專利名稱：用于制備石英玻璃的氯化鍺和硅氧烷原料和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石英原料組合物。更具體地說，本發(fā)明涉及形成石英的原料以及光波導(dǎo)預(yù)制棒的制備方法。
背景技術(shù)：
已知許多由各種原料制備金屬氧化物的方法。這些方法需要一種原料和催化氧化及燃燒該原料的裝置，以把該原料轉(zhuǎn)化成細(xì)微的團(tuán)粒(稱為煙塵)。這種煙塵可以進(jìn)行熱處理，形成高純度的玻璃制品。這種方法通常使用包括火焰發(fā)生燃燒器的專用轉(zhuǎn)化部位(conversion site)裝置進(jìn)行。
過去，曾將四氯化硅用作可轉(zhuǎn)化為石英的主要含硅原料。四氯化硅用作石英原料提供了高純度的石英玻璃，且曾是用于光波導(dǎo)產(chǎn)品(特別是光波導(dǎo)纖維及其預(yù)制棒)的石英玻璃的優(yōu)選工業(yè)制造方法。
有機(jī)金屬硅氧烷化合物(如八甲基環(huán)四硅氧烷)曾用于制備石英玻璃，以避免產(chǎn)生氯化氫副產(chǎn)物。Antos等的美國專利5,296,012揭示，有機(jī)金屬硅氧烷化合物(如八甲基環(huán)四硅氧烷)和氯化物(如GeCl4)在氣相中是互不化學(xué)相容的，而且如果在氧化前相互混合，可能在蒸汽輸送系統(tǒng)中形成微粒，因此需要使蒸汽流相互分離。美國專利5,296,012揭示了一種用分離原料蒸汽流制造摻CeO2石英玻璃的復(fù)雜多個(gè)燃燒器方法。在該方法中，八甲基環(huán)四硅氧烷蒸汽輸送到第一燃燒器，而四氯化鍺蒸汽輸送到與之分離的第二燃燒器。另一種現(xiàn)有方法使有機(jī)金屬化合物蒸汽與摻雜劑鹵化物保持在分離和不同的輸送導(dǎo)管(如帶有管的管)中，直到它們排出一個(gè)具有多個(gè)同心蒸汽管的燃燒器的表面。這種方法在將其輸送到轉(zhuǎn)化部位燃燒器后產(chǎn)生含有機(jī)金屬化合物蒸汽和摻雜劑鹵化物蒸汽的氣流，當(dāng)排出轉(zhuǎn)化部位燃燒器表面后恰在進(jìn)入燃燒器的火焰中之前這些化合物相互混合。這種現(xiàn)有方法是復(fù)雜的，且會(huì)產(chǎn)生生產(chǎn)問題。
因此，存在一種對摻鍺石英原料以及對光波導(dǎo)預(yù)制棒和光波導(dǎo)產(chǎn)品(如光纖)的制造方法的需求。這種方法方法可避免上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和復(fù)雜性。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明涉及用于形成石英的原料以及光波導(dǎo)和光波導(dǎo)預(yù)制棒的制造方法。上述方法基本上克服了由現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺陷而引起的一種或多種問題。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于提供一種用于形成石英的原料流體。這種原料流體可產(chǎn)生便于制造光波導(dǎo)及其預(yù)制棒的摻鍺石英玻璃，而不會(huì)產(chǎn)生大量有害的HCl，同時(shí)提供使用氯化物摻雜劑前體的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下說明書中說明，部分可從說明書中理解，或可從本發(fā)明的實(shí)施過程中明白。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)將由在書面說明書及其權(quán)利要求書和附圖中詳細(xì)描述的本發(fā)明方法和組合物實(shí)現(xiàn)。
