專利名稱：用于制造低流量原料蒸氣的方法和設(shè)備的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及制造用于制備石英玻璃的低流量原料蒸氣。具體地說，本發(fā)明尤其適用于制造平面光波導(dǎo)和光波光學(xué)線路。
發(fā)明的背景在制造光波光學(xué)線路時將石英粉塵(soot)以薄層狀沉積在平的表面上。沉積的粉塵則燒結(jié)并玻璃化成為石英玻璃，形成芯層玻璃和包層玻璃，制成光學(xué)線路中的光波導(dǎo)。Denis M.Trouchet于1995年12月29日提交的題為“調(diào)節(jié)帶寬的波長信號分離器”的美國專利申請08/581,186(在此引為參考)公開了作為波長信號分離器的這種平面光學(xué)線路。
目前用于制造平面光波導(dǎo)和光學(xué)線路的原料蒸氣發(fā)生系統(tǒng)采用一種復(fù)雜的多起泡器系統(tǒng)，對原料蒸氣的每種化學(xué)組分配備一個起泡器。在制造小體積流量的原料蒸氣時，現(xiàn)有的原料蒸氣發(fā)生系統(tǒng)很復(fù)雜，并且可靠性差。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的原料蒸氣發(fā)生系統(tǒng)中，來自轉(zhuǎn)化段燃燒器火焰的粉塵料流中會產(chǎn)生不合需求的波動，難以獲得流量恒定的低流量原料蒸氣。
因此，需要一種方法和設(shè)備來制造低流量的原料蒸氣，它能解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題和缺點。
發(fā)明的概述因此，本發(fā)明涉及一種用于制備光波導(dǎo)(如平面光學(xué)線路)的低流量原料蒸氣的制造系統(tǒng)，它基本消除了一種或多種與現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點有關(guān)的問題。
本發(fā)明的特征和優(yōu)點將在下面進行描述，這些特征和優(yōu)點的一部分可從下面的描述中得知，或者從本發(fā)明的實踐中獲悉。由下面的書面描述、權(quán)利要求書和附圖中具體闡述的方法和設(shè)備，則可認(rèn)識到本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點。
為了獲得這些和其它優(yōu)點并根據(jù)實際體現(xiàn)并廣泛描述的本發(fā)明目的，本發(fā)明包括制備光波導(dǎo)用原料蒸氣的制造方法，它包括下列步驟形成流量恒定的液態(tài)原料流；將該液態(tài)原料流與一種惰性噴射氣體混合；提供一個蒸發(fā)室；從噴射口射出液態(tài)原料和噴射氣體的混合物，射入蒸發(fā)室中；令一種載氣在噴射口附近流入噴出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物，進入蒸發(fā)室。本發(fā)明方法還包括將液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣并將該原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段。在該轉(zhuǎn)化段原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉塵，石英粉塵形成石英玻璃的步驟。
本發(fā)明的另一方面包括用于制造和輸送制備石英玻璃用的原料蒸氣的設(shè)備，它包括用于形成流量恒定的液態(tài)原料流的裝置，形成噴射氣體流的裝置，和用于使液態(tài)原料與噴射氣體混合的混合器。該設(shè)備還包括從混合器輸送液態(tài)原料和噴射氣體的混合物進入蒸發(fā)室的縱向噴射管，還包括使載氣流向噴射管(所述載氣流最好在進入蒸發(fā)室前就開始流動)并流入蒸發(fā)室的裝置，所述蒸發(fā)室將射入的液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣。該設(shè)備包括輸送管用于將原料蒸氣輸送至石英玻璃制造段，在該制造段原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉末。
應(yīng)理解上面的概述和下面的詳細(xì)描述均是例舉的和說明性的，用于對本發(fā)明要求保護的范圍作進一步的說明。
