JP2004345924A - Manufacturing method of glass preform for optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置として、石英からなる反応管を回転させ、反応管の内部に原料ガスを供給するとともに反応管を外側から加熱することにより、反応管の内面にガラス層を堆積させるいわゆるMCVD法によるものが開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
この特許文献1に示されているMCVD法では、加熱源を反応管の外側において軸方向に沿って往復移動させる際に、下流側の移動終了端を徐々に上流側へ移動させるようにしている。これにより、ガラス層の堆積部分の末端における反応管の破損を防止するとともに、ススの堆積を低減している。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−271329号公報(第5−7頁、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、MCVD法によるガラス堆積では、図3に示すように、堆積の開始側と終了側でガラス堆積量の違いが発生し、それがファイバ化したときに長手方向での特性変動の原因となる。
これは、図4に示すように、反応管100の内部でガラス層101が生成される反応において、堆積開始時である上流側では内部温度が低いためガラスの生成量が少なく、その後徐々に堆積が進行して平衡状態に達するまでに時間差がある。その結果、図4に示すように、有効部におけるガラス層101の堆積量が上流側と下流側とで異なり、反応管100の肉厚に差が生じるためである。
【0005】
さらに、図5に示すように、ガラス層101が堆積して反応管100の肉厚が厚くなるに従って、ガラス層101の堆積が平衡に達するまでの遅延も大きくなる。すなわち、肉厚が薄い場合の遅延時間TL0よりも肉厚が厚い場合の遅延時間TL1の方が長くなる(TL0<TL1)。このことも、ファイバ化したときの特性の長手方向変動を引き起こす要因となる。
なお、図5においては、ガラス層101が堆積して反応管100の肉厚が変化した場合を示し、反応管100の表面温度は同一温度に設定されている。
【0006】
本発明の目的は、反応管の内部に堆積するガラス層の厚さを均一にすることにより、長手方向の特性変動を小さくすることのできる光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、回転する反応管の内部に上流側から原料ガスを供給し、前記反応管を外側から加熱する熱源を上流側から下流側へ移動させて前記反応管の内部にガラス層を堆積させる光ファイバ用ガラス母材の製造方法であって、堆積開始端を段階的に上流側へ移動させることを特徴としている。
【0008】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材の製造方法においては、反応管に上流側から原料ガスを供給しながら回転させ、熱源を反応管の長手方向へ往復移動させて加熱して反応管の内部にガラス層を堆積させる。この際に、堆積開始端である熱源の移動範囲の上流側端を段階的に上流側へ移動させる。これにより、堆積により反応管の肉厚が厚くなることに伴って伸びる堆積開始端から堆積が平衡状態になるまでの過渡状態を有効部よりも上流側へ移動させ、製造されるガラス母材の有効部におけるガラス層の堆積量を均一にする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図1は本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造装置の正面図、図2は本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置により製造したガラス母材におけるガラス層の堆積状態を示す断面図である。
【0010】
図1に示すように、光ファイバ用ガラス母材の製造装置10は、基台11の上面11aの上流側端部(図1において左側端部)および下流側端部に支柱12、12が各々立設されている。支柱12、12の上端部には、石英からなる反応管20を保持する保持部13が回転自在に設けられている。基台11の上面11aの両支柱12、12間には、熱源移動機構である台座14がモータ15により往復移動自在に設けられており、熱源17が取り付けられている。なお、モータ15は制御装置30により制御される。
【0011】
台座14には位置検出器16が取り付けられており、台座14の位置を制御装置30に伝達するようになっている。位置検出器16としては、モータ15にロータリーエンコーダを取り付けて、モータ15の回転数から位置を検出するようにすることができる。あるいは、基台11にリニアスケールを設けておき、台座14に設けた検出子により位置を検出するようにすることもできる。
【0012】
制御装置30は、モータ15を制御して台座14を往復移動させるモータ制御部31、熱源17の移動範囲の上流側端である堆積開始端PUi(図2参照)を往復移動回数に対応して段階的に上流側へ移動するように設定する往復範囲指令部32、台座14に設けられている位置検出器16からの位置信号を受けて設定された往復範囲と比較する比較部33等を備えている。
【0013】
次に、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法について説明する。保持部13により保持されている反応管20を回転させながら、原料ガス供給手段21が上流側から反応管20の内部に例えば四塩化ケイ素、三塩化ホウ素等の原料ガスを供給する。そして、モータ15により台座14を移動させて、熱源17を反応管20の長手方向に沿って上流側から下流側へ往復移動しながら反応管20を外側から加熱して、反応管20の内部にガラス層22(図2参照)を堆積させる。
【0014】
このとき、制御装置30の往復範囲指令部32は堆積開始端PUiを段階的に上流側へ移動させて往復範囲を設定する。比較部33は位置検出器16からの位置信号と往復範囲とを比較し、台座14が往復範囲に収まるように、モータ制御部31が熱源移動機構のモータ15を制御して台座14を往復移動させる。
【0015】
従って、図2に示されるように、堆積開始端PUiが上流側へ移動するに伴って、堆積が平衡となる位置も上流側へ移動することになる。これにより、図5において前述したように、ガラス層22の堆積によって反応管20の肉厚が厚くなることに伴い、堆積が平衡となるまでの時間が延びるのを吸収するので、有効部においては常に均一なガラス層22の堆積が得られることになる。
なお、有効部の上流側に生じる非有効部が長くなるため、反応管20の無駄を少なくするためにダミーパイプをつけるようにするのが好ましい。
【0016】
次に、上述した光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置により製造した具体的な実施例について説明する。