為了獲得符合本發(fā)明目的的這些或其它具體說明和概括描述的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明是含有高純度硅氧烷流體和高純度氯化鍺流體的用于形成石英的原料流體。該硅氧烷流體較好含有至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷；該氯化鍺流體較好含有至少99％重量的四氯化鍺。該用于形成石英的原料流體較好是溫度保持在約175-200℃的蒸汽混合物。
在另一方面，本發(fā)明包括用本發(fā)明原料流體形成光波導(dǎo)預(yù)制棒和光波導(dǎo)的方法；該方法較好包括如下步驟按1-10重量份高純度硅氧烷對1重量份高純度氯化鍺的比例將所述的硅氧烷與所述的氯化鍺混合成流體原料、通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)管道將所述的流體原料輸送到轉(zhuǎn)化部位、將輸送來的所述流體原料轉(zhuǎn)化成摻鍺的石英煙塵、將所述的摻鍺石英煙塵淀積在淀積表面上、以及將所述淀積的摻鍺石英煙塵制成光波導(dǎo)預(yù)制棒。該硅氧烷流體較好含有至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷；該氯化鍺流體較好含有至少99％重量的四氯化鍺。該方法較好包括將輸送來的所述流體原料通過轉(zhuǎn)化部位燃燒器的中心管噴出的步驟。該中心管被氮?dú)鈨?nèi)罩、氧氣外罩以及氧氣與燃料的外氣環(huán)環(huán)繞。該方法較好包括在所述的原料轉(zhuǎn)化成摻鍺石英煙塵之前將所述的流體原料保持在約190-200℃溫度的步驟。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括光波導(dǎo)預(yù)制棒的制造方法。該光波導(dǎo)預(yù)制棒在最終制成光波導(dǎo)產(chǎn)品(如將預(yù)制棒拉制成光波導(dǎo)纖維)之前是光波導(dǎo)產(chǎn)品的前體和物理實(shí)體。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括用淀積、覆蓋包層、干燥、玻璃化、拉伸、拉成細(xì)棒(caning)、覆蓋外包層和再玻璃化等方法制備光波導(dǎo)預(yù)制棒的方法。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括通過將硅氧烷和氯化鍺原料流體轉(zhuǎn)化成摻GeO2的石英玻璃來制造光纖的方法。該光波導(dǎo)纖維的制造方法包括如下步驟提供含有八甲基環(huán)四硅氧烷和四氯化鍺的第一流體原料、將所述的第一流體原料通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)導(dǎo)管輸送到轉(zhuǎn)化部位、將輸送來的所述第一流體原料轉(zhuǎn)化成摻GeO2的SiO2煙塵、將所述的摻GeO2的SiO2煙塵淀積在淀積表面上、提供含有八甲基環(huán)四硅氧烷的第二流體原料、將所述的第二流體原料通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)導(dǎo)管輸送到轉(zhuǎn)化部位、將輸送來的所述第二流體原料轉(zhuǎn)化成SiO2煙塵、將所述的SiO2煙塵淀積在所述的摻有GeO2的SiO2煙塵上、將所述的淀積SiO2煙塵和摻有GeO2的SiO2煙塵制成光波導(dǎo)預(yù)制棒、并將所述的光波導(dǎo)預(yù)制棒拉制成光纖。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明包括光波導(dǎo)預(yù)制棒的制造裝置。該裝置包括轉(zhuǎn)化部位，其中將輸送到該轉(zhuǎn)化部位的流體原料轉(zhuǎn)化成摻鍺的石英；提供含有硅氧烷和氯化鍺的流體原料的裝置；將所述提供的流體原料輸送到所述轉(zhuǎn)化部位的裝置；用于提供所述流體原料的所述裝置包括在輸送到所述轉(zhuǎn)化部位之前混合所述氯化鍺和所述硅氧烷的裝置，而且用于輸送所述供應(yīng)流體原料的所述裝置包括用于加熱所述流體原料的裝置，用于加熱流體原料的所述裝置較好包括加熱的輸送導(dǎo)管。
