[go: up one dir, main page]

CN1318038A - 制造用于光导纤维预制品的煤烟的方法以及由其制成的预制品 - Google Patents

制造用于光导纤维预制品的煤烟的方法以及由其制成的预制品 Download PDF

Info

Publication number
CN1318038A
CN1318038A CN99810253A CN99810253A CN1318038A CN 1318038 A CN1318038 A CN 1318038A CN 99810253 A CN99810253 A CN 99810253A CN 99810253 A CN99810253 A CN 99810253A CN 1318038 A CN1318038 A CN 1318038A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nitrate
aqueous solution
burner assembly
chloride
liquid reactant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN99810253A
Other languages
English (en)
Inventor
M·B·卡安
D·W·霍托夫
V·斯里康德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN1318038A publication Critical patent/CN1318038A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • C03B19/1423Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/32Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C03B2201/36Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers doped with rare earth metals and aluminium, e.g. Er-Al co-doped
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/40Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with transition metals other than rare earth metals, e.g. Zr, Nb, Ta or Zn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/50Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/54Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with beryllium, magnesium or alkaline earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32Non-halide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/34Liquid, e.g. mist or aerosol
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/50Multiple burner arrangements
    • C03B2207/52Linear array of like burners

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本发明涉及制备用于制造光导的煤烟的方法。输送含有一种或多种盐的非水性液体反应物和水溶液两类物质经过雾化燃烧器组件,形成均匀煤烟流,它含有所选用的包含于非水性液体反应物和水溶液中的成分的氧化物。用常规方法收集所形成的多组分煤烟,制成用于制造光导纤维的预制品。另外,水溶液可以与一种气体在第一燃烧器组件中雾化,形成烟雾,而蒸汽状态的反应物则输送到第二燃烧器组件中。本发明也揭示了由该方法制成的预制品。水溶液优选含有金属盐,例如乙酸盐、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、氯化物、氢氧化物。金属盐的金属优选碱金属、碱土金属、铅、镧、钴、锑、铒、铝、钕、镨。

Description

制造用于光导纤维预制品的煤烟的 方法以及由其制成的预制品
发明的领域
本发明涉及用于制造玻璃的煤烟的形成方法,更确切地说,涉及将液体前体和其他反应物送入火焰制成用于制造光导的煤烟的方法,以及由该方法制成的光导。
