JP2003335541A - 多孔質母材の製造方法 - Google Patents
多孔質母材の製造方法Info
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
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- Organic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コアスート５ａにドーパントを安定してドー
プすることができ、スートうねりの発生を防止しうる多
孔質母材の製造方法を提供する。 【解決手段】 コアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定し、（１）該コアスート５ａの先端部５ｂの
中心点ｃの表面温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲
内、より好ましくは６００〜９５０℃の範囲内とするこ
と、および／または、（２）該コアスート５ａの先端部
５ｂにおける表面温度の最高値Ｔｍと、前記コアスート
５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温度Ｔｃとの差Ｔｍ
−Ｔｃが５〜４５℃の範囲内とすること、および／また
は、（３）該コアスート５ａの先端部５ｂ中、表面温度
が前記コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温
度Ｔｃより高い領域の割合Ｒが５〜３０％の範囲内とす
ることによって解決される。
プすることができ、スートうねりの発生を防止しうる多
孔質母材の製造方法を提供する。 【解決手段】 コアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定し、（１）該コアスート５ａの先端部５ｂの
中心点ｃの表面温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲
内、より好ましくは６００〜９５０℃の範囲内とするこ
と、および／または、（２）該コアスート５ａの先端部
５ｂにおける表面温度の最高値Ｔｍと、前記コアスート
５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温度Ｔｃとの差Ｔｍ
−Ｔｃが５〜４５℃の範囲内とすること、および／また
は、（３）該コアスート５ａの先端部５ｂ中、表面温度
が前記コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温
度Ｔｃより高い領域の割合Ｒが５〜３０％の範囲内とす
ることによって解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型の多孔質ガラ
ス母材を製造する場合でも、ガラス微粒子を均一に堆積
させることができるＶＡＤ法の改良に関する。
ス母材を製造する場合でも、ガラス微粒子を均一に堆積
させることができるＶＡＤ法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英系光ファイバの製造に用いられる多
孔質母材の製造は、種種の方法によって行われている
が、その製造方法の一つとして、ＶＡＤ法はよく知られ
ている。ＶＡＤ法は、垂直に支持された出発部材を軸回
転させつつ、この出発部材の先端に、コア用バーナによ
り合成されたガラス微粒子を堆積させて、光ファイバの
コアとなるコアスートをロッド状に成長させるととも
に、このコアスートの外周に、クラッド用バーナにより
合成されたガラス微粒子を堆積させてクラッドの一部も
しくは全部となるクラッドスートを形成し、多孔質母材
とするものである。そして、得られた多孔質母材を高温
で加熱して脱水処理および透明ガラス処理を行うことに
よりガラス母材とし、このガラス母材を線引きすること
によって光ファイバを製造することが出来る。
孔質母材の製造は、種種の方法によって行われている
が、その製造方法の一つとして、ＶＡＤ法はよく知られ
ている。ＶＡＤ法は、垂直に支持された出発部材を軸回
転させつつ、この出発部材の先端に、コア用バーナによ
り合成されたガラス微粒子を堆積させて、光ファイバの
コアとなるコアスートをロッド状に成長させるととも
に、このコアスートの外周に、クラッド用バーナにより
合成されたガラス微粒子を堆積させてクラッドの一部も
しくは全部となるクラッドスートを形成し、多孔質母材
とするものである。そして、得られた多孔質母材を高温
で加熱して脱水処理および透明ガラス処理を行うことに
よりガラス母材とし、このガラス母材を線引きすること
によって光ファイバを製造することが出来る。
【０００３】コア用バーナおよびクラッド用バーナによ
りガラス微粒子を合成するため、該バーナには、四塩化
ケイ素（ＳｉＣｌ４）や四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ
４）などの原料ガス、水素などの燃料ガス、燃焼を助け
るための酸素ガス、アルゴンなどの不活性ガスが供給さ
れている。また、光ファイバに屈折率分布を付与するた
め、前記コア用バーナに供給する原料ガスの組成と、前
記クラッド用バーナに供給する原料ガスの組成とを異な
るものとし、コア部には所定の濃度にてＧｅＯ ２などの
ドーパントをドープし、屈折率分布の形成を行ってい
る。
りガラス微粒子を合成するため、該バーナには、四塩化
ケイ素（ＳｉＣｌ４）や四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ
４）などの原料ガス、水素などの燃料ガス、燃焼を助け
るための酸素ガス、アルゴンなどの不活性ガスが供給さ
れている。また、光ファイバに屈折率分布を付与するた
め、前記コア用バーナに供給する原料ガスの組成と、前
記クラッド用バーナに供給する原料ガスの組成とを異な
るものとし、コア部には所定の濃度にてＧｅＯ ２などの
ドーパントをドープし、屈折率分布の形成を行ってい
