JPS62246836A - Method of forming soot for preform - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背■ 本発明は先導波路および光導波路母材（プリフォーム）
の製法とそれらの製品とに関し、とくにこのような製品
を気相堆積法で提供することに関する。[Detailed description of the invention] Behind the invention■ The present invention is directed to a leading waveguide and an optical waveguide base material (preform).
and their products, and in particular to providing such products by vapor deposition.

現在間も一般に用いられている光導波路の製法は、「ス
ート」と呼ばれるガラス質粒子の多孔質母材を形成する
ために、ガラス構成成分の炎内の分解を基礎としている
。「スート」母材は、高温で焼結することによりガラス
状に変えられる。これをＵプリフォーム」と叶ぶ。コア
部とクラッド部との所定の組合体（プリフォーム）は、
高温のもとて張力がかけられて所定の最終直径まで線引
ぎされる。The method of manufacturing optical waveguides that is still in common use today is based on the decomposition of glass components in a flame to form a porous matrix of glassy particles called "soot." The "soot" matrix is transformed into a glassy state by sintering at high temperatures. This comes true as ``U Preform''. A predetermined combination (preform) of the core part and cladding part is
The wire is drawn under tension at elevated temperatures to a predetermined final diameter.

光導波路の使用が増加するにつれて、通信システムに対
する技術的要求も一層増大してさた。現状の技術におい
て、ｌ　ｋｍあたり０．４ｄ　Ｂの（Ｍ号伝送損失、低
分散、および正確な遮断波長などの特性がしばしば要求
される。これらの因子は、不純物がきわめて少ないこと
と組織が均一で微泡が無いことに加えて、コア部とクラ
ッド部との形状と材質とにより定義される屈折率分布が
信頼できて予想どうりに制御されなければならないこと
を意味している。さらに当然ながら、使用される製法の
経済性も重要なので、基本コストと収率とは満足すべき
レベルでなければならない。As the use of optical waveguides increases, the technological demands on communication systems also increase. In current technology, properties such as transmission loss of 0.4 dB/km, low dispersion, and precise cut-off wavelength are often required. In addition to the absence of microbubbles, this means that the refractive index profile defined by the geometry and materials of the core and cladding must be reliably and predictably controlled. However, the economics of the process used is also important, so the basic cost and yield must be at a satisfactory level.

これらの因子からすると、従来使用されている製法は、
１つ以上の観点から満足すべきものではない。初期に広
く使用された方法はいわゆる［肉付法（内部気相堆積法
）」と呼ばれ、これは改良型化学ｊ「積法としても知ら
れ、この方法ではコア部のスート材料は特別に用意され
たシリカチューブの内部に堆積され、本体はガラス化の
後、線引きの□前または線引き中に内部を密にするため
に中実化される。中空シリカチューブを用意するのは費
用を要し、この方法により製作される母材寸法もｉｌｌ
約される。これに代って現在広く使用される他の方法に
は外付法（外部気相ｉｎ積法）があり、この方法は半径
方向堆積法である。外付法はマンドレル上への［１１と
、次の焼結前のマンドレル抜きとを必要とする。この操
作は微妙であり、母材の長さも制限される。１９７７年
頃、スートの連続堆積および母材製作として気相軸付法
（ＶＡＤ法）が発明された。この方法はＡ　ｃａｄｅｍ
ｉｃ　　ｐ　ｒｅｓｓ　　Ｉｎｃ、発行（１９８５年Ｔ
ｉｎｇｙｅ　　１１編）の本［Ｑ　ｐｔｉｃａｌ　　ｌ
”　１ｂｅｒ　　Ｃｏｍｓｕｎｉｃａｔｉｏｎ　（光フ
アイバ通信）　Ｊ　（７）Ｖｏｌ、　１　、　ｌＷ９７
ｍ以Ｗｋ（Ｄ　”ＦｉｂｅｒＦ　ａｂｒｉｃａｔｉｏｎ
　（光〕？イバの製造法）″に記載されている。この方
法は、中心垂直軸の回転ターゲットに向けてスート材料
の流れを当て、材料が中実円柱状に堆積されるにつれて
流れとターゲットとの間に相対軸方向運動を与えること
が特徴である。ＶＡＤ法（気相軸付法）におけるこの中
実円柱は連続焼結が可能で、もし必要ならばガラスの出
発ロッドを形成したり、また円柱の外形を横断して半径
方向にスート材料の流れを衝突させて、同軸スートクラ
ッドを同時に堆８にさせることも可能である。この製造
法は理論的には有利であるが、これから得られる利点も
多数の実際的因子や技術的ｆｌｉｌｌ限により阻害され
る。軸方向上向きスート材料の流れは、側部堆積を防止
するために側部から向けられねばならず、このために二
次空気流と特定形状の排気を使用し、あわせて正確なバ
ーナ制御が行われなければならない。さらに同時に半径
方向堆積が使用されるとなると、半径方向成長率を軸方
向成長率と同期させることもむずかしく、室内が不安定
だと軸方向成長率も均一でない。また両バーナが同一室
内にあるので両スート材籾流の混合は避けられず、コア
部とクラッド部との間に拡散境界層が存在する。Considering these factors, the conventionally used manufacturing method is
It is unsatisfactory from one or more points of view. The method that was widely used in the early days was the so-called ``filling method (internal vapor deposition method),'' which is also known as the ``build-up method.'' In this method, the soot material in the core is specially It is deposited inside a prepared silica tube, and the body is solidified after vitrification to make the interior dense before or during drawing.Preparing a hollow silica tube is expensive. However, the dimensions of the base material produced by this method are also ill.
guaranteed. Another method widely used today is the external deposition method, which is a radial deposition method. The external method requires [11] onto the mandrel and subsequent mandrel stripping before sintering. This operation is delicate and limits the length of the base material. Around 1977, the vapor deposition method (VAD method) was invented for continuous soot deposition and base material fabrication. This method is A cadem
Published by ic press Inc. (1985T
ingye 11 edition) book [Q pical l
"1ber Communication (Optical Fiber Communication) J (7) Vol. 1, lW97
m further Wk (D ”FiberF abduction
This method involves directing a flow of soot material toward a rotating target with a central vertical axis, and as the material is deposited into a solid cylinder, the flow and target This solid cylinder in the VAD method (vapor phase axial method) can be continuously sintered to form a glass starting rod if necessary. It is also possible to simultaneously deposit a coaxial soot cladding by impinging a flow of soot material radially across the contour of the cylinder. Although this manufacturing method is theoretically advantageous, it remains to be seen. The advantages obtained are also hampered by a number of practical factors and technical fill limitations: the axially upward flow of soot material must be directed from the side to prevent side deposition, and for this reason the secondary Accurate burner control must be performed using airflow and specific exhaust geometry, and if simultaneous radial deposition is used, the radial growth rate may be synchronized with the axial growth rate. If the chamber is unstable, the axial growth rate will not be uniform.Also, since both burners are in the same chamber, mixing of the paddy flows from both soot materials is unavoidable, resulting in a diffusion boundary layer between the core and cladding. exist.

ＶＡＤ法を実際に行なうときには、さらに基本的な制約
がある。参考文献および米国特許第４゜２２４．０４６
号に記載のように、最初の考え方は、スート材料の流れ
は同軸（＝０”　）でかつ垂直にすべきであるというこ
とであった。次の研究者は、堆積される円柱は垂直軸の
まわりに回転されるが、吹付は角は約４０度、成長のた
めの最大絶対角は６０度とすべきであることを提案して
いる（米国特許第４．３６７．０８５号）。さらに堆積
を制御するためには、スート材料の流れはレイノルズ数
約１００未満のＩＩ流とすることが必要と考えられてい
た。公表データによると、ガラス微粒子の堆積率はレイ
ノルズ数的３０−５０以上で落ち、約８０より大きいと
かなり減少する。これらの作業上の制約により、堆積速
度を上げてコストを減少することは実質的に不可能であ
る。When actually performing the VAD method, there are further fundamental restrictions. References and U.S. Patent No. 4°224.046
As described in the issue, the initial idea was that the flow of soot material should be coaxial (=0'') and vertical. However, Spray suggests that the angle should be approximately 40 degrees and the maximum absolute angle for growth should be 60 degrees (U.S. Pat. No. 4.367.085). In order to control the deposition, it was thought that the flow of soot material should be a II flow with a Reynolds number of less than about 100.According to published data, the deposition rate of glass particles is at a Reynolds number of 30-50 or higher. and decreases significantly above about 80. These operational constraints make it virtually impossible to increase deposition rates and reduce cost.

追加のクラッド部を重ねて設けるために、コア部および
クラッド部の軸方向Ｊ３よび半径方向の同期Ｎ積法が外
部スリーブと同時に使用されると、コスト面および性能
面の伯の障害が出てくる。コア半径（ａ　＞に対するク
ラッド厚さく１　）の比は作業面ど経済部との両方に重
要性を有する。比ｔ／ａを大きくすれば損失を低減可能
であるが、初期層の形成に最もコストがかかり、コア部
とクラッド部との形成にかかる法外なコストのためにこ
れは採用できない。さらに製造工程中に境界層にＯＨイ
オンが導入されるとこれは水分となり、水分は光の吸収
と直接比例するので、損失を低く維持するためには水酸
基イオン含有間を制限することが必要である。それにも
かかわらず、ＶＡＤ法を使用するたいていの製作者はコ
ア部とクラッド部のｔ　／ａ比の制限値を７として製作
し、この方法を低水酸基イオンスリーブチューブと組合
せている。コスト高は、成長率と寸法とが制限されるス
ート堆積部分と、特別に用意しなければならないスリー
ブ組込みとの両方に含まれる。これらの制約を取除くこ
とがとくに望まれる。If the axial J3 and radial synchronous N product method of the core and cladding is used simultaneously with the outer sleeve to provide additional cladding, significant cost and performance obstacles arise. come. The ratio of cladding thickness 1 to core radius (a > 1) has significance both in terms of working surface and economics. Although it is possible to reduce the loss by increasing the ratio t/a, this cannot be adopted because the formation of the initial layer is the most costly and the cost of forming the core and cladding is prohibitive. Additionally, when OH ions are introduced into the boundary layer during the manufacturing process, they become water, and since water is directly proportional to light absorption, it is necessary to limit the hydroxyl ion content to keep losses low. be. Nevertheless, most fabricators using the VAD method fabricate with a core to cladding t/a ratio limit of 7 and combine this method with low hydroxyl ion sleeve tubes. The high cost is included both in the soot deposition section, which is limited in growth rate and size, and in the sleeve installation, which must be specially prepared. It is particularly desirable to remove these constraints.

とくに高品質を得るために、米国特許第４，３７８．９
８５号に記載のような再堆積法すなわち「ハイブリッド
法」を使用することもまた既知である。この製造法にお
いては、外側クラッド部はスート層の追加で形成される
。この方法には、軸方向と半径方向との堆積の間におけ
る上記の同期化に問題がある。In order to obtain particularly high quality, U.S. Patent No. 4,378.9
It is also known to use redeposition or "hybrid methods" as described in No. 85. In this manufacturing method, the outer cladding is formed by adding a soot layer. This method suffers from the aforementioned synchronization problems between axial and radial deposition.

したがって、光導波路技術において、製品および性能の
進歩が一定して行われている一方で、微妙かつ複雑な相
互関係がそれ以後の改良を阻害している。上記のほかに
、信号伝送の性質は屈折率分布の形状により実質的に影
響を受ける。帯域幅電位が大きいとの理由で広く使用さ
れている単一モード伝送に対しては、ｔ　／ａ比を正確
に制御する必要があり、インターフェースは予想可能な
「準ステップ形」特性を与えるべきである。同時スート
堆積が用いられるＶＡＤ法は本来上記の特性を与えるこ
とができず、したがって遮断波長の大きな変動と分散特
性の劣化とがありうる。またファイバ内の水酸基含有量
を制御するために、スリーブ作業における水酸基イオン
混入は大きなｔ／ａ比の使用を必要とする。したがって
＃Ｊ造法は高価となり、その結果得られたファイバの性
質は十分とはいえないものとなる。Thus, while there are constant product and performance advances in optical waveguide technology, subtle and complex interrelationships inhibit further improvements. In addition to the above, the properties of signal transmission are substantially influenced by the shape of the refractive index profile. For single-mode transmission, which is widely used because of its large bandwidth potential, the t/a ratio needs to be precisely controlled and the interface should give a predictable "quasi-stepped" characteristic. It is. The VAD method in which simultaneous soot deposition is used cannot inherently provide the above characteristics, and therefore there may be large fluctuations in the cutoff wavelength and deterioration of the dispersion characteristics. Hydroxyl ion incorporation in the sleeving operation also requires the use of large t/a ratios to control the hydroxyl content within the fiber. Therefore, the #J manufacturing method is expensive, and the properties of the resulting fiber are not satisfactory.

発明の構成 本発明では、スート材料の堆積によりプリフォーム用ス
ートを形成する方法において、形成するスートの回転軸
が横方向に伸び、スート材料の流れが、１００より大き
いレイノルズ数となるような流速を右すると共に、前記
回転軸に対し６０度より大きい角度に保持されることを
特徴とする。According to the present invention, in a method of forming a soot for a preform by depositing a soot material, the rotational axis of the soot to be formed extends in the transverse direction, and the flow rate of the soot material is such that the soot material has a Reynolds number greater than 100. and is held at an angle greater than 60 degrees with respect to the rotation axis.

本発明による方法は、均一直径のコア部を形成するため
に、水平に回転する初期ターゲットに対し６０°を超え
る角度で、高速ではあるが層流のスート材料流を用いた
コア材料の軸付堆積法である。このとき所定のｔ／ａ比
を有する母材本体が形成されるまで、バスごとにクラッ
ド部の半径方向堆積が用いられる。この本体は、乾燥お
よび焼結後、十分な長さの先導波路まで直接線引きする
大きさとしてもよいし、または初期本体を乾燥し、焼結
し、線引ぎした後、さらに追加のクラッド部を形成し、
ガラス化し、次に最終寸法まで線引きしてもよい。The method according to the invention utilizes a fast but laminar flow of soot material at an angle greater than 60° relative to a horizontally rotating initial target to form a core of uniform diameter. It is a deposition method. Radial deposition of the cladding is then used bus by bus until a matrix body with a predetermined t/a ratio is formed. After drying and sintering, this body may be sized to draw directly to a full length leading waveguide, or after drying, sintering, and drawing the initial body, additional cladding sections may be added. form,
It may be vitrified and then drawn to final dimensions.

本発明の一実施例においては、コア部に、純粋シリカの
クラッド部より大きな屈折率をもたせることが可能であ
る。しかしながら本発明による他の実施例では、クラッ
ド部の屈折率を純粋シリカのコア部の屈折率より小さく
するため、クラッド部を焼結中フッ化することが可能で
ある。高い堆積速度と低いコストとにより形成されｔこ
ものからぎわめて長い光導波路が線引き可能なように、
大ぎな直径と大きな質ｍを有する母材の製造が可能であ
る。さらに、コア部の直径は適切に厳密にｉＩｉ＋制御
され、したがって、半径方向にＩＩされたクラッド部の
肉厚は長手方向に変化がない、Ｒ初にクラッド部を＃１
積するときにバーナ温度を低下することにより、屈折率
変動化物質の除去が最低にされる。その後、表面速度に
応じてバーナ温度を上昇することにより、密度はほぼ一
定に保持される。In one embodiment of the invention, the core can have a higher refractive index than the pure silica cladding. However, in other embodiments according to the invention, the cladding can be fluoridated during sintering to make the cladding have a lower refractive index than the pure silica core. High deposition rates and low cost allow extremely long optical waveguides to be drawn from thin structures.
It is possible to produce a base material with a large diameter and a large quality m. Furthermore, the diameter of the core part is properly and strictly controlled ii+, so that the wall thickness of the cladding part II in the radial direction does not change in the longitudinal direction.
By lowering the burner temperature during deposition, removal of index-altering substances is minimized. The density is then kept approximately constant by increasing the burner temperature depending on the surface speed.

本発明の方法のさらに特定の実施例においては、小さな
純粋シリカの出発部材を水平軸のまわりに回転しながら
、炎加水分解バーナにより、出発部材に対し６０度を超
える角変で、レイノルズ数が１００以上の範囲の速度に
てコア部用スート材料の流れを上方に向ける。過剰の粒
子物質は、衝突するスート材料の流れの径路に沿って、
垂直に離して設けられた排出口から排出される。最初に
球根性スート先端を形成するためにターゲットと成形コ
ア部が往復運動されるときには、バーナとスート材料の
流れとは中心軸に沿って保持される。In a more particular embodiment of the method of the invention, a small pure silica starting member is rotated about a horizontal axis while the Reynolds number is increased by means of a flame hydrolysis burner at an angular displacement of more than 60 degrees relative to the starting member. Direct the flow of core soot material upward at a speed in the range of 100 or higher. Excess particulate matter is carried along the path of the impinging soot material flow.
It is discharged from vertically spaced discharge ports. When the target and forming core are initially reciprocated to form a bulbous soot tip, the burner and soot material flow are maintained along the central axis.

次に、円柱状コア部の端部の位置を検知し、はぼ一定の
成長率を維持するために、引出し機構をオンオフにて調
節することにより、制御された速度で、スート先端は引
出される。その結果、この実施例では約２．５ｃｍとい
うほぼ一定の直径をもつコア部が得られる。たとえば３
５ｃｍという所定良さのスートコア部が形成されると、
少なくともコア半径の２倍の厚さまで半径方向堆積によ
り別個にスートクラッド部が追加される。所定半径方向
厚さまでクラッドを形成するめたに、スートのコア部は
、回転されながらクラッドバーナ上で前後に往復運動さ
れる。この製造順序により半径方向堆積を軸方向堆積と
同期させる必要はなく、また水Ｍ［イオンが少くて空洞
のないスートのコア部とクラッド部との境界面が形成さ
れる。両方の堆ｖ４丁程は低コストで高効率に実行可能
である。所定の肉厚に形成されたコア部とクラッド部と
は次に乾燥され、焼結することにより固化あるいはガラ
ス化され、線引きされ、切断されて、固化あるいはガラ
ス化された複合ロッドの直径の１／１０より大きい中間
棒が形成される。次に、これらのロッド（−次母材）に
さらにクラッド部が形成されるがその厚さは、さらに固
化あるいはガラス生後最終線引き先導波路内に所定遮断
波長特性が確立される厚さとする。たとえば直径１２５
ミクロンの光導波路の場合、コア部は代表例では９ミク
ロンで残りがクラッド部である。The soot tip is then withdrawn at a controlled speed by sensing the position of the end of the cylindrical core and adjusting the withdrawal mechanism on and off to maintain a more or less constant growth rate. Ru. The result is a core having a substantially constant diameter of approximately 2.5 cm in this example. For example 3
When a soot core portion with a predetermined thickness of 5 cm is formed,
Separate soot cladding is added by radial deposition to a thickness of at least twice the core radius. To form the cladding to a predetermined radial thickness, the core of the soot is rotated and reciprocated back and forth over the cladding burner. This manufacturing sequence eliminates the need to synchronize radial deposition with axial deposition and creates a soot core-cladding interface that is low in water M[ions and void-free. Both methods can be implemented at low cost and with high efficiency. The core portion and cladding portion formed to a predetermined thickness are then dried, solidified or vitrified by sintering, drawn, and cut to a diameter of 1 of the solidified or vitrified composite rod. An intermediate bar larger than /10 is formed. Next, a cladding portion is further formed on these rods (minus-order base material), and the thickness thereof is such that a predetermined cut-off wavelength characteristic is established in the guide waveguide after further solidification or final drawing of the glass. For example, diameter 125
In the case of a micron optical waveguide, the core portion is typically 9 microns, and the remainder is the cladding portion.

何中心を通る線上で幾何中心から５ｍｍ以下の距離だけ
離れ、幾何中心から横方向に５１１ｍ以下の距離だけ離
れている。A distance of 5 mm or less from the geometric center on a line passing through the center, and a distance of 511 m or less from the geometric center in the lateral direction.

なお、出発部材は、水平に対し多少傾斜された基準軸の
まわりに回転してもよい。この傾斜は、水平方向に対し
３０ｒ１以下である。Note that the starting member may rotate around a reference axis that is somewhat inclined with respect to the horizontal. This inclination is 30r1 or less with respect to the horizontal direction.

高い成長率、均一な密度および一定直径を得るためには
、成長するスートのコア部に対するスート材料の流れの
角度と衝突領域との関係、ならび他の因子がｍ要となる
。スート材料の流れはほぼ均一な断面であり、コア部の
２軸方向幾何中心から変位された軸に沿って導かれる。The relationship between the angle of flow of soot material and the impingement area with respect to the core of the growing soot, as well as other factors, are important in order to obtain high growth rates, uniform density and constant diameter. The flow of soot material is of substantially uniform cross-section and is directed along an axis displaced from the biaxial geometric center of the core.

コア部の端部Ｅに急速に堆積されたスート材料はコア部
が形成されるときに、均一形状である円柱状スート上に
やや凸状の先の丸い端部を形成する。さらにコア部は、
その半径方向および長さ方向にわたって密度がほぼ均一
である。The soot material rapidly deposited on the end E of the core forms a slightly convex, rounded end on the uniformly shaped cylindrical soot as the core is formed. Furthermore, the core part is
The density is approximately uniform throughout its radial and longitudinal directions.

本発明の他の実施例では、軸方向堆積コア部は直径がｌ
Ｃ１ｍというように小さく、クラッド部は厚さが約１３
ＣＩと比較的大きい。大型炉を用いた乾燥と焼結とによ
りガラス母材（プリフォーム）が形成され、このプリフ
ォームは所定の特性を有する単−七−ドの光導波路へ直
ｌ１ｌＩ！Ｊ引きが可能である。池の製造法においては
、グレーディエンド形屈折率の多モードファイバを（ワ
るために、コア堆積中作動因子が変化される。In another embodiment of the invention, the axially deposited core has a diameter of l.
It is as small as C1m, and the cladding part is approximately 13mm thick.
CI is relatively large. A glass preform (preform) is formed by drying and sintering using a large furnace, and this preform is directly connected to a single-seven-mode optical waveguide having predetermined characteristics. J pull is possible. In the pond fabrication process, the actuation factors are changed during core deposition to warp the graded-end index multimode fiber.

他の実施例によれば、シリカのコア部は速度の速い発生
角度の大きい技術により堆積され、次に乾燥され焼結さ
れる。シリカのクラッド部は所定厚さまで堆積されるが
、固化またはガラス化はフッ化剤の存在のもとで行われ
、フッ化剤はクラッド部内にのみ拡散して屈折率を所定
の命だけ低下させる。この方法により、１．５５ミクロ
ン波長で０．２ｄ　Ｂ／に―という低い伝送損失のフッ
化ケイ酸ファイバが製造された。According to another embodiment, the silica core is deposited by a high velocity, high incidence angle technique, then dried and sintered. The silica cladding is deposited to a predetermined thickness, but the solidification or vitrification takes place in the presence of a fluorinating agent, which diffuses only into the cladding and lowers the refractive index by a predetermined amount. . This method produced fluorosilicate fibers with transmission losses as low as 0.2 dB/- at 1.55 micron wavelength.

実施例の詳細な説明 第１図に示すように、本発明による装置の大部分の作業
部品は大きな囲いの堆積室１０内に装着される。第１の
泡立器１２は、シリカ化合物（この場合Ｓｉ　Ｃ１４）
のような精製前駆物質を含有するが、この泡立て器１２
は室１０の中でも外でもよい。シリカガラス前駆気相は
、搬送ガス、とくに酸素または他の適当な伯の物質を加
圧下で第１の泡立器１２内に送り込むことにより第１の
泡立器１２から噴出される。またこの場合具体的にはゲ
ルマニウム化合物ＧｅＣ１＜である精製前駆ドープ物！
１１（添加物質）を含有する第２の泡立て器１４が含ま
れる。DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, most of the working parts of the apparatus according to the invention are mounted within a large enclosed deposition chamber 10. The first whisk 12 is made of a silica compound (Si C14 in this case)
This whisker 12 contains purified precursors such as
may be inside or outside the chamber 10. The silica glass precursor gas phase is ejected from the first whisk 12 by feeding a carrier gas, in particular oxygen or other suitable substances, under pressure into the first whisk 12. In this case, specifically, the purified precursor dope is a germanium compound GeC1!
A second whisk 14 containing 11 (additional substances) is included.

ドープ前駆物買蒸気もまた０２　ｍ送体により第２の泡
立器１４から噴出される。０２　ＷＩ送休体中の弁１５
は、必要なときはこれを操作することにより第２の泡立
器１４を遮断可能である。気相流れ内の成分を形成する
同伴ガラスは、混合され、この実施例では、堆積領域に
対しほぼ固定位δに保持された第１のバーナ１６へ既知
のように送られて解離される。第１のバーナ１６は層流
のスート材料の流れ１７を発生し、スート材料の流れ１
７は水平回転軸に対し６５゛の傾斜角で上方に向けられ
る。レーザ１８からの細い光線ビームは鏡１９から光検
出器２０に偏向される。＄１１９の光線は後に述べるよ
うに、堆積材料の幾何中心軸と交差する角度をなしてい
る。しかしながら、スート材料の流れ１７は、幾何中心
に向けられてなく、後に詳述Ｊるように垂直方向および
水平方向ともに幾何中心からずれている。光線ビームは
付ＦｉＩ＆ｓ器から邪魔されないように水平または垂直
方向に対しである角度で中心軸と交差するように配置可
能で、図ではわかりやすくするために垂直位置から傾斜
したところだけを示している。スート材料の流れ１７内
の化学成分は４０　ｆｔ／　Ｓｅｃの流速であり、−５
他のガスは約２５　ｆｔ／ＳｅＣの流速である。ターゲ
ット領域の真上にある排気口２２は、ファン２５に通じ
る排気径路内のバタフライ弁２４により予設定されて、
約３００　ｆｔ／　ｇｉｉｎのガス流速でガスおよび衝
突しなかった粒子とを回収する。第１のバーナ１６に隣
接する端部バーナ２６は、堆積が開始される前に堆積点
の温度を所定高さにするのを補助する。弁２８は第１の
バーナ１６の使用を制御するために開開可能である。Dope precursor vapor is also ejected from the second whisk 14 by the O2m feeder. 02 Valve 15 during WI suspension
can shut off the second whisk 14 by operating this when necessary. The entrained glass forming the constituents in the gas phase stream is mixed and dissociated in a known manner by being sent to a first burner 16, which in this embodiment is held at a substantially fixed position δ relative to the deposition region. The first burner 16 generates a laminar soot material stream 17 and a soot material stream 1
7 is oriented upwardly at an angle of inclination of 65° to the horizontal axis of rotation. A narrow beam of light from laser 18 is deflected from mirror 19 to photodetector 20 . The $119 ray is at an angle intersecting the central geometric axis of the deposited material, as discussed below. However, the flow of soot material 17 is not directed toward the geometric center, but is offset from the geometric center both vertically and horizontally, as will be discussed in more detail below. The light beam can be positioned to intersect the central axis at an angle to the horizontal or vertical direction so as not to be obstructed by the FII&S instrument, and is shown only at an angle from the vertical position for clarity. . The chemical components in the soot material stream 17 are at a flow rate of 40 ft/Sec and -5
Other gases have a flow rate of about 25 ft/SeC. The exhaust port 22 directly above the target area is preset by a butterfly valve 24 in the exhaust path leading to the fan 25.
Collect the gas and unimpinged particles at a gas flow rate of about 300 ft/giin. An end burner 26 adjacent the first burner 16 assists in bringing the temperature of the deposition point to a predetermined height before deposition begins. Valve 28 is openable and openable to control the use of first burner 16 .

堆積室１０内には、基準軸に沿ってチャック３６上に比
較的長さの短かいシリカ種棒３４が中心に設けられる。Inside the deposition chamber 10, a relatively short silica seed rod 34 is centrally provided on a chuck 36 along the reference axis.

チｔｔツク３６と種棒３４とは、直線横移動機構４０上
に設けられた回転駆動機３８により、コア位置に対し１
０回回転弁の所定速度で回転される。コア堆積モードに
おいて光検出器２０から信号を受ける位置制御器４２は
、横移動ＩＩＩ構４０を一方向に所定速度で移動可能で
ある。The tick 36 and the seed rod 34 are moved by a rotary drive machine 38 provided on the linear lateral movement mechanism 40, so that the tick 36 and the seed rod 34 are moved 1 to 1 with respect to the core position.
It is rotated at a predetermined speed of the 0 rotation valve. A position controller 42 that receives a signal from the photodetector 20 in the core deposition mode is capable of moving the lateral movement III structure 40 in one direction at a predetermined speed.

位置制御器４２をバイパスすることにより、横移動機構
４０を任意の所定横移動長さにわたり所定速度で往復運
動を（ｉわせることが可能である。コア堆積モードにお
いて、種棒３４は最初短い距離にわたって往復運動をさ
せられ、その後位置制御を交番プながら一方向に移動さ
れる。横移動機構４０はまた、クラッド部の堆積のため
にこの場合的４０ｃｍというほぼ全長を往復運動が可能
である。By bypassing the position controller 42, it is possible to cause the traverse mechanism 40 to reciprocate at a predetermined speed over any predetermined traverse length. In the core deposition mode, the seed rod 34 is initially short. It is reciprocated over a distance and then moved in one direction with alternating position control. The lateral movement mechanism 40 is also capable of reciprocating over almost its entire length, in this case 40 cm, for cladding deposition. .

堆積室１０内で、基準軸に沿って種棒３４から離して、
クラッド部の堆積のために別個に、第２のバーナ５０が
使用される。弁５２を開けると、この場合純粋シリカで
ある粒子形成化合物が、０２搬送ガスにより第１の泡立
器１２から第２のバーナに５０に送られる。水平基準軸
に直角に向けられる第２のスート材料流５５が後に発生
される。In the deposition chamber 10, apart from the seed rod 34 along the reference axis,
Separately, a second burner 50 is used for depositing the cladding. When the valve 52 is opened, the particle-forming compound, in this case pure silica, is conveyed from the first whisk 12 to the second burner 50 by the 02 carrier gas. A second soot material stream 55 is subsequently generated which is directed perpendicular to the horizontal reference axis.

光尋波路母材のためのコア部すなわち出発ロッドの形成
は、はとんど従来のＶＡＤ技術から出発している。まず
堆積室１０が清浄化され、種棒３４Ｂチヤツク３６に装
着され、回転軸上に中心が合わされる。第１のバ〜す１
６は、位置制御の問、堆８％材料の先端を決定するレー
ザビームとの関係で位冒決めされる。次に第１のバーナ
１６が点火され、排気速度が維持され、条件が安定して
から駆動機３８により種棒３４が約２０回転／分で回転
され、コア粒子を含有する第１のスート材料流１７の径
路内に前進される。スート材Ｆｌ流１７は種棒３４の先
端およびその付近に大きな入射角をなして衝突し、種棒
３４は約４５ｃｎ／ｈｒの速度で前後に振動させられる
。種棒３４の自由端上で約２ＣＩの長さに球根状出発光
ｉ６０が成長する。十分な物質が第１積されると、この
球根状先端６０はコア部６２の成長のための適当な基盤
すなわちアンカーを形成する。なお、スートのコア部は
特にスートコア部ということもある。The formation of the core or starting rod for the optical waveguide base material mostly proceeds from conventional VAD techniques. First, the deposition chamber 10 is cleaned, mounted on the chuck 36 of the seed rod 34B, and centered on the axis of rotation. 1st bus 1
6 is determined in relation to the laser beam that determines the tip of the deposited 8% material for position control. The first burner 16 is then ignited, the pumping speed is maintained, and once conditions have stabilized, the seed rod 34 is rotated by the driver 38 at about 20 revolutions per minute to remove the first soot material containing core particles. is advanced into the path of stream 17. The soot material Fl flow 17 impinges on the tip of the seed rod 34 and its vicinity at a large angle of incidence, and the seed rod 34 is vibrated back and forth at a speed of about 45 cn/hr. A bulbous starting beam i60 grows on the free end of the seed rod 34 to a length of about 2 CI. When sufficient material is first deposited, this bulbous tip 60 forms a suitable base or anchor for the growth of the core portion 62. Note that the core portion of soot is sometimes referred to as a soot core portion.

スートコア部６２の軸方向成長は、位置制ｍ器４２が最
初に一定引出し速度１２ｃｍ／ｈｒを与えることで開始
される。最初のスート材料の流れ１７は球根状スタート
先端６０の端部に噴射され、コア部６２の最初の部分を
形成する。スート材料の流れの化学成分は４０　ｆｔ／
　ｓｅｃの流速を、他のガスは２５　ｒｔ／ｓｅｃの流
速を右してスート材料流１７の流動は層流であり、レイ
ノルズ数は約１０００であって堆積速度は約０．１４ｇ
ｒ／ｗｉｎである。The axial growth of the soot core portion 62 is initiated by the position controller 42 initially applying a constant withdrawal speed of 12 cm/hr. An initial stream of soot material 17 is injected into the end of the bulbous starting tip 60 to form the initial portion of the core portion 62 . The chemical composition of the soot material stream is 40 ft/
The flow rate of the soot material stream 17 is laminar, with a flow rate of 25 rt/sec for the other gases, a Reynolds number of about 1000, and a deposition rate of about 0.14 g.
r/win.

上向きの高流速にはある程度の過剰噴射を伴なうが、コ
ア部６２をバイパスするガスは高温ガスの上昇自然対流
傾向に助１ノられて排出口２２から排出される。コア部
６２の堆積が開始されると、１２　ｃｍ／　ｈｒの引出
し速度はコア部６２の成長率よりやや早いが、球根状出
発先端６０上の成長は均衡している。次に位１！ｖ１１
１１器４２はサーボモードに切換えられ、レーザビーム
はコア部６２の自由端部の幾何中心と交差する。物質が
堆積されるときコア部６２の自由端部を一定位置に保持
するようにコア部６２を引出すことにより、位ｒ１１ａ
ｉ＋制御器４２は光検出器２０からの信号に応答する。Although the high upward flow rate is accompanied by some over-injection, the gas bypassing the core section 62 is assisted by the upward natural convection tendency of the hot gas and is discharged from the outlet 22. Once deposition of the core 62 begins, the withdrawal rate of 12 cm/hr is slightly faster than the growth rate of the core 62, but the growth on the bulbous starting tip 60 is balanced. Next 1st place! v11
11 device 42 is switched to servo mode and the laser beam intersects the geometric center of the free end of core section 62. By withdrawing the core portion 62 so as to hold the free end of the core portion 62 in a fixed position as material is deposited, the position r11a is
i+ controller 42 is responsive to signals from photodetector 20.

直径が約２．５ＣＩｌｌの母材を形成するために、これ
により６ないし８　Ｃ１／　ｈｒの非定常引出し速度が
形成される。To form a parent material with a diameter of approximately 2.5 CIll, this creates an unsteady withdrawal rate of 6 to 8 C1/hr.

コア部６２は成長を継続し、２０ｃｍ（通常は２０〜３
３ｃｍの範囲）を超える全長となるまで横移動機１ｆ４
４０によりコア部６２は引出される。この不連続作業は
、粒子とガスとを相互混合をなすことなく、また工程を
同期化することなく行われるので、よりよい全体ｕＩＩ
ｌｌが可能となる。The core part 62 continues to grow and grows to 20 cm (usually 20 to 3
Lateral mover 1f4 until the total length exceeds 3cm range)
40, the core portion 62 is pulled out. This discontinuous operation is carried out without intermixing particles and gases and without synchronizing the process, resulting in a better overall uII
ll becomes possible.

所定長ざのコア部６２が形成されると、第１のバーナ１
６は消火され、第２のバーナ５０が点火され安定化され
る。次に横移動機構４０は、第２のバーナ５０に対向さ
せながらコア部６２を全長にわたり往復運動させるよう
に作動される。コア部６２は回転駆動装置３８により２
０回回転弁の速度で回転され、第２のバーナ５０はコア
部６２の回転軸から約１７．５ｃｍのほぼ一定距離に保
持される。次に横移動機構４０を約２５０ｃｓ／ｈｒの
速度で移動することにより、コア部６２は第２のクラッ
ドスート材料の流れ５５に対し相対的に水平軸に沿って
前後に移動される。純粋シリカスート粒子の堆積は、第
１の泡立器１２からの搬送ガス同伴気相の炎加水分解に
より得られる約２．５ｇ＋７＋ｇｉｎの平均速度で行わ
れろ。約５１厚さの薄い接触層がコアＰ！Ｉ６２上に堆
積されるまで、最初の１５分の作業時間の間ガス／酸素
流速を徐々に増大させることにより、コア部６２の表面
における堆″！？４温度は標準作業レベルまで徐々に上
界される。これにより温度が低くできるのでスートコア
部６２からのゲルマニウムの除去は回避されるが、温度
が低くても最初にｉｌｔ積されたクラッド粒子は、コア
スートの表面に強固に結合する。コア部６２の直径が正
確に一定に保持されない限り表面は長手方向に波を打つ
が、クラッドはまたこのコア部６２の表面の変化にも完
全に一致する。このようにコア部６２と、完全に形成さ
れた外側クラッド部６４との間の境界層は、はぼ一定の
特性ときわめて低い湿分含有量とを有するきわめて薄い
遷移層の性質を有するが、この因子は、最終光導波路の
屈折率分（Ｉｉと水Ｍ基イオン含品とに対してかなり重
質である。Once the core portion 62 of a predetermined length is formed, the first burner 1
6 is extinguished, and the second burner 50 is ignited and stabilized. Next, the lateral movement mechanism 40 is operated to reciprocate the core portion 62 over its entire length while facing the second burner 50 . The core portion 62 is rotated by the rotary drive device 38.
Rotated at a zero rotation valve speed, the second burner 50 is maintained at a substantially constant distance of approximately 17.5 cm from the axis of rotation of the core portion 62. The core portion 62 is then moved back and forth along the horizontal axis relative to the second clad soot material flow 55 by moving the lateral movement mechanism 40 at a rate of about 250 cs/hr. Deposition of pure silica soot particles is carried out at an average rate of about 2.5 g+7+gin obtained by flame hydrolysis of the gas phase entrained by the carrier gas from the first bubbler 12. The thin contact layer with a thickness of about 51 cm is the core P! By gradually increasing the gas/oxygen flow rate during the first 15 minutes of operation time, the deposition temperature at the surface of the core section 62 is gradually raised to normal operating levels until the I62 is deposited on the core section 62. This allows the temperature to be lowered, thereby avoiding the removal of germanium from the soot core portion 62, but even at the lower temperature, the clad particles that are initially deposited are firmly bonded to the surface of the core soot.The core portion Unless the diameter of the core 62 is held exactly constant, the surface will wave in the longitudinal direction, but the cladding will also perfectly conform to this variation in the surface of the core 62. The boundary layer between the outer cladding 64 and the outer cladding 64 is in the nature of a very thin transition layer with approximately constant properties and a very low moisture content, a factor which depends on the refractive index of the final optical waveguide. (It is quite heavy compared to Ii and water M group ion-containing products.

クラッド部６５の堆積は、約１０．５ｃｍの最終直径が
１７られて、この実施例で、クラッド厚さく［）のコア
半径＜ａ　＞に対する比が２：１となるまで継続される
。このスート母材は、３５Ｃｌｌｆｉさで約５５０（Ｊ
ｒ’の質１を有し、内部に不連続部は存（［シない。ク
ラッド部が追加されるとき、表面速度は増加するが、そ
の増加速度は半径の増加とともに減少する。密度をほぼ
一定に維持するように、一般に表面速度に対応して時間
と共にバーナ温度が増加される。Deposition of the cladding portion 65 is continued until a final diameter 17 of about 10.5 cm is obtained, giving a ratio of cladding thickness [) to core radius <a> of 2:1 in this example. This soot base material has a thickness of 35 Cllfi and is approximately 550 (J
r' has quality 1, and there is no internal discontinuity. When the cladding is added, the surface velocity increases, but the rate of increase decreases with increasing radius. The burner temperature is increased over time, generally corresponding to the surface speed, so as to remain constant.

第２図に示す製造工程によると、スート母材はまず１１
５０℃の親水性（ここでは塩素）雰囲気で乾燥され、次
に１４５０℃の塩素雰囲気で直径約３．８ｃｍの透明ガ
ラスロッド母材に焼結される。According to the manufacturing process shown in Figure 2, the soot base material is first
It is dried in a hydrophilic (here chlorine) atmosphere at 50°C and then sintered in a chlorine atmosphere at 1450°C into a transparent glass rod matrix approximately 3.8 cm in diameter.

次にガラスロッド母材は２０００℃のほぼ無水の炉内雰
囲気で、直径約９−の出発ロッドに線引ぎされる。これ
らのガラス質ロッドは乾燥され焼結された製品の直径の
１７１０以上である。出発ロッドは全長約１５０ｃｍの
使用可能ロッドを形成するが、これは通常４０４０−５
Ｑ長さに分割される。ロッドは、屈折率分布、クラッド
対コア直径比およびガラス品質について検査される。適
当な特性を有するこれらの個々のロッドの端部にハンド
ルが装着され、これらの外部が清浄にされる。The glass rod preform is then drawn in a nearly anhydrous furnace atmosphere at 2000 DEG C. into starting rods having a diameter of about 9 mm. These vitreous rods are over 1710 mm in diameter of the dried and sintered product. The starting rod forms a usable rod with a total length of approximately 150 cm, which is typically 4040-5.
It is divided into Q lengths. The rods are inspected for refractive index distribution, cladding to core diameter ratio and glass quality. Handles are attached to the ends of these individual rods with appropriate properties to clean their exteriors.

ｔ／ａ比が約２以上の場合、母材は酸素炎の中で往復運
動および回転運動が与えられて火炎研磨されて、さらに
クラッド部を設けるための清浄面が提供される。ｔ／ａ
比が約１の場合は乾燥エツチングで清浄にされる。When the t/a ratio is greater than or equal to about 2, the base material is subjected to reciprocating and rotational motion in an oxygen flame and flame polished to provide a clean surface for further cladding. t/a
If the ratio is about 1, it is cleaned by dry etching.

第２のクラッド工程において、最初のガラス買母材ロッ
ドは、再び第２のバーナ５０の正面で回転されながら往
復運動がなされて、翰引きロンド上に１１ｃｍ厚さの別
のクラッド部が形成される。In the second cladding step, the first glass base material rod is again rotated in front of the second burner 50 and reciprocated to form another 11 cm thick cladding portion on the wire rod. Ru.

適当な直径に成形されると、再堆積されたロッドは次に
前と同様に乾燥され焼結されて直径約５゜５０−の最終
ファイバ母材が形成される。たいていの製造者は自分自
身の光導波路を線引きすることを好むので、このような
母材はそれ自身商業製品である。光導波路を形成するた
めに、母材０ツドは通常のように、１３００ａ＋１波長
の作業用に最終ファイバ直径１２５μｍに線引きされる
。シリカ−ゲルマニウムコアとシリカクラッドとを有す
るこれらの光導波路ファイバは、ｔ／ａ比が約１３、伝
送損失が１　、０ｄ　Ｂ／ｌｖ未満（代表例では０゜４
ｄ　Ｂ／ｋｌｌｌ）　、および１２８５−１３３Ｏｎ−
（７）Ｉｉ囲の波長において分散が３　、５　ｐｓ／　
ｎａｐ／　ｋｇｅ未満であるψ−モードファイバである
。Once formed to the appropriate diameter, the redeposited rod is then dried and sintered as before to form a final fiber preform approximately 5.5° in diameter. Such a matrix is itself a commercial product, since most manufacturers prefer to draw their own optical waveguides. To form the optical waveguide, the parent material is conventionally drawn to a final fiber diameter of 125 μm for 1300a+1 wavelength operation. These optical waveguide fibers with a silica-germanium core and a silica cladding have a t/a ratio of about 13, a transmission loss of 1, and less than 0 dB/lv (typically 0°4
dB/kllll), and 1285-133On-
(7) Dispersion at wavelengths in the Ii range is 3,5 ps/
It is a ψ-mode fiber with less than nap/kge.

高速かつ大きな入射角のスート材料の流れを用いて、高
成長率と、均一スート堆積と、および制御直径とを得る
には、複数の複雑な因子を考慮しなければならない。To obtain high growth rates, uniform soot deposition, and controlled diameters using high velocity and large angle of incidence flow of soot material, multiple complex factors must be considered.

さて第３図および第４図を参照すると、理想的なコア部
６２は、その端部がやや凸型で、はぼ一定の直径りを有
することが好ましい。コア部６２の前方端面の幾何学中
心は、コア部６２の成長を測定するのに使用されるレー
ザビームのターゲット点である。これは対称点であり、
本質的には対称点を追跡すべきではあるが、本発明によ
るコア堆積ではその代りに、化学成分流れの中心は′Ｍ
３図かられかるように基準軸に沿って幾何中心から外れ
、第４図からもわかるように水平方向にもずれている。Referring now to FIGS. 3 and 4, an ideal core 62 would preferably have slightly convex ends and a fairly constant diameter. The geometric center of the front end face of the core section 62 is the target point of the laser beam used to measure the growth of the core section 62. This is a point of symmetry,
Although essentially a point of symmetry should be tracked, in core deposition according to the present invention, the center of chemical component flow is instead
As can be seen in Figure 3, it deviates from the geometric center along the reference axis, and as can be seen in Figure 4, it also deviates in the horizontal direction.

スート材料の流れ１７からの過剰噴射は図ではよくわか
らないが、ターゲット領域およびそれを過ぎた後の流動
パターンが重要である。Although the over-injection from the soot material stream 17 is not clearly visible in the diagram, the flow pattern in and beyond the target area is important.

直接衝突領域を過ぎた後のスートの上向き径路に沿って
、流れが排出口２２の方向に吸引される眞に、流れはあ
る距離だけコア部２６の凸端面に沿って流動する。この
流れはまた、はじめに衝突領域においていくらか拡散さ
れる。堆積は、スート材料の流れに隣接するこの弧に沿
って、直接衝突領域より温度が低いさらに下流側で行わ
れる。Along the upward path of the soot after passing the direct impingement area, the flow flows along the convex end surface of the core portion 26 for a distance just as the flow is drawn in the direction of the outlet 22 . This flow is also initially somewhat diffused in the collision region. Deposition occurs further downstream along this arc adjacent to the flow of soot material and at a lower temperature than the direct impingement area.

スート材料の流れ１７の中心は、コア部６２の前方端縁
面および幾何中心から、基準軸上で距離ｄだけ内方に離
れた点にある。このことは、第３図および第４図かられ
かるように、スート材料の流れの真の中心は基準軸の下
方にあることを意味する。スート材料の流れ１７の噴出
源と、幾何中心を通るスート材料の流れへの垂直線との
間隔は４．８７５”　　（１３，４ｃｍ）である。基準
軸上に沿って、コア部面上の幾何中心と、スート材料の
流れ１７の中心線の基準軸との交点との間の距離ｄが１
／８″　（０，３１３ｃ＋＋＋）のとき最適成長率が得
られることがわかった。スート材料の流れ１７の中心が
同じ角度を保持して幾何中心に向けられると、形状はほ
とんど類似していても成長率は無に等しい。もし角度を
同一に保持したまま距ｊｌｄが大き過ぎると、コア部は
軟らかい外側層を有し、割れを発生すると共に屈折率分
布を悪くする。The center of the flow 17 of soot material is at a point on the reference axis inwardly spaced a distance d from the front edge surface and the geometric center of the core portion 62 . This means that the true center of soot material flow is below the reference axis, as can be seen from FIGS. 3 and 4. The spacing between the source of the soot material stream 17 and a line perpendicular to the soot material flow through the geometric center is 4.875" (13,4 cm). The distance d between the geometric center and the intersection of the center line of the soot material flow 17 with the reference axis is 1
/8″ (0,313c+++). It was found that the optimum growth rate is obtained when the soot material flow 17 is directed to the geometric center, keeping the same angle, even though the shapes are almost similar. The growth rate is equal to nothing. If the distance jld is too large while keeping the angle the same, the core will have a soft outer layer, which will cause cracks and deteriorate the refractive index distribution.

コア部６２の自由端部形状は、第３図のように、形状は
点線で示すように凹型となり成長率は急激ρ に低下する。もし角度８が最適値より大きいと、コア部
６２の端縁は一点ｔａ線で示すように平坦になり、直径
と成長率とは実質的に低下する。As shown in FIG. 3, the free end of the core portion 62 has a concave shape as shown by the dotted line, and the growth rate rapidly decreases to ρ. If the angle 8 is larger than the optimum value, the edge of the core portion 62 will become flat as shown by the point ta line, and the diameter and growth rate will be substantially reduced.

またとくに第４図かられかるように、コア部６２の密度
分布Ｊ３よび屈折率分布は、コアｉ６２の幾何中心に対
するスート材料流１７の中心の水平方向ずれ（ｔ　’）
によりさらに制御される。この実施例と条件とに対して
、距１（ｔ）は０．５ＣＩ以下が良＜　０　、３５　ｃ
ｍ　（０，１３８”　）が最適のようである。第５図で
わかるように、［がｉ適のときは、屈折率分布はコア部
の端縁できり立つ側部を有し、コア部断面にわたりほぼ
一定の値を有する。もしｔの値−０であると、屈折率の
値はコア部中心から両側へ低下しく一点鎖線）、一方も
しｔが最適値より大きいと（点線）、屈折率分布はコア
部端縁付近で高い値を示す。偏位が実質的に大きいとき
は、いずれの条件も許容できない。In particular, as can be seen from FIG. 4, the density distribution J3 and refractive index distribution of the core portion 62 are determined by the horizontal deviation (t') of the center of the soot material flow 17 with respect to the geometric center of the core i62.
further controlled by For this example and conditions, the distance 1(t) should be less than or equal to 0.5 CI < 0, 35 c
m (0,138") seems to be optimal. As can be seen in FIG. It has a nearly constant value over the cross section. If the value of t is −0, the value of the refractive index decreases from the center of the core to both sides (dotted line), while if t is larger than the optimal value (dotted line), the refractive index decreases from the center to both sides (dotted line). The rate distribution exhibits high values near the edges of the core.Neither condition is acceptable when the excursion is substantially large.

スート材料の流れ間隔と、化学成分および他のガスに対
するガス流れとが上記の条件にあって、引出し速度にサ
ーボｕｌｔｌｌを使用した場合、本方法は堆積速度的０
．１４ｏｒ／１ｇ１ｎでほぼ一定の成長率が得られる。When the soot material flow spacing and gas flow for chemical components and other gases are in the conditions described above, and when the withdrawal speed is servo ultll, the method can achieve zero deposition rate.
．． A substantially constant growth rate can be obtained with 14or/1g1n.

レイノルズ数は約１０００であるが、いずれの場合も実
質的に８０より大で、スート流内の流動は層流である。The Reynolds number is approximately 1000, but in all cases substantially greater than 80, and the flow within the soot stream is laminar.

このような、コア部とクラッド部との間にスート／スー
ト境界層を有するように本体が形成されるように、高品
質のコア部と出発Ｏラドとが同時に形成される。この製
造法は、実質的に高いコストをかけて高品質のシリカ基
体チューブまたはスリーブチューブを使用しな番ノれば
ならない従来技術に対し、実質的に緩流的な右利性を有
する。本発明による製造法およびこれにより得られる導
波路はまた、得られた導波路の光特性に関し実質的な利
益を与える。A high quality core and starting Orad are formed simultaneously such that the body is formed with a soot/soot boundary layer between the core and the cladding. This manufacturing method has substantial slow-flow advantages over prior art techniques that require the use of high quality silica-based tubes or sleeve tubes at substantial cost. The manufacturing method according to the invention and the waveguide obtained thereby also provide substantial benefits with respect to the optical properties of the waveguide obtained.

第６図に示す屈折率分布は、すぐれた光学特性であるこ
とを理解する助けになる。コア部の高い屈折率とクラッ
ド部の低い屈折率とは比較値であって、ビＯ調整してな
い。鋸刃状の軌跡は２０ミクロン刻みの読みにおける計
器の不安定性によるものである。高レベルと低レベルと
の間の遷移線の性質は単一モードファイバ特性に必要な
「準ステップ形」分布を得るために決定的なもので、こ
の型の製造法では無限勾配（すなわち垂直）を得ること
は本来不可能である。しかしながら第６図かられかるよ
うに、遷移線の勾配は急で、底部および頂部のいずれに
もほとんど乱れはみられない。The refractive index distribution shown in FIG. 6 helps in understanding the excellent optical properties. The high refractive index of the core portion and the low refractive index of the cladding portion are comparative values and are not adjusted for BiO. The sawtooth trajectory is due to instrument instability in the 20 micron step readings. The nature of the transition line between high and low levels is critical to obtaining the "quasi-step" distribution required for single-mode fiber properties, and in this type of fabrication method an infinite slope (i.e. vertical) It is essentially impossible to obtain. However, as can be seen from FIG. 6, the gradient of the transition line is steep, and there is almost no disturbance at either the bottom or the top.

堆積法からでき上がるコア内には多少寸法変化があるの
で、遷移線の勾配は正確には垂直ではない。Because there are some dimensional variations within the core resulting from the deposition process, the slope of the transition line is not exactly vertical.

コア堆積の問、屈折率分布をυＩｗＪするためには温度
制御が重要である。温度が分布に与える影響下 を第７図に示す。もしｌｆｉ度が最適温度より低いとき
は１分布（点線カーブ）は垂直線に対し大きな角度をな
す側部勾配を有し、ピーク屈折率はコア部の中心付近の
みである。もし温度が所定レベル以上であるときは、中
間コア部の屈折率は落込んでいるが、外側コア部は大き
な屈折率を有し、側部勾配は適度に垂直である。しかし
ながら、この温度依存性の結果から、コア部を通じて一
定屈折率のときに必要とされる温度より低い温度を用い
ることにより、グレーデッド形屈折率ファイバを得るこ
とが可能である。この変更態様ではさらに、コア部の自
由端に対するスート材料の流れの相対位行やスート材料
の流れの化学成分もまた堆積中興なるであろう。したが
って代表例では、スート材料流はコア部中心により近く
に衝突し、ゲルマニウム間も代表例では多いであろう。During core deposition, temperature control is important in order to control the refractive index distribution υIwJ. Figure 7 shows the influence of temperature on the distribution. If the lfi degree is lower than the optimum temperature, the 1 distribution (dotted curve) has side slopes at large angles to the vertical, and the peak refractive index is only near the center of the core. If the temperature is above a predetermined level, the index of refraction of the middle core is depressed, but the outer core has a large index of refraction and the side slopes are reasonably vertical. However, as a result of this temperature dependence, it is possible to obtain graded index fibers by using lower temperatures than would be required for constant index through the core. In addition, in this variation, the relative orientation of the soot material flow to the free end of the core and the chemical composition of the soot material flow will also change during deposition. Therefore, in a typical example, the soot material flow will impinge closer to the center of the core, and germanium particles will also be more common in a typical example.

コア堆積に使用されるバーナ１６を、ガス流れの相対位
置とともに第８図に示す。スート材料流１７は中心開孔
７０から噴出し、開孔７０のまわりでオリフィス７２の
内側リングが酸素流れの内側遮蔽体を形成する。可燃性
ガスとａＸとのためのオリフィス７４の中間リングはわ
ずかに収斂する円形火炎を形成するａ最後に外側を遮蔽
する酸素は外側リングのオリフィス７６から噴出する。The burner 16 used for core deposition is shown in FIG. 8 along with the relative positions of the gas flows. A stream of soot material 17 emerges from a central aperture 70, around which an inner ring of orifices 72 forms an inner shield for oxygen flow. The middle ring of orifices 74 for the combustible gas and aX forms a slightly converging circular flame. Finally, the outer shielding oxygen is ejected from the orifices 76 of the outer ring.

この配置はスート材料の流れをほぼ一定直径に維持し、
これが解離に必要なフレームを形成する。This arrangement maintains the flow of soot material at a nearly constant diameter,
This forms the frame necessary for dissociation.

第９図かられかるように、最初のクラッド堆積温度が高
い場合、クラッド部とコア部の境界層における急勾配と
の間の遷移部分の底部レベル部分は（点線のように）一
層なだらかになる。製造時間を多少犠牲にしても、標準
温度より低い温度でクラッド部の境界層が堆積するので
なければ、ゲルマニウム添加物（ドーパント）は除去さ
れてコアが収縮するであろうと考えられる。As can be seen from Figure 9, when the initial crud deposition temperature is high, the bottom level of the transition between the cladding and the steep gradient in the core boundary layer becomes more gradual (as shown by the dotted line). . It is believed that the germanium dopant will be removed and the core will shrink unless the cladding boundary layer is deposited at a temperature lower than the standard temperature, even at the cost of some manufacturing time.

本発明による製造法の１つの利点は、完全なスート／ス
ート母材が製造され焼結され、光導波路に直接に線引き
されることである。このために、コア部は約１ｃｍ＋の
直径にのみ形成されるように、スート材料の流れはコア
部に近接して移動する。One advantage of the manufacturing method according to the invention is that a complete soot/soot matrix is produced, sintered, and drawn directly into optical waveguides. To this end, the flow of soot material moves close to the core so that the core is formed to a diameter of only about 1 cm+.

その後クラッドが約１４ＣＩまで堆積されて所定のｔ／
ａ比となし、この複合コア／クラッド構造は次に乾燥さ
れ、焼結されると、これは直径約７に１ｍとなり、これ
から直接先導波路寸法まで線引きが可能である。The cladding is then deposited to about 14CI to a predetermined t/
When the composite core/clad structure is then dried and sintered, it has a diameter of about 7 m, from which it can be drawn directly to the leading waveform size.

さらに、本製造法の種々の段階において、多数の代替態
様が使用可能であることがわかるであろう。コアスート
材料の流れと、コア部の回転軸との間の角度を一定に保
持したまま、基準軸を水平軸に対して傾斜させて、スー
ト材料の流れを垂直に近い位置、または完全な垂直位置
に向けることも可能で、排出口は必要＜’にらば形状を
替えて、コア部のまわりに間隙を設けて、過剰噴射を吸
引する機能を形成させる。ガラス化されたロッドは、乾
燥ガスエツチング、高出力レーザビーム研磨、あるいは
火炎研磨を含む種々の方法で清浄にされる。第１０図に
示すように、本発明による他の製造法においては、純粋
シリカコアおよび低屈折率クラッド部を用いることによ
り、低損失（０，２ｄＢ／ｋｍ）の光導波路さえも製作
される。第１段階で、第２図の実施例と同様に純粋シリ
カのスートコア部が堆積される。この母材は次に、乾燥
され、焼結され、その上に所定厚さまで、同様にシリカ
スートからなるクラッド部が堆積される。このスート層
は次に、親水性雰囲気内で１１５０℃で乾燥される。し
たがって、固化またはガラス化と同時にスートに所定の
フッ素成分を浸透させるために、言い換えるとフッ化ケ
イ酸含浸クラッドを形成するために、フッ素化雰囲気（
ＳＦｅを用いて）でゾーン焼結が行われる。それに続い
てシリカスートの他の居が添加され、その後乾燥され、
焼結されて所定の全クラッド肉厚が得られる。Furthermore, it will be appreciated that numerous alternatives can be used at various stages of the present manufacturing process. While keeping the angle between the core soot material flow and the axis of rotation of the core constant, the reference axis is tilted relative to the horizontal axis to direct the soot material flow to a near-vertical or completely vertical position. It is also possible to direct the discharge port to the side, and the shape of the discharge port can be changed to meet the requirements, and a gap is provided around the core part to form a function of sucking out excess injection. The vitrified rod is cleaned by a variety of methods including dry gas etching, high power laser beam polishing, or flame polishing. In another manufacturing method according to the invention, as shown in FIG. 10, even low loss (0.2 dB/km) optical waveguides are fabricated by using a pure silica core and a low index cladding. In the first step, a soot core of pure silica is deposited, similar to the embodiment of FIG. This base material is then dried and sintered, and a cladding, also consisting of silica soot, is deposited thereon to a predetermined thickness. This soot layer is then dried at 1150° C. in a hydrophilic atmosphere. Therefore, in order to infiltrate a certain fluorine component into the soot at the same time as solidification or vitrification, in other words, to form a fluorosilicate-impregnated cladding, a fluorinated atmosphere (
Zone sintering is carried out using SFe). Subsequently, another group of silica soot is added and then dried,
It is sintered to obtain a predetermined total cladding thickness.

なおフッ素化雰囲気での焼結の例としては、１４５０℃
の温度範囲でヘリウムと六フッ化硫黄の雰囲気がある。An example of sintering in a fluorinated atmosphere is 1450°C.
There is an atmosphere of helium and sulfur hexafluoride in the temperature range of .

乾燥と焼結とは密閑された炉内で行われ、この炉内に制
御された速度でガス流が噴出され、母材はＩＪＩＴＩさ
れた温度に保持される。乾燥のために炉は、２０分以−
［かけて１０００−１１５０℃の範囲まで、３５０　ｓ
ｅｃ＋ｅの塩素流、７０００　ｓｅｃｍのヘリウム流、
および１４　Ｑ　５ＣＣ−の酸素流で加熱され、次に３
０分間同じ状態に保持される。このあと同じ流れ状態を
維持しながら母材は引出されるが、引出しは１０分以内
に行なわれる。Drying and sintering take place in a closed furnace into which a gas stream is injected at a controlled rate to maintain the base material at an IJITI temperature. For drying, the oven is heated for at least 20 minutes.
[To a range of 1000-1150℃, 350 s
ec+e chlorine flow, 7000 sec helium flow,
and 14 Q 5CC− of oxygen flow, then 3
It remains in the same state for 0 minutes. Thereafter, the base material is withdrawn while maintaining the same flow conditions, but the withdrawal takes place within 10 minutes.

焼結：［稈は、塩素の乾燥流を５０　ｓｅｃｍと少なく
し、ヘリウム流は７０００５ｅｃＩｌで一定にし、六塩
化硫黄流１３５５ｅｃ−として行われ、温度を１２００
℃から１４５０℃に上昇する４０分間の加熱工程で開始
される。次に母材は１４５０℃で１８０分間で焼結され
、このとき流れを一定に維持して母材を０．２ｃｍ／ｓ
ｉｎの速度で高温領域を通過させる。その後に流れを中
断し、母材は３０分間で１４５０℃から１０００℃へ冷
却される。Sintering: [The culms were carried out with a dry flow of chlorine as low as 50 sec, a constant helium flow of 70,005 ecIl, a sulfur hexachloride flow of 1,355 ec-1, and a temperature of 1,200 sec.
It begins with a 40 minute heating step increasing from 0.degree. C. to 1450.degree. The base material is then sintered at 1450°C for 180 minutes, with a constant flow rate of 0.2 cm/s.
Pass through the hot region at a speed of in. The flow is then interrupted and the base material is cooled from 1450°C to 1000°C in 30 minutes.

以上図により本発明による種々の形状と変更態様とを説
明してきたが、本発明はこれらに限定されず、特許請求
の範囲内のすべての方法およびその変更態様も含むもの
である。Although various shapes and modifications according to the present invention have been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited thereto, but includes all methods and modifications thereof within the scope of the claims.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は光導波路母材を製造するための本発明による装
置の簡略斜視図とブロック線図との組合せ図、 第２図は本発明による光導波路製造方法における工程の
ブロック線図、 第３図は衝突角と、衝突角により堆積物質がどのように
変化するかを示ず、第１図の装とにおけるスート材料流
とコア部の端部との側面図、第４図は衝突領域をさらに
詳細に示す、スート流とコア部端部との側面図、 第５図は衝突位置の軸からのずれ（１）に対する屈折率
分布の変化を示す線図、 第６図は本発明による先導波路から読取られた真の屈折
率の分布図、 第７図はコア部堆積における温度（Ｔ）の制御が屈折率
分布に与える影響を示す線図、第８図はコア部堆積に使
用されるバーナとスート材料流の形状とを示す拡大側面
図、 第９図はクラッド温度を変えたときの屈折率分布の変化
を示す線図、および 第１０図は本発明により他の型の光導波路の製造方法の
王稈ブ【コック線図である。 １０・・・堆積室　１６・・・コアスートバーナー７・
・・コアスート材料流　１８・・・レーザ２０・・・光
検出Ｂ　　２２・・・排出口婆８・・・回転駆動装置　
３４・・・餌部材（種棒）４０・・・横移動機構　４２
・・・位置制御器５０・・・クラッドスートバーナ ５５・・・クラッドスート材料の流れ ６０・・・球根状スタート部分FIG. 1 is a combination diagram of a simplified perspective view and a block diagram of an apparatus according to the present invention for manufacturing an optical waveguide base material, FIG. 2 is a block diagram of steps in the optical waveguide manufacturing method according to the present invention, and FIG. The figures do not show the collision angle and how the deposited material changes depending on the collision angle. A more detailed side view of the soot flow and the end of the core; FIG. 5 is a diagram showing the change in refractive index distribution with respect to the deviation (1) of the collision position from the axis; FIG. A distribution diagram of the true refractive index read from the wave path. Figure 7 is a diagram showing the influence of controlling the temperature (T) during core deposition on the refractive index distribution. Figure 8 is a diagram used for core deposition. FIG. 9 is an enlarged side view showing the burner and the shape of the soot material flow; FIG. 9 is a diagram showing the change in refractive index distribution when the cladding temperature is changed; FIG. This is a diagram of the manufacturing method. 10... Deposition chamber 16... Core soot burner 7.
... Core soot material flow 18 ... Laser 20 ... Photo detection B 22 ... Discharge port 8 ... Rotation drive device
34... Bait member (seed rod) 40... Lateral movement mechanism 42
... Position controller 50 ... Clad soot burner 55 ... Clad soot material flow 60 ... Bulb-shaped starting part

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）スート材料の堆積によりプリフォーム用スートを
形成する方法において、形成するスートの回転軸が横方
向に伸び、スート材料の流れが、１００より大きいレイ
ノルズ数となるような流速を有すると共に、前記回転軸
に対し６０度より大きい角度に保持されることを特徴と
する方法。(1) A method of forming a preform soot by depositing soot material, in which the axis of rotation of the soot to be formed extends in the transverse direction, the flow of soot material has a flow velocity such that the Reynolds number is greater than 100, and A method characterized in that the method is held at an angle greater than 60 degrees with respect to the axis of rotation. （２）スート材料の堆積が行われるスート端部のスート
材料衝突領域がスート端部の幾何中心に対し半径方向に
ずれている特許請求の範囲第１項に記載の方法。(2) A method according to claim 1, wherein the soot material impingement area at the soot end where the soot material is deposited is radially offset with respect to the geometric center of the soot end. （３）スート端部が凸部になっている特許請求の範囲第
２項に記載の方法。(3) The method according to claim 2, wherein the soot end portion is a convex portion. （４）スートがコア部とクラッド部からなり、コア部を
コアスート材料の堆積により形成する特許請求の範囲第
１項〜第３項のいずれかに記載の方法。(4) The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the soot consists of a core portion and a cladding portion, and the core portion is formed by depositing a core soot material. （５）コア部と同軸にクラッド部を形成するために、ク
ラッドスート材料の半径方向流れにより、コア部の外面
上にクラッドスート材料を堆積する特許請求の範囲第４
項に記載の方法。(5) cladding soot material is deposited on the outer surface of the core portion by radial flow of the cladding soot material to form a cladding portion coaxial with the core portion;
The method described in section. （６）スート材料の流れを上方に向けると共に、堆積さ
れなかったスート材料をスートの上方から排出する特許
請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の方法。(6) The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the flow of soot material is directed upward and undeposited soot material is discharged from above the soot. （７）スートのコア部表面上に初期クラッド部が形成さ
れるまでは表面温度を制限するために、前に堆積された
コアスート材料上にクラッドスート材料を初期堆積する
間、クラッドスート材料を囲むガスと酸素との混合流れ
を徐々に増加する特許請求の範囲第５項に記載の方法。(7) Surrounding the clad soot material during the initial deposition of the clad soot material over the previously deposited core soot material to limit the surface temperature until the initial cladding is formed on the core surface of the soot. 6. A method as claimed in claim 5, in which the mixed flow of gas and oxygen is gradually increased. （８）スートのコア部が形成されるとき、該コア部の端
部の位置および最終直径を一定に保持するために、堆積
の問、流れに対するコア部の相対位置を変化させること
によって、コア部が堆積形成され；そしてスートのクラ
ッド部が形成されるとき、クラッドスート材料の流れに
対し、コア部を軸方向に往復運動させることによって、
クラッド部が堆積形成される；特許請求の範囲第５項の
方法。(8) As the core of the soot is formed, by varying the position of the core relative to the flow during deposition in order to keep the end position and final diameter of the core constant. and when the cladding portion of the soot is formed, by reciprocating the core portion axially relative to the flow of the cladding soot material;
6. The method of claim 5, wherein a cladding is deposited. （９）前記回転軸が水平になっている特許請求の範囲第
１項〜第７項のいずれかに記載の方法。(9) The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotation axis is horizontal. （１０）前記回転軸が傾斜している特許請求の範囲第１
項〜第７項のいずれかに記載の方法。(10) Claim 1, wherein the rotation axis is inclined.
7. The method according to any one of items 7 to 7. （１１）スートの出発部分は球根状に形成され、その後
円柱状にスート材料の堆積が続けられる特許請求の範囲
第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の方法。(11) A method according to any one of claims 1 to 10, wherein the starting part of the soot is formed into a bulbous shape, after which the deposition of soot material continues in a cylindrical shape. （１２）スート材料の流れの中心をスート端部の幾何中
心である回転軸から一定距離離しておく特許請求の範囲
第２項に記載の方法。(12) The method according to claim 2, in which the center of flow of the soot material is kept a certain distance away from the rotation axis, which is the geometric center of the soot end.