光纖用玻璃母材的制造裝置和制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光纖用玻璃母材的制造裝置和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在光纖用玻璃母材的制造中，堆積通過水解產(chǎn)生的玻璃微粒，來形成多孔質(zhì)玻璃母材。之后，在惰性氣體氛圍中加熱多孔質(zhì)玻璃母材來進(jìn)行脫水，然后通過更高的溫度對脫水后的多孔質(zhì)玻璃母材進(jìn)行燒結(jié)。這樣，制造得到透明的光纖用玻璃母材(例如，參照專利文獻(xiàn)1:特開2010-189251號公報(bào))。

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明要解決的問題
[0003]但是，為了脫水而通過加熱器且使脫水后的多孔質(zhì)玻璃母材后退之后，為了燒結(jié)再次通過加熱器的方法，需要更多的時(shí)間來移動(dòng)多孔質(zhì)玻璃母材，阻礙了光纖用玻璃母材的廣率提尚。
解決問題的方案
[0004]本發(fā)明的第一方式提供一種光纖用玻璃母材的制造裝置，包括:爐心管，容納多孔質(zhì)玻璃母材；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使多孔質(zhì)玻璃母材在爐心管內(nèi)部沿長度方向移動(dòng)；第一加熱部，加熱爐心管內(nèi)部的多孔質(zhì)玻璃母材來進(jìn)行脫水；和第二加熱部，配置在多孔質(zhì)玻璃母材的移動(dòng)方向上相對于第一加熱部的下游側(cè)，通過加熱多孔質(zhì)玻璃母材的長度方向的一部分來燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材。
[0005]本發(fā)明的第二方式提供一種光纖用玻璃母材的制造方法，包括:多孔質(zhì)玻璃母材容納在爐心管中；通過包圍在爐心管中容納的多孔質(zhì)玻璃母材的加熱部，加熱多孔質(zhì)玻璃母材來進(jìn)行脫水；以及通過在多孔質(zhì)玻璃母材的移動(dòng)方向上的多孔質(zhì)玻璃母材的下游側(cè)配置的加熱器，依次加熱移動(dòng)的多孔質(zhì)玻璃母材的長度方向的一部分，從而在全長上燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材。
[0006]上述的
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列出本發(fā)明的全部特征。這些特征組的子組合也能形成本發(fā)明。
【附圖說明】
[0007]圖1是示出在實(shí)施例1中使用的本發(fā)明的制造裝置10的實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)圖。 圖2示出在實(shí)施例1中的母材位置和根據(jù)多段加熱器的加熱溫度之間的關(guān)系。
圖3示出在實(shí)施例2中的母材位置和根據(jù)多段加熱器的加熱溫度之間的關(guān)系。
圖4是示出在實(shí)施例3中使用的制造裝置20的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖5示出在實(shí)施例3中的母材位置和根據(jù)多段加熱器的加熱溫度之間的關(guān)系。
圖6是示出在比較例中使用的制造裝置30的概略結(jié)構(gòu)圖。
符號說明 10、20、30制造裝置;11、21、31多孔質(zhì)玻璃母材;12、22、32爐心管;13、23多段加熱器；13A、13B、23A、23B、23C、23D、33 加熱器；14、24、34 爐體；15、25、35 氣體導(dǎo)入口 ；16、26、36 支承棒；17、27、37氣體排出管。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下，通過發(fā)明的實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行説明。以下的實(shí)施方式并不限定權(quán)利要求范圍的發(fā)明。實(shí)施方式中說明的全部特征的組合并不是發(fā)明的解決手段所必須的。
[0009]在制造光纖用玻璃母材時(shí)，首先，根據(jù)VAD法、OVD法等在火焰中燃燒玻璃原料，通過水解來生成玻璃微粒。使生成的玻璃微粒在軸向或徑向中依次附著在旋轉(zhuǎn)的靶棒上，來形成多孔質(zhì)玻璃母材。
