JP2846048B2 - 多孔質ガラス母材の製造方法 - Google Patents

多孔質ガラス母材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は多孔質ガラス母材の製造方法、特には光ファ
イバ用石英ガラス母材を製造するために有用とされる多
孔質ガラス母材を生産性よく製造する方法に関するもの
である。
(従来の技術) 光ファイバ用多孔質ガラス母材は一般には四塩化けい
素などのけい素化合物からなる気体状ガラス原料を酸水
素火炎バーナーに送り、このバーナーでの火炎加水分解
で発生したガラス微粒子を横に設置され回転している耐
熱性のコア用担体棒に吹きつけ、この際バーナーを担体
棒に沿って左右に往復運動させてガラス微粒子を担体棒
上に一層づつ堆積させ、これをくり返すという方法で製
造されている。
(発明が解決しようとする課題) しかして、この公知の方法では反応炉内に一本の担体
棒が取りつけられており、これにガラス微粒子の吹きつ
けが行なわれるのであるが、この担体棒は外径が小さい
ものであるためガラス微粒子の堆積効率がわるく、ガラ
ス微粒子の堆積で外径が大きくなっても酸水素火炎バー
ナーで発生したガラス微粒子は空気中に飛散してしまう
ものが多いためにその堆積効率はせいぜい55%止まりと
なり、残余のものは反応炉内壁や排気口に付着してこれ
らを汚染したり、排気口に閉塞するというトラブルを発
生させるし、この掃除にも多大の労力が必要になるとい
う欠点がある。
(課題を解決するための手段) 本発明はこのような不利を解決した多孔質ガラス母材
の製造方法に関するもので、これは気体状ガラス原料を
酸水素火炎バーナーに導入し、この火炎加水分解で発生
したガラス微粒子をコア用担体棒上に堆積させて多孔質
ガラス母材を製造する方法において、排気量により、他
の担体棒へのガラス微粒子の付着、堆積を調節する排気
口を有する密閉型反応炉に複数本のコア用担体棒を平行
に、かつ輪状に配置すると共に自転させ、その一本の担
体棒に酸水素火炎バーナーを対向配置し、該担体棒に該
バーナーからガラス微粒子を吹きつけて、ここにガラス
微粒子を一層づつ堆積させ、これを繰り返して多孔質ガ
ラス母材を形成させたのち、つぎの担体棒をバーナー位
置に公転させ、同様の方法でここに多孔質ガラス母材を
形成させ、この工程を複数本のコア用担体棒について順
次行なうことを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは酸水素火炎バーナーで発生さ
せたガラス微粒子をコア用担体棒上に堆積させる、いわ
ゆる外付法による多孔質ガラス母材の製造法を効率よく
行なう方法について種々検討した結果、排気量により、
他の担体棒へのガラス微粒子の付着、堆積を調節する排
気口を有する密閉型反応炉内に複数本のコア用担体棒を
平行に、かつ輪状に配置してこれらをそれぞれ自転させ
ておき、そのうちの一本に酸水素火炎バーナーからのガ
ラス微粒子を吹きつけるとこの担体棒はガラス微粒子の
付着堆積で次第に太いものとなるが、この酸水素火炎バ
ーナーから噴出されるガラス微粒子で担体棒に向かわず
炉内に飛散したものはこの炉内にこの担体棒とは別の複
数本の担体棒が自転しているのでこれらのいずれかに付
着されるので、酸水素火炎バーナーに向き合った担体棒
に付着しなかったガラス微粒子も他のいずれかの担体棒
に付着し、炉壁、排気口に付着する量が著しく減少さ
れ、ガラス微粒子の担体棒への堆積効率も75%以上とな
るし、この一本の担体棒へのガラス微粒子の堆積が終っ
て目的とする多孔質ガラス母材が得られたら、複数本あ
るコア用担体棒を公転させて順次酸水素火炎バーナーと
対向する位置に移動させれば複数本の多孔質ガラス母材
を一つの装置で少ない人員で効率よく製造することがで
きることを見出して本発明を完成させた。
以下にこれをさらに詳述する。
(作用) 本発明は多孔質ガラス母材を生産性よく製造する方法
に関するものであり、これは排気量により、他の担体棒
へのガラス微粒子の付着、堆積を調節する排気口を有す
る密閉型反応炉内にコア用担体棒を複数本設置し、これ
らに順次酸水素火炎バーナーからのガラス微粒子を堆積
させて多孔質ガラス母材とするものである。
本発明における多孔質ガラス母材の製造は酸水素火炎
バーナーで発生させたガラス微粒子をコア用担体上に堆
積させるという公知の外付法で行なわれるが、このガラ
