JP2003252635A

JP2003252635A - 多孔質母材の製造方法および製造装置

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Publication number: JP2003252635A
Application number: JP2002056527A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Nunome; 智宏布目; Hiroshi Kuami; 寛朽網; Keisuke Uchiyama; 圭祐内山; Takakazu Goto; 孝和後藤; Munehisa Fujimaki; 宗久藤巻; Masahiro Horikoshi; 雅博堀越; Koichi Harada; 光一原田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】原料ガスの流量制御を高精度にて行うことが
でき、多孔質母材の特性変動を小さく抑制しうる多孔質
母材の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】第１〜第３の流量制御装置３〜５を第１
および第２の恒温槽１０、１１内に設置して、該恒温槽
１０、１１内の原料ガスの温度を±１℃以内に制御する
とともに、前記恒温槽１０、１１内の原料ガスの温度
と、第１および第２の気化容器１、２からコア用バーナ
６またはクラッド用バーナ７までを連絡する配管２１〜
２４内の原料ガスの温度とを、第１および第２の気化容
器１、２内における原料ガスの温度より高くする。これ
により、原料ガスの流量制御の精度を向上させ、多孔質
母材９の脈理の発生や特性変動を抑制することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原料ガスの燃焼に
より合成されたガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を
得る光ファイバ用の多孔質母材の製造方法および製造装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通信用のシングルモード光ファイバを製
造するための半製品である多孔質母材は、一般に、Ｓｉ
Ｃｌ₄やＧｅＣｌ₄などの原料ガスをバーナで燃焼させて
ガラス微粒子とし、得られたガラス微粒子をターゲット
上やパイプ状基材の内壁に堆積させることによって、製
造されている。原料ガスとなる物質の多くは、常温では
液体であるので、原料ガスを得るためには、適切な気化
容器を原料ガスの種類ごとに１基ずつ以上用意し、該気
化容器中に液体原料を供給し、この液体原料を沸点以上
に加熱するか、アルゴンガスなどのキャリアガスを強制
通気させるバブリング法などにより、前記液体原料を気
化させる方法が用いられている。

【０００３】そして、原料ガスをバーナに供給する際、
マスフローコントローラー（ＭＦＣ）を用いて該原料ガ
スの流量を制御することが一般的である。また、原料ガ
スの気化容器からバーナまでの間に配設された配管は、
原料ガスの凝縮を防止するため、適切な熱源や熱媒を用
いて保温するようにされている（例えば、特許３１８６
４４６号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、波長多重伝送
（ＷＤＭ）が普及するにつれ、必要な特性を得るため
に、光ファイバの屈折率分布の設計も複雑化し、屈折率
制御の要求精度が高くなっている。従来の製造方法で
は、気温の季節変動や、配管の保温ムラなどにより、原
料ガスの温度が変動するのを避けることができず、原料
ガスの温度変動による流量制御の精度低下が起こる場合
があるという問題がある。

【０００５】このように、流量制御の精度が低下したま
ま多孔質母材の製造を行うと、ガラス微粒子の生成量に
ムラが生じることにより、多孔質母材が不均質になるこ
とがある。このため、該多孔質母材の脱水、焼結により
得られるガラス母材に脈理が発生し、特性の変動が大き
くなり、不良品が増加する。さらに、多孔質母材の大型
化に伴って原料ガスの使用量が大幅に増加し、製造時間
がより長時間になると、この流量制御の精度低下の影響
はますます無視できないものとなり、問題である。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、原料ガスの流量制御を高精度にて行うことがで
き、多孔質母材や、該多孔質母材から得られるガラス母
材の特性変動を小さく抑制しうる多孔質母材の製造方法
及び製造装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題は、流量制御装
置を恒温槽内に設置して、該恒温槽内の原料ガスの温度
を±１℃以内に制御するとともに、前記恒温槽内の原料
ガスの温度と、気化容器からバーナまでを連絡する配管
内の原料ガスの温度とを、気化容器内における原料ガス
の温度より高くすることによって解決される。これによ
り、原料ガスの流量制御を高精度にて行うことができ、
多孔質母材やガラス母材の脈理の発生や特性変動を抑制
することができる。

