JPS6143292B2

JPS6143292B2 -

Info

Publication number: JPS6143292B2
Application number: JP15984378A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1978-12-27
Publication date: 1986-09-26
Also published as: JPS5590428A

Description

【発明の詳細な説明】先に本発明者は、光フアイバのガラス組成物原
料として液体原料を用い、この液体原料にマイク
ロ波を照射する工程と、該工程により得られたガ
ラス微粉末体を加熱、溶融、延伸する工程を含む
光フアイバの製造方法を提案した（昭和53年５月
22日特許出願、特願昭53―59432号、特公昭61―
4779号）。この方法で言う液体原料はアルカリ金
属シリケートの水溶液、屈折率制御用のドーパン
トの水溶液を含んだアルカリ金属シリケートの水
溶液、さらにはアルキル化物、水素化物、ハロゲ
ン化物からなるシリコン化合物あるいは屈折率制
御用化合物などを水に分散または溶解させた液、
などである。この方法は、マイクロ波オーブン内
に配置されたるつぼ内に、一定量の液体を充填し
ておいてマイクロ波を照射させガラス微粉末体を
得るか、あるいは液体を連続的にるつぼ内に流下
させながらマイクロ波を照射させてガラス微粉末
体を生成させ、そのるつぼを加熱してるつぼのノ
ズルから光フアイバを引き出す方法であつた。液
体にマイクロ波のエネルギを吸収させることによ
り液体中の水分を蒸発させ、石英系、あるいは多
成分系のガラス微粉末体が極めて単時間に生成で
きるという利点を有している。ところが、るつぼ
内に一定量の液体を充填しておいてマイクロ波を
照射させる方法ではマイクロ波の照射時間と共に
水が蒸発するので液体に吸収されるマイクロ波の
電力が、例えば第１図に示すように減少する（す
なわち、マイクロ波の負荷が変化する）ために、
液体量が多い場合には生成されたガラス微粉末体
の緻密度が不均一になり易い。第１図はマイクロ
波照射時間と被照射物への吸収電力との関係を示
したグラフで、100c.c.の珪酸カリウム水溶液
（SiO₂／K₂Oのモル比は3.38で、比重は1.247）を
容量300c.c.のるつぼ中に充填してマイクロ波を照
射した場合である。また、液体をるつぼ内に連続
的に流下させてるつぼ内にガラス微粉末を堆積さ
せ、そのノズルから連続的に光フアイバを得る方
法でも流体の流下量が多い場合にはマイクロ波の
負荷（るつぼ内のガラス微粉末の量）を常に一定
に保つのが容易でない。

本発明の目的は液体の量が多い場合でも常にマ
イクロ波の負荷条件を一定に保つようにすること
（すなわち、液体に吸収されるマイクロ波のエネ
ルギを一定に保つこと）により、長尺、大口径、
かつ緻密構造のガラス微粉末ロツドを得ることに
ある。その方法は、マイクロ波オープン内に、軸
方向に移動するターゲツトを設け、そのターゲツ
ト上に液体を流下させながらその流下液体にマイ
クロ波を照射させてターゲツト上に、透明、ある
いは不透明な緻密質の光フアイバのコア用ガラス
微粉末ロツド、または多重同芯ガラス層構造（い
わゆる光フアイバ母材）のガラス微粉末ロツドを
堆積させるようにしたものである。したがつて、
本発明の主な構成は、１）ホツパーのノズルから
マイクロ波オープン内に配置されたターゲツト上
に一定量の液体を流下させる装置、２）ホツパー
のノズルからターゲツト上の液体表面までの距離
を常に一定に保つようにする装置、３）マイクロ
波オーブン内に一定電力のマイクロ波を供給する
装置、などである。

