JPH07101744A

JPH07101744A - 光ファイバ用多孔質母材の合成方法とその装置

Info

Publication number: JPH07101744A
Application number: JP5244519A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Ishida; 禎則石田; Tetsuya Kumada; 哲哉熊田; Yukio Komura; 幸夫香村
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-04-18
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: CN1049641C; CN1104185A; JP3599362B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ターゲットに堆積しないで排気されるガラス
微粒子をターゲットに付着させて付着効率を向上させる
光ファイバ用多孔質母材の合成方法と装置を提供する。【構成】バーナ４から噴き出される火炎６（ガラス微
粒子）がターゲット１０の正面側に堆積されて、残った
ガラス微粒子がターゲット１０を通過で排気口１４に向
かう際、このガラス微粒子をターゲット１０側に押しつ
け、ターゲット１０の背後に押し込む、整流ガス、たと
えば、空気、水素などを提供する整流板組２０，２２を
設ける。整流板組２０，２２のそれぞれの整流板は、整
流ガスをターゲット１０の側部を通過するガラス微粒子
をターゲット１０に押しつけるようにチャンバ１２内に
導入する向きに設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ用多孔質ガ
ラス母材の合成方法とその装置に関するものであり、特
に、付着（収量）効率の高い光ファイバ用多孔質母材の
合成方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、光ファイバ母材を製造するには、
ＶＡＤ法によってコアおよびクラッドの一部を多孔質ガ
ラス母材（スート）として製造し、ガラス化後さらに外
付け（ＯＶＤ）法によって残りのクラッド部を合成して
いる。このようにして形成された多孔質ガラス母材は、
最終的に、中心に１０μｍ程度のコアとその外周に直径
１２５μｍのクラッドを有する光ファイバに形成され
る。上記多孔質ガラス母材を形成するいずれのプロセス
においても、一般的に、酸水素バーナを用いて、原料ガ
ス、例えば、ＳｉＣ１₄、ＧｅＣ１₄の蒸気を酸水素火
炎中で加水分解して、ＳｉＯ₂、ＧｅＯ₂のガラス微粒
子を形成し、このガラス微粒子を回転するターゲットヘ
吹きつけてそのターゲットに付着（堆積）させている。

【０００３】光ファイバの適用の拡大に伴って、光ファ
イバの製造価格の低下が要望されている。そのための１
つの解決策として、多孔質ガラス母材の製造を効率よく
行うことが必要になる。これまで多孔質ガラス母材の製
造を効率よく行う試みが種々行われている。特開昭６２
−１７１９３９号公報は、ＶＡＤ法において、バーナか
ら噴射する火炎のゆらぎを少なくして火炎を安定させ、
多孔質ガラス母材の堆積効率を向上させることを開示す
る。特開昭６３−１２３８３１号公報は、ＶＡＤ法にお
いて、多孔質ガラス母材およびバーナの外周に高温のガ
スを流して透明ガラス母材内の気泡の発生を防止するこ
とを開示する。特開平１−２４２４３１号公報は、堆積
部の周囲をチャンバで包囲し、チャンバの排気口に向け
て強制的に通気を送る送風機を設けて、チャンバ内の空
気の流れを安定化させて、バーナの火炎およびガラス微
粒子の流れを安定化することを開示する。特開平２−２
５２６３３号公報は、ＯＶＤ法において、バーナの火炎
の左右をガスカーテンでシールして外気の混入を防止す
ることを開示する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
上述した従来の方法では、ターゲットへのガラス微粒子
の付着が充分でない。バーナの構造や条件によって異な
るが、平均して、生成したガラス微粒子の高々５０％程
度しか付着させることができない。また、ターゲットに
付着しなかったガラス微粒子は排気口からスクラバーに
捨てられるから、ガラス微粒子の無駄になる。さらに、
スクラバーにおける処理費用が高くなるという問題があ
る。従って、さらなる付着効率の向上が今後の光ファイ
バのコストダウンのためにも必要である。

【０００５】上述した問題を解決する方法として、本願
出願の発明者（出願人）は、ターゲットに対してバーナ
の反対側に位置するガラス微粒子の後流に、ガス流を吹
きつける光ファイバ用多孔質母材の合成方法を提案して
いる（たとえば、特願平４−３０１７００号）。この光
ファイバ用多孔質母材の合成方法の概要を図１６および
図１７を参照して述べる。図１６は、外付け（ＯＶＤ）
法における光ファイバ用多孔質母材の合成装置の構成図
である。３重管バーナ４には、中心にアルゴンガス（Ａ
ｒ) 、ＳｉＣ１₄が導入され、その外側に水素ガス（Ｈ
₂）が導入され、さらにその外側に酸素ガス（Ｏ₂）が
導入されて、ガラス微粒子の火炎６が形成される。この
火炎６は、コア２とこのコア２の外周に堆積されている
クラッド８からなるターゲット１０に吹きつけられて堆
積される。ターゲット１０は矢印Ｒの向きに回転させら
れながら、方向Ｔにおいて左右に移動させられる。図１
７に図解したように、バーナ４で発生したガラス微粒子
流１１２はターゲット１０の周囲を流れて行くが、付着
に寄与するのは、ターゲット１０の最も近傍の流線に沿
った所を流れているガラス微粒子１１２に限られる。さ
らに、ガラス微粒子流は、ターゲット１０の背後１３で
はターゲット１０の表面から剥離し、付着に寄与せずに
排気される。そこで、この背後１３に、ガス流れＡを吹
き付けて、ターゲット１０からガス流れが剥離するのを
防止している。これにより、ガラス微粒子がターゲット
に付着する効率が高まる。

【０００６】本件発明は、上記改善方法と異なる方法に
より、さらに効率のよい光ファイバ用多孔質母材の合成
方法およびその装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光ファ
イバ用多孔質母材を形成する原料ガスを火炎発生手段か
らの火炎中で火炎加水分解してガラス微粒子に形成し、
該ガラス微粒子を微粒子流として、軸と直交する向きに
回転し軸方向において前記火炎発生手段と相対的に移動
しているターゲットに向けて吹き付けてターゲットに付
着させて光ファイバー用多孔質母材を製造する方法にお
いて、前記ターゲットの回転中心と前記微粒子流の中心
とを含む平面と交叉する、対向する向きから前記ターゲ
ットの表面を通る前記微粒子流を前記ターゲット側に押
しつけるように、整流ガスを印加することを特徴とする
光ファイバ用多孔質母材の合成方法が提供される。