る。
【０００４】また、光ファイバに所望の屈折率分布（プ
ロファイル）を付与するため、コアにＧｅＯ２等のドー
パントを付与し、さらに該ドーパントを所望の量ドープ
させるために、コアスートの表面温度を適切に制御して
いる。これは、ドーパントによっては、コアスート内に
取り込まれるドープ効率が、コアスートの表面温度によ
って大きく変わることがあるからである。
ロファイル）を付与するため、コアにＧｅＯ２等のドー
パントを付与し、さらに該ドーパントを所望の量ドープ
させるために、コアスートの表面温度を適切に制御して
いる。これは、ドーパントによっては、コアスート内に
取り込まれるドープ効率が、コアスートの表面温度によ
って大きく変わることがあるからである。
【０００５】そこで、例えば、コアスートの周囲に放射
温度計を設置して、コアスートの表面温度分布を測定
し、この測定値に基づいてドーパントが所望の濃度分布
で取り込まれるように、コア用バーナとコアスートとの
相対位置や、コア用バーナに供給される燃料ガスの流量
などの加熱条件を制御し、コアスートの表面温度の制御
が行われている。また、一般的には、測定の容易さか
ら、温度測定はコアスートの側面に放射温度計を設置す
ることにより行われている。例えば、非特許文献１に
は、ＶＡＤ法において、ＧｅＯ2をドープする際に、適
当なコアスート表面の温度範囲があることが示されてい
る。
温度計を設置して、コアスートの表面温度分布を測定
し、この測定値に基づいてドーパントが所望の濃度分布
で取り込まれるように、コア用バーナとコアスートとの
相対位置や、コア用バーナに供給される燃料ガスの流量
などの加熱条件を制御し、コアスートの表面温度の制御
が行われている。また、一般的には、測定の容易さか
ら、温度測定はコアスートの側面に放射温度計を設置す
ることにより行われている。例えば、非特許文献１に
は、ＶＡＤ法において、ＧｅＯ2をドープする際に、適
当なコアスート表面の温度範囲があることが示されてい
る。
【０００６】
【非特許文献１】電気通信学会論文誌、１９８２年４
月、Ｖｏｌ．Ｊ６５−Ｃ、第４号、ｐ．２９２−２９９
月、Ｖｏｌ．Ｊ６５−Ｃ、第４号、ｐ．２９２−２９９
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
光ファイバの製造コストを削減するため、多孔質母材の
寸法は大型化する傾向にある。しかし、多孔質母材の寸
法が大型化することにより、コアスートの外径が太くな
ってきている。そのため、従来、ガラス微粒子を堆積さ
せる際、コアスートの先端部の温度分布は、ほぼ一定で
あったが、コアスートの外径が太くなることにより、コ
アスート先端部の領域内に無視できない温度変化が生じ
るようになってきている。
光ファイバの製造コストを削減するため、多孔質母材の
寸法は大型化する傾向にある。しかし、多孔質母材の寸
法が大型化することにより、コアスートの外径が太くな
ってきている。そのため、従来、ガラス微粒子を堆積さ
せる際、コアスートの先端部の温度分布は、ほぼ一定で
あったが、コアスートの外径が太くなることにより、コ
アスート先端部の領域内に無視できない温度変化が生じ
るようになってきている。
【０００８】このコアスート先端部の領域は、光ファイ
バを形成する屈折率分布において、もっとも中心に位置
する領域であり、所望の特性を得るためには、特にこの
領域におけるコアスート堆積面の温度制御が必要であ
る。しかしながらコアスートにおけるこの領域の温度変
化が大きくなり、その温度分布が適切に制御されていな
いため、ドーパントの濃度が不均一になり、光ファイバ
の特性の変動が大きくなり、そ所望の特性が安定して製
造出来なくなる場合がある。また、該領域の温度変化が
大きくなると、ガラス微粒子の付着、堆積が径方向に不
均一になってコアスートにうねりが発生し（本発明にお
いてはスートうねりと称する）、多孔質母材の製造を継
続することが出来なくなる場合がある。
バを形成する屈折率分布において、もっとも中心に位置
する領域であり、所望の特性を得るためには、特にこの
領域におけるコアスート堆積面の温度制御が必要であ
る。しかしながらコアスートにおけるこの領域の温度変
化が大きくなり、その温度分布が適切に制御されていな
いため、ドーパントの濃度が不均一になり、光ファイバ
の特性の変動が大きくなり、そ所望の特性が安定して製
造出来なくなる場合がある。また、該領域の温度変化が
大きくなると、ガラス微粒子の付着、堆積が径方向に不
均一になってコアスートにうねりが発生し（本発明にお
いてはスートうねりと称する）、多孔質母材の製造を継
続することが出来なくなる場合がある。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされた発明
であって、コアスートにドーパントを安定してドープす
ることができ、また、スートうねりの発生を防止しうる
多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
であって、コアスートにドーパントを安定してドープす
ることができ、また、スートうねりの発生を防止しうる
多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題は、コア用バー
ナから噴出される原料ガスの燃焼により合成されたガラ
ス微粒子を出発部材の先端に堆積させてコアスートを形
成しつつ、クラッド用バーナから噴出される原料ガスの
燃焼により合成されたガラス微粒子を前記コアスートの
周囲に堆積させてクラッドスートを形成することによ
り、多孔質母材を製造する多孔質母材の製造方法におい
て、前記コアスートの先端部の表面温度分布を測定し、
コア用バーナによる加熱条を、該コアスート先端部の中
心点の温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲内となるよ
うに、より好ましくは６００〜９５０℃の範囲内になる
ようにすることによって、解決することが出来る。また
は、前記コアスートの先端部の表面温度分布を測定し
