СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО СТЕКЛА Российский патент 2006 года по МПК C03B8/04 C03B37/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптическому стеклу и к способу его получения и, в частности, к способу получения оптического стекла, который предотвращает разрушение горелки, используемой для синтезирования стеклянных частиц, которые образуют оптическое стекло, и обеспечивает оптическое стекло, имеющее стабильное качество.

Описание уровня техники

В качестве способа получения заготовки оптического волокна в качестве примера оптического стекла имеются такие способы, как VAD-способ, OVD-способ, MCVD-способ, PCVD-способ и т.п. Среди них в OVD-способе (способе наружного химического осаждения из паровой фазы) газообразный материал - источник стекла, такой как тетрахлорид кремния (SiCl₄) впрыскивается вместе с легирующим газом, таким как кислород или водород, горючим газом, таким как водород, и газом, поддерживающим горение, таким как кислород, и стеклянные частицы синтезируются при гидролизе или окислении газообразного материала - источника стекла в пламени. Стеклянные частицы (нагар) осаждаются в радиальном направлении на периферийной части цилиндрического исходного материала, который вращается вокруг своей оси и обеспечивает стекло, которое становится сердечником, и пористый слой, содержащий множество слоев, образуется так, чтобы образовать пористое тело оптического волокна. Указанное пористое тело преобразуется в прозрачное стекло в электрической печи и в результате получается заготовка оптического волокна (смотри патент США №5597398).

Оптическое стекло, полученное указанным способом, может удовлетворительно использоваться для оптического стекла для устройств изготовления полупроводников не только для оптических волокон.

В качестве горелок для синтеза стекла, используемого в получении пористого тела для оптического волокна, известны многотрубные горелки, в которых множество выпускных отверстий для каждого типа газа, используемого в синтезе стеклянных частиц, предусматривается в концентрической форме, или горелки многонасадочного типа, в которых множество выпускных отверстий для газа, поддерживающего горение, предусматривается концентрически между множеством выпускных отверстий для горючих газов (смотри патент США №4810189). Указанные горелки обычно выполнены из кварцевого стекла.

Однако, сопровождая увеличение требований в области телекоммуникации в последние годы, потребность в оптическом волокне увеличивается из года в год. Таким образом, является желательным снижение стоимости оптического волокна. Для того чтобы удовлетворить указанную потребность, скорость изготовления оптического волокна должна быть увеличена, изготовление оптического волокна должно быть более эффективным, оптические волокна должны изготавливаться в больших количествах и стоимость изготовления должна быть снижена. Поэтому для того, чтобы получать большое количество оптического волокна за один раз и поэтому снизить стоимость изготовления, имеется тенденция к увеличению размера заготовки оптического волокна, используемой для формования оптического волокна.

Кроме того, сопутствуя увеличению размера устройства получения полупроводников, размер оптического стекла для устройства изготовления полупроводников также увеличивается.

При увеличении размера оптического стекла для заготовки оптического стекла, используемой для устройства изготовления полупроводника, в получении оптического стекла OVD-способом или подобным увеличение скорости осаждения стеклянных частиц на наружную окружность исходного материала (далее называемой "скоростью осаждения") и эффективность осаждения стеклянных частиц на наружную окружность исходного материала (далее называемая "эффективностью осаждения") являются чрезвычайно важными проблемами.

Скорость осаждения стеклянных частиц может быть увеличена при увеличении скорости синтеза стеклянных частиц. Таким образом, для того чтобы увеличить скорость синтеза стеклянных частиц, необходимо увеличить реакционное время газообразного материала - источника стекла и увеличить реакционную температуру.

Кроме того, для увеличения эффективности осаждения стеклянных частиц разность температур между поверхностью осаждения стеклянных частиц и пламени, которое извергается из горелки для синтеза стекла, должна быть сделана большой и термолитический эффект (эффект, в котором стеклянные частицы получают усилие, которое пропорционально температурному градиенту от каждого типа газа, который используется в синтезе стеклянных частиц) должен быть максимально используемым.

Однако при достижении высокой температуры пламени торцевая поверхность горелки для синтеза стекла нагревается и может плавиться и утрачиваться. При плавлении горелки для синтеза стекла она становится непригодной для получения оптического стекла и, таким образом, должна часто осуществляться замена горелки для синтеза стекла. Поэтому невозможно увеличить скорость осаждения или повысить эффективность осаждения стеклянных частиц и невозможно снизить стоимость изготовления.