虽然本发明可应用于范围广泛的玻璃煤烟用途,但是它尤其非常适于将煤烟沉积到一个目标物上,形成用于制造光导纤维的预制品,下面将在这方面进行具体描述。
发明的背景
本行业内已知有多种方法,涉及由气态反应物制备氧化物,尤其是金属氧化物。这种方法需要一种原料溶液或前体、一个产生并输送气态原料液(下面称为气态反应物)和一种氧化剂到转变反应的部位(本行业内的技术人员也称为煤烟反应带或燃烧带)的装置、一个同时对氧化和燃烧催化以制成称为煤烟的细微球状聚集体的装置。这种煤烟可以以任意方式,从在收集室内的捕获直到旋转轴上的沉积,来进行收集。收集的煤烟可以即刻或随后进行热处理,形成高纯度的无孔透明玻璃制品。这种方法通常用具有独特的喷嘴、注射器、燃烧器和/或燃烧器组件所排列的专门设备来进行。
许多使这种方法得以发展的起始研究都集中于制备整体氧化硅玻璃。选择合适的原料是该工作的重要方面。因此,那时就确定了能够在低于约100℃的温度下产生200-300毫米汞柱(mmHg)蒸汽压的材料,就可用来制备所述整体氧化硅玻璃。四氯化硅(SiCl4)的高蒸汽压说明它可用作形成煤烟的方便蒸气源,结果推动了这个发现后来就使用了一系列相似的卤化物基原料。与任何其他因素相比,这个因素更多地导致了目前接受的使用SiCl4、GeCl4、POCl3和BCl3作为原料蒸气源。
然而,使用这些和其他卤化物基的原料作为蒸气源有其缺点。主要的缺点是形成盐酸(HCl)作为氧化的副产物。盐酸不仅损害沉积基材和反应设备,而且对环境也有害。为了克服这个缺点并由于其它原因,导致了使用非卤化物的化合物作为制备光导用煤烟的前体或原料。
虽然使用非卤化物的硅化合物作为制造熔凝氧化硅玻璃的原料避免了盐酸的形成,例如如美国专利No.5,043,002和5,152,819所述,但是仍存在其他的问题,当煤烟用来制备光导时,尤其如此。已经发现:在输送蒸汽状的聚烷基硅氧烷蒸气至燃烧器过程中,在输送气态反应物至燃烧器的输送管线中或在燃烧器内,高分子物质会以凝胶形式沉积下来。这会导致随后固结成为供拉制光导纤维的预制品的煤烟的沉积速率减小。这也常常会使从预制品中产生缺陷,结果由其形成的光导纤维就有缺陷乃至不能使用。采用硅氧烷原料制成氧化硅煤烟时遇到的另一个问题,是含有高分子量和高沸点的颗粒沉积在光导纤维预制品上。这些颗粒的形成会导致“缺陷”或“聚集缺陷”,它会对用氧化硅煤烟制成的光导的光学质量和结构质量产生有害作用。
其他一些原料,其中有些目前可用于,而其中另一些可能用于形成制造光导用的煤烟,现在还没有接受用来代替卤化物基和上述非卤化物原料通过气相沉积进行输送。例如盐和那些称为稀土元素的物质,其蒸气极其不稳定,常常在可以输送之前就在蒸气态分解了。这些成分会形成固体自溶液中析出,而不是自燃烧器作为气被输送。
虽然常常可能将至少一定百分比的该成分作为蒸气输送到燃烧带,但是技术上很困难。必需具有装有昂贵设备的精巧系统,将这些成分转化成蒸气,并进一步将它们输送到燃烧带,而在通向燃烧器的输送管线中和燃烧器自身内不会留下固体沉积物。另外,如果多种成分以蒸气形式输送,而且对于所要求的玻璃组合物又要求每种成分是一定百分数,那么就很难控制输送以保证提供该百分数的蒸气混合物,因为不同的成分具有不同的蒸汽压。
美国专利申请No.08/767,653揭示:将原料以液体形式输送到注射器或燃烧器,使原料雾化形成含有液态原料微滴的气雾,并在燃烧带将雾化的液态原料转化成煤烟,就能够克服这些和其他的缺点。美国专利申请No.08/767,653揭示的注射器、燃烧器和燃烧器组件,靠很细小的喷孔输送细流液体来进行合适的雾化。因为原料是以液态直接送入燃烧器火焰,而不是蒸气状态,所以原料的蒸汽压就不再是输送的限制因素。因此,现在,许多其他的成分就能够作为原料或掺杂物进行输送,以便形成用于制造光导的煤烟。
然而,许多成分,尤其是那些一般属于盐的成分,并不容易作为有机金属化合物以液态输送到火焰。所要求的纯度常常极其高,而获得所要求这种纯度的化合物的措施在成本上是很高的。
因此,需要一种制造用于制备光导的煤烟的方法,具体说就是制备光导纤维预制品的方法,该方法能够精确控制被输送各成分的量,同时避免在输送管线中产生凝胶。进一步讲,所需要的是可制成含有所需化学计量的金属氧化物、常规掺杂物和盐的玻璃煤烟,而不需要昂贵和精巧设备的液态输送方法。
发明的概述
本发明涉及输送液体和其他反应物至邻近燃烧器组件的燃烧带以制成用于制备玻璃的煤烟的方法。在液体输送系统中,提供能由热氧化分解转变为玻璃的液体反应物,并直接引入燃烧器的燃烧带,由此形成无定形态的微细无定形煤烟。这种液体输送系统的例子在以下专利申请中有描述:1996年10月17日申请、名称为“由液体反应物的燃烧形成熔凝氧化硅的方法和设备”的美国专利申请No.08/767,653;1997年7月30日申请、名称为“采用氧气燃烧液体反应物形成氧化硅的方法”的美国专利申请No.08/903,501;1998年6月3日申请、名称为“采用加热器燃烧液体反应物形成氧化硅的方法和设备”的美国专利申请No.09/089,869;1997年10月19日申请、名称为“制备金属氧化物煤烟的燃烧器和方法”的美国临时专利申请No.60/068,255和1998年7月31日申请、名称为“制备用于制造玻璃的煤烟的设备和方法”的美国临时专利申请,这些专利申请的说明书都参考结合于此。无定形的煤烟能够以任意的方法收集,但一般是沉积到一个接收器表面,在该表面上或者基本与沉积同时或者在沉积之后,将煤烟固结成熔凝玻璃体。然后,该玻璃体可以直接制成制品,或者可以对熔凝体进一步进行处理,例如拉伸形成光导如制成光导纤维,这在例如名称为“纯化聚烷基硅氧烷和所形成制品的方法”美国专利申请No.08/574/961中进一步有所叙述,其说明书参考结合于此。
