JPS589838A - 誘電性光学導波管を二重るつぼから引抜く装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘電性光学導波管を引抜くために二重るつばに
組込まれた装置に関するものである。

誘電性光学導波管（以下単に導波管とも記す）の製造方
法の一つは二するつぼからクララｒ繊維を引き抜くこと
である。二重るつぼは引き抜きオリフィスを備えた内側
るつぼン含んだやはり引き抜きオリフィスを備えた外側
るつぼから構成されている。上記二重るつぼは誘電性光
学導波管のそれぞれ芯部及びクラッド部として用いられ
る二種類のガラスにより充填されており、かくて導波管
を通常の方法で引き抜（ことが出来る。誘電性光学導波
管製造用二重るつぼを使用する際の１要な問題点の一つ
はガラス内に気泡が生成されるということである。導波
管内に気泡が存在すると導波管の減衰がかなり大きくな
ってしまう。気泡生成の原因となるガスは二重るつぼ内
に溶融されたガラス内に閉込められているか、又は引き
抜き工程において二するつばの引き抜きノズル内に電気
分解的作用が誘起された結果生ずるものである。

本発明により、容器内に入れられた二重るりほど、前記
二重るつばは第２の引き抜き孔を有する第２るつぼ内に
位置する第１の引き抜き孔を有するＩｌｌるつばからな
り、前記第１と第２の孔は前記二重るつぼの低９１１部
に設けられ、前記容器を気密にシールするための装置と
、前記二重るつぼｔ加熱するための装置と、前記二重る
つは内に上から装入されるガラス棒の横の動き音訓する
ための案内装置と、前記容器にガスｌ供給又は前記容器
からがスを除去するために前記容器の内部と連通する孔
を有する誘電性光学導波管を引き抜くための装置が提供
されている。

前記二重るつぼは不活性な非酸性がスでとり囲むことが
好ましい。

此の技術により、電解的く形成される気泡が大きな程度
で除去され、そして非常に高い伝達能力が得られる。こ
の操作に適した代表的なガスは二酸化炭素である。閉じ
込められたガスは二するつぼｔ最初真空下で装荷し、ガ
ラスを真空下で溶融することにより減少することができ
る。此の方法は減圧のために非常に多くのガスの気泡を
解放することができる。しかしながらこの様に解放され
たガスの場合は閉じ込められたガスの場合と比較して、
大気圧に復帰したときにガラス内に容易に溶解されるこ
とが見出された。

二重るつはｔ使用して誘電性光学導波管′１に：Ｉｌ！
ｌ！造するのに関連した基本的諸問題の一つは溶解物中
罠泡が形成されるのｔ防止することである。このため引
抜き作業中において二重るつぼ内にガラスを充填する場
合にはかなりの注意を払わなければならない・更には気
泡が電気分解的に形成されるのを防止しなければならな
い。二重るつぼの両隔室は最初芯及びクラッド（装甲、
張り合せ）部分が作られる短い長さのがラス棒にて充填
される・もちろんタララドガラスを１外側隔室内へ入り
込み。

芯ガラスは内情隔室内へ入り込む。これらのガラス棒は
その溶解液から鉄棒を上向きに引き抜くことにより製造
される。この工程が第１図に例示されている。

溶解ガラス４がるつぼ５内で約２４時間の間微細化δれ
た後に、ガラス４はガラス溶解炉から除去され、その温
１１＋は例えば典型的なソーダ・硼酸シリコン化合−の
場合８００℃内外に低下し、この温度においてガラスの
粘度は１０３〜１０４ホアーズ程直である。水ジャケッ
ト２は溶解部分上において溶解部分から少なくともＩＣ
ＩＩの距離離れた所に置かれる。

ガラス乃至シリカ棒が溶解液中に降下され次に制御され
た速度で上昇させられ、かくて溶解ガラス液から棒３が
引上げられる・この際水ジャケットの存在により引上げ
られるガラス棒はかなり急速に固化する。典型的な引上
げ運［は２ｍ１時（太い棒の場合）〜１ｆｌ／分（細い
棒の場合）８１度に変化する。明らかに引上げ棒の直径
は引上げ速度及び溶解ガラスの粘度の関数である。この
様にして作られたガラス棒は時としてケーン（Ｃ＆’ｎ
＠ｍ茎）と呼ばれることがある。

上述の如くしてケーンが製作された後該ケーンはシリカ
チェーデとして貯蔵されその内部には乾燥窒素が流し込
まれる。該乾燥窒素はｒ遇されており、流量は１００ｃ
ｃ／分である・この様にすることにまりケーンの表面は
乾燥され、かくて１ＩＩｋ終製品の誘電性光学導波管内
に水が浸入するのが防止され、又ケーンが例えば遷移金
属等の如き不純物により汚染されるのが防止される。

