JPH01230446A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔座業上の利用分野〕 本発明はガラス微粒子の堆積体を円柱状もしくに円筒状
出発材の外周部に形成する方法に関し、特に高純度かつ
構造精度の高さが要求される元ファイバ用母材を製造す
る際の中間製品として好適に用いられるガラス微粒子堆
積体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、石英糸ガラス管もしくは元ファイバ用母材の製造
方法として特開昭４８−７５５２２号公報に示ちれたよ
うないわゆる“外付法”がある。この方法は回転するカ
ーボン、石英系ガラス又はアルミナなどの耐火性出発材
の外周部に、ガラス原料の力Ｉ水分解反応に工す生成せ
しめた５ｉｎ２　　などの微粒子状ガラス全堆積させて
ゆき、虜定敏を堆積させた後堆積をやめ、上記出発材音
引き抜き、パイプ状ガラス集合体を形成し、このバ４プ
状ガラス巣合体會鍋温゛亀気炉中で焼結透明ガラス化す
ることでパイプ状ガラス体を得ている。

或いは、同様の方法で出発材として中天の光フアイバ用
ガラス微粒子堆積体の複合体全形成したのち、出発材を
引き抜かず該複合体を高温炉中で加熱処理し、ガラス微
粒子堆積の部分を焼結することに、！ニジ、出発材であ
る元ファイバ用ガラス母材の外周部に烙らに透明ガラス
層？形成するという方法も考えられる。

ところで、このようなガラス微粒子堆積体（成長する母
材〕とガラス微粒子金成用バーナ（以下バーナと呼ぶ）
との相対的移動速度（以下成長速度という）については
、該ガラス微粒子堆積体の成長端附近に成長軸と略直角
方向からレーザ光を照射し、このレーザ光の通過光量が
一定（つまりバーナと堆積向の距離が一定〕になるよう
に制御しながら出発材を引き上げる方法によるのが、従
来一般的であった（％開昭５６−１２０５３４号公報）
。これは成長速度全パラメータとした位置制御であり、
成長速度そのものは変動していることになる。このよう
な堆積向が常にバーナから一定位置にあるようにして製
造した光フアイバ用母材の中には、母材の成長先端形状
が条件により変化して、長手方向に％、注上はらつきが
生じる欠点があった。

これは上ｄ己の成長速度の変動によるガラス微粒子体の
成長ｆｆ１ｌｉの不均一に起因すると考えられるＯ そこで、ガラス微粒子堆積体の電量増加速度（以下堆積
速度と呼ぶ）全一定に保つことにより、該堆槓体のｇ長
ｖｆ！ｉ度全均−にして堆積する方法として、堆槓体の
重量を連続的に監視・測足しＮ電増加重の偏差全引上速
度に関する製造工程上の各種パラメータ例えばバーナへ
のガス投入量等にフィードバックして、堆積速度’ｌｚ
　−定に保つよう制御する方法が提案されている（％公
昭６１−３２９６号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、１＋ｕえは出発材として第２図（５）又は第
６図（５）に示すような屈折率分布でコアイノくのコア
となる部分金有する外径ａのロッド２１又は３１′Ｉｋ
用いて、その外周に第２図（Ｂ）又は第６図（Ｂ）に示
すようにガラス微粒子体２２又は３２を堆積して外径Ａ
とし、次に透明ガラス化して第２図（ｑ又は第６図（Ｃ
）に示すように出発材ロンド部２１′又は６１′の外径
がｄ、母材外径（堆積したガラス層２２′又は６２′の
外径）Ｄのファイバ母材全得るとさ、ガラス微粒子堆積
体２２又は３２の層厚がファイバ内の構造Ｄ／ｄを決定
し、これが元ファイバの特性を決定する。そこで精密な
ファイバ構造の実現にはガラス微粒子堆積体の皺を一定
に保つことが重要で必る。出発材がダミーでパイプ’ｋ
ｌ！！造する場合もやはり堆積蓋を一足に保つことが重
要である。

しかし前記特開昭５６−１２０５５４号公報に提案され
る方法によると、受光レベルが一定になる工う引上げ速
度金かえて位Ｉｔを一定にすることで堆積体外径が変化
しなかった場合でも、成長速度は変動しているため母材
内の硬さ（ガラス微粒子の堆積密度金いい、カサ密度ｆ
　７ｃｍ３で表す）を一定に保てず、このため透明ガラ
ス化した際にガラス内のＤ／（ｌは設計値から変動する
〇 一方、前記特公昭６１−３２９６号公報に提案される皿
簾増加速度（堆積速度）を−足に保った場合では、バー
ナに投入されるガスの微量な変化に伴い成長速度が変化
して、堆積面とバーナの距離が一足とならない友め、や
はシカサ密度全一定に保てず、透明化後のガラスのＤ／
ｄに変動が生じることが判った。

