JPS6172645A - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ用母材の製造方法

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JPS6172645A
JPS6172645A JP19639684A JP19639684A JPS6172645A JP S6172645 A JPS6172645 A JP S6172645A JP 19639684 A JP19639684 A JP 19639684A JP 19639684 A JP19639684 A JP 19639684A JP S6172645 A JPS6172645 A JP S6172645A
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JP
Japan
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gas
oxygen
glass
burner
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JP19639684A
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Toshio Danzuka
弾塚 俊雄
Hiroshi Yokota
弘 横田
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified
    • C03B2207/26Multiple ports for glass precursor

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気相軸付法(VAD法)により光ファイバ用母
材11r′製造する方法に関するものであり、とくに燃
焼バーナに送り込まれるガラス原料の反応効率を向上さ
せ、多孔質ガラス母材の合成速度を上げるとともに、光
ファイバ用母材へのガラス微粒子の付着率乞向上させる
光ファイバ用母材の製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
一般にVAD法により光ファイバ用母材を製造する場合
には、バーナから燃焼ガス、ガラス原料およびドーパン
ト原料を混合噴出し、酸水素火炎中1=おいてガラス原
料およびドーパント原料の加水分解反応により生じたガ
ラス微粒子を回転する出発部材の表面に堆積させ、多孔
質ガラス母材を製造する方法が用いられている。
通常燃焼バーナとしては、複数のノズルを有する同心円
状多重管バーナが用いられ、ガラス原料としてS番Ct
、、ドーパント原料としてG g Q l 、、2  
 燃焼ガスとしてH2,02が用いられる。
多孔質ガラス母材の合成において、合成速度を向上させ
る手段として種々の検討がなされており、合成用バーナ
に投入されるガラス原料の反応率を向上させ、生成され
るガラス微粒子の母材への付着率を高くすることが重要
な課題となっていた。
実際に、同心円状多重管バーナを用いる場合、たとえば
特開昭54−134133号、特開昭55−7538号
または特開昭56−5339号の各公報に示されている
ように、原料ガスおよび燃料ガスの噴出ボートの配置と
しては、第2図に示すようにバーナの中心部のボート1
1から原料ガス乞噴出させ、その外側に、たとえば24
 、25 、66 、44の各ボートを燃料ガスとして
たとえばH,、Ar 、 O,噴出用として配置し、火
炎?形成する方法が採用されている。
このような方法を採用した場合、原料ガスの投入 ・量
を次第に増加させていくと、原料ガスの噴出速度が速く
なり、反応時間を十分とり、原料の反応率?向上させる
ため−は、噴出ボート出口からの距離?長くとることが
必要となる。すなわち火炎の長さt長くしなければなら
なくなる。ところがこのような場合(=は、火炎が外乱
の影響を受は易く、多孔質ガラス母材の長手方向への安
定製造または収率の面で不利な状況となる。第7図に従
来の原料投入2+二対する堆積速度の関係乞プロットし
た例を特性■で示す。特性■から解るように収率の劣化
により堆積速度は向上しなくなる。この現象を防止する
目的で第6図αに示すようにガラス原料の噴出ボート1
2の径?大きくするか、第3図7Si二示すようにガラ
ス原料の噴出ボート数?15 、14 、15と多くし
た場合、ガラス原料流の流路面積が大きくなり、反応物
であるH2Oの拡散に時間がかかり、反応時間が長くな
る場象が生ずる。
このように中心部のみからガラス原料ガスを流している
場合には、1本のバーナにより達し得る合成速度にはガ
ラス原料の反応率から限界が生ずることになる。そこで
、さらに合成速度の向上乞はかる手段として、従来、た
とえば特開昭51−71316号公報に示すような複数
本バーナによる合成法が検討されている。2本以上の複
数のバーナを用いた場合には、バーナ1本で合成できる
多孔質ガラス母材の堆積速度は小さくても、全体として
母材製造の合成速度の向上をはかることができる。
る。
然し一万パーナを複数本用いることによる不都曾な点が
生ずる。複数本のバーナを用いる場合は、第4図に示す
よプにバーナ51〜54を1列に並べる方法が一般的で
あるが、各バーナ51〜54の間の炎の干渉により炎の
流れに渦が生ずる。このため、複数本のバーナにより生
成されたガラス微粒子が、渦のために多孔質ガラス母材
1の堆積面を層流状に流れることができず付着収率の劣
化が生ずる。
