JP4053305B2

JP4053305B2 - Method for producing porous preform for optical fiber

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Publication number: JP4053305B2
Application number: JP2002035655A
Authority: JP
Inventors: 久美永田; 学齋藤; 雅博堀越
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: JP2003238193A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関し、特に、火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を合成し、これを回転する出発部材の外周部の径方向に堆積する外付け法に適用される光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光ファイバ母材を溶融線引きして製造される。
また、光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの方法がある。なかでも、ＯＶＤ（Outside Vapor Phase Deposition）法（外付け法）は、酸水素バーナなどのガラス合成用バーナから四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）などのガラス原料ガスを、酸素または水素などの添加ガス、水素などの可燃性ガス、酸素などの支燃性ガスとともに噴出し、ガラス原料ガスを酸水素炎中で加水分解反応または酸化反応させてガラス微粒子を合成し、その軸回りに回転するコアとなるガラス材を備えた円柱形の出発部材の外周部の径方向に、ガラス微粒子（スート）を堆積させて複数層からなる多孔質層を形成して光ファイバ用多孔質母材とし、これを電気炉中で脱水、焼結しながら透明ガラス化し、光ファイバ母材を製造する方法である。
このような光ファイバ母材を溶融線引きして製造される光ファイバは、伝送損失、その他の品質に優れたものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光通信の需要の増加に伴なって、光ファイバの需要も年々増加している。そのため、光ファイバの価格を下げることが望まれている。そこで、これに対応するためには、光ファイバの製造を高速化し、光ファイバの製造を高効率化し、光ファイバを大量に製造して、製造コストを低減する必要がある。特に、光ファイバを一度に大量に製造して、製造コストを低減するために、光ファイバの紡糸に供される光ファイバ母材が大型化する傾向にある。
光ファイバ母材を大型化すると、ＯＶＤ法による光ファイバ用多孔質母材の製造において、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する速度および効率を向上することが、非常に重要な課題となっている。
【０００４】
単位時間当りにガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する速度（以下、「堆積速度」とする。）を上げる方法の１つとしては、例えば、ガラス合成用バーナから噴出させるガラス原料ガスの流量を増加する方法がある。しかしながら、単にガラス原料ガスの流量を増加しても、ガラス微粒子が出発部材の外周部に堆積する効率（以下、「堆積効率」とする。）が向上するとは限らない。なぜならば、ガラス微粒子が出発部材の外周部に堆積せずに拡散してしまったり、ガラス原料ガスが未反応のまま拡散してしまうことがあるからである。また、ガラス原料ガスの流量を増加するに伴なって、未反応のガラス原料ガスや、上述の加水分解反応または酸化反応により生成するガスを処理する量も増加する。したがって、ガラス微粒子の堆積速度を上げても、必ずしも製造コストを低減することはできない。
ゆえに、光ファイバの製造コストを低減するには、光ファイバ用多孔質母材の製造において、ガラス微粒子の堆積速度のみならず、ガラス微粒子の堆積効率を向上させなければならない。しかしながら、従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法のように、ガラス原料ガスの流量のみを変化させる方法では、ガラス微粒子の堆積効率を向上することが非常に困難であった。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ用多孔質母材の製造において、ガラス微粒子の堆積速度および堆積効率を向上する光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、ガラス原料ガスとこれに添加する添加ガスからなる混合ガスをガラス合成用バーナに導入して、該ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応または酸化反応させてガラス微粒子を合成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部の径方向に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階における前記ガラス原料ガスの単位時間当りの流量をＶｓｂ、前記添加ガスの単位時間当りの流量をＶｃｂとし、出発部材の外周部に堆積させる終了段階における前記ガラス原料ガスの単位時間当りの流量をＶｓｅ、前記添加ガスの単位時間当りの流量をＶｃｅとすると、これらの関係をＶｃｂ／Ｖｓｂ＞Ｖｃｅ／Ｖｓｅとし、前記ガラス原料ガスの単位時間当りの流量をＶｓとして、前記添加ガスの単位時間当りの流量をＶｃとすると、これらの関係を、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階においては０．５≦Ｖｃｂ／Ｖｓｂ≦３．０、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する終了段階においては０．２≦Ｖｃｅ／Ｖｓｅ≦１．０とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法によって解決できる。
なお、ここでガラス微粒子を堆積する初期段階とは、ガラス微粒子の外付工程における総堆積量の３０％までを堆積した場合を示す。また、終了段階とは、総堆積量の７５％分以上を堆積した場合とする。
上記光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記添加ガスを酸素または水素とすることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いられるガラス合成用バーナの一例を示す概略構成図である。
このガラス合成用バーナ１０の端面において、その中心に第１のノズル１が設けられ、この第１のノズル１の周囲に、第１のノズル１と中心軸を同じくして、第２のノズル２が設けられ、さらに、この第２のノズル２の周囲に、第１のノズル１と中心軸を同じくして、第３のノズル３が設けられている。また、第２のノズル２と第３のノズル３の間で、第１のノズル１の同心円上には、複数個の内径および外径の等しい小口径ノズル４、４、…が設けられている。
また、第１のノズル１が第１の噴出口１１をなし、第１のノズル１と第２のノズル２の間の部分が第２の噴出口１２をなし、第２のノズル２と第３のノズル３の間の部分が第３の噴出口１３をなし、小口径ノズル４、４、…が第４の噴出口１４をなしている。
【０００８】
ＯＶＤ法において、ガラス微粒子を合成するには、一般的に、第１の噴出口１１からは例えばＳｉＣｌ₄などのガラス原料ガス、および酸素または水素などの添加ガスを供給し、第２の噴出口１２からはアルゴンなどの不活性ガスを供給し、第３の噴出口１３からは水素などの可燃性ガスを供給し、第４の噴出口１４からは酸素などの支燃性ガスを供給する。
特に、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、添加ガスとして酸素または水素を用いることにより、より効果的にガラス微粒子の堆積速度および堆積効率を向上することができる。
【０００９】
また、ガラス合成用バーナ１０は、外径３５〜５０ｍｍ程度の円筒形で、一般的には、石英ガラスで形成されている。
ガラス合成用バーナ１０を構成する第１のノズル１の内径は３〜６ｍｍ程度、第２のノズル２の内径は４〜７ｍｍ程度、第３のノズル３の内径は３０〜３５ｍｍ程度となっている。また、小口径ノズル４の内径は１〜２ｍｍ程度となっている。
なお、図１には、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いられるガラス合成用バーナの一例を示したが、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いられるガラス合成用バーナは、これに限定されるものではない。本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いられるガラス合成用バーナは、図１に示したガラス合成用バーナ１０と類似の構造を有するものであればよい。
【００１０】
以下、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法について説明する。
図２は、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を示す概略説明図である。
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法では、まず、石英ガラスなどからなる円柱形の出発部材２１を用意する。次いで、出発部材２１の両端部を把持具２３、２３で把持し、出発部材２１を水平に配置する。次いで、この状態で、出発部材２１を、その中心軸を中心にして回転させる。続いて、１個以上の酸水素バーナなどからなるガラス合成用バーナ１０を用いて、ガラス合成用バーナ１０の第１の噴出口１１からガラス原料ガスおよび添加ガスを供給し、第２の噴出口１２から不活性ガスを供給し、第３の噴出口１３から可燃性ガスを供給し、第４の噴出口１４から支燃性ガスを供給して、ガラス合成用バーナ１０の酸水素炎中における加水分解反応により、ガラス微粒子を合成し、ガラス合成用バーナ１０を出発部材の長手方向と平行に移動させながら、ガラス微粒子を回転する出発部材の半径方向に堆積して、光ファイバ用多孔質母材２２を得る。
【００１１】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、ガラス微粒子を堆積する初期段階から終了段階において、ガラス微粒子の堆積時間の経過に伴なって増加する光ファイバ用多孔質母材の外径に応じて、ガラス合成用バーナ１０の第１の噴出口１１から噴出させるガラス原料ガスと添加ガスの流量の少なくとも一方を１回以上変化させる。これにより、ガラス原料ガスと添加ガスの流量の比率（以下、「流量比」と略す。）を変化させ、第１の噴出口１１におけるガラス原料ガスの流速を変化させる。このようにすれば、ガラス微粒子の堆積速度および堆積効率を効果的に向上することができる。
【００１２】
