专利名称：用于制造烟黑预型体的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造光纤预型体的装置及方法，更具体地，涉及一种通过使用燃烧器来制造烟黑预型体(soot preform)的装置及方法。
背景技术：
迄今所知道的通过使用燃烧器来制造烟黑预型体的传统方法包括外部气相沉积法(OVD)以及气相轴向沉积法(VAD)。
气相轴向沉积方法是通过使用多个燃烧器将烟黑(soot)蒸发沉积到起动杆，并在起动杆的纵向上生长出芯体(core)和包覆层(clad)，从而获得烟黑预型体。接着，烧结这种烟黑预型体，从而形成光纤预型体。
图1为根据传统的气相轴向沉积法来制造烟黑预型体的装置的视图。图1中所示的用于制造烟黑预型体的装置包括芯体燃烧器(bore burner)130和包覆层燃烧器(clad burner)140。
烟黑预型体120与和其纵向相一致的垂直轴112相对准，所述烟黑预型体包括由玻璃材料制成以提供生长基础的起动杆110、通过将烟黑沉积到起动杆110的端部处而形成的芯体122以及包覆层124。芯体122具有相对较高的折射率，而环绕芯体122的包覆层124具有相对较低的折射率。在烟黑沉积期间，烟黑预型体120会旋转并以预先设定的速度向上移动。烟黑预型体120绕着垂直轴112旋转，以具有旋转对称性。进一步而言，烟黑预型体120沿着垂直轴112向上移动，从而会沿着垂直轴112持续向下生长。在下文中，烟黑预型体120的“生长或纵向方向”相对于垂直轴112被限定为“向下”，而反向则被限定为“向上”。
芯体燃烧器130具有以锐角相对于垂直轴112倾斜的中心轴，并朝着烟黑预型体120的端部喷射火焰和烟黑，以使芯体122从烟黑预型体120的端部向下生长。包括玻璃成形材料的第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO被提供给芯体燃烧器130。
包覆层燃烧器140被配置在芯体燃烧器130之上，并且具有以锐角相对于垂直轴112倾斜的中心轴。包覆层燃烧器140朝着芯体122的周边表面喷射火焰和烟黑，以在芯体122的周边表面上生长出包覆层124。第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO被提供给包覆层燃烧器140。
图2为图1中所示的芯体燃烧器和包覆层燃烧器的结构视图，以及向各燃烧器提供的材料。芯体和包覆层燃烧器130和140为各自具有八个端口的燃烧器，各燃烧器均具有八个端口134a、134b、134c、134d、134e、134f、134g以及134h；144a、144b、144c、144d、144e、144f、144g以及144h，其中八个管子132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g以及132h；142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g以及142h具有同心圆结构，并且互相以同轴方式排列。
将第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI、氧化物气体GO、惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给芯体燃烧器130的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七以及第八端口134a、134b、134c、134d、134e、134f、134g以及134h。此时，第一原材料S1由用于形成玻璃的材料SiCl4以及用于控制折射率的材料GeCl4组成。惰性气体GI包括氩气Ar，可燃气体GF包括氢气H2，以及氧化物气体GO包括氧气O2。
将第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI、氧化物气体GO、惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给包覆层燃烧器140的第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七以及第八端口144a、144b、144c、144d、144e、144f、144g以及144h。此时，第二原材料S2仅由用于形成玻璃材料的SiCl4组成。
作为构成烟黑的一种氧化物的SiO2理论上可以由下述化学式(1)表示，但理论上也可以由下述化学式(2)获得。
SiCl4+2H2+O2→SiO2+4HCl ……(1)SiCl4+4H2+2O2→SiO2+4HCl+2H2O ……(2)图3为根据传统的气相轴向沉积来制造的光纤预型体的折射率分布图的视图。如图3中所示，光纤预型体的折射率分布图包括芯体区域210、边界区域220以及包覆层区域230。要提及地是，尽管光纤预型体的折射率分布图通常具有椭圆形形状，然而芯体区域210与包覆层区域230之间的边界区域220的折射率分布是平滑地倾斜。折射率分布的这种平滑倾斜会造成从光纤预型体获得的光纤的分布特性存在缺点。
如上所述的用于制造烟黑预型体的传统装置及方法具有以下问题。
首先，由于原材料S1和S2被提供给位于各燃烧器130和140中央部的端口134a和144a，所以原材料S1和S2的反应效率很低。当所供应的可燃气体GF和氧化物气体GO远多于基于化学式的流量时，烟黑预型体中将存在大量湿气。进一步而言，在制造要求沉积率大于10克/分钟的大型烟黑预型体的情况下，原材料S1和S2仅被提供给位于各燃烧器130和140中央部的端口134a和144a，使得折射率分布在从烟黑预型体获得的光纤预型体中的芯体区域与包覆层区域之间的边界区域处呈平滑倾斜。
