JP4185304B2

JP4185304B2 - Method for producing porous preform for optical fiber

Info

Publication number: JP4185304B2
Application number: JP2002100669A
Authority: JP
Inventors: 寿美夫星野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003300747A

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、さらに詳しくは、コア用バーナから燃焼ガス及びガラス原料を吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させ、その結果生成するガラス微粒子を出発材上に堆積させて、光ファイバのコアとなるべきコア部多孔質ガラス体を形成す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】
一般に、コアとクラッドよりなる光ファイバは、光ファイバ用の多孔質ガラス母材を加熱して透明化させた後、線引きして製造される。光ファイバ用多孔質母材を製造する方法として、例えばＶＡＤ法（ＶａｐｏｒｐｈａｓｅＡｘｉａｌＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付法）が挙げられる。このＶＡＤ法は、複数のポートを有するバーナから、可燃性ガスと支燃性ガスからなる燃焼ガス、及びガラス原料を吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中においてガラス原料を加水分解させて、軸状の出発材上にコアとなるべきガラス微粒子を堆積させるとともに、その周囲にクラッドとなるべきガラス微粒子を堆積させる。
【０００３】
図５に示すように、例えば単一モード光ファイバ用の多孔質母材を製造する場合、コア用バーナ５１により酸水素火炎５２を形成し、この火炎５２中にガラス原料ガスを吹き出して、火炎加水分解により原料ガスをガラス微粒子とし、このガラス微粒子を回転する出発材５５に堆積させて、コア部多孔質ガラス体（コアスート）５３を形成する。同様に、クラッド用バーナ５６により酸水素火炎５７を形成し、この火炎５７の中心よりガラス原料ガスを吹き出して、コアスート５３を取り囲むようにクラッド部多孔質ガラス体５８を形成し、コアスート５３及びクラッド部多孔質ガラス体５８よりなる光ファイバ用多孔質母材６０を得ている。
【０００４】
この種の光ファイバ用多孔質母材の製造に関する技術として、特開昭６３−１２３８２８号公報、特開昭６３−７４９３１号公報、特公昭６２−５０４１８号公報に記載のものが知られている。
【０００５】
（１）特開昭６３−１２３８２８号公報に記載の技術は、多孔質母材の高嵩密度化と合成速度向上の両立を図るために、光ファイバ用多孔質母材を合成する多重管バーナの直径を、多孔質母材の外径の０．２〜０．５倍の範囲内に設定するというものである。
（２）特開昭６３−７４９３１号公報に記載の技術は、コア部多孔質ガラス体の屈折率分布をステップ状にするために、コア部多孔質ガラス体の外周部を、他の部分より高温になるように加熱して、嵩密度を大きくさせるというものである。
（３）特公昭６２−５０４１８号公報に記載の技術は、ガラス合成速度を向上させるために、同心円状の多重管バーナによる内側火炎を外側火炎よりも後退させるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光ファイバの伝送特性の一つである分散特性を向上させるためには、コア部の屈折率分布の形状をステップ状にすることが望ましい。図４に屈折率分布の種類を示す。図４（ａ）はコア部からクラッド部にかけて屈折率の傾斜がある場合を示し、図４（ｂ）はコア部の外周部に局部的に屈折率が大きくなった部分がある場合を示し、図４（ｃ）はコア部からクラッド部にかけての屈折率分布がステップ状になっている場合を示す。
【０００７】
コア部多孔質ガラス体（コアスート）には、屈折率を増加させるためにドーパントであるゲルマニウム（Ｇｅ）が添加されており、光ファイバの屈折率分布は、ドーパントの分布に依存して決まる。ところが、多孔質母材の合成時にコアスートの嵩密度が低いと、脱水透明化する際にコア部のドーパントがクラッド部へ拡散してしまう。その場合、図４（ａ）に示すように、コア部の屈折率分布がステップ状にならず、クラッド部において屈折率が傾斜を持ったものになってしまう。
【０００８】
よって、コア部の屈折率分布を図４（ｃ）のようなステップ状にするためには、コアスートの嵩密度を大きくすることが重要となる。
しかし、前記（１）の技術では、割れにくい程度の嵩密度を有する多孔質体を得ることはできるものの、屈折率の増加のためにドーパントを添加した多孔質体を合成する場合に、多孔質体の外周部付近が加熱不足となって低嵩密度となり、図４（ａ）に示したように屈折率分布がステップ状にならない可能性がある。
【０００９】
また、前記（２）の技術では、コアスートの外周部を加熱することで嵩密度を増加させ、ステップ状の屈折率分布を得ることができるものの、コアスートの外周部分が他の部分より高温になるために、ドーパントの濃度が大きくなり過ぎて、安定した屈折率分布を得ることが難しい。つまり、ドーパントは堆積面の温度が高いほど高濃度にガラス体に添加される性質があり、コアスートの外周部分が高温になると、局部的にドーパントが高濃度にガラス体に添加されやすくなり、その結果、図４（ｂ）に示したようにコアスートの外周部分の屈折率が局部的に大きくなってしまうことがある。局部的に高濃度のドーパントが添加された場合、ガラスの組成が急激に変化しているため、線引時に構造欠陥が生じやすく好ましくない。
【００１０】
