JP2001089179A - 光ファイバ用多孔質母材の製造装置 - Google Patents

光ファイバ用多孔質母材の製造装置

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JP2001089179A
JP2001089179A JP26139799A JP26139799A JP2001089179A JP 2001089179 A JP2001089179 A JP 2001089179A JP 26139799 A JP26139799 A JP 26139799A JP 26139799 A JP26139799 A JP 26139799A JP 2001089179 A JP2001089179 A JP 2001089179A
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JP
Japan
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optical fiber
exhaust pipe
reaction chamber
porous preform
burner
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Tomoyuki Nishio
友幸 西尾
Kazumasa Osono
和正 大薗
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Hitachi Cable Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • 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]
    • C03B37/0144Means for after-treatment or catching of worked reactant gases
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長手方向の如何なる所でも径方向の屈折率分布
が均一な光ファイバ用多孔質母材を製造する、光ファイ
バ用多孔質母材の製造装置を提供すること。 【解決手段】ガラス微粒子を生成するためのバーナと、
前記生成したガラス微粒子を堆積させるターゲット棒
と、該ターゲット棒を覆い囲む反応室とを具備して成る
光ファイバ用多孔質母材の製造装置において、前記反応
室上部に引き上げ用筐体を設け、且つ前記反応室に第一
排気管を具備し、また前記引き上げ用筐体に第二排気管
を具備したことにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ用多孔
質母材の製造装置、特にフッ素を多孔質母材の長手方向
で均一に添加することが可能な光ファイバ用多孔質母材
の製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ用多孔質母材の製造法の一つ
にVAD(Vapor Axial-Phase Deposition)法がある。
VAD法では、バーナにより酸水素火炎を生じさせ、そ
の中に四塩化珪素などのガラスの原料ガスを送り込み、
加水分解反応によってガラス微粒子を生成させ、これを
ターゲット棒に堆積させる。ガラス微粒子が堆積された
ターゲット棒は一定の速度で引き上げられ、光ファイバ
用多孔質母材が製造される。
【0003】得られた光ファイバ用多孔質母材を焼結
し、その後線引することにより光ファイバを得ることが
できる。光ファイバが所望の特性を有するように、コア
及びクラッドの屈折率を高めたり、または低めたりする
添加物を四塩化珪素などのガラスの原料に添加する。屈
折率を下げるものとしてフッ素化合物ガス(例えば四フ
ッ化珪素)などが用いられる。
【0004】光ファイバはコアとクラッドより成り、コ
アの屈折率はクラッドの屈折率より僅かに高くなるよう
に構成されている。一般にコアに、屈折率を高める添加
物を多量に添加するとレーレ散乱係数が大きくなり、光
ファイバの伝送損失が増加する。従って、コアは純粋な
石英ガラスのみで、あるいは微量の屈折率を高める添加
物で構成し、コアの周りのクラッドに屈折率を下げるフ
ッ素を添加して光ファイバを構成することが極低損失光
ファイバを実現する上で必要である。
【0005】従来のフッ素を添加する光ファイバ用多孔
質母材の製造方法として、特開昭59−232934号
公報に開示されているように、VAD法によりガラス微
粒子体を成長させるにあたって、ガラス原料ガスまたは
燃焼ガス中に、時間的に変化しない濃度のフッ素化合物
ガスを含有させて供給し、火炎加水分解反応を用いてタ
ーゲット軸方向にガラス微粒子を堆積させる方法があ
る。
【0006】さらに、特開平9−221335号公報に
は、前記の特開昭59−232934号公報の方法では
ガラス微粒子堆積工程の最初に形成されたガラス微粒子
堆積部のフッ素濃度が、ガラス微粒子堆積工程の終期に
形成されたガラス微粒子堆積部のフッ素濃度よりも高く
なるため、長手方向で屈折率分布の均一性の良い光ファ
イバを得ることができないとして、長手方向でフッ素化
合物ガスの供給量を増加させることにより、均一な屈折
率分布を得る製造方法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ用多
孔質母材の製造方法には、以下に示す問題点があった。
【0008】特開平9−221335号公報では、母材
の長手方向の如何なる所でも径方向の屈折率分布の安定
化を図るために、フッ素化合物ガスの供給量を増加させ
る手段を用いているが、屈折率分布を変更させる時、あ
るいはバーナ交換といった製造条件が変化する時には、