本発明は上６己の諸問題点全解決し、出発材外周に形成
するガラス微粉屑を所期の厚さにかつ均一なカサ密度で
堆積でさて、これにより透明化後のガラス内の構造精度
において高品質であるガラス体の製造方法を提供しよう
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは鋭意研究の結果、従来′Ｂ−におけるよう
なガラス微粒子堆積体の成長速度又は堆積速度という一
つのパラメータ制御では精密なり／ｃｌを実現できない
こと、さらにＤ／ａが成長速度、堆積速度の両省に依存
し、さらにカサ密度とガラス倣粒子堆槓体外径（Ａ）も
この両者に関係することを解明し、両者を同時に一定１
直となるよう制御することこそが上記課題の解決手段と
なることを見出した。

本発明は自らの軸を回転軸として回転している実質的に
円柱状もしくは円筒状の出発材の片端近傍から該出発材
の外周部上Ｖこ、ガラス微粒子合成用バーナの火炎内に
ガラス形成用原料全供給することにより生成させたガラ
ス微粒子を堆積させ始め、該バーナを該出発材の軸と平
行にガラス微粒子堆積体の成長に合せて相対的に移動略
せてゆくことにＬシガラス微粒子堆積体を該出発材の外
周部に軸方向に形成してゆく方法において、バーナと出
発材の相対的移動速度および該ガラス微粒子堆積体の重
量増加速度を一足値に保ちつつ堆積することを特徴とす
るガラス微粒子堆積体の製造方法である。

以下、本発明を図面全参照して詳細に説明する。第１図
は本発明の詳細な説明する概略図でめジ、ガラス微粒子
合成用バーナ６に原料ガス全投入してガラス微粒子を生
成させ、これを出発材ロッド１の外周に堆積させてガラ
ス微粒子堆積体２を形成するにあたｐ１該バーナ３は出
発材ロッド１の軸と平行に、堆積体２の成長に合せて相
対的に移動させる。すなわち、堆積体２と単に一定の距
離金保つように移動させるのであるが、　Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザを堆積面の成長速度制御用レーザ位置９に通し、こ
れに対向して置がれたレーザ受光器（同図では横に抽い
である）５で受光し、受光信号は信号処理システム６で
処理して受光出力が一足になるように引上は機１０に信
号を送シ、出発材ロッド１を引上ける。

そして引上速度の変化分全引上げ速度信号処理システム
１６により演算して、最適なＨ２又は０２　　流皺とな
るように燃焼糸ガス流量調整器１７、バーナ位置調整器
８を制御する。

これと同時に、ガラス微粒子堆積体２の重量は、重量測
定器４（クリえはロードセル等）で測定し、こり側足信
号全信号処理システム２６に入力し、Ｍ蓋の変化分を堆
積速度として演算し、この演′Ｘ侶号によｐガラス原料
流量調整器２７を制御する。以上のように受光量変化、
引上速度変化、Ｍ址増分の変化にオンタイムに対応して
、ガラス原料ガス、燃焼ガス、助燃ガス等の流言、バー
ナ位置を変化させることで、ガラス微粒子体の成長速度
及び堆積速度の両者會−足に制御しながら堆積を行なう
ことにＬシ、出発材外周部に形成するカラス＃粒子堆積
体のカサ＠度を一足に保つことができて、透明ガラス化
後に出発材の外周に一足厚さのガラスｊ−を形成できる
。したがって、本発明によれば、ガラス内の構造精度に
おいて高品質なガラス体を与えつるガラス微粒子堆積体
を製造できるのである。

〔作　川〕

本発明の成長速度Ｖ（こｍ　／　ｍｉｎ　）　、堆積速
度ｓ　（ｆ　／　ｍｉｎ　）の両者の制御に工りＤ／ｄ
　ｉ精度良く得るという方法は、イ事々の実験の結果、
下記（１１式の関係を見出したことに基いている。

但し、Ｄ／（１ニガラス微粒子堆積体で形成しょうとす
るガラス層の割合 ａ：出発ロッドの外径（ｃｌｎ） Ａニガラス微粒子堆積体の外径（ｃＩｎ）ｄニガラス化
後の出発ロッド外径−ン Ｄニガラス化後の母材外径（１） つ１り出発ロッドの外径ａがきまると、形成しようとし
ているガラスノ曽と出発ロッドとの構成比Ｄ／（ｌは成
長速度Ｖと堆積速度８で決まることになる。従来のよう
にバーナと堆積面の距離が一定になるように成長速度Ｖ
を変動させつつ制御する方法では、堆積速度日が変動す
ると、＋１１式の関係からＤ／ｄは変動してしまうので
ある。

さらにガラス微粒子堆積体外径Ａとｓ／ｖとカサ密度（
ρ：ｆ／−）の間には下記（２）式が成立する。

二（Ａ２ＥＬ２）ρニー　　　　　　　・・・（２）４
　　　　　　　　　　　　　ｖ （２）式からも明らかなように、カサ密度も８／ｖ。

Ａにより変動することがわかる。

ところで、成長速度Ｖ、堆ｇ速度８は１つのパラメータ
を変えるとどちらも変化するが、パラメータによっては
一方によシ大きく影響するものがらる。現実には１つの
パラメータのみでｖ、ｓを一定に保つのは困難であるた
め、第１図に示したようにｖ、　　日の王パラメータに
ついてそれぞれ制御する方法を採用する。

