使用还原剂处理烟炱预制棒制造技术

将二氧化硅石英烟炱预制棒（１２）置入炉子（３０）中，然后进行加热，使用ＣＯ气体进行处理，从而将影响终产品质量的杂质还原。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Use reducer soot preform

The quartz silica soot preform (12) into the furnace (30), and then the heating process using CO gas, thus reducing impurities will affect the final product quality. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】
与相关申请的交叉关系结合以下共同转让的正在申请中的专利而提出本专利技术的优先权专利申请号为60/295,052的美国专利(提交日期为2001年5月31日)和专利申请号为60/258,061的美国专利(提交日期为2000年12月22日)，两篇专利的标题都是“使用还原剂处理烟炱预制棒”。专利技术的背景专利技术的领域本专利技术涉及二氧化硅烟炱预制棒的制备方法，具体涉及使用还原剂处理烟炱预制棒。
技术介绍
在光纤和其它由烟炱预制棒制成的产品的生产中，含有多种杂质的预制棒会引起最终产品的各种缺陷。这些缺陷产生的影响可表现为光纤传播中信号的衰减，或者是在以此预制棒制成的玻璃产品中传输时，一定波长的光信号的显著减弱。在光纤的生产中，有必要减少光纤对信号传输的衰减程度，因而要消除会引起信号衰减的产品缺陷。光纤含有杂质的一个迹象，是所使用的光纤的长度增加时，光纤对一定波长的信号的衰减就增大。这种衰减增大的效应在波长至少是1200纳米时十分明显。早先为了降低上述光纤使得信号衰减增加的程度，所使用的方法包括使用氯气使预制棒干燥。在传统的处理方法中，预制棒在固结化前放入炉子中。炉子中充满了氦气流，其中包含大约2％的氯气，并且炉子要加热到大约1000℃，维持时间多达大约2小时。然而，这种用氯气处理的方法并不能很好地降低上述光纤对信号传输衰减的增大。使用氯气处理烟炱预制棒方法的另一个局限性，是这种方法只能用于对氯气处理来说是相对稳定的玻璃组合物，例如石英玻璃和掺杂锗的石英玻璃等。然而，并不是硅酸盐玻璃组合物的所有组分对上述的氯气处理方法来说是稳定的，例如包含以下组分的玻璃组合物氧化铝，锑，碱金属氧化物，硼的氧化物，磷的氧化物，或者是碱土金属氧化物。上述的氯气处理方法已经证实可以从预制棒中清除氧化铝和包含锑，碱金属或者碱土金属的化合物。上述的氯气处理方法更被进一步地证实对某些使用氯气处理完后还要进行氟化处理的玻璃产品也是不适宜的，因为即使掺杂了氟以后，预制棒中仍会残留一些氯气处理过程中带进的氯气。这些氯气的残留会影响最终玻璃产品的光学特性。例如平板印刷光掩膜板就不得含有残留氯气，氯气的存在会减弱各种工作波长的光的传输，其中一个工作波长是157纳米。实验表明，仅仅只有75ppm的氯气的存在就会使得波长为157纳米左右的光其传输损耗了至少50％。至少基于以上原因，有必要开发一种新的处理烟炱预制棒的方法。此外，掺杂氟的光纤在某些波长也显示了衰减增加。掺杂氟的光纤的衰减谱表明，在某一些波长(例如1440nm、1546nm、1583nm和1610nm)有吸收峰。至少是由于波长1583nm正好在传输窗口的L波段内的原因，就有必要生产一种在1583nm或其它前述波长没有吸收峰的氟掺杂的光纤。专利技术的概述本专利技术涉及一种可用来制备光学产品的烟炱(soot)预制棒和对烟炱预制棒的处理方法。本专利技术的第一个实施方案是一种处理烟炱预制棒的方法，在这种方法中，将炉子中的烟炱预制棒与基本无氯的气流接触，气流中至少包含一种还原性气体，用以清除炉子中过量的氧气。比较好的一种还原剂是CO。本专利技术上述方法的一个优点是它可应用于在非明显的氧化环境下使烟炱预制棒固结化。此法也可用来清除预制棒中的过量氧气，从而生产出长时间在衰减方面具有较好特性的光纤。此法所导致的另一个优点是可以提高光纤的抽丝速度。应用本专利技术的一个极好的实施方案是将上述方法应用于非零色散位移光纤的生产工艺中。在本专利技术的第二种方法中，预制棒被加热到低于1000℃的某个温度，并与还原性的气流接触。一种较好的还原性气流包含CO。