最初から条件を取り直す必要があり、条件を決定するま
で多大な時間が必要であった。
【0009】また、特開昭59−232934号公報で
は、時間的に変化しない濃度のフッ素化合物ガスを含有
させて供給する手段を用いているが、製造中に排気変動
などの外乱により長手方向で径方向の屈折率分布が簡単
に変化するという問題があった。この問題は、特開平9
−221335号公報で開示されている製造方法にもあ
った。
【0010】従って本発明の目的は、前記した従来技術
の欠点を解消し、長手方向の如何なる所でも径方向の屈
折率分布が均一な光ファイバ用多孔質母材を製造する、
光ファイバ用多孔質母材の製造装置を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を実
現するため、ガラス微粒子を生成するためのバーナと、
該生成したガラス微粒子を堆積させるターゲット棒と、
該ターゲット棒を覆い囲む反応室とを具備して成る光フ
ァイバ用多孔質母材の製造装置において、前記反応室上
部に引き上げ用筐体を設け、且つ前記反応室に第一排気
管を具備し、また前記引き上げ用筐体に第二排気管を具
備した。
【0012】前記の引き上げ用筐体は、その上部に外気
取り込み孔を具備した。
【0013】また、前記の第二排気管は、前記外気取り
込み孔と前記反応室との間に位置するように構成した。
【0014】なお、前記の第一排気管及び第二排気管
は、それぞれ複数本の排気管により構成しても良い。
【0015】そして、前記の第一排気管及び第二排気管
は、それぞれ排気風量調節機構を具備した。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本究明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】図1は、本発明の光ファイバ用多孔質母材
の製造装置の一実施例を示した概略断面図である。1は
反応室、2は引き上げ用筐体、3は多孔質母材、4はタ
ーゲット棒、5はコア用バーナ、6はサイドコア用バー
ナ、7はクラッド用バーナ、8は第一排気管、9は第二
排気管、10は第一開閉弁、11は第二開閉弁、12は
外気取り込み孔である。
【0018】本光ファイバ用多孔質母材の製造装置は、
バーナ5、6、7と、ターゲット棒4と、反応室1とを
具備する。そして、前記反応室1上部に引き上げ用筐体
2を設け、且つ前記反応室1に第一排気管8を具備し、
しかも前記引き上げ用筐体2には第二排気管9を具備す
る。
【0019】反応室1の内部では、ターゲット棒4が吊
り下げられ一定の回転数で回転しており、その下端にガ
ラス微粒子が堆積される。ターゲット棒4は多孔質母材
3の成長に伴って順次引き上げられる。コア用バーナ5
とサイドコア用バーナ6とクラッド用バーナ7はガラス
微粒子生成用であり、コア用バーナ5はコア部分を、サ
イドコア用バーナ6はサイドコア部分を、クラッド用バ
ーナ7はクラッド部分を堆積させるものである。コア用
バーナ5及びサイドコア用バーナ6には四塩化珪素のガ
ラス原料に四塩化ゲルマが添加されている。クラッド用
バーナ7には四塩化珪素に四フッ化珪素が添加されてい
る。
【0020】多孔質母材3を挟んで、コア用バーナ5と
サイドコア用バーナ6とクラッド用バーナ7の反対側に
第一排気管8が備えられている。第一排気管8はターゲ
ット棒4に堆積できない余剰ガラス微粒子を強制的に排
気する役目を持つ。
【0021】反応室1の上方には、多孔質母材3を引き
上げるための引き上げ用筐体2が取り付けられている。
引き上げ用筐体2には、その上部に外気取り込み孔12
が設けられている。そして、第二排気管9が反応室1と
外気取り込み孔12との間に設けられている。
【0022】第一排気管8と第二排気管9にはそれぞれ
第一開閉弁10と第二開閉弁11が設けられている。こ
れにより、反応室1及び引き上げ用筐体2からの排気風
量を調整することができる。実際には、反応室1及び引
き上げ用筐体2のそれぞれの内圧を測定し、常にその値
が一定になるように第一開閉弁10及び第二開閉弁11
が制御されるように構成されている。
【0023】なお、第一排気管8及び第二排気管9は、
それぞれ複数本の排気管により構成しても良く、要する
に効率よく排気できるものであれば問題はない。
【0024】次に動作について詳しく説明する。
【0025】反応室1では前述のように、コア用バーナ
5とサイドコア用バーナ6とクラッド用バーナ7の酸水
素火炎で四塩化珪素が加水分解反応してガラス微粒子が
生成し、このガラス微粒子がターゲット棒4に堆積す
る。この時、100%の効率でターゲット棒4に堆積さ
せることは不可能なため、堆積できない余剰ガラス微粒
子が反応室1内に浮遊する。さらに、クラッド用バーナ
7から添加している四フッ化珪素の未結合なものがフッ
素ガスとして反応室1に漂うことになる。
【0026】フッ素化合物が添加された光ファイバ用多
孔質母材を製造する場合、長手方向で径方向の屈折率分
布が変わる要因として次の点をあげることができる。反
応室1及び引き上げ用筐体2の雰囲気ガス(堆積できな
かった余剰ガラス微粒子を含む)には微量のフッ素ガス
が含まれ、さらに多孔質母材3及び雰囲気ガスが高温状
態になっているため、堆積初期の部分ほど長時間フッ素
ガスを含んだ雰囲気ガスにさらされることになる。つま
り、多孔質母材3内のフッ素濃度変化量は、フッ素ガス
を含んだ雰囲気ガスにさらされる時間が長いためであ
る。本発明は、フッ素の添加量を変化させ、安定化を図
るといった間接的な改善策ではなく、フッ素ガスを含ん
だ雰囲気ガスを第一排気管8にて強制的に排気し、多孔
質母材3をフッ素ガスを含んだ雰囲気ガスにさらさない
直接的な手段を講じた。
【0027】反応室1では酸水素火炎により、反応室1
