TW463061B - Optical fiber base material ingot and method for producing the same - Google Patents

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4 63 06 1 A7 B7_ 五、發明說明彳) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明係關於一種具有極佳碇硬度及核心部分偏心率 的光纖基材錠，及一種可以在短時間內製造光纖基材錠的 製法。 習知技藝之描述 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光纖基材錠係例如在◦ V D方法（外側化學..蒸汽_.沈，.積 法）裡，使鍍過金屬部分沈積於起始核心組件表面上後， 經由脫水，煆燒及相似的步驟製得，可使用大直徑燃燒器 來提供材料氣體，該氣體係在氧氫火焰中水解並沫積成玻 璃微粒，使用數量增加的該等燃燒器，及相似物。當大直 徑材料氣體供應燃燒器用於改良產率時，這些會發生在早 期煤煙沈積於起始核心組件表面上時，煤煙沈積效率極差 的問題。而且，當使用數個大直徑的燃燒器時，會發生由 於火焰干擾而無法獲得良好沈積效率的問題另一方面， 當使吊增加數量的燃燒器時，不規則物會形成於沈積煤煙 的表面上，因爲有數個燃燒器之故。尤其，當藉由增加材 料氣體，以高速進行沈積時，所得的光纖沒有良好光學特 徵，尤其是單一模態光纖裡所要的截止波長或所要的散射 特徵。基材錠表面的硏磨已知是一種去除基材錠表面上不 規則物的方法（日本專利未審査公開案〔κ Ο K A I〕第 2 — 2 12 3 2 8號）。然而，傳統硏磨方法具有不想要 有的長時間。除‘此之外，以該方法所得之基材錠的核心部 分不一定位於基材錠的中心部分。結果，所得的光纖引起 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -4- 463061 第88112331號專利申請案 中文說明書修正頁货國89年10月呈 B7 經濟部智竑財產局員工消費合作钍印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（) 關於光學特徵的問題，例如當裝設光纖纜線時纖維熔接.方 法裡接頭損失的問題。 發明槪述 本發明人係已經針對上述問題而完成本發明，本發明 之目的在於提供一種具有極佳碇硬度及極佳核心部分偏心 率的光纖基材錠，及提供一種能在短時間內製造光纖基材 錠的製法。本發明已經完成，達到上述之目的，並提供一 種製造光纖基材錠的方法，其包括將煤煙沈積於起始核心 組件上，並使煤煙進行脫水，以煆燒方式玻璃化，然後進 行圓筒硏磨，其特徵在於圓筒硏磨在核心部分中心軸對齊 圓筒硏磨機之旋轉軸的同時進行。 如上述方法所述，藉由在核心部分中心軸對齊圓筒硏 磨機之旋轉軸的同時進行圓筒硏磨，所得的碇可以具有極 佳的硬度，卻沒有不規則物，而且，除此之外，其變成可 能精確地定位於碇中心處的核心部分。傾發現，由碇所得 的光纖具有良好的光學特徵，尤其是，由於上述特徵而在 單一模態光纖裡具有所要的截止波長及散射特徵和相似特 徵。除此之外，也發現，關於光學特徵，例如在裝設光纖 纜線時纖維熔化連接方法裡接頭損失的傳統問題可以獲得 解決。在上述方法裡，想要藉由偵測核心部分之位置，使 核心部分中心軸對齊圓筒硏磨機的旋轉軸。藉由偵測核心 部分的位置，核心部分中心軸可以精確且容易對齊圓筒硏 磨機的旋轉軸。此外想要在圓筒硏磨法裡，在至少粗磨後 - --------訂--------- (請先閲讀背面之>i意事項再填寫本頁) Α7 Β7 “30Si 秦 ,3 五、發明說明Γ ) 進行尾工硏磨。如此，在短時間內可以獲得極光滑的陡表 以在更短的 的本發明光 明光纖基材 一模態光纖 除此之外， 果，由基材 例如在裝設 題。本發明 常多的製造 所製得的光 比，及極光 學特徵，特 徵。