JPH01108132A - 光ファイバ用多孔質母材の製造方法及び装置 - 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製造方法及び装置に
関するものであシ、更に詳述するならばＶＡＤ法（気相
軸付法）、ｏｖｐｏ法（外付気相酸化法）等のスート生
成法により光ファイバ用多孔質母材を製造する方法及び
装置の改良に係わる。

〔従来の技術〕

光ファイバ用多孔質母材を製造する一方法として、燃焼
バーナから燃焼ガス及びガラス原料を混合噴出し、火炎
中での加水分解反応または酸化反応により粒状ガラスを
生成し、この粒状ガラスを回転する出発材の先端に堆積
させて堆積体（多孔質母材）を形成させ、該多孔質母材
の成長に合わせて出発材を燃焼用六−すと相対的に移動
させることにより多孔質母材を製造するＶＡＤ法がある
。

また、出発材の外周部に燃焼バーナにより生成した粒状
ガラスを堆積させ、出発材または燃焼バーナを１回以上
トラバースすることにより多孔質母材を製造するＱＶＰ
Ｏ法（特開昭４８−７３５２２号公報）もある。

ＶＡＤ法を例にとって従来技術を説明する。

第４図（ａ）に示すように、燃焼バーナ３によって火炎
５中に生成された粒状ガラスは、出発材２の先端に堆積
させられ堆積体６を形成し、該堆積体６はしだいに成長
していく。さらに成長すると第４図（ｂ）に示すように
径方向への成長はストップし、軸方向に成長させていく
ステップに移る。この堆積体６の外径が定常になるまで
の初期段階は光ファイバ用多孔質母材の有効部となる部
分を形成するのではないが、これ以後の多孔質母材の製
造に大きくかかわっており、いかに安定に成長させるか
が、多孔質母材の安定成長に影響を与えている。このた
め、従来は初期段階においてバーナ位置を徐々に変化さ
せる方法、あるいはガラス原料流量を成長にあわせて変
化させる方法等がとられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したようなスート法においては、多孔質母材の空孔
も含めた単位体積当りの重量で表わされるカサ密度（ｇ
／ｃｍ３）を指標とする、多孔質母材の硬さを調整する
ことが、安定製造のポイントとなる。すなわち、カサ密
度が柔らかす〜゛る場合には多孔質母材は割れやすくな
るし、またカサ密度分布の変化が急激な場合にも、その
結果生じる熱応力などによって割れやすくなる。

ところで、第４図眞）に示すような、外径が一定に達し
ていない初期段階では粒状ガラスの堆積面が定常時と比
較して小さいため、この部分で堆積しない粒子の割合が
多くなっている。こうした粒子は、堆積面から流れさり
、火炎５が直接あたらない堆積とは反応側の端部８に付
着堆積しやすい。この端部８は火炎により直接加熱され
ないため温度も低く、堆積する多孔質体のカサ密度は小
さくなる。このカサ密度は一般に０．１　ｆｌ／ｃｍ”
以下となりやすく、この密度は多孔質体が割れやすい領
域に入る。

また、初期に堆積した部分は、火炎５であぶられカサ密
度の高くなっている堆積面と、その反応側に位ｔｉｆｆ
ｉ　Ｌカサ密度の低い部分とが隣接しているため、カサ
密度の変化が急激になって替り、さらに割れやすい状況
が重なっている場所になっている。

従来前述したようにこうした部分のカサ密度を上げ、か
つ、カサ密度変化を小さくする目的で、バーナ位置をか
えたり、ガラス原料の流ｊａｔを徐々に変化させたりす
ることにより上記問題を解決しようとした。これらの方
法はたしかに効果はあり、多孔質母材製造初期の割れ確
率を減少させることはできるが、本質的な解決にはなら
ず、ガラス原料の変化のさせ方も、バーナ位置がかわる
とそれに応じて変えなければならないという問題があっ
た。

本発明はこのような現状に濫みて、スート法により多孔
ｇｔ母材形成の初期段階に堆積する部分での割れを防止
できて、しかも煩雑な手段によらずに行なえる新規な光
ファイバ用多孔質母材の製造方法及び装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段及び作用〕本発明者らは
粒状ガラスの堆積時の温度、または、粒状ガラスの流れ
、堆積の仕方を検討し、他の要因に左右されずに、上記
問題点を解決する方法及び装ｒＩｉを発明した。

