TW555716B - Sol-gel process for the production of optical fiber preforms - Google Patents

Description

555716 A7 B7 五、發明説明（y 本發明係關於一種用以製造光纖預型體或帷幕牆之溶 膠-凝膠法。 已熟知在電信中廣泛使用的光纖係由中央部件（又稱 爲”核心”）及圍繞核心的外幕（通常稱爲帷幕牆）所構 成的。在0 _ 1 — 1 %範圍內的核心與帷幕牆之間的折射 率差異有助於將光線局限在核心中。經由核心及帷幕牆用 的不同的化學組成物獲得該折射率差異。 雖然已硏究許多組合物，但是以一種以s i ◦ 2玻璃帷 幕牆圍繞的摻雜氧化鍺之氧化矽玻璃核心（G e〇2 _ S i 0 2 )最常見。最廣泛使用的光纖係單模態型，具有只 允許單光線路徑之特徵。這些纖維通常具有約4 _ 8微米 之核心直徑及1 2 5微米之帷幕牆外徑。 評估纖維品質的最重要參數係其光耗損，即主要是由 於在纖維中的光吸收及散射機制，並以每公里纖維計的高 分貝（d B / K m )測量。 那些熟悉本技藝的人熟知U V衰減主要是由於在纖維 核心中存在的陽離子（如過渡金屬陽離子）之吸收作用， 同時I R磁場的衰減主要是由於可在玻璃中存在的—〇Η 基之吸收作用。在其中的光耗損主要是由於散射現象，由 於不均勻的玻璃密度可造成折射率的波動與在玻璃結構中 的缺陷，如在核心-帷幕牆之接觸表面上的缺陷、在纖維 中的氣泡或龜裂、或因爲製造法而倂入纖維中的雜質。 以在約2 2 0 0 t之溫度下拉引預型體的方式製造光 纖。預型體係纖維製造作用的中間產物，其係以相當於在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨ΟΧ297公釐） I--------^^衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 555716 A7 B7 五、發明説明（2) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 最終纖維中的核心及帷幕牆之內圓棒及外幕所組成的。在 預型體中的外幕對圓棒直徑之比與在最終纖維中的帷幕牆 對核心之比相同。在以下將使用圓棒及核心術語分別作爲 預型體及最終纖維的內部件，同時將使用帷幕牆指明預型 體及最終纖維兩者的外部位。 已知以許多基本的化學蒸氣沉積（C V D )法的改進 法製造市售光纖之帷幕牆。所有以C VD -產生的方法通 常包含在含氧氫焰炬中使用的含有氧（〇2)及氯化矽（ S i C 1 4 )或氯化鍺（G e C 1 4 )之氣態混合物，根據 反應製造Si〇2及Ge〇2:

SiCh(氣體）+〇2(氣體）—Si〇2(氣體）+ 2C12(氣體）（I) GeCh(氣體）+〇2(氣體）—Ge〇2(氣體）+ 2C12(氣體）（II) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可將因此製造的氧化物類以粒子狀（又稱爲”煙 塵”）沉積在外幕上，接著將其除去，或另一選擇係沉積 在管狀二氧化矽載體的內表面上，在稍後將其拉伸成最終 纖維的部件。 已證明以C V D -爲主的方法能夠製造具有耗損値低 至約0 · 2 d B /K m (在1 · 5 5微米之透射光線的波 長下）之光纖，並代表在該領域中的最新發展。 以性能觀點而言，雖然這些製造方法具有十分滿意的 型式，但是彼之製造速度受到限制，因此造成高的製造成 本。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） -5- 555716 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) 溶膠-凝膠法係一種以液體溶液開始製造玻璃或陶瓷 的化學方法，其係以關於C V D法容許許多可能的改良 法，但是，所有的方法係以包含以下的步驟爲特徵： -溶膠的製備作用。在該步驟中，將已製造之含有陽 離子之前驅體的氧化物分散或溶解在液體介質中。液體介 質可以是水、醇或水-醇系混合物，其係依據前驅體的本 性而定。