JP2000344538A - 光ファイバ多孔質母材燒結装置 - Google Patents

光ファイバ多孔質母材燒結装置

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JP2000344538A
JP2000344538A JP15821899A JP15821899A JP2000344538A JP 2000344538 A JP2000344538 A JP 2000344538A JP 15821899 A JP15821899 A JP 15821899A JP 15821899 A JP15821899 A JP 15821899A JP 2000344538 A JP2000344538 A JP 2000344538A
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porous preform
fiber porous
sintering
preform
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JP15821899A
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Masataka Watanabe
政孝 渡辺
Tadakatsu Shimada
忠克 島田
Hideo Hirasawa
秀夫 平沢
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバ多孔質母材を効率的に燒結してこ
れをガラス化し、光伝送特性に優れた光ファイバプリフ
ォームを経済的に製造するための光ファイバ多孔質母材
の燒結装置を提供する。 【解決手段】 少なくとも加熱手段と炉心管を具備し、
該炉心管内で加熱手段により光ファイバ多孔質母材を長
手方向に順次燒結してガラス化する光ファイバ多孔質母
材燒結装置において、光ファイバ多孔質母材3のガラス
化部3bを収容する側(小径部)2cの炉心管の直径
が、未燒結部3aを収容する側(大径部)2aの炉心管
の直径より小さいことを特徴とする光ファイバ多孔質母
材の燒結装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ多孔質
母材を燒結してガラス化するための製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバの製造工程において、
直接、極細の光ファイバを作ろうとすると、最適の屈折
率分布を持たせるための制御が困難である等の理由か
ら、まず光ファイバと同じ屈折率分布を有する径の太い
光ファイバ母材(プリフォーム)を作製する。光ファイ
バプリフォームの作製方法としては、OVD法(外付C
VD法)やVAD法(気相軸付け法)等が知られてお
り、まず、光ファイバ多孔質母材(スートプリフォー
ム)を形成し、これを焼結して透明ガラス化することに
より光ファイバプリフォームを得ている。次いで、上記
得られた光ファイバプリフォームを加熱して外径を一定
に制御しながら細く長く引き伸ばす(線引きする)こと
により、極細の光ファイバを製造するといった方法が採
られている。
【0003】上記従来の光ファイバ多孔質母材を焼結し
て透明ガラス化する方法の一例を図2を参照しながらさ
らに詳しく説明する。図2に示されている従来型の燒結
装置11では、一様な直径を有する円筒形の炉心管12
の略中央部の周囲にて、断熱部材6に囲まれたヒータ7
が配置されており、炉心管12の上方には光ファイバ多
孔質母材3を回転・昇降自在に支持する支持手段4が設
けられている。また、炉心管12の下方からは、管内へ
Heガスが供給されている。
【0004】上記光ファイバ多孔質母材燒結装置11に
おいて、支持手段4により回転・昇降自在に支持された
光ファイバ多孔質母材3は、円筒形の炉心管12内を回
転しながら下方に移動することにより、下端部から順次
ヒータ7により加熱される。この加熱により、光ファイ
バ多孔質母材3は1500℃〜1600℃に昇温され、
下端部より透明ガラス化されて光ファイバプリフォーム
とされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記のように一様な直
径の炉心管12を有する装置11を用いて燒結を行う場
合、多孔質母材3のガラス化された部分の直径は小さく
なるので、このガラス化部3bと炉心管12とのクリア
