JPH02192428A - 光ファイバープリフォームの製造方法 - 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プリフォームの製造方法、特には
偏心が０．５μ■以下のシングルモード型光ファイバー
プリフォームを安定的にかつ容易に製造する方法に関す
るものである。

［従来の技術と解決すべき課題］ シングルモード型光ファイバーの製造については、この
もののコア部が小さいためにファイバーの接続が難しく
、高度の技術を必要とし、また近年はテープ接続などで
一括接続する方法も行なわれているので、これにはコア
部の偏心率の極度に小さいことが要求されている。

しかして従来、このシングルモード型の光ファイバープ
リフォームの製造方法は、コアまたはコアとクラッド層
とからなるガラスロッドを水平に設置し回転させ、気体
状ガラス原料を左右に反復運動している酸水素火炎バー
ナーに導入し、その火炎加水分解で生成したガラス微粒
子をロッド上に堆積させて多孔質ガラス層とし、これを
加熱溶融して透明ガラス化するという、いわゆる外付法
により行なわれているが、この方法は作業のし易さ、バ
ーナーの作業性、ガラス微粒子の堆積し易さということ
から、通常は第２図に示したように炉１１の中にロッド
１２を横型に配置し、これと平行に配置した水平方向に
移動可能とされている酸水素火炎バーナー１３からの火
炎をロッド１２に当ててその表面にガラス微粒子をスー
ト１４として堆積させるという方法で行なわれている。

しかし、このような横型の装置を用いる光ファイバープ
リフォームの製造方法では、目的とするプリフォームが
長尺化し、大形化してくるとロッドが撓みを起すために
両端と中央でセンターずれが起り、またガラスロッドの
設置し直しによる偏心および横型では検出不可能のねじ
れや曲がりが増大し、これによってプリフォームが偏心
したものになるという問題点がある。

［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プリフ
ォームの製造方法に関するものであり、これは気体状ガ
ラス原料を酸水素火炎バーナーに導入して火炎加水分解
させ、生成するガラス微粒子をコア用ガラスロッド表面
に均一に堆積させて多孔質ガラス体を製造し、これを透
明ガラス化して光ファイバープリフォームを製造する方
法において、スートな堆積する前に炉の内部に該ガラス
ロッドを垂直に入れ、駆動部の回転軸に固定したのち、
これを回転させながら軸方向に往復運動させて該ガラス
ロッドをバーナーまたは他の熱源で上方から下方へと加
熱軟化させ、回転軸と該ガラスロッドの中心軸を全長に
わたって合わせたのち、ガラス微粒子を堆積させること
を特徴とするものであり、さらには該炉の中央部に該ガ
ラスロッドと直角にバーナーを固定してガラス微粒子を
吹付け、バーナーの火炎を含む水平面において軸移動が
ないように該ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体
を得ることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは大形で偏心量が０．５μｍ以下
のシングルモード型光ファイバープリフォームを安定的
にかつ容易に得る方法について種々婢討した結果、四塩
化けい素などの気体状ガラス原料を酸水素火炎中で加水
分解して得たガラス微粒子をガラスロッド上に堆積し、
得られた多孔質ガラス体を透明ガラス化する方法におい
て、ガラスロッドの重力によるたわみや曲がりのない状
態でガラス微粒子を堆積させて偏心のない多孔質ガラス
体を得るためにはガラスロッドを炉内に垂直に配置して
から、加熱軟化して全長にわたって偏心を修正したのち
、これをそのまま軸方向に反復移動させたのち、ガラス
微粒子の堆積をこのガラスロッドと直角の位置に固定し
た酸水素火炎バーナーからガラス微粒子を吹きつけ、こ
の際バーナーの火炎を含む水平面において軸移動がない
ように行なうべきであることを見出して本発明を完成さ
せた。

以下にこれを詳述する。

本発明の方法は気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナー
中に導入し、この火炎加水分解によってガラス微粒子を
形成させる方法は公知の方法で行なうことができる。し
たがワて、この気体状ガラス原料としては四塩化けい素
、トリクロロシランなどのけい素原料を使用すればよく
、バーナーとしては中心部からこの気体状ガラス原料を
供給し、その周囲から酸素ガス、水素ガスを供給するよ
うにした同心円環状のものを使用すればよい。

本発明に用いられるコア用ガラスロッドはシングルモー
ド光ファイバー用に設計された石英コアまたは一部クラ
ッド層を有するガラス状出発物であり、プリフォーム形
成前に屈折率分布、コア径または初期クラッド層厚など
を正確に測定し、最終のプリフォームの全クラッド層の
厚さが計算されているものであることが好ましい。

本発明の方法では得られるブ、リフォームが偏心をもた
ないものとするということからガラス微粒子を堆積させ
る前にガラスロッドは炉内に垂直に設置され、加熱溶融
して偏心を予じめ修正する。

