JPS6330338A - 多孔質光フアイバ母材の脱水焼結方法 - 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、炉体を大きくせずに長尺の多孔質光ファイバ
母材を容易に脱水や弗素添加或いは焼結操作し得る多孔
質光ファイバ母材の処理方法に関する。

〈従来の技術〉 ＶＡＤ法や外付は法等の火炎加水分解反応によって生産
された多孔質光ファイバ母材は、続く脱水焼結工程によ
って透明な光ファイバ母材となり、更に石英管と一体化
する等の工程を経た後、線引されて光ファイバに加工さ
れる。従来、この脱水焼結加工はゾーン炉による方法と
均熱炉による方法とが採用されている。

ゾーン炉による従来の脱水焼結装置の一例を表す第２図
に示すように、多孔質光ファイバ母材２０１を昇障させ
る昇降装置本体２０２には、回転チャック２０３が昇降
可能に取付けられ、この回転チャック２０３の下方には
、これと同軸に炉体２０４が設置されている。

炉心管２０５は炉体２０４を貫通しており、この炉心管
２０５の下端にはガス送給口２０６が形成され、上端に
はガス排出口２０７が備えられている。炉心管２０５の
中には゛、上端を回転チャック゛２０３で把握されたシ
ード棒２０８の下端に支持される多孔質光ファイバ母材
２０１が差し込まれ、この多孔質光ファイバ母材２０１
は昇降装置本体２０２に組込まれた図示しない昇降機構
によって炉心管２０５の中を上下に移動するようになっ
ている。なお、炉心管２０５の上端にはシード棒２０８
が貫通すると共に炉心管２０５内をガスシールするガス
シール用ポート２０９をもつ上蓋２１０が着脱自在に装
着されている。

本装置においては、予め多孔質光ファイバ母材２０１を
炉心管２０５の端部に挿入したのち、炉心管２０５内の
ガスを通常はへりラムを主成分とする混合ガス等に置換
し、炉体２０４の温度を設定値に上昇させる。これが完
了したら、多孔質光ファイバ母材２０１を回転させなが
ら炉心管２０５内を下降させ、脱水処理、更にはドーピ
ング処理を行う。多孔質光ファイバ母材２０１が炉心管
２０５の下端部まで下ったら、今度は上昇させて元の上
端部まで戻し、次の焼結処理に移るが、各処理工程毎に
ガスの再置換及び炉内温度の変更を行って所望の工程を
終了するようにしている。

一方、従来の均熱炉による脱水焼結装置の一例を表す第
３図に示すように、炉体３０１に形成される均熱ゾーン
Ｚの長さは脱水焼□結する多孔質光ファイバ母材３０２
の最大長よりも長く設定されている。なお、前記均熱ゾ
ーンＺは概ね４　、Ｏｄｅｇ、の偏差の範囲内に入る炉
体３０１内の空間領域を云い、ヒータ３０３の長さとは
必ずしも一致しない。又、炉心管３０４は炉体３０１の
中央部を貫通しており、多孔質光ファイバ母材３０２を
上方から出し入れできるように、その上端部に上蓋３０
５が着脱自在に取付けられる。そして、この上蓋３０５
と多孔質光ファイバ母材３０２とを吊り下げているシー
ド棒３０６との隙間の部分で、炉心管３０４と大気との
シールを行つ　くでいる。前記炉心管３０４は均熱ゾー
ンＺの下端から直ちに縮径されており、ここに図示しな
い雰囲気ガス導入管が取付けられ、同様に炉心管３０４
の上端にも図示しない排気口が設けられている。昇降装
置本体３０７はシード棒３０６を把握する回転チャック
３０Ｂを上下に移動するための昇降機構を備えており、
回転チャック３０８を一番上に上げた状態では、多孔質
光ファイバ母材３０２が炉心管３０４外へ引き上げられ
、最も下げた状態では多孔質光ファイバ母材３０２全体
が均熱ゾーンＺに入るようにシード棒３０６の長さが決
められている。

本装置においては、多孔質光ファイバ母材３０２全体が
均熱ゾーン２に入るように位置決めして、上蓋３０５を
炉心管３０４の上端に取付け、回転チャック３０８を回
転しなから炉温と雰囲気ガスとを必要に応じて変化させ
、脱水焼結処理を行うようにしている。

；発明が解決しようとする問題点〉 光ファイバの生産性を上げるために有効な方法の一つは
多孔質光ファイバ母材を長尺化することである。しかし
、この母材を長尺化すると、それを脱水焼結する際に従
来のゾーン炉による方法及び均熱炉による方法では以下
に示すような問題があった。

例えば、ゾーン炉による場合では多孔質光ファイバ母材
の長さに比べてかなり長い炉心管と昇降装置本体の高さ
とが必要になる。又、多孔質光ファイバ母材の長尺化に
伴い脱水焼結時間が長くなってしまう。

