JPS6330341A - 光フアイバ用母材の製造方法 - 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〕 本発明は光フアイバ用母材の製造方法に関するものであ
り、ＶＡＤ法（気相軸付法）、ｏｖｐ。

法（外付気相酸化法）などのスート生成法により光フア
イバ用多孔質ガラス母材を製造する方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

光フアイバ用多孔質ガラス母材を製造する１方法として
、燃焼バーナから燃焼ガスおよびガラス原料を混合噴出
し、火炎中での加水分解反応または酸化反応によりガラ
ス微粒子を生成し、このガラス微粒子を回転する出発材
の先端に堆積させ、多孔質ガラス母材の成長【合わせて
出発材をバーナと相対的に移動することにより多孔質ガ
ラス母材を製造するＶＡＤ法がある。

また出発材の外周部に燃焼バーナにより形成された火炎
中で酸化反応により生成されたガラス微粒子を堆積させ
、出発材または燃焼バーナを１回以上トラバースするこ
とにより多孔質ガラス母材を製造する。ｖｐｏ法もある
（特開昭４Ｂ−７３５２２号公報）。

従来、ｖＡＤ法においては燃焼バーナとして第２図に示
すような同心円状多重管バーナが用いられており、各ボ
ートよυ原料ガス、燃焼ガス、助燃ガスなどが噴出され
る。通常、原料としてはＳｘＣ／４　、燃焼ガスとして
Ｈ２、助燃ガスとしてｏ２　　が用いられる。燃焼バー
ナにより形成された火炎中で原料は下記（１）式で示す
加水分解反応をおこし、ガラス微粒子Ｓ１０□が生成さ
れる。

ＳｉＣ／　　＋２ＨＯ→３１０２＋　４ＨＣ／　　　（
１）このガラス微粒子を母材表面に堆積させることによ
り、光フアイバ用多孔質ガラス母材を成長させていく。

この際ドーパントとしてＧ６Ｃ１４＋ＢＯＣ１！３等の
原料が混入されることもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕゛ 従来光フアイバ用母材をスート法により製造する方法に
おいては、投入した原料に対して母材に堆積する原料の
割９合い（収率という）を向上させることが製造上の課
題となっているが、母材の製造速度を上げるために原料
の投入量を増加させると収率が大きく劣化することが問
題となっていた。通常光ファイバ用母材の製造速度を表
わすものとして単位時間あたりに母材に堆積する粒子の
重量を堆積速度（単位１７分）と称して用いている。

この堆積速度が１．９／分以下のときには６５％以上あ
った収率が、例えば＠２図に示したようなバーナを用い
た場合には、２１）７分まで堆積速度を上げると５０％
以下となり、投入した原料の半分以上が母材に堆積せず
に捨てられることとなった。収率が劣化した場合には効
率のよい母材製造ができないばかりでなく、母材製造に
用いる容器内に堆積しなかったガラス微粒子が浮遊し、
これが母材表面に付着すると母材を透明化した際に気泡
となり品質のよい母材を製造することができないので、
堆積速度増加に伴う収率低下は大きな問題点であった。

本発明は上記問題点を解決し、堆積速度をある程度大き
くしても原料の堆積収率低下がなく品質のよい光フアイ
バ用母材を製造できる方法を提案することを目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は気体のガラス原料を燃焼バーナから噴出させて
火炎加水分解し、これによって生成する粒状ガラスを回
転する出発材または心棒の周囲に堆積させ、回転軸方向
に成長させて多孔質ガラス母材を製造する方法において
、燃焼バーナにより形成される火炎の周囲に高温に加熱
されたガスを流すことを特徴とする光フアイバ用母材の
製造方法である。本発明において火炎の周囲に流すガス
は７００Ｃ以上に加熱されていることが好ましく、また
該高温ガスは燃焼バーナの最外層から流すことが好まし
い。

本発明者らは原料投入量の増加に伴って原料の収率が劣
化する原因について調べるために、燃焼バーナによって
形成される火炎の流れを詳細に観察した。この結果、第
５図に示すように、・同心多重管バーナ１に原料及び燃
焼ガスを導入するとき、原料流量を増加させてゆくと、
火炎５の中心に位置するガラス微粒子の北れ４は幅が大
きくなり、流量の少ないときには母材７の表面に沿って
流れていたガラス微粒子の流れが、母材７の外周部に近
ずくにつれて表面から離江第５図中の８のように外側に
向って散逸されるような現象が生じることがわかった。

すなわち、ガラス微粒子が火炎の中心から外側に向って
大きく拡散し、このためにガラス微粒子が母材７の表面
まで達しなくなっていると考えられた。

ＶＡＤ法で生成されるガラス微粒子は、０．１μｍ　の
オーダであることがＳＫＭ等により判明しているが、こ
のような微粒子には温度勾配のある空間において、温度
の高い方から低い方向に対して力を受ける現象（これを
サーモホレシス効果と呼ぶ）が知られている。サーモホ
レシス効果によって粒子が受ける力は下記（２）式で与
えられる。

２　　　ρ＆Ｔ　　２ｋａ十ｋｓ　　ｄｘここでμはガ
スの粘性係数、ρａは密度、ｋａ。

ｋｓ　　はガスおよび粒子の熱伝導度、Ｔは絶対温度、
ｄ〒／ａＸは温度勾配を表わしている。

この作用に従えば、原料投入量も増加したために、火炎
の外側に広がろうとするガラス微粒子を火炎の外側の温
度を上げることにより抑えることができる。

そこで本発明者らは通常バーナにおいて火炎温度を上げ
るぺぐ燃料ガス流量の増量を試みたが、燃料ガスを増量
すると火炎の流速が上が９流れが乱流になりこのためさ
らにガラス微粒子流が付着しにくくなること、および、
火炎全体の温度が上がってしまい温度勾配が大きくなら
ないことにより所望の効果が得られなかった。

