JP7467638B2 - 光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法に関する。
光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を製造する方法として、ＯＶＤ法（Outside Vapor Deposition method）やＶＡＤ法（Vapor Phase Axial Deposition method）等を用いてガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成し、当該多孔質ガラス体を脱水処理した後、焼結させる方法が知られている。
例えば、下記特許文献１には、ＯＶＤ法であって、原料ガス、可燃性ガス、及び助燃性ガスをバーナから射出して生成されるガラス微粒子を棒状の出発母材の外周面に堆積させて多孔質ガラス体を形成する多孔質ガラス体の製造方法が記載されている。このバーナは、原料ガスをそれぞれ射出する第１ポート及び複数の第２ポートを有し、複数の第２ポートは第１ポートを囲うように配置されている。
ところで、上記特許文献１のように出発母材の外周面にガラス微粒子を堆積させる場合、当初は出発母材の外周面にガラス微粒子が吹き付けられ、その後は出発母材の外周面に堆積したガラス微粒子から成る多孔質ガラス体の外周面にガラス微粒子が吹き付けられる。そして、この多孔質ガラス体が時間の経過とともに大きくなる。このような場合、ガラス微粒子が吹き付けられる領域は、平面状ではなく、バーナ側に凸状に湾曲した曲面状である。このため、この領域の外周部の一部での垂線と当該一部に向かうガラス微粒子の進行方向とのなす角は、中心部での垂線と当該中心部に向かうガラス微粒子の進行方向とのなす角より大きくなる。ガラス微粒子はこの角が大きくなるにつれて吹き付けられた際に跳ね返り易くなる傾向にあるため、外周部にガラス微粒子が付着しにくくなる場合がある。上記特許文献１では、このようなガラス微粒子の跳ね返りについて考慮がなされていない。このため、ガラス微粒子の堆積効率が低下して光ファイバ用母材の製造効率が低下し、その結果、光ファイバの製造効率が低下することが懸念される。
そこで、本発明は、光ファイバの製造効率の低下を抑制し得る光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的の達成のため、光ファイバ用母材の製造方法は、バーナから原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する堆積工程を備え、前記バーナは、前記原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と前記可燃性ガスを流す可燃性ガス管とを有し、前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、前記堆積工程において、前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速を前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くすることを特徴とするものである。
また、上記目的の達成のため、本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と可燃性ガスを流す可燃性ガス管とを有し前記原料ガス及び前記可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成するバーナと、前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速が前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くなるように前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管のそれぞれに前記原料ガスを供給するとともに、前記可燃性ガス管に前記可燃性ガスを供給するガス供給源と、を備え、前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置されることを特徴とするものである。
この製造方法及び製造装置では、第１原料ガス管のポートから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子は、ガラス微粒子が吹き付けられる領域における中心部に主に吹き付けられる。一方、第２原料ガス管のポートから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子は、上記領域における外周部に主に吹き付けられる。一般的に、ガラス微粒子が面に非垂直な方向から吹き付けられる場合、ガラス微粒子は、速度が遅くなるにつれて吹き付けられる面で跳ね返りにくくなる傾向にある。この製造方法及び製造装置では、第２原料ガス管のポートから射出する原料ガスの流速は、第１原料ガス管のポートから射出する原料ガスの流速より遅いため、外周部に吹き付けられるガラス微粒子の速度を中心部に吹き付けられるガラス微粒子の速度より遅くし得る。このため、上記領域がバーナ側に凸状に湾曲した曲面状であっても、この領域の外周部に吹き付けられるガラス微粒子の速度が中心部に吹き付けられるガラス微粒子の速度以上である場合と比べて、外周部でのガラス微粒子の跳ね返りを抑制し得る。従って、この製造方法及び製造装置によれば、ガラス微粒子の堆積効率が低下して光ファイバ用母材の製造効率が低下することを抑制し得、その結果、この光ファイバ用母材を用いて製造される光ファイバの製造効率の低下を抑制し得る。
上記の製造方法及び製造装置では、前記バーナは、前記第２原料ガス管を複数有し、複数の前記第２原料ガス管のそれぞれのポートは、前記第１原料ガス管のポートの周囲に所定間隔ごとに配置されることとしてもよい。
このような構成にすることで、隣接する第２原料ガス管のポートの距離が一定でない場合と比べて、ガラス微粒子の生成を周方向において均一に近づけることができ、多孔質ガラス体のかさ密度を均一に近づけ得る。
上記の製造方法及び製造装置では、バーナが第２原料ガス管を複数有する場合、前記第１原料ガス管の内径は、複数の前記第２原料ガス管のそれぞれの内径より大きいこととしてもよい。
一般的に、管の内径が大きくなるにつれて、当該管における圧力損失が小さくなる傾向にある。このため、このような構成にすることで、例えば、第１原料ガス管及び第２原料ガス管に同じ圧力で原料ガスを供給しても、第２原料ガス管のポートから射出する原料ガスの流速を第１原料ガス管のポートから射出する原料ガスの流速より遅くし得る。このため、第１原料ガス管と第２原料ガス管とに異なる圧力で原料ガスを供給する場合と比べて、原料ガスを供給するガス供給源の構成を簡易にし得る。
上記の製造方法では、前記堆積工程において、棒状の出発母材の外主面に前記ガラス微粒子を堆積させ、前記バーナのガス射出方向に沿って見る場合に、全ての前記第２原料ガス管のポートの全体が前記出発母材と重なることとしてもよい。
このような構成にすることで、バーナのガス射出方向に沿って見る場合に第２原料ガス管のポートの少なくとも一部が出発母材と重ならない場合と比べて、堆積を始める当初におけるガラス微粒子の堆積効率を向上させることができる。
上記の製造方法では、前記堆積工程において、時間の経過とともに前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速を前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速に近づけることとしてもよい。