[0010]多孔質(zhì)玻璃母材把持在支承棒上，并且懸掛在爐心管內(nèi)部。而且，多孔質(zhì)玻璃母材在爐心管中一邊旋轉(zhuǎn)一邊下降，并通過加熱器進(jìn)行加熱。據(jù)此，多孔質(zhì)玻璃母材在爐心管內(nèi)部進(jìn)行脫水和燒結(jié)。而且，在多孔質(zhì)玻璃母材脫水時(shí)，從爐心管下部所設(shè)置的氣體供給口來供給脫水所需的惰性氣體，從爐心管上部所設(shè)置的氣體排出管來排出爐心管中的氣體。
[0011]在多孔質(zhì)玻璃母材脫水時(shí)，爐心管的加熱區(qū)域的溫度設(shè)定為900°C?1300°C。在多孔質(zhì)玻璃母材燒結(jié)時(shí)，爐心管的加熱區(qū)域的溫度設(shè)定為1400°C?1600°C。
[0012]圖1示意性地示出了上述多孔質(zhì)玻璃母材的脫水處理和燒結(jié)處理所用的光纖用玻璃母材的制造裝置10的結(jié)構(gòu)。所示制造裝置10包括由容納多孔質(zhì)玻璃母材11的石英玻璃制成的圓筒狀爐心管12、沿長度方向設(shè)置以環(huán)繞爐心管12的外周的多段加熱器13、容納多段加熱器13的爐體14、將氣體導(dǎo)入爐心管12內(nèi)的氣體導(dǎo)入口 15、支承多孔質(zhì)玻璃母材11的支承棒16、和排出爐心管內(nèi)的氣體的氣體排出管17。
[0013]多段加熱器13由沿爐心管12的長度方向并排設(shè)置的第一加熱器13A和第二加熱器13B。各加熱器設(shè)置成是獨(dú)立的，并且可以進(jìn)行溫度控制。多段加熱器13的總長度大于多孔質(zhì)玻璃母材的長度，多段加熱器13可以形成比多孔質(zhì)玻璃母材的長度大的加熱區(qū)域。另外，也可以考慮加熱器的輸出、電源的容量等來增加多段加熱器的劃分?jǐn)?shù)量，以降低裝置的成本。接著，使用圖1所述的制造裝置10，對進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材11的脫水處理和燒結(jié)處理來制造光纖用玻璃母材的方法進(jìn)行說明。
脫水處理
[0014]在脫水處理中，通過支承棒16保持多孔質(zhì)玻璃母材11的一端。因此，將多孔質(zhì)玻璃母材11插入爐心管12中，并且蓋住爐心管12。接著，使多孔質(zhì)玻璃母材11移動(dòng)至預(yù)定的加熱位置，并且保持在加熱位置。
[0015]而且，在脫水處理中，在爐體14中，將多段加熱器13升溫至預(yù)定溫度。多段加熱器13的加熱溫度設(shè)定成使多孔質(zhì)玻璃母材脫水的預(yù)定處理溫度。處理溫度例如是900°C以上且1300°C以下。
[0016]而且，在脫水處理中，從氣體導(dǎo)入口 15供給脫水處理所需要的氣體。脫水處理所需要的氣體例如可以是氯氣、或者He、Ar、隊(duì)惰性氣體和氯氣的混合氣體。脫水處理中的爐心管12內(nèi)部的內(nèi)壓為相對于大氣壓的10?5000Pa程度的正壓。
[0017]在脫水處理中，通過上述狀態(tài)，一邊使多孔質(zhì)玻璃母材11旋轉(zhuǎn)，一邊在預(yù)定的處理時(shí)間中保持加熱的狀態(tài)。據(jù)此，進(jìn)行多孔質(zhì)玻璃母材11的脫水處理。 燒結(jié)處理
[0018]在脫水步驟完成之后實(shí)施燒結(jié)處理。在爐體14中，將加熱器13A的溫度升溫成可以燒結(jié)多孔質(zhì)玻璃母材11的溫度，例如1400°C且1650°C以下。而且，在燒結(jié)處理中，從氣體導(dǎo)入口 15導(dǎo)入He、Ar等惰性氣體。在燒結(jié)處理中，爐心管12的內(nèi)壓為相對于大氣壓的10?5000Pa程度的正壓。
[0019]在燒結(jié)處理中，多孔質(zhì)玻璃母材11在其中心軸的周圍旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，在爐心管12中下降。據(jù)此，多孔質(zhì)玻璃母材11中的根據(jù)加熱器13A的加熱區(qū)域以預(yù)定速度移動(dòng)，從下端開始順序地?zé)Y(jié)多孔質(zhì)玻璃母材11。由此，多孔質(zhì)玻璃母材11成為透明的光纖用玻璃母材。
[0020]在燒結(jié)處理中，根據(jù)加熱器13A的1400?1650°C的加熱區(qū)域也可以短于多孔質(zhì)玻璃母材11的長度。而且，多孔質(zhì)玻璃母材11的燒結(jié)也可以在多孔質(zhì)玻璃母材11的長度方向上從一端朝向另一端或者在多孔質(zhì)玻璃母材11的長度方向上從中央部朝向端部的方式，慢慢燒結(jié)而進(jìn)行透明玻璃化。根據(jù)這種燒結(jié)，燒結(jié)處理過程中的多孔質(zhì)玻璃母材11中，可以排出內(nèi)部氣體，所以可以使燒結(jié)處理后得到的光纖用玻璃母材的氣泡減少以及得到透明度高的母材。
