginning of the deposition of glass particles. Accordingly, a flame 102 including glass particles exiting the gas burner 101 is incident on the outer peripheral part of the target 103 in such a way that the outer peripheral part is covered by the upper portions 102a of the flame 102. For this reason, the number of glass particles reflecting, without sticking, to the front surface target 103, i.e. the side of the target 103 facing the gas burner is small. However, since deposition occurs, target 103 increases due to deposition in the second half of the deposition step, as shown in FIG. Accordingly, as the outer diameter of the target 103 becomes larger, a flame 102 including glass particles exiting the gas burner 101 hits the target 103 provided that the target 103 interrupts the flame 102. For this reason, the speed of the glass particles reflected to the front surface of the target 103, without sticking to it, increases.

В последние годы существует тенденция изготавливать заготовку оптического волокна большего размера для снижения стоимости изготовления оптического волокна. Соответственно внешний диаметр заготовки пористого оптического волокна, изготовленной способом химического осаждения из паровой фазы на торец заготовки, также увеличивается по сравнению с известным способом. По этой причине количество частиц стекла, которые не приклеились и которые отражаются на переднюю поверхность мишени 103 во второй половине стадии осаждения, имеет тенденцию увеличиваться. Кроме того, мишень 103, которая становится толстой, прерывает поток воздуха во время вентиляции. Поэтому в известном способе изготовления, показанном на фиг.4А и 4В, существует проблема, когда приклеившиеся частицы стекла не могут быть в достаточной степени на выходе, и повторное прикрепление частиц стекла к заготовке пористого оптического волокна не может быть подавлено в достаточной степени.In recent years, there has been a tendency to produce a larger optical fiber preform to reduce the cost of manufacturing an optical fiber. Accordingly, the outer diameter of the preform of a porous optical fiber made by chemical vapor deposition on the end face of the preform also increases compared to the known method. For this reason, the number of glass particles that are not adhered and which are reflected on the front surface of the target 103 in the second half of the deposition step tends to increase. In addition, the target 103, which becomes thick, interrupts the flow of air during ventilation. Therefore, in the known manufacturing method shown in FIGS. 4A and 4B, there is a problem where the adhered glass particles cannot be sufficiently exited and the reattachment of the glass particles to the porous optical fiber preform cannot be sufficiently suppressed.

Из приведенного выше обоснования, когда стеклянная заготовка увеличивается, т.е. когда заготовка оптического волокна, которая является мишенью, становится больше, чем пламя, выходящее из горелки, требовалась методика подавления повторного прикрепления частиц стекла, которые не приклеились, так как количество частиц стекла, которые не приклеились, значительно возрастает.From the above justification, when the glass preform increases, i.e. when the optical fiber preform, which is the target, becomes larger than the flame exiting the burner, a technique was required to suppress the reattachment of glass particles that did not adhere, since the number of glass particles that did not adhere significantly increases.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение было создано с учетом приведенных выше обстоятельств, его целью является создание способа изготовления заготовки оптического волокна, обеспечивающего возможность изготовления высококачественной заготовки оптического волокна за счет подавления повторного прикрепления частиц стекла, которые не приклеились, даже если заготовка оптического волокна становится большой.The present invention was created taking into account the above circumstances, its purpose is to create a method for manufacturing an optical fiber preform that enables the manufacture of a high-quality optical fiber preform by suppressing the reattachment of glass particles that have not adhered, even if the optical fiber preform becomes large.

В соответствии с аспектом изобретения способ изготовления заготовки оптического волокна содержит стадию получения частиц стекла за счет выхода из горелки водородно-кислородного пламени, включающего газ для получения стекла и стадию осаждения полученных частиц стекла на внешней периферийной поверхности мишени. По меньшей мере, на части стадии осаждения, аксиальное направление горелки смещается от центра мишени. Частицы стекла, которые не приклеились к мишени на стадии осаждения полученных частиц стекла, выпускаются через выпускное отверстие, выполненное напротив горелки, с мишенью, расположенной между ними.In accordance with an aspect of the invention, a method for manufacturing an optical fiber preform comprises a step of producing glass particles by exiting a hydrogen-oxygen flame from the burner, including gas for producing glass, and a step of depositing the obtained glass particles on the outer peripheral surface of the target. At least in part of the deposition step, the axial direction of the burner is offset from the center of the target. Glass particles that did not adhere to the target during the deposition of the obtained glass particles are discharged through an outlet made opposite the burner with a target located between them.

В способе изготовления заготовки оптического волокна, на стадии осаждения, угол, образованный линией, соединяющей центр верхней части горелки с центром мишени, и осевой линией горелки, может непрерывно изменяться в соответствии с осаждением на мишени и ее ростом.In the method for manufacturing an optical fiber preform, in the deposition step, the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner can continuously change in accordance with the deposition on the target and its growth.