例えば、棒状の出発母材の外周面にガラス微粒子を堆積させる場合、時間の経過とともに多孔質ガラス体の外径が大きくなる。このため、ガラス微粒子が吹き付けられる領域の曲率半径が時間の経過とともに大きくなり、この領域の外周部における垂線とガラス微粒子の進行方向とのなす角が時間の経過とともに小さくなる。このため、外周部に吹き付けられるガラス微粒子は時間の経過とともに跳ね返りにくくなる。従って、このような場合では、上記のような構成にすることで、上記領域の外周部でのガラス微粒子の跳ね返りを抑制しつつガラス微粒子の堆積速度を向上し得る。
上記の製造方法及び製造装置では、前記バーナは、シールガスを流す第１シールガス管を更に備え、前記原料ガス、前記可燃性ガス、及び前記シールガスを含むガスを射出し、前記第１シールガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、前記第２原料ガス管のポート及び前記可燃性ガス管のポートは、前記第１シールガス管のポートを基準とする前記第１原料ガス管のポート側と反対側に配置されることとしてもよい。
このような構成にすることで、第１原料ガス管のポートの近傍でガラス微粒子が生成されることを抑制し得、ガラス微粒子の第１原料ガス管への付着を抑制し得る。
上記の製造方法及び製造装置では、バーナが第１シールガス管を有する場合、前記バーナは、前記シールガスを流す第２シールガス管を更に備え、前記第２シールガス管のポートは、前記第２原料ガス管のポートを囲うように配置され、前記可燃性ガス管のポートは、前記第２シールガス管のポートを基準とする前記第２原料ガス管のポート側と反対側に配置されることとしてもよい。
このような構成にすることで、ガラス微粒子の第１原料ガス管及び第２原料ガス管への付着を抑制し得る。
上記の製造方法及び製造装置では、バーナが第２シールガス管を有する場合、前記バーナは、前記第２原料ガス管と前記第２シールガス管とからなる複数の第１のガス管対を備え、複数の前記第１のガス管対のそれぞれにおける前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートの周囲に所定間隔ごとに配置され、それぞれの前記第１のガス管対において、前記第２シールガス管のポートは、前記第２原料ガス管のポートを囲うこととしてもよい。
このような構成にすることで、１つの第２シールガス管のポートが複数の第２原料ガス管のポートを囲う場合と比べて、第２シールガス管のポートの面積を小さくし得る。従って、このような構成にすることで、この場合と比べて、射出するシールガス全体の流量を少なくし得、シールガスによってガラス微粒子が生成されにくくなることを抑制し得、ガラス微粒子の堆積効率を向上し得る。
上記の製造方法では、バーナが第２シールガス管を有する場合、前記堆積工程において、前記第１シールガス管のポートから射出する前記シールガスの流速を前記第２シールガス管のポートから射出する前記シールガスの流速より速くしてもよい。
上記の製造方法及び製造装置では、前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管は、前記可燃性ガス管内に非配置とされることとしてもよい。
安全性の観点から、可燃性ガス管に供給される可燃性ガスの温度は、一般的に低い温度、例えば原料ガスの温度よりも低い温度とされる。このため、上記のような構成にすることで、可燃性ガス管内に第１原料ガス管及び第２原料ガス管が配置される場合と比べて、可燃性ガスによって原料ガスが冷却されてガラス微粒子が生成されにくくなることを抑制し得る。
上記の製造方法及び製造装置では、前記バーナは、前記可燃性ガス管と助燃性ガスを流す助燃性ガス管とからなる複数の第２のガス管対を備え、前記原料ガス、前記可燃性ガス、及び前記助燃性ガスを含むガスを射出し、それぞれの前記第２のガス管対において、前記可燃性ガス管のポート及び前記助燃性ガス管のポートの一方は、他方を囲うこととしてもよい。
このような構成にすることで、可燃性ガスを効果的に燃焼させ得る。
以上のように、本発明によれば、光ファイバの製造効率の低下を抑制し得る光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法が提供される。
以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。なお、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。
図１は、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によって製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図１に示すように、本実施形態では、光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の外周面を囲うクラッド１１と、クラッド１１の外周面を被覆する被覆層１２とを主な構成として備える。光ファイバ１の長手方向と垂直な断面でのコア１０の外形は円形とされ、当該コア１０はクラッド１１の中心に配置されている。なお、この断面でのクラッド１１の外形は楕円形や多角形等の非円形としてもよい。
コア１０の屈折率はクラッド１１の屈折率よりも高くされる。本実施形態では、コア１０はゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率が高くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなり、クラッド１１は何ら添加物の無いシリカガラスからなる。なお、コア１０は屈折率が高くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなり、クラッド１１はフッ素（Ｆ）等の屈折率が低くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなっていてもよい。また、コア１０は何ら添加物の無いシリカガラスからなり、クラッド１１は屈折率が低くなるドーパントが添加されたシリカガラスからなっていてもよい。
被覆層１２は、樹脂からなる。被覆層１２を構成する樹脂として、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂が挙げられる。被覆層１２は、クラッド１１を囲う１つの樹脂の層からなる単層構造とされてもよく、複数の樹脂の層からなる多層構造とされてもよい。
図２は、図１に示す光ファイバ１を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図２に示すように、光ファイバ用母材１Ｐは、コア１０となるロッド状のコアガラス体１０Ｐと、コアガラス体１０Ｐの外周面を囲みクラッド１１となるクラッドガラス体１１Ｐとから構成される。本実施形態では、光ファイバ用母材１Ｐの長手方向と垂直な断面において、クラッドガラス体１１Ｐの外形は円形であり、コアガラス体１０Ｐはクラッドガラス体１１Ｐの中心に配置されている。また、この断面でのコアガラス体１０Ｐの外形は円形である。
次に、本実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法について説明する。
図３は、本実施形態に係る光ファイバ用母材１Ｐの製造方法、及び光ファイバ１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図３に示すように、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、堆積工程Ｐ１と、脱水工程Ｐ２と、焼結工程Ｐ３と、を備える。また、光ファイバ１の製造方法は、これら工程により製造された光ファイバ用母材１Ｐを線引きする線引工程Ｐ４を備える。
