JPS62854B2 - - Google Patents

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JPS62854B2
JPS62854B2 JP54130790A JP13079079A JPS62854B2 JP S62854 B2 JPS62854 B2 JP S62854B2 JP 54130790 A JP54130790 A JP 54130790A JP 13079079 A JP13079079 A JP 13079079A JP S62854 B2 JPS62854 B2 JP S62854B2
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JP
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tube
gas
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burner
manufacturing
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Katsuyuki Imoto
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Hitachi Ltd
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03B2207/04Multi-nested ports
    • C03B2207/06Concentric circular ports
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 光フアイバ母材を連続的に製造する方法の一つ
に第1図に示すような方法がある。これは火炎加
水分解バーナ1によりガラス微粒子を合成し、こ
のガラス微粒子をターゲツト上に堆積させて軸方
向に多孔質母材2を成長させ、ついでこの母材を
加熱炉3によつてゾーンメルトさせることにより
脱泡、透明化し光フアイバ母材4とする方法であ
る。この方法は母材を高速度で量産することが可
能である。この方法について種々の実験を行なつ
た結果、次のような問題点が生じた。一つは多孔
質母材を堆積中、バーナの火炎付近の反応容器6
の内周部6′にガラス微粒子が付着し、時間と共
に内周部6′は白だくして不透明になり、堆積過
程中の状態の検知およびその状態の制御ができな
くなつてしまうという問題である。これは反応容
器6内を排気速度調節装置13を通して矢印14
方向へ排気しているが、反応容器6内のガス流が
矢印11,12から送り込むガス流の変動、バー
ナに送り込むガス流のゆらぎ、排気速度の変動な
どにより、矢印5′で示したように対流あるいは
乱流を起こして反応容器の6′部にガラス微粒子
を付着させたことによるものであつた。もう一つ
の問題点はこの方法で作成した集束型光フアイバ
のベースバンド周波数帯域は200〜1100MHz・Km
(6dB以下)と極めてバラツキが大きく、また損
失のバラツキも従来の内付けCVD法のものに比
して大きいという問題が生じた。これはバーナ1
の炎5が、排気ガス14の排気速度の変動、バー
ナに送り込むガスの微小なゆらぎ、矢印11,1
2から送り込むガスの微小なゆらぎなどの動的な
外乱により時々刻々ゆらぎを生じて変動し、それ
によつて光フアイバ母材の屈折率、ガラスの物理
的性質が変動したことによるものと考えられた。
以上のように従来方法ではプロセスの状態を連続
的に検知、制御することがむずかしく、また動的
な外乱に対して極めて敏感に変動し易い。そのた
めに高品質な光フアイバを再現性良く作れなかつ
た。
本発明は従来方法の上記問題点を解決すること
にある。まず一つは反応容器6内に対流あるいは
乱流が生じないようにし、反応容器の内周部6′
にガラス微粒子が付着しないようにする方法を提
供するものである。もう一つは動的な外乱によつ
てバーナの炎がゆらぐのを低減させる方法を提供
するものである。具体的方法はバーナ管の外周に
同心状に少なくとも2重管以上の多重管を設けて
それらの管内にガスを流し、反応容器内を層流状
態にするものである。
以下に実施例を用いて本発明を説明する。
第2図は本発明の光フアイバ母材の製造方法の
一実施例を説明するための概略図である。ガラス
微粒子発生用バーナ管1の外周に同心状に4重管
(内側部から外側部に向つて15―1,15―
2,15―3,15―4)を設けたものである。
上記4重管の各々の管内にはガスが炎の流れに沿
つて流してある(矢印16―1,16―2,16
―3,16―4,16―5)。この4重管および
ガスによつてバーナの炎をシースし、安定性を保
つようにしてある。バーナの炎の外乱に対する安
定度を増すために、4重管の高さはバーナ管の高
さよりもl2だけ高くなつている。また4重管の
各々の管内に流すガス流量はバーナの炎をしぼり
込むように流す。この流量が多い場合には火炎の
大きさは小さくなり、逆に少ない場合には火炎の
大きさは大きくなる。集束型光フアイバ母材を作