本発明者らはさらに研究を重ねた結果、火炎外周に加熱
されたガスを流すことにより、火炎の径方向に温度勾配
を設けることに想到し、本発明の完成を見たのである。

すなわち本発明は第１図に示すように、火炎５の外周に
加熱されたガス６を流すことにより、火炎外周の温度の
みが上が９、ガラス微粒子の流れ４の外周部への散逸を
おさえるのである。具体的には原料と燃焼ガスを流すバ
ーナ１の外周にさらに一層２を取りつけ、ここに加熱装
置５によυ加熱されたガスを流す。特に製造される多孔
質ガラス母材７の表面温度以上、好ましくは７００ｃ以
上に加熱したガスを流すことにより収率を向上できるこ
とがわかった。

なお、通常の多重管バーナを使用するＷＡＤ法において
は、従来同心円状多重管バーナを使用し、原料Ｈ２Ａｒ
　Ｏ２というガスの流し方をバーナに導入されるガスは
液化を防ぐ目的で加熱される原料以外は加熱していない
。すなわち室温程度の温度のガスが流されている。

本発明では上記のように高温好ましくは７００ｃ以上に
加熱されたガスを流すことによりガラス微粒子の付着収
率を向上させるもので、このような加熱効果を奏するこ
とができるものであればいずれのガスでもよく、ガスの
種類に限定されるところはない。ただし作業の安全性の
立場から人体に対する有毒ガス発生のないガス、ま念光
ファイバの品質の面から光フアイバ損失要因とならない
よう例えばＦｅ分、Ｃｕ分等の金属を含むところのない
ガスが好ましく、このようなガスとして例えばＡｒ、Ｎ
２、Ｈｅ等が挙げられるがこれ以外のものも使用可能で
ある点を再記しておく。

本発明に用いる高温に加熱されたガスの上限温度は２０
００Ｃ程度が好ましい。これは光フアイバ用母材を合成
する火炎温度が１８００〜２０ＱＯＣとかなり高いのに
、これがそのまま母材の加熱につながらないのは、火炎
の集中が悪く効率的に加熱が行われないため、及び原料
との反応により熱を奪われるためと考えられる。

したがって高温ガス温度上昇は２０００Ｃ程度までとす
る。

〔実施例〕

比較例１ 第２図に示す、４重管バーナを用い、中心ボートにＥ３
１Ｃ１４、第２ボートに水素、第３ボートにＡｒ、第４
ボートに０２を流し、光フアイバ用多孔質母材の製造を
行った。各流量はＳ工Ｃ１！４１６８０ｅｅ／分、８２
８−　ＯＪ　７分、Ａｒ２．ＯＪ／分、０２１５４７分
とした。この結果母材の堆積速度はｔ、８１７分となり
、原料収率は４０％と低下した。こうして製造した母材
は透明ガラス化すると表面近傍く気泡が多く、良品を得
ることは難かしかった。

実施例言 第２閣に示すものと同寸法の４重管バーナの外周にもう
１層ガス噴出ボート２を取り付けた５重管バーナを用い
比較例と同様のガスを流して光フアイバ用母材の製造を
行った。ただし、第５層からは、８００Ｃに加熱したＡ
ｒ　　ガス１０１／分を流した。この結果原料収率は５
２Ｘと上がり、透明化後の気泡も大幅に低減することが
できた。

さらに第５層に流すガスの温度をｌ０００ｃまで上げた
ところ、原料収率は５７％まで上げることができた。こ
のとき、母材の気泡は解消し高品質のガラスを得ること
ができた。

なお母材製造においてＮ２　　ａ量は母材表面温度が一
定になるように調整した。

以上の本発明の説明においては、同心円状４重管バーナ
を用いた例を説明したが、本発明は４重管バーナに限定
されるものではなくどのようなバーナでもスート法によ
り製造するものには適用することができる。また加熱ガ
スとして＆ｒ　　ガスを用いたが、その他のガスも同様
の効果を挙げることができる。

〔発明の効果〕

本発明は燃焼バーナにより形成されるガラス微粒子流の
外周部への拡散を抑制し、光フアイバ用母材合成におけ
る原料収率の向上をはかることができる。また収率の向
上により、透明ガラス化したとき気泡の少ない高品質な
ガラスを製造することが可能となる。したがって従来困
難であつ次堆積速度の向上と原料収率の向上の両立を可
能とし、効率的に高品質なガラスを製造できるに加え、
バーナ外周にさらにもう一層のポートを設けるという簡
単な構成により実施できる点でも有利な方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を説明する概略図、第２図は
従来法で使用していたバーナの断面図、第５図は従来バ
ーナ使用時にガラス微粒子が外周方向に散逸する状態を
説明する概略図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）気体のガラス原料を燃焼バーナから噴出させて火
   炎加水分解し、これによつて生成する粒状ガラスを回転
   する出発材または心棒の周囲に堆積させ、回転軸方向に
   成長させて多孔質ガラス母材を製造する方法において、
   燃焼バーナにより形成される火炎の周囲に高温に加熱さ
   れたガスを流すことを特徴とする光フアイバ用母材の製
   造方法。
2. （２）燃焼バーナにより形成される火炎の周囲に流すガ
   スが７００℃以上に加熱されている特許請求の範囲第（
   １）項記載の光ファイバ用母材の製造方法。
3. （３）高温に加熱されたガスを燃焼バーナの最外層から
   流す特許請求の範囲第（１）項記載の光ファイバ用母材
   の製造方法。