＜堆積工程Ｐ１＞
本工程は、ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。まず、本工程で用いる堆積装置について説明する。
本工程は、ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。まず、本工程で用いる堆積装置について説明する。
図４は、本工程で用いる堆積装置を概略的に示す図である。本実施形態の堆積装置３０は、ＯＶＤ法により出発母材２０にガラス微粒子２２を堆積させるように構成され、旋盤３１と、バーナ４０と、支持部３２と、ガス供給源５０と、制御部ＣＯと、を主な構成として備える。
本実施形態の出発母材２０は、コア１０となるコアガラス体１０Ｐからなる棒状のコアロッドとされ、この出発母材２０の長手方向と垂直な断面の形状は、概ね円形とされる。なお、出発母材２０は、コアガラス体１０Ｐからなるコアロッドの外周面がクラッドガラス体１１Ｐと同じガラス体からなる被覆層で被覆されたガラスロッドであってもよい。
制御部ＣＯは、例えば、マイクロコントローラ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large-scale Integrated Circuit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの集積回路やＮＣ（Numerical Control）装置を用いることができる。また、制御部ＣＯは、ＮＣ装置を用いた場合、機械学習器を用いたものであってもよく、機械学習器を用いないものであってもよい。以下に説明するように、堆積装置３０の幾つかの構成が制御部ＣＯによって制御される。
旋盤３１は、出発母材２０の両端部を把持して出発母材２０を当該出発母材２０の中心軸２０ａ周りに回転させるように構成される。旋盤３１は、制御部ＣＯからの制御信号により、出発母材２０の回転速度を調節する。
図５は、本実施形態のバーナ４０の射出口であるポート４０Ａをガスの射出側から見た様子を示す図である。図５に示すように、バーナ４０は、第１原料ガス管４１と、複数の第２原料ガス管４２と、第１シールガス管４３と、複数の第２シールガス管４４と、複数の可燃性ガス管４５と、複数の助燃性ガス管４６と、保護カバー４７と、を主に備える。なお、図５では、視認を容易にするため、これらガス管４１～４６及び保護カバー４７に斜線を付しているが、当該斜線は管の断面を示すものではない。また、ガス管４２，４４，４５，４６に関しては、２つに符号を付して他のものに対する符号を省略している。
第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２は、それぞれ原料ガスを流す管である。第１原料ガス管４１の射出端側とは反対の端部には、連結管５１を介してガス供給源５０が接続される。また、複数の第２原料ガス管４２の射出端側とは反対の端部には、共用の連結管５２を介してガス供給源５０が接続される。原料ガスは、ガラス微粒子２２の原料を含むガスであり、この原料として、例えば、オクタメチルシクロテトラシロキサン、四塩化ケイ素等が挙げられる。
第１シールガス管４３及び複数の第２シールガス管４４は、それぞれシールガスを流す管である。第２シールガス管４４と第２原料ガス管４２とは対となっており、この対である第１のガス管対ＰＰ１が複数配置されている。第１シールガス管４３の射出端側とは反対の端部には、連結管５３を介してガス供給源５０が接続される。また、複数の第２シールガス管４４の射出端側とは反対の端部には、共用の連結管５４を介してガス供給源５０が接続される。シールガスとして、例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。
複数の可燃性ガス管４５は、それぞれ可燃性ガスを流す管である。これら可燃性ガス管４５の射出端側とは反対の端部には、共用の連結管５５を介してガス供給源５０が接続される。可燃性ガスとして、例えば、水素、メタン、酸水素ガス等が挙げられる。
複数の助燃性ガス管４６は、それぞれ助燃性ガスを流す管である。助燃性ガス管４６と可燃性ガス管４５とは対となっており、この対である第２のガス管対ＰＰ２が複数配置されている。これら助燃性ガス管４６の射出端側とは反対の端部には、共用の連結管５６を介してガス供給源５０が接続される。助燃性ガスとして、例えば、酸素等が挙げられる。
保護カバー４７は、上記のガス管４１～４６を保護する筒状の部材であり、これらガス管４１～４６は、保護カバー４７の内部空間に配置される。なお、バーナ４０は、保護カバー４７を備えなくてもよい。
本実施形態では、ガス管４１～４６は円管とされ、ガス管４１～４４はガス管４５内に非配置とされる。ガス管４１～４６及び保護カバー４７を構成する材料として、例えば、ステンレス等の金属、石英ガラス等が挙げられる。
ガス供給源５０は、第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２に原料ガスを供給し、第１シールガス管４３及び複数の第２シールガス管４４にシールガスを供給し、複数の可燃性ガス管４５に可燃性ガスを供給し、複数の助燃性ガス管４６に助燃性ガスを供給するように構成される。ガス供給源５０は、これらガス管４１～４６へのガスの供給量を、個別に変更可能であり、制御部ＣＯからの制御信号により、これらガスの供給量を調節する。なお、複数の第２原料ガス管４２、複数の第２シールガス管４４、複数の可燃性ガス管４５、及び複数の助燃性ガス管４６は、個別にガス供給源５０に連結されてもよい。
次に、それぞれのガス管の射出口であり、それぞれのガス管におけるガスが射出する領域であるポート４１Ａ～４６Ａの配置について説明する。それぞれのポート４１Ａ～４６Ａをガスの射出側から見る場合に、それぞれのポート４１Ａ～４６Ａは次のように配置される。
第１原料ガス管４１のポート４１Ａの外周は、全周に亘って第１シールガス管４３のポート４３Ａによって囲われる。また、ポート４３Ａの周囲に、複数の第１のガス管対ＰＰ１のそれぞれが所定間隔ごとに配置される。それぞれの第１のガス管対ＰＰ１において、ポート４２Ａの外周は、全周に亘って第２シールガス管４４のポート４４Ａによって囲われる。このように配置される複数のポート４２Ａは、ポート４１Ａ及びポート４３Ａを囲い、ポート４３Ａを基準とするポート４１Ａ側と反対側に位置する。
本実施形態では、ポート４３Ａは円環状であり、ポート４１Ａ及びポート４３Ａの中心は、保護カバー４７の中心軸と概ね一致している。また、ポート４１Ａの中心を中心としポート４３Ａの外径より大きい直径の円Ｃ１上に、ポート４２Ａが所定間隔ごとに配置される。また、ポート４４Ａは円環状であり、ポート４２Ａの中心とポート４４Ａの中心は、概ね一致している。
複数の第１のガス管対ＰＰ１のそれぞれにおける第２シールガス管４４のポート４４Ａを基準とする第１原料ガス管４１のポート４１Ａ側と反対側には、複数の第２のガス管対ＰＰ２のそれぞれにおける助燃性ガス管４６のポート４６Ａが所定間隔ごとに配置される。それぞれの第２のガス管対ＰＰ２において、ポート４６Ａの外周は、全周に亘って可燃性ガス管４５のポート４５Ａによって囲われる。このように配置される複数のポート４５Ａは、複数のポート４２Ａを囲うとともに、ポート４１Ａも囲い、ポート４３Ａを基準とするポート４１Ａ側と反対側かつポート４４Ａを基準とするポート４２Ａ側と反対側かに位置する。
