JPH04260633A - 光ファイバ用ガラス母材の製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、いわゆる外付け法に
よる光ファイバ用ガラス母材の製造装置、つまり棒状の
ターゲット部材の周囲にガラス微粒子を堆積させてガラ
ス母材を作る製造装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に外付け法と呼ばれる製造方法に基
づく光ファイバ用ガラス母材の製造装置では、図１に示
すように、棒状のターゲット部材１の両端をガラス旋盤
などで保持して回転させ、その周囲に、ガラス微粒子生
成用燃焼バーナ３（または３’）の火炎４中で生成され
たガラス微粒子を堆積させる。このターゲット部材１は
後に除去されるものであったり、あるいは後に光ファイ
バとされたときにコア部となる石英系のガラス棒であっ
たりする。

【０００３】ガラス原料ガスを燃焼ガス及び助燃ガスと
ともにバーナ３（３’）の火炎４中に導入することによ
り、火炎４中で火炎加水分解反応等を生じさせて二酸化
珪素等のガラス微粒子を生成する。このガラス微粒子を
上記のように回転するターゲット部材１の周囲に堆積す
る。複数のガラス微粒子生成用燃焼バーナ３、３’をタ
ーゲット部材１の軸方向の単一方向に（図のＡ点からＢ
点へと）トラバースさせながら、この堆積工程を行うこ
とによりターゲット部材１の周囲にガラス微粒子堆積層
２を、トラバースごとに１層ずつ形成する。その堆積層
２が所定の重量となったとき堆積工程を終了する。チャ
ンバ５は火炎４及びガラス微粒子流の整流を行うととも
に、ガラス微粒子堆積層２を保護するものである。こう
して形成されたターゲット部材１とガラス微粒子堆積層
２との複合体であるガラス微粒子堆積体が、後に、高温
の炉の中で加熱処理され、ガラス微粒子堆積層２の部分
が焼結されて透明ガラス化され、光ファイバ用ガラス母
材が得られる。

【０００４】この光ファイバ用ガラス母材の製造装置で
は、複数のガラス微粒子生成用燃焼バーナ３、３’を順
次一方向にトラバースさせてガラス微粒子堆積を行う。 そのとき、一つのバーナは堆積開始点Ａから終了点Ｂに
至る期間のみガラス微粒子生成・堆積を行った後、続い
てトラバースしながらガラス微粒子堆積している他のバ
ーナの障害とならないようにトラバース行程Ａ−Ｂから
外れた行程Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを経て堆積開始点Ａにまで戻
るように移動させる。

【０００５】そして、ガラス微粒子堆積層２が形成され
たターゲット部材１の全体の系の重量がロードセル６に
より随時測定できるようになっており、バーナ３、３’
のそれぞれがトラバース開始のためにＡ点に位置するご
とにターゲット部材１の全体の系の重量を測定する。ガ
ラス微粒子堆積層２の１層分の重量増加分と目標最終重
量までの差とを比較し、重量増加分が最終重量までの差
より大きくなったとき、その後の１回のトラバースで堆
積行程を終了する。この最後の１回のトラバースにおけ
るバーナの移動速度を、１層分の重量増加分と最終重量
までの差との比により調整することにより、目標の重量
のガラス微粒子堆積層２を得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
バーナ３、３’には個体差があり、それらの間でガラス
微粒子堆積効率に差が生じることがある。このような個
体差がある場合には、バーナ３とバーナ３’とがＡ点に
きたときの増加重量を測定してみると、図２の黒丸のよ
うになり、なめらかな曲線とはならない。これは、先行
するバーナが堆積行程であるＡ−Ｂの行程の中心までき
たときにつぎのバーナのトラバースを開始させたとして
も、その後のバーナが中心まできたとき先行のバーナは
Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａの戻りの行程に入り、先行のバーナＡ点
に到達したときは後のバーナは中心よりさきに進んでい
るということになるからである。つまり、各バーナがＡ
点に到達したときのガラス微粒子堆積層２の状態は図３
、図４のようになって、他のバーナによる最新の堆積層
は中心よりも先にまで形成されることになるからである
。そこで最後の２つのデータから最終重量（白丸）を推
定し、それに基づいて最後のトラバースの速度を決定す
ると誤差が生じるという問題がある。

【０００７】この発明は、上記に鑑み、複数のバーナの
間にガラス微粒子堆積効率の差がある場合でも、堆積終
了時のガラス微粒子堆積層の重量と目標最終重量との誤
差を少なくすることができるよう改善した、光ファイバ
用ガラス母材の製造装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による光ファイバ用ガラス母材の製造装置
では、各バーナのトラバースごとにターゲット部材の全
体の重量増加分を測定し、その測定された重量増加に関
するデータを記憶し、それら全データを用いて重量増加
分の予測を行ない、その予測に基づき最後のトラバース
の速度を制御することが特徴となっている。目標重量に
近づいてきて最後のトラバースであると判断したときに
、その直前の１回の重量増加分のデータだけで最後のト
ラバースの速度を制御するのでは、バーナの個体差によ
って誤差が生じるが、それまでの重量増加分の全データ
を用いて最後のトラバースによる重量増加分を予測して
その最後のトラバース速度を定めることにより、誤差を
少なくし、目標値に近い重量のガラス微粒子堆積体を得
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。図５に示すように、棒状の
ターゲット部材１の両端がガラス旋盤（図示しない）の
チャックにより保持されて回転させられるようになって
いる。このターゲット部材１は、この実施例では後に光
ファイバとされたときにコア部となる石英系ガラス棒よ
りなる。このターゲット部材１の周囲に、この実施例で
は２本のガラス微粒子生成用燃焼バーナ３、３’が配置
される。これらのバーナ３、３’には燃焼ガス（ここで
は水素）、助燃ガス（酸素）、ガラス原料ガス（４塩化
硅素）、不活性ガス（アルゴン）及びパージガス（窒素
）が供給される。

