JP2018131338A

JP2018131338A - 光ファイバ多孔質母材の製造方法及び製造装置

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Publication number: JP2018131338A
Application number: JP2017023863A
Authority: JP
Inventors: 川崎　光広; Mitsuhiro Kawasaki; 光広川崎
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-13
Also published as: JP6839558B2

Abstract

【課題】光ファイバ多孔質母材の製造後に表面にクラックが発生することを抑制して、ガラス母材の製造効率の低下を抑制すること。【解決手段】バーナから可燃ガス及び原料ガスを含むガスをターゲットロッドに供給して、ターゲットロッドの外周にシリカ微粒子を堆積させて多孔質母材を形成する工程を含む多孔質母材の製造方法において、多孔質母材の表面近傍において、多孔質母材の長手方向に垂直な断面における径方向の内周側から外周側に向かって、密度が略一定又は増加するようにバーナに供給する可燃ガスの流量を制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、光ファイバ多孔質母材の製造方法及び製造装置に関する。

石英ガラス系光ファイバは、通常は石英ガラスからなる光ファイバ母材を線引きして製造される。この光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、プラズマ法などの方法が広く用いられている。

これらの製造方法においては、石英ガラスの原料として、四塩化珪素を用いることが一般的である。例えば、ＯＶＤ法においては、四塩化珪素ガスを火炎中で加水分解反応又は酸化反応させることによってシリカ微粒子を生成し、基材であるターゲットに堆積させる堆積工程を行うことで、光ファイバ多孔質母材（以下、単に多孔質母材ともいう）を製造する。シリカ微粒子の堆積体である多孔質母材は、後に焼結工程を行うことによって透明ガラス化され、線引きを行うための透明なガラス母材となる。

ターゲットにシリカ微粒子を堆積させる際には、光ファイバ母材の製造効率をより一層高めるために堆積効率を高めることが望ましい。そこで、例えば特許文献１には、３本以上のガラス微粒子合成用のバーナにそれぞれ少なくとも可燃性ガスとガラスの原料ガスを供給してガラス微粒子を生成させ、ターゲットとなるガラスロッドを軸回りに回転させつつガラスロッドとバーナをガラスロッドの軸方向に沿って相対的に往復移動させながら、その往復移動の折り返し位置を一定値ずつ変位させつつ、所定位置まで変位させた後に折り返し位置の変位方向を逆にすることで、ガラスロッドにバーナで生成されるガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する方法が提案されている。

特開２０１４−４３３６０号公報

しかしながら、本発明者が、上述したような製造装置を用いて、多孔質母材を形成したところ、堆積工程が完了してから１０〜３０分後に、多孔質母材の表面にクラックが発生する場合があることを知見した。多孔質母材の表面にクラックが発生すると、多孔質母材の製造歩留りが低下する。これにより、多孔質母材から製造されるガラス母材の製造効率が低下するという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、多孔質母材の製造後に表面にクラックが発生することを抑制して、ガラス母材の製造効率の低下を抑制できる多孔質母材の製造方法及び製造装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ多孔質母材の製造方法は、バーナから可燃ガス及び原料ガスを含むガスを出発材に供給して、前記出発材の外周に前記ガスの反応によって生じる微粒子を堆積させて多孔質母材を形成する工程を含む光ファイバ多孔質母材の製造方法であって、前記多孔質母材における前記微粒子の堆積終了時の表面近傍において、前記多孔質母材の長手方向に垂直な断面における径方向の内周側から外周側に向かって、密度が略一定又は増加するように前記バーナに供給する前記可燃ガスの流量を制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造方法は、上記の発明において、前記原料ガスを前記バーナに供給するガス供給部内から前記原料ガスをパージする間に、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記可燃ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記可燃ガスの流量の比率を、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記原料ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記原料ガスの流量の比率以上になるように制御することを特徴とすることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造方法は、上記の発明において、前記可燃ガスの流量を前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点まで一定に維持することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造方法は、上記の発明において、前記可燃ガスの流量を前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点まで段階的に低減させることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造装置は、少なくとも１本のバーナと、前記バーナに原料ガス及び可燃ガスを供給するガス供給部と、を備え、前記バーナから前記可燃ガス及び前記原料ガスを含むガスを出発材に供給して、前記出発材の外周に前記ガスの反応によって生じる微粒子を堆積させて多孔質母材を形成する多孔質母材の製造装置であって、前記多孔質母材における前記微粒子の堆積終了時の表面近傍において、前記多孔質母材の長手方向に垂直な断面における径方向の内周側から外周側に向かって、密度が略一定又は増加するように前記ガス供給部から前記バーナに供給する前記可燃ガスの流量を制御する制御部を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造装置は、上記の発明において、前記制御部は、前記ガス供給部内から前記原料ガスをパージする間に、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記可燃ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減する残りの前記可燃ガスの流量の比率を、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記原料ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記原料ガスの流量の比率以上になるように制御することを特徴とする。