本実施形態では、ポート４１Ａの中心を中心とし上記の円Ｃ１の直径より大きい直径の円Ｃ２上に、それぞれのポート４５Ａが所定間隔ごとに配置される。また、ポート４５Ａの中心とポート４６Ａの中心とは、概ね一致している。
また、本実施形態では、第１原料ガス管４１の内径は複数の第２原料ガス管４２のそれぞれの内径より大きく、ポート４１Ａの面積はそれぞれのポート４２Ａの面積より大きい。また、ポート４３Ａの幅とポート４４Ａの幅は概ね同じである。また、全ての第２原料ガス管４２のポート４２Ａを囲う最小の円Ｃ３の直径は、出発母材２０の外径より小さい。本実施形態では、この円Ｃ３に全てのポート４２Ａが内接しているが、これに限らない。
支持部３２は、バーナ４０から出発母材２０に向かってガスが射出するようにバーナ４０を支持する。本実施形態では、支持部３２は、ポート４１Ａの中心を通りバーナ４０のガスの射出方向と平行な直線Ｌ１が出発母材２０の中心軸２０ａと概ね垂直に交わるようにバーナ４０を支持する。そして、バーナ４０のガス射出方向に沿って見る場合に、全ての第２原料ガス管４２のポート４２Ａの全体が出発母材２０と重なる。この支持部３２は、出発母材２０の長手方向に沿って往復移動可能であるとともに、直線Ｌ１と概ね平行で出発母材２０から離隔する方向に移動可能に構成され、制御部ＣＯからの制御信号により移動する。
次に、堆積工程Ｐ１について説明する。
本工程では、まず、上記の出発母材２０を準備して旋盤３１に当該出発母材２０を把持させる。本実施形態では、出発母材２０の外径は上記の円Ｃ３の直径より大きい。旋盤３１は、制御部ＣＯからの制御信号により、出発母材２０を中心軸２０ａ周りに所定の速度で回転させる。支持部３２は、制御部ＣＯからの制御信号により、出発母材２０の長手方向に沿って繰り返し往復移動し、バーナ４０が出発母材２０の長手方向に沿って繰り返し往復移動する。ガス供給源５０は、制御部ＣＯからの制御信号により、バーナ４０に、原料ガス、シールガス、可燃性ガス、及び助燃性ガスをそれぞれ所定の流量で供給し、バーナ４０はこれらガスを射出する。バーナ４０から射出する可燃性ガス及び助燃性ガスの燃焼によって火炎が形成され、当該火炎内に原料が放出される。この原料が加水分解反応または燃焼反応してシリカガラスとなり、ガラス微粒子２２が生成される。このガラス微粒子２２は、直線Ｌ１と概ね平行な方向に進み、出発母材２０に向かう。
図６は、本工程における当初の様子を示す断面図であり、図７は、本工程における所定の期間経過したときの様子を示す断面図である。図６及び図７は、中心軸２０ａと平行な方向から見る図である。図６に示すように、当初では、生成されるガラス微粒子２２は、回転する出発母材２０の外周面に吹き付けられ、時間の経過とともに出発母材２０の外周面を被覆するようにガラス微粒子２２が堆積する。出発母材２０の長手方向と垂直な断面の形状は概ね円形であるため、当初においてガラス微粒子２２が吹き付けられる領域６０は、バーナ４０側に凸状に湾曲した曲面状であると理解できる。
図８は、この領域６０をバーナ４０側から見る図である。上記のように、複数の第２原料ガス管４２のポート４２Ａは、第１原料ガス管４１のポート４１Ａを囲うように配置される。このため、この領域６０における中心部６１には、ポート４１Ａから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子２２が主に吹き付けられる。一方、この中心部６１を囲う外周部６２には、複数のポート４２Ａから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子２２が主に吹き付けられる。なお、中心部６１は、ポート４１Ａより広く、直線Ｌ１と交わる。
ガラス微粒子２２の堆積を始めてから所定の期間経過して出発母材２０の外周面がガラス微粒子２２によって覆われる状態では、図７に示すように、ガラス微粒子２２は、多孔質ガラス体２１の外周面に吹き付けられる。そして、時間の経過とともにガラス微粒子２２の堆積により多孔質ガラス体２１の外径が大きくなる。出発母材２０は中心軸２０ａ周りに回転しているため、出発母材２０の長手方向に沿って見る場合の多孔質ガラス体２１の外形は概ね円形となる。このため、ガラス微粒子２２が吹き付けられる領域６５は、バーナ４０側に凸状に湾曲した曲面状であると理解できる。
図９は、この領域６５をバーナ４０側から見る図である。ガラス微粒子２２の堆積を始める当初と同様に、この領域６５における中心部６６には、ポート４１Ａから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子２２が主に吹き付けられる。また、外周部６７には、複数のポート４２Ａから射出する原料ガスに由来するガラス微粒子２２が主に吹き付けられる。なお、中心部６６は、ポート４１Ａより広く、直線Ｌ１と交わる。
このように、制御部ＣＯは、旋盤３１、支持部３２、及びガス供給源５０を制御し、必要な回数だけバーナ４０を往復移動させて所定の重量の多孔質ガラス体２１を形成する。
ここで、複数の第２原料ガス管４２のそれぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速は、第１原料ガス管４１のポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅い。換言すれば、制御部ＣＯは、原料ガスの流速がこのようになるように、ガス供給源５０を制御する。また、本実施形態では、制御部ＣＯは、時間の経過とともにそれぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速が速くなり当該流速がポート４１Ａから射出する原料ガスの流速に近づくように、ガス供給源５０を制御する。なお、ポート４２Ａから射出する原料ガスの流速は、ポート４１Ａから射出する原料ガスの流速以上とならない。また、制御部ＣＯは、時間の経過とともにバーナ４０が出発母材２０から離隔する方向に移動するように支持部３２を制御し、バーナ４０のポート４０Ａと多孔質ガラス体２１との距離を概ね一定に維持する。ガラス微粒子２２の大きさは、ポート４０Ａからの距離によって変化する傾向にあるため、上記のようにバーナ４０を移動させることで、大きさが概ね同じガラス微粒子２２が堆積され、多孔質ガラス体２１のかさ密度を概ね一定にできる。また、制御部ＣＯは、第１シールガス管４３のポート４３Ａから射出するシールガスの流速と、第２シールガス管４４のポート４４Ａから射出するシールガスの流速とが同じとなるように、ガス供給源５０を制御する。なお、ポート４３Ａから射出するシールガスの流速をポート４４Ａから射出するシールガスの流速より速くしてもよく、遅くしてもよい。
なお、光ファイバ１のクラッド１１がドーパントが添加されたシリカガラスからなる場合、例えば原料ガスをこのドーパントまたはドーパントの化合物を含むガスに変更する。
＜脱水工程Ｐ２＞
本工程は、堆積工程Ｐ１で形成された多孔質ガラス体２１を脱水処理する工程である。図１０は、本工程の様子を示す図である。図１０に示すように、本実施形態では、収容空間７５を有する炉心管７１と、当該炉心管７１を加熱する発熱体７２とを備える加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２１を脱水処理する。まず、支持棒７６に多孔質ガラス体２１を吊り下げ、当該多孔質ガラス体２１を炉心管７１の収容空間７５に収容させる。次に、炉心管７１に設けられる給気口７７から脱水処理用ガスを収容空間７５に供給しつつ、発熱体７２によって炉心管７１を加熱することで多孔質ガラス体２１を加熱する。炉心管７１には排気口７８が設けられており、収容空間７５内のガスは当該排気口７８から排気される。脱水処理用ガスとして、例えば、塩素、四塩化ケイ素等の塩素系ガスとヘリウム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスが挙げられる。脱水処理用ガスによって多孔質ガラス体２１におけるＯＨ基（水酸基）や多孔質ガラス体２１に付着した水分が除去され、多孔質ガラス体２１が脱水処理される。多孔質ガラス体２１を加熱する温度は、多孔質ガラス体２１の焼結温度より低くかつ多孔質ガラス体２１からＯＨ基を脱離できる温度であればよい。また、本工程は脱水処理ができればよく、加熱炉７０の構成や脱水方法は特に制限されるものではない。
