JP2005041772A

JP2005041772A - ガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子生成用バーナ

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Publication number: JP2005041772A
Application number: JP2004199880A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Ishihara; 朋浩石原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2005-02-17

Abstract

【課題】原料ガス供給パイプの変形を抑えて、ガラス微粒子を所望の状態に堆積させ、高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子生成用バーナを提供する。
【解決手段】ガラス原料ガスを吹き出す原料ガス供給パイプ３２ａを中心に備えたバーナ本体を有するクラッド用バーナ及びコア用バーナを用い、これらバーナによってガラス微粒子を生成して出発材に堆積させ、ガラス微粒子堆積体を製造する。これらバーナからガラス微粒子を生成させてガラス微粒子を堆積させる際に、原料ガス供給パイプ３２ａの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下に保つ。
【選択図】図３

Description

本発明は、生成したガラス微粒子を出発材に対して吹き付けてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子を生成するガラス微粒子生成用バーナに関するものである。

一般に、コアとクラッドを有する光ファイバは、多孔質状のガラス微粒子堆積体を加熱して透明化させることにより光ファイバ用母材を生成し、この光ファイバ母材を線引きすることにより製造される。
ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、例えばＶＡＤ法（Vapor phase Axial Deposition）あるいはＯＶＤ法（Outside Vapor Deposition）などが挙げられる。
これらは、複数のポートを有するバーナから、可燃性ガスと支燃性ガスからなる燃焼ガス、及びガラス原料ガスを吹き出して、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させて、出発材上にガラス微粒子を堆積させる方法である。

図８に示すように、例えばＶＡＤ法によりシングルモード光ファイバ用のコアを含むガラス微粒子堆積体を製造する場合、コア用バーナ５１により酸水素火炎５２を形成し、この火炎５２中に四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）および四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）を含むガラス原料ガスを吹き出して、加水分解によりガラス微粒子を生成する。生成されたガラス微粒子は、その軸周りに回転する出発材５５の下方に堆積され、コア部多孔質ガラス体（コアスート）５３が形成される。同様に、クラッド用バーナ５６により酸水素火炎５７を形成し、この酸水素火炎５７の中にＳｉＣｌ₄からなるガラス原料ガスを吹き出して、コアスート５３を取り囲むようにクラッド部多孔質ガラス体５８が形成される。これにより、コアスート５３及びクラッド部多孔質ガラス体５８よりなるガラス微粒子堆積体６０が製造される。

この種のガラス微粒子堆積体を製造する際に用いるバーナとしては、径の異なるパイプを同心円状に配置した石英管からなる多重構造のバーナが広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。このようなバーナは、一般的に、中心のポートを形成する原料ガス供給パイプからガラス原料ガスを吹き出すものである。

特開平４−２２８４４３号公報特開平７−３３４６７号公報特開平７−２４２４３４号公報

ところで、光ファイバの伝送特性を向上させるためには、図９（ａ）に示すように、コア部の屈折率分布の形状をステップ状にすることが望ましい。さらに、光ファイバの伝送特性を安定化させるためには、その製品内、及び製品間の屈折率分布のばらつきをなくすことが望ましい。
コア部多孔質ガラス体（コアスート）には、屈折率を増加させるためにドーパントであるゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されており、光ファイバの屈折率分布は、ドーパントの分布に依存して決まる。したがって、ドーパントの分布の形状をステップ状とし、そのばらつきを無くす必要がある。
ガラス微粒子堆積体に割れや変形等が発生するのを抑制するために、ガラス原料ガスの流量や火炎の方向を精度良く制御して、ガラス微粒子を堆積させる必要がある。ガラス微粒子堆積体に欠陥があると、ガラス微粒子堆積体を透明化させた後に光ファイバ母材から線引きされて作製される光ファイバの特性も悪くなる。

しかしながら、従来製造された光ファイバの屈折率分布を観察すると、コア部の径が小さくなっていたり、図９（ｂ）に示すようにコアとクラッドとの界面に屈折率の極大部が生じていることがあった。また逆に、コア部の径が大きくなっていたり、図９（ｃ）に示すようにコアとクラッドとの界面に屈折率のだれが生じていることがあった。

すなわち、従来はガラス微粒子を所望の状態に安定して堆積できないことがあり、光ファイバのコアの径及び屈折率にばらつきが生じてしまうことがあった。

本発明は、高品質なガラス微粒子堆積体を安定して製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子生成用バーナを提供することを目的としている。

