Aparato y método para fabricar preformas de vidrio con flúor
Descripción general
 Se proporciona una preforma de vidrio fluoruro que realiza la mejor característica de transmisión óptica incluso cuando el material del núcleo y el material revestido de la capa más interna son diferentes en propiedades físicas térmicas. aparato de producción de la presente invención está constituido por el cuerpo de la caja de guante 1 y dos horno horizontal 2 y un horno de calentamiento vertical 3, un horno de calentamiento 2 y 3 puede operar el calentador 22, cada uno independientemente de la mufla respectivo 21 y 31 , se compone de 32, un suministro de núcleo de material de crisol 4 y la capa más interna de entrada de material revestido crisol 5 se coloca por separado en dos núcleo del horno 21 y 31, el tratamiento térmico, cada uno independientemente.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método y aparato para la fabricación de la producción de preformas de vidrio de fluoruro para crear un paso intermedio en la fabricación de fibras de vidrio de fluoruro.
Antecedentes de la técnica
Como fibra que transmite la luz región infrarroja para ser utilizado como un medio de transmisión óptica de comunicación óptica, las fibras de fluoruro se observaron utilizando la pérdida de transmisión de vidrio de menos de fluoruro en la región de longitud de onda de la luz para el material. A medida que el medio de transmisión de larga distancia de la fibra de fluoruro de la utilización de una baja pérdida, también, en lugar de la conversión de OE / EO convencional, como un componente del amplificador de fibra óptica de luz roja fuera amplificable fluoruro, una óptica estable y Se esperan fibras ópticas de flúor de modo único con propiedades mecánicas.
Convencionalmente, material de base cilíndrico de primera porción de núcleo para la luz y la porción de revestimiento de capa más interna de guía (en adelante, referido como el núcleo primario / preforma revestida) fabricado y que, opcionalmente, una preforma de revestimiento exterior cilíndrica , Y luego integrado por calentamiento e integrado para formar una fibra óptica de modo único de flúor. Más núcleo primario / preforma revestida, por ejemplo, como material de partida el material de núcleo y el revestimiento que se formula con el fin de obtener una diferencia de índice de refracción relativo entre el núcleo y el revestimiento esperar, conocido (japonesa publicada Sho 63 11535) Se fabrica utilizando un método de fabricación de preforma de fibra (en lo sucesivo, método de colada de succión).
Como el aparato de producción de fluoruro de preforma de vidrio para uso en esta, por ejemplo, hay un dispositivo descrito en el documento 'PCT / GB91 / 01122 por P.W. FRANCIA et al.'. Este aparato comprende un contenedor (en lo sucesivo denominado caja de guantes) para realizar trabajos en una atmósfera de gas inerte y un horno de calentamiento conectado a la parte superior. En este horno de calentamiento, el crisol que contiene la materia prima de vidrio puede intercambiarse con la guantera.
Usando este dispositivo, el material base principal / revestido primario se prepara mediante el siguiente procedimiento. En primer lugar, poner en otro materias primas básicas crisol y las materias primas de revestimiento más interna, respectivamente, fundido en un núcleo del horno del horno de calentamiento, un tratamiento térmico tal como el tiempo de ajuste de la temperatura de fundición, con respecto a dos tipos diferentes de materiales, al mismo tiempo la misma temperatura, en la misma atmósfera . Luego, al mismo tiempo que se elimine dos crisoles del núcleo del horno, la vitrificación realiza colada en una caja de guantes, para obtener un / preforma revestida núcleo de primer orden.
Tarea de solución
En la fibra de vidrio de fluoruro convencional relativa diferencia de índice de refracción entre la parte de núcleo y la parte de capa de revestimiento más interna es de 0,2 0,3%, la fase composición diferentes materiales núcleo con un materiales de revestimiento más internas son casi idénticas, tanto de calor Las propiedades físicas y las propiedades químicas son casi las mismas. En este caso, las condiciones de tratamiento térmico para lograr las mejores características de transmisión como la fibra es sustancialmente la misma en el material del núcleo y el material de revestimiento, el tratamiento térmico antes de la colada tanto en cuanto a materiales, llevado a cabo en estos materiales la misma temperatura, en la misma atmósfera Para crear un material básico principal / revestido.