炎が互いに干渉しないように番バーナ51〜54の間隔
を離すと、多孔質ガラス母材1中のかさ密度(嵩密度)
 (y/c m3)分布が第5図に示すように極大およ
び極小点をいくつか有する多層の形状となり、容易に割
れ易い構造となる。この問題は、コアとクラッドを同時
に合成する技術においても同様である。
また、さらに多孔質ガラス母材中に形成する屈折率につ
いても制御が困難となってくる。一般にGe02fドー
パントとして用いる場合には、GtO。
の固溶率は堆積面の温度分布に依存しており、温度と固
溶率の関係は第6図に示すように線形の関係となる。そ
こで堆積面の温度分布を滑らかな形状に制御することが
必要となってくる。ところがバーナを複数本用いた場合
には、各バーナの火炎断面内でそれぞれ温度分布乞もつ
ために、温度分布の形を滑らかにすることは非常に難し
くなってく る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、従来技術の問題点を考慮し、1本のバーナに
より多孔質ガラス母材の合成を行う場合に、ガラス原料
の反応率を良くすること、収率な向上させること、さら
4二高堆積速度にSいて多孔質ガラス母材の製造を安定
化することである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明はVAD法による光ファイバ用母材の製造方法に
Sいて、燃焼バーナン同心円状で複数の噴出ノズル3有
する多重管バー力で構成し、この多、1 重管バーナに燃焼ガスと酸素との組合せを3組以上形成
する燃焼ガスおよび酸素の噴出ポートを配置し、さしく
=燃焼ガスと酸素の組合せ乞構成する各組Cニガラス原
料およびドーパント原料ガスの噴出ポートを設け、燃焼
ガスと酸素の各組からそれぞれガラス原料およびドーパ
ント原料ガスを単独または他のガスと混合して流すこと
を特徴としている。
〔作用〕
本発明の構成により、多孔質ガラス母材を収率よく、か
つ高堆積速度で安定に製造できる。
第1図に本発明によるガスの流し方を模式的に示す。
第1図により本発明の詳細な説明する。
ガラス原料ガスの加水分解反応は次式で示される。
8番C14+H,O→S1為+HCl      (1
)GgC14+H2H2O−4G、+ HCl    
  (2)上記(1) + (21式は酸水素火炎によ
り生成されるH2Oとの反応である。前述したとおり、
ガラス原料およびH,Oの拡散には限界があり、バーナ
の火炎長?長くすることなく反応を効率よく行わせるに
は、ガラス原料3よび火炎?それぞれ1個所からのみ流
している場合には限界が生ずる。このため、堆積速度向
上のためにガラス原料ガスの流量を増加させた場合1次
第にガラス原料の収率が劣化してくる。そこで本発明は
、屈折率分布に影響を及ぼす多孔質ガラス母材の先端の
ガラス微粒子堆積面の温度分布を制御し易く、しかも安
定したかさ密度分布を形成するのに有利な同心円状多重
管バーナを用い、ガラス原料噴出ポートと燃料および酸
素ガスの噴出ボートの組合せを複数個作り、たとえば第
1図において、(10,21,!11.41 )からな
る1組1 、 C32,22,53,1i2)からなる
2組It 、 (,154,23゜35.45)からな
る3組■を作り、それぞれの組合せの中で前記の加水分
解反応+11 、 (21式を進行させるものである。
このようC二、ガス原料噴出ポートと燃料および酸素ガ
スの噴出ポートの組合せを複数個作ると、各組合せの中
で加水分解反応がそれぞれ進行するために、火炎中での
ガラス原料の反応率を向上させることができる。また同
心円状バーナ1本のみを用いるために、各ガスの流れは
炎の干渉などで乱されることがなく、層流状態を保つこ
とができる。このため、堆積速度を向上させる目的でガ
ラス原料投入量を増加させた場合に、ガラス原料の付着
収率を劣化させることなく多孔質ガラス母材を安定に製
造することが可能となる。またこの場合、中心(=位置
する組、第1図の例では■の組にのみ屈折率を高くする
ドーパントを混入し、外側に位置する組、すなわち■お
よび■の組にはガラス原料のみを投入した場合には、コ
アとクランドを同時に合成することも可能である。また
多孔質ガラス母材の硬さを調整するため、最外周に位置
する組、第1図の例ではIの燃焼ガスおよび酸素の組か
らはガラス原料ガスは流さず、多孔質ガラス母材の加熱
用にのみ用いることも有効である。
以下実施例について詳述する。
〔実施例〕
実施例1: 第1図に示す構成の同心円状12重管バーナを用い、燃
焼ガスとして水素ガスを用い、酸素および水素ガスは第
1図と同様の流し方により多孔質ガラス母材を製造した
。ガラス原料としては3L(1”l 4を用い、中心の
組、Tなわち第1図で1組■の第1ボート10(=、ま
た2組Hの第6ポート22に水素と混合して投入した。
またドーパントとしてはG1Cl。
を用い第1ボート10にのみ投入した。最外周に位置す
る6組■には、ガラス原料、ドーパントともに投入せず
、多孔質ガラス母材の加熱用として用いた。各ガスの流
量条件は、H2= 581/ mix 。
02= 65 l/m1rL、 Ar = 42 l/
rrcinとした。ガラス原料5iCl、、  ドーパ
ント原料GgC14は全体テ5iC14= 1800 
ac/mix 、 GgC14= 130 cc/mi
x 投入り、、 タ。
この結果、堆積速度5.511rniルで69%の収率
で多孔質ガラス母材の製造?行うことかでさた。
このときの屈折率分布を第8図に示す。コア部とクラッ
ド部が良好に形成されていることが解る。
実施例2: 実施例1と同様のバーナを用い、燃焼ガスとして水素?
