JP4422928B2 - 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置 - Google Patents
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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ガラス母材の製造技術に係り、特に、焼結・透明ガラス化後の光ファイバ用プリフォームに異物や気泡を含まない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＶＤ（外付け法）による多孔質ガラス母材の製造は、コア用ガラス棒を回転させながら、この軸方向に沿って酸水素バーナーを左右に往復運動させ、該バーナーに四塩化けい素、酸素ガス、水素ガス等を供給し、生じる酸水素火炎をコア用ガラス棒に吹き付け、四塩化けい素の火炎加水分解で発生したガラス微粒子をコア用ガラス棒の周面に堆積させる方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＯＶＤ法において、ガラス微粒子はバーナー火炎とともにコア用ガラス棒に吹き付けられ、付着・堆積するが、一部のガラス微粒子はコア用ガラス棒に付着せずにチャンバー内を浮遊する。このガラス微粒子はチャンバー内を浮遊してコア用ガラス棒に再接触して付着したり、チャンバー内壁に付着・堆積し、堆積量の増加とともに自重により剥離・落下する途中でコア用ガラス棒に接触したりして付着する。
【０００４】
浮遊しているガラス微粒子や内壁から剥離したものが付着した多孔質ガラス母材は、これを焼結・透明ガラス化して光ファイバ用プリフォームとする際に、これらの付着物を核として気泡が発生する。このようなプリフォームはこれを線引きするときや、線引き後に外力を受けると、光ファイバはこの気泡部分で切断されてしまい、光ファイバを安定して製造することができないという問題がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、実開平1−108504号公報は、ガラス微粒子合成用バーナーが設けられている側のチャンバーの鉛直壁面に、空気或いは不活性ガスを供給する給気管を、これと対向する壁面に排気管を設け、さらに、給気管と下方に設置された酸水素バーナーとの間に仕切り板を壁面に取り付けることにより、余剰のガラス微粒子がチャンバーの壁面に付着・堆積するのを防止し、かつバーナー火炎の安定化を図ることを記載している。
【０００６】
また、特開平5−116979号公報は、コア用ガラス棒の全長にわたってガスを吹き付けることのできるガス吹付けノズルを設けて、エアカーテンを形成し、常時、エアカーテンによつてコア用ガラス棒に清浄ガスを吹き付け、雰囲気中に含まれる異物が付着するのを防止している。
【０００７】
その他、空気或いは不活性ガスを供給する吸入口にフィルタを設けるなどの方法も考えられるが、上記実開平1−108504号公報及び特開平5−116979号公報に記載の方法も含め、いずれの方法も、チャンバー内で吸入した気流の逆流を生じたり、気流の流速が局所的に異なったりして、ガラス微粒子の浮遊・滞留を防ぐには至らない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、焼結・透明ガラス化後の光ファイバ用プリフォームに異物や気泡を含まない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法は、外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設け、コア用ガラス棒又はガラス微粒子堆積体（以下、コア用ガラス棒で代表する）の全長にわたって清浄ガスを吹き付けながら、未付着のガラス微粒子を浮遊・滞留させることなく排出させることを特徴としている。
なお、吸入口を装置の壁面に設け、該吸入口に設けた整流板と圧損フィルタにより、清浄ガスを並行な層流状態で流入させるのが好ましい。
【００１０】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設けたことを特徴としている。
なお、吸入口を装置の壁面に設けるのが好ましい。排気口は、装置の上部に、コア用ガラス棒に沿って設けるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のプリフォームの製造方法及びその装置を図１（ａ），（ｂ）にもとづいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な態様が可能である。
図１（ａ）は，本発明の製造装置を示す一部切り欠き概略斜視図であり、（ｂ）はその概略側面図である。
【００１２】
装置内には、コア用ガラス棒１が回転可能に取り付けられ、コア用ガラス棒１を回転させつつ、その周面にガラス微粒子合成用バーナー２により、バーナー火炎３とともに生成したガラス微粒子が吹き付けられ、堆積される。チャンバー４の下方の手前側壁面には、空気又は不活性ガス等の清浄ガスの吸入口５が設けられ、吸入された清浄ガスは、コア用ガラス棒１と平行に設置された圧損フィルタ６と整流板７を通過して、方向の制御された並行な層流となって流入する。