また、前記（３）の技術では、多重管バーナで外側火炎のみをガラス堆積面に近付けることで、ガラス合成速度を上げることができるものの、（２）の技術と同様に、コアスートの外周部のみ高温になりやすく、安定した屈折率分布を得ることが難しい。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、径方向で均一な嵩密度分布を持つコア部多孔質ガラス体を製造することができ、それにより安定した屈折率分布を有する光ファイバを作ることのできる、光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の請求項１に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、コア用バーナから燃焼ガス及びガラス原料を供給し、ガラス微粒子を生成し、堆積させて、光ファイバのコアとなるべきコア部多孔質ガラス体を形成する光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記コア用バーナのガス吹出口の直径が、コア部多孔質ガラス体の外径の０．５〜１．０倍の範囲に設定され、前記燃焼ガスを構成する酸素ガスの流速を、４〜１６ｍ／秒の範囲に設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、コア用バーナのガス吹出口の直径が、コア部多孔質ガラス体の外径の０．５〜１．０倍の範囲に設定されている。このように設定されたコア用バーナを使用することによって、径方向で均一な嵩密度分布を持つコア部多孔質ガラス体を安定して製造することができる。
ここで、ガス吹出口の直径とは、燃焼ガスを構成する可燃性ガス及び支燃性ガスの何れかが噴出されるポートの直径のうち最大のものを指す。よって、多重管バーナの最外層ポートから可燃性ガス、支燃性ガス以外の不活性シールガスを流すような場合は、その最外層ポートの直径は含まない。
また、燃焼ガスとは、水素を含有する可燃性ガスと、酸素を含有する支燃性ガスとから構成されるものであり、ガラス原料とは、ケイ素を含有する例えば四塩化ケイ素を指す。
また、請求項１に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、コア用バーナから吹き出す酸素ガスの流速を４〜１６ｍ／秒の範囲に設定する。火炎の広がりに影響を及ぼす酸素ガスの流速をこのような範囲に設定することにより、火炎の広がりを抑えるとともに、ガラス微粒子の堆積効率を良好に保つことができる。
【００１４】
また、上記目的を達成するための本発明の請求項２に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、コア用バーナから燃焼ガス及びガラス原料を供給し、ガラス微粒子を生成し、堆積させて、光ファイバのコアとなるべきコア部多孔質ガラス体を形成する光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記コア用バーナのガス吹出口の直径が、コア部多孔質ガラス体の外径の０．５〜１．０倍の範囲に設定され、前記コア用バーナは、前記ガス吹出口が有する複数のガス吹出ポートの先端位置がガス流れ方向にずれており、その相互ずれ量が、３０ｍｍ以内に収められていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、コア用バーナのガス吹出口の直径が、コア部多孔質ガラス体の外径の０．５〜１．０倍の範囲に設定されている。このように設定されたコア用バーナを使用することによって、径方向で均一な嵩密度分布を持つコア部多孔質ガラス体を安定して製造することができる。
また、請求項２に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、前記コア用バーナは、前記ガス吹出口が有する複数のガス吹出ポートの先端位置がガス流れ方向にずれており、その相互ずれ量が、３０ｍｍ以内に収められている。このようなコア用バーナを用いることにより、コア部多孔質ガラス体の一部分が他の部分より高温になってしまうことがなく、コア部多孔質ガラス体の径方向の嵩密度分布を均一にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法の実施の形態を示す概略図、図２は図１に示すコア用バーナの模式図であり、（ａ）はガス吹出口から見た平面図、（ｂ）は要部断面図である。図３は第２実施例に用いられたコア用バーナを示す平面図である。また、図４は屈折率分布の例であり、（ａ）はクラッド部にかけて屈折率の傾斜がある場合を示し、（ｂ）はコア部の外周部に局部的に屈折率が大きくなった部分がある場合を示し、（ｃ）はコア部からクラッド部にかけての屈折率分布がステップ状になっている場合を示す図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、光ファイバ用多孔質母材１０を構成するコア部多孔質ガラス体（コアスート）３とクラッド部多孔質ガラス体８を、それぞれ別のコア用バーナ１とクラッド用バーナ６を用いて同時に形成するものである。
コア用バーナ１により酸水素火炎２を形成し、この火炎２中にガラス原料ガスを吹き出して、火炎加水分解により原料ガスをガラス微粒子とし、このガラス微粒子を回転する軸状の出発材５に堆積させて、コアスート３を形成する。同様に、クラッド用バーナ６により酸水素火炎７を形成し、この火炎７の中心よりガラス原料ガスを吹き出して、コア部多孔質ガラス体３を取り囲むようにクラッド部多孔質ガラス体８を形成し、コアスート３及びクラッド部多孔質ガラス体８よりなる光ファイバ用多孔質母材１０を得る。
【００２０】
ところで、本発明者は、径方向で均一な嵩密度分布を持つコアスート３を作製するために、図１に示すコア用バーナ１の大きさとコアスート３の大きさの関係に着目して検討した。その結果、コアスート３の全体を均一な嵩密度とする方法として、コア用バーナ１の大きさには適正範囲があることを見出した。
【００２１】
即ち、コア用バーナ１の直径がコアスート３の外径より大きくなると、コア用バーナ１の火炎がコアスート３の側面まで加熱することになり、コアスートの外周部分の嵩密度が増加することになる。また、コア用バーナ１の直径がコアスート３の外径の０．５倍以下となると、コアスート３の外周部付近の加熱が弱くなり、コアスート３の外周部の嵩密度が低下することになることが分かった。