此外， 心。結果’ 在裝設光纖 (請先閱讀背面之王意事項再填寫本頁) 而且，經由多邊硏磨法進行圓筒硏磨，可 時間內獲得極光滑的碇表面。由上述方法所得 纖基材錠具有極光滑的碇表面。結果，由本發 錠所得的光纖具有良好的光學特徵，尤其是單 裡所要的截止波長，散射特徵，及相似特徵。 本發明之光纖基材錠具有核心部分偏心率。結 所得的光纖可以解決傳統看到關於光學特徵， 光纖纜線時纖維熔化連接方法裡接頭損失的問 製造光纖基材錠的方法需要比傳統製法縮短非 時間。而且，由本發明製造光纖基材錠之方法 纖基材錠正好具有所要的核心/鍍過金屬直徑 滑的碇表面。因此，所得的光纖具有良好的光 別是單一模態光纖裡所要的截止波長及散射特 本發明之光纖基材錠具有正確位於碇中心的核 由材料定所得的光纖沒有關於光學特徵，例如 纜線時纖維熔化連接方法裡接頭損失的問題。 圖式的簡要說明 第1圖係爲煤煙沈積裝置的槪略剖面側視圖。 第2圖係爲用於多邊硏磨之圓筒狀硏磨裝置的槪略側 視圖。 第3圖係爲圓筒狀硏磨裝置的槪略前視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 63 〇6 1 A7 __ B7 五、發明說明4 ) 第4圖係爲光學纖維基材錠硏磨免件的放大槪略剖面 側視圖。 主要元件對照 2 煤煙 3 起始核心組件 5 燃燒器 2 1 夾盤 26 夾盤載體 8 馬達 6 排放抽氣橱 2 7 圓筒硏磨機 2 2 金剛石磨輪 2 3 金剛石磨輪 2 4 金剛石磨輪 本發明內容及具體實施例的描述 本發明之具體實施例將以所附之圖式做爲參考，詳細 說明如下。然而，本發明不限於此。 第1圖係爲煤煙沈積裝置的槪略剖面側視圖。第2圖 係爲用於多邊硏磨之圓筒狀硏磨裝置的槪略側視圖。第3 圖係爲圓筒狀硏磨裝置的槪略前視圖。第4圖係爲光學纖 維基材錠硏磨元件的放大槪略剖面側視圖。在本發明光纖 基材錠的製法裡’煤煙2先沈積於起始核心組件3的周圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —-----；---I — I -裝-!-----訂-----I ---線 (請先閱讀背面之注意事項再板寫本頁) A7 B7 S3 061 五、發明說明ί ) 表面上。 煤煙2係藉由例如第1圖所示的OVD (外化學蒸汽 沈積法）進行沈積，雖然方法不特別限制。也就是說，藉 由將材料氣體，例如S i C 1 4，水解用氣體及來自燃燒器 5的類似氣體鋪陳於起始核心組件3，其中材料氣體在氫 氧火焰中水解。這些氣體在較佳煤煙的黏著性考量下逐漸 增加供應數量。當來自燃燒器5的氣體噴在組件上時，燃 燒器5係以往復方式沿著平行於氣體核心組件3的橫向滑 動，如傳統方式所行。該操作的結果，在氧氫火焰中材料 氣體水解所得的產物係沈積於核心組件的周圍表面上形成 煤煙2。根據本發明，因爲圓筒硏磨以下列方式進行，所 以產率可以藉由使用至少二個具有較大直徑的燃燒器5增 加。 在製造本發明光纖基材錠的方法裡，上述所得的多孔 性基材接著進行脫水及藉由煆燒方式進行玻璃化，以獲得 光纖基材錠。脫水及煆燒程序可以藉由將具有沈積煤煙的 核心組件倒入煆燒爐的方式進行。然後，進行上述光織基 材錠的圓筒硏磨，以獲得平滑表面。圓筒硏磨的重點是， 在硏磨之後，核心部位應位於光纖基材錠的中心，如光纖 基材錠的剖面結構一般。如果核心部分偏向光纖基材錠的 一側，則將在時發生例如纖維熔化連接操作時接頭損失等 問題。因此，錠表面進行圓筒硏磨，而經脫水及煆燒之錠 的核心部分中心軸對齊圓筒硏磨機的旋轉軸。 雖然可以使用任何方法將經脫水及煆燒之光纖基材錠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -I— —-I---Γ!—裝--- <猜先閱讀背面之注意事項歹¾寫本頁) :訂： --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 3 0 β 1 Λ7 JB7 五、發明說明（6 ) 之核心部分中心軸對齊圓筒硏磨機的旋轉軸，但是較佳以 偵測核心部分的位置達成，這是一種能夠簡單且正確施行 的方法。