本发明的方法与本行业内已知的其他玻璃煤烟的制造方法相比,有许多优点。本发明能够精确改变并控制所形成煤烟的组成,从而可提供具有很好确定的非常准确的指数变化剖面以及其他特性的光导纤维。本发明还为工业提供一种同时可输送很多种类的成分进入火焰制成多组分玻璃煤烟的方法。任意多种的有机金属、稀土元素并且现在盐类能够全部同时输送进入火焰,制成均匀的煤烟。相似地,这些成分能够同时或有选择地在同一煤烟制备程序中进行输送,以便制成满足特定层状需求的预制品。因此,用本发明方法制成的光导纤维预制品就具有各成分含量精确的优点,其中有些成分从没有在单个光导纤维预制品中存在过。
为了获得这些和其他优点,要将一种非水性液体反应物和一种水溶液进行雾化,形成由许多液滴组成的气雾。该气雾被送入燃烧带,并在燃烧带的火焰内反应,形成细微的玻璃煤烟颗粒。
在本发明的另一方面,非水性液体反应物和水溶液被输送到燃烧器组件。非水性液体反应物和水溶液从燃烧器组件排放进入火焰,它们在火焰中进行反应,形成煤烟。煤烟沉积到目标物上,形成预制品。
在本发明的又一方面,用输送非水性液体反应物和水溶液至燃烧器组件的方法,制成光导纤维预制品。非水性液体反应物和水溶液以气雾的形式从燃烧器组件排放进入火焰,该气雾由许多非水性液体反应物液滴和许多水溶液液滴组成。液滴在火焰内反应,形成煤烟而沉积到目标物上,成为预制品。
在本发明的再一方面,将水溶液的输送与常规蒸汽的输送结合起来。水溶液在燃烧器组件中用气体雾化,形成由许多液滴组成的气雾,同时将另一种反应物蒸发输送到燃烧器组件中。该蒸汽状态的反应物和气雾在邻近燃烧器组件的燃烧带内进行反应,形成细微的玻璃煤烟。
本发明的另一些特征和优点将在下面的详细说明部分中描述,其中部分可从描述中显而易见,或从本发明的操作实践中认识到。本行业的技术人员将会明白,上面的概述和下面的详细说明两者都是示范性和说明性的,旨在进一步说明在这里要求权利的本发明。
为进一步理解本发明,本说明书内包括一些附图,附图构成本说明书的一部分。这些附图说明了本发明的几个实施方式,与文字描述一同用来说明本发明的原理。
附图的简要说明
图1示意说明用于本发明方法中液体输送系统的第一优选实施方式。
图2示意说明用于本发明方法中液体输送系统的第二优选实施方式。
图3示意说明用于本发明方法中蒸汽和液体混合输送系统的优选实施方式。
优选实施方式的详细说明
许多煤烟收集和煤烟沉积技术都被用来制造玻璃制品。虽然本发明能够用于许多这样的技术中,但是,它尤其适于那些用来在目标物上沉积煤烟以制成用于制造光导尤其是光导纤维的玻璃预制品的技术。然而,本行业技术人员将会明白,本发明的方法也能够用于制造平面波导。
在制造光导纤维的过程中,煤烟一般是均匀地沉积到目标物上或其内。将收集的煤烟固结成高纯的玻璃预制品,之后,经受进一步的加工步骤例如拉伸,形成能够传输并导向光的细纤维。因此,本发明将在该方面展开描述。然而,光导纤维行业的技术人员将会明白,也有其他系统和与这里所述系统有些改变的系统,可以采用本发明来实现上述和这里所要求权利的功能。下面将详细说明本发明的优选实施方式,附图中示意说明了这些实施方式的例子。
图1中示意说明将液体送入燃烧带形成用于制造玻璃的多组分煤烟的系统的第一优选实施方式。输送液体的系统10包括装有水溶液14的水溶液容器12、装有非水性液体反应物18的非水性液体反应物容器16和也可采用的装有掺杂物22的掺杂物容器20。另外,输送液体的系统10包括雾化燃烧器组件26,例如一个雾化燃烧器组件和相关的输送机构,(下面总称为“燃烧器组件”)。对于这种燃烧器组件,1996年10月17日申请、名称为“由液体反应物的燃烧形成熔凝氧化硅的方法和设备”的美国专利申请No.08/767,653;1997年7月30日申请、名称为“采用氧气燃烧液体反应物形成氧化硅的方法”的美国专利申请No.08/903,501;1998年6月3日申请、名称为“采用加热器燃烧液体反应物形成氧化硅的方法和设备”的美国专利申请No.09/089,869;1997年10月19日申请、名称为“制备金属氧化物煤烟的燃烧器和方法”的美国临时专利申请No.60/068,255和1998年7月31日申请、名称为“制备用于制造玻璃的煤烟的设备和方法”的美国临时专利申请中都有所描述,其说明书参考结合于此。