【００２２】
従って、コア用バーナ１の直径は、コアスート３の外径に対して０．５〜１．０倍の範囲が望ましい。その場合、火炎の広がりを抑えるために、酸素ガスの流速を適正範囲内とするのが望ましい。即ち、コア用バーナ１の直径が適正であっても、火炎が広がってしまうと均一な嵩密度が得にくくなるため、火炎の広がりを抑える必要があり、そのために酸素ガスの流速をある程度大きくする必要がある。
【００２３】
具体的には、図２に示すような構造を有する同心円状の多重管バーナをコア用バーナ１として使用した場合、中心の第１ポートＰ１に四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）と四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）と水素（Ｈ₂）を、第２，第６ポートＰ２，Ｐ６に水素（Ｈ₂）を供給し、第４，第８ポートＰ４，Ｐ８に酸素（Ｏ₂）を供給し、第３，第５，第７ポートＰ３，Ｐ５，Ｐ７にシール用の不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する。そして、その際に、第４ポートＰ４の酸素ガスの流速を４ｍ／秒以上にする。そうすることで、火炎の広がりを抑えることができて、コアスート３の径方向の嵩密度分布を均一にすることができる。ここで、酸素ガスの流速を４ｍ／秒未満にした場合は、火炎が必要以上に広がってしまい、コアスート３の外周部分の嵩密度が低くなってしまう。なお、酸素ガスの流速が１６ｍ／秒を超えると、コアスート３の加熱効率が低下することから、酸素ガスの流速は４〜１６ｍ／秒に設定するのが好ましい。
【００２４】
また、適正な酸素ガス流速（４〜１６ｍ／秒）の設定は、第４ポートＰ４から噴出させる場合に限られるわけではなく、上記の例では第８ポートＰ８から噴出させる場合に適用しても良く、さらに酸素を別のポートから噴出させる場合にも適用することができる。
【００２５】
また、好ましくは、コア用バーナ１のガス吹出し口からガラス微粒子の堆積面までの距離を、５〜３０ｃｍに設定すると良い。これにより、火炎の広がりを適正な範囲に抑えることができて、コアスート３の径方向の嵩密度分布を均一にすることができる。
【００２６】
また、本発明に用いる可燃性ガスとしては、水素以外に、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈などの炭化水素も採用できる。また、原料ポートには水素ではなく酸素を混入して供給することも可能である。
さらに、好ましい形態として、コア用バーナ１の複数のガス噴出ポートの先端位置を、ガス流れ方向にほぼ一致させておくのが良い。すなわち、ガラス合成速度向上のために、二重火炎バーナの場合に外側火炎の噴出ポートの先端を内側火炎の噴出ポートよりも突き出させる形態とする方法があるが、このような場合は外側火炎のみ堆積面に近付くことになり、コアスート外周部分が他の部分より加熱されてしまう欠点があるためである。
そこで本発明者は、検討の結果、コアスートの径方向の嵩密度分布を均一にするために、図２（ｂ）に示すように、多重管バーナ（コア用バーナ１）の突き出し長さＬを、３０ｍｍ以内に収めるべきであることを確認した。
この長さＬが３０ｍｍを超えると、コアスート３の外周部分が他の部分より高温になり、高温となった部分の嵩密度が他の部分より高くなってしまう。
【００２７】
（第１実施例）
次に、本発明に係る第１実施例について説明する。
本実施例では、上述した実施の形態のように、図１に示した態様で光ファイバ用多孔質母材を製造した。
コア用バーナ１として、図２に示した同心円状の多重管バーナを使用し、中心の第１ポートＰ１に四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）と四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）と水素（Ｈ₂）を供給し、第２，第６ポートＰ２，Ｐ６に水素（Ｈ₂）を供給し、第４，第８ポートＰ４，Ｐ８に酸素（Ｏ₂）を供給し、第３，第５，第７ポートＰ３，Ｐ５，Ｐ７にシール用の不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給しながら、コアスート３を製造した。
これと同時に、クラッド用バーナ６によってコアスート３を取り囲むようにクラッド部多孔質ガラス体８を形成し、コアスート３及びクラッド部多孔質ガラス体８よりなる光ファイバ用多孔質母材１０を得た。
【００２８】
コア用バーナ１の構造として、第８ポートＰ８の直径は３０ｍｍであり、外側火炎の噴出ポート（Ｐ５〜Ｐ８）を内側火炎の噴出ポート（Ｐ１〜Ｐ４）より５ｍｍだけ前方に突き出させている。また、第４ポートＰ４の酸素の流速を１４ｍ／秒に設定した。さらに、内側火炎の噴出ポート（Ｐ１〜Ｐ４）からコアスート３の堆積面までの距離が２０ｃｍとなるように設定した。
【００２９】
以上の条件により製造したコアスート３の直径は３５ｍｍであった。その結果、コアスート３の径方向の嵩密度は０．１５〜０．１８ｇ／ｃｍ³の範囲内となり、光ファイバの屈折率分布は、図４（ｃ）に示したようにステップ状のものとなった。
【００３０】
（第２実施例）
次に、本発明に係る第２実施例について説明する。
本実施例では、上述した実施の形態のように、図１に示した態様で光ファイバ用多孔質母材を製造した。
但し、本実施例が上記の第１実施例と異なる点は、使用したコア用バーナの形態である。図３に示すように、コア用バーナ１１として、同心円状のポートの間に小径のポートであるノズルＱが複数配置されたものを用いた。
コア用バーナ１１の中心の第１ポートＰ１に四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）と四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）と水素（Ｈ₂）を供給し、第３ポートＰ３に水素（Ｈ₂）を供給し、小径のノズルＱと第５ポートＰ５に酸素（Ｏ₂）を供給し、第２，第４ポートＰ２，Ｐ４にシール用の不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給しながら、コアスート３を製造した。