應(yīng)當(dāng)理解，上述描述和以下詳細(xì)說明都是示例性和解釋性的，用來對要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
附圖是用以進(jìn)一步地理解本發(fā)明。它構(gòu)成本說明書的一部分，說明本發(fā)明的實(shí)例和各個(gè)方面，與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
附圖簡介圖1是本發(fā)明方法和裝置的示意圖。
圖2是實(shí)施本發(fā)明的轉(zhuǎn)化部位燃燒器的實(shí)例。
本發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，參照


其實(shí)施例。
本發(fā)明的石英形成原料流體包括高純度的硅氧烷和高純度的氯化鍺。該原料流體的硅氧烷組分較好是聚烷基硅氧烷，更好是環(huán)狀聚烷基硅氧烷，最好是八甲基環(huán)四硅氧烷[SiO(CH3)2]4。該高純度的硅氧烷較好是至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷，更好是至少98％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷，最好是至少99％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷。上述的高純度氯化鍺較好是四氯化鍺(GeCl4)。其它的氯化鍺，如R4-nGeCln(n＝1，2，3)、有機(jī)氯化鍺(有機(jī)氯鍺烷)和氯化的鍺化合物可用作優(yōu)選的GeCl4的替代物。三甲基氯化鍺[(CH3)3ClGe]和甲基三氯化鍺(CH3Cl3Ge)是這種氯化的鍺化合物的實(shí)例。甲基三氯化鍺(CH3Cl3Ge)、二甲基二氯化鍺((CH3)2Cl2Ge)、烯丙基三氯化鍺(C3H5Cl3Ge)、苯基三氯化鍺(C7H9Cl3Ge)是通式為RnGeCl4-n(式中n＝1-3，R＝烷基、芳基、鏈烯基或這些基團(tuán)的組合)的有機(jī)氯化鍺的實(shí)例。
高純度氯化鍺較好是至少99％重量的四氯化鍺，且更好地含有少于10ppb(十億分之一)的Al、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Ti和V(這些金屬的最大含量總和低于25ppb)、少于5ppm(百萬分之一)的OH、少于1ppm的CH和少于1ppm的HCl。
本發(fā)明優(yōu)選的石英形成原料流體是八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺的蒸汽混合物，更優(yōu)選的蒸汽混合物包括氧氣，以提高在轉(zhuǎn)化部位燃燒器火焰中該原料轉(zhuǎn)化成摻有GeO2的SiO2煙塵的轉(zhuǎn)化率。八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺的石英形成原料流體蒸汽混合物應(yīng)保持在至少175℃，較好至少185℃和更好至少190℃的溫度。該蒸汽混合物較好應(yīng)保持在不大于約200℃的溫度。這些高溫使得該石英形成原料流體蒸汽混合物保持在蒸汽狀態(tài)，以便有效地輸送到轉(zhuǎn)化部位燃燒器中，而不會(huì)復(fù)雜化。為了避免在到達(dá)轉(zhuǎn)化部位火焰之前發(fā)生不利的反應(yīng)，該溫度以不太高為宜。
為了制備石英煙塵和僅摻有GeO2的石英玻璃，該石英形成原料流體基本上由硅氧烷和氯化鍺組成，且較好以八甲基環(huán)四硅氧烷作為硅氧烷，較好以四氯化鍺作為氯化鍺。為了制備僅由SiO2和GeO2構(gòu)成的光波導(dǎo)石英玻璃，該光波導(dǎo)原料流體由八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺組成。
用本發(fā)明流體原料制造光波導(dǎo)預(yù)制棒的方法的示意圖示表示在圖1中。