ス微粒子の発生は酸水素火炎バーナーに酸素ガスと水素
ガスを供給して酸水素火炎を作り、ここにキヤリヤガス
としての酸素ガスと共に四塩化けい素などのけい素化合
物からなる気体状ガラス原料を導入し、このけい素化合
物の火炎加水分解でガラス微粒子を発生させるという公
知の方法で行えばよい。
また、本発明において使用されるコア用担体棒はこれ
に酸水素火炎バーナーで発生したガラス微粒子が吹きつ
けられるので耐熱性のものとする必要があることから炭
素棒、石英ガラス棒などとされが、得られた多孔質ガラ
ス母材が高温での焼結で光ファイバ用石英ガラス母材と
されるということからは光ファイバコア用合成石英ガラ
ス棒とすることがよく、これは直径が10〜50mmのものと
すればよい。
本発明においては多孔質ガラス母材の生産性向上とい
うことから反応炉内にはコア用担体棒が多数本設置され
るのであるが、このコア用担体棒は反応炉内に平行に、
かつ輪状に設置し、これらが順次酸水素火炎バーナーと
対向するように炉内を順次循環するようにしておく必要
がある。
本発明ではこのコア用担体棒に上記した酸水素火炎バ
ーナーで発生したガラス微粒子が吹きつけられてガラス
微粒子が担体棒上に堆積されるのであるが、担体棒上に
おけるガラス微粒子の堆積を均一なものとするためにこ
の酸水素火炎バーナーは担体棒と平行に往復運動され、
これによれば担体棒上にガラス微粒子が一層づつ堆積さ
れ、これをくり返すことによって全体が均一の多孔質ガ
ラス母体が製造される。しかし、この酸水素火炎バーナ
ーから発生するガラス微粒子はその全部が担体棒上に堆
積されるわけではなく、従来法では通常のこの堆積効率
は約50%とされ、残りの約半量は反応炉内に分散されて
反応炉壁、排気口に付着、堆積されるので、その清掃に
可成りの労力が必要とされているのであるが、本発明に
おいては反応炉内に複数本の担体棒が存在しており、酸
水素火炎バーナーに対向しているのはそのうちの一本で
バーナーで発生したガラス微粉末でこの担体棒に付着、
堆積されなかったものは反応炉内に存在する他の担体棒
に付着、堆積されるので、これが反応壁、排気口に付
着、堆積されるということが非常に少なくなるという有
利性が与えられるし、この一本の担体棒についてのガラ
ス微粉末の堆積が終了して多孔質ガラス母体が得られた
ときには、つぎの担体棒が公転により酸水素火炎バーナ
ーと対向するようになり、順次すべての担体棒が多孔質
ガラス母材とされるのであるが、2本目以降のものはそ
れ以前の担体棒へのガラス微粒子堆積時に若干量のガラ
ス微粒子が付着、堆積されているので酸水素火炎バーナ
ーと対向したときの堆積時間が短縮されるという有利性
も与えられる。
なお、このコア用担体棒はこれに酸水素火炎バーナー
からのガラス微粒子が付着、堆積されることから、これ
らはすべて外部モーターにより適宜の速度で回転させる
ことが必要とされるが、これらはその一本が酸水素火炎
バーナーと対向しており、他のものは順次酸水素火炎バ
ーナーと対向するようにする必要があるので、これらは
そのすべてが反応炉内を順次回転するようにしておくこ
とが必要とされる。
つぎに本発明による多孔質ガラス母材の製造方法を添
付の図面にもとづいて説明する。第1図は本発明による
多孔質ガラス母材の製造方法の反応炉中央部における縦
断面図を示したものであり、これは密閉型円筒形反応炉
1の中に合成石英ガラス製のコア用担体棒2の複数本
(図では6本)が平行に、かつ輪状に配置されており、
この一本には酸水素火炎バーナー3が対向配置されてい
る。これらのコア用担体棒は外部のモーターで10〜60rp
mに自転するようにされており、これらはまた順次酸水
素火炎バーナー3と対向するように外部のモーターで公
転するようにされている。また、この酸水素火炎バーナ
ーには酸素ガス、水素ガスおよび気体状ガラス原料とし
ての四塩化けい素などのようなけい素化合物が導入さ
れ、このけい素化合物の火炎加水分解でガラス微粒子が
発生させられるのであるが、このガラス微粒子を担体棒
上に均一に吹きつけるためにこれは担体棒と平行に例え
ば30〜150mm/分の速度で担体棒の長さ全長にわたって往
復運動するようにされている。
この装置による多孔質ガラス母材の製造は酸水素火炎
バーナーに着火し、このバーナーから発生するガラス微
粒子を担体棒に吹きつけてバーナーが往復運動をしてい
ることから担体棒上にガラス微粒子を一層づつ堆積し、