【０００８】さらに、前記恒温槽を原料ガスの種類ごと
に１基ずつ設け、かつ、同種の原料ガスのための流量制
御装置を同一の恒温槽中に設置して温度制御を行うこと
が好ましい。これにより、同種の原料ガスに対する流量
制御装置は、同一の恒温槽中により、同一の一定温度に
制御されるようになるので、複数の流量制御装置の間
で、温度差のため流量制御にずれが生じることが抑えら
れ、原料ガスの流量制御の精度が一層向上する。

【０００９】［発明の詳細な説明］本発明を好適な実施の形態により
説明する。図１は、本発明の多孔質母材の製造装置の一
例を示す図である。本実施の形態においては、ＶＡＤ法
により多孔質母材を製造する。図１において、符号１は
第１の気化容器である。第１の気化容器１には、図示し
ない供給手段から液体のＳｉＣｌ₄が供給されており、
このＳｉＣｌ₄を適切な加熱手段を用いた加熱や、アル
ゴンなどのキャリアガスのバブリングによって気化さ
せ、ＳｉＣｌ₄ガスを発生させるようになっている。ま
た、符号２は、第２の気化容器である。第２の気化容器
２には、図示しない供給手段から液体のＧｅＣｌ₄が供
給されており、このＧｅＣｌ₄を適切な加熱や、アルゴ
ンなどのキャリアガスのバブリングによって気化させ、
ＧｅＣｌ₄ガスを発生させるようになっている。

【００１０】このようにして得られたＳｉＣｌ₄ガスお
よびＧｅＣｌ₄ガスは、それぞれ第１および第２の配管
２１、２２を介して、第１〜第３の流量制御装置３〜５
に送られる。第１の流量制御装置３は、コア用バーナ６
に送られるＳｉＣｌ₄ガスの流量を制御するためのもの
である。第２の流量制御装置４は、クラッド用バーナ７
に送られるＳｉＣｌ₄ガスの流量を制御するためのもの
である。第３の流量制御装置５は、コア用バーナ６に送
られるＧｅＣｌ₄の流量を制御するためのものである。

【００１１】そして、第１の流量制御装置３により流量
制御されたＳｉＣｌ₄ガスと、第３の流量制御装置５に
より流量制御されたＧｅＣｌ₄ガスとは、第３の配管２
３を介してコア用バーナ６に送られるようになってい
る。また、第２の流量制御装置４により流量制御された
ＳｉＣｌ₄ガスは、第４の配管２４を介してクラッド用
バーナ７に送られるようになっている。

【００１２】コア用バーナ６およびクラッド用バーナ７
は、それぞれの原料ガスを燃焼させてガラス微粒子を合
成するためのものである。そして、合成されたガラス微
粒子は、ターゲット８上に堆積し、多孔質母材９を形成
するようになっている。ターゲット８は、図１において
は、ＶＡＤ法に見られるように、鉛直に垂下された棒材
として示している。そして、図示しない支持手段によっ
て把持されており、不図示の駆動手段によって上下動お
よび軸回転が可能となっている。

【００１３】本実施の形態においては、ＳｉＣｌ₄ガス
の流量を制御するための第１および第２の流量制御装置
３、４は、第１の恒温槽１０内に設置されている。そし
て、ＧｅＣｌ₄ガスの流量を制御するための第３の流量
制御装置５は、第２の恒温槽１１内に設置されている。
ここで、第１の恒温槽１０の内部は、第１の気化容器１
中のＳｉＣｌ₄ガスの温度より高い温度にて一定に制御
されている。また、第２の恒温槽１１の内部は、第２の
気化容器２中のＧｅＣｌ₄の温度より高い温度にて一定
に制御されている。

【００１４】第１および第２の恒温槽１０、１１として
は、適切な寸法の槽と、適切な加熱手段、冷却または放
熱手段、および温度制御手段とを備え、前記槽内の温度
を、所定の温度を中心として、±１℃の範囲内に保つこ
とができる装置が用いられる。これらの恒温槽１０、１
１は、少なくとも流量制御装置を収容することができる
大きさが必要である。また、あまりに小さいと、原料ガ
スの流れが該恒温槽の内部を通過する時間が短くなり、
各流量制御装置３〜５を通過する際の原料ガスの温度変
動を十分に抑制することが困難になる。

