JP2003238166A - ガラス微粒子堆積体の製造方法 - Google Patents
ガラス微粒子堆積体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＶＡＤ法によりＧｅを添加されＧＩ型屈折率
分布を有するガラス微堆積体を屈折率分布の乱れや堆積
中のバーナ詰まりの発生やスス割れなく安定に製造でき
る方法の提供。 【解決手段】 ＶＡＤ法において、同心多重管型で中心
ポートより突出したポートを外側に有するガラス微粒子
合成用バーナーで、ガラス原料ガスを供給するポートの
断面積が４πｍｍ2 〜２５πｍｍ2 のものを用い、Ｇｅ
化合物ガスを最も多く流すポートαでのＧｅ化合物ガス
管内飛行時間をＴ1 （ｍｓ）、ガラス原料ガスを最も多
く流すポートβでのガラス原料ガスの管内飛行時間をＴ
2 （ｍｓ）とするとき、Ｔ1 ≧４５ｍｓ且つＴ2 ≦４５
ｍｓが成立するようにして堆積を行う。
分布を有するガラス微堆積体を屈折率分布の乱れや堆積
中のバーナ詰まりの発生やスス割れなく安定に製造でき
る方法の提供。 【解決手段】 ＶＡＤ法において、同心多重管型で中心
ポートより突出したポートを外側に有するガラス微粒子
合成用バーナーで、ガラス原料ガスを供給するポートの
断面積が４πｍｍ2 〜２５πｍｍ2 のものを用い、Ｇｅ
化合物ガスを最も多く流すポートαでのＧｅ化合物ガス
管内飛行時間をＴ1 （ｍｓ）、ガラス原料ガスを最も多
く流すポートβでのガラス原料ガスの管内飛行時間をＴ
2 （ｍｓ）とするとき、Ｔ1 ≧４５ｍｓ且つＴ2 ≦４５
ｍｓが成立するようにして堆積を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｇｅが添加された
ＧＩ型屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体を、ＶＡ
Ｄ（気相軸付け）法により屈折率制御性を向上して製造
できる方法に関する。
ＧＩ型屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体を、ＶＡ
Ｄ（気相軸付け）法により屈折率制御性を向上して製造
できる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバをその屈折率構造で分類する
ときに、グレーデッド・インデックス（Ｇｒａｄｅｄ
Ｉｎｄｅｘ：ＧＩと略記する）型ファイバと呼ばれるフ
ァイバは、屈折率がコアの中心から周辺にかけて漸次減
少しており、マルチモードファイバコア等に利用されて
いる。ＧＩ型コア部材は分散補償ファイバのコアや高Ｎ
Ａファイバのコア等にも利用されている。図３に、ＧＩ
型ファイバのコアの屈折率分布の一例としてα乗分布の
コアのプロファイルを示す。ＧＩ型光ファイバのガラス
組成としては、屈折率を上昇するドーパントであるＧｅ
を添加したＳｉＯ 2 をコア部に用い、クラッド部にはＳ
ｉＯ2 又は屈折率を低下させるドーパントであるＦ等を
添加したＳｉＯ2 を用いる、またＦ（フッ素）を含有す
る樹脂でＳｉＯ2 との比屈折率差で２％程度低い屈折率
を有するものをクラッド材に用いることもある。
ときに、グレーデッド・インデックス（Ｇｒａｄｅｄ
Ｉｎｄｅｘ：ＧＩと略記する）型ファイバと呼ばれるフ
ァイバは、屈折率がコアの中心から周辺にかけて漸次減
少しており、マルチモードファイバコア等に利用されて
いる。ＧＩ型コア部材は分散補償ファイバのコアや高Ｎ
Ａファイバのコア等にも利用されている。図３に、ＧＩ
型ファイバのコアの屈折率分布の一例としてα乗分布の
コアのプロファイルを示す。ＧＩ型光ファイバのガラス
組成としては、屈折率を上昇するドーパントであるＧｅ
を添加したＳｉＯ 2 をコア部に用い、クラッド部にはＳ
ｉＯ2 又は屈折率を低下させるドーパントであるＦ等を
添加したＳｉＯ2 を用いる、またＦ（フッ素）を含有す
る樹脂でＳｉＯ2 との比屈折率差で２％程度低い屈折率
を有するものをクラッド材に用いることもある。
【０００３】このようなＧＩ型コアガラスをＶＡＤ（気
相軸付け）法により製造するには、図４に示すように、
反応容器９内において、複数のガス噴出ポートを有する
ガラス微粒子合成用バーナ（以下、単にバーナと略記す
る場合もある）１０にＳｉＣｌ4 等のガラス原料ガス、
ドーパントであるＧｅを含有する化合物、例えばＧｅＣ
ｌ4 等のＧｅ原料ガス、Ｈ2 ，炭化水素等の可燃性ガ
ス、Ｏ2 等の助燃性ガス、及び要すればＡｒ等の不活性
ガスを導入し、該バーナ１０に形成される火炎１１中で
ガラス原料及びＧｅ原料ガスを火炎加水分解反応及び／
又は酸化反応させることによりガラス微粒子を生成さ
せ、これを回転しつつ該バーナ１０に対し相対的に上方
向に移動する出発材（ターゲット）１２に吹きつけて、
該出発材１２端部からガラス微粒子を軸方向に堆積さ
せ、ガラス微粒子堆積体１３を形成する。得られたガラ
ス微粒子堆積体１３は加熱、焼結により透明化されガラ
ス体（コア母材）となる。
相軸付け）法により製造するには、図４に示すように、