引抜かれた誘電性光学導波管内に泡が形成される一つの
原因は二重るつぼの引抜きノズルの付近内で発生する電
気分解反応である。この不具合は二重るつはｔ取囲んで
いる大気から酸素ｌ排除することにより防止することが
出来る。この防止策は二重るつはｔ二酸化炭素乃至は例
えば窒素、アシインの如き不活性がスにより取囲んでや
るととにより実施出来るが、別法として一酸化炭素の如
き脱酸ガスを利用することも可能である。この行ｓＫお
ける流量その他の詳細については本明細薔ＷｔＲ中にて
説明することにする。

′繊維引抜き性Ｉ！において二重るつほにがラスを添加
する場合には添加行程中において気泡が形成されないよ
うにすることが必要である。このためＫはガスが混入す
るのを防止してやれば良い０これはガラス棒を溶解液中
にガラス棒ンゆっくりと送り込んでやることにより行な
うことが出来る。

３Ｗ〜１０ｍ（通常は６１１１１〜８ｍ）の直径を胃す
る棒に対しては１５〜！１０１ｇ＋／分の棒供給速度が
常に用いられる。この供給速度においては溶融ガラス表
面とガラス棒との間における凹凸高さく毛管現象による
）の関係は常に正である。即ちガラス表面はがラス棒の
端部に対して上昇した位置に来る。上述の速度より大き
な供給速度が用いられた場合には負の凹凸高さ関係が形
成される。即ちガラス棒は溶融液の表面を凹ませ１ｇ＆
泡は溶融ガラス表面がガラス棒壁面と会合する地点にお
いて閉込められる。この様な低速Ｉにおいてはガラス棒
はそれがガラ−溶融液に侵入する迄実質的に溶解されて
しまう。このために注意しないとガラス棒はそれが溶融
ガラス表面に侵入する際らせん彫物となってしまい、自
分自身の上にとぐろｔ巻く状態になり、気体の混入が起
り易くなる。このらせん形成効果はがラス棒を溶融ガラ
ス表面に対して実質的に９０°ンなす様に保持出来る案
内を設けることにより防止することが可能であるＯこれ
らの案内はもちろん溶融ガラス表面から十分陥れた所に
位置していなければならない。

二重るつぼを最初充填してやる間にガラス内に気泡が発
生するｔｖ減少・するための今一つの方法はガラスを真
空中において溶解してやる方法である。この場合二重る
つぼは真空中に置かれ、るつば内のガラス棒は乾燥され
、ガラス表面から脱がスしてやるためにゆっくり加熱さ
れ１次にガラス棒は溶解される。ガラスを真空中にて溶
解してやることにより多数個の気泡が解放きれる。しか
しながら、このガラスを溶Ｍ状態において大気圧に再び
接触させるとこれらの気泡は急速に分解してしまう、か
くて実質的に気泡の無い溶解液が得られる。

第２図には上述の方法が実現されている二するつばｔ含
んだ装置が示されている。内側寛６及び外側１１７Ｙ備
えた二重るつぼがシリカ炉壁９′ｔ′備えた縦型円筒炉
内に配設されている。二重るつほはベース板１５上に係
合しているシリカ円筒１３上に支持されている。シリカ
円筒１３上には６個のシリカ板１０が設けられており、
シリカ板の各各は中央穴ＶＷしている。この中央穴は積
層板の頂点く向けてその直径が減少している。頂点から
二枚目の板には割溝が切られており、この溝内には二す
るつほの引き抜きノズル８における温ｍＶ検出するため
のサーモカッゾル１１が配Ｒ’１Ｋｔｔている。積層板
１０の頂点には第二のシリカ円筒１２が定置されており
、この円筒により二するつほは直接支持されている。二
重るつほの巻部は円筒１２の頂点において電なり合って
いる。積層板１１は熱が下向きに放散されるのを防止す
るための熱的邪魔板として作用している。こうすること
により引き抜かれた誘電性光学導波管の再溶解が防止さ
れる。ベース板１５はオーリング１４によって炉壁９に
固定されており、該オーりング１４はざルト１８により
ベース板１５と環状板１６の間に押し付けられている。