在操作中,将水溶液14、非水性液体反应物18和掺杂物22根据所要求的化学计量进行混合,并储存在它们各自的容器12、16和20内。水溶液14优选装有水溶性盐例如碱金属硝酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属乙酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐或碱土金属乙酸盐。更具体地说,水溶液14含有一种或多种水溶性盐例如硝酸钡、乙酸钡、氯化钡、硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、硝酸锑、乙酸锑、硝酸铅、碳酸铅、硫酸铅、乙酸铅、硝酸镧、碳酸镧、硫酸镧、乙酸镧、硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、硝酸钕、氯化钕、硝酸钾、氯化钾、硝酸镨(praeseodymium)、硝酸铯、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、氯化钙、硝酸铝、硝酸钠、氯化钠、氯化铒和硫酸铒,但是也可以含有能够混入并以水溶液形式输送的其他盐和/或其他成分。
非水性液体反应物18优选是液态的有机金属化合物例如八甲基环四硅氧烷,但也可以是硅醇盐、金属醇盐或用合适的有机溶剂例如乙二醇单甲醚使之可溶的其他含硅基材。掺杂物22,如果使用的话,可以是酮盐、醇盐、乙酸盐、β-二酮盐、或溶解于合适有机溶剂例如乙二醇单甲醚的镨、钬和铥的氟-β-二酮盐。优选的掺杂物22一般是性能对光导纤维有利的铒、锗和其他稀土元素。
如果需要,水溶液14、非水性液体反应物18和掺杂物22以所要求的数量通过液体输送管线24输送到燃烧器组件26。液体14、18和22以雾化液滴30的形式从燃烧器组件26排放进入火焰28中。液滴30在雾化过程中均匀地混合,并在火焰28中反应,制成煤烟流32。煤烟流32优选指向目标物例如旋转轴34,此时燃烧器组件26沿着旋转轴34的长度来回移动,使煤烟沉积到旋转轴34上,就形成含有所要求量的包含于水溶液14、非水性液体反应物18和掺杂物22内元素的氧化物的均匀煤烟体36。
将液体输入燃烧带形成用于制造玻璃的多组分煤烟的系统的第二优选实施方式,如图2所示。象第一优选实施方式一样,液体输送系统包括储存水溶液44的水溶液容器42、储存非水性液体反应物48的非水性液体反应物容器46、和可能采用的储存掺杂物52的掺杂物容器50。然而,与本发明的第一优选实施方式不同的是,输送液体的系统40包括第一燃烧器组件56,它与非水性液体反应物容器46和掺杂物容器50选择性地连通,还包括第二燃烧器组件66,与水溶液容器42连通。如下所述,本行业技术人员将会明白,水溶液44和非水性液体反应物48可以包含一种或多种上面本发明第一优选实施方式所述的化合物。
在操作中,水溶液44有选择地输送到第二燃烧器组件66,而非水性液体反应物48和掺杂物52(如果需要的话),有选择地输送到第一燃烧器组件56。第一燃烧器组件56将雾化液滴60排放进入火焰58内,在火焰中液滴60燃烧,形成煤烟流62,它含有由所选择的包含于非水性液体反应物48和掺杂物52内的成分氧化而生成的氧化物的均匀混合物。第二燃烧器组件66可以与第一燃烧器组件56同时或分别启动,将雾化的液滴70排放进入火焰68内,形成均匀的煤烟流72,它含有由包含于水溶液44内的成分氧化而形成的氧化物。煤烟流62和72优选指向目标物例如旋转轴74,当第一燃烧器组件56和第二燃烧器组件66沿着旋转轴74的长度来回移动时,煤烟流62和72的煤烟以均匀层沉积到旋转轴74上。根据输送速率,所形成的煤烟体76含有来自于煤烟流62和72的所有氧化物。
本发明这个实施方式所用的多燃烧器组件通常有利于产生比本发明第一实施方式大的煤烟沉积速率。另外,燃烧器组件56和66的空间排列使煤烟能够以非连续层的方式沉积,这可提供一种受控的和成本上有效的方法,制备具有被良好确定的指数变化剖面和其他特性的光导。
图3示意说明用于实施本发明方法的蒸汽和液体混合输送系统80的优选实施方式。该蒸汽和液体混合输送系统80包括储存水溶液84的水溶液容器82,和将水溶液84输送到第一燃烧器组件94的液体输送管线90。另外,蒸汽和液体混合输送系统80还包括通过蒸气输送管线92输送蒸汽反应物88到第二燃烧器组件96的蒸汽输送系统86。蒸汽输送系统86可以是本行业已知的任何蒸汽输送系统,例如但不局限于美国专利No.5,043,002和No.3,698,936所揭示的蒸汽输送系统,其说明书在参考结合于此。蒸汽反应物88优选是卤化物基的原料,例如但不局限于SiCl4,或非氯化物基的原料,例如但不局限于八甲基环四硅氧烷。水溶液84优选含有水溶性盐例如碱金属硝酸盐,碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属乙酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、或碱土金属乙酸盐。更具体地说,水溶液84含有一种或多种水溶性盐例如硝酸钡、乙酸钡、氯化钡、硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、硝酸锑、乙酸锑、硝酸铅、碳酸铅、硫酸铅、乙酸铅、硝酸镧、碳酸镧、硫酸镧、乙酸镧、硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、硝酸钕、氯化钕、硝酸钾、氯化钾、硝酸镨、硝酸铯、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、氯化钙、硝酸铝、硝酸钠、氯化钠、氯化铒和硫酸铒,但是也可以含有能够混入并以水溶液形式输送的其他盐和/或其他成分。
