JPH02164737A - 光ファイバー母材の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は光ファイバー母材の製造方法、特には光ファイ
バー母材を製造するための多孔質ガラス母材をガス状ガ
ラス原料化合物から効率よく製造する方法に関するもの
である。

（従来の技術） 光ファイバー母材の製造は第４図に示したように四塩化
けい素などのようなガス状シリコン化合物を酸水素火炎
バーナー１に送り、ニーでの火炎加水分解で生成したガ
ラス微粒子２を回転している耐火性の担体枠３の上に堆
積させて多孔質ガラス母材±を作り、これを高温で加熱
溶融し透明ガラス化するという方法で作られている。

（解決されるべき課題） しかし、この場合、通常は酸水素火炎バーナー１と担体
枠３との距離は一定とされており、酸水素火炎バーナー
ｌからのガス噴出量も一定とされることがらこ＼で発生
するガラス微粒子の量も一定とされているが、ガラス微
粒子の量が一定とされていると多孔質ガラス母材±の外
径が小さい場合はガラス微粒子の付着効率が低く、多孔
質ガラス母材の外径が増大した場合にはガラス微粒子の
付着効率は向上するもののその外径に合った堆積速度の
大巾な向上は望めないという欠点がある。

（課題を解決するための手段） 本発明はこのような不利を解決した光ファイバー母材の
製造方法に関するものであり、これはガス状ガラス原料
を酸水素火炎バーナーに送り、こ〜で火炎加水分解させ
てガラス微粒子を生成させ、このガラス微粒子を高純度
石英ガラスあるいは金属酸化物をドープした石英ガラス
担体の周囲に堆積し、この堆積体の重量を測定してその
重量増加に伴ってガス状原料化合物の供給量を制御して
多孔質ガラス母材を製造し、ついでこれを高温でガラス
化することを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは光ファイバー母材を作るための
多孔質ガラス母材の効率的な製造方法について種々検討
した結果、ガス状ガラス原料の火炎加水分解で発生した
ガラス微粒子の担体への堆積量は当初は担体枠か細いた
めに堆積量が少なく、このガラス微粒子の堆積量が増し
、外径が大きくなるとその堆積量も増加するようになる
が、このガラス微粒子の付着量についてはこの堆積経過
時間によって相異し、この堆積量と堆積時間との間に一
定のリズムのあることを見出すと共に、この堆積を効率
よ〈実施するためには堆積の初期には径の小さいバーナ
ーを使用し、この多孔質ガラス母材の外径が大きくなっ
てからは口径の大きいバーナーを使用することがよいと
いうことを確認し。

実用面からは工程中にバーナーを変えることが困難であ
ることからこの口径を変化し得るバーナーを設計して本
発明を完成させた。

以下にこれをさらに詳述する。

本発明の方法は基本的には第４図に示したものと同じ方
法で行なわれるが、本発明の方法では担体枠に堆積され
たガラス微粒子量を積算計量するための計量機構、例え
ば装置重量とガラス微粒子堆積重量を電子天秤などで計
算する機構が設けられている。

本発明者らはこの計量装置を付設した本発明の装置を用
いて四塩化けい素の酸水素火炎による火炎加水分解でガ
ラス微粒子を発生させ、これを回転している高純度石英
棒または金属酸化物をドープした石英ガラス担体の上に
堆積させて多孔質ガラス母材を作り、このときのガラス
微粒子堆積重量（Ｗｓ）と堆積時間（Ｔ）との関係をし
らべたところ、これは第１図（ａ）に示したようなもの
となり、この堆積は担体枠またはこれに若干量のシリカ
微粒子が堆積した多孔質ガラス母材４が未だ外径の小さ
い堆積初期Ａと多孔質ガラス母材４がある程度太くなっ
ている堆積中期Ｂ、およびこの多孔質ガラス母材４が可
成り外径の大きいものとなった堆積終期Ｃとからなるが
、この期間におけるガラス微粒子堆積重量（Ｗｓ）と堆
積時間（Ｔ）との間には Ｗｓ＝Ｗ、Ｔ”（Ｗｏは単位時間当りの堆積重りという
関係のあることが見出され、堆積中期Ｂでは多孔質ガラ
ス母材４がある程度太っているのでガラス微粒子の堆積
効率もよく、この式中のαはα＝２となるけれども、堆
積初期Ａでは始発担体枠または多孔質ガラス母材４も未
だ外径が小さく、堆積面積は酸水素火炎バーナーのガス
拡散径よりも小さいのでガラス微粒子の一部は堆積には
関与しないことになるし、堆積終期Ｃでは多孔質ガラス
母材４が可成りの太さとなっていて堆積面積が増大して
いるのに対してガラス微粒子の堆積量が飽和に達し、堆
積面積に比例しなくなる。

