JPH0450129A - 光ファイバ用ガラス母材製造用加熱炉 - Google Patents
光ファイバ用ガラス母材製造用加熱炉Info
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- JPH0450129A JPH0450129A JP15895790A JP15895790A JPH0450129A JP H0450129 A JPH0450129 A JP H0450129A JP 15895790 A JP15895790 A JP 15895790A JP 15895790 A JP15895790 A JP 15895790A JP H0450129 A JPH0450129 A JP H0450129A
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture 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]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
材を加熱処理するための加熱炉およびそれを使用する光
ファイバ用多孔質ガラス母材の加熱処理方法に関する。
気相軸付は法や外付は法などの方法がある。これらの方
法により最初に円柱状或いは円筒状の光ファイバ用多孔
質ガラス母材を作り、次に、このファイバ用多孔質ガラ
ス母材をアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスおよび/ま
たは塩素系ガスもしくはフッ素系ガスなどの雰囲気下、
加熱炉中で加熱処理(加熱、脱水焼結など)して、透明
で高純度な光ファイバ用ガラス母材に変える。
材に添加するドーパントの種類および含有率によって異
なるが、温度範囲は、通常、約1200〜1600℃で
ある。また、高温下では不純物が母材に混入し易いので
、不純物混入を極力低減するために、−船釣には高純度
石英製の炉芯管が使用されている。
温下ではガラス状態から結晶状態へと移行する「失透」
と呼ばれる現象が生じて急速に脆くなり、耐久性に乏し
いという問題がある。
、灰分20ppm未満のカーボン材表面にガス不透過性
の(例えばカーボン、SiCなどの)コーティングを施
す方法がある(特願平1−167695および特願平1
−232378など参照)が、カーボン基材とコーティ
ング層との熱膨張率の差(熱膨張率のミスマツチ)に起
因する応力によって亀裂が生じ、所期の目的であるガス
不透過性の機能を果たさなくなる場合がある。
のミスマツチ故に100μm以上の厚さとするのは困難
であり、機械的衝撃等によってコーティング層に亀裂が
生じることがあった。
炉芯管が軟化変形し、また、1200°C以上で結晶(
クリストバライト)が生成するため、結晶転移温度以下
(300℃以下)に炉温を下げることができず、−旦加
熱したら連続して使用しなければならないという問題が
ある。
した場合は、基材とコーティング層の熱膨張率のミスマ
ツチに起因して発生する応力によりコーティングに亀裂
が生じ、ガス不透過性機能を有さなくなる。
な従来技術の欠点を解決して光ファイバ用多孔質石英ガ
ラス母材を長期間にわf:って安定して加熱処理できる
加熱炉および加熱処理方法を提供することである。
ボン基材の炉芯管を有して成り、光7アイパ用多孔質ガ
ラス母材を加熱処理する加熱炉であって、炉芯管は少な
くとも内側表面にガス不透過性コーティング層を有し、
該コーティング層は表面コーティング層およびカーボン
基材中に含浸されている含浸コーティング層からなるこ
とを特徴とする加熱炉を提供する。
易いカーボン基材の内側表面部分にガス不透過性コーテ
ィング層を有する必要があるが、所望により他の表1面
部分にもガス不透過性コーティング層を有してよい。
使用することを特徴とする光ファイバ用多孔質石英ガラ
ス母材を加熱処理する方法を提供する。
の加熱を伴う処理を意味し、例えば通常の加熱、脱水、
ドーピング、乾燥などを包含する操作を含むものとして
使用する。
ン基材の孔内に、コーティングする物質が侵入した状態
を意味するものとして使用している。また、以下に使用
する「含浸コーティング」とはコーティング層の少なく
とも一部分が含浸状態にあるようにコーティングするこ
と、即ち、コーティング層が表面コーティング層および
含浸コーティング層から成るようにすることを意味する
。
発明の加熱炉の炉芯管の表面に施されたコーティング層
との差異を明らかにするために、第1図(a)および第
1図(b)に炉芯管部分の模式断面図を示す。
ィング層lおよび炉芯管基材本体2から成り、これらの
間には、基材とコーティング層が合致していない部分が
存在する。第1図(b)は本発明の炉芯管の場合であり
、厚さL2の表面コーティング層lと炉芯管基材本体2
との間に厚さLlの含浸コーティング層3が存在する。
形が起こらないカーボン基材を使用する。
されるように処理されているので、基材とコーティング
層との密着性が大幅に改善されることになり、上記問題
を解決できる。
