JP5264369B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
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Description
OVD法によるガラス多孔質母材の製造は、SiCl4やGeC14などのガラス原料ガスと酸水素ガスをバーナに供給し、両者の加水分解反応により合成されたガラス微粒子をバーナに対向する位置で回転しているターゲット(光ファイバ母材に相当するものであり、多孔質ガラス母材やその出発部材を指す)の外周に付着、堆積させる方法が用いられている。このターゲットとバーナは排気口が設けられたチャンバに囲われており、前記排気口から製造中に発生する燃焼ガスや非付着ガラス微粒子などを排気する構成となっている。
前記チャンバ内は排気引圧による気流が常時形成されており、ターゲットに付着しなかった非付着ガラス微粒子が効率的に排出されるように構成されている。しかしながら、一部のガラス微粒子は排気口から完全には排気されず、チャンバ内壁面に付着したり、チャンバ内を浮遊したりする場合があり、非付着ガラス微粒子としてチャンバ内に残存し、ターゲットに再付着する可能性がある。この非付着ガラス微粒子がターゲットである光ファイバ母材に再付着した場合は、光ファイバ母材中に泡や異物として残り、光ファイバ作製時に強度低下や損失増加などを招くこととなり、光ファイバとしての信頼性を低下させるという問題が発生する。
また、以下の特許文献2では、ガラス多孔質母材の堆積成長につれて、チャンバ内の排気引圧を増大させることで、非付着ガラス微粒子の再付着を抑制し、高晶質の光ファイバ用ガラス母材の製造が可能であるとしている。
近年、光ファイバの製造コストを低減するため、多孔質光ファイバ母材は大型化される傾向にあり、OVD法で製造する多孔質光ファイバ母材も従来よりもその外径が太くなっている。そのため、デポジションの後半時においてターゲット3の前面で跳ね返る非付着ガラス微粒子が増加する傾向があるとともに、更に太くなったターゲット3が排気の気流を妨げてしまうため、図4に示す製造方法の従来技術においては付着ガラス微粒子を充分に排気しきれずに多孔質光ファイバ母材へのガラス微粒子の再付着を抑制できないという問題があった。
本発明は、光ファイバ母材が大型化しても非付着ガラス微粒子の再付着を抑制することができ、高品質の光ファイバ母材を製造できる技術の提供を目的とする。
本発明において、前記ターゲットの前面側に前記バーナを対向配置し、前記ターゲットの背面側にチャンバの排気口を配置し、該排気口から排気することによりターゲット側から排気口側に向く排気気流を生じさせながら、ターゲットの堆積成長を行うことができる。
従来方法では、堆積効率を上げるためバーナの方向は常にターゲットの中心に向いている手法であった。
しかしながら、本発明者は、バーナの方向をターゲットの中心からずらす手法を採用することにより、跳ね返るガラス微粒子の発生を抑制できること、ターゲットが排気の気流を妨げないこと、非付着ガラス微粒子が排気ロヘ効果的に排気されることを見出した。
その結果、本発明方法はガラス微粒子の再付着を抑制することができ、内部に泡や異物の少ない高品質の光ファイバ母材の製造が可能であることを確立した。
従って、本発明方法を実施しても、製造時聞や原料の使用量も変わらないことから、本発明方法を適用してもコストアップや生産性の低下に繋がることはない。
図1は本発明に係る光ファイバ母材の製造方法の一実施形態を説明する説明図である。
図1においてチャンバ4の中央にロッド状のターゲット3がその中心軸周りに回転自在に配置され、ターゲット3の側方にバーナ1がその先端部1aをターゲット3の周面の一側に向けて配置されている。この例のバーナ1において先端部1a側に酸水素火炎の噴出口が形成され、この噴出口から、バーナ1に接続された図示略の原料ガス供給源からの原料ガスを含めた酸水素火炎2としてターゲットに向けて噴出できるように構成されている。
このチャンバ5の内部には、排気口5からの排気引圧よる排気気流が生成されるようになっており、バーナ1から噴出させた原料ガスを含む酸水素火炎2をターゲット3の周面に噴射してターゲット3を成長させた後、発生する排気ガスと非付着ガラス微粒子を速やかに排気口5から排出できるように構成されている。
ターゲット3の中心からバーナ1をずらす方向は、バーナ1の酸水素火炎2が当たるターゲット3の前面3aの回転方向と等しくすることが望ましい。これにより、回転によるターゲット3の外表面の移動方向とガスの流れ方向が一致するため、より効率的に非付着ガラス微粒子の排気を行うことが出来る。
即ち、図1において酸水素火炎2がターゲット3の前面3a側から上面側に向けて延出部2aとして延長形成され、この延出部2aがターゲット3の前面3aと上面の一部分を覆うように形成され、更にターゲット3の上面側の排気気流4aはこの延長部2aに沿ってターゲット3の外周面に沿って流れ、更に排気口5側に向いて円滑に流動する結果として、非付着ガラス微粒子はターゲット3に再付着すること無く、効率良く排出される。これにより、光ファイバ母材に対する非付着ガラス微粒子の再付着を抑制することができる。
