JP4252871B2 - Optical fiber preform manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、光通信に使用する光ファイバ用母材の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform used for optical communication.

一般に、光通信に用いる光ファイバ用母材の製造方法として、ＶＡＤ(Vapor-phase Axial Deposition)法、ＯＶＤ(Outside Vapor phase Deposition)法、ＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapour Deposition)法、ＰＣＶＤ(Plasma Chemical Vapour Deposition)法、ＲＩＣ(Rod In Cylinder)法、ＲＩＴ(Rod In Tube)法、あるいはこれらを組み合わせて製造する方法などいくつかのオーソドックスな製造方法が知られている。   In general, as a method of manufacturing a preform for an optical fiber used for optical communication, VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method, OVD (Outside Vapor phase Deposition) method, MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) method, PCVD (Plasma Chemical Vapor Deposition) ) Method, RIC (Rod In Cylinder) method, RIT (Rod In Tube) method, or a method of manufacturing by combining them, several orthodox manufacturing methods are known.

これらの方法は、その特徴から大きく2つに分けることができる。ＶＡＤ法やＯＶＤ法のようにターゲットとなるガラスロッドに二酸化ケイ素や二酸化ゲルマニウムに代表される材料をスート層として堆積させ、その後加熱、脱水、焼結させることにより光ファイバ用母材とする方法と、ＲＩＣ法やＲＩＴ法のようにガラス体同士を加熱、溶融することによって光ファイバ用母材とする方法である。   These methods can be roughly divided into two according to their characteristics. A method of depositing a material typified by silicon dioxide or germanium dioxide as a soot layer on a target glass rod as in the VAD method or OVD method, followed by heating, dehydration, and sintering to form a base material for an optical fiber; This is a method of forming a preform for an optical fiber by heating and melting glass bodies like the RIC method and the RIT method.

ＶＡＤ法やＯＶＤ法に代表される、スートを堆積させる方法は、比較的単純な屈折率分布形状（以下、プロファイルという）を有する製品の製造に向いているとされ、広く採用されている。   The soot deposition method represented by the VAD method and the OVD method is suitable for manufacturing a product having a relatively simple refractive index profile (hereinafter referred to as a profile), and is widely adopted.

この内、ＯＶＤ法は、図７に示すように、中心軸を中心に回転しているガラスロッド２０の外周に、前記ガラスロッド２０の長手方向に且つ前記ガラスロッド２０と相対的に移動するスート生成用バーナ２１が配置され、このスート生成用バーナ２１にはシリコンを含む原料ガス、酸素並びに水素ガスが供給されてその酸素並びに水素ガスを主体とする火炎２２中で前記原料ガスが化学反応して二酸化珪素のスート２３が形成され、この生成されたスート２３をターゲットとなる前記ガラスロッド２０の表面にスート層２４として堆積させて光ファイバ用母材を製造する方法である。
ここで、ガラスロッド２０はその外周に前記スート２３を堆積させるための部材であり、例えば軸心に配置された高屈折率のコアの外周に低屈折率のクラッドが配置されて形成されたガラス棒２０ｂの両端に支持棒２０ａが配置されたもので構成されている。 Among these, the OVD method is a soot that moves relative to the glass rod 20 in the longitudinal direction of the glass rod 20 on the outer periphery of the glass rod 20 rotating around the central axis as shown in FIG. A generating burner 21 is disposed, and the soot generating burner 21 is supplied with a raw material gas containing silicon, oxygen and hydrogen gas, and the raw material gas chemically reacts in a flame 22 mainly composed of the oxygen and hydrogen gas. Thus, a soot 23 of silicon dioxide is formed, and the soot 23 thus produced is deposited as a soot layer 24 on the surface of the glass rod 20 as a target to manufacture a preform for optical fiber.
Here, the glass rod 20 is a member for depositing the soot 23 on the outer periphery thereof. For example, the glass rod 20 is formed by arranging a low refractive index clad on the outer periphery of a high refractive index core disposed in the axial center. The support bar 20a is arranged at both ends of the bar 20b.

しかしながら、上記ＯＶＤ法は、ガラスロッド２０に対して粉体であるスート２３を堆積させるため、その界面を境として大きな密度差を有する半製品が形成される。この半製品をガラス化する過程において密度差に起因する外観不良（結晶化部分の生成など）が界面近傍にて発生することが多かった   However, since the OVD method deposits soot 23 which is powder on the glass rod 20, a semi-finished product having a large density difference is formed at the interface. In the process of vitrifying this semi-finished product, appearance defects (such as the formation of crystallized parts) due to density differences often occurred near the interface.