ランスは未燒結部3aに比べて大きくなる。そのため、
ヒータ7付近の燒結されている高温の部分から、下方へ
逃散する輻射熱が大きく、十分燒結されずに不良となっ
てしまう部分があるという問題があった。特に、燒結開
始直後の光ファイバ多孔質母材3の下端部のガラス化に
おいては、その下端部が下方に向いているため下方への
輻射による熱逃散が大きい。そのため下端部は十分燒結
されないまま下方へと移動し、溶け残りによる不良が発
生し、得られた光ファイバプリフォームの一部において
光伝送特性が不良となってしまうことがあった。
【0006】また、上下に長い炉心管では加熱部分と下
端部の温度差が大きいため自然対流が大きく、この自然
対流の影響で炉心管内圧変動が大きくなる。このように
自然対流により大きく変動する炉心管内圧の調整は難し
く、上部の回転軸シール部5より炉心管12内に水分が
混入する場合があった。このように炉心管12内に水分
が混入してしまうと、光ファイバ多孔質母材3の燒結に
影響し、ガラス化して得られた光ファイバプリフォーム
の光伝送特性が悪くなるという問題もあった。
【0007】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、光ファイバ多孔質母材を効率的に燒結し
てこれをガラス化し、光伝送特性に優れた光ファイバプ
リフォームを経済的に製造するための光ファイバ多孔質
母材の燒結装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に記載した発明は、少なくとも加
熱手段と炉心管を具備し、該炉心管内で加熱手段により
光ファイバ多孔質母材を長手方向に順次燒結してガラス
化する光ファイバ多孔質母材燒結装置において、光ファ
イバ多孔質母材のガラス化された部分を収容する側の炉
心管の直径が、ガラス化される前の部分を収容する側の
炉心管の直径より小さいことを特徴とする光ファイバ多
孔質母材燒結装置である。
【0009】このように、光ファイバ多孔質母材のガラ
ス化された部分を収容する側の炉心管の直径を、ガラス
化される前の部分を収容する側の炉心管の直径より小さ
くした小径部を設けることで、光ファイバ多孔質母材の
ガラス化した部分と炉心管との間のクリアランスも小さ
くなる。したがって、燒結部から特に小径部へ逃散する
輻射熱も小さくなり、また、上記クリアランスの減少に
より自然対流が大幅に抑制されるため、炉心管内の熱的
均一性が保たれ、光ファイバ多孔質母材を効率良く燒結
することができる。その結果、消費電力量を低減するこ
とができると同時に、光ファイバ多孔質母材を全体的に
満遍なくガラス化することができ、優れた光伝送特性を
有する光ファイバプリフォームを得ることができる。ま
た、炉心管の一部を小径とすることにより、炉心管を形
成する材料も減るため、材料費を削減することもでき
る。
【0010】この場合、請求項2に記載したように、前
記炉心管の軸が垂直方向に向いている縦型の燒結装置で
あることが好ましい。このように縦型の燒結装置とすれ
ば、特に、長い光ファイバ多孔質母材を燒結する場合に
好適に使用できるとともに、小径部を有する本発明の装
置の有効性が発揮される。
【0011】さらに、本発明にかかる前記光ファイバ多
孔質母材燒結装置は、請求項3に記載したように、ヒー
タ等の前記加熱手段を覆うようにして配置された断熱部
材をさらに有し、該断熱部材の内側領域において前記炉
心管の直径が変化していることが好ましく、さらに好適
な態様としては、請求項4に記載したように、上記断熱
部材に隣接し、かつ上記炉心管に沿って設けられた保温
部材をさらに有する。
【0012】このように、ヒータ等の加熱手段を覆うよ
うにして配置された断熱部材の内側領域において炉心管
の直径を変化させることによって、燒結されたガラス化
部をすぐに炉心管の小径部に挿入することができ、小径
部への熱の逃散の防止、均熱性の確保等の効果を確実に
得ることができる。また、さらに断熱部材に隣接するよ
うにして保温部材を炉心管の周囲に設けることで炉心管
内の熱分布を一層均一に保つことができ、自然対流の抑
制をはかってさらに効率的に光ファイバ多孔質母材の燒
結を行うことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこ
れらに限定されるものではない。
【0014】図1は、本発明にかかる光ファイバ多孔質
母材燒結装置1の一例を示す概略図である。この図に示
