JPH0333660B2 - - Google Patents
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- JPH0333660B2 JPH0333660B2 JP20402883A JP20402883A JPH0333660B2 JP H0333660 B2 JPH0333660 B2 JP H0333660B2 JP 20402883 A JP20402883 A JP 20402883A JP 20402883 A JP20402883 A JP 20402883A JP H0333660 B2 JPH0333660 B2 JP H0333660B2
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- porous
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01486—Means for supporting, rotating or translating the preforms being formed, e.g. lathes
-
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- C03B37/01413—Reactant delivery systems
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、気相軸付法による光フアイバ母材の
製造方法において透明化後の光フアイバ母材の徐
冷時や母材の延伸加工時等の熱処理に生ずる透明
光フアイバ母材の破損を防止することに関する。
光フアイバ母材の製造方法の一つとして気相軸付
法（VAD）が知られているが、この気相軸付法
は酸水素バーナ等の酸素及び水素を含む可燃性ガ
ス燃焼用バーナーに、SiCl4、GeCl4、PoCl3及び
BBr3等の揮発性ガラス形成原料を供給し、火炎
中でこれらのガラス形成原料を加水分解反応させ
ることによつてガラス形成微粒子（以下に於いて
は単に「スート」と呼ぶ）を生成し、棒状の出発
基材の先端からその軸方向に前記スートを付着成
長させることによつて略円柱状の多孔質光フアイ
バ母材を得た後、高温で熱処理することにより、
透明な光フアイバ母材とする方法である。こうし
て作成した透明光フアイバ母材は通常ガラス旋盤
で目標の径まで加熱延伸され、光フアイバのコア
に相当する部分となる。この透明光フアイバ母材
はコアとしての屈折率を調整するためにGeO2、
P2O5、B2O3等の酸化物が添加された石英系ガラ
ス（以下に於いては単に「ドープ石英ガラス」と
呼ぶ）であり、これに対して前述の出発基材は通
常市販の純粋な石英ガラス棒を用いる結果、石英
ガラス棒の先端にドープ石英ガラスが融着した構
造となる。GeO2、P2O5、B2O3等の酸化物を含む
ドープ石英ガラスは純粋の石英ガラスより熱膨張
係数が大きいため前述の融着した部分で歪による
応力が発生し、その結果非常に破損し易くなる。
透明光フアイバ母材をガラス旋盤で加熱延伸する
場合はその透明光フアイバ母材の終端を直接掴む
方法と、延伸用基材を掴んで透明光フアイバ母材
の終端と融着する方法が考えられるが、直接掴む
方法は掴んでいる部分が延伸できないので実用的
でない。従つて別途延伸用基材としての例えば石
英ガラス棒を掴んでその石英棒の先端と透明光フ
アイバ母材の終端を融着する方法が適切である
が、前述と同様に純粋な石英ガラスとドープ石英
ガラスの熱膨張係数差による歪が原因で応力が発
生し破損し易くなる。この歪による応力の発生を
防止するための一つの方法として出発および延伸
用の純粋な石英ガラス棒を透明光フアイバ母材と
同じ膨張係数を有するドープ石英ガラスに変更す
ることが考えられるが、ドープ石英ガラスは一般
的には市販されておらず、特別に作成したとして
も高価なものとなり、実用化しにくい面がある。
製造方法において透明化後の光フアイバ母材の徐
冷時や母材の延伸加工時等の熱処理に生ずる透明
光フアイバ母材の破損を防止することに関する。
光フアイバ母材の製造方法の一つとして気相軸付
法（VAD）が知られているが、この気相軸付法
は酸水素バーナ等の酸素及び水素を含む可燃性ガ
ス燃焼用バーナーに、SiCl4、GeCl4、PoCl3及び
BBr3等の揮発性ガラス形成原料を供給し、火炎
中でこれらのガラス形成原料を加水分解反応させ
ることによつてガラス形成微粒子（以下に於いて
は単に「スート」と呼ぶ）を生成し、棒状の出発
基材の先端からその軸方向に前記スートを付着成
長させることによつて略円柱状の多孔質光フアイ