従来、これらを改善する光ファイバ用母材の製造方法として図６に示すものが公知である（例えば、特許文献１）
即ち、このＯＶＤ法は、スート生成用バーナ２１の前後に加熱用バーナ２１ａ、２１ｂを配置し、前方の加熱用バーナ２１ａによって二酸化珪素の堆積前にスート堆積面を十分に高め、後方の加熱用バーナ２１ｂによって堆積面を十分に焼き固めて、スート層２４の平均密度を０．４〜１．２ｇ／ｃｍ３のものに製造し、従来の欠点である光ファイバ母材の端部及び表層でクラックが発生するのを防止するものである Conventionally, what is shown in FIG. 6 is known as a manufacturing method of the optical fiber preform for improving these (for example, Patent Document 1).
That is, in this OVD method, heating burners 21a and 21b are arranged before and after the soot generating burner 21, and the soot deposition surface is sufficiently enhanced before the silicon dioxide is deposited by the front heating burner 21a. The deposited surface is sufficiently baked and hardened by the burner 21b to produce an average density of the soot layer 24 of 0.4 to 1.2 g / cm 3. It prevents the occurrence of cracks

特開平９−１２４３３３号公報JP-A-9-124333

しかしながら、上述の光ファイバ用母材の製造方法は、加熱用バーナ２１ａ、２１ｂにおける堆積面の表面温度を９００〜１０００℃、スート生成用バーナ２１における堆積面の表面温度を８００〜９００℃と余りにも高温にするために、ガラスロッドが軟化して変形してしまい、光が伝搬する領域（以下モードフィールドという）が光ファイバの外周に対して偏心（以下コア偏心という）するという課題があった。   However, the above-described optical fiber preform manufacturing method has a surface temperature of the deposition surface of the heating burners 21a and 21b of 900 to 1000 ° C. and a surface temperature of the deposition surface of the soot generation burner 21 of 800 to 900 ° C. However, since the glass rod is softened and deformed due to the high temperature, the light propagation region (hereinafter referred to as mode field) is decentered with respect to the outer periphery of the optical fiber (hereinafter referred to as core eccentricity). .

本発明は、ガラスロッドの表面に最初にスートが堆積される際のガラスロッドの表面温度を５６０〜６２０℃にして行われ、更に最初に堆積されるスート層の密度を0.8〜1.5g/cm3にすることにより、前記外観不良及びコア偏心の発生しない良好な光ファイバ用母材が得られることの知見に基づくものである。 The present invention is carried out at a glass rod surface temperature of 560-620 ° C. when soot is first deposited on the surface of the glass rod, and the density of the soot layer deposited first is 0.8-1.5 g / cm. 3 is based on the knowledge that a good optical fiber preform free from the appearance defects and the core eccentricity can be obtained.

即ち、本発明は、シリコンを含む原料ガスを、酸素並びに水素ガスを主体とする火炎中で化学反応させて二酸化珪素のスートを生成し、ガラスロッドの表面に前記スートからなるスート層を堆積させて光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスロッドの表面温度を５６０℃〜６２０℃に加熱するとともに、前記二酸化珪素のスート層のうち前記ガラスロッドの表面に最初に堆積させるスート層の堆積密度が、前記最初に堆積させるスート層の上面に次のスート層を堆積させる前において、０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３となるようにガラスロッド上に最初のスート層を堆積させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。 That is, the present invention provides a raw material gas containing silicon, oxygen and flame you mainly hydrogen gas are chemically reacted to produce the soot of silicon dioxide, depositing a soot layer composed of the soot on the surface of the glass rod In the method for manufacturing an optical fiber preform, the surface temperature of the glass rod is heated to 560 ° C. to 620 ° C., and the surface of the glass rod of the soot layer of silicon dioxide is first applied to the surface of the glass rod. The first soot layer is deposited on the glass rod so that the deposition density of the soot layer is 0.8 to 1.5 g / cm 3 before the next soot layer is deposited on the upper surface of the first soot layer. A method for manufacturing an optical fiber preform characterized by depositing a soot layer.

