JP5380818B2 - Method for producing glass particulate deposit - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glass fine particle deposit in which glass fine particles are deposited.
光ファイバ用のガラス母材となるガラス微粒子堆積体を製造する方法として、出発棒を回転させながら、この出発棒に向かってバーナの火炎中に生成したガラス微粒子を吹き付けることにより、ガラス微粒子を堆積させ、軸方向に成長させていくVAD法がある。
このVAD法によってガラス微粒子堆積体を製造する際には、ガラス微粒子が堆積している下端部の高さ位置を光学的に検出し、その検出結果に基づいて、出発棒の引き上げ速度やバーナへ供給するガスの流量等を制御し、堆積体の成長速度を一定に保ちながら堆積を行っている(例えば、特許文献1参照)。
As a method for producing a glass particulate deposit that is a glass base material for an optical fiber, glass particulates are deposited by blowing glass particulates generated in a burner flame toward the starting rod while rotating the starting rod. There is a VAD method that grows in the axial direction.
When producing a glass particulate deposit by this VAD method, the height position of the lower end where the glass particulate is deposited is optically detected, and based on the detection result, the starting rod pulling speed and the burner are detected. Deposition is performed while controlling the flow rate of the gas to be supplied and keeping the growth rate of the deposited body constant (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、ガラス微粒子堆積体の下端部の高さ位置が一定に保たれていても、バーナの交換後などに、このバーナの取り付け位置にずれが生じていると、ガラス微粒子の堆積位置に偏りが生じてガラス微粒子堆積体が軸対称にならないことがある。ガラス微粒子堆積体に変形が生じて非軸対称になると、その後にガラス微粒子堆積体を透明ガラス化したものを線引きして光ファイバとした際に、コアが非円形となり、偏波モード分散(PMD)に影響することがある。 However, even if the height position of the lower end of the glass particulate deposit is kept constant, if the burner mounting position is shifted after the burner is replaced, the glass particulate deposition position is biased. As a result, the glass particulate deposit may not be axisymmetric. When the glass particle deposit is deformed and becomes non-axisymmetric, the core becomes non-circular when the glass particle deposit is transparently vitrified to form an optical fiber, and polarization mode dispersion (PMD) ) May be affected.
ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる堆積異常による変形は、作業者が目視にて監視しているが、この変形は、熟練者でないと発見することが難しく、特に、変形が微妙なずれである場合、熟練者であっても発見が困難であった。
そして、この変形は、その発見が遅れるほど不良箇所が多くなり廃却損が増加し、生産性に影響してしまう。
Deformation due to deposition anomalies that cause the glass particulate deposit to become non-axisymmetric is visually monitored by the operator, but this deformation is difficult to detect unless it is an expert, and in particular, the deformation is subtle. In some cases, even a skilled person was difficult to find.
And this deformation | transformation will increase the number of defective parts and the discard loss will increase, and the productivity will be affected as the discovery is delayed.
そこで本発明は、ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる変形を迅速に検出して、良好な生産性で高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a method for producing a glass particulate deposit capable of quickly detecting a deformation in which the glass particulate deposit becomes non-axisymmetric and producing a high quality glass particulate deposit with good productivity. It is intended to provide.
上記課題を解決することのできる本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、出発棒をその軸回りに回転させつつ、バーナにより生成したガラス微粒子を前記出発棒の軸方向に堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法であって、所定位置に照射した光の一部を前記ガラス微粒子堆積体の下端部が遮るようにして、受光される受光強度に基づいて前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出し、この検出した前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を一定に保つように前記出発棒を引き上げつつガラス微粒子を堆積させる際に、前記ガラス微粒子堆積体が非軸対称になることにより前記受光強度が所定範囲を超えて変動することを検出して、前記ガラス微粒子堆積体の変形の発生を報知することを特徴とする。
また、前記報知があった後に、前記バーナの位置調整を行うことが好ましい。
The method for producing a glass particulate deposit according to the present invention that can solve the above-mentioned problems is a glass particulate that deposits glass particulates generated by a burner in the axial direction of the starting rod while rotating the starting rod about its axis. A method of manufacturing a deposit, wherein the lower end portion of the glass particulate deposit is based on the received light intensity such that a part of the light irradiated to a predetermined position is blocked by the lower end of the glass particulate deposit And when depositing the glass particles while pulling up the starting rod so as to keep the position of the lower end of the detected glass particle deposits constant, the glass particle deposits become non-axisymmetric, It detects that the received light intensity varies beyond a predetermined range, and wherein the notifying occurrence of deformation of the glass particles deposit.
