[发明专利]用于制备石英玻璃的氯化锗和硅氧烷原料和方法

说明书

                              发明领域

本发明涉及石英原料组合物。更具体地说，本发明涉及形成石英的原料以及光波导预制棒的制备方法。

                              发明背景

已知许多由各种原料制备金属氧化物的方法。这些方法需要一种原料和催化氧化及燃烧该原料的装置，以把该原料转化成细微的团粒(称为烟尘)。这种烟尘可以进行热处理，形成高纯度的玻璃制品。这种方法通常使用包括火焰发生燃烧器的专用转化部位(conversion site)装置进行。

过去，曾将四氯化硅用作可转化为石英的主要含硅原料。四氯化硅用作石英原料提供了高纯度的石英玻璃，且曾是用于光波导产品(特别是光波导纤维及其预制棒)的石英玻璃的优选工业制造方法。

有机金属硅氧烷化合物(如八甲基环四硅氧烷)曾用于制备石英玻璃，以避免产生氯化氢副产物。Antos等的美国专利5,296,012揭示，有机金属硅氧烷化合物(如八甲基环四硅氧烷)和氯化物(如GeCl₄)在气相中是互不化学相容的，而且如果在氧化前相互混合，可能在蒸汽输送系统中形成微粒，因此需要使蒸汽流相互分离。美国专利5,296,012揭示了一种用分离原料蒸汽流制造掺CeO₂石英玻璃的复杂多个燃烧器方法。在该方法中，八甲基环四硅氧烷蒸汽输送到第一燃烧器，而四氯化锗蒸汽输送到与之分离的第二燃烧器。另一种现有方法使有机金属化合物蒸汽与掺杂剂卤化物保持在分离和不同的输送导管(如带有管的管)中，直到它们排出一个具有多个同心蒸汽管的燃烧器的表面。这种方法在将其输送到转化部位燃烧器后产生含有机金属化合物蒸汽和掺杂剂卤化物蒸汽的气流，当排出转化部位燃烧器表面后恰在进入燃烧器的火焰中之前这些化合物相互混合。这种现有方法是复杂的，且会产生生产问题。

因此，存在一种对掺锗石英原料以及对光波导预制棒和光波导产品(如光纤)的制造方法的需求。这种方法方法可避免上述现有技术中存在的问题和复杂性。

                           发明概述

因此，本发明涉及用于形成石英的原料以及光波导和光波导预制棒的制造方法。上述方法基本上克服了由现有技术的局限性和缺陷而引起的一种或多种问题。

本发明的主要优点在于提供一种用于形成石英的原料流体。这种原料流体可产生便于制造光波导及其预制棒的掺锗石英玻璃，而不会产生大量有害的HCl，同时提供使用氯化物掺杂剂前体的优点。

本发明的其它特征和优点将在以下说明书中说明，部分可从说明书中理解，或可从本发明的实施过程中明白。本发明的目的和其它优点将由在书面说明书及其权利要求书和附图中详细描述的本发明方法和组合物实现。

为了获得符合本发明目的的这些或其它具体说明和概括描述的优点，本发明是含有高纯度硅氧烷流体和高纯度氯化锗流体的用于形成石英的原料流体。该硅氧烷流体较好含有至少95％重量的八甲基环四硅氧烷；该氯化锗流体较好含有至少99％重量的四氯化锗。该用于形成石英的原料流体较好是温度保持在约175-200℃的蒸汽混合物。

在另一方面，本发明包括用本发明原料流体形成光波导预制棒和光波导的方法；该方法较好包括如下步骤：按1-10重量份高纯度硅氧烷对1重量份高纯度氯化锗的比例将所述的硅氧烷与所述的氯化锗混合成流体原料、通过温度约为175-200℃的加热供应管道将所述的流体原料输送到转化部位、将输送来的所述流体原料转化成掺锗的石英烟尘、将所述的掺锗石英烟尘淀积在淀积表面上、以及将所述淀积的掺锗石英烟尘制成光波导预制棒。该硅氧烷流体较好含有至少95％重量的八甲基环四硅氧烷；该氯化锗流体较好含有至少99％重量的四氯化锗。该方法较好包括将输送来的所述流体原料通过转化部位燃烧器的中心管喷出的步骤。该中心管被氮气内罩、氧气外罩以及氧气与燃料的外气环环绕。该方法较好包括在所述的原料转化成掺锗石英烟尘之前将所述的流体原料保持在约190-200℃温度的步骤。

在另一个方面，本发明包括光波导预制棒的制造方法。该光波导预制棒在最终制成光波导产品(如将预制棒拉制成光波导纤维)之前是光波导产品的前体和物理实体。

在另一个方面，本发明包括用淀积、覆盖包层、干燥、玻璃化、拉伸、拉成细棒(caning)、覆盖外包层和再玻璃化等方法制备光波导预制棒的方法。