本発明は、ガラスロッドに対して最初に堆積されるスート層の密度を、前記最初に堆積させるスート層の上面に次のスート層を堆積させる前において、０．８ｇ／ｃｍ３以上とすることで、ガラスロッドと最初に堆積されるスート層との界面における密度差を小さくすることができ、結晶化部分の生成を低減できる。
更に、ガラスロッドに対して最初に堆積されるスート層の密度を、前記最初に堆積させるスート層の上面に次のスート層を堆積させる前において、１．５ｇ／ｃｍ３以下とすることで、ガラス化後の母材内部における気泡の残留を防止できる。これにより、線引後のコア偏心量を大きくすることなく外観不良の少ない光ファイバ用母材を得ることができる。 In the present invention, the density of the first soot layer deposited on the glass rod is 0.8 g / cm 3 or more before the next soot layer is deposited on the top surface of the first soot layer. As a result, the density difference at the interface between the glass rod and the soot layer deposited first can be reduced, and the generation of crystallized portions can be reduced.
Furthermore, the density of the first soot layer deposited on the glass rod is set to 1.5 g / cm 3 or less before the next soot layer is deposited on the upper surface of the first soot layer to be deposited, It is possible to prevent bubbles from remaining inside the base material after vitrification. Thereby, the optical fiber preform with few appearance defects can be obtained without increasing the core eccentricity after drawing.

更にガラスロッドに対して最初にスートが堆積する際のガラスロッドの表面温度を560℃以上にすることで、ガラスロッドと最初に堆積されるスート層との界面近傍におけるスート層の密度を上昇させることができ、外観不良が目立って発生しない程度に界面密度差を小さくすることができる。さらに、ガラスロッドに対してスートが最初に堆積される際のガラスロッドの表面温度を620℃以下とすることで、ガラスロッドの温度上昇を抑えることが可能となってガラスロッドの軟化に伴うコア偏心の増加を防ぐことができる。   Furthermore, by increasing the surface temperature of the glass rod when soot is first deposited on the glass rod to 560 ° C. or higher, the density of the soot layer near the interface between the glass rod and the first deposited soot layer is increased. The interface density difference can be reduced to such an extent that the appearance defect is not noticeably generated. Furthermore, by setting the surface temperature of the glass rod when soot is first deposited on the glass rod to 620 ° C. or less, it becomes possible to suppress the temperature rise of the glass rod, and the core accompanying the softening of the glass rod Increase in eccentricity can be prevented.

ガラスロッドの表面に最初のスート層を堆積させるに先立ち、ガラスロッドの表面を酸素並びに水素ガスを主体とする火炎で加熱することを特徴とする。
これによりガラスロッドの表面に付着している不純物の除去が可能となり、外観不良を低減させることができる。更に、この工程はスート堆積前のガラスロッドの予熱工程としても機能しており、急激な温度上昇に伴う膨張によるガラスロッドの破損を未然に防ぐことができる。 Prior to depositing the first soot layer on the surface of the glass rod, the surface of the glass rod is heated with a flame mainly composed of oxygen and hydrogen gas.
This makes it possible to remove impurities adhering to the surface of the glass rod and reduce appearance defects. Furthermore, this step also functions as a preheating step for the glass rod before soot deposition, and it is possible to prevent the glass rod from being damaged due to expansion accompanying a rapid temperature rise.

ガラスロッドの軸心に沿ってガラスロッドと相対的に移動する複数のバーナの内、先行する１乃至複数のバーナに原料ガスを伴わない酸素並びに水素ガスを主体とする火炎を発生させてガラスロッドを加熱し、後行するバーナによってスートを発生させてガラスロッド上に最初のスート層を堆積させることを特徴とする。
また、更に、最初のスート層を堆積させた後は、先行するバーナに原料ガスを供給して、先行するバーナをスート生成用のバーナとして機能させる。 Of the plurality of burners moving relative to the glass rod along the axis of the glass rod, a flame mainly composed of oxygen and hydrogen gas not accompanied by source gas is generated in the preceding one or more burners. And soot is generated by a subsequent burner to deposit an initial soot layer on the glass rod.
Furthermore, after depositing the first soot layer, the source gas is supplied to the preceding burner so that the preceding burner functions as a soot producing burner.