附圖用于進一步理解本發(fā)明，它是本說明書的一部分。本發(fā)明的說明性實例和描述則用于闡述本發(fā)明的原理。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明蒸發(fā)系統(tǒng)；圖2是圖1的局部放大圖，顯示本發(fā)明蒸發(fā)系統(tǒng)和其中的流體流；圖3是蒸發(fā)系統(tǒng)和制造光波導(dǎo)及平面光學(xué)線路的示意圖；圖4是本發(fā)明噴射管的示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明制備光波導(dǎo)，尤其是平面光波導(dǎo)的方法包括具有發(fā)明性的形成原料蒸氣方法，該原料蒸氣轉(zhuǎn)化成用于構(gòu)成光波導(dǎo)的石英玻璃。所述方法包括形成體積流量小于約0.5ml/min，流量恒定的液態(tài)原料流的步驟。所述方法包括將流量恒定的液態(tài)原料流與一種噴射氣體，最好是惰性噴射氣體(如氮氣)進行混合的步驟。所述方法包括提供一個蒸發(fā)室的步驟。所述方法包括將液態(tài)原料和噴射氣體的混合物從噴射口噴入蒸發(fā)室的步驟。噴射口的內(nèi)徑小于1.4mm，宜約為0.15-0.9mm，較好約為0.4-0.8mm，更好約為0.7-0.8mm，再好約為0.73-0.79mm，最好約為0.75-0.77mm，優(yōu)選約為0.03英寸。所述方法還包括讓載氣，較好是惰性載氣(如氮氣)在所述噴射口附近流入由噴射口射出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中，進入蒸發(fā)室。所述方法還包括在蒸發(fā)室中將液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣的步驟。所述方法包括從蒸發(fā)室輸出原料蒸氣并將該原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段的步驟。所述方法包括將輸送至轉(zhuǎn)化段的原料蒸氣轉(zhuǎn)化成用于制備光波導(dǎo)和平面光學(xué)線路的石英玻璃的步驟。較好的轉(zhuǎn)化段包括長形的燃燒器，它產(chǎn)生的火焰將蒸氣原料轉(zhuǎn)化成粉塵。轉(zhuǎn)化蒸氣原料的較好的方法包括在燃燒器火焰中熱解蒸氣原料，將其轉(zhuǎn)化成石英粉塵，該粉塵沉積在宜為平的沉積表面上，隨后將其燒結(jié)成石英玻璃層。在將原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段的燃燒器和火焰之前，宜加入燃料氣體的混合物。
形成體積流量小于約0.5ml/min的流量恒定的液態(tài)原料流的步驟，包括最好使形成的流量恒定的液態(tài)原料的體積流量小于0.1ml/min，宜為0.01-0.09ml/min，較好為0.03-0.06ml/min，最好為0.045-0.055ml/min。
混合并形成流量恒定的液態(tài)原料流和噴射氣體的步驟，包括將液態(tài)原料與噴射氣體混合的步驟，所述氣體的氣體體積流量為0.01-0.15標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，較好為0.02-0.1標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。噴射氣體的流向與液態(tài)原料的流向最好交叉，以便在進入噴射管和蒸發(fā)室以前使液態(tài)原料和噴射氣體進行良好的混合。在混合過程中，噴射氣體的流向最好與液態(tài)原料的流向接近垂直。
從噴射口噴出液態(tài)原料和噴射氣體的混合物，進入蒸發(fā)室的步驟包括從內(nèi)徑小于0.9mm，并最好大于0.15mm的噴射口噴出混合物。噴射口的內(nèi)徑宜為約0.4-0.8mm，較好為約0.73-0.79mm，更好約0.75-0.77mm，最好約0.03英寸(0.762mm)。
混合并噴出液態(tài)原料和噴射氣體的步驟包括將液態(tài)原料和噴射氣體加壓通過伸入蒸發(fā)室的縱向噴射管的步驟，縱向噴射管的末端是噴射口。在與噴射口相反的末端該縱向噴射管最好具有一個入口，該入口的內(nèi)徑大于噴射口的內(nèi)徑。由入口至噴射口該縱向噴射管的內(nèi)徑宜是逐漸變小的。
