JPH07242433A - 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法

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JPH07242433A JP3464094A JP3464094A JPH07242433A JP H07242433 A JPH07242433 A JP H07242433A JP 3464094 A JP3464094 A JP 3464094A JP 3464094 A JP3464094 A JP 3464094A JP H07242433 A JPH07242433 A JP H07242433A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明はコア径が細径である製造初期におけ
るコア偏心の形成、および母材割れを防止した、コア−
クラッド構造をもつ光ファイバ用多孔質ガラス母材製造
方法の提供を目的とするものである。 【構成】 本発明による光ファイバ用多孔質ガラス母材
の製造方法は、バーナーにガラス原料ガスと酸素ガスお
よび水素ガスを供給し、この酸素火炎中でのガラス原料
ガスの火炎加水分解で発生したガラス微粒子をターゲッ
ト部材に堆積させる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製
造方法において、この多孔質ガラス母材の製造初期にお
ける製造開始時のコア径を所望の径よりも太く形成し、
このコア径をコアを包含するクラッド層の堆積成長で多
孔質ガラス母材の外径が増加すると共に徐々に細くして
いき、多孔質ガラス母材の外径が一定となって多孔質ガ
ラス母材直胴部が形成されたとき、コア径を所望の値と
なるようにすることを特徴とするものである。

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
ス母材の製造方法、特にはコア径が細径である製造初期
におけるコア偏心の形成および母材割れを防止する、コ
ア−クラッド構造をもつ光ファイバ用多孔質ガラス母材
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】コア−クラッド構造をもつ光ファイバ用
多孔質ガラス母材の製造方法としては、反応容器の下部
にコア用バーナーと複数のクラッド用バーナーを設け、
コア用バーナーにガラス原料ガス、酸素ガスと水素ガ
ス、屈折率増加用ドーパントガスおよび不活性ガスを供
給すると共に、各クラッド用バーナーにはガラス原料ガ
ス、酸素ガスと水素ガス、および不活性ガスを供給し、
これらのバーナーの火炎中においてガラス原料ガスの火
炎加水分解でガラス微粒子を発生させ、このガラス微粒
子を回転している石英ガラスなどからなるターゲットの
周囲に堆積させてコア部とクラッド層を形成するという
VAD法が公知とされているが、このようにして作られ
た多孔質ガラス母材は高温での加熱焼結で透明ガラス化
することによって光ファイバ用石英ガラス母材とされ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この光ファイ
バ用多孔質ガラス母材の製造方法には、シングルモード
の場合のようにコア径が小さいと製造初期段階における
多孔質ガラス母材が非常に不安定な状態にあるために、
この製造工程において母材が割れたり、母材の形状が変
形するなどの製造上の問題が生ずる危険性がある。その
ため、これについてはその製造初期段階においてH2
スの流量を大きくして母材のカサ密度を上げたり、ある
いはバーナー位置などの製造条件を変えて定常段階と異
なるようにして母材の製造を安定化し、ガラス微粒子の
堆積で母材が成長して定常状態に達したときに所望の製
造条件に戻すということも提案されている(特開昭 56-
149335号公報参照)。
【0004】しかし、このような初期条件の不安定な状
態はコア径が十分な大きさであれば特に問題はないけれ
ども、コア径が細い場合には、コアが非常に偏心し易い
ものとなり、一度偏心してしまうと製造終了まで偏心が
継続することが多く、これは製造途中で直ったとしても
この部分が不良部となるので、これが生産性を低下させ
ることとなり、これにはまたコア部分の割れも起こり易
いという問題点もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した光ファイバ用多孔質ガラス母材の
製造方法に関するもので、これはコア用バーナーとクラ
ッド用バーナーにガラス原料ガスと酸素ガスおよび水素
ガスを供給し、この酸水素火炎中でのガラス原料ガスの
火炎加水分解で発生したガラス微粒子をターゲット部材
に堆積させて、コア部とクラッド層を有する多孔質ガラ
ス母材を製造する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造
方法において、この多孔質ガラス母材の製造初期におけ
る製造開始時のコア径を所望の径よりも太く形成し、こ
のコア径をコアを包含するクラッド層の堆積成長で多孔
質ガラス母材の外径が増加すると共に徐々に細くしてい
き、多孔質ガラス母材外径が一定となって多孔質ガラス
母材直胴部が形成されたとき、コア径を所望の値となる
ようにすることを特徴とするものである。
【0006】すなわち、本発明者らはコア径が細径であ
