JP2006199526A

JP2006199526A - 光ファイバ母材の製造方法

Info

Publication number: JP2006199526A
Application number: JP2005011730A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yoshida; 真吉田
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-01-19
Publication date: 2006-08-03
Also published as: WO2006077781A1; TW200628423A

Abstract

【課題】スートの付着効率やスート密度が低下することなく、径方向の凹凸及び長手方向の径変動の少ない光ファイバ母材の製造方法を提供する。
【解決手段】出発部材をその軸回りに回転させ、出発部材又はバーナーを相対的に往復移動させながら、出発部材上にスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、堆積目標量の15〜85重量％の堆積が行われる間、１相対移動又は複数相対移動毎に、出発部材の回転速度及び出発部材とバーナーとの相対移動速度を共に減少させて製造することを特徴としており、回転速度をr（rpm）、相対移動速度をv（mm/min）とするとき、v/r比が１＜v/r＜５の範囲内にあり、ｖ/ｒ比を堆積中変化させて製造するのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、外付け法（OVD法）により大型の光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の製造方法に関する。

従来、光ファイバ母材を製造するために各種の方法が提案されている。それらの方法のなかでも、バーナー火炎中で原料ガスの加水分解反応により生成したガラス微粒子（スート）を回転する出発部材に、バーナー又は出発部材を相対往復移動させながら付着堆積させてスート堆積体を形成し、これを電気炉内で脱水，焼結するOVD法は、比較的任意の屈折率分布を有するものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材の量産に適していることから、汎用されている。

図１に、OVD法による製造装置の一例を示した。出発部材１は、装置の支持部材２で把持され、回転モーター３によりその軸回りに回転自在に支持されている。出発部材１の下方には、バーナー４が左右に移動自在に配設され、出発部材１の上方には、排気フード５が配設されている。

バーナー４には、通常、酸水素バーナーが使用され、図示していない移動機構により出発部材１に沿って左右に移動自在に設置されている。原料として、例えばSiCl₄等の蒸気と燃焼ガス（水素ガス及び酸素ガス）をバーナー４に供給し、酸水素火炎中でSiCl₄等の加水分解反応で生成したガラス微粒子（スート）を出発部材１に堆積させてスート堆積体、すなわち光ファイバ用多孔質母材が形成される。

特開2004−26566号公報特開2004−35282号公報

近年、とみに光ファイバ用母材の大型化が進んでいる。これには太径化をともなうが、径が太くなるほど周速度が大きくなるため、スート密度が低下し、堆積中の剥がれ、割れ等を生じる頻度が高くなる。また、あまりに太くなりすぎると、後の透明ガラス化工程で使用される焼結・ガラス化炉に入らないという問題がある。

これらの対策として、スート密度を上げるという方法がある。これには、燃焼ガスの流量を上げる方法や、回転速度を小さくする方法が一般的に用いられているが、燃焼ガスの流量を上げる方法は、付着効率が低下するという問題に加えて、設備の熱負荷が増大するという問題がある。また、回転速度を小さくする方法は、それに伴なって、１回転当りの往復移動距離が大きくなる。つまり、螺旋ピッチが大きくなるために、図５に示すように、スート堆積体６の径方向に凹凸が発生するという問題を生じる。なお、図６に長手方向に径変動を生じた例を示した。

特許文献１は、大型プリフォームの製造にあたり、長手方向の径変動が小さいガラス母材を得る方法として、バーナーのトラバース毎にバーナーと堆積体との相対移動速度を速くすることを記載している。しかしながら、この方法では、長手方向の径変動は小さくなるが、径方向の凹凸が大きくなる。

また、特許文献２は、長手方向の外径変動を抑制し、かつ出発部材とスートとの界面で生じる境界剥離を低減する方法として、出発部材の回転速度とバーナーの相対移動速度の比を規定しているが、堆積が進みスートが太くなることに伴なう周速度増加により、この方法では、所定のスート密度を維持することが困難となる。
大型プリフォームの製造においては、スート密度を維持した上で、堆積中の螺旋ピッチを変化させていかないと、スート密度、径方向の凹凸、長手方向の径変動について良好なプリフォームを得ることは困難である。

本発明は、スートの付着効率やスート密度が低下することなく、径方向の凹凸及び長手方向の径変動の少ない光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の光ファイバ母材の製造方法は、出発部材をその軸回りに回転させ、出発部材又はバーナーを相対的に往復移動させながら、出発部材上にスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、堆積目標量の15〜85重量％の堆積が行われる間、１相対移動又は複数相対移動毎に、出発部材の回転速度及び出発部材とバーナーとの相対移動速度を共に減少させて製造することを特徴としており、回転速度をr（rpm）、相対移動速度をv（mm/min）とするとき、v/r比が１＜v/r＜５の範囲内にあり、ｖ/ｒ比を堆積中変化させて製造するのが好ましい。

本発明によれば、スート密度を維持して堆積することができ、堆積中の剥がれ、割れ等を起こすことなく、径方向の凹凸が小さく、長手方向の径変動の少ない光ファイバ母材が得られる。