本工程は、堆積工程Ｐ１で形成された多孔質ガラス体２１を脱水処理する工程である。図１０は、本工程の様子を示す図である。図１０に示すように、本実施形態では、収容空間７５を有する炉心管７１と、当該炉心管７１を加熱する発熱体７２とを備える加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２１を脱水処理する。まず、支持棒７６に多孔質ガラス体２１を吊り下げ、当該多孔質ガラス体２１を炉心管７１の収容空間７５に収容させる。次に、炉心管７１に設けられる給気口７７から脱水処理用ガスを収容空間７５に供給しつつ、発熱体７２によって炉心管７１を加熱することで多孔質ガラス体２１を加熱する。炉心管７１には排気口７８が設けられており、収容空間７５内のガスは当該排気口７８から排気される。脱水処理用ガスとして、例えば、塩素、四塩化ケイ素等の塩素系ガスとヘリウム、アルゴン等の不活性ガスとの混合ガスが挙げられる。脱水処理用ガスによって多孔質ガラス体２１におけるＯＨ基（水酸基）や多孔質ガラス体２１に付着した水分が除去され、多孔質ガラス体２１が脱水処理される。多孔質ガラス体２１を加熱する温度は、多孔質ガラス体２１の焼結温度より低くかつ多孔質ガラス体２１からＯＨ基を脱離できる温度であればよい。また、本工程は脱水処理ができればよく、加熱炉７０の構成や脱水方法は特に制限されるものではない。
＜焼結工程Ｐ３＞
本工程は、脱水工程Ｐ２で脱水処理された多孔質ガラス体２１を焼結する工程である。本実施形態では、上記の加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２１を加熱することで当該多孔質ガラス体２１を透明ガラス化する。なお、本工程では、給気口７７から焼結処理用ガスを収容空間７５に供給しつつ、多孔質ガラス体２１を加熱する。焼結処理用ガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。また、多孔質ガラス体２１を加熱する温度は、多孔質ガラス体２１が焼結して透明ガラス化する温度であればよい。また、本工程は多孔質ガラス体２１を焼結できればよく、加熱炉７０の構成や焼結方法は特に制限されるものではない。
本工程は、脱水工程Ｐ２で脱水処理された多孔質ガラス体２１を焼結する工程である。本実施形態では、上記の加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２１を加熱することで当該多孔質ガラス体２１を透明ガラス化する。なお、本工程では、給気口７７から焼結処理用ガスを収容空間７５に供給しつつ、多孔質ガラス体２１を加熱する。焼結処理用ガスとして、例えば、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが挙げられる。また、多孔質ガラス体２１を加熱する温度は、多孔質ガラス体２１が焼結して透明ガラス化する温度であればよい。また、本工程は多孔質ガラス体２１を焼結できればよく、加熱炉７０の構成や焼結方法は特に制限されるものではない。
本工程において、出発母材２０はほとんど変化することなく図２に示すコアガラス体１０Ｐとなる。また、多孔質ガラス体２１が透明ガラス化されてクラッドガラス体１１Ｐとなる。こうして、図２に示す光ファイバ用母材１Ｐを得る。なお、本実施形態では、光ファイバ用母材１Ｐの製造装置は、上記のように、堆積装置３０と加熱炉７０とを含む。
＜線引工程Ｐ４＞
図１１は、本工程の様子を示す図である。
図１１は、本工程の様子を示す図である。
まず、本工程を行う準備段階として、堆積工程Ｐ１から焼結工程Ｐ３により製造された光ファイバ用母材１Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、光ファイバ用母材１Ｐを加熱する。このとき光ファイバ用母材１Ｐの下端部は、溶融状態となる。そして、光ファイバ用母材１Ｐの下端部からガラス線が引き出される。この線引きされたガラス線は、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、コアガラス体１０Ｐがコア１０となり、クラッドガラス体１１Ｐがクラッド１１となり、コア１０とクラッド１１とから構成される光ファイバ裸線１Ｎとなる。この光ファイバ裸線１Ｎは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。
次に、この光ファイバ裸線１Ｎは、被覆層１２となる未硬化状態の樹脂が貯留された塗布部１３１を通過して、この樹脂によって被覆される。樹脂が被覆された光ファイバ裸線１Ｎは、硬化部１３２を通過して、樹脂が硬化して被覆層１２が形成され、図１に示す光ファイバ１となる。この光ファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、巻き取り部１４２により巻き取られる。こうして、図１に示す光ファイバ１が製造される。
以上説明したように、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、バーナ４０から原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子２２を堆積させて多孔質ガラス体２１を形成する堆積工程Ｐ１を含む。バーナ４０は、原料ガスを流す第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２と、可燃性ガスを流す可燃性ガス管４５とを有する。複数の第２原料ガス管４２のポート４２Ａは、第１原料ガス管４１のポート４１Ａを囲うように配置されている。堆積工程Ｐ１において、それぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速をポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅くする。
また、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造装置は、バーナ４０とガス供給源５０とを備える。バーナ４０は、原料ガスを流す第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２と、可燃性ガスを流す複数の可燃性ガス管４５と、を有する。このバーナ４０は、原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子２２を堆積させて多孔質ガラス体２１を形成する。ガス供給源５０は、それぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速がポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅くなるように、第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２に原料ガスを供給する。複数のポート４２Ａは、ポート４１Ａを囲うように配置されている。
