CN101087735B - 光纤用母材、光纤及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤用母材的制造方法以及使用该方法制造的光纤用母材，该制造方法包括：通过熔接将至少两根纤芯母材(70)结合成1根纤芯母材的工序；将纤芯母材(70)的两端熔接一对预制用玻璃棒(61、62)而制成出发材料玻璃棒的工序；在出发材料玻璃棒的外周围堆积通过火焰加水分解反应生成的玻璃微粒子，制成多孔质母材(80)的工序；通过烧结将多孔质母材(80)透明玻璃化，制成包含纤芯部及外包部的光纤用母材(310)的工序。

Description

光纤用母材、光纤及其制造方法 
技术领域
本发明涉及光纤用母材、光纤及它们的制造方法。尤其涉及向氢氧火焰中供给原料气体，再将生成的玻璃微粒子堆积于纤芯母材而形成多孔质母材，再将该多孔质母材进行透明玻璃化的工序的光纤用母材的制造方法，和通过其方法而制造的光纤用母材，以及使用了该光纤用母材的光纤制造方法及根据该制造方法而制造的光纤。 
关于认可参考文献编入的指定国，本申请参照了下述专利申请所记载的内容，作为本申请的部分内容。 
日本专利特愿2004-309760号(申请日：2004年10月25日) 
背景技术
通过拉丝而制成光纤的光纤用母材，是经过以下工序而获取的。即，形成高折射率的纤芯部的纤芯部制造工序；和在纤芯部制造工序中所得的纤芯部外围上形成比纤芯部的折射率低的外包部的外包部制造工序。 
图1模式性地表示纤芯部制造工序所使用的纤芯部制造装置100。若与含氢及氧的燃烧气体一起，向反应容器11内的燃烧器21供给包含SiCl4及GeCl4的原料气体，则由于发生如下式所示的火焰加水分解反应，从而生成掺杂GeO2的玻璃微粒子SiO2。 
SiCl4+2H2O＝SiO2+4HCl 
GeCl4+2H2O＝GeO2+4HCl 
所生成的玻璃微粒子，在反应容器11内转动的初始靶材30的尖端上附着堆积起来。在此处，用监视器55监视所形成的堆积体尖端，进行反馈控制，配合堆积体的增长而向上提升此出发靶材30。进而，形成凝集了玻璃微粒子的纤芯用多孔质母材40。此时，未附着的玻璃微粒子，从排气管51被排放到系统外。 
另一方面，通过烧结工序，对结束了堆积的纤芯用多孔质母材40进行脱水及透明玻璃化处理，而制成纤芯母材。该纤芯母材可以是以纤芯部的材料单独形成，也可以是以外包部的部分对应的材料与纤芯部的材料整体地形成。 
图2是模式性地表示外包部制造工序中所使用的外包部制造装置200，该外包部制造工序是通过使用纤芯制造工序所制造的纤芯母材70而实施的。首先，在沿规定的长度及直径延伸的纤芯母材70的两端上，熔接预制 用玻璃棒61，62，以作为出发材料玻璃棒。 
其次，在反应容器12内中，一边转动出发材料玻璃棒，一边与含有氢及氧的燃烧气体一起，向一个或多个燃烧器22供给包含SiCl4的原料气体，以生成玻璃微粒子。再将生成的玻璃微粒子堆积于出发材料玻璃棒的纤芯母材70外周。此时，如图中所示，通过沿着纤芯母材70的轴方向往返移动燃烧器22，而在纤芯母材70全长上均匀堆积玻璃微粒子。 
图3表示如上制取的光纤用母材300。如该图所示，在纤芯母材70的周围形成多孔质母材80。并且，未附着于多孔质母材80上的玻璃微粒子，从图2所示的外包部制造装置200的排气管52被排放到体系外面。同时，堆积结束后的多孔质母材80，在下面的烧结工序中，被脱水及透明玻璃化处理，变成光纤用母材。 
