JPS6046942A - 光フアイバ母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ母材の製造方法

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JPS6046942A
JPS6046942A JP15476883A JP15476883A JPS6046942A JP S6046942 A JPS6046942 A JP S6046942A JP 15476883 A JP15476883 A JP 15476883A JP 15476883 A JP15476883 A JP 15476883A JP S6046942 A JPS6046942 A JP S6046942A
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JP
Japan
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soot
torch
cladding
core
layer
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JP15476883A
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Hiroo Kanamori
弘雄 金森
Naoki Yoshioka
直樹 吉岡
Hisao Sato
久雄 佐藤
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/06Concentric circular ports
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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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】 本発明は光フアイバー用スート母材の製造方法に関し、
特にVAD法による単一モード型及びクラッドとコアを
有するマルチモード型光ファイバー用スート母材の製造
方法に関する。
(従来技術) 単一モード光ファイバ母材をVAD法により製造する際
には、第1図に示すような装置により、以下に示す原料
及びH2ガス02ガス不活性ガスを用いて多孔質ガラス
母材(以下スート母材という)を作製し、しかるのち該
スート母材を透明ガラス化するという方法が公知となっ
ておりすでに一般的に用いられている(特公昭56−1
09854、特公昭57−7S7037号公報)。
第1図に於いて1はコア用ガラス微粒子合成トーチ(以
下コア用トーチと呼ぶ)2及び3はクラッド用ガラス微
粒子合成トーチ(以下クラッド用トーチと呼ぶ)である
。ガラス原料としてはコアにSiO/4 、 Ge01
4を用い、クラッドにはSit:i/4を用いる。場合
によってはクラッドKSi(、l’4とふっ素化合物を
用いたり、或いはコアK 5iC1!4のみを用い、ク
ラッドに8i(l!4とふつ素化合物を用いる場合等が
ある。これらのガラス原料を酸・水素火炎中での火炎加
水分解反応によりガラス微粒子とし、該ガラス微粒子を
出発材5の端部処堆積させ、出発材5を回転させながら
、上方に引き上げていくことにより、スート母材4を軸
方向に成長させる。6は反応容器、7は排気系である。
以上のようにして作製したスート母材は加熱炉により脱
水及び透明化処理をし、単一モード光ファイバ用透明ガ
ラス母材を作製する。
このようにして得られた母材の屈折率分布の一例を第2
図(aJ〜(0)に示す。第2図(aJはコア用原料と
して5iC1!4とG a C14をクラッド用原料と
してSin/4を、第2図(bJはコア用原料として5
iC1!4とGe cl 4をノラツド用原料として5
IC1!4とふっ素化合物を、第2図(c)はコア用原
料として5i(3/4を、クラッド用原料としてS工C
I!4とふっ素化合物を各々用いた場合の屈折率分布を
示したものである。
ところで単一モード光ファイバにおいて伝搬する光(L
Po、モード〕の電界強度分布はコアを中心としてクラ
ッド層まで広く拡っているため、低損失の単一モード光
ファイバを得るためには、損失要因であるジャケット管
のOH吸収の影響がなくなるようOR含有量の極めて低
いクラッド層を十分に厚く取る必要がある。
また、第2図(bJ、(CJに示したようなりラッド部
1cF(ふっ素)を添加し、クラッド層の屈折率をジャ
ケット管の屈折率より下げた形の単一モード光ファイバ
では、LP1.モードのカットオフ波長よりある程度長
波長領域で急激に損失増加が起こるという現象がある。
この急激な損失増加はLPo、モードの放射損失と呼ば
れ、この放射損失の起きる波長はクラッド/コア径比が
大きい稈長波長帯へ移行する(文献L 、 G 、 0
ohen他The In5titute of gle
otrical and glsctronicsEn
gineers、Inc、 Journal of Q
uautumlClectronicsvol、 QI
C−18、A 10 、0ctober 1982 p
1467〜1472)。したがって第2図(b)。
(CJに示すような単一モード光ファイバでは前述した
ようなジャケット管のOH吸収の影響を低減する目的に