これにはまず炉の駆動部にコア用ガラスロッドを垂直に
固定し、これを回転させながら軸方向に往復運動させて
該ガラスロッドを加熱、軟化させ、回転軸と該ガラスロ
ッドの中心軸を全長にわたって合わせることによって偏
心を修正する。ガラスロッドは一度外して再配置すると
どうしても中心軸がずれてしまうので、本発明ではこの
ように炉の駆動部に設置した状態で修正が行なわれるこ
とが特徴である。

また、この修正はでき得る限り正確に行ない、全長にわ
たって中心軸を出すことが必要であり、そのためには例
えば細いレーザー光による外径測定装置を用いて回転に
よる外径の変動が最低になるようにバーナーなどで加熱
軟化を行なうことがよいが、修正位置はバーナーの炎の
当る位置が好ましい。この偏心の変動範囲はコア用ガラ
スロッドのクラッド層によって誤差の許容値は変わるが
、クラッド付コアガラスの外径とコア径との比が２〜３
であるコアガラスを用いるときは外径変動で±２〜５％
とし、この比が７〜１０では±１０〜１５％まで可能と
なるし、コアガラス径が大きいときはこの絶対値は大き
くなる。

ついでガラスロッドの中心とバーナー中心とがその水平
面内で変動しないことを確認したのち、該炉の中央部に
該ロッドと直角にバーナーを固定するが、この際バーナ
ーの中心位置はできるだけ正確に行なうことが必要とさ
れる。

バーナーの中心とコアロッドの中心は堆積中に変わると
堆積量が変るので、プリフォーム化完了後クラッド厚さ
が異なることになるが、横型では一般にテーパー状また
はタイコ状になり、シングルモードのカットオフ波長λ
。、モードフィルド径ω。などを大幅に変え、規格を外
れることになる。

つぎにこのガラスロッド全体はガラス微粒子を均一に付
着させるために回転しながら堆積が終了するまで上下に
繰り返し反復移動させる。

また、このガラスロッドに対するガラス微粒子の吹きつ
けはガラス微粒子をガラスロッドに均一にまた正確に堆
積させるということから、バーナーの火炎を含む水平面
において軸移動が±Ｌ１以内となるようにこのガラスロ
ッドと直角の位置に酸水素火炎バーナーを固定して行な
わせることが必要とされるが、このバーナー数は１個に
限定されず、２ヶ以上を上下に配列したものでもよい。

つぎにこれを添付の図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明の方法による光ファイバ・−プリフォー
ム製造装置の縦断面図を示したものである。この装置は
密閉炉！の中にコア用ロッド２が垂直に保持されている
が、このものは前もってガラス旅館を用い加熱溶融によ
ってねじれ、曲がりなどの歪みを修正しておくことが必
要とされる。

このロッド２は炉中で、例えば５〜８０ｒｐｍで回転さ
れており、さらに外部からの力によって上下に反復的に
移動させられている。この条件でガラスロッドのねじれ
、曲がり、偏心を熱軟化して正確に再修正したのち、フ
ァイヤーボリッシェを行なう。このガラスロッド上に四
塩化けい素などの気体状ガラス原料が供給されている酸
水素火炎バーナー３からの火炎４が吹きつけられており
、この酸水素火炎中での加水分解で生成されたガラス微
粒子がここに１層づつ吹きつけられるので、このロッド
２の上にはガラス微粒子の多数回の堆積で多孔質ガラス
体（スート）５が形成される。このガラスロッドは回転
と共に上下に移動してもこの状態で軸心が合わされてお
り、バーナーの火炎を含む水平面においては軸移動がな
く正確で均一な同心円状に多孔質ガラス体５が形成され
る。また、このガラスロッドが垂直に保持されているの
で、ガラス微粒子の堆積量が増加してもこれには重力が
かからず、この多孔質ガラス体は横型の方法とは異なり
、たわんだり、曲がることもなく、多孔質ガラス体の繰
返し曲げによる応力破壊が生じないという有、利性が与
えられると共に、これより製造された光ファイバーには
偏心が全く認められないという有利性が与えられる。

［実施例］ つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例 第１図に示した密閉炉１の中に、ゲルマニウムをドープ
したシリカよりなる直径が１７．７ｍｍφ、長さ６２０
ｍｍのコア用の石英ガラスロッド２に１７＋ｕ＋φｘ　
２００ａＩｍＬの石英棒を両端に溶着し、上部を１５１
φｘ　８００ｍｍＬの石英棒を介して駆動軸チャックで
固定して垂直に設置し、これを５Ｏｒｐｍで回転させる
と共に上下方向で８２０１の高さの範囲を５分２８秒で
反復的に移動させながら、ここに酸水素火炎を吹きつけ
加熱軟化して、ガラスロッドの捩れ、曲がりを再修正し
た。修正位置は反応炉の中央部で行ない、バーナーと同
一水平面内の窓から行なった。変動差の検出には安立電
機■製外径測定機を用いた。

