JP2000185929A - 光ファイバプリフォームの製造方法及びその製造装置 - Google Patents

光ファイバプリフォームの製造方法及びその製造装置

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JP2000185929A
JP2000185929A JP10368046A JP36804698A JP2000185929A JP 2000185929 A JP2000185929 A JP 2000185929A JP 10368046 A JP10368046 A JP 10368046A JP 36804698 A JP36804698 A JP 36804698A JP 2000185929 A JP2000185929 A JP 2000185929A
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soot
core rod
optical fiber
fiber preform
porous clad
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JP10368046A
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Toshihiro Mikami
俊宏 三上
Akihiro Kanao
昭博 金尾
Yukio Komura
幸夫 香村
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C03B37/0146Furnaces therefor, e.g. muffle tubes, furnace linings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバプリフォームの製造に際
し、その生産性を向上させ、生産コストを低減する。 【解決手段】 光ファイバプリフォームの製造にお
いて、母材である多孔質クラッドスートの脱水、焼結処
理を、被加熱材である多孔質クラッドスートをその外周
面からだけでなく、内部からも加熱することにより、処
理時間の短縮と雰囲気ガス消費量の低減を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバプリフォ
ームの製造において、多孔質クラッドスートの脱水方
法、乃至焼結方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバを多量生産するための大型光
ファイバプリフォームを製造する方法としては、一般的
に、VAD法( Vapor Phase Axial Deposition )と、
OVD法( Outside Vapor Deposition )を組み合わせ
た方法がとられている。
【0003】この方法は、先ず、VAD法により多孔質
コアスートを合成、堆積させ、次いで脱水、焼結工程に
より、該多孔質コアスートをガラス化し、透明なコア母
材を製造し、該コア母材を必要により延伸成形し、外径
と長さを整え、OVD法用のコアロッドとする。
【0004】上記したVAD法により製造されたコアロ
ッドを用いて、その上にOVD法により多孔質クラッド
スートを合成、堆積させ、次いで脱水、焼結処理によ
り、多孔質クラッドスートをガラス化し、中心のコア層
と外周のクラッド層とからなる透明な大型光ファイバプ
リフォームを製造する。
【0005】コアロッド上に合成、堆積させた多孔質ク
ラッドスートの脱水、焼結処理は、従来、図4に概念的
に示した加熱炉H0 を用いて行っている。即ち、加熱炉
0の本体は、石英製の炉心管8であって、その外周に
は多段の環状ヒーター5を配置し、該環状ヒータ5は各
段毎に温度制御が出来るようにしてある。コアロッド1
上に堆積している多孔質クラッドスート6は該スート6
が堆積していないコアロッドの部分を介して上部チャッ
ク2で炉心管8内に吊り下げられる。上部チャック2に
は支持棒4が取付けられ、該支持棒4は炉心管8外部に
貫通し、モータ3で回転させられるとともに、図示して
いない昇降機構により昇降出来るようにされている。従
って、多孔質クラッドスートは炉心管内で、回転と昇降
が可能である。また、脱水、焼結処理は一定組成の流動
するガス雰囲気中で行う必要があるため、炉心管8の下
部にガス導入孔9を、上部にガス排出孔10を設けてい
る。
【0006】処理工程は脱水処理を最初に行い、次いで
焼結処理を行う。脱水処理は、各段のヒーター温度を等
しくし、多孔質クラッドスートの全長を均一に加熱する
ことにより行う。次いで行う焼結処理は、各段毎の環状
ヒーター5を温度制御し、炉心管内に吊り下げられた多