操作中,水溶液84有选择地输送到燃烧器组件94,蒸发的反应物88输送到第二燃烧器组件96。在第一燃烧器组件94处,水溶液84用气体例如空气雾化,但优选使用氧气或与氧气一同使用惰性气体例如氮气,形成由许多粒径通常约为10-200微米的液滴组成的气雾。多数液滴的粒径一般约为20微米。雾化的液滴98排放进入靠近第一燃烧器组件94形成的第一火焰,在其中雾化液滴98进行燃烧,形成第一煤烟流102,它含有由所选择的包含于水溶液84内的成分氧化形成的氧化物的均匀混合物。蒸汽反应物88通过蒸汽输送管线92和第二燃烧器组件96作为蒸汽104被输送,蒸汽104被排放进入靠近第二燃烧器组件96形成的第二火焰106内。蒸汽104在第二火焰106内燃烧,形成煤烟流108,它含有由所选择的包含于蒸汽反应物88内的成分氧化形成的氧化物的均匀混合物。第一和第二煤烟流102、108分别指向目标物,例如旋转轴110;当第一燃烧器组件94和第二燃烧器组件96沿着旋转轴110的长度来回移动时,煤烟流102和108内的煤烟以均匀层沉积到旋转轴110上。根据输送速率,所形成的煤烟体112含有分别来自于第一和第二煤烟流102和108的所有氧化物。
虽然图3中未示出,但还可以附加一个燃烧器组件和相关的输送机构到图3所示的系统中,用以输送通常用于制造光导纤维的煤烟的附加掺杂物。本发明的这个实施方式结合了蒸汽沉积的较高煤烟沉积率和以水溶液形式输送的盐所提供的独特的光学性能。本行业技术人员将会明白,蒸气反应物88和水溶液84可以送入同一个火焰,制成均匀的煤烟流,能够以本行业内通常所知的任意方式收集,而且随后可进一步加工成光导、尤其是光导纤维的预制品。
虽然在附图中未示出,但本行业技术人员将会明白,图1、2和3所示的系统并不局限于图中所示的燃烧器组件和相关输送机构的数目。每种系统都可添装一些燃烧器组件和相关的输送机构来实施本发明的方法。总的来说,燃烧器组件的数目越多,煤烟沉积速率就越大。此外,也可以将本发明与本行业内通常所的其他蒸汽输送系统结合使用,以便在光导纤维的煤烟制造过程中,提供更大的灵活性。
本行业技术人员将会明白,在不脱离本发明的精神和范围情形下,可以对本发明制造光导纤维预制品的煤烟的方法进行各种改变和变化。因此,如果它们是在所附权利要求及其等效内容的范围内,那么本发明就覆盖这些改变和变化。另外,所附权利要求内的所有装置或步骤和起同样作用的装置或步骤的相应结构、材料、操作以及要旨,是包括与本文所具体要求的其他要旨结合以实现其功能的任意结构、材料或操作的。

Claims (22)

1.一种制造光导纤维预制品用的煤烟的制备方法,该方法包括如下步骤:
a)雾化非水性液体反应物和水溶液,形成包含许多液滴的气雾;
b)将所述气雾送入燃烧带;
c)使所述气雾在所述燃烧带内提供的火焰中发生反应,形成细微的玻璃煤烟颗粒。
2.如权利要求1所述的方法,其中所述的非水性液体反应物含有非水性溶液。
3.如权利要求1所述的方法,它还包括在将所述非水性液体反应物和所述水溶液雾化之前,将所述非水性液体反应物和所述水溶液输送到一单个燃烧器组件的步骤。
4.如权利要求1所述的方法,在所述步骤a)之前,该方法还包括如下步骤:
将所述非水性液体反应物输送到第一燃烧器组件;
将所述水溶液输送到与所述第一燃烧器组件隔开的第二燃烧器组件。
5.如权利要求4所述的方法,它还包括如下步骤:
将所述非水性液体反应物在所述第一燃烧器组件中雾化,形成第一气雾;
将所述水溶液在所述第二燃烧器组件中雾化,形成第二气雾。
6.如权利要求5所述的方法,它还包括如下步骤:
使所述第一气雾在所述第一燃烧器组件附近形成的第一火焰内进行反应;
使所述第二气雾在所述第二燃烧器组件附近形成的第二火焰内进行反应。
7.如权利要求1所述的方法,其中所述的非水性液体反应物含有至少一种前体和至少一种掺杂物。
8.如权利要求1所述的方法,其中所述的非水性液体反应物含有硅氧烷,而其中所述的水溶液含有一种盐。
9.如权利要求8所述的方法,其中所述的盐选自:碱金属硝酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属乙酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属乙酸盐、硝酸钡、乙酸钡、氯化钡、硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、硝酸锑、乙酸锑、硝酸铅、碳酸铅、硫酸铅、乙酸铅、硝酸镧、碳酸镧、硫酸镧、乙酸镧、硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、硝酸钕、氯化钕、硝酸钾、氯化钾、硝酸镨、硝酸铯、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、硝酸钙、氯化钙、硝酸铝、硝酸钠、氯化钠、氯化铒和硫酸铒。
