JPH0436102B2 - - Google Patents

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JPH0436102B2
JPH0436102B2 JP22701085A JP22701085A JPH0436102B2 JP H0436102 B2 JPH0436102 B2 JP H0436102B2 JP 22701085 A JP22701085 A JP 22701085A JP 22701085 A JP22701085 A JP 22701085A JP H0436102 B2 JPH0436102 B2 JP H0436102B2
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JP
Japan
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optical fiber
frequency coil
plasma
plasma flame
gas
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Toshihide Tokunaga
Tsuneyoshi Fujita
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/018Manufacture 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] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • C03B37/01815Reactant deposition burners or deposition heating means
    • C03B37/01823Plasma deposition burners or heating means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/01413Reactant delivery systems
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    • C03B37/01426Plasma deposition burners or torches

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は光フアイバ母材の製造方法およびその
装置に係り、時に高周波プラズマトーチにより発
生したプラズマ炎により加熱反応を起こさせる光
フアイバ母材の製造方法および製造装置に関する
ものである。 [従来の技術] 一般に光フアイバ母材の製造にはMCVD法あ
るいはVAD法等が多く用いられていた。すなわ
ち、酸水素炎によりガラスの原料ガスに火炎加水
分解反応を起こさせ、ターゲツトの先端にスート
を堆積して多孔質母材を形成し、さらにこの多孔
質母材を加熱焼結することにより透明ガラス化し
光フアイバ母材を得ていた。 これに対して、酸水素炎の代わりにプラズマ炎
を用いるプラズマ法では、約2万℃の高温にも達
するプラズマ炎による加熱反応を起こさせること
によつて原料ガスから直接ガラス形成を行なうこ
とが可能となる。従つて、プラズマ法によれば製
造工程を簡素化することができるので、光フアイ
バ母材の製造法として注目されていた。 プラズマ法は、プラズマガス発生源からプラズ
マガス流を発生させ、このガス流を囲繞するよう
に設けられた高周波コイルでプラズマガスを放電
させてプラズマ炎を生成し、このプラズマ炎にガ
ラス生成用の反応ガスを導入してプラズマ炎の下
流側に位置するターゲツト棒外周にガラスを合成
するものである。 [発明が解決しようとする問題点] このプラズマ法によつて良質のガラスを形成さ
せるためには、プラズマ炎を安定に保持しつつ反
応ガスをプラズマ炎に導入する必要がある。 従来、プラズマ炎への反応ガスの導入法とし
て、プラズマガス発生源からのプラズマガスに反
応ガスを混入させる方法あるいはプラズマ炎のジ
エツト部に反応ガスを導入する方法が用いられて
いた。しかしながら、前者の方法では反応ガスの
混入によりプラズマガス流が乱れてプラズマ炎が
不安定となり、ターゲツト棒の外周に形成される
ガラス膜の均一性が低下するという問題点があつ
た。一方、後者の方法ではプラズマ炎のジエツト
部に反応ガスを導入するので、反応ガスの熱分解
反応が十分でなく、従つて反応効率が低く、ガラ
スの合成速度が低下するという問題点があつた。 [発明の目的] 本発明の目的は前記した従来技術の問題点を解
消し、長時間安定なプラズマ炎を保持し、ガラス
合成速度が高く且つ均一性の優れた光フアイバ母
材を製造することができる製造方法を提供するこ
とにある さらに本発明の目的は、このような製造方法を
実施することのできる製造装置を提供することに
ある。 [発明の概要] 本発明の光フアイバ母材の製造方法は上記目的
を達成するために、多層高周波コイル内に上方か
らプラズマガスを供給して高周波コイルの中心部
にプラズマ炎を発生させ、このプラズマ炎に高周
波コイルの層間よりガラス生成用の反応ガスを供
給して、プラズマ炎の下流側に位置されるターゲ
ツト棒外周にガラス合成するようにしたものであ
る。 そして上記した本発明の光フアイバ母材の製造
方法には、プラズマガス発生源と、プラズマガス
発生源からのプラズマガス流を囲繞すると共にそ
のガス流に沿つて多層に形成されてプラズマ炎を
発生させる高周波コイルと、その高周波コイルの
層間よりプラズマ炎にガラス生成用の反応ガスを
導入するための反応ガス導入管と、生成されるプ
ラズマ炎の下流側に設けられ、その外周部にガラ
ス合成させるためのターゲツト棒とを備えた光フ
アイバ母材の製造装置により実施することができ
る。 [実施例] 以下、本発明の実施例について添付図面を参照