て、前記コアスートの先端部における表面温度の最高値
Ｔｍと、前記コアスートの先端部の中心点の表面温度Ｔ
ｃとの差Ｔｍ−Ｔｃが５〜４５℃の範囲内とするか、前
記コアスートの先端部中、表面温度が前記コアスートの
先端部の中心点の温度Ｔｃより高い領域の割合Ｒが５〜
３０％の範囲内となるようなコア用バーナによる加熱条
件を採用してもよい。このような多孔質母材の製造方法
においては、コアスートの先端部の表面温度が上述の範
囲内となるように、コア用バーナによる加熱条件を制御
することが好ましい。
ナから噴出される原料ガスの燃焼により合成されたガラ
ス微粒子を出発部材の先端に堆積させてコアスートを形
成しつつ、クラッド用バーナから噴出される原料ガスの
燃焼により合成されたガラス微粒子を前記コアスートの
周囲に堆積させてクラッドスートを形成することによ
り、多孔質母材を製造する多孔質母材の製造方法におい
て、前記コアスートの先端部の表面温度分布を測定し、
コア用バーナによる加熱条を、該コアスート先端部の中
心点の温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲内となるよ
うに、より好ましくは６００〜９５０℃の範囲内になる
ようにすることによって、解決することが出来る。また
は、前記コアスートの先端部の表面温度分布を測定し
て、前記コアスートの先端部における表面温度の最高値
Ｔｍと、前記コアスートの先端部の中心点の表面温度Ｔ
ｃとの差Ｔｍ−Ｔｃが５〜４５℃の範囲内とするか、前
記コアスートの先端部中、表面温度が前記コアスートの
先端部の中心点の温度Ｔｃより高い領域の割合Ｒが５〜
３０％の範囲内となるようなコア用バーナによる加熱条
件を採用してもよい。このような多孔質母材の製造方法
においては、コアスートの先端部の表面温度が上述の範
囲内となるように、コア用バーナによる加熱条件を制御
することが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。図１は、本発明に係る多孔質母
材の製造方法を実施する製造装置の一例を示したもので
ある。図１において、符号１は出発部材である。出発部
材１はチャンバ２内に垂直に吊り下げられており、図示
しない駆動手段により軸回転および上下動できるように
なっている。
発明を詳しく説明する。図１は、本発明に係る多孔質母
材の製造方法を実施する製造装置の一例を示したもので
ある。図１において、符号１は出発部材である。出発部
材１はチャンバ２内に垂直に吊り下げられており、図示
しない駆動手段により軸回転および上下動できるように
なっている。
【００１２】チャンバ２内には、コア用バーナ３および
クラッド用バーナ４が設けられている。クラッド用バー
ナ４は、図１には１本のみ記載されているが、複数本で
あってもよい。これらのコア用バーナ３およびクラッド
用バーナ４は、図示しないガス供給源より供給された酸
素、水素などの燃料ガスおよびＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ ４
などの材料ガスからガラス微粒子を合成するようになっ
ている。
クラッド用バーナ４が設けられている。クラッド用バー
ナ４は、図１には１本のみ記載されているが、複数本で
あってもよい。これらのコア用バーナ３およびクラッド
用バーナ４は、図示しないガス供給源より供給された酸
素、水素などの燃料ガスおよびＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ ４
などの材料ガスからガラス微粒子を合成するようになっ
ている。
【００１３】コア用バーナ３により合成されたガラス微
粒子は、垂直に吊り下げられた出発部材１の先端に堆積
してコアスート５ａになる。クラッド用バーナ４により
合成されたガラス微粒子は、前記コアスート５ａの外周
に堆積してクラッドスート５ｃとなる。コアスート５ａ
とクラッドスート５ｃとからなるガラス微粒子層５は、
軸方向に成長して、最終的に多孔質母材を形成する。コ
ア用バーナ３に供給される燃料ガスおよび材料ガスの流
量は図示しない流量調整装置などを用いて調整可能とな
っており、コア用バーナ３は、図示しない移動手段によ
って、水平方向または垂直方向に移動可能である。
粒子は、垂直に吊り下げられた出発部材１の先端に堆積
してコアスート５ａになる。クラッド用バーナ４により
合成されたガラス微粒子は、前記コアスート５ａの外周
に堆積してクラッドスート５ｃとなる。コアスート５ａ
とクラッドスート５ｃとからなるガラス微粒子層５は、
軸方向に成長して、最終的に多孔質母材を形成する。コ
ア用バーナ３に供給される燃料ガスおよび材料ガスの流
量は図示しない流量調整装置などを用いて調整可能とな
っており、コア用バーナ３は、図示しない移動手段によ
って、水平方向または垂直方向に移動可能である。
【００１４】さらに、コアスート５ａの側方には第１の
放射温度計６ａが、さらに、鉛直下方には第２の放射温
度計６ｂが設置されている。第１および第２の放射温度
計６ａ、６ｂは、画像処理データ記録装置７に接続され
ている。そして、第１および第２の放射温度計６ａ、６
ｂにより測定されたコアスート５ａの先端部５ｂおよび
側面の表面温度分布に基づいて、コア用バーナ３による
加熱条件を調整することができるようになっている。
放射温度計６ａが、さらに、鉛直下方には第２の放射温
度計６ｂが設置されている。第１および第２の放射温度
計６ａ、６ｂは、画像処理データ記録装置７に接続され
ている。そして、第１および第２の放射温度計６ａ、６
ｂにより測定されたコアスート５ａの先端部５ｂおよび
側面の表面温度分布に基づいて、コア用バーナ３による
加熱条件を調整することができるようになっている。
【００１５】本実施の形態においては、図１に示した製
造装置を用いてコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定し、この測定値に基づいてコア用バーナ３に
よるコアスート５ａに対する加熱条件を決定する。ここ
で、コアスート５ａの鉛直下方にも第２の放射温度計６