このため、ガラスロッドの表面に最初のスート層を堆積させるときにガラスロッドの加熱用として機能した先行するバーナが、その後にスート生成用として機能するため、スートの堆積に複数のバーナを用いる結果となり、製造の効率が上がり生産性が向上する。さらに、これらのバーナの間隔、移動速度ならびに火力を調整することによりガラスロッドに対して最初にスートが堆積するスート層の密度、ならびにガラスロッドの表面温度を制御可能とし、安定した光ファイバ用母材の製造が可能になる。また、特定のバーナのみに原料ガスを混入させる方法を堆積開始初期段階に限定することで生産性の低下を極力抑えることができるとともにガラスロッドの温度上昇に伴う軟化が引き起こすコア偏心の増加をも未然に防止することができる。   This results in the use of multiple burners for soot deposition, since the preceding burner that served to heat the glass rod when depositing the first soot layer on the surface of the glass rod would then serve as soot generation. As a result, manufacturing efficiency increases and productivity improves. Furthermore, by adjusting the interval, moving speed and heating power of these burners, it is possible to control the density of the soot layer where the soot is first deposited on the glass rod, and the surface temperature of the glass rod, thereby stabilizing the optical fiber host. The material can be manufactured. In addition, by limiting the method of mixing the source gas only to a specific burner to the initial stage of deposition, it is possible to suppress the decrease in productivity as much as possible and increase the core eccentricity caused by softening due to the temperature rise of the glass rod. It can be prevented in advance.

以下、本発明の光ファイバ用母材の製造方法を、図示した実施例に基づいて説明する。図１は本発明の光ファイバ用母材の製造方法を行う製造装置の一例を示すものであり、１はガラスロッド、２はガラスロッド１を把持するチャック、３はモータ、４・５・６はそれぞれバーナ、７・８・９はそれぞれ前記バーナに一対１に対応するマスフローコントローラ、１０は火炎、１１はスート、１２はスート層、１３はシールケース、１４は排出の方向である。ここでモータ３によるガラスロット１の回転数が100〜300rpm、バーナ４・５・６とガラスロット１との相対的な移動速度は80〜150mm/sec・・・に選ばれている。   Hereinafter, the manufacturing method of the optical fiber preform of the present invention will be described based on the illustrated embodiments. FIG. 1 shows an example of a manufacturing apparatus for performing the optical fiber preform manufacturing method according to the present invention, wherein 1 is a glass rod, 2 is a chuck for gripping the glass rod 1, and 3 is a motor. Is a mass flow controller corresponding to the burner on a one-to-one basis, 10 is a flame, 11 is a soot, 12 is a soot layer, 13 is a seal case, and 14 is a discharge direction. Here, the rotation speed of the glass lot 1 by the motor 3 is 100 to 300 rpm, and the relative moving speed of the burners 4, 5, 6 and the glass lot 1 is selected to be 80 to 150 mm / sec.

ガラスロッド１はチャック２を介してモータ３によりガラスロッドの中心軸ｚを中心にして回転されている。各バーナ４，５，６はマスフローコントローラ７，８，９を介して図示しない酸素、水素などの燃焼用ガス源やシリコンを含む原料ガス源に接続され、これらのガスが適宜供給され、加熱用の火炎１０を発生し、また原料ガス源からの原料ガスが化学反応して生成された二酸化珪素等からなるスート１１を生成するようになっている。生成されたスート１１はその後、ガラスロッド１の表面に堆積してスート層１２を形成する。シールケース１３はガラスロッド１、チャック２、バーナ４〜６、スート層１２等を覆い、バーナで生成される反応ガスが自由に反応部外に出ないようにするものである。なお、堆積せずに残ったスート１１ならびに反応生成ガスは排出方向１４に排気され、別途設置した排ガス処理装置にて処理される。   The glass rod 1 is rotated about the central axis z of the glass rod by a motor 3 via a chuck 2. Each burner 4, 5, 6 is connected to a combustion gas source (not shown) such as oxygen and hydrogen or a source gas source containing silicon via mass flow controllers 7, 8, and 9, and these gases are appropriately supplied for heating. The soot 11 made of silicon dioxide or the like produced by the chemical reaction of the raw material gas from the raw material gas source is generated. The generated soot 11 is then deposited on the surface of the glass rod 1 to form a soot layer 12. The seal case 13 covers the glass rod 1, the chuck 2, the burners 4 to 6, the soot layer 12 and the like so as to prevent the reaction gas generated by the burner from freely coming out of the reaction part. The soot 11 and the reaction product gas remaining without being deposited are exhausted in the discharge direction 14 and processed by an exhaust gas treatment device installed separately.