本発明の一態様に係る光ファイバ多孔質母材の製造装置は、上記の発明において、前記バーナが複数本設けられていることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ多孔質母材の製造方法及び製造装置によれば、光ファイバ多孔質母材の製造後に表面にクラックが発生することを抑制して、光ファイバ母材の製造効率の低下を抑制することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態による多孔質母材の製造装置の要部を示す概略図である。図２は、本発明の一実施形態による多孔質母材の製造装置におけるガス供給部を示すブロック図である。図３は、光ファイバ多孔質母材におけるクラックを説明するための断面図であり、図３（Ａ）は、光ファイバ多孔質母材の長手方向に垂直な断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の破線囲み部を拡大した拡大断面図である。図４は、クラックが生じた光ファイバ多孔質母材の表面層及び近傍における径方向に沿った密度分布の概略を示すグラフである。図５は、退避可能なバーナを備えた多孔質母材の製造装置の要部を示す概略図である。図６は、光ファイバ多孔質母材にクラックが生じる場合におけるＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量の時間変化（図６（Ａ））、光ファイバ多孔質母材の表面温度の時間変化（図６（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材の表面密度（図６（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。図７は、本発明の第１実施例による水素ガスの流量の制御方法を説明するためのグラフである。図８は、本発明の第１実施例により光ファイバ多孔質母材を形成した場合におけるＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量の時間変化（図８（Ａ））、光ファイバ多孔質母材の表面温度の時間変化（図８（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材の表面密度（図８（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。図９は、本発明の第２実施例により光ファイバ多孔質母材を形成した場合におけるＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量の時間変化（図９（Ａ））、光ファイバ多孔質母材の表面温度の時間変化（図９（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材の表面密度（図９（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。図１０は、本発明の第３実施例による水素ガスの流量の制御方法を説明するためのグラフである。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の一実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複した説明を適宜省略する。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施形態）
まず、本発明の理解を容易にするために、上述した課題を解決すべく本発明者が行った鋭意検討について一実施形態として説明する。まず、本発明者が鋭意検討を行う対象となった多孔質母材の製造方法及びその問題点について説明する。図１は、本発明の一実施形態による多孔質母材の製造装置の要部を示す概略図である。

図１に示すように、光ファイバ多孔質母材の製造装置としてのＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）装置１は、複数本のバーナ５及びガス供給部１０を備える。ダミーロッド４は、ターゲットロッド２の両端に接続され、ターゲットロッド２を回転駆動又は昇降駆動させるための把持部（図示せず）に把持されている部分である。複数本設けられたバーナ５はそれぞれ、出発材としてのターゲットロッド２に石英系ガラス微粒子を堆積させるため、又は焼き締めを行うための、同心円状の構造を有する。光ファイバ多孔質母材３は、ターゲットロッド２の外周に形成される。

ターゲットロッド２は、例えばＶＡＤ法により作製されたコアスートを引き下げ方式のガラス化炉で脱水及びガラス化し、所定の径になるように延伸したものが用いられる。光ファイバ多孔質母材３は、ターゲットロッド２の外周に石英系ガラス微粒子を堆積して作成される。ターゲットロッド２は、光ファイバとなった際にコアとなる部分とその周囲に形成されたクラッドとなる部分とから構成される。

