JPH0274533A - 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 - 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】 ｉ産業上の利用分野］ 本発明は長平方向に構造特性が均一で不純物や気泡が極
めて少ない光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関する
ものである。

１従来の技術］ 光ファイバ用ガラス１す材を製Ｊ青する従来技術として
、ガラス原料ガスを火炎加水分解して生成するガラス微
粒子を堆積させることにより多孔質ガラス１：上材を合
１戊し、第６図に示すように、得られた多孔質ガラス母
材４を回転・１−ド動可能な支持棒３に取り付け、炉芯
管１の中で回転させながら、シー、ン加熱炉５で加熱し
て脱水処理、要すれば屈折率調整用添加剤の添加処理の
後に又はこれらの処理と同時に焼結して（透明化処理）
透明なガラス体を製造する方法がある。このとき炉芯管
１のガス導入１：１７から各処理の為のガスを供給し、
炉芯管１の−１−ブタ２の排気口６から排気される。

かかる方法において気泡が少なく、また不純物の少ない
光ファイバを得るためには、炉芯管内の雰囲気を厳密に
管理する必要がある。そのため炉芯管内への雰囲気の導
入方法、廃棄方法および装置に様々の工夫がなされてき
た。例えば特公昭６２−３４６９７号公報には、炉の内
径を調節することにより炉の内圧を略一定にして加熱処
理する方法などが提案されている。

：発明が解決しようとする課題」 しかし、従来のこの種のゾーン加熱炉を用いて多孔質ガ
ラスｒ↓材を加熱し、脱水・屈折率調整のための添加・
透明化処理を行う方法によっては、長手方向に均一で、
気泡や不純物の少ない光ファイバ用ガラス母材を得るこ
とに困難があり、前記公報に提案された方法も満足な結
果を与えるものではないことが判明した。

本発明の目的はゾーン加熱炉を用いた多孔質ガラスは材
の加熱処理における１ユ記の問題点を解決して、長Ｐ方
向に均質で高品質な光ファイノゞ用ガラス１１ヰ４を容
易に製造できる方法を提案することにある。

課題を解決するための１段１ 本発明はガラス原料ガスの火炎加水分解により合成した
多孔質ガラスｆ：）祠を炉芯管内で回転させながらＦ方
より雰囲気ガスを供給しゾーン加熱炉で加熱して脱水、
屈折率調整用添加剤の添加、透明化することにより光フ
ァイバ用ガラス母材を製造する方法において、該炉芯管
内において多孔質ガラス母材の１一方近傍にドーナツ状
円盤を配置することにより炉芯管内圧の変動幅を±３ｍ
ｍａｑ以内に保持しつつ加熱することを特徴とする光フ
ァイバ用Ｉ：↓材の製造方法である。

以ド、図面を参照して本発明を具体的に説明すると、本
発明は炉芯管内の圧力変動を低減できる手段どして、第
２図に斜視図を示すようなドーナツ状円板８を回転・１
−下動Ｉ＋１能な支持棒３に取り付けて、第１図に示す
ようにゾーン加熱炉５の力芯管１内の多孔質ガラスＣＪ
材４の」一方近傍に配置して、ガス導入ＬＪ　７から雰
囲気ガスを供給しガス排気１１６から排気しながら、炉
内圧の変動を１３ｍ　ｍ　ＦＪ　ｑ以内に抑えながら加
熱処理を行うもので、これににり長手方向に特性が均一
で気泡の発生や不純物の混入のない高品質のガラス１′
、上材を製造できる。

該ドーナツ状円板は耐熱性があり、ガラスや間該加熱処
理」：程で使用する雰囲気ガスとの反応性の無い材料か
ら選択され、そのサイズは多孔ｆｉ　ＩＩ材の外径とほ
ぼ同等が好ましい。該ドーナツ状円板の使用と、これに
よって炉内圧変動を±３ｒｎｍａｑ以内とする点の外は
、多孔質ガラス母材をゾーン加熱炉を用いて脱水・屈折
率調整用添加剤の添加・透明化する公知技術によればよ
い。

作用 第（５図に示した従来法で多孔質ガラスＢ）材を脱水、
１ｚ１（折率調整のための添加、透明化という処理を行
い、長丁、方向に均一で気泡、不純物の少ない光ソｒイ
バ用ガラス１ミ↓材をｉＩｌることが困難であった理由
は以ドの通りにろ″えられる。

