JP4776099B2

JP4776099B2 - Optical fiber preform manufacturing method

Info

Publication number: JP4776099B2
Application number: JP2001183411A
Authority: JP
Inventors: 正貢米原
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2003002681A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ母材の製造方法に関し、特にＯＶＤ法（outside vapor
deposition）により光ファイバ用の多孔質のスート母材を合成する光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送路網を利用した光通信システムは、高速かつ大容量の信号を伝送することができるものであり、光ファイバはその重要な構成要素の一つである。
例えば、大容量伝送が可能な光通信システムを実現するためには、波長１５５０ｎｍにおける波長分散がゼロであり、伝送損失が小さい分散シフト光ファイバが好適である。
光ファイバは通常、コアの外周部に、コアより屈折率が低いクラッドが形成されている構成であり、分散シフト光ファイバは、コアとクラッドの屈折率の差が大きい方が望ましい。
【０００３】
光ファイバの製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（vapor-phase axial deposition）法やＯＶＤ法で合成した光ファイバ用の多孔質のスート母材（多孔質母材ともいう）を、ガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）して透明な中間母材とし、その中間母材を燃焼火炎やプラズマ火炎で、もしくは、電気炉で延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、さらにＯＶＤ法などによりガラス微粒子（スート）を堆積させ、得られた多孔質のスート母材をガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【０００４】
また、ＭＣＶＤ（modified chemical vapor deposition）法やプラズマ法では、直接、ガラスロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などによりガラスロッドを延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、さらに上述のようにＯＶＤ法によりガラス微粒子を堆積させ、得られた多孔質のスート母材を脱水および焼結（ガラス化）してプリフォームとし、線引き加工して光ファイバとする。
【０００５】
上記のＯＶＤ法によりコアターゲットにガラス微粒子を堆積させるには、例えば図４に示すＯＶＤ装置を用いる。
ＯＶＤ装置１は、チャンバ２内に支持部材３とバーナ４を備えている。
支持部材３に設けられた回転チャック５に、コアターゲットとなるガラスロッド６が保持され、ガラスロッド６の外周面にバーナ４から原材料を含有する火炎を吹きつけ、ガラス微粒子を堆積させる。このとき、ガラスロッド６は、回転チャック５によるガラスロッドの延伸方向を回転軸とする回転運動と、支持部材３が取り付けられた駆動部７によるガラスロッド６の延伸方向へのトラバース運動を行い、これによりガラスロッド６の外周面上に繰り返しガラス微粒子が積層して、クラッドとなるスート８を均一に合成することができる。
【０００６】
上記のようにして合成されたスート母材を焼結することで光ファイバ母材（プリフォーム）が得られるが、光ファイバ母材の各部分の屈折率は、積層されるガラス微粒子中の添加物の種類および濃度に依存する。
例えば、高屈折率の部分となる領域を合成する際には、屈折率を上昇せしめる所定の添加物原料をバーナに送って、その添加物が含まれるガラス微粒子を積層させることが必要である。
【０００７】
従って、所望の屈折率プロファイル、即ち、所望の特性を有する光ファイバを線引きして製造しうる光ファイバ母材を製造するには、光ファイバ母材の屈折率分布を正確に測定し、スート母材あるいは光ファイバ母材の製造条件を制御することが重要である。
【０００８】
例えば、高屈折率のコアの外周部に、コアよりの低屈折率のディプレスト層と、ディプレスト層よりも高屈折率のセグメント層を積層してなる光ファイバを製造するための光ファイバ母材を製造する場合には、コアをＶＡＤ法で製造し、ディプレスト層をフッ素添加のＪＶＤ（jacketed vapor deposition ）法で製造し、セグメント層をゲルマニウム添加のＪＶＤ法で製造し、それぞれの層の屈折率を正確に制御しながら製造する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の光ファイバ母材の製造方法では、下記の理由により、ディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することが困難となる場合があるという問題があった。
【００１０】
まず、例えば、上記のゲルマニウム添加のＪＶＤ法によりセグメント層を製造する際に、脈理が原因で正確な屈折率プロファイルが測定できないため、歩留りが良くないという問題があった。
ここで、脈理とは、光ファイバ母材中のゲルマニウムの添加濃度について、コアの延伸方向に対して平行に同心円状に形成される、屈折率の分布が不均一な層が生じる現象のことを示す。
【００１１】
上記のセグメント層を形成する際には、そのΔ（基準となる屈折率に対する屈折率差）と幅（セグメント層の厚さ）を正確に制御することが必要であるが、上記の層を合成するためのゲルマニウム添加のＪＶＤ法においては弱い火炎を用いて合成しており、この弱い火炎ではターゲットの中心に当たりにくいという問題があった。
【００１２】
また、一般のＯＶＤ法では、ガラス微粒子の堆積量の安定化を図るために、重量センサなどを用いてガラス微粒子を堆積させたスート母材の重量を測定していたが、例えばコアガラスロッドの直径が１２ｍｍあるいは１６ｍｍ程度に小さい場合や、トラバース長が２００ｍｍあるいは３００ｍｍ程度に短い場合では、重量センサによる堆積量の測定が不能であるという問題があった。
【００１３】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、ディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＯＶＤ法の製造装置のチャンバ内において、光ファイバ母材用のコアガラスロッドに、当該コアガラスロッドの延伸方向を回転軸とする回転運動および前記延伸方向へのトラバース運動をさせながら、前記コアガラスロッドの外周面にバーナから火炎を吹きつけてガラス微粒子を堆積させ、光ファイバ用多孔質母材を形成する第１の工程と、前記光ファイバ用多孔質母材を焼結する第２の工程とを有し、
前記第１の工程において、
前記チャンバ内における、前記コアガラスロッドの延伸方向と垂直であり前記バーナと同一面上において、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも高い第１の位置と、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも低い第２の位置とにおいて温度を測定し、
前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より高く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より低い場合に前記チャンバ内の給気風量を増やし、
