WO2005049515A1 - 光ファイバ母材及びその製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材及びその製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber preform that is a precursor of an optical fiber and a method for producing the same.
  • a soot body is synthesized by causing a parner or a starting member to reciprocate along the rotating starting member along with the reciprocating motion, and depositing and depositing glass fine particles generated in the parna flame.
  • the external method (OVD method) of dehydrating and sintering in an electric furnace to form a transparent glass (OVD method) has a relatively arbitrary refractive index distribution, and is capable of mass-producing a large-diameter optical fiber preform. It is widely used.
  • Patent Document 1 As a method of obtaining a stable core-Z clad ratio in the longitudinal direction in an optical fiber preform after vitrification, for example, a method described in Patent Document 1 can be mentioned. Further, as a method of changing the gas amount near the turning point of the relative reciprocating movement of both ends, a method described in Patent Document 2 can be mentioned.
  • Patent Document 1 JP-A-09-118538
  • Patent document 2 JP-A-2000-159533
  • Patent Document 1 The method described in Patent Document 1 employs an external method, and changes the relative reciprocating movement speed in the longitudinal direction to deposit, stabilizes the core Z clad ratio after sintering and transparent vitrification. ing. However, in this method, it is difficult to adjust the amount of deposition at the turning point of the relative reciprocating movement due to adjustment during movement.
  • Patent Document 2 aims at preventing cracking and cracking of a soot body during deposition. This method changes the supply gas amount, relative movement speed, and the distance between the parner and the preform during reciprocation. It is difficult.
  • the optical fiber preform after the vitrification has a stable core-Z clad ratio in the longitudinal direction over the range of the relative reciprocation of the starting member and the parner. It is important to deposit. However, near the turning point of the relative reciprocating movement, the amount of adhesion fluctuates more than in other parts.
  • An object of the present invention is to provide an optical fiber preform from which an optical fiber preform having a stable core-Z cladding ratio in the longitudinal direction can be easily obtained, and a method for manufacturing the same.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, the relative movement at the turning point of the relative reciprocal movement has been set so that the core Z clad ratio after vitrification becomes stable in the longitudinal direction.
  • the relative movement at the turning point of the relative reciprocal movement has been set so that the core Z clad ratio after vitrification becomes stable in the longitudinal direction.
  • an external method is used to relatively reciprocate a parner along the starting member to deposit glass particles to produce an optical fiber preform.
  • the parner and the starting member are relatively reciprocated, and when the relative reciprocating movement is turned back, the stop is performed for a predetermined time, and the stop time is 3 seconds or more. It is preferably set to 60 seconds or less.
  • the deposition conditions may be changed by decreasing the amount of combustion gas or increasing the amount of source gas, and furthermore, the deposition time, deposition weight, or phase It is preferable to set any one of the number of reciprocating movements, and to change the stop time of the relative reciprocating movement continuously or stepwise according to the set conditions.
  • the stop time may be set to be constant during the manufacturing.
  • the longer the deposition time the longer the predetermined time for stopping the parner may be.
  • the predetermined time may be set longer as the deposition weight increases. Ma
  • the predetermined time may be set longer as the number of reciprocations increases.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of an apparatus used for manufacturing an optical fiber preform of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing a stop time pattern of Example 3.
  • FIG. 1 shows an example of an apparatus used for manufacturing an optical fiber preform of the present invention.
  • a starting member 1 is a core or a part of a core and a clad. It is rotatably supported around its axis by a member. 2 are arranged, and are movably installed to the left and right by a burner guide mechanism 3. Note that, instead of moving the deposition parner 2, a mechanism for moving the starting member 1 in the longitudinal direction may be provided.
  • the deposition parner 2 While rotating the starting member 1 around the axis by the motor 4, the deposition parner 2 is moved along the starting member 1 by the burner guide mechanism 3, and a flame is injected from the deposition parner 2 toward the starting member 1. I do.
  • An oxyhydrogen flame burner is generally used for the deposition parner 2, and a fiber raw material, for example, a vapor of SiC14 or the like and a combustion gas (hydrogen gas and oxygen gas) are sprayed thereon, and the oxyhydrogen flame is used.
  • the glass particles (soot) synthesized by the flame hydrolysis reaction are deposited on the starting member 1 to form the soot body 5.