【００１３】
なお、整流板７とコア用ガラス棒１との距離をＬ1とし、製作しようとする多孔質ガラス母材の最終外径をＤとするとき、Ｌ1≧１４０ｍｍとし、１．２５Ｄ≧１４０ｍｍの場合は、Ｌ1≧１．２５Ｄとするのが好ましく、この範囲外ではコア用ガラス棒１に対する層流効果が小さくなる。
また、整流板７と圧損フィルタ６との距離をＬ2とするとき、０≦Ｌ2／Ｄ≦１．０が好ましく、この範囲外では方向の制御された並行な層流が得られ難くなる。
【００１４】
このように制御された気流がコア用ガラス棒１の周囲をその全長にわたって流れることにより、チャンバー４内を浮遊・滞留している未付着のガラス微粒子８のコア用ガラス棒１への付着或いは再付着は防止され、かつチャンバー内壁への付着も防止される。また、長い間にチャンバー内壁に付着・堆積し、自重で落下した場合においても、コア用ガラス棒１への付着は防止される。
このように、未付着のガラス微粒子８は、コア用ガラス棒１に沿って上方に設けられた排気口９からチャンバー４内を逆流、滞留することなく排気される。
【００１５】
整流板７は、吸入された清浄ガスの気流の方向を強制的に変更する機能を有しているが、単独では気流の局所的な速度分布を制御することはできない。他方、圧損フィルタ６は、その前後での気流の局所的な速度分布ムラの発生を抑制する効果を持つが、気流の方向を制御する効果は低い。
このため、本発明は、圧損フィルタ６と整流板７を組み合わせて用いることによって初めて吸入される清浄ガスの気流を並行な層流としたものである。
なお、整流板７を圧損フィルタ６の上方に配置した態様について説明してきたが、この逆の配置でも同様の効果が得られる。
【００１６】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、上記構成からなり、吸入された清浄ガスの気流が並行な層流となることにより、ガス火炎反応で生成した未付着のガラス微粒子が、チャンバー内を浮遊・滞留してコア用ガラス棒に付着したり、チャンバー内壁に付着したりすることが防止されるため、製造された多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化して得られる光ファイバ用プリフォームは、これらの付着物を核として生成する気泡を含まないものとなる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した装置を用いて、火炎反応で生成したガラス微粒子をコア用ガラス棒１に堆積させて多孔質ガラス母材を製作した。
製作中、装置下方の手前側壁面の吸入口５から清浄ガスを流入させたところ、図２に示すように、清浄ガスは、吸入口５にコア用ガラス棒に平行に設置された整流板７と圧損フィルタ６によって、コア用ガラス棒の全長にわたって清浄ガスは並行な層流となり、その後、排気口９から排気される。なお、図２には説明を簡略にするため、コア用ガラス棒とバーナーは省略してある。
このようにしてコア用ガラス棒にガラス微粒子を堆積させ、多孔質ガラス母材を作製した。この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、整流板と圧損フイルタの設けられていない従来装置で多孔質ガラス母材を製作した場合に比べ、気泡のより少ない光ファイバ用プリフォームが得られた。
【００１８】
（比較例１）
図３に示す整流板７のみが設けられた装置を用いて、多孔質ガラス母材を製作したところ、吸入口５から吸入された清浄ガスは、平行な層流となって流入するが、図３に示すように、気流に速度分布が生じ、浮遊・滞留するガラス微粒子をなくすことができず、この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、得られたプリフォームには、付着した浮遊ガラス微粒子が核となって生成した気泡が含まれていた。
【００１９】
（比較例２）
図４に示す圧損フィルタ６のみが設けられた装置を用いて、多孔質ガラス母材を製作したところ、吸入口５から吸入された清浄ガスの気流は、図４に示すように、渦流となり、浮遊・滞留するガラス微粒子がコア用ガラス棒に付着し、この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、得られたプリフォームには、付着した浮遊ガラス微粒子が核となって生成した気泡が含まれていた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、未付着のガラス微粒子を浮遊・滞留させることなく排出することができ、容器内壁へのガラス微粒子の付着を防ぎ、壁面堆積物の落下による異物の付着や泡のない多孔質ガラス母材を得ることができる。これを焼結・透明ガラス化することで、これらの付着物に起因する気泡を含まない光ファイバ用プリフォームが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の製造装置を示す一部切り欠き概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略側面図である。
