JP2002284533A - ガラス母材の製造方法および製造装置 - Google Patents

ガラス母材の製造方法および製造装置

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JP2002284533A JP2001085664A JP2001085664A JP2002284533A JP 2002284533 A JP2002284533 A JP 2002284533A JP 2001085664 A JP2001085664 A JP 2001085664A JP 2001085664 A JP2001085664 A JP 2001085664A JP 2002284533 A JP2002284533 A JP 2002284533A
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Kanta Yagi
幹太 八木
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Sumitomo Electric Industries 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]
    • C03B37/01406Deposition reactors therefor
    • 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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    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多孔質ガラスを生成する反応容器のガラス窓
に、生成中のスス等の付着がなく、スス付け制御を長時
間に亘り正常に行なうことができる光ファイバ母材の製
造方法とそのための製造装置を提供する。 【解決手段】 反応容器3内で石英などの基材にガラス
原料と火炎ガスをバーナー2で吹き付け、火炎加水分解
により基材にガラス微粒子を堆積させ、ガラス微粒子の
堆積をレーザ光13により制御して多孔質ガラス1を製
造するガラス母材の製造装置であって、レーザ光13を
透過させるガラス窓4を、気体層間隙4cを有する二重
ガラスで形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス光ファイバ
等の製造に用いられ、ガラス微粒子を堆積させ多孔質ガ
ラスを製造するガラス母材の製造方法とそのための製造
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバ用のガラス母材の製造
において、例えば、VAD法(気相軸付け法)で、多孔
質ガラスを作製し、この多孔質ガラスを脱水、焼結して
透明ガラス化する方法が知られている。このVAD法
は、ガラス原料と火炎用ガスをバーナーから噴射させ、
ガラス微粒子を回転する石英などの基材に軸方向に堆積
させる方法である。また、ガラス微粒子(以下、ススと
いう)の堆積で形成された多孔質ガラスを、脱水、焼結
して透明ガラス化したガラス母材の外側に、さらにスス
を堆積させて多孔質ガラスを形成し、所定の外径のガラ
ス母材を得ている。この他に、石英棒の外側にガラスを
堆積させるOVD法(外付け気相蒸着法)、石英管の内
側にガラスを堆積させるCVD法(化学気相蒸着法)が
知られている。
【0003】VAD法、OVD法およびCVD法のいず
れの方法においても、多孔質ガラスの製造は、反応容器
を用いて行なわれる。反応容器内では、光ファイバのコ
ア部用のガラス原料としての四塩化珪素(SiCl4
に四塩化ゲルマニウムを添加し、火炎用ガスとして酸素
ガス(O2 )および水素ガス(H2 )がコアバーナーか
ら供給される。また、光ファイバのクラッド部用のガラ
ス原料としての四塩化珪素(SiCl4 )と、火炎用ガ
スとして酸素ガス(O2 )および水素ガス(H 2 )がク
ラッドバーナーから供給される。
【0004】反応容器内では、例えば、 SiCl4 +4H2 +2O2 →SiO2 +4HCl+2
2 O のような火炎加水分解反応が生じる。この反応により生
じたHClや2H2 Oは、反応容器内壁に付着したり結
露する。また、この他に、多孔質ガラスの母体として付
着されずに浮遊状態にあるススが、反応容器内壁に付着
し膜状にこびり付くことがある。反応容器内に付着した
HClや結露により金属水和物が生成され、次のガラス
母材の生成時には、加熱されて金属酸化物となる。この
金属酸化物は、その後のガラス母材の生成時には、不純
物として混入し、光ファイバの伝送特性を低下させる恐
れもある。
【0005】反応容器には、通常、ガラス窓が設けら
れ、このガラス窓を通してガラスの生成状態を監視した
り、レーザ光でガラス生成の外径等を制御している。反
応容器内壁への結露やススの付着とともに、ガラス窓に
も結露やススが付着すると、ガラス窓が曇ったり汚れた
りするため監視ができなくなり、また、多孔質ガラスの