用い、中心の組、たとえば第1図の1組Iからのみガラ
ス原料S L Cl 4 、 ドーパントGgC14g
流し、2組IIおよび6組IY加熱用火炎として用いた
。ガスの流量条件としては、H2= 401/rnin
 、 O2= (,7l/ rnin 、 Ar= 4
31/77Lixとし、3cC14=2.61/min
 、 GgC14= 400 cc/ minの原料?
投入した。
この結果、外径170mrlLdの多孔質ガラス母材を
堆積速度4.81/rILiルで製造することができ、
収率も67%と高いものであった。
以上述べた各実施例に基づくデータを第7図の■の特性
に示す。
各実施例においては、燃焼ガスとして水素を用いたが、
火炎を形成するものであれば他のガスを採用してもかま
わない。たとえばCH4,C3H,、COガス等を用い
ても同様の効果が得られる。またガスの流し方は、実施
例に限ることすく、燃焼ガスと酸素の組合せが3個以上
できるような配置であればよい。ガラス原料の噴出を水
素と混合して行ったが、別のボートv用いて別に投入し
てもよく、またAr 、 O,と混合してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば火炎中でのガラス原
料の反応率?向上させ、ガラス微粒子の出発部材への付
着収率な向上させるとともに、屈折率分布の制御が容易
となり、安定した多孔質ガラス母材の製造を、高堆積速
度で実現できその効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるガスおよびガラス原料の流し方を
模式的に示す図、第2図は従来の合成法によるガスおよ
びガラス原料の流し方の模式図、第3図α、bは従来の
ガラス原料の流し方の模式図、第4図は多数本バーナ法
による多孔質ガラス母材の製造法を説明する図、第5図
は多数本バーナを用いた場合の母材内部に形成されるか
さ密度分布、第6図は多孔質ガラス母材表面温度とドー
パントGgO,固溶量の関係、第7図はガラス原料投入
量と堆積速度の関係、第8図は本発明の実施例1:;よ
り製造された母材の屈折率分布である。 1・・・母材、10〜15・・・原料ポート、21〜2
5゜61〜36 、41〜44・・・ガスポート、51
〜54・・・バーナ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)気体のガラス原料を燃焼バーナから噴出させて火
    炎加水分解することにより生成する粒状ガラスを回転す
    る出発部材に堆積させ、該出発部材の回転軸方向に成長
    させる多孔質ガラス母材の製造方法において、前記燃焼
    バーナは同心円状で複数の噴出ノズルを有する多重管バ
    ーナからなり、該多重管バーナに燃焼ガスと酸素との組
    合せを少くとも3組以上形成するように燃焼ガスおよび
    酸素の噴出ポートを配置し、かつ該燃焼ガスと酸素の組
    合せを構成する各組にガラス原料およびドーパント原料
    ガスの噴出ポートを設けることにより、該ガラス原料ガ
    スを単独または他のガスと混合して前記出発部材に噴出
    して多孔質ガラス母材を形成することを特徴とする光フ
    ァイバ用母材の製造方法。
  2. (2)前記燃焼ガスと酸素との組合せのうち、中心部に
    位置する組にのみドーパント原料を投入することにより
    、中心部にコア部、該コア部の周囲にクラッド部を同時
    に合成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の光ファイバ用母材の製造方法。
  3. (3)前記燃焼ガスと酸素との組合せのうち、中心部に
    位置する組にのみガラス原料およびドーパント原料ガス
    を投入することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の光ファイバ用母材の製造方法。
  4. (4)前記燃焼ガスと酸素との組合せのうち、最外層に
    位置する組は多孔質ガラス母材の加熱のみ行うことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項または第2項または第3
    項記載の光ファイバ用母材の製造方法。
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