形成流量恒定的液態(tài)原料流的步驟，包括用單沖程非往復(fù)泵泵送液態(tài)原料的步驟。該方法最好包括將液態(tài)硅氧烷與至少一種摻雜劑前體液混合，形成用于本發(fā)明的液態(tài)原料的提供液態(tài)原料的步驟。
使載氣流過所述噴射口附近，流入噴出的混合物中進入蒸發(fā)室的步驟包括使惰性載氣流動(最好沿一段縱向的縱向噴射管)的步驟，該氣流最好在進入蒸發(fā)室以前就開始沿該段噴射管流動，其氣體體積流量為0.1-0.3標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘，較好0.15-0.2標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。共軸地沿該段縱向噴射管載氣的流動較好包括沿蒸發(fā)室外部的一段噴射管載氣的流動。
形成液態(tài)原料的步驟最好包括混合至少兩種液態(tài)組分的步驟，將液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣的步驟最好包括將蒸發(fā)室加熱到至少與這些液態(tài)組分的沸點同樣高的溫度的步驟。
提供蒸發(fā)室的步驟較好包括提供一個由具有一定縱向長度的通道組成的蒸發(fā)室，它的內(nèi)徑為8-20mm，蒸發(fā)室最好含有固態(tài)的惰性部件，如玻璃小球，其直徑為3-5mm。載氣流的流動軸最好與蒸發(fā)室通道和噴射管共軸。
用于產(chǎn)生和輸送制備石英玻璃(該石英玻璃形成平面光學(xué)線路中的平面光波導(dǎo)，如波長多路器/分路器)用的原料蒸氣的本發(fā)明設(shè)備包括形成流量恒定的液態(tài)原料流的裝置和形成噴射氣體流的裝置。該設(shè)備包括液態(tài)原料流和噴射氣體流在其中混合，形成液態(tài)原料和噴射氣體的混合物的混合器。該設(shè)備包括縱向噴射管，用于將所述液態(tài)原料和噴射氣體射出混合器，進入蒸發(fā)室。該設(shè)備包括使載氣流過所述噴射管進入蒸發(fā)室的裝置。液態(tài)原料和噴射氣體從噴射管射出，進入蒸發(fā)室，在該蒸發(fā)室中被氣化。所述設(shè)備還包括將原料蒸氣輸送至石英玻璃制造段的裝置，在該制造段原料蒸氣被轉(zhuǎn)化成石英(最好是石英粉塵的形式)和形成平面光學(xué)線路中平面光波導(dǎo)的玻璃。用于將原料蒸氣輸送至石英玻璃制造段的裝置較好包括將原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段燃燒器的裝置，在該燃燒器中所述原料蒸氣進入將原料蒸氣轉(zhuǎn)化成沉積在沉積表面上的石英粉塵的轉(zhuǎn)化段火焰中。
在所述設(shè)備中用于形成流量恒定的液態(tài)原料的裝置最好包括非往復(fù)泵。
在所述設(shè)備中混合器較好包括輸送管道的接口，在該接口處液態(tài)原料流和噴射氣體流基本交叉，最好在該接口處所述液態(tài)原料流是垂直取向的，與所述噴射氣體流基本正交。
所述設(shè)備的縱向噴射管包括靠近所述混合器的入口和靠近蒸發(fā)室的噴射口，噴射口的內(nèi)徑約為0.15-0.9mm，宜約為0.4-0.8mm，較好約為0.73-0.79mm，更好為0.75-0.77mm，最好約為0.03英寸。
在所述設(shè)備中，使載氣流過噴射管進入蒸發(fā)室的裝置包括一段縱向的載氣輸送管，所述縱向噴射管伸入所述載氣輸送管，使得所述載氣沿一段噴射管流動，在噴射口附近流入所述噴射口噴出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中，進入蒸發(fā)室。
蒸發(fā)室最好包括一段縱向的通道，其內(nèi)徑為8-20mm?？v向噴射管、載氣導(dǎo)管和蒸發(fā)室通道最好基本共軸和共直線。用于將原料蒸氣輸出蒸發(fā)室的裝置最好包括靠近蒸發(fā)室的蒸氣原料輸送管，它與蒸發(fā)室通道共軸和共直線。