反応容器９内において、複数のガス噴出ポートを有する
ガラス微粒子合成用バーナ（以下、単にバーナと略記す
る場合もある）１０にＳｉＣｌ4 等のガラス原料ガス、
ドーパントであるＧｅを含有する化合物、例えばＧｅＣ
ｌ4 等のＧｅ原料ガス、Ｈ2 ，炭化水素等の可燃性ガ
ス、Ｏ2 等の助燃性ガス、及び要すればＡｒ等の不活性
ガスを導入し、該バーナ１０に形成される火炎１１中で
ガラス原料及びＧｅ原料ガスを火炎加水分解反応及び／
又は酸化反応させることによりガラス微粒子を生成さ
せ、これを回転しつつ該バーナ１０に対し相対的に上方
向に移動する出発材（ターゲット）１２に吹きつけて、
該出発材１２端部からガラス微粒子を軸方向に堆積さ
せ、ガラス微粒子堆積体１３を形成する。得られたガラ
ス微粒子堆積体１３は加熱、焼結により透明化されガラ
ス体（コア母材）となる。
【０００４】ＧｅＣｌ4 が火炎中で加水分解反応、酸化
反応することにより生成するＧｅＯ 2 は火炎中の反応状
態や堆積面の温度により揮散しやすいため、火炎中の温
度や堆積面の温度を制御することが必要である。ＧＩ型
コア母材とするためのガラス微粒子堆積体の形成は、通
常１本のバーナを用いて行う。ガラス微粒子堆積体の外
側ではＧｅが揮散しやすいために、設計したとおりの屈
折率分布に制御することは困難である。ＧＩ型コアのプ
ロファイルとしては、図３に示すような中心から周辺部
にかけて滑らかな放物線状とすることが望ましいが、例
えば図５に示すように中央に凹みのある形状や種々の好
ましくない形状になってしまうことがある。また、バー
ナ構造としてはガラス微粒子の堆積効率の点で有利であ
るため、図１に示すように中心ポートよりも外周側のポ
ートを突出したタイプの多重管バーナを用いることもあ
るが、堆積中にバーナ突出部のＢ点付近にＳｉＯ2 微粒
子（スス）が堆積してバーナポートの詰まりが起きる場
合があり、詰まりが発生するともはやガラス微粒子堆積
はできなくなる。
反応することにより生成するＧｅＯ 2 は火炎中の反応状
態や堆積面の温度により揮散しやすいため、火炎中の温
度や堆積面の温度を制御することが必要である。ＧＩ型
コア母材とするためのガラス微粒子堆積体の形成は、通
常１本のバーナを用いて行う。ガラス微粒子堆積体の外
側ではＧｅが揮散しやすいために、設計したとおりの屈
折率分布に制御することは困難である。ＧＩ型コアのプ
ロファイルとしては、図３に示すような中心から周辺部
にかけて滑らかな放物線状とすることが望ましいが、例
えば図５に示すように中央に凹みのある形状や種々の好
ましくない形状になってしまうことがある。また、バー
ナ構造としてはガラス微粒子の堆積効率の点で有利であ
るため、図１に示すように中心ポートよりも外周側のポ
ートを突出したタイプの多重管バーナを用いることもあ
るが、堆積中にバーナ突出部のＢ点付近にＳｉＯ2 微粒
子（スス）が堆積してバーナポートの詰まりが起きる場
合があり、詰まりが発生するともはやガラス微粒子堆積
はできなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ｇｅを含有
するＧＩ型コア用ガラス微粒子堆積体を、ＶＡＤ法によ
り、屈折率分布の制御性を向上し、しかもバーナ詰まり
の発生なく安定かつ収率良く製造できる新規な方法を課
題とするものである。
するＧＩ型コア用ガラス微粒子堆積体を、ＶＡＤ法によ
り、屈折率分布の制御性を向上し、しかもバーナ詰まり
の発生なく安定かつ収率良く製造できる新規な方法を課
題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は下記(1) ，(2)
の構成により上記課題を解決できた。 (1) ガラス原料ガス及びＧｅ化合物ガスをガラス微粒子
合成用バーナの火炎中に導入することにより生成された
ガラス微粒子を、回転しつつ該バーナとは相対的に移動
する出発材の一端から堆積させることによりＧｅを含有
するＧＩ型屈折率分布のガラス微粒子堆積体を形成する
製造方法において、上記ガラス微粒子合成用バーナとし
て、同心円状の多重管構造で中心ポートより突出したポ
ートを外側に有し、ガラス原料ガスを供給するポートの
断面積が４πｍｍ2 〜２５πｍｍ 2 であるバーナを用
い、且つＧｅ化合物ガスを最も多く流すポートの飛行時
間をＴ1 （ｍｓ）、ガラス原料ガスを最も多く流すポー
トの管内飛行時間をＴ2 （ｍｓ）とするとき、Ｔ1 とＴ
2 が数３
の構成により上記課題を解決できた。 (1) ガラス原料ガス及びＧｅ化合物ガスをガラス微粒子
合成用バーナの火炎中に導入することにより生成された
ガラス微粒子を、回転しつつ該バーナとは相対的に移動
する出発材の一端から堆積させることによりＧｅを含有
するＧＩ型屈折率分布のガラス微粒子堆積体を形成する
製造方法において、上記ガラス微粒子合成用バーナとし
て、同心円状の多重管構造で中心ポートより突出したポ
ートを外側に有し、ガラス原料ガスを供給するポートの
断面積が４πｍｍ2 〜２５πｍｍ 2 であるバーナを用
い、且つＧｅ化合物ガスを最も多く流すポートの飛行時
