JPH02172838A - シングルモード型光ファイバープリフォームの製造方法 - 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ープリフォームの製造方法、特には
大形で構造特性のバラツキが小さく、かつ低損失で断線
の少ない、シングルモード型の光ファイバープリフォー
ムを安定的にかつ容易に製造する方法に関するものであ
る。

［従来の技術と解決すべき課題］ 従来、光ファイバープリフォームの製造方法には、コア
またはコアとクラッド層とからなるロッドを水平に設置
し、これを回転させ、気体状ガラス原料を左右に往復運
動している酸水素火炎バーナーに導入し、その火炎加水
分解で生成したガラス微粒子をロッド上に堆積させる、
いわゆる外付法によって多孔質ガラス層とし、これを加
熱溶融して透明ガラス化するという方法で行なわれてい
るが、この方法は作業のし易さ、バーナーの作業性、ガ
ラス微粒子の堆積し易さということから、通常は第２図
に示したように炉１１の中にロッド１２を横型に配置し
、バーナーをロッドに向けて配置し水平方向に反復Ｂ勤
している酸水素火炎バーナー１３からの火炎をロッド１
２に当ててここにガラス微粒子をスート１４として堆積
させるという方法で行なわれている。

しかし、このような横型の装置を用いる光ファイバープ
リフォームの製造方法には、目的とするプリフォームが
長尺化し、大形化してくるとあらかじめロッドを真直に
加工しておいても横にするだけで必らずロッドが撓みを
起すために両端と中央でセンターずれが起り、堆積厚さ
に差が生じ、この差はくり返し行なう過程で積算されて
大きな付着量の差となり、長手方向でのクラッド厚さの
バラツキになるという問題点がある。また、これにはロ
ッド上にガラス微粒子を堆積していくうちに繰り返しの
曲げがかかってスートが破壊するという欠点があり、さ
らにこの従来の装置ではバーナーが左右に８勤するため
に開口部１５を大ぎ〈設けであることから外気が流入し
、ゴミが入り易く、これによってプリフォームが異物や
気泡を含むものになり、ファイバーの断線や伝送損失の
原因になるという不利があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような不利を解決した光ファイバープリフ
ォームの製造方法に関するものであり、これは気体状ガ
ラス原料を酸水素火炎バーナーに導入して火炎加水分解
させ、生成するガラス微粒子をコア用ガラスロッド表面
に外付法により均一に堆積させて多孔質ガラス体を製造
し、これを透明ガラス化して光ファイバープリフォーム
を製造する方法において、■ロッドを垂直に設置し、こ
れを回転させながら上下に往復運動させ、移動部の中央
に該ロッドと直角に固定したバーナーから火炎と共にガ
ラス微粒子を均一に吹付けて一層づつ該ガラス微粒子を
堆積させ、これを一体化したまま加熱し、透明ガラス化
することを特徴とするものであり、これはまた■この堆
積は中央に反応部Ａ、上下に収納部Ｂをもったタテ型の
反応炉内で行なわれ、反応部にはバーナーの挿入口Ｃと
排気口りを設けてそれぞれを固定することを特徴とする
もの、さらには■収納部両端より不活性ガスを流し込み
、排気口から反応ガスと共に排気することによって多孔
質ガラス体を得ることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは大形で長手方向に寸法変化がな
いシングルモード型の光ファイバープリフォームを安定
的にかつ容易に得る方法について種々検討した結果、四
塩化けい素などの気体状ガラス原料を酸水素火炎中で加
水分解して得たガラス微粒子をコア用ガラスロッド上に
堆積し、得られた多孔質ガラス体を透明ガラス化する方
法において、ロッドの重力によるたわみや曲がりのない
状態でガラス微粒子を堆積させて堆積厚さが均一な多孔
質ガラス体を得るためにはロッドを炉内に垂直に配置し
、これを回転させて上下に反復８動させることがよいこ
と、またこのガラス微粒子の堆積もこのロッドと直角の
位置に固定した酸水素火炎バーナーからガラス微粒子を
ほぼ水平に吹きつけ、また固定された排気口より行なう
べきであることを見出すと共に、プリフォームの大型化
に伴なう反応炉を検討し、これについては反応部と母材
の上下８勤のための母材収納部を有した炉内に不活性ガ
スを導入すれば、外部からの異物流入による気泡発生を
防ぐことがで籾るということを確認して本発明を完成さ
せた。

以下にこれを詳述する。

本発明の方法で用いる反応炉は反応中のガス流の出口に
火炎の吹きつけに必要なバーナーロ、堆積面間の距離、
輻射熱などを考慮した口径の大きな反応部と、上下に８
動をくり返し、堆積中のロッドを外気から保護するだけ
の径の小さい収納部を有する反応炉からなり、炉内には
不活性ガスが供給されるが、この不活性ガスはフィルタ
ーを通した清浄な空気、窒素、ヘリウム、アルゴンなど
とすればよく、この供給は炉の上部および下部に設けた
ガス流入口から行なうと共に、排気口を反応炉の中央部
に設けてこれを固定して用いる。