【００３１】
コア用バーナ１１の構造として、第５ポートＰ５の外周の直径は３０ｍｍであり、全てのポート及びノズルの先端面を一致させた。また、第５ポートＰ５の酸素の流速を９ｍ／秒に設定した。さらに、噴出ポートからコアスート３の堆積面までの距離が１０ｃｍとなるように設定した。
【００３２】
以上の条件により製造したコアスート３の直径は３０ｍｍであった。その結果、コアスート３の径方向の嵩密度は０．２０〜０．２２ｇ／ｃｍ³の範囲内となり、光ファイバの屈折率分布は、図４（ｃ）に示したようにステップ状のものとなった。
【００３３】
【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、コア用バーナとして、ガス吹出口の直径がコア部多孔質ガラス体の外径の０．５〜１．０倍の範囲に設定されたものを使用する。このように設定されたコア用バーナを使用することによって、径方向で均一な嵩密度分布を持つコア部多孔質ガラス体を安定して製造することができる。
また、コア用バーナから吹き出す酸素ガスの流速を４〜１６ｍ／秒の範囲に設定することにより、火炎の広がりを抑えるとともに、ガラス微粒子の堆積効率を良好に保つことができる。
さらに、コア用バーナとして、複数のガス吹出ポートの先端位置のガス流れ方向における相互ずれ量を３０ｍｍ以内に収めたものを用いることにより、コア部多孔質ガラス体の一部分が他の部分より高温になってしまうことがなく、コア部多孔質ガラス体の径方向の嵩密度分布を均一にすることができる。
【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の実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１に示すコア用バーナの模式図であり、（ａ）はガス吹出口から見た平面図、（ｂ）は要部断面図である。
【図３】第２実施例に用いられたコア用バーナを示す平面図である。
【図４】屈折率分布の例であり、（ａ）はクラッド部にかけて屈折率の傾斜がある場合を示し、（ｂ）はコア部の外周部に局部的に屈折率が大きくなった部分がある場合を示し、（ｃ）はコア部からクラッド部にかけての屈折率分布がステップ状になっている場合を示す図である。
【図５】従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法の実施の形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１コア用バーナ
２酸水素火炎
３コアスート（コア部多孔質ガラス体）
５出発材
６クラッド用バーナ
７酸水素火炎
８クラッド部多孔質ガラス体
１０光ファイバ用多孔質母材
１１コア用バーナ（第２実施例）
Ｐ１〜Ｐ８ポート（ガス吹出ポート）
Ｑノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a porous preform for an optical fiber, and more specifically, blows out a combustion gas and a glass raw material from a core burner, hydrolyzes the glass raw material in an oxyhydrogen flame generated by combustion of the combustion gas, The present invention relates to a method for producing a porous preform for an optical fiber in which glass fine particles generated as a result are deposited on a starting material to form a core porous glass body to be a core of an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
In general, an optical fiber composed of a core and a clad is manufactured by heating a porous glass preform for optical fiber to make it transparent, and then drawing. As a method for producing a porous preform for an optical fiber, for example, a VAD method (Vapor phase Axial Deposition) is mentioned. In this VAD method, a combustion gas composed of a combustible gas and a combustion-supporting gas and a glass material are blown out from a burner having a plurality of ports, and the glass material is hydrolyzed in an oxyhydrogen flame generated by the combustion of the combustion gas. The glass fine particles to be the core are deposited on the axial starting material, and the glass fine particles to be the cladding are deposited around the glass fine particles.