間をＴ1 （ｍｓ）、ガラス原料ガスを最も多く流すポー
トの管内飛行時間をＴ2 （ｍｓ）とするとき、Ｔ1 とＴ
2 が数３
【数３】Ｔ1 ≧ ４５ｍｓ かつ Ｔ2 ≦ ４５ｍｓ
の式を満足するように行うことを特徴とするガラス微粒
子堆積体の製造方法。 (2) 前記多重管バーナの中心から突出部の管までの距離
ｒ及び突出長Ｌが数４
子堆積体の製造方法。 (2) 前記多重管バーナの中心から突出部の管までの距離
ｒ及び突出長Ｌが数４
【数４】０．０４≦ｒ／Ｌ≦０．４
を満足するものであることを特徴とする前記(1) 記載の
ガラス微粒子堆積体の製造方法。なお、本発明において
πは円周率を意味する。
ガラス微粒子堆積体の製造方法。なお、本発明において
πは円周率を意味する。
【０００７】
【発明の実施の形態】まず、本発明に到った経緯から説
明する。本発明は図４で説明したいわゆるＶＡＤ法（気
相軸付け法）によりＧｅを含有するＧＩ型屈折率分布の
ガラス微粒子堆積体を形成するが、Ｇｅ添加のガラス微
粒子堆積体を屈折率制御性良く、しかもバーナの目詰ま
りなく作成するためには、該ガラス微粒子堆積体を合成
するバーナから堆積面にいたる間でのドープ原料（Ｇｅ
Ｃｌ4 ）の反応とガラス原料（ＳｉＣｌ4 ）の反応はそ
れぞれ別異であること、特にＧｅＣｌ4 はバーナ火炎中
で反応してＧｅＯ2 として安定な状態になるまでに時間
がかかることを考慮する必要があると本発明者らは想到
した。
明する。本発明は図４で説明したいわゆるＶＡＤ法（気
相軸付け法）によりＧｅを含有するＧＩ型屈折率分布の
ガラス微粒子堆積体を形成するが、Ｇｅ添加のガラス微
粒子堆積体を屈折率制御性良く、しかもバーナの目詰ま
りなく作成するためには、該ガラス微粒子堆積体を合成
するバーナから堆積面にいたる間でのドープ原料（Ｇｅ
Ｃｌ4 ）の反応とガラス原料（ＳｉＣｌ4 ）の反応はそ
れぞれ別異であること、特にＧｅＣｌ4 はバーナ火炎中
で反応してＧｅＯ2 として安定な状態になるまでに時間
がかかることを考慮する必要があると本発明者らは想到
した。
【０００８】この観点から種々に実験を重ねた結果、Ｇ
ｅ化合物ガス（Ｇｅ原料）を最も多く流すポートの先端
から堆積面にいたるまでのＧｅ原料の飛行時間Ｔ1 を４
５ｍｓ以上とすることにより、充分な反応性が得られる
ことがわかった。また、バーナの目詰まりに関しては、
中心ポートよりも突出した外側ポートの先端位置と原料
ガスを最も多く流すポートの先端位置の間の距離をガラ
ス原料が飛行する時間（管内飛行時間）Ｔ2 を４５ｍｓ
以下とすることがよいことがわかった。そして、これら
の条件を両立することができる範囲（Ｔ1 ≧４５ｍｓ且
つＴ2≦４５ｍｓ）であれば、バーナ詰まりの発生なく
安定にしかも収率良くＧＩ型屈折率分布を有するＧｅ添
加ガラス微粒子堆積体を製造することが可能である。
ｅ化合物ガス（Ｇｅ原料）を最も多く流すポートの先端
から堆積面にいたるまでのＧｅ原料の飛行時間Ｔ1 を４
５ｍｓ以上とすることにより、充分な反応性が得られる
ことがわかった。また、バーナの目詰まりに関しては、
中心ポートよりも突出した外側ポートの先端位置と原料
ガスを最も多く流すポートの先端位置の間の距離をガラ
ス原料が飛行する時間（管内飛行時間）Ｔ2 を４５ｍｓ
以下とすることがよいことがわかった。そして、これら
の条件を両立することができる範囲（Ｔ1 ≧４５ｍｓ且
つＴ2≦４５ｍｓ）であれば、バーナ詰まりの発生なく
安定にしかも収率良くＧＩ型屈折率分布を有するＧｅ添
加ガラス微粒子堆積体を製造することが可能である。
【０００９】なお、本発明においてドーパントであるＧ
ｅ原料（ＧｅＣｌ4 ）を最も多く流すポートαにおける
Ｇｅ原料の飛行時間Ｔ1 は、数５の式で示される。
ｅ原料（ＧｅＣｌ4 ）を最も多く流すポートαにおける
Ｇｅ原料の飛行時間Ｔ1 は、数５の式で示される。
【数５】
【００１０】本発明においてガラス原料（ＳｉＣｌ4 ）
を最も多く流すポートβにおけるガラス原料の管内飛行
時間Ｔ2 は、数６の式で示される。
を最も多く流すポートβにおけるガラス原料の管内飛行
時間Ｔ2 は、数６の式で示される。
【数６】
ここで突出長Ｌは、原料を最も多く流すポートβの先端
をＡ，ポートβに最も近く可燃性ガスを流すポートより
外側のポートであって助燃性ガスを流すポートの外側ポ
ートの先端をＢとするとき、バーナ軸に沿ってＡ〜Ｂ間
の距離である。
をＡ，ポートβに最も近く可燃性ガスを流すポートより
外側のポートであって助燃性ガスを流すポートの外側ポ
ートの先端をＢとするとき、バーナ軸に沿ってＡ〜Ｂ間
の距離である。
【００１１】以下、図面を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の一実施態様で用いる多重管バーナの噴出
口近傍とガラス微粒子堆積体を模式的に示す概略断面図
であり、複数のポート（噴出口）が、中心ポート（第１
ポート）１を中心として第２ポート２，第３ポート３，
第４ポート４…第ｎポートｎと同心円状に多重に形成さ
れている。中心ポート１には、例えばＧｅ原料（ＧｅＣ