る場合にはこのガス流によつて火炎中のドーパン
トの径方向拡がり量を制御することができ、その
結果、バーナ管から多孔質母材の成長端面までの
距離l1+l2を調節することができる。バーナの炎
の外乱に対する安定度をより増すためには、l2
大きく、かつ4重管の各々の管内に流すガスの流
量をバーナ管の近傍を少なく、バーナ管から遠ざ
かるにつれて増えるように設定すればよい。バー
ナ管近傍のガス流量を少なくするのは、このガス
流量が多いと火炎による上昇気流とこのガス流に
より、火炎とこのガス流との間にリサーキユレー
シヨンが生じ、火炎のゆらぎ量が大きくなるため
である。4重管内に流すガスはバーナによるガラ
ス原料の熱分解、火炎加水分解を完全に行なわせ
る点を考慮し、酸化性ガス(O2,CO2,N2O,空
気,オゾンなど)が好ましいが、不活性ガス
(Ar,N2,He,Neなど)、ガラス原料ガスを含ん
だ不活性ガスでもよい。さらには4重管の各々の
管内に流すガスの種類を変えてもよい。たとえ
ば、矢印16―1,16―3,16―5には不活
性ガス、矢印16―2,16―4には酸化性ガ
ス、あるいはその逆に矢印16―1,16―3,
16―5には酸化性ガス、矢印16―2,16―
4には不活性ガスのようにする。なおガラス微粒
子発生用バーナ1には従来用いられているもの
(たとえば、同心状の5重管構造のバーナ)を用
いる。なお、2はガラス多孔質母材、3は加熱
炉、4は光フアイバ母材、5は火炎、6は反応容
器、7はターゲツトの軸方向の移動方向、8はタ
ーゲツトの回転方向、9および10はガス導入
管、11および12はガス導入方向、13は排気
速度調節装置、14は排気ガスの排気方向、1
1′および12′はガス流の方向を示す。
第3図は本発明の光フアイバ母材の製造方法の
別の実施例を説明するための概略図である。これ
はバーナ管1の外周に同心状に設ける4重管1
5′―1,15′―2,15′―3,15′―4の高
さを変えたものである。4重管の各々の管内に流
すガスの流量をバーナ管の近傍を少なく、バーナ
管から遠ざかるにつれて増えるように設定するこ
とによつてバーナの炎をシースし、安定性を保つ
ようにしてある。4重管の各々の管の高さを変え
たのは管と管の間に発生するリサーキユレーシヨ
ンによつて乱流が生ずるのをできる限り減少させ
るようにするためである。16′―1〜16′―5
はガス導入方向を示す。
第4図は本発明の光フアイバ母材製造方法の別
の実施例を説明するための概略図である。これも
第3図と同様にリサーキユレーシヨンによつて乱
流が生ずるのを低減させる方法の一例である。4
重管の各々の管15″―1,15″―2,15″―
3,15″―4の高さはバーナ管近傍が低く、バ
ーナ管から遠ざかるにつれて高くしてある。第2
図および第3図の場合よりもバーナの炎のシース
効果は大きくとれる。4重管の最外側管の高さは
ガラス多孔質母材2をおおうような高さにすれば
より効果的に外乱による炎のゆらぎを制御するこ
とができる。16″―1〜16″―5はガス導入方
向を示す。
第5図は第4図の場合よりもバーナの炎のシー
ス効果をさらに大きくした場合の実施例である。
これは4重管の各々の管15′―1〜15―4
の先端部付近の管径を小さくし、火炎をつつみ込
むようにしたものであり、外乱による影響を排除
する効果がある。16―1〜16―5はガス
導入方向を示す。このように4重管、あるいはそ
の中に流すガスによつて炎をシースすることによ
り、外乱による炎のゆらぎを抑制することができ
る。しかも炎が一定流量の酸化性または不活性ガ
スによつておおわれているので、火炎が周囲の空
気と接触して燃焼反応を助長し不安定性を増すこ
ともない。またクリーンなガスでつねにおおわれ
ているので、空気中に含まれている光フアイバの
吸光損失の原因となる遷移金属イオン、OHイオ
ンなどの混入するおそれがなく、空気中のほこり
やゴミの混入するおそれもない。
次に本発明の方法の具体例について述べる。
第4図の概略図において、反応容器6には外径
178mm、肉厚3.5mm、長さ450mmのパイレツクス管
を用い、反応容器の中心軸にバーナ管(外径22
mm、5重管構造、石英ガラス製)を設置した。バ
ーナ管の外周に6重管(パイレツクス製)を設
け、各々の管内にガスを流すようにした。5重管
構造のバーナ管の中心管から外側管に向つて第
1,2,3,4,5管とすると、第1管にはAr
ガスをキヤリヤガスとしてSiCl4,GeCl4,POCl3
の蒸気をそれぞれ300c.c./min、150c.c./min,80
c.c./minを送り込んだ。第2管にはArガスをキヤ
リヤガスとしてSiCl4,BBr3の蒸気をそれぞれ、
300c.c./min、130c.c./minを送り込んだ。第3管
には3/minのArガスを送り、第4管にはH2
ガスを5/min、第5管にはO2ガスを10/
min送り込んだ。バーナ管の外周に設けた6重管
の各々の外径と肉厚はバーナ管に近い方から、そ
れぞれ、50mmと2mm、70mmと2.4mm、91mmと2.4
mm、112mmと2.6mm、133mmと3.0mm、152mmと3.5mm
を用いた。l″2を5cmとし、バーナに最も近い管