Кроме того, когда торцевая поверхность горелки для синтеза стекла деформируется в результате потери прочности благодаря нагреванию, невозможно образовать стабильное пламя и скорость осаждения и эффективность осаждения стеклянных частиц снижаются. Кроме того, имеются проблемы в том, что стеклянные фрагменты, которые образуются утрачиваемой торцевой поверхностью горелки для синтеза стекла, осаждаются вместе со стеклянными частицами, и указанные стеклянные фрагменты вызывают образование пузырей и/или других дефектов (царапины и инородные частицы) в оптическом стекле.

Настоящее изобретение создано с учетом вышеуказанных проблем, и целью настоящего изобретения является создание способа изготовления оптического стекла, который предотвращает разрушение горелки, используемой в синтезировании стеклянных частиц, которые формируют оптическое стекло, и обеспечивает оптическое стекло стабильного качества.

Краткое описание изобретения

Заявителем обнаружено, что проблема, описанная выше, может быть решена обеспечением способа изготовления оптического стекла, содержащего следующие этапы:

введение газообразного материала - источника стекла, легирующего газа, горючего газа, газа, поддерживающего горение, и инертного газа в горелку для синтеза стекла;

синтезирование стеклянных частиц в результате воздействия на газообразный материал - источник стекла реакции гидролиза или окислительной реакции в пламени и

осаждение указанных стеклянных частиц на исходный материал,

в котором число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более ограничивается до 0,005 шт./см³ или менее на единицу объема оптического стекла путем регулирования температуры торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла в процессе осаждения указанных стеклянных частиц при регулировании скорости потока указанного горючего газа и указанного газа, поддерживающего горение, с соблюдением предварительно заданного соотношения, при этом скорость потока указанного горючего газа обозначают v_H, скорость потока указанного газа, поддерживающего горение, обозначают v_O и соотношение между ними обозначают v_H=v_O·a, a≤0,2.

Кроме того, в указанном способе изготовления оптического стекла температура торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла составляет 900°С или менее.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен способ изготовления оптического стекла, содержащий следующие этапы:

введение газообразного материала - источника стекла, легирующего газа, горючего газа, газа, поддерживающего горение, и инертного газа в горелку для синтеза стекла;

синтезирование стеклянных частиц в результате воздействия на газообразный материал - источник стекла реакции гидролиза или окислительной реакции в пламени и

осаждение указанных стеклянных частиц на исходный материал,

в котором число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более ограничивается до 0,005 шт./см³ или менее на единицу объема оптического стекла путем регулирования температуры торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла в процессе осаждения указанных стеклянных частиц при регулировании объема потока указанного горючего газа и указанного газа, поддерживающего горение, с соблюдением предварительно заданного соотношения, при этом объем потока указанного горючего газа обозначают V_H, объем потока указанного газа, поддерживающего горение, обозначают V_O и соотношение между ними обозначают V_O=V_H·b, 0,1≤b≤0,8.

Кроме того, в указанном способе изготовления оптического стекла температура торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла составляет 900°С или менее.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена схема конструкции, иллюстрирующая пример горелки для синтеза стекла, используемой в способе изготовления оптического стекла настоящего изобретения.

На фиг.2 представлена схема, показывающая способ изготовления оптического стекла настоящего изобретения.

На фиг.3 представлен график, показывающий соотношение между температурой торцевой поверхности горелки для синтеза стекла в варианте осуществления изобретения и сравнительном примере и числом пузырьков, образовавшихся в оптическом стекле.

На фиг.4 представлен график, иллюстрирующий соотношение между температурой торцевой поверхности горелки для синтеза стекла в варианте осуществления изобретения и сравнительном примере и константами а и b.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано подробно.

На фиг.1 представлена схема конструкции, показывающая пример горелки для синтеза стекла, используемой в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению.

На торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла в ее центре предусмотрено первое сопло 1, вокруг первого сопла 1 соосно с ним предусмотрено второе сопло 2 и, кроме того, вокруг второго сопла предусмотрено третье сопло 3 соосно с первым соплом 1. Кроме того, между вторым соплом 2 и третьим соплом 3 предусмотрено множество сопел небольшого диаметра 4, имеющих равные внутренние диаметры и наружные диаметры, расположенных концентрически вокруг первого сопла.

Кроме того, первое сопло 1 образует первое выпускное отверстие 11, часть между первым соплом 1 и вторым соплом 2 образует второе выпускное отверстие 12, часть между вторым соплом 2 и третьим соплом 3 образует третье выпускное отверстие 13 и сопла небольшого диаметра 4 образуют четвертое выпускное отверстие 14.

