專利名稱：加熱光纖預制棒的裝置和制造光纖預制棒的方法
技術領域：
本發明涉及用于加熱光纖預制棒的裝置和制造光纖預制棒的方法，尤其涉及這樣一種加熱光纖預制棒的裝置，其通過疊置的加熱源沿垂直方向對齊。
背景技術：
一般來說，VAD方法(汽相軸向沉積方法)是本領域中公知的用于批量制造用于生產光纖的玻璃預制棒的方法。根據VAD方法，圓柱光纖預制棒(粉塵預制棒，soot preform)通過在可旋轉初始件(例如玻璃板或玻璃棒)上沉積由氧氫焰產生的玻璃微粒、并燒結光纖預制棒而形成，從而可形成透明光纖玻璃預制棒。另外，有必要在惰性氣體氣氛(例如He和Cl2氣體)中利用1500℃以上的溫度通過燒結光纖預制棒來加熱光纖預制棒。
加熱裝置通常包括用于燒結光纖預制棒的碳感受器(carbonsusceptor)。在利用加熱裝置燒結光纖預制棒時必須防止水份或諸如Cu或Fe的過渡金屬元素進入光纖玻璃預制棒。如果1ppb以上的過渡金屬元素與光纖玻璃預制棒混合，則所制造的光纖玻璃預制棒的傳輸損失波長特性在全部的波長中被極大地損害。此外，如果0.1ppm以上的水份與光纖玻璃預制棒混合，則所制造的光纖玻璃預制棒的各種特性在很寬的波長范圍內受到損害。為解決這樣的問題，在光纖預制棒變為透明狀態以前，或者當光纖預制棒變為透明狀態時，對光纖預制棒實施脫水過程。在包括Cl2基和F基氣體的惰性氣體氣氛中以高溫加熱光纖預制棒的方法作為一種脫水方法為人們所知。如果使用F基氣體，則在光纖預制棒經受脫水過程時F被加入光纖預制棒。
為此，主要使用區域燒結熱處理工藝對用于制造光纖的光纖預制棒進行熱處理。區域燒結熱處理工藝與全部燒結熱處理相比的優點在于氣泡容易去除，從而可容易地制造致密玻璃，從而能夠利用上述的氣體容易地制造高純度的玻璃。另外，用于區域燒結熱處理工藝的設備可比全部燒結熱處理工藝的設備簡單。然而，用于實施區域燒結熱處理工藝的設備的高度比用于全部燒結熱處理工藝的設備高，并且制造這種設備的成本很昂貴。
下文中，將說明用于制造光纖預制棒的執行熱處理工藝的加熱裝置10的結構。如圖1所示，光纖預制棒12以這樣的方式被放入長度大約為3-4m的長馬弗爐(muffler furnace)11中即，使得光纖預制棒12在長馬弗爐11中上下移動的過程中可被熱處理。支撐桿14連接到光纖預制棒12的上部，用于使光纖預制棒12在長馬弗爐11中上下移動。加熱源13沿馬弗爐11的圓周方向固定地設置。在馬弗爐11的下部形成氣體注入口15，以便氣體可通過氣體注入口15被注入到馬弗爐11中。在馬弗爐11的上部形成排氣口16，以便氣體通過排氣口16排出到外部。
然而，傳統加熱裝置10在馬弗爐11中上下移動光纖預制棒的同時利用一個加熱器加熱光纖預制棒。當前的趨勢是較大光纖預制棒。即，在長度大于1500mm和直徑大于200mm的多孔光纖預制棒的情況中，必須在馬弗爐11中形成較大的空間，以便在馬弗爐11中上下移動多孔光纖預制棒，并且支撐桿的長度必須被加長以適應多孔光纖的尺寸，從而需要高度大于3.5m的馬弗爐，進而又要求設備的高度增加到大約10m。
如果設備的高度變高，則制造物品的過程被復雜化，并且工廠的高度也必須變高，從而維護成本增加。另外，由于馬弗爐的體積加大，因此氣體消耗量可能增加。
為了解決上述的問題，美國專利No.4,741,748已提出了一種加熱裝置20，其在圖2中示出。參照圖2，放入馬弗爐21的光纖預制棒22在馬弗爐21中旋轉而不上下移動。加熱裝置20包括電感應加熱器24和在馬弗爐21的外壁上形成的具有多層的腔室23。