圖1公開了本發(fā)明設(shè)備和方法。使用原料蒸發(fā)系統(tǒng)20將液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣，在燃燒火焰中該蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉塵，該粉塵沉積在沉積表面上，并轉(zhuǎn)化成石英玻璃，形成平面光學(xué)線路中的光波導(dǎo)。用于提供流量恒定液態(tài)原料的裝置22向混合器28以最好小于約0.5ml/min的體積流量提供流量恒定的液態(tài)原料。用于提供噴射氣體流的裝置24向混合器28提供噴射氣體流，在混合器28中液態(tài)原料與噴射氣體混合?？v向噴射管30將經(jīng)過噴射管入口34進入的與噴射氣體混合的液態(tài)原料輸送至噴射口36。與噴射氣體混合的液態(tài)原料噴射出噴射口36，進入蒸發(fā)室32，在該蒸發(fā)室中由噴射管30射入的液態(tài)原料蒸發(fā)成為原料蒸氣。使載氣流過噴射管30進入蒸發(fā)室32的裝置26提供流過噴射口36附近的載氣流。蒸氣原料輸送管38提供將原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段的裝置。原料蒸發(fā)系統(tǒng)20最好如圖1所示垂直放置。
圖2是圖1蒸發(fā)系統(tǒng)20上部的放大視圖。圖1和圖2中的實心箭頭表示在蒸發(fā)系統(tǒng)20中流體的流動。
實施例如下制得縱向長度約為114.3mm(4.5英寸)的縱向噴射管30將一根1.5875mm(1/16英寸)外徑的管子以約1.6mm(1/16英寸)的插入深度插入外徑為3.175mm(1/8英寸)管子的縱向一段中，并將其銀焊固定。割去外徑為1.5875mm的管子的端部使之僅有約1.5-3.2mm露出外徑為3.175mm的管子。將一段皮下注射管以約1.6mm的插入深度插入1.5875mm外徑的管子中并銀焊固定之。割去皮下注射管的外部并倒角，使得該皮下注射管在1.5875mm的管子外僅露出約1.5-3.2mm。該皮下注射管的內(nèi)徑可為0.254mm(0.010英寸)、0.3556mm(0.014英寸)、0.4318mm(0.017英寸)或0.762mm(0.030英寸)。較好使用的皮下注射管，其內(nèi)徑為0.762mm(0.030英寸)。皮下注射管的頂端形成的噴射口36，其內(nèi)徑與皮下注射管的內(nèi)徑相同。
本發(fā)明較好的縱向噴射管如圖4所示。圖4所示的縱向噴射管30是如下制得的將1.6mm(0.065英寸)外徑的不銹鋼管61壓制成形，并拉制出一個收窄的部分63，此收窄部分末端的噴射口36，其內(nèi)徑為約0.76mm(0.030英寸)，這樣就形成了噴射頭子23，將該噴射頭子23插入3.175mm(1/8英寸)內(nèi)徑的不銹鋼管25中并將其銀焊于其中。
如圖2所示，液態(tài)原料和噴射氣體混合器28包括一個具有適當(dāng)尺寸的T形接口，其尺寸與液態(tài)原料輸送裝置22的輸送管40和噴射氣體輸送裝置24的輸送管42相匹配。在混合器28提供的接口中，液態(tài)原料流46和噴射氣體流44交叉并基本上正交，形成液態(tài)原料和噴射氣體的混合物，該混合物通過入口34進入噴射管30。噴射管30細(xì)長的縱向長度提供額外的空間使液態(tài)原料與噴射氣體混合。
長度約114.3mm的噴射管30伸入通過外套管部件48、載氣T形接口50和載氣導(dǎo)管45，所述三個管道的長度之和約為噴射管30長度的一半，將噴射氣體和液態(tài)原料的混合物通過噴射口36輸送進入蒸發(fā)室32。
蒸發(fā)室32是一段縱向的通道52組成，它由內(nèi)徑為12.7mm(1/2英寸)，長度約為381mm(15英寸)(約為噴射管30長度的3-4倍)的不銹鋼管制成。在通道52的內(nèi)部裝入直徑為4mm的許多玻璃球54。
生產(chǎn)并輸送石英粉塵玻璃層用的原料蒸氣的原料蒸發(fā)系統(tǒng)20如圖3所示。原料蒸氣通過原料蒸氣輸送管道38輸送至轉(zhuǎn)化段21。
在通向轉(zhuǎn)化段21的輸送管道38的原料蒸氣中，通過燃?xì)饣旌衔锕?yīng)管道31加入含有氧27和甲烷29的燃?xì)饣旌衔铩Ｈ細(xì)夂驮险魵獾幕旌衔锉惠斔椭赁D(zhuǎn)化段燃燒器33中。在轉(zhuǎn)化段火焰35中，原料蒸氣轉(zhuǎn)化成為石英粉塵37。由火焰35產(chǎn)生的石英粉塵流中的石英粉塵37沉積在基片架43支承的平面基片41的沉積表面39上。沉積在沉積表面39上的石英粉塵燒結(jié)并玻璃化成為石英玻璃層。
液態(tài)原料是由適量的作為石英原料來源的高純度硅氧烷液體(至少包含98重量％八甲基環(huán)四硅氧烷)和液態(tài)摻雜劑原料源(摻雜劑前體)磷酸三甲酯、硼酸三乙酯和乙氧化鍺混合提供，形成適合在平面波導(dǎo)中作為芯層玻璃的GeO2-B2O3-P2O5-SiO2石英玻璃組合物。同樣可提供不含乙氧化鍺的混合物，用以形成適合在平面波導(dǎo)中作為包層玻璃的B2O-P2O5-SiO2石英玻璃組合物。