一方、均熱炉による場合では多孔質光ファイバ母材より
も長い均熱帯が必要であり、多孔質光ファイバ母材の長
尺化のため、炉体を大きくしなければならない、しかし
、炉体を太き（しようとすると生産効率の点で無駄時間
となる炉温の降温時間が長くなる上、降温時に炉心管が
破損した場合に炉心管の炉体貫通部が長（なるので、細
長い貫通部からその破片を取り除く作業が困難になる。

加えて、長い均熱帯を得るためには長尺のヒータが必要
となるが、ヒータが長くなるほどその熱的変形が大きく
なり、このため変形骨を見込んで炉体を大きくしなけれ
ばならず、ヒータ自体の取扱いも難かしくなる。そして
、ヒータ電力の増加や炉心管コスト等の通常経費が嵩む
等の問題点があり改善が求められていた。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、多孔質光
ファイバ母材の長尺化に対しても、炉心管や炉体をこの
多孔質光ファイバ母材より長尺化する必要のない多孔質
光ファイバ母材の脱水焼結方法を提供することを目的と
する。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明による多孔質光ファイバ母材の脱水焼結方法は、
炉体を貫通する炉心管内に多孔質光ファイバ母材を挿入
し、前記炉心管を囲むように前記炉体内に組込まれたヒ
ータにより形成される均熱ゾーンにこの多孔質光ファイ
バ母材を通して脱水焼結処理するに際し、前記均熱ゾー
ンよりも前記多孔質光ファイバ母材が長尺の場合、前記
多孔質光ファイバ母材の脱水処理やドーピング処理では
この多孔質光ファイバ母材の全長と前記均熱ゾーンの長
さとの差以上の往復ストロークを以て当該多孔質光ファ
イバ母材を前記均熱ゾーンに沿って往復移動させて該多
孔質光ファイバ母材の全ての部分が前記均熱ゾーンを通
るようにし、前記多孔質光ファイバ母材の焼結処理では
この多孔質光ファイバ母材が前記均熱ゾーンを貫通する
ように当該多孔質光ファイバ母材を前記均熱ゾーンの一
端側から他端側へ一方向に移動させるようにしたことを
特徴とするものである。

く作　　　用〉 均熱ゾーンより多孔質光ファイバ母材の方が長尺の場合
でも、多孔質光ファイバ母材を往復動させることによっ
て多孔質光ファイバ母材が均一に加熱され、炉心管のみ
長尺化しておくことによって脱水処理やドーピング処理
が何ら問題なく行われる。焼結処理を行う場合には、多
孔質光ファイバ母材が均熱ゾーンを通過するように炉心
等の一端側から他端側へ多孔質光ファイバ母材を送る。

炉体の寸法は均熱ゾーンの長さに依存しており、炉心管
さえ長尺化しておけば、炉体寸法及び均熱ゾーンの長さ
を大きく設定する必要がなくなる。

く実　施　例〉 本発明方法を実現し得る装置の一実施例の概略構造を表
す第１図に示すように、床面１１には中央部に炉心管１
２が鉛直に貫通する炉体１３と図示しない昇降機構を介
して昇降ビーム１４が昇降自在に支持するコラム１５と
が相互に隣接して設置されている。前記昇降ビーム１４
の先端には下端に多孔質光ファイバ母材１６が一体的に
装着されるシード棒Ｉ７の上端部を駆動回転自在に把持
する回転チャック１８が設けられており、前記シード棒
１７には炉心管１２の上端に載置されてこの炉心管１２
内をシールする上蓋１９が摺動可能に嵌合されている。

又、炉体１３内の炉心管１２の周囲には、多孔質光ファ
イバ母材１６を脱水焼結するためのヒータ２０が設けら
れており、このヒータ２０によって均熱ゾーンＺが形成
される。この均熱ゾーンＺの長さは多孔質光ファイバ母
材１６の全長よりも短かくて良く、均熱ゾーンＺを短か
くするほど炉体１３を小型化できる。前記炉心管１２の
上下両端部には、この炉心管１２内を所望の雰囲気に保
つためのガス供給管２１とガス排出管２２とが形成され
ており、炉心管１２の全長は多孔質光ファイバ母材１６
の全長の二倍に均熱ゾーンＺの長さを加えた値以上に設
定する必要がある。

この装置を用いて多孔質光ファイバ母材１６の脱水及び
弗素ドーピング及び焼結処理を行う場合には、まずヒー
タ２０を加熱して均熱ゾーンＺの温度を所望の温度、例
えば８００℃に保つ一方、昇降ビーム１４をコラム１５
の最上端まで引き上げて回転チャック１８にシード棒１
７を介して多孔質光ファイバ母材１６を装着させたのち
、多孔質光ファイバ母材１６の下端が均熱ゾーン２の直
上に達するまで昇降ビーム１４を下降させる。そして、
この状態にて上蓋１９を炉心管１２に固定すると共にガ
ス供給管２１から炉心管１２内に所望の組成をガスを供
給充潰させるが゛、脱水処理の場合には均熱ゾーンＺの
温度を例えば１１００℃まで上昇させると共にガス供給
管２１から例えばヘリウムと塩素との温容ガスを流し込
んでガス排出管２２から送り出す。

