JP6353781B2 - 光ファイバ母材製造装置のガス供給ノズルとこれを使用した光ファイバ母材製造装置 - Google Patents
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Description
図1において、2はクラッドとなるガラス管(石英管)、3は石英管1の両端を把持するチャック、4は石英管1内にその一端部側からガラススート生成用の反応性ガス9a(原料ガス)を供給するためのガス供給ノズル、5はガス排気管、6はガラス管2を加熱するための加熱源(バーナー)、7はチャック3を支える支柱、8は支柱6を支えると共に、加熱源6が設置される基台である。
チャック3はガラス管2を回転可能とする構造をしており、加熱源6はガラス管2の長さ方向に往復移動できるよう基台8上に設けられている。
ガラス管2を回転させながら、加熱源6をガラス管2の長さ方向に往復移動させてガラス管2を加熱し、ガラス管2の一端部側からガラススート生成用の反応性ガス9aであるSiCl4 、GeCl4 、O2などを供給する。反応性ガスが加熱によって気相酸化反応を起こし、SiO2やGeO2などのガラス微粒子が生成する。このガラス微粒子はガラス管2の内壁に堆積し、透明ガラス化され、光ファイバ母材のコアとなるガラス層10が形成される。
と、反応性ガス9aの供給を停止し、加熱源6によりガラス管2を強熱し、ガラス管2を中心軸方向につぶして棒状の光ファイバ母材とする。
ガラス管2に供給する反応性ガスの成分、組成を変化させることにより、屈折率分布など、所望の特性を有する光ファイバ母材が得られることになる。
この増幅用光ファイバは高エネルギーを有するレーザに対する耐久性が要求されるため、石英ガラスが使用されることが多く、製造にはMCVD法が使用される。
コアに添加剤を入れるために複数の種類のガスを供給する方法として、特許文献2に記載の方法が知られている。特許文献2においては、加熱ヒータを中心軸として、間隔をおいて内側筒部と外側筒部を同心円状に設けることで、複数のガス流路が形成されたガス供給ノズルを使用し、反応性ガスであるSiCl4ガス、O2ガスと共に、添加剤ガスであるAlCl3ガスを供給して、ガラス層にAlを添加している。
付着量が多くなると、ガスの供給の妨げになる他、付着物がガス供給ノズル4から剥離する場合は、ガラス層の中に不純物として混入することもある。
特に、添加剤ガスも供給される場合は、添加剤も反応に関わることになり、反応生成物は単純なガラス微粒子とならないため、不純物としての悪影響が大きくなってしまう。
(1)内側筒部の先端部を飛び出させることにより、各ガスがガラス管に供給される位置が変化するため、外側筒部先端部から内側筒部先端部に掛けての範囲で、全てのガスが関係する反応が発生しにくくなり、ガス供給ノズル先端付近における反応生成物の付着を抑制することができる。
(2)これに伴い、ガラス層への不純物の混入も抑制できる。
(3)内側筒部の先端部が飛び出すことで、後述のキャップを容易に設けることが可能となり、このキャップが反応生成物の付着抑制効果を高めることができる。
図3において、11は加熱ヒータ、12は内側筒部、13は外側筒部、14は反応性ガス流路、15は添加剤ガス流路である。
本発明で特徴的なことは、内側筒部12の先端部を、外側筒部13の先端部より飛び出させたことである。
また加熱源6がガス供給ノズルに接近する際も、接近するのは内側筒部12の先端付近までであるので、領域Aに存在するガスは十分に加熱されず、領域Aにおいては反応が発生しにくい。
この結果、ガス供給ノズル先端付近への反応生成物の付着・堆積を抑制することができ、堆積が無くなることでガラス層への不純物混入も抑制できる。
内側筒部12の先端にキャップ16を設けることで、加熱源6が接近した際に特に反応が起きやすい領域付近での反応生成物の付着を抑制できる。
キャップ16の形状を先端先細りのテーパー状とすることで、反応性ガス流路14から供給されるガスと添加剤ガス流路15から供給されるガスとが、ガス供給ノズル先端付近で混合しにくくなり、ノズル先端付近における、各供給ガスが関わる不用意な反応を抑制することができる。
石英ガラス製のキャップ16とすることで、必要十分な耐熱性を確保でき、石英ガラス製光ファイバ母材の製造に用いられるMCVD装置においては、キャップ16の成分が不純物として母材に混入した場合でも、同系統の材料であるため、母材への悪影響を最小限に抑える効果も得ることができる。
なお、キャップ16の寸法は、内側筒部12の外径や、ガスの流量に応じて、適宜好ましいものとすれば良い。
内側筒部の先端には、基端部の内径が内側筒部の外径に略等しく、先端部の内径が内側筒部の外径の半分となっている、テーパー形状のシリカガラス製キャップを被せた。
図4に示されていない、MCVD法に必要な装置は、公知のものから適宜選択して使用する。
ガス中の成分濃度、ガス流量は、所望する光ファイバ母材の特性に応じて、適宜選択する。
2 ガラス管
3 チャック
4 ガス供給ノズル
5 ガス排気管
6 加熱源
7 支柱
8 基台
9a 反応性ガス
9b 添加剤ガス
10 ガラス層
11 加熱ヒータ
12 内側筒部
13 外側筒部
14 反応性ガス流路
15 添加剤ガス流路
16 キャップ
Claims (5)
- MCVD法によって光ファイバ母材を製造する装置に使用されるガス供給ノズルであって、該ガス供給ノズルは、加熱ヒータを中心軸として、間隔をおいて内側筒部と少なくとも1つの外側筒部を同心円状に設けることで、該加熱ヒータと該内側筒部との間の空間に形成されたガラススート生成用の反応性ガス流路と、該内側筒部と該外側筒部との間の空間に形成された添加剤ガス流路とがそれぞれ形成されており、該内側筒部の先端部は、該外側筒部の先端部より飛び出した位置に存在することを特徴とする、ガス供給ノズル。
- 該内側筒部の先端に、キャップが設けられていることを特徴とする、請求項1に記載のガス供給ノズル。
- 該キャップの先端が先細りのテーパー状になっていることを特徴とする、請求項2に記載のガス供給ノズル。
- 該キャップが石英ガラス製であることを特徴とする、請求項2または3に記載のガス供給ノズル。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のガス供給ノズルを使用した光ファイバ母材製造装置。
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