將八甲基環(huán)四硅氧烷與摻雜劑前體化合物的混合物液態(tài)原料加入購自ColePalmer Inc.的74900系列流量可控螺旋驅(qū)動的唧筒泵的唧筒中。這種加有液態(tài)原料混合物的非往復(fù)式單沖程唧筒泵，就是提供流量恒定液態(tài)原料的提供裝置22。這種提供裝置22能夠以小于約0.5ml/min的體積流量提供流量恒定的液態(tài)原料。液態(tài)原料流46較好的流量約為0.05ml/min，它使該系統(tǒng)具有良好的性能。
用于提供噴射氣體流的裝置24包括氮惰性氣體源，它以每分鐘0.025-0.1標(biāo)準(zhǔn)升的較好體積流量提供惰性氮噴射氣流44。這種氮噴射氣流與液態(tài)原料流混合在一起形成液態(tài)原料和氮噴射氣體的混合氣流56，該混合氣流輸入縱向噴射管30，射出噴射口36并進入蒸發(fā)室32。
用于使載氣流經(jīng)所述噴射管30進入蒸發(fā)室32的裝置26包括氮惰性氣體源，它以每分鐘0.15-0.2標(biāo)準(zhǔn)升的較好體積流量提供惰性氮載氣流58。載氣流58沿噴射管30流動，在噴射口36附近流入在噴射口36射出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中。由噴射口36射出的液態(tài)原料在蒸發(fā)室32中蒸發(fā)成原料蒸氣。
將蒸發(fā)室32加熱至約230℃(高于液態(tài)原料中沸點最高化合物的218℃沸點)。使用加熱帶(heat tape)加熱蒸發(fā)室32和蒸氣原料輸送管38，輸送管38用于將原料蒸氣輸送至石英玻璃制造段，在該段的火焰中原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉塵。
原料蒸發(fā)系統(tǒng)20產(chǎn)生原料蒸氣并將流量恒定并穩(wěn)定的原料蒸氣流輸送至轉(zhuǎn)化段燃燒器火焰中，將原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉塵，該粉塵沉積在石英基片的沉積表面上。石英粉塵被燒結(jié)成具有摻雜的石英玻璃，形成平面光學(xué)線路中的平面光波導(dǎo)。令人驚奇和意想不到的是，原料蒸發(fā)系統(tǒng)20能生產(chǎn)并輸送恒定的超低體積流量的原料蒸氣進入轉(zhuǎn)化段燃燒器火焰中，在該火焰中原料蒸氣轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的無波動石英粉塵流，粉塵沉積在基片的沉積表面上。原料蒸發(fā)系統(tǒng)20使用很低體積流量的液態(tài)原料，在轉(zhuǎn)化段火焰中不會形成波動。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在不偏離本發(fā)明精神或范圍的前提下可以進行各種改進和變化。因此，只要對本發(fā)明的這些變化和改進在所附的權(quán)利要求范圍內(nèi)或相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，則本發(fā)明包括這些變化和改進。
權(quán)利要求
1.一種制備平面光波導(dǎo)用的原料蒸氣的制造方法，它包括下列步驟形成體積流量小于約0.5ml/min且流量恒定的液態(tài)原料流；將該流量恒定的液態(tài)原料與噴射氣體混合；提供蒸發(fā)室；從噴射口射出所述液態(tài)原料和噴射氣體的混合物進入所述蒸發(fā)室中；使載氣流經(jīng)所述噴射口附近，流入由所述噴射口噴出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中，進入所述蒸發(fā)室；在所述蒸發(fā)室中液態(tài)原料蒸發(fā)成原料蒸氣；從所述蒸發(fā)室中輸出所述原料蒸氣；將所述原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段；將所述原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英玻璃，制備平面光波導(dǎo)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在形成流量恒定的液態(tài)原料的步驟中，該流量恒定的液態(tài)原料的體積流量小于0.1ml/min。