以使用化學方式可以幫助前驅體的分散或溶解， 如以酸或機械及/或物理方式，如以劇烈攪拌或超聲波攪 動。在矽的案例中，常使用的前驅體係烷醇鹽（如 S i (〇CH3) 4 (四甲基原矽烷或TMOS)及 Si (C〇CH2CH3)4(四乙基原矽烷或 TEOS))或根據以上的反應（I )製造的火成二氧化 矽毫微粒子；該型式的二氧化矽之市售商品實例係以 Degussa A. G.製造的Aerosil 0X50。以在該步驟中製備含有 超過一個以上的陽離子之前驅體的溶膠可以獲得混合型氧 化物組成物； -溶膠的膠凝作用。在該步驟中，以前驅體分子或粒 子反應形成陽離子-氧鍵之立體網狀物。該方法的最終結 果係由基本上含有最初以其前驅體型式全部加入的陽離子 量之無機聚合物所組成的多孔單巨體； -乾燥濕凝膠。在先前步驟中製造的凝膠在其孔中包 括所有最初以溶膠的溶劑存在的液體及在處理期間加入或 製造的可能的其它液體。在該步驟中，完全除去在凝膠孔 中的液相。這可由獲得又稱爲”乾溶膠”的一般液相蒸發 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -6- 555716 A7 B7 五、發明説明（4) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作用或以獲得又稱爲”氣溶膠”的液體超臨界抽取作用完 成。乾溶膠及氣溶膠有部份不同的物性：乾溶膠具有直徑 通常比氣溶膠孔更小的孔，乾溶膠通常也具有親水性表 面，但是氣溶膠通常具有疏水性表面。乾凝膠（乾溶膠及 氣溶膠兩種）基本上相當於CVD法的產物，與這些差異 無關。 接著可將因此獲得的乾凝膠以適合的熱處理稠化成相 稱的玻璃。乾凝膠之稠化溫度係介於約9 0 0 °C至最高 1 5 0 0 t之間，其係依據所使用的前驅體及製造法而 定。氣溶膠通常具有比乾溶膠更高的稠化溫度。 已熟知在完全稠化成乾凝膠的熱處理期間，有可能包 括用於化學淸潔的操作。以這些處理有可能利用乾凝膠的 多孔性用於氣相”淸洗”步驟，能夠自有機金屬前驅體 (如以上引證的TMOS及TEOS)除去留在凝膠中的 有機雜質與水、在凝膠網狀物中與陽離子結合的羥基或不 希望的金屬類之原子。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 通常以在介於約2 0 0至8 0 0 t之間組成的溫度下 將氧化氣體（氧或空氣）倒入乾凝膠中進行的煅燒處理實 現有機雜質的去除。 以在介於約4 0 0至8 0 0 °C之間的溫度下倒入凝膠 孔C 1 2、HC 1或CC 1 4中（可能倒入與無反應氣體 (如氮或氦）之混合物中）的純化處理實現水、羥基及上 述金屬類的去除。 最後的步驟通常係以無反應氣體（如氮、氨或氬）實 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 555716 A7 B7 五、發明説明（5) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 現的淸洗步驟，以完全除去凝膠孔的氯或含氯氣體。在這 些處理之後，在H e氣中以加熱至大於9 0 0 °C的溫度將 凝膠最終稠化完全不透明的玻璃，並常以超過1 2 0 0 °C 的溫度。 以上指出的清洗處理具有使凝膠淸潔成在以彼的稠化 作用生成的玻璃適合於大部份應用（通常係機械或光學部 件）的程度之效率。但是，頃發現這些處理會將少量氣態 化合物留在不透明的玻璃中。在以拉引纖維必要的溫度範 圍下（1 9 0 0 — 2 2 0 0 °C )加熱的期間，這些少量的 氣態化合物會引起顯微泡，成爲開始破碎的中心，因此造 成纖維斷裂及使得先前技藝法不適合於光纖製造作用。 避免氣泡的形成係部份專利的目的。 自美國專利第4，707，174號已知避免在燒結 以溶膠-凝膠法製造的玻璃實體期間的氣泡，其係藉由以 氟化合物加入多孔的二氧化矽實體中。但是，已知氟會影 響玻璃的折射率（尤其會降低折射率），所以在製造用於 光學應用之玻璃時可能希望使用氟。