制造光纤积粉体的装置及用该装置制造光纤积粉体的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于根据ＶＡＤ方法制造光纤积粉体（光纤母材）的装置，其中，用于加热纤芯部分的侧部燃烧器的烧嘴的横截面形状为矩形。一种用于制造光纤积粉体的方法使用了该装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Device for manufacturing optical fiber powder and method for manufacturing optical fiber powder product by using the same

The invention discloses a device for manufacturing an optical fiber product (fiber base material) according to the VAD method, wherein the cross section of the burner of the side burner for heating the core portion is rectangular in shape. A method for manufacturing an optical fiber powder product using the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造光纤积粉体(光纤母材)(optical fiber soot)的方法。本专利技术还涉及一种制造光纤积粉体(光纤母材)的装置。
技术介绍
气相轴向沉积法(VAD法)包括一个步骤，在该步骤中，光纤的纤芯和包层的一部分(以下称作纤芯包层)通过在轴向上沉积在氢氧焰中形成的玻璃微粒而合成。通过这一方法合成的沉积物被称作纤芯积粉体(纤芯母材)(core soot)。实施轴向上对该所得积粉体的拉拔，使得积粉体尖端部分的位置和纤芯燃烧器之间的距离保持不变。拉拔该积粉体的速度被称作生长速度。根据这种方法使用的装置在图1中示意性地得以说明。纤芯部分1通过使用纤芯燃烧器2合成，而纤芯包层3通过使用包层燃烧器4合成。为了加热纤芯部分且防止开裂，并且抑制该包层燃烧器的火焰与该纤芯燃烧器火焰之间的干扰，在该纤芯部分和该包层部分之间的中间部分提供了侧部燃烧器5。数字6表示用于积粉体沉积的起始材料棒，该材料棒通常是石英固体，并且，在箭头7所指的方向上旋转的同时，在向上的方向8(提拉方向)上被提拉。在图1中，V表示纤芯积粉体的锥形末端部分的长度。传统使用的该侧部燃烧器5有带环形横截面的多管燃烧器15的结构，如图2所示。图2说明了该传统燃烧器5的横截面，该横截面有外径(宽度)D，并且具有分别以15a、15b和15c表示的外层管、中间管和内层管。通常，氢气从内层管吹出，氧气从外层管和中间管之间吹出，而氩气从中间管和内层管之间吹出，从而形成了该侧部燃烧器5的燃烧火焰。为了提高根据VAD方法的产率，增加纤芯部分的直径是有效的。纤芯部分直径的增加成比例地增加了由该侧部燃烧器加热的面积，特别是在水平方向上的面积(该横截面面积具有图1中的d所示的直径(纤芯的直径由该侧部燃烧器加热))。因此，为了在水平方向上均匀地加热该纤芯内部的横截面部分，必需使火焰扩展。传统燃烧器的火焰可以通过增加气体(可燃气体和助燃气体)的量来扩展。但是，由于纤芯部分的表面温度局部升高，所以，存在这样的问题，即细槽被强化到一定程度，使得不可能使用剖面分析仪(以下简写为PA)进行剖面测量，或者，在使该纤芯预制品透明(烧结)之后，在其中形成气泡。另一方面，为了防止纤芯部分表面温度的不均匀，当燃烧器的直径增加时，火焰也在向上和向下的方向上扩展。因此，侧部燃烧器的火焰与包层燃烧器的火焰之间的干扰增加，而且纤芯积粉体在最坏的情况下变形。为了防止这一问题，在包层燃烧器的位置上移时，纤芯积粉体末端部分的锥形部分的长度V变大，并且所得纤芯积粉体中的有缺陷部分的比例增加。
技术实现思路