ｌ4 等）、ガラス原料（ＳｉＣｌ 4 ）及び可燃性ガス
（Ｈ2 等）、第２ポート２には可燃性ガス（Ｈ2 ）、第
３ポート３には不活性ガス（Ａｒ）、第４ポートには助
燃性ガス（Ｏ2 等）が流されるが、この流し方に限定さ
れるところはない。また第５ポートから第ｎポートまで
は第１〜第４ポートよりもガス噴出方向（バーナ軸方
向）に突出している。また、図示の例では該第１〜第４
ポート１〜４が一組となって火炎を形成し、第５ポート
以降が他の火炎を形成する。
図１は本発明の一実施態様で用いる多重管バーナの噴出
口近傍とガラス微粒子堆積体を模式的に示す概略断面図
であり、複数のポート（噴出口）が、中心ポート（第１
ポート）１を中心として第２ポート２，第３ポート３，
第４ポート４…第ｎポートｎと同心円状に多重に形成さ
れている。中心ポート１には、例えばＧｅ原料（ＧｅＣ
ｌ4 等）、ガラス原料（ＳｉＣｌ 4 ）及び可燃性ガス
（Ｈ2 等）、第２ポート２には可燃性ガス（Ｈ2 ）、第
３ポート３には不活性ガス（Ａｒ）、第４ポートには助
燃性ガス（Ｏ2 等）が流されるが、この流し方に限定さ
れるところはない。また第５ポートから第ｎポートまで
は第１〜第４ポートよりもガス噴出方向（バーナ軸方
向）に突出している。また、図示の例では該第１〜第４
ポート１〜４が一組となって火炎を形成し、第５ポート
以降が他の火炎を形成する。
【００１２】図１の例においては、中心ポート１がポー
トαであり且つポートβであるので、中心ポートの先端
位置がＡであり、堆積面位置をＣとするとき、Ａ−Ｃ間
の距離がＤである。また、第５ポートの先端位置がＢで
あり、Ａ−Ｂ間の距離が突出長Ｌである。
トαであり且つポートβであるので、中心ポートの先端
位置がＡであり、堆積面位置をＣとするとき、Ａ−Ｃ間
の距離がＤである。また、第５ポートの先端位置がＢで
あり、Ａ−Ｂ間の距離が突出長Ｌである。
【００１３】従って、Ｇｅ原料を最も多く流すポートの
Ｇｅ原料ガス流速をＶα、ガラス原料ガスを最も多く流
すポートのガラス原料ガス流速をＶβとするとき、数７
Ｇｅ原料ガス流速をＶα、ガラス原料ガスを最も多く流
すポートのガラス原料ガス流速をＶβとするとき、数７
【数７】飛行時間Ｔ1 ＝Ｄ／Ｖα≧４５ｍｓ
且つ飛行時間Ｔ2 ＝Ｌ／Ｖβ≦４５ｍｓ
が成立する流速及びＤ，Ｌとする。図１の場合にはＶα
＝Ｖβであるので、 Ｌ≦４５Ｖ≦Ｄを満足すればよい
（Ｖ＝Ｖα＝Ｖβ）。
＝Ｖβであるので、 Ｌ≦４５Ｖ≦Ｄを満足すればよい
（Ｖ＝Ｖα＝Ｖβ）。
【００１４】以上のように本発明に係るＴ1 は４５ｍｓ
以上とするが、より好ましくはＴ1≦７０ｍｓとする。
この理由は、Ｔ1 が７０ｍｓを超えると原料流が広がり
すぎるため、堆積効率が低下することにある。また、本
発明に係るＴ2 は４５ｍｓ以下とするが、より好ましく
は、Ｔ2 ≧２０ｍｓとする。この理由は、Ｔ2 が２０ｍ
ｓ未満では突出部を過ぎたあとの飛行時間が長くなるこ
とにより原料流が広がり堆積効率が低下することになる
からである。
以上とするが、より好ましくはＴ1≦７０ｍｓとする。
この理由は、Ｔ1 が７０ｍｓを超えると原料流が広がり
すぎるため、堆積効率が低下することにある。また、本
発明に係るＴ2 は４５ｍｓ以下とするが、より好ましく
は、Ｔ2 ≧２０ｍｓとする。この理由は、Ｔ2 が２０ｍ
ｓ未満では突出部を過ぎたあとの飛行時間が長くなるこ
とにより原料流が広がり堆積効率が低下することになる
からである。
【００１５】本発明に用いる多重管バーナとしては、例
えば内側４重管で外側４重管のもの、内側５重管で外側
４重管のもの等を挙げることができるが、これらに限定
されるところはない。
えば内側４重管で外側４重管のもの、内側５重管で外側
４重管のもの等を挙げることができるが、これらに限定
されるところはない。
【００１６】また、本発明に用いるバーナの原料を供給
するポートのサイズはあまり大きい状態でこれらの条件
を満たす流量（流速）とするとガラス微粒子堆積体のサ
イズが大きくなりすぎるため、スス（ガラス微粒子堆積
体）が柔らかくなり割れやすいという問題が生じるた
め、ガラス原料を供給するポートの断面積は４πｍｍ2
から２５πｍｍ2 （πは円周率である）の範囲がよく、
また、特に５πｍｍ2 から１６πｍｍ2 、また更には６
πｍｍ2 から１２πｍｍ2 が好ましい。
するポートのサイズはあまり大きい状態でこれらの条件
を満たす流量（流速）とするとガラス微粒子堆積体のサ
イズが大きくなりすぎるため、スス（ガラス微粒子堆積
体）が柔らかくなり割れやすいという問題が生じるた
め、ガラス原料を供給するポートの断面積は４πｍｍ2
から２５πｍｍ2 （πは円周率である）の範囲がよく、
また、特に５πｍｍ2 から１６πｍｍ2 、また更には６
πｍｍ2 から１２πｍｍ2 が好ましい。
【００１７】バーナの形態はバーナの中心から突出部の
管までの距離をｒ、突出長をＬとしたとき、０．０４≦
ｒ／Ｌ≦０．４の範囲になるバーナ構造を使用するのが
良い。より好ましい範囲は０．１≦ｒ／Ｌ≦０．３であ