上記装置の各バーナ４・５・６に対して、スート層１２の堆積開始時の燃焼ガス流量ＬＨ2(SLM)、ＬＯ2(SLM)、バーナ移動速度Ｖ(mm/sec)、各バーナ４・５・６における原料ガスの有無を変化させて、８種類の試料を作製した。この結果を表１に示した。
このとき、３本のバーナ４・５・６の移動速度ならびに燃焼ガス流量、原料ガス流量（原料ガスを流出させない場合を除く）は同一とし、ガラスロッド１に対して先行して動作するバーナを、バーナＡ、バーナＢ、バーナＣとした。 Combustion gas flow rate L H2 (SLM), L O2 (SLM) at the start of deposition of the soot layer 12, burner moving speed V (mm / sec), each burner 4 -Eight types of samples were prepared by changing the presence or absence of the source gas in 5.6. The results are shown in Table 1.
At this time, the moving speed, the combustion gas flow rate, and the raw material gas flow rate (except for the case where the raw material gas does not flow out) of the three burners 4, 5, 6 are the same, Burner A, burner B, and burner C.

更に、ガラスロッド１に対して最初に堆積したスート層１２の密度、ガラスロッド１の表面温度ならびに外観不良の発生率、コア偏心量の関係を合わせて示してある。この際の外観不良の発生率は、完成した母材全長を100％としたときの外観不良に伴い後工程へ進行できなかった部分の占める割合(％)として定義した。ここで、目標とする外観不良率はおおむね5％以下とする。また、コア偏心量は光ファイバ用母材を紡糸し、光ファイバにした（以下、この操作を線引と呼ぶ）時点でのモードフィールドの光ファイバ外周円に対する偏心量として定義され、単位はμｍである。目標とするコア偏心量はおおむね0.2μｍ以下とする。   Furthermore, the relationship among the density of the soot layer 12 deposited first on the glass rod 1, the surface temperature of the glass rod 1, the occurrence rate of appearance defects, and the amount of core eccentricity is also shown. The incidence of appearance defects at this time was defined as the ratio (%) of the portion that could not proceed to the subsequent process due to appearance defects when the total length of the completed base material was 100%. Here, the target appearance defect rate is approximately 5% or less. The amount of core eccentricity is defined as the amount of eccentricity with respect to the outer circumference of the optical fiber in the mode field when the optical fiber preform is spun into an optical fiber (this operation is hereinafter referred to as drawing), and the unit is μm. It is. The target core eccentricity is about 0.2 μm or less.

更に、ガラスロッド１に対して最初に堆積したスート層１２の密度は、堆積開始初期段階が終了した時点で、ガラスロッド1の外径、スート層１２外径、スート層１２の長手方向の長さで求められるスート層１２の体積でスート層１２の重量を割ることにより算出した。即ち、堆積開始初期段階が終了した時点でのスート層の重量、スート層の外径を算出の根拠としている。   Further, the density of the soot layer 12 first deposited on the glass rod 1 is the length of the outer diameter of the glass rod 1, the outer diameter of the soot layer 12, and the length of the soot layer 12 in the longitudinal direction when the initial stage of deposition is completed. It calculated by dividing the weight of the soot layer 12 by the volume of the soot layer 12 calculated | required by this. That is, the basis of calculation is the weight of the soot layer and the outer diameter of the soot layer at the time when the initial deposition start stage is completed.

なお、ガラスロッド１に対して最初のスート層を体積させた後は、先行するバーナＡ・にシリコンを含む原料ガスを供給して各バーナからスート１１を発生させ、堆積面にそれ以降のスート層を堆積させて所定の径または重量になるまで成長させて表面がスート体で形成された光ファイバ用多孔質母材を製造し、その後は通常通り、脱水、透明ガラス化処理を行って光ファイバ用母材が形成された。   After the volume of the first soot layer with respect to the glass rod 1, the source gas containing silicon is supplied to the preceding burner A · to generate the soot 11 from each burner, and the subsequent soot is deposited on the deposition surface. A layer is deposited and grown to a predetermined diameter or weight to produce a porous optical fiber preform whose surface is formed of a soot body. Thereafter, light is removed by dehydration and transparent vitrification as usual. A fiber preform was formed.