したがって、このガラス微粒子の堆積効率を向上させる
ためには第１図（ａ）のＡとＣの領域におけるシリカ微
粒子の堆積量を第１図（ｂ）のようにすれば堆積効率も
向上し生産性の向上も計れる。

本発明ではそのためには担体上に堆積したシリ力微粒子
の重量を測定して担体上にシリカ微粒子が堆積してでき
た多孔質シリカ母材の太さから堆積面積を知り、これに
必要なガス状原料化合物を酸水素火炎バーナーに送るよ
うにすれば原料化合物が無駄に消費されることがないし
、ガラス微粒子堆積重量がある程度以上増加したときに
は多孔質シリカ母材も直径が太くなってきているのでそ
の堆積面積に応じて火炎面積を大きくしてガス状ガラス
原料化合物の量を増加して加水分解で得られたガラス微
粒子が効果的に多孔質ガラス母材に堆積される。このた
め、効率よく、かつ生産性よく多孔質シリカ母材を製造
することができるという有利性が与えられる。

なお、この場合にはおける原料ガス化合物の添加量、さ
らにはこれを含有する酸水素火炎バーナーの拡散径を工
程中に変化させることは難しいので、これには通常は第
２図に示されている同心円形状のバーナーが使用される
のであるが、このバーナーを第３図に示したようにこの
同心円の数を増加して第２図に示したものの外径にさら
にガス状原料ガラス化合物（ＳｉＣ１４）と酸素ガスお
よび水素ガスを供給する開口を設け、堆積終期Ｃ以降で
堆積面積が大きくなり、ガラス微粒子の堆積重量が増加
してきたときにこれらの開口からガスを送入するように
すればガス状ガラス原料の増加によってガラス微粒子の
生成が増加し、火炎面積が大きくなり、より効率よくガ
ラス微粒子の堆積を行なうことができる。

（実施例） つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例１ 第２図に示した酸水素火炎バーナーを使用し。

内側の第１ノズルからは酸素ガスを含有する四塩化けい
素（Ｓ　ｉ　Ｃ１４）、第２ノズルからはアルゴンガス
、第３ノズルからは燃料水素ガス、第４ノズルからはア
ルゴンガス、第５ノズルからは酸素ガスを供給すること
とし、これらを使用して酸水素火炎バーナーに５ｉＣ１
，２００ｍＱ／分、酸素ガス１０Ｑ／分、水素ガス６Ｑ
／分、アルゴンガス２Ｑ／分を送り、点火して５ｉＣ１
，の火炎加水分解で発生したガラス微粒子を直径３ｍφ
、長さ８００ｍｍの回転している石英棒の上に堆積させ
た。

この作業中１石英棒上に堆積されたガラス微粒子の堆積
重量を計算し、この堆積重量が１００ｇを越えて石英棒
上に堆積されたガラス母材が直径２０ｍｍφとなったと
きに、第２ノズルからも５ｉＣ１４を５２０ｍＱ　／分
で供給すると共に酸素ガスを１５Ｑ／分、水素ガスを１
５Ｑ／分に増加させて反応を継続し、さらにガラス微粒
子の堆積重量が１，２００　ｇとなり、多孔質ガラス母
材が直径８０ｍｍφとなったときに第１、第２ノズルの
５ｉＣ１，の供給量を合計で２，０００ｍＱ／分、酸素
ガスを５０Ω／分、水素ガスを３０Ｑ／分として反応を
継続したところ、３３時間後に外径が約２００ｍφでガ
ラス微粒子の堆積重量が７，５００ｇである多孔質ガラ
ス母材が得られ、この場合の堆積速度は平均３．８ｇ／
分、堆積効率は８０％であり、この多孔質ガラス母材を
１，４００℃に加熱し透明ガラス化したところ、光ファ
イバー母材が得られた。

