WO2006077781A1 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber preform manufacturing method for manufacturing a large optical fiber preform by an external method (OVD method).
  • Patent Document 1 discloses that as a method of obtaining a glass base material with a small diameter fluctuation in the longitudinal direction, the relative movement speed between the burner and the deposit is increased for each traverse of the burner. Describe it.
  • Patent Document 2 discloses a method of suppressing the outer diameter fluctuation in the longitudinal direction and reducing boundary peeling that occurs at the interface between the starting member and the soot, and the rotational speed of the starting member and the relative moving speed of the burner. The ratio is specified.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-26566
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-35282
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical fiber preform in which soot adhesion efficiency and soot density do not decrease and the radial unevenness and longitudinal diameter variation are small.
  • the optical fiber preform manufacturing method of the present invention rotates the starting member around its axis and deposits soot on the starting member while relatively moving the starting member or burner back and forth.
  • a method of manufacturing a material in which a rotational speed of a starting member and a relative movement of a starting material and a burner are performed for each relative movement or multiple relative movements during the deposition of 15 to 85% by weight of the soot accumulation amount. It is characterized by being manufactured at a reduced speed.
  • the rotational speed 3 ⁇ 4 (rpm), the relative movement speed When the degree is v (mmZ), the vZr ratio is in the range of 1 to vZr 5 and it is preferable to manufacture by changing the vZr ratio during deposition. As a result, it is possible to manufacture a large preform with a small diameter variation in the circumferential direction while maintaining the soot density.
  • the optical fiber can be deposited while maintaining the soot density, the radial unevenness without causing peeling or cracking during the deposition is small, and the radial variation in the longitudinal direction is small. A base material is obtained.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical fiber preform manufacturing apparatus using the OVD method.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the vZr ratio of Example 1 and the deposition weight.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the vZr ratio of Comparative Example 1 and the deposited weight.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between vZr ratio and deposition weight in Comparative Example 2.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view for explaining radial irregularities of a soot deposit.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the variation in the diameter of the soot deposit in the longitudinal direction.
  • FIG. 1 shows an example of a manufacturing apparatus using the OVD method.
  • the starting member 1 is held by a supporting member 2 of the apparatus and is supported so as to be rotatable about its axis.
  • the indicator member 2 is It is driven to rotate by 1 ter.
  • a burner 4 that can move left and right in the figure.
  • an exhaust hood 5 is disposed above the starting member 1.
  • An oxyhydrogen burner is usually used as the burner 4, and can be moved left and right along the starting member 1 by a moving mechanism (not shown).
  • Examples of the raw material gas supplied to the burner 4 include steam such as SiCl and combustion gas (hydrogen gas and oxygen gas).
  • Soot is generated.
  • the glass fine particles are sequentially deposited and deposited on the starting member 1 to form a soot deposit, that is, a porous preform for an optical fiber.
  • the rotational speed of the starting member 1 is reduced to reduce the helical pitch of the burner 4 relative to the starting member 1.
  • Increasing the size causes a problem that irregularities are generated in the circumferential direction of the soot deposit 6 as shown in FIG.
  • the soot is deposited on the surface of the starting member while drawing a spiral because the rotating starting member 1 moves relative to the reciprocating burner 4.
  • the soot density is maintained by decreasing the rotation speed of the starting member 1 toward the latter half of the deposition in which the diameter increases.
  • the soot spiral pitch decreases and the radial irregularities increase. Therefore, the relative relationship between the starting member 1 and the burner 4 is adjusted according to the change in rotational speed.
  • the moving speed (hereinafter simply referred to as “relative moving speed”) is also reduced to reduce the helical pitch.
  • the reason for changing the rotational speed and the relative movement speed during the deposition period of 15 to 85% by weight of the soot deposition amount is that the soot diameter is small when the soot deposition amount is less than 15% by weight. This is because irregularities in time, that is, unevenness in the radial direction and diameter fluctuation in the longitudinal direction do not occur. Also, if the soot deposition amount exceeds 85% by weight, the amount of adhesion with respect to the target weight is small, so irregularities during deposition do not grow.
  • the rotational speed and the relative movement speed of the starting member 1 are preferably changed for each relative movement or a plurality of relative movements, that is, for each deposition of one or more layers of soot.