【０００８】したがって、本発明によれば、上記方法を
実施する装置、つまり、光ファイバ用多孔質母材を形成
する原料ガスを火炎中で火炎加水分解してガラス微粒子
に形成し、該ガラス微粒子をターゲットに向けて微粒子
流として噴き出す火炎発生手段を有し、軸方向に前記火
炎発生手段と相対的に移動し、軸と直交する向きに回転
するターゲットをチャンバ内に収納し、前記火炎発生手
段から噴き出されて前記ターゲットに堆積されずに残っ
たガラス微粒子を、前記ターゲットの表面に押しつける
整流ガスを提供する整流手段を有する光ファイバ用多孔
質母材の合成装置が提供される。

【０００９】特に前記整流手段は、前記チャンバの側面
と前記火炎発生手段と交叉する位置に設けられ、チャン
バ内に導入された整流ガスを前記ガラス微粒子が前記タ
ーゲットに吹き付けられる部分に導入される整流部材を
有る。さらに特定的には、前記整流手段は、チャンバ内
に整流ガスを導入する手段と、チャンバ内に配置され、
ターゲットの少なくともガラス微粒子が吹き付けられる
部分を収容し、ガラス微粒子の流れを規制する形状を有
するベルジャーと、ベルジャーの側面の火炎発生手段と
直交する位置に設けられチャンバ内に導入された整流ガ
スをベルジャー内のガラス微粒子がターゲットに吹き付
けられる部分に導入する整流部材とを有する。

【００１０】好適には、前記整流部材は、ターゲットの
直径の変化に応じて変化するガラス微粒子の流れを、タ
ーゲットに堆積されずに残ったガラス微粒子が常にター
ゲットの表面、より具体的にはターゲットの側面および
背後に押しつけられてターゲットに堆積されるように前
記整流ガスを調整する。

【００１１】さらに好適には、ターゲットの直径を測定
する手段と、該測定されたターゲットの直径に応じて整
流部材の位置を決定する手段と、該決定された整流部材
の位置に応じて整流部材の位置を変化させる駆動手段と
をさらに有する。

【００１２】特定的には、前記整流部材は回動によって
前記整流ガスの向きを変化させる回動可能な整流ベーン
である。また特定的には、前記整流部材はベルジャーの
内部への挿入位置が変化される整流ベーンである。さら
に特定的には、前記整流部材は、フィルタと該フィルタ
とベルジャーとの間隙を接続する伸縮自在部材とを有
し、該フィルタの位置が前記整流ガスを向きを変化させ
るように移動される。

【００１３】好適には、前記チャンバ内に整流ガスを導
入する手段は、チャンバ内を外部に対して負圧状態にす
る手段であり、整流ガスは前記チャンバの外部の空気で
ある。

【００１４】さらに好適には、前記整流手段は、整流ガ
スに可燃ガスを含ませる。

【００１５】

【作用】原料ガスを酸水素火炎中で加水分解して、ガラ
ス微粒子を形成し、ターゲットに付着させて光ファイバ
用多孔質母材を合成する際、ターゲットの軸とガラス微
粒子流の中心軸とを含む平面に直交する、対向する方向
から、ターゲットの正面側に堆積されずに残り、ターゲ
ットの側面を通り過ぎて排気口に向かうガラス微粒子を
ターゲットの側面および背後に押しつけてそれらの部位
においてターゲットへの付着を行わせる。

【００１６】前記整流ガスは、ガラス微粒子のプロファ
イルの制御の観点から、前記ターゲットに吹き付けられ
る前記ガラス微粒子と交叉する方向から前記ガラス微粒
子に押しつけることが望ましい。

【００１７】ターゲットの直径はガラス微粒子の堆積に
応じて変化し、このターゲットに吹き付けられるガラス
微粒子の流れがターゲットの直径の変化に応じて変化す
るから、整流ガス流の方向をターゲットの直径の大きさ
に応じて変化させる。

【００１８】前記整流ガス流に可燃ガスを含ませると、
多孔質ガラス母材の表面温度を高め、多孔質ガラス母材
の密度を高くすることができる。

【００１９】

【実施例】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成方法
およびその装置の第１実施例を述べる。図１は、第１実
施例としての光ファイバ用多孔質母材の合成装置の平面
構成図であり、図２は図１の線Ｘ−Ｘにおける側断面図
である。この光ファイバ用多孔質母材の合成装置は、コ
ア形成部（コアロッド）２とこのコア形成部２の外周に
ガラス微粒子が付着（堆積）されて形成されているクラ
ッド形成部８とからなるターゲット１０をチャック１６
を介して把持している回転軸１８、ターゲット１０を収
容しているチャンバ１２、このチャンバ１２の側壁に配
置されたバーナ４および排気口１４、回転軸１８に接続
されターゲット１０を水平方向Ｔに往復移動（トラバー
ス）させ、回転方向Ｒに回転させる回転・往復移動機構
（図示せず）を有する。バーナ４とターゲット１０とは
相対的に移動すればよい。コア形成部（コアロッド）２
は光ファイバのコアになる部分であり、クラッド形成部
８は光ファイバのクラッドになる部分である。３重管バ
ーナ４には、中心にアルゴンガス（Ａｒ) 、ＳｉＣ１₄
が導入され、その外側に水素ガス（Ｈ₂）が導入され、
さらにその外側に酸素ガス（Ｏ₂）が導入されて、ガラ
ス微粒子の火炎６が形成される。このガラス微粒子は、
ターゲット１０に吹き付けられて、ターゲット１０に堆
積されて、クラッド形成部８を増大させる。