前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より低く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より高い場合に前記給気風量を減らす
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法が提供される。
【００１５】
好ましくは、前記コアガラスロッドの外径は、１６ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また好ましくは、前記ガラス微粒子には、ゲルマニウムが添加されていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１８】
まず、本実施形態に係る光ファイバ母材（プリフォーム）の製造方法について説明する。
例えば、ＶＡＤ（vapor-phase axial deposition）法やＯＶＤ（outside vapor deposition）法で合成した光ファイバ用の多孔質のスート母材を、ガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎やプラズマ火炎でもしくは電気炉で延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、下記に説明するＯＶＤ法によりガラス微粒子（スート）を堆積させ、得られた多孔質のスート母材をガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）を行い、プリフォームとする。
【００１９】
また、ＭＣＶＤ（modified chemical vapor deposition）法やプラズマ法では、直接、ガラスロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などにより延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
本発明の第１の工程として、得られたコアターゲット（コアガラスロッド）に、さらに上述のようにＯＶＤ法によりガラス微粒子を堆積させ、得られた多孔質のスート母材を脱水および焼結（ガラス化）してプリフォームとする。
【００２０】
本発明の第２の工程として、上記のようにして得られたプリフォームを線引き用加熱炉において加熱溶融し、プリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとすることができる。
【００２１】
第１の工程として、上記のＯＶＤ法によりコアターゲット（コアガラスロッド）にガラス微粒子を堆積させるには、例えば図１に示すＯＶＤ装置を用いる。
図１中、（Ａ）はＯＶＤ装置の上面から見たときの模式図（平面図）、（Ｂ）はＯＶＤ装置の側面から見たときの模式図（側面図）である。
ＯＶＤ装置１は、チャンバ２内に支持部材３とバーナ４を備えている。
支持部材３に設けられた回転チャック５に、コアターゲットとなるガラスロッド（コアガラスロッド）６が保持され、ガラスロッド６の外周面に、図１（Ａ）に図解のごとく、ガラスロッド６と同一平面の水平方向から、バーナ４から原材料を含有する火炎を吹きつけ、ガラス微粒子を堆積させる。
このとき、ガラスロッド６は、回転チャック５によるガラスロッド６の延伸方向を回転軸とする回転運動と、支持部材３が取り付けられた駆動部７によるガラスロッド６の延伸方向へのトラバース運動を行い、これによりガラスロッド６の外周面上に繰り返しガラス微粒子が積層して、クラッドとなるスート８を均一に合成することができる。
【００２２】
ここで、図１（Ｂ）に図解のように、ＯＶＤ装置１のチャンバ２内には、ガラスロッド６よりも高い第１の位置に第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａが設けられており、一方、ガラスロッド６よりも低い第２の位置に第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが設けられている。
なお、図１（Ｂ）に図解しないバーナ４は、図１（Ａ）の図解を考慮すると、図１の紙面に垂直な上部の方向から、ガラスロッド６にガラス微粒子を含む火炎を噴射するように配設されている。
【００２３】
上記の第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａと第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂの測定温度に応じて、不図示の調節手段により給気風量を調節する。
例えば、第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａの測定温度が第１の目標温度（例えば２８０〜２９０℃）よりも高く、第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが第２の目標温度（例えば４９０〜５００℃）よりも低い場合には、火炎がターゲットであるガラスロッド６よりも上に当たっているため、給気風量を多く調節して火炎を水平に近づけて火炎の上昇を抑える。
一方、第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａの測定温度が第１の目標温度（例えば２８０〜２９０℃）よりも低く、第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが第２の目標温度（例えば４９０〜５００℃）よりも高い場合には、火炎がターゲットであるガラスロッド６よりも下に当たっているため、給気風量を少なく調節することで火炎を上向きにさせる。
【００２４】
このように、チャンバ２内の複数箇所で温度を測定し、給気風量を調節することで堆積面温度を一定に保ち、ターゲットであるガラスロッド６に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスート８を合成することができる。
【００２５】
また、ＯＶＤ装置１のチャンバ２内には、ガラスロッド６の上部にレーザ変位計１０が設けられている。
レーザ変位計１０によって、ガラス微粒子の堆積厚ｔを測定し、これによってスート８の形成後のスート母材の外径を求め、ガラス微粒子の堆積量を管理する。
例えば、ガラスロッド径φ₁ 、ガラス微粒子の堆積厚ｔとすると、スートが形成されたスート母材８の外径φ₂ は下記の式（１）で示される。
【００２６】
【数１】
φ₂ ＝φ₁ ＋２ｔ（１）
【００２７】
また、さらにトラバース長をＬ、スート密度をρとすると、ガラス微粒子の堆積量Ｍは近似的に下記の式（２）で示される。
【００２８】
【数２】
Ｍ＝ρＬπ（φ₂ ² −φ₁ ² ）／４（２）
【００２９】
従って、レーザ変位計１０によってガラス微粒子の堆積厚ｔを測定し、これによってスート８の形成後のスート母材の外径を求め、得られた結果の値およびその他の各パラメータを上記の式に代入することで、ガラス微粒子の堆積量Ｍを求めてその堆積量を管理することができる。
【００３０】
上記のように、ＯＶＤ装置１に設けられたレーザ変位計１０によって多孔質母材（スート母材）の外径φ ₂ を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、ディプレスト層やセグメント層などのガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる。
【００３１】