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階におけるガラス原料ガスの流量をＶｓｂ、添加ガスの流量をＶｃｂとし、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する終了段階におけるガラス原料ガスの流量をＶｓｅ、添加ガスの流量をＶｃｅとすると、Ｖｃｂ／Ｖｓｂ＞Ｖｃｅ／Ｖｓｅとすることで、効果的にガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。ガラス微粒子を堆積する初期段階において、出発部材の外径が比較的細いときはガラス原料ガスの流量を少なくし、ガラス微粒子を堆積する終了段階において、出発部材の外径が比較的太いときにはガラス原料ガスの流量を増加させる方がよい。
また、初期段階においては、出発部材の外径が細いため、ガラス合成用バーナから発せられる火炎と光ファイバ用多孔質母材の接する部分が小さいため、ガラス原料ガスを多く流しても、ガラス微粒子と出発部材が接する部分が小さくなり、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。
また、終了段階においては、出発部材の外径が太くなるため、ガラス合成用バーナから発せられる火炎と光ファイバ用多孔質母材の接する部分が大きくなり、ガラス微粒子と出発部材が接する面積が大きくなる。そのため、多くのガラス原料ガスを流すことで、多くのガラス微粒子が出発部材に堆積するようになるからである。
【００１３】
ここで、ガラス原料ガスと添加ガスからなる混合ガス（以下、「混合ガス」と略す。）の流速と、ガラス微粒子の堆積速度との関係について説明する。
ガラス微粒子を堆積する初期段階において、出発部材の外径が比較的細いときには、ガラス微粒子の堆積の状態は、ガラス微粒子に作用する慣性力の効果により大きな影響を受け易い。
混合ガスの流速が遅いときには、ガラス微粒子が慣性力によって出発部材の表面に向う速度が低下するため、ガラス微粒子の堆積速度が低下する。また、混合ガスの流速が遅いときには、ガラス原料ガスが慣性力によって出発部材の表面に向う速度も低下し、ガラス原料ガスがガラス合成用バーナから発せされる火炎に沿って進行し易くなり、ガラス原料ガスが噴出口から噴出される角度が大きくなる。その結果として、ガラス原料ガスの加水分解反応により生成したガラス微粒子が出発部材から離れてしまうため、ガラス微粒子の堆積速度が低下する。
【００１４】
また、ガラス微粒子の堆積が進み、光ファイバ用多孔質母材の外径が太くなると、ガラス微粒子の堆積の状態は、サーモフォレシス効果（温度勾配が場に形成されている場合、粒子は高温側と低温側の気体分子の運動量の差により、低温側へ移動するという効果）による大きな影響を受け易くなる。その結果として、ガラス微粒子は光ファイバ用多孔質母材側へ移動し易くなる。
混合ガスの流速が速いときにも、サーモフォレシス効果が発生する。しかしながら、混合ガスの流速が速いと、ガラス合成用バーナから発せされる火炎と光ファイバ用多孔質母材の接する部分を、生成したガラス微粒子が短時間で通り過ぎてしまう。したがって、サーモフォレシス効果によって、ガラス微粒子が光ファイバ用多孔質母材の表面に十分に堆積されずに、ガラス微粒子が光ファイバ用多孔質母材から離れてしまうため、ガラス微粒子の堆積速度が低下する。
【００１５】
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、ガラス原料ガスの単位時間当りの流量をＶｓとし、添加ガスの単位時間当りの流量をＶｃとすると、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階においては０．５≦Ｖｃ／Ｖｓ≦３．０とすることが好ましく、より好ましくは１．０≦Ｖｃ／Ｖｓ≦２．５とする。Ｖｃ／Ｖｓが０．５未満では、ガラス原料ガスの加水分解反応により生成したガラス微粒子が十分な慣性力を得られずに、出発部材の表面に到達し難くなる。一方、Ｖｃ／Ｖｓが３．０を超えると、わずかなサーモフォレシス効果も得られず、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。
また、ガラス微粒子を光ファイバ用多孔質母材の外周部に堆積する終了段階においては０．２≦Ｖｃ／Ｖｓ≦１．０とすることが好ましく、より好ましくは０．２≦Ｖｃ／Ｖｓ≦０．６とする。Ｖｃ／Ｖｓが０．２未満では、ガラス微粒子の慣性力が小さくなりすぎて、光ファイバ用多孔質母材の表面に到達し難くなり、また、添加ガスとして酸素などの化学反応に寄与するものを用いている場合は、その効果が小さくなり、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。一方、Ｖｃ／Ｖｓが１．０を超えると、サーモフォレシス効果が十分に得られず、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。
このように、ガラス微粒子を堆積する初期段階から終了段階において、Ｖｃ／Ｖｓの値を段階的に小さくしていくことによって、出発部材および光ファイバ用多孔質母材の外径に応じて、最適な条件でガラス微粒子の堆積を行なうことが可能となる。したがって、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
【００１６】
さらに、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、ガラス微粒子の堆積を開始したときの出発部材の外径をＤｂとし、このときの上記第１の噴出口１１における混合ガスの流速をｖｂとし、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径をＤとし、このときの上記第１の噴出口１１における混合ガスの流速をｖとすると、これらの関係を０．５≦（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2≦２．０とすることが好ましく、より好ましくは０．７≦（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2≦１．５とする。光ファイバ用多孔質母材の製造中において、ガラス原料ガスの流量が上記の関係を満たすようにすれば、より効果的にガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2が０．５未満では、ガラス微粒子の慣性力が小さくなり過ぎて、母材の表面に到達し難くなり、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。一方、（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2が２．０を超えると、わずかなサーモフォレシス効果も得られず、ガラス微粒子の堆積効率が低下する。
ここで、ガラス微粒子を堆積する初期段階から終了段階において、（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2の値を段階的に大きくしていくことによって、出発部材および光ファイバ用多孔質母材の外径に応じて、最適な条件でガラス微粒子の堆積を行なうことが可能となる。したがって、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
【００１７】
このように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、ガラス微粒子を堆積する初期段階から終了段階において、出発部材および光ファイバ用多孔質母材の外径に応じて、最適な条件でガラス微粒子の堆積を行なうことが可能となるから、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。また、ガラス原料ガスなどの損失が少なくなるから、堆積速度も向上する。そして、これらの結果として、光ファイバ用多孔質母材の製造コストを低減することができる。
【００１８】
ここで、ガラス微粒子の堆積効率とは、使用したガラス原料ガスが全て化学反応によってガラス微粒子に変化したと仮定したときのガラス微粒子の総量に対する、出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の総量の割合で定義するものである。また、堆積速度とは、単位時間当りに出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の重量で表されるものである。
【００１９】
以下、図１および図２を用いて具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
（実施例）
図１に示したガラス合成用バーナを備えた光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置を用意した。
次いで、外径３０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの石英系ガラスからなる円柱形の出発部材を用意した。
次いで、この出発部材の両端部を把持具で把持し、出発部材を水平に配置した。次いで、この出発部材を、その中心軸を中心にして回転させながら、上記のガラス合成用バーナを用いてガラス微粒子を合成し、ガラス合成用バーナを出発部材の長手方向と平行に移動させながら、ガラス微粒子を回転する出発部材の半径方向に堆積して、出発部材の周りにＳｉＯ₂からなるガラス微粒子を１２ｋｇ堆積させた円柱形の光ファイバ用多孔質母材を得た。
このとき、出発部材の回転速度を３０ｒｐｍとした。
また、第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄と添加ガスの酸素を、表１に示すように光ファイバ用多孔質母材の外径変動に応じて流量を変化させて噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を６０〜７０ｌ／分噴出し、このときの水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ用多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した。
光ファイバ用多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を、表１と図３、図４、図５および図６に示す。
ここで、図３は、ガラス微粒子の堆積を開始してからの経過時間とガラス微粒子の堆積重量との関係を示している。
図４は、実施例において、光ファイバ用多孔質母材の外径の変動と、添加ガスの流量およびガラス原料ガスの流速との関係を示している。また、実線が混合ガスの流速を示し、破線が添加ガスの流量を示している。ここで、混合ガスの流速は、混合ガスの単位時間当りにおける流量を、第１の噴出口１１の断面積で割ったものである。
図５は、Ｖｃ／Ｖｓとガラス微粒子の堆積効率との関係を示している。
図６は、（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2とガラス微粒子の堆積効率との関係を示している。
【００２０】
【表１】

