JPS582171B2 - 光フアイバ母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ母材の製造方法

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JPS582171B2
JPS582171B2 JP9390479A JP9390479A JPS582171B2 JP S582171 B2 JPS582171 B2 JP S582171B2 JP 9390479 A JP9390479 A JP 9390479A JP 9390479 A JP9390479 A JP 9390479A JP S582171 B2 JPS582171 B2 JP S582171B2
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JP
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gas
burner
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pipe
optical fiber
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JP9390479A
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稲田浩一
塩田孝夫
枝広隆夫
真田和夫
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/06Concentric circular ports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/08Recessed or protruding ports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2207/20Specific substances in specified ports, e.g. all gas flows specified

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、VAD法により光ファイバ母材を製造する方
法に関するものである。
従来より、光ファイバは各種の方法により製造されてい
るが、VAD法が最近注目されつつある。
VAD法(気相軸付法)は、回転しながら回転軸方向に
移動する棒状基材の一端に煤状ガラス微粒子を付着堆積
し、棒状基材を引き上げながら煤状ガラス微粒子を軸方
向に成長させて棒状の多孔質ガラスプリフォームを作る
方法である。
そして、多孔質ガラスプリフォームに所定の処理を施し
て、光通信に使用される光ファイバを形成している。
ところで、従来法においては、多孔質ガラスプリフォー
ム製造用のバーナとして、ガラス原料とキャリアガスと
してのArガスの供給管と、Arシールドガスの供給管
と、このArシールドガス供給管の外側に多数設けられ
た可燃性ガスや燃焼O2ガスや空気を供給する管とから
構成されるバーナや、ガラス原料とキャリアガスとして
のArガスを供給する管と、Arシールドガスを供給す
る管と、可燃性ガスを供給する管と、燃焼O2ガスを供
給する管とから構成される同心多重管バーナ等が使用さ
れている。
そして、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水
素を可燃性ガスとして使用してVAD法を実施すると、
酸水素炎を使用する場合に比較して高温炎が得られるこ
と、ガス流量が少なくてすむこと等の多くの利点が得ら
れる。
しかしながら、上記従来のバーナにおいて可燃性ガスと
して炭化水素を使用した場合には、初期反応による炭化
水素の分解によってO2バンドゾーン等の還元雰囲気帯
が広範囲に生じ、生成されたガラス微粒子に炭素が付着
して黒ずむといった問題が発生するだけではなく、初期
部分においても1000℃以上となるため、バーナ火口
に炭素やガラス微粒子が付着する等の不都合が生じてい
た。
本発明者等は上記従来法の欠点を解消するために鋭意研
究を行った結果、同心多重管バーナに特定の供給方式、
つまり、バーナの中心から外側に向って順次ガラス原料
、キャリアガスとしてのO2ガス、O2 シールドガス
、可燃性ガスとしての炭化水素、不活性ガス、燃焼O2
ガスを供給することにより上記従来法に付随していた
欠点を実質上解消したものである。
すなわちこの供給方式は、■原料ガス用キャリアガスお
よび可燃性ガスと原料ガス間のシールドガスとしてO2
を使用すること、■可燃性ガスと燃焼O2 との間に
不活性のシールドガスを流すことの2点にその特徴があ
る。
前記■によって、火炎内は酸化雰囲気となり、可燃性ガ
スの分解によって発生した炭素は、バーナ火口側から火
炎の先端に至る間に酸化される。
まだ■■によって可燃性ガスの燃焼はまずO2 シール
ドガスとの間で生じるが、これらガスは流速が遅いため
両者は火口付近で層流状態であり、火口付近で炭化水素
の分解はおこらない。
ついで可燃性ガスは燃焼O2ガスによって燃焼すること
になるが、両者間には不活性シールドガスが存在するた
