JPH0535692B2 - - Google Patents

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JPH0535692B2
JPH0535692B2 JP62180618A JP18061887A JPH0535692B2 JP H0535692 B2 JPH0535692 B2 JP H0535692B2 JP 62180618 A JP62180618 A JP 62180618A JP 18061887 A JP18061887 A JP 18061887A JP H0535692 B2 JPH0535692 B2 JP H0535692B2
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JP
Japan
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core
porous body
gas
base material
burner
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JP62180618A
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Japanese (ja)
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JPS6424044A (en
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Toshiki Tsutsumi
Fumiaki Hanawa
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Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Tatsuta Electric Wire and Cable Co Ltd
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Publication of JPH0535692B2 publication Critical patent/JPH0535692B2/ja
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    • 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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
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    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/31Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、単一モード型ガラス光フアイバ母材
の製造方法に関する。 [従来技術およびその問題点] 単一モード型のガラス光フアイバ母材(以下、
単にフアイバ母材という)においては、コアの屈
折率分布の形状がステツプ型であり、かつコア部
を伝播する光エネルギーのクラツド層への拡がり
の影響を小さくするために、コア層の厚みに対し
てクラツド層の厚みを大きくとる必要がある。そ
して、より低損失化が要求される今日では、クラ
ツド層の厚みとコア層の厚みの割合(以下、クラ
ツド/コア比という)は少なくとも10倍以上ある
ことが望ましいとされている。 このようなフアイバ母材を作製する方法とし
て、例えば、、第4図に示すような装置に、コア
合成用バーナおよびクラツド合成用バーナを半径
方向に配置し、組成の異なるガラス原料を噴出さ
せ、コア部とクラツド部の多孔質母材を同時に堆
積させて単一モード型のフアイバ母材を得る方法
がある。 この方法において、クラツド/コア比を10倍以
上にするには、コア部を一定にしてクラツド部を
大きくするか、またはクラツド部を一定にしてコ
ア部を小さくすることが考えられる。しかしなが
ら、むややみにクラツド部を大きくすると多孔質
母材全体が大径化して多孔質母材にクラツクが生
じ易くなる。特に、多孔質母材の直径が100mmφ
を超えると、この傾向は顕著になる。 従つて、クラツド/コア比を10倍以上に保ちな
がら多孔質母材を再現性良く、安定に製造するた
めには、コア多孔質体をなるべく細径化して(好
ましくは10mmφ以下)、多孔質母材の外径が大き
くなりすぎないようにする必要がある。 このため、細径のコア多孔質体を形成するコア
合成用バーナが種々開発された(例えば、特開昭
56−54240号に開示されたバーナ)が、いずれの
バーナを用いても、充分に細径のコア部多孔質体
を得ることはできなかつた。 また、一旦クラツド/コア比が4〜6程度の多
孔質母材を製造した後に、ガラス化してその外周
に外付けしたり、あるいは外付け後にさらにジヤ
ケツト管を使用してクラツド層の不足を補うとい
う方法が考えられたが、、工程が複雑になるとい
う問題やフアイバとしたときの機械的強度が低下
するという問題があり、いずれも実用に適さなか
つた。 本発明の目的は、上記の問題点を解消し得て、
均一な屈折率分布を有するとともに充分に細径の
コア部多孔質体を得ることのできる、光フアイバ
用多孔質母材の製造方法を提供する処にある。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、出発部材を回転させながら引上げ、
この出発部材の先端にガラス微粒子の集合体を形
成する光フアイバ用多孔質母材の製造方法におい
て、原料ガス流出ノズルと、この原料ガス流出ノ
ズルを挟んで相対向する位置に設けた2本の不活
性ガス流出ノズルと、これら3本のノズルを取り
囲む酸水素炎形成用ガス流出ノズルとから成る2
本のガラス微粒子流のうちの1本を、コア多孔質
体の形成に用いることを特徴とするものである。 本発明の製造方法によれば、原料ガス流の一部
分だけを酸水素炎で反応させることにより得られ
る2本の細いガラス微粒子流のうちの1本を、出
発部材または多孔質体端面に当てて、そこにガラ
ス微粒子を堆積させ、径の細いコア多孔質体を得
ることができる。 この機構を以下に詳述する。 一般に、コア合成用バーナの原料ガス流出ノズ
ルから出た原料ガス(SiCl4とGeCl4との混合ガ
ス)は、酸水素炎により加熱されると同時に、酸
水素炎中に存在するH2Oあるいは余剰のO2ガス
と加水分解反応あるいは熱酸化反応を行ない、
SiO2およびGeO2の微粒子となる。このうちSiO2
は、ガラス微粒子の形態で直接出発部材あるいは
コア多孔質体成長端面に到達し、付着・堆積して
いくが、GeO2は、酸水素炎中の高温部で一旦分