其次，由于来自芯体燃烧器130的火焰的中心点在烟黑预型体120的表面上无法与来自包覆层燃烧器140的火焰的中心点重合，所以在所述火焰的中心点之间存在相对较低的温度区域(芯体区域122与包覆层区域124之间的边界区域)。进一步而言，烟黑预型体的端部(或者芯体区域122)与包覆层区域124的下部之间存在低温区。此外，由于芯体区域122与包覆层区域124之间的边界区域内所掺杂的氧化物(尤其是GeO2)会在烟黑预型体120的脱水期间扩散，所以芯体区域与包覆层区域之间的边界区域的折射率分布在从烟黑预型体120获得的光纤预型体中具有平滑的倾斜度。
发明内容
因此，提出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种用于以超垂直沉积方式制造超垂直沉积(SuperVertical Deposition，SVD)烟黑预型体的装置及方法，所述装置包括芯体燃烧器，所述芯体燃烧器具有多个管子、通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口以及用于通过所述端口喷射原材料的辅助喷嘴，其中所述原材料包括折射率控制材料，以控制芯体区域与包覆层区域之间的边界区域的折射率，从而使折射率分布具有较大的倾斜度。
本发明的另一个目的是提供一种用于制造烟黑预型体的装置及方法，从而可以在烟黑预型体的芯体表面上均匀地维持温度分布。
本发明的再一个目的是提供一种用于制造烟黑预型体的装置及方法，从而可以改善原材料的反应效率。
为了实现本发明的这些目的，根据本发明的一个实施例，提供一种用于制造包括芯体和包覆层的烟黑预型体的装置，所述装置包括包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射原材料，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射原材料，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧的辅助喷嘴，并且具有多个管子以及以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述辅助喷嘴通过所述端口喷射原材料，其中所述原材料包括折射率控制材料，从而可控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。
为了实现本发明的这些目的，根据本发明的另一个实施例，提供一种用于制造包括芯体和包覆层的烟黑预型体的装置，所述装置包括芯体燃烧器，所述芯体燃烧器包括喷射原材料的主喷嘴，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及喷射原材料的包覆层燃烧器，其中所述原材料包括形成玻璃的材料，以形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧并喷射原材料的辅助喷嘴，其中所述原材料包括折射率控制材料，从而可控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。
本发明的上述及其它的目的、特征以及优点将从以下配合附图的详细说明而更加明显，其中图1为根据传统的气相轴向沉积来制造烟黑预型体的装置的视图；图2为图1中所示的芯体燃烧器和包覆层燃烧器的结构视图，以及分别向芯体及包覆层燃烧器提供的材料；
图3为根据传统的气相轴向沉积所制造的光纤预型体的折射率分布图的视图；图4为根据本发明的优选实施例的用于利用气相轴向沉积来制造烟黑预型体的装置的视图；图5为图4中所示的包括主喷嘴和辅助喷嘴的芯体燃烧器以及包覆层燃烧器的结构视图，并且分别向所述燃烧器提供材料；图6为通过使用图4中所示的装置所制造的光纤预型体的折射率分布图的视图；图7为根据本发明的另一个实施例的包括主喷嘴和辅助喷嘴的芯体燃烧器的结构视图，以及向所述芯体燃烧器提供的材料；以及图8为根据本发明的又一个实施例的包括主喷嘴和辅助喷嘴的芯体燃烧器的结构视图，以及向所述芯体燃烧器提供的材料。
具体实施例方式
在下文中，将参照
本发明的优选实施例。在本发明的以下说明中，省略在此所包含的已知功能和配置的详细说明，以避免使本发明的主旨变得不清楚。
图4为根据本发明的优选实施例的装置的视图，所述装置用于利用气相轴向沉积来制造烟黑预型体。图4中所示的用于制造烟黑预型体的装置包括具有辅助喷嘴350的芯体燃烧器330以及包覆层燃烧器340。
烟黑预型体320与和其纵向相一致的垂直轴312相对准，并且包括由玻璃材料制成以提供生长基础的起动杆310、通过将烟黑沉积到起动杆310的端部上而形成的芯体322以及包覆层324。芯体322具有相对较高的折射率，而环绕芯体322的包覆层324具有相对较低的折射率。在沉积烟黑的初始阶段，通过使用包覆层燃烧器340将烟黑沉积到起动杆310的端部上，从而形成球体。接着，当持续沉积烟黑以使所述球体生长到所需尺寸时，通过使用具有辅助燃烧器350的芯体燃烧器330以及包覆层燃烧器340在所述球体上同时形成芯体322和包覆层324。在芯体322和包覆层324直接生长在起动杆310的端部处的情况下，烟黑预型体320的重量会造成起动杆310与烟黑预型体320分离，或者使烟黑预型体320断裂。在烟黑沉积期间，烟黑预型体320绕着垂直轴312旋转并具有旋转对称性。进一步而言，当烟黑预型体320沿着垂直轴312向上移动时，烟黑预型体320会沿着垂直轴312持续向下生长。在下文中，烟黑预型体320的“生长或纵向方向”相对于垂直轴312被称作“向下”，而反向则被称作“向上”。