本発明の方法は気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナー
中に導入し、この火炎加水分解によってガラス微粒子を
形成させるが、これは公知の方法で行なえばよい、した
がって、この気体状ガラス原料としては四塩化けい素、
トリクロロシランなどを含むガス化可能なけい素化合物
を使用すればよく、バーナーとしては中心部からこの気
体状ガラス原料を供給し、その周囲から酸素ガス、水素
ガスを供給するようにした同心円環状のものを使用すれ
ばよい。

本発明の方法で得られるプリフォームが長手方向で寸法
が安定するということからガラス微粒子を堆積させるロ
ッドは予じめシングルモード用光ファイバーとして設計
されたコア部、または一部クラッド部からなるガラスロ
ッドを出発材とし、真直に芯出をしたものを用いる。こ
のロッドは炉内に垂直に設置したのち、操作中はガラス
微粉末を均一に堆積させるために例えば５〜８０ｒｐｍ
で回転させ、全長にわたってバラやねじれ、曲りのない
ことを確認したのち、ロッドの長さ方向全体にガラス微
粉末を均一に付着させるために上下に繰り返し反復して
移動させる必要がある。

また、このロッドに対するガラス微粉末の吹きつけはガ
ラス微粉末をロッド全長に対して一層づつ均一にまた正
確に堆積させるということから、このロッドを前記した
ように上下に反復移動させながら、このロッドの真横か
らガラス微粉末が吹きつけられるように、とのロッドと
直角の位置に酸水素火炎バーナーを固定して行なわせる
ことが必要とされるが、このバーナーは１個または複数
本を上下に配置したものとすることかできる。

つぎにこれを添付の図面にもとづいて説明する。

第１図は本発明の方法による光ファイバープリフォーム
製造装置の縦断面図を示したものである。この装置は反
応部、収納部からなり、１本のもの、あるいは分割可能
なものを弔いるが、密閉炉１の中には出発母材であるロ
ッド２が垂直に保持されており、このロッド２は操炉中
、外部からの駆動によって５〜ＢＯｒｐｍで回転され、
同時に上下に反復的に移動させられているが、この移動
速度は出発部材の大きさや、スートの破壊状況をみなが
ら実験的に定めればよい。四塩化けい素などの気体状ガ
ラス原料と酸水素は酸水素火炎バーナー３に送られ、火
炎４がロッド上に吹きつけられており、この酸水素火炎
中での加水分解で生成され′たガラス微粉末がこのロッ
ド２の上に堆積し、多孔質ガラス体（スート）５が形成
される。ロッドは回転と共に上下に移動しているのでロ
ッド２の上には略々均一に多孔質ガラス体５が形成され
る。ロッドは垂直に保持されているので、長いロッドで
あっても中央部に偏在した重力がかからず、さらには多
孔質ガラス体を堆積してもたわんだり、曲がることもな
い。多孔質ガラス体には炎の中心軸とロッドの中心軸が
外れることがないので堆積量は一定し、長手方向に付着
量の差が生じることはないし、堆積厚さに変動が生じな
いという有利性が与えられる。また、この炉にはバーナ
ーおよび排気管を挿入する開口部があり、上、下部に不
活性ガス供給口６が設けられており、ここから不活性ガ
スが導入され、これらは排出口フから排気管を通して外
部に排出されるので、これによれば外部から流入される
異物の混入や発泡が無くなるというメリットが与えられ
る。

［実施例］ つぎに本発明の実施例をあげる。

実施例 第１図に示した密閉炉１として反応部の内径が２８０ｍ
ｍφの球形パイレックスチャンバーを準備し、これに収
納部として内径１８０ｍｍφ、長さ８００ｍｍのパイレ
ックスガラス管をスリ合わせ接合で垂直に組立てた。こ
の球形パイレックスチャンバーの中央部側面には４重管
石英バーナーを水平に固定し、その対向部には内径１０
０ｍｍφの排気口を作り、この中に外径９８ｍｍφの五
英管を挿入し、外気排気ダクトに接いだ。

コア用ガラスロッドは外径１７．７ｍｍΦ、長さ　６２
０會ｍであり、この両端に１７ｍｍΦｘ　２００ｍｍＬ
の石英ダミーガラスを溶着し、さらに上部には１５ｍｍ
Φｘ　ａｏ。

ｍｍＬの石英棒を固定し、これを垂直にしたまま密閉炉
の中心に貫通させ、上部を駆動軸に固定した。この石英
ガラスロッドは１，３μ帯でのシングルモード用光フア
イバーコアとして設計されており、ゲルマニウムドープ
により屈折率差が０．３４％で、コア径とシリカガラス
からなるクラッド層の比が０．２０５、ガラスロッド外
径を±１００μｍ以下に仕上げである。また、このロッ
ドは重量秤量機能を有するタテ型引上機の回転部に石英
ガラスダミーを介して装置されており、このものは５０
ｒｐｍで回転させなからロッドの偏心と上下Ｂ動による
中心軸の移動が±０．５ｍｍ以内となるようにされてい
る。また、ファイバー設計用測定機としては英国ヨーク
社製プリフォームアナライザーＰ−１０１型を用い、軸
の精度を決定するためには安立電機社製外径測定器を用
いた。