本発明者は、ガラス微粒子を所望の状態に安定して堆積できない原因を調べた。その結果、原料ガス供給パイプは、その自重により基端部が下方に撓んで変位してしまうことがあることに気付いた。また、原料ガス供給パイプには、その基端部に、ガス供給ホースや、このホースを接続するためのコネクタ及び供給するガラス原料ガスを加熱するヒータなどの重さによって荷重が加わり、基端部が撓んで変位してしまうことがあることに気付いた。そして、バーナの中心に配置された原料ガス供給パイプの基端部が撓むと原料ガス供給パイプの内部を流れる原料ガスの流れにうずが生じてしまい、そのうずが原料ガスのガラス化反応の不安定化を引き起こすことに気付いた。さらに原料ガス供給パイプが撓み易いバーナは外乱に対する安定性が悪いため、経時的なパイプの位置変化が生じ易い。これによりガラス化反応が不安定になるので、ガラス微粒子を所望の状態に安定して堆積させにくくなり、光ファイバのコアの径及び屈折率にばらつきが生じ、結果として品質の低下を招いてしまう。

また、本発明者は、基端部の撓みによって原料ガス供給パイプにクラックが生じることを見出した。クラックが生じたバーナは、ガス漏れ等の不具合が生じる場合も考えられ、早急に交換する必要がある。

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、ガラス原料ガスを吹き出す原料ガス供給パイプを中心に備えたバーナを用い、前記バーナによってガラス微粒子を生成してガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、前記バーナから前記ガラス微粒子を生成させて前記ガラス微粒子を堆積させる際に、前記原料ガス供給パイプの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下に保つものである。

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法では、前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの長さＬ（ｍｍ）と断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係を、１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００とすることが好ましい。また、前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの断面積Ｄ（ｍｍ²）と前記原料ガス供給パイプに加わる荷重Ｗ（ｋｇｆ）との関係を０≦Ｗ／Ｄ≦０．３６とすることが好ましい。
また、本発明では、前記バーナの前記原料ガス供給パイプの基端部に加わる荷重に対し、前記荷重の方向とは逆方向の荷重を与えて前記原料ガス供給パイプを支持することが好ましい。

また、本発明のガラス微粒子生成用バーナは、ガラス原料ガスを吹き出す原料ガス供給パイプを中心に備え、ガラス微粒子を生成するガラス微粒子生成用バーナであって、前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの長さＬ（ｍｍ）と断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係が、１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００である。

本発明によれば、原料ガス供給パイプの撓みを抑えて、ガラス微粒子を所望の状態に堆積させ、高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子生成用バーナを提供することができる。

以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法及びガラス微粒子生成用バーナの実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、ＶＡＤ法を例にとって説明する。
図１は、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によりガラス微粒子堆積体を製造するための製造装置を示す概略構成図である。
図１に示すように、このガラス微粒子堆積体の製造装置１０は、反応容器１１を有している。この反応容器１１内には、反応容器１１の上方に設置された昇降装置１３に回転可能に支持された支持棒１４が反応容器１１の上面側より回転可能に挿入されている。この支持棒１４には、出発材（ダミーガラスロッド）１２が吊り下げられている。この出発材１２は、昇降装置１３によって支持棒１４とともに昇降され、また昇降装置１３によって支持棒１４とともにその軸周りに回転可能に構成されている。

反応容器１１内には、出発材１２にガラス微粒子を吹き付けるクラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２が設置されている。これらクラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、支持棒１４に支持された出発材１２に対して下方から斜め上方へ向けて傾けて設置されている。
クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２には、それぞれガス供給装置２３が接続され、このガス供給装置２３は、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２に、ガラス原料ガス、可燃性ガス、支燃性ガス及びシールガスをそれぞれ供給する。

クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、ガス供給装置２３から供給されるガラス原料ガス及び燃焼ガスを吹き出してガラス微粒子を生成する。
これにより、出発材１２には、その端部にガラス微粒子が堆積していき、徐々にガラス微粒子堆積体２４が形成されていく。