【００２０】図２に図解したように、チャンバ１２には
上下の（または左右の）対称な位置に第１の固定整流板
組２０と第２の固定整流板組２２とが配設されている。
この例示においては、固定整流板組２０および２２はそ
れぞれ４枚の整流板で構成されている。これら上下の４
枚の整流板はそれぞれ対称な位置に、対称な角度で配置
されている。これらの固定整流板組２０および２２は、
ターゲット１０の軸中心と、バーナ４からの火炎６（ガ
ラス微粒子）の中心と、排気口１４を含む平面と交叉す
る、対向する方向に大気（空気）を吸引出来るように、
隣接する整流板で仕切られた間の吸入口を有している。
チャンバ１２の内部はチャンバ１２の外部に対して負圧
であるから、チャンバ１２の周囲の大気（空気）が固定
整流板組２０および２２の吸入口を通してチャンバ１２
内に吸引される。この空気が整流ガスとして用いられ
る。固定整流板組２０および２２のそれぞれの整流板
は、吸引された空気を、ターゲット１０の側面およびバ
ーナ４に対するターゲット１０の背後（排気口１４側）
に吹き付けるように、その位置と角度が設定されてい
る。したがって、バーナ４からターゲット１０に吹き付
けられたガラス微粒子は、ターゲット１０の表面、より
具体的には側部を通過する際にターゲット１０側に押し
つけられ、さらに、ターゲット１０の背後においてもタ
ーゲット１０側に押しつけられる。その結果、ターゲッ
ト１０の正面にぶつかってターゲット１０に堆積された
ガラス微粒子の他の残りのガス微粒子がターゲット１０
の側面を通過する際、拡散するが、整流ガスとしての空
気によってターゲット１０側に押しつけられ、ターゲッ
ト１０の側部のガラス微粒子の流線プロファイル（形状
分布）はターゲット１０に接近し、ターゲット１０の側
部におけるガラス微粒子の付着量が増大する。さらに、
ターゲット１０の背後においても、ガラス微粒子がター
ゲット１０側に押しつけられるからターゲット１０の背
後においてもターゲット１０へのガラス微粒子の付着量
が増加する。つまり、整流ガスとしての空気によってタ
ーゲット１０の側面および背後のガラス微粒子の流線プ
ロファイルがターゲット１０側に接近するから、ターゲ
ット１０の側面および背後におけるガラス微粒子のター
ゲット１０への付着量が増大する。その結果、短時間で
希望する多孔質ガラス母材を形成（合成）することがで
きる。また、排気口１４から排気されるガラス微粒子が
少なくなり、ガラス微粒子の損失が低下する。さらに、
スクラバーに排出されるガラス微粒子が減少するから、
スクラバーにおける処理が低下する。

【００２１】実験例１本発明の第１の実験例（実施例）を具体的に述べる。外
径２０ｍｍ、長さ１ｍのコア形成部２をチャック１６を
介して回転軸１８に固定し、回転軸１８を介して、ター
ゲット１０を約３００ＲＰＭの回転数で回転させ、か
つ、５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で左右にトラバースさ
せ、コア形成部２の外周に、クラッド形成部８として、
ＳｉＯ₂微粒子を外径１５０ｍｍ程度まで付着させた。
この時、Ｏ₂ガスを３０ＳＬＭ、Ｈ₂ガスを８０ＳＬ
Ｍ、Ａ_rガスを２０ＳＬＭ、ＳｉＣ１₄ガスを１０ＳＬ
Ｍを３重管バーナ４に導入した。バーナ４およびターゲ
ット１０は密閉されたチャンバ１２に収容されており、
チャンバー内の圧力は、−１０ｍｍＡｑに保持され、固
定整流板組２０および２２のそれぞれの整流板との間に
形成される吸気口からは、合計、約３ｍ³／ｍｉｎの大
気を吸引している。吸気されている大気は、整流板によ
って流れの方向が制御され、ガラス微粒子流（火炎６）
をターゲット１０から剥離させることなく、特に、ター
ゲット１０の背後および側部からガラス微粒子が剥離す
ることなく、ターゲット１０側に流す効果があった。固
定整流板組２０および２２を用いない場合、これまで平
均して４０％の堆積効率であったターゲット１０へのガ
ラス微粒子の堆積効率が、本実験では、６０％へと向上
した。

【００２２】本実施例では、チャンバ１２内が負圧であ
ることから、固定整流板組２０および２２から自然吸引
によって、チャンバ１２の周囲の大気をチャンバ１２内
に吸引しているが、これに代えて、送風機を用いて大気
を、ターゲット１０の周囲で上記同様のガス微粒子の流
れになるようにチャンバ１２内への強制的に押し込んで
もよい。あるいは、大気（空気）に限らず空気以外のガ
スを上記同様のガス微粒子の流れになるように、チャン
バ１２内に自然吸引または送風機を用いて強制的に吸引
してもよい。チャンバ１２内に吸引または押し込んで流
すガスは、大気（空気）を用いるのが最も安価で好まし
いが、それ以外のガス体でも同様な効果がある。ただ
し、１００％不活性ガスでは、バーナ４から噴き出され
る火炎６の燃焼にはマイナス要因であるので、１００％
不活性ガスではなく、不活性ガスを用いるときは可燃性
ガスの混合が好ましい。特に、可燃性ガスを含ませる
と、多孔質ガラス母材の表面温度が高くなり、多孔質ガ
ラス母材の合成が一層促進され、多孔質ガラス母材の密
度が向上する。これについては後述する。

【００２３】従来例の１つである図３および図４に図解
したもの（たとえば、実開昭６２−９７１３８号公
報）、およびこれを改良してなる本発明の光ファイバ用
多孔質母材の合成方法とその装置の第２実施例を述べ
る。この従来例においては、チャンバ１２内にベルジャ
ー２４を設け、チャンバ１２の側部に第１の空気フィル
タ２６と第２の空気フィルタ２８とを設けている。そし
て、チャンバ１２の上部に開閉自在のチャンバ上蓋１２
Ａを設けている。その他の構成は図１に図解した光ファ
イバ用多孔質母材の合成装置と同様である。この従来例
は、チャンバ上蓋１２Ａを設けたチャンバ１２内に、ベ
ルジャー２４を配設し、バーナ４から噴き出されたガラ
ス微粒子（火炎６）がターゲット１０において広がるこ
とを規制するため、ベルジャー２４を設けている。空気
フィルタ２６および２８のそれぞれを通して、チャンバ
１２の外部の空気が負圧状態のチャンバ１２内に吸引さ
れる。吸引された空気はターゲット１０とベルジャー２
４との間隙２９を通ってベルジャー２４内に入り込む。
この様な構成の場合、ターゲット１０の軸とバーナ４２
の軸を含む面に向かって、交叉する方向にガスを吸引す
ることは難しかった。そこで、この問題を解決すべく下
記図５〜図７のような改良を施した。