本発明において、バーナ1の先端1a中心からターゲット3の中心Oを結んだ線1Aとバーナ1の方向の延長線m(バーナ1の中心軸線の延長線)がなす角をバーナ角度aとし、バーナ1の先端1a中心からターゲット3の中心Oを結んだ線1Aとバーナ1の先端1aの中心から引いたターゲット3の接線nがなす角をターゲット接線角度bとすると、a≦bの関係にするのが望ましい。即ち、この関係を維持したままターゲット3へのガラス微粒子の堆積成長を行うことが望ましい。
ターゲット3の外周面にガラス微粒子を付着させてターゲット3を成長させるデポジションの進行によって、ターゲット3の外径は堆積成長で太くなっていくので、ターゲット3の中心Oに対する最適なバーナ角度は逐次変化していくこととなる。従って、ターゲット3の堆積成長につれてバーナ角度を変化させ、ターゲット3が細い時にはバーナ角度aを小さく、ターゲット3が太い時にはバーナ角度aを大きくすることが望ましい。バーナ角度aの変化はターゲット3の堆積成長につれて、連続的に、または段階的に変えても良い。
この位置変化に加え、バーナ1とターゲット3の少なくとも一方を移動させることによって相対的にターゲット3の中心Oに対するバーナ角度aを変化させることが出来る。
例えば、図3(A〉から図3(C)に示すように、ターゲット3がターゲット13の如く太くなるように堆積成長させる場合、ターゲット3の成長とともにターゲット3の位置を図3(A)の矢印Eに示す如く移動させて、バーナ1とバーナ1の酸水素火炎2が当たるターゲット表面との距離が一定になるように位置調節すると同時に、ターゲット3の堆積成長につれてバーナ角度aを段階的にあるいは逐次変化させる方法を採用することができる。
光ファイバ母材の製造方法においてデポジション中のバーナ角度を常に0゜にした(バーナの方向を常にターゲットの中心に向けた)以外は先の実施例と同じ条件で多孔質ガラス母材を50本作製した。この方法で作製した多孔質ガラス母材を焼結し、透明ガラス化した光ファイバ母材について、表面や内部の泡や異物の数を目視観察でカウントした。その結果、母材1本当たり平均5.2個であった。また、この方法によるガラス微粒子の堆積効率は平均で55%であった。
また、実施例と比較例の堆積効率を対比すると、ガラス微粒子の堆積効率はほとんど変化していないことが確認できた。
以上の結果から、本発明の製造方法を実施することにより、ガラス微粒子の堆積効率を低下させることなく、換言すると、製造効率を低下させることなく、表面や内部に泡や異物の少ない高品質の光ファイバ母材を製造できることが明らかとなった。
Claims (3)
- バーナから噴出する酸水素火炎中でガラス微粒子を生成させ、生成させたガラス微粒子を、チャンバ内に設置された回転するターゲットの外周に堆積させて光ファイバ母材を製造する方法において、
前記ガラス微粒子の堆積開始時には、前記バーナの方向の延長線を前記ターゲットの中心に向け、
前記ターゲットの堆積成長につれて、前記バーナの先端と前記ターゲットの中心を結んだ線と前記バーナの方向の延長線がなす角を連続的または段階的に変化させながら前記ターゲットを堆積成長させ、
前記ターゲットの堆積成長につれて、前記バーナの先端と前記ターゲットの中心を結んだ線と前記バーナの方向の延長線がなす角を連続的または段階的に変化させる方法として、前記バーナと前記ターゲットの少なくとも一方を移動させ、
前記バーナの先端と前記ターゲットの中心を結んだ線と前記バーナの方向の延長線がなす角をバーナ角度aとし、前記バーナの先端から前記ターゲットの中心を結んだ線と前記バーナの先端から引いた前記ターゲットの接線がなす角をターゲット接線角度bとした場合、a≦bの関係を維持しながらターゲットを堆積成長させ、
前記バーナの方向を前記ターゲットの中心からずらす方向は、前記バーナの酸水素火炎が当たる前記ターゲットの前面の回転方向と等しくすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 前記ターゲットの堆積成長とともに前記ターゲットの位置を、前記バーナの先端から離隔する方向に移動させて、前記バーナと前記バーナの酸水素火炎が当たるターゲットの表面との距離が一定になるように位置調節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。
- 前記ターゲットの前面側に前記バーナを対向配置し、前記ターゲットの背面側にチャンバの排気口を配置し、該排気口から排気することによりターゲット側から排気口側に向く排気気流を生じさせながら、ターゲットの堆積成長を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ母材の製造方法。
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