【００２１】
（比較例１）
第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄と添加ガスの酸素を、表２に示すように、両者の流量比がＶｃ／Ｖｓ＝１．５で一定となるような条件（ガラス原料ガス：５ｌ／分、添加ガス：７．５ｌ／分）で噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を６０〜７０ｌ／分噴出し、このときの水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ用多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した以外は実施例と同様にして、出発部材の周りにＳｉＯ₂からなるガラス微粒子を１２ｋｇ堆積させた円柱形の光ファイバ用多孔質母材を得た。
光ファイバ用多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を、表２と図３、図５および図６に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
（比較例２）
第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄と添加ガスの酸素を、表３に示すように、両者の流量比がＶｃ／Ｖｓ＝０．３で一定となるような条件（ガラス原料ガス：５ｌ／分、添加ガス：１．５ｌ／分）で噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を６０〜７０ｌ／分噴出し、このときの水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ用多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した以外は実施例と同様にして、出発部材の周りにＳｉＯ₂からなるガラス微粒子を１２ｋｇ堆積させた円柱形の光ファイバ用多孔質母材を得た。
光ファイバ用多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を、表３と図３、図５および図６に示す。
【００２４】
【表３】

【００２５】
（比較例３）
第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄と添加ガスの酸素を、表４に示すように光ファイバ用多孔質母材の外径変動に応じて流量を増加させて噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を６０〜７０ｌ／分噴出し、このときの水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ用多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した以外は実施例と同様にして、出発部材の周りにＳｉＯ₂からなるガラス微粒子を１２ｋｇ堆積させた円柱形の光ファイバ用多孔質母材を得た。
光ファイバ用多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を、表４と図３、図５および図６に示す。
【００２６】
【表４】

