JPH04292434A - Production of optical fiber preform - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】この発明は光ファイバ母材の製造
方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a method of manufacturing an optical fiber preform.
【0002】0002
【従来の技術】一種のガラス棒であるターゲット部材を
回転させながら、この長手方向に、四塩化珪素や四塩化
ゲルマニウムのようなガラス材料ガスを酸素および水素
と共に燃焼させるバーナをトラバースさせ、この燃焼に
よって生成されるガラススートをそのターゲット部材の
外周部に付着堆積させることによって光ファイバ母材を
製造する方法は、いわゆる光ファイバ母材の外付け製造
方法としてよく知られている。[Prior Art] While rotating a target member, which is a type of glass rod, a burner that burns a glass material gas such as silicon tetrachloride or germanium tetrachloride together with oxygen and hydrogen is traversed in the longitudinal direction of the target member. The method of manufacturing an optical fiber preform by depositing the glass soot produced by the method on the outer periphery of a target member is well known as a so-called external manufacturing method of an optical fiber preform.
【0003】ターゲット部材は正確に言えばすべてコア
部分1Aから成るものではなく、図2に示されるように
、外周部に既にクラッド層1Bが一部形成されているも
のであり、そのクラッド層1Bは完成母材に比べてほぼ
1/3程度の厚さのものである(周知のように完成母材
の場合コア/クラッド比は直径比で1/12.5である
)。このクラッド層1Bの厚さはターゲット部材1の長
手方向にまちまちの値を取り、またコア部分1Aの直径
も長手方向に沿って一定というものではない。つまり図
2に見るようにターゲット部材1の外径Dおよびコア部
の直径dはその長手方向xの関数となっているのである
。To be precise, the target member does not consist entirely of the core portion 1A, but as shown in FIG. is approximately 1/3 thicker than the finished base material (as is well known, the core/cladding ratio in the finished base material is 1/12.5 in terms of diameter). The thickness of this cladding layer 1B varies in the longitudinal direction of the target member 1, and the diameter of the core portion 1A is also not constant along the longitudinal direction. In other words, as shown in FIG. 2, the outer diameter D of the target member 1 and the diameter d of the core portion are functions of its longitudinal direction x.
【0004】0004
【発明が解決しようとする課題】このように光ファイバ
母材の製造開始時におけるターゲット部材1そのものの
コア/クラッド比が長手方向に一定でないから、ガラス
スートを生成するバーナへの材料ガス供給量を一定にし
たままそのバーナを一定速度でトラバースさせるのでは
、コア/クラッド比が長手方向に沿って一定な光ファイ
バ母材を得ることは当然不可能であり、またこの問題は
単にトラバース速度をターゲット部材1の長手方向に沿
う各位置に対して変化させることだけによっては解決で
きないのである。なぜならばトラバース速度を変える対
策は、ターゲット部材1の長手方向に沿ってある長さ分
だけ一定量このコア/クラッド比の変動が生じている場
合は合理的であるが、ターゲット部材の長手方向に絶え
ず小変化が連続している場合はその変化に追随対応する
ことが困難だからである。[Problems to be Solved by the Invention] Since the core/cladding ratio of the target member 1 itself is not constant in the longitudinal direction at the start of manufacturing the optical fiber preform, the amount of material gas supplied to the burner that generates glass soot is It is naturally impossible to obtain an optical fiber base material with a constant core/cladding ratio along the longitudinal direction by traversing the burner at a constant speed while keeping the traverse speed constant. This problem cannot be solved simply by changing each position along the longitudinal direction of the target member 1. This is because changing the traverse speed is reasonable when the core/cladding ratio fluctuates by a certain amount along the longitudinal direction of the target member 1, but This is because it is difficult to follow and respond to small changes that occur continuously.
