JPS61158836A - 光学系ガラス母材の製造方法 - Google Patents

光学系ガラス母材の製造方法

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JPS61158836A
JPS61158836A JP28002684A JP28002684A JPS61158836A JP S61158836 A JPS61158836 A JP S61158836A JP 28002684 A JP28002684 A JP 28002684A JP 28002684 A JP28002684 A JP 28002684A JP S61158836 A JPS61158836 A JP S61158836A
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glass
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JP28002684A
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Ryoichi Hara
亮一 原
Shinichi Yano
慎一 矢野
Hideyo Kawazoe
川添 英世
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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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】 I産業上の利用分野J 本発明はVAD法(気相軸付法)により光学系のガラス
母材を製造する方法に関する。
1従来の技術」 通信用光ファイバ、イメージガイド、ライトガイド、ロ
ッドレンズなど、これらのガラス母材をつくる手段とし
てVAD法がすでに実施されている。
周知の通り、VAD法では気相のガラス原料、酸素ガス
、水素ガス、緩衝ガス(不活性ガス)などを多重管構造
の反応バーナへ供給し、燃焼状態の当該バーナを介して
生成された化学反応生成物す外わちスート状のガラス微
粒子をターゲットに向けて噴射ならびに堆積させ、これ
により多孔質状の棒状母材を形成した後、その棒状母材
を透明ガラス化し、プリフォームロッドとしている。
より詳しくは、上記棒状母材としてコア用ガラスのみか
らなるもの、あるいはコア用ガラスとクランド用ガラス
とを備えたものをつくり、その母材を透明ガラス化しな
い程度の加熱雰囲気中で脱水処理し、つぎに該母材を透
明ガラス化温度に設定した加熱雰囲気中で透明カラス化
するようにしており、通常、脱水工程と透明ガラス化工
程とは別工程で実施している。
I発明が解決しようとする問題点」 上述した従来技術において、コア用ガラスのみからなる
直径の大きい多孔質棒状母材を作製してこれを脱水する
とき、あるいはコア用ガラスとクラ、ド用ガラスとから
なる多孔質棒状母材を作製してこれを脱水するとき、こ
れら母材直径が大きくなるにしたがい、その内部の完全
脱水が困難となる。
その理由は1000〜1300℃程度の高温下において
多孔質林状母材を脱水処理するとき、母材径が大きいこ
とによりその母材内外部の温度差が大きくなり、そのた
め内部の脱水が完了していないにもかかわらず母材外表
面部の焼結度が進み、これにより母材内部の脱水が阻害
されてしまう。
その他、大型の多孔質林状母材はこれの透明ガラス化に
おいて不均一な収縮(特に径方向)による曲がりが生じ
やすく、したがってガラス微粒子の堆積工程、棒状母材
の脱水工程および透明ガラス化工程を結合して一連の工
程によりプリフォームロッドを製造する際、その安定な
製造が困難となる。
もちろん脱水の不完全な母材では、その最終製品である
例えば光ファイバにおいて、光学的な緒特性が低下し、
上記工程結合が行なえないときは生産性が低下する。
本発明は上記の問題点に鑑み、母材の直径が大型化した
場合でもほぼ完全な脱水処理が行なえ、しかも各工程が
自由に結合できる光学系ガラス母材の製造方法を提供し
ようとするものである。
V問題点を解決するための手段j 本発明方法は、ガラス原料を化学反応させることにより
生成したガラス微粒子を噴射ならびに堆積させて光学系
のガラス母材を製造する方法において、上記ガラス微粒
子を堆積方向に成長させて多孔質状の棒状母材を形成す
る手段と、成長した該棒状母材の少なくとも外周を半焼
結状態に焼結する手段と、半焼結後の該棒状母材を脱水
する手段と、脱水後の該棒状母材外周に多孔質状のガラ
ス層を堆積形成する手段とを備えていることを特徴とし
ている。
1作用」 本発明方法の場合、はじめVAD法により多孔質状の棒
状母材を形成した後、該棒状母材の少なくとも外周を半