10.如权利要求9所述的方法,其中所述的非水性液体反应物还含有一种掺杂物。
11.一种制造光导纤维预制品的方法,所述方法包括如下步骤:
a)将非水性液体反应物与水溶液输送到燃烧器组件;
b)将所述非水性液体反应物和所述水溶液从所述燃烧器组件排放进入火焰中;
c)使所述非水性液体反应物和所述水溶液在所述火焰中反应,产生煤烟;和
d)将所述煤烟沉积到旋转轴上。
12.如权利要求11所述的方法,其中所述步骤b)包括将所述非水性液体反应物和所述水溶液雾化形成一种气雾的步骤,所述气雾含有与许多水溶液液滴混合的许多非水性液体反应物液滴。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述的雾化步骤在所述非水性液体反应物和所述水溶液从所述燃烧器组件排出时进行。
14.如权利要求11所述的方法,其中所述的燃烧器组件包括第一燃烧器组件和与所述第一燃烧器组件隔开的第二燃烧器组件,其中所述的非水性液体反应物作为含有许多非水性液体反应物液滴的第一气雾从所述第一燃烧器组件排出,其中所述的水溶液作为含有许多水溶液液滴的第二气雾从所述第二燃烧器组件排出。
15.如权利要求14所述的方法,其中所述的火焰包括靠近所述第一燃烧器组件的第一火焰和靠近第二燃烧器组件的第二火焰,其中所述的第一气雾在所述第一火焰中进行反应,而所述第二气雾在所述第二火焰中进行反应。
16.如权利要求11所述的方法,其中所述的非水性液体反应物含有至少一种前体和至少一种掺杂物。
17.如权利要求11所述的方法,其中所述非水性液体反应物含有硅氧烷,而且其中所述的水溶液含有一种盐。
18.如权利要求17所述的方法,其中所述的盐选自:碱金属硝酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属乙酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属乙酸盐、硝酸钡、乙酸钡、氯化钡、硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、硝酸锑、乙酸锑、硝酸铅、碳酸铅、硫酸铅、乙酸铅、硝酸镧、碳酸镧、硫酸镧、乙酸镧、硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、硝酸钕、氯化钕、硝酸钾、氯化钾、硝酸镨、硝酸铯、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、硝酸钙、氯化钙、硝酸铝、硝酸钠、氯化钠、氯化铒和硫酸铒。
19.一种光导纤维预制品,它通过下述过程制成:
a)将非水性液体反应物与水溶液输送到燃烧器组件;
b)将所述非水性液体反应物和所述水溶液以含有许多非水性液体反应物液滴和许多水溶液液滴的气雾形式,从所述燃烧器组件排放进入火焰中;
c)使所述许多非水性液体反应物液滴和所述许多水溶液液滴在所述火焰中反应,产生煤烟;
d)将所述煤烟沉积到目标物上。
20.一种制造光导纤维预制品用的煤烟的制备方法,该方法包括如下步骤:
a)用气体在第一燃烧器组件中使水溶液雾化,形成包含许多粒径约为10-200微米的液滴的气雾;
b)蒸发反应物,输送到第二燃烧器组件中;
c)使蒸气状态的反应物和气雾在靠近第一和第二燃烧器组件的燃烧带内反应,形成至少一种煤烟流。
21.如权利要求20所述的方法,其中所述的反应物选自卤化物基的含硅化合物和不含卤化物的含硅化合物。
22.如权利要求20所述的方法,其中所述水溶液含有一种盐,它选自:碱金属硝酸盐、碱金属碳酸盐、碱金属硫酸盐、碱金属乙酸盐、碱土金属硝酸盐、碱土金属碳酸盐、碱土金属硫酸盐、碱土金属乙酸盐、硝酸钡、乙酸钡、氯化钡、硝酸锶、乙酸锶、氯化锶、硝酸锑、乙酸锑、硝酸铅、碳酸铅、硫酸铅、乙酸铅、硝酸镧、碳酸镧、硫酸镧、乙酸镧、硝酸钴、乙酸钴、氯化钴、硝酸钕、氯化钕、硝酸钾、氯化钾、硝酸镨、硝酸铯、氯化铯、硫酸铯、氢氧化铯、硝酸钙、氯化钙、硝酸铝、硝酸钠、氯化钠、氯化铒和硫酸铒。
CN99810253A 1998-10-30 1999-10-18 制造用于光导纤维预制品的煤烟的方法以及由其制成的预制品 Pending CN1318038A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10651398P 1998-10-30 1998-10-30
US60/106,513 1998-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1318038A true CN1318038A (zh) 2001-10-17

Family

ID=22311815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN99810253A Pending CN1318038A (zh) 1998-10-30 1999-10-18 制造用于光导纤维预制品的煤烟的方法以及由其制成的预制品

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1135345A1 (zh)