孔質クラッドスートの全長を一定温度に加熱しつつ、多
孔質クラッドスートを下部から順次に焼結するために、
各段の環状ヒータの温度制御を、焼結に要する高温部を
下から上に徐々に移動させるように設定する。いずれの
処理も一定組成の雰囲気ガス中で行う。即ち、一定組成
の雰囲気ガスを炉心管下部のガス導入孔9より導入し、
上部のガス排出孔10より排出させる。脱水は、120
0℃付近で、ガラス化は1400℃付近で行う。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した多孔質クラッ
ドスートの脱水、焼結処理にあたっては、光ファイバの
特性に影響を与える欠陥が、光ファイバプリフォームの
中に生成されないように処理条件を設定することが必要
である。即ち、光の伝送損失の原因となる不純物の混入
を防止し、また、焼結された光ファイバプリフォームに
微細亀裂が入らないような処理条件を設定しなければな
らない。そのために、円周方向の加熱を均一にするため
に、多孔質クラッドスート6はコアロッド1を介して、
5〜40rpm程度の回転速度で回転させられる。雰囲
気ガスとして添加される酸素、一酸化炭素等は不純物や
水分の混入を防止するためのものであり、ヘリウムは多
孔質クラッドスートの表面だけが加熱、焼結されて、内
部に未焼結部分が残留するのを防止するためのものであ
る。更に、不純物除去のために塩素等の還元剤を少量添
加する。
【0008】この脱水、焼結処理とも加熱速度は緩やか
で、長時間を要する処理であるが、特に焼結処理は内部
に未ガラス化部分が残留するのを完全に防止するととも
に、ガラス化部分に微細亀裂が発生するのを防止するた
めに、加熱速度、即ち、多孔質クラッドスートの下部か
ら上部に移動する高温部移動速度を緩やかなものするこ
とが必要である。従ってより長時間の処理とならざるを
得ないため、高価なヘリウムガスの消費量が多くなる。
このように、光ファイバプリフォームの製造は、生産コ
ストが高く、生産性の向上が要求されていたが、近年、
より大型の光ファイバプリフォームの要求が高まるとと
もに、大径化された多孔質クラッドスートの脱水、焼結
処理工程の生産性向上、コスト低減の必要性が益々高ま
っている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためのもので、大型光ファイバープリフォーム製
造用大径多孔質クラッドスートの脱水、乃至焼結処理の
処理速度を向上させるための方法と、装置の提供に係る
ものである。
【0010】本発明の要点は、脱水、焼結処理における
加熱手段を、炉心管内に吊り下げられた多孔質クラッド
スートを、炉心管外側の環状ヒータによる外周加熱によ
るだけでなく、該スートの内部からも加熱しようとする
ものである。
【0011】本発明の第1は、コアロッドの少なくとも
下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
トの脱水処理、乃至は焼結処理において、前記多孔質ク
ラッドスートを外側からと、その心部にあって該スート
が堆積していないコアロッド下端部の双方から加熱する
ことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法に
ついてのものである。
【0012】本発明の第2は、コアロッドの少なくとも
下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
トの脱水処理、乃至焼結処理において、前記多孔質クラ
ッドスートを外側から加熱する手段とは別に、その心部
にあって該スートが堆積していないコアロッドの下端部
をも加熱する手段を有することを特徴とする光ファイバ
プリフォーム製造装置についてのものである。
【0013】本発明の第3は、コアロッドの少なくとも
下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
トの脱水処理、乃至焼結処理において、前記多孔質クラ
ッドスートを外側から加熱する手段とは別に、その心部
にあって、該スートが堆積していないコアロッドの下端
部をも加熱する手段を有する請求項2記載の光ファイバ
プリフォーム製造装置において、当該コアロッドの下端
部を加熱する手段が、加熱炉炉心管下部に設けられたラ
ンプヒータであること特徴とする光ファイバプリフォー
ム製造装置についてのものである。
【0014】本発明の第4は、コアロッドの少なくとも
下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
トの脱水処理、乃至焼結処理において、前記多孔質クラ
ッドスートを外側から加熱する手段とは別に、その心部