焼結状態にするから、その分だけ母材外径が小さくなり
、この時点で棒状母材の強度も得られる。
つぎに半焼結後の棒状母材を脱水処理するが、この脱水
工程のとき、母材径がまだ小さいので棒状は材は内部ま
で十分に脱水される。
上記脱水後、VAD法により棒状母材の外周に多孔質状
のガラス層を堆積形成するが、この工程に奎るまでの前
記工程において棒状母材が減径され、脱水され、強度も
保持しているから、当該ガラス層を十分厚く形成して全
体を大型化することができ、その後の脱水処理、透明ガ
ラス化処理を経ることにより所望の光学系カラス母材が
得られる。
もちろんガラス層を脱水処理するとき、棒状母材の脱水
処理をすでに終えているので、大型の光学系ガラス母材
を得る場合でも棒状母材の脱水不完全が生ぜず、各工程
が問題な〈実施できることにより、これらの工程結合も
自由に行ない得る。
I実 施 例j 以下本発明方法の実施例につき、図面を参照して説明す
る。
図において、11は反応容器(ベルジャ)であり、この
反応容器11は多重管構造の反応バーナ12と焼結用加
熱器13と排気管14.15とを備えている。
多孔質状の棒状母材lは上記反応容器11内で作製され
るが、この反応容器ll内で棒状母材1をつくるとき、
ドーパント(例えばGeG14)を含むかまたは含まな
い気相のガラス原料(S+C14)と酸素ガスと水素ガ
スと不活性ガス(例えばAr)とを反応バーナ12へ供
給し、当該反応へ−す12を燃焼状態としてカラス原料
を化学反応させる。
ここでの反応は主として火炎加水分解反応であるが、熱
分解反応、酸化反応などを生じさせることもでき、また
、これら各反応を複合的に生じさせることもできる。
しかし、上記いずれの反応にしても、その反応により生
成されるのはS i 02、Ge 02などの煤状酸化
物、すなわちガラス微粒子である。
反応容器ll内において上記のごとく生成されたガラス
微粒子は1図示しないターゲット(石英系の種棒)の堆
積面に向けて噴射ならびに堆積される。
ターゲットはその軸心線を回転軸として矢印R方向へ回
転しながら矢印X方向へ移動しており、そのX方向の移
動速度がガラス微粒子の堆積速度と同調している。
したがって、かかる状態のターゲットに向けてガラス微
粒子が連続的に噴射され、堆積されることにより多孔質
状の棒状母材1が形成される。
つぎに多孔質状の棒状母材lは焼結用加熱器13を介し
て熱処理され、焼結される。
この際の焼結温度は、透明ガラス化温度が1400〜1
650°C程度であるとき、それよりも低く設定される
ここで焼結された棒状母材lは当該焼結により脱泡があ
る程度まで進行して堆積収縮し、当該焼結前の多孔質状
態よりも硬さが増すため、多孔質状態のときにみられる
脆弱性がなくなり、容易に崩壊することのない母材強度
が得られる。
しかし焼結用加熱器13による焼結温度が透明ガラス化
温度よりも低いため、棒状母材lは透明ガラス化される
に至らず、したがってこの時点での焼結は完全な焼結で
なく、半焼結状態ということができる。
一般に、完全焼結状態のときは棒状母材1(7)′jE
度が2 、2g/cc程度となるのに対し、上記半焼結
状態では、例えば1000〜1300°Cの焼結温度に
おいて棒状母材lの密度が0.2〜2.0g/cc程度
、望ましくは0.3〜0..5g/ccとなる。
この際の半焼結状態は棒状母材全体におよばなくてもよ
く、棒状母材1の所望強度が得られるかぎり、その母材
1の外周(表層部)のみを半焼結状態にすることがあり
、母材外周面からの半焼結層の厚さく深さ)は熱処理温
度、熱処理時間により適宜に設定できる。
また、棒状母材lを半焼結する際の焼結用加熱器13と
しては、爾後の脱水に好適な、すなわち熱エネルギ中に
水分を含まないプラズマトーチが1例として用いられる
が、その他の例として炭酸ガスレーザビーム、ガスバー
ナ、赤外線ヒータなども用いられることがある。
つぎに、半焼結処理を受けた後の上記棒状母材1は前記
反応容器11に隣接して配置された脱水用加熱炉16内
に進入する。
この脱水用加熱炉16としては、例えば軸心に炉心管を
備え、その外周に電気ヒータを備えたものが用いられ、
炉心管内には012/)Is等が雰囲気ガスとして供給
されるようになっている。
かかる脱水用加熱炉16の炉心管内へ進入した棒状母材
1は、塩素含有雰囲気ガス下で1000〜1300℃程
度に加熱されて脱水処理される。
図において、脱水用加熱炉IBのつぎには前記よりも大
型の反応容器(ベルジャ)17が配置されている。
この反応容器17は多重管構造とした複数本の反応バー
ナ18.19.20と複数本の排気管21.22.23
とを備えており、前述した脱水後の棒状母材1が当該反
応容器17内へ進入したとき、その母材外周には既述の
VAD法と同様にして多孔質状のカラス層2が形成され
る。
すなわち多孔質状のガラス層2も、各反応バーナ18.