め、燃焼が遅れることになり、炭素およびガラス微粒子
がバーナ火口に付着しない。
ところで、以上の供給方式によって多孔質のガラスプリ
フォームを得るには、可燃性ガスの分解による炭素の酸
化とガラス微粒子の生成とが同時に行われるだめ、炭素
が完全に酸化されるのを待つ必要がある。
したがって火炎の先端付近をプリフォームの生長点にあ
てることになるが、火炎先端部は低温のため、屈折率プ
ロファイルニ影響ヲ及ぼすGeO2のドープ量がやや少
なくなり、αの小さなグレーデイド型のプリフォームし
か得られないことになる。
そこで本発明者等は、αの大きなステップ型に近いプリ
フォームの要求に応えるためにはGeO2がドープされ
やすい火炎の中心高温部をプリフォーム生長点にあてる
必要性から炭素をいちはやく酸化してしまうことを考え
、その手始めに炭化水素の燃焼の様子を調べた結果、第
1図のごとくであることを知った。
(第1図中実線は分子種、点線はラジカル種、斜線部分
は炭素励起光による赤色発光部であり、曲線AはCO2
、曲線BはH2、曲線CはO2、曲線DはCnH2n+
2、曲線EはOHラジカル、曲線FはHラジカルである
)すなわち、第1図から明らかなように、CnH2n+
2は初期段階で分解され、バーナ火口から相対目盛2以
上離れた場合には非常に少なく、またCnH2n+2の
分解段階で生じる炭素も同様である。
そこで本発明者等はバーナ構造を、ガラス原料とキャリ
アガスとしてのO2 ガスとを供給する管およびO2シ
ールドガスを供給する管をそれらの外側に設けられた他
の管よりも突出させて、発生した炭素をまず酸化させ、
その後ガラス微粒子を生成させるようにし、火炎中心部
の高温領域にプリフォーム生長点をあてても、炭素の影
響を全く受けることなく、GeO2を十分に含んだαの
大きなプリフオームを自在に得ることができようにした
以下、第2〜5図を参照して、本発明を説明する。
先ず、本発明で使用する同心多重管バーナについて説明
する。
第2図の同心多重管バーナ1は本発明で使用できるバー
ナの一例であり、このバーナ1は順次中心部から外側に
向かって、ガラス原料とキャリアガスとしてのO2 ガ
スとを供給する管2と、O2シールドガスを供給する管
3と、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の炭化水素
を供給する管4と、He,N2,Ar等の不活性ガスの
シールドガスを供給する管5と、燃焼O2ガスを供給す
る最外管6とから構成される。
また、第3図の同心多重管バーナ1は本発明で使用でき
るバーナの他の例であり、このバーナ1はガラス原料と
キャリアガスとしてのO2 ガスとを供給する管を小径
の管2aと大径の管2bとの2つの管で構成した以外は
、上記第2図のバーナと同一の構成である。
これら第2図および第3図の構成によると、その火口に
ガラス微粒子、炭素が付着することがなくなる。
ただこの場合炭素を火炎内で完全に酸化させるために火
炎を長くとって、プリフォーム生長点に火炎先端部付近
を当てることによりGeO2のドープ量が周辺部におい
て少ないαの小さなプリフォームが得られる。
さらに、第4図、第5図のそれぞれは禾発明で使用でき
るバーナの改良例であり、これらのバーナ1はガラス原
料とキャリアガスとしてのO2 ガスとを供給する管2
もしくは2a,2bとO2シールドガスを供給する管3
とをその外側に設けられた他の管4,5,6より2〜4
mm程度突出させた以外は、それぞれ第2図、第3図の
バーナ1と同一の構成である。
この構成によると、炭素は、原料ガスが反応してガラス
微粒子となるまえに完全に酸化されるため、火炎の高温
部をプリフォーム生長点にあてることができ、Ge02
を十分に含んだαの大きなプリフォームを得ることがで
きる。
上記第2〜5図の同心多重管バーナ1を使用しガラス原
料とキャリアガスとしてのO2、O2 シールドガス、
可燃性ガスとしての炭化水素、不活性ガス、最外層の燃
焼O2 ガスをそれぞれ所定の管より供給し、それによ
ってVAD法により火炎加水分解処理して棒状基材の一
端に煤状ガラス微粒子を付着堆積し、棒状基材を引き上
げながら煤状ガラス微粒子を軸方向に成長させて棒状の
多孔質ガラスプリフォームを形成する。
コアとクラッドとからなる多孔質ガラスプリフォームは
種々の方法によって形成できる。
例えば、上記第2〜5図の同心多重管バーナ1の管2も
しくは2a,2bにSiCl4 ,GeCl4 ,PO
Cl3を適宜組み合わせたものを供給して火炎加水分解
処理を施して多孔質ガラスプリフォームコアを形成した
後、上記第2〜5図のバーナまたは公知の通常のバーナ
の所定の管にSiCl4単独またはSiCl4,BBr
3等を供給して火炎処理して上記多孔質ガラスプリフォ
ームコアを多孔質ガラスプリフォームクラツドで被覆し
、それによってコアとクラッドとからなる多孔質ガラス
プリフォームを形成できる。
或いは、前記のようにして多孔質ガラスプリフォームコ
アを形成した後、電気炉等の高温炉で加熱して透明ガラ
ス化し、延伸ロッドを形成し、次いでこの延伸ロツドを
SiO2管の中に内挿した後加熱融着してコアとクラツ
ドとからなる光ファイバ母材を形成しても良い。
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。