バ母材を得た後、高温で熱処理することにより、
透明な光フアイバ母材とする方法である。こうし
て作成した透明光フアイバ母材は通常ガラス旋盤
で目標の径まで加熱延伸され、光フアイバのコア
に相当する部分となる。この透明光フアイバ母材
はコアとしての屈折率を調整するためにGeO2、
P2O5、B2O3等の酸化物が添加された石英系ガラ
ス（以下に於いては単に「ドープ石英ガラス」と
呼ぶ）であり、これに対して前述の出発基材は通
常市販の純粋な石英ガラス棒を用いる結果、石英
ガラス棒の先端にドープ石英ガラスが融着した構
造となる。GeO2、P2O5、B2O3等の酸化物を含む
ドープ石英ガラスは純粋の石英ガラスより熱膨張
係数が大きいため前述の融着した部分で歪による
応力が発生し、その結果非常に破損し易くなる。
透明光フアイバ母材をガラス旋盤で加熱延伸する
場合はその透明光フアイバ母材の終端を直接掴む
方法と、延伸用基材を掴んで透明光フアイバ母材
の終端と融着する方法が考えられるが、直接掴む
方法は掴んでいる部分が延伸できないので実用的
でない。従つて別途延伸用基材としての例えば石
英ガラス棒を掴んでその石英棒の先端と透明光フ
アイバ母材の終端を融着する方法が適切である
が、前述と同様に純粋な石英ガラスとドープ石英
ガラスの熱膨張係数差による歪が原因で応力が発
生し破損し易くなる。この歪による応力の発生を
防止するための一つの方法として出発および延伸
用の純粋な石英ガラス棒を透明光フアイバ母材と
同じ膨張係数を有するドープ石英ガラスに変更す
ることが考えられるが、ドープ石英ガラスは一般
的には市販されておらず、特別に作成したとして
も高価なものとなり、実用化しにくい面がある。
以上の様に従来の技術では出発基材及び延伸用
基材として一般に市販されている石英ガラス棒を
用いるのが実用的であるが、目的とする光フアイ
バ母材はドープ石英ガラスであるため、石英ガラ
ス棒との融着部分で歪による応力が発生して破損
し易いという欠点があつた。特に光フアイバのコ
アの屈折率を高くした大開口数フアイバを目的と
する場合は、屈折率を高めるためのドーパント酸
化物を大量に添加しなければならず、その結果透
明光フアイバ母材の膨張係数も非常に大きくな
り、石英ガラス棒との融着部分でより破損し易く
なる。
基材として一般に市販されている石英ガラス棒を
用いるのが実用的であるが、目的とする光フアイ
バ母材はドープ石英ガラスであるため、石英ガラ
ス棒との融着部分で歪による応力が発生して破損
し易いという欠点があつた。特に光フアイバのコ
アの屈折率を高くした大開口数フアイバを目的と
する場合は、屈折率を高めるためのドーパント酸
化物を大量に添加しなければならず、その結果透
明光フアイバ母材の膨張係数も非常に大きくな
り、石英ガラス棒との融着部分でより破損し易く
なる。
本発明はこのような従来技術における問題に鑑
みてなされたもので、その目的とするところは気
相軸付法による光フアイバ母材の製造方法におい
て、透明光フアイバ母材が出発基材及び延伸用基
材との融着部分で破損することを防止する方法を
提供することにある。
みてなされたもので、その目的とするところは気
相軸付法による光フアイバ母材の製造方法におい
て、透明光フアイバ母材が出発基材及び延伸用基
材との融着部分で破損することを防止する方法を
提供することにある。
本発明の製造方法は光フアイバの出発端部付近
の一定領域だけ組成を調整することで透明光フア
イバ母材の膨張係数を端部に向けて軸線方向に
徐々に変化させ、歪による応力の発生を極力小さ
くしたものである。すなわち、出発基材の膨張係
数と等しくなるような組成でまずスートを出発基
材先端に付着成長させ、次第に目標とする光フア
イバ母材の組成に調整する。そして母材を終端に
第２の基材を接合して延伸する場合は、円柱状の
光フアイバ母材を目標長さまで成長させた後、次
第に延伸用基材の膨張係数と等しくなるような組
成に調整した後、終了する方法である。
の一定領域だけ組成を調整することで透明光フア
イバ母材の膨張係数を端部に向けて軸線方向に
徐々に変化させ、歪による応力の発生を極力小さ
くしたものである。すなわち、出発基材の膨張係
数と等しくなるような組成でまずスートを出発基
材先端に付着成長させ、次第に目標とする光フア
イバ母材の組成に調整する。そして母材を終端に
第２の基材を接合して延伸する場合は、円柱状の
光フアイバ母材を目標長さまで成長させた後、次
第に延伸用基材の膨張係数と等しくなるような組
成に調整した後、終了する方法である。
本発明の方法によれば、透明光フアイバ母材の
出発端及び終了端で出発基材及び延伸用基材に