【００１５】さらに、第１〜第４の配管２１〜２４の温
度は、原料ガスの再凝縮を防止するため、第１および第
２の気化容器１、２内の原料ガスの温度より高くされて
いる。これらの配管２１〜２４を加熱するための手段と
しては、例えば、電気ヒータなどの熱源や、熱水などの
熱媒が挙げられる。また、配管の周囲に断熱材などの層
を形成して、保温効果を高めてもよい。前記気化容器
１、２中の原料ガスの温度と、温度差としては、少なく
とも１０℃以上高くすることが好ましい。各配管２１〜
２４の温度制御は、特に厳密に行う必要はなく、例えば
変動幅が±５℃以下で、気化容器１、２のガス温度より
１０℃以上高ければよい。

【００１６】図１に示す製造装置を用いて、多孔質母材
９を製造するためには、恒温槽１０、１１により流量制
御装置の温度制御を行うことを除き、従来と同様の手法
により実施できる。すなわち、第１および第２の気化容
器１、２を用いて、ＳｉＣｌ ₄ガスおよびＧｅＣｌ₄ガス
を発生させ、これらの原料ガスを、第１〜第３の流量制
御装置３〜５を用いて流量制御しながら、コア用バーナ
６またはクラッド用バーナ７に送って燃焼させて、ガラ
ス微粒子を合成させ、ガラス微粒子をターゲット８上に
堆積させ成長させることによって、多孔質母材９を製造
することができる。

【００１７】得られた多孔質母材９は、適切な手法を用
いて、脱水、焼結させて透明化することによりガラス母
材とすることができる。さらにこのガラス母材は周知の
手法により加熱溶融させて紡糸することにより、光ファ
イバとすることができる。

【００１８】上述の実施形態においては、ＶＡＤ法によ
る多孔質母材９の製造方法について説明したが、本発明
の多孔質母材９の製造方法は、ガラス微粒子を合成する
ための原料ガスが、液体原料を気化させて得られるもの
であれば、いかなる方法にも適用することができる。こ
のような方法としては、例えば、気相軸付け法（ＶＡＤ
法）、外付け法（ＯＶＤ法）、内付け法（ＣＶＤ法、Ｍ
ＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法）が挙げられる。例えば、外付け
法では、石英ガラス棒などのガラスロッドを用い、該ガ
ラスロッドの外周上にガラス微粒子を堆積させることに
よって多孔質母材を製造することができる。また、内付
け法では、石英ガラス管などのパイプ状基材を用い、該
パイプ状基材の内壁にガラス微粒子を堆積させることに
よって多孔質母材を製造することができる。

【００１９】また、多孔質母材９の種類にも制限はな
く、シングルモード光ファイバ用多孔質母材、分散シフ
ト光ファイバ用多孔質母材、カットオフシフト光ファイ
バ用多孔質母材、分散補償光ファイバ用多孔質母材な
ど、いかなる光ファイバのための多孔質母材でもよい。
それぞれ、適切な手段により、ガラスの組成や屈折率分
布などを制御することによって製造することができる。
原料ガスとなる物質としては、常温で液体であり、気化
させて燃焼させることによりガラス化するものであり、
シングルモード光ファイバの製造に使用されうるもので
あれば、いずれの物質にも適用可能である。このような
物質としては、ＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄の他、例えば、Ｐ
ＯＣｌ₃、ＢＢｒ₃などが例示される。

【００２０】本発明の多孔質母材の製造方法を用いるこ
とにより、原料ガスの流量制御が高精度にて行うことが
できるので、ガラスの組成や屈折率分布などの制御も、
精度良く行うことができる。従って、特性の優れた光フ
ァイバを得ることができる。

【００２１】次に、具体例により本発明を詳しく説明す
る。いずれの具体例においても、第１の気化容器１は、
液体のＳｉＣｌ₄からＳｉＣｌ₄ガスを発生させるための
ものであり、第２の気化容器２は、液体のＧｅＣｌ₄か
らＧｅＣｌ₄ガスを発生させるためのものである。

【００２２】（実施例１）図１に示す装置を用いて、シ
ングルモード光ファイバ用の多孔質母材９を製造した。
第１の気化容器１の温度を７５℃、第１の恒温槽１０の
温度を８５℃、第２の気化容器２の温度を９５℃、第２
の恒温槽１１の温度を１１０℃、各配管２１〜２４の温
度を１２０℃とした。第１および第２の恒温槽１０、１
１の温度変動はいずれも最大１℃であった。また、配管
２１〜２４の温度変動はいずれも最大１℃であった。