にあって、該スートが堆積していないコアロッドの下端
部をも加熱する手段を有する請求項2記載の光ファイバ
プリフォーム製造装置において、当該コアロッドの下端
部を加熱する手段が、加熱炉炉心管下部に設けられた抵
抗加熱ヒータであることを特徴とする光ファイバプリフ
ォーム製造装置についてのものである。
【0015】本発明による課題解決手段を採用すること
により、大型光ファイバプリフォーム製造用大径多孔質
クラッドスートの脱水、乃至焼結処理速度が向上し、製
造コストの低減が可能となった。なお、上記脱水処理、
乃至焼結処理とは、脱水処理のみ、焼結処理のみ、ある
いは、脱水処理と焼結処理の両方を意味するものであ
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面を参照し
て詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の基本的実施の形態を示す
ものである。本実施形態における特徴は、コアロッドの
長さを図示するようにlだけ長くし、この長くした部分
にはクラッドスートを堆積せずに残しておき、この部分
を下側にして多孔質クラッドスート6を炉心管8の中に
吊り下げ、多孔質クラッドスート6を環状ヒータ5で加
熱するとともに、コアロッド1の下部のスートが堆積し
ていない部分を環状ヒータ5とは別の加熱装置7により
加熱する構成をとった点にある。このように、コアロッ
ド1を加熱する加熱装置7を設けることによって、コア
ロッド1の下部の加熱によって加えられた熱が、コアロ
ッド1の中を通って多孔質クラッドスートの内面に伝達
されるため、多孔質クラッドスート6は、その外周面か
らだけでなく、内部からも加熱されるので、脱水、乃至
焼結が促進されることになる。従って、多孔質クラッド
スート6に与えられる単位時間当たりの熱量は、外周面
からのみ加熱される時よりも多く、それだけ処理時間の
短縮が可能となる。処理時間の短縮は、生産性の向上だ
けでなく、高価なヘリウムガスの消費量の低減に寄与す
るので、生産コストの大幅な低減に繋がる。加熱装置7
の設置による処理時間の短縮は、脱水処理、焼結処理の
いずれにも有効であるが、特に長時間処理を必要とす
る、焼結処理においてより有効に働く。
【0018】加熱装置7によって、該コアロッドから多
孔質クラッドスートの中心部に供給される単位時間当た
りの熱量は、加熱装置7によって加熱されるコアロッド
の外周面積に比例するから、加熱される部分のコアロッ
ドの長さは長い方がよい。しかし、クラッドスートが堆
積していない部分のコアロッド、即ちコアロッドの余長
部分は、線引き装置に光ファイバプリフォームを把持す
るため等に使用されるものであって、最終製品である光
ファイバにならない部分であるので、余り長くする必要
はない。従って、コアロッド1の下部余長部分1’はで
きるだけ短くし、その代わりにダミーロッド1”を連結
し、必要長さlにして使用することも可能である。
【0019】図2は、本発明の第2の実施形態を示すも
のである。本実施形態では、コアロッド1下部の加熱手
段として、炉心管8の下部外側にランプヒータ11を設
置している。ランプヒータ11から放出される赤外線が
透明なコアドッド1の中を通って、多孔質クラッドスー
ト6を内側から加熱する。この方式はどちらかといえ
ば、小型の設備に適しているが、ランプヒータ11に加
える電流を、熱電対12により測定される温度を500
℃になるように制御すると、脱水、焼結処理に要する所
要時間は9Hr、ヘリウム流量が80SLMで脱水、焼
結処理が完結している。従来装置により脱水、焼結した
結果は、所要時間は14Hr、ヘリウム流量は140S
LMであり、処理時間、ヘリウム消費量とも、従来法よ
り著しく短縮、低減している。なお、SLMは Standar
d liter per minute at 0 ℃,1 atmの略で、単位時間当
たりのガス流量を示す単位である。
【0020】図3は、第3の実施形態を示すものであ
る。本実施形態は、コアロッド1下部の加熱手段とし
て、炉心管8の下部外側に抵抗加熱ヒータ13を設置
し、該ヒータからの輻射熱によってコアロッド1下部を
加熱する方式を採っている。この方式はどちらかといえ
ば、大型の設備に適しているが、ヒータ温度を熱電対1
2によって測定される温度を900℃になるように制御
すると、脱水、焼結処理に要する所要時間は8Hr,ヘ
リウム流量が75SLMで脱水、焼結処理が完結してい
る。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明による方法、装置
を使用することにより、光ファイバプリフォームの脱
水、乃至焼結処理をより短時間で、かつ、より少ないヘ