り、更に好ましくは０．１５≦ｒ／Ｌ≦０．２５の範囲
である。ｒ／Ｌが０．０４未満では、原料を供給してい
るポートのガス流速を上げたとしてもバーナの突出部へ
のガラス微粒子の付着を抑えることが困難であり、ｒ／
Ｌが０．４を超えるとガラス微粒子の広がりが大きくな
りすぎるため、堆積して得られるガラス微粒子堆積体の
形状が太くなりすぎ、スス割れが発生しやすくなる。
管までの距離をｒ、突出長をＬとしたとき、０．０４≦
ｒ／Ｌ≦０．４の範囲になるバーナ構造を使用するのが
良い。より好ましい範囲は０．１≦ｒ／Ｌ≦０．３であ
り、更に好ましくは０．１５≦ｒ／Ｌ≦０．２５の範囲
である。ｒ／Ｌが０．０４未満では、原料を供給してい
るポートのガス流速を上げたとしてもバーナの突出部へ
のガラス微粒子の付着を抑えることが困難であり、ｒ／
Ｌが０．４を超えるとガラス微粒子の広がりが大きくな
りすぎるため、堆積して得られるガラス微粒子堆積体の
形状が太くなりすぎ、スス割れが発生しやすくなる。
【００１８】本発明において前記多重管バーナに導入す
るガラス原料ガス、Ｇｅ原料ガス、可燃性ガス、助燃性
ガス、不活性ガスの流し方については特に限定されると
ころはないが、例えば図２の（Ａ），（Ｂ）に示した流
し方とすることができる。
るガラス原料ガス、Ｇｅ原料ガス、可燃性ガス、助燃性
ガス、不活性ガスの流し方については特に限定されると
ころはないが、例えば図２の（Ａ），（Ｂ）に示した流
し方とすることができる。
【００１９】なお、本発明においては前記飛行時間
Ｔ1 ，Ｔ2 が本発明範囲内とする以外は、従来公知のＶ
ＡＤ法によるＧｅ含有ＧＩ型屈折率分布を有するガラス
微粒子堆積体形成技術を適用することができる。ガラス
原料ガスとしては例えばＳｉＣｌ4 ，ＳｉＨＣｌ3 等を
用いることができる。Ｇｅ原料としては例えばＧｅＣｌ
4 等を用いることができる。可燃性ガスとしては例えば
Ｈ2 、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ6 等を、助燃性ガスとしては例え
ばＯ2 等、不活性ガスとしては例えばＮ2 ，Ａｒ，Ｈｅ
等を用いることができる。
Ｔ1 ，Ｔ2 が本発明範囲内とする以外は、従来公知のＶ
ＡＤ法によるＧｅ含有ＧＩ型屈折率分布を有するガラス
微粒子堆積体形成技術を適用することができる。ガラス
原料ガスとしては例えばＳｉＣｌ4 ，ＳｉＨＣｌ3 等を
用いることができる。Ｇｅ原料としては例えばＧｅＣｌ
4 等を用いることができる。可燃性ガスとしては例えば
Ｈ2 、ＣＨ4 ，Ｃ2 Ｈ6 等を、助燃性ガスとしては例え
ばＯ2 等、不活性ガスとしては例えばＮ2 ，Ａｒ，Ｈｅ
等を用いることができる。
【００２０】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるとこ
ろはない。
するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるとこ
ろはない。
【００２１】（実施例１〜５並びに比較例１〜３）図４
に示す構成で、ＶＡＤ法によりＧｅを添加されたＧＩ型
屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体を製造した。ガ
ラス微粒子合成用バーナ１０としては同心８重管バーナ
で、噴出口断面構造は図１に示すのと同様で、外側火炎
を形成する第５ポート５から第８ポート８が内側火炎を
形成する第１ポートから第４ポートよりも噴出方向に突
出した形状を有し、図中のＬは６９〜７３ｍｍ、ｒは１
１ｍｍのものを用いた。第１ポート先端から堆積面Ｃま
での距離（Ｄ）は１６０ｍｍ、ガラス原料を供給するポ
ートの断面積は４πｍｍ2 であった。このバーナに、Ｓ
ｉＣｌ4 ：２．５ＳＬＭ、ＧｅＣｌ4 ：０．３ＳＬＭ、
Ｈ2：１．０ＳＬＭ、Ａｒ：０．５ＳＬＭとして、図２
（Ａ）に示すように各ポートに供給し、また、各ガスの
比は前記の比率を保ちながら流速を表１に示す値となる
ように流量を変更した。得られたガラス母材は外径１６
０ｍｍで引上げ長は５００ｍｍ、平均引上げ速度は９０
ｍｍ／ｈｒであった。製造途中のバーナ詰まり発生の有
無と、得られた各ガラス微粒子堆積体（実施例１〜５、
比較例１〜３）について、その後焼結透明化したガラス
体のプロファイルを測定した結果、収率（定義：堆積し
たＳｉの重量／バーナに供給したＳｉの重量）を、表１
に示す。
に示す構成で、ＶＡＤ法によりＧｅを添加されたＧＩ型
屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体を製造した。ガ
ラス微粒子合成用バーナ１０としては同心８重管バーナ
で、噴出口断面構造は図１に示すのと同様で、外側火炎
を形成する第５ポート５から第８ポート８が内側火炎を
形成する第１ポートから第４ポートよりも噴出方向に突
出した形状を有し、図中のＬは６９〜７３ｍｍ、ｒは１
１ｍｍのものを用いた。第１ポート先端から堆積面Ｃま
での距離（Ｄ）は１６０ｍｍ、ガラス原料を供給するポ
ートの断面積は４πｍｍ2 であった。このバーナに、Ｓ
