JP4097982B2 - 光ファイバ用多孔質母材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸水素火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を生成し、これを出発部材の外周部に堆積させる外付け法に適用される光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法の１つとしては、バーナからガラス原料ガスを、添加ガス、可燃性ガス、支燃性ガスとともに噴出し、ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応させてガラス微粒子（スート）を生成し、コアとなるガラス材を備えた円柱形の出発部材の外周部にガラス微粒子を堆積させて、複数層からなる多孔質層を形成して光ファイバ用多孔質母材を得て、これを電気炉中で脱水、焼結しながら透明ガラス化し光ファイバ母材を得る外付け法（ＯＶＤ法、Outside Vapor Phase Deposition）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高速通信の需要の増加に伴って、光ファイバの需要も年々増加してきている。そのため、光ファイバの価格を下げることが望まれている。そこで、このような要望に応えるためには、光ファイバの製造を高速化して製造時間を短縮し、光ファイバを一度に大量に製造して、製造コストを低減する必要がある。これを実現するためには、光ファイバの紡糸に供される光ファイバ母材を大型化する必要がある。
【０００４】
外付け法において、光ファイバ用多孔質母材の製造時間を短縮するには、例えば、ガラス微粒子の生成に供されるガラス原料ガスの流量を増加して、ガラス微粒子の堆積速度を速める方法がある。
しかしながら、単にガラス原料ガスの流量を増加しても、大型の光ファイバ母材を短時間に作製できるとは限らない。なぜならば、大型の光ファイバ母材を短時間に作製するためには、ガラス原料ガスの流量を多くしてガラス微粒子の堆積速度を速めると同時に、ガラス微粒子の堆積効率も高める必要があるからである。
ここで、ガラス微粒子の堆積効率とは、使用したガラス原料ガスが全て化学反応によってガラス微粒子に変化したと仮定したときのガラス微粒子の総量に対する、出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の総量の割合で定義するものである。また、堆積速度とは、単位時間当りに出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の重量で表されるものである。
【０００５】
一般に、ガラス微粒子を堆積する出発部材、または、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材（以下、「ターゲット部材」と記す。）の外径が細い場合、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を大きくすれば、ガラス微粒子の堆積効率の向上に有効である。これは、ターゲット部材の外径が細い場合、ガラス微粒子の慣性力を大きくし、ガラス微粒子が直接、ターゲット部材に当る確率を大きくすれば、堆積効率が向上するからである。
一方、ターゲット部材の外径が太い場合、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を小さくすれば、ガラス微粒子の堆積効率の向上に有効である。これは、ターゲット部材の外径が太い場合、ガラス原料ガスが反応する時間を長くし、生成したガラス微粒子を火炎中で拡散させることで、サーモフォレシス効果によるガラス微粒子の堆積効果が期待できるからである。
【０００６】
ところが、ターゲット部材の外径が細いときは、ガラス原料ガスの流速を上げるために、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流量を多くすると、この混合ガス中の添加ガスの比率が大きくなってしまう。このような状況下では、ターゲット部材に堆積されないガラス微粒子の量が多くなり、結果として、製造コストが増加する。
一方、ターゲット部材の外径が太いときは、ガラス原料ガスの流速を下げるために、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流量を少なくすると、この混合ガス中の添加ガスの比率が小さくなってしまう。このような状況下では、ガラス微粒子の生成量が少なくなり、ガラス微粒子の堆積に要する時間が長くなり、結果として、製造コストが増加する。
【０００７】
光ファイバ用多孔質母材の製造において、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスが同一の噴出口から噴出される場合、この混合ガスの流速を最適とするために、添加ガスの流量を決定すると、混合ガス中のガラス原料ガスと添加ガスの比率もそれに応じて決定される。
しかしながら、ガラス原料ガスの反応促進、堆積中のガラス微粒子の表面温度やかさ密度の大きさなどを考慮すると、添加ガスの流量を調整することによって、ガラス原料ガスの流量を最適量に設定することができるとは限らない。したがって、このような方法では、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができないこともある。
【０００８】
例えば、図１１に示すようなバーナを用いて、第１の噴出口１よりガラス原料ガスおよび添加ガス、第２の噴出口２より不活性ガス、第３の噴出口３より可燃性ガス、第４の噴出口４および第５の噴出口５、５、…より支燃性ガスを噴出して、光ファイバ用多孔質母材の製造を行なう光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、ターゲット部材の外径が細い場合、第１の噴出口１から噴出される添加ガスの流量が多くなり、ガラス微粒子の生成反応に寄与しない添加ガスが多くなる。一方、ターゲット部材の外径が太くなると、第１の噴出口１から噴出される添加ガスの流量が少なくなるため、ガラス原料ガスが十分に反応しなくなるという問題があった。
【０００９】