制造光波導(dǎo)預(yù)制棒的本發(fā)明方法包括提供含有高純度硅氧烷和高純度氯化鍺的流體(較好是蒸汽)原料以及通過溫度約為175-250℃(為了把該原料溫度保持在該范圍內(nèi))的加熱供料管把該流體原料輸送到轉(zhuǎn)化部位的步驟。如圖1所示，含有硅氧烷原料組分的硅氧烷液體裝在硅氧烷液體容器20中?？煽刂频谋?2通過導(dǎo)管和閥24把硅氧烷液體送到硅氧烷汽化器26中。用于供應(yīng)可控制N2(氮?dú)?載氣流的裝置28提供氮?dú)廨d氣。這種載氣有助于硅氧烷液體的汽化和把硅氧烷蒸汽輸送到轉(zhuǎn)化部位30。轉(zhuǎn)化部位30較好由燃燒器和轉(zhuǎn)化火焰構(gòu)成。硅氧烷蒸汽通過加熱的硅氧烷蒸汽導(dǎo)管32輸送。該導(dǎo)管較好是溫度保持在190℃的加熱不銹鋼導(dǎo)管。在到達(dá)轉(zhuǎn)化部位30之前，在硅氧烷蒸汽中加入氧氣，以促進(jìn)該流體原料的轉(zhuǎn)化。氧氣供應(yīng)裝置34較好供應(yīng)可控制量的氧氣。這種氧氣加熱至高溫，較好約為200℃。在加氧接頭38將來自導(dǎo)管36的加熱氧氣加入流向轉(zhuǎn)化部位30的硅氧烷蒸汽。
在氯化鍺加料接頭42將來自氯化鍺蒸汽導(dǎo)管40的氯化鍺蒸汽與硅氧烷蒸汽混合。氯化鍺蒸汽與硅氧烷蒸汽的混合產(chǎn)生含有硅氧烷和氯化鍺的均相流體原料。氯化鍺蒸汽用可控制的氯化鍺供應(yīng)裝置(如氯化鍺汽化器44)通過管道40提供。上述氯化鍺供應(yīng)裝置包括加熱的液體氯化鍺容器48和氧源46。其中使氧氣鼓泡通過液態(tài)氯化鍺，以促進(jìn)形成氯化鍺蒸汽。閥24提供用于控制通過管道40和在接頭42與硅氧烷蒸汽混合的氯化鍺數(shù)量的裝置。容器48中的液體氯化鍺較好加熱到45℃，氯化鍺蒸汽管道40較好保持在190℃。硅氧烷蒸汽和氯化鍺蒸汽流體原料的混合物，由加熱的燃燒器供應(yīng)管道50(加熱至190℃)提供并與氧氣和氮?dú)庖黄疠斔偷饺紵?2的單個(gè)蒸汽管(fume tube)。
燃燒器52的燃燒面51表示在圖2中。轉(zhuǎn)化部位30包括由轉(zhuǎn)化部位燃燒器52產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化部位火焰68。
輸送到轉(zhuǎn)化部位30的硅氧烷和氯化鍺蒸汽的流體蒸汽原料被轉(zhuǎn)化部位火焰68轉(zhuǎn)化成摻鍺(GeO2)的石英(SiO2)煙塵。然后把摻鍺的石英煙塵淀積到淀積表面70上。淀積的摻鍺石英煙塵收集在淀積表面70上。該淀積表面可包括一根旋轉(zhuǎn)的餌棒(bait rod)。該淀積的摻雜煙塵形成光波導(dǎo)預(yù)制棒的芯。淀積的摻鍺石英煙塵的成形包括用石英煙塵復(fù)蓋在摻鍺石英煙塵芯預(yù)制棒上、除去餌棒和將多孔煙塵預(yù)制棒玻璃化成非多孔的煙塵預(yù)制棒的步驟。
提供含有高純度硅氧烷和高純度氯化鍺的流體原料的步驟較好包括提供含有八甲基環(huán)四硅氧烷和四氯化鍺的流體原料的步驟，且更好包括在輸送到轉(zhuǎn)化部位30和燃燒器52之前將八甲基環(huán)四硅氧烷和四氯化鍺蒸汽混合的步驟。較好將氧氣與八甲基環(huán)四硅氧烷和四氯化鍺蒸汽混合。提供和輸送硅氧烷和氯化鍺的流體原料的步驟包括較好通過加熱原料輸送管道將該流體原料保持在約為175-200℃(更好為190-200℃)的溫度的步驟。
將淀積的摻鍺石英煙塵成形為光波導(dǎo)預(yù)制棒的步驟包括用石英(SiO2)煙塵復(fù)蓋在摻鍺的石英煙塵上的步驟。該用石英煙塵復(fù)蓋的步驟較好包括如下步驟提供硅氧烷流體原料、通過加熱的供料管道把流體硅氧烷原料輸送到轉(zhuǎn)化部位30、把輸送到的流體硅氧烷原料轉(zhuǎn)化成石英煙塵、和把石英煙塵淀積在摻鍺石英煙塵的表面。
本發(fā)明包括光波導(dǎo)纖維的制造方法。該方法包括如下步驟提供含有硅氧烷和氯化鍺的流體原料、把該流體原料輸送到轉(zhuǎn)化部位、把輸送來的流體原料轉(zhuǎn)化成摻鍺(GeO2)的石英(SiO2)煙塵、把摻有GeO2的SiO2煙塵淀積在淀積表面上、把摻有GeO2的SiO2煙塵成形為光波導(dǎo)預(yù)制棒以及把該光波導(dǎo)預(yù)制棒拉制成光纖。