されている燒結装置1では、炉心管2は、その略中央部
分に形成されたテーパ部2bを介し、上下にそれぞれ円
筒形の大径部2aと小径部2cが一体的に形成されてい
る。テーパ部2bの周囲には光ファイバ多孔質母材3を
燒結するためのヒータ7が配置されており、さらにヒー
タ7を覆うようにして断熱部材6が設けられている。さ
らに、炉心管2に沿って保温部材8a,8bが、断熱部
材6の上下に隣接して設けられている。また、炉心管2
の下方からは、管2内へHeガスが供給されている。
【0015】前記燒結装置1において光ファイバ多孔質
母材3をガラス化する方法としては、図2で示されてい
る従来の燒結装置11同様、支持手段4により回転・昇
降自在に支持された光ファイバ多孔質母材3は、まず炉
心管2の大径部2a内を回転しながら下方へ移動し、テ
ーパ部2b付近においてヒータ7により高温に加熱され
る。高温加熱された部分は燒結し、ガラス化されると同
時に径が細くなって小径部2cへ移動する。炉心管2の
小径部2cと多孔質母材のガラス化部3bとの間にはわ
ずかなクリアランスが保たれており、図2に示されてい
る前記従来型の燒結装置11に比べ、自然対流が大幅に
抑制される。そのため、炉心管内圧の調整が容易とな
り、炉心管2の上部の回転軸シール部5からの外気水分
の侵入を防ぐことができる。
【0016】また、ヒータ7を覆うようにして配置され
た断熱部材6の内側領域において炉心管2の直径が変化
しているため、燒結されたガラス化部3bがすぐに炉心
管2の小径部2cに挿入され、炉心管2の下部への熱の
逃散の防止、均熱性の確保等の効果を確実に得ることが
できる。さらに、断熱部材6の上下に隣接して設けられ
た保温部材8a,8bにより熱の逃散も一層抑制される
ため、テーパ部2bにおいて高温が維持されると同時
に、小径部2c内の熱がより均一に保たれる。
【0017】したがって、ヒータ7に囲まれたテーパ部
2b付近において、光ファイバ多孔質母材3は高温で満
遍なく燒結され、さらにテーパ部2bを通過した直後の
小径部2c内も高温であるため、溶け残り等の不良を生
じることはない。上記のような本発明に係る燒結装置に
より得られた光ファイバプリフォームは、優れた光伝送
特性を有する。また、前記したように、ヒータ7からの
熱が効率的に維持されるので、消費電力量も削減でき
る。
【0018】なお、上記実施態様では、炉心管の中心軸
が垂直方向に向けられた縦型の光ファイバ多孔質母材燒
結装置について説明したが、このように縦型の燒結装置
とすれば、特に、長い光ファイバ多孔質母材を燒結する
場合に好適に使用できるとともに、小径部を有する本発
明の装置の有効性が発揮される。しかしながら、本発明
はこれに限定されない。すなわち、光ファイバ多孔質母
材のガラス化された部分を収容する側の炉心管の直径
が、ガラス化される前の部分を収容する側の炉心管の直
径より小さい炉心管を有する燒結装置であれば全て適用
可能であり、例えば、炉心管の中心軸を水平方向に向け
た横型の燒結装置としても良い。すなわち、本発明の光
ファイバ多孔質母材燒結装置は、炉心管以外の部材にお
いては、従来の燒結装置をそのまま使用できるという利
点もある。
【0019】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示して本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
【0020】(実施例)内径280mmの大径部と内径
180mmの小径部からなる炉心管を具備した図1に示
されるような燒結装置を用い、OVD法により作製した
直径約250mmの光ファイバ多孔質母材を支持手段で
支持して1.7mm/分の速度で徐々に炉心管内へ送り
込み、燒結してガラス化した。なお、燒結が行われるテ
ーパ部の温度は約1500℃に調整し、炉心管内の内部
は、大気圧以上の200〜600mmAqとなるように
投入Heガス量を調整した。
【0021】図3に示したように、実施例より得られた
光ファイバプリフォーム10aは全体的に満遍なくガラ
ス化され、特に、従来型の燒結装置でガラス化を行った
場合に見られがちな下部の溶け残りが全くなく、全体に
わたって優れた光伝送特性を有するものとなる。
【0022】(比較例)内径280mmの一様な内径を
有する炉心管を具備した従来型の燒結装置を用い、前記
実施例と同様の条件で光ファイバ多孔質母材のガラス化