ＯＶＤ装置１におけるバーナ５にはそれぞれ、ガス供給部１０から、例えば四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄）などの主原料ガス、可燃ガスである水素（Ｈ₂）ガス、及び支燃ガスである酸素（Ｏ₂）ガスなどが同時に流される。石英系ガラス微粒子の堆積においては、気化させたＳｉＣｌ₄ガス、Ｈ₂ガス、及びＯ₂ガスから構成されるガスがバーナ５において点火燃焼されつつ供給される。火炎中で加水分解反応されたＳｉＣｌ₄は、シリカ微粒子となってターゲットロッド２の周囲に堆積される。ターゲットロッド２を回転させながらバーナ５又はターゲットロッド２の長手方向の位置を繰り返し往復させ、堆積が繰り返されて光ファイバ多孔質母材３が形成される。この多孔質層は、後に光ファイバとなった際に、ターゲットロッド２のクラッド部と一体化されたクラッド部になる。

図２は、ＯＶＤ装置１におけるガス供給部１０を示すブロック図である。なお、図２においては、バーナ５を１本のみ記載している。図２に示すように、ガス供給部１０は、制御部１１、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１２，１３，１４、エアバルブ１５，１６，１７，１８，１９，２０、及び排気口であるベント２１を有して構成される。

ガス供給部１０において、ＳｉＣｌ₄ガスは、開状態のエアバルブ１５、流量を調整するＭＦＣ１２、及び開状態のエアバルブ１９を通じて、バーナ５に供給される。なお、エアバルブ２０は閉状態である。制御部１１がＭＦＣ１２を制御することによって、バーナ５に供給するＳｉＣｌ₄ガスの流量が制御される。一方、エアバルブ１５を閉状態にすることによって、ＳｉＣｌ₄ガスのＭＦＣ１２及びバーナ５への供給が遮断される。Ｈ₂ガスは、開状態のエアバルブ１６、及び流量を調整するＭＦＣ１３を通じて、バーナ５に供給される。制御部１１がＭＦＣ１３を制御することによって、バーナ５に供給するＨ₂ガスの流量が制御される。一方、エアバルブ１６を閉状態にすることによって、Ｈ₂ガスのＭＦＣ１３及びバーナ５への供給が遮断される。Ｏ₂ガスは、開状態のエアバルブ１７、及び流量を調整するＭＦＣ１４を通じて、バーナ５に供給される。制御部１１がＭＦＣ１４を制御することによって、バーナ５に供給するＯ₂ガスの流量が制御される。一方、エアバルブ１７を閉状態にすることによって、Ｏ₂ガスのＭＦＣ１４及びバーナ５への供給が遮断される。なお、エアバルブ１５，１６，１７，１９，２０の開閉は、制御部１１により制御しても良く、作業者の手動により行っても良い。

ガス供給部１０においては、ＳｉＣｌ₄ガスの流れに沿ったエアバルブ１５の下流側に、パージ用の窒素（パージ用Ｎ₂）ガスをＭＦＣ１２に供給するための、エアバルブ１８が設けられた配管が合流している。パージ用Ｎ₂ガスは、配管内及びＭＦＣ１２内のＳｉＣｌ₄ガスをパージするためのガスである。パージ用Ｎ₂ガスは、エアバルブ１８，１９を開状態にしつつエアバルブ１５，２０を閉状態にすることによって、ＭＦＣ１２及びバーナ５に供給される。なお、エアバルブ１８，１９，２０の開閉は、制御部１１により制御しても良く、作業者の手動により行っても良い。パージ用Ｎ₂ガスによるＳｉＣｌ₄ガスのパージは、ＳｉＣｌ₄ガスが腐食性のガスであることから、配管内やＭＦＣ１２内のＳｉＣｌ₄ガスをＮ₂ガスなどの不活性ガスに置換するために行うものである。

パージ用Ｎ₂ガスによるパージは、光ファイバ多孔質母材３の形成が終了した時、いわゆる堆積工程の終了時に行われる。すなわち、光ファイバ多孔質母材３の形成が終了した後、エアバルブ１５を閉状態にすることによって、ＳｉＣｌ₄ガスのＭＦＣ１２及びバーナ５への供給を遮断する。この際、エアバルブ１６は開状態を維持しつつ、ＭＦＣ１３によって、Ｈ₂ガスの流量が所定の流量まで低減される。また、エアバルブ１７も開状態を維持しつつ、ＭＦＣ１４によってＯ₂ガスの流量が制御されている。続いて、エアバルブ１８を開状態にすることによって、パージ用Ｎ₂ガスをＭＦＣ１２に供給する。これにより、配管内及びＭＦＣ１２内におけるＳｉＣｌ₄ガスがパージされる。なお、パージ中においても、パージされたＳｉＣｌ₄ガスを燃焼させるためにバーナ５から火炎が放射されている。その後、エアバルブ１６，１７、１９を閉状態にし、エアバルブ２０を開状態にすることによって、ＭＦＣ１３，１４及びバーナ５へのガスの供給を停止する。以上により、堆積工程が終了する。

