JPS63242939A - ガラス微粒子合成ト−チ - 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気相軸付は法（ＶＡＤ法）による光ファイバ
用多孔賞母材の製造に使用するガラス微粒子合成トーチ
に関する。

（従来の技術〕 従来、光フアイバ用母材の製造方法の一つに気相軸付は
法がある。この方法により多孔質母材を作製するには、
５ｔｃｌａ、Ｇ３Ｃ１４などのガラス原料ガスを酸水素
火炎中で加熱加水分解反応させてガラス微粒子を合成し
、それを回転する出発部材の先端に堆積、成長させなが
ら引き上げて多孔質母材を作製し、これを高温で焼結ガ
ラス化させて透明ガラス体とし、石英管をその外周にジ
ャケットするか、コア多孔質体とクラフト多孔質体を同
時に形成させた多孔質母材を作製し、高温で焼結ガラス
化させて光フアイバ用母材とするものである。

これを第４図について説明すると、＋５１．　（６１，
１？＋。

（８）はガラス微粒子合成トーチ、そのうち（５）はガ
ラス原料ガスとして５ｉｃｌａとドーパントＧｅｃ１．
が同時に供給されるコア合成用トーチ、（６１，＋７１
．　＋８１はガラス原料としてＳｉｃｌｇのみが供給さ
れるクラッド形成用トーチ、（９）は上記複数のトーチ
によって円柱状に形成された多孔質母材、０１はコア合
成用トーチ（５）により形成されたコア多孔質体、αυ
はクラ　。

ラド形成用トーチ＋６１．　ｆｉ＋、　（８１により形
成されたクラッド多孔質体、（２）は出発部材の石英棒
、αｊは回転、引上げ装置、α船は保護容器、αつは余
剰ガラス微粒子の排気調整器である。第４図ではコア多
孔質体α呻のみも作製できる。

上記、多孔質母材の作製に使用する酸化物ガラス微粒子
合成トーチとしては、第５図に示すような構造のものが
種々知られている。

第５図において、（Ａ）は、原料ガス流出ノズルｆｉｌ
を中心とし、その周囲に可燃性ガス流出ノズル（２）、
不活性ガス流出ノズル（３）、助燃性ガス流出ノズル（
４）を順次設けた公知の合成トーチである。

（Ｂ）は特開昭５５−９５６３５号に提案される合成ト
ーチであって、（１−１）、（１−２）はそれぞれ組成
の異なるガラス原料ガスと可燃性ガス（例えばＨｌ）と
の混合ガス流出ノズル、（３）は不活性ガス（例えばＡ
ｒ。

ｔｉｅ）流出ノズル、（４）は助燃性ガス（例えば０．
）流出ノズルである。この合成トーチは、酸水素火炎に
よる流出ノズルの隔壁消耗を防止してトーチの寿命をの
ばし、光フアイバ用多孔質母材の製造の長時間安定化が
図れるとしている。

（Ｃ）は特開昭５９−３０２８号に提案される合成トー
チであって、（１−３）はガラス原料ガス、可燃性ガス
および不活性ガスとの混合ガス流出ノズル、（３）は不
活性ガス流出ノズル、（４）は助燃性ガス流出ノズルで
ある。この合成トーチの周辺に配置したガラス管よりＮ
２ガスを流すが、その流量を変えることによって多孔質
母材の外径が制御できるとしている。

（Ｄ）は特開昭５９−１０７９３４号に提案される合成
トーチで、＋１１は原料ガス流出ノズル、（４）は助燃
性ガス流出ノズル、（２）は可燃性ガス流出ノズルであ
る。

このようなノズル配置にすると、ガラス原料ガスの反応
効率がよく、堆積速度を増加させることができるので、
安定且つ経済的に多孔質母材が製造できるとしている。

（Ｅ）は特開昭５９−２２７７３４号に提案される合成
トーチで、（１）は原料ガス流出ノズル、（４）は助燃
性ガス流出ノズル、（３）は不活性ガス流出ノズル、（
２）は可燃性ガス流出ノズルである。このようなノズル
配置にすると、火炎反応が酸化反応を主体にして行われ
るので、弗素のドーピングも可能となりこれに伴い光フ
アイバ用母材の屈折率分布の制御範囲が拡大できるとし
ている。

（Ｆ）は特開昭６１−１０６４３５号に提案される合成
トーチで、（１−１）はガラス原料ガスと可燃性ガスと
の混合ガス流出ノズル、（１−４）はガラス原料ガスと
不活性ガスとの混合ガス流出ノズル、（４）は助燃性ガ
ス流出ノズルである。この合成トーチによれば、屈折率
分布の変化の少ない略ステップインデックス型光ファイ
バの多孔質母材を作製することができるとしている。

上記の各々の合成トーチは、原料ガス流出ノズルを中心
とし、その周囲に０８、Ｈい不活性ガスの多重管組合わ
せ配置にして、回転し引き上げられる石英棒＠の先端を
ターゲットとしてガラス微粒子を堆積させながら多孔質
母材（９）を作製するが、第６図に示すように、合成ト
ーチ（５）を多孔質母材（９）に対して傾斜させて使用
する場合、多孔質母材（９）の成長端（２２）の上方に
なるにしたがって原料ガス濃度が希薄となると共に、酸
水素火炎Ｏ１の高温部（２３）にさらされるので、これ
により多孔質母材の表面焼結（２４）が進むという問題
がある。このように表面焼結部（２４）が多孔質母材の
表面全体に進行すると、該母材の表面と内部との密度差
の欠陥が生じるため、その後の焼結工程における焼結ガ
ラス化に支障をきたすことになる。すなわち、第７図に
示すように焼結させると多孔質母材内に残留するガスが
拡散して該母材外部へ脱気するときに、前記表面焼結（
２４）が障壁となり、焼結ガラス母材（２５）内に残留
気泡（２６）が起きるという問題がときに生じる。この
ように気泡の残留は光ファイバの伝送特性のみならず、
機械的強度も著しく低下させるので気泡の残留を起こさ
ない光フアイバ用多孔質母材の合成方法が求められてい
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記の問題を解決することを目的とするもので
、多孔質母材の成長端の上方における過を発生しない表
面脱泡性にすぐれた多孔質母材を容易に作製させるガラ
ス微粒子合成トーチを提供するものである。