本実施形態では、図６に示すように、堆積を始める当初にガラス微粒子２２が吹き付けられる領域６０は、出発母材２０の外周面である。また、図７に示すように、堆積を始めてから所定の期間経過したときにガラス微粒子２２が吹き付けられる領域６５は、多孔質ガラス体２１の外周面である。これら領域６０，６５は、バーナ４０側に凸状に湾曲した曲面状である。領域６０，６５がこのような曲面状である場合、領域６０，６５の外周部６２，６７の一部での垂線とこの一部に向かうガラス微粒子２２の進行方向とのなす角は、中心部６１，６６での垂線とガラス微粒子２２の進行方向とのなす角より大きくなる。
図６及び図８に示すように、外周部６２のうちバーナ４０のガスの射出方向及び中心軸２０ａに垂直な方向において中心部６１より外側の部位６２ｅでの垂線Ｎ６２ｅは、中心部６１での垂線Ｎ６１と非平行である。そして、部位６２ｅでの垂線Ｎ６２ｅと当該部位６２ｅに向かうガラス微粒子２２の進行方向とのなす角は、中心部６１での垂線Ｎ６１と中心部６１に向かうガラス微粒子２２の進行方向とのなす角より大きい。なお、図８では、外周部６２における部位６２ｅと他の部位との境界が破線で示されている。また、図７及び図９に示すように、外周部６７うちバーナ４０のガスの射出方向及び中心軸２０ａに垂直な方向において中心部６６より外側の部位６７ｅでの垂線Ｎ６７ｅは、中心部６６での垂線Ｎ６６と非平行である。そして、部位６７ｅでの垂線Ｎ６７ｅと当該部位６７ｅに向かうガラス微粒子２２の進行方向とのなす角は、中心部６６での垂線Ｎ６６と中心部６６に向かうガラス微粒子２２の進行方向とのなす角より大きい。なお、図９では、外周部６７における部位６７ｅと他の部位との境界が破線で示されている。
一般的に、ガラス微粒子２２の進行方向と当該ガラス微粒子２２が吹き付けられる部位の垂線とのなす角が大きくなるにつれて、ガラス微粒子２２は吹き付けられた際に跳ね返り易くなる傾向にある。また、ガラス微粒子２２が面に非垂直な方向から吹き付けられる場合、ガラス微粒子２２は、速度が遅くなるにつれて跳ね返りにくくなる傾向にある。本実施形態の製造方法及び製造装置では、上記のように、第２原料ガス管４２のそれぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速は、第１原料ガス管４１のポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅い。このため、外周部６２に吹き付けられるガラス微粒子２２の速度を中心部６１に吹き付けられるガラス微粒子２２の速度より遅くし得る。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、外周部６２に吹き付けられるガラス微粒子２２の速度が中心部６１での速度以上である場合と比べて、外周部６２，６７の上記部位６２ｅ，６７ｅでのガラス微粒子２２の跳ね返りを抑制し得る。従って、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、この場合と比べてガラス微粒子２２の堆積効率が低下して光ファイバ用母材１Ｐの製造効率が低下することを抑制し得、その結果、光ファイバ１の製造効率の低下を抑制し得る。
また、本実施形態では、それぞれのポート４２Ａは、ポート４１Ａの周囲に所定間隔ごとに配置される。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、隣接するポート４２Ａの距離が一定でない場合と比べて、ガラス微粒子２２の生成を周方向において均一に近づけることができ、多孔質ガラス体２１のかさ密度を均一に近づけ得る。
また、本実施形態では、第１原料ガス管４１の内径は、複数の第２原料ガス管４２のそれぞれの内径より大きい。一般的に、管の内径が大きくなるにつれて、当該管における圧力損失が小さくなる傾向にある。このため、例えば、これら原料ガス管４１，４２に同じ圧力で原料ガスを供給しても、第２原料ガス管４２のポート４２Ａから射出する原料ガスの流速を第１原料ガス管４１のポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅くし得る。このため、これら原料ガス管４１，４２に異なる圧力で原料ガスを供給する場合と比べて、ガス供給源５０の構成を簡易にし得る。例えば、ガス供給源５０は、タンクに所定の圧力で原料ガスを供給する構成としてもよい。この場合、このタンクに原料ガス管４１，４２を接続する。このような構成であっても、ポート４２Ａから射出する原料ガスの流速をポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅くし得る。また、このような構成にすることで、例えばガス供給源５０に起因する原料ガスの脈動をタンクによって抑制でき、バーナ４０から射出する原料ガスの流れが乱れることを抑制し得る。
また、本実施形態では、棒状の出発母材２０の外周面にガラス微粒子２２を堆積させ、バーナ４０のガス射出方向に沿って見る場合に、全ての第２原料ガス管４２のポート４２Ａの全体が出発母材２０と重なる。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、バーナ４０のガス射出方向に沿って見る場合に第２原料ガス管４２のポート４２Ａの少なくとも一部が出発母材２０と重ならない場合と比べて、堆積を始める当初におけるガラス微粒子２２の堆積効率を向上させることができる。
また、本実施形態では、時間の経過とともに複数の第２原料ガス管４２のそれぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速を第１原料ガス管４１のポート４１Ａから射出する原料ガスの流速に近づける。前述のように、時間の経過とともに多孔質ガラス体２１の外径が大きくなる。このため、ガラス微粒子２２が吹き付けられる領域６５の曲率半径が時間の経過とともに大きくなり、この領域６５の外周部６７での垂線とガラス微粒子２２の進行方向とのなす角が時間の経過とともに小さくなる。このため、外周部６７に吹き付けられるガラス微粒子２２は時間の経過とともに跳ね返りにくくなる。従って、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、外周部６７でのガラス微粒子２２の跳ね返りを抑制しつつガラス微粒子２２の堆積速度を向上し得る。なお、それぞれのポート４２Ａから射出する原料ガスの流速は一定であってもよい。
また、本実施形態では、バーナ４０は、シールガスを流す第１シールガス管４３を更に備え、原料ガス、可燃性ガス、及びシールガスを含むガスを射出する。第１シールガス管４３のポート４３Ａは、第１原料ガス管４１のポート４１Ａを囲うように配置される。第２原料ガス管４２のポート４２Ａ及び可燃性ガス管４５のポート４５Ａは、ポート４３Ａを基準とするポート４１Ａ側と反対側に配置される。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、ポート４１Ａの近傍でガラス微粒子２２が生成されることを抑制し得、ガラス微粒子２２の第１原料ガス管４１への付着を抑制し得る。