ｂを設置する理由は以下のとおりである。
造装置を用いてコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定し、この測定値に基づいてコア用バーナ３に
よるコアスート５ａに対する加熱条件を決定する。ここ
で、コアスート５ａの鉛直下方にも第２の放射温度計６
ｂを設置する理由は以下のとおりである。
【００１６】上述のように、コアスート５ａの外径が太
くなるにつれ、コアスート先端部５ｂの面内に無視でき
ない温度変化が生じるようになってきている。しかしな
がら、第１の放射温度計６ａだけでは、以下に示す理由
により、コアスート先端部５ｂの温度変化を把握するこ
とは不能である。
くなるにつれ、コアスート先端部５ｂの面内に無視でき
ない温度変化が生じるようになってきている。しかしな
がら、第１の放射温度計６ａだけでは、以下に示す理由
により、コアスート先端部５ｂの温度変化を把握するこ
とは不能である。
【００１７】一般に、物体の表面の放射率は、放射の方
向に依存することが知られている。すなわち、図２に示
すように、物体Ｍの表面から放射される赤外放射につい
て、放射角φを、放射の方向が前記物体Ｍの表面の法線
となす角と定義すると、多孔質ガラス母材の場合、この
φが５５°以下である場合、放射率はほぼ一定である。
しかし、前記放射角φが５５°を超えると放射率が著し
く減少し、放射温度計６（６ａ、６ｂ）で正確な温度測
定が出来なくなる。
向に依存することが知られている。すなわち、図２に示
すように、物体Ｍの表面から放射される赤外放射につい
て、放射角φを、放射の方向が前記物体Ｍの表面の法線
となす角と定義すると、多孔質ガラス母材の場合、この
φが５５°以下である場合、放射率はほぼ一定である。
しかし、前記放射角φが５５°を超えると放射率が著し
く減少し、放射温度計６（６ａ、６ｂ）で正確な温度測
定が出来なくなる。
【００１８】従って、従来のように、コアスート５ａの
側方のみに第１の放射温度計６ａを設置してコアスート
５ａの先端部５ｂの表面温度を測定したのでは、第１の
放射温度計６ａに対する放射角φが大きいので、該コア
スート５ａの先端部５ｂの表面温度分布の測定精度が低
くなり、加熱条件の制御が不正確になる。このことを解
決するため、ガラス微粒子層５の鉛直下方に第２の放射
温度計６ｂを設置しているのである。
側方のみに第１の放射温度計６ａを設置してコアスート
５ａの先端部５ｂの表面温度を測定したのでは、第１の
放射温度計６ａに対する放射角φが大きいので、該コア
スート５ａの先端部５ｂの表面温度分布の測定精度が低
くなり、加熱条件の制御が不正確になる。このことを解
決するため、ガラス微粒子層５の鉛直下方に第２の放射
温度計６ｂを設置しているのである。
【００１９】本発明者らは、第１および第２の放射温度
計６ａ、６ｂの位置が、前記コアスート５ａの先端部５
ｂの表面温度の測定にどれほど影響を与えるかを確かめ
るため、図１に示す製造装置の第１および第２の放射温
度計６ａ、６ｂを用いて前記コアスート５ａの先端部５
ｂの表面温度分布を測定した。すると、コアスート５ａ
の側方に設置された第１の放射温度計６ａによる測定値
と、コアスート５ａの鉛直下方に設置された第２の放射
温度計６ｂによる測定値では、約２００℃以上の差が現
れた。このことから、第２の放射温度計６ｂをコアスー
ト５ａの鉛直下方に設置することにより、該コアスート
５ａの先端部５ｂの表面温度分布を正確に測定すること
ができるものと考えられる。
計６ａ、６ｂの位置が、前記コアスート５ａの先端部５
ｂの表面温度の測定にどれほど影響を与えるかを確かめ
るため、図１に示す製造装置の第１および第２の放射温
度計６ａ、６ｂを用いて前記コアスート５ａの先端部５
ｂの表面温度分布を測定した。すると、コアスート５ａ
の側方に設置された第１の放射温度計６ａによる測定値
と、コアスート５ａの鉛直下方に設置された第２の放射
温度計６ｂによる測定値では、約２００℃以上の差が現
れた。このことから、第２の放射温度計６ｂをコアスー
ト５ａの鉛直下方に設置することにより、該コアスート
５ａの先端部５ｂの表面温度分布を正確に測定すること
ができるものと考えられる。
【００２０】次に、表面温度分布の測定値に基づいて、
コア用バーナ３による加熱条件を調整する方法の一例に
ついて説明する。図３は、第２の放射温度計６ｂを用い
て測定されたコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度分
布の一例である。この例においては、図１に示すコアス
ート５ａの先端部５ｂの中心点ｃが、該表面温度分布の
中心に対応している。図２の例において、温度が高くな
る位置ｍでの温度をＴｍとし、そこから離れるにしたが
って表面温度が低下するので、ｍを中心とした等温線が
えがかれている。
コア用バーナ３による加熱条件を調整する方法の一例に
ついて説明する。図３は、第２の放射温度計６ｂを用い
て測定されたコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度分
布の一例である。この例においては、図１に示すコアス
ート５ａの先端部５ｂの中心点ｃが、該表面温度分布の
中心に対応している。図２の例において、温度が高くな
る位置ｍでの温度をＴｍとし、そこから離れるにしたが
って表面温度が低下するので、ｍを中心とした等温線が
えがかれている。
【００２１】このようなコアスート５ａの先端部５ｂの
表面温度分布に基づいてコア用バーナ３の加熱条件を調
整するとき、 （１） コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面
温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲内、より好ましく
は６００〜９５０℃の範囲内になるようにする。 （２） コアスート５ａの先端部５ｂにおける表面温度
の最高値Ｔｍと、コアスート５ａの先端部５ｂの中心点
ｃの表面温度Ｔｃとの差Ｔｍ−Ｔｃが５〜４５℃の範囲