【００２７】
表１〜表４および図３〜図６の結果から、実施例におけるガラス微粒子の平均堆積速度は２５．０ｇ／分、ガラス微粒子の平均堆積効率は５８％であった。
比較例１におけるガラス微粒子の平均堆積速度は２２．０ｇ／分、ガラス微粒子の平均堆積効率は５５％であった。
比較例２におけるガラス微粒子の平均堆積速度は２３．０ｇ／分、ガラス微粒子の平均堆積効率は４９％であった。
比較例３におけるガラス微粒子の平均堆積速度は１９．０ｇ／分、ガラス微粒子の平均堆積効率は４５％であった。
【００２８】
また、図５の結果から、実施例においては、ガラス原料ガスと添加ガスの流量比Ｖｃ／Ｖｓが、ガラス微粒子の堆積の初期段階では、０．５≦Ｖｃ／Ｖｓ≦３．０の範囲（以下、「範囲（Ａ）」とする。）内、ガラス微粒子の堆積の終了段階では、０．２≦Ｖｃ／Ｖｓ≦１．０の範囲（以下、「範囲（Ｂ）」とする。）内であり、効果的なガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上が見られた。
比較例１においては、流量比Ｖｃ／Ｖｓが、ガラス微粒子の堆積の初期段階では、範囲（Ａ）内であったが、ガラス微粒子の堆積の終了段階では、範囲（Ｂ）外となった。この場合、ガラス微粒子の堆積の初期段階では、実施例と同程度のガラス微粒子の堆積速度および堆積効率を示したが、光ファイバ用多孔質母材の外径が増加しても、ガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上は見られなかった。
比較例２においては、流量比Ｖｃ／Ｖｓが、ガラス微粒子の堆積の初期段階では、範囲（Ａ）外となり、ガラス微粒子の堆積の終了段階では、範囲（Ｂ）内であった。この場合、光ファイバ用多孔質母材の外径が増加するに伴なって、ガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上が見られたが、ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の低下が影響して、最終的にはガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上は見られなかった。
比較例３においては、流量比Ｖｃ／Ｖｓが、ガラス微粒子の堆積の初期段階では、範囲（Ａ）外であり、ガラス微粒子の堆積の終了段階では、範囲（Ｂ）外であった。この場合、ガラス微粒子の堆積の初期段階から終了段階にわたって、ガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上はあまり見られなかった。
【００２９】
また、図６の結果から、実施例においては、式（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2の値が、光ファイバ用多孔質母材の外径が増加しても、０．５≦（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2≦２．０の範囲（以下、「範囲（Ｃ）」とする。）内であり、効果的なガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上が見られた。
一方、比較例１〜３においては、式（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2の値が、光ファイバ用多孔質母材の外径が増加するに伴なって、範囲（Ｃ）外となり、効果的なガラス微粒子の堆積速度および堆積効率の向上が見られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、ガラス微粒子を堆積する初期段階から終了段階にわたって、出発部材および光ファイバ用多孔質母材の外径の変化に応じて、最適な条件でガラス微粒子の堆積を行なうことが可能となるから、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。また、ガラス原料ガスなどの損失が少なくなるから、堆積速度も向上する。そして、これらの結果として、光ファイバ用多孔質母材の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いられるガラス合成用バーナの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を示す概略説明図である。
【図３】ガラス微粒子の堆積を開始してからの経過時間とガラス微粒子の堆積重量との関係を示すグラフである。
【図４】実施例において、光ファイバ用多孔質母材の外径の変動と、添加ガスの流量および混合ガスの流速との関係を示すグラフである。
【図５】Ｖｃ／Ｖｓとガラス微粒子の堆積効率との関係を示すグラフである。
【図６】（ｖ／ｖｂ）×（Ｄ／Ｄｂ）^1/2とガラス微粒子の堆積効率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・第１のノズル、２・・・第２のノズル、３・・・第３のノズル、４・・・小口径ノズル、１０・・・ガラス合成用バーナ、１１・・・第１の噴出口、１２・・・第２の噴出口、１３・・・第３の噴出口、１４・・・第４の噴出口、２１・・・出発部材、２２・・・光ファイバ用多孔質母材、２３・・・把持具[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a porous preform for an optical fiber, and in particular, a glass raw material gas is reacted in a flame to synthesize glass particles, and is deposited outside in the radial direction of the outer peripheral portion of a starting member that rotates. The present invention relates to a method for manufacturing a porous preform for an optical fiber applied to the attaching method.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber is manufactured by melt drawing an optical fiber preform.
In addition, as a method for manufacturing the optical fiber preform, there are methods such as a VAD method, an OVD method, an MCVD method, and a PCVD method. Among these, the OVD (Outside Vapor Phase Deposition) method (external method) uses silicon tetrachloride (SiCl) from a glass synthesis burner such as an oxyhydrogen burner. _Four ), Etc., are spouted together with an additive gas such as oxygen or hydrogen, a combustible gas such as hydrogen, and a combustion-supporting gas such as oxygen, and the glass source gas is hydrolyzed or oxidized in an oxyhydrogen flame. A porous layer composed of a plurality of layers in which glass fine particles (soot) are deposited in the radial direction of the outer periphery of a cylindrical starting member provided with a glass material serving as a core that rotates around its axis. Is formed into a transparent base glass while dehydrating and sintering in an electric furnace to produce an optical fiber base material.
An optical fiber manufactured by melting and drawing such an optical fiber preform is excellent in transmission loss and other qualities.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in recent years, with the increase in demand for optical communication, the demand for optical fibers has been increasing year by year. Therefore, it is desired to reduce the price of optical fibers. Therefore, in order to cope with this, it is necessary to speed up the production of the optical fiber, increase the production efficiency of the optical fiber, produce a large amount of optical fibers, and reduce the production cost. In particular, in order to manufacture a large amount of optical fibers at a time and reduce the manufacturing cost, an optical fiber preform used for spinning optical fibers tends to be enlarged.
When the size of the optical fiber preform is increased, in the production of a porous preform for an optical fiber by the OVD method, it is very important to improve the speed and efficiency of depositing glass fine particles on the outer periphery of the starting member. ing.
[0004]
One method for increasing the rate at which glass particulates are deposited on the outer periphery of the starting member per unit time (hereinafter referred to as “deposition rate”) is, for example, the flow rate of glass raw material gas ejected from a glass synthesis burner. There are ways to increase it. However, simply increasing the flow rate of the glass source gas does not necessarily improve the efficiency (hereinafter referred to as “deposition efficiency”) in which the glass fine particles are deposited on the outer periphery of the starting member. This is because the glass fine particles may diffuse without being deposited on the outer periphery of the starting member, or the glass raw material gas may diffuse unreacted. Further, as the flow rate of the glass raw material gas is increased, the amount of the unreacted glass raw material gas and the gas generated by the above hydrolysis reaction or oxidation reaction is also increased. Therefore, even if the deposition rate of the glass fine particles is increased, the manufacturing cost cannot always be reduced.
Therefore, in order to reduce the manufacturing cost of the optical fiber, not only the deposition rate of the glass particles but also the deposition efficiency of the glass particles must be improved in the production of the optical fiber porous preform. However, it is very difficult to improve the deposition efficiency of the glass fine particles by a method in which only the flow rate of the glass raw material gas is changed as in the conventional method for producing a porous preform for an optical fiber.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for producing a porous preform for optical fibers that improves the deposition rate and deposition efficiency of glass fine particles in the production of a porous preform for optical fibers. Is an issue.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The object is to introduce a mixed gas composed of a glass raw material gas and an additive gas added thereto into a glass synthesis burner, to synthesize the glass fine particles by hydrolyzing or oxidizing the glass raw material gas in a flame, In the method for producing a porous optical fiber preform, the glass fine particles are deposited in the radial direction of the outer periphery of the starting member to obtain an optical fiber porous preform. An end stage of depositing glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member in the initial stage of depositing glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member, where Vsb is the flow rate per unit time of the glass source gas and Vcb is the flow rate per unit time of the additive gas. Assuming that the flow rate per unit time of the glass source gas in V is Vse and the flow rate per unit time of the additive gas is Vce, these relationships are Vcb / Vsb> Vce / Vse, and the glass source gas per unit time Assuming that the flow rate is Vs and the flow rate of the additive gas per unit time is Vc, these relationships are expressed as 0.5 ≦ Vcb / Vsb ≦ 3.0 in the initial stage of depositing the glass fine particles on the outer periphery of the starting member. In the final stage of depositing the glass fine particles on the outer periphery of the starting member, 0.2 ≦ Vce / Vse ≦ 1.0. This can be solved by a method for producing a porous optical fiber preform.
Here, the initial stage in which the glass fine particles are deposited refers to a case where up to 30% of the total amount deposited in the external process of the glass fine particles is deposited. Further, the end stage is a case where 75% or more of the total deposition amount is deposited.
In the method for producing a porous preform for an optical fiber, the additive gas is preferably oxygen or hydrogen.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be described in detail below.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a glass synthesis burner used in the method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention.
A first nozzle 1 is provided at the center of the end face of the glass synthesis burner 10, and the second nozzle 2 is arranged around the first nozzle 1 with the same central axis as the first nozzle 1. Further, a third nozzle 3 is provided around the second nozzle 2 with the same central axis as the first nozzle 1. Further, between the second nozzle 2 and the third nozzle 3, a plurality of small-