【図２】 本発明の実施例１に用いた装置を説明する概略説明図である。
【図３】 比較例１に用いた装置を説明する概略説明図である。
【図４】 比較例２に用いた装置を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
１． コア用ガラス棒、
２． ガラス微粒子合成用バーナー、
３． バーナー火炎、
４． チャンバー、
５． 吸入口、
６． 圧損フィルタ、
７． 整流板、
８． 未付着のガラス微粒子、
９． 排気口。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造技術に係り、特に、焼結・透明ガラス化後の光ファイバ用プリフォームに異物や気泡を含まない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＶＤ（外付け法）による多孔質ガラス母材の製造は、コア用ガラス棒を回転させながら、この軸方向に沿って酸水素バーナーを左右に往復運動させ、該バーナーに四塩化けい素、酸素ガス、水素ガス等を供給し、生じる酸水素火炎をコア用ガラス棒に吹き付け、四塩化けい素の火炎加水分解で発生したガラス微粒子をコア用ガラス棒の周面に堆積させる方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＯＶＤ法において、ガラス微粒子はバーナー火炎とともにコア用ガラス棒に吹き付けられ、付着・堆積するが、一部のガラス微粒子はコア用ガラス棒に付着せずにチャンバー内を浮遊する。このガラス微粒子はチャンバー内を浮遊してコア用ガラス棒に再接触して付着したり、チャンバー内壁に付着・堆積し、堆積量の増加とともに自重により剥離・落下する途中でコア用ガラス棒に接触したりして付着する。
【０００４】
浮遊しているガラス微粒子や内壁から剥離したものが付着した多孔質ガラス母材は、これを焼結・透明ガラス化して光ファイバ用プリフォームとする際に、これらの付着物を核として気泡が発生する。このようなプリフォームはこれを線引きするときや、線引き後に外力を受けると、光ファイバはこの気泡部分で切断されてしまい、光ファイバを安定して製造することができないという問題がある。
【０００５】
このような問題点を解決するために、実開平1−108504号公報は、ガラス微粒子合成用バーナーが設けられている側のチャンバーの鉛直壁面に、空気或いは不活性ガスを供給する給気管を、これと対向する壁面に排気管を設け、さらに、給気管と下方に設置された酸水素バーナーとの間に仕切り板を壁面に取り付けることにより、余剰のガラス微粒子がチャンバーの壁面に付着・堆積するのを防止し、かつバーナー火炎の安定化を図ることを記載している。
【０００６】
また、特開平5−116979号公報は、コア用ガラス棒の全長にわたってガスを吹き付けることのできるガス吹付けノズルを設けて、エアカーテンを形成し、常時、エアカーテンによつてコア用ガラス棒に清浄ガスを吹き付け、雰囲気中に含まれる異物が付着するのを防止している。
【０００７】
その他、空気或いは不活性ガスを供給する吸入口にフィルタを設けるなどの方法も考えられるが、上記実開平1−108504号公報及び特開平5−116979号公報に記載の方法も含め、いずれの方法も、チャンバー内で吸入した気流の逆流を生じたり、気流の流速が局所的に異なったりして、ガラス微粒子の浮遊・滞留を防ぐには至らない。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、焼結・透明ガラス化後の光ファイバ用プリフォームに異物や気泡を含まない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法は、外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設け、コア用ガラス棒又はガラス微粒子堆積体（以下、コア用ガラス棒で代表する）の全長にわたって清浄ガスを吹き付けながら、未付着のガラス微粒子を浮遊・滞留させることなく排出させることを特徴としている。
なお、吸入口を装置の壁面に設け、該吸入口に設けた整流板と圧損フィルタにより、清浄ガスを並行な層流状態で流入させるのが好ましい。
【００１０】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設けたことを特徴としている。
なお、吸入口を装置の壁面に設けるのが好ましい。排気口は、装置の上部に、コア用ガラス棒に沿って設けるのが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のプリフォームの製造方法及びその装置を図１（ａ），（ｂ）にもとづいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な態様が可能である。
図１（ａ）は，本発明の製造装置を示す一部切り欠き概略斜視図であり、（ｂ）はその概略側面図である。
【００１２】