本专利技术上述实施方案的一个优点是根据此法生产的预制棒可以制备出不含氯的玻璃产品。不含氯的玻璃产品至少意味着在预制棒的生产过程中从未接触过氯气。不含氯的玻璃产品一个极好的用途是用作平板印刷光掩膜板，这是因为不含氯的光掩膜可以较好地传播波长小于160nm的光。本专利技术上述方法的另一个优点是它可用来处理以下的烟炱预制棒，这些烟炱预制棒含有氧化铝、锑、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、或者其它的一些化合物，因为它们会与氯气发生反应然后挥发掉或者转变成结晶氯化物的形式。本专利技术上述方法还有的一个优点是它可在温度低的场合下应用，温度可低于1000℃。本专利技术的第三种方法是一种生产光纤预制棒的方法。此法包含以下的步骤，将烟炱体置于包含CO的气流中，这个气流至少还包含一种含氟化合物(通式为CnF2n+2，其中”n”最好是正整数)。将本专利技术的上述方法应用于具有含氟区的光纤的生产工艺中的一个优点，是由此生产的光纤在以下波长附近不会有吸收峰1440nm、1546nm、1583nm、1610nm。本专利技术的其它特征和优点将在随后的详细描述中进行说明。本领域的技术人员根据本文描述可以容易地看出本专利技术的部分特征和优点，或者根据本专利技术(包括下面的详细描述、权利要求书和附图)所述的实施方法可以容易地认识这些特征和方法。要理解上面的概述和下面的详细描述仅仅是对本专利技术的举例性说明，用来提供概况和框架以便理解要求受到保护的本专利技术的本质和特征。附图用来进一步理解本专利技术，它附在本说明书中构成说明书的一部分。这些附图说明本专利技术的各种各样的实施例，与说明书一起用来阐释本专利技术的原理和操作。附图简述图1是本专利技术中一根预制棒置于炉子中的截面示意图。图2是固结化后的预制棒被抽丝成光纤的部分截面示意图。图3是本专利技术中经烟炱沉积的芯棒置于炉子中的部分截面示意图。图4是根据本专利技术制成的固结化后的管状预制棒的透视图。图5是根据本专利技术制成的固结化后的管状预制棒被纵向切开后的透视图。图6是拉伸一段固结化后的管状预制棒的透视图。图7是悬垂一段固结化的预制棒的侧面图。图8是根据本专利技术制成的光纤和对照光纤在200℃的条件下放置了20小时后在1550nm下引起衰减的条形图。图9是在不同的抽丝张力下拉成的光纤中氢引起的在1530nm的衰减的变化图，制成此光纤的预制棒是在使用卤化物处理后进一步用CO处理过的，并以使用卤化物处理后没有进一步用CO处理的情形作对照。图10是根据本专利技术制成的光纤和对照光纤在200℃的条件下放置了20小时后在1550nm下引起的衰减图。图11是光纤的衰减与波长关系图一个例子，该光纤是根据常规方法制成的，包含有氟掺杂区。图12是本专利技术某一方法中一根预制棒置于炉子中的截面示意图。图13是不同预制棒制成的光纤的衰减与波长的关系图，其中三根预制棒是至少根据本专利技术中的一种方法制成的，另一根对照预制棒。图14是光纤的折射率分布图，它是以折射率差值百分数(Δ％)与半径的关系来表示的，图中显示了一个折射率降低了的区域。专利技术的详细描述下面将要详细描述本专利技术一些较好的实施方案，其中的一些实施方案可参见附图。在所有的附图中对于相同或相类似的部分尽可能用相同的数字。图1说明了本专利技术中使用还原剂处理烟炱预制棒方法的一个实施方案，整体用数字10表示。本专利技术涉及一种烟炱预制棒和几种处理烟炱预制棒的创造性方法。烟炱预制棒的处理使用还原剂，最好是使用含有CO或SO2而不含氯的化合物的还原剂。烟炱预制棒如图1中的所示，一根预制棒(12)置于炉子(30)中。制成预制棒(12)的烟炱体可由各种已知的方法来形成。这些形成方法至少包括外部蒸气沉积法(OVD)，蒸气轴向沉积法(VAD)，改进化学蒸气沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟炱预制棒的制备方法，所述方法包括下列步骤： 将烟炱预制棒加热到低于１０００℃的温度， 并将预制棒置于基本上不含卤化物的还原剂环境中。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：TL詹姆斯，CL莱西，HB马修斯，CB奥努，SL希费尔贝因，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]