JPH11116263A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法

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JPH11116263A
JPH11116263A JP28216197A JP28216197A JPH11116263A JP H11116263 A JPH11116263 A JP H11116263A JP 28216197 A JP28216197 A JP 28216197A JP 28216197 A JP28216197 A JP 28216197A JP H11116263 A JPH11116263 A JP H11116263A
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burners
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fiber preform
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Kazumasa Osono
和正 大薗
Koki Nasuno
好己 奈須野
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラックが生ずることなしに直径φ200m
m程度の大径の光ファイバ母材を安定して製造する。 【解決手段】 両端支持されて回転する棒状のコア部1
の外周に、バーナの酸水素火炎により生成したガラス微
粒子を吹き付け、コア部1とバーナとをコア部1の軸方
向に相対移動させコア部1の外周に長手方向に沿って多
孔質のスート層4を順次堆積成長させる光ファイバ母材
の製造方法において、少なくとも2本のバーナ3,5を
設け、スート層4の長手方向の位置に応じて各バーナ
3,5を制御して、ガラス微粒子を発生させて堆積させ
る動作をさせたり、ガラス微粒子の発生を抑制して堆積
したスート層4を加熱してそのかさ密度を高くする動作
をさせたりする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの原料
となる光ファイバ母材を製造する製造方法に係り、特に
大径の多孔質のスート層を持った母材を高精度に製造で
きる光ファイバ母材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、1.3μm帯零分散シングルモー
ドファイバ(SMF)や、1.55μm帯零分散ファイ
バ(DSF)の需要が増加し、それにつれてそれらファ
イバの母材の大型化が必要になってきた。これら光ファ
イバの製造方法としてはVAD法による外付け全合成法
が知られている。
【0003】この外付け全合成法は、図4に示すよう
に、透明ガラスロッドであるコア部1の両端をチャック
2で支持しながら一定の連度で回転させつつコア部1の
長手方向に一定の速度で往復運動させる。一方、バーナ
3にガラス原料ガスとして四塩化硅素と燃焼用ガスとし
て酸水素ガスを供給し、燃焼ガスの火炎による加水分解
反応によりガラス微粒子を合成し、コア部1の外周部に
円柱状の多孔質のスート層4を堆積させる。なお、バー
ナ3を固定しておき、コア部1を往復運動させても同様
である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
の低コスト化を図るためには1回の作業で長尺(100
0km程度)の光ファイバを得ることができる大型の母
材を作る方が有利である。
【0005】このような大型の母材を得るためには、光
ファイバ母材(以下、特別の場合を除き、単に母材とい
う。)母材の長さを長くするか、あるいは太さを太くす
る必要がある。母材を長くすることは、製造装置が母材
の長手方向に長いものになり、スペース効率が悪く、母
材の運搬も困難になるので、一般的には母材の大型化は
太径化により行う。
【0006】しかしながら、従来の光ファイバ母材の製
造方法で大径の母材を製造しようとすると、徐々に多孔
質のスート層4の外径を太らせて所定の外径まで堆積さ
せる過程において、その外径がφ100を越える付近で
クラックを生ずるという問題がある。したがって、従来
の製造方法では太径の母材の製造が不可能である。
【0007】ここで、本願発明者はクラックの発生する
原因について鋭意調査検討したところ、スート層4に発
生するクラックは、スート層4の両端のテーパー部4a
から生じてスート層4の長手方向に進行することがわか
った。スート層4の平行部(円柱部)ではバーナ3の火
炎は常に直角に当たるが、両端のテーパー部4aはテー
パー角度が存在するので火炎は直角には当たらず、しか
も火炎の流れが外側に向かってしまうので火炎の当たら
ない部分にガラス微粒子が堆積してしまい、その部分の
かさ密度が他の部分に比べて低くなっていることがわか
った。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、クラックが生ずることなしに直径φ200mm程度
の大径の母材を安定して製造することができる光ファイ
バ母材の製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の光ファイバ母材
の製造方法は、両端支持されて回転する棒状のコア部の
外周に、バーナの酸水素火炎により生成したガラス微粒
子を吹き付け、前記コア部とバーナとをコア部の軸方向
に相対移動させ前記コア部の外周に長手方向に沿って多
孔質のスート層を順次堆積成長させる光ファイバ母材の
製造方法において、少なくとも2本のバーナを設け、前
記スート層の長手方向の位置に応じて前記各バーナを制