装置内には、コア用ガラス棒１が回転可能に取り付けられ、コア用ガラス棒１を回転させつつ、その周面にガラス微粒子合成用バーナー２により、バーナー火炎３とともに生成したガラス微粒子が吹き付けられ、堆積される。チャンバー４の下方の手前側壁面には、空気又は不活性ガス等の清浄ガスの吸入口５が設けられ、吸入された清浄ガスは、コア用ガラス棒１と平行に設置された圧損フィルタ６と整流板７を通過して、方向の制御された並行な層流となって流入する。
【００１３】
なお、整流板７とコア用ガラス棒１との距離をＬ1とし、製作しようとする多孔質ガラス母材の最終外径をＤとするとき、Ｌ1≧１４０ｍｍとし、１．２５Ｄ≧１４０ｍｍの場合は、Ｌ1≧１．２５Ｄとするのが好ましく、この範囲外ではコア用ガラス棒１に対する層流効果が小さくなる。
また、整流板７と圧損フィルタ６との距離をＬ2とするとき、０≦Ｌ2／Ｄ≦１．０が好ましく、この範囲外では方向の制御された並行な層流が得られ難くなる。
【００１４】
このように制御された気流がコア用ガラス棒１の周囲をその全長にわたって流れることにより、チャンバー４内を浮遊・滞留している未付着のガラス微粒子８のコア用ガラス棒１への付着或いは再付着は防止され、かつチャンバー内壁への付着も防止される。また、長い間にチャンバー内壁に付着・堆積し、自重で落下した場合においても、コア用ガラス棒１への付着は防止される。
このように、未付着のガラス微粒子８は、コア用ガラス棒１に沿って上方に設けられた排気口９からチャンバー４内を逆流、滞留することなく排気される。
【００１５】
整流板７は、吸入された清浄ガスの気流の方向を強制的に変更する機能を有しているが、単独では気流の局所的な速度分布を制御することはできない。他方、圧損フィルタ６は、その前後での気流の局所的な速度分布ムラの発生を抑制する効果を持つが、気流の方向を制御する効果は低い。
このため、本発明は、圧損フィルタ６と整流板７を組み合わせて用いることによって初めて吸入される清浄ガスの気流を並行な層流としたものである。
なお、整流板７を圧損フィルタ６の上方に配置した態様について説明してきたが、この逆の配置でも同様の効果が得られる。
【００１６】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置は、上記構成からなり、吸入された清浄ガスの気流が並行な層流となることにより、ガス火炎反応で生成した未付着のガラス微粒子が、チャンバー内を浮遊・滞留してコア用ガラス棒に付着したり、チャンバー内壁に付着したりすることが防止されるため、製造された多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化して得られる光ファイバ用プリフォームは、これらの付着物を核として生成する気泡を含まないものとなる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した装置を用いて、火炎反応で生成したガラス微粒子をコア用ガラス棒１に堆積させて多孔質ガラス母材を製作した。
製作中、装置下方の手前側壁面の吸入口５から清浄ガスを流入させたところ、図２に示すように、清浄ガスは、吸入口５にコア用ガラス棒に平行に設置された整流板７と圧損フィルタ６によって、コア用ガラス棒の全長にわたって清浄ガスは並行な層流となり、その後、排気口９から排気される。なお、図２には説明を簡略にするため、コア用ガラス棒とバーナーは省略してある。
このようにしてコア用ガラス棒にガラス微粒子を堆積させ、多孔質ガラス母材を作製した。この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、整流板と圧損フイルタの設けられていない従来装置で多孔質ガラス母材を製作した場合に比べ、気泡のより少ない光ファイバ用プリフォームが得られた。
【００１８】
（比較例１）
図３に示す整流板７のみが設けられた装置を用いて、多孔質ガラス母材を製作したところ、吸入口５から吸入された清浄ガスは、平行な層流となって流入するが、図３に示すように、気流に速度分布が生じ、浮遊・滞留するガラス微粒子をなくすことができず、この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、得られたプリフォームには、付着した浮遊ガラス微粒子が核となって生成した気泡が含まれていた。
【００１９】
（比較例２）
図４に示す圧損フィルタ６のみが設けられた装置を用いて、多孔質ガラス母材を製作したところ、吸入口５から吸入された清浄ガスの気流は、図４に示すように、渦流となり、浮遊・滞留するガラス微粒子がコア用ガラス棒に付着し、この多孔質ガラス母材を焼結・透明ガラス化したところ、得られたプリフォームには、付着した浮遊ガラス微粒子が核となって生成した気泡が含まれていた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、未付着のガラス微粒子を浮遊・滞留させることなく排出することができ、容器内壁へのガラス微粒子の付着を防ぎ、壁面堆積物の落下による異物の付着や泡のない多孔質ガラス母材を得ることができる。これを焼結・透明ガラス化することで、これらの付着物に起因する気泡を含まない光ファイバ用プリフォームが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の製造装置を示す一部切り欠き概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の概略側面図である。