В способе изготовления заготовки оптического волокна, на стадии осаждения, угол, образованный линией, соединяющей центр верхней части горелки с центром мишени, и осевой линией горелки, может меняться ступенчато в соответствии с осаждением на мишени и ее ростом.In the method for manufacturing an optical fiber preform, in the deposition step, the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner can vary stepwise in accordance with the deposition on the target and its growth.

В способе изготовления заготовки оптического волокна осевое направление горелки может сдвигаться от центра мишени за счет смещения, по меньшей мере, горелки или мишени.In a method for manufacturing an optical fiber preform, the axial direction of the burner can be shifted from the center of the target due to the displacement of at least the burner or target.

В способе изготовления заготовки оптического волокна, когда угол, образованный линией, соединяющей центр верхней части горелки с центром мишени, и осевой линией горелки, представляет собой угол <<а>> горелки, а угол, образованный линией, соединяющей центр верхней части горелки с центром мишени, и касательной линией мишени, идущей от центра верхней части горелки, представляет собой тангенциальный угол <> мишени, на мишени может происходить осаждение для ее увеличения при сохранении соотношения а≤b на стадии осаждения.In the method of manufacturing an optical fiber preform, when the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner is the angle << a >> of the burner, and the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target, and the tangent line of the target, going from the center of the upper part of the burner, represents the tangential angle <> of the target, deposition can occur on the target to increase it while maintaining the ratio a≤b at the deposition stage.

В способе изготовления заготовки оптического волокна направление вращения мишени на стороне, где осаждаются частицы стекла, и направление, к которому сдвигается осевое направление горелки от центра мишени, может быть одним и тем же направлением.In a method for manufacturing an optical fiber preform, the direction of rotation of the target on the side where the glass particles are deposited, and the direction toward which the axial direction of the burner is shifted from the center of the target, can be the same direction.

В способе изготовления заготовки оптического волокна поток воздуха для вентиляции, для выпускания частиц стекла, которые не приклеились, может проходить от стороны, на которой частицы стекла осаждаются, к стороне выпускного отверстия.In a method for manufacturing an optical fiber preform, a stream of air for ventilation to release glass particles that are not adhered may extend from the side on which the glass particles are deposited to the side of the outlet.

В традиционном способе изготовления заготовки оптического волокна осевое направление горелки всегда обращено к центру мишени для увеличения эффективности осаждения.In a conventional method for manufacturing an optical fiber preform, the axial direction of the burner is always facing the center of the target to increase the deposition efficiency.

Однако изобретатель открыл, что получение частиц стекла, отражающихся от мишени, может быть подавлено, мишень не прерывает поток воздуха для вентиляции, и частицы стекла, которые не приклеились, могут эффективно выводиться через выпускное отверстие за счет сдвига осевого направления горелки от центра мишени.However, the inventor discovered that the receipt of glass particles reflected from the target can be suppressed, the target does not interrupt the flow of air for ventilation, and glass particles that are not adhered can be effectively removed through the outlet by shifting the axial direction of the burner from the center of the target.

Таким образом, в способе изготовления заготовки оптического волокна согласно изобретению, в связи с возможностью предотвращения повторного прикрепления частиц стекла к мишени становится возможным получить заготовку высококачественного оптического волокна с небольшим количеством пузырьков или примесей внутри нее.Thus, in the method for manufacturing an optical fiber preform according to the invention, in connection with the possibility of preventing re-attachment of glass particles to the target, it becomes possible to obtain a high-quality optical fiber preform with a small amount of bubbles or impurities inside it.

Кроме того, изобретатель подтверждает, что, когда происходит осаждение для получения толстой заготовки оптического волокна, эффективность осаждения почти не меняется, даже если осевое направление горелки сдвигается от центра мишени.In addition, the inventor confirms that when deposition occurs to obtain a thick preform of an optical fiber, the deposition efficiency remains almost unchanged, even if the axial direction of the burner is shifted from the center of the target.

Следовательно, при реализации способа изготовления заготовки оптического волокна согласно изобретению возможно сохранить стоимость и производительность без изменения времени изготовления или количества используемых исходных материалов.Therefore, when implementing the manufacturing method of the optical fiber preform according to the invention, it is possible to save cost and productivity without changing the manufacturing time or the amount of starting materials used.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 представляет собой схематичный вид, иллюстрирующий взаимное расположение мишени, горелки и камеры в варианте реализации способа изготовления в соответствии с изобретением.Figure 1 is a schematic view illustrating the relative position of the target, burner and chamber in an embodiment of the manufacturing method in accordance with the invention.

Фиг.2 представляет собой поясняющий вид, иллюстрирующий угловое соотношение при расположении между мишенью и осевой линией горелки в варианте реализации способа изготовления в соответствии с изобретением.FIG. 2 is an explanatory view illustrating an angular relationship between the target and the axis of the burner in an embodiment of a manufacturing method in accordance with the invention.