diameter nozzles

4, 4,... Having the same inner diameter and outer diameter are provided on the concentric circle of the first nozzle 1. .
Further, the first nozzle 1 forms the first jet port 11, the portion between the first nozzle 1 and the second nozzle 2 forms the second jet port 12, and the second nozzle 2 and the third nozzle 3. The portion between the nozzles 3 constitutes a third ejection port 13, and the small-

diameter nozzles

4, 4,... Constitute a fourth ejection port 14.
[0008]
In order to synthesize glass fine particles in the OVD method, generally, for example, SiCl is provided from the first jet nozzle 11. _Four A glass raw material gas such as oxygen and an additive gas such as oxygen or hydrogen are supplied, an inert gas such as argon is supplied from the second jet port 12, and a combustible gas such as hydrogen is supplied from the third jet port 13. And a combustion-supporting gas such as oxygen is supplied from the fourth outlet 14.
In particular, in the method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention, the use of oxygen or hydrogen as an additive gas can more effectively improve the deposition rate and deposition efficiency of glass particles.
[0009]
The glass synthesis burner 10 has a cylindrical shape with an outer diameter of about 35 to 50 mm, and is generally made of quartz glass.
The inner diameter of the first nozzle 1 constituting the glass synthesis burner 10 is about 3 to 6 mm, the inner diameter of the second nozzle 2 is about 4 to 7 mm, and the inner diameter of the third nozzle 3 is about 30 to 35 mm. . The small diameter nozzle 4 has an inner diameter of about 1 to 2 mm.
FIG. 1 shows an example of a glass synthesis burner used in the method for producing a porous preform for optical fibers of the present invention, but it is used in the method for producing a porous preform for optical fibers of the present invention. The glass synthesis burner is not limited to this. The glass synthesis burner used in the method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention may have any structure similar to that of the glass synthesis burner 10 shown in FIG.
[0010]
Hereinafter, the manufacturing method of the porous preform for optical fiber of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention.
In the method for manufacturing a porous preform for an optical fiber according to the present invention, first, a cylindrical starting member 21 made of quartz glass or the like is prepared. Next, both ends of the starting member 21 are held by the holding

