JPS6168330A - 光学ガラス微粒子の生成方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はＶＡＤ法、ＯＶＤ法等により多孔質状の光学ガ
ラス層を堆積形成する際の光学ガラス微粒子生成方法に
関する。

（従来の技術） 光フアイバ母材、イメージガイド母材、ライトガイド母
材、ロッドレンズ母材などを製造するとき、ＶＡＤ法、
ＯＶＤ法などが選択的に採用される。

上記ＶＡＤ法では、多重管構造の反応バーナに燃焼ガス
（水素）、助燃ガス（酸素）、気相のガラス原料（主原
料：四塩化ケイ素、ドープ原料二四塩化ゲルマニウム、
など）、シールドガス（アルゴン）などが供給され、反
応バーナへ供給された各ガスは同バーナを出た直後、互
いに拡散して混合状態となり、この際の燃焼による火炎
（酸水素炎）と気相ガラス原料との反応によりスート状
のガラス微粒子が生成されるとともに該ガラス微粒子が
石英系のターゲットに向は噴射かつ堆積されて棒状の多
孔質母材が作製される。

ＶＡＤ法において反応バーナ内であらかじめ各ガスを混
合した場合、バーナ自体が加熱されてこれの焼損を招く
とか、他にもバーナ内部にガラス微粒子が付着して流路
閉鎖、バーナ破裂などを惹き起こす虞れがあり、そのた
めＶＡＤ法では前述したように反応バーナからの噴射後
において各ガスを混合するようにしている。

反応バーナから単に各ガスを噴射し、この際の拡散だけ
でこれらのガスを混合する上記混合手段では、ガス混合
状態が不十分であることにより燃焼ガスの燃焼効率、気
相原料の反応効率が低くなり、その結果として原料収率
、母材成長速度（生産性）が低下する。

一般に、ＶＡＤ法での反応バーナは多重管構造となって
おり、気相の原料をそのバーナの中心流路から噴射して
いるが、かかるバーナを母材成長面の直下においた場合
、母材先端中央（成長面の中央）に未反応のガスが噴射
され、多孔質母材の正常な成長が阻害される。

そのため反応バーナを母材成長方向の軸線に対し、傾斜
させているが、こうした場合には屈折率を設定すべきド
ーパントの分布制御に複雑な要因が加わるのでこれに難
度がともなう。

このＶＡＤ法と基本的に共通するＯＶＤ法もその共通す
る範囲内において上述と同様の問題点を有している。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は気相反応法における燃焼ガスの燃焼効率、気相
原料の反応効率と原料収率、生産性、屈折率の制御性な
どが改善できる方法を提供して、上述した従来例の問題
点を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は火炎を発生させるためのガス、気相のガラス原
料等を反応バーナへ供給し、その反応バーナを燃焼状態
にしてガラス微粒子を生成する方法において、上記反応
バーナの火炎発生部に高周波電界を印加して該火炎発生
部を励起することを特徴としている。

（作用） 本発明方法において反応バーナの火炎発生部に高周波電
界を印加した場合、高温で燃焼している火炎が容易にプ
ラズマ化する。

プラズマ化した火炎内ではガス混合状態が十分となるだ
けでなく燃焼ガスの燃焼状態が良好になり、所定の化学
反応も促進されるから、気相ガラス原料の未反応が殆ど
ない高い原料収率が確保でき、ガラス微粒子の生成速度
も向上する。

気相ガラス原料の未反応が生じないため、反応バーナの
設定条件（ガス噴射角度）が緩和され、望ましいバーナ
角度が採用できることににより母材製造時の屈折率制御
が容易となる。

反応速度の遅い気相ガラス原料でも、励起された上記火
炎内で十分反応させることができ、所定のガラス微粒子
が得られる。

その他、燃料ガスとして水素以外に火炎温度の低い例え
ば都市ガス、プロパンガスなどを採用した場合、上述し
た励起手段により火炎温度を高めることができ、したが
って低燃費の燃料ガスが採用できる。

（実　施　例） 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。

本発明におけるＶＡＤ法を略示した第１図において、ｌ
は多重管構造の反応へ−す、２はその火炎発生部、３は
火炎発生部２に対応して配置された高周波ワークコイル
、４はターゲットであり、反応バーナｌからの火炎は高
周波ワークコイルａ内を通り、ターゲット４へ向けて噴
射されるようになっている。

多重管構造の反応バーナ１は、これが同心状となる４つ
の流路を備えているとき、中心にある第１番目の流路に
は気相のガラス原料（主原料二四塩化ケイ素、ドープ原
料：四塩化ゲルマニウムなど）が供給され、第２番目の
流路には水素が供給され、第３番目の流路にはシールド
ガスＡｒが供給され、第４番目の波路（最外周の流路）
には酸素が供給される。