ところで、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスを、複数の噴出口から噴出する光ファイバ用多孔質母材の製造方法について、例えば、特開平１０−１０１３４３号公報に開示されている。また、添加ガスを、ガラス原料ガスが噴出される噴出口に隣接する噴出口から噴出する光ファイバ用多孔質母材の製造方法については、特開平１０−１６７７４８号公報に開示されている。
しかしながら、これらの光ファイバ用多孔質母材の製造方法では、各噴出口から噴出するガスの種類と流量の関係が例示されているにすぎず、ターゲット部材の外径が大きくなるに伴なって、ガスの流量を変化させる方法や、ガラス原料ガスと添加ガスの流量比を略一定に保つなどの方法については記載されていない。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、バーナの噴出口から噴出されるガラス原料ガスと添加ガスの流量をガラス微粒子堆積中に制御し、ガラス原料ガスと添加ガスの流量比を最適な状態として、ガラス微粒子の堆積効率を向上する光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
なお、ここでガラス微粒子を堆積する初期段階とは、光ファイバ用多孔質母材の製造開始から、ガラス微粒子が総堆積量の５〜１５％程度堆積したときを示し、終了段階とは、ガラス微粒子が総堆積量の８５〜９５％程度堆積したときを示す。
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記添加ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラ ス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
上記光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、製造中における前記原料ガス供給量を一定とすることが好ましい。
上記光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記添加ガスを、酸素または水素とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置は、ガラス微粒子を生成するバーナと、このバーナにガラス原料ガス、可燃性ガス、支燃性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給源と、これらのガスの流量または流速を制御するガス制御部とから概略構成されている
【００１３】
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられているバーナの一例を示す概略構成図である。
このバーナ１０の端面において、その中心に第１のノズル１１が設けられ、この第１のノズル１１の周囲に、第１のノズル１１と中心軸を同じくして第２のノズル１２が設けられ、さらに、この第２のノズル１２の周囲に、第１のノズル１１と中心軸を同じくして第３のノズル１３が設けられ、以下、同様に、第４のノズル１４および第５のノズル１５が設けられている。また、第３のノズル１３と第４のノズル１４の間で、第１のノズル１１の同心円上には、複数個の内径および外径の等しい第６のノズル１６、１６、…が設けられている。
【００１４】
また、第１のノズル１１が第１の噴出口２１をなし、第１のノズル１１と第２のノズル１２の間の部分が第２の噴出口２２をなし、第２のノズル１２と第３のノズル１３の間の部分が第３の噴出口２３をなし、第３のノズル１３と第４のノズル１４の間の部分が第４の噴出口２４をなし、第４のノズル１４と第５のノズル１５の間の部分が第５の噴出口２５をなし、第６のノズル１６、１６、…が第６の噴出口２６、２６、…をなしている。
【００１５】
このバーナ１０は、外径４０〜６０ｍｍ程度の円筒形で、一般的には石英ガラスで形成されている。また、第１のノズル１１の内径は２．５〜６ｍｍ程度、第２のノズル１２の内径は４〜１０ｍｍ程度、第３のノズル１３の内径は６〜１５ｍｍ程度、第３のノズル１３の内径は６〜１５ｍｍ程度、第４のノズル１４の内径は２５〜４５ｍｍ程度、第５のノズル１５の内径は３５〜５５ｍｍ程度、第６のノズル１６の内径は１〜２ｍｍ程度となっている。また、第１のノズル１１の中心から、第６のノズル１６の中心までの距離は１０〜３０ｍｍ程度となっている。
バーナ１０を構成する各ノズルの内径を上記のような範囲とすることにより、後述の光ファイバ用多孔質母材の製造方法が可能となる。
【００１６】
さらに、ガス供給源は、ガラス原料ガス、酸素、水素、不活性ガスなどが充填されたガスボンベ（図示略）などからなり、バーナ１０の後端部に、ガス供給管路（図示略）を介して接続されている。
そして、ガス制御部は、電磁バルブ、流量制御装置などからなり、上述のガス供給管路の中途に設けられており、流量制御装置により、ガスの流量または流速を制御する。
【００１７】
以下、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を説明する。
本発明の多孔質ガラス母材の製造方法では、まず、その軸周りに回転する出発部材の外周部に、例えば、バーナ１０の第１の噴出口２１からガラス原料ガスのＳｉＣｌ4、ＧｅＣｌ4など、および、添加ガスの酸素ガスまたは水素ガスを供給し、第２の噴出口２２から支燃性ガスの酸素ガスを供給し、第３の噴出口２３から不活性ガスのアルゴンガスを供給し、第４の噴出口２４からは可燃性ガスの水素ガスを供給し、第５の噴出口２５および第６の噴出口２６からは支燃性ガスの酸素ガスを供給し、バーナ１０の酸水素火炎中における加水分解反応により、ガラス微粒子を合成し、このガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積し、光ファイバ用多孔質母材を得る。
【００１８】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、第１の噴出口２１および第２の噴出口２２から供給されるガスを、組成の等しいガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスとするか、または、第１の噴出口２１または第２の噴出口２２から供給されるガスのうち、一方をガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスとし、他方を添加ガスとする。