tools

23 and 23, and the starting member 21 is horizontally arranged. Next, in this state, the starting member 21 is rotated around its central axis. Subsequently, the glass raw material gas and the additive gas are supplied from the first jet port 11 of the glass synthesis burner 10 using the glass synthesis burner 10 including one or more oxyhydrogen burners, and the second jet port. 12, an inert gas is supplied, a flammable gas is supplied from the third jet port 13, a combustion-supporting gas is supplied from the fourth jet port 14, and the glass synthesis burner 10 in the oxyhydrogen flame The glass fine particles are synthesized by a hydrolysis reaction, and the glass fine particles are deposited in the radial direction of the rotating starting member while moving the glass synthesis burner 10 parallel to the longitudinal direction of the starting member. A material 22 is obtained.
[0011]
In the method for producing a porous optical fiber preform according to the present invention, the optical fiber porous preform increases as the glass particulate deposition time elapses from the initial stage to the end stage of depositing the glass particulates. Depending on the outer diameter, at least one of the flow rates of the glass raw material gas and the additive gas ejected from the first ejection port 11 of the glass synthesis burner 10 is changed once or more. As a result, the ratio of the flow rate of the glass raw material gas to the additive gas (hereinafter abbreviated as “flow rate ratio”) is changed, and the flow rate of the glass raw material gas at the first ejection port 11 is changed. In this way, the deposition rate and deposition efficiency of the glass fine particles can be effectively improved.
[0012]
In the method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention, the flow rate of the glass raw material gas in the initial stage of depositing the glass fine particles on the outer periphery of the starting member is Vsb, and the flow rate of the additive gas is Vcb. When the flow rate of the glass raw material gas at the end stage of depositing the glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member is Vse and the flow rate of the additive gas is Vce, Vcb / Vsb> Vce / Vse is effectively deposited. Efficiency can be improved. In the initial stage of depositing glass particles, Starting material It is better to reduce the flow rate of the glass raw material gas when the outer diameter is relatively thin, and to increase the flow rate of the glass raw material gas when the outer diameter of the starting member is relatively thick at the end stage of depositing the glass fine particles.
In the initial stage, since the outer diameter of the starting member is thin, the portion where the flame emitted from the glass synthesis burner is in contact with the porous optical fiber preform is small. And the part which a starting member contacts becomes small, and the deposition efficiency of glass particulates falls.
In the final stage, since the outer diameter of the starting member becomes thicker, the area where the flame emitted from the glass synthesis burner and the porous optical fiber preform come into contact with each other increases, and the area where the glass particles and the starting member come into contact with each other is increased. Become. Therefore, by flowing a lot of glass raw material gas, a lot of glass particles are deposited on the starting member.
[0013]
Here, the relationship between the flow rate of the mixed gas (hereinafter referred to as “mixed gas”) composed of the glass raw material gas and the additive gas and the deposition rate of the glass fine particles will be described.
When the outer diameter of the starting member is relatively thin at the initial stage of depositing the glass particles, the state of deposition of the glass particles is easily influenced by the effect of inertia force acting on the glass particles.
When the flow rate of the mixed gas is low, the speed at which the glass fine particles are directed toward the surface of the starting member due to the inertial force is reduced, so that the deposition rate of the glass fine particles is reduced. Also, when the flow rate of the mixed gas is slow, the speed at which the glass raw material gas is directed to the surface of the starting member due to the inertial force is also reduced, and the glass raw material gas is likely to travel along the flame emitted from the glass synthesis burner. The angle at which the source gas is ejected from the ejection port is increased. As a result, the glass fine particles generated by the hydrolysis reaction of the glass raw material gas are separated from the starting member, so that the deposition rate of the glass fine particles is reduced.
[0014]
In addition, as the deposition of glass particles progresses and the outer diameter of the optical fiber porous preform increases, the state of glass particle deposition is determined by the thermophoresis effect (if the temperature gradient is formed in the field, the particles Due to the difference between the momentum of the gas molecules on the low temperature side and the low temperature side, the effect of moving to the low temperature side) is easily affected. As a result, the glass fine particles easily move to the optical fiber porous preform side.
A thermophoresis effect also occurs when the flow rate of the mixed gas is high. However, when the flow rate of the mixed gas is high, the generated glass fine particles pass through the portion where the flame emitted from the glass synthesis burner is in contact with the porous optical fiber preform in a short time. Therefore, due to the thermophoresis effect, the glass fine particles are not sufficiently deposited on the surface of the optical fiber porous preform, and the glass fine particles are separated from the optical fiber porous preform. To do.
[0015]
Further, in the method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention, when the flow rate per unit time of the glass raw material gas is Vs and the flow rate per unit time of the additive gas is Vc, the glass fine particles are started. In the initial stage of depositing on the outer periphery of the member, it is preferable to satisfy 0.5 ≦ Vc / Vs ≦ 3.0, and more preferably 1.0 ≦ Vc / Vs ≦ 2.5. When Vc / Vs is less than 0.5, the glass fine particles generated by the hydrolysis reaction of the glass raw material gas cannot obtain a sufficient inertial force and hardly reach the surface of the starting member. On the other hand, when Vc / Vs exceeds 3.0, a slight thermophoresis effect cannot be obtained, and the deposition efficiency of the glass fine particles decreases.
Moreover, it is preferable to satisfy 0.2 ≦ Vc / Vs ≦ 1.0, and more preferably 0.2 ≦ Vc / Vs ≦ at the final stage of depositing the glass fine particles on the outer periphery of the optical fiber porous preform. 0.6. When Vc / Vs is less than 0.2, the inertial force of the glass fine particles becomes too small to reach the surface of the optical fiber porous preform, and contributes to a chemical reaction such as oxygen as an additive gas. When is used, the effect is reduced, and the deposition efficiency of the glass fine particles is lowered. On the other hand, when Vc / Vs exceeds 1.0, the thermophoresis effect is not sufficiently obtained, and the deposition efficiency of the glass fine particles is lowered.
In this way, the value of Vc / Vs is gradually reduced from the initial stage to the end stage of depositing the glass fine particles, so that it is optimum according to the outer diameter of the starting member and the optical fiber porous preform. It becomes possible to deposit glass fine particles under various conditions. Therefore, the deposition efficiency of glass fine particles is improved.
[0016]
Further, in the method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention, the outer diameter of the starting member when the deposition of glass fine particles is started is Db, and the mixing at the first jet nozzle 11 at this time is performed. When the gas flow velocity is vb, the outer diameter of the optical fiber porous preform on which the glass particles are deposited is D, and the mixed gas flow velocity at the first jet port 11 at this time is v, these relationships 0.5 ≦ (v / vb) × (D / Db) ^1/2 ≦ 2.0, more preferably 0.7 ≦ (v / vb) × (D / Db) ^1/2 ≦ 1.5. If the flow rate of the glass raw material gas satisfies the above relationship during the production of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of the glass fine particles can be improved more effectively. (V / vb) × (D / Db) ^1/2 If it is less than 0.5, the inertial force of the glass particles becomes too small to reach the surface of the base material, and the deposition efficiency of the glass particles decreases. On the other hand, (v / vb) × (D / Db) ^1/2 When the value exceeds 2.0, a slight thermophoresis effect cannot be obtained, and the deposition efficiency of the glass fine particles decreases.
Here, from the initial stage to the end stage of depositing the glass fine particles, (v / vb) × (D / Db) ^1/2 By gradually increasing this value, it becomes possible to deposit glass particles under optimum conditions in accordance with the outer diameters of the starting member and the optical fiber porous preform. Therefore, the deposition efficiency of glass fine particles is improved.
[0017]
Thus, according to the method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention, depending on the outer diameter of the starting member and the porous preform for the optical fiber, from the initial stage to the end stage of depositing the glass fine particles, Since it becomes possible to deposit glass particles under optimum conditions, it is possible to improve the deposition efficiency of glass particles. Further, since the loss of the glass raw material gas or the like is reduced, the deposition rate is also improved. As a result, the manufacturing cost of the optical fiber porous preform can be reduced.
[0018]
Here, the deposition efficiency of glass particulates is the total amount of glass particulates deposited on the surface of the starting member with respect to the total amount of glass particulates when it is assumed that all the glass source gas used has been changed to glass particulates by chemical reaction. It is defined as a percentage. The deposition rate is expressed by the weight of the glass fine particles deposited on the surface of the starting member per unit time.
[0019]
Specific examples will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 to clarify the effects of the present invention.
(Example)
A burner device for producing a porous preform for an optical fiber provided with the glass synthesis burner shown in FIG. 1 was prepared.
Next, a cylindrical starting member made of quartz glass having an outer diameter of 30 mm and a length of 1500 mm was prepared.
Next, both ends of the starting member were gripped with a gripping tool, and the starting member was disposed horizontally. Next, while rotating this starting member around its central axis, glass fine particles are synthesized using the above-mentioned glass synthesis burner, and while moving the glass synthesis burner in parallel with the longitudinal direction of the starting member, The glass particles are deposited in the radial direction of the rotating starting member, and SiO around the starting member is deposited. ₂ Thus, a cylindrical optical fiber porous base material in which 12 kg of glass fine particles were deposited was obtained.
At this time, the rotation speed of the starting member was 30 rpm.
Further, from the first outlet 11, the glass source gas SiCl _Four As shown in Table 1, the oxygen in the additive gas was ejected at a flow rate changed according to the outer diameter variation of the optical fiber porous preform, and argon was ejected from the second ejection port 12 at a rate of 1 l / min. The hydrogen is ejected from the third ejection port 13 at a rate of 60 to 70 l / min, and the flow rate of hydrogen at this time is determined by the temperature of the surface of the porous optical fiber preform during the deposition of the glass fine particles from the initial stage of the deposition. It adjusted so that it might become substantially constant until the completion | finish stage, and oxygen was ejected from the 4th jet nozzle 14 by 20 l / min.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of glass particles was investigated. The results are shown in Table 1 and FIGS. 3, 4, 5, and 6.
Here, FIG. 3 shows the relationship between the elapsed time from the start of the deposition of the glass particles and the deposition weight of the glass particles.
FIG. 4 shows the relationship between the fluctuation of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the flow rate of the additive gas, and the flow rate of the glass raw material gas in the examples. The solid line indicates the flow rate of the mixed gas, and the broken line indicates the flow rate of the additive gas. Here, the flow rate of the mixed gas is obtained by dividing the flow rate of the mixed gas per unit time by the cross-sectional area of the first ejection port 11.
FIG. 5 shows the relationship between Vc / Vs and the deposition efficiency of glass particles.
FIG. 6 shows (v / vb) × (D / Db) ^1/2 And the deposition efficiency of glass particles.
[0020]
[Table 1]