の高さを基準にして外側に向かうにしたがつて2
cmずつ管の高さが高くなるように6重管を配置し
た。そしてバーナ管に近い方の管から外側に向か
うようにしたがつて、それぞれO2ガスを2/
min、2.5/min、3/min、3.5/min、4
/min、4.5/min流した。l″1をパラメータに
し、矢印8方向に30rpmの速度で回転させながら
矢印7方向に6mm/minの速度を引上げ、約75mm
の外径を有する多孔質母材2を得た。この母材を
加熱炉3で加熱して透明ガラスロツドとした。そ
の結果、上記反応中に火炎発生部近傍の反応容器
6′にはガラス微粒子がほとんど付着せず、反応
開始から反応終了後までずつと肉眼で火炎の状態
を検知することができた。そして得られたガラス
ロツドをガラス管内に入れて融着、引き延ばし
後、線引きにより光フアイバとした。この光フア
イバのベースバンド周波数帯域を測定した結果、
13Kmの光フアイバ長に対し、920MHz・Km(6dB
低下)と極めて広い帯域特性を得ることができ、
従来法よりも約2.3倍も良い結果であつた。また
0.85μmにおける損失の平均値も2.9dB/Kmで低
損失であつた。
本発明は上記実施例に限定されない。バーナ外
周に同心状に設ける多重管は2重管以上であれば
いくらでもよい。またこの多重管の形状はテーパ
状に拡がつていてもまた狭くなつていてもよい。
さらには局部的に外径が変形していてもよい。多
重管の各管内に流すガス流量は0.数/minから
20数/minの範囲から選定するのが好ましい。
多重管の管内には多孔質材をつめて各管内でのガ
スの乱れを緩和させてもよい。また多重管の各管
内に流すガスの温度を変えることによりバーナの
炎の径方向拡ゃり量を調節できる。すなわち、温
度を高くすれば拡がり量を大きく、低くすれば拡
がり量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法により光フアイバ母材を製造す
る装置を示す概略断面図、第2図、第3図、第4
図および第5図は本発明の実施例で用いた装置の
概略断面図である。 各図において、1はバーナ、2はガラス多孔質
母材、3は加熱炉、4は光フアイバ母材、5は火
炎、6は反応容器、9および10はガス導入管、
13は排気速度調節装置、15―1〜15―4,
15′―1〜15′―4,15″―1,15″―4お
よび15―1〜15―4は4重管を構成する
各々の管を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 反応容器内に出発部材を配置し、火炎加水分
    解用の多重管バーナによつて合成されたガラス微
    粒子をこの出発部材に吹付け、その軸方向に多孔
    質ガラス母材を成長させる方法において、上記バ
    ーナの外周にほぼ同心状に2重管以上の多重管を
    設け、この多重管にガスを流すことを特徴とする
    光フアイバ母材の製造方法。 2 特許請求の範囲第1項において、前記ガスは
    前記バーナの炎を中心として略対称に流すことを
    特徴とする光フアイバ母材の製造方法。 3 特許請求の範囲第1項において、前記バーナ
    に近い方の多重管のガス流量を遠い方のそれより
    も少なくすることを特徴とする光フアイバ母材の
    製造方法。 4 特許請求の範囲第1項において、前記ガスは
    酸化性ガス及びガラス原料を含んだガスのうちの
    少なくとも一つを含むことを特徴とする光フアイ
    バ母材の製造方法。 5 特許請求の範囲第1項において、前記多重管
    に流されるガス管毎に別種類のガスを含むことを
    特徴とする光フアイバ母材の製造方法。 6 特許請求の範囲第1項において、前記多重管
    の高さは前記バーナの高さよりも高いことを特徴
    とする光フアイバ母材の製造方法。 7 特許請求の範囲第1項において、前記多重管
    の内側の方の高さを外側の方よりも高くしたこと
    を特徴とする光フアイバ母材の製造方法。 8 特許請求の範囲第1項において、前記多重管
    の外側の方の高さを内側の方よりも高くしたこと
    を特徴とする光フアイバ母材の製造方法。 9 特許請求の範囲第1項において、前記多重管
    の先端部付近の管径を小さくしたことを特徴とす
    る光フアイバ母材の製造方法。
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JP3169561B2 (ja) * 1996-10-17 2001-05-28 信越化学工業株式会社 ガラス微粒子堆積体の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5523066A (en) * 1978-08-07 1980-02-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Forming method for oxide powder layer for optical fiber

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