なお、各ガスのバーナ５への供給が停止した後も通常、ＭＦＣ１２内におけるＳｉＣｌ₄ガスのパージは継続される。したがって、バーナ５の休止中も、パージ用Ｎ₂ガスは、開状態のエアバルブ１８を通じてＭＣＦ１２に供給される。ＭＦＣ１２から排出されたパージ用Ｎ₂ガスを含むガスは、開状態のエアバルブ２０を通じてベント２１からガス供給部１０の外部に排出される。その後、バーナ５を再度稼動させる場合には、エアバルブ１８，２０を閉状態にする。

しかしながら、上述した堆積工程の終了時にパージ用Ｎ₂ガスによるパージを行うと、１０〜３０分後に光ファイバ多孔質母材３の表面にクラックが生じることがあった。図３は、光ファイバ多孔質母材３の表面に生じたクラックを示す断面図であり、図３（Ａ）は光ファイバ多孔質母材３の長手方向に垂直な断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の破線囲み部を拡大した拡大断面図である。

図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、堆積工程の終了後において、光ファイバ多孔質母材３の表面層３ａの部分が割れるようにしてクラックが発生する場合があった。表面層３ａは、パージが行われている間に形成される部分である。クラックが発生した光ファイバ多孔質母材３は、破砕して再度製造する必要がある。そこで、本発明者は、クラックが発生した光ファイバ多孔質母材３について観察を行い、クラックの発生原因について鋭意検討を行った。

すなわち、本発明者は、光ファイバ多孔質母材３において、シリカ微粒子の堆積が終了した時点での表面近傍のスート密度（以下、密度）について測定を行った。なお、以下の説明において光ファイバ多孔質母材３の表面とは、シリカ微粒子の堆積終了時における表面である。図４は、クラックが生じた光ファイバ多孔質母材３の表面層及び近傍における径方向に沿った密度分布の概略を示すグラフである。なお、図４において、「合成中」は、エアバルブ１５が開状態であってバーナ５からＳｉＣｌ₄ガス、Ｈ₂ガス、及びＯ₂ガスが供給されて加水分解による合成が行われて形成された部分を示す。また、図４において「パージ前期」及び「パージ後期」は、上述したパージ用Ｎ₂ガスを用いたパージが行われている間であって、それぞれパージの初期及び後期に形成された部分を示す。図４に示すように、合成が行われている間は径方向に沿って密度が略一定に形成される一方、パージ前期においては密度が大きく減少し、逆にパージ後期においては、密度が合成中に比して増加することが分かる。

本発明者は、図４に示す表面層３ａにおける径方向に沿った密度分布について検討を行い、合成の終了後における表面層３ａ内において、パージ前期に形成される密度の低い薄い部分の存在がクラックの発生原因である可能性が高いという結論に至った。そこで、本発明者は、密度が低くなる部分が生じる原因について改めて検討を行った。本発明者の知見によれば、パージ中に火炎が光ファイバ多孔質母材に当たらないようなＯＶＤ装置においては、光ファイバ多孔質母材３にクラックが生じることはなかった。そこで、本発明者は、光ファイバ多孔質母材３の表面層３ａ内において密度が低くなる部分が生じるのは、バーナ５が退避できないことに原因がある可能性に着目した。図５は、退避可能なバーナを用いたＯＶＤ装置の要部を示す概略図である。図５に示すように、退避可能なバーナを用いたＯＶＤ装置１００においては、ＯＶＤ装置１におけるガス供給部１０と同様に構成されたガス供給部１１０と、バーナ５と同様に構成されたバーナ１０５とを備える。ＯＶＤ装置１００においては、上述したパージ用Ｎ₂ガスを用いたＳｉＣｌ₄ガスのパージを行う場合、図５に示すように、バーナ１０５を移動させて、光ファイバ多孔質母材３に火炎が当たらなくなる位置まで退避できる。これに対し、図１に示すＯＶＤ装置１においては、パージ中にバーナ５を移動させても、火炎が光ファイバ多孔質母材３に当たらなくなるような位置まで退避できない。

