JP2502617Y2 - Reaction vessel for growing porous optical fiber preform - Google Patents

Reaction vessel for growing porous optical fiber preform

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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は、光ファイバ母材成長用反応容器の改良に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial field of application) The present invention relates to improvement of a reaction vessel for growing an optical fiber preform.

(従来の技術) 従来、光ファイバの多孔質母材の製造方法として、例
えばVAD法は、第3図に示されるように、酸水素炎5中
にSiCl4を投入し、火炎加水分解反応により微細なSiO2
の粒子を出発材の長手方向に堆積させて多孔質母材6を
製造する方法である。この場合に、SiCl4と燃焼ガスと
を噴出して反応させるバーナー4を多重管構造に分割
し、その一部からGeCl4等の添加物を同時に噴出反応さ
せてGeO2等を作り、SiO2とGeO2等が所定の半径方向の空
間的濃度分布になるようにしている。
(Prior Art) Conventionally, as a method for producing a porous base material of an optical fiber, for example, in the VAD method, SiCl 4 is put into an oxyhydrogen flame 5 as shown in FIG. Fine SiO 2
Particles are deposited in the longitudinal direction of the starting material to produce the porous base material 6. In this case, split the burner 4 and reacted with ejected combustion gas and SiCl 4 to the multi-tube structure, making the GeO 2 or the like at the same time is ejected reacting GeCl additive such as 4 from a portion, SiO 2 And GeO 2 etc. have a predetermined radial spatial concentration distribution.

また、外付け法は、酸水素炎中にSiCl4とGeCl4等の添
加物を供給して火炎加水分解させ、生成したSiO2及びGe
O2等の微粒子を出発材であるガラス棒心材外周に堆積さ
せながら、ガラス棒心材を心材の軸方向に移動させ、Si
O2及びGeO2等の微粒子を軸方向に成長させる方法であ
る。
In addition, the external method is to supply the additives such as SiCl 4 and GeCl 4 into the oxyhydrogen flame to cause flame hydrolysis to generate SiO 2 and Ge.
While depositing fine particles such as O 2 on the outer periphery of the glass rod core material as the starting material, the glass rod core material is moved in the axial direction of the core material,
This is a method of growing fine particles such as O 2 and GeO 2 in the axial direction.

ここで、屈折率分布をつけるために、添加物としてGe
Cl4を挙げたが、この他の添加物が使用されることもあ
り、また複数の添加物を混合させる方法も知られてい
る。
Here, Ge is added as an additive to obtain a refractive index distribution.
Although Cl 4 is mentioned, other additives may be used, and a method of mixing a plurality of additives is also known.

さらに、ここでは、火炎反応の際に、添加物を加えて
反応させる例を示したが、純粋のSiO2の多孔質体を作
り、焼結時に添加物を注入する方法も知られている。
Furthermore, although an example in which an additive is added and reacted at the time of the flame reaction is shown here, a method of forming a pure SiO 2 porous body and injecting the additive at the time of sintering is also known.

ところが、上述のように、火炎加水分解反応の副生成
物としてHClが発生するために、従来から使用されてい
る光ファイバ母材成長用反応容器の材質は、主としてパ
イレックスガラスを使用していた。このようなVAD法に
よる光ファイバ母材成長用反応容器の典型的例を第3図
に示している。
However, as described above, since HCl is generated as a by-product of the flame hydrolysis reaction, the material of the conventionally used reaction container for growing an optical fiber preform is mainly Pyrex glass. FIG. 3 shows a typical example of such a reaction container for growing an optical fiber preform by the VAD method.

第3図において、SiCl4やGeCl4などの原料ガスは、
H2、O2ガスなどと共にバーナー4に送り込まれる。バー
ナー4に送り込まれた原料ガスは、酸水素炎5中で反応
を起こし、SiO2やGeO2等のガラス微粒子を生成する。
In Fig. 3, source gases such as SiCl 4 and GeCl 4 are
It is sent to the burner 4 together with H 2 and O 2 gas. The raw material gas sent to the burner 4 reacts in the oxyhydrogen flame 5 to produce glass particles such as SiO 2 and GeO 2 .

そして、生成するガラス微粒子は、回転しながら軸方
向に引き上げられた支持棒7の周囲に付着し、多孔質の
光ファイバ母材6となる。
Then, the generated glass fine particles adhere to the periphery of the support rod 7 pulled in the axial direction while rotating, and become the porous optical fiber preform 6.