芯体燃烧器330和350包括主喷嘴330和辅助喷嘴350。
主喷嘴330具有以锐角相对于垂直轴312倾斜的中心轴，并朝着烟黑预型体320的端部喷射火焰和烟黑，以使芯体322从烟黑预型体320的端部向下生长。向主喷嘴330提供包括形成玻璃的材料的第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO。在从主喷嘴330喷射的火焰中，通过水解作用可溶解第一原材料S1以产生烟黑。所产生的烟黑沉积到烟黑预型体上。
包覆层燃烧器340向上与主喷嘴330分隔开来，并且具有以锐角相对于垂直轴312倾斜的中心轴。包覆层燃烧器340朝着芯体322的外周边表面喷射火焰和烟黑，以在芯体322的周边表面上生长出包覆层324。向包覆层燃烧器340提供包括形成玻璃的材料的第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO。在从包覆层燃烧器340喷射的火焰中，通过水解作用可溶解第二原材料S2以产生烟黑。所产生的烟黑沉积到烟黑预型体320上。
辅助喷嘴350被直接连接到主喷嘴330的外周边表面以平行于主喷嘴330，使得火焰中心指向芯体322上部与包覆层324下部之间的边界。辅助喷嘴350具有以锐角相对于垂直轴312倾斜的中心轴。辅助喷嘴350将火焰和烟黑喷射到芯体322与包覆层324之间的边界区域，从而可控制所述边界区域的折射率。向辅助喷嘴350提供包括折射控制材料的第三原材料S3、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO。在从辅助喷嘴350喷射的火焰中，通过水解作用可溶解第三原材料S3，从而产生烟黑。所产生的烟黑沉积到烟黑预型体320上。
为了确保芯体322与包覆层324的折射率不同，提供给主喷嘴330和包覆层燃烧器340的原材料S1和S2的组成或者组成的通量可以随意变化。举例而言，可以将用于改善折射率的材料提供给主喷嘴330，而用于控制折射率的材料未提供给包覆层燃烧器340。可供选择地，用于控制折射率的材料未提供给主喷嘴330，而将用于减小折射率的材料提供给包覆层燃烧器340。进一步而言，可以将所有用于增加折射率的材料以及用于减小折射率的材料提供给主喷嘴330和包覆层喷嘴340。
图5为分别示出包括图4中所示的主喷嘴以及辅助喷嘴的芯体燃烧器和包覆层燃烧器的结构视图，并且将材料提供给每一个燃烧器。主喷嘴330包括配置成正三角形形式的三个芯体单元332以及环绕芯体单元332的外套单元(jacket unit)336。
主喷嘴330的各芯体单元332均为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子332a、332b、332c以及332d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口334a、334b、334c以及334d。
外套单元336为同轴的五端口燃烧器，其中五个管子336a、336b、336c、336d以及336e以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成五个端口338a、338b、338c、338d以及338e。
主喷嘴330的芯体单元332的端口334a、334b、334c以及334d被分成中央端口334a以及顺序地径向环绕中央端口334a的周边端口334b、334c及334d。在径向上顺序地提供第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO。此时，第一原材料S1由形成玻璃的材料SiCl4以及折射率控制材料GeCl4组成。可燃气体GF包括氢气H2，惰性气体GI包括氩气Ar，以及氧化物气体GO包括氧气O2。
外套单元336的端口338a、338b、338c、338d以及338e被分成中央端口338a以及在径向上顺序地环绕中央端口338a的周边端口338b、338c、338d以及338e。中央端口338a具有安装在其内的芯体单元332。在径向上将惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给外套单元336的周边端口338b、338c、338d以及338e。
辅助喷嘴350为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子352a、352b、352c以及352d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口354a、354b、354c以及354d。辅助喷嘴350的端口354a、354b、354c以及354d被分成中央端口354a以及在径向上顺序地环绕中央端口354a的周边端口354b、354c以及354d。在径向上顺序地提供第三原材料S3、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO。此时，第三原材料S3仅由CF4或BCl3组成，所述材料为可减小折射率的材料。可供选择地，第三原材料S3可以仅由GeCl4或POCl3组成，所述材料为可增加折射率的材料。