Moreover, it is preferable to adjust the position of the burner after the notification.
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出するために照射した光の受光強度が、ガラス微粒子堆積体の下端部が非軸対称であると変動することを利用して、ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる変形を迅速に検出することができ、その結果、良好な生産性にて高品質なガラス微粒子堆積体を製造することができる。 According to the method for producing a glass fine particle deposit of the present invention, the received light intensity of light irradiated for detecting the position of the lower end of the glass fine particle deposit varies when the lower end of the glass fine particle deposit is non-axisymmetric. By utilizing this, it is possible to quickly detect a deformation in which the glass fine particle deposit becomes non-axisymmetric, and as a result, it is possible to manufacture a high-quality glass fine particle deposit with good productivity.
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法が適用可能な製造装置の概略構成図である。
図1に示す製造装置11は、所謂VAD法により、反応容器12の内側の空間内で出発棒13に対してガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体14を形成するものである。
反応容器12は、ガラス微粒子を生成して堆積させる際の高温の環境条件においても、塩素ガス等による腐食が極めて起こりにくい、二酸化珪素、炭化珪素、ニッケル、ニッケル合金等の材料を用いて形成されている。
Hereinafter, an embodiment of a method for producing a glass particulate deposit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a production apparatus to which the method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention can be applied.
The
The
反応容器12の中には、垂直方向に昇降可能な把持具15が収容されている。この把持具15は、長尺状の出発棒13の上端を把持して、出発棒13を垂直方向に支持している。また、把持具15は、その上方で回転昇降装置16に接続されている。回転昇降装置16は、把持具15及び把持した出発棒13を、その軸回りに回転させることができる。
In the
反応容器12の中には、コア用バーナ21及びクラッド用バーナ22が設けられている。これらバーナ21,22は、ガスを吹き出す複数のポートを有しており、そのポートからそれぞれ燃焼ガスやガラス原料ガス等を吹き出し、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反応させて、ガラス微粒子を生成するものである。
In the
なお、燃焼ガスには、水素(H2)と酸素(O2)が含まれ、ガラス原料ガスには四塩化珪素(SiCl4)が含まれ、特に、コア用バーナ21では、ガラス原料ガスにドーパントとしてゲルマニウム(Ge)が含まれる。
これらバーナ21,22は、生成したガラス微粒子を出発棒13に堆積させるように、出発棒13に向けて斜め上方に傾けて配置されている。そして、これらバーナ21,22には、ガス供給装置23から、適宜調整された流量のガスが供給される。
The combustion gas contains hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ), and the glass raw material gas contains silicon tetrachloride (SiCl 4 ). In particular, in the
These
さらに、反応容器12は、側壁部分に排気口25を備えており、出発棒13に堆積されなかった余剰のガラス微粒子を含む内部の排気ガスが排気口25から送り出される。
また、反応容器12の下端近傍には、互いに対向するように設けられたレーザ発振器31及びレーザ受光器32が設けられており、レーザ発振器31からのレーザ光Lがレーザ受光器32にて受光されるようになっている。このレーザ発振器31は、照射したレーザ光Lが出発棒13の鉛直下方位置の所定位置を通るように配置されている。そして、出発棒13に堆積されたガラス微粒子堆積体14の下端部14aがその所定位置にあると、図2及び図3に示すように、レーザ発振器31から照射されたレーザ光Lは、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aによってその一部が遮られる。
Further, the
Further, a
すなわち、レーザ受光器32において受光された受光強度が100%であると、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aが所定位置より上にあり、受光強度が0%であると、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aが所定位置より下にあり、受光強度が0%でも100%でもないと、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aが所定位置またはその近傍にあることが検出される。
That is, when the received light intensity received by the