ないが、基材との密着性および機械的強度などを考慮す
ると、カーボン基材として使用するカーボンの平均粒子
径の少なくとも5倍であるのが好ましい。
密度が少なくとも1.6g/cm3以上の等方性カーボ
ンが好ましい。異方性のカーボン材では、熱膨張の軸方
向の差によるコーティングクラックが生じ易い。例えば
密度が1.75g/cが程度の一般的なカーボン材の場
合、平均粒子径は15〜20pmである。従って、本発
明の炉芯管ではカーボン基材中に含浸された含浸コーテ
ィングの厚さは少なくとも100μ禦であるのが好まし
い。
炉芯管表面に近い表面コーティング層が腐食または消耗
した場合であっても、炉芯管基材に高密度領域が存在す
ることになり、ガス不透過性が保持されるという利点も
生じる。
は、耐熱性、純度および光ファイバ母材の高純度化や屈
折率制御に用いるハロゲン系ガスに耐え得るものであれ
ば特に限定されるものではない。このような観点から、
例えば熱分解カーボンのようなグラファイト構造もしく
はアモルファス構造のカーボンまたはβ−5iCもしく
はアモルファスSiCをコーテイング材として使用でき
る。
グ物質を侵入させることにより行う。
にて、気相反応の速度が律速となる条件を用い気相蒸着
する手法(CVI法、化学気相含浸法)、多孔質材へ液
相のコーテイング材(SiCであればS iC1x(C
tHs)z等、カーボンであれば、PVC(ポリ塩化ビ
ニル))を浸漬した後、高温熱分解し、含浸領域を有す
るコーティングを得る方法(液相浸漬法)などを適用で
きる。純度の点を考慮すると、気相蒸着法(CVD法)
によって表面コーティング層および含浸コーティング層
を形成するのが特に好ましい。
る: ■SiC含浸コーティング 全圧3 Q torr、 S i (CH3) C(i
s/ Hl−1/2、温度1350°Cにて、20時間
コーティング層を形成すると、含浸コーティング層の厚
さは400μm1表面コーティング層の厚さは50μm
となる。
−1/10、温度1350℃にて、3時間コーティング
層を形成すると、厚さ60μmのSiCコーティング層
が得られる。
度15000Cにて40時間含浸コーティングした後、
全圧50torrSCH4/H!−1/3、温度180
0℃にて10時間表面コーティングすると、含浸コーテ
ィング層の厚さは200〜300μ驚、表面コーティン
グ層の厚さは30μmとなる。
0°Cにて、10時間コーティング層を形成すると、厚
さ30μ謂のコーティング層が得られる。
場合は、コーティング形成時の全圧Pと、基材の気孔径
Rおよび蒸着反応速度Kによって決まる。
反応速度にの一1乗および全圧Pより定義し得る分子の
平均自由行程(CP)0″に比例)の0.5乗に比例し
た関数で示される。すなわち、カーボン基材の気孔径と
全圧、温度で含浸コーティング層厚さLlが求められる
。表面コーティング層厚さL2は、反応速度と時間で求
まるものである。
適宜変更することにより、種々の厚さの表面コーティン
グ層および含浸コーティング層を形成することができる
。
般に連続して製造することになるので、2つのコーティ
ング層を厳密に区分できるものではないが、本明細書に
おいては便宜的に基材気孔に侵入しているコーティング
部を含浸コーティング層とし、基材表面より上にコーテ
ィングされた部分を表面コーティング層とすることによ
り2つのコーティング層を区分して各々の厚さを測定す
る。これらの層の厚さは、例えばコーティングを形成し
た基材表面部分を切断してSEM(走査型電子顕微鏡等
で観察することにより容易に測定できる。
ボンファイバをカーボンマトリックスとするカーボン材
が(例えば、日本カーボン材からC/Cコンポジットと
して)市販されて8す、これにコーテイング材を含浸コ
ーティングすることにより機械的に更に強い炉芯管が得
られる。
。
よりβ−5iCを比重1.75g/cm’の等方性カー
ボン基材に含浸コーティングした。含浸コーティング層
厚さ400μm1表面コーティング層厚さ50μmとし
た。
囲気中、600℃〜1700°Cの温度範囲で、100
℃/分の昇降温を30回行った。カーボン材表面には亀
裂は認められず、ガス透過率はN2基準でlXl0−”
cが/see未満であり、実用上問題はなかった。
グ) 実験例1と同じカーボン基材表面にCVD法によりβ−
5iCをコーティングして厚さ50μ量の表面コーティ
ング層を施した。
し熱処理を行ったところ、コーテイング面に亀裂が生じ
た。
ング) CH,を原料とした、減圧CVD法により、実施例1と
同じカーボン基材に、熱分解カーボングラファイトを含
浸コーティングし、含浸コーティング層厚さ500μ肩
、表面コーティング層厚さ35μ肩とした。
繰り返したが、亀裂は認められなかった。
0−’−3、5X l O−”crn”/secと良好
であった(即ち、ガス透過率が小さい)。
ーティング) 実施例1と同じ基材に、CVD法により厚さ35μmの
熱分解カーボンの表面コーティング層を施した。
コーティング層に亀裂が生じ、ガス透過率はN2基準で
5 X I O−”cm”/secとカーボン基材とほ
ぼ同じ値となった。