反応容器１１は、その下端近傍に、レーザ発振器２５と、レーザ発信器２５と対向配置された受光器２６が設けられている。レーザ発振器２５は、ガラス微粒子堆積体２４の下端部にレーザを照射し、照射されたレーザは、受光器２６によって受光される。受光器２６は、制御装置２７に接続され、受光したレーザの強度に基づいて制御装置２７に受光信号を出力する。
制御装置２７は、受光器２６からの受光信号の出力が一定となるように、昇降装置１３及びガス供給装置２３を駆動制御し、形成するガラス微粒子堆積体２４の密度と成長速度を管理する。
また、反応容器１１には、排気管２８が設けられており、この排気管２８から反応容器１１内のガスの排気が行われる。

ガラス微粒子堆積体の製造装置１０の反応容器１１に設置されたクラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、本発明に係るガラス微粒子生成用バーナであり、それぞれ多重管構造のバーナ本体を有している。
ここで、このガラス微粒子生成用バーナについて説明する。
図２は、本実施形態のガラス微粒子生成用バーナを構成するバーナ本体の概略正面図である。また、図３は、図２に示したバーナ本体を示す概略断面図である。
図２及び図３に示すように、バーナ本体３１は、径の異なる複数の円筒状のパイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅを同心円状に配設したものである。

これらのパイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅを備えたバーナ本体３１は、その中心のパイプ３２ａが、ガラス原料ガスを吹き出すためのポートＰ１として形成されており、各パイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅの隙間が、それぞれ内側から、ポートＰ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５として形成されている。バーナ本体３１の中心に配置されたパイプ３２ａは、原料ガス供給パイプである。

バーナ本体３１を構成するパイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅは、石英ガラスから形成されたもので、ガスを導入する側（図３中右側）である基端部と基端部の近傍箇所が互いに溶接されて一体化されている。中心のパイプ３２ａ以外のパイプ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅの基端部は、それぞれ内周側に隣接するパイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの基端部近傍における外周に溶接されることで固定されており、全てのパイプ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅが一体化されている。

中心に位置する原料ガス供給パイプ３２ａは、外周側に隣接するパイプ３２ｂとの連結箇所である基端部近傍の位置を支持点Ａとして、外周側から支持されている。なお、この原料ガス供給パイプ３２ａは、原料ガス供給パイプ３２ａの基端部Ｂと支持点Ａとの間の寸法Ｌが例えば１０ｍｍ乃至５００ｍｍとされている。

中心に設けられた原料ガス供給パイプ３２ａには、その基端部Ｂで原料ガス供給ホース３３がコネクタ３４によって接続され、この原料ガス供給ホース３３を介してガス供給装置２３から供給されるガラス原料ガスが、原料ガス供給パイプ３２ａのポートＰ１へ送り込まれる。
原料ガス供給ホース３３には、ヒータ３０が設けられ、ガラス原料ガスは加熱されて気化した状態で、ポートＰ１内へ導入される。
なお、クラッド用バーナ２１の場合は、ガラス原料ガスとして、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）が導入され、コア用バーナ２２の場合は、ガラス原料ガスとして、四塩化ケイ素及び四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）が導入される。

また、他のパイプ３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅには、それぞれの基端部に、ガス供給配管（図示せず）がそれぞれ接続され、ガス供給装置２３から供給される窒素（Ｎ₂）がポートＰ２へ、水素（Ｈ₂）がポートＰ３へ、窒素（Ｎ₂）がポートＰ４へ、酸素（Ｏ₂）がポートＰ５へ、それぞれ送り込まれる。なお、水素は可燃性ガスであり、酸素は支燃性ガスであり、窒素はシールガスである。この可燃性ガスと支燃性ガスにより、燃焼ガスが構成される。
そして、上記のように構成されたバーナ本体３１は、その外周がホルダー（図示せず）によって把持されて、出発材１２に向けて斜めに傾けた状態で支持台（図示せず）上に設置される。
ここで、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２の各バーナ本体３１の傾斜角度としては、ＶＡＤ法による場合は、鉛直方向に対して５°〜８５°が好ましいが、ＯＶＤ法による場合は、鉛直方向に対して６０°〜１２０°が好ましい。

また、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、バーナ本体３１の原料ガス供給パイプ３２ａが、原料ガス供給パイプ３２ａの支持点Ａと基端部Ｂとの間の長さＬ（ｍｍ）と支持点Ａと基端部Ｂとの間の断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係において１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００となるように設定されている。