そこで、本発明者は、退避できないバーナ５を備えたＯＶＤ装置１におけるガス供給部１０からの、ＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの供給の制御について検討を行った。図６は、ＯＶＤ装置１を用いた多孔質母材の製造方法において、光ファイバ多孔質母材３にクラックが生じる場合における、ＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量の時間変化（図６（Ａ））、光ファイバ多孔質母材３の表面温度の時間変化（図６（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材３の表面密度（図６（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。なお、図６（Ａ）において、光ファイバ多孔質母材３の合成中におけるＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスのそれぞれの設定流量（設定値）をいずれも１００％、パージ後期におけるＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスのそれぞれの設定流量（設定値）をいずれも０％とする。なお、以下の説明において、流量に関するグラフの縦軸は、ＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスのそれぞれのガスにおいて、パージの開始時点からＭＦＣ１２から排出されるＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値になる時点までの間で低減させる流量に対するＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの流量の比率（以下、流量比という）を示す。

図６（Ａ）に示すように、ＳｉＣｌ₄ガスの流量においては、制御部１１により制御されるＭＦＣ１２の動作特性に起因して、パージ用Ｎ₂ガスへの切換によってパージを開始した時点から時間Ｔ₁（例えば１０ｓ程度）で流量比が１００％から０％にまで低減される。時間Ｔ₁は、ＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達するまでのパージ時間である。なお、ＭＦＣ１２に対するパージ自体は、パージの開始時点から時間Ｔ₁が経過した以後も継続される。

一方、図６（Ａ）に示す例においては、Ｈ₂ガスの流量は、ＳｉＣｌ₄ガスのパージ開始時点から例えば２ｓ程度で流量比が１００％から０％まで低減するように制御される。なお、Ｈ₂ガスは腐食性ガスではないことから、パージの必要性は極めて低い。Ｈ₂ガスにおける流量比を上述したように制御した場合、図６（Ｂ）に示すように、光ファイバ多孔質母材３の表面温度は、Ｈ₂ガスの流量比に倣って例えば６００℃程度から３００℃程度まで低下する。これによって、図６（Ｃ）に示すように、光ファイバ多孔質母材３の表面密度は、例えば０．７ｇ／ｃｍ³程度から約０．５ｇ／ｃｍ³程度にまで低下した後、ＳｉＣｌ₄ガスの流量比が０％に低減されるまでの間に、０．８ｇ／ｃｍ³程度にまで増加する。図６（Ｃ）は、図４の密度分布に対応する。

本発明者は、可燃ガスであるＨ₂ガスの流量比と光ファイバ多孔質母材３の表面層３ａにおける密度分布との関連性に着目した。そして、本発明者は、少なくともパージの開始時点から原料ガスの流量が所定の設定値に到達する時点までの間（時間Ｔ₁）において、密度が光ファイバ多孔質母材３の合成中の密度に比して低くなる部分が発生しないようにＨ₂ガスの流量を制御するのが好ましいことを想到した。さらに、光ファイバ多孔質母材３の特に表面層３ａの部分の径方向に沿った密度分布が略一定になるように、Ｈ₂ガスの流量比を制御するのがより好ましい。本発明者はさらに検討を行い、光ファイバ多孔質母材３における表面層３ａの部分の径方向に沿った密度分布において、密度が低下する部分が発生しないようにするには、Ｈ₂ガスの流量比の変化速度（流量比の傾き）の大きさを、図６（Ａ）に示す場合に比して緩やかにする方法を想到した。好適には、Ｈ₂ガスの流量比の大きさが常にＳｉＣｌ₄ガスの流量比の大きさ以上になるように制御する。本発明は、以上の検討に基づいて案出されたものである。以下に、上述した鋭意検討に基づいた実施例について説明する。

（第１実施例）
まず、第１実施例について説明する。図７は、ＯＶＤ装置１を用いた製造方法において第１実施例によるＨ₂ガスの流量比の制御方法を説明するためのグラフである。図８は、ＯＶＤ装置１を用いた製造方法において第１実施例によるＨ₂ガスの制御方法を実行した場合における、ＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量（図８（Ａ））、光ファイバ多孔質母材３の表面温度の時間変化（図８（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材３の表面密度の時間変化（図８（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。なお、Ｈ₂ガスの流量比の制御は、制御部１１によりＭＦＣ１３が制御されて実行される。