Sin embargo, la fibra de vidrio de fluoruro que tiene una alta diferencia de índice de refracción relativo a ser solicitada, tal como un amplificador óptico, a fin de aumentar la diferencia de índice de refracción entre la parte de núcleo y la porción de capa más interna revestida, la composición de cada material es diferente significativamente . Mientras que la fabricación del núcleo primario / preforma revestida preforma en el método de fabricación tal como el método de colada de succión anteriormente, a fin de realizar una tasa de pérdida de transmisión baja, que se calcula como el material de núcleo de la fibra cuervo fluoruro y la capa más interna de revestimiento ya que las propiedades térmicas del material es diferente, el mismo tratamiento de calor de temperatura como en la técnica anterior, cuando se aplica en la misma atmósfera, para obtener las mejores propiedades de transmisión óptica que se pueden esperar de la composición del material como una fibra no fue capaz de siempre.
La presente invención se ha realizado para resolver los problemas anteriores, las propiedades térmicas del material incluso fundamentales son significativamente diferentes y el material de la capa más interna revestida, la preforma de vidrio de fluoruro para lograr las mejores características de transmisión óptica Está dirigido a proporcionar.
Solución
aparato de fabricación de fluoruro de preforma de vidrio de la presente invención puede ser comunicada a través de una caja de guantes, y comprende dos hornos de calentamiento de temperatura capaz controlado independientemente, creando una preforma a partir de un polvo de materia prima en una atmósfera de gas inerte Que se caracteriza por ser capaz de llevar a cabo todos los pasos a realizar.
método de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención utiliza un material para la formación del material y la porción de capa más interna revestida que forma la porción de núcleo para determinar las propiedades de guía de ondas de la luz, el material del núcleo a una primera temperatura, la mayoría una primera etapa de fundir el material de revestimiento interior a una segunda temperatura, el material de fusión del núcleo a una tercera temperatura, y una segunda etapa de fijar el material de capa de revestimiento más interna fundir a una cuarta temperatura, la capa más interna Y un tercer paso de inyectar el material del núcleo se derrite en el molde después de inyectar el material revestido fundido en el molde y enfriarlo y solidificarlo.
De acuerdo con el aparato de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención, que comprende dos hornos capaces transmisibles control de la temperatura de forma independiente a través de la caja de guante, para que el calor material del núcleo se puede tratar y el material revestido de capa más interna de la temperatura discreta , para crear un / preforma revestida núcleo de primer orden mediante el establecimiento de una temperatura óptima de fusión y colada de temperatura antes de cada material que afecta a las propiedades de transmisión ópticas de la fibra acabada, la mejor luz que se puede esperar del material de núcleo y el material de la capa más interna revestida Se puede proporcionar una fibra de vidrio de fluoruro que tiene características de transmisión.
Además, de acuerdo con el método de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención, fijando el material de núcleo y el material de capa de revestimiento más interior, de forma independiente la temperatura de fusión y colada antes de que la temperatura de cada material que afecta a las propiedades de transmisión ópticas de la fibra acabada y Es posible crear un material base principal núcleo / revestido que realice las mejores características de transmisión óptica esperadas del material del núcleo y el material revestido más interno como una fibra.
En lo sucesivo, se describirán ejemplos específicos de la presente invención.
La figura 1 es un diagrama que muestra una configuración de un aparato para fabricar una preforma de vidrio con fluoruro de acuerdo con un ejemplo. Este aparato comprende una guantera seca 1, un horno de calentamiento de tipo horizontal 2 conectado a la guantera seca 1, y un horno de calentamiento de tipo vertical 3. Horno 2 y 3, respectivamente, y un calentador 22 y 32 envueltos alrededor de la tapa 23, 33 y el tubo de núcleo 21 y 31 proporcionado en el extremo abierto con el tubo de núcleo 21 y 31.