さらに、バーナ本体３１の原料ガス供給パイプ３２ａは、支持点Ａと基端部Ｂとの間の断面積Ｄ（ｍｍ²）と、支持点Ａよりも基端部側に加わる荷重Ｗ（ｋｇｆ）との関係が、０≦Ｗ／Ｄ≦０．３６となるように設定されている。この断面積Ｄと荷重Ｗの関係を得るには、例えば、断面積Ｄに合わせて、原料ガス供給ホース３３，ヒータ３０またはコネクタ３４の重量を調整するか、もしくは原料ガス供給ホース３３，ヒータ３０またはコネクタ３４の重量に合わせて、適当な断面積を有するバーナを使用するとよい。また、原料ガス供給ホース３３，ヒータ３０またはコネクタ３４を、上から紐で吊るか、もしくは下から支持部材で支持して荷重Ｗを軽減することで調整するようにしてもよい。また、原料ガス供給ホース３３に中継部分を設けて、この中継部分で原料ガス供給ホース３３を支えることにより原料ガス供給ホース３３による荷重を軽減させることもできる。

このように、原料ガス供給用パイプ３２ａの長さＬと断面積Ｄとの関係、または断面積Ｄと荷重Ｗの関係を上記のように設定することにより、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、ガラス微粒子の生成時に、原料ガス供給パイプ３２ａの基端部の撓み長さが０．３ｍｍ以下とされている。なお、ここで基端部の撓み長さは、図４に示すように、原料ガス供給パイプ３２ａの基準軸Ｏから、原料ガス供給パイプ３２ａが撓みにより支持点Ａを基準として変位した中心軸Ｏ１との間の変位した長さＸである。

撓み長さＸを測定するためには、まず、最も外側に配置されたパイプ３２ｅが鉛直方向となるようにバーナ本体３１を配置し、このときの原料ガス供給パイプ３２ａの中心軸を基準軸Ｏとする。基準軸Ｏは、前記パイプ３２ｅに対する原料供給ガス供給パイプ３２ａの相対位置の基準を示す軸である。次に基準軸Ｏの基端部Ｂに相当する位置を最も外側に配置されたパイプ３２ｅからの距離を測定する。そして、ガラス微粒子を生成するためにバーナ本体３１を傾けて配置し、原料ガス供給ホース３３、ヒータ３０およびコネクタ３４を原料ガス供給用パイプ３２ａに接続する。そして、原料ガス供給用パイプ３２ａが撓んで先端部の中心軸Ｏ１が基準軸Ｏから変位した直線距離を撓み長さＸとして測定する。

上記のバーナ本体３１を有するクラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２を用いてガラス微粒子堆積体２４を製造する場合は、バーナ本体３１を有するクラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２から、それぞれ所望のガラス原料ガス、可燃性ガス及び支燃性ガスを吹き出させる。
これにより、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料が加水分解されて、回転しながらバーナに対して相対的に上方へ引き上げられる出発材１２にガラス微粒子が吹き付けられ、ガラス微粒子堆積体２４が徐々に形成される。

ここで、前述したように、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２は、バーナ本体３１の原料ガス供給パイプ３２ａを、支持点Ａと基端部Ｂとの間の長さＬ（ｍｍ）と支持点Ａと基端部Ｂとの間の断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係が１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００となるように設定し、断面積Ｄ（ｍｍ²）と支持点Ａよりも基端側に加わる荷重Ｗ（ｋｇｆ）との関係が０≦Ｗ／Ｄ≦０．３６となるように設定している。これにより、ガラス微粒子を生成させてガラス微粒子を堆積させる際における、バーナ本体３１の中心軸に対する原料ガス供給パイプ３２ａの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下としている。

したがって、クラッド用バーナ２１及びコア用バーナ２２では、原料ガス供給パイプ３２ａの基端部に生じる撓みを抑制することが可能となる。原料ガス供給パイプ３２ａの基端部のバーナの中心軸からの撓みを抑制することにより、原料ガス供給パイプ３２ａの内部を流れる原料ガスは、うずを生じることなく、スムーズに流れる。したがって、原料ガスのガラス化反応が安定化し、生成されるガラス微粒子体積体から製造される光ファイバ母材のガラス外径や屈折率のロット間または同一ロット内でのばらつきを抑え、精度良く光ファイバを作製することが可能となる。