して説明する。 第1図は本発明の第1の実施例に係る光フアイ
バ母材の製造装置の断面図である。図中、1は石
英ガラス製のプラズマ発振管であり、この発振管
1の外周にこれを囲繞するように多層の高周波コ
イル2が設けられている。また、高周波コイル2
の上から第1層目と第2層目の間で且つ発振管1
の1直径上に位置する一対の反応ガス導入管3が
発振管1の外側部に設けられている。発振管1は
その開放されている底部においてチヤンバ4上に
固設されており、このチヤンバ4内をガラス旋盤
5に取り付けられた外径10mmの純粋石英ガラス製
ターゲツト棒6が水平に貫通している。ガラス旋
盤5はターゲツト棒6をその中心軸のまわりに回
転させると共にベツト7上を水平方向に移動可能
であり、これによつてターゲツト棒6は回転しな
がらチヤンバ4内を水平方向に移動する。また、
チヤンバ4の下部には排気口8が設けられてい
る。 次に、このような製造装置によつて光フアイバ
母材を製造する方法の具体例を説明する。 まず、プラズマガス発生源(図示せず)からプ
ラズマガスとしてArおよびO2を発振管1の上部
から管内に流し、このガス流を4MHz,35KWの
高周波コイル2で放電させてAr/O2プラズマ炎
9を生成する。このプラズマ炎9に反応ガス導入
管3から反応ガスとして流量1g/minのSiCl4
および150ml/minのCCl2F2を、キヤリアガスと
して流量0.5/minのArを供給すると共に、タ
ーゲツト棒6をガラス旋盤5によつて回転数
30rpmで回転しながら水平方向に速度60mm/min
で移動させてターゲツト棒6の外周面上に比屈折
率差1%のF添加ガラス膜10を形成した。 第2図に生成されたプラズマ炎9内のガスの流
れを矢印で示す。安定したプラズマ炎を保持する
ためには、このガスの流れを乱さないように反応
ガスを導入することが必要となる。例えば第1図
の位置Aから反応ガスを導入すると、プラズマ炎
9のガス流は乱れ、プラズマ炎9は不安定となる
ので、少量のガス(Arで20ml程度)しか供給す
ることができず、これではガラス膜の合成速度が
著しく低下してしまう。また、反応ガスの導入位
置がBからC、Dと下へ向かう程、プラズマ炎9
内のガス流の乱れは少なく、その結果、プラズマ
炎9は安定なものとなるが、導入された反応ガス
とプラズマ炎9の高温部との接触が減り、反応効
率が低下してしまう。 上記した第1の実施例において反応ガス導入管
3を位置Bの代わりに位置CあるいはDに設けて
ガラスの合成を行なつた場合の合成速度を求め、
これらを第3図に示す。ただし、合成速度は位置
Bに反応ガス導入管3を設けた場合の合成速度が
1となるように標準化したものである。この第3
図からわかるように、反応ガス導入管3の設置位
置が下になる程、合成速度は小さくなり、特に位
置Dでは位置Bに比べて合成速度が1/2にまで低
下してしまう。 そこで、上記の実施例ではプラズマ炎9内のガ
ス流を乱さず且つ反応効率が低下しない反応ガス
の導入位置として、高周波コイル2の上から第1
層と第2層との間である位置Bに反応ガス導入管
3を設けたものである。 また、Arは小パワーでもプラズマ化するので
プラズマガスとして適している。さらに、反応ガ
ス導入管の入口では酸化反応が起こりやすく、白
粉やガラスの付着を避けるためにArを反応ガス
のキヤリアガスとして用いることが好ましい。 第4図は第2の実施例に係る光フアイバ母材の
製造装置の断面図である。この製造装置は第1図
の装置において位置Bに設けられた反応ガス導入
管3と同様の反応ガス導入管13および23を位
置CおよびDにそれぞれ対をなして設けたもので
あり、その他の部材は第1図の装置の各部材と同
一のものである。 このような装置を用い、前記した第1の実施例
と同様にしてガラス膜10の合成を行なつた。た
だし、各反応ガス導入管からの反応ガスの組成お
よび流量を以下に示す表1のように設定した。
【表】 このようにしてターゲツト棒6の外周面上に形
成されたF添加ガラス膜10の比屈折率差は1%
であつた。またガラスの合成速度は0.1g/min
であつた。 ところで、一般にF添加ガラスの形成時には
CCl2F2の熱分解によつて生じるFがSiO2と反応
してSiF4となり排出口から排出されるので合成速
度が低下してしまう。これを防ぐためには反応ガ
ス流量を増加させる必要があるが、第1図の装置
のように一対の反応ガス導入管だけから反応ガス
を導入する場合には、反応ガスの流量増加に伴つ
て流速も増加するのでプラズマ炎が乱れて不安定
となる。そこで、上記した第2の実施例では複数
の対の反応ガス導入管を設けることにより、プラ
ズマ炎を安定に保ちながら合成速度の向上を達成
できるようにしたものである。 また、下方に位置する反応ガス導入管からのガ
ス流量を大きくしてもプラズマ炎は乱れず安定で
あるので、合成速度をさらに向上させるために、
表1に示すように下方からの反応ガスの供給量程
大きく設定した。 第5図は第3の実施例に係る光フアイバ母材の
製造装置の断面図である。この製造装置は第1図
の装置において位置Bに設けられた反応ガス導入
管3と同様の反応ガス導入管33を位置Cの高さ
で且つ反応ガス導入管3と直角をなすように設け
たものである。第6図に上方から見た反応ガス導
入管3および33の位置関係を示す。さらに、タ
ーゲツト棒6として直径1.5mmのGeO2−SiO2ガラ
ス棒を用いた。 このような装置を用い、前記した第1の実施例
と同様にしてF添加ガラス膜10の合成を行な
い、高NAの光フアイバ母材を製造した。ただ
し、各反応ガス導入管3および33からの反応ガ
スの組成および流量は共に0.35g/minのSiCl4
よび75ml/minのCCl2F2とし、キヤリアガスを
0.25/minのArとした。このようにしてターゲ
ツト棒6の外周面上に形成されたガラス膜10の
比屈折率差は1%であつた。また、第6図に示す
ように各反応ガス導入管3および33を互いに直