レーザ受光器32は、制御装置33に接続されており、レーザ受光器32からの受光信号が制御装置33へ送信される。
制御装置33は、レーザ受光器32からの受光信号に基づいて、受光したレーザ光Lの強度を割り出し、そのレーザ光Lの強度に基づいて、回転昇降装置16を制御する。
The
The
具体的には、制御装置33は、レーザ受光器32における受光強度が30〜40%の範囲に入るように、回転昇降装置16を制御する。これにより、ガラス微粒子堆積体14は、その下端部14aが所定の高さ位置に維持されつつ一定の密度にてガラス微粒子が堆積され、安定した品質にて製造される。
Specifically, the
次に、上記構成の製造装置11によるガラス微粒子堆積体14の製造方法について説明する。
まず、把持具15によって反応容器12内に吊り下げた出発棒13をその軸回りに回転させる。
そして、出発棒13を軸回りに回転させながら、上方向に徐々に引き上げ、出発棒13にバーナ21,22によってガラス微粒子を吹き付けて堆積させる。
Next, the manufacturing method of the glass
First, the
Then, while rotating the
制御装置33は、ガラス微粒子を出発棒13に堆積させてガラス微粒子堆積体14を軸方向に成長させる際に、前述のように、所定位置に照射したレーザ光Lの一部をガラス微粒子堆積体14の下端部14aが遮るようにして、レーザ受光器32により受光される受光強度が30〜40%の範囲内に収まるように、出発棒13の引き上げ速度を制御する。これにより、ガラス微粒子堆積体14は、その下端部14aが一定の高さ位置(前記所定位置)とされ、一定密度にてガラス微粒子が堆積される。
The
ここで、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aの高さ位置が一定に保たれていても、バーナ21,22の交換後などに、このバーナ21,22の取り付け位置にずれが生じていると、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aにガラス微粒子が偏って堆積し、下端部14aの形状が非軸対称に変形することがある。変形した場合には、得られたガラス微粒子堆積体14を透明ガラス化した後に線引きして光ファイバとした際に、コアが非円形となり、偏波モード分散(PMD)に影響することがある。
Here, even if the height position of the
このため、制御装置33は、製造しているガラス微粒子堆積体14の変形の有無を監視する変形監視制御を実行する。なお、ガラス微粒子の堆積開始時は、ガラス微粒子が必ずしも軸対称に堆積せず、光ファイバの母材として用いられない非有効部となる。したがって、制御装置33は、この非有効部が既に形成され、光ファイバの母材として有効に用いられる有効部の形成の開始後に、変形監視制御を行う。
つまり、制御装置33は、ガラス微粒子の堆積の開始から有効部の形成開始までの所定時間経過後に、変形監視制御を開始する。
For this reason, the
That is, the
次に、この変形監視制御について説明する。
ガラス微粒子堆積体14の下端部14aが非軸対称に変形すると、図4に模式的に示すように、レーザ光Lの照射範囲に対するガラス微粒子堆積体14の下端部14aの位置が、回転に伴って変動する。
Next, the deformation monitoring control will be described.
When the
具体的には、このガラス微粒子堆積体14の下端部14aの位置は、レーザ光Lの照射範囲に対して左側にずれた状態(図4における(a)の状態)から90°回転すると、一旦、レーザ光Lの照射範囲の中央に移動し(図4における(b)の状態)、さらに90°回転すると、レーザ光Lの照射範囲に対して右側にずれる(図4における(c)の状態)。その後、90°回転すると、一旦、レーザ光Lの照射範囲の中央に移動し(図4における(d)の状態)、さらに90°回転すると、レーザ光Lの照射範囲に対して左側にずれる(図4における(a)の状態)。
これにより、レーザ受光器32におけるレーザ光Lの受光強度は、ガラス微粒子堆積体14の回転に伴って変動する。
Specifically, when the position of the
As a result, the received light intensity of the laser light L in the
図5は、レーザ受光器32におけるレーザ光Lの受光強度を示すグラフ図である。
図5に示すように、ガラス微粒子堆積体14に変形がない正常時では、レーザ受光器32における受光強度は、ほとんど変動することがない(図5における点線参照)。これに対して、ガラス微粒子堆積体14に変形が生じて非軸対称となると、ガラス微粒子堆積体14の回転周期T内にて、レーザ受光器32における受光強度が、ガラス微粒子堆積体14の回転に伴って繰り返し大きく変動する(図5における実線参照)。
FIG. 5 is a graph showing the light receiving intensity of the laser beam L in the
As shown in FIG. 5, when the
具体的には、このレーザ受光器32における受光強度は、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aの位置がレーザ光Lの照射範囲に対して左側にずれると増加し(図5における(a)の状態)、その状態からガラス微粒子堆積体14が90°回転して下端部14aがレーザ光Lの照射範囲の中央に移動すると低下する(図5における(b)の状態)。その後、ガラス微粒子堆積体14が90°回転して下端部14aがレーザ光Lの照射範囲に対して右側にずれると、受光強度は再び増加し(図5における(c)の状態)、さらに90°回転して下端部14aがレーザ光Lの照射範囲の中央に移動すると再び低下する(図5における(d)の状態)。
Specifically, the intensity of light received by the
このように、ガラス微粒子堆積体14の下端部14aに変形が生じて非軸対称となると、レーザ受光器32における受光強度は、ガラス微粒子堆積体14の半回転(T/2)毎に周期的に増減する。
As described above, when the