グ) 実施例2で使用したグラファイト含浸コーティング基材
を800℃で、02800ppmを含むN2下で1時間
処理し、表面コーティング層を25μm酸化除去した。
N2基準で2 X 10−’〜8 X 10−”crn
2/SeCと良好であった。
ィング) 比較衷鼠例2で使用したグラファイトコーティング基材
を実施例3と同様に酸化処理した。
l O−’cra”/ secであり、初期の2X1
0−’cm”7secに比べ非常に悪くなっていた(即
ち、ガス透過率が大きい)。
ィング) 減圧CVD法により形成した熱分解カーボン含浸コーテ
ィング層(厚さ20μm)および熱分解カーボン表面コ
ーティング層(厚さ30μm)を有するカーボン基材を
実施例3と同様に処理した。
基準で6 X 10−”cm27 secテあり、ガス
透過性が悪化していた。
ングすることにより耐熱衝撃性および耐ガス性が向上す
ることが判る。
的断面図を第2図に示すように1.炉芯管基材13の内
側表面に減圧CVD法によるSiC表面コーティング層
50μmおよびSiC含浸コーティング層800μm(
双方のコーティングを併せて参照番号11で表示)を有
するカーボン基材製炉芯管12および炉芯管が貫通して
いるヒーター14を有して成る加熱装置10を用いて多
孔質ガラス母材21を加熱処理した。
mm、嵩密度0.3g/cm”)を挿入し、炉温110
0℃とした。脱水−高純度化ガスとして5iCL300
cc/分およびHe1OL’分を供給し、上記多孔質ガ
ラス母材を下降速度8mm/分でヒーター(長さ300
mm)部分を通過せしめた。
分および5iFa400cc/分の割合で供給し、多孔
質ガラス母材を3mm/分の速度でヒータ一部分を通過
させてガラス母材にフッ素を添加した。
O(1/分とし、10mm/分の速度でガラス母材を通
過させ透明ガラス化した。
赤外吸光光度計による5iOH(3675c+i−り吸
収の測定)であった。得られたガラス母材に直径8mm
の孔を開けてHz/ O!ガラス旋盤にて直径25mm
に加熱延伸した。その後、無水合成石英ガラスから成る
直径5mmのガラスロッドを挿入し、溶融一体化して非
屈折率差0.34%のコア/クラッド比5.2のプリフ
ォームを得た。
5mm、孔径16.5mmのフッ素添加ガラスパイプに
挿入して加熱一体化し、非屈折率差0゜34%、コア/
クラッド比12.2のプリフォームを製造した。尚、上
記フッ素添加ガラスパイプもこのSiCコート炉で作製
したものである。
i O2コアシングルモードファイバを作製した。この
7アイパの伝送損失を測定したところ、波長1.55μ
mにて0 、178dB/kmの損失を示した。
均は0.1748dB/kmであった。また、40本の
処理の間、10本毎に炉を80°C/分の速度でUまで
降温したが、コーティングの破損は認められなかった。
炉の炉芯管12にCVD法によるSiC表面コーティン
グ層(厚さ50μm)のみを施したカーボン基材炉芯管
(含浸コーティング層なし)を使用して、実施例4と同
一の手順で石英ガラスに対し0.34%の非屈折率差を
有するフッ素添加石英ガラス母材10本を作製した。
コアシングルモードファイバを5本製造した。平均の伝
送損失は、波長1.55μmにて0゜1752 dB
/kmであった。
ところ、炉芯管ヒータ一部に亀裂が認められた。
てファイバ化したところ、第4図中、線■で示すように
、不純物(Fe” 、Cu” )による損失増が確認さ
れた。また、比較のため、実施例1により得られたファ
イバの損失を線Iで示している。
ラファイトを含浸コーティングしたカーボン基材炉芯管
(グラファイトコーティング層厚さ50μm1 グラフ
ァイト含浸層厚さ1200μm)を有する加熱炉を使用
して実施例4と同様の手順でフッ素添加石英ガラス母材
を製造した。
℃/分の割合で室温まで降温したが炉芯管に損傷は認め
られなかった。
コアシングルモードファイバを製造したところ、平均損
失は波長1.55μmにて0.1735dB/kmであ
った。
N299%以下で800°Cで加熱処理することにより
、酸化消耗させた後、ガラス母材処理を行ったが炉芯管
内ガスの外部への漏れは認められなかった。
0の炉芯管として、内側表面にグラファイトを含浸コー
ティングしたカーボン基材炉芯管12(減圧CVD法に
より形成、グラファイト表面コーティング層厚さ35μ
m1 グラファイト含浸コーティング層厚さ1300μ
m)を使用した。
mN!2oΩを供給して10分間ガス置換を行った。そ
の後、内蓋26を開いて炉芯管内へ母材を挿入した。炉
温1080℃、脱水−高純度ガスとしてCL400cc
/分およびHe15Q/分を炉芯管内に供給しながら、
下降速度10+nm/分の速度でガラス体がヒータ一部
分を通過するようにした。
0℃とし、ガラス母材が下降速度5 mm1分でヒータ
一部分を通過するようにして母材を透明ガラス化した。
あった。この5iOz母材を抵抗加熱炉で延伸した後、
非屈折率差0.35%のフッ素添加ガラス管(無水)に
挿入して加熱一体化し、シングルモードファイバプリフ
ォームを得た。
μIlにおいて伝送損失値は0.173dB/kll
と良好であった。
