JPH0535691B2 - - Google Patents

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JPH0535691B2
JPH0535691B2 JP8037187A JP8037187A JPH0535691B2 JP H0535691 B2 JPH0535691 B2 JP H0535691B2 JP 8037187 A JP8037187 A JP 8037187A JP 8037187 A JP8037187 A JP 8037187A JP H0535691 B2 JPH0535691 B2 JP H0535691B2
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JP
Japan
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outflow nozzle
gas
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torch
gas outflow
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Seiichi Takasaki
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Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
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    • 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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2207/04Multi-nested ports
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    • C03B2207/04Multi-nested ports
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  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相軸付け法(VAD法)による光
フアイバ用多孔質母材の製造に使用するガラス微
粒子合成トーチに関する。
〔従来の技術〕
従来、光フアイバ用母材の製造方法の一つに気
相軸付け法がある。この方法により多孔質母材を
作製するには、Sicl4,Gecl4などのガラス原料ガ
スを酸水素火炎中で加熱加水分解反応させてガラ
ス微粒子を合成し、それを回転する出発部材の先
端に堆積、成長させながら引き上げて多孔質母材
を作製し、これを高温で焼結ガラス化させて透明
ガラス体とし、石英管をその外周にジヤケツトす
るか、コア多孔質体とクラツド多孔質体を同時に
形成させた多孔質母材を作製し、高温で焼結ガラ
ス化させて光フアイバ用母材とするものである。
これを第4図について説明すると、5,6,7,
8はガラス微粒子合成トーチ、そのうち5はガラ
ス原料ガスとしてSicl4とドーパントGecl4が同時
に供給されるコア合成用トーチ、6,7,8はガ
ラス原料としてSicl4のみが供給されるクラツド
形成用トーチ、9は上記複数のトーチによつて円
柱状に形成された多孔質母材、10はコア合成用
トーチ5により形成されたコア多孔質体、11は
クラツド形成用トーチ6,7,8により形成され
たクラツド多孔質体、12は出発部材の石英棒、
13は回転、引上げ装置、14は保護容器、15
は余剰ガラス微粒子の排気調整器である。第4図
ではコア多孔質体10のみも作製できる。
上記、多孔質母材の作製に使用する酸化物ガラ
ス微粒子合成トーチとしては、第5図示すような
構造のものが種々知られている。
第5図において、Aは、原料ガス流出ノズル1
を中心とし、その周囲に可燃性ガス流出ノズル
2、不活性ガス流出ノズル3、助燃性ガス流出ノ
ズル4を順次設けた公知の合成トーチである。
Bは特開昭55−95635号に提案される合成トー
チであつて、(1−1),(1−2)はそれぞれ組
成の異なるガラス原料ガスと可燃性ガス(例えば
H2)との混合ガス流出ノズル、3は不活性ガス
(例えばAr,He)流出ノズル、4は助燃性ガス
(例えばO2)流出ノズルである。この合成トーチ
は、酸水素火炎にる流出ノズルの隔壁消耗を防止
してトーチの寿命をのばし、光フアイバ用多孔質
母材の製造の長時間安定化が図れるとしている。
Cは特開昭59−3028号に提案される合成トーチ
であつて、(1−3)はガラス原料ガス、可燃性
ガスおよび不活性ガスとの混合ガス流出ノズル、
3は不活性ガス流出ノズル、4は助燃性ガス流出
ノズルである。この合成トーチの周辺に配置した
ガラス管よりN2ガスを流すが、その流量を変え
ることによつて多孔質母材の外径が制御できると
している。
Dは特開昭59−107934号に提案される合成トー
