JPH03242341A - シングルモード光ファイバ用多孔質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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材
の製造方法、特には長手方向に安定した屈折率分布を有
するシングルモード光ファイバプリフォーム製造用の多
孔質ガラス母材の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ シングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造は
四塩化けい素などの気体状ガラス原料と四塩化ゲルマニ
ウムなどのドープ剤とをコア用およびクラット用の酸水
素火炎バーナーに導入し、ついでこの火炎加水分解で発
生したガラス微粒子を担体上に堆積し、これを軸方向に
成長させて多孔質ガラス母材を作るという、いわゆるＶ
ＡＤ法で行なわれているが、シングルモード光ファイバ
用多孔質ガラス母材についてはコアとクラ・ンドを同時
に形成し、かコクラッド／コアの径比を十分大きくする
ことが必要とされることから、この製造に当っては通常
クラッド製造用バーナーが複数個用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかして、このＶＡＤ法では担体に対するガラス微粒子
の堆積、成長で一定直径の多孔質ガラス母材が得られる
ように成長しつつある多孔質ガラス母材は徐々に上方に
引上げられ、この多孔質ガラスの屈折率分布の適正化を
画るためにクラッド用バーナーに供給される水素量は一
定の値とされるのであるが、多くの場合、多孔質ガラス
母材の製造初期では引上げ速度がクラッドが一定の外径
になったときの引上げる速度に比較して速くなると共に
、多孔質ガラス母材製造の終期にはこの引上げ速度が遅
くなり、またその他の要因で作業中に引上げ速度か変化
することもある。このように弓上げ速度が変化すると多
孔質ガラス母材の屈折率分布か変化し、このために屈折
率分布の安定した多孔質ガラス母材を得ることが難しく
、−木の多孔質ガラス母材から目的とする屈折率分布を
もつ部分の割合か６０％以下にもなるという欠点があり
、この改善か必要とされている。

［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シングルモード光フ
ァイバ用多孔質ガラス母材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コア用および複数のクラ
ット用酸水素火炎バーナーに導入し、この火炎加水分解
で発生したガラス微粒子を担体上に堆積し、軸方向に成
長させて多孔質ガラス母材を製造する方法において、複
数のクラッド用酸水素火炎バーナーのうちコア用酸水素
火炎バーナーに隣接するクラッド用酸水素火炎バーナー
に供給する水素量をコントロールして多孔質ガラス母材
の成長速度を一定に保持することを特徴とするものであ
る。

すなわち、本発明者らは長手方向で屈折率分布の安定し
たシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造
方法について種々検討した結果、ＶＡＤ法で多孔質ガラ
ス母材を製造する方法において多孔質ガラス母材の引上
げ速度が徐々に変化するのはガラス微粒子の堆積、成長
で形成されたコア用の多孔質ガラス母材がクラッドバー
ナーの火炎によって徐々に収縮するためと、チャンバ内
気流による火炎の流れが変化するために生じるものであ
り、特にクラッド層の外径が一定になるまでその両者が
徐々に変化するためであり、したがって引上げ速度か徐
々に低下するということ、またその結果としてコア形成
用バーナーによる堆積面での温度分布が変化して屈折率
分布が変化するし、クラッド用バーナーで調整している
コア部の外周部の温度が変化するので屈折率分布が変化
するということを見出し、このような不利を解決するた
めにはコア用バーナーに隣接するクラッド用バーナーに
供給する水素ガスの量をコントロールしてコア外周部の
温度変化を防止すると共にコア部の収縮量を調整するよ
うにすれば多孔質ガラス母材の引上げ速度を一定に制御
することができ、結果において多孔質ガラス母材の屈折
率分布を均一なものとすることができるということを確
認して本発明を完成させた。

以下にこれをさらに詳述する。

［作　用］ 本発明は長手方向に安定した屈折率分布を有するシング
ルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法に関
するものであり、これはコア用酸水素火炎バーナーに隣
接するクラッド用酸水素火炎バーナーに供給する水素量
をコントロールして多孔質ガラス母材の成長速度を一定
に保持するというものである。