亦即，例如經脫水及煆燒之光織基材錠先連接至 圓筒硏磨機2 7的夾盤2 1。接著，在旋轉碇的同時，以 光學測量儀器在碇的兩端處測定核心部分位置。然後’在 正確測定核心部分之中心的位置後，將夾盤2 1移開’以 使得夾盤載體2 6應得以正確地吻合所測定的中心位置。 Γ 上述利用光學測量儀器的測量係可以藉由，例如使用設有 偵測玻璃或相似物的測量儀器，在旋轉碇的同時進行。在 上述的圓筒硏磨裡1尾工硏磨較佳在至少粗硏磨之後進行 。如此，硏磨時間可以縮短，並且可以得到極光滑光纖基 材錠。爲了進一步縮短硏磨時間，可以藉由多邊硏磨法進 行圓筒硏磨。亦即，各種磨輪係安裝於圓筒硏磨機，並以 這些磨輪進行同時硏磨，直到獲得所要的核心/鍍過金屬 比例。在此等操作裡，粗糙前輪能夠先深層硏磨’然後細 後輪使磨過的表面平滑，以致於粗磨及細磨可在單次操作 裡施行。 雖然具有光滑表面及所要核心/鍍過金屬比例的光纖 基材錠可以藉由上述多邊硏磨獲得 > 但是較佳進行尾工硏 磨以獲得具有更光滑表面及更精確核心/鍍過金屬比例的 光纖基材錠。亦即，依照上述的方式再次偵測光纖基材地 之核心部分-上述已經過粗略硏磨的部分一的位置’核心 部分中心軸經過細調後，與圓筒硏磨機之旋轉軸確實平行 。並且再次進行圓筒硏磨。在尾工硏磨之後，圓筒研磨可 本紙張尺度適用卡國國家標準（CNSM4規格（210 X 297公芨） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---------^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 63 061 a? _B7_ 五、發明說明6 ) 以不根據上述多邊硏磨法，而可以根據一般單邊硏磨法。 尾工硏磨可以進行一次，或可以根據需要而重複數次 。因此，根據本發明之製法，製造光纖基材錠所需的製造 時間比傳統製造時間相較，可以明顯地縮短。本發明之光 纖基材錠可以根據傳統方式伸長而做成'光纖，並接著以拉 線法做成光纖。 實施例 本發明將以下列實施例及比較實施例做參考，詳細說 明如下。 (實施例）單模態光纖係使用石英玻璃作爲起始核心 組件3，其外徑爲25毫米必而長1200毫米。將其以 等效石英條焊接，連接至密閉式反應器1 0裡的旋轉驅動 元件7，並以40 r pm旋轉。接著，將75升/分鐘的 氧氣，1 5 0升/分鐘的氫器，9升/分鐘作爲載體氣體 的氧氣，及4 0克/分鐘作爲材料氣體的S i C丨4倒入具 有開口直徑2 8毫米必 '自未示出的材料供應裝置的多管 氫氧火焰燃燒器5。這些燃燒器5係利用馬達8，以 1 5 0毫米/分鐘的速度在1 6 0 0毫米的長度裡面往復 運動，以致於由S i C 1 4在火焰中水解所形成的玻璃微粒 應沈頂於核心組件3上。廢棄物係從排放抽氣櫥6排出。 在沈積進行的同時，材料氣體的數量進一步增加，以獲得 在2 4小時後具有外徑2 4 0毫米0的沈積煤煙。在沈積 結束時，1 8 0升/分鐘的氧氣，3 6 0升/分鐘的氫氣 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） —-!ί—!ί I I -裝---— — —1 訂·! •線 (請先W讀背面之注意事項再琢寫本頁) -10- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 63061 A7 B7 五、發明說明έ ) ，2 0升/分鐘作爲載體氣體的氧氣，及1 0 0克/分鐘 做爲材料氣體的S i C 1 4係供應至燃燒器5。平均沈積速 度爲3 1克/分鐘。確定的是，所得到的煤煙表面上存在 螺旋狀不規則物。將該煤煙沈積產物放入煆燒爐，並H 及藉由煆燒進行玻璃化，以獲得外徑1 3 5毫米必的透明 光纖基材錠。在其表面上，螺旋狀不規則物仍然存在。不 規.