そして、制御装置33は、変形監視制御にて、レーザ受光器32におけるレーザ光Lの受光強度を監視し、この受光強度が、予め設定されている良好範囲Aからの逸脱を監視する変形監視制御を行う。なお、良好範囲Aは、受光強度の平均値(例えば、30〜40%の受光時における受光強度)を中心として定められた範囲であり、透明ガラス化したガラス母材を線引きして光ファイバとした際に、良品として用いることが可能な許容範囲である。
And the
制御装置33は、変形監視制御にて、レーザ受光器32におけるレーザ光Lの受光強度が良好範囲Aから外れたことを検出すると、ガラス微粒子堆積体14に変形が生じていると判断し、警報器(図示省略)からアラームを発し、作業者に報知して製造装置11を停止させる。
これにより、作業者は、警報によって異常が生じていることを迅速に認識し、バーナ21,22を支持しているXYテーブルなどを操作してバーナ21,22の角度や位置の修正を行うことができる。なお、作業者に報知する手段は、警報器によるアラームの他にも、ランプの点灯やディスプレイの表示などであってもよい。
When the
As a result, the operator quickly recognizes that an abnormality has occurred due to the alarm, and operates the XY table that supports the
このように、上記実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、レーザ光Lの受光強度に基づいて制御装置33がガラス微粒子堆積体14の変形の発生を報知するので、作業者が目視にて監視する場合と比較して、熟練を要することなく迅速に異常を把握することができる。
これにより、不良箇所を極力抑えて、良好な生産性にて高品質なガラス微粒子堆積体14を製造することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the glass particulate deposit of the above embodiment, since the
Thereby, it is possible to manufacture a high-quality glass
なお、上記実施形態では、制御装置33がアラームを発するとともに製造装置11を停止させたが、製造装置11を停止させずにアラームを発するようにしても良い。
In the above embodiment, the
13 出発棒
14 ガラス微粒子堆積体
14a 下端部
21 コア用バーナ(バーナ)
22 クラッド用バーナ(バーナ)
A 良好範囲(所定範囲)
L レーザ光(光)
13 Starting
22 Burner for clad (burner)
A Good range (predetermined range)
L Laser light (light)
Claims (2)
所定位置に照射した光の一部を前記ガラス微粒子堆積体の下端部が遮るようにして、受光される受光強度に基づいて前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出し、この検出した前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を一定に保つように前記出発棒を引き上げつつガラス微粒子を堆積させる際に、前記ガラス微粒子堆積体が非軸対称になることにより前記受光強度が所定範囲を超えて変動することを検出して、前記ガラス微粒子堆積体の変形の発生を報知することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。 A method for producing a glass particulate deposit, wherein glass particulates generated by a burner are deposited in the axial direction of the starting rod while rotating the starting rod about its axis,
The lower end portion of the glass fine particle deposit is shielded by the lower end portion of the glass fine particle deposit so as to block a part of the light irradiated to a predetermined position, and the lower end position of the glass fine particle deposit is detected based on the received light intensity. When depositing glass particulates while pulling up the starting rod so as to keep the position of the lower end of the particulate deposit body constant, the received light intensity varies beyond a predetermined range due to the glass particulate deposit body becoming non-axisymmetric. And detecting the occurrence of deformation of the glass fine particle deposit, and a method for producing the glass fine particle deposit.
前記報知があった後に、前記バーナの位置調整を行うことを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。 A method for producing a glass particulate deposit according to claim 1,
A method of manufacturing a glass particulate deposit, wherein the burner position is adjusted after the notification.
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