JPH08310823A - ガラス母材の火炎研磨方法 - Google Patents
ガラス母材の火炎研磨方法Info
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Abstract
的に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法において、
前記ガラス母材表面火炎研磨温度を検知し、温度がほぼ
一定となるように酸水素ガス流量または移動速度を制御
しながら火炎研磨することを特徴とするガラス母材の火
炎研磨方法。 【効果】ガラス母材の長手方向全長にわたって均一な研
削、研磨量を得ることができ、コア径/クラツド径の比
率を母材全長で均一化できるので、特にカットオフ波長
のバラツキを小さくするのに有効となる。
Description
なくし、表面を平滑にするための火炎研磨方法に関し、
特にガラス母材の長手方向全長にわたって均一な研削、
研磨量を得るための火炎研磨方法に関する。本発明の方
法は例えば光ファイバ用ガラス母材等の高い表面平滑度
を求められるガラス母材等に好適に利用できる。
して、VAD法(Vapor Phase Axial
Deposition)法がある。この方法は、図4
に示すように回転する石英ロッド6または出発棒の外周
または先端に酸水素バーナーの火炎8中にて合成したS
iO2 ガラス微粒子を堆積させ、軸方向に多孔質ガラス
母材7を形成した後、該多孔質ガラス母材7を加熱透明
化処理するものである。得られた透明ガラス体の表面は
数μm程度の凹凸が存在するため、図3に示すように酸
水素バーナ4にて透明ガラス母材5の表面を火炎研磨
し、平滑な表面を得ていた。この火炎研磨の際の旋盤1
は横型であり、透明ガラス母材5を支持棒9に取り付
け、該支持棒9をチャック2により旋盤1に固定して酸
水素バーナ4を移動させながら火炎研磨する方法が主流
であった。
コスト化の観点から、母材を太径あるいは長尺にするこ
とによる大型化が進んでいる。ガラス母材が大型化する
と熱容量が大きくなり、母材表面を火炎研磨したとき、
開始端と終了端では母材表面温度に差が生じて終了端ほ
ど温度が高くなる結果、火炎研磨による研削量に差が生
じる。すなわち、ガラス母材長手方向で外径が一定でな
くなり、終了端側で研磨量が多くなるのでその分細くな
るため、光ファイバプリフオームの特性が長手方向で変
化するという課題があった。具体的には、図8に示すク
ラツド径/コア径の比率D/dが長手方向で変化するた
め、カットオフ波長が変動する問題があった。
決する手段として、1)回転するガラス母材表面を該ガ
ラス母材と相対的に移動する酸水素炎にて火炎研磨する
方法において、前記ガラス母材表面の火炎研磨温度を検
知し、該火炎研磨温度がほぼ一定となるように酸水素ガ
ス流量または相対的移動速度を制御しながら火炎研磨す
ることを特徴とするガラス母材の火炎研磨方法、及び
2)上記ガラス母材表面の火炎研磨温度が1400℃以
上となるように酸水素ガス流量または相対的移動速度を
制御することを特徴とする上記ガラス母材の火炎研磨方
法を提供する。
図であり、図3との共通符号は図3と同様を意味し、
「火炎研磨中のガラス母材5の表面温度(本発明におい
てこの温度を火炎研磨温度という)」を温度検知器3に
より検知して、該火炎研磨温度が一定となるように酸水
素バーナ4に供給する酸水素ガス流量を制御するか、あ
るいは該酸水素バーナ4の移動速度を制御する。9は支
持棒、10はバーナ移動台である。
の概略図であり、図1と共通符号は同じ意味を表す。透
明ガラス母材5は垂直にチャック2により把持され旋盤
1に固定され、温度検知器3によりガラス母材表面の火
炎研磨温度を測定し、該火炎研磨温度が一定となるよう
にコントローラ11によりガラス母材5の移動速度を調
整している。図中12はチャック支持用フレームであ
る。
温度をガラス母材長手方向に渡ってほぼ一定に保ことが
できるので、研磨量(研削量)を一定に保つことができ
る。これにより、クラツド径/コア径の比率(D/d)
は母材長手方向全長に渡ってほぼ一定となり、カットオ
フ波長のバラツキを低減するのに非常に有効である。
の式 (1)で表される。
(μm),n:石英の屈折率(1.45),△:コア/
クラツドの比屈折率差 である。
コア径(D/d)」を用いて、下記数2の式 (2)に書換
えられる。
る。式 (2)より、カットオフ波長λcと(D/d)との
間に反比例の関係があることがわかる。従って、(D/
d)を一定に保つことがカットオフ波長を一定値に保つ
うえで重要となる。
酸水素ガス流量を増減するか、母材または酸水素バーナ
の移動速度を変化させればよく、また凹凸の少ない平滑
表面を得るためには、火炎研磨温度が1400℃以上で
一定となるように制御することが好ましい形態である。
1400℃未満では冷却時にクラックを生じたり、表面
を十分平滑化できない。また火炎研磨温度の上限値とし
ては1900度であり、これを越えるとガラス表面が変
形してしまう。
するが、本発明はこれに限定されるところはない。 〔実施例1〕直径20mmφの石英ロッド上にVAD法
によりSiCl4 を原料として加水分解させることによ