[0021]
(Comparative Example 1)
From the first spout 11, the glass source gas SiCl _Four And oxygen of the additive gas, as shown in Table 2, such that the flow rate ratio between the two is constant at Vc / Vs = 1.5 (glass raw material gas: 5 l / min, additive gas: 7.5 l / min ), And argon is ejected from the second ejection port 12 at a rate of 1 l / min, and hydrogen is ejected from the third ejection port 13 at a rate of 60 to 70 l / min. Except that the temperature of the optical fiber porous preform surface during deposition was adjusted to be substantially constant from the initial stage to the end stage of deposition, and oxygen was ejected from the fourth jet port 14 at a rate of 20 l / min. Similar to the example, SiO around the starting member ₂ Thus, a cylindrical optical fiber porous base material in which 12 kg of glass fine particles were deposited was obtained.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of glass particles was investigated. The results are shown in Table 2 and FIGS. 3, 5, and 6.
[0022]
[Table 2]

[0023]
(Comparative Example 2)
From the first spout 11, the glass source gas SiCl _Four As shown in Table 3, the oxygen of the additive gas and the additive gas were such that the flow rate ratio between them was constant at Vc / Vs = 0.3 (glass source gas: 5 l / min, additive gas: 1.5 l / min. ), And argon is ejected from the second ejection port 12 at a rate of 1 l / min, and hydrogen is ejected from the third ejection port 13 at a rate of 60 to 70 l / min. Except that the temperature of the optical fiber porous preform surface during deposition was adjusted to be substantially constant from the initial stage to the end stage of deposition, and oxygen was ejected from the fourth jet port 14 at a rate of 20 l / min. Similar to the example, SiO around the starting member ₂ Thus, a cylindrical optical fiber porous base material in which 12 kg of glass fine particles were deposited was obtained.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of glass particles was investigated. The results are shown in Table 3 and FIGS. 3, 5, and 6.
[0024]
[Table 3]

[0025]
(Comparative Example 3)
From the first spout 11, the glass source gas SiCl _Four As shown in Table 4, the oxygen of the additive gas is ejected at an increased flow rate according to the outer diameter variation of the optical fiber porous preform, and argon is ejected from the second ejection port 12 at a rate of 1 l / min. The hydrogen is ejected from the third ejection port 13 at a rate of 60 to 70 l / min, and the flow rate of hydrogen at this time is determined by the temperature of the surface of the porous optical fiber preform during the deposition of the glass fine particles from the initial stage of the deposition. It was adjusted so as to be substantially constant until the end stage, and the SiO 2 around the starting member was the same as in the example except that oxygen was ejected from the fourth ejection port 14 at 20 l / min. ₂ Thus, a cylindrical optical fiber porous base material in which 12 kg of glass fine particles were deposited was obtained.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of glass particles was investigated. The results are shown in Table 4 and FIGS. 3, 5, and 6.
[0026]
[Table 4]