  • the rotation speed is r (rpm) and the relative movement speed ⁇ v (in mmZ)
  • the vZr ratio is l ⁇ vZr ⁇ Change the rotation speed and relative movement speed so that they are within the range of 5.
  • an optical fiber preform was manufactured by the OVD method.
  • a quartz glass rod having an outer diameter of 40 mm ⁇ and a length of 1,500 mm was attached to the supporting member 2.
  • Soot accumulation is 100 kg. 15% of soot deposit is the weight when 15kg of soot is attached, and 85% is the weight when 85kg of soot is attached.
  • the diameter variation in the radial direction was ⁇ 0.1% or less
  • the outer diameter variation in the longitudinal direction was ⁇ 0.5% or less.
  • FIG. 3 shows the relationship between the vZr ratio and the soot deposition amount expressed by the deposition weight.
  • the vZr ratio is preferably in the range of l ⁇ vZr ⁇ 5.

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Abstract

　出発部材をその軸回りに回転させ、出発部材又はバーナーを相対的に往復移動させながら、出発部材上にスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって、堆積目標量の１５～８５重量％の堆積が行われる間、１相対移動又は複数相対移動毎に、出発部材の回転速度及び出発部材とバーナーとの相対移動速度を共に減少させて製造することを特徴としている。また、回転速度をｒ（ｒｐｍ）、相対移動速度をｖ（ｍｍ／分）とするとき、ｖ／ｒ比が１＜ｖ／ｒ＜５の範囲内にあり、ｖ／ｒ比を堆積中変化させて製造するのが好ましい。スートの付着効率やスート密度が低下することなく、径方向の凹凸及び長手方向の径変動の少ない光ファイバ母材の製造方法が提供される。

Description

明 細 書
光ファイバ母材の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、外付け法 (OVD法）により大型の光ファイバ母材を製造する光ファイバ 母材の製造方法に関する。
[0002] なお、文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記特許出願 の明細書に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本件明細書の記載の 一部とする。
特願 2005— 011730号 出願曰 2005年 1月 19曰
背景技術
[0003] 光ファイバ用母材を製造するために各種の方法が提案されている。それらの方法 のなかのひとつである OVD法では、回転する出発部材およびバーナーを相対移動 させながら、バーナー火炎中で生じた原料ガスの加水分解反応により生成したガラス 微粒子 (スート）を出発部材に付着、堆積させてスート堆積体を形成する。このスート 堆積体を電気炉内で脱水，焼結することにより光ファイバ母材が得られる。この OVD 法は、所望の屈折率分布を形成できる範囲が比較的広ぐ更に、大口径の光フアイ バ用母材の製造に適して 、ることから広く実施されて 、る。
[0004] 近年、光ファイバ用母材の大型化がとみに進んでいる。ただし、光ファイバ用母材 の大型化には太径ィ匕を伴うが、径が太くなるほどスート堆積体の周速度が大きくなる ため、堆積されるスートの密度が低下する。このため、堆積中のスートの剥がれ、割れ 等が生じる頻度が高くなる。また、スート堆積体があまりに太くなると、後の透明ガラス 化工程で使用される焼結 ·ガラス化炉に入らなくなるという問題もある。
[0005] これらの対策として、スート密度を上げる方法が試みられている。具体的には、燃焼 ガスの流量を上げる方法や、出発物質の回転速度を小さくする方法が知られて 、る 。し力しながら、燃焼ガスの流量を大きくする方法は、スートの付着効率が低下すると いう問題に加えて、設備の熱負荷が増大するという問題がある。また、回転速度を小 さくする方法は、それに伴なつて出発部材 1回転当りのバーナーの往復移動距離が 大きくなる、即ち、バーナーの出発部材に対する螺旋ピッチが大きくなるために、スー ト堆積体の径方向および周方向に凹凸が発生するという問題を生じる。