また、本実施形態では、バーナ４０は、第２原料ガス管４２とシールガスを流す第２シールガス管４４とからなる第１のガス管対ＰＰ１を複数備える。それぞれの第１のガス管対ＰＰ１において、第２シールガス管４４のポート４４Ａは、第２原料ガス管４２のポート４２Ａを囲う。可燃性ガス管４５のポート４５Ａは、ポート４４Ａを基準とするポート４２Ａ側と反対側に配置される。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、ガラス微粒子２２の第１原料ガス管４１及び第２原料ガス管４２への付着を抑制し得る。また、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、複数のポート４２Ａを１つのポート４４Ａの内側に配置する場合と比べて、ポート４４Ａの面積を小さくし得る。従って、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、この場合と比べて、射出するシールガス全体の流量を少なくし得、シールガスによってガラス微粒子２２が生成されにくくなることを抑制し得、ガラス微粒子の堆積効率を向上し得る。
また、本実施形態では、第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２は、可燃性ガス管４５内に非配置とされる。安全性の観点から、可燃性ガス管に供給される可燃性ガスの温度は、一般的に低い温度、例えば原料ガスの温度よりも低い温度とされる。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、可燃性ガス管４５内に第１原料ガス管４１及び複数の第２原料ガス管４２が配置される場合と比べて、可燃性ガスによって原料ガスが冷却されてガラス微粒子２２が生成されにくくなることを抑制し得る。
また、本実施形態では、バーナ４０は、可燃性ガス管４５と助燃性ガスを流す助燃性ガス管４６とからなる複数の第２のガス管対ＰＰ２を備え、原料ガス、可燃性ガス、及び助燃性ガスを含むガスを射出する。それぞれの第２のガス管対ＰＰ２において、可燃性ガス管４５のポート４５Ａは助燃性ガス管４６のポート４６Ａを囲う。このため、本実施形態の製造方法及び製造装置によれば、可燃性ガスを効果的に燃焼させ得る。なお、可燃性ガスを効果的に燃焼させる観点では、それぞれの第２のガス管対ＰＰ２において、ポート４５Ａ及びポート４６Ａの一方が他方を囲えばよく、ポート４６Ａがポート４５Ａを囲ってもよい。
また、本実施形態の光ファイバ１の製造方法は、上記の製造方法により製造される光ファイバ用母材１Ｐを線引きする線引工程Ｐ４を備える。このため、光ファイバ１の製造効率の低下を抑制し得る。
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、複数の第２原料ガス管４２を有するバーナ４０を例に説明した。しかし、バーナ４０における第２原料ガス管４２のポート４２Ａが第１原料ガス管４１のポート４１Ａを囲うように配置されていればよい。例えば、図１２に示すように、第２原料ガス管４２は１つとされてもよい。なお、図１２は、本発明の変形例に係るバーナ４０のポートを図５と同様に示す図であり、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。
本変形例のバーナ４０では、第１シールガス管４３のポート４３Ａの外周は、全周に亘ってポート４２Ａによって囲われる。このため、第１原料ガス管４１のポート４１Ａもこのポート４２Ａによって囲われる。ポート４２Ａの外周は、全周に亘ってポート４４Ａによって囲われる。このような構成であっても、ポート４２Ａから射出する原料ガスの流速をポート４１Ａから射出する原料ガスの流速より遅くすることによって、上記実施形態と同様にして、ガラス微粒子２２の堆積効率が低下して光ファイバ用母材１Ｐの製造効率が低下することを抑制し得る。また、本変形例のバーナ４０では、ポート４２Ａは円環状であり、当該ポート４２Ａの外周が全周に亘ってポート４４Ａによって囲われる。このため、ポート４３Ａから出射するシールガスによってポート４１Ａから出射する原料ガスの拡散を抑制するとともに、ポート４４Ａから出射するシールガスによってポート４１Ａ及びポート４２Ａから出射する原料ガスの拡散を抑制し得る。なお、このバーナ４０は第１シールガス管４３を備えなくてもよい。
また、上記実施形態及び変形例では、それぞれの第２のガス管対ＰＰ２において、ポート４５Ａがポート４６Ａを囲うバーナ４０を例に説明した。しかし、ポート４５Ａ及びポート４６Ａの一方が他方を囲わなくてもよく、可燃性ガス管４５と助燃性ガス管４６とが対となっていなくてもよく、これらガス管４５，４６の数も制限されない。例えば、可燃性ガス管４５の数が１つとされてもよく、この場合、例えば、少なくともバーナ４０の射出側の端部において、１つの可燃性ガス管４５内に他のガス管４１，４２，４３，４４，４６が配置されてもよい。また、第２シールガス管４４は１つとされ、少なくともバーナ４０の射出側の端部において、この第２シールガス管４４内に原料ガス管４１，４２が配置されてもよく、この場合、バーナ４０は第１シールガス管４３を備えなくてもよい。また、上記実施形態及び変形例では、ポート４３Ａがポート４１Ａの外周を全周に亘って囲い、ポート４４Ａがポート４２Ａの外周を全周に亘って囲うバーナ４０を例に説明した。しかし、ポート４３Ａはポート４１Ａの外周の少なくとも一部を囲っていればよく、ポート４４Ａはポート４２Ａの外周の少なくとも一部を囲っていればよい。また、第１シールガス管４３、第２シールガス管４４、及び助燃性ガス管４６の全てが省略されていてもよく、これらガス管４３，４４，４６における１つまたは２つが省略されてもよい。
また、上記実施形態及び変形例では、各ポートの外形状が円形とされるバーナ４０を例に説明した。しかし、各ポートの外形状は円形以外の形状であってもよい。また、各ポートは同一の平面上に配置されていても配置されていなくてもよい。
また、上記実施形態では、ＯＶＤ法を用いる堆積工程Ｐ１を例に説明した。しかし、堆積工程では、バーナから原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成すればよい。例えば、ＶＡＤ法を用いて棒状の出発母材の一方の端部に当該出発母材の長手方向にガラス微粒子を堆積させてもよい。この場合、所定の期間経過した際にガラス微粒子が吹き付けられる部材は、堆積したガラス微粒子から成る多孔質ガラス体である。一般的にバーナから射出するガスは拡散する傾向にあり、ガラス微粒子が吹き付けられる領域の外周部に堆積するガラス微粒子の量は、中心部と比べて少なくなる傾向にある。このため、ガラス微粒子が吹き付けられる領域は、バーナ側に凸状に湾曲した曲面状となる傾向にあり、この領域の外周部での垂線とガラス微粒子の進行方向とのなす角は、中心部と比べて大きくなる傾向にある。従って、ＶＡＤ法を用いて多孔質ガラス体を形成しても、上記実施形態と同様にして、ガラス微粒子の堆積効率が低下して光ファイバ用母材１Ｐの製造効率が低下することを抑制し得る。
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバの製造効率の低下を抑制し得る光ファイバ用母材の製造装置、及び光ファイバ用母材の製造方法が提供され、光ファイバ通信等の分野で利用することが期待される。
Claims (13)
- バーナから原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する堆積工程を備え、
前記バーナは、前記原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と、前記可燃性ガスを流す可燃性ガス管とを有し、
前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記堆積工程において、前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速を前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くし、