包覆层燃烧器340包括配置成正三角形形式的三个芯体单元342以及环绕芯体单元342的外套单元346。每一个芯体单元342均为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子342a、342b、342c以及342d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口344a、344b、344c以及344d。外套单元346为完全环绕芯体单元342的同轴五端口燃烧器，其中五个管子346a、346b、346c、346d以及346e以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成五个端口348a、348b、348c、348d以及348e。
包覆层燃烧器340的芯体单元342的端口344a、344b、344c以及344d被分成中央端口344a以及在径向上顺序地环绕中央端口344a的周边端口344b、344c及344d。在径向上将第二原材料S2、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给端口344a、344b、344c以及344d。此时，第二原材料S2仅由形成玻璃的材料SiCl4组成。
外套单元346的端口348a、348b、348c、348d以及348e被分成中央端口348a以及在径向上顺序地环绕中央端口348a的周边端口348b、348c、348d以及348e。中央端口348a具有安装在其内的芯体单元342。在径向上将惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给外套单元346的周边端口348b、348c、348d以及348e。
主喷嘴330和包覆层燃烧器340各自具有复杂的单元结构，所述单元结构包括配置成正多边形形式的芯体单元332和342以及环绕芯体单元332和342的外套单元336和346。在这种复杂的单元结构中，由于原材料S1和S2经由中央端口334a和344a喷射出来，所以可以增加原材料S1和S2与火焰相接触的面积，并增加原材料S1和S2的活化能及扩散系数，从而改善原材料S1和S2的反应效率。进一步而言，由于芯体单元332和342被配置成正多边形结构的形式，并且外套单元336和346分别环绕芯体单元332和342，所以从芯体单元332和342喷射的火焰会集中成一个火焰而不会互相干扰。
主喷嘴330和包覆层燃烧器340各自具有宽火焰分布，以使烟黑预型体320的温度可以均匀分布，从而改善由烟黑预型体320制成的光纤的分布特性。
辅助喷嘴350朝着芯体322与包覆层324之间的边界区域喷射火焰和烟黑，以控制边界区域的折射率分布具有陡峭的倾斜度。因此，可以减小与烟黑预型体320的无效长度(ineffective length)相对应的锥形部的长度。
图6为通过使用图4中所示的装置所制造的光纤预型体的折射率分布图的视图。如图6中所示，光纤预型体的折射率分布图包括芯体区域410、边界区域420以及包覆层区域430。可以看出光纤预型体的折射率分布图整体示出阶梯状折射率分布图，而折射率分布在芯体区域410与包覆层区域430之间的边界区域420处具有陡峭的倾斜度。这种陡峭的倾斜度会大幅改善从光纤预型体所获得的光纤的分布特性。
图7为根据本发明的另一个实施例的包括主喷嘴和辅助喷嘴的芯体燃烧器的结构视图，以及向所述芯体燃烧器提供的材料。
主喷嘴510包括配置成正三角形结构形式的三个芯体单元512以及环绕芯体单元512的外套单元516。
每一个芯体单元512均为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子512a、512b、512c以及512d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口514a、514b、514c以及514d。
外套单元516为环绕芯体单元512的同轴的四端口燃烧器，其中四个管子516a、516b、516c以及516d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口518a、518b、518c以及518d。
芯体单元512的端口被分成中央端口514a以及在径向上顺序地环绕中央端口514a的周边端口514b、514c及514d。在径向上将第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给端口514a、514b、514c以及514d。此时，第一原材料S1仅由形成玻璃的材料SiCl4以及用于控制折射率的材料GeCl4组成。可燃气体GF包括氢气H2，惰性气体GI包括氩气Ar，以及氧化物气体GO为氧气O2。
外套单元516的端口518a、518b、518c以及518d被分成中央端口518a以及在径向上顺序地环绕中央端口518a的周边端口518b、518c以及518d。中央端口518a具有安装在其内的芯体单元512。在径向上将可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给外套单元516的周边端口518b、518c以及518d。