【0005】また一般に光ファイバ母材の製造において
、スートの同じ堆積量を長時間かけて得る場合と、短時
間に得る場合とを比較すると、前者の方がガラススート
堆積層が均質で質のよいものが得られることは自明であ
るが、製造効率から考えれば長時間かければかける程よ
いというわけにはいかない。このように光ファイバ母材
の製造においてはターゲット部材の単位時間当たりの重
量増加、つまり堆積するガラススートの重量増加速度に
おのずから最適値が存在するのである。したがってこの
ような理想的な重量増加速度を得るための、バーナの最
適なトラバース速度およびこのバーナへのガラス材料ガ
スの最適な供給量が決定されるべきである。In general, in the production of optical fiber preforms, when the same amount of soot is deposited over a long period of time and when it is obtained in a short period of time, in the former case the glass soot deposited layer is more homogeneous and of higher quality. It is obvious that a better product can be obtained, but from the standpoint of manufacturing efficiency, the longer the time, the better. In this way, in the production of optical fiber preforms, there is naturally an optimum value for the weight increase per unit time of the target member, that is, the weight increase rate of the deposited glass soot. Therefore, the optimum traverse speed of the burner and the optimum feed rate of glass material gas to this burner should be determined in order to obtain such an ideal weight increase rate.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は上述の課題を
解決するためになされたものであって、ターゲット部材
を回転させながらその長手方向に、ガラス材料ガスを酸
素および水素と共に燃焼させるバーナをトラバースさせ
ることにより、そのターゲット部材の周囲にガラススー
トを生成堆積させて光ファイバ母材を製造する方法にお
いて、あらかじめ測定された前記ターゲット部材の長手
方向におけるコア/クラッド比の変化に対応して、前記
バーナのトラバース速度および前記ガラス材料ガスの供
給量を制御することを特徴とする光ファイバ母材の製造
方法である。[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a burner that burns glass material gas together with oxygen and hydrogen in the longitudinal direction of the target member while rotating the target member. In a method for manufacturing an optical fiber preform by generating and depositing glass soot around a target member by traversing the target member, in response to a pre-measured change in the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member, The method for manufacturing an optical fiber preform is characterized in that the traverse speed of the burner and the supply amount of the glass material gas are controlled.
【0007】またこの発明はターゲット部材を回転させ
ながらその長手方向に、ガラス材料ガスを酸素および水
素と共に燃焼させるバーナをトラバースさせることによ
り、そのターゲット部材の周囲にガラススートを生成堆
積させて光ファイバ母材を製造する方法において、前記
ターゲット部材の重量増加速度およびあらかじめ測定さ
れた前記ターゲット部材の長手方向におけるコア/クラ
ッド比の変化に対応して、前記バーナのトラバース速度
および前記ガラス材料ガスの供給量を制御することを特
徴とする光ファイバ母材の製造方法である。[0007] Furthermore, the present invention traverses a burner that burns glass material gas together with oxygen and hydrogen in the longitudinal direction of the target member while rotating the target member, thereby generating and depositing glass soot around the target member to form an optical fiber. In the method for manufacturing a base material, the traverse speed of the burner and the supply of the glass material gas are adjusted in response to a weight increase rate of the target member and a pre-measured change in the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member. This is a method for manufacturing an optical fiber preform, characterized by controlling the amount.
【0008】[0008]
【作用】ターゲット部材のコア/クラッド比は長手方向
の各位置においてあらかじめ測定されているから、バー
ナのターゲット部材の長手方向に沿う位置を知ることに
よってその位置のコア/クラッド比に対応した適正なガ
ラス材料ガス供給量およびバーナのトラバース速度を与
え、これにより良質の光ファイバ母材を製造できる。[Operation] Since the core/clad ratio of the target member is measured in advance at each position in the longitudinal direction, by knowing the position along the longitudinal direction of the target member of the burner, the appropriate core/clad ratio corresponding to the core/clad ratio at that position can be determined. The amount of glass material gas supplied and the traverse speed of the burner are determined, so that a high quality optical fiber preform can be produced.
【0009】またターゲット部材の重量増加速度が最適
値に落ち着くようにバーナのトラバース速度を決定し、
その決定されたトラバース速度においてターゲット部材
の長手方向のコア/クラッド比の変動を修正するように
ガラス材料ガス供給量を制御してこれにより完成状態に
おいて長手方向にコア/クラッド比の一様な光ファイバ
母材を製造することができる。Furthermore, the traverse speed of the burner is determined so that the weight increase speed of the target member settles at an optimum value,
At the determined traverse speed, the glass material gas supply rate is controlled to correct for variations in the longitudinal core/cladding ratio of the target member, thereby achieving a uniform light longitudinal core/cladding ratio in the finished state. A fiber matrix can be produced.