ラファイトを内側表面に70μmコーティングしたカー
ボン基材炉芯管を用いた。
加ガラス母材を5本作製したところ、3本目以降の母材
の含水量が0 、2 ppmとなった。また、炉芯管の
コーティングの状態を調べた所、ヒータ一部の上下にて
コーティングの亀裂が生じ、ガスが漏れているのが確認
された。
明に従って含浸コーティングを施した炉芯管を有する加
熱炉を用いた場合、不純物や水分の混入しない光ファイ
バ用母材を安定して製造でき、更に、従来の石英炉や表
面コーティング炉に比べて昇降温に伴う熱破壊がないこ
とから、長期にわたり炉芯管を使用できるので顕著な経
済的効果も得られる。
第1図(b)は、本発明の加熱炉に使用する炉芯管基材
部分の模式断面図、第2図および第3図は実施例または
比較例に使用した加熱炉の模式断面図、第4図は、実施
例および比較例において得られたファイバの伝送損失を
示すグラフである。 1・・・表面コーティング層、2・・・炉芯管基材本体
、3・・・含浸コーティング層、10・・・加熱炉、1
1・・・コーティング層、12・・・炉芯管、13・・
・炉芯管基材、14・・・ヒーター21・・・ガラス母
材、25・・・予備室、26・・・内蓋。 特許出願人 住友電気工業株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、カーボン基材の炉芯管を有して成り、光ファイバ用
多孔質ガラス母材を加熱処理する加熱炉であって、炉芯
管は少なくとも内側表面にガス不透過性コーティング層
を有し、該コーティング層は表面コーティング層および
カーボン基材中に含浸されている含浸コーティング層か
らなることを特徴とする加熱炉。 2、含浸コーティング層の厚さが少なくとも100μm
である請求項1記載の加熱炉。 3、ガス不透過性コーティング層は、グラファイト構造
もしくはアモルファス構造カーボンまたはβ−もしくは
アモルファス構造炭化ケイ素である請求項1または2記
載の加熱炉。 4、カーボン基材が等方性カーボンまたはカーボンファ
イバマトリックスを含んで成る請求項1〜3のいずれか
に記載の加熱炉。 5、請求項1〜4のいずれかに記載の加熱炉を使用して
光ファイバ用多孔質ガラス母材を加熱処理する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15895790A JP2893873B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 光ファイバ用ガラス母材製造用加熱炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15895790A JP2893873B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 光ファイバ用ガラス母材製造用加熱炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450129A true JPH0450129A (ja) | 1992-02-19 |
| JP2893873B2 JP2893873B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=15683042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15895790A Expired - Lifetime JP2893873B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | 光ファイバ用ガラス母材製造用加熱炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2893873B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5682015A (en) * | 1993-10-15 | 1997-10-28 | Georgia Power Company | Squirrel shield device |
-
1990
- 1990-06-18 JP JP15895790A patent/JP2893873B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5682015A (en) * | 1993-10-15 | 1997-10-28 | Georgia Power Company | Squirrel shield device |
| EP0723698A4 (en) * | 1993-10-15 | 1997-11-05 | Georgia Power Co | SHORT CIRCUIT PROTECTION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2893873B2 (ja) | 1999-05-24 |
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