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 美國專利第5，145，510號係揭示有可能避免 在以溶膠-凝膠產生的玻璃中形成氣泡，其係藉由幾乎完 全消除在乾凝膠粉末中殘餘的- ◦ Η基，這些粉末服從在 含有從1 0%至1 0 0%蒸氣之大氣中以超過1 0 0 o°c 的溫度處理。但是，該方法專用於以溶膠-凝膠產生的粉 末，因此不適用於經由具有彼最終型式的光纖預型體之溶 膠-凝膠的直接製造作用。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 555716 A7 B7 五、發明説明（6) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 美國專利第5，2 3 6，4 8 3號係揭示適用於以乾 溶膠產生的玻璃之方法，其允許將彼等拉引成光纖，不會 引起氣泡的形成。該方法包含在介於1 5 0 0至2 2 0 0 °C之間所組成的溫度下以介於1 〇秒至5小時之間所組成 的時間熱後處理不透明的玻璃，接著逐漸冷卻至低於 1 2 0 0 °C，以便於不會在最終玻璃中引起機械應力。在 該專利中揭示的方法只可以適用於以乾溶膠產生的玻璃。 但是，氣溶膠具有必須以非常長的時間乾燥的缺點（在專 利中的實例顯示尺寸較大的樣本以至少7天至多達2 0天 的乾燥時間）。 自工業法的觀點而言，可能以經由氣溶膠路徑製造玻 璃更好，因爲超臨界乾燥需要2 - 3天，與乾凝膠實體的 尺寸無關。 根據美國專利第5，2 3 6，4 8 3號的方法出現將 以氣溶膠產生的玻璃加以美國專利第5，2 3 6，4 8 3 號的熱處理無法避免在後續的纖維拉引操作時形成氣泡的 缺點。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 因此，本發明的目的係提供一種以溶膠-凝膠爲主之 方法，用以製造適合於以拉引得到具有可與那些以最新發 展之C VD -產生的纖維比較的特徵之光纖預型體或帷幕 牆。 這是根據本發明以用以製造光纖帷幕牆或完整的預型 體之溶膠-凝膠法獲得的，該方法包含製備溶膠、允許溶 膠在高速旋轉下膠凝，以獲得圓筒狀凝膠、將濕凝膠以超 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9 - 555716 Α7 Β7 五、發明説明（7) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 臨界乾燥方式乾燥成乾的多孔凝膠及將乾凝膠以熱處理稠 化成完全不透明的玻璃之操作，其特徵在於稠化熱處理包 含在純氧或氧與無反應氣體或氣體類的混合物下進行的煅 燒處理，及在該處理期間將凝膠加以至少一種減壓相，其 中該減壓等於或超越3 0 0毫巴。 可以使用惰性氣體（如氦、氬或氮）作爲無反應氣 體。 本發明的方法克服在自氣溶膠產生的玻璃拉引纖維的 期間形成氣泡的問題。本發明者驚訝地發現與乾溶膠不同 的氣溶膠可在相對低溫下吸收不可能以後續的多孔凝膠的 氣體淸洗處理或以所得不透明的玻璃之退火處理（如美國 專利第5，236，483號的處理）消除的少量氣體， 雖然以在比較低溫下的煅燒期間的至少一種減壓步驟可以 消除這些少量氣體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 可以依照任何已知的溶膠-凝膠處方進行根據本發明 的溶膠-凝膠法的第一個步驟。例如，可以使用烷醇鹽 (T Μ〇S或T E〇S或類似的化合物）或另一選擇係使 用火成二氧化矽之懸浮液（如引證的Aerosil 0X50 )製造溶 膠。也有可能使用如美國專利第4，680，048號揭 示的烷醇鹽與火成二氧化矽之混合物製備溶膠。 根據已知的技術，以使用化學添加劑可以獲得不同溶 膠的穩定作用。例如，以烷醇鹽爲主之溶膠具有在低於約 2的P Η値下（加入酸）趨向膠凝的穩定性，但是，以火 成二氧化矽爲主之溶膠在高ρ Η値下（例如，超過1 1 1紙張尺度^用中國國家標準（〇呢）八4規格（210父297公釐） ' -10- 555716 Α7 Β7 五、發明説明（8) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (加入鹼））具有穩定性。