[0003]
As shown in FIG. 5, for example, when a porous preform for a single mode optical fiber is manufactured, an oxyhydrogen flame 52 is formed by a core burner 51, and a glass raw material gas is blown into the flame 52 so as to form a flame. The raw material gas is made into glass fine particles by hydrolysis, and the glass fine particles are deposited on the rotating starting material 55 to form a core portion porous glass body (core soot) 53. Similarly, an oxyhydrogen flame 57 is formed by the clad burner 56, a glass raw material gas is blown out from the center of the flame 57, and a clad porous glass body 58 is formed so as to surround the core soot 53. An optical fiber porous preform 60 made of a partially porous glass body 58 is obtained.
[0004]
As techniques relating to the production of this type of optical fiber porous preform, those described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 63-123828, 63-74931, and 62-50418 are known. .
[0005]
(1) The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-123828 is a multi-tube burner for synthesizing a porous preform for optical fibers in order to achieve both high bulk density and improved synthesis speed of the porous preform. Is set within a range of 0.2 to 0.5 times the outer diameter of the porous base material.
(2) The technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 63-74931 is a technique in which the outer peripheral portion of the core porous glass body is moved from other portions in order to make the refractive index distribution of the core porous glass body stepwise. It is heated to a high temperature to increase the bulk density.
(3) The technique described in Japanese Examined Patent Publication No. Sho 62-50418 is to retract the inner flame by a concentric multi-tube burner from the outer flame in order to improve the glass synthesis rate.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to improve the dispersion characteristic, which is one of the transmission characteristics of the optical fiber, it is desirable that the shape of the refractive index distribution of the core part is stepped. FIG. 4 shows the types of refractive index distribution. 4 (a) shows a case where there is a refractive index gradient from the core part to the clad part, and FIG. 4 (b) shows a case where there is a part where the refractive index is locally increased on the outer periphery of the core part. FIG. 4C shows a case where the refractive index distribution from the core part to the clad part is stepped.
[0007]
In order to increase the refractive index, germanium (Ge), which is a dopant, is added to the core porous glass body (core soot), and the refractive index distribution of the optical fiber is determined depending on the distribution of the dopant. However, if the bulk density of the core soot is low during the synthesis of the porous base material, the dopant in the core part diffuses into the cladding part during dehydration and transparency. In this case, as shown in FIG. 4A, the refractive index distribution of the core portion is not stepped, and the refractive index is inclined in the cladding portion.
[0008]
Therefore, it is important to increase the bulk density of the core soot so that the refractive index distribution of the core portion is stepped as shown in FIG.
However, with the technique (1), a porous body having a bulk density that is difficult to break can be obtained. However, when a porous body to which a dopant is added to increase the refractive index is synthesized, There is a possibility that the vicinity of the outer peripheral portion of the body becomes insufficiently heated and has a low bulk density, and the refractive index distribution does not become stepped as shown in FIG.
[0009]
In the technique (2), although the bulk density can be increased by heating the outer peripheral portion of the core soot to obtain a step-like refractive index distribution, the outer peripheral portion of the core soot becomes hotter than the other portions. For this reason, the dopant concentration becomes too high, and it is difficult to obtain a stable refractive index distribution. In other words, the higher the temperature of the deposition surface, the higher the concentration of the dopant, the higher the concentration of the dopant added to the glass body, and the higher the temperature of the outer periphery of the core soot, the higher the concentration of the dopant locally in the glass body. As a result, as shown in FIG. 4B, the refractive index of the outer peripheral portion of the core soot may locally increase. When a high-concentration dopant is added locally, the composition of the glass changes abruptly, which is not preferable because structural defects are likely to occur during drawing.