これを添付の図面について説明すると第１図は本発明に
よるシングルモード光ファイバ用％孔Ｘガラス母材の製
造方法を示した縦断面を示したもので、これは例えば１
木のコア用酸水素火炎バーナー１と３本のクラッド用酸
水素火炎バーナー２．３．４を用いるものであり、この
コア用酸水素火炎バーナー１には四塩化けい素とドープ
剤としての四塩化ゲルマニウムとからなる原料ガスと酸
素ガス、水素ガスが導入され、四塩化けい素と四塩化ゲ
ルマニウムの火炎加水分解で発生した酸化ゲルマニウム
でドープされたシリカガラス微粉末が担体上に堆積され
、軸方向に成長されてコア部が形成され、クラッド用酸
水素火炎バーナー２．３．４には四塩化けい素、酸素ガ
スおよび水素ガスが導入され、四塩化けい素の火炎加水
分解により発生したシリカガラス微粉末の堆積成長によ
ってクラッド部が形成されるのであるが、この際クラッ
ド用バーナー３．４に供給される水素量は一定に保持し
、クラッド用バーナー２に供給される水素量は多孔質ガ
ラス母材５の引上げ速度が一定となるようにコントール
される。このクラット用バーナー２に対する水素量は多
孔質ガラス母材の引上げ速度がコア部の収縮、その他の
要因で所定値より低下した場合にはこの水素量を減らし
コア部の温度を下げるようにしてクラット部における多
孔質ガラス母材の成長速度を早め、かつコア部の収縮量
を減らして引上げ速度を上昇させるようにし、逆に多孔
質ガラス母材の引上げ速度が所定値よりも速いときには
ここに添加する水素量を増加してコア部の温度を上げ、
クラッド部における多孔質ガラス母材の成長速度を低下
させ、かつコア部の収縮量を増して引上げ速度も低下さ
せるようにすればよいが、この場合の最初に設定する水
素ガスの量はこの多孔質ガラス母材の屈折率分布図で調
節することがよく、この屈折率分布が第２図（ａ）に示
したような形状であれば最適なのでそのままに保持すれ
ばよいし、これが第２図（ｂ）に示したような形状のと
きには水素量が少なすぎるので増量し、第２図（Ｃ）　
に示したような形状のときには水素量が多すぎるので減
量するようにすればよい。

なお、本発明による多孔質ガラス母材の製造は各種の制
御装置を取りつけたもので行なうことが好ましいものと
されるので、これは例えば第３図に示したような装置を
用いて行なうことがよい。

第３図に示されている装置は排気管１２を有する反応装
置１１に回転引上げ装置１３に直結した基材１４を吊張
し、コア用バーナー１５に四塩化けい素、四塩化ゲルマ
ニウム、酸素ガスおよび水素ガスを供給し、この火炎加
水分解で発生した酸化ゲルマニウムでトープされたシリ
カガラス微粒子を基材１４に取りつけた担体上に堆積・
成長させてコア部を形成すると共に、クラッド用バーナ
ー１６．１７に四塩化けい素、酸素ガスおよび水素ガス
を供給し、この火炎加水分解で発生したシリカガラス微
粒子をコア部に堆積、成長させてクラッド部を形成させ
て多孔質ガラス母材１８とするのであるが、この際多孔
質ガラス母材１８の先端をカメラ１９を用いて監視して
多孔質ガラス母材の先端がモニター２０の基線２１に常
に接するようにコントロールして回転弓上げ装置１３に
信号を送ると共に引上げ速度の情報を（：ＰＬ１２３に
送り、多孔質ガラス母材の引上げ速度が設定した一定値
となるようにクラッド用バーナー１６への水素ガス供給
量をＭＦＣ２４でコントロールするようにすればよい。

［実施例］ つきに本発明の実施例、比較例を示す。

実施例 第３図に示した装置を用い、コア用バーナー１５に四塩
化けい素５０ｃｃ／分、四塩化ゲルマニウム４　ｃｃ／
分、酸素ガス３．０ｆｌ１分、水素ガス　１．０１１７
分を供給すると共に、クラッド用バーナー１６に四塩化
けい素５０ｃｃ／分、酸素ガス７１／分、水素ガス５ｆ
ｌ／分を、またクラッド用バーナー１７に四塩化けい素
５００ｃｃ／分、酸素ガス１５ｆＬ１分、水素ガス１６
に７分を供給し、この火炎加水分解で発生した酸化ゲル
マニウムでドープされたガラス微粒子および酸化ゲルマ
ニウムを含まないガラス微粒子を基材１４の先に設置し
た２Ｏｒｐｍで回転している合成石英ガラス棒に堆積し
、その軸方向に成長させてコア部、クラッド部からなる
多孔質ガラス母材を作り、この多孔質ガラス母材を引上
げ装置１３を用いて０．６８±０．００５　ｍｍ１分の
速度で引上げた。