（実施例１）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた第１の温度測定部９Ａとしての熱画像温度計とガラスロッドよりも低い位置に設けられた第２の温度測定部９Ｂとしての放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２８５℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内であった。また、放射温度計の測定値が４９６℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内であった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６に水平に当たっており、給気風量の調節は行わなかった。
【００３２】
（実施例２）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた熱画像温度計とガラスロッド６よりも低い位置に設けられた放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２９４℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）よりも高かった。また、放射温度計の測定値が４８１℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）よりも低かった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６よりも上に当たっており、給気風量を０．１４ｍ／秒に大きくした。この調節の結果、熱画像温度計の測定値が２８９℃で目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内となり、また、放射温度計の測定値が４９７℃で目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内となり、火炎がターゲットであるガラスロッド６に水平に当たるようになった。
【００３３】
（実施例３）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０．６ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた熱画像温度計とガラスロッド６よりも低い位置に設けられた放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２６９℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）よりも低かった。また、放射温度計の測定値が５７１℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）よりも高かった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６よりも下に当たっており、給気風量を０．１４ｍ／秒に小さくした。この調節の結果、熱画像温度計の測定値が２８９℃で目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内となり、また、放射温度計の測定値が４９７℃で目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内となり、火炎がターゲットであるガラスロッド６に水平に当たるようになった。
【００３４】
上記のように、上記各実施例においては、ＯＶＤ装置１に設けられた熱画像温度計および放射温度計の温度測定結果から給気風量を調節し、ガラスロッド６の堆積面の温度を一定に保ち、ターゲットであるガラスロッド６に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができた。
【００３５】
（実施例４）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、直径φ₁ ＝１６ｍｍのガラスロッドの外周部に、トラバース長Ｌ＝３００ｍｍとして、クラッドとなるガラス微粒子を堆積させた。
このとき、レーザ変位計１０の出力電圧の時間に対する変化を調べ、結果を図２に示した。図２では、ガラス微粒子の非堆積部Ａと堆積部Ｂを読み取っている。この図内の下に凸の頂部を結んだ破線が堆積部Ｂの変化を示している。
また、ガラス微粒子の堆積厚のトラバース回数に対する変化を図３に示した。堆積厚はトラバース回数に比例している。
上記のスート８の合成中において、ガラス微粒子の密度ρは一定であり、その値は０．２３ｇ／ｃｍ³ であった。
スート８の合成中のある時点で、レーザ変位計１０によってガラス微粒子の堆積厚ｔを測定すると、その値は１１．２ｍｍであった。
従って、スートが形成されたスート母材の外径φ₂ およびガラス微粒子の堆積量Ｍは下記の式（３）と（４）のように求め、ガラス微粒子の堆積量を管理することができた。
【００３６】
【数３】
φ₂ ＝φ₁ ＋２ｔ
＝１６＋２×１１．２＝３８．４ｍｍ（３）
【００３７】
【数４】
Ｍ＝ρＬπ（φ₂ ² −φ₁ ² ）／４
＝（０．２３／１０³ ）×３００×π×（３８．４² −１６² ）／４
＝６６．０ｇ（４）
【００３８】
上記のように、上記の実施例においては、レーザ変位計１０によって多孔質母材（スート母材）の外径を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスート８を合成することができた。
【００３９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、チャンバ内の複数箇所に設けられた複数個の温度測定手段は、上記の実施形態で示したガラスロッド８よりも高い第１の位置と前記コアガラスロッドよりも低い第２の位置とに限らず、その他の位置で測定してもよく、さらにチャンバ内の３箇所以上に温度測定手段を設けて、温度を測定してもよい。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更をすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、チャンバ内の複数箇所で温度を測定して給気風量を調整することにより、堆積面の温度を一定に保ち、ターゲットに対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供できる。
【００４１】
本発明によれば、レーザ変位計によってスート母材の外径を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、ディプレスト層やセグメント層などのガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供できる。
【００４２】
本発明によれば、ガラスロッドよりも高い第１の位置と低い第２の位置などのチャンバ内の複数箇所に設けられた複数個の温度測定手段により温度を測定し、測定した温度の結果に応じて給気風量を調節することができるので、堆積面の温度を一定に保ち、ターゲット（ガラスロッド）に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる熱処理装置を提供することができる。
【００４３】
本発明によれば、レーザ変位計によってスート母材の外径を測定し、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスートを合成することができる熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバを製造するためのＯＶＤ装置の上面および側面から見たときの模式構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係るレーザ変位計の出力電圧の時間に対する変化を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例に係るガラス微粒子の堆積厚のトラバース回数に対する変化を示す図である。
【図４】図４は、従来例に係るＯＶＤ装置の模式構成図である。
【符号の説明】