ｉＣｌ4 ：２．５ＳＬＭ、ＧｅＣｌ4 ：０．３ＳＬＭ、
Ｈ2：１．０ＳＬＭ、Ａｒ：０．５ＳＬＭとして、図２
（Ａ）に示すように各ポートに供給し、また、各ガスの
比は前記の比率を保ちながら流速を表１に示す値となる
ように流量を変更した。得られたガラス母材は外径１６
０ｍｍで引上げ長は５００ｍｍ、平均引上げ速度は９０
ｍｍ／ｈｒであった。製造途中のバーナ詰まり発生の有
無と、得られた各ガラス微粒子堆積体（実施例１〜５、
比較例１〜３）について、その後焼結透明化したガラス
体のプロファイルを測定した結果、収率（定義：堆積し
たＳｉの重量／バーナに供給したＳｉの重量）を、表１
に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１から、Ｔ1 ＜４５ｍｓではプロファイ
ルがよくないが（比較例１）、Ｔ1≧４５ｍｓでは良好
なプロファイルとなること（実施例１〜５）、Ｔ2 ＞４
５ｍｓではバーナ詰まりが発生するが（比較例２及び
３）、Ｔ2 ≦４５ｍｓではバーナ詰まりは無い（実施例
１〜５）ことがわかる。比較例２，３はバーナが詰まっ
たためガラス微粒子堆積体の形状異常となり、焼結する
ことができないのでプロファイルの測定ができなかっ
た。Ｔ1 ≦７０ｍｓかつＴ2 ≧２０ｍｓであると収率が
５０％を超えるが、Ｔ1 ＞７０ｍｓ、またはＴ2 ＜２０
ｍｓであると収率が低下する。原料ガス流が広がりすぎ
るからである。
ルがよくないが（比較例１）、Ｔ1≧４５ｍｓでは良好
なプロファイルとなること（実施例１〜５）、Ｔ2 ＞４
５ｍｓではバーナ詰まりが発生するが（比較例２及び
３）、Ｔ2 ≦４５ｍｓではバーナ詰まりは無い（実施例
１〜５）ことがわかる。比較例２，３はバーナが詰まっ
たためガラス微粒子堆積体の形状異常となり、焼結する
ことができないのでプロファイルの測定ができなかっ
た。Ｔ1 ≦７０ｍｓかつＴ2 ≧２０ｍｓであると収率が
５０％を超えるが、Ｔ1 ＞７０ｍｓ、またはＴ2 ＜２０
ｍｓであると収率が低下する。原料ガス流が広がりすぎ
るからである。
【００２４】（実施例６〜８及び比較例３，４）８重管
バーナを用い、図２（Ｂ）に示すように第１ポートにＧ
ｅＣｌ4 ：０．３ＳＬＭ、Ｈ2 ：０．６ＳＬＭ、Ａｒ：
０．６ＳＬＭを流し、第２ポートにＳｉＣｌ4 ：２．５
ＳＬＭ、Ｈ2 ：５．０ＳＬＭを流し、その他のポートは
実施例１〜５と同様に流してガラス微粒子堆積体を作製
した。Ｌは５０ｍｍ、ｒは１２ｍｍ、堆積面までの距離
は１２０ｍｍ、ＧｅＣｌ4 を流すポート（第１）の断面
積は４πｍｍ2 、ＳｉＣｌ4 を流したポート（第２ポー
ト）の断面積は２４πｍｍ 2 であった（実施例６〜８、
比較例３，４）。このときの条件及び結果を実施例１の
場合と同様に表２に示す。
バーナを用い、図２（Ｂ）に示すように第１ポートにＧ
ｅＣｌ4 ：０．３ＳＬＭ、Ｈ2 ：０．６ＳＬＭ、Ａｒ：
０．６ＳＬＭを流し、第２ポートにＳｉＣｌ4 ：２．５
ＳＬＭ、Ｈ2 ：５．０ＳＬＭを流し、その他のポートは
実施例１〜５と同様に流してガラス微粒子堆積体を作製
した。Ｌは５０ｍｍ、ｒは１２ｍｍ、堆積面までの距離
は１２０ｍｍ、ＧｅＣｌ4 を流すポート（第１）の断面
積は４πｍｍ2 、ＳｉＣｌ4 を流したポート（第２ポー
ト）の断面積は２４πｍｍ 2 であった（実施例６〜８、
比較例３，４）。このときの条件及び結果を実施例１の
場合と同様に表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】実施例６〜８に示されるように、Ｇｅ原料
ガスを流すポートと、ガラス原料ガスを流すポートを別
にしても、Ｔ1 ≧４５ｍｓ 且つ Ｔ2 ≦４５ｍｓ で
あるなら良好なプロファイルのガラス体を製造すること
ができる。
ガスを流すポートと、ガラス原料ガスを流すポートを別
にしても、Ｔ1 ≧４５ｍｓ 且つ Ｔ2 ≦４５ｍｓ で
あるなら良好なプロファイルのガラス体を製造すること
ができる。
【００２７】（実施例９及び比較例５〜７）ＧｅＣｌ4
及びＳｉＣｌ4 を共に第１ポートに供給し、第１ポート
の断面積を表３に示すように変化させ、ＳｉＣｌ4 ：
１．０ＳＬＭ、ＧｅＣｌ4 ：０．１ＳＬＭ、Ｈ2 ０．２
ＳＬＭ、Ａｒ０．２ＳＬＭの比率を保ちながら流速を表
３に示す値となるように流量を変更した。このときの条
件及び結果を実施例１の場合と同様に表３に示す。
及びＳｉＣｌ4 を共に第１ポートに供給し、第１ポート
の断面積を表３に示すように変化させ、ＳｉＣｌ4 ：
１．０ＳＬＭ、ＧｅＣｌ4 ：０．１ＳＬＭ、Ｈ2 ０．２
ＳＬＭ、Ａｒ０．２ＳＬＭの比率を保ちながら流速を表
３に示す値となるように流量を変更した。このときの条
件及び結果を実施例１の場合と同様に表３に示す。
【００２８】
【表３】
【００２９】表３に示すように、原料を供給するポート
の断面積が４πｍｍ2 未満ではバーナ詰まりが発生し
（比較例５及び７）、断面積が２５πｍｍ2 を超えると
ガラス微粒子流が広がりスス割れが発生する（比較例
６）。また比較例７ではｒ／Ｌ＜０．０４であること