В OVD-способе для синтеза стеклянных частиц обычно газообразный материал - источник стекла, такой как SiCl₄, и легирующие газы, такие как кислород и водород, подаются из первого выпускного отверстия 11, инертный газ, такой как аргон, подается из второго выпускного отверстия 12, горючий газ, такой как водород, подается из третьего выпускного отверстия 13, и газ, поддерживающий горение, такой как кислород, подается из четвертого выпускного отверстия 14.

Горелка 10 для синтеза стекла имеет цилиндрическую форму с наружным диаметром около 40-60 мм и обычно выполнена из кварцевого стекла. Кроме того, по отношению к соплам, которые образуют горелку 1 для синтеза стекла, внутренний диаметр первого сопла 1 составляет около 3-6 мм, внутренний диаметр второго сопла 2 составляет около 4-7 мм, внутренний диаметр третьего сопла 3 составляет около 30-35 мм, и внутренний диаметр каждого сопла малого диаметра 4 составляет около 1-2 мм.

Кроме того, на фиг.1 показан пример горелки для синтеза стекла, используемой в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению, однако горелка для синтеза стекла, используемая в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению, не ограничивается этим. Горелка для синтеза стекла, используемая в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению, может иметь конструкцию, которая подобна конструкции горелки для синтеза стекла, показанной на фиг.1.

Ниже описывается способ изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению.

На фиг.2 представлена схема, иллюстрирующая способ изготовления оптического стекла настоящего изобретения.

В способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению получают исходный цилиндрический элемент 21, содержащий кварцевое стекло или подобное. Затем оба конца исходного элемента 21 удерживаются в средствах 23, 23 крепления, и исходный элемент 21 располагается горизонтально. Затем в таком положении исходный элемент 21 вращается вокруг своей центральной оси. Затем при использовании одной или более горелок для синтеза стекла 10 газообразный материал - источник стекла или легирующий газ - подают из первого выпускного отверстия 11 горелки 10 для синтеза стекла, инертный газ подают из второго выпускного отверстия 12, горючий газ подают из третьего выпускного отверстия 13 и газ, поддерживающий горение, подают из четвертого выпускного отверстия 14; затем стеклянные частицы синтезируются в результате реакции гидролиза или окислительной реакции в пламени горелки 10 для синтеза стекла. Далее, когда горелку 10 для синтеза стекла перемещают параллельно в продольном направлении исходного элемента 21 (направление обозначено стрелкой на фигуре), получают пористое тело 22 при осаждении стеклянных частиц на наружную периферию вращающегося исходного элемента. Указанное пористое тело 22 преобразуется в прозрачное стекло при спекании, и в результате получают оптическое стекло. На фиг.2 показан пример способа изготовления оптического стекла, однако способ изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению не ограничивается этим.

Для увеличения пламени, выходящего из горелки 10 для синтеза стекла, чтобы увеличить скорость осаждения и повысить эффективность осаждения стеклянных частиц, имеется способ, в котором увеличивается площадь поперечного сечения горелки для синтеза стекла. Однако, когда площадь поперечного сечения горелки 10 для синтеза стекла увеличивается, скорость потока каждого типа газа, используемого в синтезе стеклянных частиц, замедляется. Кроме того, когда скорость потока газа замедляется, пламя образуется вблизи торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла, и одновременно имеет место реакция гидролиза и окислительная реакция. Поэтому тепло выделяется вблизи торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла и, следовательно, торцевая поверхность горелки 10 для синтеза стекла может утрачиваться.

Таким образом, в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению осуществляют регулирование скорости потока или объема потока горючего газа, который выходит из третьего выпускного отверстия 13, и газа, поддерживающего горение, который выходит из четвертого выпускного отверстия 14, в процессе осаждения стеклянных частиц. Поэтому образованное пламя отделяется от торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла, и высокое тепловыделение вблизи торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла может быть предотвращено.

Таким образом можно предотвратить утрату и разрушение торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла благодаря нагреву пламенем и в результате можно снизить число замен горелки 10 для синтеза стекла в несколько раз. Кроме того, поскольку деформация благодаря нагреву горелкой 10 для синтеза стекла предотвращается, всегда можно сформировать стабильное пламя и можно предотвратить снижение скорости осаждения и эффективности осаждения стеклянных частиц. Кроме того, можно предотвратить осаждение стеклянных фрагментов, что имеет место, когда торцевая поверхность горелки для синтеза стекла утрачивается, вместе с осаждением стеклянных частиц, и можно предотвратить введение пузырьков в оптическое стекло, что получается при спекании пористого тела.