１…ＯＶＤ装置、２…チャンバ、３…支持部材、４…バーナ、５…回転チャック、６…ガラスロッド、７…駆動部、８…スート、９Ａ…第１の温度測定部（熱画像温度計）、９Ｂ…第２の温度測定部（放射温度計）、１０…レーザ変位計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the production how an optical fiber preform, particularly OVD method (outside outside Vapor
deposition) by about the preparation how an optical fiber preform for synthesizing the soot preform of the porous for an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
An optical communication system using an optical fiber transmission line network can transmit a high-speed and large-capacity signal, and an optical fiber is one of its important components.
For example, in order to realize an optical communication system capable of large-capacity transmission, a dispersion-shifted optical fiber that has zero chromatic dispersion at a wavelength of 1550 nm and a small transmission loss is suitable.
In general, an optical fiber has a configuration in which a clad having a refractive index lower than that of the core is formed on the outer periphery of the core, and the dispersion-shifted optical fiber desirably has a large difference in refractive index between the core and the clad.
[0003]
As an optical fiber manufacturing method, for example, a porous soot base material (also referred to as a porous base material) for an optical fiber synthesized by a VAD (vapor-phase axial deposition) method or an OV D method is used in a vitrification furnace. A transparent intermediate base material is obtained by dehydration and sintering (vitrification), and the intermediate base material is stretched by a combustion flame, a plasma flame , or an electric furnace to obtain a glass rod serving as a core target.
Glass fine particles (soot) are further deposited on the obtained core target by the OVD method or the like, and the obtained porous soot base material is dehydrated and sintered (vitrified) in a vitrification furnace to form a preform. .
The obtained preform is heated and melted in a drawing furnace to draw an optical fiber from the tip of the preform.
[0004]
In addition, in a modified chemical vapor deposition (MCVD) method or a plasma method, a glass rod can be directly formed. In this case, the glass rod is stretched by a combustion flame without performing heat treatment in a vitrification furnace, The glass rod will be the core target.
Glass fine particles are further deposited on the obtained core target by the OVD method as described above, and the resulting porous soot base material is dehydrated and sintered (vitrified) into a preform, drawn into a light by drawing. Use fiber.
[0005]
In order to deposit glass fine particles on the core target by the OVD method, for example, an OVD apparatus shown in FIG. 4 is used.
The OVD apparatus 1 includes a support member 3 and a burner 4 in a chamber 2.
A glass rod 6 serving as a core target is held on a rotating chuck 5 provided on the support member 3, and a flame containing raw materials is blown from the burner 4 to the outer peripheral surface of the glass rod 6 to deposit glass particles. At this time, the glass rod 6 performs a rotational movement about the extending direction of the glass rod by the rotating chuck 5 and a traverse movement in the extending direction of the glass rod 6 by the drive unit 7 to which the support member 3 is attached, Thereby, glass fine particles are repeatedly laminated on the outer peripheral surface of the glass rod 6, and the soot 8 serving as the cladding can be uniformly synthesized.