これらの反応は、円筒に近いパイレックスガラスで作
られた反応容器9内で行われる。反応容器9全体は、排
気管8を通して排気系に、反応容器内圧を大気圧より数
mmHg低くなるように排気している。
These reactions are carried out in a reaction vessel 9 made of Pyrex glass, which is close to a cylinder. The entire reaction container 9 is exhausted through the exhaust pipe 8 to the exhaust system so that the internal pressure of the reaction container is higher than atmospheric pressure.
Exhaust is performed so that mmHg is lowered.

(考案が解決しようとする課題) ところが、上述した多孔質光ファイバ母材成長用反応
容器の材質は、パイレックスガラスで作られていたが、
パイレックスガラス製の光ファイバ母材成長用反応容器
の材質は; 酸水素炎の熱歪みにより割れやすい。
(Problems to be solved by the invention) However, although the material of the reaction container for growing a porous optical fiber preform described above was made of Pyrex glass,
The material of the reaction vessel for growing the optical fiber preform made of Pyrex glass is; easily cracked by the thermal strain of the oxyhydrogen flame.

大型のものが作り難い。 It is difficult to make a large one.

自由形状で強度のある容器を作ることが難しく、光
ファイバ母材製造に制約がある。
It is difficult to make a free-form and strong container, and there are restrictions in manufacturing the optical fiber preform.

パイレックスガラスは、約20重量%のSiO2以外の不
純物を含んでおり、これが発生するHClのガス及び水溶
液と反応し、生成される多孔質光ファイバ母材成長にガ
スあるいは微粒子の形態で付着し、ファイバロスを高め
る。
Pyrex glass contains about 20% by weight of impurities other than SiO 2 , which reacts with the generated HCl gas and aqueous solution and adheres to the generated porous optical fiber preform growth in the form of gas or fine particles. , Increase fiber loss.

等の問題がある。 There is a problem such as.

そこで、本考案は、従来の光ファイバ母材成長用反応
容器における難点を除去するためになされたものであっ
て、反応容器の材質として、高純度カーボン材表面にSi
C膜をコーテイングした材料を使用することにより、酸
水素炎による熱歪みによっても割れ難く、自由形状で強
度の高い反応容器を製作でき、さらに不純物の含有によ
るファイバロスへの影響を発生しない、多孔質光ファイ
バ母材成長用反応容器を提供するものである。
Therefore, the present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional reaction container for growing an optical fiber preform, and the reaction container is made of a high-purity carbon material with a Si surface.
By using a material coated with a C film, it is possible to manufacture a reaction vessel with high strength in a free shape that is not easily cracked even by thermal strain due to an oxyhydrogen flame, and does not cause fiber loss due to the inclusion of impurities. A reaction container for growing a high quality optical fiber preform.

(課題を解決するための手段) すなわち、本発明は; 先端に多孔質光ファイバ母材を成長させるターゲッ
ト材及び微粒子を生成する酸水素バーナーを、多孔質光
ファイバ母材成長用反応容器内部に収納して構成される
多孔質光ファイバ母材の製造装置において、前記反応容
器の材質として、高純度カーボン材表面にSiC膜をコー
テイングした材料を使用する、多孔質光ファイバ母材成
長用反応容器に関するものであり、また、 前記反応容器を構成する、高純度カーボン材表面に
コーテイングされるSiC膜の膜厚を5μm以上とする点
にも特徴を有するものである。
(Means for Solving the Problems) That is, the present invention is; In a porous optical fiber preform manufacturing apparatus configured to be housed, a reaction container for growing a porous optical fiber preform, wherein a material having a SiC film coated on a high-purity carbon material surface is used as the material of the reaction container. The present invention is also characterized in that the film thickness of the SiC film coated on the surface of the high-purity carbon material that constitutes the reaction vessel is 5 μm or more.

(作用) 多孔質光ファイバ母材成長用反応容器の材質として、
SiC膜をコーテイングした高純度カーボン材を使用する
ので、以下の利点がある。
(Function) As a material of the reaction container for growing the porous optical fiber base material,
Since a high-purity carbon material coated with a SiC film is used, it has the following advantages.

(なお、下記に示した500℃と言う温度は、この使用
条件での最高温度である。) 耐食性が良好である。
(Note that the temperature of 500 ° C shown below is the maximum temperature under these operating conditions.) Good corrosion resistance.

すなわち、使用したSiC膜は、HClガスに対して500
℃、HCl水溶液(35%)中での沸点において、重量の変
化がない。
That is, the SiC film used was 500
There is no change in weight at the boiling point in aqueous HCl (35%) at ℃.

一方、パイレックスガラスは、HCl水溶液(5%、90
℃、24hr)の条件で、0.03mg/cm2程度の重量変化があ
る。
On the other hand, Pyrex glass is an aqueous solution of HCl (5%, 90%
There is a weight change of about 0.03mg / cm 2 under the condition of ℃, 24hr).