リウム消費量で実施することが可能となるので、光ファ
イバプリフォームの生産性の向上、生産コストの低減効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の基本構成を示す多孔質クラ
ッドスートの脱水、焼結処理を行う光ファイバプリフォ
ーム製造装置の説明図
【図2】本発明の第2の実施形態を示す多孔質クラッド
スートの脱水、焼結処理を行う光ファイバプリフォーム
製造装置の説明図
【図3】本発明の第3の実施形態を示す多孔質クラッド
スートの脱水、焼結処理を行う光ファイバプリフォーム
製造装置の説明図
【図4】従来の実施形態を示す光ファイバプリフォーム
の脱水、焼結装置の説明図
【符号の説明】
1 コアロッド 2 上部チャック 3 モータ 4 支持棒 5 環状ヒータ 6 多孔質クラッドスート 7 コアロッド加熱部 8 炉心管 9 ガス導入孔 10 ガス排気孔 11 ランプヒータ 12 熱電対 13 抵抗加熱ヒータ 14 保温材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コアロッドと該コアロッドの少なくとも
    下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
    トとからなる光ファイバプリフォーム母材の脱水処理、
    乃至焼結処理を行う光ファイバプリフォームの製造方法
    において、前記多孔質クラッドスートを外側からと、そ
    の心部にあって該スートが堆積していないコアロッド下
    端部の双方から加熱することを特徴とする光ファイバプ
    リフォームの製造方法。
  2. 【請求項2】 コアロッドと該コアロッドの少なくとも
    下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
    トとからなる光ファイバプリフォーム母材の脱水処理、
    乃至焼結処理を行う光ファイバプリフォームの製造装置
    において、前記多孔質クラッドスートを外側から加熱す
    る手段とは別に、その心部にあって該スートが堆積して
    いないコアロッドの下端部をも加熱する手段を有するこ
    とを特徴とする光ファイバプリフォーム製造装置。
  3. 【請求項3】 コアロッドと該コアロッドの少なくとも
    下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
    トとからなる光ファイバプリフォーム母材の脱水処理、
    乃至焼結処理において、前記多孔質クラッドスートを外
    側から加熱する手段とは別に、その心部にあって、該ス
    ートが堆積していないコアロッドの下端部をも加熱する
    手段を有する光ファイバプリフォーム製造装置におい
    て、当該コアロッドの下端部を加熱する手段が、加熱炉
    炉心管下部に設けられたランプヒータであること特徴と
    する光ファイバプリフォーム製造装置。
  4. 【請求項4】 コアロッドと該コアロッドの少なくとも
    下端部の一部を除く部分に堆積した多孔質クラッドスー
    トとからなる光ファイバプリフォーム母材の脱水処理、
    乃至焼結処理において、前記多孔質クラッドスートを外
    側から加熱する手段とは別に、その心部にあって、該ス
    ートが堆積していないコアロッドの下端部をも加熱する
    手段を有する光ファイバプリフォーム製造装置におい
    て、当該コアロッドの下端部を加熱する手段が、加熱炉
    炉心管下部に設けられた抵抗加熱ヒータであることを特
    徴とする光ファイバプリフォーム製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003009028A1 (en) * 2001-07-20 2003-01-30 The University Of Sydney Preparing preforms for fibre fabrication
JP2009537454A (ja) * 2006-05-24 2009-10-29 ヘレウス・クアルツグラース・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンディット・ゲゼルシャフト 合成石英ガラスから半製品を製造する方法
JP2015017013A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 住友電気工業株式会社 ガラス母材の製造装置および製造方法

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