実施例 1 以下の表に示す口径を有する第2図のバーナを使用した
上記表に示す口径を有する管2にSiC14250cc
/分、GeCl4 40cc/分、O2280cc/分
、POCl3 3cc/分の流量で流すと共に、管3、
管4,5,6にそれぞれO2 1200cc/分、C3
H8 560cc/分、He600cc/分、O2
6000cc/分の流量で流すとともに、バーナ火口と
棒状基材間の距離を7cmとした。
10時間連続して火炎加水分解処理を施してαが約18
の多孔質ガラスプリフォームコアを形成した。
スートおよび炭素はバーナ火口には付着していなかった
実施例 2 以下の表に示す口径を有する第4図のバーナを使用した
なお、管2,3は管4,5,6よりも2mm突出してい
る。
上記表に示す口径を有する管2にSiCl4250cc
/分、GeCl4 40cc/分、O2280cc/分
、POCl3 3cc/分の流量で流すと共に、管3,
4,5,6にそれぞれO2 1200cc/分、C3
H8 560cc/分、He600cc/分、O260
00cc/分の流量で流すとともにバーナ火口と棒状基
材間の距離を4cmとした。
10時間連続して火炎加水分解処理を施してαが約10
の多孔質ガラスプリフォームコアを形成した。
スートおよび炭素はバーナ火口には付着していなかった
以上説明したように、本発明においては、中心部から周
辺部にかけて(イ)ガラス原料およびキャリアガスとし
てのO2 ガス、(ロ)O2 シールドガス、(ハ)可
燃性ガスとしての炭化水素、(ニ)不活性ガス、(ホ)
燃焼O2 ガスをそれぞれ別個に同心多重管バーナのそ
れぞれの管に供給して火炎加水分解処理を施し、それに
よって多孔質ガラスプリフォームを形成している。
従って、火炎内は酸化雰囲気となり、可燃性ガスの分解
によって発生した炭素は火口側から火炎先端に至る間に
酸化されるためガラス微粒子が黒ずむことがない。
また、可燃性ガスはまずO2 シールドガスによって燃
焼することになるが、これらガスは低流速のため火口付
近では層流状態であり、火口付近での炭化水素の分解は
おこらず、火口から離れた部分で燃焼が完全に行なわれ
るため、また可燃性ガスの燃焼O2 による燃焼はその
間に不活性ガスが存在するため、遅れることになり、炭
素およびガラス微粒子がバーナ火口に付着するような不
都合は実質上生じることがなく、炭素が完全に酸化され
た火炎先端付近をプリフォーム生長点にあてればαの小
さな多孔質プリフォームが得られる。
まだ、ガラス原料とキャリアガスとしてのO2 ガスと
を供給する管およびO2シールドガスを供給する管をそ
れらの外側に設けられた他の管よりも突出させて設けた
同心多重管バーナを使用すると、ガラス原料が噴射され
る部分においてはすでに炭化水素および炭素は非常に少
なくなっているため、ガラス原料の反応時には炭素の影
響は全くなく、火炎の高温部をプリフォーム生長点にあ
てることかでき、したがってGeO2を十分に含ませる
ことができ、αの大きなプリフォームを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は炭化水素を同心多重管バーナで燃焼させた場合
に生じた分子種とラジカル種の分布を示すもので、第2
図〜第5図はそれぞれ本発明で使用するバーナの概略斜
視図である。 1・・・・・・同心多重管バーナ、2,2a,2b,3
,4,5,6・・・・・・管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 VAD法により光ファイバ母材を製造するに際して
    、順次中心部から外側に向かって、ガラス原料とキャリ
    アガスとしてのO2ガスとを供給する1個またはそれ以
    上の管と、O2シールドガスを供給する管と、可燃性ガ
    スとしての炭化水素を供給する管と、不活性ガスのシー
    ルドガスを供給する管と、燃焼O2ガスを供給する最外
    管とから構成される同心多重管バーナを使用して火炎加
    水分解処理を施すことを特徴とする光ファイバ母材の製
    造方法。 2 ガラス原料とキャリアガスとしてのO2ガスとを供
    給する管およびO2シールドガスを供給する管をその外
    側に設けられた他の管よりも突出して設けた同心多重管
    バーナを使用する上記特許請求の範囲第1項記載の光フ
    ァイバ母材の製造方法。
JP9390479A 1979-07-24 1979-07-24 光フアイバ母材の製造方法 Expired JPS582171B2 (ja)

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JPS5617936A JPS5617936A (en) 1981-02-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001068541A1 (en) * 2000-03-15 2001-09-20 Corning Incorporated Method and apparatus for making multi-component glass soot

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