解してガス化した後、コア多孔質体の成長端面付
近に到達し、冷却されて再度SeO2としてSiO2
粒子上に析出し、その一部が固溶すると考えられ
ている。 すなわち、原料ガス流のうち酸水素炎と接触し
て加水分解反応または熱酸化反応した部分だけが
コア多孔質体を形成する微粒子となるのである。
従つて、ノズルから出る原料ガス流がたとえ大径
であつても、酸水素炎と接触して実質的に反応す
る部分が小さければ、コア多孔質体を形成する微
粒子流を細径化することができ、ひいては細径の
コア多孔質体を形成することができるのである。 本発明に用いるコア合成用バーナにおいては、
原料ガス流出ノズルの両側に隣接して2本の不活
性ガス流出ノズルを設け、これら3本のノズルを
取り囲むように酸水素炎形成用ノズルを設けてい
るため、原料ガス流出ノズルから出た原料ガス流
は、隣接する不活性ガス流で2本に分流化され、
その流れの一部分だけが酸水素炎と接触して反応
し、細いガラス微粒子の流れを2本作ることがで
きる。このうちの1本のガラス微粒子流を出発部
材または多孔質体端面に当てて、これらの上にガ
ラス微粒子を堆積せれば、細径のコア多孔質体を
形成することができる。これを第2図にもとづい
てさらに説明する。 図中、1は本発明に用いるコア合成用バーナで
あり、3は原料ガスの流出ノズル、5,7は原料
ガス流出ノズル3を挟む不活性ガス流出ノズル、
9はこれら各流出ノルを取り囲む酸水素炎形成用
ガス流出ノズルである。また、17は上記各ノズ
ルから出たガスの酸水素炎中での状態を示す模式
断面である。そのうち19は原料ガスおよびこれ
に隣接する不活性ガスの流れを取り囲む酸水素
炎、21,21は原料ガス流のうち直接酸水素炎
に接する部分、23,23は原料ガスのうち隣接
する不活性ガス流により酸水素炎との接触が妨げ
られている部分、25,25は原料ガス流に隣接
する不活性ガス流を示す。 第2図からも明らかなように、各ノズルから流
出したガス流は、若干広がりながら進行する。そ
して、隣接するガス流同士は、その接触部分を中
心にして互いに重複し混合する。従つて、原料ガ
ス流出ノズル3の両側に隣接して2本の不活性ガ
ス流出ノズル5,7を配置することにより、原料
ガス流出ノズル3から出た原料ガス流のうちのか
なりの部分が不活性ガス流25,25で包み込ま
れ(包容され)てしまい、酸水素炎19との接触
が遮断される。そして、不活性ガス流25,25
によつて包容されていない2か所の非包容部分2
1,21だけが酸水素炎19と直接接触して、加
水分解反応および熱酸化反応を起こし、細いガラ
ス微粒子の流れが2本作られる。この微粒子流の
うちの1本が出発部材や多孔質端面に当たるよう
にバーナ1の位置および向きを設定することによ
り(例えば第3図)、従来の方法では得られない
細径のコア多孔質体を得ることができる。なお、
非包容部分21,21以外の原料ガス流の部分に
おいては、原料ガス流と不活性ガス流とが重複し
てガスが混合し、原料ガスの濃度が薄くなつてい
るため、加水分解反応および熱酸化反応が進行す
ることはなく、ガラス微粒子流はこれ以上広がる
ことがない。 [実施例] 以下、実施例にもとづいて本発明をされに説明
するが、本発明はかかる実施例のみに限定される
ものではない。 第1図は、本発明に用いるコア多孔質合成用バ
ーナーの一例を示しており、3はガラス原料ガス
流出ノズル、5,7は原料ガス流出ノズル3を挟
んで相対向する位置に設けられた不活性ガス流出
ノズル、9はこれら3本のノズルを取り囲む酸水
素炎形成用ガス流出ノズルである。本実施例にお
いては、酸水素炎形成用ガス流出ノズルは、3層
に仕切られており、最内層にO2ガス流出ノズル
11、中間層に不活性ガス流出ノズル13、最外
層にH2ガス流出ノズル15を設けている。 酸水素炎形成用ガス流出ノズル9を、このよう
に構成することが、細径コア多孔質体の内部に、
均一なGeO2のドーパント濃度分布を形成させる
上で好ましい。 その理由を第3図にもとづいて説明する。 第3図は細径コア多孔質体の内部にGeO2の濃
度分布が形成される機構を模式的に示したもので
あり、27はバーナ出口、21,21はガラス微
粒子の細い流れ、29はコア多孔質体の成長端部
分を、それぞれ示す。第3図においてバーナ出口
27から出た原料ガス流のうち、酸水素炎と接触
する部分は、600℃以上の温度で主に以下に示す
加水分解反応により、SiO2およびGeO2の微粒子
となる。 SiCl4(G)+2H2O(G) →SiO2(S)+4HCl(G) GeCl4(G)+2H2O(G) →GeO2(S)+4HCl(G) こうして生成したSiO2およびGeO2を含む原料
ガス流は、さらに1000〜1400℃の高温火炎内を通
過した後、コア多孔質体の成長端面に到達し、こ
こで600〜800℃まで冷却される。上記微粒子のう
ちSiO2は高温部でも安定であるため、そのまま
固体微粒子の形態でコア多孔質体の成長端面に到
着し堆積するが、GeO2微粒子は高温で不安定で
あるため、800℃以上で以下のようにGeOガスに
分解する。 GeO2(S)→GeO(G)+1/202(G) そして、このGeOガスはコア多孔質体の成長
端面に到着すると同時に冷却され、次式に示すよ
うに、SeO2微粒子としてSiO2微粒子の表面に析
出し、その一部は固溶する。 GeO(G)+1/202(G)→GeO2(S) 従つて、上記のGeOガスの酸化によるGeO2
析出反応がコア多孔質体の表面のどの位置ににお
いて起こるかにより、スート内部のGeO2の濃度
分布が影響を受けることになる。 本実施例においては、原料ガス流出ノズル3お
よびこれに隣接する不活性ガス流出ノズル5,7
の外側に、まずO2ガスの流出ノズル11を設け、
その外側に不活性ガス流出ノズル13を設け、さ
らに最外層にH2ガスの流出ノズル15を設けて
おり、GeOガスの酸化に必要なO2ガスの流れが、
ガラス微粒子の流れ21,21に隣接しているこ
とにより、コア多孔質体表面におけるGeO2の析
出が、コア多孔質体の成長端面付近に集中すると
ともに、酸水素炎の外周部に流れるH2ガスによ
り、コア多孔質体の成長端面以外の部分に到着し
たGeOガスの酸化・析出反応が抑制される。 このように、O2ガス流が原料ガス流に接触す
るようにO2ガスの流出ノズル11を設けるとと
もに、H2ガス流が酸水素炎の外周部に接するよ
うに、H2ガスの流出ノズル15を、原料ガス流
出ノズル3から最も離れた位置に設けることによ
り、細径のコア多孔質体の内部に均一なGeO2
濃度分布を形成させることができる。 なお、O2ガスの流出ノズル11およびH2ガス
の流出ノズル15から流出するガス組成を、それ
ぞれ、O2ガスと不活性ガスとの混合ガス、H2
スと不活性ガスとの混合ガスとしても良い。この
ようにすれば、酸水素炎が当たるコア多孔質体成
長端の側面の温度上昇を防止して、この部分にお
けるGeOガスの酸化反応をさらに効果的に抑制
することができる。 本発明におけるコア多孔質体の形成に際して