辅助喷嘴520借助于连结构件530被连结到主喷嘴510的外周边表面，并配置成平行于主喷嘴510。连结构件530为条状，辅助喷嘴520通过所述连结构件以预定距离连结到主喷嘴510。辅助喷嘴520为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子522a、522b、522c以及522d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口524a、524b、524c以及524d。辅助喷嘴520的端口524a、524b、524c以及524d被分成中央端口524a以及在径向上顺序地环绕中央端口524a的周边端口524b、524c以及524d。在径向上将第三原材料S3、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给端口524a、524b、524c以及524d。此时，第三原材料S3仅由用于减小折射率的材料CF4或BCl3组成。可供选择地，第三原材料S3可以仅由用于增加折射率的材料GeCl4或POCl3组成。
图8为根据本发明的又一个实施例的包括主喷嘴和辅助喷嘴的芯体燃烧器的结构视图，并且向所述芯体燃烧器提供材料。
主喷嘴610为同轴的八端口燃烧器，其中八个管子612a、612b、612c、612d、612e、612f、612g以及612h以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成八个端口614a、614b、614c、614d、614e、614f、614g以及614h。
主喷嘴610的端口614a、614b、614c、614d、614e、614f、614g以及614h被分成中央端口614a以及在径向上顺序地环绕中央端口614a的周边端口614b、614c、614d、614e、614f、614g以及614h。在径向上将第一原材料S1、可燃气体GF、惰性气体GI、氧化物气体GO、惰性气体GI、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给端口614a、614b、614c、614d、614e、614f、614g以及614h。此时，第一原材料S1由形成玻璃的材料SiCl4以及用于控制折射率的材料GeCl4组成。惰性气体GI为氩气Ar，可燃气体GF为氢气H2，以及氧化物气体GO为氧气O2。
辅助喷嘴620被直接连结到主喷嘴610的外周边表面，并配置成平行于主喷嘴610。辅助喷嘴620为同轴的四端口燃烧器，其中四个管子622a、622b、622c以及622d以同轴方式排列成同心圆结构的形式，从而形成四个端口624a、624b、624c以及624d。端口624a、624b、624c以及624d被分成中央端口624a以及在径向上顺序地环绕中央端口624a的周边端口624b、624c以及624d。将第三原材料S3、可燃气体GF、惰性气体GI以及氧化物气体GO顺序地提供给端口624a、624b、624c以及624d。此时，第三原材料S3由用于减小折射率的材料CF4或BCl3组成。可供选择地，第三原材料S3可以仅由用于增加折射率的材料GeCl4或POCl3组成。
在本发明的用于制造烟黑预型体的装置中，举例而言，尽管示例性地说明具有复杂单元结构的包覆层燃烧器，所述复杂单元结构包括多个芯体单元以及环绕多个芯体单元的外套单元，然而本发明的包覆层燃烧器通常为图2中所示的具有单一单元结构的同轴多端口燃烧器。
进一步而言，在本发明的用于制造烟黑预型体的装置中，尽管示例性地说明包括主喷嘴以及连结到主喷嘴的辅助喷嘴芯体燃烧器，然而辅助喷嘴也可以连结到包覆层燃烧器。具体地，根据本发明，辅助喷嘴可以置放在特定位置处，在所述特定位置处进行控制芯体与包覆层之间的边界区域的折射率。举例而言，如同图5中所示的结构，辅助喷嘴可以直接且平行地连结到包覆层燃烧器的外周边表面，或者如同图7中所示的结构，辅助喷嘴通过使用连结构件连结到包覆燃烧器的外周边表面。
如以上所述，本发明的用于制造烟黑预型体的装置及方法的优点如下首先，由于本发明的芯体燃烧器和包覆层燃烧器各自具有复杂的单元结构，其中原材料与火焰相接触的区域与单一单元结构相比被扩大，所以原材料的活化能和扩散系数会增加，从而改善了原材料的反应效率。举例而言，本发明的具有复杂单元结构的燃烧器可以使原材料的反应效率比相同通量条件下的具有单一单元结构的燃烧器的反应效率提高30％。进一步而言，由于本发明的具有复杂单元结构的燃烧器与相同条件下的具有单一单元结构的燃烧器相比使用较少氧化物气体和可燃气体，所以本发明的燃烧器可以减少烟黑预型体的湿度，从而适用于制造低水峰光纤(low waterpeak optical fiber)。
其次，由于本发明的芯体燃烧器和包覆层燃烧器各自具有复杂的单元结构，其中原材料与火焰相接触的区域与单一单元结构相比被扩大，所以可以均匀地调节灰度预型体的温度分布，从而改善由烟黑预型体制成的光纤的分布特性。
第三，本发明的芯体燃烧器的辅助喷嘴将火焰和烟黑喷射到芯体与包覆层之间的边界区域上，以控制边界区域的折射率分布具有陡峭的倾斜度。因此，可以减小与烟黑预型体的无效长度相对应的锥形部的长度，并同时准确控制烟黑预型体的折射率分布图。
虽然参考特定的优选实施例已示出并说明了本发明，但是本领域普通技术人员将会明白，在不偏离随附权利要求所限定的本发明的本质和范围的前提下可以在其中对形式和细节进行各种变更。
权利要求