Фиг.3А, 3В, 3С, 3D представляют собой поясняющие виды, иллюстрирующие угловое соотношение при расположении между мишенью и осевой линией горелки, в варианте реализации способа изготовления в соответствии с изобретением и в соответствии с ростом мишени. Фиг.3А и 3С показывают состояние в начале осаждения и роста мишени и состояние в конце роста мишени в первом примере, и фиг.3B и 3D показывают состояние в начале осаждения и роста мишени и состояние в конце роста мишени во втором примере.Figa, 3B, 3C, 3D are explanatory views illustrating the angular ratio when located between the target and the axial line of the burner, in an embodiment of the manufacturing method in accordance with the invention and in accordance with the growth of the target. 3A and 3C show a state at the beginning of the deposition and growth of the target and a state at the end of the growth of the target in the first example, and FIGS. 3B and 3D show the state at the beginning of the deposition and growth of the target and the state at the end of the growth of the target in the second example.

Фиг.4А представляет собой поясняющий вид, иллюстрирующий взаимное расположение мишени и горелки на начальной стадии изготовления в известном способе изготовления, и фиг.4В представляет собой поясняющий вид, иллюстрирующий взаимное расположение мишени и горелки в конце изготовления в известном способе изготовления.Fig. 4A is an explanatory view illustrating the relative position of the target and the burner at the initial stage of manufacture in the known manufacturing method, and Fig. 4B is an explanatory view illustrating the relative position of the target and the burner at the end of manufacture in the known manufacturing method.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Ниже описан вариант способа изготовления заготовки оптического волокна в соответствии с изобретением со ссылкой на сопровождающие чертежи.An embodiment of a method for manufacturing an optical fiber preform in accordance with the invention is described below with reference to the accompanying drawings.

Фиг.1 представляет собой поясняющий вид, иллюстрирующий вариант реализации способа изготовления заготовки оптического волокна в соответствии с изобретением.Figure 1 is an explanatory view illustrating an embodiment of a method for manufacturing an optical fiber preform in accordance with the invention.

На фиг.1 показана газовая горелка 1, пламя 2 горелки, включающее частицы стекла, мишень 3 в виде стержня, камеру 4 и выпускное отверстие 5 камеры. В середине камеры 4 размещена мишень 3 в виде стержня с возможностью свободного вращения вокруг центральной оси. На стороне мишени 3 располагается горелка 1, имеющая верхнюю часть 1а, обращенную к одной стороне периферийной поверхности мишени 3. Выпускное сопло пламени гремучего газа формируется в верхней части 1а горелки 1. Из выпускного сопла водородно-кислородное пламя 2, включающее газ для получения стекла от устройства подачи газа источника (не показан), подсоединяемого к горелке 1, поступает к мишени 3.In Fig.1 shows a gas burner 1, the flame 2 of the burner, including glass particles, the target 3 in the form of a rod, the camera 4 and the outlet 5 of the camera. In the middle of the chamber 4 there is a target 3 in the form of a rod with the possibility of free rotation around the central axis. On the side of the target 3, there is a burner 1 having an upper part 1a facing one side of the peripheral surface of the target 3. An exhaust nozzle of a flame of explosive gas is formed in the upper part 1a of the burner 1. From the outlet nozzle, a hydrogen-oxygen flame 2 comprising gas to produce glass from a source gas supply device (not shown) connected to the burner 1, enters the target 3.

Кроме того, на фиг.1 показано частичное поперечное сечение мишени 3 в виде стержня, и горелка 1 располагается справа от мишени 3. Камера 4 окружает мишень 3 и горелку 1. Кроме того, в предположении, что сторона периферийной поверхности мишени 3, обращенная к горелке 1, является стороной передней поверхности 3а мишени 3, выпускное отверстие 5 камеры 4 выполнено на задней поверхности 3b мишени 3.In addition, FIG. 1 shows a partial cross-section of the target 3 in the form of a rod, and the burner 1 is located to the right of the target 3. The chamber 4 surrounds the target 3 and the burner 1. In addition, under the assumption that the side of the peripheral surface of the target 3 is facing burner 1 is the side of the front surface 3a of the target 3, the outlet 5 of the chamber 4 is made on the rear surface 3b of the target 3.

В камере 4 образуется поток воздуха для вентиляции, созданный выходным давлением из выпускного отверстия 5, так, что полученный выходной газ и частицы стекла, которые не приклеились, могут быть легко выведены из выпускного отверстия 5 после увеличения мишени 3 за счет выбрасывания водородно-кислородного пламени 2, включающего газ для получения стекла, выходящий из горелки 1 на периферийной поверхности мишени 3.In the chamber 4, a ventilation air stream is generated, created by the outlet pressure from the outlet 5, so that the resulting outlet gas and glass particles that are not adhered can be easily removed from the outlet 5 after increasing the target 3 by ejecting a hydrogen-oxygen flame 2, including gas for producing glass, leaving the burner 1 on the peripheral surface of the target 3.