は、コア合成用バーナ1によつて得られる2本の
ガラス微粒子流21,21のうちの1本が、出発
部材または多孔質体端面に当たるように、バーナ
1の位置および向きを設定すればよいのである
が、その一例としてはは、第3図および第5図に
示すものがある。(第5図のAは、コア合成用バ
ーナ1を図の左側より見た側面である)この実施
例においては、コア合成用バーナ1の原料ガス流
出ノズル3および不活性ガス流出ノズル5,7が
横方向に並ぶように、バーナ1が向けられてお
り、ガラス微粒子流21,21が上下2本形成さ
れている。そして、そのうちの上方の微粒子流2
1が多孔質体端面に当たるようにバーナ1の位置
と向きが設定されている。 この場合、ガラス微粒子流21が、多孔質体端
面に当たる角度は特に限定されないが、多孔質体
端面の中央に、出発部材または多孔質体の中心軸
37に対し45±5゜の角度(θ)で当たるのが好ま
しい。 第6図および第7図は、コア合成用バーナ1を
他の向きに設定した状態を示しており、バーナ1
の原料ガス流出ノズル3および不活性ガス流出ノ
ズル5,7が縦方向に並ぶように、バーナ1が向
けられている。(第6図のAは、コア合成用バー
ナ1を図の左側より見た側面である)この場合に
は、第6図を線方向に見た状態を示す第7図に
明らかなように、ガラス微粒子流21,21が左
右に2本形成されている。そして、そのうちの右
方の微粒子流21が多孔質体端面に当たるように
バーナ1の位置と向きが設定されている。この場
合においても、ガラス微粒子流21は、多孔質体
端面の中央に、出発部材または多孔質体の中心軸
37に対し45±5゜の角度(θ)で当たるのが好ま
しい。 なお、コア合成用バーナ1により形成される2
本のガラス微粒子流21,21のうちの1本が、
多孔質体端面に当たればよいのであり、上記以外
の位置および向きにバナ1を設定することも可能
である。 次に、本発明の方法により光フアイバ用多孔質
母材を製造した結果を示す。 第4図に示す装置において、第1図に示すコア
多孔質体合成用バーナ1を第3図および第5図に
示す位置と向きに設定し、各ガス流出ノズルか
ら、第1表に示す種類と流量のガスを、それぞれ
流出させるとともに、3本のクラツド層合成用バ
ーナ31,33,35にガラス原料としてSiCl4
ガスを第2表に示す流量で供給して、単一モード
型光フアイバ用多孔質母材を作製した。 なお、第4図において、43は出発部材、45
は回転・引上装置、47は保護容器、49は排気
調節器を、それぞれ示す。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for manufacturing a single mode glass optical fiber preform. [Prior art and its problems] Single-mode glass optical fiber base material (hereinafter referred to as
(simply referred to as fiber base material), the refractive index distribution of the core is step-shaped, and the thickness of the core layer is Therefore, it is necessary to increase the thickness of the cladding layer. Nowadays, there is a demand for lower loss, and it is considered desirable that the ratio of the thickness of the cladding layer to the thickness of the core layer (hereinafter referred to as cladding/core ratio) be at least 10 times or more. As a method for producing such a fiber base material, for example, a burner for core synthesis and a burner for cladding synthesis are arranged in the radial direction in an apparatus as shown in FIG. 4, and glass raw materials having different compositions are ejected. There is a method of simultaneously depositing core and cladding porous preforms to obtain a single mode fiber preform. In this method, in order to increase the cladding/core ratio to 10 times or more, it is conceivable to keep the core portion constant and increase the cladding portion, or to keep the cladding portion constant and make the core portion smaller. However, if the cladding portion is unnecessarily enlarged, the diameter of the entire porous base material becomes large, and cracks are likely to occur in the porous base material. In particular, the diameter of the porous base material is 100mmφ
This tendency becomes more noticeable when the value exceeds . Therefore, in order to stably produce a porous base material with good reproducibility while maintaining a clad/core ratio of 10 times or more, the diameter of the core porous body should be made as small as possible (preferably 10 mmφ or less), and the porous It is necessary to prevent the outer diameter of the base material from becoming too large. For this reason, various burners for core synthesis that form small-diameter core porous bodies have been developed (for example,
