JPH0357058B2 - - Google Patents

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JPH0357058B2
JPH0357058B2 JP57017442A JP1744282A JPH0357058B2 JP H0357058 B2 JPH0357058 B2 JP H0357058B2 JP 57017442 A JP57017442 A JP 57017442A JP 1744282 A JP1744282 A JP 1744282A JP H0357058 B2 JPH0357058 B2 JP H0357058B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01486Means for supporting, rotating or translating the preforms being formed, e.g. lathes
    • C03B37/01493Deposition substrates, e.g. targets, mandrels, start rods or tubes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバ母材の製造方法に関するも
のであり、単一モードおよび多モード光フアイバ
などすべての光フアイバを作ることができる。
従来の光フアイバ母材の製造方法を第1図に示
す。これは火炎加水分解バーナ1でガラス微粒子
を含んだ火炎5を発生させ。これを矢印8方向に
回転しながら矢印7方向へ移動する出発材4に吹
付けてロツド状の多孔質ガラス母材2を成長させ
る。その後加熱源3で焼結して透明な光フアイバ
母材14にする方法である。この方法は、長尺、
大口径、かつ広帯域で低損失の光フアイバが容易
に得られるという特徴を有しているが、本発明者
はこの装置構成で出発材の形状を種々変えて実験
を行つた結果、次のような問題点があることがわ
かつた。
(1) 出発材の形状として、第2図a〜dについて
検討した。aはムクのガラス棒を用いた単純な
場合であるが、この場合には第3図に示すよう
に、バーナ1からでた火炎5の流れが出発材の
近傍で矢印21に示すような逆流を生ずる。こ
のような逆流を生ずると第3図bに示すように
径方向のガラス微粒子の成長速度が大きくな
り、第3図cのように堆積した多孔質母材の肩
の部分にAに示すようなくびれが生ずる。この
ようなくびれ部分のかさ密度は低いために機械
的シヨツクとかちよつとした温度変化に対して
歪が発生して第3図dのように多孔質母材2が
落下し易く、多孔質母材の作成が不安定であつ
た。また、出発材の底面形状が作成された多孔
質母材の底面形状と相違しているために多孔質
母材を定常状態に保つのに時間がかかるのと、
その再現性に問題があつた。
(2) 第2図bおよびcは上記(1)の問題点を解決さ
せるために、あらかじめ出発材の底面形状を大
きくしておいたものであり、(1)のような問題点
はほぼ解決できるが、多孔質母材を焼結し終つ
た後、出発材と光フアイバ母材の接触面でクラ
ツクが発生し、光フアイバ母材中にもクラツク
が伝わつていくという問題点が生じた。このク
ラツクの発生は、出発材に石英系ガラスを用
い、光フアイバ母材にSiO2−GeO2−P2O5系の
ガラス(SiO2よりも屈折率差が1%以上も高
いガラス)を堆積させているために両者のガラ
スの熱膨張係数のちがいと両者のガラスの接触
面積が大きすぎるためによるものである。
(3) 第2図dは石英ガラス管4′の先端に石英ガ
ラス棒4″(この表面はサンドペーパーなどに
より、粗面に仕上げられ、上記(2)のクラツク発
生を防ぐようにしてある。)をノツクピン22
で固定したものである。この方法では出発材
4′は毎回同じものを使え、4″のみを交換する
ことによつてクラツクの少ない光フアイバ母材
を得ることが可能であるが、4′と4″の中心軸
を一致させることが困難なため、光フアイバ母
材の再現性が悪い。
以上のように、従来の技術では高品質光フアイ
バ母材を再現性良く作ることがむずかしく、ま
た、クラツクの発生による多孔質母材の落下、光
フアイバ母材の損失などが生じ、生産性が悪い。
本発明の目的は、前記従来の問題点を解決する
方法を提供することにある。すなわち、多孔質母
材の落下防止、光フアイバ母材のクラツク発生の
防止、高品質光フアイバ母材の製造歩留りの向上
を実現できる光フアイバ母材の製造法を提供する
ことにある。
本発明は、出発材の先端底面(多孔質母材を成
長させていく側。)形状をl∝r〓sとなるように加
工した石英ガラス棒、あるいは石英ガラス管さら
には屈折率分布をもつた石英系のガラス棒あるい
はガラス管を用いることにより従来法の問題点を
解決するようにしたものである。ただし、l:出