Кроме того, в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла составляет предпочтительно 900°С или менее или более предпочтительно 800°С или менее, которая достигается регулированием скорости потока или объема потока горючего газа, который выходит из третьего выпускного отверстия 13, и газа, поддерживающего горение, выходящего из четвертого выпускного отверстия 14, в процессе осаждения стеклянных частиц. Таким образом, можно предотвратить утрату торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла в результате нагрева кислородно-водородным пламенем. Кроме того, можно предотвратить введение пузырьков в оптическое стекло, полученное способом изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению.

Кроме того, в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению, когда скорость потока горючего газа или газа, поддерживающего горение, регулируют в процессе осаждения стеклянных частиц и когда скорость потока горючего газа обозначают v_H, скорость потока газа, поддерживающего горение, обозначают v_О, и соотношение между ними дается как v_H=v_о·a, предпочтительно а≤0,2. Т.е. в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению скорость потока горючего газа v_H всегда предпочтительно является ниже скорости потока газа, поддерживающего горение, v_O в предварительно заданном интервале.

Когда а>0,2, пламя образуется вблизи торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла и имеет место реакция гидролиза или окислительная реакция. Поэтому тепло выделяется вблизи горелки 10 для синтеза стекла, горелка 10 для синтеза стекла может плавиться и ее торцевая поверхность может утрачиваться.

Кроме того, в процессе осаждения стеклянных частиц, когда объем потока горючего газа и газа, поддерживающего горение, регулируется и когда объем потока горючего газа обозначают V_H, объем потока газа, поддерживающего горение, обозначают V_O и соотношение между ними обозначают V_O=V_H·b, предпочтительно 0,1≤b≤0,8. Т.е. в способе изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению объем потока горючего газа V_H всегда предпочтительно меньше объема потока газа, поддерживающего горение, V_O в предварительно заданном интервале.

Когда b<0,1, пламя образуется вблизи торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла и имеет место реакция гидролиза или окислительная реакция. Поэтому тепло выделяется вблизи горелки 10 для синтеза стекла, горелка 10 для синтеза стекла может плавиться и ее торцевая поверхность может утрачиваться. Кроме того, когда b превышает 0,8, скорость потока газа, поддерживающего горение, является слишком высокой, и пламя не концентрируется, и скорость осаждения и эффективность осаждения стеклянных частиц снижаются.

Кроме того, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, полученное способом изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению, регулируется до 0,005/см³ или менее. Напротив, оставшиеся пузырьки с диаметром менее 0,3 мм не имеют заметного влияния на последующие операции и оптические свойства стекла. Таким образом, в соответствии со способом изготовления оптического стекла согласно настоящему изобретению можно получить требуемое оптическое стекло. Кроме того, размер оставшихся пузырьков измеряется при испускании света от торца оптического стекла и сравнении размера со шкалой, на которой выведено отверстие, имеющее диаметр 0,3 мм.

Далее данное изобретение поясняется со ссылкой на конкретные варианты, показанные на фиг.1 и 2.

Вариант 1

Получают устройство горелки для изготовления оптического стекла, предусматривающее горелку для синтеза стекла, показанную на фиг.1.

Затем получают цилиндрический исходный материал, содержащий кварцевое стекло, имеющий наружный диаметр 30 мм и длину 1500 мм.

Затем оба конца указанного исходного материала устанавливают в средство крепления и исходный материал располагается горизонтально.

Затем исходный материал вращают вокруг его центральной оси и в то же самое время синтезируют стеклянные частицы с использованием горелки для синтеза стекла. Стеклянные частицы осаждаются на наружную периферию вращающегося исходного материала при перемещении горелки для синтеза стекла параллельно продольному направлению исходного материала, и получают цилиндрическое пористое тело 22, имеющее осажденные на его периферии 12 кг стеклянных частиц, которые содержат SiO₃.

В это время скорость вращения исходного элемента составляет 30 об/мин. Кроме того, из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород. Объем потока водорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и его регулируют так, что скорость потока составляет 1,0-1,3 м/с. Кроме того, из четвертого выпускного отверстия 14 выходит кислород и его объем потока регулируют так, что скорость потока составляет 12,0 м/с. В это время в соотношении v_H=v_O·a a=0,05-0,065.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 400-600°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,0007/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, является равным или меньше 0,005/см³. Кроме того, утрата горелки 10 для синтеза стекла не наблюдается.