チで、1は原料ガス流出ノズル、4は助燃性ガス
流出ノズル、2は可燃性ガス流出ノズルである。
このようなノズル配置にすると、ガラス原料ガス
の反応率がよく、堆積速度を増加させることがで
きるので、安定且つ経済的に多孔質母材が製造で
きるとしている。
Eは特開昭59−227734号に提案される合成トー
チで、1は原料ガス流出ノズル、4は助燃性ガス
流出ノズル、3は不活性ガス流出ノズル、2は可
燃性ガス流出ノズルである。このようなノズル配
置にすると、火炎反応が酸化反応を主体にして行
われるので、弗素のドーピングも可能となりこれ
に伴い光フアイバ用母材の屈折率分布の制御範囲
が拡大できるとしている。
Fは特開昭61−106435号に提案される合成トー
チで、(1−1)はガラス原料ガスと可燃性ガス
との混合ガス流出ノズル、(1−4)はガラス原
料ガスと不活性ガスとの混合ガス流出ノズル、4
は助燃性ガス流出ノズルである。この合成トーチ
によれば、屈折率分布の変化の少ない略ステツプ
インデツクス型光フアイバの多孔質母材を作製す
ることができるとしている。
上記の各々の合成トーチは、原料ガス流出ノズ
ルを中心とし、その周囲にO2,H2、不活性ガス
の多重管組合わせ配置にして、回転し引き上げら
れる石英棒12の先端をターゲツトとしてガラス
微粒子を堆積させながら多孔質母材9を作製する
が、第6図に示すように、合成トーチ5を多孔質
母材9に対して傾斜させて使用する場合、多孔質
母材9の成長端22の上方になるにしたがつて原
料ガス濃度が希薄となると共に、酸水素火炎19
の高温部23にさらされるので、これにより多孔
質母材の表面焼結24が進むという問題がある。
このように表面焼結部24が多孔質母材の表面全
体に進行すると、該母材の表面と内部との密度差
の欠陥が生じるため、その後の焼結工程における
焼結ガラス化に支障をきたすことになる。すなわ
ち、第7図に示すように焼結させると多孔質母材
内に残留するガスが拡散して該母材外部へ脱気す
るときに、前記表面焼結24が障壁となり、焼結
ガラス母材25内に残留気泡26が起きるという
問題がときに生じる。このように気泡の残留は光
フアイバの伝送特性のみならず、機械的強度も著
しく低下させるので気泡の残留を起こさない光フ
アイバ用多孔質母材の合成方法が求められてい
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記の問題を解決することを目的とす
るもので、多孔質母材の成長端の上上方における
過剰の表面焼結を抑制し、焼結ガラス化で残留気
泡を発生しない表面脱泡性すぐれた多孔質母材を
容易に作製させるガラス微粒子合成トーチを提供
するものである。
〔問題点を解決するための手段と作用〕
本考案、可燃性ガスと助燃性ガスを燃焼して得
られる火炎中にガラス原料ガスを吹き込み、火炎
加水分解または加熱分解によつてガラス微粒子を
合成させるトーチの断面において、中心の原料ガ
ス流出ノズルの上方に不活性ガス流出ノズルを配
置し、下方に可燃性ガス又は助燃性ガス流出ノズ
ル、不活性ガス流出ノズル、助燃性ガス又は可燃
性ガス流出ノズルを順次設けて成ることを特徴と
するものである。
以下、本発明の作用について説明する。
第2図は、本発明にかかる合成トーチの使用に
よる多孔質母材の形成と火炎との関係を示す模式
図である。火炎16の中央付近は、原料ガス流出
ノズルの延長にあつて気相又は固相のガラス微粒
子の空間密度が高い部分17で、その上方は不活
性ガスの包被部18、下方は酸水素火炎部19が
存在する。合成トーチ5から出たガラス原料ガス
20は、主成分のSicl4とドーピング剤を含む塩
化物であつてAr,Heなどの不活性キヤリアガス
によつて火炎16中に供給される。不活性ガスに
よつて包被されている火炎部分18では、合成ト
ーチ5の出口からのある距離を経て、O2とH2
の燃焼による加熱加水分解反応部21で関与する
H2Oが拡散される。原料ガスのうちsicl4を例にと
れば、H2Oとの次の反応によりSiO2微粒子を生
成する。
Sicl4(G)+2H2O→SiO2(G,S)+4HCl(G) 原料ガス20と酸水素火炎19とが隣接する界
面では、上記の反応が効率よく進行するので加熱
加水分解反応部21を成長端22に配置して、ガ
ラス微粒子を堆積、成長させ、不活性ガスの包被
部18を成長端22の側面にあてることにより、
多孔質母材9の表面焼結を抑制防止させることが
できる。従つて、該多孔質母材を高温で焼結ガラ
ス化させても、残留気泡が生じない良好な光フア
イバ用母材を得ることができる。
〔実施例〕
本発明の実施例を第1図に示す合成トーチの断
面にもとづいて説明する。
Aは円形型合成トーチであつて、1はガラス原
料ガス流出ノズル、3は1の外周に設けた半円形
の不活性ガス(例えばAr,He)流出ノズル、2
は可燃性ガス(例えばH2)流出ノズル、3は2
の外周に設けた不活性ガス流出ノズル、4は助燃
性ガス(例えばO2)流出ノズルである。Bは角
形型合成トーチで、1は原料ガス流出ノズル、3
は1の外周に設けた半角形の不活性ガス流出ノズ
ル、2は可燃性ガス流出ノズル、3′は2の外周