各々膨張係数が次第に等しくなるように調整され
ているため、歪による応力が援和され、その結果
透明化時あるいは加熱延伸時において殆んど破損
が生じなくなり、光フアイバ母材の製造効率を向
上させることが可能である。
出発端及び終了端で出発基材及び延伸用基材に
各々膨張係数が次第に等しくなるように調整され
ているため、歪による応力が援和され、その結果
透明化時あるいは加熱延伸時において殆んど破損
が生じなくなり、光フアイバ母材の製造効率を向
上させることが可能である。
以下本発明を図面に基づいて説明する。第１図
は気相軸付法による多孔質光フアイバ母材を製造
する方法の概念図であり、図外の駆動機構によつ
て回転および出退移動する円柱状の基材１、例え
ば純粋の石英ガラス棒に向けてバーナー２が配置
されており、このバーナー２には原料供給装置３
から導管４Ａを通してSiCl4、GeCl4、PoCl3、
BBr3等の揮発性ガラス形成原料が供給される。
また、上記バーナー２には、他の導管４Ｂ，４Ｃ
を通してそれぞれ水素ガスおよび酸素ガスが供給
される。これにより酸水素ガスの反応で生成され
る火炎５中で火炎加水分解反応によりスート６が
生成され、このスート６は基材１の先端上にその
軸方向に推積していく。基材１はこの間回転して
いるとともに、上記推積スピードに応じた速度で
矢符７方向に連続的に後退移動しており、推積し
たスート６によつて基材１の先端上には円柱状の
多孔質母材８が次第に生成される。そして本発明
に従つた方法では、上記スート６を出発基材１上
に推積していくに当り、推積の当初はガラス組成
が基材１と同一となるように、つまり上記例では
ドーパント物質を添加せずSiCl4のみをバーナー
２に供給して生成されるSiO2のスート６を基材
１上に推積させ、その後所定のドーパント物質例
えばGeCl4の添加を開始するとともにその添加量
を連続的に増加させていき、目標とする光フアイ
バコアのGeO2含有量例えば15重量％になるよう
にGeCl4の供給量を設定して母材の主体部８Ｂを
形成する。このように組成を母材軸方向に徐々に
変化させた熱膨張率の緩衝帯は、最終的に光フア
イバとして使用し得ない部分であり、一方スート
推積で生成される多孔質母材８の先端近傍には一
般に基材の外径から徐々に拡大する非定常部分８
Ａが母材の外径のおよそ60〜70％の長さにわたり
生じ、この外径非定常部分８Ａは光フアイバとし
て成形されない部分であるのでこの外径非定常部
分８Ａを前述の熱膨張率緩衝帯９として用いると
都合がよい。すなわち、前記部分８Ａのほぼ全長
にわたつて組成を徐々に変化させるのが望まし
い。
は気相軸付法による多孔質光フアイバ母材を製造
する方法の概念図であり、図外の駆動機構によつ
て回転および出退移動する円柱状の基材１、例え
ば純粋の石英ガラス棒に向けてバーナー２が配置
されており、このバーナー２には原料供給装置３
から導管４Ａを通してSiCl4、GeCl4、PoCl3、
BBr3等の揮発性ガラス形成原料が供給される。
また、上記バーナー２には、他の導管４Ｂ，４Ｃ
を通してそれぞれ水素ガスおよび酸素ガスが供給
される。これにより酸水素ガスの反応で生成され
る火炎５中で火炎加水分解反応によりスート６が
生成され、このスート６は基材１の先端上にその
軸方向に推積していく。基材１はこの間回転して
いるとともに、上記推積スピードに応じた速度で
矢符７方向に連続的に後退移動しており、推積し
たスート６によつて基材１の先端上には円柱状の
多孔質母材８が次第に生成される。そして本発明
に従つた方法では、上記スート６を出発基材１上
に推積していくに当り、推積の当初はガラス組成
が基材１と同一となるように、つまり上記例では
ドーパント物質を添加せずSiCl4のみをバーナー
２に供給して生成されるSiO2のスート６を基材
１上に推積させ、その後所定のドーパント物質例
えばGeCl4の添加を開始するとともにその添加量
を連続的に増加させていき、目標とする光フアイ
バコアのGeO2含有量例えば15重量％になるよう
にGeCl4の供給量を設定して母材の主体部８Ｂを
形成する。このように組成を母材軸方向に徐々に
変化させた熱膨張率の緩衝帯は、最終的に光フア
イバとして使用し得ない部分であり、一方スート
推積で生成される多孔質母材８の先端近傍には一
般に基材の外径から徐々に拡大する非定常部分８
Ａが母材の外径のおよそ60〜70％の長さにわたり
生じ、この外径非定常部分８Ａは光フアイバとし
て成形されない部分であるのでこの外径非定常部
分８Ａを前述の熱膨張率緩衝帯９として用いると
都合がよい。すなわち、前記部分８Ａのほぼ全長
にわたつて組成を徐々に変化させるのが望まし
い。