発材底面から引き上げ方向への距離、r:出発材
の半径方向の位置、αs:底面形状分布係数。この
ように出発材の先端をテーパ状の円錐形になるよ
うに引き延ばすことによつて、次のような効果が
期待できる。
(1) 出発材の先端を中心軸上に引き延ばすことに
より、出発材の中心軸が明確になり、バーナと
出発材の中心軸設定などの初期条件の設定が容
易である。
(2) (1)のように設定すると、バーナからの火炎5
の流れが出発材の外周に沿つて一様に流れるよ
うになり、出発材の底面近傍に第3図に示した
ような逆流が生じなくなる。その結果、多孔質
母材への不均一なストレスが生じなくなり、ク
ラツクの発生による多孔質母材の割れも生じな
い。
(3) 出発材のαsを、作成する多孔質母材の底面形
状分布係数(これをαs′と定義する。)の値近傍
にあらかじめ設定しておくと、多孔質母材の作
成過程中に余分な制御(たとえばバーナと出発
材底面間の距離、出発材の引き上げ速度、など
の制御)を必要とせず、容易に所望のαs′をも
つた多孔質母材を作成できる。
(3) 出発材の先端がテーパ状の円錐形に引き延ば
されていると、この付近に堆積されたガラス微
粒子が焼結により収縮するときの収縮(圧縮)
応力は第4図aに示すように、径方向および軸
方向に対してほぼ一様の応力が働くのに対し
て、従来の出発材の底面面積が大きい場合に
は、第4図bに示すように、径方向、軸方向で
の応力分布の変化が大きく不均一分布を生ずる
ために、出発材と光フアイバ母材の接触部に歪
が発生(上記歪と両ガラスの熱膨張係数のちが
いによる歪)して光フアイバ母材にクラツクが
入る。極端な場合には光フアイバ母材の半分以
上にクラツクが入り、光フアイバ母材として使
用不能になる。本発明の場合にはほとんどクラ
ツクが発生しない。
(4) 出発材に、光フアイバと同じような屈折率分
布をもせることにより、出発材のもう一方の先
端からレーザビームを入射させ、底面の先鋭部
から出射させるようにしておけば、出発材の中
心軸とバーナの中心軸との相対位置を容易に設
定することができ、また、多孔質母材の焼結時
における透明化プロセスの監視にも利用でき
る。さらに、出発材の中心部をSiO2または、
屈折率を高める、ドーパント(Ge,Pなど)
を含んだSiO2とし、外周部を屈折率を低める
ドーパント(B,Fなど)を含んだSiO2また
はSiO2を用いれば、光フアイバ母材との熱膨
張係数を接近させることができるので、この熱
膨張係数の差による歪の発生を防ぐことができ
る。
第5図a,bは本発明の出発材の断面図、正面
図を示したものであり、cは出発材の軸方向長さ
lとそのlにおける径方向位置rとの関係を示し
たグラフである。出発材の材質は市販の石英ガラ
ス棒(外径数mmから数10mm、好ましい値は10数
mm、長さ1m)であり、その先端部をバーナで加
熱して引き延ばし加工した。低面のαsは0.3から
3.5の範囲が好ましい。これは、第3図に示した
ような逆流防止の上から好ましい。このαsの決定
は、出発材の底面部をテレビカメラで観測し、所
望のαsの画面と比較しながら行つた。なお、先端
部と位置0は出発材の中心軸と一致させるのが好
ましく、また位置0に対してr方向には同心状で
あることが好ましい。
第6図は出発材にガラス管を用い、その先端部
を引き延ばしたものである。実施例では石英ガラ
ス(外径12mm、内径約10mm、長さ1m)を用いた
が、石英ガラス棒に比し真直度が良好であるの
で、出発材としてはより好都合であつた。最先端
の0点は完全に密封されていなくてもよく、たと
えば1mm程度の穴があいていてもさしつかえなか
つた。また、ガラス管内へ一方からレーザビーム
を通して管の中心軸とバーナの中心軸との相対位
置関係を設定するのも容易であつた。ガラス管の
直径は数mmから数10mmのものを使用できる。底面
部のαsは前記と同様の値が適用できる。
第7図は出発材としてガラス棒を用いた場合の
径方向断面図の屈折率分布を示したもので、aの
ように石英ガラス棒の場合の他に、bのステツプ
型屈折率分布、c,dの集束型屈折率分布のもの
も使える。屈折率差Δnは0.数%から数%の範囲
内から選べ、光フアイバ母材の屈折率分布に応じ
て選ぶならばより有効であることは前記説明から
明らかである。b〜dの屈折率分布を有する出発
材を作る方法として、石英ガラス棒の外周に外付
けCVD法(火炎加水分解バーナでガラス微粒子
を吹付ける方法)でB2O3を含むSiO2ガラスを堆
積、焼結して得るか、ほう酸水溶液に石英ガラス
棒を浸した後、熱処理によつて得るか、あるい
は、有機シラン系のアルコール溶液(たとえば商
品名シリカフイルム。)を石英ガラス棒に塗布、
焼結して得る、などの通常よく知られた方法を適
用することができる。
第8図は出発材としてガラス管を用いた場合の