内となるようにする。 （３） コアスート５ａの先端部５ｂ中、表面温度が該
コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温度Ｔｃ
より高い領域の割合Ｒが５〜３０％の範囲内となるよう
にする。などの条件を満たすように、コア用バーナ３に
よる加熱条件を調整する方法が挙げられる。
表面温度分布に基づいてコア用バーナ３の加熱条件を調
整するとき、 （１） コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面
温度Ｔｃが５００〜１０００℃の範囲内、より好ましく
は６００〜９５０℃の範囲内になるようにする。 （２） コアスート５ａの先端部５ｂにおける表面温度
の最高値Ｔｍと、コアスート５ａの先端部５ｂの中心点
ｃの表面温度Ｔｃとの差Ｔｍ−Ｔｃが５〜４５℃の範囲
内となるようにする。 （３） コアスート５ａの先端部５ｂ中、表面温度が該
コアスート５ａの先端部５ｂの中心点ｃの表面温度Ｔｃ
より高い領域の割合Ｒが５〜３０％の範囲内となるよう
にする。などの条件を満たすように、コア用バーナ３に
よる加熱条件を調整する方法が挙げられる。
【００２２】これらの条件のいずれかを用いることによ
り、ＧｅＯ２等のドーパントを安定してドープすること
が出来る。特に、これらの条件のすべてを満たすように
加熱条件を調整することが好ましい。これらの条件を満
たさない場合、前記ドーパントのドープが安定せず、多
孔質母材のプロファイルの長手方向の変動が大きくなっ
たり、スートうねりが発生したりするので、好ましくな
い。
り、ＧｅＯ２等のドーパントを安定してドープすること
が出来る。特に、これらの条件のすべてを満たすように
加熱条件を調整することが好ましい。これらの条件を満
たさない場合、前記ドーパントのドープが安定せず、多
孔質母材のプロファイルの長手方向の変動が大きくなっ
たり、スートうねりが発生したりするので、好ましくな
い。
【００２３】前述のように、ＧｅＯ２等のドーパント
は、ドープする領域のコアスート５ａの表面温度によっ
て、ドープ量が変化する。特に温度が１０００℃以上に
なると、ＧｅＯ２の蒸気圧が大きくなり、コアスート５
ａへのドープ量は非常に不安定になる。さらに、コアス
ート５ａのかさ密度が高くなり、その後の脱水処理が不
充分となりやすくなる。また、前記コアスート５ａの先
端部５ｂの領域において、前記コアスート５ａの先端部
５ｂの中心部ｃは、同時に出発部材１の回転の中心と同
一である。コアスート先端の中心部ｃと、温度が最も高
くなる位置ｍとが一致する場合、回転により位置変動が
ないため、局所的にドーパントの濃度が高まりやすくな
る。この場合、コアスート先端５ｂの中心部付近におい
て、ドーパントの濃度が急激に変化してしまうため、外
乱により製造条件に微小な変化が発生した際にも、ドー
パントの濃度が急激に変化してしまう。他方、ガラス微
粒子に注目すると、ガラス微粒子がコアスート５ａに堆
積する量は、やはりコアスート５ａの表面温度に依存す
る。温度が高いと堆積したガラス微粒子の周囲の間隙は
少なく、温度が低いと該ガラス微粒子の周囲の間隙は広
くなり、温度変化によって堆積するガラス微粒子の密度
が変化し、さらに体積が変化する。そのため、前記コア
スート５ａの先端部５ｂにおいて、回転の径方向におい
て温度勾配が大きくなりすぎると、ガラス微粒子が付着
する体積が径方向で不均一になり、スートうねりとな
る。
は、ドープする領域のコアスート５ａの表面温度によっ
て、ドープ量が変化する。特に温度が１０００℃以上に
なると、ＧｅＯ２の蒸気圧が大きくなり、コアスート５
ａへのドープ量は非常に不安定になる。さらに、コアス
ート５ａのかさ密度が高くなり、その後の脱水処理が不
充分となりやすくなる。また、前記コアスート５ａの先
端部５ｂの領域において、前記コアスート５ａの先端部
５ｂの中心部ｃは、同時に出発部材１の回転の中心と同
一である。コアスート先端の中心部ｃと、温度が最も高
くなる位置ｍとが一致する場合、回転により位置変動が
ないため、局所的にドーパントの濃度が高まりやすくな
る。この場合、コアスート先端５ｂの中心部付近におい
て、ドーパントの濃度が急激に変化してしまうため、外
乱により製造条件に微小な変化が発生した際にも、ドー
パントの濃度が急激に変化してしまう。他方、ガラス微
粒子に注目すると、ガラス微粒子がコアスート５ａに堆
積する量は、やはりコアスート５ａの表面温度に依存す
る。温度が高いと堆積したガラス微粒子の周囲の間隙は
少なく、温度が低いと該ガラス微粒子の周囲の間隙は広
くなり、温度変化によって堆積するガラス微粒子の密度
が変化し、さらに体積が変化する。そのため、前記コア
スート５ａの先端部５ｂにおいて、回転の径方向におい
て温度勾配が大きくなりすぎると、ガラス微粒子が付着
する体積が径方向で不均一になり、スートうねりとな
る。
【００２４】前記コア用バーナ３によるコアスート５ａ
に対する加熱条件としては、酸素や水素などの燃料ガス
の流量、コア用バーナ３とコアスート５ａの先端部５ｂ
との相対位置などが例示される。このような加熱条件
は、実際の製品を製造する前に、試験運転により予め決
定しておけば、この決定された加熱条件に従って、製品
の製造前にこれらの条件を調整し、製造中は条件を一定
に維持して多孔質母材の製造を行うことができるように
なる。これにより、製造中に上記条件を制御して変化さ
せる必要がなくなり、実施が容易になり、好ましい。ま
た、適切な制御装置を用いて、製造中に加熱条件を適切
に変化させることができるように制御してもよい。ま
た、まずは、加熱条件を一定にして多孔質母材の製造を
行うようにし、場合により、製造の途中でコアスート５
ａの表面温度の条件が上記所定の範囲から外れそうにな
った場合には、加熱条件の制御を開始し、上記所定の範
囲を維持するように加熱条件を適宜変化させて、ガラス
微粒子の堆積を継続するようにしてもよい。
に対する加熱条件としては、酸素や水素などの燃料ガス
の流量、コア用バーナ３とコアスート５ａの先端部５ｂ
との相対位置などが例示される。このような加熱条件