則物的最大深度爲1 . 0 5毫米。 然後，上述光纖基材錠連接至圓筒硏磨機2 7的夾盤 21。光纖基材錠之核心部分的位置係在旋轉光纖基材錠 的同時，藉由使用設有反射玻璃的光學測量儀器在其兩端 處測得。將夾盤移開，以致於核心部分的中心應與夾盤載 體元件2 6的旋轉中心對齊，以固定光纖基材錠。用於硏 磨的金鋼石磨輪2 2係爲一種硬度爲# 6 0的磨輪，而且 其磨輪位置設定於使硏磨深度爲0.75毫米之處。金鋼 石磨輪2 3係爲硬度# 1 4 0的磨輪，而且其磨輪位置設 定於使硏磨深度較金鋼石磨輪2 2的切割表面深0 . 3毫 米之處。金鋼石磨輪2 4係爲硬度# 6 0 0的磨輪，而且 其磨輪位置係設定於使硏磨深度比金鋼石磨輪2 3的切割 表面深0 . 0 5毫米。在硏磨元件以水冷卻的同時，以光 纖基材錠進料速度5 0毫米/分鐘硏磨一次。 結果，光纖基材錠尾工後具有光滑表面，而核心部分 測量的結果也很好。爲了測定核心/鍍過金屬直徑比例及 核心的偏心率，係在旋轉光纖機裁定的同時，使用設有偵 測玻璃的光學測量儀器進行測量。爲了細調核心的旋轉中 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .1 ---.----裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11 - A7 463061 __B7__ 五、發明說明6 ) 心，並調整核心/鍍過金屬直徑比例，係藉由只使用硬度 # 6 0 0的金鋼石磨輪2 4，以5 0毫米/分鐘的光纖基 材錠進料速度一次硏磨深度〇 _ 0 5毫米的方式進行尾工 硏磨，以完成圓筒硏磨。圓筒硏磨所需的時間大約1 2 0 分鐘，而包括圓筒硏磨的製造時間將縮短至大約傳統需要 時間的1 / 2。本發明所得光纖基材錠的偏心率係以下述 方法測得。結果示於表1 »如表1所示，傾發現，核心部 分正確地位於中心處。所得光纖基材錠的表面極光滑。此 外，所得的光纖基材錠在電爐內伸長到4 5毫米必，然後 以拉製機器拉絲，以得到外徑1 2 5 #的光纖。當沿著該 光纖之縱向的黏接損失及起伏λ c以下述方法測得時，獲 得如表1所示的良好結果。 . (比較實施例） 將依照實施例沈積的煤煙放入煆燒爐*脫水及以煆燒 方式玻璃化。雖然獲得光纖用的透明基材錠，但是其表面 上存在螺旋狀不規則物。不規則物的最大深度爲1 . 1 5 毫米。該光纖基材錠的核心部分偏心率係以下述方法測得 。結果示於表1。如表1所示，傾發現，核心部分相當偏 離光纖用基材銳的中心線。此外，所得的光纖基材錠係在 電爐內伸長到4 5毫米必以形成光纖預形式，然後以拉製 機器拉絲，以得到外徑1 2 5〆的光纖。當沿著該光纖之 縱向的接頭損失及起伏λ c以下述方法測得時，由於中心 偏離而顯現出纖維熔化連接時接頭損失大而且起伏大，如 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I.-----.---,----裝------Γ — 訂---------線 (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -12-

,10 Α7 Β7 五、發明說明（ 表1所示。測量接頭損失，核心部分偏心率’及起伏範圍 Λ c的方法將說明如下。 (測量核心部分偏心率的方法）核心部分偏心率係以纖維 結構分析器測量。 (測量光學基材錠之縱向起伏範圍λ c的方法） 光學基材錠的縱向起伏範圍Λ c係藉由λ 0測量裝置 測得。測量方法係根據I T U - T G 6 5 〇 ° 表 接頭損失 偏心率（％) 縱向起伏範 實施例 (dB) 園；L c(微米） 實施例 0.03 0.20 0.01 比較實施例 0.16 1.43 0.05 本發明不限於上述具體實施例。上述具體實施例僅爲 實施例，而具有與附錄申請專利範圍實質相同之結構，並 提供類.