【0010】0010
【実施例】図1を参照してこの発明の実施するための装
置の一例を説明する。全体として符号3で示されるもの
はターゲット部材支持装置であって、ほぼコ字状をなす
フレームの中程にはこれを回転可能に支持するための回
転支持軸31,31が取り付けられ、コ字の両端部には
ターゲット部材1の両端をつかむ1対のチャック部33
,33が設けられ、その外側にはこのチャック部33を
回す回転駆動モータ4が設けられる。また回転支持軸3
1に関してこのチャック部33と反対側にはターゲット
部材1側の重量とほぼ等しい重量のバランスウェイト3
2が設けられる。回転支持軸31の回転軸線から比較的
離れたフレームの一部には荷重測定アーム34が取り付
けられるが、この荷重測定アーム34は重量検出用のロ
ードセル5に係合して、ターゲット部材1の、バランス
ウェイト32との釣り合い状態を越えた重量増加分を測
定するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of an apparatus for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. What is generally indicated by the reference numeral 3 is a target member support device, and rotation support shafts 31, 31 for rotatably supporting the frame are attached to the middle of a substantially U-shaped frame. A pair of chuck parts 33 that grip both ends of the target member 1 are provided at both ends of the target member 1.
, 33 are provided, and a rotary drive motor 4 for rotating this chuck portion 33 is provided on the outside thereof. Also, the rotation support shaft 3
1, a balance weight 3 having a weight approximately equal to the weight of the target member 1 is provided on the opposite side of the chuck portion 33.
2 is provided. A load measuring arm 34 is attached to a part of the frame relatively distant from the rotational axis of the rotational support shaft 31, and this load measuring arm 34 engages with a load cell 5 for weight detection to measure the weight of the target member 1. This is to measure the weight increase beyond the balance state with the balance weight 32.
【0011】ガラス材料ガスを燃焼させるバーナは複数
個設けられるのが普通であるが、この図で2個のバーナ
8A,8Bが示されている。これらのバーナ8A,8B
は一種の送りねじカムであるトラバース軸6A,6Bに
それぞれ係合するカム従動子7A,7Bに取り付けられ
、トラバース軸6A,6Bの回転にしたがってターゲッ
ト部材1の長手方向に往復動する。また、トラバース軸
6A,6Bの端部には一種のロータリーエンコーダであ
る位置センサ9A,9Bがそれぞれ取り付けられてそれ
らトラバース軸6A,6Bの回転量、つまりカム従動子
7A,7Bの送り量、さらに換言すればそれらのターゲ
ット部材1の長手方向についての位置を検出する。ここ
で符号11はトラバース軸の回転駆動モータである。Although a plurality of burners for burning glass material gas are normally provided, two burners 8A and 8B are shown in this figure. These burners 8A, 8B
are attached to cam followers 7A and 7B that respectively engage traverse shafts 6A and 6B, which are a type of feed screw cam, and reciprocate in the longitudinal direction of target member 1 in accordance with the rotation of traverse shafts 6A and 6B. Furthermore, position sensors 9A and 9B, which are a type of rotary encoder, are attached to the ends of the traverse shafts 6A and 6B, respectively. In other words, the positions of the target members 1 in the longitudinal direction are detected. Here, reference numeral 11 is a rotational drive motor for the traverse shaft.
【0012】符号10A,10Bはそれぞれバーナ8A
,8Bに対するガラス材料ガスの供給装置を示し、その
バーナへの供給量の増減調節はたとえば電磁弁の開閉度
の調整によって中央制御装置12からの電気信号によっ
て容易に実施できる。この中央制御装置12からはまた
トラバース軸の回転駆動モータ11にも制御信号が送ら
れる。反対にこの中央制御装置12への入力信号はター
ゲット部材1の重量増加分を検出できるロードセル5か
らの信号、およびバーナ8A,8Bの位置を示す位置セ
ンサ9A,9Bからの信号である。[0012] Reference numerals 10A and 10B each indicate a burner 8A.
, 8B, and the amount of gas supplied to the burner can be increased or decreased easily by adjusting the opening/closing degree of a solenoid valve, for example, using an electrical signal from the central controller 12. This central control unit 12 also sends control signals to the rotary drive motor 11 of the traverse shaft. In contrast, the input signals to this central control device 12 are signals from the load cell 5, which can detect the weight increase of the target member 1, and signals from the position sensors 9A, 9B, which indicate the positions of the burners 8A, 8B.