御して、前記ガラス微粒子を発生させて堆積させる動作
をさせたり、ガラス微粒子の発生を抑制して堆積したス
ート層を加熱してそのかさ密度を高くする動作をさせた
りすることを特徴とする。
【0010】上記光ファイバ母材の製造方法において、
バーナへの原料ガスの供給を抑制し堆積したスート層を
加熱してそのかさ密度を高くする動作をさせるスート層
の長手方向に沿った動作範囲(ΔL)と2本のバーナの
スート層の長手方向に沿った間隔(Δd)との関係がΔ
L>Δdとなるように制御するとともに、スート層の直
径(D)と前記ΔLとの関係がΔL>Dとなるように制
御するようにしてもよい。
【0011】本発明の製造方法では、例えば、バーナが
スート層の両端部にさしかかった際にバーナのガス流量
を制御しガラス微粒子の発生を抑制して堆積した多孔質
のスート層を加熱してそのかさ密度を高くする動作をさ
せれば、スート層の両端のテーパー部のかさ密度を高く
することができる。これにより、テーパー部にクラック
が発生することが防止でき、したがってスート層の全体
にクラックが伝搬することが防止できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態にか
かる光ファイバ母材の製造方法について添付図面に基づ
いて説明する。
【0013】図1に示すように、本光ファイバ母材の製
造方法は、従来と同様に両端支持されて回転する棒状の
コア部1の外周に、2本のバーナ3,5の酸水素火炎に
より生成したガラス微粒子を吹き付け、コア部1とバー
ナ3,5とをコア部1の軸方向に相対移動させコア部1
の外周に長手方向沿って多孔質のスート層4を順次堆積
成長させるものである。そして、本製造方法は、多孔質
のスート層4の長手方向の位置に応じて各バーナ3,5
を制御して、ガラス微粒子を発生させて堆積させる動作
をさせたり、ガラス微粒子の発生を抑制して堆積した多
孔質のスート層4を加熱してそのかさ密度を高くする動
作をさせたりするようにしている点が従来とは異なる。
【0014】本製造方法に使用される製造装置は以下の
ように構成される。コア部1は透明ガラスロッドからな
り、光ファイバのコア部を含んでいる。コア部1の両端
には石英製のダミー棒10が接続されている。ダミー棒
10には多孔質のスート層4のテーパー部が堆積させら
れる。ダミー棒10の先端にはチャック2が固定されて
いる。チャック2には図示しない回転駆動機構が連結さ
れており、コア部1は両端で各チャック2で支持されな
がら一定速度で回転させられるとともに、コア部1の長
さ方向に往復トラバース動作させられるようになってい
る。バーナ3,5はバーナ支持台7に保持されている。
バーナ支持台7は、バーナ3,5がコア部1及びコア部
1に堆積されたスート層4に対して近接あるいは離間で
きるようにコア部1に交差する方向に前進あるいは後退
できるようになっている。バーナ3の側方にはスート層
4の外径を測定するためのリング状の測定器6が配置さ
れている。この測定器6はスート層4の長手方向の外径
を常時測定するようになっている。測定器6の出力信号
はコンピュータ8に入力されて演算処理され、この演算
結果に基づいてスート層4の外面とバーナ3,5の先端
との間隔が所定の一定値になるように、バーナ支持台7
の移動を制御するようになっている。
【0015】本実施の形態では、前記コア部1としてφ
35mm、長さ1600mmの透明ガラスロッドを用
い、その両端にφ35mm、長さ500mmのダミー棒
10を接続し、コア部1を40rpmで回転させなが
ら、200mm/分の速度で往復移動をさせた。2本の
バーナ3,5としては、図2に示すようなマルチバーナ
を用いた。このバーナ3,5は複数のノズル3a,5a
を同心状に配置されて構成されている。コア部1の長手
方向に沿った各バーナ3,5の相互の間隔(Δd)は1
10mmになっている。この間隔は110mmに限定さ
れるものではないが、この間隔が狭すぎると2本のバー
ナ3,5から発する火炎同士が干渉を起こし、堆積効率
を著しく低下させるので最低でも80mm以上にするこ
とが望ましい。2本のバーナ3,5を離し過ぎるとスー
ト層4の両端に形成されるテーパー部4aが長くなり全
体として材料歩留まりが低下するので、当該間隔は15
0mm以下にすることが望ましい。
【0016】また、バーナ3,5の先端とスート層4の
外表面との距離が常に130mmになるようにバーナ支
持台7を移動制御させるように設定した。この距離を一
定にする理由はバーナ3,5の火炎中で成長するガラス
微粒子を常に一定にし、多孔質のスート層4の径方向で
均一なスート層4を堆積させるためである。この距離に
限定されるものではないが、この距離は80〜200m
m範囲が適正である。なぜなら当該距離が80mm以下
になるとバーナ3,5の先端とスート層4との外面との
距離が近すぎてバーナの劣化が速くなり望ましくなく、
200mm以上になるとバーナ3,5の火炎の指向性が
低下し堆積効率が低下するからである。かさ密度を高く
する動作範囲(ΔL)はφ200mmの母材を作るので
200mmとした。
【0017】バーナ3,5に供給するガラス原料ガス
(四塩化硅素)と燃焼ガス(水素)、助燃ガス(酸素)
の流量を、ガラス微粒子を堆積させるためのもの(以
下、スート堆積用という。)と、堆積した多孔質のスー
ト層を加熱してそのかさ密度を高くするためのもの(以
下、スートかさ密度増大用という。)の2つの組み合わ
せで設定した。本実施の形態では、スート堆積用のガス
供給条件として四塩化硅素40g/分、酸素を40リッ
トル/分、水素を95リットル/分を設定した。スート
かさ密度増大用のガス供給条件としては四塩化硅素1g
/分、酸素を40リットル/分、水素を95リットル/
分を設定した。図3に示すように、スート層4の長手方