本発明は気体のガラス原料を燃焼バーナから噴出させて
火炎中で加水分解反応又は酸化反応させて、これによっ
て生成する粒状ガラスを回転する出発材または心棒に堆
積させて堆積体を形成せしめ、該堆積体を回転軸方向に
成長させて多孔質母材を製造する方法において、上記粒
状ガフスを出発材または心棒に堆積しはじめてから当該
多孔質母材の外径が定常になるまでの初期の段階におい
て、該多孔質母材の堆積面とは反対の端部に設けた粒状
ガラス吹き飛ばし用ノズルからガスを噴出することによ
り、上部端部への余剰粒状ガラスの堆積を防ぎつつ堆積
体を形成してゆくことを特徴とする光ファイバ用多孔質
母材の製造方法に関する。該粒状ガラス吹き飛ばし用ノ
ズルが多孔質母材の成長に応じて燃焼用バーナと相対的
に移動しながらガスを噴出する上記方法は本発明の特に
好ましい実施態様である。また、粒状ガラス吹き飛ばし
用ノズルから噴出するガスは温度２００℃以上であるこ
とが、形成した多孔質母材を冷却しすぎることがなく好
ましい。

本発明は上記方法を実施する新規な装置として、出発材
または心棒を少なくともその一端で把持する回転装置と
、気体のガラス原料を火炎中で加水分解して粒状ガラス
を生成せしめこれを上記出発材または心棒に堆積して多
孔質母材を形成する燃焼バーナと、該多孔質母材の堆積
面と反対端部に設けられた粒状ガラス吹き飛ばしノズｐ
とを有してなる光ファイバ用多孔質母材の製造装置を提
供するものである。該粒状ガラス吹き飛ばしノズルが燃
焼用バーナと相対的に移動する機能を有する上記製造装
置は本発明の特に好ましい実施悲様である。

本発明の構成を実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図は実施例の一例を示した概略の断面図であって、反
応容器１内に出発材２をセットしておき、燃焼バーナ３
からは燃料ガス、例えばＨ７、ＣＨ，等と支燃ガス０．
が噴出され、火炎５を形成する。この火炎５の中にガス
状のガラス原料を流すことにより、ガラス原料は、火炎
中のＨ２Ｏ（水蒸気）と加水分解反応をして粒状ガラス
を生成する。なか同図中の矢印は回転又は移動方向を示
す。ガラス原料は通常８１ＣＬ、、８ｉＨＣ／、３等が
用いられ、屈折率のコントロールをする場合には、ドー
パントとしてＧ　ｅ　０１４等が使用される。上記火炎
中で生成された粒状ガラス例えば５１０２は出発材２の
先端に堆積し、堆積体（多孔質母材）６を形成する。４
は排気管である。

多孔質母材の外径が一定になるまでの初期段階において
は、前述したように堆積面で堆積しなかった粒状ガラス
が堆積面の反対側の端部８に付着しやすくなる。こうし
た粒状ガラスは、火炎５により直接加熱されないため柔
らかく、カサ密度が小さくなシ割れやすい。こうした粒
子は火炎５の流れに沿って端部８にまわり込むため、こ
の火炎流を吹き飛ばすことが有効である。そこで本発明
では、端部８付近に粒状ガラス吹き飛ばし用ノズ／Ｌ／
７を設置し、このノズル７よりガスを噴出させるもので
ある。

噴出するガスは、あまり低温で端部８を冷却しすぎると
、火炎５であぶられる部分に対し逆に熱応力が発生し、
多孔質母材が割れ易くなる。

この点につき本発明者らの研究の結果、母材上端部８の
温度は何もガスを流さない場合には約３００℃程度であ
ることが判った。さらに、ノズＡ／７からのガス温度を
加熱器９によシ種々に変えて流したところ、２００℃以
下では割れる確率が増加することが判った。従って、ノ
ズ〃７よシ噴出するガスの温度は２００℃以上が好まし
い。また、ガス温度が１０００℃を越えると多孔質母材
の収縮に影響することが考えられるので１０００℃以下
が好ましく、特に好ましくは５００〜６００℃以下であ
る。該ガスの流量は火炎５が乱れない程度が好ましく、
−例を挙げるとバーナ３から噴出されるガス流量以下、
例えばその１／２程度である。該ノズ／Ｌ／７からのガ
スとしては光ファイバの伝送損失上問題のないガスであ
ればいずれのガスでもよく、例えばＡ　ｒ　ＳＮ２　、
’　Ｈｅ　　等の不活性ガスや清浄な空気等が挙げられ
るが、これに限定されるところはない。

上記ノズ／Ｌ／７は、多孔質母材６の成長に伴ない、成
長方向に移動およびノズル長手方向に移動するためのト
フバース機能１０が付加されている。これにより、ノズ
ｉＬ／７からはガスが噴出され、多孔質母材６の成長に
合わせて効率よく粒状ガラスを吹き飛ばせる位置に調整
することができる。

以上のような堆積面に付着しなかった粒状ガラスをノズ
／ｌ／７により吹き飛ばしつつ多孔質母材を合成するこ
とによシ、カサ密度の低い多孔質部を端部８に作ること
なく、多孔質母材を合成することができ、安定した製造
を行なうことができる。