を行った。図4に示したように、これにより得られた光
ファイバプリフォーム10bは下部において溶け残りに
よる不良部分が見られた。
【0023】(電力測定)前記実施例及び比較例で光フ
ァイバ多孔質母材のガラス化を行う際、それぞれの消費
電力量を測定した。その結果を図5のグラフに示した。
図5から明らかなように、光ファイバ多孔質母材の中間
部を燒結してガラス化を行う間は、それぞれの装置の消
費電力量にほとんど差が見られないが、燒結工程の初期
段階と最終段階、特に、多孔質母材の下端部を燒結する
初期段階では、従来型の燒結装置に比べ、本発明にかか
る燒結装置の方が大幅に消費電力量が少なかった。
【0024】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ多孔質母材燒結装置は、光ファイバ多孔質母材のガラ
ス化された部分(ガラス化部)を収容する側(小径部)
の炉心管の直径が、ガラス化される前の部分(未燒結
部)を収容する側(大径部)の炉心管の直径より小さく
なっている。そのため、特に、ガラス化部と炉心管の小
径部とのクリアランスが狭くなっており、燒結中の高温
部から、特に炉心管の小径部への熱輻射を低減すること
ができる。その結果、保温性が良くなり、ヒータ付近で
の高温が保たれると同時に、小径部内の熱均一性も保た
れ、光ファイバ多孔質母材全体を満遍なく燒結してガラ
ス化することができる。さらに、上記のように高温性及
び熱均一性に優れているため、効率的に燒結を行うこと
ができ、消費電力量も低減できる。
【0026】また、炉心管は一般的に高価な石英ガラス
より作られるが、本発明では小径部を設けることで炉心
管全体を作るのに必要な材料が減るので、材料費を削減
できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ファイバ多孔質母材燒結装置の
一例を示す概略図である。
【図2】従来の光ファイバ多孔質母材燒結装置の一例を
示す概略図である。
【図3】実施例で光ファイバ多孔質母材をガラス化して
得られた光ファイバプリフォームを示す概略図である。
【図4】比較例で光ファイバ多孔質母材をガラス化して
得られた光ファイバプリフォームを示す概略図である。
【図5】実施例及び比較例で光ファイバ多孔質母材のガ
ラス化を行う際に測定した消費電力量を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1,11…光ファイバ多孔質母材燒結装置、 2,12
…炉心管、 2a…大径部、 2b…テーパ部、 2c
…小径部、 3…光ファイバ多孔質母材、 3a…未燒
結部、 3b…ガラス化部、 4…支持手段、 5…回
転軸シール部、6…断熱部材、 7…ヒータ、 8a,
8b…保温部材、 10a,10b…光ファイバプリフ
ォーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 Fターム(参考) 4G021 CA12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも加熱手段と炉心管を具備し、
    該炉心管内で加熱手段により光ファイバ多孔質母材を長
    手方向に順次燒結してガラス化する光ファイバ多孔質母
    材燒結装置において、光ファイバ多孔質母材のガラス化
    された部分を収容する側の炉心管の直径が、ガラス化さ
    れる前の部分を収容する側の炉心管の直径より小さいこ
    とを特徴とする光ファイバ多孔質母材燒結装置。
  2. 【請求項2】 前記炉心管の軸が垂直方向に向いている
    縦型の燒結装置であることを特徴とする請求項1に記載
    の光ファイバ多孔質母材燒結装置。
  3. 【請求項3】 前記加熱手段を覆うようにして配置され
    た断熱部材をさらに有し、該断熱部材の内側領域におい
    て前記炉心管の直径が変化していることを特徴とする請
    求項1または2に記載の光ファイバ多孔質母材燒結装
    置。
  4. 【請求項4】 前記断熱部材に隣接し、かつ前記炉心管
    に沿って設けられた保温部材をさらに有することを特徴
    とする請求項3に記載の光ファイバ多孔質母材燒結装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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