は、実際の製品を製造する前に、試験運転により予め決
定しておけば、この決定された加熱条件に従って、製品
の製造前にこれらの条件を調整し、製造中は条件を一定
に維持して多孔質母材の製造を行うことができるように
なる。これにより、製造中に上記条件を制御して変化さ
せる必要がなくなり、実施が容易になり、好ましい。ま
た、適切な制御装置を用いて、製造中に加熱条件を適切
に変化させることができるように制御してもよい。ま
た、まずは、加熱条件を一定にして多孔質母材の製造を
行うようにし、場合により、製造の途中でコアスート５
ａの表面温度の条件が上記所定の範囲から外れそうにな
った場合には、加熱条件の制御を開始し、上記所定の範
囲を維持するように加熱条件を適宜変化させて、ガラス
微粒子の堆積を継続するようにしてもよい。
【００２５】コア用バーナ３とコアスート５ａの先端部
５ｂとの相対位置を調整する方法としては、次のような
方法がある。例えば、図４は、図１の製造装置を下方か
ら見たものであるが、図４に示すように、コア用バーナ
３を水平方向に移動させることによって、コア用バーナ
３による加熱条件を変化させることができる。または、
出発部材１を上下動させることによっても、コア用バー
ナ３による加熱条件を調整することができる。この他、
コア用バーナ３を鉛直方向に上下に移動させたり、コア
スート５ａに向かう方向に近づけあるいは遠ざけたりし
てもよい。
５ｂとの相対位置を調整する方法としては、次のような
方法がある。例えば、図４は、図１の製造装置を下方か
ら見たものであるが、図４に示すように、コア用バーナ
３を水平方向に移動させることによって、コア用バーナ
３による加熱条件を変化させることができる。または、
出発部材１を上下動させることによっても、コア用バー
ナ３による加熱条件を調整することができる。この他、
コア用バーナ３を鉛直方向に上下に移動させたり、コア
スート５ａに向かう方向に近づけあるいは遠ざけたりし
てもよい。
【００２６】第１および第２の放射温度計６ａ、６ｂの
測定波長は、使用される放射温度計の種類にもよるの
で、特に制限はなされない。コアスート５ａの表面温度
分布を精度よく測定することが出来る限り、一般的な放
射温度計で使用されている波長にして測定することがで
きる。例えば、コア用バーナ３の火炎や大気による吸収
を除去するため、３．０〜５．３μｍ帯とすることが例
示される。
測定波長は、使用される放射温度計の種類にもよるの
で、特に制限はなされない。コアスート５ａの表面温度
分布を精度よく測定することが出来る限り、一般的な放
射温度計で使用されている波長にして測定することがで
きる。例えば、コア用バーナ３の火炎や大気による吸収
を除去するため、３．０〜５．３μｍ帯とすることが例
示される。
【００２７】本実施の形態において、コアスート５ａの
先端部５ｂとは、該コアスート５ａのうち、コアスート
５ａの鉛直下方に設置した第２の放射温度計６ｂに対す
る放射角φが５５°以下となる領域とすることが好まし
い。このようにすることにより、一台の第２の放射温度
計６ｂによってコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定することができるので、装置の構成がより簡
単になる。
先端部５ｂとは、該コアスート５ａのうち、コアスート
５ａの鉛直下方に設置した第２の放射温度計６ｂに対す
る放射角φが５５°以下となる領域とすることが好まし
い。このようにすることにより、一台の第２の放射温度
計６ｂによってコアスート５ａの先端部５ｂの表面温度
分布を測定することができるので、装置の構成がより簡
単になる。
【００２８】この場合、図５に示すように、第２の放射
温度計６ｂは、コアスート５ａの鉛直下方にあるので、
コアスート５ａの表面上の任意の点Ｐにおける放射角φ
は、点Ｐにおける接平面と水平面とのなす角θに等し
い。従って、上述のようにしてコアスート５ａの先端部
５ｂを決定する場合、例えば、コアスート５ａの先端部
５ｂの形状を該コアスート５ａの側方からＣＣＤカメラ
などを用いて測定し、測定された形状を画像処理するこ
とにより決定することができる。
温度計６ｂは、コアスート５ａの鉛直下方にあるので、
コアスート５ａの表面上の任意の点Ｐにおける放射角φ
は、点Ｐにおける接平面と水平面とのなす角θに等し
い。従って、上述のようにしてコアスート５ａの先端部
５ｂを決定する場合、例えば、コアスート５ａの先端部
５ｂの形状を該コアスート５ａの側方からＣＣＤカメラ
などを用いて測定し、測定された形状を画像処理するこ
とにより決定することができる。
【００２９】本実施の形態によって製造された多孔質母
材は、従来実施されているように、加熱透明化したのち
線引きすることによって光ファイバとすることができ
る。
材は、従来実施されているように、加熱透明化したのち
線引きすることによって光ファイバとすることができ
る。
【００３０】次に、具体例に基づいて本発明を説明す
る。図１に示した製造装置を用いて多孔質母材を製造し
た。第１および第２の放射温度計６ａ、６ｂの測定波長
は、３．０〜５．３μｍとした。コア用バーナ３として
は、材料ガスの吹き出し口の周囲に層状に水素と酸素と
アルゴンの吹き出し口を有する多重管バーナを用いた。
酸素ガスの流量は、２１リットル／分、ＳｉＣｌ４の流
量は１．８リットル／分、ＧｅＣｌ４の流量は０．１２
リットル／分、アルゴンの流量は８．２リットル／分と
した。
る。図１に示した製造装置を用いて多孔質母材を製造し
た。第１および第２の放射温度計６ａ、６ｂの測定波長
は、３．０〜５．３μｍとした。コア用バーナ３として
は、材料ガスの吹き出し口の周囲に層状に水素と酸素と
アルゴンの吹き出し口を有する多重管バーナを用いた。
酸素ガスの流量は、２１リットル／分、ＳｉＣｌ４の流
量は１．８リットル／分、ＧｅＣｌ４の流量は０．１２
リットル／分、アルゴンの流量は８．２リットル／分と
した。
【００３１】そして、コア用バーナ３に供給する水素ガ
スの流量を１９〜３７リットル／分の間で変化させた。