[0006]
An optical fiber preform (preform) can be obtained by sintering the soot matrix synthesized as described above. The refractive index of each part of the optical fiber preform is added to the laminated glass particles. Depends on the type and concentration of the object.
For example, when a region to be a high refractive index portion is synthesized, it is necessary to send a predetermined additive raw material that raises the refractive index to the burner and to laminate glass fine particles containing the additive.
[0007]
Therefore, in order to manufacture an optical fiber preform that can be manufactured by drawing an optical fiber having a desired refractive index profile, that is, a desired characteristic, the refractive index distribution of the optical fiber preform is accurately measured, and the soot matrix is measured. It is important to control the manufacturing conditions of the material or optical fiber preform.
[0008]
For example, an optical fiber mother for manufacturing an optical fiber in which a depressed layer having a lower refractive index than the core and a segment layer having a higher refractive index than the depressed layer are laminated on the outer periphery of the core having a high refractive index. When manufacturing the material, the core is manufactured by the VAD method, the depressed layer is manufactured by the JVD (jacketed vapor deposition) method with fluorine addition, the segment layer is manufactured by the JVD method with germanium addition, Manufacture while accurately controlling the refractive index.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical fiber preform manufacturing method described above, it is difficult to accurately control and synthesize the refractive index of the depressed layer, the segment layer, etc. and the deposition amount of the glass fine particles for the following reasons. There was a problem that there was.
[0010]
First, for example, when a segment layer is manufactured by the above-described germanium-added JVD method, an accurate refractive index profile cannot be measured due to striae, resulting in a problem that yield is not good.
Here, the striae, the addition concentration of germanium optical fiber preform in, are formed in parallel to concentrically relative stretching direction of the core, that the distribution of the refractive index of the phenomenon of uneven layer occurs Indicates.
[0011]
When forming the above segment layer, it is necessary to accurately control its Δ (refractive index difference with respect to the reference refractive index) and width (segment layer thickness). In the JVD method in which germanium is added, the synthesis is performed using a weak flame, and there is a problem that it is difficult to hit the center of the target with this weak flame.
[0012]
Further, in the general OVD method, the weight of the soot base material on which the glass fine particles are deposited is measured using a weight sensor or the like in order to stabilize the accumulation amount of the glass fine particles. When the diameter is as small as 12 mm or 16 mm, or when the traverse length is as short as 200 mm or 300 mm, there is a problem that it is impossible to measure the amount of deposition using a weight sensor.
[0013]
The present invention has been made in view of the above situation, and the object of the present invention is to provide a light that can be synthesized by accurately controlling the refractive index of a depressed layer, a segment layer, and the like, and the deposition amount of glass particles. it is to provide a manufacturing how the fiber preform.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in the chamber of the manufacturing apparatus of the OVD method, a core glass rod for an optical fiber preform, the traverse movement of the extending direction of the core glass rod into rotational motion and the stretching direction to the rotation axis Then, a first step of depositing glass fine particles by blowing a flame from a burner on the outer peripheral surface of the core glass rod to form a porous preform for optical fiber, and firing the porous preform for optical fiber. A second step of linking,
In the first step,
In the chamber, a first position that is perpendicular to the extending direction of the core glass rod and that forms 90 degrees with the burner about the core glass rod on the same plane as the burner and is higher than the core glass rod. And a temperature at a second position lower than the core glass rod at a position that forms 90 degrees with the burner around the core glass rod,
When the measured temperature at the first position is higher than the first target temperature and the measured temperature at the second position is lower than the second target temperature, the supply air volume in the chamber is increased.
When the measured temperature at the first position is lower than the first target temperature and the measured temperature at the second position is higher than the second target temperature, the supply air amount is reduced.
An optical fiber preform manufacturing method is provided.
[0015]
Preferably, the outer diameter of the core glass rod is 16 mm or less.
[0016]
Preferably, germanium is added to the glass fine particles.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
First, the manufacturing method of the optical fiber preform (preform) according to this embodiment will be described.
For example, a porous soot base material for an optical fiber synthesized by a VAD (vapor-phase axial deposition) method or an OVD (outside vapor deposition) method is dehydrated and sintered (vitrified) in a vitrification furnace to be transparent. An intermediate base material is used, and the base material is stretched by a combustion flame, a plasma flame, or an electric furnace to form a glass rod as a core target.
