JPS62162634A - 光フアイバ用多孔質母材の焼結方法 - 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、光ファイバ用多孔質母材の焼結方法に係り、
特に多孔質母材の収縮ガラス化に伴う炉芯管内の空間容
積減少に対応さＶて、これに供給するガス流ｍを増大さ
せた焼結方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、石英ファイバを製造する場合には、ＶＡＤ法（
気相軸付法）、ＣＶＤ法（気相反応沈積法）などにより
製造した５ｉ０３　ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５などの酸化物よ
りなる光ファイバ用多孔質母材を炉芯管内にて焼結して
透明ガラス化し、これを所定の直径のファイバまで線引
きすることが行われている。

ところで、多孔質母材内の０１１％は特定波長の光を吸
収して伝送損失の原因となることから、この叶基を母材
中から除去する必要が生ずる。

そのため、多孔質母材を焼結してガラス化するに際して
、炉芯管内にｌｌｅガスとハロゲンガス、例えばＣ１２
や５ＯＣ１２とを供給してこの混合雰囲気下で焼結する
ようにし、ハロゲンガスと叶基とを反応させてこれを除
去するようになっている。

この焼結操作を具体的に説明する。

石英ガラス炉芯管内に円柱状の光ファイバ用多孔質母材
をセットし、炉内にハロゲンガス、例えばＣ１２ガスを
含んだｌｌｅガスを流して炉内を一定の陽圧下に維持し
、この状態で母材の一端からこれを約１８５０〜１９５
０℃に加熱して徐々にガラス化するようになっている。

多孔質母材が加熱されて収縮ガラス化する部分では、こ
のロッドの屈折率を制御するドーパントたるＧｅＯ２が
蒸発したり下記式に示す如＜ＣＩ２ガスと反応してＧｅ
ＣｆＬａとなってしまうので、製造されるガラスロッド
は多孔質母材状態での屈折率分布と少し異なったものと
なる。

ＧｅＯ２＋　２　ＣＪ、　２　＝ＧｅＣＱ　４　＋０２
そこで、この反応を利用して最終的に屈折率分布を制御
したり、光ファイバ化したときの伝送特性、例えば伝送
帯域や伝送損失を一定値に維持せんとすることが行なわ
れている。

［発明が解決しようとする問題点１ ところで、多孔質母材の収縮ガラス化が進行すると、母
材の収縮に伴って炉芯管内の空間容積が増大する傾向と
なる。このため、供給混合ガス吊が一定の条件下にあっ
ては、炉内のガス流線速度が多孔質母材の収縮に対応し
て僅かではあるが次第に減少することになる。

例えば、内径８５Ｍ　、長さ１０００ｍｍの炉芯管内に
、＋１８ガスと僅かな足のハロゲンガスとの混合ガスを
１０Ｊ！／ｌｉｎの割合で流し、この中で直径６０Ｍ、
長さ５００ａ＊の多孔質母材を徐々に焼結した場合には
、焼結開始前と完了後との間で炉芯管内の空間容積は４
２６０ＣＣから５５９０ＣＣに増大する。このことは１
分間あたりの炉芯管内のガスの出入りが２．３５回／１
ｎから　１．７９回／ｍｉｎまで減少することすなわち
焼結操作が進行するに従って、ガス流線速が次第に減少
することを表わしている。

このように、炉内のガス流速が変わることから、収縮ガ
ラス化する部分に温度変化が生じ、これがためＧｅＯ２
の蒸発量、　Ｇｅ（ｈとＣ１２との反応量が焼結に従っ
て次第に変化し、ガラスロッドの長手方向に沿って屈折
率分布が僅かに変化していた。このため、このロンドよ
り製造される光ファイバの伝送帯域、伝送損失特性等が
、その長手方向に沿ってばらついてしまって、特性の均
一なファイバを再現性良く製造できないという問題があ
った。

［発明の目的］ 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、炉芯管内の空間容積の減少に対応させ
てこれを補うように混合ガスの供給量を増大させて炉内
のガス流速を一定に維持するようにし、もって長手方向
に沿って屈折率分布及び伝送特性が均一化されたガラス
ロッドを再現性良く製造できる光ファイバ用多孔質母材
の焼結方法を提供するにある。

［発明の概要１ 上記目的を達成するために本発明は、多孔質母材の収縮
ガラス化に伴って炉芯管内への混合ガスの供給量を増大
させて、混合ガスの管内流速を一定にするように構成し
、母材の加熱収縮部における温度低下を防止するように
したことを要旨とする。