似功能及優點的實施例也涵蓋於本發明之精神範晴 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * .---------1 ----- - - -— is 齊 ϊ 'έ !才 L υ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 4 63 0S 1 六、申請專利旄圍 1 種製造光纖基材錠的方法，其包括將煤煙沈積 {請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 於起始核心組件上，並使煤煙進行脫水，以煆燒方式玻璃 化，然後進行圓筒硏磨，其中圓筒硏磨在核心部分中心軸 對齊圓筒硏磨機之旋轉軸的同時進行。 2 .如申請專利範圍第1項之製造光纖基材錠的方法 ，其中核心部分中心軸藉由偵測核心部分位置的方式對齊 圓筒硏磨機的旋轉軸。 3 .如申請專利範圍第1項之製造光纖基材錠的方法 ，其中在圓筒硏磨法裡，尾工硏磨係在至少粗磨之後進行 〇 4 .如申請專利範圍第2項之製造光纖基材錠的方法 ，其中在圓筒硏磨法裡，尾工硏磨係在至少粗磨之後進行 〇 5 ·如申請專利範圍第1項之製造光纖基材錠的方法 ，其中圓筒硏磨係以多邊硏磨法進行。 6 ·如申請專利範圍第2項之製造光纖基材錠的方法 ，其中圓筒硏磨係以多邊硏磨法進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 ·如申請專利範圍第3項之製造光纖基材錠的方法 ，其中圓筒硏磨係以多邊硏磨法進行》 8 .如申請專利範圍第4項之製造光纖基材錠的方法 ，其中圓筒硏磨係以多邊硏磨法進行。 9 一種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第1項之 製造光纖基材錠的方法製得。 1 0 . —種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第2項 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) A4規格（210X297公瘦} 14 - 4630〇t ll ^ D8 六、申請專利範圍 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 1 . 一種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第3項 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 2 . —種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第4項 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 3 . —種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第5項 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 4 . 一種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第6項 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 5 . —種光纖基材錠，其係以申請專利範圍第7項 之製造光纖基材錠的方法製得。 1 6 . —種光^基材錠，其係以申請專利範圍第8項 之製造光纖基材錠的方法製得。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 泉_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國囷家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） -15-