JP (1) JP2002528379A (zh)
KR (1) KR20010089372A (zh)
CN (1) CN1318038A (zh)
AU (1) AU1316700A (zh)
BR (1) BR9914871A (zh)
CA (1) CA2344806A1 (zh)
ID (1) ID28395A (zh)
WO (1) WO2000026151A1 (zh)
ZA (1) ZA200100713B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102781857A (zh) * 2010-03-02 2012-11-14 贺利氏石英英国有限公司 合成的二氧化硅玻璃的制备
CN106053705A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 黄石科森色谱科技有限公司 一种反相色谱板的制备方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6849334B2 (en) * 2001-08-17 2005-02-01 Neophotonics Corporation Optical materials and optical devices
US7575784B1 (en) 2000-10-17 2009-08-18 Nanogram Corporation Coating formation by reactive deposition
EP1333935A4 (en) 2000-10-17 2008-04-02 Nanogram Corp PREPARATION OF A COAT BY REACTIVE DEPOSITION
US7491431B2 (en) 2004-12-20 2009-02-17 Nanogram Corporation Dense coating formation by reactive deposition
US20060130530A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-22 Anderson James G Method of doping silica glass with an alkali metal, and optical fiber precursor formed therefrom
US8069690B2 (en) 2005-12-16 2011-12-06 Ofs Fitel, Llc Apparatus and method for fabricating glass bodies using an aerosol delivery system
JP5656469B2 (ja) * 2010-06-23 2015-01-21 株式会社フジクラ ガラス母材の製造装置および製造方法
EP3950610A1 (de) * 2020-08-06 2022-02-09 Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG Alternative fluorierungsmittel ii: fluosil und sootaufbau

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3883336A (en) * 1974-01-11 1975-05-13 Corning Glass Works Method of producing glass in a flame
CA1166527A (en) * 1979-09-26 1984-05-01 Shiro Takahashi Method and apparatus for producing multi-component glass fiber preform
JPS56155035A (en) * 1980-04-25 1981-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light transmitting fiber and its preparation
JPS57183089A (en) * 1981-05-06 1982-11-11 Nec Corp Manufacture of quartz glass rod
US5110335A (en) * 1990-06-25 1992-05-05 At&T Bell Laboratories Method of glass soot deposition using ultrasonic nozzle
US5212757A (en) * 1991-10-03 1993-05-18 At&T Bell Laboratories Fatigue resistant optical fiber