No. 56-54240), but no matter which burner was used, it was not possible to obtain a core porous body having a sufficiently small diameter. In addition, once a porous base material with a clad/core ratio of about 4 to 6 is manufactured, it is vitrified and attached externally, or a jacket tube is used after external attachment to compensate for the lack of a clad layer. However, these methods were not suitable for practical use due to the problems of complicating the process and lowering the mechanical strength when made into a fiber. The purpose of the present invention is to solve the above problems,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a porous preform for an optical fiber, which makes it possible to obtain a core porous body having a uniform refractive index distribution and a sufficiently small diameter. [Means for solving the problems] The present invention provides a method for pulling up a starting member while rotating it,
In this method for manufacturing a porous base material for an optical fiber in which an aggregate of glass particles is formed at the tip of a starting member, a raw material gas outlet nozzle and two 2 consisting of an inert gas outflow nozzle and an oxyhydrogen flame forming gas outflow nozzle surrounding these three nozzles.
This method is characterized in that one of the glass particle streams is used to form the core porous body. According to the manufacturing method of the present invention, one of the two thin glass particle streams obtained by reacting only a portion of the raw material gas stream with an oxyhydrogen flame is applied to the starting member or the end face of the porous body. By depositing glass particles thereon, a core porous body with a narrow diameter can be obtained. This mechanism will be explained in detail below. Generally, the raw material gas (mixed gas of SiCl 4 and GeCl 4 ) coming out of the raw material gas outflow nozzle of the burner for core synthesis is heated by an oxyhydrogen flame, and at the same time, the H 2 O or Performs a hydrolysis reaction or thermal oxidation reaction with excess O 2 gas,
It becomes fine particles of SiO 2 and GeO 2 . Of these, SiO 2
GeO 2 directly reaches the starting member or the growth end face of the core porous body in the form of glass fine particles, and adheres and deposits thereon, but GeO 2 decomposes and gasifies in the high temperature part of the oxyhydrogen flame. It is thought that it reaches the vicinity of the growth end face of the core porous body, is cooled and precipitates again as SeO 2 on the SiO 2 fine particles, and a part of it becomes a solid solution. That is, only the portion of the raw material gas flow that undergoes a hydrolysis reaction or thermal oxidation reaction upon contact with the oxyhydrogen flame becomes fine particles forming the core porous body.