この際カメラ１９で多孔質ガラス母材の先端を監視して
その先端がモニター２０の基線２１に接するようにコン
トローラー２２から引上げ装置１３に情報を送り、また
引上げ速度が決定した一定値となるようにＣＰＵ　２３
で情報を送り、クラッド用バーナー１６に送る水素量を
ＭＦｆｌ：　２４でコントロールするようにしたところ
、この時の引上げ速度の長手方向における経時変化は第
４図Ａ曲線に示したようにほぼ一定となり、得られた多
孔質ガラス母材の屈折率分布（ｎ２／ｎ、）の長手方向
の変化も第５図におけるＣ曲線のように略々一定でｎ２
／ｎｌが平均値±５％に入る部分が全体の８５％となり
、これを４０ロツトについて行なりたときの各ロット間
の引上げ速度のバラつき、Δｎ　、ｎ２／ｎ＋のバラつ
きは第１表に示した結果を示した。

しかし、比較のために実施例と同じように第３図に示し
た装置を使用したがＣＰＩＩ　２３を使用せず、クラッ
ド用バーナー１６への水素ガス供給量を５．０に７分と
一定にしたほかは実施例と同様に処理したところ、この
場合には引上げ速度の長手方向における経時変化が第４
図Ｂ曲線に示したように徐々に低下し、得られた多孔質
ガラス母材の屈折率分布（ｎ２／ｎ１）の長手方向の変
化も第５図り曲線のように徐々に上昇し、ｎ２／ｎ、が
平均値±５％に入る部分は全体の６０％程度となり、こ
れを４０ロット行なフたときの各ロット間の引上げ速度
のバラつき、Δｎ　、　ｎ２／ｎ１のバラつきは第１表
に示したとおりのものとなった。なお、上記における屈
折率分布測定におけるｎ２．　ｎｌは第６図に示した部
位の測定値である。

第１表 ［発明の効果］ 本発明は長手方向の屈折率分布が安定しているシングル
モート光ファイバ用多孔貿ガラス母材の製造方法に関す
るもので、これは前記したように公知のＶＡＤ法で多孔
質ガラス母材を製造する方法において１本のコア用酸水
素火炎バーナーと複数本のクラッド用酸水素火炎バーナ
ーを使用し、複数のクラット用バーナーのうちコア用バ
ーナーに隣接するクラット用バーナーに供給する水素量
をコントロールして多孔質ガラス母材の成長速度を定に
保持することを特徴とするものであり、これによればク
ラット用バーナーに供給される水素量が作成されつつあ
る多孔質ガラス母材の成長に応じてこの引上げ速度が一
定になるようにコントロールされるので得られる多孔質
ガラス母材の長平方向における屈折率分布が均一なもの
となり、ｎ２／ｎｌのバラつきが±５％以内となるもの
が全体の８５％以上となるのでその有用性がよくなると
いう有利性が与えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシングルモード光ファイバ用多孔
貿ガラス母材の製造方法の縦断面図、第２図（ａ）　、
　（ｂ）　、　（ｃ）は本発明により得られた多孔質ガ
ラス母材の屈折率分布図、第３図は本発明によるシング
ルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造するため
の装置の縦断面要因、第４図は本発明の実施例１．比較
例で得られた多孔質ガラス母材の引上げ速度の長手方向
における経時変化を示したグラフ、第５図は本発明の実
施例、比較例で得られた多孔質ガラス母材の屈折率分布
ｎ２／ｎ、の長手方向の変化を示したグラフ、第６図は
実施例、比較例における屈折率分布のｎ２／ｎ、値の定
義を示したものである。 １．１５・・・コア用酸水素火炎バーナー２、３．　４
．１６．１７・・・クラッド用酸水素火炎バーナー ５、工８・・・多硬質ガラス母材 １１・・・反応装置　　　　１２・・・排気管１３・・
・回転引上げ装置　１４・・・基材１９・・・カメラ　
　　　　２０・・・モニター２１・・・基線　　　　　
　２３・・・ｃｐｕ２４・・・ＭＦＣ 第 図 第 図 （０） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、気体状ガラス原料をコア用および複数のクラッド用
   酸水素火炎バーナーに導入し、この火炎加水分解で発生
   したガラス微粒子を担体上に堆積し、軸方向に成長させ
   て多孔質ガラス母材を製造する方法において、複数のク
   ラッド用酸水素火炎バーナーのうちコア用酸水素火炎バ
   ーナーに隣接するクラッド用酸水素火炎バーナーに供給
   する水素量をコントロールして多孔質ガラス母材の成長
   速度を一定に保持することを特徴とするシングルモード
   光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。