Figure 0004252871
Figure 0004252871

図２は試料２に示す製造初期段階における光ファイバ用母材中央部の表面温度の経時変化を示す特性図である。この図２は、スート堆積開始時の温度が５００℃と低い場合を示している。
図３は試料５に示す製造初期段階における光ファイバ用母材中央部の表面温度の経時変化を示す特性図である。この図３はスート堆積開始時の温度が約６００℃と適切である場合を示している。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing a change with time in the surface temperature of the central portion of the optical fiber preform in the initial stage of manufacture shown in Sample 2. FIG. 2 shows a case where the temperature at the start of soot deposition is as low as 500.degree.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the change over time of the surface temperature of the center portion of the optical fiber preform in the initial stage of manufacture shown in Sample 5. FIG. 3 shows a case where the temperature at the start of soot deposition is appropriate at about 600.degree.

試料３，５は本発明の実施例に相当するものである。表１からわかるように、試料３ならびに試料５は外観不良率の低減とコア偏心量の抑制が両立されている。中でも試料５が示す通り最後に動作するバーナ（バーナＣ）のみに原料ガスを混入させ、先に動作するバーナＡならびにバーナＢは燃焼ガス火炎のみで製造した場合に外観不良率が低く抑えられることがわかる。   Samples 3 and 5 correspond to the examples of the present invention. As can be seen from Table 1, Sample 3 and Sample 5 satisfy both the reduction of the appearance defect rate and the suppression of the core eccentricity. In particular, as shown in sample 5, when the raw material gas is mixed only in the burner (burner C) that operates last, and the burner A and burner B that operate first are manufactured using only the combustion gas flame, the appearance defect rate can be kept low. I understand.

試料１、２、４、７は、堆積したスート層１２の密度が低過ぎ、外観不良率が高くなる。これは、界面における密度差が大きいためにガラス化時にスート層の全体が均一にアモルファスガラスとはならず、一部が結晶性のガラスとして析出することによる。一方、試料８は堆積したスート層の密度が高すぎ、外観不良率が高くなる。これは、スート層の密度が高いためにスート層中に含まれる気体のガラス化時における拡散速度が遅く、気体がスート層の外へ放出される前に気泡となってスート層内に残留することによる。
なお、図４はガラスロッド１に対して最初にスートが堆積する際のスート層の密度と外観不良発生率の関係をグラフ化したものである。この図からガラスロッド１に対して最初にスートが堆積する際のスート層の密度にはある一定の範囲の最適値が存在することがわかる。 In Samples 1, 2, 4, and 7, the density of the deposited soot layer 12 is too low, and the appearance defect rate is high. This is because the density difference at the interface is large, so that the entire soot layer is not uniformly amorphous glass during vitrification, and a part thereof is precipitated as crystalline glass. On the other hand, in Sample 8, the density of the deposited soot layer is too high, and the appearance defect rate becomes high. This is because the density of the soot layer is high, so the diffusion rate during vitrification of the gas contained in the soot layer is slow, and it remains in the soot layer as bubbles before being released out of the soot layer. It depends.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the density of the soot layer and the appearance failure rate when soot is first deposited on the glass rod 1. From this figure, it can be seen that there is an optimum value in a certain range for the density of the soot layer when soot is first deposited on the glass rod 1.