В камере 4 частицы стекла, полученные из газа источника, выходящего из горелки 1, приклеиваются и осаждаются на внешней периферийной поверхности мишени 3 при ее вращении вокруг оси. Кроме того, горелка 1 совершает относительное параллельное перемещение в продольном направлении мишени 3 столько раз, сколько это необходимо. В результате мишень 3 увеличивается вокруг периферии, тем самым формируется заготовка оптического волокна (пористая стеклянная заготовка). Хотя мишень 3 представлена на фиг.1 в горизонтальном состоянии, при поддержке с помощью опоры, мишень 3 может быть расположена в камере так, чтобы иметь возможность вращаться при удерживания мишени 3 в произвольном направлении. Например, мишень 3 может удерживаться вертикально, горизонтально или в наклонном состоянии. В изобретении направление или направление вращения мишени 3 особенно не ограничивается.In the chamber 4, glass particles obtained from the gas of the source exiting the burner 1 are glued and deposited on the outer peripheral surface of the target 3 as it rotates around the axis. In addition, the burner 1 makes a relative parallel movement in the longitudinal direction of the target 3 as many times as necessary. As a result, target 3 grows around the periphery, thereby forming an optical fiber preform (porous glass preform). Although the target 3 is shown in FIG. 1 in a horizontal state, supported by a support, the target 3 can be located in the chamber so as to be able to rotate while holding the target 3 in an arbitrary direction. For example, the target 3 can be held vertically, horizontally or in an inclined state. In the invention, the direction or direction of rotation of the target 3 is not particularly limited.

В способе изготовления заготовки оптического волокна в соответствии с вариантом реализации, осевое направление горелки 1 (т.е. направление, в котором пламя 2 выпускается из горелки 1) сдвигается от центра мишени 3. В этом случае образование частиц стекла, которые не приклеились и которые получаются, когда пламя 2 от горелки 1 отражается на внешней периферийной поверхности мишени 3, подавляется, и частицы стекла, которые не приклеились, в существенной степени выводятся к выпускному отверстию 5 без мишени 3, прерывающей поток воздуха к выпускному отверстию 5.In the method for manufacturing an optical fiber preform in accordance with an embodiment, the axial direction of the burner 1 (i.e., the direction in which the flame 2 is released from the burner 1) is shifted from the center of the target 3. In this case, the formation of glass particles that are not adhered and which are obtained when the flame 2 from the burner 1 is reflected on the outer peripheral surface of the target 3, is suppressed, and glass particles that are not adhered are substantially discharged to the outlet 5 without the target 3, interrupting the air flow to the outlet hole 5.

Осевое направление горелки 1 предпочтительно сдвигается от центра мишени 3 в направлении вращения на стороне передней поверхности 3а мишени 3, на которую попадает водородно-кислородное пламя 2 от горелки 1. В этом случае, так как направление перемещения внешней поверхности мишени 3, получаемое за счет вращения, соответствует направлению потока газа, частицы, которые не приклеились, могут выводиться более эффективно.The axial direction of the burner 1 is preferably shifted from the center of the target 3 in the direction of rotation on the side of the front surface 3a of the target 3, which receives the hydrogen-oxygen flame 2 from the burner 1. In this case, since the direction of movement of the outer surface of the target 3, obtained by rotation corresponds to the direction of the gas flow, particles that are not adhered can be removed more efficiently.

Кроме того, за счет сдвига осевого направления горелки 1 от центра мишени 3, выступающая сторона части 2а водородно-кислородного пламени 2, включающего частицы стекла, выходящие из горелки 1, не прерывается мишенью 3 и проходит настолько, чтобы покрывать одну сторону внешней периферийной поверхности мишени 3 и попадать на нее. Соответственно может предотвращаться образование частиц стекла, отражающихся без прикрепления к стороне передней поверхности 3а мишени 3. Помимо этого, так как направление пламени 2, выходящего из горелки 1, близко к направлению потока воздуха для вентиляции внутри камеры, частицы стекла, которые не приклеились, могут быть эффективно выведены из выпускного отверстия 5 без тех частиц стекла, которые не прикрепились, но приклеились к внутренней поверхности стенки камеры 4 или перемещаются внутри камеры 4.In addition, due to a shift in the axial direction of the burner 1 from the center of the target 3, the protruding side of the part 2a of the hydrogen-oxygen flame 2, including glass particles exiting the burner 1, is not interrupted by the target 3 and extends so as to cover one side of the outer peripheral surface of the target 3 and get on it. Accordingly, the formation of glass particles that are reflected without attaching to the side of the front surface 3a of the target 3 can be prevented. In addition, since the direction of the flame 2 exiting the burner 1 is close to the direction of the air flow for ventilation inside the chamber, glass particles that are not stuck can be effectively removed from the outlet 5 without those glass particles that are not attached, but adhered to the inner surface of the wall of the chamber 4 or move inside the chamber 4.