[0010]
In the technique (3), the glass synthesis speed can be increased by bringing only the outer flame close to the glass deposition surface with a multi-tube burner. However, as in the technique (2), only the outer periphery of the core soot is used. High temperature is likely to occur, and it is difficult to obtain a stable refractive index distribution.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can produce a core porous glass body having a uniform bulk density distribution in the radial direction, thereby having a stable refractive index distribution. An object of the present invention is to provide a method for producing a porous preform for an optical fiber that can produce an optical fiber.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a porous optical fiber preform according to claim 1 of the present invention supplies a combustion gas and a glass raw material from a core burner, generates and deposits glass particles, In the method for manufacturing a porous preform for an optical fiber that forms a core porous glass body to be a core of an optical fiber, the diameter of the gas outlet of the core burner is equal to the outer diameter of the core porous glass body. It is set in a range of 0.5 to 1.0 times, and a flow rate of oxygen gas constituting the combustion gas is set in a range of 4 to 16 m / sec .
[0013]
According to the method for producing a porous preform for an optical fiber according to claim 1, the diameter of the gas outlet of the core burner is 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the core porous glass body. Set to range. By using the core burner set as described above, the core porous glass body having a uniform bulk density distribution in the radial direction can be stably produced.
Here, the diameter of the gas outlet refers to the largest of the diameters of the ports through which either the combustible gas or the combustion-supporting gas constituting the combustion gas is ejected. Therefore, when an inert seal gas other than the combustible gas and the combustion-supporting gas is allowed to flow from the outermost layer port of the multi-tube burner, the diameter of the outermost layer port is not included.
The combustion gas is composed of a combustible gas containing hydrogen and a combustion-supporting gas containing oxygen, and the glass raw material refers to, for example, silicon tetrachloride containing silicon.
According to the method for producing a porous preform for an optical fiber according to claim 1, the flow rate of the oxygen gas blown from the core burner is set in the range of 4 to 16 m / sec. By setting the flow rate of the oxygen gas that affects the spread of the flame within such a range, the spread of the flame can be suppressed and the deposition efficiency of the glass fine particles can be kept good.
[0014]
Moreover, in order to achieve the above object, a method for producing a porous optical fiber preform according to claim 2 of the present invention supplies a combustion gas and a glass raw material from a core burner to generate and deposit glass particles. In the method of manufacturing a porous preform for an optical fiber that forms a core porous glass body to be a core of an optical fiber, the diameter of the gas outlet of the core burner is set to be outside of the core porous glass body. The core burner is set in a range of 0.5 to 1.0 times the diameter, and the tip positions of a plurality of gas outlet ports of the gas outlet are displaced in the gas flow direction, and the amount of mutual displacement is , 30 mm or less.
[0015]
According to the method for producing a porous preform for an optical fiber according to claim 2, the diameter of the gas outlet of the core burner is 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the core porous glass body. Set to range. By using the core burner set as described above, the core porous glass body having a uniform bulk density distribution in the radial direction can be stably produced.
According to the method for manufacturing a porous preform for an optical fiber according to claim 2, in the core burner, tip positions of a plurality of gas outlet ports of the gas outlet are shifted in the gas flow direction. The mutual deviation amount is within 30 mm. By using such a burner for the core, a part of the core part porous glass body does not become hotter than the other part, and the bulk density distribution in the radial direction of the core part porous glass body is made uniform. be able to.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention, FIG. 2 is a schematic view of a core burner shown in FIG. 1, and (a) is a view from a gas outlet. The top view and (b) are principal part sectional drawings. FIG. 3 is a plan view showing the core burner used in the second embodiment. FIG. 4 shows an example of the refractive index distribution, where (a) shows a case where the refractive index is inclined toward the cladding part, and (b) is a part where the refractive index is locally increased at the outer peripheral part of the core part. (C) is a figure which shows the case where the refractive index distribution from a core part to a clad part is step shape.
[0019]
As shown in FIG. 1, the manufacturing method of the optical fiber porous preform of the present embodiment includes a core porous glass body (core soot) 3 and a clad porous glass constituting the optical fiber porous preform 10. The body 8 is formed simultaneously using different core burners 1 and cladding burners 6, respectively.
An oxyhydrogen flame 2 is formed by the core burner 1, a glass raw material gas is blown into the flame 2, the raw material gas is made into glass fine particles by flame hydrolysis, and the glass fine particles are deposited on a rotating shaft-shaped starting material 5. As a result, the core soot 3 is formed. Similarly, an oxyhydrogen flame 7 is formed by the cladding burner 6, and a glass raw material gas is blown out from the center of the flame 7 to form a cladding portion porous glass body 8 so as to surround the core portion porous glass body 3. Then, an optical fiber porous preform 10 comprising the core soot 3 and the clad porous glass body 8 is obtained.
[0020]
By the way, in order to produce the core soot 3 having a uniform bulk density distribution in the radial direction, the present inventor has focused attention on the relationship between the size of the core burner 1 and the size of the core soot 3 shown in FIG. As a result, it has been found that there is an appropriate range in the size of the core burner 1 as a method for making the entire core soot 3 uniform in bulk density.
