JP2001233634A - 光ファイバ用多孔質母材の製造方法および製造装置 - Google Patents

光ファイバ用多孔質母材の製造方法および製造装置

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JP2001233634A
JP2001233634A JP2000047135A JP2000047135A JP2001233634A JP 2001233634 A JP2001233634 A JP 2001233634A JP 2000047135 A JP2000047135 A JP 2000047135A JP 2000047135 A JP2000047135 A JP 2000047135A JP 2001233634 A JP2001233634 A JP 2001233634A
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glass
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glass fine
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Kazuhisa Hatayama
和久 畑山
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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Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的でかつ特性が安定した、光ファイバの
製造に適した光ファイバ用母材の製造方法と製造装置を
提供する。 【解決手段】 瞬間的なガラス微粒子の堆積速度が8g
/分以上のとき、ターゲット部材の回転むらが1.8%
以下とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法である。
前記ターゲット部材の回転むらにおける回転変動の回数
が実質的にターゲット部材1回転につき整数でないこと
が好ましい。また、ガラス微粒子を生成する手段と、棒
状ターゲット部材を把持、回転する機構と、棒状ターゲ
ット部材とガラス微粒子生成手段とを相対的に移動させ
る機構を具備し、前記製造方法の製造条件を実現できる
光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス微粒子をタ
ーゲット部材の周囲に堆積させる、光ファイバ用多孔質
母材の製造方法および製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的な光ファイバ用母材の前駆体であ
るガラス微粒子堆積体(多孔質母材)の製造方法とし
て、例えば外付け法(OVD法)が広く用いられてい
る。OVD法は、バーナと可燃性ガス(H2、CH4、C
26等)、助燃性ガス(O 2等)、不活性ガス(He、
Ar等)等からなる火炎中にガラス原料ガスを投入し、
火炎加水分解反応あるいは酸化反応により発生したガラ
ス微粒子を、ターゲット部材である棒状ターゲット部材
を把持しながら回転させ、バーナと棒状ターゲット部材
とを相対的に移動させながら棒状ターゲット部材外周に
付着堆積させて、ガラス微粒子堆積体を形成する。
【0003】その後、ガラス微粒子堆積体を加熱、透明
ガラス化して光ファイバ用母材とする。コアとクラッド
の一部を有する、気相軸付け法(VAD法)で作製した
棒状ターゲット部材を用いる場合には、延伸・減径して
光ファイバとすることができ、ガラス微粒子と同じガラ
ス組成の棒状ターゲット部材を用いる場合には、石英棒
とすることができる。また、ガラス微粒子堆積後にター
ゲット部材を取り去り、ガラス微粒子堆積部のみを透明
ガラス化し、石英管として利用することができる。この
とき、ターゲット部材の回転速度は、ガラス微粒子の堆
積層の厚さ、密度に影響を及ぼす重要な因子である。
【0004】特開平7−242435号公報では、ター
ゲット部材の1回転中の周期的な回転速度むらを2%以
内に制御することによって、コアの偏心を回避する手法
が示されている。そこでは偏心を回避することに集中し
ており、ターゲット部材の回転むらに起因する表面平坦
度の悪化に関しては、格別の考慮がなされていなかっ
た。しかしながら、近年、ガラス微粒子の単位時間当た
りの堆積量が多くなるにつれて、ターゲット部材の回転
速度のむらによる表面の平坦度の悪化も無視できないこ
とが明らかになった。一般的に、ターゲット部材の回転
速度が速いとガラス微粒子の堆積層は薄くなり、回転速
度が遅い場合は堆積層の厚さが厚くなる。また、ガラス
微粒子の単位時間当たりの堆積量が多いほど、回転むら
による堆積層の厚みの変動が顕著になる。
【0005】回転むら、すなわち回転速度の変動が発生
すると、局所的に堆積層の厚さが変動し、ガラス微粒子
堆積体の表面の平坦度が長手方向、径方向共に低下し、
ガラス微粒子堆積中の割れの原因になり易い。更に、ガ
ラス微粒子堆積体の表面平坦度の低下は、透明ガラス化
後の石英管や光ファイバ用母材表面の凹凸となり、光フ
ァイバの真円度の悪化を招き、カットオフ波長やモード
フィールド径等の特性の変動を助長するといった問題点
があった。従来ガラス微粒子の瞬間的な堆積量は3〜5
g/分程度であったが、近年、生産の効率化のために、
その値は飛躍的に増大している。瞬間的なガラス微粒子
の堆積量が8g/分以上になると、ガラス微粒子の衝突
部(すなわち微粒子の堆積箇所)とターゲット部材との
相対的な移動の道筋が、ガラス微粒子の堆積にしたがっ
てより強調され、回転むらにより堆積終了後の母材表面
の凹凸がより大きく影響される。この場合、回転むらが
2.0%では明らかに表面の凹凸が大きくなり、品質に
悪影響を及ぼす。また、ターゲット部材の回転むらにお
ける回転変動の回数が、実質的に、ターゲット部材1回
転につき整数であると、ターゲット部材表面の同一箇所
で回転速度の速い遅いがくり返され、さらに凹凸が大き
くなる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、以
上のような問題点を解決するためになされたものであっ
て、効率的でかつ特性が安定した、光ファイバの製造に
適した光ファイバ用母材の製造方法と製造装置を提供す
るものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス微粒子
生成手段により生成したガラス微粒子を、ガラス微粒子
生成手段と相対的に移動しながら回転するターゲット部
材の周囲に堆積させる場合に、瞬間的なガラス微粒子の
堆積速度が8g/分以上のとき、ターゲット部材の回転
むらが1.8%以下であることを特徴とする光ファイバ