US6312656B1 (en) * 1995-12-19 2001-11-06 Corning Incorporated Method for forming silica by combustion of liquid reactants using oxygen
EP0868401B1 (en) * 1995-12-19 2004-08-04 Corning Incorporated Method and apparatus for forming fused silica by combustion of liquid reactants
US5979185A (en) * 1997-07-16 1999-11-09 Corning Incorporated Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102781857A (zh) * 2010-03-02 2012-11-14 贺利氏石英英国有限公司 合成的二氧化硅玻璃的制备
CN102781857B (zh) * 2010-03-02 2016-09-07 贺利氏石英英国有限公司 合成的二氧化硅玻璃的制备
CN106053705A (zh) * 2016-07-22 2016-10-26 黄石科森色谱科技有限公司 一种反相色谱板的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2344806A1 (en) 2000-05-11
EP1135345A1 (en) 2001-09-26
BR9914871A (pt) 2001-07-03
WO2000026151A1 (en) 2000-05-11
AU1316700A (en) 2000-05-22
JP2002528379A (ja) 2002-09-03
ZA200100713B (en) 2001-07-17
KR20010089372A (ko) 2001-10-06
ID28395A (id) 2001-05-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101569797B1 (ko) 합성 석영 유리의 제조 방법
US6705127B1 (en) Methods of manufacturing soot for optical fiber preforms and preforms made by the methods
US5979185A (en) Method and apparatus for forming silica by combustion of liquid reactants using a heater
US6260385B1 (en) Method and burner for forming silica-containing soot
KR100473827B1 (ko) 액체반응물의연소에의해용융실리카를제조하는방법및장치
CN1265082A (zh) 使用氧气燃烧液体反应物制备二氧化硅的方法
CN1318038A (zh) 制造用于光导纤维预制品的煤烟的方法以及由其制成的预制品
EP0996597A1 (en) Germanium chloride and siloxane feedstock for forming silica glass and method
EP0198980B1 (en) Method for making sodium-containing glass or ceramic
CN1195691C (zh) 通过分解有机硅烷生产二氧化硅的方法
CN1301925C (zh) 制备掺杂氧化物材料的方法
US20150128650A1 (en) Method for producing glass particulate deposit and method for producing glass preform
AU765649B2 (en) Creating silica soot with a plug-free system
JP2001089160A (ja) ガラス層の形成方法、光ファイバー母材の製造方法及び光ファイバーの製造方法、並びに内付け化学気相堆積装置
US6739156B1 (en) Maintaining a plug-free system during a silica soot creation process
MXPA01004298A (en) Methods of manufacturing soot for optical fiber preforms and preforms made bythe methods
HK1016569A (zh) 通过燃烧液体反应物形成熔凝二氧化硅的方法和装置
CN85106243A (zh) 光纤的制造方法
MXPA01001439A (en) Creating silica soot with a plug-free system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication