JPH0777968B2 - 光ファイバープリフォーム母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバープリフォーム母材の製造方法

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JPH0777968B2
JPH0777968B2 JP1031311A JP3131189A JPH0777968B2 JP H0777968 B2 JPH0777968 B2 JP H0777968B2 JP 1031311 A JP1031311 A JP 1031311A JP 3131189 A JP3131189 A JP 3131189A JP H0777968 B2 JPH0777968 B2 JP H0777968B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光ファイバプリフオーム母材の製造方法、特に
はガラス原料の火炎加水分解によるガラス微粒子の発生
を2本または2本以上のバーナーを使用して多孔質ガラ
ス母材を製造する方法に関するものである。
[従来の技術] 光ファイバプリフオーム母材の作成方法にはVAD法、OVD
法などが知られており、これは四塩化けい素などのガラ
ス原料を酸水素火炎バーナーに送り、火炎加水分解して
ガラス微粒子を発生させ、これをコア用ガラスからなる
出発部材に堆積させて多孔質ガラス母材を作り、ついで
これを脱水,焼結しガラス化して光ファイバ母材とする
方法で作られているが、この多孔質ガラス母材の生産性
向上を目的としてこのバーナーを2本または2本以上と
する方法が提案されている。
[解決すべき課題] しかし、上記したように2本または2本以上の複数本の
バーナーを用いてガラス原料の火炎加水分解を行なわせ
る場合、このバーナーの間隔を近づけすぎるとこのバー
ナー火炎が互いに干渉し合うために堆積量が低下し、2
本のバーナーを用いて2倍の原材料を送ったにもかかわ
らず、1本のバーナーまたは1.5本分の効果した得られ
なくなる。
一方、バーナーの間隔を離しすぎると、堆積速度は最大
値で変らなくなるにもかかわらず距離に限界のある装置
内では有効堆積長さが短かくなり、目標とするプリフオ
ームの長さが短かくなるという問題が生じていた。
[課題を解決するための手段] 本発明はこのような不利を解決した光ファイバープリフ
オーム母材の製造方法に関するものであり、これはガラ
ス原料を酸水素火炎バーナーで火炎加水分解させてガラ
ス微粒子を発生させ、これをコア用出発材料に堆積して
多孔質ガラス母材を作り、脱水,焼結しガラス化して光
ファイバ母材を製造するに当り、このバーナーを2本ま
たは2本以上とし該バーナーを並列にならべ、堆積中の
多孔質ガラス母材の表面における火炎の広がりが互いに
交わる交点を示すときのバーナー間隔を1とし、このバ
ーナー間隔が0.5倍から1.5倍の距離となる範囲に設定す
ることを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは2本または2本以上の複数の酸
水素火炎バーナーを使用してガラス原料を火炎加水分解
させ、ここに発生するガラス微粒子を出発部材に堆積し
て光ファイバ母材を製造する方法の合理化策について種
々検討した結果、複数本のバーナーの間隔を多孔質ガラ
ス母材の表面における火炎の広がりが互いに交わる交点
を示すときのバーナー間隔を基準とし、その0.5〜1.5倍
の距離とし、バーナー間隔の最大距離は多孔質ガラス母
材の最終径以下の範囲とすれば、並列に並んでいるバー
ナー群の無駄な距離を短縮することができ、限られた長
さ当りの生産速度を最大にすることができることを見出
し、これによれば効率よく目的とする光ファイバーを製
造することができることを確認して本発明を完成させ
た。
[作用] 以下、これを添付の図面にもとづいて詳述する。
第1図は本発明の方法における2本のバーナー位置を例
示した縦断面図、第2図はこの方法におけるバーナー間
隔とガラス微粒子堆積速度との関係グラフを示したもの
であり、第3図は1本のバーナー使用時の火炎の広がり
を示す縦断面図、第4図は2本のバーナー間隔が狭すぎ
るもの、また第5図は2本のバーナー間隔が広すぎるも
のの縦断面図を示したものである。
すなわち、第3図は公知の方法にしたがってガラス原料
を酸水素火炎バーナー11に供給し、ここで火炎加水分解
させてガラス微粒子を発生させ、これを出発部材12に堆
積させて多孔質ガラス母材13を作成するときにこの酸水
素火炎バーナー11を1本としてガラス原料を火炎加水分
解すると、このときの火炎14の広がりは第3図に示した
15の範囲となることが知られている。しかし、この場合
において第4図に示したように2本のバーナー11,11を
比較的接近して配置するとこの火炎14,14の火炎の広が
りは16,17に示したようになるが、この火炎14,14は互に
干渉し合うことになるのでこの境界18の部位においては
堆積が妨害し合い、ガラス微粒子の堆積速度が低下する
ことになる。また、この2本のバーナー11,11を使用す
る場合において、第5図に示したようにこの2本のバー
ナー11,11をバーナー相互間距離を長く分離配置するよ
うにすると、火炎14,14の火炎の広がりは19,20に示され
るようになるため、堆積効率は2本のバーナーが独立に
堆積するか、2倍の速度で堆積したことと同等になる
が、2本のバーナー距離が広くなった分だけターゲット
上の有効製品長は小さくなる。
しかし、本発明の方法にしたがって2本または2本以上
の複数本のバーナーを使用する場合において、この2本
のバーナー1,1の配置を第1図に示したようにバーナー
1,1の火炎2,2の広がりの交点以上で堆積することが堆積
収率を最も高めることができる。
しかし、バーナー間隔が大きくなりすぎると第6図に示
したようにこの間隔内の堆積は末端部に対してテーパー
をもち、均一な厚さを得ることはできない。そこで、バ
ーナー間隔を考慮に入れた総合合成速度は炎の広がり半
径の0.5〜1.5倍が最も生産速度の早くなることが判っ
た。
なお、この第1図の場合における2本のバーナー1,1の
間隔は火炎2,2の広がり半径が1倍であるが、これは目
的とする多孔質ガラス母材の最終径との関係において
は、この間隔が多孔質ガラス母材の最終径での炎の広が
り以上とすると有効長さが短かくなるという不利が生じ
るので、これは火炎2の広がり半径の1.5倍以下で最大
間隔が多孔質ガラス母材の最終径以下とする必要があ
る。
また、本発明の目的とする光ファイバ母材はこのように
して得た多孔質ガラス母材を1.300〜1,800℃に加熱し、
焼結してこれを透明ガラス化することによって得ること
ができるが、この透明ガラス化は公知の方法に準じて行
えばよく、本発明の方法によれば多孔質ガラス母材を効
率よく生産することができる。
[実施例] つぎに本発明の方法による実施例をあげる。
実施例1 同心円4重管酸水素火炎バーナーを2本使用し、各バー
ナーの内層第1層に四塩化けい素1.12l/分、第2層に水
素ガス3l/分、第3層にアルゴンガス0.6l/分、第4層に
酸素ガス6l/分を流し、この2本のバーナーの間隔を変
化させて外付法(OVD法)で石英ガラス棒上に四塩化け
い素の火炎加水分解で発生したガラス微粒子を堆積させ
て多孔質ガラス母材を作り、この重量増加から堆積速度
を計算したところ、バーナー間隔とガラス微粒子の堆積
速度との関係について第2図に示したような結果が得ら
れた。
なお、第2図における横軸のバーナー間隔は火炎の広が
り巾としたもの、縦軸のガラス微粒子の堆積速度は1本
のバーナーを使用したときの堆積速度を1としたもので
あり、このことからバーナーの間隔は火炎の広がり巾の
0.4倍以下ではその堆積速度が1.5本分の能力にも達せ
ず、効率のわるいこと、またバーナー間隔を火炎の広が
りの1倍以上とするとほぼ2本分の堆積が達成されるこ
とが確認された。なお、この実験においてはこのバーナ
ー間隔を多孔質ガラス母材の最終径以上とする有効製品
長が第8図(b)の通り急速に減少することを確認され
た。
実施例2 外径18mmΦの石英製4重管バーナーの中心に酸素キヤリ
ヤーガスを用いてSiCl4を搬送させ、外周から酸水素を
噴出させて四塩化珪素の気相加水分解を行った。一方外
径18mmΦ、長さ800mmLの石英棒に同径のダミー石英棒を
熔接し全体の芯を出しこれを水平に設置して、30rpmで
軸を中心に回転させた。
前記バーナー炎1本をこの石英棒の側面に衝突させて石
英棒にシリカ微粒子を堆積させ、石英棒の長さ方向に平
行にバーナーを移動させ、1層づつ外付法により多孔質
シリカガラススートを堆積させた。堆積のスタート時は
ガス量を抑え、最終的にはSiCl43l/分、O220l/分、H2
35l/分とし、スート外径115mmΦに達した時点で堆積を
終了したが、この時の平均堆積速度は120g/時であっ
た。
つぎに全く同じバーナー2本を並べ、ガス条件を等しく
して2倍の堆積速度が得られるバーナー間隔を調らべた
ところ、その結果は第1表に示したとおりであった。こ
の結果から、2本バーナーを用いる場合、バーナー間隔
を離していくと、堆積量は増加するが、各炎の拡がり半
径(r1+r2)以上では飽和し、ほぼ2倍となった。一方
長さ800mmと限定するとバーナー間隔を離すほど定常堆
積ゾーンの距離は減少し、バーナー間隔の2倍の長さを
1つの単位として非定常(形状が変っているコーン部)
部分が増加した(第7図参照)。2本以上のバーナーを
並べるにはバーナー間距離(2nr)とスート堆積距離
(L)の間にL/(2nr)≧5の関係が成立し、5以下で
は1本のバーナーより生産速度が低下する可能性がある
ので、原料も時間も人件費も2倍以上かかることになる
ことは明らかである。したがって、堆積効率を低下させ
ても生産速度を高められるバーナー間距離と、それ以上
離しても意味のない最大バーナー間隔は、 0.5<nr<1.5 が好ましく、かつ、堆積距離L/バーナー間距離(2nr)
≧5でなければならない事が分った(第8図参照)。
[発明の効果] 本発明によれば、2つの火炎の相互干渉もなくなるので
かさ密度の均一な多孔質ガラス母材を効率よく得ること
ができるという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法における2本のバーナー位置を示
した縦断面図、第2図はこの方法におけるバーナー間隔
とガラス微粒子の堆積速度との関係グラフを示したもの
であり、第3図は従来法による1本のバーナー使用時の
火炎の広がりを示す縦断面図、第4図は2本のバーナー
間隔が狭すぎるもの、また第5図、第7図はバーナー間
隔が広すぎるものの縦断面図、第6図は1本のバーナー
を左右に移動させたときの縦断面図を示したものであ
り、第8図は2本のバーナーを用いたときのバーナー間
隔と製品生産速度との関係グラフを示したものである。 1,11…酸水素火炎バーナー、2,14…火炎、3…ガラス微
粒子、4,12…出発部材、5,13…多孔質ガラス母材、15,1
6,17,19,20…火炎の広がり部分、18,21…境界部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス原料を酸水素火炎バーナーで火炎加
    水分解させてガラス微粒子を発生させ、これをコアガラ
    ス棒の出発材料に外付法で堆積して多孔質ガラス母材を
    作り、脱水,焼結しガラス化する光ファイバープリフォ
    ーム母材の製造方法において、このバーナーを2本また
    は2本以上とし該バーナーを並列にならべ、堆積中の多
    孔質ガラス母材の表面における火炎の広がりが互いに交
    わる交点を示すときのバーナー間隔を1とし、このバー
    ナー間隔が0.5倍から1.5倍の距離となる範囲に設置する
    ことを特徴とする光ファイバープリフォーム母材の製造
    方法。
  2. 【請求項2】最終スート径以下としたバーナー間隔で多
    孔質ガラス部材を作成することを特徴とする請求項1に
    記載の光ファイバープリフォーム母材の製造方法。
  3. 【請求項3】移動距離がバーナー間隔の少なくとも5倍
    以上である請求項1に記載の光ファイバープリフォーム
    母材の製造方法。
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