実施例２ 第３図に示した９重管の酸水素火炎バーナーを使用し、
当初は第１ノズルから酸素ガスを含む四塩化けい素（Ｓ
ｉＣ１，）、第２ノズルからアルゴンガス、第３ノズル
から水素ガス、第４ノズルからアルゴンガス、第９ノズ
ルから酸素ガスを供給することとし、これらを使用して
５ｉＣ１４２００ｍＡ／分、酸素ガス１０Ｑ／分、水素
ガス６Ｑ／分、アルゴンガス９Ｑ／分を送り、点火して
５ｉＣ１，の火炎加水分解で発生したガラス微粒子を実
施例１と同じ石英棒の上に堆積させた。

この作業中、石英棒上に堆積されたガラス微粒子の堆積
重量を計量し、この堆積重量が１００ｇを越えて石英棒
上に堆積されたガラス微粒子によって成形された多孔質
ガラス母材が直径２０ｎｎφとなったときに、第５ノズ
ルからＳ　ｉ　Ｃｌい第６ノズルからアルゴンガス、第
７ノズルから水素ガス、第８ノズルからアルゴンを徐々
に供給開始すると共に、第９ノズルからの酸素ガス供給
量を増加したところ、ガラス微粒子の堆積重量が１゜２
００ｇとなり、多孔質ガラス母材が直径８０ＩＩ。

φとなったときに、第５ノズルからの５ｉＣ１゜の供給
量を３００ｍＱ　／分、酸素ガスを２０Ｑ／分、水素ガ
スを１２Ｑ／分として最終的にはそれぞれの供給量を８
００ＩＩＱＺ分、４０１２／分、２２Ｑ／分としたとこ
ろ、外径が約２００ｍａφでガラス微粒子の堆積重量が
７，５００　ｇである多孔質ガラス母材が得られた。こ
の場合の堆積速度は４．２ｇ／分、堆積効率は８６％で
あり、この多孔質ガラス母材を１，４００℃に加熱し透
明ガラス化したところ、光ファイバー母材が得られた。

（発明の効果） 本発明の方法は上記したような方法で光ファイバー母材
製造用の多孔質ガラス母材を製造するものであるが、こ
れによればガス状ガラス原料の火炎加水分解で発生した
ガラス微粒子の重量が洞室され、この重量増加に伴って
ガス状ガラス原料の供給量が制御されるので、効率よく
多孔質ガラス母材が製造されるという有利性が与えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は担体上に堆積されるガラス微粒子の堆積重量と
時間との関係を示すグラフ、第２図、第３図は本発明の
実施に使用される酸水素火炎バーナーの横断面図、第４
図は従来法による酸水素火炎分解法による多孔質ガラス
母材製造装置の縦断面要因を示したものである。 １・・・酸水素火炎バーナー、　２・・・ガラス微粒子
、３・・・担体捧、　４・・・多孔質ガラス母材第１　
図 （（１＋ 第２図 第　３０ −　ｆｏｇ　Ｔｉｍｅ　（Ｔｌ 第４図 −ｌｏｇ　Ｔｉｍｅ　（Ｔ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガス状ガラス原料を酸水素火炎バーナーに送り、こ
   ゝで火炎加水分解させてガラス微粒子を生成させ、この
   ガラス微粒子を高純度石英ガラスあるいは金属酸化物を
   ドープした石英ガラス担体の周囲に堆積し、この堆積体
   の重量を測定してその重量増加に伴ってガス状原料化合
   物の供給量を制御して多孔質ガラス母材を製造し、つい
   でこれを高温でガラス化することを特徴とする光ファイ
   バー母材の製造方法。 ２、ガス状原料化合物の増加と共に酸水素火炎バーナー
   の火炎面積を増大して堆積体の重量、すなわち多孔質ガ
   ラス母材の外径に対して火炎面積を制御する請求項１に
   記載の光ファイバー母材の製造方法。 ３、火炎面積を増大させるために複数個の円心円状ノズ
   ルを有する酸水素火炎バーナーを使用し、堆積体の外径
   の増加と共にその外側に対するガラス微粒子の供給量を
   増大させる請求項１に記載の光ファイバーの製造方法。