【００２４】図５〜図７を参照して、本発明の光ファイ
バ用多孔質母材の合成方法とその装置の第２実施例を述
べる。図５は光ファイバ用多孔質母材の合成装置の平面
図であり、図６は図５の線Ｙ−Ｙにおける側断面図であ
り、図７は、図５および図６の線Ｘ−Ｘにおける断面図
である。この第２実施例は、図１および図２を参照して
述べた第１実施例、および、図３および図４を参照して
述べた例の改良例である。第１実施例においては、ベル
ジャーが存在しないので、ターゲット１０の側面を通過
するガラス微粒子（火炎６）の正確な流線プロファイル
の制御はいくぶん難しい。図３、図４で示した例におい
ては、空気フィルタ２６、２８からチャンバ１２内に吸
引された空気が間隙２９からベルジャー２４内にさらに
吸引される。この場合、ターゲット１０の軸とバーナ４
２の軸を含む面に交叉する方向にガスを吸引、導入する
ことは難しく、ターゲット１０の側面あるいは背後のガ
ラス微粒子をターゲット１０側に押しつける性能が不足
する。

【００２５】第２実施例は、第１実施例および前記図
３、図４に述べた例における上記課題を解決することを
意図しており、図１および図２を参照して述べた第１実
施例の整流板と、図３および図４を参照して述べたベル
ジャーとを併用したものである。図５において、チャン
バ１２内に、ターゲット１０、チャック１６および回転
軸１８の一部を包囲する内部ベルジャー３０が設けられ
ている。チャンバ１２の側壁には、空気フィルタ２６、
２８が設けられている。チャンバ１２内は負圧であるか
ら、空気フィルタ２６、２８から空気がチャンバ１２内
に吸引される。本実施例においては、内部ベルジャー３
０を長手方向に長くしているが、これは、火炎６がター
ゲット１０に吹き付けられる合成点での左右（ターゲッ
ト軸方向）方向の流速を押さえるためである。図６にお
いて、バーナ４から噴き出す火炎６の指向方向と直交す
る方向に、ターゲット１０を挟んで、内部ベルジャー３
０の側壁に、第１の固定整流ベーン組３４と第２の固定
整流ベーン組３６とが対向させて配設されている。図７
において、バーナ４から噴き出された火炎６はターゲッ
ト１０の表面に堆積する。ターゲット１０に堆積されず
に残ったガラス微粒子はターゲット１０の側部を通過
し、さらにターゲット１０の背後を通過して、排気口１
４から排出される。ターゲット１０の側部を通過するガ
ラス微粒子は内部ベルジャー３０の形状によって規制さ
れ、ターゲット１０側に流れる。さらに、空気フィルタ
２６、２８から負圧になっているチャンバ１２内に吸引
された空気が、対向して配設された固定整流ベーン組３
４および３６のそれぞれの整流板の間の吸入口から内部
ベルジャー３０内に吸引される。固定整流ベーン組３４
および３６は、バーナ４から噴射される火炎６（ガラス
微粒子）の指向方向に一致しているから火炎６の近傍の
内部ベルジャー３０内に空気が集中して吸引され、内部
ベルジャー３０内に吸引された空気は火炎６のプロファ
イルの制御に一層寄与する。その結果、一層、ガラス微
粒子をターゲット１０側に押しつける。これにより、タ
ーゲット１０の側部および背後へのガラス微粒子の付着
が増加する。本実施例においては、ターゲット１０の軸
方向から流入する空気を内部ベルジャー３０によって規
制し、相対的に整流板方向からの吸気量を大きくした。
さらに、本実施例においては、この内部ベルジャー３０
でガラス微粒子（火炎６）の広がりを規制している。

【００２６】図８（Ａ）、（Ｂ）を参照して、本発明の
光ファイバ用多孔質母材の合成方法とその装置の第３実
施例を述べる。ガラス微粒子のターゲット１０への堆積
が進むと、多孔質ガラス母材、つまり、ターゲット１０
の直径が大きくなる。このように、ターゲット１０の直
径は合成に応じて変化していくから、効率のよい多孔質
ガラス母材を合成のためには、本来、火炎６の流線プロ
ファイルおよびガラス微粒子の流れもターゲット１０の
直径の大きさに応じて変化させることが好ましい。した
がって、本実施例は、ターゲット１０の直径の大きさに
依存して、ガラス微粒子の流れを制御するように、整流
ガスを制御する。そのため、本実施例においては、バー
ナ４、ターゲット１０の軸中心、および排気口１４を結
ぶ平面と交叉し、対向する位置に第１の角度調整型整流
ベーン組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０
を内部ベルジャー３０の側面に設けた。第１の角度調整
型整流ベーン組３８のそれぞれのベーン、たとえば、角
度調整型整流ベーン３８Ａは、枢軸３８２で軸支された
整流ベーン３８１を有する。同様に、第２の角度調整型
整流ベーン組４０のそれぞれのベーン、たとえば、角度
調整型整流ベーン４０Ａは枢軸４０２で内部ベルジャー
３０に軸支された整流ベーン４０１を有する。整流ベー
ン３８１は枢軸３８２を中心として回動自在に構成され
ている。同様に、整流ベーン４０１は枢軸４０２を中心
として回動自在に構成されている。角度調整型整流ベー
ン組３８のそれぞれのベーンは、対称位置にある角度調
整型整流ベーン組４０のそれぞれのベーンとは、対称的
に回動される。