可以加入其它的添加劑，如控 制孔尺寸分布的試劑，其有助於獲得增強機械強度的凝 膠。這些添加劑係例如甘油、甲醯胺及有機酸（如在美國 專利第4，8 5 1，1 5 0號揭示的草酸、在美國專利第 4，810，6 74號揭示的三噁烷、在美國專利第 5，240，488號揭示的聚合物或在美國專利第 5，196，382號的酮丙二酸）。以機械攪拌或經由 超聲波攪動可以確定溶膠的均勻性。 以改變溫度或特別改變P Η (在酸溶膠案例中，增加 在4 一 6之範圍內的Ρ Η，或在鹼性溶膠案例中，將ρ Η 下降至低於約10.5)可使因此製備的溶膠不穩定及生 成凝膠。 已熟知以溶膠倒入具有內體積比溶膠體積更大的圓筒 模型中及將模型在完成膠凝必要的全部時間期間內以高速 圍繞其軸旋轉，可輕易獲得帷幕牆幾何形狀。 在例如美國專利第4，680，045號及第 4，7 2 6，8 2 8號說明該技術。 經濟部智慧財產局R工消費合作社印製 另一選擇係將溶膠倒入具備內徑適當的第二個圓筒 (內含及集中在第一個模型圓筒內）的圓筒模型中，可以 獲得含有帷幕牆及中央圓棒的光纖預型體。以抽取方式可 取出第二個圓筒，並在溶膠膠凝之後，但是在進行合成之 前必須取出。在美國專利第5，240，488號說明該 技術。有可能以該方式製造預型體之帷幕牆。 根據本發明，以溶膠倒入已內含與模型以共軸方式配 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -11 - 555716 A7 __B7 五、發明説明（9) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 置的該圓棒之圓筒模型中及以依據圓棒的半徑而定的既定 速度旋轉模型，以獲得含有帷幕牆及中央圓棒之完整的光 纖預型體。 根據本發明申請者的名義之國際專利申請案第W〇 0 0/5 3 5 3 6的指導，可以獲得完整的預型體，其克 服在硬實體周圍製造凝膠的問題。這通常是不可能的，因 爲在膠凝期間，立體凝膠網狀物的形成作用會引起材料縮 小及減少數百分比的橫尺寸。在硬實體周圍形成的凝膠正 常會由於該縮小效應而龜裂。根據以上的國際專利申請 案，但是有可能以溶膠倒入已含有與模型以共軸方式配置 該實體的模型中及接著以依據實體的半徑而定的既定速度 旋轉模型，以獲得在實體周圍的凝膠。在製造完整的光纖 預型體之案例中，硬實體可以是完全不透明的混合型組成 物S i 〇2 — G e 〇2的圓筒玻璃棒，但是溶膠只包含 S i 0 2玻璃前驅體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著依照那些熟悉本技藝的人熟知的原理，視需要在 至少一次以另一種具有更低的超臨界常數的液體交換在凝 膠孔中之液體之後，根據以超臨界抽取在孔中的液體之技 術，將所獲得的濕凝膠（帷幕牆，視需要包括內圓棒）乾 接著在完全稠化成玻璃之前，可先將在先前步驟中製 造的乾凝膠加以連續的熱處理，包含用以除去有機殘餘物 之煅燒作用，以氯或含氯氣體處理，以除去金屬離子及以 無反應氣體的最終”淸洗”，以除去先前處理的其餘部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 555716 A7 ___________B7_ 五、發明説明（士 份。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 根據本發明，在煅燒處理期間執行至少一種減壓相。 可在以自3 5 °C至9 0 0 °C所組成的溫度下進行煅燒處 理。在本發明較佳的改良作用中，在減壓相期間的壓力可 以介於0 _ 0 0 5至0 . 1巴之間。除了減壓相之外（基 本上係發生在真空下），可在只含有氧氣的氣體下或在與 惰性或無反應氣體或氣體類之組合物中進行這種處理。 以與在室中供氣體類流經室內所提供的其中一個通口 連接的機械泵抽取內含的氣體可以簡單獲得在處理室內的 減壓。 在以下以參考所附的圖形詳細說明本發明，其中： -圖1係以略圖方式展示在本發明的第一個具體實施 例中的本方法期間的溫度及壓力分布。 -圖2係以略圖方式展示在本發明的第二個可能的具 體實施例中的本方法期間的溫度及壓力分布。