そして、ガラス微粒子の堆積中に、ガラス微粒子の堆積時間の経過に伴なって増加する光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、第１の噴出口２１または第２の噴出口２２のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を１回以上変化させて、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにする。さらに、第１の噴出口２１から噴出されるガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、第１の噴出口２１および第２の噴出口２２から噴出される添加ガスの酸素ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、これらの比Ｖ１／Ｖ２を、ガラス微粒子の堆積の初期段階でＲｂとし、ガラス微粒子の堆積の終了段階でＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とする。ＲｂとＲｆのより好ましい関係は０．５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦２．０であり、さらに好ましくは０．８≦Ｒｂ／Ｒｆ≦１．２である。
【００１９】
このように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、バーナの隣接する２つの噴出口のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ＲｂとＲｆとの比率を大きく変化させないようにすれば、常に反応に過不足のない酸素ガスが、ガラス原料ガス周辺に存在するようになる。すなわち、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比が、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態となる。したがって、ガラス原料ガスが十分に反応するようになるから、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
【００２０】
さらに、添加ガスを、酸素ガスから水素ガスへ変えた場合も同様である。この場合、好ましいＲｂ、Ｒｆの値は、添加ガスが酸素ガスの場合とは必然的に異なるが、ＲｂとＲｆとの比率を、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階で大きく変化させないことが望ましいことは全く同様である。
【００２１】
なお、ガラス原料ガスに添加する添加ガスは、ガラス微粒子の生成反応に寄与するという観点から、上述のように酸素ガスまたは水素ガスのいずれかであることが好ましい。
また、光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられたバーナの構造は図１に示すような、その中心に、中心軸を同じくして設けられた３重のノズルを有する構造でも、図１１に示すような、その中心に、中心軸を同じくして設けられた２重ノズルを有する構造であっても、上述の条件を満たしていれば、どちらであってもよい。
【００２２】
以下、図１および図１１を用いて具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
なお、以下に示す実施例において、バーナの構造、ガスの流量、出発部材の大きさなどは、ここで示したものに限定されるものではない。また、この実施例をもって本発明が限定されるものでもない。
【００２３】
（実施例１）
直径３０ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円柱形の出発部材を、その軸周りに毎分３０回転させ、バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを複数個用いて、このバーナを出発部材の長手方向と平行に往復移動させながら、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。ガラス原料ガスの添加ガスには水素ガスを用い、第１の噴出口２１のみにガラス原料ガスを供給した。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表１および図２のように変化させた。
【００２４】
【表１】
【００２５】
（実施例２）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表２および図３のように変化させた。
【００２６】
【表２】
【００２７】
（実施例３）
バーナ端面の概略形状が図１１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには水素ガスを用い、第１の噴出口１のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表３および図４のように変化させた。
【００２８】
【表３】
【００２９】
（実施例４）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、第２の噴出口２２のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表４および図５のように変化させた。
【００３０】
【表４】
【００３１】
（実施例５）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用い、第１の噴出口２１およにび第２の噴出口２２にガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表５および図６のように変化させた。
【００３２】
【表５】
【００３３】
（比較例１）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表６および図７のように変化させた。
【００３４】
【表６】
【００３５】
（比較例２）
バーナ端面の概略形状が図１１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用い、第１の噴出口１のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表７および図８のように変化させた。
【００３６】
【表７】
【００３７】