在上述光纤母材及光纤的制造方法中，在纤芯部制造工序中能够制造的纤芯用多孔质母材40的大小受设备以及技术上的限制。譬如，因反应容器11纵向设置在洁净室内，所以其大小受房间的大小所限制。另外，为了制造纤芯用多孔质母材40，必须将反应容器11内减压，而且，必须形成规定的气体环境条件。因此，设置巨大型的设备需要巨额的设备成本，纤芯用多孔质母材40的制造成本也随之上升。 
如上所述，由于能制造的纤芯用多孔质母材40的大小有限制，所以由使用它的出发材料玻璃棒而制造的光纤用母材300的尺寸也受限制。另外，因光纤用母材300大小有限，由它制造的光纤的生产率的提高也受到制约。 
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供能容易地制造大型的光纤用母材，且在光纤用母材及光纤的各制造工序中可提高生产率，降低光纤成本的光纤用母材的制造方法及光纤的制造方法。同时，提供用该方法制造的光纤用母材，和由其制造的光纤也是本发明的目的之一。 
本发明的第1技术方案为提供光纤用母材的制造方法，包括：通过熔接将至少2个纤芯母材结合成1个纤芯母材的工序；将结合成1个纤芯母材的两端熔接一对预制(dummy)用玻璃棒，作为出发材料玻璃棒的工序；在出发材料玻璃棒的外周围堆积通过火焰加水分解反应生成的玻璃微粒子，而制成多孔质母材的工序；通过烧结将多孔质母材透明玻璃化，而制成包含纤芯部及外包部的光纤用母材的工序。根据该方法能够制造大型的光纤用母材。 
本发明的第2技术方案，提供通过上述制造方法制造的光纤用母材。根据所述方法，可通过连续的1次拉丝工序获取长的光纤。 
本发明的第3技术方案为提供光纤的制造方法，包括：将光纤用母材连续拉丝的操作，且不在熔接的部分对纤芯母材进行分割。根据该方法，能够减少拉丝工序的开始和结束时一定会发生的不连续操作和材料损失。 
根据上述的光纤用母材制造方法，能够节省在纤芯母材两端熔接的预制用玻璃棒使用量。同时，能将出发材料玻璃棒的直径变粗，从而能增加玻璃微粒子的附着速度。 
并且，所制造的光纤用母材的产品重量增加，所以能够降低通过玻璃车床进行的加工工序、检验工序、拉丝工序等的单位产品重量的加工成本，提高生产率。尤其是在光纤的拉丝工序中，能够连续拉伸出光纤的直径的变动很小，其相当于以前2根长度的光纤。因此，能减轻拉丝的分段作业，能实现光纤的低成本化。 
附图说明
图1为纤芯部制造装置100的概略说明图。 
图2为外包部制造装置200的概略说明图。 
图3表示光纤用母材300的概略剖视图。 
图4为实施本发明方法的外包部制造装置210的概略剖视图。 
图5为光纤用母材310的概略剖视图。 
图6为比较例的光纤用母材400的概略剖视图。 
11，12：反应容器            70：纤芯母材 
21，22：燃烧器              80：多孔质母材 
30：出发靶材                90：纤芯母材熔接部 
40：纤芯用多孔质母材        95：光纤用母材熔接部 
51，52：排气管              100：纤芯母材制造装置 
55：监视器                  200，210：外包部制造装置 
61，62：预制用玻璃棒        300，310，400光纤用母材 
具体实施方式
下面将通过实施例及比较例说明实施方式。 
实施例1 
使用图4所示的外包部制造装置210，进行了多孔质母材80的形成。在与图2所示的外包部制造装置200相同的构成要素部分使用同样的参照符号，省略了重复的说明。 