る製造初期におけるコア偏心の形成および母材の割れを
防止することができる光ファイバ用多孔質ガラス母材の
製造方法を開発すべく種々検討した結果、製造が不安定
な製造初期におけるコア径を所望の径より太くして製造
を開始して多孔質ガラス母材を製造し、母材の最大外径
が定常時の径となったのちに、コア径を所望の径として
多孔質ガラス母材を製造すれば、偏心もなく、母材の割
れもない細径コアをもつ多孔質ガラス母材を製造するこ
とができることを見出し、これによれば製造初期のコア
径が太くなるので最大外径をもつ多孔質ガラス母材を短
時間で定常時外径をもつものとすることができることを
確認して本発明を完成させた。
【0007】
【作用】VAD法による光ファイバ用多孔質ガラス母材
の製造においては、ターゲットの回転にムラがあり、コ
ア径が小さいと多孔質母材の外径の小さい初期段階にお
いては偏心率が大きくなってしまう。そこで、コア径が
細い多孔質ガラス母材を製造する場合、製造開始時の多
孔質ガラス母材の外径が小さいときは、コア径を所望の
外径より太くして製造を開始すれば初期の回転ムラによ
る偏心率を小さくすることができ、その後はクラッド層
の成長で母材の最大外径が増加するに従いコア径を徐々
に細くしていき、母材の最大外径が一定となって製造条
件が定常状態となったときに所望のコア径となるように
この製造条件を徐々に定常条件とするものであるが、こ
れによれば母材の偏心率を小さく抑えることができ、さ
らには種棒のふれ曲りによる堆積の変形を防止し、また
母材が割れるという不利が除かれるという有利性が与え
られる。なお、多孔質ガラス母材の直胴部でない初期の
部分は実用上はカットされて使用されないので問題はな
い。
【0008】本発明によるコア−クラッド構造をもつ光
ファイバ用多孔質ガラス母材の製造は、コア用バーナー
とクラッド用バーナーを備えた多孔質ガラス母材製造装
置で行なわれるが、製造開始時におけるコア径は少なく
ともコア用バーナーの外径より太いものとすることが必
要であり、これは好ましくは定常コア径より大で3倍以
下の範囲、好ましくは2倍程度とすることがよく、した
がって所望のコア径が15mmのときにはこれは30mm程度の
ものとすることがよい。
【0009】本発明で使用する多孔質ガラス母材製造装
置は公知のVAD法による装置に準じたものとすればよ
く、したがってこれは図1に示したものとすればよい。
図1は本発明で使用されるコア−クラッド構造をもつ多
孔質ガラス母材製造装置の縦断面図を示したものである
が、これは排気口2をもつ反応容器1の下部にコア用バ
ーナー3、複数のクラッド用バーナー4、5を備えたも
のであるが、この反応容器内には回転する把持具に保持
された合成石英ガラスなどからなるターゲット部材6が
懸吊されており、このコア用バーナー3にはガラス材料
ガスとしての四塩化けい素(SiCl4 )、酸素ガス(O
2 )、水素ガス(H2 )、ドーパントとしての四塩化ゲ
ルマニウム(GeCl4 )および不活性ガスとしてのアルゴ
ンガス(Ar)が供給され、クラッド用バーナーには S
iCl4、O2 、H2 およびArが供給される。
【0010】これによる多孔質ガラス母材の製造は、コ
ア用バーナー3に着火してこのバーナー火炎中で発生し
たシリカ微粒子を回転しているターゲット部材6に付
着、堆積してコア部を形成し、クラッド用バーナー4、
5の火炎中で発生したシリカ微粒子をコア部の上に付
着、堆積して多孔質ガラス母材8を製作するのである
が、この初期のコア径は所望のコア径が15mmであるとき
にはその初期段階ではこれはその3倍程度、好ましくは
2倍程度の30mmとすることがよい。
【0011】しかし、この初期コア径が3倍以上となる
と所望のコア径にするのに時間がかかり、ロスが大きく
なるという不利が生ずることから、3倍以下、好ましく
は2倍程度とすればよい。
【0012】したがって、本発明においては図2に示し
たようにこのガラス微粒子の堆積を、初期の段階におい
てはコアの外径を所望値の3倍程度、好ましくは目標と
するコア径の2倍程度の径となるように、このコア用バ
ーナーに供給する SiCl4、GeCl4 、O2 、H2 、Arな
どの量を定常時のときよりも多くしてコア径を増大さ
せ、同時にクラッド用バーナーからのガラス微粒子を付
着、堆積させてこれを成長させ、この多孔質母材の外径
が太くなるにしたがってコア用バーナーに供給するガス
量を減少させて定常時まで徐々に減らしてコア径を細く
していき、多孔質ガラス母材の最大外径が一定となった
ときにコア径が所望の径となるようにすればよい。
【0013】また、この場合におけるコア用バーナーに
供給するガス量は上記したように製造開始時には定常時
より多くなるようにされるが、これはコア径を太くする
のが目的で、またこの部分は使用されないので例えば表
1に示したように、ドーパントとしての GeCl4は特に増
加させる必要はないが、 SiCl4につては定常時の20リッ
トル/分を 100リットル/分に、H2 ガスは定常時の
0.5リットル/分を 1.4リットル/分に、O2 ガスは定
常時の4リットル/分を8リットル/分に、またArガ
スは定常時の 0.8リットル/分を2リットル/分に増加
させることがよい。
【0014】
【表1】
【0015】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 反応容器の下部にコア用バーナーとクラッド用バーナー
