JP3222098B2 - 光ファイバ母材の製造に用いられる冷却装置 - Google Patents
光ファイバ母材の製造に用いられる冷却装置Info
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Description
Chemical Vapor Deposition)によって光ファイバ母材を
製造する装置に係り、特に、光ファイバ母材製造時に石
英管を冷却する冷却装置に関する。
バ増幅器が用いられるが、ファイバ増幅器の方が複雑な
光信号を無処理で増幅することができるので、超高速通
信網などで広く使用されている。このファイバ増幅器
は、エルビウム( Er) 添加光ファイバなどの増幅用光
ファイバを用いたものである。
るが、現時点で最も多く用いられ且つ信頼性の高い製法
がMCVD(内付け)による製法である。図1及び図2
を参照して、そのMCVD法を利用した増幅用光ファイ
バ母材(preform) の製造につき説明する。
英管50内にSiCl4、GeCl4、及び適正量の添
加物からなる原料ガス80を酸素流にのせて流し、そし
て石英管50を回転させながらバーナー82で外から加
熱する。すると、その加熱により管内にホットゾーン(h
ot zone)78が形成され、ここを通過する原料ガス80
が反応して粒子化する。このときの反応式はSiCl4
+O2→SiO2+2Cl2,GeCl4+O2→Ge
O2+2Cl2である。反応後の粒子は、熱的連動(the
rmophoresis)によって温度の低いバーナー後方の管内壁
に付着する。
方へ適切な速度で移動させると、前記反応がバーナー8
2の進行に沿って続くとともに、バーナー82が通過し
た部分は管内壁に付着した粒子が焼結(sintering) して
ガラス状態になっていく。
不純物浸透を防止するクラッド層72を形成した後に、
違う成分の原料ガス80を流して導波部分であるコア層
74を形成する。そして、石英管50の外側から200
0℃以上の加熱を加えて収縮させるコラプス工程を実施
し、さらにクローズ工程で石英管50を棒状にして光フ
ァイバ母材ができあがる。
は、上記工程に加えて液浸法、気体状態添加法、ゾル−
ゲル(sol-gel) 法などが使用される。液浸法を用いる場
合は、コア層を形成した後に完全には焼結させない粒子
状態の多孔質層(porous layer)を形成する必要がある。
すなわちその多孔質層に溶液を注ぎ、溶液の特定成分を
多孔質層に浸透させて光ファイバ母材の特性を調整す
る。この多孔質層の均一性、密度、粒子サイズ、厚さ、
付着度などが最終的な光ファイバ特性に影響してくる。
るための一段階である多孔質層形成のために、図2に示
す冷却装置を使用する。
にクラッド層72とコア層74を形成した後、今度はバ
ーナー82を原料ガス80の流れとは逆の方へ進めなが
ら、そのバーナー82の後方に冷却装置70を配置して
石英管50の上から冷媒48を吹き付ける。これによ
り、石英管50を冷却しつつコア層74 の上に多孔質層
76を徐々に形成していく。
石英管50の片側からだけになるので石英管50の内部
冷却が均一にならず、多孔質層76が不均一で増幅用光
ファイバの屈折率分布が悪くなり、反射損失(reflcetio
n loss) が増加するという問題点があった。このため
に、図3に示すような冷却装置が提案されている。
た冷媒48をチューブ62でノズル台64へ流す構成
で、ノズル台64は石英管50を囲う円形とされ、多数
のノズル66が放射状に配置されている。各ノズル66
は、ノズル台64の中心へ向かって突出させてあり、石
英管50の外壁に冷媒48を吹き付ける。この冷却装置
によれば、冷媒タンク60に圧力をかけることで冷媒4
8がチューブ62を通ってノズル台64へ送られ、そし
て多数のノズル66から石英管50の周囲にまんべんな
く噴射される。したがって冷却が均一化され、良好な多
孔質層76を得ることができる。
うな図3の冷却装置にも、次にあげる解決課題が残され
ている。
る加工が難しく、特に、各ノズル66の突出方向(噴射
方向)を同心円状にあわせる加工が大変で生産性が悪
い。また、ノズル台64がリングになっており石英管5
0は端からしか挿入できないので、チャックに取り付け
た石英管50から途中で外すことができない。
その目的は、冷媒の均一噴射で石英管内の均一冷却を可
能とするとともに、より作りやすく、石英管着脱など作
業性に優れた冷却装置を提供する。
イバ母材の製造時に石英管を長手方向に冷却していく冷
却装置において、石英管を均一冷却するように配設され
た噴射孔を内側面に有する複数の噴射片に分割可能とし
た噴射部を備えることを特徴とする。その噴射部の噴射
片それぞれにチューブから冷媒を供給するようにしてお
くことができる。噴射孔は、石英管周囲の円周方向に1
列以上設けることができ、放射状で等間隔に設けておく
とよい。
の冷媒を受ける冷媒受けに立設したブラケットで支持す
ることができる。この場合、各噴射片の基端部に形成し
た支持アームをブラケットに支持させるようにし、特
に、各支持アームはブラケットにヒンジ接続して各噴射
片を回動可能にするのがよい。このときには支持アーム
を互いにネジ止めすることにより噴射片を固定するよう
にする。
の実施形態を詳細に説明する。
ある。そして、これを使用した増幅用光ファイバ母材を
製造する過程について図5に示している。
計42を途中にもつチューブ38を通じて水や窒素ガス
の冷媒48が噴射部78へ供給される。噴射部78は、