図７及び図８（Ａ）に示すように、第１実施例においては、パージの開始時点からのＨ₂ガスの流量比（図７中、太実線）の変化速度の大きさを、少なくともクラックが生じる場合のＨ₂ガスの流量比（図７中、破線）の変化速度の大きさに比して小さくする。そして、Ｈ₂ガスの流量比（図７及び図８（Ａ）中、太実線）が、パージの開始時点からＭＦＣ１２から排出されるＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達する時点までの間（時間Ｔ₁）において常にＳｉＣｌ₄ガスの流量比（図７中及び図８（Ａ）中、細実線）以上になるように制御する。

Ｈ₂ガスの流量比を図７及び図８（Ａ）に示すように制御することにより、ＳｉＣｌ₄ガスのパージ中において、バーナ５へのＨ₂ガスの流量が緩やかに減少することから、Ｈ₂ガスに起因するバーナ５からの火炎の燃焼温度も緩やかに低下する。そのため、一例として、図８（Ｂ）に示すように、光ファイバ多孔質母材３の表面温度は約６００℃程度から約３００℃程度まで緩やかに低下する。光ファイバ多孔質母材３の表面温度の温度変化が緩やかになることによって、図８（Ｃ）に示すように、少なくともパージの開始時点からＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達する時点までの間において、光ファイバ多孔質母材３の表面密度を略一定に維持できる。これにより、光ファイバ多孔質母材３の径方向の内周側から外周側に向かって密度を略一定にできる。

以上のようにして製造された光ファイバ多孔質母材３に対して、従来公知の脱水工程及び焼結ガラス化工程などを行うことにより、ガラス母材（図示せず）が製造される。本発明者が第１実施例によるＨ₂ガスの制御方法を採用してＯＶＤ装置１により光ファイバ多孔質母材３を製造したところ、クラックの発生頻度が低下して、クラックの発生が抑制できることが確認された。

第１実施例によれば、光ファイバ多孔質母材３の表面層３ａの部分において、径方向に沿って密度を略一定にでき、密度が低下する部分の発生を抑制できるので、クラックの発生を抑制できる。従って、光ファイバ多孔質母材３から製造される光ファイバ母材の製造効率の低下を抑制できる。

（第２実施例）
次に、第２実施例について説明する。図９は、ＯＶＤ装置１を用いた製造方法において第２実施例によるＨ₂ガスの制御方法を実行した場合における、ＳｉＣｌ₄ガス及びＨ₂ガスの流量（図９（Ａ））、光ファイバ多孔質母材３の表面温度の時間変化（図９（Ｂ））、及び光ファイバ多孔質母材３の表面密度（図９（Ｃ））をそれぞれ示すグラフである。

図９（Ａ）に示すように、第２実施例においては、第１実施例と同様に、Ｈ₂ガスの流量比（図９中、太実線）を、パージの開始時点からＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達する時点までの間（時間Ｔ₁）において、常にＳｉＣｌ₄ガスの流量比（図９（Ａ）中、細実線）以上に制御する。一方、第１実施例と異なり、Ｈ₂ガスの流量を、パージ中に亘ってパージの開始時点の流量に維持し、ＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達する時点以後に流量の低減を開始して、流量比を１００％から０％まで低減させる。

Ｈ₂ガスの流量比を、図９（Ａ）に示すように制御することにより、ＳｉＣｌ₄ガスのパージ中において、バーナ５へのＨ₂ガスの流量が高い値に維持されることから、バーナ５からの火炎の燃焼温度も高い温度に維持される。そのため、一例として、図９（Ｂ）に示すように、光ファイバ多孔質母材３の表面温度は約６００℃程度から一旦、約６７０℃程度の高い温度まで上昇した後、Ｈ₂ガスの流量の低下に伴って約３００℃程度まで緩やかに低下する。パージ中において、光ファイバ多孔質母材３の表面温度が一時的に高くなることによって、図９（Ｃ）に示すように、少なくともパージの開始時点からＳｉＣｌ₄ガスの流量が所定の設定値に到達する時点までの間において、光ファイバ多孔質母材３の表面密度を光ファイバ多孔質母材３の合成中の密度以上に維持できる。これにより、光ファイバ多孔質母材３の径方向の内周側から外周側に向かって、密度が低下する部分が形成されることなく、密度を増加させることができる。