[0006] 特許文献 1は、大型プリフォームの製造にあたり、長手方向の径変動が小さいガラ ス母材を得る方法として、バーナーのトラバース毎にバーナーと堆積体との相対移動 速度を速くすることを記載して 、る。
[0007] また、特許文献 2は、長手方向の外径変動を抑制し、かつ出発部材とスートとの界 面で生じる境界剥離を低減する方法として、出発部材の回転速度とバーナーの相対 移動速度の比を規定して 、る。
特許文献 1：特開 2004— 26566号公報
特許文献 2：特開 2004— 35282号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 特許文献 1に記載の方法では、長手方向の径変動は小さくなるが、径方向の凹凸 が大きくなる。また、特許文献 2に記載の方法では、堆積が進みスートが太くなること に伴なう周速度増加により、所定のスート密度を維持することが困難となる。
[0009] 本発明は、スートの付着効率やスート密度が低下することなぐ径方向の凹凸及び 長手方向の径変動の少ない光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的として いる。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明の光ファイバ母材の製造方法は、出発部材をその軸回りに回転させ、出発 部材又はバーナーを相対的に往復移動させながら、出発部材上にスートを堆積させ て光ファイバ母材を製造する方法であって、スート堆積量の 15〜85重量％の堆積が 行われる間、 1相対移動又は複数相対移動毎に、出発部材の回転速度及び出発部 材とバーナーとの相対移動速度を共に減少させて製造することを特徴とする。これに より、スート密度を維持した上で、堆積中の螺旋ピッチを変化させることにより、スート 密度、径方向の凹凸、長手方向の径変動について良好な大型プリフォームを製造で きる。
[0011] また、上記光ファイバ母材の製造方法にぉ 、て、回転速度 ¾: (rpm)、相対移動速 度を v(mmZ分）とするとき、 vZr比が 1く vZrく 5の範囲内にあり、 vZr比を堆積中 変化させて製造するのが好ましい。これにより、スート密度を維持した上で周方向の 径変動の少な 、大型プリフォームを製造できる。
[0012] ただし、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 V、。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得る。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、スート密度を維持して堆積することができ、堆積中の剥がれ、割 れ等を起こすことなぐ径方向の凹凸が小さぐ長手方向の径変動の少ない光フアイ バ母材が得られる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 l]OVD法による光ファイバ母材の製造装置を示す概略図である。
[図 2]実施例 1の vZr比と堆積重量の関係を示すグラフである。
[図 3]比較例 1の vZr比と堆積重量の関係を示すグラフである。
[図 4]比較例 2の vZr比と堆積重量の関係を示すグラフである。
[図 5]スート堆積体の径方向の凹凸を説明する概略断面図である。
[図 6]スート堆積体の長手方向の径変動を説明する概略断面図である。
符号の説明
[0015] 1 出発部材、 2 支持部材、 3 回転モーター、 4 バーナー、 5 排気フード、 6 ス ート堆積体
[0016] 以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、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い。また、実施形態の中で説明され て 、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 、。 発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、 OVD法における本発明の光ファイバ母材の製造方法を、図面を参照して説 明する。
[0018] 図 1に、 OVD法による製造装置の一例を示した。出発部材 1は、装置の支持部材 2 で把持され、その軸回りに回転自在に支持されている。また、指示部材 2は、回転モ 一ター 3により回転駆動されている。出発部材 1の下方には、図上で左右に移動自在 なバーナー 4が配設される。一方、出発部材 1の上方には、排気フード 5が配設され ている。
[0019] バーナー 4には、通常、酸水素バーナーが使用され、図示していない移動機構に より出発部材 1に沿って左右に移動できる。バーナー 4に供給される原料ガスとして は、例えば SiCl等の蒸気と燃焼ガス (水素ガス及び酸素ガス）が例示される。パーナ
4
一 4から発生する酸水素火炎中では、 SiCl等の加水分解反応によりガラス微粒子（
4