  • the relative reciprocating movement is stopped for a predetermined time at a turning point of the deposition parner 2 which reciprocates relatively along the starting member 1, and during this stopping time, the combustion gas and the Z or fiber raw material are stopped. It is characterized in that the amount of soot deposited near the turning point of the relative reciprocating movement is changed by changing the supply amount of soot.
  • the soot deposition amount changes as compared with other portions. Therefore, by changing the supply amount of the combustion gas and Z or the fiber material at the turning point in anticipation of the change amount, it is possible to avoid problems such as warts, cracks, peeling of the deposited layer, and irregularities.
  • An optical fiber preform having a uniform shape and a uniform core Z cladding ratio in the longitudinal direction can be manufactured.
  • the stopping time at the turning point can be adjusted to 3 seconds or more and 60 seconds or less, whereby the amount of deposition near the turning point can be adjusted, and the core Z clad ratio after vitrification becomes lower at the end. It was found that a stable optical fiber preform could be obtained in the longitudinal direction. If the stop time is less than 3 seconds, the time is too short and there is no change in the deposition amount. On the other hand, if it exceeds 60 seconds, problems such as warts, cracks, peeling of the deposited layer, and unevenness will occur due to the change in soot density and the deposited amount caused by the change in the deposited amount during this time.
  • the stop time at the turning point does not need to be constant during manufacturing,
  • the amount of deposition can be changed effectively by changing continuously or stepwise by factors such as weight and the number of relative reciprocating movements.
  • the longer the deposition time the longer the predetermined time for stopping the parner may be.
  • the predetermined time may be set longer as the deposition weight increases.
  • the predetermined time may be set longer as the number of reciprocations increases.
  • an optical fiber preform was manufactured by an external method.
  • the starting member 1 was a quartz glass rod having an outer diameter of 30 mm and a length of 1.5 m. This is attached to a motor 4 via a base material support member (not shown) and rotated at 30 rpm, and is fed to a deposition burner 2 as a flame forming gas from a raw material supply device (not shown). 18 L (liter) of gas, 45 LZ of hydrogen gas, 3 LZ of oxygen gas as a carrier gas, and 1.8 LZ of SiC14 glass source gas were supplied.
  • An optical fiber preform was manufactured in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.
  • a quartz glass rod having an outer diameter of 30 mm and a length of 1.5 m was attached to the motor 5, rotated at 30 rpm, and deposition was continued under the same gas supply conditions as in Example 1.
  • the stop time at the turning point is set to 10 seconds, and the gas supply conditions during the stop time are the same as the gas supply conditions during the traverse and the combustion gas (hydrogen gas). And the oxygen gas were increased to 75%, and a trial 2 in which the fiber material (SiC14) was increased by a factor of 1.25 was produced and compared.
  • An optical fiber preform was manufactured in the same manner as in Example 1 using the apparatus shown in FIG.
  • a quartz glass rod having an outer diameter of 30 mm and a length of 1.5 m was attached to the motor 5, rotated at 30 rpm, and deposition was continued under the same gas supply conditions as in Example 1.
  • An optical fiber preform having a uniform core-Z cladding ratio in the longitudinal direction can be provided.