以下、実施例を用いて本発明の方法を説明す
る。

第２図は光フアイバのコア用ガラス微粉末ロツ
ド１２をターゲツト９上に堆積させる装置の一実
施例である。これはホツパー６内に充填された液
体原料７をノズル６′から流下させながらマイク
ロ波を照射させてマイクロ波オーブン１内に配置
されたターゲツト９上にガラス微粉末１２を堆積
させる装置である。マイクロ波の負荷を一定に保
つために、ホツパーのノズルからターゲツト上の
ガラス微粉末表面までの距離が一定になるように
ターゲツト９は矢印１０方向へ移動する。またタ
ーゲツト９を矢印１１（あるいはその逆）方向に
回転させることによつてターゲツト上にガラス微
粉末を一様に堆積させるようにしてある。マイク
ロ波オーブン１は電子レンジを改造することによ
り、流下液体に対するマイクロ波照射むらが少な
い構造である。マイクロ波オーブン内へのマイク
ロ波の供給はマイクロ波電源（マグネトロン発振
器）２から導波管３、アンテナ４を通して供給さ
れている（周波数2450±50MHz，電力600W）。８
はターゲツト上へガラス微粉末１２を効率よく捕
集し、ガラス微粉末ロツド１２の外径を一様にす
るための保護管であり、その材質は比誘導電率ε
_s，誘電体損失角tanδ共に小さいもの、たとえば
石英ガラスが好ましい。ターゲツトの材質も保護
管８と同様にマイクロ波のエネルギの吸収の少な
い石英ガラスが好ましい。１３はターゲツト上に
流下した液体にガス圧を加えることによつてより
微密質なガラス微粉末体１２を得るために用いる
ガス供給装置であり、矢印１４，１４′のごとく
送り込み、矢印１４″，１４のごとく排出す
る。５はアンテナ４を回転させるためのモータで
あり、アンテナ４を回転させることによつて流下
液体へのマイクロ波照射むらを抑えている。第２
図の装置を用いた実施例を述べる。ターゲツト９
には外径73mm〓，内径70mm〓，高さ25mmの石英製
円筒皿を用いた。そして矢印１１方向へ30rpmで
回転させつつ、矢印１０方向へ５mm／minの速度
で移動させた。また保護管８には外径80mm〓、内
径75mm〓、高さ150mmの石英管を用いた。ホツパ
ー６内に珪酸カリウム水溶液（K₂O・nSiO₂・
xH₂O，SiO₂／K₂Oモル比3.41，比重1.249，商品
名オーカシール、東京応化工業製品）７を充填
し、ノズル６′から流出させた。その結果、ノズ
ル６′からの液体流出量が0.05c.c.／sec以下の場合
にはターゲツト９上に透明なガラス微粉末体が生
成された。液体流出量が0.1c.c.／sec以上の場合に
は不透明（純白）だが緻密質のガラス微粉末体が
生成された。ただし、この場合のマイクロ波オー
ブン１内に供給されているマイクロ波電力は約
500Wであり、また、ガス供給装置１３より送り
込んだガス流量は10／min（N₂ガス）であつ
た。マイクロ波電力を大きくすれば、透明なガラ
ス微粉末体が生成される液体流出量は上記0.05
c.c.／secよりも多くすることが可能となる。な
お、上記実施例において、液体流出量が0.1c.c.／
sec程度の場合には直径75mm〓，長さ125mmのガラ
ス微粉末のロツド（重量約46ｇ）を約20分で得る
ことができた。

第３図は２重同芯ガラス層構造のガラス微粉末
ロツドを堆積させる装置の一実施例を示したもの
である。すなわち、ホツパー、保護管、およびタ
ーゲツトを２重同芯構造としたもので、中心ホツ
パー１５内に光フアイバのコア用の液体原料１６
を充填し、外側ホツパー１７内に光フアイバのク
ラツド用の液体原料１８を充填し、各々のノズル
から液体を保護管８，８′を通してターゲツト
９′上に流下させる方法である。そして、２重同
芯ターゲツト９′の中心部にコア用のガラス微粉
末１６′を、外側部にクラツド用のガラス微粉末
１８′を堆積させる。この方法でコアとクラツド
の界面を密着性よくしてガラス微粉末を堆積させ
るには同図に示すように保護管８，８′の下方部
でガラス微粉末を生成させるようにすればよい。
孔１９はガス排出口である。第３図の実施例につ
いて述べる。１６に珪酸カリウム水溶液
（SiO₂／K₂Oモル比3.41，比重1.249，商品名オー
カシール，東京応化工業製品）を用い、１８に珪
酸カリウム水溶液（SiO₂／K₂Oモル比3.92，比重
1.244，東京応化工業製品）を用いた。そしてこ
れらの液体を0.1c.c.／secの流出速度で流出させた
が、ガラス微粉末のクラツド径およびコア径とも
ほぼ保護管８，８′の内径に依存して生成される
ことを肉眼で観測することができた。この２重ガ
ラス微粉末ロツドを電気炉（温度1100℃）内に
徐々に挿入していつてガラス化し、その後このガ
ラスロツドの断面の屈折率を測定した結果、コア
の屈折率1.505，クラツドの屈折率1.495であり、
光フアイバ母材になつていた。

第４図は第３図と同様の２重同芯ガラス層構造
のガラス微粉末ロツドを堆積させる装置である。
この装置はコアとクラツドの界面がより密着した
構造のガラス微粉末ロツドを得るためのものであ
る。コアとクラツドの界面の密着性をよくするた
めに、２重保護管の内側管８″の長さを外側管８
の長さよりも短かくし、かつ、ターゲツト９″を
一重の円筒皿にしたものである。