（比較例３）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスに酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表８および図９のように変化させた。
【００３８】
【表８】
【００３９】
実施例１〜５および比較例１〜３におけるガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス微粒子の堆積効率の関係を図１０に示す。
図１０の結果から、第１の噴出口１１または第２の噴出口１２、あるいは、第１の噴出口１または第２の噴出口２のうち少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ＲｂとＲｆとの比率を大きく変化させないようにすれば、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、バーナの隣接する２つの噴出口のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ガラス原料ガスの総流量と添加ガスの総流量との比率を大きく変化させないようにするから、常に反応に過不足のない酸素ガスが、ガラス原料ガス周辺に存在するようになり、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比が、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態となる。したがって、ガラス原料ガスが十分に反応するようになるから、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置によれば、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比を、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態とすることができるから、ガラス原料ガスが十分に反応し、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられたバーナの一例を示す概略構成図である。
【図２】 実施例１において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図３】 実施例２において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図４】 実施例３において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図５】 実施例４において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図６】 実施例５において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図７】 比較例１において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図８】 比較例２において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図９】 比較例３において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図１０】 実施例１〜５および比較例１〜３におけるガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス微粒子の堆積効率の関係を示すグラフである。
【図１１】 光ファイバ用多孔質母材の製造に用いられるバーナの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０・・・バーナ、１１・・・第１のノズル、１２・・・第２のノズル、１３・・・第３のノズル、１４・・・第４のノズル、１５・・・第５のノズル、１６・・・第６のノズル、２１・・・第１の噴出口、２２・・・第２の噴出口、２３・・・第３の噴出口、２４・・・第４の噴出口、２５・・・第５の噴出口、２６・・・第６の噴出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸水素火炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を生成し、これを出発部材の外周部に堆積させる外付け法に適用される光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法の１つとしては、バーナからガラス原料ガスを、添加ガス、可燃性ガス、支燃性ガスとともに噴出し、ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応させてガラス微粒子（スート）を生成し、コアとなるガラス材を備えた円柱形の出発部材の外周部にガラス微粒子を堆積させて、複数層からなる多孔質層を形成して光ファイバ用多孔質母材を得て、これを電気炉中で脱水、焼結しながら透明ガラス化し光ファイバ母材を得る外付け法（ＯＶＤ法、Outside Vapor Phase Deposition）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高速通信の需要の増加に伴って、光ファイバの需要も年々増加してきている。そのため、光ファイバの価格を下げることが望まれている。そこで、このような要望に応えるためには、光ファイバの製造を高速化して製造時間を短縮し、光ファイバを一度に大量に製造して、製造コストを低減する必要がある。これを実現するためには、光ファイバの紡糸に供される光ファイバ母材を大型化する必要がある。
【０００４】
外付け法において、光ファイバ用多孔質母材の製造時間を短縮するには、例えば、ガラス微粒子の生成に供されるガラス原料ガスの流量を増加して、ガラス微粒子の堆積速度を速める方法がある。
しかしながら、単にガラス原料ガスの流量を増加しても、大型の光ファイバ母材を短時間に作製できるとは限らない。なぜならば、大型の光ファイバ母材を短時間に作製するためには、ガラス原料ガスの流量を多くしてガラス微粒子の堆積速度を速めると同時に、ガラス微粒子の堆積効率も高める必要があるからである。