Glass fine particles (soot) are deposited on the obtained core target by the OVD method described below, and the resulting porous soot base material is dehydrated and sintered (vitrified) in a vitrification furnace. And
[0019]
In addition, in a modified chemical vapor deposition (MCVD) method or a plasma method, a glass rod can be directly formed. In this case , the glass rod is stretched by a combustion flame or the like without being subjected to a heat treatment by a vitrification furnace. It becomes a glass rod.
As the first step of the present invention, glass fine particles are further deposited on the obtained core target (core glass rod) by the OVD method as described above, and the obtained porous soot base material is dehydrated and sintered ( Vitrified into a preform.
[0020]
A second step of the present invention, a preform obtained as described above is heated and melted at a linear pull heating furnace, the drawing step of drawing from the tip of the preform, may be an optical fiber.
[0021]
In order to deposit glass particles on the core target (core glass rod) by the OVD method as the first step , for example, an OVD apparatus shown in FIG. 1 is used.
1A is a schematic diagram (plan view) when viewed from the top surface of the OVD device, and FIG. 1B is a schematic diagram (side view) when viewed from the side surface of the OVD device .
The OVD apparatus 1 includes a support member 3 and a burner 4 in a chamber 2.
A glass rod (core glass rod) 6 serving as a core target is held on a rotary chuck 5 provided on the support member 3, and the glass rod 6 and the outer surface of the glass rod 6 are illustrated in FIG. From the horizontal direction of the same plane, a flame containing raw materials is blown from the burner 4 to deposit glass particles.
At this time, the glass rod 6 performs a rotational movement about the extending direction of the glass rod 6 by the rotating chuck 5 and a traverse movement in the extending direction of the glass rod 6 by the drive unit 7 to which the support member 3 is attached. As a result, glass fine particles are repeatedly laminated on the outer peripheral surface of the glass rod 6 to uniformly synthesize the soot 8 serving as a clad.
[0022]
Here, as illustrated in FIG. 1B, a first temperature measurement unit (thermal image thermometer) 9 </ b > A is provided in the chamber 2 of the OVD apparatus 1 at a first position higher than the glass rod 6. On the other hand, a second temperature measurement unit (radiation thermometer) 9 </ b> B is provided at a second position lower than the glass rod 6 .
Note that the burner 4 not illustrated in FIG. 1B injects a flame containing glass fine particles onto the glass rod 6 from the upper direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 in consideration of the illustration of FIG. It is arranged.
[0023]
The supply air volume is adjusted by an adjusting unit (not shown) according to the measured temperatures of the first temperature measuring unit (thermal image thermometer) 9A and the second temperature measuring unit (radiation thermometer) 9B.
For example, the measured temperature of the first temperature measuring unit (thermal image thermometer) 9A is higher than the first target temperature (for example, 280 to 290 ° C.), and the second temperature measuring unit (radiation thermometer) 9B is the second. When the temperature is lower than the target temperature (for example, 490 to 500 ° C.), the flame is above the glass rod 6 as the target. suppress.
On the other hand, the measured temperature of the first temperature measuring unit (thermal image thermometer) 9A is lower than the first target temperature (for example, 280 to 290 ° C.), and the second temperature measuring unit (radiation thermometer) 9B is the second. When the temperature is higher than the target temperature (for example, 490 to 500 ° C.), the flame is below the glass rod 6 as the target, so that the flame is made upward by adjusting the air supply amount to be small.
[0024]
In this way, it is possible to measure the temperature at a plurality of locations in the chamber 2 and adjust the supply air volume to keep the deposition surface temperature constant, and to control how the flame hits the target glass rod 6 . Thus, the soot 8 can be synthesized by accurately controlling the refractive index of the depressed layer, the segment layer, and the like, and the deposition amount of the glass fine particles.
[0025]
In the chamber 2 of the OVD apparatus 1, a laser displacement meter 10 is provided above the glass rod 6.
A laser displacement meter 10 is used to measure the deposition thickness t of the glass microparticles, thereby obtaining the outer diameter of the soot base material after the soot 8 is formed, and managing the deposition amount of the glass microparticles.
For example, when the glass rod diameter φ ₁ and the deposition thickness t of the glass fine particles are assumed, the outer diameter φ ₂ of the soot base material 8 on which the soot is formed is expressed by the following formula (1).
[0026]
[Expression 1]
φ ₂ = φ ₁ + 2t (1)
[0027]
Further, when the traverse length is L and the soot density is ρ, the deposition amount M of the glass fine particles is approximately expressed by the following equation (2).
[0028]
[Expression 2]
M = ρLπ (φ ₂ ² −φ ₁ ² ) / 4 (2)
[0029]
Accordingly, the deposition thickness t of the glass fine particles is measured by the laser displacement meter 10, thereby obtaining the outer diameter of the soot base material after the formation of the soot 8, and the obtained result value and other parameters are expressed by the above formula. By substituting, the deposition amount M of the glass fine particles can be obtained and the deposition amount can be managed.