上記のようにして得られた多孔質母材は次いで
高温で焼結され、スート間の空隙が埋められて透
明の母材となる。この透明ガラス母材は光フアイ
バのコアを形成するガラス素材として次のクラツ
ド層形成およびフアイバ紡糸工程へ送られるか、
または次のようにして引き続き加熱延伸されてフ
アイバ紡糸に都合の良い外径まで細くされる。
高温で焼結され、スート間の空隙が埋められて透
明の母材となる。この透明ガラス母材は光フアイ
バのコアを形成するガラス素材として次のクラツ
ド層形成およびフアイバ紡糸工程へ送られるか、
または次のようにして引き続き加熱延伸されてフ
アイバ紡糸に都合の良い外径まで細くされる。
すなわち多孔質母材を焼結して得られた透明ガ
ラス母材１１の終端に、一例として純粋石英から
なる円柱状の延伸用基材（第２基材）１２の先端
を接合し、この第２基材１２をガラス旋盤にチヤ
ツキングさせ、加熱バーナー１０で透明母材１１
を加熱軟化させるとともに、上記第２基材１２を
前記第１基材１と同一速度、同一方向に回転させ
つつ軸線方向に引張つて太径の透明母材１１を延
伸し所定外径の透明母材１１Ａを成形する。
ラス母材１１の終端に、一例として純粋石英から
なる円柱状の延伸用基材（第２基材）１２の先端
を接合し、この第２基材１２をガラス旋盤にチヤ
ツキングさせ、加熱バーナー１０で透明母材１１
を加熱軟化させるとともに、上記第２基材１２を
前記第１基材１と同一速度、同一方向に回転させ
つつ軸線方向に引張つて太径の透明母材１１を延
伸し所定外径の透明母材１１Ａを成形する。
上記において、本願の第２発明では、第１図に
示すように多孔質母材８を生成する際に母材８の
終端近くの一定領域、例えば外径が次第に先細り
となる終端の外径非定常部分８Ｃで組成を軸線方
向に徐々に変化させて最終的に第２基材１２の組
成と同一にすることにより、始端と同様の熱膨張
率緩衝帯９を形成する。例えば、SiO2−GeO2ガ
ラスであればスート生成バーナー２へのGeCl4の
供給量を徐々に減らしていき、第２基材１２が接
合される母材端部ではSiCl4のみを供給して生成
されるSiO2スートを推積させる。これにより多
孔質母材８の始端および終端外径非定常部分８
Ａ，８Ｃでのスート組成は第１図のグラフに示さ
れるように端部に向けて軸線方向にドーパント
GeO2の含有量が例えば15％から０％まで次第に
減少し、先端部においては基材１，１２と同一の
SiO2単一組成のスートから成る。したがつて高
温焼結で透明ガラス化させた母材端部に延伸用の
上記第２基材１２を接合した場合、透明ガラス母
材１１熱膨張係数αは第１基材１および第２基材
１２と同一の値α、（石英で５×10′-7）から所定
の光フアイバ組成の熱膨張係数α2（GeO215％、
SiO285％で17×10-7）まで滑らかに変化している
ため、冷却時に両基材１，１２と透明ガラス母材
１１との熱膨張係数の差に基づく歪による応力が
緩和され、母材の破損が防止される。
示すように多孔質母材８を生成する際に母材８の
終端近くの一定領域、例えば外径が次第に先細り
となる終端の外径非定常部分８Ｃで組成を軸線方
向に徐々に変化させて最終的に第２基材１２の組
成と同一にすることにより、始端と同様の熱膨張
率緩衝帯９を形成する。例えば、SiO2−GeO2ガ
ラスであればスート生成バーナー２へのGeCl4の
供給量を徐々に減らしていき、第２基材１２が接
合される母材端部ではSiCl4のみを供給して生成
されるSiO2スートを推積させる。これにより多
孔質母材８の始端および終端外径非定常部分８
Ａ，８Ｃでのスート組成は第１図のグラフに示さ
れるように端部に向けて軸線方向にドーパント
GeO2の含有量が例えば15％から０％まで次第に
減少し、先端部においては基材１，１２と同一の
SiO2単一組成のスートから成る。したがつて高
温焼結で透明ガラス化させた母材端部に延伸用の
上記第２基材１２を接合した場合、透明ガラス母
材１１熱膨張係数αは第１基材１および第２基材
１２と同一の値α、（石英で５×10′-7）から所定
の光フアイバ組成の熱膨張係数α2（GeO215％、
SiO285％で17×10-7）まで滑らかに変化している
ため、冷却時に両基材１，１２と透明ガラス母材
１１との熱膨張係数の差に基づく歪による応力が
緩和され、母材の破損が防止される。
図面は本発明の一実施例を示し、第１図は多孔
質母材の生成工程を示す正面図および同母材中に
おけるドーパント物質の濃度、熱膨張率の分布を
示すグラフ、第２図は多孔質母材を高温焼結して
透明ガラス化した後、延伸する工程を示す正面図
である。 １……第１基材、２……スート生成バーナー、
３……原料供給装置、４Ａ……原料供給導管、４