Таким образом, как показано на фиг.1, выступающая часть 2а пламени 2 проходит от стороны передней поверхности 3а мишени 3 к стороне верхней поверхности и закрывает часть верхней поверхности и переднюю поверхность 3а мишени 3. Кроме того, поток воздуха для вентиляции 4а на стороне верхней поверхности мишени 3 следует за выступающей частью таким образом, чтобы распространяться вдоль внешней периферийной поверхности мишени 3, и перемещается по направлению к выпускному отверстию 5. В результате частицы стекла, которые не прикрепились, эффективно выводятся без повторного прикрепления к мишени 3. Таким путем повторное прикрепление частиц стекла, к заготовке оптического волокна, может быть предотвращено.Thus, as shown in FIG. 1, the protruding part 2a of the flame 2 extends from the side of the front surface 3a of the target 3 to the side of the upper surface and covers the part of the upper surface and the front surface 3a of the target 3. In addition, the air flow for ventilation 4a is on the upper side the surface of the target 3 follows the protruding part so as to propagate along the outer peripheral surface of the target 3, and moves towards the outlet 5. As a result, glass particles that are not attached, effectively in output without reattaching to target 3. In this way, reattaching of glass particles to the optical fiber preform can be prevented.

Фиг.2 представляет собой поясняющий вид, иллюстрирующий пример углового соотношения между осевой линией горелки 1 и мишени 3, когда реализуется способ изготовления в соответствии с изобретением.Figure 2 is an explanatory view illustrating an example of the angular relationship between the axial line of the burner 1 and the target 3, when the manufacturing method in accordance with the invention is implemented.

В предположении, что угол, образованный линией 1А, которая соединяет центр верхней части 1а горелки 1 с центром О мишени 3, и линией m (продолжение центральной осевой линии горелки 1), которая проходит через центр верхней части 1а горелки 1 и проходит параллельно с осевым направлением горелки 1, представляет собой угол <<а>> горелки, угол, образованный линией 1А, которая соединяет центр верхней части 1а горелки 1 с центром О мишени 3, и касательной линией n мишени 3, проходящей от центра верхней части 1а горелки 1, представляет собой тангенциальный угол <> мишени, соотношение а≤b предпочтительно выполняется. Т.е. предпочтительно осаждать частицы стекла на мишени 3 с сохранением этого соотношения.Under the assumption that the angle formed by line 1A, which connects the center of the upper part 1a of burner 1 with the center O of target 3, and line m (continuation of the center axis of burner 1), which passes through the center of the upper part 1a of burner 1 and runs parallel to the axial the direction of the burner 1 is the angle << a >> of the burner, the angle formed by the line 1A, which connects the center of the upper part 1a of the burner 1 with the center O of the target 3, and the tangent line n of the target 3, passing from the center of the upper part 1a of the burner 1, is the tangential angle < > of the target, the ratio a≤b is preferably performed. Those. it is preferable to deposit glass particles on the target 3 while maintaining this ratio.

Если угол <<а>> горелки становится больше тангенциального угла <> мишени, пламя 2 от горелки 1 перестает попадать на мишень 3. В результате эффективность осаждения частиц стекла падает.If the angle << a >> of the burner becomes larger than the tangential angle <> of the target, the flame 2 from the burner 1 ceases to fall on the target 3. As a result, the efficiency of the deposition of glass particles decreases.

Так как внешний диаметр мишени 3 увеличивается по мере осаждения для роста мишени 3 за счет частиц стекла, прикрепляющихся к внешней периферийной поверхности мишени 3, оптимальный угол <<а>> горелки по отношению к центру О мишени 3 последовательно изменяется. Соответственно, предпочтительно, делать угол <<а>> горелки малым, когда мишень 3 является тонкой, и делать угол <<а>> горелки большим, когда мишень 3 является толстой за счет изменения угла <<а>> в соответствии с осаждением на мишень 3 и ее ростом. Изменение угла <<а>> может быть выполнено непрерывным или ступенчатым в соответствии с осаждением и ростом мишени 3.Since the external diameter of the target 3 increases as it is deposited for the growth of the target 3 due to glass particles attached to the outer peripheral surface of the target 3, the optimal angle а a << of the burner with respect to the center O of the target 3 changes sequentially. Accordingly, it is preferable to make the angle << a >> of the burner small when the target 3 is thin, and to make the angle << a >> of the burner large when the target 3 is thick by changing the angle << a >> in accordance with the deposition on target 3 and its height. The change in the angle << a >> can be performed continuous or stepwise in accordance with the deposition and growth of the target 3.