【００２３】このようにして得られた多孔質母材９を脱
水焼結してガラス母材を製造した。そして、このガラス
母材を歪測定器にて検査したところ、脈理は検出されな
かった。さらに、このガラス母材からシングルモード光
ファイバを製造したところ、特性の優れた光ファイバを
得ることができた。

【００２４】（比較例１）第１および第２の恒温槽１
０、１１を使用しない以外は、実施例１に用いたのと同
様の装置を用いて多孔質母材９を製造した。この際、第
１〜第３の流量制御装置３〜５の周辺の気温変動はいず
れも最大２℃であった。得られた多孔質母材９を脱水焼
結してガラス母材を製造した。そして、このガラス母材
を歪測定器にて検査したところ、脈理が検出された。こ
のガラス母材からシングルモード光ファイバを製造した
ところ、所々に気泡などの欠陥を有するものとなった。

【００２５】（比較例２）第１および第２の恒温槽１
０、１１を使用しない以外は、実施例１に用いたのと同
様の装置を用いて多孔質母材９を製造した。この際、第
１〜第３の流量制御装置３〜５の周辺の気温変動は最大
５℃であった。得られた多孔質母材９を脱水焼結してガ
ラス母材を製造した。そして、このガラス母材を歪測定
器にて検査したところ、脈理が検出された。このガラス
母材からシングルモード光ファイバを製造したところ、
所々に気泡などの欠陥を有するものとなった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多孔質母
材の製造方法および製造装置によれば、流量制御装置に
よる原料ガスの流量制御を極めて高い精度にて行うこと
ができるので、ガラスの組成や屈折率分布などの制御
も、精度良く行うことができる。この多孔質母材をファ
イバ化することにより、特性の優れた光ファイバを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔質母材の製造装置の一例を示す
概略図である。

【図２】従来の多孔質母材の製造装置の一例を示す概
略図である。

【符号の説明】

１…第１の気化容器、２…第２の気化容器、３…第１の
流量制御装置、４…第２の流量制御装置、５…第３の流
量制御装置、６…コア用バーナ、７…クラッド用バー
ナ、８…ターゲット、９…多孔質母材、１０…第１の恒
温槽、１１…第２の恒温槽、２１…第１の配管、２２…
第２の配管、２３…第３の配管、２４…第４の配管。

フロントページの続き (72)発明者内山圭祐千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者後藤孝和千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者藤巻宗久千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者堀越雅博千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者原田光一千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内Ｆターム(参考） 4G014 AH12 4G021 EA01 EB07 EB26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体原料を気化容器により気化させて原
料ガスを得、この原料ガスを流量制御装置により所定の
流量としてバーナに供給し、該バーナによって燃焼させ
ることによってガラス微粒子を合成し、このガラス微粒
子を堆積させて多孔質母材を製造する多孔質母材の製造
方法において、前記流量制御装置を恒温槽内に設置して該恒温槽内の原
料ガスの温度を±１℃以内に制御するとともに、前記恒
温槽内の原料ガスの温度と、前記気化容器からバーナま
でを連絡する配管内の原料ガスの温度とを、前記気化容
器内における原料ガスの温度より高くすることを特徴と
する多孔質母材の製造方法。
【請求項２】前記恒温槽を原料ガスの種類ごとに１基
ずつ設け、かつ、同種の原料ガスのための各流量制御装
置を、同一の恒温槽中に設置して温度制御を行うことを
特徴とする請求項１に記載の多孔質母材の製造方法。
【請求項３】液体原料を気化させて原料ガスを得るた
めの気化容器と、前記原料ガスを燃焼させてガラス微粒
子を合成するためのバーナと、前記原料ガスを前記気化
容器から前記バーナまで送るための配管と、前記原料ガ
スの流量を制御するための流量制御装置と、該流量制御
装置の周囲の温度を±１℃以内に制御するための恒温槽
とを備えることを特徴とする多孔質母材の製造装置。
【請求項４】前記恒温槽は、原料ガスの種類ごとに１
基ずつ設けられ、かつ、同種の原料ガスのための各流量
制御装置は、同じ恒温槽中に設置されていることを特徴
とする請求項３に記載の多孔質母材の製造装置。