また、基端部の撓みを０．３ｍｍ以下にすることによって、原料ガス供給パイプとその上流側の配管との間のコネクタ部位等に加えられる負荷を小さくし、原料ガス供給パイプが前記負荷によって割れる等の損傷を抑えることが可能となる。したがって、バーナが高寿命化し、長期間にわたって安定して高品質なガラス微粒子堆積体２４を容易に製造することができる。

なお、本発明において、バーナ本体３１の中心軸に対する原料ガス供給パイプ３２ａの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下とするのは、クラッド用バーナあるいはコア用バーナのどちらであっても構わない。両方であるとより好ましい。コア用バーナのみに本発明を適用した場合には、コアの径や屈折率を所望の値とすることができるが、クラッド用バーナのみに本発明を適用した場合には、クラッドの径を所望の値とすることができる。

なお、本実施形態におけるバーナ本体３１としては、その断面が円形のものに限らず、断面矩形状であっても良い。また、その多重管構造が何重であっても良い。
さらに、本実施形態では、同心円状の多重管構造であるバーナ本体３１を例に挙げて説明したが、ガラス微粒子生成用バーナとしては中心に原料ガス供給パイプを有するものであれば多重管構造に限定されるものではない。多重管構造でないバーナ本体としては、例えば、図５に示すバーナ本体４１のように、原料ガス供給パイプ４２ａの周囲に、燃焼ガスを吹き出す燃焼ガス供給用のパイプ４２ｆを複数、同一円上に配列させたものがある。例えば、この複数のパイプ４２ｆは、その吹き出し方向の焦点がバーナ本体４１の中心軸上の１箇所に重なるように、バーナ本体４１の中心軸に対して中央寄りに傾斜して配置されている。

また、上記の実施の形態では、ＶＡＤ法によってガラス微粒子堆積体２４を製造する場合を例にとって説明したが、ガラスロッドとバーナとを相対的に移動させながら、ガラスロッドの外周にガラス微粒子を堆積させるＯＶＤ法の場合にも適応可能である。その場合、多数のバーナをガラスロッドの軸方向に配列させて、ガラスロッドの複数箇所に同時にガラス微粒子を堆積させる方式であっても良い。

図１に示したガラス微粒子堆積体の製造装置１０を使用して、ガラス微粒子堆積体２４を製造する。

出発材としてのダミーガラスロッドには、直径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの純石英ガラスを使用する。反応容器の下部に設置されたレーザ発信器からガラス微粒子体積体の最下端付近へレーザを照射し、照射されたレーザを受光器で受光する。制御装置は、受光器で検出されるレーザの受光パワーが一定となるように昇降装置を制御して、ダミーガラスロッドとともにガラス微粒子堆積体を上方に引き上げる。

コアバーナとしては、原料供給パイプのガス導入部（基端部Ｂ）から固定位置（支持点Ａ）までの長さが４０ｍｍ、原料供給パイプの断面積が１０ｍｍ²（内径３．５ｍｍ、外径５ｍｍ）の図２および図３に示す多重管構造の石英バーナを使用する。バーナの各パイプには、各種ガスを導入するための配管を取り付けるが、原料供給パイプに加えられる荷重がトータルで２．４ｋｇｆとなるように管理する。このときの、コアバーナは、その中心軸と床面との角度が４５°となるように設置する。コアバーナには、GeCl₄とSiCl₄を供給し、クラッドバーナには、SiCl₄を供給してガラス微粒子堆積体を作製する。

作製したガラス微粒子堆積体を高温加熱して、透明ガラス化させ光ファイバ母材とする。光ファイバ母材のコア屈折率の偏差σｎ、コア外径の偏差σｄ、基端部Ｂにおけるクラック発生回数、原料ガス供給パイプの基端部の撓み長さＸ（ｍｍ）の関係を表１の実施例１に示す。

次に、コアバーナの原料供給パイプの基端部Ｂから固定位置（支持点Ａ）までの長さをＬ（ｍｍ）、基端部Ｂにおける石英管の断面積Ｄ（ｍｍ²）、基端部Ｂに加わる荷重Ｗ（ｋｇｆ）を変更した複数のバーナを用意し、それぞれのバーナの原料パイプの基端部Ｂにおける撓み長さＸ（ｍｍ）と、それぞれのバーナで光ファイバ母材を作製し、コア屈折率の偏差σｎ（％）、コア外径の偏差σｄ（ｍｍ）、原料供給パイプの基端部Ｂにおけるクラック発生回数との関係を以下の表１の実施例２〜８、比較例１，２に示す。表1の結果は、図６〜図７に示す。