また、本発明者が第２実施例によるＨ₂ガスの制御方法を採用してＯＶＤ装置１により光ファイバ多孔質母材３を製造したところ、クラックが生じないことが確認された。その他の構成は、第１実施例と同様である。

第２実施例によれば、光ファイバ多孔質母材３の表面層３ａの部分において、光ファイバ多孔質母材３の径方向に沿って密度が低くなる部分の発生を抑制できるので、クラックの発生を抑制できる。従って、光ファイバ多孔質母材３から製造されるガラス母材の製造効率の低下を抑制できる。

（第３実施例）
次に、第３実施例について説明する。図１０は、ＯＶＤ装置１を用いた製造方法において第３実施例によるＨ₂ガスの流量比の制御方法を説明するためのグラフである。図１０に示すように、第３実施例においては、第１実施例と同様に、パージの開始時点からのＨ₂ガスの流量比（図１０中、太実線）の平均の変化速度の大きさを、少なくともクラックが生じる場合のＨ₂ガスの流量比（図１０中、破線）の平均の変化速度の大きさに比して小さくする。そして、Ｈ₂ガスの流量比が、パージ中において常にＳｉＣｌ₄ガスの流量比（図１０中、細実線）以上になるように制御する。一方、第１実施例と異なり、Ｈ₂ガスの流量比を１００％から０％まで段階的に低減させる。その他の構成は、第１実施例と同様である。

Ｈ₂ガスの流量比を、図１０に示すように制御することにより、ＳｉＣｌ₄ガスのパージ中において、バーナ５へのＨ₂ガスの流量を緩やかに減少させることができるので、第１実施例と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いても良い。

１ＯＶＤ装置
２ターゲットロッド
３光ファイバ多孔質母材
３ａ表面層
４ダミーロッド
５バーナ
１０ガス供給部
１１制御部
１２，１３，１４マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
１５，１６，１７，１８，１９，２０エアバルブ
２１ベント

Claims

バーナから可燃ガス及び原料ガスを含むガスを出発材に供給して、前記出発材の外周に前記ガスの反応によって生じる微粒子を堆積させて多孔質母材を形成する工程を含む光ファイバ多孔質母材の製造方法であって、
前記多孔質母材における前記微粒子の堆積終了時の表面近傍において、前記多孔質母材の長手方向に垂直な断面における径方向の内周側から外周側に向かって、密度が略一定又は増加するように前記バーナに供給する前記可燃ガスの流量を制御する
ことを特徴とする光ファイバ多孔質母材の製造方法。
前記原料ガスを前記バーナに供給するガス供給部内から前記原料ガスをパージする間に、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記可燃ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記可燃ガスの流量の比率を、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記原料ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記原料ガスの流量の比率以上になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ多孔質母材の製造方法。
前記可燃ガスの流量を前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点まで一定に維持することを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ多孔質母材の製造方法。
前記可燃ガスの流量を前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点まで段階的に低減させることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ多孔質母材の製造方法。
少なくとも１本のバーナと、
前記バーナに原料ガス及び可燃ガスを供給するガス供給部と、を備え、
前記バーナから前記可燃ガス及び前記原料ガスを含むガスを出発材に供給して、前記出発材の外周に前記ガスの反応によって生じる微粒子を堆積させて多孔質母材を形成する光ファイバ多孔質母材の製造装置であって、
前記多孔質母材における前記微粒子の堆積終了時の表面近傍において、前記多孔質母材の長手方向に垂直な断面における径方向の内周側から外周側に向かって、密度が略一定又は増加するように前記ガス供給部から前記バーナに供給する前記可燃ガスの流量を制御する制御部を備える
ことを特徴とする光ファイバ多孔質母材の製造装置。
前記制御部は、前記ガス供給部内から前記原料ガスをパージする間に、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記可燃ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減する残りの前記可燃ガスの流量の比率を、前記パージの開始時点から前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までの間で低減させる前記原料ガスの流量に対する、前記原料ガスの流量が前記所定の設定値になる時点までに低減すべき残りの前記原料ガスの流量の比率以上になるように制御することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ多孔質母材の製造装置。
前記バーナが複数本設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ファイバ多孔質母材の製造装置。