が、バーナ詰まりが発生するもう一つの原因でもある。
の断面積が４πｍｍ2 未満ではバーナ詰まりが発生し
（比較例５及び７）、断面積が２５πｍｍ2 を超えると
ガラス微粒子流が広がりスス割れが発生する（比較例
６）。また比較例７ではｒ／Ｌ＜０．０４であること
が、バーナ詰まりが発生するもう一つの原因でもある。
【００３０】（実施例１０及び１１，並びに比較例８）
９重管バーナ（第１ポートの断面積６．３πｍｍ2 ）を
用い、第１ポート（中心ポート）にＳｉＣｌ4 ，ＧｅＣ
ｌ4 ：０．２及びＯ2 、第２ポートにＡｒ、第３ポート
にＨ2 、第４ポートにＡｒ、第５ポートにＯ2 、第６ポ
ートにＡｒ、第７ポートにＨ2 、第８ポートにＡｒ、第
９ポートにＯ2 の順に各ガスを供給した。実施例１０で
は第１ポートにＳｉＣｌ4 ：２．０ＳＬＭ、ＧｅＣ
ｌ4 ：０．２ＳＬＭ、Ｏ2 ：０．７５ＳＬＭ、を供給し
ガラス微粒子堆積体を作製した。また、各ガスの混合比
は実施例１０と同様にして、流速を表４に示すように変
化させて、ガラス微粒子堆積体を作製した（実施例１１
及び比較例８）。このときの条件及び結果を実施例１の
場合と同様に表４に示す。
９重管バーナ（第１ポートの断面積６．３πｍｍ2 ）を
用い、第１ポート（中心ポート）にＳｉＣｌ4 ，ＧｅＣ
ｌ4 ：０．２及びＯ2 、第２ポートにＡｒ、第３ポート
にＨ2 、第４ポートにＡｒ、第５ポートにＯ2 、第６ポ
ートにＡｒ、第７ポートにＨ2 、第８ポートにＡｒ、第
９ポートにＯ2 の順に各ガスを供給した。実施例１０で
は第１ポートにＳｉＣｌ4 ：２．０ＳＬＭ、ＧｅＣ
ｌ4 ：０．２ＳＬＭ、Ｏ2 ：０．７５ＳＬＭ、を供給し
ガラス微粒子堆積体を作製した。また、各ガスの混合比
は実施例１０と同様にして、流速を表４に示すように変
化させて、ガラス微粒子堆積体を作製した（実施例１１
及び比較例８）。このときの条件及び結果を実施例１の
場合と同様に表４に示す。
【００３１】
【表４】
【００３２】表４に示すように、９重管バーナを使用し
た場合でも、Ｔ1 ≧４５ｍｓかつＴ2 ≦４５ｍｓであ
り、原料を供給するポートの断面積Ｓが４πｍｍ2 ≦
Ｓ≦２５πｍｍ2 であるという、及びを同時に満足
するという本発明の範囲限定により、バーナの詰まりや
スス割れなく、プロファイル良好にＧｅ含有ガラス微粒
子堆積体を製造できる。Ｔ2 が４５ｍｓを超えるとバー
ナ詰まりが発生すること（比較例８）がわかる。Ｔ1 が
７０ｍｓを超える実施例１１は実施例１０よりも収率が
悪い。
た場合でも、Ｔ1 ≧４５ｍｓかつＴ2 ≦４５ｍｓであ
り、原料を供給するポートの断面積Ｓが４πｍｍ2 ≦
Ｓ≦２５πｍｍ2 であるという、及びを同時に満足
するという本発明の範囲限定により、バーナの詰まりや
スス割れなく、プロファイル良好にＧｅ含有ガラス微粒
子堆積体を製造できる。Ｔ2 が４５ｍｓを超えるとバー
ナ詰まりが発生すること（比較例８）がわかる。Ｔ1 が
７０ｍｓを超える実施例１１は実施例１０よりも収率が
悪い。
【００３３】なお、以上の実施例では、ガラス原料とし
てＳｉＣｌ4 、Ｇｅ原料としてＧｅＣｌ4 を用いた例を
示したが、ガラス原料として例えばＳｉＨＣｌ3 、Ｓｉ
Ｈ2Ｃｌ2 等を用い、可燃性ガスとしてＨ2 以外に例え
ばＣＨ4 等の短鎖炭化水素やＣ2 Ｈ6 等を用いても本発
明の効果を得られる。また、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 の
供給は、直送方式を利用したが、バブリングによる供給
でも全く同様の効果が得られる。
てＳｉＣｌ4 、Ｇｅ原料としてＧｅＣｌ4 を用いた例を
示したが、ガラス原料として例えばＳｉＨＣｌ3 、Ｓｉ
Ｈ2Ｃｌ2 等を用い、可燃性ガスとしてＨ2 以外に例え
ばＣＨ4 等の短鎖炭化水素やＣ2 Ｈ6 等を用いても本発
明の効果を得られる。また、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 の
供給は、直送方式を利用したが、バブリングによる供給
でも全く同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】Ｇｅを含有したＧＩ型屈折率分布を有す
るガラス微粒子堆積体をＶＡＤ法により製造するにあた
り、多重管型ガラス微粒子合成用バーナを用い、Ｇｅ原
料ガスを最も多く流すポートαにおける飛行時間Ｔ
1 と、ガラス原料ガスを最も多く流すポートβの管内飛
行時間Ｔ2 を特定範囲とすることにより、バーナ詰まり
の発生なく安定に、しかもＧＩ型屈折率分布の制御性を
向上してＧｅ含有ＧＩ型屈折率分布のガラス微粒子堆積
体を製造することができる。
るガラス微粒子堆積体をＶＡＤ法により製造するにあた
り、多重管型ガラス微粒子合成用バーナを用い、Ｇｅ原
料ガスを最も多く流すポートαにおける飛行時間Ｔ
1 と、ガラス原料ガスを最も多く流すポートβの管内飛
行時間Ｔ2 を特定範囲とすることにより、バーナ詰まり
の発生なく安定に、しかもＧＩ型屈折率分布の制御性を
向上してＧｅ含有ＧＩ型屈折率分布のガラス微粒子堆積
