用于制造烟黑预型体的装置制造方法及图纸

一种用于制造烟黑预型体的装置，其中所述烟黑预型体包括芯体和包覆层。所述装置包括：包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层。所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧的辅助喷嘴，并且具有多个管子以及以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口。所述辅助喷嘴通过所述端口喷射包括折射率控制材料的原材料，从而可控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制造光纤预型体的装置及方法，更具体地，涉及一种通过使用燃烧器来制造烟黑预型体(soot preform)的装置及方法。
技术介绍
迄今所知道的通过使用燃烧器来制造烟黑预型体的传统方法包括外部气相沉积法(OVD)以及气相轴向沉积法(VAD)。气相轴向沉积方法是通过使用多个燃烧器将烟黑(soot)蒸发沉积到起动杆，并在起动杆的纵向上生长出芯体(core)和包覆层(clad)，从而获得烟黑预型体。接着，烧结这种烟黑预型体，从而形成光纤预型体。图1为根据传统的气相轴向沉积法来制造烟黑预型体的装置的视图。图1中所示的用于制造烟黑预型体的装置包括芯体燃烧器(bore burner)130和包覆层燃烧器(clad burner)140。烟黑预型体120与和其纵向相一致的垂直轴112相对准，所述烟黑预型体包括由玻璃材料制成以提供生长基础的起动杆110、通过将烟黑沉积到起动杆110的端部处而形成的芯体122以及包覆层124。芯体122具有相对较高的折射率，而环绕芯体122的包覆层124具有相对较低的折射率。在烟黑沉积期间，烟黑预型体120会旋转并以预先设定的速度向上移动。烟黑预型体120绕着垂直轴112旋转，以具有旋转对称性。进一步而言，烟黑预型体120沿着垂直轴112向上移动，从而会沿着垂直轴112持续向下生长。在下文中，烟黑预型体120的“生长或纵向方向”相对于垂直轴112被限定为“向下”，而反向则被限定为“向上”。芯体燃烧器130具有以锐角相对于垂直轴112倾斜的中心轴，并朝着烟黑预型体120的端部喷射火焰和烟黑，以使芯体122从烟黑预型体120的端部向下生长。包括玻璃成形材料的第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO被提供给芯体燃烧器130。包覆层燃烧器140被配置在芯体燃烧器130之上，并且具有以锐角相对于垂直轴112倾斜的中心轴。包覆层燃烧器140朝着芯体122的周边表面喷射火焰和烟黑，以在芯体122的周边表面上生长出包覆层124。第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO被提供给包覆层燃烧器140。图2为图1中所示的芯体燃烧器和包覆层燃烧器的结构视图，以及向各燃烧器提供的材料。芯体和包覆层燃烧器130和140为各自具有八个端口的燃烧器，各燃烧器均具有八个端口134a、134b、134c、134d、134e、134f、134g以及134h；144a、144b、144c、144d、144e、144f、144g以及144h，其中八个管子132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g以及132h；142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g以及142h具有同心圆结构，并且互相以同轴方式排列。将第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI、氧化物气体GO、惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给芯体燃烧器130的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七以及第八端口134a、134b、134c、134d、134e、134f、134g以及134h。此时，第一原材料S1由用于形成玻璃的材料SiCl4以及用于控制折射率的材料GeCl4组成。惰性气体GI包括氩气Ar，可燃气体GF包括氢气H2，以及氧化物气体GO包括氧气O2。将第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI、氧化物气体GO、惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给包覆层燃烧器140的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七以及第八端口144a、144b、144c、144d、144e、144f、144g以及144h。此时，第二原材料S2仅由用于形成玻璃材料的SiCl4组成。作为构成烟黑的一种氧化物的SiO2理论上可以由下述化学式(1)表示，但理论上也可以由下述化学式(2)获得。SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl ……(1)SiCl4+4H2+2O2→SiO2+4HCl+2H2O ……(2)图3为根据传统的气相轴向沉积来制造的光纤预型体的折射率分布图的视图。如图3中所示，光纤预型体的折射率分布图包括芯体区域210、边界区域220以及包覆层区域230。要提及地是，尽管光纤预型体的折射率分布图通常具有椭圆形形状，然而芯体区域210与包覆层区域230之间的边界区域220的折射率分布是平滑地倾斜。折射率分布的这种平滑倾斜会造成从光纤预型体获得的光纤的分布特性存在缺点。如上所述的用于制造烟黑预型体的传统装置及方法具有以下问题。首先，由于原材料S1和S2被提供给位于各燃烧器130和140中央部的端口134a和144a，所以原材料S1和S2的反应效率很低。当所供应的可燃气体GF和氧化物气体GO远多于基于化学式的流量时，烟黑预型体中将存在大量湿气。进一步而言，在制造要求沉积率大于10克/分钟的大型烟黑预型体的情况下，原材料S1和S2仅被提供给位于各燃烧器130和140中央部的端口134a和144a，使得折射率分布在从烟黑预型体获得的光纤预型体中的芯体区域与包覆层区域之间的边界区域处呈平滑倾斜。其次，由于来自芯体燃烧器130的火焰的中心点在烟黑预型体120的表面上无法与来自包覆层燃烧器140的火焰的中心点重合，所以在所述火焰的中心点之间存在相对较低的温度区域(芯体区域122与包覆层区域124之间的边界区域)。进一步而言，烟黑预型体的端部(或者芯体区域122)与包覆层区域124的下部之间存在低温区。此外，由于芯体区域122与包覆层区域124之间的边界区域内所掺杂的氧化物(尤其是GeO2)会在烟黑预型体120的脱水期间扩散，所以芯体区域与包覆层区域之间的边界区域的折射率分布在从烟黑预型体120获得的光纤预型体中具有平滑的倾斜度。
技术实现思路
因此，提出本专利技术以解决现有技术中出现的上述问题，并且本专利技术的一个目的是提供一种用于以超垂直沉积方式制造超垂直沉积(SuperVertical Deposition，SVD)烟黑预型体的装置及方法，所述装置包括芯体燃烧器，所述芯体燃烧器具有多个管子、通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口以及用于通过所述端口喷射原材料的辅助喷嘴，其中所述原材料包括折射率控制材料，以控制芯体区域与包覆层区域之间的边界区域的折射率，从而使折射率分布具有较大的倾斜度。本专利技术的另一个目的是提供一种用于制造烟黑预型体的装置及方法，从而可以在烟黑预型体的芯体表面上均匀地维持温度分布。本专利技术的再一个目的是提供一种用于制造烟黑预型体的装置及方法，从而可以改善原材料的反应效率。为了实现本专利技术的这些目的，根据本专利技术的一个实施例，提供一种用于制造包括芯体和包覆层的烟黑预型体的装置，所述装置包括包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射原材料，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射原材料，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进一步包括配置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造烟黑预型体的装置，其中所述烟黑预型体包括芯体和包覆层，所述装置包括：包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料， 以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进 一步包括配置在所述主喷嘴一侧的辅助喷嘴，并且具有多个管子以及以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述辅助喷嘴通过所述端口喷射包括折射率控制材料的原材料，从而控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李皓镇，金镇汉，都文显，成在铉，金允镐，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]