1.一种用于制造烟黑预型体的装置，其中所述烟黑预型体包括芯体和包覆层，所述装置包括包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧的辅助喷嘴，并且具有多个管子以及以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述辅助喷嘴通过所述端口喷射包括折射率控制材料的原材料，从而控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述主喷嘴包括配置成具有多边形结构的多个芯体单元以及环绕所述芯体单元的外套单元，每一个所述芯体单元均为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列并形成同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列并形成同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元具有安装在所述燃烧器的中央端口内的所述芯体单元。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述包覆层燃烧器包括配置成具有多边形结构的多个芯体单元以及环绕所述芯体单元的外套单元，每一个所述芯体单元均为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列并形成同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元也为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列并形成同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元具有安装在所述燃烧器的中央端口内的所述芯体单元。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述辅助喷嘴被连接到所述包覆层燃烧器的外周边表面。
5.一种用于制造烟黑预型体的装置，其中所述烟黑预型体包括芯体和包覆层，所述装置包括芯体燃烧器，所述芯体燃烧器包括喷射包括形成玻璃的材料的原材料的主喷嘴，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及用于喷射包括形成玻璃的材料的原材料的包覆层燃烧器，以形成所述烟黑预型体的包覆层，其中所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧并喷射包括折射率控制材料的原材料的辅助喷嘴，从而控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述主喷嘴包括配置成具有多边形结构的多个芯体单元以及环绕所述芯体单元的外套单元，每一个所述芯体单元均为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元具有安装在所述同轴的多端口燃烧器的中央端口内的所述芯体单元。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述辅助喷嘴为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列以具有同心圆结构，从而形成多个端口。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述包覆层燃烧器包括配置成具有多边形结构的多个芯体单元以及环绕所述芯体单元的外套单元，每一个所述芯体单元均为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口，并且所述外套单元具有安装在所述同轴的多端口燃烧器的中央端口内的所述芯体单元。
9.根据权利要求5所述的装置，其中所述包覆层燃烧器为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口。
10.根据权利要求5所述的装置，其中所述辅助燃烧器被连接到所述包覆层燃烧器的外周边表面。
11.根据权利要求5所述的装置，其中所述主喷嘴为同轴的多端口燃烧器，其中多个管子以同轴方式排列成具有同心圆结构，从而形成多个端口。
全文摘要
一种用于制造烟黑预型体的装置，其中所述烟黑预型体包括芯体和包覆层。所述装置包括包括主喷嘴的芯体燃烧器，所述主喷嘴具有多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，所述主喷嘴通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，以形成所述烟黑预型体的芯体；以及包覆层燃烧器，所述包覆层燃烧器包括多个管子以及通过以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口，以通过所述端口喷射包括形成玻璃的材料的原材料，从而形成所述烟黑预型体的包覆层。所述芯体燃烧器进一步包括配置在所述主喷嘴一侧的辅助喷嘴，并且具有多个管子以及以同轴方式排列所述多个管子而形成的多个端口。所述辅助喷嘴通过所述端口喷射包括折射率控制材料的原材料，从而可控制所述芯体与所述包覆层之间的边界区域的折射率。
文档编号C03B37/018GK101025457SQ20061010581
公开日2007年8月29日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年2月20日
发明者李皓镇, 金镇汉, 都文显, 成在铉, 金允镐 申请人:三星电子株式会社