Therefore, even if the raw material gas flow coming out of the nozzle has a large diameter, if the part that comes into contact with the oxyhydrogen flame and substantially reacts is small, the diameter of the fine particle flow forming the core porous body can be reduced. This makes it possible to form a core porous body with a small diameter. In the core synthesis burner used in the present invention,
Two inert gas outflow nozzles are provided adjacent to both sides of the raw material gas outflow nozzle, and oxyhydrogen flame forming nozzles are provided to surround these three nozzles, so that the raw material discharged from the raw material gas outflow nozzle is The gas flow is divided into two streams by adjacent inert gas streams,
Only a portion of the stream comes into contact with the oxyhydrogen flame and reacts, creating two streams of fine glass particles. By applying one of the glass particle streams to the starting member or the end face of the porous body and depositing the glass particles thereon, a small-diameter core porous body can be formed. This will be further explained based on FIG. In the figure, 1 is a burner for core synthesis used in the present invention, 3 is a raw material gas outlet nozzle, 5 and 7 are inert gas outlet nozzles sandwiching the raw material gas outlet nozzle 3,
9 is a gas outflow nozzle for forming an oxyhydrogen flame that surrounds each of these outflow nozzles. Further, 17 is a schematic cross section showing the state of the gas emitted from each of the above-mentioned nozzles in an oxyhydrogen flame. Of these, 19 are the oxyhydrogen flame surrounding the flow of the raw material gas and the adjacent inert gas, 21, 21 are the parts of the raw material gas flow that are in direct contact with the oxyhydrogen flame, and 23, 23 are the adjacent inert gases of the raw material gas The portions 25, 25 where contact with the oxyhydrogen flame is prevented by the gas flow indicate the inert gas flow adjacent to the source gas flow. As is clear from FIG. 2, the gas flow flowing out from each nozzle advances while expanding slightly. Adjacent gas streams overlap and mix with each other around the contact area. Therefore, by arranging the two inert gas outlet nozzles 5 and 7 adjacent to both sides of the raw material gas outlet nozzle 3, a considerable portion of the raw material gas flow discharged from the raw material gas outlet nozzle 3 can be made unused. It is enveloped by the active gas flows 25, 25, and contact with the oxyhydrogen flame 19 is cut off. and inert gas flow 25, 25
Two non-enclosed parts 2 that are not included by
Only 1 and 21 come into direct contact with the oxyhydrogen flame 19 to cause a hydrolysis reaction and a thermal oxidation reaction, creating two streams of fine glass particles. By setting the position and direction of the burner 1 so that one of the particulate streams hits the starting member or the porous end face (for example, Fig. 3), a core porous body with a small diameter that cannot be obtained by conventional methods can be created. can be obtained. In addition,
In the portion of the raw material gas flow other than the non-enclosed portions 21 and 21, the raw material gas flow and the inert gas flow overlap and the gases are mixed, and the concentration of the raw material gas is diluted, so that hydrolysis reaction and heat The oxidation reaction does not proceed and the glass particle flow does not spread any further. [Examples] The present invention will be described below based on Examples, but the present invention is not limited to these Examples. FIG. 1 shows an example of a burner for core porous synthesis used in the present invention, where 3 is a frit gas outflow nozzle, and 5 and 7 are provided at opposite positions with the raw material gas outflow nozzle 3 in between. The inert gas outflow nozzle 9 is a gas outflow nozzle for forming an oxyhydrogen flame surrounding these three nozzles. In this embodiment, the gas outflow nozzle for forming an oxyhydrogen flame is divided into three layers: an O 2 gas outflow nozzle 11 in the innermost layer, an inert gas outflow nozzle 13 in the middle layer, and an H 2 gas outflow nozzle in the outermost layer. An outflow nozzle 15 is provided. By configuring the oxyhydrogen flame forming gas outflow nozzle 9 in this way, inside the small-diameter core porous body,
This is preferable for forming a uniform GeO 2 dopant concentration distribution. The reason for this will be explained based on FIG. Figure 3 schematically shows the mechanism by which the concentration distribution of GeO 2 is formed inside the small-diameter porous body, where 27 is the burner outlet, 21, 21 is a narrow flow of glass particles, and 29 is a The growth end portions of the core porous body are shown respectively. In Fig. 3, the part of the raw material gas flow coming out of the burner outlet 27 that comes into contact with the oxyhydrogen flame becomes fine particles of SiO 2 and GeO 2 at a temperature of 600°C or higher mainly through the hydrolysis reaction shown below. . SiCl 4 (G) + 2H 2 O(G) →SiO 2 (S) + 4HCl(G) GeCl 4 (G) + 2H 2 O(G) → GeO 2 (S) + 4HCl(G) SiO 2 and GeO 2 thus generated After further passing through a high-temperature flame of 1000 to 1400°C, the raw material gas flow containing 1000 to 1400°C reaches the growth end face of the core porous body, where it is cooled to 600 to 800°C. Among the above fine particles, SiO 2 is stable even at high temperatures, so it arrives as it is in the form of solid fine