ここで、撓み長さＸが負であるとは、原料供給パイプが重力方向に撓んでいることを示している。また、実施例４における「サポート有」とは、原料供給パイプの基端部Ｂがフックにより吊り上げられて支持されていることを示している。実施例４では、フックに加わる荷重量をばねばかりで測定して、ばねばかりの測定重量が２．４ｋｇｆとなるように吊り上げ量を調整する。

表１からわかるように、実施例１〜実施例８では、撓み長さを０．３ｍｍ以下に抑制することが可能だが、比較例１，２の結果では、それぞれ撓み長さが０．３ｍｍを超え、それぞれ０．６９５ｍｍ、０．４１７ｍｍである。

また、表１および図６からわかるように、撓み長さが０．３ｍｍ以下である実施例１〜実施例８においては、何れの結果もコア屈折率の偏差σ_nが０．００５０％以下となるが、撓み長さが０．３ｍｍを超えてしまった比較例１，２においては、それぞれコア屈折率の偏差σ_nが０．０４０％，０．０２０％と大きくばらついてしまう。また、同様に、コア外径の偏差σ_dについても、表１および図７からわかるように、実施例１〜８においては、０．０６ｍｍ以下の小さなバラツキに押さえることが可能であるが、比較例１，２においては、それぞれコア外径の偏差σ_dが０．３９ｍｍ、０．１９ｍｍと大きくばらついてしまう。また、比較例１，２のバーナを用いた場合は、基端部Ｂのクラックは３回だが、実施例では、実施例内で比較的撓み長さが大きかった実施例３，６，７と荷重Ｗが比較的大きかった実施例８ではクラックは１回であり、残りの実施例ではクラックは生じない。

以上を考慮すると、原料供給パイプの基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下となるようにバーナに取り付けることによって、コア屈折率の偏差σ_n（０．００５０％以下）およびコア外径の偏差σ_d（０．０６ｍｍ以下）のばらつきの少ない良好な光ファイバ母材が得られることがわかる。また、原料供給パイプの基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下となるようにバーナに取り付けることによって、ガラス微粒子堆積体の作製において、クラックの発生回数を抑制することが可能となる。

次に、コア屈折率の偏差σ_nを０．００５０％以下とし、かつコア外径の偏差σ_dを０．０６ｍｍ以下とするための原料供給パイプおよびそれを備えたバーナの条件について検討を行う。

長さＬおよび基端部Ｂの断面積Ｄが同一である実施例１，６と、比較例２とを比較すると、実施例１，６の場合にはＸの値が、０．３ｍｍ以下となっているのに対し、比較例２の場合にはＸの値が、０．４１７ｍｍとなっていることがわかる。このことより、長さＬおよび基端部Ｂの断面積Ｄが同一である場合には、基端部Ｂに加わる荷重Ｗが大きくなることにより撓み長さが増加していることがわかる。

また、長さＬおよび荷重Ｗが同一である実施例１，３，７を比較すると、断面積Ｄが大きいほど、撓み長さが小さくなりコア屈折率の偏差σ_nおよびコア外径の偏差σ_dも小さくなることがわかる。
以上を考慮し、実施例と比較例のＷ／Ｄの比を考えると、実施例１〜７のものは、０．３６以下となっているのに対し、比較例２のものは、０．５０となっていることがわかる。以上より、好ましいＷ／Ｄの範囲は、０．３６以下であることがわかる。

ただし、比較例１について調べてみてみると、Ｗ／Ｄが０．３６以下となっているが、撓み長さは、０．６９５ｍｍとなっており、撓み長さの条件を満たしていない。これは、比較例１のバーナは長さＬが長いためであると考えられ、Ｌ⁴／Ｄ²を確認すると１１１１１１となっている。一方、実施例１〜６及び実施例８のデータを確認すると、Ｌ⁴／Ｄ²は、３８１００以下となっている。これより、好ましいＬ⁴／Ｄ²の範囲は、３８１００以下であることがわかる。

以上のＷ／Ｄの範囲、Ｌ⁴／Ｄ²の範囲を考慮すると、Ｗ／Ｄが０．３６以下であり、Ｌ⁴／Ｄ²が３８１００以下であれば、原料供給パイプの基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下となるバーナを得ることができることがわかる。