【００２７】図８（Ａ）は、ターゲット１０の直径が小
さい時の第１の角度調整型整流ベーン組３８および第２
の角度調整型整流ベーン組４０の回動位置を示す。ター
ゲット１０の直径が小さいから、バーナ４から噴き出さ
れたガラス微粒子はそのままではターゲット１０にぶつ
かり、ターゲット１０に付着する確率が低く、ターゲッ
ト１０の側面を通過する量が多い。そこで、この場合に
は、第１の角度調整型整流ベーン組３８および第２の角
度調整型整流ベーン組４０のそれぞれのベーンの向き
を、これらベーンの間から内部ベルジャー３０内に吸引
される空気で、ガラス微粒子が小さい直径のターゲット
１０側に一層押しつけられ、ターゲット１０にガラス微
粒子が付着するように、調整する。これにより、ターゲ
ット１０の直径が小さいときのガラス微粒子の付着量が
増加する。

【００２８】図８（Ｂ）は、ターゲット１０の直径が大
きい時の第１の角度調整型整流ベーン組３８および第２
の角度調整型整流ベーン組４０の回動位置を示す。ター
ゲット１０の直径が大きいから、バーナ４から噴き出さ
れたガラス微粒子はかなりターゲット１０に付着する。
したがって、ターゲット１０の側面を通過するガラス微
粒子の量は低くなるが、ターゲット１０の直径が大きい
からターゲット１０の背後のガラス微粒子の乱れが大き
い。そこで、この場合には、第１の角度調整型整流ベー
ン組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０のそ
れぞれのベーンの向きを、これらベーンの間から内部ベ
ルジャー３０内に吸引される空気で、ガラス微粒子が大
きな直径のターゲット１０の側面に押しつけられるとと
もに、ターゲット１０の背後でガラス微粒子がターゲッ
ト１０から剥離しないように、調整する。これにより、
ターゲット１０の直径が大きいとき、ターゲット１０の
背後における剥離が低くなり、ターゲット１０の側面は
もとより、ターゲット１０の背後でもガラス微粒子の付
着量が増加する。以上のように、本実施例によれば、タ
ーゲット１０の直径の大きさに依存されずに、常に高い
付着率を維持することができる。したがって、多孔質ガ
ラス母材の合成効率が高くなる。図８（Ｃ）は、図８
（Ａ），図８（Ｂ）とは違い、整流ベーン組３８Ａ，４
０Ａを矢印方向に移動できるようにしたものである。す
なわちターゲット１０の直径が大きくなるにしたがい、
整流ベーン組３８Ａの整流ベーン３８１、整流ベーン組
４０Ａの整流ベーン４０１を内部ベルジャー１０から外
方へ引き出すようにするものである。この結果、図８
（Ａ），図８（Ｂ）に示したものと同様な効果を得るこ
とができる。尚、図８（Ａ），（Ｂ）で示したものと図
８（Ｃ）で示したものを組み合わせても良い。

【００２９】図９は図８（Ａ）、（Ｂ）に示した内部ベ
ルジャー３０と第１の角度調整型整流ベーン組３８およ
び第２の角度調整型整流ベーン組４０の配置関係を示
す。破線の部分に第１の角度調整型整流ベーン組３８は
第２の角度調整型整流ベーン組４０が配設されている。
バーナ４が装着されるバーナ装着孔３０２と、排気口１
４が接続される排気口接続孔３０４とは同じ水平位置に
ある。

【００３０】図１０は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示した第
１の角度調整型整流ベーン組３８（または第２の角度調
整型整流ベーン組４０）の１構成例としての拡大図であ
る。角度調整型整流ベーン３８Ａ〜３８Ｆのそれぞれ
は、たとえば、枢軸３８２と整流ベーン３８１とで構成
されており、これらの枢軸が回転自在に固定部材３８０
に取りつけられている。この固定部材３８０が内部ベル
ジャー３０の窓に固定されている。それぞれの枢軸に
は、第１の紐３９３と第２の紐３９４とが巻き付けられ
ており、これらの紐３９３、３９４が第１の回転部材３
９１と第２の回転部材３９２の間で引っ張られる。第１
の回転部材３９１が向きＲに回転すると、紐３９３が第
１の回転部材３９１側に巻き取られ、それぞれの枢軸が
右回転し、それぞれのベーンの先端をターゲット１０か
ら離れるように指向させる。これにより、図８（Ｂ）に
示した状態が実現できる。一方、第２の回転部材３９２
が向きＬに回転すると、紐３９４が第２の回転部材３９
２側に巻き取られ、それぞれの枢軸が左回転し、それぞ
れのベーンの先端をターゲット１０側に指向させる。こ
れにより、図８（Ａ）に示した状態が実現できる。な
お、それぞれの角度調整型整流ベーン３８Ａ〜３８Ｆの
整流ベーン３８１は、ターゲット１０の接線方向を指向
するように、角度調整される。

【００３１】上記回転部材３９１および３９２の回転動
作は、本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置の運
転員が、ターゲット１０の形状を観察しながら、手動で
行うこともできるし、後述するように、自動的にターゲ
ット１０の直径を測定して自動制御してもよい。

【００３２】図１１は、図８（Ａ）、（Ｂ）に示した第
１の角度調整型整流ベーン組３８（または第２の角度調
整型整流ベーン組４０）の他の構成例としての概略図で
ある。角度調整型整流ベーン３８Ａ〜３８Ｆのそれぞれ
は、たとえば、枢軸３８２と整流ベーン３８１とで構成
されており、これらの枢軸が回転自在に固定部材（図示
せず）に取りつけられている。この固定部材が内部ベル
ジャー３０の窓に固定されている。それぞれの整流ベー
ンの一方の端部は針金３９５で接続されており、他方の
端部を針金３９６で接続されている。針金３９６の端部
はバネ４６を介して固定部４９に接続されている。ま
た、針金３９５の端部は引っ張り装置４８に接続されて
いる。引っ張り装置４８は一定の張力で針金３９６を介
して、整流ベーンの内側端部を引っ張っており、引っ張
り装置４８が引っ張る針金３９５との張力と一致した位
置で、それぞれの整流ベーンの角度（位置）が規定され
る。図８（Ａ）に示した状態では、引っ張り装置４８の
張力を大きくする。一方、図８（Ｂ）に示した状態で
は、引っ張り装置４８の張力を弱める。