[0030]
As described above, the outer diameter φ _{2 of the} porous base material (soot base material) is measured by the laser displacement meter 10 provided in the OVD apparatus 1. Is measured, and the deposition amount of the glass fine particles is thereby managed, so that the deposition amount of the glass fine particles such as the depressed layer and the segment layer can be accurately controlled and synthesized.
[0031]
Example 1
When the glass particles are deposited on the outer periphery of the glass rod 6 under the condition that the air supply amount is 0 m / sec by the OVD device 1 according to the above embodiment, the first provided at a position higher than the glass rod 6 . The temperature at each position was measured with a thermal image thermometer as the temperature measuring section 9A and a radiation thermometer as the second temperature measuring section 9B provided at a position lower than the glass rod.
The measured value of the thermal image thermometer was 285 ° C., which was within the range of the target temperature (280 to 290 ° C.). Moreover, the measured value of the radiation thermometer was 496 degreeC, and was in the range of target temperature (490-500 degreeC).
Therefore, the flame hits the target glass rod 6 horizontally, and the supply air volume was not adjusted.
[0032]
(Example 2)
The thermal image provided at a position higher than the glass rod 6 when the glass fine particles are deposited on the outer peripheral portion of the glass rod 6 under the condition that the air supply amount is 0 m / second by the OVD device 1 according to the above embodiment. The temperature at each position was measured with a thermometer and a radiation thermometer provided at a position lower than the glass rod 6 .
The measured value of the thermal image thermometer was 294 ° C., which was higher than the target temperature (280 to 290 ° C.). Moreover, the measured value of the radiation thermometer was 481 degreeC, and was lower than target temperature (490-500 degreeC).
Accordingly, the flame hits above the target glass rod 6 and the air supply amount was increased to 0.14 m / sec. As a result of this adjustment, the measured value of the thermal image thermometer is within the range of the target temperature (280 to 290 ° C.) at 289 ° C., and the measured value of the radiation thermometer is 497 ° C. and the target temperature (490 to 500 ° C.). Within the range, the flame hits the target glass rod 6 horizontally.
[0033]
(Example 3)
The OVD device 1 according to the above embodiment is provided at a position higher than the glass rod 6 when the glass particulates are deposited on the outer periphery of the glass rod 6 under the condition that the air supply amount is 0.6 m / sec. The temperature at each position was measured with a thermal image thermometer and a radiation thermometer provided at a position lower than the glass rod 6 .
The measured value of the thermal image thermometer was 269 ° C., which was lower than the target temperature (280 to 290 ° C.). Moreover, the measured value of the radiation thermometer was 571 degreeC, and was higher than target temperature (490-500 degreeC).
Therefore, the flame hits below the glass rod 6 as the target, and the supply air volume was reduced to 0.14 m / sec. As a result of this adjustment, the measured value of the thermal image thermometer is within the range of the target temperature (280 to 290 ° C.) at 289 ° C., and the measured value of the radiation thermometer is 497 ° C. and the target temperature (490 to 500 ° C.). Within the range, the flame hits the target glass rod 6 horizontally.
[0034]
As described above, in each of the above embodiments, the supply air volume is adjusted from the temperature measurement results of the thermal image thermometer and the radiation thermometer provided in the OVD apparatus 1 , and the temperature of the deposition surface of the glass rod 6 is kept constant. It is possible to maintain and control how the flame hits the glass rod 6 as a target , and thereby it is possible to synthesize by accurately controlling the refractive index of the depressed layer and the segment layer and the deposition amount of the glass fine particles. did it.
[0035]
Example 4
With the OVD apparatus 1 according to the above-described embodiment, glass particles serving as a cladding were deposited on the outer periphery of a glass rod having a diameter φ ₁ = 16 mm with a traverse length L = 300 mm.
At this time, the change of the output voltage of the laser displacement meter 10 with respect to time was examined, and the result is shown in FIG. In FIG. 2, the non-deposition part A and the deposition part B of the glass fine particles are read. A broken line connecting the convex tops in the lower part of FIG.
Moreover, the change with respect to the number of traverses of the deposition thickness of the glass fine particles is shown in FIG. The deposition thickness is proportional to the number of traverses.
During the synthesis of the soot 8, the density ρ of the glass fine particles was constant, and the value was 0.23 g / cm ³ .
When the deposition thickness t of the glass fine particles was measured by the laser displacement meter 10 at a certain point during the synthesis of the soot 8 , the value was 11.2 mm.
