JPH0761831A - 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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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は屈折率分布が均一で、分散特性の
再現性、制御性の優れた二重コア型光ファイバ用多孔質
ガラス母材の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、センターコア部を形成するセンターコ
ア用バーナーとサイドコア部を形成するサイドコア用バ
ーナーを備え、これらのバーナーに原料ガスと可燃性ガ
スおよび支燃性ガスを流し、この可燃性ガスに点火して
火炎を形成させて原料ガスをこの火炎中で火炎加水分解
して形成させたスート流を、センターコア部およびサイ
ドコア部を一体化して回転している二重コア型光ファイ
バ用スート母材に堆積させて多孔質ガラス母材を製造す
る方法において、サイドコア用バーナーのガス吹出口の
中心軸をこの軸とスート母材の回転中心軸とに垂直な方
向にずらして配置してな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】本願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ＶＡＤ法でセンターコア
部、サイドコア部およびクラッド部を有する二重コア型
分散シフトファイバ用スート母材上にスートを堆積させ
る光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方
法については、四塩化けい素などの原料ガスを酸水素火
炎バーナーに送入し、この火炎中での火炎加水分解で発
生したシリカ微粒子（以下スートと略記する）の流れ
（以下スート流という）を直立し、回転している耐熱性
の担体（スート母材）上に堆積させ、この担体を順次上
方に引上げてここに多孔質ガラス母材を成長させるとい
う方法がＶＡＤ法として公知とされている。
【０００３】しかし、このＶＡＤ法についても図４に示
したように、この酸水素火炎バーナーをセンターコア用
バーナーとサイドコア用バーナーおよびクラッド用バー
ナーに分割し、センターコア用バーナーからのスート流
でセンターコア部を形成し、サイドコア用バーナーから
のスート流をこのセンターコア部上に堆積してサイドコ
ア部を形成したのち、クラッド用バーナーからのスート
流をサイドコア部上に堆積して光ファイバ用多孔質ガラ
ス母材を作ることも知られており、このようにして製造
された二重コア型の分散シフトファイバのコア部の屈折
率分布は図３に示したように、屈折率がｎ1 であるセン
ターコア６、屈折率がｎ2 であるサイドコア７、および
屈折率がｎ3 であるクラッド８からなるものとなり、こ
れらの屈折率はｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来は図４のバーナー
の配置において、図６に示したようにサイドコア用バー
ナーのガス吹出口の中心軸と成長中のスート母材の回転
中心軸とが交差するようにサイドコア用バーナー14を配
置して２重コア型の多孔質ガラス母材を作成すると、前
記した図３に示したような理想的な屈折率分布をもつも
のが得られず、このものは図７に示したようにサイドコ
アの屈折率分布が乱れた状態のものとなるので、これを
透明ガラス化した光ファイバ用母材から紡糸して得た光
ファイバは分散特性を精度よく制御することが非常に困
難になるという問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
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
に関するものであり、これはセンターコア部を形成する
センターコア用バーナーとサイドコア部を形成するサイ
ドコア用バーナーを備え、これらのバーナーに原料ガス
と可燃性ガスおよび支燃性ガスを流し、この可燃性ガス
に点火して火炎を形成させて原料ガスをこの火炎中で火
炎加水分解して形成したスート流を、センターコア部お
よびサイドコア部を一体化して回転している二重コア型
光ファイバ用スート母材に堆積させて多孔質ガラス母材
を製造する方法において、サイドコア用バーナーのガス
吹出口の中心軸をこの軸とスート母材の回転中心軸とに
垂直な方向にずらして配置してなることを特徴とするも
のである。
【０００６】すなわち、本発明者らはサイドコア部の屈
折率分布が均一で、分散特性の再現性、制御性がすぐれ
た光ファイバ用母材を製造するための多孔質ガラス母材
の製造方法を開発すべく種々検討した結果、サイドコア
部の屈折率分布を均一なものとするには図６のようにサ
イドコア用バーナーのガス吹出口の中心軸が成長中のス
ート母材の回転中心軸と交差するようにすると、サイド
コア部の屈折率分布が図７に示したように乱れたものに
なってしまうのであるが、このサイドコア用バーナーの
ガス吹出口の中心軸をこの軸とスート母材の回転軸とに
垂直な方向にずらして配置すると、サイドコア用バーナ
ーのガス吹出口の中心軸と成長中のスート母材の回転中
心軸とが交差しなくなるので、得られた多孔質ガラス母
材のサイドコア部が図３に示したような理想的な屈折率
分布をもつものになるということを見出し、このサイド
コア用バーナーのガス吹出口の中心軸とスート母材の回
転中心軸とのずれとこのガス吹出口の内径との関係、サ