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Abstract

長手方向で安定したコア／クラッド比を有する光ファイバ母材が容易に得られる光ファイバ母材及びその製造方法を提供することを目的とし、外付け法により、出発部材上にこれに沿ってバーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、バーナと出発部材とを相対的に往復移動させ、該相対往復移動の折り返し時に、所定の時間、停止させることを特徴とするものであり、停止させる時間は、３秒以上６０秒以下とするのが好ましい。

Description

明 細 書
光ファイバ母材及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、光ファイバの前駆体である光ファイバ母材及びその製造方法に関する。
文献の参照による組み込みが認められる指定国にっ 、ては、下記の出願に記載さ れた内容を参照により本出願に組み込み、本出願の記載の一部とする。
特願 2003— 389848 出願日 2003年 11月 19日
背景技術
[0002] 従来、光ファイバ母材を製造するために、様々な方法が提案されて!ヽる。それらの 方法の中でも、回転する出発部材上に、これに沿ってパーナもしくは出発部材を相 対往復運動させ、パーナ火炎中で生成したガラス微粒子を付着堆積させて、スート 体を合成し、これを電気炉内で脱水、焼結して透明ガラス化する外付け法 (OVD法） は、比較的任意の屈折率分布のものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材を量 産できることから汎用されて 、る。
[0003] 透明ガラス化後の光ファイバ母材において、長手方向で安定したコア Zクラッド比 を得る方法としては、例えば、特許文献 1に記載された方法を挙げることができる。 また、両端の相対往復移動の折り返し点近傍でガス量を変化させる方法として、特 許文献 2に記載された方法を挙げることができる。
特許文献 1：特開平 09— 118538号公報
特許文献 2 :特開 2000-159533号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 特許文献 1に記載の方法は、外付け法を採用し、相対往復移動の移動速度を長手 方向で変化させて堆積し、焼結、透明ガラス化後のコア Zクラッド比を安定させてい る。し力しながら、この方法では、移動中での調整のため、相対往復移動折り返し点 での堆積量を調整することは困難である。
[0005] 特許文献 2に記載の方法は、堆積中のスート体の亀裂'割れ防止を目的として、相 対往復移動中、供給ガス量や相対移動速度、さらにパーナとプリフォームとの距離を 変化させる方法であるが、相対往復移動中での調整であるため、折り返し点での堆 積量を調整することは困難である。
[0006] また、外付け法においては、出発部材とパーナとの相対往復移動の範囲にわたり、 透明ガラス化後の光ファイバ母材が長手方向で安定したコア Zクラッド比を有してい るように、堆積させることが重要である。しかしながら、相対往復移動の折り返し点近 傍は、その他の部分と比較して付着量の変動が大きぐコア Zクラッド比が一定せず
、歩留りを低下させる問題があった。
[0007] 本発明は、長手方向で安定したコア Zクラッド比を有する光ファイバ母材が容易に 得られる光ファイバ母材及びその製造方法を提供することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、透明ガラス化後の コア Zクラッド比が長手方向で安定するように、相対往復移動の折り返し点で相対移 動を所定の時間停止し、折り返し点近傍での堆積量を調整することにより、コア Zクラ ッド比が長手方向で安定した光ファイバ母材が得られることを見出し、折り返し点での 停止時間を設定することにより、本発明を完成するに至った。
[0009] すなわち、本発明の光ファイバ母材の製造方法は、外付け法により、出発部材上に これに沿ってパーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ 母材を製造する方法において、パーナと出発部材とを相対的に往復移動させ、該相 対往復移動の折り返し時に、所定の時間、停止させることを特徴とするものであり、停 止させる時間は、 3秒以上 60秒以下とするのが好ましい。
[0010] 相対往復移動の停止中、堆積条件は、燃焼ガス量を減少させたり、原料ガス量を 増加させたりして変化させるとよぐさらに、あら力じめ堆積時間、堆積重量、又は相 対往復移動回数のいずれかを設定し、該設定条件によって相対往復移動の停止時 間を連続的もしくはステップ状に変化させるのが好ましい。なお、停止時間を製造中 一定として行なってもよい。
[0011] 上記方法において、堆積時間が長いほど、前記パーナを停止させる所定の時間を 長くしてもよい。また、堆積重量が大きいほど、前記所定の時間を長くしてもよい。ま た、往復回数が多いほど、前記所定の時間を長くしてもよい。
[0012] なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなぐ これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
発明の効果