かかるガス供給状態において反応バーナｌを燃焼状態と
し、火炎加水分解などの反応により生成したガラス微粒
子をターゲット４に向けて噴射かつ堆積させて棒状の多
孔質母材５を形成するが、この際、火炎発生部２には高
周波ワーク・省パイル３を介してＩＫＨｚ〜１００ＭＨ
ｚの高周波電界（例１３．５８ＭＨｚ電力５ｋｗ　）を
印加するのであり、これにより酸水素炎からなる火炎を
励起する。

高温状態で燃焼している火炎は当該励起により容易にプ
ラズマ化し、その火炎内でのガス混合ならびに化学反応
が十分促進される。

ゆえにガラス微粒子は、未反応生成物を殆どともなうこ
とのない高品質となり、しかも未反応生成物が殆どない
ことにより原料収率が向上するとともにガラス微粒子の
生成速度ひいては母材の成長速度が向上し、生産性が高
まる。

一般に四塩化ゲルマニウムを用いてゲルマニウムドープ
ト石英をつくるとき、その多孔質母材中に添加できるゲ
ルマニウムの量に限界があり、ゲルマニウムの収率も低
いため、例えば光ファイバにおける屈折率差を大きくす
ることができないが、上記のようにしてＭＡＤ法を実施
する場合はこれらの問題がなく、屈折率差の大きい光フ
アイバ母材が作製できる。

本発明方法では火炎発生部２に高周波電界を印加するか
ら、都市ガスやプロパンガスなど、火炎温度の低いガス
であっても反応効率を低下させたり、ススをともなう未
燃焼ガスを発生させず、低コストの燃焼ガスが使用可能
となる。

他の一般事項として、５ｉ０２−５ｂ、、０３系の複合
酸化物をつくるとき、そのドープ原料であるＳｂＣｌ　
５、ＳＭ：１３などは反応速度が遅く、アンチモン酸化
物（Ｓｂ２０３）の蒸気圧が高いため、高温の火炎によ
る反応ではアンチモンが十分にドープできない。

本発明方法では、上述したプラズマによる原料の活性化
によりＳｉＯ，、−５ｂ２０３系の複合酸化物が容易に
形成でき、５ｂ２０３単体での揮発が抑えられるから、
アンチモンをドーパントとして有効に利用できる。

なお、アンチモンはゲルマニウムよりも低価格であるが
、このメリットよりも石英ガラスの屈折率を高める効果
が有望であり、開口数の大きい光ファイバを得るのに適
している。

本発明方法よるときは、ＭＡＤ法によりコアがＧｅＯ２
−９ｂ２０３、クラッドがＧｅ　０２からなる赤外光７
フイバ母材をつくることもでき、この際もアンチモンが
十分に添加できるため開口数の大きい赤外光ファイバが
得られる。

なお、第１図のＶＡＤ法では同図（イ）の位置に反応バ
ーナＩを配置するのが一般であるが、該反応バーナ１は
同図（ロ）の位置く配置してもよく１反応バーナ１が母
材軸線上の直下に位置する同図（ロ）の場合はドーパン
トの分布制御すなわち屈折率の制御が容易となる。

第１図において、同図（ハ）の位置に反応バーナｌを配
置し、この反応バーナ１と前記（イ）または（ロ）の反
応バーナ１とを併用してコア用多孔質ガラス層とクラッ
ド用多孔質ガラス層とからり なる多孔質母材を作製することもできる。

その他、第２図に示すＯＶＤ法を実施するときも本発明
方法は有効であり、この場合は既知のＯＶＤ法用反応バ
ーナｌにおける火炎発生部２に高周波ワークコイル３を
備え、その火炎発生部２に高周波電界を印加して前記と
同様の効果を得る。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明方法によるときは気相反応法
における反応バーナの火炎発生部に高周波電界を印加し
て該火炎発生部を励起するから、燃焼ガスの燃焼効率、
気相原料の反応効率と原料収率、生産性、屈折率の制御
性など、これを十分に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の１実施例を略示した説明図、第２
図は同上の他実施例を略示した説明図である。 ｌ　　ａｍｅｎ反応バーナ ２　・・・・火炎発生部 ３　拳・争拳高周波ワークコイル ４　・拳・・ターゲット ５　・・・・多孔質母材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 火炎を発生させるためのガス、気相のガラス原料等を反
   応バーナへ供給し、その反応バーナを燃焼状態にしてガ
   ラス微粒子を生成する方法において、上記反応バーナの
   火炎発生部に高周波電界を印加して該火炎発生部を励起
   することを特徴とする光学ガラス微粒子の生成方法。