Вариант 2

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород. Объем потока водорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и его регулируют так, что объем потока составляет 40-80 л/мин. Кроме того, из четвертого выпускного отверстия 14 выходит кислород с объемом потока 20 л/мин. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях изготавливают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении V_O=V_H·b b=0,23-0,50.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 600-850°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,0018/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, является равным или меньше 0,005/см³. Кроме того, утрата горелки 10 для синтеза стекла не наблюдается.

Вариант 3

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород, и объем потока регулируют так, что скорость потока составляет 1,2 м/с. Кроме того, из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород. Объем потока кислорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и его регулируют так, что скорость потока составляет 6-16 м/с. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях получают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении v_H=v_O·a a=0,075-0,2.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 600-900°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,0030/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, является равным или меньше 0,005/см³. Кроме того, утрата горелки 10 для синтеза стекла не наблюдается.

Вариант 4

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, и кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород с объемом потока 60 л/мин. Кроме того, из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород. Объем потока кислорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела, и его регулируют так, что объем потока составляет 25-45 л/мин. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях изготавливают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении V_O=V_H·b b=0,42-0,75.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 400-700°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,0006/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, является равным или меньше 0,005/см³. Кроме того, утрата горелки 10 для синтеза стекла не наблюдается.

Сравнительный пример 1

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, и кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород. Объем потока водорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и объем потока регулируют так, что скорость потока составляет 0,8-1,3 м/с. Из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород, и объем его потока регулируют так, что скорость потока составляет 3,0 м/с. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях изготавливают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении v_H=v_O·a a=0,27-0,43.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 950-1050°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,008/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла постепенно повышается до 1000-1100°С, и количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, увеличивается до 0,012/см³. Кроме того, скорость осаждения и эффективность осаждения стеклянных частиц постепенно снижается, и имеется утрата торцевой поверхности горелки при наблюдении за горелкой 10 для синтеза стекла после получения пористого тела в течение 50 раз.

Сравнительный пример 2

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, и кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород. Объем потока водорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и объем потока регулируют так, что скорость потока составляет 1,2-1,5 м/с. Из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород. Объем потока кислорода зависит от увеличения наружного диаметра пористого тела 22, и его регулируют так, что скорость потока составляет 2,8-3,2 м/с. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях получают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении v_H=v_O·a a=0,33-0,50.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 980-1120°С.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,010/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла постепенно повышается до 1150-1300°С, и количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, увеличивается до 0,015/см³. Кроме того, скорость осаждения и эффективность осаждения стеклянных частиц постепенно снижается, и имеется утрата торцевой поверхности горелки при наблюдении за горелкой 10 для синтеза стекла после получения пористого тела в течение 50 раз.

Сравнительный пример 3

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин, и кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород с объемом потока 70-110 л/мин. Из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород с объемом потока 10-20 л/мин. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1, и в вышеуказанных условиях получают цилиндрическое пористое тело 22. В это время в соотношении V_O=V_H·b b=0,09-0,29.

В указанных условиях в процессе осаждения стеклянных частиц температура горелки 10 для синтеза стекла, которая измеряется радиационным термометром неконтактного типа, составляет 780-1150°С. Кроме того, когда в соотношении V_O=V_H·b b<0,1, наблюдается, что торцевая поверхность горелки 10 для синтеза стекла имеет красное каление.

Кроме того, при испускании света от торца оптического стекла, которое было получено при спекании пористого тела, полученного способом изготовления, описанным выше, число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более, введенных в оптическое стекло, составляет 0,012/см³ или менее.

Кроме того, при повторном изготовлении пористого тела в указанных условиях температура торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла постепенно повышается до 1000-1200°С и количество пузырьков, найденное в оптическом стекле, полученном после спекания пористого тела, увеличивается до 0,018/см³. Кроме того, скорость осаждения и эффективность осаждения стеклянных частиц постепенно снижается, и имеется утрата торцевой поверхности горелки при наблюдении за горелкой 10 для синтеза стекла после получения пористого тела в течение 50 раз.