表1には、本発明により堆積開始端PUiを上流側へ移動させながら製造した場合の堆積したガラス層22の厚みと、従来の堆積開始端位置が一定の場合における堆積したガラス層の厚みを比較した結果が示されている。
なお、本発明における堆積開始端PUiの移動量は、熱源17の20往復ごとに50mmずつ上流側へ移動した。その他、熱源17の温度や原料ガスの流量等は一定とした。
【0017】
【表1】
【0018】
従来方式では、下流側に堆積したガラス層の厚さと上流側に堆積したガラス層の厚さの差は、堆積トラバース回数(熱源の往復回数)が20のときに0.019mmであり、その後40回、60回、80回、100回とトラバース回数にほぼ比例して厚さの差が増加している。すなわち、有効部においても下流側に堆積するガラス層が厚く、上流側に堆積するガラス層の厚さが小さくなっており、ガラス層の堆積量が長手方向に均一になっていないことがわかる。
【0019】
一方、本発明では、下流側に堆積したガラス層22の厚さと上流側に堆積したガラス層22の厚さの差は、堆積トラバース回数が20回の時と100回の時とであまり差がない。従って、堆積トラバース回数が100回の場合には、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によると、上流側と下流側の厚さの差が従来式による場合と比較して約8分の1に小さくなっていることがわかる。すなわち、本発明では堆積するガラス層22の厚さが、長手方向に均一となっていることがわかる。
【0020】
以上、前述した光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置によれば、堆積開始端PUiである熱源17の移動範囲の上流側端を段階的に上流側へ移動させることにより、堆積によって反応管20の肉厚が厚くなることに伴って伸びる堆積開始端PUiから堆積が平衡状態になるまでの過渡状態を有効部よりも上流側へ移動させる。これにより、有効部におけるガラス層22の堆積量を均一にすることができ、ファイバ化したときの長手方向の特性の変動を小さくすることができる。
【0021】
なお、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造装置は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した製造装置10における熱源移動機構として、台座14に設けたモータ15によって自走するタイプのものを例示したが、この他、モータにより回転するボールネジを反応管20に沿って基台11に設けておき、台座14にこのボールネジに螺合しボールネジに沿って往復移動するボールナットを取り付けるようにしても良い。
【0022】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、反応管に上流側から原料ガスを供給しながら回転させ、熱源を反応管の長手方向へ移動させて加熱して反応管の内部にガラス層を堆積させる。この際に、堆積開始端である熱源の移動範囲の上流側端を段階的に上流側へ移動させる。これにより、堆積により反応管の肉厚が厚くなることに伴って伸びる堆積開始端から反応が平衡状態になるまでの過渡状態を有効部よりも上流側へ移動させ、有効部におけるガラス層の堆積量を均一にすることができ、ファイバ化したときの長手方向の特性の変動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造装置の実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法および製造方法により反応管の内部に堆積したガラス層の厚さを示す断面図である。
【図3】従来より知られている堆積開始点から反応が平衡となるまでの過渡状態を示すグラフである。
【図4】従来法により反応管の内部に堆積したガラス層の厚さを示す断面図である。
【図5】反応管の肉厚と過渡状態の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10 光ファイバ用ガラス母材の製造装置
15 モータ(熱源移動機構)
17 熱源
20 反応管
21 原料ガス供給手段
22 ガラス層
30 制御装置
PUi 堆積開始端[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass preform for an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
As a conventional method and apparatus for manufacturing a glass preform for optical fibers, a reaction tube made of quartz is rotated, a raw material gas is supplied to the inside of the reaction tube, and the reaction tube is heated from the outside. A method in which a glass layer is deposited on a substrate by a so-called MCVD method is disclosed (for example, see Patent Document 1).
In the MCVD method disclosed in Patent Document 1, when the heating source is reciprocated in the axial direction outside the reaction tube, the downstream end is gradually moved to the upstream side. . This prevents damage to the reaction tube at the end of the deposited portion of the glass layer and reduces soot deposition.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-6-271329 (page 5-7, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the glass deposition by the MCVD method, as shown in FIG. 3, a difference in the amount of glass deposition occurs between the start side and the end side of the deposition, and when it is formed into a fiber, it causes a characteristic variation in the longitudinal direction. .