そして、コア用バーナ３とコアスート５ａとの相対的に
移動させることにより、加熱条件を変化させた。コア用
バーナ３の加熱条件を変化させることにより、図３に示
す表面温度分布における点ｃに対する点ｍの相対位置座
標を、Ｘ座標は０〜１．８ｍｍ、Ｙ座標は−２．２〜−
０．２ｍｍの間で変化させた。
スの流量を１９〜３７リットル／分の間で変化させた。
そして、コア用バーナ３とコアスート５ａとの相対的に
移動させることにより、加熱条件を変化させた。コア用
バーナ３の加熱条件を変化させることにより、図３に示
す表面温度分布における点ｃに対する点ｍの相対位置座
標を、Ｘ座標は０〜１．８ｍｍ、Ｙ座標は−２．２〜−
０．２ｍｍの間で変化させた。
【００３２】それぞれの条件でガラス微粒子の堆積を行
い、複数本の直径２００ｍｍ、長さ７００ｍｍの多孔質
母材を得た。それぞれの多孔質母材について比屈折率差
Δの長手方向の変動を調べるため、プリフォームアナラ
イザを用いて長手方向に等間隔に１２点の測定点を設定
して比屈折率差Δを測定してその変動を算出した。
い、複数本の直径２００ｍｍ、長さ７００ｍｍの多孔質
母材を得た。それぞれの多孔質母材について比屈折率差
Δの長手方向の変動を調べるため、プリフォームアナラ
イザを用いて長手方向に等間隔に１２点の測定点を設定
して比屈折率差Δを測定してその変動を算出した。
【００３３】図６は、Ｔｃを変化させた場合のＴｃとΔ
変動との関係の一例を示すグラフである。図７は、Ｔｍ
−Ｔｃを変化させた場合のＴｍ−ＴｃとΔ変動との関係
の一例を示すグラフである。図８は、Ｒを変化させた場
合のＲとΔ変動との関係の一例を示すグラフである。
変動との関係の一例を示すグラフである。図７は、Ｔｍ
−Ｔｃを変化させた場合のＴｍ−ＴｃとΔ変動との関係
の一例を示すグラフである。図８は、Ｒを変化させた場
合のＲとΔ変動との関係の一例を示すグラフである。
【００３４】図６〜８において、「◆」印は、スートう
ねりを起こすことなく多孔質母材を製造できた場合を示
し、「◆」印の高さが縦軸に示すΔ変動の値を表す。ま
た、「●」印は、スートうねりが発生した場合を示す。
スートうねりが発生した場合、多孔質母材の製造を中断
したので、そのときに得られた多孔質母材のΔ変動は測
定していない。
ねりを起こすことなく多孔質母材を製造できた場合を示
し、「◆」印の高さが縦軸に示すΔ変動の値を表す。ま
た、「●」印は、スートうねりが発生した場合を示す。
スートうねりが発生した場合、多孔質母材の製造を中断
したので、そのときに得られた多孔質母材のΔ変動は測
定していない。
【００３５】これらの結果から明らかなように、５００
℃≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５
％≦Ｒ≦３０％とすることにより、Δ変動を０．０５％
以下と小さく抑制し、しかもスートうねりの発生を防止
することができた。
℃≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５
％≦Ｒ≦３０％とすることにより、Δ変動を０．０５％
以下と小さく抑制し、しかもスートうねりの発生を防止
することができた。
【００３６】さらに、このようにして得られた５００℃
≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５％
≦Ｒ≦３０％となるコア用バーナによる加熱条件を固定
して、最初からガラス微粒子の堆積を行い、直径２００
ｍｍ、長さ７００ｍｍの多孔質母材を作製したところ、
全長に亘って比屈折率差Δの変動が小さく、スートのう
ねりの発生を防止させた多孔質母材を作製することがで
きた。もちろん、ガラス微粒子の堆積中に、Ｔｃ、Ｔｍ
−Ｔｃ、Ｒの値が、５００℃≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃
≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５％≦Ｒ≦３０％の範囲から外
れるおそれが生じたときには、コア用バーナの加熱条件
を制御して上記所定の範囲を維持するように加熱条件を
適宜変化させ、ガラス微粒子の堆積を継続してもよく、
この場合にも同様に良好な結果が得られることは言うま
でもない。
≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５％
≦Ｒ≦３０％となるコア用バーナによる加熱条件を固定
して、最初からガラス微粒子の堆積を行い、直径２００
ｍｍ、長さ７００ｍｍの多孔質母材を作製したところ、
全長に亘って比屈折率差Δの変動が小さく、スートのう
ねりの発生を防止させた多孔質母材を作製することがで
きた。もちろん、ガラス微粒子の堆積中に、Ｔｃ、Ｔｍ
−Ｔｃ、Ｒの値が、５００℃≦Ｔｃ≦１０００℃、５℃
≦Ｔｍ−Ｔｃ≦４５℃、５％≦Ｒ≦３０％の範囲から外
れるおそれが生じたときには、コア用バーナの加熱条件
を制御して上記所定の範囲を維持するように加熱条件を
適宜変化させ、ガラス微粒子の堆積を継続してもよく、
この場合にも同様に良好な結果が得られることは言うま
でもない。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の多孔質母
材の製造方法によれば、長手方向の特性の変動が極めて
小さく抑制し、優れた光ファイバを製造することができ
る。また、スートうねりの発生を防止し、生産性を向上
することができる。
材の製造方法によれば、長手方向の特性の変動が極めて
小さく抑制し、優れた光ファイバを製造することができ
る。また、スートうねりの発生を防止し、生産性を向上
することができる。
【図１】 本発明の多孔質母材の製造方法を実施するた
めに用いられる製造装置の一例の概略構成図である。
めに用いられる製造装置の一例の概略構成図である。
【図２】 放射角を説明する断面図である。
【図３】 ガラス微粒子層のコアスートの先端部の表面
温度分布の一例を示す図である。
温度分布の一例を示す図である。
【図４】 本発明の多孔質母材の製造方法を実施するた