【００３３】上記引っ張り装置４８の制御は、本発明の
光ファイバ用多孔質母材の合成装置の運転員が、ターゲ
ット１０の形状を観察しながら手動で行うこともできる
し、後述するように、自動的にターゲット１０の直径を
測定して自動制御してもよい。

【００３４】以上のように、第１の角度調整型整流ベー
ン組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０の角
度位置を調整して、ターゲット１０の直径の大きさに応
じた、ガラス微粒子の流れ調整を行うことができる。

【００３５】図１２は、本発明の光ファイバ用多孔質母
材の合成方法とその装置の第４実施例として、第１の角
度調整型整流ベーン組３８および第２の角度調整型整流
ベーン組４０の自動調整を行う装置構成を示す図であ
る。チャンバ１２の外壁に透光孔１２Ｂが形成され、内
部ベルジャー３０の壁にも透光孔３０Ｂが設けられてい
る。これらの透光孔１２Ｂと透光孔３０Ｂとは、ターゲ
ット１０を挟んで一直線上に配置されている。レーザ装
置５０がチャンバ１２の一方の透光孔１２Ｂにレーザ光
を入射させるように配設され、チャンバ１２の他方の透
光孔１２Ｂからレーザ光を受光するように直径測定装置
５２が配設されている。直径測定装置５２には制御装置
５４が接続され、制御装置５４には駆動モータ５６が接
続され、さらに、ベーン駆動機構５８が接続されてい
る。ベーン駆動機構５８は第１の角度調整型整流ベーン
組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０の枢軸
を回動させる。レーザ装置５０から一方の透光孔１２Ｂ
に入射されたレーザ光はターゲット１０の直径に依存し
て遮られ、直径測定装置５２で受光するレーザ光が変化
する。したがって、直径測定装置５２はターゲット１０
の直径に応じた信号を制御装置５４に出力する。制御装
置５４はターゲット１０の直径に応じた第１の角度調整
型整流ベーン組３８および第２の角度調整型整流ベーン
組４０の角度を決定し、その角度に応じた量だけ駆動モ
ータ５６を駆動する。この駆動モータ５６の回転駆動に
応じてベーン駆動機構５８が駆動し、第１の角度調整型
整流ベーン組３８および第２の角度調整型整流ベーン組
４０のそれぞれの枢軸を回動させて、図８（Ａ）、
（Ｂ）に図解したように、整流ベーンを回動させる。こ
れにより、ターゲット１０の直径の変化に応じて、自動
的に最適なガラス微粒子の整流を行うことが可能にな
る。

【００３６】実験例２図１３は、合成時間に対して付着量がどの様に推移して
ゆくかを示したグラフである。曲線ＣＶ１は、ガラス微
粒子の整流を行わない、従来法で合成した場合である。
平均で約３０％の合成効率であった。これに対して、図
８（Ｂ）に示すように、ターゲット１０の外径＝１００
ｍｍにおいて最適なガラス微粒子の流れができるよう
に、第１の角度調整型整流ベーン組３８および第２の角
度調整型整流ベーン組４０の整流ベーンの位置（角度）
調整し、その位置で固定した場合の合成結果を曲線ＣＶ
２に示す。合成の初期段階のターゲット１０の直径が細
い時は、付着効率の向上はさほど見られず、最終的に平
均４３％の合成効率にとどまった。これに対して、ター
ゲット１０の直径の変化に応じて第１の角度調整型整流
ベーン組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０
のそれぞれの整流ベーンの角度（位置）を最適な位置に
制御した場合は、曲線ＣＶ３に示したように、合成の全
ての帰還において合成（付着量）の効率の向上がみら
れ、平均で６５％を越える結果が得られた。

【００３７】図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照して
本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成方法とその装置
の第５実施例を述べる。上述した内部ベルジャー３０と
同等のベルジャー６０には、第１のベローズ６２、第１
の整流格子７０、第２のベローズ６４、および、第３の
ベローズ６６、第２の整流格子７２、第４のベローズ６
８が取りつけられている。第１の整流格子７０は、図１
４（Ｂ）に示すように、格子状に区分された整流部分か
ら構成されている。これらそれぞれの整流部分を整流ガ
スとしての空気が通過してターゲット１０の側部を通過
するガラス微粒子の整流に寄与する。第１の整流格子７
０と第２の整流格子７２とは、バーナ４と排気口７４と
を結ぶ線を基準として、対称的に移動される。この移動
は、図１４（Ａ）においては、第１のベローズ６２が伸
び、第２のベローズ６４が縮み、同様に、第３のベロー
ズ６６が伸び、第４のベローズ６８が縮むことによって
実現されている。図１４（Ａ）に図解した状態は、第１
の整流格子７０の向きがターゲット１０の側面を通って
ターゲット１０の背後の遠方を指向しており、図８
（Ａ）に図解したと同様に、ターゲット１０の直径が小
さいときの状態を示す。逆に、図１４（Ｂ）に示した第
１の整流格子７０および第２の整流格子７２の位置は、
図８（Ｂ）に示したターゲット１０の直径が多いときの
状態を示す。図１４（Ａ）、（Ｂ）に示した構成によっ
ても、実質的に、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照し
て述べたと同様の結果を得ることができる。

【００３８】実験例３第１の整流格子７０の大きさは、図１４（Ｂ）に示した
ように、長さＬ＝２００ｍｍ、幅Ｗ＝１００ｍｍ、挿入
方向奥行Ｄ＝１００ｍｍ、それぞれの格子寸法は２０ｍ
ｍ×２０ｍｍ、奥行き１００ｍｍであった。第１の整流
格子７０および第２の整流格子７２は、図１２を参照し
て述べた自動位置調整を適用した。この場合、図１２の
示したベーン駆動機構５８が第１の整流格子７０および
第２の整流格子７２の位置を調整した。ベルジャー６０
と第１の整流格子７０および第２の整流格子７２とのそ
れぞれの隙間は、耐熱性のベローズ６２、６４、６６、
６８によって密閉されており、不必要なところからの大
気の流入を防いでいる。合成の初期段階では、つまり、
ターゲット１０の直径が小さい時は、第１の整流格子７
０お第２の整流格子７２をバーナ４側へ移動させ、ター
ゲット径に対して広がった微粒子流を、ターゲット１０
に押し付けるようになっている。合成の後期では、ター
ゲット１０の背後の流れに力を集中的に作用させるよう
に、第１の整流格子７０および第２の整流格子７２の位
置を自動調整した。この実施例では、図８（Ａ）、
（Ｂ）を参照して述べた、第１の角度調整型整流ベーン
組３８および第２の角度調整型整流ベーン組４０を用い
た場合程細かい位置制御は難しいが、それでも、合成効
率を容易に５０％以上にすることが出来た。