用多孔質母材の製造方法である。前記ターゲット部材の
回転むらにおける回転変動の回数が実質的にターゲット
部材1回転につき整数でないことが好ましい。また、ガ
ラス微粒子を生成する手段と、棒状ターゲット部材を把
持、回転する機構と、棒状ターゲット部材とガラス微粒
子生成手段とを相対的に移動させる機構を具備し、瞬間
的なガラス微粒子の堆積速度が8g/分以上のとき、タ
ーゲット部材の回転むらが1.8%以下であることを特
徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。前
記ターゲット部材の回転むらにおける回転変動の回数
が、実質的に、ターゲット部材1回転につき整数でない
ことが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明は、従来の光ファイバ用多
孔質母材の製造方法および製造装置において、瞬間的な
ガラス微粒子の堆積速度を大きくした場合を対象とす
る。先にも述べたとおり、瞬間的なガラス微粒子の堆積
速度を大きくした場合、ターゲット部材の回転むらによ
り光ファイバ用多孔質母材の平坦度が悪化する。その悪
化の程度が顕著となる、瞬間的なガラス微粒子の堆積速
度が8g/分以上の場合を、特に本発明の対象とする。
本発明の対象領域範囲において、回転むらの程度を制御
することによって、光ファイバ用多孔質母材の平坦度を
良好に保つことができることを知見し、その具体的条件
を明らかにして、本発明を完成するに至った。
【0009】回転むらを制御する方法としては、回転速
度を測定することにより回転むらを検出し、回転モータ
ーにフィードバックすることが挙げられる。また、回転
変動の回数が、実質的に、ターゲット部材1回転につき
整数でないようにする方法としては、回転モーターにラ
ンダム信号を与えることが挙げられる。各請求項におい
て条件を規定される本発明によれば、前記回転速度の変
動が、瞬間的なガラス微粒子の堆積速度が8g/分以上
のとき、設定値に対し1.8%以下であるため、局所的
な堆積層の厚さの変動が全体で1.8%以下になる。本
発明において、設定値に対する回転速度のむらは、最大
値と最小値との差の設定値に対する割合で表される。な
お、回転速度の変動は、「{(最大回転数−最小回転
数)/設定回転数}×100」(%)で表す。
【0010】この結果、所定量のガラス微粒子を堆積さ
せたガラス微粒子堆積体の表面状態は、長手方向、径方
向共に良好なものとなる。ここで、表面状態は平坦度で
表される。平坦度は、図1に示されるように、ガラス微
粒子堆積体、光ファイバ母材、石英管等の径方向の断面
形状を真円に近似した場合の、その近似真円からの乖離
距離によって示される。図4を用いて、平坦度の概念を
説明する。図4中、実表面が真円近似曲線の外側(凸)
の場合は+、実表面が真円近似曲線の内側(凹)の場合
は−で示す。表面平坦度の良好なガラス微粒子堆積体を
透明ガラス化して得られる石英管や光ファイバの真円度
は良好で、カットオフ波長やモードフィールド径を変動
させることもない。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施の形態を、具体的な例に
より説明する。 [実施例]VAD法で作製した長さ500mm、外径2
5mmφのコアとクラッドの一部を有する石英系棒状タ
ーゲット部材を用意し、これを把持機構に取り付け、設
定回転数100回転/分で回転させながら、バーナーに
SiCl4=10リットル/分、O2=100リットル/
分、H2=50リットル/分を供給し、火炎中で生成し
たガラス微粒子を、バーナとターゲット部材とを相対的
に10mm/分で移動させながら付着、堆積させ、外径
150mmの光ファイバ用多孔質母材を得た。なお、回
転むらは、これを検出し、その信号を回転モーターにフ
ィードバックすることにより制御した。このときの瞬間
的なガラス微粒子の堆積量は図2のようになった。
【0012】実施例で得られたガラス微粒子堆積体表面
の平坦度を図1に示す。ガラス微粒子の堆積操作期間中
のターゲット部材の回転むらを測定したところ、その変
動は最大1.8%(99.10回転/分〜100.90
回転/分)であった。作製したガラス微粒子堆積体の表
面の平坦度は±25μm以下であった。ガラス微粒子堆
積中の母材の割れは、15回製造を行い、0回であっ
た。次いで、加熱炉でこのガラス微粒子堆積体を透明ガ
ラス化させ、光ファイバ用母材とした。透明ガラス化後
の母材表面の平坦度は±10μmであった。さらに、こ
の母材から製造した光ファイバのカットオフ波長とモー
ドフィールド径の変動は、2nm及び0.009μmと
良好であった。
【0013】[比較例]実施例と同様の石英系棒状ター
ゲット部材を用意し、これを把持機構に取り付け、実施
例と同様の設定回転数、ガス条件で、バーナとターゲッ
ト部材とを相対的に10mm/分で移動させながら、火
炎中で生成したガラス微粒子を付着、堆積させ、外径1
50mmの光ファイバ用多孔質母材を得た。なお、比較
例では回転むらの制御は行わなかった。このときの瞬間
的なガラス微粒子の堆積量は、実施例と同等であった。
ガラス微粒子堆積中のターゲット部材の回転むらを測定
したところ、その変動は最大2.0%(99回転/分〜
101回転/分)であった。
【0014】比較例で得られたガラス微粒子堆積体表面
の平坦度を図3に示す。作製したガラス微粒子堆積の表
面平坦度は±125μm以上であった。ガラス微粒子堆
積中の母材の割れは、15回製造を行い、2回発生し
た。次いで、加熱炉でガラス微粒子堆積体を透明ガラス
化させた光ファイバ用母材表面の平坦度は±60μmで
あった。さらに、この母材から製造した光ファイバのカ
ットオフ波長とモードフィールド径の変動は、40nm
及び0.105μmであり、実用に耐えなかった。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
棒状ターゲット部材の回転速度が設定値に対し変動幅が
小さいため、局所的な堆積層の厚さの変動が抑制され
る。そして、ガラス微粒子堆積中に割れが発生せず、平
坦度が良好なガラス微粒子堆積体を製造することができ
る。さらに、表面平坦度の良好なガラス微粒子堆積体を
透明ガラス化した光ファイバ用母材から製造した光ファ
イバの表面の真円度は良好で、カットオフ波長やモード
フィールド径を変動させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例における平坦度を示すグラフである。
【図2】 実施例における瞬間的なガラス微粒子の堆積
量の変化を示すグラフである。
【図3】 比較例における平坦度を示すグラフである。
【図4】 平坦度の概念を説明する図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 EA03 EB26