[0021]
That is, when the diameter of the core burner 1 becomes larger than the outer diameter of the core soot 3, the flame of the core burner 1 is heated to the side surface of the core soot 3, and the bulk density of the outer peripheral portion of the core soot increases. Moreover, when the diameter of the core burner 1 is 0.5 times or less of the outer diameter of the core soot 3, the heating in the vicinity of the outer periphery of the core soot 3 is weakened, and the bulk density of the outer periphery of the core soot 3 is reduced. I understood.
[0022]
Therefore, the diameter of the core burner 1 is preferably in the range of 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the core soot 3. In that case, in order to suppress the spread of the flame, it is desirable to set the flow rate of the oxygen gas within an appropriate range. That is, even if the diameter of the core burner 1 is appropriate, it is difficult to obtain a uniform bulk density when the flame spreads, and therefore it is necessary to suppress the spread of the flame. For this reason, the flow rate of oxygen gas is increased to some extent. There is a need.
[0023]
Specifically, when a concentric circular tube burner having a structure as shown in FIG. 2 is used as the core burner 1, silicon tetrachloride (SiCl ₄ ) and germanium tetrachloride (GeCl ₄ ) are connected to the central first port P1. ₄ ) and hydrogen (H ₂ ), hydrogen (H ₂ ) is supplied to the second and sixth ports P2 and P6, oxygen (O ₂ ) is supplied to the fourth and eighth ports P4 and P8, and the third , Argon (Ar) gas which is an inert gas for sealing is supplied to the fifth and seventh ports P3, P5 and P7. At that time, the flow rate of the oxygen gas in the fourth port P4 is set to 4 m / second or more. By doing so, the spread of the flame can be suppressed, and the bulk density distribution in the radial direction of the core soot 3 can be made uniform. Here, when the flow rate of oxygen gas is less than 4 m / sec, the flame spreads more than necessary, and the bulk density of the outer peripheral portion of the core soot 3 becomes low. In addition, since the heating efficiency of the core soot 3 will fall when the flow rate of oxygen gas exceeds 16 m / sec, it is preferable to set the flow rate of oxygen gas to 4-16 m / sec.
[0024]
In addition, the setting of an appropriate oxygen gas flow rate (4 to 16 m / sec) is not limited to the case of jetting from the fourth port P4, and in the above example, it may be applied to the case of jetting from the eighth port P8. In addition, it can also be applied to a case where oxygen is ejected from another port.
[0025]
Preferably, the distance from the gas outlet of the core burner 1 to the glass particulate deposition surface is set to 5 to 30 cm. Thereby, the spread of a flame can be suppressed to an appropriate range, and the bulk density distribution in the radial direction of the core soot 3 can be made uniform.
[0026]
In addition to hydrogen, hydrocarbons such as CH ₄ , C ₂ H ₆ , and C ₃ H ₈ can also be used as the combustible gas used in the present invention. In addition, it is possible to supply oxygen instead of hydrogen into the raw material port.
Furthermore, as a preferred embodiment, the tip positions of the plurality of gas ejection ports of the core burner 1 are preferably made to substantially coincide with the gas flow direction. That is, in order to improve the glass synthesis speed, there is a method in which the tip of the outer flame ejection port protrudes from the inner flame ejection port in the case of a double flame burner. This is because the outer peripheral portion of the core soot is heated more than other portions because it approaches the deposition surface.
Therefore, as a result of the study, the present inventor has set the protrusion length L of the multi-tube burner (core burner 1) as shown in FIG. 2 (b) in order to make the bulk density distribution in the radial direction of the core soot uniform. , It was confirmed that it should be within 30 mm.
When this length L exceeds 30 mm, the outer peripheral part of the core soot 3 becomes hotter than the other part, and the bulk density of the part that has become high becomes higher than the other part.
[0027]
(First embodiment)
Next, a first embodiment according to the present invention will be described.
In this example, as in the above-described embodiment, a porous preform for an optical fiber was manufactured in the mode shown in FIG.
As the core burner 1, the concentric multi-tube burner shown in FIG. 2 is used, and silicon tetrachloride (SiCl ₄ ), germanium tetrachloride (GeCl ₄ ), and hydrogen (H ₂ ) are supplied to the first port P1 at the center. Then, hydrogen (H ₂ ) is supplied to the second and sixth ports P2 and P6, oxygen (O ₂ ) is supplied to the fourth and eighth ports P4 and P8, and the third, fifth and seventh ports are supplied. Core soot 3 was manufactured while supplying argon (Ar) gas, which is an inert gas for sealing, to P3, P5, and P7.
At the same time, the clad porous glass body 8 was formed so as to surround the core soot 3 with the clad burner 6, and an optical fiber porous preform 10 comprising the core soot 3 and the clad porous glass body 8 was obtained.