耐熱衝撃性が良好である。 Good thermal shock resistance.

すなわち、SiC膜は、500℃より常温まで急冷可能であ
るが、パイレックスガラスは、200℃以上の急冷を行う
と、クラックが発生する。
That is, the SiC film can be rapidly cooled from 500 ° C. to room temperature, but the Pyrex glass is cracked when it is rapidly cooled to 200 ° C. or higher.

加工性が良好である。 Good workability.

すなわち、パイレックスガラスにより反応容器を製作
した場合には、ガラスの熱加工後の寸法公差が、例えば
φ350程度の容器外径に付き、±1〜2mm程度発生するの
に対し、SiCコーテイングを施したカーボン材料は、少
なくとも±0.2mm以下に公差を抑えることが出来る。
That is, when a reaction container is made of Pyrex glass, the dimensional tolerance after heat processing of the glass is, for example, about ± 1 to 2 mm with respect to the outer diameter of the container of about φ350, while SiC coating is applied. Carbon materials can have a tolerance of at least ± 0.2 mm or less.

大型の容器を製作出来る。 Can manufacture large containers.

すなわち、SiCコーテイングを施したカーボン基材を
用いた場合、反応容器の外径がφ500以上のものを容易
に製作できるが、パイレックスガラスでは、加工性、時
間、コスト等の点から製作が困難である。
That is, when a carbon substrate coated with SiC is used, it is possible to easily produce a reaction vessel having an outer diameter of φ500 or more, but it is difficult to produce Pyrex glass from the viewpoint of workability, time, cost, etc. is there.

高純度の容器が製作出来る。 High-purity containers can be manufactured.

すなわち、パイレックスガラスの不純物含有量は、約
20重量%であるのに対して、SiCコーテイングを施した
カーボン材料のそれは、20ppm以下である。
That is, the impurity content of Pyrex glass is about
20% by weight, whereas that of the SiC coated carbon material is below 20 ppm.

以上のことから、SiC膜をコーテイングした高純度カ
ーボン材料を多孔質光ファイバ母材成長用反応容器の材
質として使用するのが有効であることが判る。
From the above, it can be seen that it is effective to use a high-purity carbon material coated with a SiC film as a material for a reaction container for growing a porous optical fiber preform.

(実施例) 次に、本考案の代表的な実施例について説明する。(Example) Next, a typical example of the present invention will be described.

第1図に本考案の代表的な実施例の光ファイバ母材成
長用反応容器の概略構成を示す。
FIG. 1 shows a schematic structure of a reaction container for growing an optical fiber preform according to a typical embodiment of the present invention.

第2図は、第1図のX部の拡大図である。 FIG. 2 is an enlarged view of the X portion of FIG.

第1〜2図において、SiCl4やGeCl4などの原料ガス
は、H2、O2、Arなどと共にバーナー4に送り込まれる。
酸水素炎5中で加水分解を起こし、SiO2やGeO2等のガラ
ス微粒子を生成する。
In FIGS. 1 and 2 , raw material gases such as SiCl 4 and GeCl 4 are sent to the burner 4 together with H 2 , O 2 , Ar and the like.
Hydrolysis occurs in the oxyhydrogen flame 5 to produce fine glass particles such as SiO 2 and GeO 2 .

そして、生成するガラス微粒子は、回転しながら軸方
向に引き上げられた支持棒7の周囲に付着し、多孔質の
光ファイバ母材6となる。反応容器9内部は、排気管8
により廃ガス処理装置(図示されていない)に排出され
る。
Then, the generated glass fine particles adhere to the periphery of the support rod 7 pulled in the axial direction while rotating, and become the porous optical fiber preform 6. The exhaust pipe 8 is provided inside the reaction vessel 9.
Is discharged to a waste gas treatment device (not shown).

その時、光ファイバ母材6は、反応容器9内で軸方向
に製造される。
At that time, the optical fiber preform 6 is axially manufactured in the reaction vessel 9.

その反応容器内壁1及び外壁3は、SiC膜より成る。S
iC膜の膜厚は、5μm以上が使用でき、好ましくは30〜
200μmが、とくに好ましくは50〜150μmが使用され
る。
The reaction vessel inner wall 1 and outer wall 3 are made of a SiC film. S
The iC film may have a thickness of 5 μm or more, preferably 30 to
200 μm is used, particularly preferably 50-150 μm.

とくに、30μmより薄いと膜にピンホールが生じやす
く、また、200μmより厚いと熱歪みによりクラックが
生じやすくなる。
In particular, if the thickness is less than 30 μm, pinholes are likely to occur in the film, and if it is greater than 200 μm, cracks are likely to occur due to thermal strain.

