JP2020100537A - 光ファイバ用母材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、光ファイバ用ガラス母材は、製造ロットによってサイズ(径又は長さ)が異なることがあり、前記線引き工程の為の線引炉内に納まらないサイズになることもある。
光ファイバ用ガラス母材の径が大きすぎる場合には、ガラス母材を再度焼結工程に付し、ガラス母材を軟化させて引き伸ばし、ガラス母材が長すぎる場合には端部を切断する等の煩雑な処理を行う必要があった。
(1)回転する出発ロッドの外周に、バーナ火炎にガラス原料を供給して合成するガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体製造工程と、前記ガラス微粒子堆積体製造工程の後に前記ガラス微粒子堆積体を焼結する焼結工程と、を備えた光ファイバ用ガラス母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間に応じて前記焼結工程の製造条件を変更する、
光ファイバ用母材の製造方法である。
最初に本発明の実施形態の内容を説明する。
本発明の一態様に係る光ファイバ用母材の製造方法は、
(1)回転する出発ロッドの外周に、バーナ火炎にガラス原料を供給して合成するガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体製造工程と、前記ガラス微粒子堆積体製造工程の後に前記ガラス微粒子堆積体を焼結する焼結工程と、を備えた光ファイバ用母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間に応じて前記焼結工程の製造条件を変更する、
光ファイバ用母材の製造方法である。
この構成によれば、ガラス微粒子堆積体製造工程の終了時から焼結工程の開始時までの時間が長い場合と短い場合があっても、その時間に基づいて焼結条件を変えることで、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキを減少させ、焼結後の母材外径の変動量を低減することができる。
ガラス微粒子堆積体製造工程の終了時から焼結工程の開始時までの時間が長いと、ガラス微粒子堆積体内部の温度が下がっているので、前記時間が長いほど、予熱工程時間を長くすることにより、ガラス微粒子堆積体内部と出発ロッドが十分に温められる。これにより、焼結工程で所定の時間の処理を行っても、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を得ることができる。
(4)前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間が3時間以下の場合は、前記予熱工程は1時間以下とすることが好ましい。
上記(3)〜(4)の構成によれば、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を効率よく製造することができる。
この構成によれば、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を損傷なく製造することができる。
(6)前記昇温速度が1℃/分以上10℃/分以下であることが好ましい。
この構成によれば、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を損傷なくより確実に製造することができる。
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法の例を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態の光ファイバ用母材の製造方法における、ガラス微粒子堆積体製造工程を実施する装置(以下、「ガラス微粒子堆積体製造装置」または「堆積体製造装置」とも称する)1の概略図である。堆積体製造装置1は、反応容器11を有している。反応容器11の外側上方には吊り下げ装置14が設置され、シード棒13が吊り下げ装置14によって吊り下げられている。吊り下げられたシード棒13の下端には、出発ロッド12が取り付けられ、出発ロッド12は反応容器11の内部へ導入されている。
この出発ロッド12の外周にガラス微粒子を堆積させていくと、中心に出発ロッド12を有する略円柱状のガラス微粒子堆積体18を製造できる。
バーナ15は、ガスの吹き出し口が複数のポートを有するマルチポート(多重管)構造となっている。バーナ15は、各ポートから燃焼用ガス及びガラス原料用ガスを吹き出して、燃焼用ガスにより生じる火炎中において、ガラス原料を酸化反応又は加水分解反応させてガラス微粒子を生成できる。
一方、燃焼用ガス(O2及びH2)及びガラス原料用ガス(SiCl4またはシロキサン)のバーナ15への供給を開始する。必要に応じてガス供給タンクを増設して、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスや、四塩化ゲルマニウム(GeCl4)、POCl3等の屈折率制御用原料ガス等をバーナ15へ供給してもよい。
さらに、複数のガス(水素ガス、酸素ガス及びガラス原料用ガスから選択される2種又は3種)の流量を同時に制御してもよい。
図2は、本実施形態の光ファイバ用母材の製造方法における、ガラス微粒子堆積体の焼結工程を実施する装置(以下、「焼結装置」または「焼結炉」とも称する)2の概略図である。
図2に示される焼結炉2は、その内部に入れられたガラス微粒子堆積体18を焼結し透明化して光ファイバ用母材28を製造する為のものである。焼結炉2は、真空容器24内に、炉心管21、ヒータ22およびヒートシールド23を備えている。
本実施形態の光ファイバ用母材の製造方法における焼結工程は、図2に示した焼結炉2によってガラス微粒子堆積体18を焼結することにより、光ファイバ用母材28を製造するものである。ガラス微粒子堆積体18は、OVD法やVAD法などにより石英ガラスなどの出発ロッドにガラス微粒子を堆積させることで得られたものを使用する。そして、ガラス微粒子堆積体18を炉心管21の内部に入れ、例えば炉内ガスはHeとし、この雰囲気下でヒータ22により加熱して光ファイバ用母材28を製造する。なお、製造中にフッ素(F)を添加するなど、炉内ガスを途中で変えてもよい。