さらに、試料１、２、４、７が示すようにガラスロッド１の表面の温度が低い場合には線引後のコア偏心量は目標値の０．２μｍ以内に抑えられるが、外観不良率が目標値の５％より高くなる。これはスート層の密度が低すぎるためにガラスロッド１とスート層１２との界面における密度差が大きくなることによる。一方、試料６ならびに８が示すようにガラスロッド１の表面の温度が高い場合には外観不良率を低くすることができるが、線引後のコア偏心量が大きくなる。これはガラスロッド１が高温になることにより軟化し、重力や回転に伴う遠心力などが作用して曲がりやすくなることによるものである。
なお、図５はガラスロッド１に対して最初にスートが堆積する際のガラスロッド１の表面温度と外観不良発生率、コア偏心量の関係をグラフ化したものである。この図から、ガラスロッド１の表面温度をパラメータに取り母材外観不良発生率と線引後のコア偏心量の関係をみると互いにトレードオフの関係にあってガラスロッド１の表面温度の最適範囲が規定されることがわかる。 Furthermore, as shown in Samples 1, 2, 4, and 7, when the surface temperature of the glass rod 1 is low, the core eccentricity after drawing can be suppressed within 0.2 μm of the target value. It becomes higher than 5% of the target value. This is because the density difference at the interface between the glass rod 1 and the soot layer 12 becomes large because the density of the soot layer is too low. On the other hand, when the temperature of the surface of the glass rod 1 is high as shown by the samples 6 and 8, the appearance defect rate can be reduced, but the core eccentricity after drawing increases. This is because the glass rod 1 is softened when the temperature becomes high, and is easily bent by gravity or centrifugal force due to rotation.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the surface temperature of the glass rod 1 when the soot is first deposited on the glass rod 1, the appearance defect occurrence rate, and the core eccentricity. From this figure, taking the surface temperature of the glass rod 1 as a parameter and looking at the relationship between the appearance rate of the base metal appearance and the core eccentricity after drawing, the optimum range of the surface temperature of the glass rod 1 is in a trade-off relationship. It can be seen that

以上の検討から、ガラス化後の母材の外観不良を低減させるためには、ガラスロッド１に対して最初にスートが堆積する際のスート層の密度を0.8〜1.5g/cm3にコントロールする必要があることが判明した。 From the above examination, in order to reduce the appearance defect of the base material after vitrification, the density of the soot layer when soot is first deposited on the glass rod 1 is controlled to 0.8 to 1.5 g / cm 3 . It turns out that there is a need.

また、線引後のコア偏心量を大きくすることなく母材の外観不良を低減させるためには、ガラスロッドに対して最初にスートが堆積する際のガラスロッドの表面の温度を560℃〜620℃にコントロールする必要があることが判明した。 In order to reduce the appearance defect of the base material without increasing the core eccentricity after drawing, the temperature of the surface of the glass rod when soot is first deposited on the glass rod is set to 560 ° C. to 620 ° C. It was found that it was necessary to control the temperature.

なお、図１における製造方法では、ガラスロッド1を重力に対して平行の向き（縦向き）に配置しバーナを上下の向きに動かしているが、本発明はガラスロッド1を重力に対して鉛直の向き（横向き）に配置しバーナを左右の方向に移動させた場合であっても良い。また、図１においてはバーナ4，５，６の数は３本であるが、これは一例であり、本発明はさらに多数のバーナを使用した場合であっても良い。さらに、本発明はバーナを固定し、ガラスロッド１および堆積したスート層１２を上下または左右に動かすようにしても良い。   In the manufacturing method in FIG. 1, the glass rod 1 is arranged in a direction parallel to gravity (vertical direction) and the burner is moved in the vertical direction. It may be the case where the burner is moved in the left and right directions by being arranged in the direction (sideways). In FIG. 1, the number of burners 4, 5, and 6 is three, but this is an example, and the present invention may be applied to a case where a larger number of burners are used. Further, in the present invention, the burner may be fixed and the glass rod 1 and the deposited soot layer 12 may be moved up and down or left and right.

また、図１に示す実施例におけるガラスロッド１の回転数及びガラスロッドと各バーナとの相対速度は一例であり、本発明はその他の値であっても良い。ここでガラスロッドと各バーナとの相対速度は出きるだけ高速であると、ガラスロッド全長に渡って表面温度が均一になるので、コア偏心量を少なくできるので、100mm/sec〜300mm/sec程度に設定するのが良い。   Moreover, the rotation speed of the glass rod 1 and the relative speed between the glass rod and each burner in the embodiment shown in FIG. 1 are examples, and the present invention may have other values. Here, if the relative speed between the glass rod and each burner is as fast as possible, the surface temperature is uniform over the entire length of the glass rod, so the amount of core eccentricity can be reduced, so about 100 mm / sec to 300 mm / sec. It is good to set to.