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在形成流量恒定的液態(tài)原料的步驟中，該流量恒定的液態(tài)原料的體積流量為0.01-0.09ml/min。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在形成流量恒定的液態(tài)原料的步驟中，該流量恒定的液態(tài)原料的體積流量為0.03-0.06ml/min。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在形成流量恒定的液態(tài)原料的步驟中，該流量恒定的液態(tài)原料的體積流量為0.045-0.055ml/min。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在將所述流量恒定的液態(tài)原料與噴射氣體混合的步驟中，將所述液態(tài)原料與惰性噴射氣體混合，該惰性氣體的體積流量為每分鐘0.01-0.15標(biāo)準(zhǔn)升。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在將所述流量恒定的液態(tài)原料與噴射氣體混合的步驟中，將所述液態(tài)原料與惰性噴射氣體混合，該惰性氣體的體積流量為每分鐘0.02-0.1標(biāo)準(zhǔn)升。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在從噴射口射出所述液態(tài)原料和噴射氣體的混合物進入蒸發(fā)室的步驟中，射出所述液態(tài)原料和噴射氣體的混合物的噴射口的內(nèi)徑約為0.15-0.9mm。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.4-0.8mm。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.73-0.79mm。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.75-0.77mm。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于混合和射出的步驟還包括將所述液態(tài)原料和噴射氣體通過伸入所述蒸發(fā)室并且端部是所述噴射口的縱向噴射管加壓進入所述蒸發(fā)室。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于通過伸入蒸發(fā)室的縱向噴射管壓入所述液態(tài)原料和噴射氣體的步驟，還包括通過縱向噴射管壓入所述液態(tài)原料，該噴射管入口的內(nèi)徑大于所述噴射口的內(nèi)徑。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于形成流量恒定的液態(tài)原料流的步驟還包括將液態(tài)硅氧烷與至少一種摻雜劑前體液混合，形成所述液態(tài)原料的步驟。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在載氣流經(jīng)所述噴射口附近，流入從所述噴射口噴出的所述液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中，進入所述蒸發(fā)室的步驟中，惰性氣體的體積流量為0.1-0.3標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述載氣流動的步驟中，體積流量為0.1-0.3標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘的惰性載體共軸地沿一段所述縱向管流動，該段縱向管包括露出在所述蒸發(fā)室中的一段。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于液態(tài)原料是包含至少兩種液態(tài)化合物的混合物，該方法還包括將所述蒸發(fā)室的溫度加熱至至少與多種液態(tài)化合物的沸點同樣高的溫度。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述蒸發(fā)室、所述噴射管和所述載氣流具有一個共同的縱向軸。