ここで、ガラス微粒子の堆積効率とは、使用したガラス原料ガスが全て化学反応によってガラス微粒子に変化したと仮定したときのガラス微粒子の総量に対する、出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の総量の割合で定義するものである。また、堆積速度とは、単位時間当りに出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の重量で表されるものである。
【０００５】
一般に、ガラス微粒子を堆積する出発部材、または、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材（以下、「ターゲット部材」と記す。）の外径が細い場合、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を大きくすれば、ガラス微粒子の堆積効率の向上に有効である。これは、ターゲット部材の外径が細い場合、ガラス微粒子の慣性力を大きくし、ガラス微粒子が直接、ターゲット部材に当る確率を大きくすれば、堆積効率が向上するからである。
一方、ターゲット部材の外径が太い場合、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を小さくすれば、ガラス微粒子の堆積効率の向上に有効である。これは、ターゲット部材の外径が太い場合、ガラス原料ガスが反応する時間を長くし、生成したガラス微粒子を火炎中で拡散させることで、サーモフォレシス効果によるガラス微粒子の堆積効果が期待できるからである。
【０００６】
ところが、ターゲット部材の外径が細いときは、ガラス原料ガスの流速を上げるために、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流量を多くすると、この混合ガス中の添加ガスの比率が大きくなってしまう。このような状況下では、ターゲット部材に堆積されないガラス微粒子の量が多くなり、結果として、製造コストが増加する。
一方、ターゲット部材の外径が太いときは、ガラス原料ガスの流速を下げるために、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流量を少なくすると、この混合ガス中の添加ガスの比率が小さくなってしまう。このような状況下では、ガラス微粒子の生成量が少なくなり、ガラス微粒子の堆積に要する時間が長くなり、結果として、製造コストが増加する。
【０００７】
光ファイバ用多孔質母材の製造において、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスが同一の噴出口から噴出される場合、この混合ガスの流速を最適とするために、添加ガスの流量を決定すると、混合ガス中のガラス原料ガスと添加ガスの比率もそれに応じて決定される。
しかしながら、ガラス原料ガスの反応促進、堆積中のガラス微粒子の表面温度やかさ密度の大きさなどを考慮すると、添加ガスの流量を調整することによって、ガラス原料ガスの流量を最適量に設定することができるとは限らない。したがって、このような方法では、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができないこともある。
【０００８】
例えば、図１１に示すようなバーナを用いて、第１の噴出口１よりガラス原料ガスおよび添加ガス、第２の噴出口２より不活性ガス、第３の噴出口３より可燃性ガス、第４の噴出口４および第５の噴出口５、５、…より支燃性ガスを噴出して、光ファイバ用多孔質母材の製造を行なう光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、ターゲット部材の外径が細い場合、第１の噴出口１から噴出される添加ガスの流量が多くなり、ガラス微粒子の生成反応に寄与しない添加ガスが多くなる。一方、ターゲット部材の外径が太くなると、第１の噴出口１から噴出される添加ガスの流量が少なくなるため、ガラス原料ガスが十分に反応しなくなるという問題があった。
【０００９】
ところで、ガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスを、複数の噴出口から噴出する光ファイバ用多孔質母材の製造方法について、例えば、特開平１０−１０１３４３号公報に開示されている。また、添加ガスを、ガラス原料ガスが噴出される噴出口に隣接する噴出口から噴出する光ファイバ用多孔質母材の製造方法については、特開平１０−１６７７４８号公報に開示されている。
しかしながら、これらの光ファイバ用多孔質母材の製造方法では、各噴出口から噴出するガスの種類と流量の関係が例示されているにすぎず、ターゲット部材の外径が大きくなるに伴なって、ガスの流量を変化させる方法や、ガラス原料ガスと添加ガスの流量比を略一定に保つなどの方法については記載されていない。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、バーナの噴出口から噴出されるガラス原料ガスと添加ガスの流量をガラス微粒子堆積中に制御し、ガラス原料ガスと添加ガスの流量比を最適な状態として、ガラス微粒子の堆積効率を向上する光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
【００１１】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
なお、ここでガラス微粒子を堆積する初期段階とは、光ファイバ用多孔質母材の製造開始から、ガラス微粒子が総堆積量の５〜１５％程度堆積したときを示し、終了段階とは、ガラス微粒子が総堆積量の８５〜９５％程度堆積したときを示す。
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記添加ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を、前記中心の噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラ ス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする。
上記光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、製造中における前記原料ガス供給量を一定とすることが好ましい。