本発明の一実施例における光ファイバ用母材の製造方法を示す概略図。Schematic which shows the manufacturing method of the preform | base_material for optical fibers in one Example of this invention. 従来の製造方法（試料２）での製造初期段階における母材中央部の表面温度の経時変化を示す特性図。The characteristic view which shows a time-dependent change of the surface temperature of the base material center part in the manufacture initial stage in the conventional manufacturing method (sample 2). 本発明の試料５での製造初期段階における母材中央部の表面温度の経時変化を示す特性図。The characteristic view which shows a time-dependent change of the surface temperature of the base material center part in the manufacture initial stage in the sample 5 of this invention. 本発明の実施形態における、ガラスロッドに対して最初にスートが堆積する際のスート層密度とガラス化後における光ファイバ用母材の外観不良発生率との関係を図示した特性図。The characteristic view which illustrated the relationship between the soot layer density at the time of first depositing soot with respect to the glass rod in the embodiment of this invention, and the appearance defect incidence rate of the optical fiber preform after vitrification. 本発明の実施形態における、ガラス化後の母材の外観不良発生率とコア偏心量の関係をガラスロッドに対して最初にスートが堆積する際のガラスロッドの表面温度をパラメータとして図示した特性図。The characteristic diagram which illustrated the surface temperature of the glass rod at the time of soot depositing on the glass rod for the first time as a parameter about the relation between the appearance defect occurrence rate of the base material after vitrification and the amount of core eccentricity in the embodiment of the present invention . 公知の光ファイバ用母材の製造方法を示す概略図。Schematic which shows the manufacturing method of the well-known optical fiber preform. 一般的な光ファイバ用母材の製造方法の一例を示す概略図。Schematic which shows an example of the manufacturing method of the common optical fiber preform.

符号の説明Explanation of symbols

１ ガラスロッド
２ チャック
３ モータ
４ バーナ
５ バーナ
６ バーナ
７ マスフローコントローラ
８ マスフローコントローラ
９ マスフローコントローラ
１０ 火炎
１１ スート
１２ スート層
１３ シールケース
１４ 排出方向
1 Glass Rod 2 Chuck 3 Motor 4 Burner 5 Burner 6 Burner 7 Mass Flow Controller 8 Mass Flow Controller 9 Mass Flow Controller 10 Flame 11 Soot 12 Soot Layer 13 Seal Case 14 Discharge Direction

Claims (3)

シリコンを含む原料ガスを、酸素並びに水素ガスを主体とする火炎中で化学反応させて二酸化珪素のスートを生成し、ガラスロッドの表面に前記スートからなるスート層を堆積させて光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラスロッドの表面温度を５６０℃〜６２０℃に加熱するとともに、前記二酸化珪素のスート層のうち前記ガラスロッドの表面に最初に堆積させるスート層の堆積密度が前記最初に堆積させるスート層の上面に次のスート層を堆積させる前において、０．８〜１．５ｇ／ｃｍ３となるようにガラスロッド上に最初のスート層を堆積させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 A source gas containing silicon is chemically reacted in a flame mainly composed of oxygen and hydrogen gas to generate silicon dioxide soot, and a soot layer made of the soot is deposited on the surface of the glass rod to form an optical fiber preform. In the manufacturing method of the optical fiber preform to be manufactured,
The surface temperature of the glass rod is heated to 560 ° C. to 620 ° C., and the deposition density of the soot layer first deposited on the surface of the glass rod among the soot layers of silicon dioxide is the upper surface of the soot layer to be deposited first Before the next soot layer is deposited, the first soot layer is deposited on the glass rod so as to be 0.8 to 1.5 g / cm 3 . ガラスロッドの表面に最初のスート層を堆積させるに先立ち、ガラスロッドの表面を酸素並びに水素ガスを主体とする火炎で加熱することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。   2. The method of manufacturing an optical fiber preform according to claim 1, wherein the surface of the glass rod is heated with a flame mainly composed of oxygen and hydrogen gas before the first soot layer is deposited on the surface of the glass rod. . ガラスロッドの軸心に沿ってガラスロッドと相対的に移動する複数のバーナの内、先行する１乃至複数のバーナに原料ガスを伴わない酸素並びに水素ガスを主体とする火炎を発生させてガラスロッドを加熱し、後行するバーナによってスートを発生させてガラスロッド上に最初のスート層を堆積させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。   Of the plurality of burners moving relative to the glass rod along the axis of the glass rod, a flame mainly composed of oxygen and hydrogen gas not accompanied by source gas is generated in the preceding one or more burners. The method for producing an optical fiber preform according to claim 1, wherein the first soot layer is deposited on the glass rod by heating so that a soot is generated by a subsequent burner.
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