交するように設けたので、導入される反応ガスを
プラズマ炎と効率よく反応させることができ、こ
れらの反応ガス導入管を同一平面上に位置させた
場合に比べて約1.5倍の合成速度を得ることがで
きた。 [発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、次のごと
き優れた効果を発揮する。 (1) 高周波コイルの層間から反応ガスを供給する
ので、プラズマ炎の安定化と共に反応ガスの反
応効率を向上させることができる。 (2) 従つて、ガラスの合成速度が向上し、高速で
短時間に光フアイバ母材を製造することが可能
となる。 (3) また、安定したプラズマ炎が保持されるの
で、長手方向に均一な高品質の光フアイバ母材
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例に係る光フアイ
バ母材の製造装置の断面図、第2図はプラズマ炎
内のガスの流れを示す説明図、第3図は反応ガス
導入管の設置位置とガラス合成速度との関係を示
すグラフ、第4図および第5図はそれぞれ第2、
第3の実施例を示す断面図、第6図は第3の実施
例における反応ガス導入管の位置関係を示す平面
図である。 図中、1はプラズマ発振管、2は高周波コイ
ル、3,13,23,33は反応ガス導入管、4
はチヤンバ、5はガラス旋盤、6はターゲツト
棒、7はベツト、8は排気口、9はプラズマ炎、
10は合成ガラス膜である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多層の高周波コイル内に上方からプラズマガ
    スを供給して該高周波コイルの中心部にプラズマ
    炎を発生させ、該プラズマ炎に上記高周波コイル
    の層間よりガラス生成用の反応ガスを供給して、
    上記プラズマ炎の下流側に位置されるターゲツト
    棒外周にガラス合成するようにしたことを特徴と
    する光フアイバ母材の製造方法。 2 上記反応ガスが上記高周波コイルの上から第
    1層と第2層との間から上記プラズマ炎内に供給
    されることを特徴とす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 上記反応ガスが上記高周波コイルの各層の間
    から上記プラズマ炎内に供給されることを特徴と
    す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。 4 上記反応ガスの供給量が、上記高周波コイル
    の上層部から下層部に向かう程増加することを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載の光フアイバ
    母材の製造方法。 5 上記反応ガスがArをキヤリアガスとするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4
    項のうちいずれか1項記載の光フアイバ母材の製
    造方法。 6 プラズマガス発生源と、該プラズマガス発生
    源からのプラズマガス流を囲繞すると共にそのガ
    ス流に沿つて多層に形成されてプラズマ炎を発生
    させる高周波コイルと、該高周波コイルの層間よ
    り上記プラズマ炎にガラス生成用の反応ガスを導
    入するための反応ガス導入管と、上記生成される
    プラズマ炎の下流側に設けられ、その外周部にガ
    ラス合成させるためのターゲツト棒とを備えたこ
    とを特徴とする光フアイバ母材の製造装置。 7 上記反応ガス導入管が上記高周波コイルの上
    から第1層と第2層との間に位置することを特徴
    とする特許請求の範囲第6項記載の光フアイバ母
    材の製造装置。 8 上記反応ガス導入管が上記高周波コイルの1
    直径上に位置して対をなしていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第7項記載の光フアイバ母材の
    製造装置。 9 上記反応ガス導入管が上記高周波コイルの各
    層間にそれぞれ位置することを特徴とする特許請
    求の範囲第6項記載の光フアイバ母材の製造装
    置。 10 上記反応ガス導入管が上記高周波コイルの
    各層の間においてそれぞれコイルの直径上に位置
    して対をなしていることを特徴とする特許請求の
    範囲第9項記載の光フアイバ母材の製造装置。 11 上記反応ガス導入管が同一平面上に位置す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第10項記載
    の光フアイバ母材の製造装置。 12 上記対をなす反応ガス導入管が上記高周波
    コイル各層間毎に交互に直交するように配置され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第10項
    記載の光フアイバ母材の製造装置。
JP22701085A 1985-10-14 1985-10-14 光フアイバ母材の製造方法及びその装置 Granted JPS6287429A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2491811A1 (en) 2011-02-28 2012-08-29 Panasonic Corporation Holder for compact electric device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2491811A1 (en) 2011-02-28 2012-08-29 Panasonic Corporation Holder for compact electric device

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