ガラスロッドを回転させながら上下に移動させ、これを
くり返して回転変動差を平均±０．５１１１１以下に修
正すると共に、長さｔ１２０ｍｍ間の上下移動の変動値
を０．５ｍｍ以内に修正したのち、全体をファイヤーボ
リッシェし反応を開始させた。四塩化けい素ガス２０ｇ
／分、０２２５ｊ２／分、Ｈ，５０ｆｔ１分を供給し、
石英ガラスロッド２の上に直径が１０９ｍｍの多孔質ガ
ラス体５を作った。この間堆積体の中心軸はバーナーの
火炎を含む水平面において軸移動が起らなかった。

ついで、この多孔質ガラス体を電気炉中において１，５
００℃に加熱してガラス化したところ、直径５８．１ｍ
ｍφの光ファイバープリフォームが得られたので、これ
を２，１００℃の電気炉内で加熱溶融し、紡糸して直径
１２５μＩφの光ファイバーを作り、全長から１０点サ
ンプリングして偏心値を測定したところ、この平均偏心
値は０．１４μｍで変動も少ないものであった。

また、このプリフォームの両端と中央部についてクラッ
ド厚さをしらべたが、これは一般にλ。

の変化で測定したは・うが正確なので、サンプル１０個
について測定したところ、つぎの第１表に示したように
パラつきが少ないという結果が得られた。

第　　１　　表 比較例 直径が１７．７ｓｇｔφの石英ガラスロッドを用い、直
径１７．０ｍｍφ×長さ２０ｈａのダミー石英棒を両端
に接続し横型のガラス旅館で外径変動±２００μ謹以下
で直線状に芯出しを行なった。

このものを第２図に示した横型外付は装置に設置したと
ころ、回転に約２１１１ｍ１の偏心が生じ、調整を行な
っても回転時の偏心を抑えることができなかったため、
ガラス旋盤に戻して再修正を行なった。

また、このものを再度横型外付は装置に設置しても回転
のイレギュラーは治らなかった。しかし、最も小さい変
動点で修正を止めて多孔質ガラス体を作り、これをガラ
ス化してプリフォームを得たが、このものは気泡が非常
に多く含まれており、これより線引きして直径１２５　
μｍφの光ファイバーを作ったところ、これには断線が
多く発生し、この断線のｌＯケ所から切断点についての
偏心をしらべたところ、平均値が０．７７μｍで最大値
は２．７μｌと大きく変動が生じていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による光ファイバープリフォーム
製造装置の縦断面図、第２図は従来公知の方法による光
ファイバープリフォーム製造装置の縦断面図を示したも
のである。 １．１１・・・密閉炉、　　　２，１２・・・ロッド、
３．１３・・・酸水素火炎バーナー ４・・・酸水素火炎、 ５．１４−・・多孔質ガラス体、 ６・・・不活性ガス導入口、７・・・ガス排出口。 第１図 第２図 手続補正書 平成１年１２月２２日 ２、発明の名称 光ファイバープリフォームの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　（２０６）信越化学工業株式会社４、代理人 ｌ）明細書第７頁１５行の「修正位置は」を「修正位置
は堆積し」と補正する。 明細書第７頁２０行のｒ±２〜５％」をｒ±２〜％以内
」と補正する。 ３）明細書第８頁１行の「１５％」をｒ１５％以内」と
補正する。 ４）明細書第１３頁最下行の「石英ガラスロッド」を「
実施例１と同一の素材からなる石英ガラスロッド」と補
正する。 ５）明細書第１３頁最下行の「約２１１＋１Ｊをｒ±約
約２町町補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナーに導入して
   火炎加水分解させ、生成するガラス微粒子をコア用ガラ
   スロッド表面に均一に堆積させて多孔質ガラス体を製造
   し、これを透明ガラス化して光ファイバープリフオーム
   を製造する方法において、縦型炉の中心部に該ガラスロ
   ッドを垂直に設置し、これを回転させながら軸方向に往
   復運動させて該ガラスロッドを加熱軟化させ、回転軸と
   該ガラスロッドの中心軸を全長にわたって合わせたのち
   、ガラス微粒子を堆積させることを特徴とする光ファイ
   バープリフオームの製造方法。 ２、該炉の中央部に該ガラスロッドと直角にバーナーを
   固定し、ガラス微粒子を吹付け、バーナーの火炎を含む
   水平面において軸移動がないように該ガラス微粒子を堆
   積させて多孔質ガラス体を得ることを特徴とする請求項
   １に記載の光ファイバー用プリフオームの製造方法。