JPH0193435A - 光フアイバ用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母材の製造方法及び装置に関し、
詳しくは’ｒＡＤ法（気相軸付は法）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
質ガラス母材を製造する方法及び装置の改良に係わるも
のである。

〔従来の技術〕

光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する一方法として
、ＶＡＤ法がある。これは第５図に示すように反応容器
１内において燃焼バーナ２から燃焼ガスおよびガラス原
料を混合噴出し、火炎８内での加水分解反応によりガラ
ス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を回転する出発材３
の先端に堆積させ、該堆積体の成長に合わせて出発材３
を燃焼バーナ２と相対的に移動することにより多孔質ガ
ラス母材５を製造する方法である。

ま之、出発材の外周部に、燃焼バーナにより形成された
火炎中での酸化反応により生成したガラス微粒子を堆積
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ガラス母材を出発材外周に形成して
い（０ＶＰＯ法もある（特開昭４８−７！１５２２号公
報）。

従来ＶＡＤ法においては、第５図に示すように反応容器
１には内部浮遊ガスを排除するための排気管４が設けら
れている。一般に、燃焼用バーナ２に投入されるガラス
原料としては、例えばＳ１０／４等が用いられ、燃焼用
ガスとしては例えばＨ２，炭化水素ガス、ｏ２および空
気等が用いられる。ガラス微粒子（Ｓ１０□）の生成は
、下記（１１式の反応によって行なわれる。

８１０／　　＋　２Ｈ２０４８１０２＋　４ＨＯＩ！＋
＋を山こうして生成されたガラス微粒子の大部分は、多
孔質ガラス母材５に堆積するが、１部は反応容器内に浮
遊する。こうし九浮遊ガラス微粒子および（１）式によ
り生成するＨｅｌ！ガスを反応容器外に排出するのが排
気管４０役割すであり、上記ＶＡＤ法、０ｖＰＯ法等の
スート法による多孔質ガラス母材製造においては、こう
した排気機能の設置は必要不可欠である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、この種排気管４は反応容器内に浮遊しているガラ
ス微粒子を効率よく排出するために、第６図に示すよう
に１造される多孔質ガラス母材５の堆積面の近くに配置
され、かつ、バーナ火炎８にも近い場所にセットされる
ことが通常であった。このときの排気管４への気体の流
れを白ヌキ矢印で示す。

ところで多孔質ガラス母材の合成速度（単位時間当りに
堆積するガラス微粒子の１１（ｔ）を上げる試み（高速
合成と呼ぶ）がなされるようになるに従って、燃焼用バ
ーナの大型化が進み、さらに燃焼用の燃料流量が従来よ
ジ飛躍的に増加した。これに伴い、従来はバーナに近ず
けても火炎により過熱されることのなかった排気管が、
上記高速合成用の大型燃焼用バーナにより過熱され溶屏
破損する、または過熱のくりかえしくより破損しやすく
なるという問題が生じ、排気管をバーナに近ずけること
ができなくなった。このために、反応容器内にはガラス
微粒子の浮遊量が多くなり高品質のガラス母材を得るこ
とができなくなった。

この理由は、浮遊するガラス微粒子の形状は火炎中で生
成された直後のガラス微粒のような均一な粒子サイズを
有しておらず、こうした粒子が付着すると多孔質ガラス
内の粒子構成の一様性をそこなうことにな９、そしてこ
の後工程にて透明ガラス化した際、ガラス中に気泡を生
ずるなどの不具合点が生ずることになるからである。

また、上記問題は、多孔質ガラス母材を裂遺しはじめる
初期の段階、すなわち第７図に示すような、母材５の外
径が小さく、火炎８が多孔質ガラス母材５の後流に流れ
やすい場合には、さらに顕著になる。ま九、このような
初期段階においては、母材堆積面が小さいために、火炎
内で生成され次ガラス微粒子の堆積は効率よく行なわれ
ず、この結果、反応容器内に浮遊するガラス微粒子の数
は増加する。この状態で排気管による排出が十分に行な
われないと浮遊したガラス微粒子は多孔質ガラス母材上
部に柔らかい状態で堆積しやすく、こうして製造された
多孔質ガラス母材は製造中あるいは製造後に割れやすい
という不具合が発生する。