生成制御ができなくなる。このため、一般に、反応容器
には、これらの浮遊物が器壁に付着しないように乾燥し
た清浄空気や不活性気体を導入し、これらの導入気体に
水蒸気や浮遊ススを含ませて排出するようにしている。
また、ガラス窓の内面に、これらの導入気体を当てるよ
うにして、ガラス窓が結露したり、浮遊ススが付着しな
いようにもしている。
【0006】しかし、排出用の導入気体の量が少なすぎ
ると、水蒸気や浮遊スス等が十分排出されず、また、多
すぎると反応容器内が乾燥しすぎて静電気が発生し、帯
電したススが反応容器内壁に多量に付着し、ガス流を乱
し反応制御を困難にするという問題がある。このため、
反応容器内への乾燥空気の導入量を火炎加水分解により
発生する水蒸気量の2〜30倍、好ましくは4〜8倍と
する技術が知られている(特開平11−171578号
公報参照)。
【0007】しかしながら、上記の技術によるも乾燥空
気の導入量の最適化は、ある程度の試行錯誤で設定する
必要があり、また、ガラス窓へのスス付着等を多少抑え
ることは可能かも知れないが、完全に防止することはで
きない。このため、多孔質ガラスの生成中に、反応容器
のガラス窓に曇りが生じ、レーザ光による制御が困難と
なり、正常なスス付けが実施できなくなることがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、多孔質ガラスを生成する反
応容器のガラス窓に生成中のスス等の付着がなく、スス
付け制御を長時間に亘り正常に行なうことができる光フ
ァイバ母材の製造方法とそのための製造装置の提供を課
題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のガラス母材の製
造方法は、反応容器内で石英などの基材にガラス原料と
火炎ガスをバーナーで吹き付け、火炎加水分解により基
材にガラス微粒子を堆積させ、ガラス微粒子の堆積をレ
ーザ光により制御して多孔質ガラスを製造するガラス母
材の製造方法であって、レーザ光を気体層間隙を有する
二重ガラスからなるガラス窓を透過させることを特徴と
する。
【0010】また、本発明のガラス母材の製造装置は、
反応容器内で石英などの基材にガラス原料と火炎ガスを
バーナーで吹き付け、火炎加水分解により基材にガラス
微粒子を堆積させ、ガラス微粒子の堆積をレーザ光によ
り制御して多孔質ガラスを製造するガラス母材の製造装
置であって、レーザ光を透過させるガラス窓が気体層間
隙を有する二重ガラスで形成されていることを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】図により、本発明の実施の形態を
説明する。図1は反応容器の部分側面図、図2は図1の
a−a断面図を示す。図中、1は多孔質ガラス母材、2
はバーナー、3は反応容器、4はガラス窓、4aは外側
ガラス、4bは内側ガラス、4cは気体層間隙、5は窓
枠、6は熱風発生器、7は送出管、8は排出口、9は気
体送出器、10は送出管、11は送出口、12は排気
口、13はレーザ光、14はレーザ発信器、15は受光
器を示す。
【0012】多孔質ガラス母材1は、反応容器3内でバ
ーナー2から噴出するガラス原料と火炎ガスにより、火
炎加水分解されて生成するガラス微粒子(以下、ススと
いう)を、出発基材に堆積させて形成される。なお、出
発基材には、石英などのガラスが用いられる。図1で
は、多孔質ガラス母材を脱水、焼結して透明ガラス化さ
れた光ファイバ母材(図示せず)の外側に、さらにクラ
ッドガラスを追加形成する多孔質ガラスをジャケット付
けする例を示している。反応容器3では、この他、クラ
ッドバーナーとドーパントを添加したコアバーナーを用
いて、VAD法による多孔質ガラス母材の作製も行なう
ことができる。また、反応容器の形態を変えることで、
OVD法やCVD法による多孔質ガラス母材を作製する
こともできる。
【0013】反応容器3は、矩形筒状または円筒状に形
成され、多孔質ガラス母材1は、反応容器3の軸方向の
中心に沿って堆積される。多孔質ガラス母材1の外径
は、反応容器3の側面に設けられたガラス窓4を通して
当てられるレーザ光13により制御される。ガラス窓4
は、反応容器3の側面に対抗する位置に設けられ、一方
のガラス窓4の外側に配されたレーザ発信器14からの
レーザ光13は、反対側のガラス窓4の外側に配された
受光器15で受光される。レーザ光13の受光のオン、
オフで多孔質ガラス母材1の外径を検知し、この検知信
号を制御装置にフィードバックさせ、ガラス原料や火炎
ガスの供給等を調整する。
【0014】ガラス窓4は、外側ガラス4aと内側ガラ
ス4bとの間に気体層間隙4cを有する2重ガラスで形
成され、窓枠5により反応容器3の側壁に取付けられ
る。ガラス窓4を気体層を介した2重ガラスで構成する
ことにより、内側ガラス4bが外気温により冷やされる
のを抑え、内側ガラス4bの内面温度を上昇させること
ができる。内側ガラス4bの内面温度が高くなること
で、ガラス窓4の内面にススや水蒸気が付着しにくくな
り、レーザ光による制御を長時間継続させることができ
る。なお、気体層間隙4cを減圧状態(真空状態を含