【0013】ターゲット部材1の長手方向に沿ういくつ
かの点の当初のコア/クラッド比、たとえば図2に示さ
れるように、ターゲット部材1の端から距離x1 の位
置でのd1 /D1 、また同じくx2 の位置でのd
2 /D2 はプリフォームアナライザと呼ばれる装置
によってそれらの各点における屈折率を測定解析するこ
とによって知ることができるから、それらの各点におけ
る適正なガラス材料ガスの供給量はあらかじめ中央制御
装置12に記憶させておく。したがって位置センサ9A
,9Bがそれぞれこれらの位置を検出すれば対応するバ
ーナ8A,8Bへの材料ガスの供給量はこの中央制御装
置12からの指令によってただちにはじめの設定値に調
整されるわけである。なお、コア/クラッド比はターゲ
ット部材1の長手方向に沿ってできるだけ多くの点につ
いてあらかじめ知っていればそれだけ精密な管理が可能
になることは当然である。The initial core/cladding ratio at some point along the length of the target member 1, for example d1 /D1 at a distance x1 from the end of the target member 1, as shown in FIG. d at position x2
2 /D2 can be determined by measuring and analyzing the refractive index at each point using a device called a preform analyzer, so the appropriate amount of glass material gas to be supplied at each point can be determined in advance by the central controller 12. Let me remember it. Therefore, position sensor 9A
, 9B detect these positions, the amount of material gas supplied to the corresponding burners 8A, 8B is immediately adjusted to the initial set value by a command from the central controller 12. Note that it goes without saying that the more precisely the core/cladding ratio is known in advance at as many points as possible along the longitudinal direction of the target member 1, the more precisely it becomes possible to manage it.
【0014】一方、図1に示したこの装置によって光フ
ァイバ母材の重量増加速度の適正範囲内管理も同時に可
能である。ガラス材料ガスの燃焼によってターゲット部
材1の外周面にガラススート2が付着堆積してゆくと、
当然その重量が増加してターゲット部材支持装置3の回
転支持軸31のまわりの均衡が破れ、ターゲット部材支
持装置3は回転支持軸31のまわりに回動してバランス
ウェイト32側が紙面の上面に向うように動く。こうす
ると荷重測定アーム34はロードセル5を押してターゲ
ット部材1の重量増加分を中央制御装置12に伝えるこ
とになるから、これがあらかじめ中央制御装置12に記
憶させてある適正な重量増加速度と比較して、たとえば
速いときは回転駆動モータ11を速く回転させてバーナ
8A等の送りを速く(付着速度は遅くなる)するように
調整すればよいわけである。バーナ8Aなどの送り速度
の調節とガラス材料ガス供給量の調節とは別個のもので
あるから、母材の重量増加速度を所望の範囲内に納める
ように管理した上で、さらに上述したようにターゲット
部材1の長手方向のコア/クラッド比の変化に応じてガ
ラス材料ガスの供給量を増減調節できるのである。On the other hand, with this apparatus shown in FIG. 1, it is also possible to control the weight increase rate of the optical fiber preform within an appropriate range. When the glass soot 2 is deposited on the outer peripheral surface of the target member 1 due to the combustion of the glass material gas,
Naturally, the weight increases and the balance around the rotation support shaft 31 of the target member support device 3 is broken, and the target member support device 3 rotates around the rotation support shaft 31 so that the balance weight 32 side faces the top surface of the page. It moves like this. In this way, the load measuring arm 34 pushes the load cell 5 and transmits the weight increase of the target member 1 to the central control unit 12, so this is compared with the appropriate weight increase rate stored in the central control unit 12 in advance. For example, when the speed is high, the rotary drive motor 11 may be rotated quickly to speed up the feeding of the burner 8A, etc. (the adhesion speed will be slow). Since the adjustment of the feed rate of the burner 8A etc. and the adjustment of the glass material gas supply amount are separate, the weight increase rate of the base material must be managed to stay within the desired range, and then the The amount of glass material gas supplied can be adjusted to increase or decrease in accordance with changes in the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member 1.