例えばＨ２等の燃焼ガス流量や０２　等の助燃ガス流量
は堆積速度にも影響を与えるものの、むしろ成長速度に
対する影響の方が大きい。Ｈ２゜０２　　のそれぞれの
流量と成長速度Ｖの関係を第４図、第５０図に示す。ま
たバーナ位置を第１図のＸ軸方向又はｙ＠力方向紙面に
垂Ｍ）に変えることでも成長速度を第６図、第７図に示
すように変えることができる。一方、例えば５１０１−
４等の原料カスの流量は、第８図に示すように堆積速度
Ｓに大きな影＃全与える。

従って、■９　日の両方を二定値に制御するには、Ｈ２
倉、０２量、バーナ位置、引上速度等の主にＶに影響の
大きいパラメータのうちの１以上と、原料流蓋等王に８
に影響の大きいパラメータの１以上を組合せ、同時に制
御することで実現できる〇 〔実施？す〕 実１Ｍ例 第１図のｍ底により本発明によりガラス微粒子堆積体の
製造を行なった。重放測足器は吊下型ロードセル、レー
ザ受光器［Ｈθ−Ｎｅレーザのもの金柑いた。出発材は
０．６％ＧｅＯ２冷加５１０２からなるシングルモード
ファイバ用コアロッドで、この外周に８１０２　　ガラ
ス微粒子堆積体を形成した。二本火炎形ｈｙ、型同型内
心円状多重管バーナいて、５ｉＣ４５，５ｔ　／　ｍｉ
ｎ　、　Ｈ２５１ｔ／ｍｉｎ。

０２　５０　ｊ／ｍｉｎ、　Ａｒ　　１２　ｔ／ｍ１ｎ
ｉ基本流量として流した。本実施例においては０２　　
ガス流量調整によシ成長速度全１１０　ｍ／ｈｒ　、　
Ｂ１Ｃ１４流鼠調整にニジ堆積速度を１０ｆ／ｍｉｎ、
のそれぞれ一定値に保つように制御した。同じ乗件で１
０本のガラス倣粒子堆積体全作製し、電気炉で１６２０
℃に加熱し透明ガラス母材を得た。

該母材をプリフォームアナライザでＤ／ａを測定したと
ころ、平均倍率２．５倍、標準偏差ａｏｉと非常に良好
な？＃度で設計した構造全実現できていた。

比較例 上記実施例において堆積速度側＃（電量制御）を行なわ
ずに、成長速度のみ全一定値になるよう制御して、その
他条件は同様にして、プリフォームを１０本作製し、ガ
ラス母材を得たところ、平均倍率２．５２倍、標準偏差
０．０７と実施例よりもｎｔ度が劣っていた。

以上の実施例では５ｉｃｚ４と０２の流量全調整する例
を挙げたが、０２流量にかえてＨ２流蓋又はバーナ位置
の調整にかえても、同様の効果が期待できる。

また、成長速朋変化敏検出や堆積速度変化量検出には汐
り示のもの以外であって同様の検出機能を有するもの全
便用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明は出発材外周にガラス微粒子堆
積体を形成する方法において、ガラス微粒子層全所期の
厚さにかつ均一なカサ密度で堆積できるので、後の工程
で透明ガラス化して得られるカラス体において所期のガ
ラス内構造を＃１度よく高品質に実現できる。したがっ
て本発明は元ファイバ用ガラス母材製造における中間体
の製法として非常に有利で、製造歩留シを向上でさるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実ｍ態様の概略説明図、第２図（Ａ〜
（Ｃ）及び第６図（八〜（Ｃ）はいずれもガラス体の内
部構造を径方向サイズと屈折率分布により示した図でろ
って、第２図（４）は出発材ロッド、同図（ＢＪは（４
）の出発材ロッド外周にガラス微粒子堆積層全形成した
堆積体、同図（Ｑは（Ｂ）の堆積体を透明ガラス化した
ものそれであり、また第３図（８）〜（Ｃ）も同様に出
発材ロッド、堆積体、透明ガラス体金祝明する凶である
。第４図は０２流量とＪ成長速度の関係を示す図表、第
５図はＨ２流量と成長速度の関係を示す図表、第６図は
バーナのＸ軸方向相対位置と成長速度の関係全示す図表
、第７図はバーナのｙ＋ｋｌ＋方向相対位置と成長速度
の関係を示す図表、第８図はガラス原料（５ｉＣｔ４　
）　　流量と堆積速度の関係を示す図表でらる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自らの軸を回転軸として回転している実質的に円柱状も
   しくは円筒状の出発材の片端近傍から該出発材の外周部
   上に、ガラス微粒子合成用バーナの火炎内にガラス形成
   用原料を供給することにより生成させたガラス微粒子を
   堆積させ始め、該バーナを該出発材の軸と平行にガラス
   微粒子堆積体の成長に合せて相対的に移動させてゆくこ
   とによりガラス微粒子堆積体を該出発材の外周部に軸方
   向に形成してゆく方法において、バーナと出発材の相対
   的移動速度および該ガラス微粒子堆積体の重量増加速度
   を一定値に保ちつつ堆積することを特徴とするガラス微
   粒子堆積体の製造方法。