Un espacio columnar para acomodar los crisoles de fusión 4, 5 se forma dentro de los tubos del núcleo del horno 21, 31. Al final de la guantera 1 lado seco del tubo central de horno 21 y 31, el puerto de aspiración 21a, tiene se proporciona 31a para introducir N2, Ar o similar, que es un gas inerte en el tubo de núcleo del horno 21 y 31 Tu puedes El gas inerte introducido en los tubos centrales del horno 21, 31, el gas generado en el interior, etc. se extraen de los puertos de descarga 21b, 31b provistos en el otro extremo. tubo de núcleo del horno cada colada crisol 4 y 5 en el 21 y 31 está instalado en una mesa de 25 y 35, se puede quitar a través de la tapa antes mencionada 23 y 33 en un lado de la caja de guantes seca 1.
En la guantera seca 1, además del guante de trabajo 11, se proporcionan la ventana de observación 12, un cerrojo de entrada, un horno de recocido y similares.
En lo sucesivo, se describirán ejemplos de producción por el método de fabricación de una preforma de vidrio con flúor de la presente invención que usa el aparato de la Figura 1. La composición del material de la parte central y la parte revestida (se asume solo un revestimiento) es la siguiente. Valores de cálculo de la diferencia de índice de refracción no en la composición es del 1% para reducir al mínimo la pérdida de transmisión, la temperatura de fusión de 870 ° C en el material del núcleo, y establece el 880 ° C en el material de revestimiento, en la fusión de colada Se sabe que la temperatura del líquido puede ajustarse a 660ºC para la fusión del núcleo y 670ºC para la fusión fundida.
(1) Núcleo: 53 ZrF 4 21 BaF 2 4 LaF 3 3AlF 3 18 NaF (% en moles)
(2) Revestimiento: 11 ZrF 4 17 BaF 2 4 LaF 3 4 AlF 3 22 NaF 40 Hf F 4 (% en moles)
En primer lugar, el único crisol 4 materias primas 50g y NH4 HF2 2,5 g del núcleo, ponen 100 g de materias primas y NH4 HF2 5 g del revestimiento a otro crisol 5, izquierda durante 1 hora en una atmósfera de aproximadamente 400 ° C en la caja de guantes seca 1 Luego, se elimina el óxido contenido en la materia prima. A partir de entonces, el crisol 4 se cargaron colocado en un pedestal 25 al tubo central 21, el crisol 5 cargada colocado en un pedestal 35 al tubo central 31, Montaje de la tapa 23, 33.
A continuación, controlando independientemente los calentadores 22, 32, el material de núcleo se funde a 870ºC y el material de revestimiento se funde a 880ºC. Entonces de nuevo mediante el control del calentador 22, 32 de forma independiente, en una atmósfera de una fusión del núcleo 660 ° C, para igualar el ambiente izquierda y la temperatura de fusión, respectivamente 1 hora en una atmósfera del revestimiento fundir 670 ° C ..
Posteriormente, retire la tapa 33 desde el tubo de núcleo 31 y el crisol 5 con la base 35, la fundición del revestimiento en estado fundido al molde cilíndrico previamente calentado a 260 ° C. tomada a secar la guantera 1 utilizando el guante 11. A continuación, quitar el tapón 23 del tubo central 21 y el crisol 4 con el soporte 25, recuperados utilizando guantes 11 a la caja de guantes seca 1, está dada por la colada. Todas las operaciones anteriores se realizan en una atmósfera de gas inerte. El material de base así obtenido se somete a estiramiento por calentamiento y enfriamiento para producir una fibra que tiene un diámetro exterior de 125 μm.
Se midió la pérdida de transmisión con respecto a la longitud de onda de la luz transmitida de la fibra fabricada mediante el proceso anterior, y se obtuvo el resultado indicado por la línea continua en el gráfico de la figura 2.
El presente inventor fabricó una fibra mediante un método convencional usando el mismo material que un ejemplo comparativo. En otras palabras, utilizando el aparato de fabricación de horno de calentamiento de fluoruro de vidrio preforma que tiene solamente uno de ambos el material de núcleo y el material de revestimiento se establece después de la fusión a 880 ° C, una temperatura de fusión durante la colada 670 ° C, el descrito anteriormente- Se fabricó una fibra por el mismo proceso que en el ejemplo, y se midió la pérdida de transmisión con respecto a la longitud de onda de la luz transmitida. El resultado de la medición se muestra mediante una línea discontinua en el gráfico de la figura 2.