[0028]
As a structure of the core burner 1, the diameter of the eighth port P8 is 30 mm, and the outer flame ejection ports (P5 to P8) are projected forward by 5 mm from the inner flame ejection ports (P1 to P4). Further, the flow rate of oxygen at the fourth port P4 was set to 14 m / sec. Furthermore, it set so that the distance from the ejection port (P1-P4) of an inner flame to the deposition surface of the core soot 3 might be set to 20 cm.
[0029]
The diameter of the core soot 3 manufactured under the above conditions was 35 mm. As a result, the bulk density in the radial direction of the core soot 3 is in the range of 0.15 to 0.18 g / cm ³ , and the refractive index distribution of the optical fiber is stepped as shown in FIG. became.
[0030]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
In this example, as in the above-described embodiment, a porous preform for an optical fiber was manufactured in the mode shown in FIG.
However, this embodiment differs from the first embodiment in the form of the core burner used. As shown in FIG. 3, a core burner 11 in which a plurality of nozzles Q, which are small-diameter ports, are arranged between concentric ports is used.
Supplying a first port P1 to the silicon tetrachloride in the center of the core burner 11 (SiCl ₄₎ and germanium tetrachloride (GeCl ₄₎ and hydrogen (H _2), supplying a hydrogen (H ₂₎ to the third port P3 While supplying oxygen (O ₂ ) to the small-diameter nozzle Q and the fifth port P5 and supplying argon (Ar) gas, which is an inert gas for sealing, to the second and fourth ports P2 and P4, the core soot 3 Manufactured.
[0031]
As the structure of the core burner 11, the outer diameter of the fifth port P5 was 30 mm, and all the ports and the tip surfaces of the nozzles were made to coincide. Further, the flow rate of oxygen at the fifth port P5 was set to 9 m / second. Furthermore, the distance from the ejection port to the deposition surface of the core soot 3 was set to 10 cm.
[0032]
The diameter of the core soot 3 manufactured under the above conditions was 30 mm. As a result, the bulk density in the radial direction of the core soot 3 is in the range of 0.20 to 0.22 g / cm ³ , and the refractive index distribution of the optical fiber is stepped as shown in FIG. became.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for producing a porous preform for an optical fiber of the present invention, as the core burner, the diameter of the gas outlet is 0.5 to 1. mm of the outer diameter of the core porous glass body. Use the one set in the range of 0 times. By using the core burner set as described above, the core porous glass body having a uniform bulk density distribution in the radial direction can be stably produced.
Moreover, by setting the flow rate of the oxygen gas blown from the core burner in the range of 4 to 16 m / sec, it is possible to suppress the spread of the flame and to keep the deposition efficiency of the glass fine particles well.
Furthermore, as a burner for the core, a part of the core porous glass body is heated to a higher temperature than the other part by using a core burner in which the amount of misalignment in the gas flow direction at the tip positions of the plurality of gas blowing ports is within 30 mm. The bulk density distribution in the radial direction of the core porous glass body can be made uniform.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a method for producing a porous preform for an optical fiber according to the present invention.
2A and 2B are schematic views of the core burner shown in FIG. 1, wherein FIG. 2A is a plan view seen from a gas outlet, and FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a core burner used in a second embodiment.
FIGS. 4A and 4B are examples of refractive index distributions, where FIG. 4A shows a case where there is a gradient in refractive index over a cladding portion, and FIG. 4B shows a portion where the refractive index is locally increased on the outer peripheral portion of the core portion. (C) is a diagram showing a case where the refractive index distribution from the core part to the clad part is stepped.
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of a conventional method for producing a porous preform for an optical fiber.
[Explanation of symbols]
1 Core Burner 2 Oxyhydrogen Flame 3 Core Soot (Core Porous Glass Body)
5 Starting Material 6 Clad Burner 7 Oxyhydrogen Flame 8 Clad Portion Porous Glass Body 10 Optical Fiber Porous Base Material 11 Core Burner (Second Example)
P1 to P8 ports (gas outlet ports)
Q nozzle

Claims

In a method for producing a porous preform for an optical fiber, in which a combustion gas and a glass raw material are supplied from a core burner to generate and deposit glass fine particles to form a core porous glass body to be a core of an optical fiber ,
The diameter of the gas outlet of the core burner is set in a range of 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the core porous glass body ,
A method for producing a porous preform for an optical fiber , wherein a flow rate of oxygen gas constituting the combustion gas is set in a range of 4 to 16 m / sec .

In a method for producing a porous preform for an optical fiber, in which a combustion gas and a glass raw material are supplied from a core burner to generate and deposit glass fine particles to form a core porous glass body to be a core of an optical fiber ,
The diameter of the gas outlet of the core burner is set to a range of 0.5 to 1.0 times the outer diameter of the core porous glass body,
The core burner has a plurality of gas blowout ports provided in the gas blowout ports, the tip positions of which are displaced in the gas flow direction, and the mutual shift amount is within 30 mm. A method for producing a porous base material.