通過加熱的輸送管道50把硅氧烷和氯化鍺的流體原料(還可含有氧氣和氮?dú)?N2)載氣)輸送到燃燒器52的中心蒸汽管60中。如圖2所示，硅氧烷和氯化鍺的流體原料通過中心蒸汽管60輸送到轉(zhuǎn)化部位火焰68中。通過把氮?dú)?N2)送入內(nèi)罩(shield)62、把氧氣(O2)送入外罩64和把O2和燃料(較好是CH4)的預(yù)混合物送入外氣環(huán)66來維持轉(zhuǎn)化部位火焰68和把流體原料轉(zhuǎn)化成摻GeO2的SiO2煙塵。內(nèi)罩氮源58向氮?dú)鈨?nèi)罩62提供氮?dú)猓^好是加熱和溫度保持在200℃的氮?dú)?。外罩氧?4向氧氣外罩64提供氧氣。預(yù)混燃料-氧氣源56向燃料-氧氣外氣環(huán)66提供氧氣和燃料(較好是CH4)的混合物。這有利于把硅氧烷和鍺原料轉(zhuǎn)化成摻GeO2的SiO2煙塵。
本發(fā)明方法包括把摻有GeO2的SiO2煙塵淀積在淀積表面上的步驟。把摻有GeO2的SiO2煙塵淀積和收集在餌棒72的淀積表面70上，形成光波導(dǎo)芯的預(yù)制棒。當(dāng)?shù)矸e在淀積表面上的摻有GeO2的SiO2煙塵足夠形成光波導(dǎo)芯時(shí)，停止向燃燒器52輸送氯化鍺和硅氧烷流體原料混合物。
本發(fā)明方法還包括把摻有GeO2的SiO2煙塵制成光波導(dǎo)預(yù)制棒的步驟?？蓪⒐柩跬榱黧w20代替硅氧烷和氯化鍺的原料混合物輸送到燃燒器52中，以便在摻有GeO2的SiO2煙塵上形成包層。硅氧烷的輸送可按氯化鍺和硅氧烷蒸汽原料混合物輸送系統(tǒng)相同的方式進(jìn)行，但僅把硅氧烷(較好為八甲基環(huán)四硅氧烷)、氧氣和氮?dú)廨斔偷饺紵?2。在轉(zhuǎn)化部位30用火焰68把這些材料轉(zhuǎn)化成未摻雜的SiO2煙塵。該未摻雜的SiO2淀積在摻有GeO2的SiO2煙塵上，形成光波導(dǎo)包層的預(yù)制棒。
在摻有GeO2的SiO2煙塵上淀積了足量的未摻雜SiO2煙塵后，停止淀積煙塵。從餌棒上取下在餌棒周圍形成的多孔煙塵光波導(dǎo)預(yù)制棒。該多孔煙塵預(yù)制棒在氦氣和氯氣氛中干燥，然后燒結(jié)成透明、完全致密的玻璃圓柱形光波導(dǎo)預(yù)制棒。該預(yù)制棒由石英包層結(jié)構(gòu)環(huán)繞的摻有GeO2的石英波導(dǎo)芯結(jié)構(gòu)構(gòu)成。將該玻璃化的預(yù)制棒拉伸成光波導(dǎo)細(xì)長(cane)預(yù)制棒。將該預(yù)制棒用其它未摻雜的石英煙塵(如在形成包層煙塵過程中產(chǎn)生的煙塵)淀積外包層。
再將外包層的預(yù)制棒玻璃化，并可拉伸成光波導(dǎo)纖維。
實(shí)施例按照下表用圖1和2所示的系統(tǒng)和裝置制備摻GeO2的SiO2煙塵。將含有至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷的高純度液態(tài)八甲基環(huán)四硅氧烷從容器20泵入到一個(gè)加熱到八甲基環(huán)四硅氧烷沸點(diǎn)以上溫度的斜面閃蒸器26中。八甲基環(huán)四硅氧烷蒸汽由來自氮源28的氮?dú)廨d氣送到轉(zhuǎn)化部位30。供料管32、50和40以及管道接頭38和42由不銹鋼管制成。這些管道被加熱至190℃。加熱至約為200℃的氧氣由氧氣源34和加熱的管道36輸送到接頭38。高純度的GeCl4蒸汽在供料接頭42與八甲基環(huán)四硅氧烷混合。GeCl4蒸汽由GeCl4蒸發(fā)器44供應(yīng)。GeCl4蒸發(fā)器44包括一個(gè)GeCl4鼓泡器。將裝在容器48中含有至少99％重量GeCl4的高純度的液體GeCl4加熱至45℃，使來自氧氣源的氧氣鼓泡通過加熱的液體GeCl4。改變通過鼓泡器的氧氣流速可以控制產(chǎn)生的GeCl4蒸汽量。該流體原料蒸汽混合物通過燃燒器52的中心蒸汽管送入轉(zhuǎn)化部位火焰68中。輸送來的流體原料被轉(zhuǎn)化部位火焰68轉(zhuǎn)化成摻有GeO2的SiO2煙塵，并沉淀在沉淀表面70上。摻有GeO2的SiO2煙塵用下表所列的條件制成。