1!3.20へ所定のガスを供給して、火炎加水分解反
応あるいはその他の反応を起こさせ、これにより生成し
たガラス微粒子を前記林状母材1の外周へ噴射ならびに
堆積させることにより形成される。
この際、各反応バーナ1B、19.20の火力を強くす
ることにより、ガラス層2の硬さを前記半焼結状態と同
程度にし、または前記焼結用加熱器13と同様の加熱器
を反応容器17内に備えて該加熱器によりカラス層2を
半焼結状態にする。
上述のごとく棒状母材lの外周にガラス層2が形成され
たものが本発明での光学系ガラス母材3である。
以下、光学系ガラス母材3は回転型の引取機24を介し
て完全焼結用の加熱炉25内に導入されるが1図示での
回転型の引取機24は母材移動方向にエンドレス回転す
る内部回転体27A 、 27Bと、これら内部回転体
27A 、 27Bを支持して前記R方向−5回転する
外部回転体2日とよりなり、当該引取機24は内部回転
体27A 、 27Bが光学系ガラス母材3を桜皮する
状態においてその光学系ガラス母材3を加熱炉25内へ
導入する。
一方、加熱炉3は前述した脱水用加熱炉16と同じ?軸
心に炉心管を備え、その外周に電気ヒータを備えたもの
が1例として用いられ、炉心管内には脱水処理、透明ガ
ラス化処理等に必要な塩素ガス、不活性カスが供給され
るようになっており、当該加熱炉3内へ導入された光学
系ガラス母材3は、その炉内においてガラス層2が脱水
ならびに透明ガラス化され、かつ、棒状母材1が透明ガ
ラス化されて透明な光学系ガラス母材となる。
こうして透明ガラス化された光学系カラス母材は、前記
と同じく内部回転体29A 、 29Bと、外部回転体
30とよりなる回転型の引取機31を介して所定方向へ
引き取られる。
なお、前記において加熱炉3内で光学系ガラス母材3を
脱水ならびに透明ガラス化するとき、該母材3は径方向
だ(すでなく軸方向にも収縮する。
したがって回転型引取機24の内部回転体27A。
27B と回転型引取機31の内部回転体29A 、 
29Bととは、上記母材収縮量(軸方向)を見こんでこ
れらのエンドレス回転速度を設定し、母材長手方向に引
張力、圧縮力などの破壊力が作用しないよう同調させる
)、述したように光学系ガラス母材3の透明ガラス化ま
でを一連の工程で行なうとき、棒状母材lを高屈折率、
ガラス層2を低屈折率とすることにより、コア用ガラス
、クラッド用ガラスを備えた光クアイパm材が得られる
これらコア用ガラス、クラッド用ガラスを備えた光フア
イバ母材を上記のようにして作製するとき1両ガラスの
脱水や透明ガラス化が同期して行なえるので、当該両ガ
ラスの界面不整が生じがたい。
また、棒状母材l、ガラス層2を合わせて大径のコア用
ガラスとすることもできる。
その他、前記回転型引取機3!のつぎに切断機を配置し
て透明ガラス化後の光学系ガラス母材を所望長さに切断
してよく、または、その回転型引取機31のつぎに既知
の紡糸手段、樹脂コーティング手段を工程結合して透明
ガラス化後の光学系ガラス母材を光ファイバに紡糸し、
さらにその光ファイバを1次被覆してよく、あるいは、
その回転型引取機のつぎに前記と同様のガラス微粒子堆
積手段、脱水処理手段、透明ガラス化手段などを工程結
合してより大型の光学系ガラス母材を製造してもよい。
本発明方法は図示の実施例において水平型としているが
、垂直型、傾斜型でも実施できる。
T発明の効果」 以上説明した通り、本発明方法では、多孔質状の棒状母
材を半焼結状態にし、脱水処理した後、その棒状母材の
外周に多孔質状のガラス層を堆積形成する。
したがってガラス層の堆積工程に至る各工程において棒
状母材が減径され、脱水され1強度も保持しているから
、当該ガラス層を十分厚く形成して全体を大型化するこ
とができる。
その後、ガラス層を脱水処理するとき、棒状母材の脱水
処理をすでに終えているので、大型の光学系ガラス母材
を得る場合でも棒状母材の脱水不完全が生じない。
また、各工程の結合も問題な〈実施でき、ガラス層の堆
積工程後に、そのガラス層の脱水や透明ガラス化を行な
う工程、紡糸工程などを結合することにより2次製品(
例えば光ファイバ)の製造を−含めた生産性が格段に向
上する。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法に1実施例を略示した説明図である。 ■ ・・・杯状母材 2 拳赤・ガラス層 3 Φ・・光学系ガラス母材 11・・ψ反応容器 12・・e反応バーナ(棒状母材用) 13・・・焼結用加熱器(棒状母材半焼結用)16・・
・脱水用加熱炉(棒状母材用)17・・・反応容器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ガラス原料を化学反応させることにより生成した
    ガラス微粒子を噴射ならびに堆積させて光学系のガラス
    母材を製造する方法において、上記ガラス微粒子を堆積
    方向に成長させて多孔質状の棒状母材を形成する手段と
    、成長した該棒状母材の少なくとも外周を半焼結状態に
    焼結する手段と、半焼結後の該棒状母材を脱水する手段
    と、脱水後の該棒状母材外周に多孔質状のガラス層を堆
    積形成する手段とを備えていることを特徴とする光学系
    ガラス母材の製造方法。
  2. (2)棒状母材の少なくとも外周を半焼結状態に焼結す
    る手段としてプラズマトーチ、炭酸ガスレーザビーム、
    ガスバーナ、赤外線ヒータのいずれかによりその棒状母
    材を加熱する特許請求の範囲第1項記載の光学系ガラス
    母材の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63291832A (ja) * 1987-05-25 1988-11-29 Fujikura Ltd 光ファイバ母材の製造方法及び装置
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WO2010052163A1 (de) * 2008-11-06 2010-05-14 Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg Verfahren und zylinderförmiges halbzeug zur herstellung eines optischen bauteils

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