Therefore, the outer diameter φ ₂ of the soot base material on which the soot was formed and the deposition amount M of the glass fine particles were obtained as in the following formulas (3) and (4), and the deposition amount of the glass fine particles could be managed. .
[0036]
[Equation 3]
φ ₂ = φ ₁ + 2t
= 16 + 2 × 11.2 = 38.4 mm (3)
[0037]
[Expression 4]
M = ρLπ (φ ₂ ² −φ ₁ ² ) / 4
= (0.23 / 10 ³ ) × 300 × π × (38.4 ² −16 ² ) / 4
= 66.0 g (4)
[0038]
As described above, in the above-described embodiment, the outer diameter of the porous base material (soot base material) is measured by the laser displacement meter 10 , thereby managing the deposition amount of the glass fine particles. The soot 8 could be synthesized by accurately controlling the refractive index of the glass layer and the segment layer and the deposition amount of the glass fine particles.
[0039]
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, a plurality of temperature measuring means provided at a plurality of locations in the chamber are arranged at a first position higher than the glass rod 8 shown in the above embodiment and a second position lower than the core glass rod. not only may be measured at other positions, further provided with a temperature measuring means at three or more places in the chamber, it may measure the temperature.
In addition, various changes can be made without departing from the scope of the present invention.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, by measuring the temperature at a plurality of locations in the chamber and adjusting the supply air volume, it is possible to keep the temperature of the deposition surface constant and control how the flame strikes the target. As a result, it is possible to provide a method of manufacturing an optical fiber preform that can be synthesized by accurately controlling the refractive index of the depressed layer, the segment layer, and the like, and the deposition amount of the glass fine particles.
[0041]
According to the present invention, the outer diameter of the soot base material is measured by a laser displacement meter, and thereby the amount of glass fine particles deposited is managed, so that the amount of glass fine particles deposited such as a depressed layer or a segment layer is accurately controlled. It is possible to provide a method of manufacturing an optical fiber preform that can be synthesized.
[0042]
According to the present invention, the temperature is measured by a plurality of temperature measuring means provided at a plurality of locations in the chamber such as the first position higher than the glass rod and the second position lower than the glass rod , and the result of the measured temperature is obtained. Since the supply air volume can be adjusted accordingly, it is possible to keep the temperature of the deposition surface constant and control how the flame hits the target (glass rod) . It is possible to provide a heat treatment apparatus capable of synthesizing by accurately controlling the refractive index and the amount of deposited glass fine particles.
[0043]
According to the present invention, the outer diameter of the soot base material is measured by a laser displacement meter, and thereby the soot can be synthesized by accurately controlling the refractive index of the depressed layer, the segment layer, and the like, and the deposition amount of the glass fine particles. it is possible to provide a heat treatment apparatus.
[Brief description of the drawings]
[1] Figure 1 (A), (B) is a schematic diagram when viewed from above surface and side surface of the OVD apparatus for manufacturing an optical fiber according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing changes with time of the output voltage of the laser displacement meter according to embodiments the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a change in the deposition thickness of the glass fine particles with respect to the number of traverses according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an OVD apparatus according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... OVD apparatus, 2 ... Chamber, 3 ... Support member, 4 ... Burner, 5 ... Rotary chuck, 6 ... Glass rod, 7 ... Drive part, 8 ... Soot, 9A ... 1st temperature measurement part (Thermal image thermometer ), 9B ... second temperature measuring unit (radiation thermometer), 10 ... laser displacement meter

Claims

In the chamber of the manufacturing apparatus of the OVD method, a core glass rod for an optical fiber preform, while the traverse motion of the extending direction of the core glass rod into rotational motion and the stretching direction to the rotation axis, said core glass A first step of blowing a flame from a burner to the outer peripheral surface of the rod to deposit glass particles to form a porous preform for an optical fiber;
And a second step of sintering the porous optical fiber preform.
In the first step,
In the chamber, a first position that is perpendicular to the extending direction of the core glass rod and that forms 90 degrees with the burner about the core glass rod on the same plane as the burner and is higher than the core glass rod. And a temperature at a second position lower than the core glass rod at a position that forms 90 degrees with the burner around the core glass rod,
When the measured temperature at the first position is higher than the first target temperature and the measured temperature at the second position is lower than the second target temperature, the supply air volume in the chamber is increased, A method of manufacturing an optical fiber preform , wherein the supply air volume is reduced when a measured temperature is lower than a first target temperature and a measured temperature at the second position is higher than a second target temperature .

The outer diameter of the core glass rod is 16 mm or less,
The method for manufacturing an optical fiber preform according to claim 1.

Germanium is added to the glass fine particles,
The manufacturing method of the optical fiber preform | base_material of Claim 1 or 2.