用于制備摻有GeO2的SiO2煙塵的表
令人驚奇和意想不到的是使用氯化鍺八甲基環(huán)四硅氧烷流體石英形成原料的本發(fā)明方法在制造石英煙塵時(shí)進(jìn)行順利，在輸送管道50、接頭42或燃燒器52中沒有發(fā)生八甲基環(huán)四硅氧烷與四氯化鍺之間不利的反應(yīng)。在制備摻有GeO2的SiO2煙塵的過程中，在燃燒器52中或燃燒器表面51上沒有積聚不需要的煙塵或其它麻煩的副產(chǎn)物。在運(yùn)轉(zhuǎn)16小時(shí)后在接頭42、管道50或燃燒器52沒有發(fā)現(xiàn)積聚、腐蝕、凝膠或其它麻煩的淀積物。本方法能制造摻有約7-36％GeO2重量的摻鍺石英煙塵。原料中優(yōu)選的八甲基環(huán)四硅氧烷與四氯化鍺的重量比為1.5-7.5份八甲基環(huán)四硅氧烷對1份四氯化鍺，更優(yōu)選的是1.9-3.6份八甲基環(huán)四硅氧烷對1份四氯化鍺。供應(yīng)流體原料的優(yōu)選輸送速率約為6-10克/分鐘八甲基環(huán)四硅氧烷和0.8-4.2克/分鐘GeCl4。
本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員清楚，可以在不偏離本發(fā)明的精神或范圍對本發(fā)明作各種改進(jìn)和變化。因此，如果它們落在所附權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)，本發(fā)明覆蓋本發(fā)明的這些改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種制造光波導(dǎo)預(yù)制棒的方法，其特征在于該方法包括如下步驟(a)按1-10重量份高純度硅氧烷對1重量份高純度氯化鍺的比例將所述的硅氧烷與所述的氯化鍺混合成流體原料；(b)通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)管道將所述的流體原料輸送到轉(zhuǎn)化部位；(c)將輸送來的所述流體原料轉(zhuǎn)化成摻鍺的石英煙塵；(d)將所述的摻鍺石英淀積在淀積表面上；和(e)將所述淀積的摻鍺石英制成光波導(dǎo)預(yù)制棒。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該硅氧烷含有至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氯化鍺含有至少99％重量的四氯化鍺。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法包括將輸送來的所述流體原料通過轉(zhuǎn)化部位燃燒器的中心管噴出的步驟，該中心管被氮?dú)鈨?nèi)罩、氧氣外罩以及氧氣與燃料的外氣環(huán)環(huán)繞。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述將八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺混合的步驟還包括在把所述的流體原料輸送到所述轉(zhuǎn)化部位之前將八甲基環(huán)四硅氧烷蒸汽和氯化鍺蒸汽混合的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述將八甲基環(huán)四硅氧烷蒸汽和氯化鍺蒸汽混合的步驟還包括將八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺蒸汽與氮?dú)夂脱鯕饣旌系牟襟E。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該方法包括在所述的原料轉(zhuǎn)化成摻鍺石英煙塵之前將所述的流體原料保持在約190-200℃溫度的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述將摻鍺石英制成光波導(dǎo)預(yù)制棒的步驟還包括用石英覆蓋在所述的摻鍺石英上的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述用石英覆蓋在所述的摻鍺石英上的步驟還包括提供含有硅氧烷的流體原料、將所述的流體硅氧烷原料輸送到轉(zhuǎn)化部位以及將所述輸送來的流體硅氧烷原料轉(zhuǎn)化成SiO2的步驟。