【図２】 本発明の実施例１に用いた装置を説明する概略説明図である。
【図３】 比較例１に用いた装置を説明する概略説明図である。
【図４】 比較例２に用いた装置を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
１． コア用ガラス棒、
２． ガラス微粒子合成用バーナー、
３． バーナー火炎、
４． チャンバー、
５． 吸入口、
６． 圧損フィルタ、
７． 整流板、
８． 未付着のガラス微粒子、
９． 排気口。
Claims (5)
- 外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設け、コア用ガラス棒又はガラス微粒子堆積体の全長にわたって清浄ガスを吹き付けながら、未付着のガラス微粒子を浮遊・滞留させることなく排出させることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 吸入口を装置の壁面に設け、該吸入口に設けた整流板と圧損フィルタにより、清浄ガスを並行な層流状態で流入させる請求項１に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
- 外付け法により、コア用ガラス棒の周面にガラス微粒子を堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、装置内に清浄ガスを吸入する吸入口に整流板と圧損フィルタを前記コア用ガラス棒と平行に設けたことを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 吸入口が装置の壁面に設けられている請求項３に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 排気口が装置の上部に、コア用ガラス棒に沿って設けられている請求項３に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001202438A JP4422928B2 (ja) | 2001-07-03 | 2001-07-03 | 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法及びその装置 |
| EP02090166A EP1256553B1 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-07 | Apparatus and method for producing a glass preform for optical fibres by deposition |
| DE60239504T DE60239504D1 (de) | 2001-05-08 | 2002-05-07 | Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen von einer Vorform für optische Fasern durch Abscheidung |
| US10/140,436 US20020194879A1 (en) | 2001-05-08 | 2002-05-08 | Glass base material manufacturing apparatus and method thereof |
| US11/987,538 US20080087048A1 (en) | 2001-05-08 | 2007-11-30 | Glass base material manufacturing apparatus and method thereof |
| US14/054,571 US20140144188A1 (en) | 2001-05-08 | 2013-10-15 | Glass base material manufacturing apparatus and method thereof |
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|---|---|---|---|---|
| JP5252258B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2013-07-31 | 株式会社ニコン | 合成石英ガラス母材の製造装置及びそれを用いた合成石英ガラス母材の製造方法 |
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2001
- 2001-07-03 JP JP2001202438A patent/JP4422928B2/ja not_active Expired - Fee Related
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