上記光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記添加ガスを、酸素または水素とすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置は、ガラス微粒子を生成するバーナと、このバーナにガラス原料ガス、可燃性ガス、支燃性ガスおよび不活性ガスを供給するガス供給源と、これらのガスの流量または流速を制御するガス制御部とから概略構成されている
【００１３】
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられているバーナの一例を示す概略構成図である。
このバーナ１０の端面において、その中心に第１のノズル１１が設けられ、この第１のノズル１１の周囲に、第１のノズル１１と中心軸を同じくして第２のノズル１２が設けられ、さらに、この第２のノズル１２の周囲に、第１のノズル１１と中心軸を同じくして第３のノズル１３が設けられ、以下、同様に、第４のノズル１４および第５のノズル１５が設けられている。また、第３のノズル１３と第４のノズル１４の間で、第１のノズル１１の同心円上には、複数個の内径および外径の等しい第６のノズル１６、１６、…が設けられている。
【００１４】
また、第１のノズル１１が第１の噴出口２１をなし、第１のノズル１１と第２のノズル１２の間の部分が第２の噴出口２２をなし、第２のノズル１２と第３のノズル１３の間の部分が第３の噴出口２３をなし、第３のノズル１３と第４のノズル１４の間の部分が第４の噴出口２４をなし、第４のノズル１４と第５のノズル１５の間の部分が第５の噴出口２５をなし、第６のノズル１６、１６、…が第６の噴出口２６、２６、…をなしている。
【００１５】
このバーナ１０は、外径４０〜６０ｍｍ程度の円筒形で、一般的には石英ガラスで形成されている。また、第１のノズル１１の内径は２．５〜６ｍｍ程度、第２のノズル１２の内径は４〜１０ｍｍ程度、第３のノズル１３の内径は６〜１５ｍｍ程度、第３のノズル１３の内径は６〜１５ｍｍ程度、第４のノズル１４の内径は２５〜４５ｍｍ程度、第５のノズル１５の内径は３５〜５５ｍｍ程度、第６のノズル１６の内径は１〜２ｍｍ程度となっている。また、第１のノズル１１の中心から、第６のノズル１６の中心までの距離は１０〜３０ｍｍ程度となっている。
バーナ１０を構成する各ノズルの内径を上記のような範囲とすることにより、後述の光ファイバ用多孔質母材の製造方法が可能となる。
【００１６】
さらに、ガス供給源は、ガラス原料ガス、酸素、水素、不活性ガスなどが充填されたガスボンベ（図示略）などからなり、バーナ１０の後端部に、ガス供給管路（図示略）を介して接続されている。
そして、ガス制御部は、電磁バルブ、流量制御装置などからなり、上述のガス供給管路の中途に設けられており、流量制御装置により、ガスの流量または流速を制御する。
【００１７】
以下、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を説明する。
本発明の多孔質ガラス母材の製造方法では、まず、その軸周りに回転する出発部材の外周部に、例えば、バーナ１０の第１の噴出口２１からガラス原料ガスのＳｉＣｌ4、ＧｅＣｌ4など、および、添加ガスの酸素ガスまたは水素ガスを供給し、第２の噴出口２２から支燃性ガスの酸素ガスを供給し、第３の噴出口２３から不活性ガスのアルゴンガスを供給し、第４の噴出口２４からは可燃性ガスの水素ガスを供給し、第５の噴出口２５および第６の噴出口２６からは支燃性ガスの酸素ガスを供給し、バーナ１０の酸水素火炎中における加水分解反応により、ガラス微粒子を合成し、このガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積し、光ファイバ用多孔質母材を得る。
【００１８】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、第１の噴出口２１および第２の噴出口２２から供給されるガスを、組成の等しいガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスとするか、または、第１の噴出口２１または第２の噴出口２２から供給されるガスのうち、一方をガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスとし、他方を添加ガスとする。
そして、ガラス微粒子の堆積中に、ガラス微粒子の堆積時間の経過に伴なって増加する光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、第１の噴出口２１または第２の噴出口２２のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を１回以上変化させて、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにする。さらに、第１の噴出口２１から噴出されるガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、第１の噴出口２１および第２の噴出口２２から噴出される添加ガスの酸素ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、これらの比Ｖ１／Ｖ２を、ガラス微粒子の堆積の初期段階でＲｂとし、ガラス微粒子の堆積の終了段階でＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とする。ＲｂとＲｆのより好ましい関係は０．５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦２．０であり、さらに好ましくは０．８≦Ｒｂ／Ｒｆ≦１．２である。
【００１９】
このように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法にあっては、バーナの隣接する２つの噴出口のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ＲｂとＲｆとの比率を大きく変化させないようにすれば、常に反応に過不足のない酸素ガスが、ガラス原料ガス周辺に存在するようになる。すなわち、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比が、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態となる。したがって、ガラス原料ガスが十分に反応するようになるから、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