チャンバー内に装着後、ダミーが貫通するだけの孔を除
いて上下間孔部を塞ぎ、上下間孔部の近くから清浄な空
気を吹き込んで外気の流入を防いだのち、ガラスロッド
の全長を酸水素火炎でファイヤーポリッシュした。

つぎに４重管バーナーから酸水素火炎と共に四塩化けい
素を酸素ガスをキャリヤーとして送り込み、ガラスロッ
ドにシリカガラス微粒子を吹きつけ、この際ガラスロッ
ドは５０ｒｐｍで回転させると共に上下に１５０ｍｍ／
分の速度で反復移動させてシリカガラス微粒子を一層づ
つ堆積させた。このときの酸水素量と四塩化けい素量は
スート径の増大と共に変えることとし、スタート時は四
塩化けい素量を少なくし、スート径の増大と共に四塩化
けい素量および酸水素量を増加させて最終的にはｓｔｃ
Ｉ１４２ｏｇ／分、Ｈ，５０ｊ２／分、０．２５ｆｉ／
分となるようにした。この反応を１２時間継続させ、全
長を約１３０回繰り返して付着させてシリカ微粒子の堆
積量が目標値に達したのちに反応を止め、得られた多孔
質ガラス体をしらべたところ、このものは外径が１０９
．０ｍｍφ、総重量４，１１４ｇであり、スートの平均
密度は０．４９６ｇ／ｃｃであった。

ついで、この多孔質ガラス体をヘリウム、塩素混合ガス
を通した１、５００℃に加熱されている電気炉体でゾー
ンメルトしたところ、外径が５８．１ｍｍφで透明であ
り、気泡、異物のないガラスインゴットが得られたので
、これを外径３０ｍｍφに熱加工し、定常部を線引機を
用いて直径１２５μｍのガラスファイバーとしてその全
長での構造変動をしらべた。クラッド部の変動は設計し
たカットオフ波長（λＣ）の変動、モードフィールド径
（ω）の変動を調べることが最も一般的であることから
全要約１２０ｋｍのファイバーを約１０ｋｍに切断し、
その１０点をしらべたとどろ、このものは平均λ、：＝
１．２０５μ、偏差（最大、最小値差）は２３ｎｍであ
り、また偏心は平均０．１４μｍというすぐれたもので
あった。

比較例 第２図に示した横型外付装置を使用し、ここに実施例で
用いたコア用石英ロッドにシリカガラス微粒子を堆積さ
せて多孔質ガラス体を作り、これを実施例と同様に処理
してガラスインゴットとし、光ファイバーを作ったとこ
ろ、このもののカットオフ波長の平均値λ。は１．１７
７μｍ１偏差は１５４ｎｍであり、偏心は平均０．７７
μｍ１最大２，７μｍであった。

また、この横型外付装置ではバーナー１３の８勤に要す
る開口部１６が巾４０ｍｍ、長さ８００ｍｒｎであり、
内部の塩酸ガスが外部に流出して臭気が部屋内に漂った
ので、これを抑えるために排気を強くしたところ、バー
ナーの炎が大きくゆれ、スートの堆積時間が１５時間以
上かかり、ガラス化後の透明ガラスインゴットには多数
の気泡が発生していた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法による光ファイバープリフォーム
製造装置の縦断面図、第２図は従来公知の方法による光
ファイバープリフォーム製造装置の縦断面図を示したも
のである。 ・・・密閉炉、 ２・・・コア部、 ３・・・酸水素火炎バーナー ４・・・酸水素火炎、 ４・・・多孔質ガラス体、 ６・・・不活性ガス導入口、 ５・・・ガス排出口、 １２・・・ロッド、 ６　・・・ 開口部。 第 艮 手 続 補 正 書 平成１年１２月２２日 ２゜ 発明の名称 光ファイバープリフォームの製造方法 補正をする者 事件との関係 名称（２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、気体状ガラス原料を酸水素火炎バーナーに導入して
   火炎加水分解させ、生成するガラス微粒子をコア用ガラ
   スロッド表面に外付法により均一に堆積させて多孔質ガ
   ラス体を製造し、これを透明ガラス化して光ファイバー
   プリフオームを製造する方法において、ロッドを垂直に
   設置し、これを回転させながら上下に往復運動させ、移
   動部の中央に該ロッドと直角に固定したバーナーから火
   炎と共に原料ガスを均一に吹付けて一層づつガラス微粒
   子を堆積させ、これを一体化したまま加熱し、透明ガラ
   ス化することを特徴とする光ファイバープリフオームの
   製造方法。 ２、この堆積は中央に反応部、上下に収納部をもったタ
   テ型の反応炉内で行なわれ、反応部にはバーナーの挿入
   口と排気口を設けてそれぞれを固定することを特徴とす
   る請求項１に記載の光ファイバープリフオームの製造方
   法。 ３、収納部の両端より不活性ガスを流し込み、排気口か
   ら反応ガスと共に排気することによって多孔質ガラス体
   を得ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー
   プリフオームの製造方法。