本発明は、上述した従来法における問題点、すなわち反
応容器内に浮遊しているガラス微粒子により光ファイバ
用多孔質ガラス母材の品質をそこなうという問題点を解
決すべくなされたものであり、燃焼用バーナにより形成
される火炎による過熱を防ぎつつ、効率よくガラス微粒
子を排出する排気管の構成を提供しようとするものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は排気管を有する反応容器内で、気体のガラス原
料を火炎加水分解することにより生成させたガラス微粒
子を回転する出発材又は心棒に堆積させて多孔質の光フ
ァイバ用母材ｔ−ａ造する方法において、該排気管の容
器側先端部分の内側からガスを噴出しつつ排気を行なう
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法に関する
。

本発明はさらに反応容器、該反応容器内部にあってガラ
ス微粒子を回転する出発材又は心棒に堆積させる手段及
び該容器からの排気管を有してなる多孔質の光ファイバ
用母材製造装置において、排気管の容器側先端部分の内
側にガス噴出用ノズル又はガス噴出用多孔質内壁を設け
てなる元ファイバ用母材の製造装置に関するものである
。

以下、具体的な実施例に従って図面を参照して本発明を
説明する。第１図に本発明の構成を示すが、反応容器１
内に燃焼用バーナ２、出発材３、排気管４を設置した構
成により、多孔質ガラス母材５を製造していく。第１図
は多孔質ガラス母材の製造を始めた初期の状態を示して
いる。本発明の特徴とするところは排気管４の先端部が
２重構造となっている点であって、外壁９は従来の排気
管外周と同様の構造になっているが内側のしきＶ（内筒
６）はガスが吹き出せるように多孔質状の板になってい
る。この２重構造円筒にはガス供給ロアが設けられてお
り、ガスは供給ロアよジ排気管先端部に供給され、多孔
質状の内筒６ｆｔ通して、はぼ均一に排気管内に吹き出
されることになる。供給ガスの流れを矢印→で、反応系
からの排気、火炎の流れを白ヌキ矢印ゆで示す。

このような内側の多孔質管には、ガラス原料としてＳ工
ａｔ４等の塩化物を用いるため、耐食性の材料を用いる
ことが好ましく、例えばＮＬ、ＡＩ！等の金属またはセ
ラミックス等が挙げられる。

排気管内側に噴出されるガスとしては容器、排ガス等と
反応しないガスであればよいが、例えばＮ２．Ｈｅ、Ａ
ｒ　　等が好ましい。またこの内側へのガス投入量は、
具体的には排気圧や排気管サイズに依存しており一概に
限定することはできないが、−例を挙げれば全排気量に
対して１〜５割といった程度である。

こうした構成のもとて燃焼用バーナ２に原料として例え
ばＳｉ、Ｏｌａ　、燃料として例えばＮ２，０２が投入
される。燃焼用バーナ２により形成された火炎８内でガ
ラス微粒子５１０２　　が生成され、出発材３の光洩に
堆積することにより多孔質ガラス母材が製造されていく
。

本発明によれば、排気管先端部においてガスが内壁よジ
噴出される之め、排気管４内に燃焼バーナにより形成さ
れた火炎８ｔ−直接吹い込んだとしてもガスの温度希釈
効果（または冷却効果）によって、排気管４は過熱され
ることが防止される。

したがって本発明は、多孔質母材製造中、特に多孔質母
材製造の初期のガラス微粒子の堆積効率の悪い場合にで
も、排気管を燃焼バーナよジに十分近ずけることが可能
となり、この結果、多孔質ガラス母材に付着しなかった
ガラス微粒子を効率良く反応容器１内より排出すること
が可能となる。

以上の説明は、出発材先端にガラス微粒子を堆積する方
法を例示して行なつ念が、本発明の方法及び装置は、第
２図に示すような出発材５の外局部に多孔質ガラス母材
５を形成する場合や、第３図に示すように横型のスス付
は装置の場合においても、同様の効果が得られる。なお
、第２図及び第３図において第１図と共通する符すは第
１図と同じを意味している。

また、ガスの吹き出し方法は、均一な吹き出しを得るた
めに多孔質状の板を使用し九例を挙げたが、第４図に示
すように、排気管４の容器側先端部分の内側にガス吹出
用ノズル１１を備えることによってもよい。第４図にお
いて１０は外壁９との間に導入ガス通路を形成する内壁
である。このようなノズル付き排気管を第１図、第２図
、第３図の多孔質板使用排気管にかえて用いても、同様
の効果を得ることができる。