スート）が生成される。このガラス微粒子は、出発部材 1に順次付着して堆積され、ス ート堆積体、即ち、光ファイバ用多孔質母材が形成される。
[0020] ここで、例えば図 6に示すスート堆積体の長手方向に沿って発生する径変動を減少 させるために、出発部材 1の回転速度を低下させて出発部材 1に対するバーナー 4 の螺旋ピッチを大きくすると、図 5に示すように、スート堆積体 6の周方向に凹凸が発 生するという問題を生じる。
[0021] 上記光ファイバ用多孔質母材の形成において、回転する出発部材 1と往復移動す るバーナー 4と相対移動するので、スートは螺旋を描きながら出発部材表面に堆積 する。ここで、スート堆積量の 15〜85重量％の堆積が行われる間の期間については 、径が太くなる堆積後半にかけて出発部材 1の回転速度を小さくしていくことでスート 密度が維持される。このとき、回転速度を小さくしたことでスートの螺旋ピッチ (堆積軌 跡）が大きくなり、径方向の凹凸が大きくなるので、、回転速度の変化に合わせて出 発部材 1とバーナー 4との相対移動速度 (以下、単に相対移動速度と称する)も小さく して、螺旋ピッチを小さくする。
[0022] なお、スート堆積量の 15〜85重量％の堆積時期において、回転速度及び相対移 動速度を変化させる理由は、スート堆積量が 15重量％未満のときはスート径が小さ いので堆積時の不整、すなわち、径方向への凹凸や長手方向に径変動が発生しな いためである。また、スート堆積量が 85重量％を超えると目標重量に対する付着量 が少ないので、堆積時の不整が成長しない。
[0023] なお、出発部材 1の回転速度と相対移動速度は、 1相対移動又は複数相対移動毎 に、すなわちスートの 1層又は複数層堆積毎に変化させることが好ましい。 [0024] また、螺旋ピッチが小さすぎると、長手方向の径変動が大きくなるため、回転速度を r (rpm)、相対移動速度^ v (mmZ分）とするとき、 vZr比が l <vZr< 5の範囲内に あるように、回転速度と相対移動速度を変化させるとよ ヽ。
[0025] 以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する力 本発明はこれらの実 施例に限定されず、様々な態様が可能である。
実施例 1
[0026] (実施例 1)
図 1に示した装置を用いて、 OVD法による光ファイバ母材の製造を行った。
[0027] 出発部材 1として、外径 40mm φ、長さ 1, 500mmの石英ガラス棒を支持部材 2に 取り付けた。スート堆積量は 100kgである。スート堆積量の 15%は、 15kgのスートが 付着した時の重量であり、 85%は 85kgのスートが付着した時の重量となる。
[0028] 15kgから 85kgのスートが堆積する間に、回転数を 60rpmから 20rpmに、パーナ 一 4の相対移動速度を 120mmZ分から 30mmZ分に、スート 1層毎に滑らかに変 化させた。このときの vZr比と堆積重量で表すスート堆積量の関係を図 2に示した。
[0029] 得られたスート堆積体を透明ガラス化したところ、径方向の径変動量は ±0. 1%以 下で、長手方向の外径変動は ±0. 5%以下であった。
[0030] (比較例 1)
相対移動速度を 120mmZ分で一定とした以外は、実施例 1と同様の条件で光ファ ィバ母材の製造を行った。このときの vZr比と堆積重量で表すスート堆積量の関係を 図 3に示した。
[0031] その結果、螺旋ピッチが大きいために、長手方向の径変動は小さく ±0. 5%以下 であったが、径方向の径変動量が大きくなつてしまい ±0. 3%になった。
[0032] (比較例 2)
相対移動速度を 30mmZ分で一定とした以外は、実施例 1と同様の条件で光ファ ィバ母材の製造を行った。このときの vZr比と堆積重量で表すスート堆積量の関係を 図 4に示した。
[0033] その結果、螺旋ピッチが小さいために、径方向の径変動量は小さくなり ±0. 1%以 下であつたが、長手方向の径変動が大きくなつてしまい ± 1. 0%になった。 [0034] これらの測定結果から、 vZr比を l <vZrく 5の範囲内とすることが好ましいことが 判る。
産業上の利用可能性
[0035] 光ファイバ母材の生産コストの低減及び品質向上に寄与する。

Claims

請求の範囲
[1] 出発部材をその軸回りに回転させ、出発部材又はバーナーを相対的に往復移動さ せながら、出発部材上にスートを堆積させて光ファイバ母材を製造する方法であって
、スート堆積量の 15〜85重量％の堆積が行われる間、 1相対移動又は複数相対移 動毎に、出発部材の回転速度及び出発部材とバーナーとの相対移動速度を共に減 少させて製造することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
[2] 回転速度 ¾: (rpm)、相対移動速度を v(mmZ分）とするとき、 vZr比が KvZrく
5の範囲内にあり、 vZr比を堆積中変化させて製造する請求項 1に記載の光ファイバ 母材の製造方法。
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