前記バーナは、シールガスを流す第１シールガス管を更に備え、前記原料ガス、前記可燃性ガス、及び前記シールガスを含むガスを射出し、
前記第１シールガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記第２原料ガス管のポート及び前記可燃性ガス管のポートは、前記第１シールガス管のポートを基準とする前記第１原料ガス管のポート側と反対側に配置される
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記バーナは、前記第２原料ガス管を複数有し、
複数の前記第２原料ガス管のそれぞれのポートは、前記第１原料ガス管のポートの周囲に所定間隔ごとに配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記第１原料ガス管の内径は、複数の前記第２原料ガス管のそれぞれの内径より大きい
ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記堆積工程において、棒状の出発母材の外周面に前記ガラス微粒子を堆積させ、
前記バーナのガス射出方向に沿って見る場合に、全ての前記第２原料ガス管のポートの全体が前記出発母材と重なる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記堆積工程において、時間の経過とともに前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速を前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速に近づける
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記バーナは、前記シールガスを流す第２シールガス管を更に備え、
前記第２シールガス管のポートは、前記第２原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記可燃性ガス管のポートは、前記第２シールガス管のポートを基準とする前記第２原料ガス管のポート側と反対側に配置される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記バーナは、前記第２原料ガス管と前記第２シールガス管とからなる複数の第１のガス管対を備え、
複数の前記第１のガス管対のそれぞれにおける前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートの周囲に所定間隔ごとに配置され、
それぞれの前記第１のガス管対において、前記第２シールガス管のポートは、前記第２原料ガス管のポートを囲う
ことを特徴とする請求項６に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記堆積工程において、前記第１シールガス管のポートから射出する前記シールガスの流速を前記第２シールガス管のポートから射出する前記シールガスの流速より速くする
ことを特徴とする請求項６または７に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管は、前記可燃性ガス管内に非配置とされる
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - 前記バーナは、前記可燃性ガス管と助燃性ガスを流す助燃性ガス管とからなる複数の第２のガス管対を備え、前記原料ガス、前記可燃性ガス、及び前記助燃性ガスを含むガスを射出し、
それぞれの前記第２のガス管対において、前記可燃性ガス管のポート及び前記助燃性ガス管のポートの一方は、他方を囲う
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 - バーナから原料ガス及び可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する堆積工程を備え、
前記バーナは、前記原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と、前記可燃性ガスを流す可燃性ガス管とを有し、
前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記堆積工程において、前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速を前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くし、
前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管は、前記可燃性ガス管内に非配置とされる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。 - 原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と可燃性ガスを流す可燃性ガス管とシールガスを流す第１シールガス管とを有し前記原料ガス、前記可燃性ガス、及び前記シールガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成するバーナと、
前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速が前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くなるように前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管のそれぞれに前記原料ガスを供給するとともに、前記可燃性ガス管に前記可燃性ガスを供給し、前記第１シールガス管に前記シールガスを供給するガス供給源と、
を備え、
前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記第１シールガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記第２原料ガス管のポート及び前記可燃性ガス管のポートは、前記第１シールガス管のポートを基準とする前記第１原料ガス管のポート側と反対側に配置される
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。 - 原料ガスを流す第１原料ガス管及び第２原料ガス管と可燃性ガスを流す可燃性ガス管とを有し前記原料ガス及び前記可燃性ガスを含むガスを射出してガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成するバーナと、
前記第２原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速が前記第１原料ガス管のポートから射出する前記原料ガスの流速より遅くなるように前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管のそれぞれに前記原料ガスを供給するとともに、前記可燃性ガス管に前記可燃性ガスを供給するガス供給源と、
を備え、
前記第２原料ガス管のポートは、前記第１原料ガス管のポートを囲うように配置され、
前記第１原料ガス管及び前記第２原料ガス管は、前記可燃性ガス管内に非配置とされる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
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