用于生产光导纤维玻璃预制坯的方法技术

一种用于制造ＧｅＯ－［２］－ＳｉＯ－［２］型光导纤维玻璃预制坯的方法，这一方法包括：将ＧｅＯ－［２］－ＳｉＯ－［２］玻璃微粒的微孔烟尘沉积预制坯在含有氟化合物的氧气氛中，在一定的温度下脱水，在所说的温度下预制坯不会剧烈收缩，将烟尘沉积预制坯在含有氦的气氛中、在使得予制坯变为透明的温度下进形烧结．采用这种方法大大地减少了光导纤维中由于杂质、残留水和气泡带来的污染和光导纤维表面的不平整．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

Method for producing optical fiber glass preform

A method for producing GeO - 2 - SiO - 2 type optical fiber glass preform method, this method includes: GeO - 2 - SiO - 2 glass particle deposition in microporous preforms containing fluorine compounds in an oxygen atmosphere, dehydration at a certain temperature in, said temperature of preform not severe contraction, the soot deposition preform containing helium atmosphere, in which to billet into shape sintering transparent temperature. This method greatly reduces the optical fiber due to impurities, residual water and air pollution caused by the optical fiber and the the surface is not smooth.

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种用于生产光导纤维玻璃予制坯的方法，更具体一些说，是关于一种在光导纤维制造过程中所使用的玻璃予制坯的生产方法。采用这种方法，大大地减少了光导纤维中由于杂质、残留水和气泡带来的污染以及光导纤维表面的不平整。特别是残留水被减少到不到0.1ppm，由于Ge2+的存在而产生的其它缺陷也尽可能地减少了。本专利技术的背景采用铀向气相沉积的方法(以下称为“VAD”方法)，可以方便地生产由二氧化硅构成的、基本上不含过渡金属例如铁的玻璃予制坯。这种方法包括，使Si、Ge、B或P的卤化物在氢氧焰中进行水解，把形成的玻璃微粒沉积在一个种件上得到玻璃予制坯。VAD方法适合于生产在某些光导纤微的制造过程中所使用的玻璃予制坯，这些光导纤维具有低的光传递裹减，在径向上折射率随机分布，以及在铀和园周上成分均匀。根据VAD方法，玻璃予制坯按照如下所述进行生产使径向上具有适当成份分布的原始玻璃材料在火焰中水解来生产玻璃微粒，然后将其沉积在一个旋转的种件例如玻璃板或玻璃棒上形成园柱形玻璃微粒体，即烟尘沉积予制坯。然后将这烟尘沉积予制坯在高温下得到透明的玻璃予制坯。VAD方法的优点是，原始玻璃材料的来源较广泛;除氢氧化物外玻璃予制坯含杂质较少;生产周期短;折射率的分布容易控制以及这一方法包括的工序较少。因此，VAD方法对于批量生产光导纤维是有价值的。但是，由于这种玻璃予制坯是通过火焰水解生产的，因此不可避免地含有未反应的水分，其数量为30-70ppm。近来，越来越多地需要使用接近1.3微米的波长范围，在这个波长上，对于光的传递来说，由于结构缺陷引起的吸收损失最低。但是在这个波长范围内，由于残留的羟基团而引起的吸收损失是严重的。所以必须把光导纤微中羟基团的数量减少到0.3ppm或更少。可以用化学方法或物理方法除去残留的羟基团。例如，物理方法包括用热空气干燥或在真空中干燥，在化学方法中包括一种方法，使烟尘沉积予制坯中所含的水与一种含气体卤素的化合物反应，从而将水分解为氢的卤化物和氧。但是，用物理方法很难把残留的羟基团含量减少到0.1ppm或更少。采用化学方法，即使将烟尘沉积予制坯在800℃以上的温度进行处理，残留的羟基团最好也只不过减少到大约1ppm，不可能达到0.1ppm。由于化学方法利用了含卤素的化合物(例如HF、Cl2、SOCl2等)，在某些条件下进行烧结的过程中，烟尘沉积的予制坯表面被腐蚀成凹凸不平，这就导致了由于光导纤维界面不平整造成光传递衰减增加。此外，在一定的含卤素化合物浓度上、一定的稀释气体比率以及/或一定的处理温度的条件下，烟尘沉积予制坯的表面有开裂的倾向。此外，在包含含卤素化合物的气氛中，从马弗管中释放出来的象过渡金属这样一些杂质以及碱金属和碱土金属会污染玻璃微粒，过渡金属杂质增加了光传递衰减，碱金属和碱土金属降低了光导纤维的机械强度。为了克服这些缺点，日本专利特许公报第40096/1982号公开了一个方法，该方法在消除玻璃予制坯表面不平整的同时，使用一个含有卤素化合物的干燥剂大大地减少了氢氧化物羟基团的含量，将其减少到0.1ppm以下。