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス微粒子生成手段により生成したガ
    ラス微粒子を、ガラス微粒子生成手段と相対的に移動し
    ながら回転するターゲット部材の周囲に堆積させる光フ
    ァイバ用多孔質ガラス母材の製造方法において、瞬間的
    なガラス微粒子の堆積速度が8g/分以上のとき、ター
    ゲット部材の回転むらが1.8%以下であることを特徴
    とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記ターゲット部材の回転むらにおける
    回転変動の回数が実質的にターゲット部材1回転につき
    整数でないことを特徴とする請求項1に記載の光ファイ
    バ用多孔質母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 ガラス微粒子を生成する手段と、棒状タ
    ーゲット部材を把持、回転する機構と、棒状ターゲット
    部材とガラス微粒子生成手段とを相対的に移動させる機
    構を具備した装置において、瞬間的なガラス微粒子の堆
    積速度が8g/分以上のとき、ターゲット部材の回転む
    らが1.8%以下であることを特徴とする光ファイバ用
    多孔質母材の製造装置。
  4. 【請求項4】 前記ターゲット部材の回転むらにおける
    回転変動の回数が実質的にターゲット部材1回転につき
    整数でないことを特徴とする請求項3に記載の光ファイ
    バ用多孔質母材の製造装置。
JP2000047135A 1999-12-01 2000-02-24 光ファイバ用多孔質母材の製造方法および製造装置 Pending JP2001233634A (ja)

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EP00126272A EP1106584B1 (en) 1999-12-01 2000-12-01 Method and apparatus for manufacturing a preform for an optical fibre
US09/727,386 US20020020193A1 (en) 1999-12-01 2000-12-01 Method for manufacturing base material for optical fiber, apparatus therefor, and base material manufactured by the same
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016159220A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 古河電気工業株式会社 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法

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WO2016159220A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 古河電気工業株式会社 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法
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US11565964B2 (en) 2015-03-31 2023-01-31 Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing porous glass preform for optical fiber

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