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 根據圖1，將溫度及壓力分布以在以本方法特徵化的 區段期間（即煅燒）的時間函數註解（未指出精確的時間 値）。以連線代表溫度分布，同時以點線代表壓力分布。 在圖中，其係代表本發明的方法最簡單可能的具體實施 例，其中在煅燒期間適用於單減壓相。在開始熱處理時， 將內含乾凝膠之室抽氣及以預期的氣體（例如，純氧）回 充。接著開始加熱，使凝膠自室溫達到超過3 5 0 °C之溫 度，並可以高達9 0 0 °C。在根據圖1的熱處理期間，以 一次將壓力自其1巴的初値下降至介於〇 . 〇 1至〇 . 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 555716 A7 B7

五、發明説明（A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 巴之間所組成的値（·在圖中以S . A . P表示，即負 壓），並接著在氧化氣體中回至1巴。減壓値以介於 0 . 0 5至0 · 1巴之間所組成的較佳。在圖中，其代表 其中在整個溫度範圍內維持固定的加熱速度之簡單案例。 但是，那些熟悉本技藝的人熟知乾凝膠的熱處理（在其中 係煅燒處理）可以包含許多部件，以加熱斜率交替成溫度 高値。 根據圖2，以略圖代表本發明的方法的第二個可能的 具體實施例，其中相同的符號具有與圖1相同的意義。該 第二個方法基本上與以參考圖1說明的方法類似，其唯一 的差異係使用超過一個以上的減壓相（圖形係以實例說明 三個這種處理的案例）。在該案例中，只提供不同的方法 相的溫度作爲實例。在該方法的細節中，在剛開始煅燒 時，在相當低的溫度下使用第一個減壓相，約4 0 0 °C。 在介於約5 0 0至7 0 0 °C之間的中間溫度下使用第二個 減壓相，並在約煅燒處理結束時，在約9 0 0 °C的溫度及 在溫度高値相期間使用第三個減壓相。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在根據上述任何的具體實施例完成煅燒處理之後，將 乾凝膠加以以下本技藝中已知的處理，即在氯或含氯氣體 中的淸洗步驟及最終的稠化處理，通常係惰性氣體下（如 氨）或在減壓下進行。 根據本發明獲得的不透明凝膠適合拉引，不會使具有 可與以C VD -產生的纖維比較的特徵之光纖發生龜裂。 根據正常係以C V D -產生的預型體採用的標準步驟進行 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 555716 A7 B7 五、發明説明（4 拉引操作。 由以下的實例進一步例證本發明，只是以其代表本發 明者用以進行本發明所涵蓋目前最好的模式。 實例1 (比較性） 該實例係說明根據先前技藝的石英帷幕牆製造作用。 在無微粒污染的淸潔氣體中，以如下的方式製備溶 膠。將9 0 0公克TEOS (四乙基原矽烷）加入 2，700公克之0 . 0 1當量HC1中，以機械攪拌獲 得兩個不互溶液體的液體懸浮液，並以超聲波方式攪拌 25分鐘，以水解TE〇S(四乙基原矽烷）。在減壓下 的蒸發器中除去以水解作用生成的乙醇。加入5 7 0公克 火成S i〇2 ( Aerosil OX-50)，並在3 0 0 0轉/分鐘下 以機械攪拌2 0分鐘及在1 0 0 0 0轉/分鐘下以機械攪 拌1 0分鐘的方式均勻化。將懸浮液以超聲波方式攪拌 1 0分鐘，在1 0 0 0 g下離心2 0分鐘，在劇烈攪拌下 以加入稀釋的NH4〇 Η調理成p Η 4及倒入裝配成以軸旋 轉的圓筒模型中。模型的內體積係2，262毫升。倒入 模型中的懸浮液體積係1，9 6 5毫升。將密封的模型設 定在1 2 0 0轉/分鐘下旋轉及允許懸浮液膠凝。在8小 時之後，將凝膠在丙酮中脫水，直到在圍繞凝膠的液體中 的Η2〇含量$〇.1體積％爲止。接著以正庚烷置換丙 酮，並將凝膠在2 8 0 °C之溫度及5 5巴之壓力下以超臨 界乾燥。