加え、使用波長域での放射損失の影響をできるだけ抑え
るためにもクラッド/コア径比を十分大きくすることが
必要となる。
ここで単一モード光ファイバ製造にVAD法を用いると
、スート母材を脱水処理するのでクラッド層のOH含有
量は十分近くなり有利であるが、さらに゛上記理由によ
りスート母材作製の際り2ツド径/コア径の比率を十分
大きくする必要がある。
しかるにVAD法ではスート母材のコア径を小さくする
には技術的に限度があること、また母材のコア径を小さ
くすると同一長さの母材から得られるファイバ長が短か
くなり生産性が落ちること等の理由より、あまりスート
母材のコア径を小さくすることはできない。このためス
ート母材を作製する際には十分クラツド径を大きくする
ことが必要となってくる。
このため第1図に示したように2本のクラッド用トーチ
を用いてクラッド層の大径化を行つている。以下第1図
に於いて2はコア周囲に第1クラッド層を主に形成する
ための第1クラツドトーチ、3は第1クラッド層の周囲
にさらに第2クラッド層を主に形成する目的で設けられ
た第2クラツドトーチと呼ぶこととする。
クラツド径を大きくすることによって現われる最も大き
な障害はスート母材が割れ易くなるということである。
この割れの原因としてはスート母材中の嵩密度分布の不
均一性が挙げられ、特に第2クラッド層の嵩密度が低い
場合が割れが多い。
ここで本発明者らは、スート母材の嵩密度とスート母材
のガラス微粒子堆積表面の温度との関係を調べてみるた
めに、いろいろな条件で作成したスス体の表面温度分布
と嵩密度分布を測定した。この実験の結果スス体の作成
条件に関係なくスス体表面温度と嵩密度忙は第3図に示
すような非常に高い相関関係があることを見出した。
そこでスート母材の外周部にあたる第2クララド層は第
1クラッド層に比して体積が太き(、第2クラッド層表
面は加熱されにくいので第2クラッド層の嵩密度は低く
なり易いと考えられる。
即ち割れ全防止する目的で第2クラッド層スートの嵩密
度を高くするためには第2クラッド層スートの表面温度
を茜くする必要があると考えられる。M2クラツドノ碕
スートの表面温度を高くするためには、まず第2クラツ
ド用トーチのH2流量を増し、第2クラツド用トーチの
火炎を強くし、さらに第2クラツド用トーチと第2クラ
ツドJ鏝表面との距離を近づけ、第2クラッド層スート
表面がより強く加熱されるような処置が有効であると考
えられる。しかしながらH2流量を上げ、第2クラツド
用トーチをスート母材側に近づけても第4図(aJに示
すように第2クラッド層のスート付着収率が下るために
、クラッド層を厚くできないということが起こり得る。
或いは収率が高げれば第4図(b)の点線で示した位置
に第2クラッド層が形成されるところだが、収率が低い
ために実線で示した位置忙第2クラッド層が形成され結
果的に第2クラツド用トーチと第2クラッド層の距離が
離れ、第2クラッド層の表面温度が下りスート母材の安
定形成が不可能となるといった現象も現れてくる。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記のよ5な欠点を克服してコア径に
比してクラツド径の十分大きい単一モード光ファイバ用
スート母材を安定に作製する方法を提供することであり
、さらにマルチモード型光ファイバ用スート母材製造に
も応用できる方法を提供することである。
(発明の構成ン 本発明者らは上記のような欠点を解消する目的で種々検
討の結果第2クラッド層の収率を下げることなく第2ク
ラッド層と第2クラツド用トーチの距離を近づけ、さら
忙第2クラツドノ(−すのH2流量を増すことにより第
2クラッド層゛表面を十分に加熱する状態を実現し、コ
ア径に比してクラツド径の十分大きい太径スート母材の
安定合成を可能とする本発明の方法に到達した。
すなわち本発明の要旨は、コア用トーチにより出発棒の
一端にコア用スートを堆積させ、とれを軸方向に成長さ
せると同時に第1り2ツド用トーチによりコア用スート
の周囲に第1クラツド用スートを形成しさらに第1クラ
ツド用スートの周辺に第2クラツド用トーチにより第2
クラツド用スートを形成する単一モード光7アイバ用ス
ート母材製造方法において、M2クラッド用トーチとし
て同心多重管を用いこの第2クラツド用トーチに供給す
る0□ 流量が3.0〜6.0Jl1分の範囲でかつこ
の第2クラツド用トーチの最外層の内径をdとし、第2
クラツド用トーチに供給するH 流量をvHとした時、
ることを特徴とする方法処ある。
以下に本発明を実験結果に基づき具体的に説明を行う。
まず第2クラツドトーチの断面形状について検討を行っ
た。断面形状が非円のものはトーチの加工が困難である
ため寸法精度が悪くなり。
トーチを交換した際のスート成長状態の再現性が悪くな
り易いという欠点がある。そこで比較的加工が容易で寸
法精度の良いものが得られる、同心多重管トーチを用い
て以下の実験を行った。
第5図は以下の実験及び実施例で用いた同心4M管1・
−チの構造を示すもので、いずれの場合も中心層の第1
層には5IC14とキャリアガスのAr、第2層にはH
2、第3層にはAr、そして第4層には02 を流した
スートの安定合成のためには、第2クラッド層の収率を
上げることが重要であることを前に述べたが、この収率
を上げるためには、トーチのH流it VHをトーチの
断面積(トーチ最外層の内径をdとした時πd2/4と
表わせる)で割考えられる。この考え方は、ガラス微粒