これをくり返すことによって多孔質ガラス母材4とする
のであるが、このときに発生したガラス微粒子はその約
半量がバーナーと対向する担体部に付着、堆積されるが
他の半量は反応炉内に分散し、その大半は反応炉内に存
在するバーナーと対向していない他の担体棒に付着堆積
され、残りの少量が反応炉1の壁部および排気口5に付
着、堆積される。なお、この排気口5には排気調節弁6
が設けられていて、排気量を調節するようにされてお
り、これを調節することにより、他の担体棒へのガラス
微粒子の付着、堆積を調節することができる。
(実施例) つぎに本発明の実施例をあげる。
実施例 外径20mm、長さ500mmのシングルモード光ファイバ用
に屈折率を調整したコア用石英ガラス棒6本を用意し、
この各々の両端にダミー用石英棒を溶接し、これらを第
1図に示したように密閉型反応炉の内に公転できる装置
に互いに平行に、かつ輪状に設置し、外部のモーターで
60rpmに自転させた。
また、この担体棒の一本に酸水素火炎バーナーを対向
配置し、これを担体棒と平行に60mm/分の速度で550mmの
範囲で往復運動させ、これに酸素ガス30/分、水素60
/分、キヤリヤガスとしての酸素ガス3/分に同伴
した四塩化けい素3/分を導入してこの火炎加水分解
でガラス微粒子を発生させ、このガラス微粒子を担体棒
に吹きつけ、担体棒上に一層づつガラス微粒子を堆積さ
せ、これをくり返して9時間後に外径100mmの多孔質ガ
ラス母材を作り、一本の多孔質ガラス母材の製造が完了
したら担体棒を公転させて次の担体棒が酸水素火炎バー
ナーと対向するようにし、上記と同様に処理して多孔質
ガラス母材を作り、これをくり返して6本の担体棒から
同じ太さの多孔質ガラス母材を作った。
この際、ガラス微粒子の堆積の初期においては排気口
の排気調節弁を閉じておき、ガラス微粒子の堆積が進む
につれて調節弁を徐々に開いて堆積ガラス微粒子の他の
担体棒への堆積を調節するということを各担当棒へのガ
ラス微粒子への堆積毎にくり返したところ、各担体棒へ
のガラス微粒子の堆積効率は従来法のものが40〜55%で
あるのに対し、75%まで上昇させることができた。
つぎに、このようにして作った多孔質ガラス母材を1,
400℃で焼結し、透明ガラス化してシングルモード用光
ファイバプリフォームを作成し、これを2,000℃で線引
きして外径125μmの光ファイバを作り、このものの屈
折率分布をしらべたところこれは△n=0.3%というシ
ングルモード型のプロファイルを示し、そのカツトオフ
波長はλ=1.22μmであった。
(発明の効果) 本発明によれば、一回の操作で多数本の多孔質ガラス
母材を得ることができるし、この場合には酸水素火炎バ
ーナーに対向していない担体棒にもガラス微粒子が付着
堆積されるので担体棒に対するガラス微粒子の堆積効率
を従来法の40〜55%から75%以上にまで高めることがで
きるという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による多孔質ガラス母材製造装置の反応
炉中央部における縦断面図を示したものである。 1……密閉型反応炉、2……コア用担体棒 3……酸水素火炎バーナー 4……多孔質ガラス母材、5……排気口 6……排気調節弁

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナーに
    導入し、この火炎加水分解で発生したガラス微粒子をコ
    ア用担体棒上に堆積させて多孔質ガラス母材を製造する
    方法において、排気量により、他の担体棒へのガラス微
    粒子の付着、堆積を調節する排気口を有する密閉型反応
    炉に複数本のコア用担体棒を平行に、かつ輪状に配置す
    ると共に自転させ、その一本の担体棒に酸水素火炎バー
    ナーを対向配置し、該担体棒に該バーナーからガラス微
    粒子を吹きつけて、ここにガラス微粒子を一層づつ堆積
    させ、これを繰り返して多孔質ガラス母材を形成させた
    のち、つぎの担体棒をバーナー位置に公転させ、同様の
    方法でここに多孔質ガラス母材を形成させ、この工程を
    複数本のコア用担体棒について順次行なうことを特徴と
    する多孔質ガラス母材の製造方法。
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