【００３９】図１５（Ａ）、（Ｂ）を参照して本発明の
光ファイバ用多孔質母材の合成方法とその装置の第６実
施例を述べる。上述した内部ベルジャー３０と同等のベ
ルジャー８０には、第１のベローズ８２、第１のフィル
タ９０、第２のベローズ８４、および、第３のベローズ
８６、第２のフィルタ９２、第４のベローズ８８が取り
つけられている。第１のフィルタ９０と第２のフィルタ
９２とは、バーナ４と排気口９４とを結ぶ線を基準とし
て、対称的に移動される。第１のフィルタ９０および第
２のフィルタ９２からは、可燃性ガス、たとえば、Ｈ₂
がベルジャー８０内に導入される。第１のフィルタ９０
および第２のフィルタ９２は、第１の整流格子７０およ
び第２の整流格子７２と同様に、ターゲット１０の直径
の変化に応じて、それらの位置が移動させられる。この
移動は、図１５（Ａ）においては、第１のベローズ８２
が伸び、第２のベローズ８４が縮み、同様に、第３のベ
ローズ８６が伸び、第４のベローズ８８が縮むことによ
って実現されている。図１５（Ａ）に図解した状態は、
第１のフィルタ９０の向きがターゲット１０の側面を通
ってターゲット１０の背後の遠方を指向しており、図８
（Ａ）に図解したと同様に、ターゲット１０の直径が小
さいときの状態を示す。逆に、図１５（Ｂ）に示した第
１のフィルタ９０および第２のフィルタ９２の位置は、
図８（Ｂ）に示したターゲット１０の直径が多いときの
状態を示す。図１５（Ａ）、（Ｂ）に示した構成によっ
ても、実質的に、図８（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べた
と同様のガラス微粒子の整流を行うことができる。

【００４０】特に、この実施例では、第１のフィルタ９
０および第２のフィルタ９２からＨ ₂をベルジャー８０
内に導入している。上述実施例においては、空気を吸引
していたが、整流ガスとして空気を用いると、安価な利
点はあるが、多孔質ガラス母材の表面の温度が低下し
て、密度が目標値より小さくなってしまう場合がある。
その点、Ｈ₂ガスを用いると、燃焼による熱を利用する
ことが出来る。従って、本実施例による可燃性ガスの吸
入方法によって、付着効率の向上、最適化を図り、か
つ、密度の調整をも行うことが出来る。可燃性ガスとし
てはＨ₂のほか、メタンガスなどを用いることができ
る。

【００４１】実験例４本実験例では、片側５枚の整流板で造られる、４層の流
れの内、排気口９４側から２つ目の層に、３ｍ³／ｍｉ
ｎの大気に対して、２００１／ｍｉｎのＨ₂を添加し
た。これによって、多孔質ガラス母材（クラッド形成部
８）の表面温度が３０°Ｃ上昇し、目的とする母材密度
を持った、多孔質ガラス母材を、合成効率６０％以上で
製造することが出来た。

【００４２】本発明の実施に際しては、上述した実施例
に限定されず、上述した実施例と同様の他の方法および
装置、あるいは、上述した実施例を適宜組み合わせた実
施例を採用することができる。また、上述した数値例な
どは例示であり、本発明はこれらの数値に限定されるも
のではない。

【００４３】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
バーナからターゲットへのガラス微粒子の整流を適切に
制御でき、多孔質ガラス母材の付着率が向上した。この
付着率の向上により、光ファイバ用多孔質母材の合成時
間も短縮できた。また、本発明によれば、ターゲットに
付着されずに排気されるガラス微粒子が減少し、ガラス
微粒子の損失が低下した。さらに、スクラバーにおける
処理が少なくなり、価格低下に寄与した。また、本発明
によれば、多孔質ガラス母材の密度を高めることができ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置の
第１実施例の装置の構成の平面図である。

【図２】図１の線Ｘ−Ｘにおける側断面図である。

【図３】従来例の光ファイバ用多孔質母材の合成装置の
構成の平面図である。

【図４】図３の線Ｘ−Ｘにおける側断面図である。

【図５】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置の
第２実施例の装置の構成の平面図である。

【図６】図５の線Ｙ−Ｙにおける側面図である。

【図７】図５および図６の線Ｘ−Ｘにおける側断面図で
ある。

【図８】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置の
第３実施例の装置の部分側断面図であり、（Ａ）はコア
の径が小さいときの整流ベーンの傾きを示す図であり、
（Ｂ）はコアの径が大きいときの整流ベーンの傾きを示
す図であり、（Ｃ）は移動型の整流ベーンの図である。

【図９】図８（Ａ）、（Ｂ）に示した部分構成のベルジ
ャーおよび整流ベーンの位置関係を示す図である。

【図１０】図８（Ａ）、（Ｂ）に示した整流ベーンの詳
細部分構成図である。

【図１１】図８（Ａ）、（Ｂ）に示した整流ベーンの詳
細部分構成図である。

【図１２】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置
の第４実施例として、光ファイバ母材の直径を測定し、
整流ベーンの位置調整を行う装置構成を示す図である。

【図１３】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置
および方法の実験結果を示すグラフである。

【図１４】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置
の第５実施例の装置の部分側断面図であり、（Ａ）はコ
アの径が小さいときの整流格子の傾きを示す図であり、
（Ｂ）は図１４（Ａ）に示した整流格子の正面図であ
り、（Ｃ）はコアの径が大きいときの整流格子の傾きを
示す図である。

【図１５】本発明の光ファイバ用多孔質母材の合成装置
の第６実施例の装置の部分側断面図であり、（Ａ）はコ
アの径が小さいときのフィルタの傾きを示す図であり、
（Ｂ）はコアの径が大きいときのフィルタの傾きを示す
図である。