[0027]
From the results of Tables 1 to 4 and FIGS. 3 to 6, the average deposition rate of the glass particles in the examples was 25.0 g / min, and the average deposition efficiency of the glass particles was 58%.
In Comparative Example 1, the average deposition rate of the glass fine particles was 22.0 g / min, and the average deposition efficiency of the glass fine particles was 55%.
In Comparative Example 2, the average deposition rate of the glass fine particles was 23.0 g / min, and the average deposition efficiency of the glass fine particles was 49%.
In Comparative Example 3, the average deposition rate of the glass fine particles was 19.0 g / min, and the average deposition efficiency of the glass fine particles was 45%.
[0028]
Further, from the results of FIG. 5, in the example, the flow rate ratio Vc / Vs between the glass source gas and the additive gas is in the range of 0.5 ≦ Vc / Vs ≦ 3.0 in the initial stage of the deposition of the glass fine particles ( Hereinafter, it is referred to as “range (A)”), and within the range of 0.2 ≦ Vc / Vs ≦ 1.0 (hereinafter referred to as “range (B)”) in the final stage of the deposition of the glass fine particles. Thus, an effective improvement in the deposition rate and efficiency of the fine glass particles was observed.
In Comparative Example 1, the flow rate ratio Vc / Vs was within the range (A) at the initial stage of deposition of the glass particulates, but was outside the range (B) at the end stage of the deposition of the glass particulates. In this case, in the initial stage of the deposition of the glass particulates, the deposition speed and deposition efficiency of the glass particulates similar to those of the examples were shown, but even if the outer diameter of the optical fiber porous preform increased, the glass particulates There was no improvement in deposition rate and deposition efficiency.
In Comparative Example 2, the flow rate ratio Vc / Vs was outside the range (A) at the initial stage of deposition of the glass particulates, and was within the range (B) at the end stage of the deposition of the glass particulates. In this case, as the outer diameter of the optical fiber porous preform increased, the deposition rate and efficiency of the glass particulates improved, but the glass particulate deposition rate at the initial stage of the glass particulate deposition. Finally, no improvement in the deposition rate and deposition efficiency of the glass particles was observed due to the decrease in deposition efficiency.
In Comparative Example 3, the flow rate ratio Vc / Vs was outside the range (A) at the initial stage of deposition of the glass particulates, and outside the range (B) at the end stage of the deposition of the glass particulates. In this case, the improvement in the deposition rate and deposition efficiency of the glass particulates was not so much observed from the initial stage to the end stage of the deposition of the glass particulates.
[0029]
Further, from the results of FIG. 6, in the example, the formula (v / vb) × (D / Db) ^1/2 Of 0.5 ≦ (v / vb) × (D / Db) even when the outer diameter of the optical fiber porous preform increases. ^1/2 Within the range of ≦ 2.0 (hereinafter referred to as “range (C)”), an improvement in the effective deposition rate and efficiency of the glass fine particles was observed.
On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, the formula (v / vb) × (D / Db) ^1/2 As the outer diameter of the optical fiber porous preform increased, the value of became outside the range (C), and no effective improvement in the deposition rate and deposition efficiency of glass fine particles was observed.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention, the outer diameter of the starting member and the porous preform for the optical fiber is changed from the initial stage to the final stage of depositing the glass fine particles. Accordingly, it is possible to deposit glass particles under optimum conditions, so that the deposition efficiency of glass particles can be improved. Further, since the loss of the glass raw material gas or the like is reduced, the deposition rate is also improved. As a result, the manufacturing cost of the optical fiber porous preform can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a glass synthesis burner used in a method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the elapsed time from the start of deposition of glass particulates and the deposition weight of glass particulates.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the variation in the outer diameter of the optical fiber porous preform, the flow rate of the additive gas, and the flow rate of the mixed gas in the examples.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between Vc / Vs and the deposition efficiency of glass particles.
FIG. 6 (v / vb) × (D / Db) ^1/2 It is a graph which shows the relationship between the deposition efficiency of glass fine particles.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st nozzle, 2 ... 2nd nozzle, 3 ... 3rd nozzle, 4 ... Small aperture nozzle, 10 ... Glass synthesis burner, 11 ... 1st , 12 ... second jet, 13 ... third jet, 14 ... fourth jet, 21 ... starting member, 22 ... porous for optical fiber Base material, 23 ... gripping tool

Claims

A mixed gas comprising a glass raw material gas and an additive gas added thereto is introduced into a glass synthesis burner, and the glass raw material gas is hydrolyzed or oxidized in a flame to synthesize glass fine particles. In the manufacturing method of the optical fiber porous preform, which is deposited in the radial direction of the outer peripheral portion of the starting member to obtain the optical fiber porous preform,
An end stage of depositing glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member in the initial stage of depositing glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member, where Vsb is the flow rate per unit time of the glass source gas and Vcb is the flow rate per unit time of the additive gas. Assuming that the flow rate per unit time of the glass source gas at Vse is Vce and the flow rate per unit time of the additive gas is Vce, these relationships are expressed as Vcb / Vsb> Vce / Vse,
Assuming that the flow rate per unit time of the glass raw material gas is Vs and the flow rate per unit time of the additive gas is Vc, these relations are set to 0. 0 in the initial stage of depositing glass fine particles on the outer periphery of the starting member. 5 ≦ Vcb / Vsb ≦ 3.0, 0.2 ≦ Vce / Vse ≦ 1.0 and be porous base for an optical fiber according to claim Rukoto in termination step of depositing fine glass particles on the outer periphery of the starting member A method of manufacturing the material.

In the manufacturing method of the porous preform for optical fibers according to claim 1 ,
A method for producing a porous optical fiber preform, wherein the additive gas is oxygen or hydrogen.