这一方法包括两个步骤。第一步是加热，在这一步中，将烟尘沉积予制坯在含有卤素或含卤素化合物的脱水气氛中加热和燃烧，第二步，把经过第一步烧结的予制坯保持在这样的温度下，在该温度下予制坯明显地收缩一段时间，然后将其加热到一个温度，在该温度下予制坯转变成透明的玻璃予制坯。最近发现，含有添加剂(例如GeO2、P2O5等)的石英玻璃光导纤维有大量的结构缺陷，因而，由硅或聚酰胺树脂构成的复盖层中产生的氢气向光导纤维中的缺陷迁移，形成了羟基团，这使得光导纤维的光传递特性变坏。这样的现象在单模光导纤维和多阶梯型折射率光导纤维中均有发现。因而，迫切需要减少光导纤维中的缺陷，消除氢从复盖层向缺陷的迁移。为了生产具有低的光传递衰减的光导纤维，不可避免地要将玻璃微粒的烟尘沉积予制坯进行脱水，因此，必须在含有氯气的惰性气体气氛中对微孔予制坯进行脱水。为此，实际上光学予制坯是按下述方法生产的，将烟尘沉积予制坯在含有氯气的惰性气体气氛中脱水，然后使予制坯透明，或者也可以采用这样的方法，即在含有氯气的氦气氛中同时进行予制坯干燥和使之透明(参看日本专利特许公报第40006/1982号和第13503/1983号)。用这些方法生产的、含有GeO2和P2O5这样一些添加剂的光导纤维还有许多缺陷，这些缺陷同复盖层中迁移来的氢形成羟基团。光导纤维的加热试验表明，这种光导纤维20年以后在1.30微米波长上的衰减趋向于达到10-20分贝/千米。加热试验的程序包括，将光导纤维在200℃下保持24小时，然后测定羟基团的增加量。测量由于羟基团的增加而引起的光传递衰减(△α分贝/千米)的增加量，可以认为这一增加量是相当于光导纤维中缺陷增加量的数值(参看N.Uesugi等，应用物理通讯，43，328(1983))。但是用常规方法，由普通的水合方法生产玻璃予制坯，再由玻璃予制坯制造光导纤维，这样制造的光导纤维中△α波动很大，很难明显地降低△α。本专利技术一个目的是，提供一种用于生产光导纤维予制坯的方法，用这种方法生产的光导纤维中残留水分的含量大为减少。本专利技术另一个目的是，提供一种用于生产光导纤维予制坯的方法，用这种方法生产的光导纤维中，消除了由于添加剂而带来的结构缺陷。本专利技术的第三个目的的是，提供一种用于生产光导纤维玻璃予制坯的方法，用这种方法生产的光导纤维中，由于缺陷玻璃增加而带来的光传递衰减的增加被减小到最低限度。从而，本专利技术提供了一个生产GeO2-SiO2型光导纤维玻璃予制坯的方法。这个方法包括将GeO2-SiO2玻璃微粒的微孔烟尘沉积予制坯在一定的气氛中在一定的温度下脱水，所说的气氛是氧气，其中含有含氟化合物及含氯化合物，也可以不含后者，在所说的温度下予制坯不会急剧收缩，然后将烟尘沉积予制坯在含氦气氛中、在使得予制坯变为透明的温度下进行烧结。附图的简要说明图1是一个曲线图，该图表明了用本专利技术方法生产的阶梯型光导纤维芯部中GeO2的分布。图2是一个曲线图，该图表明了脱水工序的温度与残留羟基团的数量之间的关系。本专利技术的详细说明根据本专利技术，微孔烟尘沉积予制坯的脱水是在一定的气氛中进行的，该气氛中含有含氟化合物和含氯化合物(脱水剂)，也可以不含后者，从而将△α减小到最低程度。此外，当烧结工序是在含有氦和氧的气氛中进行时，不仅在1.30微米的波长上而且在1.55微米的波长上△α都大大减小了。这可以解释如下已经知道，在脱水过程中GeO2热挥发或与氯化合，从而导致玻璃中的缺陷。例如，GeO2按下列反应式转变成GeO(热挥发)Ge(Ⅳ)O2是稳定的，而Ge(Ⅱ)O是不稳定的，形成了结构缺陷。根据下面的反应式，这些缺陷可以成为羟基团形成的原因很清楚，氧的存在可以在某种程度上阻止GeO的形成。此外，含氟化合物的存在阻止了按照方程式(Ⅰ)进行的反应。这可以定性地说明如下当SiO2存在时，它选择性地与氟反应生成SiF4和氧，这就阻止了GeO2按方程式(Ⅰ)挥发。因此，形成的GeO很快转变成GeO2。这个反应表示如下式中，(S)和(g)分别代表固相和气相。对于方程式(Ⅲ)，在凯氏温度下吉布斯自由能计算如下-△G(T)＝-410×103+72.2×T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造ＧｅＯ↓〔２〕－ＳｉＯ↓〔２〕型光导纤维玻璃予制坯的方法，这一方法包括：将ＧｅＯ↓〔２〕－ＳｉＯ↓〔２〕玻璃微粒的微孔烟尘沉积予制坯在含有含氟化合物的氧气氛中，在一定的温度下脱水，在所说的温度下予制坯不会剧烈收缩，将烟尘沉积予制坯在含有氦的气氛中、在使得予制坯变为透明的温度下进行烧结。

【技术特征摘要】
1.一种用于制造GeO2-SiO2型光导纤维玻璃予制坯的方法，这一方法包括将GeO2-SiO2玻璃微粒的微孔烟尘沉积予制坯在含有含氟化合物的氧气氛中，在一定的温度下脱水，在所说的温度下予制坯不会剧烈收缩，将烟尘沉积予制坯在含有氦的气氛中、在使得予制坯变为透明的温度下进行烧结。2.根据权利要求1的方法，其中玻璃微粒还含有P2O5。3.根据权利要求1的方法，其中脱水气氛还含有氯的化合物。4.根据权利要求1的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：京藤伦久，田中茂，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]