[0013] 本発明の光ファイバ母材の製造方法は、相対往復移動の折り返し点で、所定の時 間、好ましくは 3秒以上 60秒以下の間、停止させることにより、折り返し点近傍におい てもスートの堆積量を安定させることができ、透明ガラス化して得られる光ファイバ母 材のコア Zクラッド比を長手方向にわたって容易に安定させることができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の光ファイバ母材の製造に使用した装置の一例を示した概略図である。
[図 2]実施例 3の停止時間パターンを示すグラフである。
符号の説明
[0015] 1……出発部材、
2……堆積用パーナ、
3……バーナガイド機構、
4……モータ、
5……スー M本 0
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の 範隨こかかる発明を限定するものではなぐまた実施形態の中で説明されている特 徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
[0017] 以下、本発明の光ファイバ母材の製造方法について、図面を参照しつつさらに詳 細に説明する力 本発明はこれらに限定されるものではない。
図 1は、本発明の光ファイバ母材の製造に使用した装置の一例を示したものである 図において、出発部材 1は、コア又はコアとクラッドの一部力もなり、不図示の基材 支持部材により軸回りに回転自在に支持され、出発部材 1の下方には堆積用パーナ 2が配置され、バーナガイド機構 3により、左右に移動自在に設置されている。なお、 堆積用パーナ 2を移動させる代わりに、出発部材 1を長手方向に移動させる機構を 設けてもよい。
[0018] 次に、このような装置を用いての外付け法 (OVD法)による本発明の光ファイバ母材 の製造方法にっ 、て説明する。
出発部材 1を軸回りにモータ 4で回転させながら、堆積用パーナ 2をバーナガイド機 構 3により出発部材 1に沿って移動させつつ、出発部材 1に向けて堆積用パーナ 2か ら火炎を噴射する。
[0019] 堆積用パーナ 2には、通常、酸水素火炎パーナが使用され、ファイバ用原料、例え ば、 SiC14等の蒸気と燃焼ガス (水素ガス及び酸素ガス)を吹き付け、酸水素火炎中 での火炎加水分解反応により合成されるガラス微粒子 (スート)を出発部材 1上に堆積 させてスート体 5を形成する。
[0020] 本発明は、出発部材 1に沿って相対往復移動する堆積用パーナ 2の折り返し点に おいて、相対往復移動を所定時間停止させ、この停止時間中、燃焼ガス及び Z又は ファイバ用原料の供給量を変化させて、相対往復移動の折り返し点近傍でのスート の堆積量を変化させるところに特徴を有している。
[0021] 相対往復移動の折り返し点近傍では、その他の部分と比較して、スートの堆積量が 変化する。そこで、その変化量を見込んで、折り返し点での燃焼ガス及び Z又はファ ィバ用原料の供給量を変化させることにより、イボ、クラック、堆積層の剥がれ、凹凸 等の問題を発生させることなぐ形状及びコア Zクラッド比が長手方向で均一な光フ アイバ母材を製造することができる。
[0022] 折り返し点での停止時間は、鋭意研究した結果、 3秒以上 60秒以下とすることで、 折り返し点近傍での堆積量を調整でき、透明ガラス化後のコア Zクラッド比が端部ま で長手方向で安定した光ファイバ母材を得ることができることが判った。なお、停止時 間が 3秒未満では、時間が短すぎて堆積量に変化が見られない。他方、 60秒を超え る場合は、この間の堆積量の変化により生じたスート密度、堆積量の変動により、イボ 、クラック、堆積層の剥がれ、凹凸等の問題が発生する。
[0023] なお、折り返し点での停止時間は、製造中一定にする必要はなぐ堆積時間、堆積 重量、相対往復移動回数といった因子で、連続的又はステップ状に変化させることに より、効果的に堆積量を変化させることができる。上記方法において、光ファイバ母材 が太くなるほど、パーナを停止させる所定の時間を長くすることが好ましい。例えば、 堆積時間が長いほど、パーナを停止させる所定の時間を長くしてもよい。また、堆積 重量が大きいほど、前記所定の時間を長くしてもよい。また、往復回数が多いほど、 前記所定の時間を長くしてもよい。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定さ れるものではない。
実施例 1
[0024] 図 1に示す装置を用いて、外付け法により光ファイバ母材を製造した。
出発部材 1は、外径 30mm、長さ 1.5mの石英ガラス棒を使用した。これを不図示の 基材支持部材を介してモータ 4に取り付け、 30rpmで回転させるとともに、堆積用バ ーナ 2に、原料供給装置（図示を省略)から火炎形成用ガスとして、 1本あたり酸素ガ ス 18L (リットル) Z分、水素ガス 45LZ分、キャリアーガスとして酸素ガス 3LZ分を送 り込み、さらにガラス原料ガス SiC14 1. 8LZ分を供給した。
[0025] 相対往復移動の折り返し点でトラバースを 0— 70秒間停止し、相対往復移動中と 同じガス供給条件で停止時間中もスートを堆積させたところ、折り返し点でのコア Zク ラッド比の変動量は、表 1に示すように、停止時間 0秒から停止時間を長くすることに よってコア Zクラッド比の変動が小さくなり、停止時間 30秒で最小になり、 60秒では 堆積量が多くなり過ぎたため、変動が大きくなつた。また、停止時間 70秒では、密度 が高くなり過ぎたために、イボが発生して割れてしまった。なお、表 1に示したコア Zク ラッド比の変動量は、透明ガラス化後の光ファイバ母材において、コア Zクラッド比の 最大値と最小値の差分を表示して 、る。