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I-------^ I -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 555716 Α7 Β7 五、發明説明（么 以其獲得具有以下尺寸之圓筒狀氣溶膠： 外徑=7 9 · 5毫米 內徑=29.0毫米 長度=4 4 0毫米 接著將氣溶膠加以一系列的熱處理，將其轉化成完全 不透明的二氧化矽玻璃。 將氣溶膠引入具有以石英製成的樣品室之烘箱中，以 進行這些處理。將石英室經由以電腦控制的開關式閥與氣 體入口管線及出口管線連接，並經由單向閥與真空泵連 接。 特別將氣溶膠加以以下的處理： (i) 用以除去有機部份的煅燒步驟，其係藉由將1巴純 氧塡入在室溫下的樣品室中，在8小時的期間內加熱至 8 0 0 t， (ii) 在8 0 0 °C下持續4 6小時除去金屬原子之步驟’ 其係藉由使用在氦氣中的2 0 % H C 1之氣態混合物’總 壓力係1巴； (iii) 在1巴的純氨中的淸洗步驟，以除去少量H C 1及 任何氣態物種，其係在8 0 0 °C下進行1 0小時； (iv) 最後進行稠化處理，其係在1巴的氦氣下以1 〇 0 t /小時的速度將凝膠自8 0 0 °C加熱至1 3 8 〇 °C ° 以該方法因此獲得玻璃圓筒，其具有： ♦ 外徑=42·0毫米 ♦ 內徑=15 · 3毫米 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） I-------;1·衣II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· 經濟部智慧財產局W工消費合作社印製 -16- 555716 A7 B7 五、發明説明（& ♦ 長度=232毫米 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 該圓筒係樣品1。以目視檢查的方式評估的玻璃品質 極佳。以雷射檢查未發現任何氣泡。 复例2 (根據本發明） 該實例係說明根據本發明的石英帷幕牆製造作用。 依照與實例1說明的相同步驟製造乾凝膠。將該氣溶 膠加以類似於那些在實例1中說明的調理及稠化處理，除 了以以下的方式進行煅燒相之外：將1巴純氧塡入在室溫 下的樣品室中，在4小時的期間內加熱至8 0 0 t，將壓 力下降至0 _ 0 5巴經2小時及接著在1巴的氧氣中再經 2小時，總是將溫度維持在8 0 0 °C。經由電腦應用程式 進行自1巴至0 . 0 5巴的壓力變化，其係藉由以預定的 時間轉開真空泵，同時關閉氣體入口管線和出口管線，並 接著關掉真空泵及開啓氣體入口管線和出口管線，以復原 在預期的氣體中的氣體壓力。獲得基本上具有樣品1的尺 寸之完全不透明的玻璃圓筒。 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 該圓筒係樣品2。以目視檢查的方式評估的玻璃品質 極佳。以雷射檢查未發現任何氣泡。 實例3 比較樣品1及2的高溫行爲。 將樣品1及2在適當的烘箱中同時在空氣中加以 1 7 5 0 t之溫度經1小時。在冷卻之後，自兩個樣品切 本紙張尺度適用中國國家標隼（〇灿）八4規格（210>< 297公釐） -17- 555716 A7 B7 五、發明説明（& 割成1公分厚的玻璃片，並以穿透式光學顯微鏡及以雷射 散射方式檢查氣泡。將結果總結在表1中。 表1 樣品 顯微鏡 雷射散射 1 一些小氣泡，不以爲然的 一些小氣泡，不以爲然的 光學品質 光學品質 2 無任何氣泡，極佳的光學 無任何氣泡，極佳的光學 品質 品質 接著將樣品1及2在拉引光纖的牽引塔熔爐中同時在氮氣 -------；I -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 下加以2 2 0 0 °C之溫度。 訂 不可能在試驗溫度下成功地牽引有大量逐漸產生的氣 泡存在於材料中的樣品1。 將樣品2牽引成具有完美的圓筒幾何學的5毫米直徑 的管子及顯然具有極佳的光學品質。 