子堆積機構の1つとして考えられるサーモホリシス効果
に基づくものである。サーモホリシス効果とは高温の微
粒子と低温の堆積面との温度差が大きい程微粒子の堆積
が起り易いというものである。ここでvH/πd2/4
 という値は、燃焼源であるH2 の空間密度を表わす
ものであり、微粒子温度と高い正の相関があるものと考
えられるので、vH/πd2/4 が大きいほどガラス
微粒子温度が高くなりその結果、ガラス微粒子と堆積面
との温度差が大きくなりサーモホリシス効果により収率
が上ると期待される。
そこで第6図に示すような系において実験を行った。8
は第1トーチ、9は第2トーチである0第1トーチ8は
第1トーチ8によって形成された、スート10の成長速
度が一定となるよう原料流量、H2流量とも固定し第2
トーチ9の内径d及びH2流量VHを変化させて、第2
トーチ9によつ【形成されたスート層110重量から第
2トーチの付着収率を測定した。ただし本実験では第2
トーチの02 流量社3.0〜6.0ノ/分の範囲で行
った。
なぜならば02 流量を3.o−61分以下とすると、
火炎の揺ぎが大きくなり、安定なスート母材合成ができ
ず、6.0437分以上とすると、バーナーから噴出し
たガス及びガラス微粒子の流速が速くなりすぎ、ガラス
微粒子の収率が極端に落ちたからである。この結果を第
7図に示す。
第7図よりv /a ’ K が2.0ノ/分/i以上
でkl 4 75%以上の高収率となることが判った。またこの結果
は、第2トーチの02 流量が4.0〜6.0−e/分
の範囲では、殆んど02 流tht処依存しないもので
あった。即ち本実験により第2トーチと【、て同心多重
管トーチを用いた場合02流M75E 4.0〜6.0
437分の範囲テ、vH/πd2/4) 2−0.8ノ
分/minを満たす条件下では、75%以上の高収率を
保った状態で(その結果としてトーチとスート表面との
距離が近づいた状態で)H2流量を増加することができ
、第2トーチにより形成されたスート表面を十分に加熱
する状態を実現しクラッド/コア比の大きい大径スート
母材の安定合成が可能となることが判った。
実際のファイバ母材の製造に本実験結果を適用する際に
は、単一モードファイバ用スート母材合成の場合は第6
図第2スート9が第2クラツドトーチに相幽することK
なる。またクラッド層を同時忙合成するマルチモード光
ファイバ用スート母材合成の場合は、第6図第2トーチ
9をクラッド用トーチ、第1トーチ8をコア用トーチと
すれば良い。
次に本発明の実施例及び比較例を示す。
実施例 第8図(aJは第2クラツドトーチとして最外層の内径
が22vmの同心多重管トーチを用い第2クラツドトー
チの)12 流量を12ノ/分vH/πc12/4 =
 116 i /分/ cyti’、 02 流量を5
.01/分として合成した単一モード光ファイバ用スー
ト母材のカサ密度分布を示したものである。
第2クラッド層のカサ密度は高く安定な母材合成ができ
ている。またこの時の第2クラッド層の収率は78%で
あった。
比較例 1方第8図(bJは第8図(a)と最外層の外径が30
簡の同心多重管トーチを用い、第2クラツドトーチのH
2流量を11−e/分(VW/Wei /4==1.5
6−6/分/d)とし他の条件はすべて第8図(a)と
同一条件で合成した単一モード光ファイバスート母材の
カサ密度分布を示したものである。この場合は第2クラ
ッド層のカサ密度は低く非常に割れ易いものであった。
またこの時の収率は46%と低かった。
以上本発明の方法によればクラッド径/コア径此ノ大き
い、%にクラツド径が十分大きくかつクラッド層の嵩密
度が高く割れにくい光フアイバ用スート母材を安定処製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図: VAD法による単一モード光ファイ/<スー
ト母材製造の模式図 第2図ta>、(b)、(0) : WAD法によって
得られる単一モ−ドファイバの屈折車分布の例 を示す図 第3図:スート表面温度と嵩密度の関係を示す図 第4図(aLfb) : H2流量を上げ、第2クラツ
ドトーチをスートに近づけても第2ク ラッド層の嵩密度が低くなt)割を 易くなる例を示す図 85図:実験及び実施例で用いた同心多重管トーチの構
造を示す図 第6図:実検配置図 第7図:H2流i/トーチ断面積と収率の関係を示す図 第8図:実施例及び比較例で得た単一モードファイバス
ート母材の嵩密度分布 第2図 251− 宅3図 屯4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. コア用トーチにより出発棒の一端にコア用スートを堆積
    させ、これを軸方向に成長させると同時に第1クラツド
    用トーチによりコア用スートの周囲に第1クラツド用ス
    ートを形成しさらに第1クラツド用スートの周辺に第2
    クラツド用トーチにより第2り2ツド用スートを形成す
    る、単一モード光7アイバ用スート母材友造方法忙おい
    て、第2クラツド用トーチとして同心多重管を用いこの
    第2クラツド用トーチに供給する02 流量が3.0〜
    6.091分の範囲でかつこの第2クラツド用トーチの
    最外層の内径をdとし、第2クラツド用トーチに供給す
    るH2 流を満足する条件であることを特徴とする方法
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