む)にすることによっても同様な効果を得ることができ
る。
【0015】また、外側ガラス4aと内側ガラス4bと
の間の気体層間隙4cには、熱風発生器6から送られる
熱風を送出管7により吹き込むように構成することがで
きる。吹き込まれた加熱された気体は、排出口8から排
出される。気体層間隙4cに吹き込まれた加熱された気
体により、内側ガラス4bの内面温度を所定の温度に制
御することが可能となる。内側ガラス4bを所定の温度
に制御維持することにより、ガラス窓4の内面にススや
水蒸気の付着を抑制することができ、光ファイバガラス
母材の大型化を可能とする。なお、気体層間隙4cに送
り込む加熱された気体として、乾燥空気や不活性ガスを
用いることができる。
【0016】反応容器3には、この他、従来技術で説明
したのと同様に、火炎加水分解によって生じる水蒸気や
堆積されずに容器内で浮遊状態にあるススが、反応容器
内壁に付着する前に排出するための気体を導入し、導入
気体とともにススや水蒸気を排出する排気口12を設け
ている。導入気体としては、乾燥した清浄な空気または
窒素ガス等の不活性ガスが用いられる。この導入気体の
一部は、例えば、ガラス窓4の窓枠5を通じて形成され
た送出口11に、気体送出器9からの導入気体を送出管
10を介して送出する。
【0017】ガラス窓4の近くに設けた送出口11から
は、導入気体がガラス窓4の内側ガラス4bの内面を拭
うようして送出されるので、ガラス窓4の近くを浮遊す
るススや水蒸気が、ガラス窓に定着しようとするのを抑
制することができる。また、導入気体を80℃程度に加
熱しておくことにより、ガラス窓の内面温度を上げるよ
うにしてもよい。この導入気体の送出と、上述の2重ガ
ラスとしたことによる内側ガラス4bの温度上昇によ
り、ガラス窓の内面にススや水蒸気が付着するのを防止
し、レーザ光による多孔質ガラス母材1の生成制御を、
より長時間継続させることができる。
【0018】具体的には、2重ガラスの気体層間隙を5
mmで形成した。この結果、ガラス窓4にスス等が付着
し、レーザ光による制御が困難となる時間を従来より2
倍に延長することができた。また、2重ガラスの気体層
間隙4cに加熱された気体を入れることにより、従来よ
りも2.5倍以上の時間でレーザ光による制御ができる
ようになった。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、反応容器のガラス窓の曇りや汚れの発生を抑
制し、レーザ光による多孔質ガラス母材の生成制御を長
時間安定して継続させることができる。この結果、ファ
イバ母材の製造の歩留まりを向上させるとともに、大型
のファイバ母材の製造を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明する反応容器の部分
側面図である。
【図2】本発明の実施の形態を説明する反応容器の部分
断面図である。
【符号の説明】
1…多孔質ガラス母材、2…バーナー、3…反応容器、
4…ガラス窓、4a…外側ガラス、4b…内側ガラス、
4c…気体層間隙、5…窓枠、6…熱風発生器、7…送
出管、8…排出口、9…気体送出器、10…送出管、1
1…送出口、12…排気口、13…レーザ光、14…レ
ーザ発信器、15…受光器。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応容器内で石英などの基材にガラス原
    料と火炎ガスをバーナーで吹き付け、火炎加水分解によ
    り前記基材にガラス微粒子を堆積させ、前記ガラス微粒
    子の堆積をレーザ光により制御して多孔質ガラスを製造
    するガラス母材の製造方法であって、前記レーザ光を気
    体層間隙を有する二重ガラスからなるガラス窓を透過さ
    せることを特徴とするガラス母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記気体層間隙に熱風を送ることを特徴
    とする請求項1に記載のガラス母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記反応容器内に生じる浮遊物を排出す
    る導入気体の一部を、前記ガラス窓の内面を拭うように
    して前記反応容器内に送出することを特徴とする請求項
    1に記載のガラス母材の製造方法。
  4. 【請求項4】 反応容器内で石英などの基材にガラス原
    料と火炎ガスをバーナーで吹き付け、火炎加水分解によ
    り前記基材にガラス微粒子を堆積させ、前記ガラス微粒
    子の堆積をレーザ光により制御して多孔質ガラスを製造
    するガラス母材の製造装置であって、前記レーザ光を透
    過させるガラス窓が気体層間隙を有する二重ガラスで形
    成されていることを特徴とするガラス母材の製造装置。
  5. 【請求項5】 前記気体層間隙に熱風を送出する熱風発
    生器と送出管を備えていることを特徴とする請求項4に
    記載のガラス母材の製造装置。
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