[表 1] 停止時間 (sec) 0 3 10 30 60 70 コアノクラッド比の 0. 0098 0. 0082 0. 0051 0. 0022 0. 0044 変動量 割れ発生 実施例 2
[0026] 図 1に示す装置を用いて、実施例 1と同様な方法で光ファイバ母材を製造した。
出発部材 1は、外径 30mm、長さ 1.5mの石英ガラス棒をモータ 5に取り付け、 30rp mで回転させるとともに、実施例 1と同じガス供給条件で堆積を続けた。
[0027] 本実施例にお!、ては、折り返し点での停止時間を 10秒とし、停止時間中のガスの 供給条件を、トラバース中と同じガス供給条件のものと、燃焼ガス (水素ガスと酸素ガ ス)を 75%にした試行 1と、さらに、ファイバ原料 (SiC14)を 1.25倍にした試行 2で製造 し、比較した。
この結果、密度を下げることによって、対象面積の増加に伴う付着効率増加により、 端部の堆積量が増え、コア Zクラッド比の変動が抑制された。
[表 2]
Figure imgf000008_0001
実施例 3
[0028] 図 1に示す装置を用いて、実施例 1と同様な方法で光ファイバ母材を製造した。
出発部材 1は、外径 30mm、長さ 1.5mの石英ガラス棒をモータ 5に取り付け、 30rp mで回転させるとともに、実施例 1と同じガス供給条件で堆積を続けた。
[0029] 本実施例においては、図 2に示すように、停止時間を一定の 10秒として製造したも のと、堆積の進行とともに停止時間を連続的に長くするように変更して製造したものと を比較した。
その結果、表 3に示すように、停止時間を変更したものは、堆積後半での堆積対象 面積が大きくなつたところで停止時間を長くしているために、堆積量が 10秒一定のも のよりも多くなり、コア Zクラッド比の変動が抑制された。
[表 3] 停止時間（sec) 一定 変化 コア Zクラッド比 0. 0051 0. 0023
[0030] 以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実 施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または 改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改 良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載力 明らかである。
産業上の利用可能性
[0031] 長手方向にコア Zクラッド比の均一な光ファイバ母材を提供できる。

Claims

請求の範囲
[I] 外付け法により、出発部材上にこれに沿ってパーナを相対的に往復移動させてガラ ス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、パーナと出発部材と を相対的に往復移動させ、該相対往復移動の折り返し時に、所定の時間、停止させ ることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
[2] 停止させる所定の時間が、 3秒以上 60秒以下である請求項 1に記載の光ファイバ母 材の製造方法。
[3] 相対往復移動の停止中、燃焼ガス量を減少させる請求項 1又は 2に記載の光フアイ バ母材の製造方法。
[4] 相対往復移動の停止中、原料ガス量を増加させる請求項 1乃至 3のいずれかに記載 の光ファイバ母材の製造方法。
[5] あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設 定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間を連続的に変化させる 請求項 1乃至 4のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
[6] あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設 定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間をステップ状に変化さ せる請求項 1乃至 5のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
[7] 前記光ファイバ母材の径が大きくなるほど、前記パーナを停止させる前記所定の時 間を長くする請求項 5または 6に記載の光ファイバ母材の製造方法。
[8] 前記堆積時間が長いほど、前記パーナを停止させる前記所定の時間を長くする請求 項 7に記載の光ファイバ母材の製造方法。
[9] 前記堆積重量が大きいほど、前記パーナを停止させる前記所定の時間を長くする請 求項 7に記載の光ファイバ母材の製造方法。
[10] 前記往復回数が多いほど、前記パーナを停止させる前記所定の時間を長くする請求 項 7に記載の光ファイバ母材の製造方法。
[II] 請求項 1乃至 10のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法を用いて製造され たものである光ファイバ母材。
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