19.用于產(chǎn)生和輸送制備石英玻璃用的原料蒸氣的設(shè)備，它包括用于形成流量恒定的液態(tài)原料流的裝置；形成噴射氣體流的裝置；用于使所述液態(tài)原料流與所述噴射氣體流混合的混合器；從所述混合器輸送與噴射氣體混合的所述液態(tài)原料，使之進入蒸發(fā)室的縱向噴射管；使載氣流經(jīng)噴射管進入蒸發(fā)室的裝置，在蒸發(fā)室中射入的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物被蒸發(fā)成原料蒸氣；用于將所述原料蒸氣輸送至石英玻璃制造段的裝置，在該制造段中原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉末。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于石英玻璃的制造還包括制備在平面光學(xué)線路中的平面光波導(dǎo)。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于用于將所述原料蒸氣傳輸至石英玻璃制造段的裝置還包括將原料蒸氣傳輸至轉(zhuǎn)化段燃燒器中的裝置，該轉(zhuǎn)化段的火焰將原料蒸氣轉(zhuǎn)化成石英粉塵，石英粉塵沉積在沉積表面上。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于用于形成流量恒定的液態(tài)原料的裝置是一個非往復(fù)泵。
23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述混合器包括管道接口，在該接口中所述液態(tài)原料流與所述噴射氣體流基本交叉。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于所述混合器包括管道接口，在該接口中所述液態(tài)原料流與所述噴射氣體流基本正交。
25.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述縱向噴射管包括一個接近所述混合器的入口和接近所述蒸發(fā)室的一個末端噴射口，所述噴射口的內(nèi)徑約為0.15-0.9mm。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.4-0.8mm。
27.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.73-0.79mm。
28.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.75-0.77mm。
29.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于所述噴射口的內(nèi)徑約為0.03英寸。
30.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其特征在于使載氣流經(jīng)所述噴射管進入所述蒸發(fā)室的裝置包括縱向載氣導(dǎo)管，所述縱向噴射管伸入所述載氣導(dǎo)管，其中所述載氣沿一段所述噴射管流動，在所述噴射口附近流入從所述噴射口射出的液態(tài)原料和噴射氣體的混合物中。
31.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于蒸發(fā)室包括一個縱向的通道，其內(nèi)徑為8-20mm。
32.如權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其特征在于所述縱向噴射管、所述載氣導(dǎo)管和所述蒸發(fā)室通道基本上共直線和共軸。
全文摘要
一種用于制造制備石英玻璃用的原料蒸氣的方法和設(shè)備。該設(shè)備包括形成流量恒定的液態(tài)原料的裝置(22),提供噴射氣體的裝置(24)、混合器(28)、具有噴射入口(34)和噴射口(36)的噴射管(30),使載氣流動的裝置(26),蒸發(fā)室(32)和蒸氣原料輸送管(38),該輸送管將原料蒸氣輸送至轉(zhuǎn)化段,在該段將其轉(zhuǎn)化成石英玻璃。本發(fā)明制得有益的低流量原料蒸氣,尤其適用于制造平面光波導(dǎo)和光波光學(xué)線路。
文檔編號C03B8/04GK1264352SQ98807322
公開日2000年8月23日 申請日期1998年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月21日
發(fā)明者M·A·麥克德莫托 申請人:康寧股份有限公司