【００１０】ガラス微粒子生成用燃焼バーナ３、３’は
トラバース装置８により第１図の点線で示す経路をＡ→
Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａのように繰り返し移動させられる。バー
ナ３、３’がターゲット部材１の軸方向に左から右へＡ
→Ｂとトラバースさせられるとき、バーナ３、３’にお
ける火炎加水分解反応によって火炎４中でガラス微粒子
の生成が行われ、このガラス微粒子がターゲット部材１
の周囲に付着・堆積する。２つのバーナ３、３’の一つ
が単一方向（この実施例ではＡ→Ｂの方向）に１回トラ
バースすると、ターゲット部材１の周囲にガラス微粒子
堆積層２が１層形成される。２つのバーナ３、３’によ
り順次このガラス微粒子堆積が行われ、ターゲット部材
１の周囲のガラス微粒子堆積層２が１層ごとに厚くなっ
ていく。なお、Ｂ点に到達した後、チャンバ５の外に出
るように後退し、その後Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａと移動し、Ａ点
でチャンバ５内に前進して、Ａ点からのトラバースを行
なう。このようなプロセスを複数回繰り返して、ガラス
微粒子堆積層２を複数層形成する。

【００１１】ロードセル６はガラス微粒子堆積層２が形
成されたターゲット部材１の全体の系の重量を測定する
ものであり、その測定データがつねにコンピュータ７に
送られている。コンピュータ７は、バーナ３、３’のそ
れぞれがトラバース開始のためにＡ点に位置する時点で
の測定データを取り込み、これらをすべて記憶する。

【００１２】ここで、図６の黒丸で示すような増加重量
に関するデータが経過時間ごとに得られたとする。この
場合、２つのバーナ３、３’の個体差によりガラス微粒
子堆積効率に差があるので、一定の比率で増えているわ
けではなく、階段状になっている。コンピュータ７は、
これら各回の重量増加分のデータをすべて用い、つぎに
行なわれる１回のトラバースでどれだけの重量増加が生
じるかを計算する。そのため、たとえば、各回の重量増
加分のデータより増加曲線を図６の点線で示すような２
次式で近似し、最小２乗法などにより外挿する。これに
よってその時点からトラバース開始するバーナによる重
量増加分が黒四角形で示すように予測できる。

【００１３】このような予測値は、直前の重量増加分の
データのみを用いて予測した値（図６の白丸）に比べて
、個々のバーナの個体差を反映したものとなっており、
実際にこれからトラバース開始するバーナによる重量増
加の正確な予測値と評価できるものである。そこでこの
予測値が目標値を上回るようになったとき、コンピュー
タ７は、つぎの１回だけのトラバースで堆積工程を終了
すると決定する。そしてその予測値と目標値との差に応
じてトラバース速度を決定し、トラバース装置８を制御
する。

【００１４】その後、こうして形成されたターゲット部
材１とガラス微粒子堆積層２との複合体であるガラス微
粒子堆積体が、図示しない高温の炉の中で加熱処理され
、ガラス微粒子堆積層２の部分が焼結されて透明ガラス
化され、光ファイバ用ガラス母材とされる。さらにこの
ガラス母材が線引きされて光ファイバとされる。

【００１５】実験によると、このような全データによる
予測を行なう場合には、従来のように直前のデータのみ
による場合に比べて、他の条件を同一にしたとき、最終
重量の目標値からの誤差のばらつきが、標準偏差で２５
％改善されることが確認できた。また、このガラス母材
の製造装置により作製した光ファイバ母材を実際に線引
きして光ファイバを作ってその特性を測定してみたとこ
ろ、従来のガラス母材の製造装置を用いたものよりも特
性の安定したものが得られることが分かった。

【００１６】なお、上記の実施例では、次の回のトラバ
ースによる重量増加を予測しトラバース装置８を制御す
るためにコンピュータ７を用いているが、他の演算・制
御装置を用いることができることはもちろんである。

【００１７】

【発明の効果】この発明の光ファイバ用ガラス母材の製
造装置によれば、複数のバーナの間にガラス微粒子堆積
効率の差がある場合でも、ターゲット部材に対するガラ
ス微粒子の堆積量を所望の値に正確にコントロールする
ことができ、目標値に対して誤差の少ない重量を有する
ガラス微粒子堆積体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例の模式図。

【図２】従来例のデータおよび予測値を表すグラフ。

【図３】ターゲット部材に対するガラス微粒子の堆積を
表す断面図。

【図４】ターゲット部材に対するガラス微粒子の堆積を
表す断面図。

【図５】この発明の一実施例の模式図。

【図６】同実施例のデータおよび予測値を表すグラフ。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　棒状ターゲット部材を支持して回転さ
   せる支持機構と、ガラス微粒子生成用燃焼バーナと、該
   バーナに燃焼ガスと助燃ガスとガラス原料ガスとを供給
   するガス供給装置と、上記バーナを上記ターゲットの軸
   方向にトラバースさせる機構と、上記各バーナのトラバ
   ースごとに上記ターゲット部材の全体の重量増加を測定
   する重量測定装置と、この測定された重量増加分に関す
   るデータを記憶し、それら全データを用いて重量増加分
   の予測を行ない、その予測に基づき最後のトラバースの
   速度を制御する制御装置を備えることを特徴とする光フ
   ァイバ用ガラス母材の製造装置。