以上の具体例では出発材の先端より多孔質母材を堆積し
ていく方法について説明したが、第２図又は第３図にそ
れぞれ示すような、出発心棒２′の外周に多孔質母材を
形成する方法（第２図）、または横型に構成して心棒２
′の外周に堆積する場合（第３図）にも同様の効果を得
ることができる。なお、第２図及び第３図において、第
１図と同符号の部分は第１図と同じであることを意味す
る。

〔実施例〕

比較例 第１図に示す装置構成において、ノズ）Ｖ　７よりのガ
ス供給を停止した状態で、すなわち従来法によって多孔
質母材の合成を行った。燃焼ノく−す３には同心円状多
重管ノ（−すを用い、燃料にＮ２　、支燃ガスに０２、
ガラス原料にｓ　ｉ　ｃ　ｔ４を用いた。各ガスの流量
は、′Ｈ２４６ｔ／分、ｏ２７０Ｌ／分、不活性ガスＡ
ｒ１１ｔ／分、ガラス原料８ｉＣ４４５，５Ｌ１分であ
った。

この結果、母材外径１９５〜２１０ｍの大径母材が製造
されたが、２０本製造するうち、初期段階で割れたもの
８本、製造後保管中に割れたものが５本と、半数以上が
割れてしまった。

製造できた多孔質母材の端部８にはカサ密度がｏ、１ｇ
／百３以下の柔らかい粒状ガラスが約１０〜１５１Ｉ１
１の厚さで形成されていた。

実施例 比較例と同じく第１図の装置構成で、本発明の実施例と
して、堆積の初期段階において粒状ガラス吹き飛ばし用
ノズ／Ｌ／７より２３０℃に加熱されたＡｒガスを１０
ｔ／分流しながら多孔質母材の合成を行った。燃料バー
ナ５に導入したガスとその流量条件は比較例と同様にし
た。

ノズ〜７の先端外径は５０ｍのものを使用した。

またノズ／Ｉ／７の先端位置は常に端部８から１００−
の間隔を持つように調整された。

この結果、比較例の場合と同様に外径２０〇−程度の大
型母材が合成されたが、２８本作つたうち端部８より割
れたものは１本も存在しなかった。大型母材の端部８の
カサ密度は０．１５ｇ／ｃｍ”以上となっており、柔ら
かいススの堆積はみられなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は多孔質母材製造の初期の段
階において、堆積面とは反対の端部付近に、堆積面に付
着しなかった粒状ガラスを吹き飛ばすだめのガス噴出ノ
ズルを設置し、粒状ガラスを吹き飛ばしつつ多孔質母材
を合成することにより、カサ密度の低い粒状ガラスの堆
積付着を防ぐことができ、この結果割れ不良の少ない、
安定した多孔質母材の合成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明の実施態様を説明する概略断面図で出発
材先端に多孔質母材を合成していく場合を示し、第２図
は本発明の別の実施態様であって、心棒の外周に多孔質
母材を合成していく場合を示す概略断面図、第３図は本
発明のさらなる実施態様であって、横型で心棒外周に多
孔質母材を合成していく場合の概略断面図である。第４
図（ａ）及び第４図（ｂ）は従来法の説明図であって、
第４図（ａ）は多孔質母材の外径が定常に達する前の初
期段階の状態を示し、第４図（ｂ）は多孔質母材の外径
が定常に達した後の成長状態を示す。

Claims (5)

【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
   炎中で加水分解反応又は酸化反応させて、これによつて
   生成する粒状ガラスを回転する出発材または心棒に堆積
   させて堆積体を形成せしめ、該堆積体を回転軸方向に成
   長させて多孔質母材を製造する方法において、上記粒状
   ガラスを出発材または心棒に堆積しはじめてから当該多
   孔質母材の外径が定常になるまでの初期の段階において
   、該多孔質母材の堆積面とは反対の端部に設けた粒状ガ
   ラス吹き飛ばし用ノズルからガスを噴出することにより
   、上部端部への余剰粒状ガラスの堆積を防ぎつつ堆積体
   を形成してゆくことを特徴とする光ファイバ用多孔質母
   材の製造方法。
2. （２）粒状ガラス吹き飛ばし用ノズルが多孔質母材の成
   長に応じて燃焼用バーナと相対的に移動しながらガスを
   噴出する特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ用多孔
   質母材の製造方法。
3. （３）粒状ガラス吹き飛ばし用ノズルからのガスは温度
   ２００℃以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法。
4. （４）出発材または心棒を少なくともその一端で把持す
   る回転装置と、気体のガラス原料を火炎中で加水分解し
   て粒状ガラスを生成せしめこれを上記出発材または心棒
   に堆積して多孔質母材を形成する燃焼バーナと、該多孔
   質母材の堆積面と反対端部に設けられた粒状ガラス吹き
   飛ばしノズルとを有してなる光ファイバ用多孔質母材の
   製造装置。
5. （５）粒状ガラス吹き飛ばしノズルが燃焼用バーナと相
   対的に移動する機能を有するものである特許請求の範囲
   第４項記載の光ファイバ用多孔質母材の製造装置。