このサイズが異なる要因の1つとして、前記ガラス微粒子堆積体製造工程の終了時から前記焼結工程時までの時間(以下、単に「待機時間」とも称する)が、製造ロットにより異なることが推測された。
例えば、前記待機時間が、長い場合と短い場合と比較すると、長い場合は、ガラス微粒子堆積体の温度は比較的低くなっており、短い場合はその温度は比較的高くなっている。
前記待機時間が長いものと短いものを、それぞれ同じ条件で焼結した場合、前記待機時間が長いものは、前記待機時間が短いものと比較して、焼結後の光ファイバ母材の外径が小さく、長さが長くなる傾向がある。前記待機時間が長いものはガラス微粒子堆積体の温度が比較的低いため、ヒータ22で加熱しても中心部の温度が増加しにくく、出発ロッド12が軟化しにくい。そのため出発ロッド12の縦方向の収縮が抑制されて、外径が小さく、長さが長くなると考えられる。
前記待機時間の長さに応じて前記焼結工程の製造条件を変更するための具体的な方法としては、特に限定されないが、好ましい例として以下の二つの態様例を挙げることができる。
この態様を採ることで、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキを減少させ、焼結後の母材外径の変動量を低減することができる。
この場合、前記予熱工程の温度としては、前記ガラス微粒子堆積体が収縮しない温度であれば特に限定されないが、1200℃以下であることが好ましく、より好ましくは1100℃以下であり、さらに好ましくは1000℃以下である。前記予熱工程の温度は低い方が予熱時間が短くできるため好ましい。しかし、前記温度が低すぎて待機時間が短い場合には前記ガラス微粒子堆積体の温度より低くなり、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキを減少させることができず、焼結後の母材外径の変動量を低減することができなくなる。このため、前記予熱工程の温度は700℃以上が好ましい。
前記待機時間としては特に限定されないが、可能な限り短い方が予熱工程に必要な加熱のエネルギーコストを抑えることができるという点で好ましい。
また、前記待機時間が3時間以下の場合は、前記予熱工程は1時間以下とすることが好ましい。
上記の好ましい条件によれば、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を効率よく製造することができる。
この態様を採ることで、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を損傷なく製造することができる。
前記待機時間が長く、温度が低いガラス微粒子堆積体を急激に加熱した場合、一つの堆積体内で部分的に高温部と低温部が生じることになり、その影響で亀裂が生じる場合がある。
前記昇温速度としては、製造方法の様々な条件により設定されるものであり、特に限定されるものではないが、具体的には1℃/分以上10℃/分以下であることが好ましい。
上記の好ましい条件によれば、焼結時の縦方向の収縮度合いのバラツキが減少し、焼結後の母材外径の変動量が低減された光ファイバ用母材を損傷なくより確実に製造することができる。
また、本実施態様によれば前記待機時間を短くすれば予熱時間を短くできることから前記焼結工程の所要時間を短縮することができ、生産性を向上させることができる。
本実施形態の方法で得られた光ファイバ用母材は、公知および周知の線引工程に付され、光ファイバが製造される。
11 反応容器
11A 内壁面
12 出発ロッド
13 シード棒
14 吊り下げ装置
15 バーナ
16 ガス流量制御装置
17 ガス供給路
18 ガラス微粒子堆積体
18A 堆積面
110 排気管
111 投光器
112 受光器
113 ライン
114 排気口
115 レーザ光
2 焼結炉
21 炉心管
22 ヒータ
23 ヒートシールド
24 真空容器
25 排気用配管
26 真空ポンプ
27 ガス導入管
28 光ファイバ用母材
29 圧力調整弁
Claims (6)
- 回転する出発ロッドの外周に、バーナ火炎にガラス原料を供給して合成するガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積体製造工程と、前記ガラス微粒子堆積体製造工程の後に前記ガラス微粒子堆積体を焼結する焼結工程と、を備えた光ファイバ用母材の製造方法であって、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間に応じて前記焼結工程の製造条件を変更する、
光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記焼結工程は、前記ガラス微粒子堆積体が収縮しない温度で前記ガラス微粒子堆積体を加熱する予熱工程を備え、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間が長いほど前記予熱工程の時間を長くする、請求項1に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記予熱工程の温度が1200℃以下である、請求項2に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
- 前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間が3時間以下の場合は、前記予熱工程は1時間以下とする、請求項2又は請求項3に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
- 前記焼結工程は、前記ガラス微粒子堆積体が透明ガラス化する温度まで徐々に前記ガラス微粒子堆積体を昇温加熱する昇温工程を備え、
前記ガラス微粒子堆積体製造工程が終了して前記焼結工程が開始するまでの時間が長いほど前記昇温工程の昇温速度を小さくする、請求項1に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記昇温速度が1℃/分以上10℃/分以下である、請求項5に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
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