以下、ＯＶＤ法による本発明の光ファイバ母材の製造方法を図に基づいて説明する。
図１に示すように、装置の支持部材２に支持された出発部材１を、その軸回りに回転モーター３で回転させながら、出発部材１に向けてバーナー４の火炎を噴射し、火炎中で生成したスートを出発部材上に堆積させることにより、光ファイバ用多孔質母材が得られる。バーナー４は、図示していないバーナーガイド機構により、出発部材１の長手方向に沿って移動自在に配設されている。なお、バーナー４の代わりに、出発部材１をその長手方向に移動させるようにしてもよい。

スートの堆積は、出発部材１を回転させ、出発部材１又はバーナー４を相対移動させながら行われるため、スートは螺旋を描きながら堆積する。本発明では、目標量の15〜85重量％の堆積が行われる間、径が太くなる堆積後半にかけて、出発部材１の回転速度を小さくしていくことでスート密度を維持する。このとき、回転速度を小さくしたことでスートの螺旋ピッチ（堆積軌跡）が大きくなり、径方向の凹凸が大きくなるため、回転速度の変化に合わせて出発部材１とバーナー４との相対移動速度（以下、単に相対移動速度と称する）も小さくして、螺旋ピッチを小さくする必要がある。

なお、目標量の15〜85重量％の堆積時期において、回転速度及び相対移動速度を変化させる理由は、堆積量が15重量％未満のときは、スート径が小さく細いので、堆積時の不整、すなわち、径方向への凹凸や長手方向に径変動が発生しない。堆積量が85重量％を超えると目標重量に対する付着量が少ないので、堆積時の不整が成長しない。
堆積時の不整が発生し、その後、成長するには15〜85重量％という条件が最適であることに注目して、本発明の請求の範囲とした。

なお、出発部材１の回転速度と相対移動速度は、１相対移動又は複数相対移動毎に、すなわちスートの１層又は複数層堆積毎に変化させる。
また、螺旋ピッチが小さすぎると、長手方向の径変動が大きくなるため、回転速度をr（rpm）、相対移動速度をv（mm/min）とするとき、v/r比が１＜v/r＜５の範囲内にあるように、回転速度と相対移動速度を変化させるとよい。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されず、様々な態様が可能である。

（実施例１）
図１に示す装置を用いて、OVD法により光ファイバ母材の製造を行った。
出発部材１として、外径40mmφ、長さ1,500mmの石英ガラス棒を支持部材２に取り付けた。スートの堆積目標量は100kgである。目標量の15％は、15kgのスートが付着した時の重量であり、85％は85kgのスートが付着した時の重量となる。
15kgから85kgのスートが堆積する間に、回転数を60rpmから20rpmに、バーナー４の相対移動速度を120mm/minから30mm/minに、スート１層毎に滑らかに変化させた。このときのv/r比と堆積重量の関係を図２に示した。
得られたスート堆積体を透明ガラス化したところ、径方向の径変動量は±0.1％以下で、長手方向の外径変動は±0.5％以下であった。

（比較例１）
相対移動速度を120mm/minで一定とした以外は、実施例１と同様の条件で光ファイバ母材の製造を行った。このときのv/r比と堆積重量の関係を図３に示した。
その結果、螺旋ピッチが大きいために、長手方向の径変動は小さく±0.5％以下であったが、径方向の径変動量が大きくなってしまい±0.3％になった。

（比較例２）
相対移動速度を30mm/minで一定とした以外は、実施例１と同様の条件で光ファイバ母材の製造を行った。このときのv/r比と堆積重量の関係を図４に示した。
その結果、螺旋ピッチが小さいために、径方向の径変動量は小さくなり±0.1％以下であったが、長手方向の径変動が大きくなってしまい±1.0％になった。

光ファイバ母材の生産コストの低減及び品質向上に寄与する。

ＯＶＤ法による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。実施例１のｖ/ｒ比と堆積重量の関係を示すグラフである。比較例１のｖ/ｒ比と堆積重量の関係を示すグラフである。比較例２のｖ/ｒ比と堆積重量の関係を示すグラフである。スート堆積体の径方向の凹凸を説明する概略断面図である。スート堆積体の長手方向の径変動を説明する概略断面図である。

符号の説明

１…出発部材、
２…支持部材、
３…回転モーター、
４…バーナー、
５…排気フード、
６…スート堆積体。

Claims

出発部材をその軸回りに回転させ、出発部材又はバーナーを相対的に往復移動させながら、出発部材上にスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、堆積目標量の15〜85重量％の堆積が行われる間、１相対移動又は複数相対移動毎に、出発部材の回転速度及び出発部材とバーナーとの相対移動速度を共に減少させて製造することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
回転速度をr（rpm）、相対移動速度をv（mm/min）とするとき、v/r比が１＜v/r＜５の範囲内にあり、v/r比を堆積中変化させて製造する請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。