[0021]另外，在燒結(jié)處理中，其余的加熱器13B可以為了省電而降低設(shè)定溫度。另外，在燒結(jié)處理中，其余的加熱器13B也可以控制為多孔質(zhì)玻璃母材11不燒結(jié)程度的不足1400°C的溫度，從而為了促進(jìn)燒結(jié)速度而對未燒結(jié)的多孔質(zhì)部分進(jìn)行預(yù)熱。
實(shí)施例1
[0022]使用圖1所示的多孔質(zhì)玻璃母材的制造裝置10，通過OVD法實(shí)施起始芯母材的外周上堆積的多孔質(zhì)玻璃母材的脫水處理和燒結(jié)處理，來制造光纖用玻璃母材。
[0023]首先，從爐心管12的上端的開口部插入在支承棒16垂下的多孔質(zhì)玻璃母材11，兩端包含與200mm直徑大致相同長度的錐形部分的軸向長度1600_的多孔質(zhì)玻璃母材11移動(dòng)至與多段加熱器13相對的位置，蓋上爐心管12的上端開口部。接著，將構(gòu)成多段加熱器13的各加熱器的溫度設(shè)定成1200°C，對多孔質(zhì)玻璃母材11進(jìn)行加熱。在圖2中通過圓形標(biāo)記繪制的實(shí)線而示出，根據(jù)多段加熱器13的此時(shí)加熱溫度和多孔質(zhì)玻璃母材11的各位置中的溫度之間的關(guān)系。
[0024]這里，加熱器13A、13B分別具有溫度計(jì)，可以根據(jù)PID控制來獨(dú)立地控制溫度。加熱器13A的爐心管的長度方向?yàn)?00mm，除了電極部分等的發(fā)熱部的長度為300mm。加熱器13B的爐心管的長度方向?yàn)?300mm，除了電極部分等的發(fā)熱部的長度為1200mm。
[0025]加熱器13A和加熱器13B以大約50mm的間隔鄰接而配置，共同收納在爐體14中。多段加熱器13的全長是1750mm，其發(fā)熱部的上下長度為1650mm。根據(jù)這種多段加熱器13，成為900°C以上的爐內(nèi)加熱區(qū)域的長度約為1800_，由此可以對全部的多孔質(zhì)玻璃母材11同時(shí)加熱而進(jìn)行脫水處理。
[0026]在將多孔質(zhì)玻璃母材11保持在上述位置的狀態(tài)下，使該多孔質(zhì)玻璃母材11在其中心軸周圍以每分鐘旋轉(zhuǎn)5次的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，從氣體導(dǎo)入口 15以每分鐘0.5升的流量導(dǎo)入氯氣，以每分鐘20升的流量導(dǎo)入惰性氣體He，將爐心管12的內(nèi)壓保持為與大氣壓相對的10?5000Pa的正壓。在爐心管12內(nèi)的加熱區(qū)域中，多孔質(zhì)玻璃母材11中所含的OH基和氯氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，吸收到氛圍氣體中。吸收了來自多孔質(zhì)玻璃母材11的OH基的氣體，從氣體排出管17排出至爐心管12的外部。上述脫水處理持續(xù)90分鐘。
[0027]之后，從氣體導(dǎo)入口 15導(dǎo)入的氣體僅成為每分鐘20升的He，加熱器13A的設(shè)定溫度變更為1560°C。加熱器13B的設(shè)定輸出為零。加熱器13A的溫度升溫到設(shè)定溫度之后，使多孔質(zhì)玻璃母材11在其中心軸周圍以每分鐘旋轉(zhuǎn)5次的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)入He氣，同時(shí)多孔質(zhì)玻璃母材11以每分鐘1mm的速度向下方移動(dòng)，從母材的下端朝向上端進(jìn)行燒結(jié)，從而進(jìn)行母材全體的透明玻璃化。
[0028]在圖2中，通過四角形繪制的虛線一并示出在上述燒結(jié)處理中，多孔質(zhì)玻璃母材11的長度方向的各位置中的溫度和根據(jù)多段加熱器13的加熱溫度的關(guān)系。如圖所示，燒結(jié)所需的1400°C以上的加熱區(qū)域約為250mmo
實(shí)施例2
[0029]使用圖1所示的制造裝置10，通過OVD法進(jìn)行在起始芯母材的外周上堆積的多孔質(zhì)玻璃母材11的脫水處理和燒結(jié)處理，來制造光纖用玻璃母材。處理后的多孔質(zhì)玻璃母材11的軸向長度為兩端包含與200mm直徑大致相同長度的錐形部分的1600mm。
[0030]在進(jìn)行了與實(shí)施例1相同的多孔質(zhì)玻璃母材的脫水處理之后，從氣體導(dǎo)入口 15導(dǎo)入的氣體僅成為每分鐘20升的He，加熱器13A的設(shè)定溫度變更為1560°C，加熱器13B的設(shè)定溫度成為與脫水處理時(shí)相同的1200°C。加熱器13A的溫度升溫到設(shè)定溫度之后，使多孔質(zhì)玻璃母材11以每分鐘旋轉(zhuǎn)5次的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)入He氣，同時(shí)多孔質(zhì)玻璃母材11以每分鐘12mm