ベース板１５及び環状板１６はパイプ１７ン介して水冷
されている。上部板２０はオーリング１９により炉壁９
上に保持されており、該オーリング１９はざルト２３＆
Ｃより上部板２０と環状板２１０間に取付けられている
。上部板２０及び環状板２１も又パイプ２２によって水
冷されている。がス取入ロバイブ２４は上部板２０中を
通過している。又二つの案内２６が上部破門に設けられ
ており、二重るつはｔ充填する時にケーｙｖ案内してい
る。これらの案内はジヨイント及びシールゾラグ２５に
よりシールされている。

二重るつぼ自体はプラチナ材から作られているのが好ま
しいが、シリカを用いることも可能である。

ベース板１５には中央穴３２が設けられており。

誘電性光学導波管は引き抜き工程中において該穴３２中
を通過している。この穴はオーリングシール３１１に：
備えたつは３０によってシールされている。このつぼ３
０の役目は二重るつぼからの滴を捕えて該ガラス溶解滴
が穴３２内に堆積するのｔ防止することである。炉はプ
ラチナ（９０１６）。

ロジウム（１０％）から形成され１円筒状炉壁９を取囲
んでいる巻１１２７により加熱されている。

上述の如く二重るつほのノズル８において電気分解作用
による気泡が発生するという不具合は二重るつはｔ二酸
化炭素及び−酸化炭素の雰囲気で取囲むことにより防止
することが可能である。これらのガスは第４図に示され
るガス供給管に接続されたパイプ２４Ｙ経由して二重る
つぼ内に供給されている。二酸化炭素はパルプ３５及び
図示せぬ流量メータを経由して円筒３３から管３７へと
供給されており、−酸化炭素はパルプ３６及び図示せぬ
流量メータを経由して円筒３４から管３７へと供給され
ている。二種類のガスは管３７において混合されており
１次にふるい３８中を通過している。ガスは次にシリカ
綿で充填したチューブ４８中ン通過している。このチュ
ーブは炉３９円において６００℃近辺の温度に加熱され
ている。

次にガスは径０．２５ミクロンの穴ン備えたフィルタ中
を通過し、ここから第２図に示される装置の取入ロチェ
ーデ２４へと通過している。上記ふるい３８は使用に先
立って乾燥窒素の逆流を通過させている。ふるいｔ通過
したガスは一６０℃付近の結露点に反応する水分ン含有
して−する。チューブ４８の目的は一酸化炭素内に存在
して％−亀る可能性のあるカルボニル化合１１１１Ｙ除
去することにある。

これらのカルボニル化合物は加圧下にお−１て一酸化炭
素と例えばニッケルの如き：Ｉｉ１移金属との閲σ）相
互作用によって形成される。

第２図に示される装置を使用する時には装置の上部及び
底部の両方を同時に大気に開口させないことが重要であ
る。もし同時に開口させると炉チ異−デ９内の不活性雰
囲気は煙突効果により急速に失なわれてしまう。もしス
トッパ２５が定置されており、ふるい３０が取外されて
底部が開口している場合にを工、二酸化炭素の流量ｖ１
６００＋Ｊ／分とした時雰囲気中には１５０／１００万
の濃度の酸素が含まれ、−ガニ酸化炭素の流量を５００
ｄ１分とした場合には炉チューブ９内の雰囲気内に＆Ｘ
１５００／１［１０万０Ｓ度の酸素が含まれる。

二酸化炭素の流量’に５０　Ｑｍ／分とし、これに５−
の−酸化炭素を添加すると炉チューデ内の酸素分圧は１
０−　気圧となる。この状態（即ち５００ＩＩＪ１分の
二酸化炭素流に５俤の一酸化Ｒ素を添加した状態）にお
いて底部を開口し、上部充填孔を半開（即ちストッパ２
５の一つｔ除去）にすると炉テエーデ８内の大気は１８
．５１の＃累を含んでおり、上部を閉じると、酸素分圧
は再び１０−９気圧になる。これらの数字からもわかる
様に炉９の上部及び底部は同時に開口するべきでない。

上部及び底ＭＹ閉じ、二酸化炭素の流量ｔ１６００＋ｊ
／分、−酸化炭素の流量を約５０１７分とすると酸素の
分圧は約１Ｑ−１１ｉ気圧となる。

二重るつほの充填作業中において上部は開口しており、
底部は閉じられている。この作業形態においてガス流量
は二酸化炭素が２０００ｄ／分でありこれに５０１１７
／分の一酸化炭素が添加されている。

二重るつほから繊維が引き抜かれている場合には第２図
の装置の上部はシールされており、つは３０は取除かれ
ている。この条件のもとで一酸化炭素ン５ｓ含んだ流量
５００ｉｕ／分の二酸化炭素流が得られる。