内の気体が熱せられ、上昇気流が発生する。この時、第
一排気管8で排気されなかった残りの浮遊しているガラ
ス微粒子及びフッ素ガスも上昇し、引き上げ用筐体2に
入る。引き上げ用筐体2に入ったフッ素ガスがこのまま
引き上げ用筐体2内に浮遊していると、引き上げ用筐体
2に引き上げられた高温状態の多孔質母材3に拡散し、
長手方向で屈折率分布が変化する要因となるが、本発明
では引き上げ用筐体2に第二排気管9が設けられている
ため、浮遊ガラス微粒子及びフッ素ガスは完全に排気さ
れる。
【0028】この時、引き上げ用筐体2の第二排気管9
の上部には外気取り込み孔12が設けられているので、
取り込んだ外気でダウンフロー生じ、引き上げ用筐体2
に万一浮遊ガラス微粒子やフッ素ガスがあっても一緒に
排気され、排気効率がアップする。しかしながら、この
外気取り込み孔12は必ずしも必要と言うわけではな
く、要するに効率良く浮遊ガラス微粒子とフッ素ガスが
排気できれば良い。
【0029】図2は、図1の光ファイバ用多孔質母材の
製造装置で得られた多孔質母材を焼結して透明ガラス化
して屈折率を測定し、長手方向の屈折率変化量を示した
グラフである。横軸は多孔質母材開始端からの距離(m
m)、縦軸は屈折率変化量(%)である。長手方向で非
常に安定した特性を実現することができた。
【0030】なお、本発明の光ファイバ用多孔質母材製
造装置では、屈折率を調節するためにフッ素化合物の流
量を変えた場合にも、余剰なガラス微粒子やフッ素ガス
は完全に排気されるので長手方向で屈折率変化量は少な
い。さらに、コア用バーナ5やサイドコア用バーナ6、
クラッド用バーナ7の何れかを交換した場合、あるいは
排気条件が外乱で変化した場合でも、余剰なガラス微粒
子やフッ素ガスは完全に排気されるので長手方向で屈折
率変化量は少ない。そして、上記の何れの場合でも、一
定の屈折率分布を得るための条件を最初から取り直す必
要はなく、条件を決定するまで僅かな時間を要するだけ
である。
【0031】
【発明の効果】本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造
装置によれば、ガラス微粒子を生成するためのバーナ
と、前記生成したガラス微粒子を堆積させるターゲット
棒と、該ターゲット棒を覆い囲む反応室とを具備して成
る光ファイバ用多孔質母材の製造装置において、前記反
応室上部に引き上げ用筐体を設け、且つ前記反応室に第
一排気管を具備し、また前記引き上げ用筐体に第二排気
管を具備したので、余剰のガラス微粒子と浮遊したフッ
素ガスを反応室内及び引き上げ用筐体内から強制的に排
気することができ、その結果、光ファイバ用多孔質母材
の長手方向の如何なる所でも径方向の屈折率分布を均一
にすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造装置の
一実施例を示した概略断面図である。
【図2】図1の光ファイバ用多孔質母材の製造装置で得
られた多孔質母材の長手方向の屈折率変化量を示したグ
ラフである。
【符号の説明】
1 反応室 2 引き上げ用筐体 3 多孔質母材 4 ターゲット棒 5 コア用バーナ 6 サイドコア用バーナ 7 クラッド用バーナ 8 第一排気管 9 第二排気管 10 第一開閉弁 11 第二開閉弁 12 外気取り込み孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス微粒子を生成するためのバーナと、
    該生成したガラス微粒子を堆積させるターゲット棒と、
    該ターゲット棒を覆い囲む反応室とを具備して成る光フ
    ァイバ用多孔質母材の製造装置において、前記反応室上
    部に引き上げ用筐体を設け、且つ前記反応室に第一排気
    管を具備し、また前記引き上げ用筐体に第二排気管を具
    備して成ることを特徴とする光ファイバ用多孔貿母材の
    製造装置。
  2. 【請求項2】引き上げ用筐体は、その上部に外気取り込
    み孔を具備して成ることを特徴とする請求項1記載の光
    ファイバ用多孔質母材の製造装置。
  3. 【請求項3】第二排気管は、前記外気取り込み孔と前記
    反応室との間に位置するように構成して成ることを特徴
    とする請求項1記載の光ファイバ用多孔質母材の製造装
    置。
  4. 【請求項4】第一排気管及び第二排気管は、それぞれ複
    数本の排気管により構成して成ることを特徴とする請求
    項1記載の光ファイバ用多孔質母材の製造装置。
  5. 【請求項5】第一排気管及び第二排気管は、それぞれ排
    気風量調節機構を具備して成ることを特徴とする請求項
    1及び4記載の光ファイバ用多孔質母材の製造装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002102729A1 (en) * 2001-06-14 2002-12-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Device and method for producing stack of fine glass particles

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WO2002102729A1 (en) * 2001-06-14 2002-12-27 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Device and method for producing stack of fine glass particles

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