然而，由于上述的加熱裝置具有在腔室的外部沿縱向方向移動電感應加熱器24的同時加熱光纖預制棒的結構，因此另外還需要用于移動電感應加熱器24的裝置。因此，加熱裝置的部件數量增加，從而導致昂貴的制造成本。并且，為了防止馬弗爐冷卻和碳感受器被氧化，腔室具有復雜的結構，包括形成氣體注入口、輔助加熱器和絕緣部件的許多層，從而消耗過多的電力。

發明內容
因此，本發明通過提供一種用于加熱光纖預制棒的裝置和用于制造光纖預制棒的方法，以解決在現有技術中出現的上述問題，并提供附加的優點。本發明通過利用在加熱裝置中疊置的多個熱源對光纖預制棒均勻地實施脫水處理，改進了產品的熱處理過程。
本發明的另一個方面是提供一種用于加熱光纖預制棒的裝置和用于制造光纖預制棒的方法，其中，光纖預制棒被垂直地對齊并通過多個疊置的熱源被加熱，從而設置在加熱裝置中的馬弗爐的長度可被縮短，從而均勻地維持馬弗爐中的壓力并減小供給馬弗爐的氣體的量。
本發明的另一個方面是提供一種用于加熱光纖預制棒的裝置和用于制造光纖預制棒的方法，其中，光纖預制棒被垂直地對齊并通過多個疊置的熱源被加熱，從而連接到光纖預制棒的支撐桿的長度可被縮短，從而減小設備的高度。
在一個實施例中，提供了一種用于加熱光纖預制棒的裝置，所述裝置包括馬弗爐，其中容納光纖預制棒；和沿著光纖預制棒縱向對齊的至少兩個加熱源。
在另一個實施例中，提供了一種用于制造多孔光纖預制棒的方法，包括以下步驟形成由玻璃微粒組成的粉塵，并通過初步熱處理過程以形成粉塵預制棒(soot preform)；將粉塵預制棒放入兩側設有至少兩個熱源的馬弗爐中，所述兩個熱源沿著粉塵預制棒縱向對齊；在熱源內旋轉粉塵預制棒，將惰性氣體注入馬弗爐，并通過增加每個熱源的溫度來執行初步脫水和干燥過程；以及，根據預定的順序通過順序地增加熱源的溫度以對粉塵預制棒實施二次熱處理過程，之后從馬弗爐噴出光纖預制棒。


通過閱讀以下結合附圖的具體說明，本發明的上述特征和優點將變得更加明顯，其中圖1是傳統的用于光纖預制棒的加熱裝置的操作狀態的側視圖；圖2是另一傳統的用于光纖預制棒的加熱裝置的操作狀態的側視圖；圖3是根據本發明一個實施例的用于光纖預制棒的加熱裝置的操作狀態的側視圖；圖4是根據本發明的制造光纖預制棒的方法的流程圖。
具體實施例方式
參照圖3，用于制造光纖預制棒的加熱裝置包括馬弗爐11；以及在馬弗爐11的下部形成的氣體注入口15，用于將氣體供入馬弗爐11。光纖預制棒100垂直地設置在馬弗爐11內。至少兩個熱源200沿著光纖預制棒100的長度方向垂直地設置在馬弗爐11的兩側，使得容納在馬弗爐11中的光纖預制棒100可根據光纖預制棒100的旋轉被熱處理。另外，光纖預制棒100是多孔光纖預制棒，并被垂直和可旋轉地安裝。熱源200沿垂直方向被固定地疊置，從而形成爐子。形成爐子的熱源200可被旋轉。
熱源200的溫度從光纖預制棒100的下部朝向光纖預制棒100的上部逐漸地升高。熱源200的長度L1比光纖預制棒100的長度L2長。并且，熱源200可圍繞光纖預制棒100，熱源200具有圓筒形狀。光纖預制棒100可在熱源200的范圍內上下移動，同時光纖預制棒100被熱源200加熱。
下文中將參照圖3描述根據本發明一個實施例的光纖預制棒的加熱裝置的操作。
參照圖3，在形成由玻璃微粒組成的粉塵后，粉塵被輸入圖3所示的爐子中。接著，執行初步熱處理過程以脫去粉塵的水份。
這時，粉塵通過二次熱處理過程被玻璃化，從而形成光纖預制棒100。
這里，通過沉積玻璃微粒形成粉塵預制棒，并且，如果粉塵預制棒通過熱處理過程被處理，則其被稱為“光纖預制棒”。
現在，將說明對光纖預制棒100進行的初步和二次熱處理過程。