particles on the growth end face of the core porous body and is deposited, but GeO 2 fine particles are unstable at high temperatures, so they are deposited at temperatures above 800°C. decomposes into GeO gas as shown below. GeO 2 (S)→GeO(G)+1/20 2 (G) Then, this GeO gas is cooled at the same time as it arrives at the growth end face of the core porous body, and as shown in the following equation, SiO 2 is converted into SeO 2 fine particles. It precipitates on the surface of fine particles, and some of it becomes a solid solution. GeO(G)+1/20 2 (G)→GeO 2 (S) Therefore, depending on where on the surface of the core porous body the precipitation reaction of GeO 2 due to the oxidation of GeO gas occurs, The concentration distribution of GeO 2 will be affected. In this embodiment, the raw material gas outflow nozzle 3 and the inert gas outflow nozzles 5 and 7 adjacent thereto are
First, an O 2 gas outflow nozzle 11 is installed on the outside of the
An inert gas outflow nozzle 13 is provided on the outside, and an H 2 gas outflow nozzle 15 is provided in the outermost layer, so that the flow of O 2 gas necessary for oxidizing GeO gas is
By being adjacent to the flows 21, 21 of glass fine particles, the precipitation of GeO 2 on the surface of the core porous body is concentrated near the growth end face of the core porous body, and the H 2 flowing to the outer periphery of the oxyhydrogen flame is The gas suppresses the oxidation and precipitation reactions of the GeO gas that has arrived at areas other than the growth end face of the core porous body. In this way, the O 2 gas outflow nozzle 11 is provided so that the O 2 gas flow comes into contact with the raw material gas flow, and the H 2 gas outflow nozzle 11 is provided so that the H 2 gas flow comes into contact with the outer periphery of the oxyhydrogen flame. 15 at a position farthest from the raw material gas outflow nozzle 3, it is possible to form a uniform concentration distribution of GeO 2 inside the small-diameter core porous body. Note that the gas compositions flowing out from the O 2 gas outflow nozzle 11 and the H 2 gas outflow nozzle 15 are defined as a mixed gas of O 2 gas and inert gas, and a mixed gas of H 2 gas and inert gas, respectively. Also good. In this way, it is possible to prevent a rise in temperature of the side surface of the growth end of the core porous body that is hit by the oxyhydrogen flame, and to further effectively suppress the oxidation reaction of the GeO gas in this portion. When forming the core porous body in the present invention, the burner is heated so that one of the two glass fine particle streams 21, 21 obtained by the core synthesis burner 1 hits the starting member or the end face of the porous body. What is necessary is to set the position and direction of 1, and examples thereof include those shown in FIGS. 3 and 5. (A in FIG. 5 is a side view of the core synthesis burner 1 seen from the left side of the figure) In this embodiment, the raw material gas outlet nozzle 3 and the inert gas outlet nozzle 5, 7 of the core synthesis burner 1 are The burner 1 is oriented so that the glass particles are lined up in the horizontal direction, and two upper and lower glass particle streams 21, 21 are formed. And the upper particulate flow 2
The position and orientation of the burner 1 are set so that the burner 1 hits the end face of the porous body. In this case, the angle at which the glass particle flow 21 hits the end face of the porous body is not particularly limited, but the angle (θ) is 45 ± 5° with respect to the central axis 37 of the starting member or the porous body at the center of the end face of the porous body. It is preferable to hit with . 6 and 7 show the core synthesis burner 1 set in another direction, and the burner 1
The burner 1 is oriented such that the raw material gas outflow nozzle 3 and the inert gas outflow nozzles 5 and 7 are aligned in the vertical direction. (A in FIG. 6 is a side view of the core synthesis burner 1 viewed from the left side of the figure) In this case, as is clear from FIG. 7, which shows the state of FIG. 6 viewed in the line direction, Two glass particle streams 21, 21 are formed on the left and right sides. The position and orientation of the burner 1 are set so that the right part of the particle flow 21 hits the end face of the porous body. In this case as well, it is preferable that the glass particle stream 21 hits the center of the end face of the porous body at an angle (θ) of 45±5° with respect to the central axis 37 of the starting member or the porous body. Note that 2 formed by the core synthesis burner 1
One of the glass particle streams 21, 21 of the book is
It is only necessary to hit the end face of the porous body, and it is also possible to set the banner 1 in a position and direction other than the above. Next, the results of manufacturing a porous preform for optical fiber by the method of the present invention will be shown. In the apparatus shown in FIG. 4, the core porous material synthesis burner 1 shown in FIG. 1 is set in the position and direction shown in FIGS. At the same time, the three cladding layer synthesis burners 31, 33, and 35 were supplied with SiCl 4 as a glass raw material.
Gas was supplied at the flow rates shown in Table 2 to produce a porous base material for a single mode optical fiber. In addition, in FIG. 4, 43 is a starting member, 45
47 indicates a rotation/lifting device, 47 indicates a protective container, and 49 indicates an exhaust regulator.