Кроме того, для механизма перемещения горелки 1 может создаваться осциллирующий механизм в опорном механизме горелки 1, когда регулируется осциллирующий угол горелки 1. Кроме того, когда осуществляется параллельное перемещение горелки 1 или позиционное перемещение горелки 1, платформа или тому подобное может создаваться в опорном механизме горелки 1 для перемещения горелки 1.In addition, for the movement mechanism of the burner 1, an oscillating mechanism can be created in the support mechanism of the burner 1 when the oscillating angle of the burner 1 is adjusted. In addition, when the movement of the burner 1 or the positional movement of the burner 1 are parallel, a platform or the like can be created in the supporting mechanism of the burner 1 to move the burner 1.

Фиг.3А-3D показывают варианты способа изменения угла <<а>> горелки в варианте реализации способа изготовления заготовки оптического волокна изобретения. Заметим, что в обычном способе химического осаждения из паровой фазы на торец заготовки положение горелки 1 и положение мишени 3 изменяются только в соответствии с осаждением и ростом мишени 3 так, что расстояние между горелкой 1 и поверхностью мишени 3, на которую попадает пламя 2, является фиксированным.Figa-3D show variations of the method of changing the angle << a >> of the burner in an embodiment of the method for manufacturing the optical fiber preform of the invention. Note that in the conventional method of chemical vapor deposition on the end face of the workpiece, the position of the burner 1 and the position of the target 3 are changed only in accordance with the deposition and growth of the target 3 so that the distance between the burner 1 and the surface of the target 3, on which the flame 2 falls, is fixed.

В настоящем варианте реализации, в дополнение к изменению положения, угол <<а>> горелки по отношению к центру О мишени 3 относительно меняется за счет перемещения, по меньшей мере, или горелки 1, или мишени 3.In the present embodiment, in addition to changing the position, the angle << a >> of the burner relative to the center O of the target 3 is relatively changed due to the movement of at least either the burner 1 or the target 3.

Ниже описан способ изменения угла <<а>> горелки в случае, когда на мишень 3 происходит осаждение и она увеличивается, чтобы стать подобной мишени 13. В первом варианте, показанном на фиг.3А и 3С, позиционная настройка проводится таким образом, что расстояние между горелкой 1 и поверхностью мишени 3, на которую попадает пламя 2 от горелки 1, фиксируется за счет перемещения положения мишени 3 в соответствии с ростом мишени 3, как показано стрелкой Е на фиг.3А, в то же время, пламя 2 подбирается таким, чтобы оно попадало на внешнюю периферийную часть мишени 13, поэтому угол <<а>> горелки изменяется ступенчато или последовательно за счет вращения горелки 1, как показано с помощью стрелки F фиг.3С.The following describes a method for changing the angle << a >> of the burner in the case when deposition occurs on the target 3 and increases to become similar to the target 13. In the first embodiment, shown in figa and 3C, the positional adjustment is carried out so that the distance between the burner 1 and the surface of the target 3, which receives the flame 2 from the burner 1, is fixed by moving the position of the target 3 in accordance with the growth of the target 3, as shown by arrow E in figa, at the same time, the flame 2 is selected so so that it hits the outer peripheral part of the target and 13, therefore, the angle << a >> of the burner changes stepwise or sequentially due to the rotation of the burner 1, as shown by arrow F of FIG. 3C.

Кроме того, во втором варианте, показанном на фиг.3B и 3D, горелка 1 расположена впереди так, что осевое направление горелки 1 слегка сдвигается от оси перемещения 3с мишени 3 в направлении вращения на стороне передней поверхности мишени 3, и при перемещении положения мишени 3 в соответствии с ростом и осаждением на мишени 3, как показано с помощью стрелки Е на фиг.3В, позиционная настройка осуществляется таким образом, что расстояние между горелкой 1 и поверхностью мишени 3, на которую попадает пламя 2 от горелки, фиксируется, и пламя 2 подбирается так, чтобы оно попадало на внешнюю периферийную поверхность мишени 13, поэтому угол горелки «а» относительно меняется.In addition, in the second embodiment shown in FIGS. 3B and 3D, the burner 1 is located in front so that the axial direction of the burner 1 is slightly shifted from the axis of movement 3c of the target 3 in the direction of rotation on the side of the front surface of the target 3, and when moving the position of the target 3 in accordance with the growth and deposition on the target 3, as shown by arrow E in FIG. 3B, the positional adjustment is carried out so that the distance between the burner 1 and the surface of the target 3, on which the flame 2 from the burner hits, is fixed, and the flame 2 t is selected k, so that it fell on the outer peripheral surface of the target 13, so "a" angle relative to the burner changes.