首先，光纖預制棒100被引入到兩側設有至少兩個熱源200的馬弗爐11中，所述熱源沿光纖預制棒100的長度方向垂直地疊置。這里，整個熱源200的長度大于光纖預制棒100的長度。接著，光纖預制棒100被旋轉，He或Cl2氣體通過氣體注入口15被注入馬弗爐11。熱源200的溫度同時增加，從而執行初步脫水和干燥過程。
在執行初步熱處理過程之后，Cl2氣體被除去。這里，熱源200的溫度被增加到大約1000-1200℃的范圍。
在這種狀態下，從位于光纖預制棒100最下部的第一熱源到位于光纖預制棒100最上部的第nth熱源順序地增加熱源200的溫度，執行二次熱處理過程。
如果增加熱源200的溫度，則光纖預制棒100在熱源200的范圍內略微地上下移動，從而對光纖預制棒100進行二次熱處理。
在進行完第二次熱處理過程之后，N2代替He氣被注入到馬弗爐11中，從而光纖預制棒100被制成。
參照圖4，以下將詳細說明根據本發明的另一實施例制造具有上述結構的光纖預制棒的方法的操作。
如圖4所示，粉塵具有170mm的直徑和1500mm的長度，并通過熱處理過程被玻璃化，從而形成光纖預制棒100(S1)。
這時，以1100℃進行熱處理過程。
這里，光纖預制棒100被引入到兩側設有至少兩個熱源200的馬弗爐11中，所述熱源200沿著光纖預制棒100的長度方向垂直地疊置(S2)。
這時，光纖預制棒100的上端和下端位于熱源200的分別對應光纖預制棒100的上端和下端的中心處。
在步驟S2后，光纖預制棒100在熱源200內旋轉，12slpm的He氣或者0.3slpm的Cl2氣通過氣體注入口15被注入到馬弗爐11中。這樣，熱源200的溫度同時增加，從而執行初步脫水和干燥過程(S3)。
這里，初步脫水和干燥過程在1100℃下進行。
接著，在實施初步熱處理過程之后，從馬弗爐11除去Cl2氣，并且實施凈化過程30分鐘。
在步驟S3之后，熱源200的溫度從位于對應光纖預制棒100下端的位置處的第一熱源200到位于對應光纖預制棒100上端的第nth熱源以30℃/min的速度增加到1520℃。
這時，當熱源200的溫度達到1520℃時，光纖預制棒100以5.5mm/min的速度(移動距離250mm)向下移動，以便對光纖預制棒100執行熱處理過程。
在光纖預制棒100向下移動250mm的距離之后，如果熱源200的溫度下降，則光纖預制棒100再次返回到初始位置。
如上所述，位于第一熱源上部的第二熱源的溫度以及位于對應光纖預制棒上端的位置處的第nth熱源的溫度可順序地增加，從而對光纖預制棒100進行二次熱處理。之后，5slpm的N2氣在停止向馬弗爐11供應He氣之后被注入到馬弗爐11中(S4)。
在步驟S4之后，通過二次熱處理過程的光纖預制棒100與支撐桿14分離(S5)。
盡管為了示例的目的已經公開了本發明的優選實施例，但本領域的技術人員將會理解，在不偏離所附權利要求公開的本發明的范圍和實質的情況下可進行各種改變、增加和替換。
權利要求
1.一種用于加熱光纖預制棒的裝置，包括馬弗爐，其中容納光纖預制棒；和沿著光纖預制棒的長度方向對齊的至少兩個加熱源。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括在馬弗爐的下部形成的氣體注入口，用于將氣體供應到馬弗爐中。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源根據光纖預制棒的旋轉實施熱處理。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光纖預制棒包括多孔光纖預制棒。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光纖預制棒沿大致垂直的方向可旋轉地設置在馬弗爐中。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源沿垂直方向固定地疊置，形成爐子。