【表】【table】

【表】【table】

【表】 第8図は、こうして作製した多孔質母材39の
形状を示したものであり、多孔質母材39のコア
部41の直径は7mm、多孔質母材39の外径は
100mmであつた。得られた多孔質母材39を1500
℃で加熱、透明ガラス化してフアイバ母材とし
た。この母材の屈折率分布は第9図に示すもので
あつた。 第9図においてクラツド径は48mm、コア径はは
3.2mmであり、クラツド径とコア径の比は15.0倍
と十分に大きく、比屈折率差△は第1表(a)のガス
条件の場合には0.3%、第1表(b)のガス条件の場
合には1.0%であり、いずれの場合にも、コア部
分の屈折率分布はほぼステツプ状であり、ジヤケ
ツト管を必要としない全合成単一モード型光フア
イバとして供し得るものであつた。 次に、本発明の実施例と比較するために、第4
図に示す装置において、特開昭56−54240号に開
示されたバーナ(第10図)をコア合成用バーナ
として使用し、外径100mmの多孔質母材を作成し
た。この場合、コア合成用バーナに供給した原料
ガス、不活性ガス、O2ガス、H2ガスの各流量お
よび3本のクラツド層合成用バーナに供給した
SiCl4ガスの流量は、上記実施例と同様とした。
こうして作製したコア多孔質体の外径は、17mmφ
であつた。得られた多孔質母材を実施例と同様に
透明ガラス化してフアイバ母材とした。この母材
の屈折率分布は第11図に示すものであつた。 第11図において、クラツド径は48mm、コア径
は7.2mmであり、クラツド径とコア径の比は6.7倍
であつた。コア中心部における比屈折率差△は
0.3%であつたが、コア部分の屈折率分布は不整
が大きく、この母材を線引きしてフアイバ化する
には、さらに外付け法によるか、または外付けし
た後にジヤケツト管を使用して、クラツド層を増
す必要がある。 第3表に、本発明の方法により合成した全合成
母材(第8図)を線引きして得られたフアイバ、
比較例による母材(第11図)に外付けした全合
成母材を線引きして得られたフアイバ、および比
較例による母材(第11図)に外付けし、さらに
石英管でジヤケツト加工した母材を線引して得ら
れたフアイバの、波長1.5μmにおける光損失値を
測定した結果を示す。
[Table] Fig. 8 shows the shape of the porous base material 39 produced in this way.The diameter of the core portion 41 of the porous base material 39 is 7 mm, and the outer diameter of the porous base material 39 is
It was 100mm. The obtained porous base material 39 was heated to 1500
It was heated at ℃ to make it transparent and vitrified to obtain a fiber base material. The refractive index distribution of this base material was as shown in FIG. In Figure 9, the clad diameter is 48mm and the core diameter is
3.2 mm, the ratio of the cladding diameter to the core diameter is sufficiently large at 15.0 times, and the relative refractive index difference △ is 0.3% for the gas conditions in Table 1 (a), and for the gas conditions in Table 1 (b). In both cases, the refractive index distribution in the core portion was almost step-like, and could be used as a fully synthetic single-mode optical fiber that did not require a jacket tube. . Next, in order to compare with the example of the present invention, the fourth
In the apparatus shown in the figure, the burner disclosed in JP-A-56-54240 (FIG. 10) was used as a burner for core synthesis, and a porous base material having an outer diameter of 100 mm was prepared. In this case, the respective flow rates of raw material gas, inert gas, O 2 gas, and H 2 gas supplied to the core synthesis burner and the three clad layer synthesis burners are
The flow rate of SiCl 4 gas was the same as in the above example.
The outer diameter of the core porous body prepared in this way was 17mmφ
It was hot. The obtained porous base material was transparently vitrified in the same manner as in the example to obtain a fiber base material. The refractive index distribution of this base material was as shown in FIG. In FIG. 11, the cladding diameter was 48 mm, the core diameter was 7.2 mm, and the ratio of the cladding diameter to the core diameter was 6.7 times. The relative refractive index difference △ at the center of the core is
0.3%, but the refractive index distribution in the core part was highly irregular, and in order to draw this base material and make it into a fiber, it was necessary to use an external attachment method, or use a jacket tube after external attachment. We need to increase the clad layer. Table 3 shows the fibers obtained by drawing the fully synthetic matrix (Fig. 8) synthesized by the method of the present invention.
Fibers obtained by drawing a fully synthetic base material externally attached to a base material according to a comparative example (Fig. 11), and externally attached to a base material according to a comparative example (Fig. 11), and further jacketed with a quartz tube. The results of measuring the optical loss value at a wavelength of 1.5 μm of the fiber obtained by drawing the base material are shown.

【表】 本発明により作製した全合成母材から得られた
フアイバは、従来法により作製した母材から得ら
れるフアイバに比較して、明らかに損失値が低く
なり、特に波長1.5μmの値は、いずれも0.2dB/
Km以下と明らかに低損失化がはかられていた。 なお、上記の実施例においては、角形のコア合
成用バーナを用いたが、第12図および第13図
に示すような円形または楕円形のバーナを用いて
もよい。 [発明の効果] 本発明の方法によつて、均一なGeO2の濃度分
布を有する直径7〜8mmのコア多孔質体を作製す
ることが可能となる。そして、同時に、このコア
多孔質体の外周囲に、SiO2微粒子のみから成る
クラツド層を、従来のバーナにより付着、形成
し、多孔質母材の外径を100mm程度とした後に、
全体を透明ガラス化することにより、容易に全合
成単一モード型光フアイバ用母材を作製すること
が可能となる。 また、本発明により合成した全合成光フアイバ
用母材を線引して得られたフアイバは、石英ジヤ
ケツト管を用いて作製したフアイバに比べて、機
械的強度に優れている。さらに、伝送特性の面か
らも、屈折率分布に不整のあるフアイバに比べて
レリー散乱による伝送損失が低下するという利点
がある。 また、このような高品質の全合成光フアイバ用
母材を比較的小規模な設備により簡単な工程で作
製することができるため、経済的に寄与する度合
が極めて大きい。
[Table] The fiber obtained from the fully synthetic base material produced by the present invention clearly has a lower loss value than the fiber obtained from the base material produced by the conventional method, especially the value at a wavelength of 1.5 μm. , both 0.2dB/
Km or less, clearly reducing the loss. In the above embodiment, a rectangular burner for core synthesis was used, but a circular or elliptical burner as shown in FIGS. 12 and 13 may also be used. [Effects of the Invention] The method of the present invention makes it possible to produce a core porous body having a diameter of 7 to 8 mm and having a uniform GeO 2 concentration distribution. At the same time, a cladding layer consisting only of SiO 2 fine particles was attached and formed around the outer periphery of this core porous body using a conventional burner, and the outer diameter of the porous base material was set to about 100 mm.