また、前記SiC膜は、耐熱性の高純度カーボン基材表
面にコーテイングされている。
Further, the SiC film is coated on the surface of a heat-resistant high-purity carbon base material.

このように耐熱性のカーボン基材にSiC膜がコーテイ
ングされているので、熱歪み等による剥離などのトラブ
ルも生じなくなる利点がある。
As described above, since the SiC film is coated on the heat-resistant carbon base material, there is an advantage that troubles such as peeling due to thermal strain do not occur.

この考案の反応容器を用いて実際に光ファイバ母材6
を6ケ月間製造した結果、従来の問題点を全て解決で
き、高品質の光ファイバが安定に製造できることが認め
られた。
Using the reaction vessel of this invention, the optical fiber preform 6 is actually used.
As a result of manufacturing for 6 months, it was confirmed that all the conventional problems can be solved and a high quality optical fiber can be manufactured stably.

特に、ファイバロスについては、本考案の反応容器を
用いて得られたガラス母材をコアとして、光ファイバを
作ったところ、伝送ロスは光波長1.55μmにおいて、従
来の0.196dB/kmと比べて、0.18dB/kmと極めて低く、明
らかな伝送特性の向上が認められた。
In particular, regarding fiber loss, when an optical fiber was made using the glass base material obtained by using the reaction vessel of the present invention as a core, the transmission loss was 0.196 dB / km at the light wavelength of 1.55 μm compared to the conventional 0.196 dB / km. , 0.18 dB / km, which is extremely low, and a clear improvement in transmission characteristics was observed.

(考案の効果) 以上詳述したように、本考案の光ファイバ母材成長用
反応容器は、従来のパイレックスガラス製反応容器と比
較して、 割れる心配がない。
(Effects of the Invention) As described in detail above, the reaction container for growing an optical fiber preform of the present invention has no risk of cracking as compared with a conventional reaction container made of Pyrex glass.

大型の反応容器が製造し易い。 Large reaction vessels are easy to manufacture.

自由形状のものが製造できる。 Free-form can be manufactured.

不純物含有物含有量を低く抑えることが出来、ファ
イバロスを極力低くすることが出来る。
It is possible to suppress the content of the impurity-containing material to a low level, and to minimize the fiber loss.

等の利点がある。 And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本考案の光ファイバ母材成長用反応容器の概
略図である。 第2図は、第1図のX部分の拡大図である。 第3図は、従来のVAD法に使用する光ファイバ母材成長
用反応容器の概略図である。 1:反応容器内壁 2:高純度カーボン基材 3:反応容器外壁 4:バーナー(多重管) 5:酸水素炎 6:光ファイバ母材 7:支持棒 8:排気管 9:反応容器(パイレックス製)
FIG. 1 is a schematic view of a reaction container for growing an optical fiber preform according to the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of part X in FIG. FIG. 3 is a schematic view of a reaction container for growing an optical fiber preform used in a conventional VAD method. 1: Reaction vessel inner wall 2: High-purity carbon base material 3: Reaction vessel outer wall 4: Burner (multi-tube) 5: Oxyhydrogen flame 6: Optical fiber base material 7: Support rod 8: Exhaust pipe 9: Reaction vessel (made by Pyrex )

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of utility model registration request] 【請求項1】先端に多孔質光ファイバ母材を成長させる
ターゲット材及び微粒子を生成する酸水素バーナーを、
多孔質光ファイバ母材成長用反応容器内部に収納して構
成される多孔質光ファイバ母材の製造装置において、前
記反応容器の材質として、高純度カーボン材表面にSiC
膜をコーテイングした材料を使用することを特徴とす
る、多孔質光ファイバ母材成長用反応容器。
1. A target material for growing a porous optical fiber preform on the tip and an oxyhydrogen burner for producing fine particles,
In a manufacturing apparatus for a porous optical fiber preform, which is housed inside a reaction container for growing a porous optical fiber preform, as a material for the reaction container, SiC is used on the surface of a high-purity carbon material.
A reaction vessel for growing a porous optical fiber preform, characterized by using a material coated with a film.
【請求項2】前記反応容器を構成する、高純度カーボン
材表面にコーテイングされるSiC膜の膜厚を5μm以上
とすることを特徴とする、請求項(1)記載の多孔質光
ファイバ母材成長用反応容器。
2. The porous optical fiber preform according to claim 1, wherein the SiC film coated on the surface of the high-purity carbon material constituting the reaction vessel has a thickness of 5 μm or more. Growth reaction vessel.
JP12097089U 1989-10-18 1989-10-18 Reaction vessel for growing porous optical fiber preform Expired - Lifetime JP2502617Y2 (en)

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