接著以穿透式光學顯微鏡及以雷射散射方式檢查在來 經濟部智慧財產局ρ貝工消費合作社印製 自於兩個樣品的材料中存在的氣泡 表2 樣品 顯微鏡 雷射散射 1 有許多高達數微米尺寸的 有許多高達數微米尺寸的 氣泡存在 氣泡存在 2 無任何氣泡，極佳的光學 無任何氣泡，極佳的光學 品質 品質 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -18- 555716 A7 B7 五、發明説明（士 由以上提供的高溫測試的結果淸楚地顯現可在最高的溫度 下（2 2 0 0 °C )處理及拉引根據本發明的方法製造的樣 品2，以減少其區段。在該方法中，沒有任何由於在樣品 中的機械缺陷而引起機械問題的證據，並以拉引操作生成 的圓筒的光學分析顯示沒有任何氣泡及極佳的光學特性， 適合在光纖通信中使用。 與根據先前技藝的實例1比較，其顯示在較低的試驗 溫度下（1 7 5 0 t )已形成小氣泡，在較高的試驗溫度 下會增加其數量及體積。這使得樣品1不可能使用樣品1 形成光纖。樣品1由於這些氣泡的存在而同時引起高光線 散射及在拉引時差的抗機械性。 -------一 I 衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -19-

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5pm- 公告本 籍 D8 7T、申請專利範圍 1 1·用以製造光纖預型體或帷幕牆之溶膠-凝膠法， 其包含製備溶膠、允許溶膠在高速旋轉下膠凝，以獲得圓 筒狀凝膠、將濕凝膠以超臨界乾燥方式乾燥成乾的多孔凝 膠及將乾凝膠以熱處理稠化成完全不透明的玻璃之操作， 其特徵在於稠化熱處理包含在純氧或氧與無反應氣體或氣 體類的混合物下進行的煅燒處理，及在該處理期間將凝膠 加以至少一種減壓相，其中該減壓等於或超越3 0 0毫巴 之壓力變化。 2 .根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法，其中 在該至少一種減壓相期間的壓力係以從0 . 0 5至0 · 1 巴所組成的。 3 .根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法，其中 該煅燒處理係在從3 5 0 °C至9 0 0 °C所組成的溫度下進 行。 4 ·根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法，其中 溶膠的製備係藉由使用一或多種矽烷醇鹽或火成二氧化矽 之懸浮液或一或多種矽烷醇鹽與火成二氧化矽之混合物。 5 ·根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法，其中 以凝膠倒入具有內體積比溶膠體積更大的圓筒模型中及將 模型在完成膠凝必要的全部時間期間內以高速圍繞其軸旋 轉，以獲得光纖帷幕牆。 6 .根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法’其中 以凝膠倒入已內含與模型以共軸方式配置的中央·圓棒之圓 筒模型中及以依據圓棒的半徑而定的既定速度旋轉模型’ 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ^ 裝 訂 "7 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 555716 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 以獲得含有帷幕牆及中央圓棒之完整的光纖預型體。 7 ·根據申請專利範圍第6項之溶膠-凝膠法，其中 圓棒係混合型組成物（S i〇2 - G e 0 2 )的完全不透明 的圓筒玻璃圓棒及溶膠只包含二氧化矽前驅體。 8 .根據申請專利範圍第1項之溶膠-凝膠法，其中 在將濕凝膠加以超臨界乾燥之前，先進行以另一種具有更 低的超臨界常數之液體交換在凝膠孔中的液體。 (請先聞讀背面之注意事 4 ▼項再填 裝-- 寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消黄合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 -