Эффекты изобретения могут быть получены, даже если используется любой способ регулировки направления горелки 1, показанный на фиг.3А и 3С, и любой способ управления направлением горелки 1, показанный на фиг.3В и 3D, т.е. возможно предотвратить прерывание потока воздуха для вентиляции растущей мишенью 3. Кроме того, так как частицы стекла, которые на прикрепились, эффективно выводятся к выпускному отверстию 5, может подавляться образование отражающихся частиц стекла. В результате, так как повторное прикрепление частиц стекла к мишени 3 может подавляться, становится возможным изготовление высококачественной заготовки оптического волокна с небольшим количеством пузырьков или примесей в ней.The effects of the invention can be obtained even if any method for adjusting the direction of burner 1 shown in FIGS. 3A and 3C is used, and any method for controlling the direction of burner 1 shown in FIGS. 3B and 3D, i.e. it is possible to prevent interruption of the air flow for ventilation by the growing target 3. In addition, since the glass particles that are attached are effectively discharged to the outlet 5, the formation of reflective glass particles can be suppressed. As a result, since the re-attachment of glass particles to the target 3 can be suppressed, it becomes possible to produce a high-quality optical fiber preform with a small amount of bubbles or impurities in it.

ПримерExample

Скорость потока газообразного тетрахлорида кремния (SiCl₄) в качестве газа для получения стекла составляла от 5,5 до 7,5 нл/мин, скорость потока газообразного водорода составляла от 40 до 100 нл/мин, скорость потока газообразного кислорода составляла от 15 до 40 нл/мин, и скорость потока газообразного аргона в качестве изолирующего газа была установлена равной 1 нл/мин. Каждый из газов подавался к горелке. Мишень наращивали за счет попадания пламени гремучего газа от горелки по направлению к мишени и осаждения частиц стекла на поверхности мишени.The flow rate of gaseous silicon tetrachloride (SiCl ₄ ) as a gas for glass production was from 5.5 to 7.5 nl / min, the flow rate of hydrogen gas was from 40 to 100 nl / min, the flow rate of gaseous oxygen was from 15 to 40 nl / min, and the argon gas flow rate as insulating gas was set to 1 nl / min. Each of the gases was supplied to the burner. The target was increased due to the bursting of a flame of explosive gas from the burner towards the target and the deposition of glass particles on the surface of the target.

Круглый стержень из кварцевого стекла с внешним диаметром 40 мм использовался для мишени как начальный элемент. Пятьдесят пористых стеклянных заготовок, каждая из которых имеет диаметр 250 мм и длину 1500 мм, изготавливались путем размещения полных десяти горелок в продольном направлении мишени и осаждения частиц стекла поверх множества слоев внешней периферии мишени. Заготовка оптического волокна была изготовлена за счет изменения угла горелки на предварительно заданную величину в ходе осаждения, так что угол горелки в начале осаждения был равен 0°, и угол горелки в конце осаждения становится равным 0,8×b=21°. Кроме того, скорость потока вентиляции из выпускного отверстия была равна 3,0 м/с.A round quartz glass rod with an external diameter of 40 mm was used for the target as an initial element. Fifty porous glass preforms, each of which has a diameter of 250 mm and a length of 1500 mm, were made by placing a total of ten burners in the longitudinal direction of the target and depositing glass particles over many layers of the outer periphery of the target. An optical fiber preform was made by changing the angle of the burner by a predetermined value during deposition, so that the angle of the burner at the beginning of deposition was 0 °, and the angle of the burner at the end of deposition becomes 0.8 × b = 21 °. In addition, the ventilation flow rate from the outlet was 3.0 m / s.

Заготовка оптического волокна изготавливалась путем спекания пористой стеклянной заготовки, полученной изложенным выше способом, и превращения ее в прозрачное стекло. Для этой заготовки оптического волокна количество пузырьков или примесей на поверхности или внутри подсчитывалось с помощью визуального наблюдения. В результате количество пузырьков или примесей, полученных на одну заготовку, в среднем составило 0,6. Кроме того, эффективность осаждения частиц стекла в этом способе составляла в среднем 54%.An optical fiber preform was made by sintering a porous glass preform obtained by the above method and converting it into transparent glass. For this optical fiber preform, the number of bubbles or impurities on the surface or inside was counted using visual observation. As a result, the number of bubbles or impurities produced per billet averaged 0.6. In addition, the efficiency of the deposition of glass particles in this method was on average 54%.