10.一種光波導(dǎo)纖維的制造方法，其特征在于它包括如下步驟(a)提供含有八甲基環(huán)四硅氧烷和四氯化鍺的第一流體原料；(b)將所述的第一流體原料通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)導(dǎo)管輸送到轉(zhuǎn)化部位；(c)將輸送來的所述第一流體原料轉(zhuǎn)化成摻GeO2的SiO2煙塵；(d)將所述的摻GeO2的SiO2煙塵淀積在淀積表面上；(e)提供含有八甲基環(huán)四硅氧烷的第二流體原料；(f)將所述的第二流體原料通過溫度約為175-200℃的加熱供應(yīng)導(dǎo)管輸送到轉(zhuǎn)化部位；(g)將輸送來的所述第二流體原料轉(zhuǎn)化成SiO2煙塵；(h)將所述的SiO2煙塵淀積在所述的摻有GeO2的SiO2煙塵上；(i)將所述的淀積的SiO2煙塵和淀積的摻有GeO2的SiO2煙塵制成光波導(dǎo)預(yù)制棒；(j)將所述的光波導(dǎo)預(yù)制棒拉制成光纖。
11.一種形成石英的原料流體，其特征在于它含有高純度的硅氧烷流體和高純度的氯化鍺流體，所述的硅氧烷流體含有至少95％重量的八甲基環(huán)四硅氧烷。
12.如權(quán)利要求11所述的形成石英的原料流體，其特征在于所述的氯化鍺流體含有至少99％重量的四氯化鍺。
13.如權(quán)利要求11所述的形成石英的原料流體，其特征在于它含有溫度保持在175-200℃的八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺的蒸汽混合物。
14.一種形成石英的原料流體，其特征在于它基本上由硅氧烷和氯化鍺組成。
15.如權(quán)利要求14所述的形成石英的原料流體，其特征在于它基本上由八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺組成。
16.一種光波導(dǎo)石英原料流體，其特征在于它由八甲基環(huán)四硅氧烷和氯化鍺組成。
17.一種光波導(dǎo)預(yù)制棒的制造裝置，其特征在于該裝置包括轉(zhuǎn)化部位，其中將輸送到該轉(zhuǎn)化部位的流體原料轉(zhuǎn)化成摻鍺的石英；提供含有硅氧烷和氯化鍺的流體原料的裝置；將所述提供的流體原料輸送到所述轉(zhuǎn)化部位的裝置；用于提供所述流體原料的所述裝置包括在輸送到所述轉(zhuǎn)化部位之前混合所述氯化鍺和所述硅氧烷的裝置，而且用于輸送所述供應(yīng)流體原料的所述裝置包括用于加熱所述流體原料的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述用于加熱流體原料的裝置包括加熱的輸送導(dǎo)管。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可拉制成光纖的光波導(dǎo)預(yù)制棒和光波導(dǎo)的制造方法。也揭示了包括硅氧烷和氯化鍺混合物的形成石英的原料和光波導(dǎo)預(yù)制棒的制造裝置。其它的揭示包括淀積前的混合以及使用高純度的硅氧烷和高純度的氯化鍺制備摻鍺的石英。用于將原料輸送到淀積部位的管道可加熱至175—200℃。
文檔編號(hào)C03B8/04GK1259109SQ98805831
公開日2000年7月5日 申請日期1998年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月8日
發(fā)明者J·L·布萊克韋爾, L·A·穆爾 申請人:康寧股份有限公司