［実施例］ 以下に、本発明方法の好適一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

まず、第１図に基づいて本発明方法を実施するための光
ファイバ用多孔質母材の焼結装置の一例を説明する。

図示する如く１は、外在的８５ａ１．長さ約１０００履
。

肉厚的３５ＩＩ１１の円筒体状の石英ガラス製炉芯管で
あり、この炉芯管１の長手方向中央部にその外周に沿っ
て幅約ｅｏｓ＋程のカーボンヒータ２が設置されており
、母材を高温に加熱し得るようになっている。

上記炉芯管１の上部には、その上方より内部へ気密状態
で貫通させた昇降棒３が設りられている。

この昇降棒３は、上下方向へ昇降自在に且つ所定の速度
で回転自在になされており、この昇降棒３の下端部に焼
結処理されるべき光ファイバ用多孔質母材４が取付けら
れる。

一方、炉芯管１の底部側壁には、炉芯管１の内圧と大気
との差圧を検出する差圧計５が設けられると共にガス導
入通路６が接続されており、炉内にＩｌｅの如き不活性
ガスとＣＪ２２の如きハロゲンガスとの混合ガスを導入
し得るようになっている。

また、炉芯管１の上部側壁には、炉内を通過したガスを
排出する排気通路７が接続されている。

この排気通路７は、炉内圧力が大気よりも＋２．０１１
１１２０程高くなるようにその内径が調整されている。

尚、炉内圧を調整するために、上記排気通路７に流量調
整弁を介設してもよい。

一方、上記ガス導入通路６の上流側は、不活性ガスとし
てのｌｌａを流すｌｌｅ通路８とハロゲンガスとしての
Ｃ２２を流すａ！２通路９とに分岐されると共に、それ
ぞれの通路８．９には、流量を制御する流量制御弁１ｏ
、ｉｉが介設されている。上記各流量制御弁１０．１１
は、マイクロコンピュータを内蔵した流量コントローラ
１２からの指令により、その弁開度を制御するようにな
っている。この流量コントローラ１２に内蔵されるマイ
クロコンピュータには、流山制御量が予めプログラム化
されて記憶されている。この場合の流量制御は、母材の
収縮ガラス化に伴う炉内空間容積の増加ｍを補うように
ガス供給ｍを増加するように制御される。

次に、以上のように構成された装置例に基づき、本発明
方法を具体的に説明する。

まず、昇降棒３の下端部に直径６０８１．長さ５ｏ。

履の多孔質母材４を取付け、これを０．５ｒｐａ＋の速
度で回転さけつつ３ｍ／Ｆｉｎの速度で下降させる。

炉芯管１の中央に設けられるカーボンヒータ２にはすで
に通電されており、これを約１８５０〜１９５０℃に加
熱している。この時、炉内へはガス導入通路６を介して
ＨｅとＣＩ！２　との混合ガスが導入されており、炉内
を上昇するこの混合ガスは多孔質母材４と接触した後、
排気通路７を介して炉外へ排出される。

従って、多孔質母材４は、上記混合ガス雰囲気内にてそ
の下端部より順次加熱焼結されて収縮ガラス化し、ガラ
ス化ロッド１３が製造されていく。

この時、炉内圧力は、排気通路７の作用により大気より
＋　２．０１１＄１１２０だけ高くなるようにυ１ｕｌ
ｌされている。

一方、母材の焼結が進行するに伴ってすなわち母材の収
縮ガラス化に伴って炉芯管１内の空間容１が増大するが
、この増加量を補うように混合ガスの供給量を時間の経
過に従って順次増加させていく。混合ガス量の流量制御
を行うには、制御コントローラ１２のマイクロコンピュ
ータ内に予め流Ｍ　１．ＩＩ　ＩＩＩ用のプログラムを
セットしておき、これからの指令によりＣｆｆ１２通路
９及びｌｌｅ通路８に介設した流量制御弁１１．１０の
弁開度を調整して行う。

このように、母材の収縮減少量すなわち炉芯管１内の空
間容積の増大伍を補うように温合ガス供給量を時間の経
過に従って増加させるようにしたので、炉芯管１内の混
合ガスの上昇流速がほぼ一定に維持されることになる。

特に、母材４の加熱収縮部１４におけるガス流速が、焼
結開始時から焼結終了時まで通じてほぼ一定となるので
この部分における温度変化がなり、ＧｅＯ２の蒸発間や
ＧｅＯ２と（Ｊ！２との反応■が母材４或はロッド１３
の長手方向に沿って一定となり、屈折率分布のバラツキ
が生じない。