Сравнительный пример 4

Из первого выпускного отверстия 11 SiCl₄, который является газообразным материалом - источником стекла, выходит с объемом потока 5 л/мин и кислород, который является легирующим газом, подается с объемом потока 3 л/мин. Из второго выпускного отверстия 12 аргон выходит с объемом потока 1 л/мин. Из третьего выпускного отверстия 13 подается водород с объемом потока 35-80 л/мин. Из четвертого выпускного отверстия 14 подается кислород с объемом потока 30-60 л/мин. Другие условия являются аналогичными условиям варианта 1 и в вышеуказанных условиях получают цилиндрическое пористое тело 22.

В результате, когда в соотношении V_O=V_H·b предел b>0,8, пламя не может быть концентрировано, и нанесение стеклянных частиц не может быть осуществлено.

На фиг.3 показано соотношение между температурой торцевой поверхности горелки для синтеза стекла в вышеуказанных вариантах 1-4 и сравнительных примерах 1-4 и числом пузырьков, образовавшихся в оптическом стекле, полученном при спекании пористого тела.

На фиг.4 показано соотношение между температурой торцевой поверхности горелки для синтеза стекла в вышеуказанных вариантах и сравнительных примерах и постоянными а в уравнении v_H=v_O·а и b в уравнении V_O=V_H·b.

Можно понять из фиг.3, что, сопровождая повышение температуры торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла, число пузырьков, найденных в оптическом стекле, полученном при спекании пористого тела, увеличивается. Кроме того, можно понять из фиг.4, температуру торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла можно регулировать путем регулирования скорости потока или объема потока горючего газа и газа, поддерживающего горение. Из вышеуказанного следует, что можно препятствовать введению пузырьков в оптическое стекло, полученное при спекании пористого тела, путем регулирования температуры торцевой поверхности горелки 10 для синтеза стекла.

Данное изобретение относится к оптическому стеклу и способу его получения. В данном изобретении число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более составляет 0,005 шт./см³ или менее на единицу объема оптического стекла. Такое оптическое стекло получают при регулировании температуры торцевой поверхности горелки для синтеза стекла в процессе осаждения стеклянных частиц путем регулирования соотношения скорости потока или объема потока между горючим газом и газом, поддерживающим горение. Техническая задача изобретения - предотвращение разрушения горелки, используемой для синтеза оптического стекла, и обеспечение получения стекла стабильного качества. 2 н. и 2 з.п. ф-л, 4 ил.

1. Способ изготовления оптического стекла, содержащий следующие этапы: введение газообразного материала - источника стекла, легирующего газа, горючего газа, газа, поддерживающего горение, и инертного газа в горелку для синтеза стекла; синтезирование стеклянных частиц в результате воздействия на газообразный материал - источник стекла - реакции гидролиза или окислительной реакции в пламени и осаждение указанных стеклянных частиц на исходный материал, в котором число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более ограничивается до 0,005 шт./см³ или менее на единицу объема оптического стекла путем регулирования температуры торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла в процессе осаждения указанных стеклянных частиц при регулировании скорости потока указанного горючего газа и указанного газа, поддерживающего горение, с соблюдением предварительно заданного соотношения, при этом скорость потока указанного горючего газа обозначают v_H, скорость потока указанного газа, поддерживающего горение, обозначают v_O и соотношение между ними обозначают v_H=v_O·a, a≤0,2.2. Способ изготовления оптического стекла по п.1, в котором температура торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла составляет 900°С или менее.3. Способ изготовления оптического стекла, содержащий следующие этапы: введение газообразного материала - источника стекла, легирующего газа, горючего газа, газа, поддерживающего горение, и инертного газа в горелку для синтеза стекла; синтезирование стеклянных частиц в результате воздействия на газообразный материал - источник стекла - реакции гидролиза или окислительной реакции в пламени и осаждение указанных стеклянных частиц на исходный материал, в котором число оставшихся пузырьков с диаметром 0,3 мм и более ограничивается до 0,005 шт./см³ или менее на единицу объема оптического стекла путем регулирования температуры торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла в процессе осаждения указанных стеклянных частиц при регулировании объема потока указанного горючего газа и указанного газа, поддерживающего горение, с соблюдением предварительно заданного соотношения, при этом объем потока указанного горючего газа обозначают V_H, объем потока указанного газа, поддерживающего горение, обозначают V_O и соотношение между ними обозначают V_O=V_H·b, 0,1≤b≤0,8.4. Способ изготовления оптического стекла по п.3, в котором температура торцевой поверхности указанной горелки для синтеза стекла составляет 900°С или менее.