本专利技术是一种用于根据气相轴向沉积法制造光纤积粉体的装置，其中，用于加热纤芯部分的侧部燃烧器的烧嘴的横截面形状为矩形。另外，本专利技术是一种使用上述用于制造光纤积粉体的装置来制造光纤积粉体的方法。本专利技术的其它和另外的特征和优点，从以下结合附图的说明中将更全面地展现。附图说明图1是图解说明根据VAD方法制造光纤积粉体的视图；图2是在VAD方法中使用的传统多管燃烧器的横截面视图；图3是在本专利技术的用于制造光纤积粉体的装置中使用的多管燃烧器的横截面视图；图4是曲线图，说明了该燃烧器直径D和高度H与锥形末端部分的长度V之间的关系； 图5是曲线图，说明了该燃烧器宽度L和温差ΔT之间的关系；图6是图解说明在本专利技术的用于制造光纤积粉体的装置中使用的多管燃烧器的另外一个实施例的横截面视图；图7是图解说明在本专利技术的用于制造光纤积粉体的装置中使用的多管燃烧器的又一个实施例的横截面视图；图8(a)和图8(b)图解说明了该侧部燃烧器的锥形末端部分的形状的一个实施例，其中，图8(a)是俯视图，图8(b)是侧视图；以及图9是曲线图，图解说明了罩子出口长度h与该锥形末端部分的长度V之间的关系。具体实施例方式根据本专利技术，提供以下方法(1)一种根据VAD方法制造光纤积粉体的装置，其中，用于加热纤芯部分的侧部燃烧器的烧嘴的横截面形状为矩形。(2)一种根据条款(1)的用于制造光纤积粉体的装置，其中，该侧部燃烧器烧嘴的矩形横截面的宽度是纤芯部分直径的0.7倍以上。(3)一种根据条款(1)或(2)的用于制造光纤积粉体的装置，其中，通过改变该侧部燃烧器的矩形烧嘴的高度H，该纤芯积粉体末端部分的锥形部分的长度是可控的。(4)一种根据条款(1)、(2)或(3)的用于制造光纤积粉体的装置，其中，该侧部燃烧器的矩形烧嘴在其中心处被左右分开。(5)一种根据条款(1)、(2)或(3)的用于制造光纤积粉体的装置，其中，至少两层可燃气体在该侧部燃烧器中形成。(6)一种根据条款(1)至(5)中的任意一个的用于制造光纤积粉体的装置，其中，通过在不改变燃烧器形状的条件下改变贴附在该侧部燃烧器的燃烧器末端部分上的该燃烧器罩的喷嘴末端形状，纤芯积粉体末端部分的锥形部分的长度是可控的。(7)一种用于制造光纤积粉体的方法，它使用如条款(1)至(6)中的任一条所述的、用于制造光纤积粉体的装置。现在参考在附图中说明的优选实施例，将详细地说明用于在本专利技术中使用的制造光纤积粉体的装置。根据本专利技术的第一实施例，在用于根据VAD方法制造光纤积粉体的如图1所示的该装置中，一个如图3所示的矩形燃烧器，代替具有环形横截面(图2)的传统多管燃烧器，而用作侧部燃烧器5。在该横截面图中，矩形燃烧器30具有宽度L和高度H，并且包括，例如，氧气喷嘴31、氩气喷嘴32和氢气喷嘴33。根据如图6所示的本专利技术的另外一个实施例，通过在该燃烧器的中心设置将气体流分开的隔板以将该火焰左右分开，能够抑制该纤芯燃烧器火焰与该侧部燃烧器火焰之间的干扰。直到此时，尽管使该纤芯燃烧器的火焰稳定以保证VAD方法的稳定产率是重要的，但是该侧部燃烧器火焰与该纤芯燃烧器火焰之间的干扰构成了不稳定因素中的一个。如果该侧部燃烧器与该纤芯燃烧器分开，则该干扰可以避免。但是，如果该侧部燃烧器与该纤芯燃烧器分开过多，则在最终的光纤积粉体上形成裂缝。与以上相反，在矩形燃烧器的情况下，由于火焰在水平方向上扩展以使该纤芯部分的周边能被加热，所以，即使在该纤芯燃烧器火焰的正上方部分没有火焰，该纤芯部分也能被充分地加热。以上的描述将参照图6更详细地说明。图6是图1的用于制造光纤积粉体的装置的沿A-A线截取的说明性剖面图，并且是在箭头A方向上显示的视图。在图6中，40是具有图3所示的横截面形状的矩形侧部燃烧器，而41是具有宽度为L1的隔板。42是侧部燃烧器火焰，43是设置在该侧部燃烧器下方的纤芯燃烧器，44是纤芯燃烧器火焰。45是由该侧部燃烧器和该纤芯燃烧器加热的纤芯的横截面。火焰的分离程度可以通过调整该隔板41的宽度L1来改变。到此为止，生长速度的波动大约是4mm/hr，但该波动可以通过使用根据本专利技术的一个实施例的该燃烧器而减少到大约1mm/hr。本专利技术的另外一个实施例如图7所示。在纤芯积粉体形成的初始阶段，有必要将该纤芯积粉体和用于积粉体沉积的起始材料棒的表面保持在高温，从而促进该纤芯部分和该棒之间的附着。当使用图6的燃烧器时，由于该火焰不与该起始材料棒直接接触，所以需要相对大量的可燃气体和助燃气体来提高温度。因此，根据图7所示的实施例，提供了一个可以在该燃烧器的中心流过可燃气体的层，使得该火焰中心的温度可以提高。根据这一结构，通过使用相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于根据气相轴向沉积法制造光纤积粉体（光纤母材）的装置，其特征在于，用于加热纤芯部分的侧部燃烧器的烧嘴的横截面形状为矩形。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：有马洁，桑原正英，户田贞行，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]