向の位置に応じて、スート層4の平行部では上記スート
堆積用の条件、スート層4の両端のテーパー部4aでは
スートかさ密度増大用の条件と切り換えて各バーナ3,
5による燃焼を制御するようにしている。
【0018】次に本実施の形態の作用について説明す
る。
【0019】まず、コア部1の両端にダミー棒10を取
り付けチャック2を回転駆動機構に取り付けてコア部1
を往復トラバース運動させる。次いでバーナ3,5に四
塩化硅素、酸素、水素を送り燃焼させて、ガラス微粒子
を生成させ、コア部1の外周に堆積させて多孔質のスー
ト層4を生成させる。
【0020】ここで、本実施の形態では図3に示すよう
にバーナ3,5の燃焼を制御する。
【0021】図3(1)は、スート層4が左へ移動し、
右側のテーパー部4aがバーナ5の前にきた時の状態を
表している。バーナ5はスート層4のテーパー部4aが
くると、そのガス流量条件をスート堆積用のガス供給条
件から、スートかさ密度増大用のガス供給条件に切り換
える。スート層4がΔLだけ右側に移動し、さらに反転
して左側にΔL移動するまで、スートかさ密度増大用ガ
ス供給条件を維持する。そして、スート層の平行部がバ
ーナー5の前に来た時にスート堆積用のガス供給条件に
切り換わる。一方、この間、他方のバーナ3のガス流量
条件は常にスート堆積用のガス供給条件を維持してい
る。
【0022】図3(2)は、スート層4の平行部が2本
のバーナ3,5の前に位置する状態を表すものである。
2本のバーナ3,5ともガス流量条件はスート堆積用の
ガス供給条件に設定されている。
【0023】図3(3)は、スート層4が右へ移動し、
左側のテーパー部4aがバーナ3の前にきた時の状態を
表す。図3(1)とは反対に、今度はバーナ3が、スー
ト層4がΔLだけ右側に移動しさらに反転して左側にΔ
L移動するまで、スートかさ密度増大用のガス供給条件
を維持している。
【0024】このようにスート層4を往復トラバース運
動させて、スート層4の外径がφ200mmになるまで
堆積を行なった。堆積時間は約25時間であり外径φ2
00mm、スート層4の平行部1600mm、両端のテ
ーパー部4aは左右それぞれ200mmとなった。ま
た、この堆積過程においてスート層4にはクラックはま
ったく生じることがなかった。
【0025】なお、上記実施の形態ではバーナ3,5を
固定し、多孔質のスート層4を左右に往復トラバースさ
せるようにしたが、多孔質のスート層4を固定し、2本
のバーナ3,5を支持するバーナー支持台7を往復トラ
バース運動させるようにしてもよい。
【0026】また、安定して光ファイバ母材製造するた
めには、バーナへの原料ガスの供給を抑制し堆積したス
ート層を加熱してそのかさ密度を高くする動作をさせる
多孔質のスート層の長手方向に沿った動作範囲(ΔL)
と2本のバーナの長手方向に沿った間隔(Δd)との関
係がΔL>Δdとなるように制御するとともに、スート
層の直径(D)と前記ΔLとの関係がΔL>Dとなるよ
うに制御することが好ましい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ母材の製造方法では、クラックが生ずることなしに、
直径φ200mm程度の大径の母材を安定して製造する
ことができ、光ファイバの生産効率が上がり、光ファイ
バの低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の光ファイバ母材の製造
方法に使用される製造装置を示す概略図である。
【図2】図1の製造装置に使用されるバーナの拡大図で
ある。
【図3】図1に示された製造装置を用いて光ファイバ母
材を製造する方法を示す図である。
【図4】従来の光ファイバ母材の製造方法を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 コア部 2 チャック 3 バーナ 4 スート層 4a テーパー部 5 バーナ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両端支持されて回転する棒状のコア部の
    外周に、バーナの酸水素火炎により生成したガラス微粒
    子を吹き付け、前記コア部とバーナとをコア部の軸方向
    に相対移動させ前記コア部の外周に長手方向に沿って多
    孔質のスート層を順次堆積成長させる光ファイバ母材の
    製造方法において、少なくとも2本のバーナを設け、前
    記スート層の長手方向の位置に応じて前記各バーナを制
    御して、前記ガラス微粒子を発生させて堆積させる動作
    をさせたり、ガラス微粒子の発生を抑制して堆積したス
    ート層を加熱してそのかさ密度を高くする動作をさせた
    りすることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記請求項1記載の光ファイバ母材の製
    造方法において、バーナへの原料ガスの供給を抑制し堆
    積したスート層を加熱してそのかさ密度を高くする動作
    をさせるスート層の長手方向に沿った動作範囲(ΔL)
    と2本のバーナのスート層の長手方向に沿った間隔(Δ
    d)との関係がΔL>Δdとなるように制御するととも
    に、前記スート層の直径(D)と前記ΔLとの関係がΔ
    L>Dとなるように制御することを特徴とする光ファイ
    バ母材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113387558A (zh) * 2021-06-30 2021-09-14 杭州富通通信技术股份有限公司 预制棒的加工工艺
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