上述の装置においては誘電性光学導波管の典型的側ぎ抜
１を速［ｉＸ　０．１〜０．２　ｍ１秒テアルが５Ａ際
には０．０５〜７ｍ１秒の引き抜き速屓ン設定すること
が出来る。クラッドガラスにおいてはガラスの粘度は１
０３〜１０５ポアーズであり、芯ガラスにおいてはガラ
スの粘［は１０８〜１０”＆アーズである。ソーダ・硼
酸シリコン化合物ガラスに対する典型的粘度が三種類の
ガラスに対して温度の関数として示されている。この図
からもろがる様に二重るつほの典型的な作動温度は８０
０°ｃ〜９００℃の範囲とすることが出来る。

ガラスが二重るつぼ内に充填され、溶解されると、繊維
引き抜き作用はガラスの玉を形成し、これｔ動゛の作用
で自然落下させ、該ガラス玉を引き出し、これを所望の
引き抜き速度を与えるべく適−当な速度で回転している
ドラムに取りつけることにより開始することが出来る。

別法としてシリカ試片を二重るつほの口内に挿′大して
これン引張ることにより溶融ガラスの繊維を引き出し、
これを回転ドラムに取付けることも出来る。

本装置を使用し、これｔ再び異なるガラス用とし【用い
る場合にを１骸装置な完全に清掃する必要がある。この
清掃工程は次の諸段階から構成されている。

（１）　　二重るつぼは第２図に示される装置のＷＡｗ
ｉＬに維持され、ガラスはるつぼから滴下させられる。

（２）次にるつぼは第２図に示される装置から引き出さ
れ、逆さまにされ加熱炉内に挿入され、更に残りのがラ
スがるつぼから取出される。

（３）　　残存ガラスは硫酸（８０％）及びフッ素酸（
２０％）の沸騰液により二重るつはｔエツチングするこ
とにより除去される。

（４）　　全てのシリカ容器は希釈フッ素酸液によりエ
ツチングすることにより清掃される。

（５）全ての清掃工程の最終段階は該当機器を脱イオン
化水につけてその後乾燥炉内で乾燥することにより行な
われる。

真空中乃至は不活性ガス雰囲気において二重るつはＹ連
続的に充填するために第３図に示される充填装置を用い
ることが出来る。この装置は長円筒チューブ４０から構
成されており、該チューブ４０はガス供給口乃至室排気
口と°して用いることの出来る取入ロパイゾ４１を備え
ている。上記長円筒の下＠端部にはケーンジヨイント４
２が設けられており、該ジヨイント４２はケーンジョイ
ン２５上に装着することが出来る。円筒の上ｇ１４ｉ１
１６１部が配設されている。二重るつぼ内に供給すべき
ガ？Ｘ棒４５は座４４中ン通過している棒４６に取付ｆ
ｆＦ＞ｔＬル・座４４から落下するかもしれない汚物を
捕捉するために板４７が設けられている。棒４６は使用
時において適当な制御速度を以って下向きに駆動されて
おり、かくて棒４５は必要な速度で二重るつは円に供給
される。この作業は繊維を引き抜＜ＭＫ実施することが
可能で、か（て完全に連続した引き抜き作業χ行なうこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は＝するっホン充填するのに用いられる”ガラス
棒の羨造方法を例示する図。 第２図は誘電性光学導波管ン引き抜くための二重るつは
ｔ使用した本発明に係る装置の断面図。 絡３図は二重るつぼｔ半連続的に充填するための本発明
に係る充填組立体を示す図。 第４図は第３図の装置に接続して用いられるガス乾燥装
置を示す図。 ８１５図はソーダ・硼−〉痣ｙ＝’Ｑ化合物ガラスの粘
度と温度の関係χ示す図馨それぞれ示す。 ６、Ｔ：二重るつぼ、９：容器、１４，１５゜１６；１
９．２０．２１：気密シール製電。 ２７：加熱装置、２６：案内装置、２４：ガス取入口。 代理人浅村　皓 外名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 容器内に密閉された二重るつぼと、該二重るつぼは第２
   の引抜き孔ｖ１ｊする＠２るつば内に位置する第１の引
   抜き孔１に：有す、−る＠するつほからなり。 前記第１と第２の引抜き孔は前記二重るつほの低端部に
   設けられ、前記の容器を気密にシールするための装置と
   、前記二重るつぼｔ加熱するための装置と、前記二重る
   つばの中へ上から装入されるガラス棒の横の動きｔ制す
   るための案内装置と。 前記容器にガスを供給又は容器からガスを除去するため
   の前記容器の内部と連通する孔ＶＷする誘電性光学導波
   管を二するつばから引抜く装置。