【００２０】
さらに、添加ガスを、酸素ガスから水素ガスへ変えた場合も同様である。この場合、好ましいＲｂ、Ｒｆの値は、添加ガスが酸素ガスの場合とは必然的に異なるが、ＲｂとＲｆとの比率を、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階で大きく変化させないことが望ましいことは全く同様である。
【００２１】
なお、ガラス原料ガスに添加する添加ガスは、ガラス微粒子の生成反応に寄与するという観点から、上述のように酸素ガスまたは水素ガスのいずれかであることが好ましい。
また、光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられたバーナの構造は図１に示すような、その中心に、中心軸を同じくして設けられた３重のノズルを有する構造でも、図１１に示すような、その中心に、中心軸を同じくして設けられた２重ノズルを有する構造であっても、上述の条件を満たしていれば、どちらであってもよい。
【００２２】
以下、図１および図１１を用いて具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
なお、以下に示す実施例において、バーナの構造、ガスの流量、出発部材の大きさなどは、ここで示したものに限定されるものではない。また、この実施例をもって本発明が限定されるものでもない。
【００２３】
（実施例１）
直径３０ｍｍ、長さ１１００ｍｍの円柱形の出発部材を、その軸周りに毎分３０回転させ、バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを複数個用いて、このバーナを出発部材の長手方向と平行に往復移動させながら、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。ガラス原料ガスの添加ガスには水素ガスを用い、第１の噴出口２１のみにガラス原料ガスを供給した。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表１および図２のように変化させた。
【００２４】
【表１】
（実施例２）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表２および図３のように変化させた。
【００２６】
【表２】
（実施例３）
バーナ端面の概略形状が図１１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには水素ガスを用い、第１の噴出口１のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表３および図４のように変化させた。
【００２８】
【表３】
（実施例４）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、第２の噴出口２２のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表４および図５のように変化させた。
【００３０】
【表４】
（実施例５）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用い、第１の噴出口２１およにび第２の噴出口２２にガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表５および図６のように変化させた。
【００３２】
【表５】
（比較例１）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表６および図７のように変化させた。
【００３４】
【表６】
（比較例２）
バーナ端面の概略形状が図１１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスには酸素ガスを用い、第１の噴出口１のみにガラス原料ガスを供給した以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表７および図８のように変化させた。
【００３６】
【表７】
（比較例３）
バーナ端面の概略形状が図１に示したようなバーナを用い、ガラス原料ガスの添加ガスに酸素ガスを用いた以外は、実施例１と同様にして、出発部材の外周部にＳｉＯ2ガラス微粒子を堆積させた。バーナに供給するガスを、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、表８および図９のように変化させた。
【００３８】
【表８】
実施例１〜５および比較例１〜３におけるガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス微粒子の堆積効率の関係を図１０に示す。
図１０の結果から、第１の噴出口１１または第２の噴出口１２、あるいは、第１の噴出口１または第２の噴出口２のうち少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ＲｂとＲｆとの比率を大きく変化させないようにすれば、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができることが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、バーナの隣接する２つの噴出口のうち、少なくとも１つの噴出口から噴出されるガラス原料ガスおよび添加ガスの混合ガスの流速を、ガラス微粒子の堆積の初期段階で速く、終了段階で遅くなるようにし、かつ、ガラス微粒子の堆積の初期段階と終了段階において、ガラス原料ガスの総流量と添加ガスの総流量との比率を大きく変化させないようにするから、常に反応に過不足のない酸素ガスが、ガラス原料ガス周辺に存在するようになり、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比が、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態となる。したがって、ガラス原料ガスが十分に反応するようになるから、ガラス微粒子の堆積効率が向上する。