この状態にて回転チャック１８と昇降ビーム１４とを駆
動して螺旋軌跡を描くように多孔賀光ファイバ母材１６
を反復移動させるが、その下降端では均熱ゾーンＺの上
端以下に多孔質光ファイバ母材１６の上端が下降してい
るようにする一方、上昇端では均熱ゾーンＺの下端以上
に多孔質光ファイバ母材１６の下端が上昇しているよう
にする。従って、多孔質光ファイバ母材１６の往復スト
ローク量はこの多孔質光ファイバ母材１６の長さから均
熱ゾーンＺの長さを引いた値以上に設定する必要があり
、この往復ストロークの速度として例えば毎分２００　
ｕ＋程度が好ましい。

次に、この多孔質光ファイバ母材１６に弗素やゲルマニ
ウム等の添加物をドーピングする場合、ヒータ２０によ
る均熱ゾーン２の温度条件とガス供給管２１から炉心管
１２内部に供給されるガスの組成のみを変え、他の条件
は脱水処理と同じにする０例えば、ガス供給管２１から
のガスをヘリウムと弗素との混合ガスとするが、ゲルマ
ニウム等のドーピングも当然可能である。

更に、この多孔質光ファイバ母材１６の焼結処理を行う
場合には、多孔質光ファイバ母材１６を均熱ゾーンＺよ
りも上方か或いは下方に位置するように炉心管１２の上
下何れか一方の端部に移動させたのち、均熱ゾーンＺの
温度を例えば１５００℃まで昇温させて多孔質光ファイ
バ母材１６を炉心管１２の他方の端部に移動させて行く
、これによって、多孔質光ファイバ母材１６は上下何れ
か一方の端部から徐々に透明ガラス化されて行くことと
なる。

このようにして焼結処理まで終了したならば、透明化し
た光ファイバ母材の螺旋往復運動を停止すると共に炉心
管１２内をヘリウムガス雰囲気に置換し、炉心管１２内
の温度を所定の待期温度にまで下げて炉体１３内の温度
が充分に下がった時点で炉心管１２から上蓋１９を外し
、光ファイバ母材を炉心管１２から引き上げる。

〈発明の効果〉４゜ 本発明の多孔質光ファイバ母材の脱水焼結方法によると
、例えば均熱ゾーンの長さが７００ｍで多孔質光ファイ
バ母材の長さが１０００ｍのものを脱水処理する場合、
従来のゾーン炉法で処理すると１．５〜３時間も要する
ものが、０．８〜１．０時間で処理することができ、処
理能力が格段と勝れている。一方、従来の均熱炉で処理
した場合と比較すると、従来では均熱ゾーンが７００ｍ
の場合には多孔質光ファイバ母材の寸法が７００ｍのも
のしか処理できないが、本発明では数パーセント程度の
処理時間の延長で１０００ｍもの長さのものが処理でき
るようになったため、生産性の向上の面で効果があるこ
とが分る。又、焼結処理を行う場合には多孔質光ファイ
バ母材を一方向に移動させて処理を行っているため、気
泡の発生が従来の均熱炉の場合に比較して温かに少なく
、品質の優れた光ファイバ母材を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多孔質光ファイバ母材の脱水焼結
方法を実施し得る装置の一例の構造を示す作業概念図、
第２図は従来のゾーン炉を用いた多孔質光ファイバ母材
の加工原理を表す作業概念図、第３図は均熱炉を用いた
従来の多孔質光ファイバ母材の加工原理を表す作業概念
図である。 図面中、１２は炉心管、１３は炉体、１４は昇降ビーム
、１６は多孔質光ファイバ母材、１７はシード棒、１８
は回転チャック、１９は上蓋、２０はヒータ、２１はガ
ス供給管、２２はガス排出管である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉体を貫通する炉心管内に多孔質光ファイバ母材を挿入
   し、前記炉心管を囲むように前記炉体内に組込まれたヒ
   ータにより形成される均熱ゾーンにこの多孔質光ファイ
   バ母材を通して脱水焼結処理するに際し、前記均熱ゾー
   ンよりも前記多孔質光ファイバ母材が長尺の場合、前記
   多孔質光ファイバ母材の脱水処理やドーピング処理では
   この多孔質光ファイバ母材の全長と前記均熱ゾーンの長
   さとの差以上の往復ストロークを以て当該多孔質光ファ
   イバ母材を前記均熱ゾーンに沿って往復移動させて該多
   孔質光ファイバ母材の全ての部分が前記均熱ゾーンを通
   るようにし、前記多孔質光ファイバ母材の焼結処理では
   この多孔質光ファイバ母材が前記均熱ゾーンを貫通する
   ように当該多孔質光ファイバ母材を前記均熱ゾーンの一
   端側から他端側へ一方向に移動させるようにしたことを
   特徴とする多孔質光ファイバ母材の脱水焼結方法。