Сравнительный примерComparative example

Пятьдесят пористых стеклянных заготовок изготавливались в таких же условиях, как в предыдущем примере, за исключением того, что угол горелки в ходе осаждения всегда был равен 0⁰ в способе изготовления заготовки оптического волокна (т.е. осевое направление горелки всегда было обращено к центру мишени). Заготовка оптического волокна изготавливалась путем спекания пористой стеклянной заготовки, полученной описанным выше способом и превращения ее в прозрачное стекло. Для этой заготовки оптического волокна количество пузырьков или примесей на поверхности или внутри подсчитывалось с помощью визуального наблюдения. В результате количество пузырьков или примесей, полученных на одну заготовку, в среднем составило 5,2. Кроме того, эффективность осаждения частиц стекла в этом способе составляла в среднем 55%.Fifty porous glass preforms were made under the same conditions as in the previous example, except that the angle of the burner during deposition was always 0 ⁰ in the method of manufacturing the optical fiber preform (i.e., the axial direction of the burner was always facing the center of the target ) An optical fiber preform was made by sintering a porous glass preform obtained by the method described above and converting it into transparent glass. For this optical fiber preform, the number of bubbles or impurities on the surface or inside was counted using visual observation. As a result, the number of bubbles or impurities produced per billet averaged 5.2. In addition, the efficiency of the deposition of glass particles in this method was on average 55%.

В способе изготовления, описанном в предыдущем примере, так как образование частиц стекла, которые отражаются к передней поверхности мишени без прикрепления, может быть предотвращено, и частицы стекла, которые не прикрепились, могут быть эффективно выведены путем сдвига осевого направления горелки от центра мишени, повторное прикрепление частиц стекла, которые не прикрепились, к мишени может быть уменьшено. В результате количество пузырьков или примесей заготовки оптического волокна очевидно уменьшилось по сравнению со способом в сравнительном примере.In the manufacturing method described in the previous example, since the formation of glass particles that are reflected to the front surface of the target without attachment can be prevented, and glass particles that are not attached can be effectively removed by shifting the axial direction of the burner from the center of the target, repeatedly the attachment of glass particles that are not attached to the target can be reduced. As a result, the number of bubbles or impurities of the optical fiber preform has obviously decreased compared to the method in the comparative example.

Кроме того, когда эффективность осаждения в примере сравнивается с эффективностью осаждения в сравнительном примере, можно видеть, что эффективность осаждения частиц стекла почти не меняется.In addition, when the deposition efficiency in the example is compared with the deposition efficiency in the comparative example, it can be seen that the deposition efficiency of the glass particles remains almost unchanged.

Из приведенных выше результатов становится ясно, что может быть изготовлена высококачественная заготовка оптического волокна с небольшим количеством пузырьков или примесей на ее поверхности или внутри без снижения эффективности осаждения частиц стекла, т.е. без снижения эффективности изготовления при реализации способа изготовления изобретения.From the above results, it becomes clear that a high-quality optical fiber preform can be made with a small amount of bubbles or impurities on its surface or inside without reducing the efficiency of the deposition of glass particles, i.e. without compromising manufacturing efficiency when implementing the manufacturing method of the invention.

В то время, как предпочтительные варианты реализации изобретения были описаны и проиллюстрированы выше, должно быть понятно, что они являются примерами изобретения и не должны рассматриваться как его ограничивающие. Дополнения, пропуски, замены и другие модификации могут быть выполнены без отклонения от сути или объема настоящего изобретения. Соответственно изобретение не должно рассматриваться как ограниченное приведенным выше описанием, оно ограничивается сутью прилагаемой формулы изобретения.While preferred embodiments of the invention have been described and illustrated above, it should be understood that they are examples of the invention and should not be construed as limiting. Additions, omissions, replacements, and other modifications may be made without departing from the spirit or scope of the present invention. Accordingly, the invention should not be construed as limited by the above description, it is limited by the essence of the attached claims.

Claims

1. A method of manufacturing an optical fiber preform, comprising the step of producing glass particles by exiting a hydrogen-oxygen flame from the burner including gas to produce glass, and the step of depositing the obtained glass particles on the outer peripheral surface of the target, at least in part of the deposition stage, the axial direction of the burner is offset from the center of the target, and glass particles that do not adhere to the target in the deposition stage are discharged through an outlet located opposite the burner with the target wife between them.

2. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, wherein in the deposition step, the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner changes continuously in accordance with the deposition on the target and its growth.

3. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, wherein in the deposition step, the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner changes stepwise in accordance with the deposition on the target and its growth.

4. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, in which the axial direction of the burner can be shifted from the center of the target due to the displacement of at least the burner or target.

5. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, wherein when the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner to the center of the target and the axial line of the burner is the angle “a” of the burner, and the angle formed by the line connecting the center of the upper part of the burner with the center of the target, and the tangent line of the target passing from the center of the upper part of the burner is the tangential angle “b” of the target, particles of glass are deposited on the target for its growth while maintaining the ratio a≤b at the deposition stage.

6. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, in which the direction of rotation of the target on the side where the glass particles are deposited, and the direction to which the axial direction of the burner is shifted from the center of the target, are the same direction.

7. The method of manufacturing the optical fiber preform according to claim 1, wherein the ventilation air stream that discharges glass particles that have not adhered to the target passes from the side where the glass particles are deposited to the outlet side.