2個が配置されてあり、装置内に直径が10mm、長さが 1
00mmの合成石英ガラス製のターゲット部材を懸吊した、
図1に示した多孔質ガラス母材製造装置を使用し、この
コア用バーナーに表1に示すように製造開始時に四塩化
けい素(SiCl4 )を 100リットル/分、四塩化ゲルマニ
ウム(GeCl4 )を5リットル/分、酸素ガス(O2 )を
8リットル/分、水素ガス(H2 )を 1.4リットル/
分、アルゴンガス(Ar)を2リットル/分で供給し、
これらのガス量を徐々に低下させていき、定常時には表
1に示す一定の流量で供給し、 SiCl4、 GeCl4の火炎加
水分解で発生したガラス微粒子をターゲット部材に付
着、堆積させて図2に示すように初期コア径を30.7mmと
し、多孔質母材の外径が増加するにしたがって徐々に低
下させ、これが定常時の200mmになったとき15.5mmとな
るようにコア部を形成させ、各クラッド用バーナーには
それぞれ SiCl4、O2 、H2 ガス、Arガスを送入し、
SiCl4の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子をコア部
の上に付着、堆積させて外径が 200mm、長さが 1,000mm
の多孔質ガラス母材を製作したところ、このものは割れ
もなく、またこれを 1,500℃で焼結して外径が98mm、長
さ 500mm、コア径7mmの透明な光ファイバ用ガラス母材
を得たところ、偏心のないシングルモード用光ファイバ
ガラス母材を得ることができ、この方法で10本の多孔質
ガラス母材を製造し、これを1,500℃で焼結して透明な
ガラス母材とし、これを 2,100℃で線引きして外径 125
μmの光ファイバとし、このコア偏心量を測定したとこ
ろ、これは最大値 0.3μmで平均 0.1μmであった。
【0016】比較例 上記した実施例と同じ装置を使用したが、比較のために
コア用バーナーに対する原料ガスの供給量をSiCl4 20リ
ットル/分、GeCl4 を5リットル/分、O2 ガス4リッ
トル/分、H2 ガス 0.5リットル/分、Arガス 0.8リ
ットル/分の一定としたほかは実施例と同一の条件で外
径 200mm、長さ 1,000mmの多孔質ガラス母材を作製した
ところ、これは10本中5本が割れており、割れていない
5本について 1,500℃で焼結して透明ガラス母材とし、
これらを 2,100℃で線引きして外径 125μmの光ファイ
バを作り、このコアの偏心量を求めたところ、これは最
大1.0μm、平均 0.8μmであった。
【0017】
【発明の効果】本発明は光ファイバ用多孔質ガラス母材
の製造方法に関するものであり、これは前記したように
コア用バーナーとクラッド用バーナーにガラス原料ガス
と酸素ガスおよび水素ガスを供給し、この酸水素火炎中
でのガラス原料ガスの火炎加水分解で発生したガラス微
粒子をターゲット部材に堆積させて、コア部とクラッド
層を有する多孔質ガラス母材を製造する光ファイバ用多
孔質ガラス母材の製造方法において、この多孔質ガラス
母材の製造初期における製造開始時のコア径を所望の径
よりも太く形成し、このコア径をコアを包含するクラッ
ド層の堆積成長で多孔質ガラス母材の外径が増加すると
共に徐々に細くしていき、多孔質ガラス母材の外径が一
定となって多孔質ガラス母材直胴部が形成されたとき、
コア径を所望の値となるようにすることを特徴とするも
のであるが、これによればコア径が細い多孔質ガラス母
材を製造するときにコアの偏心の形成およびコアの割れ
を防止することができるので、良品の生産性を増大させ
ることができるという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光ファイバ用多孔質ガラス母材製
造装置の縦断面図を例示したものである。
【図2】本発明による多孔質ガラス母材製造時における
コア径と時間の経過との関係図を例示したものである。
【符号の説明】
1…反応容器 2…排気口 3…コア用バーナー 4,5…クラッド用バーナー 6…ターゲット部材 7…多孔質ガラス母材の初期部 8…多孔質ガラス母材の直胴部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア用バーナーとクラッド用バーナーに
    ガラス原料ガスと酸素ガスおよび水素ガスを供給し、こ
    の酸水素火炎中でのガラス原料ガスの火炎加水分解で発
    生したガラス微粒子をターゲット部材に堆積させて、コ
    ア部とクラッド層を有する多孔質ガラス母体を製造する
    光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法において、こ
    の多孔質ガラス母材の製造初期における製造開始時のコ
    ア径を所望の径よりも太く形成し、このコア径をコアを
    包含するクラッド層の堆積成長で多孔質ガラス母材の外
    径が増加すると共に徐々に細くしていき、多孔質ガラス
    母材の外径が一定となって多孔質ガラス母材直胴部が形
    成されたとき、コア径を所望の値となるようにすること
    を特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方
    法。
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