イドコア用バーナーの角度についての研究を行なって本
発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述する。
【０００７】
【作用】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センタ
ーコア用バーナーとサイドコア用バーナーに原料ガスと
可燃性ガスおよび支燃性ガスを流し、この火炎中で原料
ガスを火炎加水分解して形成させたスート流を、センタ
ーコア部とサイドコア部を一体化して回転している二重
コア型光ファイバ用スート母材に堆積させて多孔質ガラ
ス母材を製造する方法において、サイドコア用バーナー
のガス吹出口の中心軸をこの軸とスート母材の回転中心
軸とに垂直な方向にずらして配置することを特徴とする
ものであるが、これによればサイドコア用バーナーのガ
ス吹出口の中心軸と成長中のスート母材の回転中心軸と
が交差しなくなるので、得られる多孔質ガラス母材のサ
イドコア部における屈折率分布が図３に示したような理
想的なものになるという有利性が与えられる。
【０００８】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、これは上記したようにサ
イドコア用バーナーのガス吹出口の中心線をこの軸とス
ート母材の回転中心軸とに垂直な方向にずらして配置し
たものであるが、これは従来法では図４に示したように
反応装置11に設置してあるスート母材12にセンターコア
用バーナー13、サイドコア用バーナー14からのスート流
を堆積させてスート母材12を成長させ、成長終了後にク
ラッド用バーナー15からのスート流を堆積させてここに
クラッド層を形成させるのである。この場合、各バーナ
ーにはガラス原料ガス(SiCl4) と可燃性ガス（Ｈ2 ）お
よび支燃性ガス（Ｏ2 ）が供給され、センターコア用バ
ーナーおよびサイドコア用バーナーには原料ガスのSiCl
4 のほかに屈折率ｎ、ｎ2 に応じて必要量のドープ原料
ガス(GeCl4) が供給され、したがってセンターコア部、
サイドコア部、クラッド部の屈折率は上記したようにｎ
1＞ｎ2 ＞ｎ3 となるのであるが、屈折率調整を目的と
したドープ剤の形態にはGeO2微粒子と Si-Ge-O固溶体の
２種類があり、このうちのGeO2微粒子は脱水工程で揮散
するため屈折率調整には殆ど寄与しないので、実質的に
屈折率調整に寄与するのは Si-Ge-O固溶体である。この
場合にはこれらのバーナーは図５（ａ）に示したように
内径Ｄのバーナー中心にガス吹出口16が設けられている
が、この Si-Ge-O固溶体のバーナー半径方向の濃度分布
はこのガスの吹出口の中心からのズレに対応して図５
（ｂ）〜（ｄ）のようになっていることを発見した。
【０００９】したがって図５（ｂ）の場合には図６に示
したようにサイドコア用バーナーのガス吹出口の中心線
17と成長中のスート母材12の回転中心軸18とが交差する
ように配置してあるので、図７に示したようにこのサイ
ドコア部19の屈折率分布が乱れた状態になり、そのため
に、この多孔質ガラス母材を加熱透明化して得た光ファ
イバ用石英ガラス母材を紡糸して得られた光ファイバは
その分散特性を精度良く制御することができなくなると
いう不利がある。
【００１０】しかし、本発明にしたがって、図１（ａ）
に示したようにサイドコア用バーナー２をスート母材１
に傾斜して設け、サイドコア用バーナー２のガス吹出口
の中心軸３をこの軸とスート母材の回転軸とに垂直な方
向にずらして、図１（ｂ）に示したようにサイドコア用
バーナー２のガス吹出口３の中心軸４がスート母材１の
回転中心軸５と交差しないようにすると、堆積面におけ
る Si-Ge-O固溶体の濃度分布が図５（ｃ）に示すように
均一な分布をもつということからこのようにして作られ
たセンターコア部６、サイドコア部７、クラッド部８か
らなる多孔質ガラス母材の屈折率分布は図３に示したよ
うにセンターコア部８、サイドコア部９、クラッド部10
がそれぞれ理想的な屈折率分布をもつものになるという
有利性が与えられる。
【００１１】また、この場合におけるサイドコア用バー
ナー２のスート母材１に対する傾斜角はこれが０°以
下、60°以上であるとスート母材に対するスートの堆積
量のコントロールが困難となることから０〜60°とする
ことがよいし、このサイドコア用バーナー２のガス吹出
口の内径をＤ、サイドコア用バーナー２のガス吹出口の
中心線４とスート母材１の回転中心軸５とのずれをＸと
したときのＸとＤとの比Ｘ／Ｄはこれが0.01以下ではそ
の効果が無く、これが 0.5を超えるとバーナーがターゲ
ットから外れて図５（ｄ）に示すように Si-Ge-O固溶体
の濃度が低下するためにスート母材に対するスートの堆
積効率が悪くなるので、これは 0.01＜Ｘ／Ｄ≦0.5 の範囲となるようにすることがよい。なお、このサイド
コア用バーナー２のガス吹出口３の直径Ｄは５〜15mmφ
の範囲とすることがよい。
【００１２】
【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 センターコア部を形成するセンターコア用バーナー、サ
イドコア部を成形するサイドコア用バーナーおよびクラ
ッド部を形成するクラッド用バーナーの３本のバーナー
を用いることとし、センターコア用バーナー、サイドコ
ア用バーナー、クラッド用バーナーをそれぞれスート母
材に対して60°、30°、０°の角度で設置し、このサイ
ドコア用バーナーのガス吹出口の中心軸がスート母材の