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置によれば、ガラス原料ガスと酸素ガスの流量比を、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径変化に応じて、常に最適な状態とすることができるから、ガラス原料ガスが十分に反応し、ガラス微粒子の堆積効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバ用多孔質母材製造用バーナ装置に備えられたバーナの一例を示す概略構成図である。
【図２】 実施例１において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図３】 実施例２において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図４】 実施例３において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図５】 実施例４において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図６】 実施例５において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図７】 比較例１において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図８】 比較例２において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図９】 比較例３において、ガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス原料ガスの総流量Ｖ１と添加ガスの総流量Ｖ２の比率との関係を示すグラフである。
【図１０】 実施例１〜５および比較例１〜３におけるガラス微粒子堆積中の光ファイバ用多孔質母材の外径と、ガラス微粒子の堆積効率の関係を示すグラフである。
【図１１】 光ファイバ用多孔質母材の製造に用いられるバーナの一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０・・・バーナ、１１・・・第１のノズル、１２・・・第２のノズル、１３・・・第３のノズル、１４・・・第４のノズル、１５・・・第５のノズル、１６・・・第６のノズル、２１・・・第１の噴出口、２２・・・第２の噴出口、２３・・・第３の噴出口、２４・・・第４の噴出口、２５・・・第５の噴出口、２６・・・第６の噴出口
Claims (5)
- 中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、
前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、
前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、
かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。 - 中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
前記バーナは、中心に前記添加ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、
前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を、
前記中心の噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記添加ガスの流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、
かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。 - 中心軸を同じくして配列された複数のノズルを備えたバーナに、ガラス原料ガスと、これに添加する添加ガスを導入し、該ガラス原料ガスを酸水素火炎中で火炎加水分解反応させてガラス微粒子を生成し、該ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積して光ファイバ用多孔質母材を得る光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
前記バーナは、中心に前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスの混合ガスを噴出するノズルを有し、該ノズルに隣接する前記ガラス原料ガスおよび前記添加ガスを噴出するノズルを有し、さらにこれらの外層に酸水素火炎を形成するためのガスを噴出するためのノズルを有し、
前記ガラス微粒子の堆積中に、前記出発部材の外径変化に伴って、前記２つの噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を、
前記中心の噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に減少させるように１回以上変化させ、かつ前記中心の噴出口に隣接する噴出口から噴出される前記ガラス原料ガスと前記添加ガスの合計の流量を単調に増加させるように１回以上変化させ、
かつ、前記ガラス原料ガスの流量をＶ１リットル／分とし、前記隣接する２つの噴出口 から噴出される添加ガスの総流量をＶ２リットル／分とし、前記ガラス微粒子の堆積の初期段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｂとし、前記ガラス微粒子の堆積の終了段階におけるＶ１／Ｖ２をＲｆとすると、ＲｂとＲｆの関係を０．２５≦Ｒｂ／Ｒｆ≦４．０とすることを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。 - 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
製造中における前記原料ガス供給量を一定とすることを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。 - 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
前記添加ガスを、酸素ガスまたは水素ガスとすることを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。
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