【0015】[0015]
【発明の効果】この発明によれば、ターゲット部材のコ
ア/クラッド比は長手方向の各位置においてあらかじめ
測定され中央制御装置に記憶されているから、バーナの
ターゲット部材の長手方向に沿う位置を知ることによっ
てその位置のコア/クラッド比に対応した適正なガラス
材料ガス供給量およびバーナのトラバース速度を与え、
これにより長手方向にコア/クラッド比の一定した良質
の光ファイバ母材を製造できる効果がある。According to the present invention, since the core/cladding ratio of the target member is measured in advance at each position in the longitudinal direction and stored in the central control unit, the position of the burner along the longitudinal direction of the target member can be known. This gives the appropriate glass material gas supply amount and burner traverse speed corresponding to the core/cladding ratio at that location,
This has the effect of producing a high quality optical fiber preform with a constant core/cladding ratio in the longitudinal direction.
【0016】またこの発明によれば、ターゲット部材の
重量増加速度が最適値になるようにバーナのトラバース
速度を決定し、その決定されたトラバース速度において
ターゲット部材の長手方向のコア/クラッド比の変動を
修正するようにガラス材料ガス供給量を増減調節してこ
れにより均質で緻密な、かつ長手方向にコア/クラッド
比の一様な光ファイバ母材を製造することができる効果
がある。Further, according to the present invention, the traverse speed of the burner is determined so that the weight increase rate of the target member becomes an optimum value, and at the determined traverse speed, the variation of the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member is By increasing or decreasing the amount of glass material gas supplied to correct the above, it is possible to manufacture an optical fiber preform that is homogeneous, dense, and has a uniform core/cladding ratio in the longitudinal direction.
【図1】この発明方法を実施するために用いる装置例を
示す側断面図。FIG. 1 is a side sectional view showing an example of an apparatus used to carry out the method of the present invention.
【図2】この発明に使用するターゲット部材の拡大部分
側断面図。FIG. 2 is an enlarged partial side sectional view of a target member used in the present invention.
1 ターゲット部材
2 ガラススート
3 ターゲット部材支持装置
31 回転支持軸
32 バランスウェイト
5 ロードセル
6A,6B トラバース軸
8A,8B バーナ
9A,9B 位置センサ
10A,10B ガラス材料ガス供給装置11 回
転駆動モータ
12 中央制御装置1 Target member 2 Glass soot 3 Target member support device 31 Rotation support shaft 32 Balance weight 5 Load cell 6A, 6B Traverse shaft 8A, 8B Burner 9A, 9B Position sensor 10A, 10B Glass material gas supply device 11 Rotation drive motor 12 Central control device
Claims (2)
長手方向に、ガラス材料ガスを酸素および水素と共に燃
焼させるバーナをトラバースさせることにより、そのタ
ーゲット部材の周囲にガラススートを生成堆積させて光
ファイバ母材を製造する方法において、あらかじめ測定
された前記ターゲット部材の長手方向におけるコア/ク
ラッド比の変化に対応して、前記バーナのトラバース速
度および前記ガラス材料ガスの供給量を制御することを
特徴とする光ファイバ母材の製造方法。Claim 1: By traversing a burner that burns glass material gas together with oxygen and hydrogen in the longitudinal direction of the target member while rotating the target member, glass soot is generated and deposited around the target member to form an optical fiber preform. A method for manufacturing an optical device, characterized in that the traverse speed of the burner and the supply amount of the glass material gas are controlled in response to a change in the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member measured in advance. Method for manufacturing fiber base material.
長手方向に、ガラス材料ガスを酸素および水素と共に燃
焼させるバーナをトラバースさせることにより、そのタ
ーゲット部材の周囲にガラススートを生成堆積させて光
ファイバ母材を製造する方法において、前記ターゲット
部材の重量増加速度およびあらかじめ測定された前記タ
ーゲット部材の長手方向におけるコア/クラッド比の変
化に対応して、前記バーナのトラバース速度および前記
ガラス材料ガスの供給量を制御することを特徴とする光
ファイバ母材の製造方法。2. By traversing a burner that burns glass material gas together with oxygen and hydrogen in the longitudinal direction of the target member while rotating the target member, glass soot is generated and deposited around the target member to form an optical fiber preform. In the method of manufacturing, the traverse speed of the burner and the supply amount of the glass material gas are adjusted in response to a weight increase rate of the target member and a pre-measured change in the core/cladding ratio in the longitudinal direction of the target member. 1. A method for manufacturing an optical fiber preform, characterized by controlling.
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