体を製造することができる。
【図１】 本発明の一実施態様で用いたガラス微粒子合
成用バーナの構造及びガスの流し方をを説明する概略部
分断面図である。
成用バーナの構造及びガスの流し方をを説明する概略部
分断面図である。
【図２】 本発明の実施例で用いたガラス微粒子合成用
バーナの噴出口部断面構造とガス種の流しかたを示す断
面図である。
バーナの噴出口部断面構造とガス種の流しかたを示す断
面図である。
【図３】 Ｇｅを含有するＧＩ型屈折率分布の一例を示
す図である。
す図である。
【図４】 本発明及び従来法のＶＡＤ法によりＧｅ添加
ＧＩ型屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体の製造を
説明する概略図である。
ＧＩ型屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体の製造を
説明する概略図である。
【図５】 Ｇｅを含有するが、中心に凹部を有する等、
種々の好ましくないプロファイルを説明する屈折率分布
図である。
種々の好ましくないプロファイルを説明する屈折率分布
図である。
１ 第１ポート（中心ポート）、２ 第２ポート、
３ 第３ポート、４ 第４ポート、 ５ 第５ポー
ト、 ６ 第６ポート、７ 第７ポート、 ８ 第
８ポート、 ９ 反応容器、１０ ガラス微粒子合成
用バーナ、 １１ 火炎、１２ ターゲット（出発
材）、 １３ ガラス微粒子堆積体。
３ 第３ポート、４ 第４ポート、 ５ 第５ポー
ト、 ６ 第６ポート、７ 第７ポート、 ８ 第
８ポート、 ９ 反応容器、１０ ガラス微粒子合成
用バーナ、 １１ 火炎、１２ ターゲット（出発
材）、 １３ ガラス微粒子堆積体。
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フロントページの続き
(72)発明者 大賀 裕一
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
Ｆターム(参考） 2H050 AC05
4G014 AH16
4G021 EA01 EB15
Claims (2)
- 【請求項１】 ガラス原料ガス及びＧｅ化合物ガスをガ
ラス微粒子合成用バーナの火炎中に導入することにより
生成されたガラス微粒子を、回転しつつ該バーナとは相
対的に移動する出発材の一端から堆積させることにより
Ｇｅを含有するＧＩ型屈折率分布のガラス微粒子堆積体
を形成する製造方法において、上記ガラス微粒子合成用
バーナとして、同心円状の多重管構造で中心ポートより
突出したポートを外側に有し、ガラス原料ガスを供給す
るポートの断面積が４πｍｍ2〜２５πｍｍ2 であるバ
ーナを用い、且つＧｅ化合物ガスを最も多く流すポート
の飛行時間をＴ1 （ｍｓ）、ガラス原料ガスを最も多く
流すポートの管内飛行時間をＴ2 （ｍｓ）とするとき、
Ｔ1 とＴ2 が数１ 【数１】Ｔ1 ≧ ４５ｍｓ かつ Ｔ2 ≦ ４５ｍｓ の式を満足するように行うことを特徴とするガラス微粒
子堆積体の製造方法。 - 【請求項２】 前記多重管バーナの中心から突出部の管
までの径方向距離ｒ及び突出長Ｌが数２ 【数２】０．０４≦ｒ／Ｌ≦０．４ を満足するものであることを特徴とする請求項１記載の
ガラス微粒子堆積体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002045057A JP2003238166A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | ガラス微粒子堆積体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002045057A JP2003238166A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | ガラス微粒子堆積体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003238166A true JP2003238166A (ja) | 2003-08-27 |
Family
ID=27784184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002045057A Pending JP2003238166A (ja) | 2002-02-21 | 2002-02-21 | ガラス微粒子堆積体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003238166A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009190939A (ja) * | 2008-02-14 | 2009-08-27 | Nikon Corp | 石英ガラスの製造方法 |
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