第６図で示す例のように炉芯管１のＦ方のガス導入１１
７より”　？＋　Ｈｃ等の雰囲気ガスを導入し、Ｌ方の
排気【−１６より排気を行いつつ多孔質ガスｌす祠４を
回転させながらゾーン加熱炉５の加熱領域に移動させて
加熱処理を行う場合、多孔質ガラスＣｌ材４の大部分が
ゾーン加熱炉５の加熱領域の」―方にある場合１第７図
（ａ）１と、多孔質ガラス母材４の人１■分がゾーン加
熱炉５の加熱領域下方にある場合［第７図（ｂＢとで、
炉芯管１上方でのレイノルズ係数Ｒｅはそれぞれ次ぎの
ようになる。

第７図（ａ）の場合：　１ｉｅ（ａ）−４０Ｐ／ｆπ（
Ｄ、−Ｉ　Ｄ、）μｍ同図　（ｂ）の場合：　Ｒｅ（ｂ
）−４ＱＰ／ｆπ（Ｄ、十ｄ）μ）ここでＱはガスの流
ｆ＋ｔ、Ｐはガスの密度、Ｄ、は炉芯管ｌの内径、Ｉ）
、は多孔質ガラスｔ１材４の外径、ｄは支持棒３の外径
である。−・般にＬ）、＞ｄであることがらＲｅ（ａ）
　＜　Ｒｅ（ｂ）となり、第８図（ｂ）の場合の方が炉
芯管Ｉ内のガスの流れは不安定となり、炉芯管１内の圧
力変動の幅が大きくなる。

以ｌ−のように炉芯管内における多孔質ガラス母材４の
位置により炉芯管ｌ内の圧力が大きく変動し、大気圧よ
りも低下した場合は１；ブタ２と支持棒３の間もしくは
−１−ブタ２と炉芯管１の間から大気が炉芯管１内に流
入し、大気中の不純物が多孔質ガラス１す材４の中に取
り込まれたり、透明化後のガラス体中に気泡を残留させ
る結果となり、ガラス１：）材の品質を層しく低ドせし
めると考えられる。

本発明質等はｌ−記のような考察に基づき、−例として
第６図に示すような従来装置を用いて、シングルモード
光ファイバ用多孔質ガラス母材を炉芯管１内の圧力変動
をモニタしながら脱水し、焼！、’ｉ　して透明ガラス
Ｉ：）材を得、これを線引きして、得られたファイバの
長−Ｌ方向での波長１．３μｍにおける伝送損失の変化
を調べてみた。その結果を第５図に示すが、同図上部に
焼結開始から焼結終ｒまでの時間を横軸に、炉内圧（ｍ
ｍａｑ）を縦軸にして表し、同図下部に線引きしたファ
イバの長しツノ°向長さを焼結開始部分側から焼結終了
部分側へと横軸に、波長１．３１ｔｍでの伝送損失（ｄ
１３／ｋｎ）を縦軸にして表しである。第５は１から明
らかなように、炉内月変動の幅と波長１．３７ｚｍでの
損失の変化は良くりｊ応し、長ト方向に特性が変動して
いることが確認された。

本発明はゾーン加熱炉の炉芯管内の多孔質ガラスＩ’Ｊ
材の１一方近傍にドーナツ状円板を配置することを特徴
とするが、このようにしてガス導入［」から加熱処理用
の雰囲気ガスを供給しつつ加熱するときの炉芯管１内の
ガスの流れを第３図に矢印（→）で示す。第３図におい
て、白抜き矢印（−＞）は供給ガスを表し、破線矢印（
・−・＋）は炉芯管１と上ブタ２の隙間から大気が巻き
込んだ場合の流れを表す。

第３図から明らかなように、ドーナツ状円板８の存在に
よりレイノルズ係数　Ｒｅは小さくなり、炉芯管１内の
ガス流を層流化できる。また、仮に炉芯管内圧が急激に
変化したとしても、ドーナツ状円板８により雰囲気を分
断できるので、内圧変動の；、影響を小さくできる。史
にドーナツ状円板８の存在により炉芯管ｌ内の雰囲気は
第３図の矢印のように流れるので、人気が巻き込んだと
しても、ドーナツ状円板８よりＦ方の圧力が明らかに高
いため（上部より雰囲気ガスが供給されていることによ
る）、人気が１′、）材近傍に至ることはできない。