ただし、実施例８は、Ｗ／Ｄが０．３６を超えていても、基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下である。これは、実施例８のバーナは長さＬが短いためであると考えられ、Ｌ⁴／Ｄ²を確認すると２３９７となっている。また、実施例７はＬ⁴／Ｄ²が３８１００を超えていても、基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下である。これは実施例７でＷ／Ｄの値が０．３６以下を満たしているからである。

また、実施例１，４を比較するとわかるように、原料供給パイプの基端部Ｂがフックにより吊り上げて支持してやることにより、原料供給パイプの基端部Ｂの撓みを更に抑制してやることが可能であることがわかる。

また、クラック回数のみに注目すると、Ｗ／Ｄが０．２４以下であり、かつＬ⁴／Ｄ²が２５６００以下であれば、ガラス微粒子堆積体の製造において原料パイプにクラックが発生しないためさらに好ましいことがわかる。

なお、上記実施例においては、パイプが石英からなる石英バーナについての結果を示したが、材質が異なるバーナであっても、撓み長さを低減させることが重要であることは同じである。すなわち、他の材質のバーナであっても、原料供給パイプの基端部Ｂの撓み長さが０．３ｍｍ以下となるようにバーナに取り付けることによって、コア屈折率の偏差σ_nおよびコア外径の偏差σ_dのばらつきの少ない良好な光ファイバ母材が得られることが理解される。

また、本実施例においては原料ガス供給用パイプの基端部の撓み長さを限定したが、その他のガス供給用パイプの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下に抑える事も重要であることは言うまでもない。

本発明に係る実施形態で用いられるガラス微粒子堆積体の製造装置を示す概略構成図である。本発明に係るガラス微粒子生成用バーナの一例を示す概略正面図である。本発明に係るガラス微粒子生成用バーナの一例を示す概略断面図である。本発明に係るガラス微粒子生成用バーナにおける基端部の撓み長さを説明する図である。本発明に係るガラス微粒子生成用バーナの他の例を示す概略正面図である。実施例のコア屈折率の偏差を示すグラフである。実施例のコア径の偏差を示すグラフである。ガラス微粒子堆積体を製造する際の概略図である。屈折率の分布の例であり、（ａ）はコア部からクラッド部にかけての屈折率分布がステップ状になっている場合を示し、（ｂ）はコア部の外周部に局部的に屈折率が大きくなった部分がある場合を示し、（ｃ）はコア部からクラッド部にかけて屈折率の傾斜がある場合を示す図である。

符号の説明

２１クラッド用バーナ（ガラス微粒子生成用バーナ）
２２コア用バーナ（ガラス微粒子生成用バーナ）
２４ガラス微粒子堆積体
３２ａ原料ガス供給パイプ
Ａ支持点
Ｂ基端部
Ｄ支持点Ａから基端部Ｂまでの断面積
Ｌ支持点Ａから基端部Ｂまでの長さ
Ｗ支持点Ａよりも基端部Ｂ側に加わる荷重
Ｘ撓み長さ

Claims

ガラス原料ガスを吹き出す原料ガス供給パイプを中心に備えたバーナを用い、前記バーナによってガラス微粒子を生成してガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記バーナから前記ガラス微粒子を生成させて前記ガラス微粒子を堆積させる際に、前記原料ガス供給パイプの基端部の撓み長さを０．３ｍｍ以下に保つことを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの長さＬ（ｍｍ）と断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係を、１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００とすることを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの断面積Ｄ（ｍｍ²）と前記原料ガス供給パイプに加わる荷重Ｗ（ｋｇｆ）との関係を０≦Ｗ／Ｄ≦０．３６とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
前記バーナの前記原料ガス供給パイプの基端部に加わる荷重に対し、前記荷重の方向とは逆方向の荷重を与えて前記原料ガス供給パイプを支持することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
ガラス原料ガスを吹き出す原料ガス供給パイプを中心に備え、ガラス微粒子を生成するガラス微粒子生成用バーナであって、
前記原料ガス供給パイプの支持点から基端部までの長さＬ（ｍｍ）と断面積Ｄ（ｍｍ²）との関係が、１≦Ｌ⁴／Ｄ²≦３８１００であることを特徴とするガラス微粒子生成用バーナ。