径方向断面図内の屈折率分布を示したものであ
る。aは石英ガラス管の場合、a〜dはガラス管
の内面に屈折率を高めるドーパントを堆積させた
場合、である。石英ガラス管の外側に屈折率を低
めるドーパント(B,Fなど)を堆積させた石英
ガラス管を用いてもよい。ガラス管の内面にガラ
ス棒膜を堆積させる方法はよく知られた内付け
CVD法を用いればよい。なお、第7図のガラス
棒と第8図のガラス管を用い、ロツドインチユー
ブ法で種々を屈折率分布をもつた出発材も作るこ
とができ、この場合も本発明の出発材の一つとし
て構成される。
次に、第1図の光フアイバ母材製造装置に本発
明の出発材を用いた場合の光フアイバ母材の特性
について述べる。出発材として、第5図に示すよ
うな石英ガラス棒(外径12mm、長さ1m)を用
い、先端部のαsを2.0〜2.5として光フアイバ母材
を28本試作した。ただし、出発材は同一のものを
使用し、光フアイバ母材を焼結後、出発材と光フ
アイバ母材の接触部をバーナで焼き切り、再度先
端部を所望のαsとなるように加工して使用する方
法を用いた。まず多孔質母材の作成条件を示す。
外径17.8mmの同心状の4重管バーナ1の中心管1
01にSiCl4(0.5/min)、GeCl4(0.18/min)、
POCl3(0.1/min)をArをキヤリヤガスとして
送り込み、その外側の管102にAr(0.9/
min)を、その次の管103内にH2(3/
min)、最外管104内にO2(6/min)をそれ
ぞれ流した。そしてバーナの外周に同心状の3重
管からなる保護管を用い(図中に記載せず)、そ
れぞれの保護管内にN2ガスを10/min流した。
反応容器6内の圧力を−0.1mmAqになるように差
圧計15出力を制御回路16を通して排気速度調
整装置17にフイードバツクした。このような条
件下で、出発材とバーナの中心軸を一致させて多
孔質母材(外径約70mm、長さ300mm)を作成した。
この多孔質母材を焼結は1650℃(ヒータの表面温
度を光高温計で測定した値)のHeとCl2の雰囲気
で行つた。その結果、多孔質母材のクラツク発生
による落下は一度もたなかつた。また光フアイバ
母材と出発材との接触面での割れも一度も生じな
かつた。多孔質母材のαs′の変動も±10%以下で
あつた。またこの光フアイバ母材を石英ガラス管
内に入れ、ロツドインチユーブ化した後、光フア
イバ(外径150μm、コア径80μm、屈折率差約1
%)とした結果、波長0.85μmで損失は3dB/Km
以下、帯域600MHz・Km以上の高品質特性を有す
る光フアイバを得ることができた。
本発明は上記実施例に限定されない。出発材の
長さは数10cmから数mのものでもよい。出発材の
材質はSiO2を主成分とするものであればよく、
バイコールガラス(商品名、コーニングガラス
製)でもよい。光フアイバ母材の製造法は第1図
の方法に限定されず、従来用いられている出発材
を用いた気相軸付寸法のすべてに適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光フアイバ母材製造法の概略
図、第2図は従来、本発明者が用いてきた出発材
の形状(断面図)概略図、第3図は従来の出発材
を用いた場合の多孔質母材の成長過程を説明する
図、第4図は多孔質母材の焼結時に発生する収縮
応力の定性的説明図で、aは本発明の場合、bは
従来の場合、第5,6図は本発明の出発材の概略
図、第7,8図は出発材の屈折率分布を示したも
のである。 6……反応容器、9,10……ガス導入管、1
1,12……ガスの流れ方向、13……引上げ装
置、18……出発材取付けチヤツク、19……バ
ーナ取付け支持部、20……バーナ微動装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 排気装置付反応容器内の下部にバーナを、上
    部に回転しつつ移動する出発材を配置し、バーナ
    から発生させたガラス微粒子を出発材に吹付けて
    多孔質母材を軸方向に成長させ、この母材を出発
    材と同軸上に置かれた加熱炉に挿入してゆくこと
    により光フアイバ母材を製造する方法において、
    前記出発材に、径方向断面内で光フアイバと同様
    の屈折率分布をもつた石英系ガラス棒および径方
    向断面内で屈折率分布をもつた石英系ガラス管の
    うちの一つを用い、多孔質母材を成長させていく
    方の出発材の先端をテーパ状の円錐形になるよう
    に引き延ばした出発材を用いたことを特徴とする
    光フアイバ母材の製造方法。
JP57017442A 1982-02-08 1982-02-08 光フアイバ母材の製造方法 Granted JPS58135147A (ja)

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