本発明においてガラス微粒子の生成は従来の公知技術に
よればよく、ガラス原料としてはＢｘＣｌ　　の他にＥ
３ｘＨＣｊｌ、　、５ＩＨ４等公知の原料が用いられ、
さらに母材の屈折率を変化させる添加剤としての例えば
Ｇ＠Ｃ／４等の□混入も発明の効果を損ねるところはな
い。燃焼ガス、助燃ガス、キャリヤガスも特に限定され
るところはない。

〔実施例〕

比較例 第１図に示す構成で多孔質ガラス母材の合成を行った。

溶焼用バーナとして同心円状多重管バーナを使用し、原
料として８ｚＯ／４、燃料としてＮ２，０２を用い、不
活性ガスＡｒ　　を反応制御用として用い九。各流量は
５ｘａｔ４５．５１７分、Ｎ２６０ぶ７分、ｏ２ｙｏＡ
／分、Ａｒ１５．１３／分とした。このとき本発明の比
較例として排気管先端からの吹出しガスは流さずに母材
合成を行つ九。

燃焼バーナによジ形成される火炎の温度は約１９００Ｃ
と高く、排気管をバーナにより形成される火炎にあたる
ところまで近ずけると火炎にあたる部分は赤熱し始じめ
それ以上近ずけることはできなかった。そこで、火炎の
あたらない場所まで排気管先端を下げて多孔質母材の合
成を行つなところ、反応容器内に浮遊するガラス微粒子
は多く、特に初期の段階では反応容器内を観察できない
ほど浮遊した。

この多孔質ガラス母材を電気炉にて１６５００に加熱し
て透明化したところ、透明母材内に気泡が散在し、元フ
ァイバ用母材として使用できる部分は全体の６０％にす
ぎなかつ友。

実施例 比較例と同様の構成、ガス流電条件にて排気管先端より
Ｎ２　　ガスを流しつつ多孔質ガラス母材の製造を行っ
た。Ｎ２　　ガス流量が２０１／分未満と少ない場合に
はやはり排気管は赤熱したが、２０Ｊ／分の流量を越え
ると火炎があっても（直接吹い込まれても）過熱されな
くなった。

そこで２２１／分にＮ２　　ガス流量を設定してスス付
けを行った。排気管先端は常にバーナにより形成される
火炎が効率的に排気口に吸い込まれる位置に調整した。

この結果、製造された多孔質ガラス母材を電気炉にて１
６５０Ｃに加熱して透明化したところ、透明母材内に気
泡はまつ九〈存在せず、すべての部分を光７アイパ用母
材として使用することができ友。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光ファイバ用母材の製造方
法及び装置は、排気管の先端または排気管内壁よフガス
を排気管の内側に向けて流すことにより排気管の火炎に
よる過熱が防止され、光ファイバ用多孔質ガラス母材を
合成する際に、堆積しなかったガラス微粒子を反応容器
から効率よく排出できるため、高品質な光ファイバ用母
材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明の実施態様の構成を説明
する概略断面図であって、第１図は出発材光漏部分に多
孔質ガラス母材を形成する場合、第２図は出発ロンドの
外周に多孔質ガラス母材を形成する場合、第５図は横型
の構成の多孔質ガラス母材合成を行なう場合を示す。第
４図は本発明のさらなる実施態様におけるその先端部分
にガス噴出用ノズルを設は次排気口の説明図である。 第５図ないし第７図は従来の方法及びその問題点を説明
する概略図であり、第５図は従来の製造方法を、第６図
は排気管、多孔質ガラス母材、バーナの位置関係を示し
、第７図は多孔質ガラス母材が小さい合成初期段階での
火炎と排気管の状ａを示す図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）排気管を有する反応容器内で、気体のガラス原料
   を火炎加水分解することにより生成させたガラス微粒子
   を回転する出発材又は心棒に堆積させて多孔質の光ファ
   イバ用母材を製造する方法において、該排気管の容器側
   先端部分の内側からガスを噴出しつつ排気を行なうこと
   を特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
2. （２）排気管の容器側先端部内側に設けたノズル又は多
   孔質内壁よりガスを噴出する特許請求の範囲第１項記載
   の光ファイバ用母材の製造方法。
3. （３）反応容器、該反応容器内部にあつてガラス微粒子
   を回転する出発材又は心棒に堆積させる手段及び該容器
   からの排気管を有してなる多孔質の光ファイバ用母材製
   造装置において、排気管の容器側先端部分の内側にガス
   噴出用ノズル又はガス噴出用多孔質内壁を設けてなる光
   ファイバ用母材の製造装置。