首先，参照图1，对通过已经说明的一般的纤芯部制造工序所制造的2根纤芯母材70进行熔接，而将其结合以制成一个纤芯母材后，再延伸到规定的长度和直径。接着，在其两端分别熔接预制用玻璃棒61、62，以作为出发材料玻璃棒。所得的出发材料玻璃棒中，将各纤芯母材70的纤芯母材 熔接部90的外径，调整在相对纤芯母材70的外径为±0.5mm以内。另外，当出发材料玻璃棒达不到所需的长度时，可通过增加熔接的纤芯母材70的根数来解决。 
其次，将包含通过熔接制成规定长度的纤芯母材70的出发材料玻璃棒安装到反应容器12内且进行转动，同时让发生含有原料物质的氧氢焰的燃烧器22往返移动，使纤芯母材70的外周围堆积多孔质母材80。并且，烧结该多孔质母材80以进行脱水及透明玻璃化处理。 
图5为如上所得的光纤用母材310。在该光纤用母材310中，将纤芯母材70的熔接部90的外径变动幅度控制在了±0.5mm以内。还有，上述光纤用母材310的质量稳定，较之采用以1根纤芯母材70形成的出发材料玻璃棒，获取了直径更粗的光纤用母材310。 
为了形成该光纤用母材310而使用的预制用玻璃棒61，62的用量，只需要相当于一根纤芯母材70的1/2的用量。同时，通过将2根纤芯母材70熔接，而能够将出发材料玻璃棒的直径变粗，相对的玻璃微粒子的附着速度比也以前提高了20％。若制造装置的容量允许，则能够不仅将出发材料玻璃棒制粗，也能将其制长，进而可实现大型化。 
并且，所得单一的光纤用母材310，其不仅大型也增加了重量。因此，在折射率分布测量、外表检验等的检验工序、通过玻璃车床进行的加工工序，以及拉丝工序等的其它工序中，也能降低单位产品重量的成本，提高了光纤的生产率。 
另外，在拉丝工序中，光纤的直径变动小，所以可从相当于以前2根的光纤用母材310连续拉丝而制造光纤，且在纤芯母材熔接部90不会断线。同时，还减轻了拉丝的分段操作。 
并且，用上述的制造方法所得的光纤，因生产率的提高而实现了低价格化。同时，因是从1根光纤用母材310连续拉丝而制造，所以在全长范围质量稳定。 
比较例1 
图6表示作为比较例制造的光纤用母材400的剖视图。如该图所示，该光纤用母材400是通过熔接结合各自分别制造的2根光纤用母材成一体化而获取。该光纤用母材400中，还熔接有在纤芯母材70上包敷了多孔质母材80作为外包部的部分，形成一个整体。 
在如上制造的光纤用母材400中，纤芯70中所含的GeO2在熔接时，扩散到多孔质母材80一侧。因此，拉丝时光纤用母材熔接部95中进行的溶融过多，在其附近的光纤直径的变动幅度变大。同时，也有发生断线，拉丝被中断的情况。 
根据本发明，无需大幅度变更制造设备，而能够制造单一的大型光纤 用母材。同时，可由如此制造大的光纤用母材，通过连续的拉丝制造连续的长光纤。因此，降低了光纤用母材及光纤的制造成本。 
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (3)

1.一种光纤用母材的制造方法，其特征在于包括：
通过熔接将至少2根纤芯母材结合为1根纤芯母材的工序；
在结合成1根的所述纤芯母材的两端熔接一对预制用玻璃棒，制成出发材料玻璃棒的工序；
在所述出发材料玻璃棒的外周围堆积通过火焰加水分解反应生成的玻璃微粒子，制成多孔质母材的工序；
通过烧结将所述多孔质母材透明玻璃化，制成包含纤芯部及外包部的光纤用母材的工序。
2.一种光纤用母材，其特征在于：
使用权利要求1所述的制造方法制造而成。
3.一种光纤的制造方法，其特征在于包括：
将权利要求2所述的光纤用母材连续拉丝的操作；
且不在所述纤芯母材熔接的部分进行分割。
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