This is because, as shown in FIG. 4, in the reaction in which the
[0005]
Further, as shown in FIG. 5, as the
FIG. 5 shows a case where the thickness of the
[0006]
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a glass preform for an optical fiber, which can reduce a variation in a characteristic in a longitudinal direction by making a thickness of a glass layer deposited inside a reaction tube uniform. is there.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a method for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention includes supplying a raw material gas from an upstream side to a rotating reaction tube and heating a reaction source for heating the reaction tube from the outside. A method for producing a glass preform for an optical fiber in which a glass layer is deposited inside the reaction tube by moving from the upstream side to the downstream side, wherein the deposition start end is moved stepwise to the upstream side. .
[0008]
In the method for manufacturing a glass preform for an optical fiber thus configured, the reaction tube is rotated while supplying the raw material gas from the upstream side, and the heat source is reciprocated in the longitudinal direction of the reaction tube to heat the reaction tube. A glass layer is deposited inside. At this time, the upstream end of the movement range of the heat source, which is the deposition start end, is moved stepwise to the upstream side. As a result, the transient state from the deposition start end, which extends with the increase in the thickness of the reaction tube due to the deposition, until the deposition reaches an equilibrium state, is moved to the upstream side of the effective portion, and the glass base material to be manufactured is moved. The deposition amount of the glass layer in the effective portion is made uniform.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method and an apparatus for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a front view of an apparatus for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention, and FIG. 2 is a method for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention and a glass layer in the glass preform manufactured by the manufacturing apparatus. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state of deposition of the metal.
[0010]
As shown in FIG. 1, an
[0011]
A
[0012]
The
[0013]
Next, a method for producing a glass preform for an optical fiber according to the present invention will be described. While rotating the
[0014]
At this time, the reciprocating
[0015]
Therefore, as shown in FIG. 2, as the deposition start end PUi moves to the upstream side, the position where the deposition is balanced also moves to the upstream side. As described above with reference to FIG. 5, as the thickness of the
In addition, since a non-effective portion generated on the upstream side of the effective portion becomes long, it is preferable to attach a dummy pipe to reduce waste of the
[0016]
Next, specific examples manufactured by the above-described method and apparatus for manufacturing a glass preform for optical fibers will be described.
Table 1 shows the thickness of the deposited
The amount of movement of the deposition start end PUi in the present invention was moved by 50 mm to the upstream side every 20 reciprocations of the
[0017]
[Table 1]
[0018]
In the conventional method, the difference between the thickness of the glass layer deposited on the downstream side and the thickness of the glass layer deposited on the upstream side is 0.019 mm when the number of deposition traverses (the number of reciprocations of the heat source) is 20, and then 40 mm. The difference in thickness increases almost in proportion to the number of times of traversing: 60 times, 80 times, 100 times. That is, in the effective portion, the thickness of the glass layer deposited on the downstream side is thick, and the thickness of the glass layer deposited on the upstream side is small, so that the deposition amount of the glass layer is not uniform in the longitudinal direction.
[0019]
On the other hand, in the present invention, the difference between the thickness of the
[0020]
As described above, according to the above-described method and apparatus for manufacturing a glass base material for an optical fiber, the upstream end of the movement range of the
[0021]
The method and apparatus for manufacturing a glass preform for an optical fiber of the present invention are not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications and improvements can be made.
For example, as the heat source moving mechanism in the above-described
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention, the reaction tube is rotated while supplying the raw material gas from the upstream side, and the heat source is moved in the longitudinal direction of the reaction tube. Heat to deposit a glass layer inside the reaction tube. At this time, the upstream end of the movement range of the heat source, which is the deposition start end, is moved stepwise to the upstream side. As a result, the transition from the deposition start end, which is extended with the increase in the thickness of the reaction tube due to deposition, to the reaction becoming equilibrium, is moved to the upstream side of the effective portion, and the glass layer is deposited in the effective portion. The amount can be made uniform, and the variation in the characteristics in the longitudinal direction when the fiber is formed can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an apparatus for manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a glass preform for an optical fiber according to the present invention and a thickness of a glass layer deposited inside a reaction tube by the manufacturing method.
FIG. 3 is a graph showing a transient state from a deposition start point, which is conventionally known, until the reaction becomes equilibrium.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the thickness of a glass layer deposited inside a reaction tube by a conventional method.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the thickness of a reaction tube and a transient state.
[Explanation of symbols]
10 Manufacturing apparatus for glass preform for
17
Claims (1)
堆積開始端を段階的に上流側へ移動させることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。Raw material gas is supplied from the upstream side to the inside of the rotating reaction tube, and a heat source for heating the reaction tube from the outside is moved from the upstream side to the downstream side to deposit a glass layer inside the reaction tube. A method of manufacturing a base material,
A method of manufacturing a glass preform for an optical fiber, comprising: moving a deposition start end stepwise to an upstream side.
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