第５図はガラス微粉末を堆積させる工程と、そ
のガラス微粉末のロツド１２をガラス化する工程
とを含んだ装置であり、ガラス化したロツド２０
を連続的に製造する装置の一実施例である。すな
わち、マイクロ波オーブン１の上段でガラス微粉
末ロツド１２を堆積させ、下段に設けた加熱源２
１で徐々にガラス化する装置である。２２はガス
導入管であり、これはガス供給装置２３から矢印
２４のごとく送られてきたガスをガラス微粉末ロ
ツドに吹きつけることにより、加熱源２１の熱が
上部へ伝達するのを抑制するためと、清浄な雰囲
気中で脱水、脱泡を容易に行わせるためのもので
ある。ガスの種類は、Ar，He，N₂，あるいは酸
化性ガスなどを用いることができる。

第６図は２重るつぼ法による光フアイバの製造
装置の概略図を示したものである。これは第２
図、あるいは第５図の方法で得たコア用のガラス
微粉末ロツド（あるいはガラス化ロツド）２７、
クラツド用ガラス微粉末ロツド（あるいはガラス
化ロツド）２８を加熱源３１で加熱されている各
るつぼ２５，２６内に所望速度で挿入（矢印２
９，３０）しながらるつぼのノズル３２，３３か
ら流出する溶融ガラスを引き出して光フアイバ３
４とし、これをドラム３５で巻き取る方法であ
る。この方法でガラス微粉末ロツドをるつぼ内に
挿入する場合には加熱源３１を高温部と低温部の
２ゾーンに分け、るつぼの上部の高温部でガラス
微粉末ロツドを液相状態にまで溶融し、ノズル付
近の低温部でガラスの線引温度に保つようにすれ
ば散乱損矢の少ない光フアイバを実現できる。

以上の説明からわかるように、本発明の方法は
マイクロ波の負荷を常に一定に保つように設定す
ることにより、長尺、大口径、かつ緻密構造のガ
ラス微粉末ロツドを得ることができるという効果
を有している。

本発明の方法は上記実施例に限定されない。ま
ず液体原料は先に本発明者が提案した方法（昭和
53年５月22日特許出願）に述べているものを適用
できる。マイクロ波の周波数は500MHzから
5000MHzぐらいまでが適用できる。加えるマイク
ロ波のエネルギは大きいほど短時間に脱水化を行
わせることができるので数10KW程度まで用いる
ことができる。マイクロ波オーブンの代りに導波
管、空胴共振器などでもよい。ターゲツトおよび
保護管の材質は石英ガラス以外に、96％シリカガ
ラス、ソーダ石灰ガラス、ほうけい酸ガラスなど
のガラス、あるいはアルミナ、ベリリアなどの磁
器でもよい。ホツパーからの液体の流出速度はマ
イクロ波の電力が大きくなれば数c.c.／sec程度で
もよい。ホツパーは３重以上の同芯構造のもので
もよい。ガラス微粉末ロツドは第５図のごとく連
続プロセスでガラス化する以外に、バツチ方式で
ガラス化してもよい。ガラス化したロツドは、従
来のプリフオームを線引きする方法で線引きして
もよい。また、ガラス化したロツドをガラス管内
に挿入し、ロツドインチユーブ法で線引きしても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術におけるマイクロ波照射時間
と被照射物の吸収電力との関係を示すグラフ、第
２図〜第５図はいずれも本発明による製造方法の
各実施例で用いる製造装置の断面図、第６図は本
発明の製造方法により得られたガラス微粉末ロツ
ドを用いて光フアイバを製造する装置の一例を示
す断面図である。各図において、１はマイクロ波オーブン、４は
アンテナ、６はホツパー、６′はノズル、７は液
体原料、８は保護管、９，９′はターゲツト、１
２はガラス微粉末ロツド、１４，１４′はガス導
入方向、１５は中心ホツパー、１６はコア用液体
原料、１７は外側ホツパー、１８はクラツド用液
体原料、１６′はコア用ガラス微粉末、１８′はク
ラツド用ガラス微粉末、１９はガス排出口、２０
はガラス化したロツド、２１は加熱源、２２はガ
ス導入管、２５，２６はるつぼ、３４は光フアイ
バである。

Claims

【特許請求の範囲】１軸方向に移動するターゲツト上に、水に溶
解、あるいは分散した状態のガラス組成物液体原
料を流下させながら、その流下液体にマイクロ波
を照射させて該ターゲツト上にガラス微粉末を堆
積させることを特徴とする光フアイバ母材用ガラ
ス微粉末ロツドの製造方法。２特許請求の範囲第１項において、前記ターゲ
ツトを多重同心円構造とし、該ターゲツト上に屈
折率の異なるガラス組成物液体原料を流下させ、
多重同心円状にガラス微粉末を堆積させることを
特徴とする光フアイバ母材用ガラス微粉末ロツド
の製造方法。