Las líneas continuas y discontinuas en la comparación de los resultados de la Figura 2, el método de producción de la presente invención en comparación con el método convencional, la pérdida de transmisión a una luz que tiene una longitud de onda de más de se confirma 1.3μm a haber sido mejorada en aproximadamente 140 150dB / km.
La presente invención no está limitada a las realizaciones anteriores, y son posibles diversas modificaciones.
Por ejemplo, el método de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención, si el cambio en la composición del material, la temperatura de fusión correspondiente a las propiedades térmicas se puede cambiar la temperatura de la masa fundida en la fundición. Ambos hornos de calentamiento del aparato de fabricación de preformas de vidrio de fluoruro de la presente invención pueden proporcionarse con un tipo horizontal o ambos pueden tener un tipo vertical.
Efecto de la invención
Arriba, el fluoruro aparato de producción de preforma de vidrio Toh presente invención se describe en detalle, ya que dispone de un horno de calentamiento de temperatura regulable en dos independiente, con respecto al material de significativamente diferente parte de núcleo y la porción de capa de revestimiento más interna de las propiedades térmicas también, ya que el calor tratable de acuerdo con las características respectivas, fácilmente un menor número de fibras de vidrio de fluoruro como sea posible la pérdida de transmisión esperado de la composición del material del núcleo y del revestimiento pueden ser de forma estable producido en masa.
Además, de acuerdo con el método de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención, incluso si las propiedades térmicas con respecto al material de la porción de núcleo y la parte de capa de revestimiento más interna de acuerdo con las características de guía de luz difieren en gran medida, en combinación con las características respectivas Es posible fabricar una fibra de vidrio con fluoruro con la menor pérdida de transmisión posible de la composición del material del núcleo y el revestimiento.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista estructural de una realización de un aparato de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la presente invención.
Es una ilustración de la diferencia en la pérdida de transmisión de la fibra de vidrio de fluoruro de acuerdo con fibra de vidrio de fluoruro y el método convencional de acuerdo con una realización del método de fabricación de preforma de vidrio de fluoruro de la Figura 2 la presente invención.
1 ... caja de guantes, 2, 3 ... horno de calentamiento, 21 y 31 ... tubo de núcleo, 22, 32 ... calentador, 23, 33 ... tapa, 25, 35 ... de pie, 4, 5 ... crisol.
Reclamo
Un barco que para la colada de una masa fundida de materia prima que constituyen el vidrio de fluoruro de la reivindicación 1 en una atmósfera de gas inerte, un crisol que contiene la materia prima puede el recipiente de funcionamiento y comunicar al calor fundido en una atmósfera de gas inerte en el aparato de fabricación de la preforma de vidrio con flúor y un recipiente de calentamiento Do, el recipiente de calentamiento es una comunicación capaz dos recipiente a través del recipiente operación, fluoruro, que es una temperatura posible controlar de forma independiente Aparato para fabricar preformas de vidrio.
El uso de un segundo material que forma el primer material y la parte de capa de revestimiento más interna que forma la porción de núcleo para determinar las propiedades de guía de ondas de la reivindicación 2 luz, la preforma de vidrio de fluoruro lleva a cabo en una atmósfera de gas inerte Un primer paso para fundir el primer material a una primera temperatura y el segundo material a una segunda temperatura en un método de fabricación: un primer paso para fundir el primer material fundido a una tercera temperatura, un segundo paso de establecer el segundo material fundido a una cuarta temperatura, dicho segundo caldo de material se inyecta en un molde, se enfría y se solidifica posteriormente a la inyección de la primera masa fundida al molde Y una tercera etapa de formación de una preforma de vidrio fluoruro en la superficie de la preforma de vidrio de fluoruro.
Dibujo :
Application number :1994-001629
Inventors :住友電気工業株式会社
Original Assignee :大西正志、向後隆司、金森弘雄