り、外径160mmφ、長さ800mmのSiO2 ガラ
ス微粒子を堆積させた。次に該多孔質母材を焼結炉に挿
入し、1000℃から5℃/分の昇温速度で1600℃
まで昇温して透明ガラス化した。該ガラス母材の直径は
70mmφ、長さは650mmであった。このガラス表
面の凹凸を触針式の表面粗さ計で測定したところ凹凸は
3〜5μmであった。
5の両端に長径40mmφの支持棒を接続し、旋盤1の
チャック2で把持することにより図1に示すように水平
方向に該ガラス母材を固定した。酸水素バーナ4は水平
方向に移動できる構造になっており、図示は省略したが
ガラス母材を中心とする同心円の円周上に9本のバーナ
が配置されている。該ガラス母材の火炎研磨を以下に示
す条件にて実施した。酸水素バーナ4はガラス母材5の
左端部を始点とし、10mm/分の移動速度にて終点で
ある右端部まで移動させた。酸水素バーナには最初水素
230リットル/分、酸素80リットル/分を供給して
トラバースを開始した。水素流量を減量し、温度一定と
なるように制御した。本実施例における流量制御状態と
火炎研磨温度との関係を図5のグラフ図に示す。最終的
には水素流量を190リットル/分まで下げた。ここで
火炎研磨温度とは、火炎研磨中に温度検知器3によって
検出されたガラス母材表面の温度をいうが、例えば放射
温度計が使用できる。
検知器による温度情報を外部コントローラに入力し、予
め設定しておいた水素流量と火炎研磨温度の相関関係か
ら、得られた温度情報を基に水素流量を自動制御して、
ガラス母材長手方向の温度を均一にすることも可能であ
る。
水素バーナの移動速度を50mm/分とし、火炎研磨温
度が1300℃となるように流量条件を制御して表面研
磨した。ところが、冷却中に表面クラックが発生し、良
好な母材が得られなかった。
を作成し、このガラス母材について、火炎研磨温度測定
のための温度検知器を設置を除いた以外は実施例1と同
様の構成(すなわち図3の構成)で火炎研磨を実施し
た。その際、酸水素バーナに供給する水素流量は230
リットル/分、酸素流量は80リットル/分に固定し、
10mm/分の移動速度でトラバースさせた。火炎研磨
開始時には1600℃であった火炎研磨温度は、終了端
に達する頃には1680°まで上昇していた。その結
果、母材長手方向のガラス研磨量は開始端で0.3mm
であったものが終了端では0.8mmまで研削され、均
一な研磨ができなかった。
により直径90mmφ、長さ800mmのガラス焼結体
を得た。該焼結された透明ガラス母材は図2に示すよう
に支持棒9を介して上部をチャック2に垂直保持させ
た。このとき、酸水素バーナ4は固定され、ガラス母材
の垂直断面内に12本のバーナを配置させた。また、酸
水素バーナ4には、水素300リットル/分、酸素12
0リットル/分を供給し、該ガラス母材5は下部を始点
として、15mm/分の移動速度で下降させることによ
り、火炎研磨を開始した。火炎研磨温度は温度検知器3
により計測され、その温度情報を外部のコントローラ
(コンピュータを含む制御部)11に入力し、予めコン
トローラに設定しておいた図6に示す移動速度と火炎研
磨温度との相関関係から温度一定となるように、ガラス
母材の移動速度を制御した。
図に示す。最終移動速度は25mm/分であった。火炎
研磨温度は1650℃一定となるように制御した。火炎
研磨後のガラス母材表面の凹凸を実施例1と同様に調査
したところ、Rが0.5μmと十分平滑になっており、
母材長手方向の研磨量も全長0.4mmと均一に研磨で
きていることを確認した。
ガラス母材の研磨方法によれば、火炎研磨温度を検知
し、温度が長手方向全長に渡ってほぼ一定となるように
酸水素ガス流量または移動速度を制御するので、長手方
向全長のガラス表面研削量を一定に保つことができる。
その結果、クラツド径/コア径の比率(D/d)を母材
全長で均一化できるので、特にカットオフ波長のバラツ
キを小さくするのに有効となる。
る。
ある。
る。
と火炎研磨温度を示すグラフ図である。
フ図である。
速度の制御状態を示すグラフ図である。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 回転するガラス母材表面を該ガラス母材
と相対的に移動する酸水素炎にて火炎研磨する方法にお
いて、前記ガラス母材表面の火炎研磨温度を検知し、該
火炎研磨温度がほぼ一定となるように酸水素ガス流量ま
たは相対的移動速度を制御しながら火炎研磨することを
特徴とするガラス母材の火炎研磨方法。 - 【請求項2】 上記ガラス母材表面の火炎研磨温度が1
400℃以上となるように酸水素ガス流量または相対的
移動速度を制御することを特徴とする請求項1記載のガ
ラス母材の火炎研磨方法。
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1995
- 1995-05-15 JP JP11560295A patent/JP3678294B2/ja not_active Expired - Fee Related
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