Ｂ……水素ガス導管、４Ｃ……酸素ガス導管、５
……火炎、６……スート、８……多孔質母材、８
Ａ，８Ｃ……外径非定常部分、９……熱膨張率緩
衝帯（組成変化部分）、１１……透明ガラス母材、
１２……第２基材。
質母材の生成工程を示す正面図および同母材中に
おけるドーパント物質の濃度、熱膨張率の分布を
示すグラフ、第２図は多孔質母材を高温焼結して
透明ガラス化した後、延伸する工程を示す正面図
である。 １……第１基材、２……スート生成バーナー、
３……原料供給装置、４Ａ……原料供給導管、４
Ｂ……水素ガス導管、４Ｃ……酸素ガス導管、５
……火炎、６……スート、８……多孔質母材、８
Ａ，８Ｃ……外径非定常部分、９……熱膨張率緩
衝帯（組成変化部分）、１１……透明ガラス母材、
１２……第２基材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 揮発性のガラス形成原料を火炎中で反応させ
ることによつて得られるガラス微粒子を回転する
棒状基材の先端に付着成長させて円柱状の多孔質
母材を作成した後、この多孔質母材を加熱焼結し
て透明ガラスとする光フアイバ母材の製造方法に
おいて、前記多孔質母材の出発端部付近のガラス
組成を、前記基材との接合点から軸線方向に前記
基材とほぼ同一の組成から所定の光フアイバ組成
まで徐々に変化させることを特徴とする光フアイ
バ母材の製造方法。 ２ 組成を変化させる領域は、前記多孔質母材の
うち外径非定常部分である特許請求の範囲第１項
記載の光フアイバ母材の製造方法。 ３ 揮発性のガラス形成原料を火炎中で反応させ
ることによつて得られるガラス微粒子を回転する
棒状の第１基材の先端に付着成長させて円柱状の
多孔質母材を作成した後、この多孔質母材を加熱
焼結して透明ガラス母材とし、この透明ガラス母
材終端に棒状の第２基材を接合してこの第２基材
を把持して前記透明ガラス母材を軸方向に延伸す
るようにした光フアイバ母材の製造方法におい
て、前記多孔質母材の両端付近のガラス組成を、
それぞれ前記第１、第２基材との接合点から軸線
方向に、前記各基材とほぼ同一の組成から所定の
光フアイバ組成まで徐々に変化させることを特徴
とする光フアイバ母材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20402883A JPS6096538A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 光フアイバ母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20402883A JPS6096538A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 光フアイバ母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6096538A JPS6096538A (ja) | 1985-05-30 |
| JPH0333660B2 true JPH0333660B2 (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=16483560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20402883A Granted JPS6096538A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 光フアイバ母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6096538A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5281248A (en) * | 1993-02-22 | 1994-01-25 | Litespec, Inc. | VAd process improvements |
| JP6432220B2 (ja) * | 2014-09-01 | 2018-12-05 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP20402883A patent/JPS6096538A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6096538A (ja) | 1985-05-30 |
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