各半円状の第1噴射片12と第2噴射片14に分割可能
となっており、ネジ30で一体化する構造である。な
お、噴射部78の分割数は場合に応じて3分割や4分割
の2分割以上とすることが可能である。
には、等間隔放射状にしてそれぞれ1以上の噴射孔16
が対称的に配設されている。これにより、冷媒48が石
英管50へ均一に吹き付けられる。噴射孔16は、円周
方向1列あるいは2列以上で設けてもよい。チューブ3
8は途中で分岐し、第1チューブ38aが第1噴射片1
2の供給孔18へはめ込まれて冷媒48を供給し、第2
チューブ38bが第2噴射片14の供給孔20へはめ込
まれて冷媒48を供給する。なお、本例のように1本の
チューブ38を分岐させてもよいし、各噴射片12,1
4それぞれに1本ずつチューブ38をつないでもよい。
射された冷媒48を受ける冷媒受け40が設けられる。
この冷媒受け40の端部からブラケット32が延設され
て噴射部78を支持している。ブラケット32は、噴射
部78の高さ調整を行えるようにスライドするようにし
てある。
2を有し、該支持アーム22がヒンジ34にて回動可能
にブラケット32へ取り付けられている。また、第2噴
射片14も支持アーム24を有し、ヒンジ36にて回動
可能にブラケット32の第1噴射片12よりも下側へ取
り付けられている。第1噴射片12の支持アーム22に
はネジ30の通し孔30が形成されるとともに第2噴射
片14の支持アーム24にはネジ穴28が形成され、ネ
ジ30によるネジ止めで第1噴射片12と第2噴射片1
4が結合され動かないよう固定される。
ら排出される冷却後の冷媒48を溜めて捨てるか、ある
いは循環使用するための冷媒タンク46が排水口44で
つながれている。なお、冷媒48が気体である場合には
冷媒受け40、冷媒タンク46、排水口44を分離する
ことが可能である。
イバ母材製造の石英管冷却工程に広く適用され、特に、
増幅用光ファイバのファイバ母材製造の多孔質層形成工
程に適している。たとえば多孔質層形成工程に使用した
場合は次の手順となる。
しMCVD法を実施し、管内壁にクラッド層72及びコ
ア層74を形成する。このクラッド及びコア形成後の石
英管50を、開いた第1噴射片12と第2噴射片14と
の間に入れ、そして、ヒンジ34,36で回動させて第
1噴射片12と第2噴射片14を閉じ、ネジ30でネジ
止めすると、石英管50が噴射部78のなすリング内に
挿入された状態となる。一旦入れた石英管50を抜き出
したい場合は、ネジ30を緩めて第1噴射片12と第2
噴射片14を開けば冷却装置10を取り外すことが簡単
にできる。
調節しながら冷媒48を供給すると、第1チューブ38
aにより第1噴射片12へ、第2チューブ38bにより
第2噴射片14へ、それぞれ等量が送り込まれる。各噴
射片12,14へ送られた冷媒48は、均等に設けられ
た多数の噴射孔16から石英管50の外壁へ均一に吹き
付けられ、石英管50を冷却する。これにより管内が均
一冷却され、コア層74 の上に均質の多孔質層76が形
成されていく。
集められ、排水口44を通じて冷媒タンク46に貯めら
れて廃棄あるいは再利用される。
が石英管周囲に均等に配置されるので、石英管の均一冷
却が可能で多孔質層を均質形成することができる。そし
て、噴射片に噴射孔を直接形成した構造をもつので、加
工性がよく、材料費及び加工費の節約を可能とする。ま
た、噴射部が複数の噴射片に分割されているので、石英
管からの着脱が簡単で実際の工程で非常に利用しやす
い。さらに加えて、噴射片にそれぞれ冷媒を供給し得る
ので、必要であればいずれかの噴射片のみ冷媒供給をカ
ットすることも可能で、しかもブラケットによる高さ調
整で噴射片の位置調整を行えるので、各種最適条件を容
易に設定可能である。
バ母材製造の多孔質層形成工程の説明図。
材製造の多孔質層形成工程の説明図。
Claims (9)
- 【請求項1】 光ファイバ母材の製造時に石英管を長手
方向に冷却していく冷却装置において、 石英管を均一冷却するように配設された噴射孔を内側面
に有する半円状の第1噴射片及び第2噴射片から構成さ
れ、分割して開いた第1噴射片と第2噴射片の間に石英
管を配置して両噴射片を閉じることでこれら第1噴射片
及び第2噴射片が石英管をとりまくリング状となる噴射
部を備え、第1噴射片及び第2噴射片のそれぞれにチューブから冷
媒を供給する ことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項2】 増幅用光ファイバ母材製造の多孔質層形
成時に使用する請求項1記載の冷却装置。 - 【請求項3】 噴射孔は、石英管周囲の円周方向に1列
以上設けられる請求項1又は請求項2記載の冷却装置。 - 【請求項4】 噴射孔は、放射状で等間隔に設けられる
請求項3記載の冷却装置。 - 【請求項5】 冷媒として水又は窒素ガスを使用する請
求項1〜4のいずれか1項に記載の冷却装置。 - 【請求項6】 冷却後の冷媒を受ける冷媒受けに立設し
たブラケットで噴射部が支持される請求項5記載の冷却
装置。 - 【請求項7】 各噴射片の基端部に形成した支持アーム
をブラケットに支持させる請求項6記載の冷却装置。 - 【請求項8】 各支持アームがブラケットにヒンジ接続
されて各噴射片が回動可能とされる請求項7記載の冷却
装置。 - 【請求項9】 支持アームを互いにネジ止めすることに
より両噴射片をリング状に固定する請求項8記載の冷却
装置。
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