【図１６】先行出願の本発明の光ファイバ用多孔質母材
の合成装置の平面図である。

【図１７】図１６におけるガラス微粒子（火炎）のプロ
ファイルを示す図である。

【符号の説明】

２・・コア形成部４・・バーナ６・・火炎８・・クラッド形成部１０・・ターゲット１２・・チャンバ１２Ａ・・チャンバ上蓋１４・・排気口１６・・チャック１８・・回転軸２０、２２・・固定整流ベーン組２４・・ベルジャー２６、２８・・空気フィルタ２９・・間隙３０・・内部ベルジャー３０２・・バーナ装着孔３０４・・排気口接続孔３４、３６・・固定整流ベーン組３８・・角度調整型整流ベーン組３８Ａ・・第１の角度調整型整流ベーン３８１・・整流ベーン３８２・・枢軸４０・・角度調整型整流ベーン組４０Ａ・・第２の角度調整型整流ベーン４０１・・整流ベーン４０２・・枢軸４２、４４・・角度調整型整流ベーン組４６・・バネ４８・・引っ張り装置４９・・固定部５０・・レーザ装置５２・・直径測定装置５４・・制御装置５６・・駆動モータ５８・・ベーン駆動機構６０・・ベルジャー６２、６４、６６、６８・・ベローズ７０、７２・・整流格子７４・・排気口８０・・ベルジャー８２、８４、８６、８８・・ベローズ９０、９２・・フィルタ９４・・排気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバ用多孔質母材を形成する原料ガ
スを火炎中で火炎加水分解してガラス微粒子に形成し、
該ガラス微粒子をターゲットに向けて微粒子流として噴
き出す火炎発生手段を有し、軸方向に前記火炎発生手段と相対的に移動し、軸と直交
する向きに回転するターゲットをチャンバ内に収納し、前記火炎発生手段から噴き出されて前記ターゲットに堆
積されないで残ったガラス微粒子を、前記ターゲットの
表面に押しつける整流ガスを提供する整流手段を有する
光ファイバ用多孔質母材の合成装置。
【請求項２】前記整流手段は、前記チャンバの側面の前
記火炎発生手段と交叉する位置に設けられ、チャンバ内
に導入された整流ガスを前記ガラス微粒子が前記ターゲ
ットに吹き付けられる部分に導入される整流部材を有す
ることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用多孔質
母材の合成装置。
【請求項３】前記整流手段は、前記チャンバ内に前記整流ガスを導入する手段と、前記チャンバ内に配置され、前記ターゲットの少なくと
も前記ガラス微粒子が吹き付けられる部分を収容し、前
記ガラス微粒子の流れを規制する形状を有するベルジャ
ーと、該ベルジャーの側面の前記火炎発生手段と交叉する位置
に設けられ前記チャンバ内に導入された整流ガスを該ベ
ルジャー内の前記ガラス微粒子が前記ターゲットに吹き
付けられる部分に導入する整流部材とを有する、請求項
１記載の光ファイバ用多孔質母材の合成装置。
【請求項４】前記整流部材は、前記ターゲットの直径の
変化に応じて変化する前記ガラス微粒子の流れを、前記
残ったガラス微粒子が常に前記ターゲットの表面に押し
つけられるように前記整流ガスを調整する、請求項１〜
３いずれか記載の光ファイバ用多孔質母材の合成装置。
【請求項５】前記ターゲットの直径を測定する手段と、該測定されたターゲットの直径に応じて前記整流部材の
位置を決定する手段と、該決定された整流部材の位置に応じて前記整流部材の位
置を変化させる駆動手段とをさらに有する請求項４記載
の光ファイバ用多孔質母材の合成装置。
【請求項６】前記整流部材は回動によって前記整流ガス
の向きを変化させる回動可能な整流ベーンである、請求
項５記載の光ファイバ用多孔質母材の合成装置。
【請求項７】前記整流部材は、前記ベルジャーの挿入方
向に沿って、前記ベルジャーへの挿脱位置が変化される
ベーンである、請求項５記載の光ファイバ用多孔質母材
の合成装置。
【請求項８】前記整流部材は、フィルタと該フィルタと
ベルジャーとの間隙を接続する伸縮自在部材とを有し、
該フィルタの位置が前記整流ガスを向きを変化させるよ
うに移動される、請求項５記載の光ファイバ用多孔質母
材の合成装置。
【請求項９】前記チャンバ内に前記整流ガスを導入する
手段は、前記チャンバ内を外部に対して負圧状態にする
手段であり、前記整流ガスは前記チャンバの外部の空気である請求項
２〜７いずれか記載の光ファイバ用多孔質母材の合成装
置。
【請求項１０】前記整流手段は、前記整流ガスに可燃ガ
スを含ませる、請求項９記載の光ファイバ用多孔質母材
の合成装置。
【請求項１１】光ファイバ用多孔質母材を形成する原料
ガスを火炎発生手段からの火炎中で火炎加水分解してガ
ラス微粒子に形成し、該ガラス微粒子を微粒子流とし
て、軸と直交する向きに回転し軸方向において前記火炎
発生手段と相対的に移動しているターゲットに向けて吹
き付けてターゲットに付着させて光ファイバー用多孔質
母材を製造する方法において、前記ターゲットの回転中心と前記微粒子流の中心とを含
む平面と交叉する、対向する向きから前記ターゲットの
表面を通る前記微粒子流を前記ターゲット側に押しつけ
るように、整流ガスを印加することを特徴とする光ファ
イバ用多孔質母材の合成方法。
【請求項１２】前記整流ガスを、前記ターゲットに吹き
付けられる前記ガラス微粒子と交叉する方向から前記ガ
ラス微粒子に押しつけることを特徴とする、請求項１０
記載の光ファイバ用多孔質母材の合成方法。
【請求項１３】前記整流ガス流の方向を前記ターゲット
の直径の大きさに応じて変化させることを特徴とする、
請求項１１または１２記載の光ファイバ用多孔質母材の
合成方法。
【請求項１４】前記整流ガス流に可燃ガスを含ませる請
求項１３記載の光ファイバ用多孔質母材の合成方法。