7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源可圍繞馬弗爐旋轉。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源的溫度按照預定順序被順序地增加。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源的溫度從光纖預制棒的下部朝向光纖預制棒的上部逐漸地增加。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源具有比光纖預制棒的長度長的長度。
11.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源圍繞光纖預制棒。
12.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱源具有圓柱形狀。
13.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光纖預制棒在熱源的范圍內上下移動，同時執行對光纖預制棒的熱處理過程。
14.一種用于制造多孔光纖預制棒的方法，包括以下步驟i)形成由玻璃微粒組成的粉塵，并通過對粉塵實施初步熱處理以形成粉塵預制棒；ii)將粉塵預制棒放入兩側設有至少兩個熱源的馬弗爐中，所述兩個熱源沿著粉塵預制棒的長度方向對齊；iii)在熱源內旋轉粉塵預制棒，將惰性氣體注入馬弗爐，并通過增加每個熱源的溫度來執行初步脫水和干燥過程；以及，iv)在按照預定的順序通過順序地增加熱源的溫度對粉塵預制棒進行二次熱處理之后，除去由粉塵預制棒形成的光纖預制棒。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，在步驟i)中，熱源的溫度被同時增加。
16.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，當執行二次熱處理時，所述熱源的溫度從位于粉塵預制棒下部的第一熱源到位于粉塵預制棒上部的第nth熱源被順序地增加。
17.根據權利要求14所述的裝置，其特征在于，當執行二次熱處理時，所述粉塵預制棒從第一熱源到第nth熱源或者相反地上下移動。
18.一種用于制造多孔光纖預制棒的方法，包括以下步驟i)形成由玻璃微粒組成的粉塵，并且粉塵通過初步熱處理以形成粉塵預制棒；ii)將粉塵預制棒放入兩側設有至少兩個熱源的馬弗爐中，所述兩個熱源沿著粉塵預制棒的長度方向對齊；iii)圍繞粉塵預制棒旋轉熱源，將惰性氣體注入馬弗爐，并通過增加每個熱源的溫度來執行初步脫水和干燥過程；以及，iv)在按照預定的順序通過順序地增加熱源的溫度對粉塵預制棒進行二次熱處理之后，除去由粉塵預制棒形成的光纖預制棒。
全文摘要
一種用于加熱光纖預制棒的裝置和用于制造光纖預制棒的方法，其中，沿垂直方向對齊的光纖預制棒被多個疊置的熱源加熱。所述用于加熱光纖預制棒的裝置包括其中容納光纖預制棒的馬弗爐，和沿光纖預制棒的長度方向對齊的至少兩個熱源。
文檔編號C03B37/014GK1636903SQ20041007986
公開日2005年7月13日 申請日期2004年9月23日 優先權日2004年1月6日
發明者尹暎植, 都文顯 申請人:三星電子株式會社