ドーナツ状円板の外ｔ’ｉ’−があまり小さいと、１・
記の作用効果を得られず、また人きすぎるとか芯管との
クリアランス［８問題があるので、多孔質母材の外径と
同程度とすることが好ましい。

本発明において、炉内圧変動幅ををｉ−３ｍ　ｍ　ａｑ
以内に保持すると限定した理由は、この変動幅以内で加
熱処理すれば、ファイバ化したものの長手方向の均一性
が保証できることが実験的に判明したからである。

［実施例１ 実施例 第１図（ａ）、（１））に示すように、ゾーン加熱炉の
ｂコ芯〒τ（内１￥１８０ｍｒｎφ）１内において、外
径ｉ４ｔ）ｍｍｍのドーナツ状円板８が取り付けられた
支持棒３（外径３５　ｍ　ｍ　）に外径１４０ｍｍφ、
」くさ６００　ｍ　ｍｍの多孔質母材１を吊リドげ、徐
々にヒーター５に近付けて透明化した。この際、ガス導
入Ｌ’＋　７からはＩｆ　ｃガスを２／ＩＱ／ｎｉｎの
流ｈ↑“Ｃ流し、υ１気［＋６からは排気圧１．５ｍｍ
ａｑで排気した。透明化処理中、１−ブタ２の近辺の炉
内圧をモニタし続けた。第４図の１一部に、このときの
処理時間と炉内圧の関係を第５図の１一部と同様に表す
か、炉内圧は最大１５ｍ　ｒｎ　ａ　ｑ、最小−１−’
ｌ　ｍｍ　ａ　ｑ−（”変動幅は二ｊ：ｌ、５ｍｍａｑ
以内に収まっていることが解る。

以１．で得られたガラス母材を外径１２５μｍのファイ
バ（コア径８μｍ１コアとクラッドの屈折率差△−０、
３％）に線引きし、このファイバの長下方向における波
長１３μｍでの伝送損失を測定した結果を、第４図の上
部に第５図の上部と同様に表す。第５図に示される従来
法による場合の炉内圧変動幅、伝送損失値に比べると、
第４図の本発明による場合は炉内圧変動幅が非常に小さ
く、伝送損、失が大幅に改冴され、極めて高品質の光フ
ァイバが高歩留まりで得られていることが解る。

、発明の効果」 以」−説明したように本発明は、炉芯管中の多孔質ガラ
スＩす材の」１方近傍にドーナツ状の板を配置してゾー
ン加熱炉による加熱処理を行うことにより炉芯管内子、
方のガス流を整え、圧力の変動幅を±３ｍｍａｑ以内に
保つことができるので、炉芯管内への人気中の不純物の
混入を防Ｉ１１でき、長手方向に均一で不純物や気泡残
留の少ない高品質の光ファイバ用ガラスＩす材を製造で
きる。また、ドーナツ状円板の配置は筒中、容易であり
、装置コスト、作業性の上でも有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を示す概略説明図、第２図は
本発明で用いるドーナツ状円板８の斜視図、第３図は本
発明により加熱処理した場合の炉芯管内のガス流れを示
す模式図、第４図は本発明により多孔質ガス母材を加熱
処理したときの焼結開始時から焼結終了時にいたる間の
炉内圧（ｍｍａｑ）の変動と、得られたガラス母材から
製造されたソングルモード光ファイバの長手方向におけ
る波長１．３μｍでの伝送損失の変動の相関性を示す図
表、第５図は従来法による場合の炉内圧変動と波長１．
３μｍでの伝送損失の変動の相関性を第４図と同様に示
した図表、第６図は従来法の概略説明図、第７図（ａ）
、　（ｂ）は従来法による場合の炉内圧の変動の理由を
説明するための図面である。 １、炉芯管、２．上ブタ、３：支持体、４：多孔質ツノ
゛ラスｆ：上材、５．ヒーター　６：ガス排気口、７：
ガス導入［」、８．ドーナツ状円板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス原料ガスの火炎加水分解により合成した多孔質ガ
   ラス母材を炉芯管内で回転させながら下方より雰囲気ガ
   スを供給しゾーン加熱炉で加熱して脱水、屈折率調整用
   添加剤の添加、透明化することにより光ファイバ用ガラ
   ス母材を製造する方法において、該炉芯管内において多
   孔質ガラス母材の上方近傍にドーナツ状円盤を配置する
   ことにより炉芯管内圧の変動幅を±３ｍｍａｑ以内に保
   持しつつ加熱することを特徴とする光ファイバ用母材の
   製造方法。