回転軸とが交差しないように、サイドコア用バーナーを
スート母材の半径方向にＸだけずれて配置した。
【００１３】ついで、このスート母材中心軸に対するサ
イドコア用バーナーのガス吹出口の中心軸とのずれをＸ
を次第に大きくなように変化させて各Ｘ／Ｄ（Ｄは吹出
口の直径＝10mm）に対応するスート母材を形成して多孔
質ガラス母材を作成し、これを 1,500°に加熱して透明
ガラス化して光ファイバ用合成石英母材を作り、その屈
折率分布をしらべたところ、Ｘ／Ｄが 0.1〜0.4 のとき
には図２（ａ）に示したように屈折率分布が略々均一な
ものを得ることができ、またそのゼロ分散波長λ0 の長
さ方向20kmの変化をみたところ、図２（ｃ）が得られ、
一定の値を示していた。一方Ｘ／Ｄが 0.5以上となって
Ｘが吹出口の半径以上になると、スート流がそれて堆積
に寄与するスート量が急激に減少するために、図２
（ｂ）に示したように屈折率分布は略々均一であったが
所定のサイドコア径を確保することが難しくなったの
で、このＸ／Ｄは 0.5以下とすることが好ましいことが
確認された。
【００１４】
【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
センターコア部を形成するセンターコア用バーナーとサ
イドコア部を形成するサイドコア用バーナーを備え、こ
れらのバーナーに原料ガスと可燃性ガスおよび支燃性ガ
スを流し、この可燃性ガスに点火して火炎を形成させて
原料ガスをこの火炎中で火炎加水分解して形成させたス
ート流を、センターコア部およびサイドコア部を一体化
して回転している二重コア型光ファイバ用スート母材に
堆積させて多孔質ガラス母材を製造する方法において、
サイドコア用バーナーのガス吹出口の中心軸をこの軸と
スート母材の回転中心軸とに垂直な方向にずらして配置
してなることを特徴とするものであるが、このようにす
ると、サイドコア部の屈折率分布が均一で、分散特性の
再現性、制御性の優れた二重コア型光ファイバ用多孔質
ガラス母材を容易に得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】（ａ）は本発明による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り、（ｂ）はこのものの
サイドコア用バーナーのガス吹出口の中心線とスート母
材の回転中心軸とのずれを示す縦断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はいずれも実施例で得られた多
孔質ガラス母材の屈折率分布図を示したのもであり、
（ｃ）はゼロ分散波長（λ0 ）の長手方向の変化を示し
たものである。
【図３】本発明により得られた多孔質ガラス母材の理想
的な屈折率分布を示したのもである。
【図４】従来法による多孔質ガラス母材製造装置の縦断
面図を示したのもである。
【図５】（ａ）はそのガス吹出口の斜視図を示したのも
であり、（ｂ）〜（ｄ）はサイドコア用バーナーのガス
吹出口の中心軸からのズレＸ／Ｄにおける Si-Ge-O固溶
体のバーナー半径方向の濃度分布図を示したものであ
る。
【図６】従来法におけるサイドコア用バーナーのガス吹
出口の中心線とスート母材の回転中心軸との交差を示す
縦断面図を示したものである。
【図７】従来法で得られた多孔質ガラス母材の屈折率分
布図を示したものである。
【符号の説明】
１，12…スート母材、 ２，14…サイドコア用バーナー、 ３…サイドコア用バーナーのガス吹出口、 ４，17…サイドコア用バーナーのガス吹出口中心軸、 ５，18…スート母材の回転中心軸、 ６…センターコア部の屈折率分布、 ７，19…サイドコア部の屈折率分布、 ８…クラッド部の屈折率分布、 11…反応容器、 13…センターコア用バーナー、 15…クラッド用バーナー、 16…サイドコア用バーナーのガス吹出口。
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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】センターコア部を形成するセンターコア用
    バーナーとサイドコア部を形成するサイドコア用バーナ
    ーを備え、これらのバーナーに原料ガスと可燃性ガスお
    よび支燃性ガスを流し、この可燃性ガスに点火して火炎
    を形成させて原料ガスをこの火炎中で火炎加水分解して
    形成させたスート流を、センターコア部およびサイドコ
    ア部を一体化して回転している二重コア型光ファイバ用
    スート母材に堆積させて多孔質ガラス母材を製造する方
    法において、サイドコア用バーナーのガス吹出口の中心
    軸をこの軸とスート母材の回転中心軸とに垂直な方向に
    ずらして配置してな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。
  2. 【請求項２】サイドコア用バーナーのガス吹出口の中心
    軸とスート母材の回転中心軸とのずれＸと、サイドコア
    用バーナーのガス吹出口の内径Ｄとの比が0.01＜Ｘ／Ｄ
    ≦0.5 である請求項１に記載した光ファイバ用多孔質ガ
    ラス母材の製造方法。
  3. 【請求項３】サイドコア用バーナーが０〜60°の角度で
    設置されている請求項１または２に記載した光ファイバ
    用多孔質ガラス母材の製造方法。
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