尚、供給混合ガス量を変化させる場合、ＩｌｅとＣ２ど
の混合比とを常に一定とすることが望ましい。

ここで、第２図に示すグラフに基づいてＩｌｅとａ！２
　どの供給計の変化を具体的数値例をもって説明する。

まず、多孔質母材４の全長は５００ＩＩＩＩ！であり、
この降下速度は３ｍ＋／１ａｉｎであるから、焼結を完
了するまでに約１６７分間型する。

また、焼結スタート時は、ｔｌｅガス１５Ｊ／ｌｌ１ｉ
ｎ　。

Ｃ１２ガス１８０ＣＣ／ｍｉｎの割合でそれぞれ供給を
行い、焼結が進行するに従ってグラフに示すようにそれ
ぞれの供給゛ωを比例的に増大させる。

多孔質母材４がガラス化するとその体積は１／９まで減
少することから、各ガスの単位時開あたりの流量増加量
はＨｅガス７．５ＣＣ／　ｌ１ｌｉｎ　、　Ｃｆ１２ガ
ス０、　ＩＣＣ／　ｌｌ１ｉｎとなり、最終的には１１
０ガス１６．３Ｊ／ａｋｉｎ　、　Ｃ１２ガス１９６．
７ＣＣ／　ｒａ　ｔ　ｎまで供給量を増大させる。上記
した単位時間あたりの混合ガス流出増加量は、単位時間
あたりの炉内空間容積の増加量すなわち母材の収縮量に
等しくする。これを具体的数値例で示すと、母材４の直
径が６０＃ＩＩであることから１分間あたりの母材の収
縮ｍは次のように表わされる。

π（３０Ｉ１１り　２Ｘ　（３＃＊／　ｍ１ｎ）Ｘ　８
／９（収縮比率）崎７．６ＣＣ／ｍｉｎ この収縮量をスタート時における＋１０とＣｆｔ２との
濃度比に分配すると上述の如＜Ｈｅ７．５　ＣＣ／ｍｉ
ｎ　。

（Ｊ！２　０．１ＣＣ／　ｍｉｎとなる。

尚、この場合、Ｈｅとａ！２の増加量の比率が一定であ
るが、ｔｌｅの供給量はＣ１２の供給量に比較してはる
かに大きいので混合ガス中のＨｅと（Ｊ２との濃度比は
ほぼ一定値を維持することになる。

以上のような焼結を行って製造したガラス化ロッドを線
引きして光ファイバ２０触を作製した。この光ファイバ
を１ＫＪＲ毎に切断して伝送帯域を測定したところ波長
１．３Ｘｍの光で伝送帯域は１０５３±１０ＱＨＫｚ−
一　の範囲内に全て収まり、良好な結果を得ることがで
きた。

〔発明の効果］ 以上型するに、本発明方法によれば次のような優れた効
果を発揮することができる。

（１）　　多孔質母材の収縮ｂ１ずなわち炉内空間容積
の増加値に見合った混合ガス量を順次増大させて供給し
て炉内のガス流線速度を一定に維持するようにしたので
、母材の加熱収縮部における温度変化をなくすことがで
きる。

（２）　　従って、ドーパントであるＧｅＯ２の蒸発量
やＧｅＯ２とＣ１２との反応量がその長手方向に沿って
変化することなく一定となり、従って、長手方向に沿っ
て屈折率分布が一定となったガラス化ロッドを再現性よ
（製造できる。

（３）　　長手方向に沿って屈折率分布の一定なロッド
を製造できるので、これを線引きすることにより長手方
向に沿って伝送帯域、伝送特性のバラツキを生じない光
ファイバを再現性良く製作することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するだめの光ファイバ用多孔
質母材の焼結装置の一例を示す概略構成図、第２図は焼
結が開始されてがらのＨｅとＣＪ！２ガス供給量の変化
を示すグラフである。 尚、図中１は炉芯管、４は多孔質母材、８はｌｉｅ通路
、９はＣ１２通路、１２は流量コントローラである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ用多孔質母材を、ハロゲンガスと不活
   性ガスとの混合ガスが流通された炉芯管内にて、その一
   端より加熱収縮させて焼結するに際して、上記多孔質母
   材の収縮ガラス化に伴つて上記炉芯管内容積の増大に比
   して、上記炉芯管内への上記混合ガスの供給量を増大さ
   せて、混合ガスの炉内流速を一定にするようにしたこと
   を特徴とする光ファイバ用多孔質母材の焼結方法。
2. （２）上記混合ガスがその供給量の増大されるに際して
   、相互の比率が一定に維持されるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ用多孔質
   母材の焼結方法。