めに用いられる製造装置の一例を下方からみた部分概略
図である。
めに用いられる製造装置の一例を下方からみた部分概略
図である。
【図５】 ガラス微粒子層のコアスートの先端部を決定
する方法を説明する側面図である。
する方法を説明する側面図である。
【図６】 ＴｃとΔ変動との関係の一例を示すグラフで
ある。
ある。
【図７】 Ｔｍ−ＴｃとΔ変動との関係の一例を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図８】 ＲとΔ変動との関係の一例を示すグラフであ
る。
る。
１…出発部材、３…コア用バーナ、５…ガラス微粒子
層、５ａ…コアスート、５ｂ…コアスートの先端部、５
ｃ…クラッドスート、６ａ…第１の放射温度計、６ｂ…
第２の放射温度計、ｃ…コアスートの先端部の中心点。
層、５ａ…コアスート、５ｂ…コアスートの先端部、５
ｃ…クラッドスート、６ａ…第１の放射温度計、６ｂ…
第２の放射温度計、ｃ…コアスートの先端部の中心点。
Claims (4)
- 【請求項１】 コア用バーナから噴出される原料ガスに
より合成されたガラス微粒子を出発部材の先端に堆積さ
せてコアスートを形成しつつ、クラッド用バーナから噴
出される原料ガスにより合成されたガラス微粒子を前記
コアスートの周囲に堆積させてクラッドスートを形成す
ることにより、多孔質母材を製造する多孔質母材の製造
方法において、 前記コアスートの先端部の中心点の表面温度Ｔｃが５０
０〜１０００℃の範囲内であることを特徴とする多孔質
母材の製造方法。 - 【請求項２】 コア用バーナから噴出される原料ガスに
より合成されたガラス微粒子を出発部材の先端に堆積さ
せてコアスートを形成しつつ、クラッド用バーナから噴
出される原料ガスにより合成されたガラス微粒子を前記
コアスートの周囲に堆積させてクラッドスートを形成す
ることにより、多孔質母材を製造する多孔質母材の製造
方法において、 前記コアスートの先端部の表面温度の最高温度Ｔｍと、
前記コアスートの先端部の中心点の表面温度Ｔｃとの差
Ｔｍ−Ｔｃが５〜４５℃の範囲内であることを特徴とす
る多孔質母材の製造方法。 - 【請求項３】 コア用バーナから噴出される原料ガスに
より合成されたガラス微粒子を出発部材の先端に堆積さ
せてコアスートを形成しつつ、クラッド用バーナから噴
出される原料ガスにより合成されたガラス微粒子を前記
コアスートの周囲に堆積させてクラッドスートを形成す
ることにより、多孔質母材を製造する多孔質母材の製造
方法において、 前記コアスートの先端部において、表面温度が前記コア
スートの先端部の中心点の表面温度Ｔｃより高い領域の
割合Ｒが５〜３０％の範囲内であることを特徴とする多
孔質母材の製造方法。 - 【請求項４】 コア用バーナによる加熱条件を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
多孔質母材の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002268787A JP2003335541A (ja) | 2002-03-13 | 2002-09-13 | 多孔質母材の製造方法 |
| US10/339,939 US20040007025A1 (en) | 2002-03-13 | 2003-01-10 | Production process for porous glass preform |
| CNB031010938A CN100503495C (zh) | 2002-03-13 | 2003-01-10 | 多孔玻璃预制品的生产方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068997 | 2002-03-13 | ||
| JP2002-68997 | 2002-03-13 | ||
| JP2002268787A JP2003335541A (ja) | 2002-03-13 | 2002-09-13 | 多孔質母材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003335541A true JP2003335541A (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=28043701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002268787A Pending JP2003335541A (ja) | 2002-03-13 | 2002-09-13 | 多孔質母材の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040007025A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003335541A (ja) |
| CN (1) | CN100503495C (ja) |
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| KR100663460B1 (ko) | 2006-01-03 | 2007-01-02 | 삼성전자주식회사 | 기상 축 증착 장치 및 그를 이용한 수트 모재 제조 방법 |
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| KR100640466B1 (ko) * | 2005-10-19 | 2006-11-01 | 삼성전자주식회사 | 기상 축 증착 장치 및 방법 |
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| JP6581637B2 (ja) * | 2017-10-13 | 2019-09-25 | 信越化学工業株式会社 | 多孔質ガラス母材の製造装置および製造方法 |
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