By making the entire fiber transparent, it becomes possible to easily produce a base material for a fully synthetic single mode optical fiber. Furthermore, the fiber obtained by drawing the base material for a fully synthetic optical fiber synthesized according to the present invention has superior mechanical strength compared to a fiber produced using a quartz jacket tube. Furthermore, in terms of transmission characteristics, it has the advantage that transmission loss due to Leley scattering is lower than that of fibers with irregular refractive index distribution. Moreover, since such a high-quality preform for a fully synthetic optical fiber can be produced in a simple process using relatively small-scale equipment, the degree of economic contribution is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明に用いるガラス微粒子合成バ
ーナの一例を示す構造図、第2図は、第1図のバ
ーナにより、ガラス微粒子流が形成される機構を
示す模式図、第3図は、第1図のバーナにより形
成される細径コア多孔質体の断面にGeO2濃度を
均一にドープさせる機構を示す模式図、第4図
は、ガラス微粒子集合体の作製装置の一例を示す
正面図、第5図は、第1図のバーナを用いてコア
多孔質体を形成する際のバーナの位置および向き
の一例を示す側面図、第6図は、バーナの向きを
変えた例を示す側面図、第7図は、第6図の線
方向に見た状態を示す側面図、第8図は、本発明
により得られた多孔質母材の形状図、第9図は、
本発明により得られたガラス母材の屈折率分布
図、第10図は、特開昭56−54240号で開示され
た多孔質体作製用のバーナの構造図、第11図
は、第10図のバーナを用いて得られたガラス母
材の屈折率分布図、第12図は、本発明に用いる
合成バーナの他の例を示す構造図、第1図は、さ
らに他の例を示す構造図である。 符号の説明、1…コア多孔質体合成用バーナ、
3…原料ガス流出ノズル、5,7…不活性ガス流
出ノズル、9…酸水素炎形成用ガス流出ノズル、
21…ガラス微粒子流、39…光フアイバ用多孔
質母材、41…コア多孔質体、43…出発部材。
FIG. 1 is a structural diagram showing an example of a glass particle synthesis burner used in the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing a mechanism in which a glass particle flow is formed by the burner of FIG. 1, and FIG. Fig. 1 is a schematic diagram showing a mechanism for uniformly doping the cross section of a small-diameter core porous body formed by a burner with GeO 2 concentration, and Fig. 4 is a front view showing an example of an apparatus for producing a glass particle aggregate. , FIG. 5 is a side view showing an example of the position and orientation of the burner when forming a core porous body using the burner shown in FIG. 7 is a side view showing the state seen in the line direction of FIG. 6, FIG. 8 is a shape diagram of the porous base material obtained by the present invention, and FIG. 9 is a side view showing the state seen in the line direction of FIG.
FIG. 10 is a refractive index distribution diagram of the glass base material obtained by the present invention, and FIG. FIG. 12 is a structural diagram showing another example of the synthetic burner used in the present invention, and FIG. 1 is a structural diagram showing still another example. It is. Explanation of symbols, 1... Burner for core porous body synthesis;
3... Raw material gas outflow nozzle, 5, 7... Inert gas outflow nozzle, 9... Gas outflow nozzle for forming oxyhydrogen flame,
21... Glass fine particle flow, 39... Porous base material for optical fiber, 41... Core porous body, 43... Starting member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 出発部材を回転させながら引上げ、この出発
部材の先端にガラス微粒子の集合体を形成する光
フアイバ用多孔質母材の製造方法において、原料
ガス流出ノズルと、この原料ガス流出ノズルを挟
んで相対向する位置に設けた2本の不活性ガス流
出ノズルと、これら3本のノズルを取り囲む酸水
素炎形成用ガス流出ノズルとから成るコア多孔質
体合成用バーナによつて得られる2本のガラス微
粒子流のうちの1本を、コア多孔質体の形成に用
いることを特徴とする光フアイバ用多孔質母材の
製造方法。
1. In a method for producing a porous base material for an optical fiber in which a starting member is pulled up while rotating and an aggregate of glass particles is formed at the tip of the starting member, a raw material gas outflow nozzle and a relative member with the raw material gas outflow nozzle sandwiched therebetween. Two glasses obtained by a core porous body synthesis burner consisting of two inert gas outflow nozzles placed facing each other and a gas outflow nozzle for forming an oxyhydrogen flame surrounding these three nozzles. A method for producing a porous base material for an optical fiber, characterized in that one of the fine particle streams is used to form a core porous body.
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