に設けた不活性ガス流出ノズル、4は助燃性ガス
流出ノズルである。Cは、上記合成トーチBの可
燃性ガス流出ノズル2に助燃性ガスを供給、助燃
性ガス流出ノズル4に可燃性ガスを供給する合成
トーチであつて、酸水素火炎中における酸化反応
域を拡大させたものである。Dは角形型合成トー
チで、1中は中心の原料ガス流出ノズル、3″は
1の両端に設けた不活性ガス流出ノズル、3は
1,3″の外周に設けた半角形の不活性ガス流出
ノズル、4は助燃性ガスガス流出ノズル、3′は
4の外周に設けた不活性ガス流出ノズル、2は可
燃性ガス流出ノズルである。第1図A,B,C,
Dの合成トーチを用い作製した多孔質母材を焼結
ガラス化した結果、得られた光フアイバ用母材は
いずれも気泡の残留がみられず、原料ガス流出ノ
ズル1の上方に不活性ガス流出ノズル3を設ける
本発明の合成トーチ構造とすることにより、多孔
質母材の表面焼結が抑止できることを確認した。
第1図に示した各合成トーチA,B,C,Dによ
つて得た光フアイバ用母材の屈折率分布を測定し
た結果を第3図に示す。合成トーチB,Dによる
屈折率分布は、ほぼステツプインデツクス型を示
し、合成トーチA,Cでは二剰分布に近いものが
得られた。又、第1図Dの合成トーチで作製する
多孔質母材の外径は、10mmφ以下のものが容易に
得られ、表面焼結を起こさないので、焼結ガラス
化における多孔質母材の脱気性が良好であること
を確認できた。
〔比較例〕
従来から使用された第5図Aに示す合成トーチ
で多孔質母材を作製し、焼結ガラス化させて光フ
アイバ用母材としたところ第7図に示すような気
泡の残留26が起き、光フアイバ用母材25とし
ては不適当であつた。この合成トーチでは、中心
の原料ガス流出ノズルが同心円状に酸水素火炎で
包被されているため、第7図で説明した如く、多
孔質母材の成長端の上部が高温の酸水素火炎に連
続的にさらされ、多孔質母材の表面焼結が避けら
れない。第8図はこの合成トーチで作製した多孔
質母材の断面にそつてガラス密度を参考までに調
べたものである。結果において、該母材の表面内
部の多孔質密度は比較的に均一であるが、表面付
近は表面焼結が進み、多孔質密度が急昇している
ことがわかる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によるガラス微粒子
合成トーチを多孔質母材の作製に用いることによ
り、該母材の表面焼結を抑止できるので、焼結ガ
ラス化において気泡の残留がなく、且つ安定で良
好な光フアイバ用母材を得ることができる。さら
に、該合成トーチを供給するO2,H2、不活性ガ
スの流出組合せを種々変更させることにより、屈
折率分布の形状をまた変えることができるので、
光フアイバのタイプに応じて作り分けを行える利
点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかるガラス微粒子合成トー
チの断面説明図、第2図は本発明にかかる合成ト
ーチの使用による多孔質母材と火炎との関係を示
す模式図、第3図は本発明の合成トーチによつて
得た光フアイバ用母材の屈折率分布図、第4図は
ガラス微粒子集合体の作製装置、第5図は公知の
合成トーチの断面説明図、第6図は公知の合成ト
ーチによる多孔質母材の表面焼結の説明図、第7
図は焼結ガラス母材に形成される残留気泡の状態
説明図、第8図は公知の合成トーチによる多孔質
母材の表面焼結とガラス密度との関係解析図であ
る。図中の主な符号は次の通りである。 1……ガラス原料流出ノズル、2……可燃性ガ
ス流出ノズル、3……不活性ガス流出ノズル、4
……助燃性ガス流出ノズル、5……合成トーチ、
9……多孔質母材、17……原料ガスによるガラ
ス微粒子の高濃度分布部、18……不活性ガスの
包被部、19……酸水素火炎部、20……ガラス
原料ガス、21……加熱加水分解反応部、22…
…成長端、23……酸水素火炎の高温部、24…
…表面焼結、25……焼結ガラス母材、26……
残留気泡。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 可燃性ガスと助燃性ガスを燃焼して得られる
    火炎中にガラス原料ガスを吹き込み、火炎加水分
    解または加熱分解によつてガラス微粒子を合成さ
    せるトーチの断面において、中心の原料ガス流出
    ノズルの上方に不活性ガス流出ノズルを配置し、
    下方に可燃性ガス又は助燃性ガス流出ノズル、不
    活性ガス流出ノズル、助燃性ガス又は可燃性ガス
    流出ノズルを順次設けて成ることを特徴とするガ
    ラス微粒子合成トーチ。 2 中心の原料ガス流出ノズルの両端に、それぞ
    れ不活性ガス流出ノズルを配置したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のガラス微粒子合
    成トーチ。
JP8037187A 1987-03-31 1987-03-31 ガラス微粒子合成ト−チ Granted JPS63242939A (ja)

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