〔問題点を解決するための手段と作用３本考案は、可燃
性ガスと助燃性ガスを燃焼して得られる火炎中にガラス
原料ガスを吹き込み、火炎加水分解または加熱分解によ
ってガラス微粒子を合成させるトーチの断面において、
中心の原料ガス流出ノズルの上方に不活性ガス流出ノズ
ルを配置し、下方に可燃性ガス又は助燃性ガス流出ノズ
ル、不活性ガス流出ノズル、助燃性ガス又は可燃性ガス
流出ノズルを順次設けて成ることを特徴とするものであ
る。

以下、本発明の作用について説明する。

第２図は、本発明にかかる合成トーチの使用による多孔
質母材の形成と火炎との関係を示す模式図である。火炎
Ｏｓの中央付近は、原料ガス流出ノズルの延長にあって
気相又は固相のガラス微粒子の空間密度が高い部分αη
で、その上方は不活性ガスの包被部Ｑｌ、下方は酸水素
火炎部（ＩＳが存在する。

合成トーチ（５）から出たガラス原料ガス（至）は、主
成分の５ｉｃ１４とドーピング剤を含む塩化物であって
＾ｒ、　Ｈｅなどの不活性キャリアガスによって火炎α
ｅ中に供給される。不活性ガスによって包被されている
火炎部分Ｑｌでは、合成トーチ（５）の出口からのある
距離を経て、０．とＨヨとの燃焼による加熱加水分解反
応部（２１）で関与するＨ□Ｏが拡散される。原料ガス
のうち５ｉｃＬを例にとれば、Ｈ８０との次の反応によ
り５ｉｏＪｋ粒子を生成する。

５ｉｃｌｎ（Ｇ）　＋２ＨｘＯ＝ＳｉＯｇ（Ｇ、Ｓ）　
＋４ＨＣＩ　（Ｇ）原料ガス（至）と酸水素火炎α■と
が隣接する界面では、上記の反応が効率よく進行するの
で加熱加水分解反応部（２１）を成長端（２２）に配置
して、ガラス微粒子を堆積、成長させ、不活性ガスの包
被部Ｏ１を成長端（２２）の側面にあてることにより、
多孔質母材（９）の表面焼結を抑制防止させることがで
きる。

従って、該多孔質母材を高温で焼結ガラス化させても、
残留気泡が生じない良好な光フアイバ用母材を得ること
ができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図に示す合成トーチの断面にもと
づいて説明する。

（Ａ）は円形型合成トーチであって、ｉｌ＋はガラス原
料ガス流出ノズル、（３）は＋１）の外周に設けた半円
形の不活性ガス（例えばＡｒ、　Ｈｅ）流出ノズル、（
２）は可燃性ガス（例えばｌ流出ノズル、（３１は（２
）の外周に設けた不活性ガス流出ノズル、（４）は助燃
性ガス（例えば０□）流出ノズルである。（Ｂ）は角形
型合成トーチで、（１１は原料ガス流出ノズル、（３）
は＋１１の外周に設けた半角形の不活性ガス流出ノズル
、（２）は可燃性ガス流出ノズル、鉛は（２）の外周に
設けた不活性ガス流出ノズル、（４）は助燃性ガス流出
ノズルである。（Ｃ）は、上記合成トーチ（Ｂ）の可燃
性ガス流出ノズル（２）に助燃性ガスを供給、助燃性ガ
ス流出ノズル（４）に可燃性ガスを供給する合成トーチ
であって、酸水素火炎中における酸化反応域を拡大させ
たものである。（Ｄ）は角形型合成トーチで、（１１は
中心の原料ガス流出ノズル、鎖は（１１の両端に設けた
不活性ガス流出ノズル、（３）は＋１１．　＋３’ｌの
外周に設けた半角形の不活性ガス流出ノズル、（４）は
助燃性ガス流出ノズル、顧は（４）の外周に設けた不活
性ガス流出ノズル、（２）は可燃性ガス流出ノズルであ
る。第１図（Ａ）、　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）の合
成トーチを用い作製した多孔質母材を焼結ガラス化した
結果、得られた光フアイバ用母材はいずれも気泡の残留
がみられず、原料ガス流出ノズルＴｉｔの上方に不活性
ガス流出ノズル（３）を設ける本発明の合成トーチ構造
とすることにより、多孔質母材の表面焼結が抑止できる
ことを確認した。第１図に示した各合成トーチ（Ａ）、
　（Ｂ）、　（Ｃ）、　（Ｄ）によって得た光フアイバ
用母材の屈折率分布を測定した結果を第３図に示す０合
成トーチ（Ｂ）、　（Ｄ）による屈折率分布は、はぼス
テップインデックス型を示し、合成トーチ（Ａ）、　（
Ｃ）では二乗分布に近いものが得られた。又、第１図（
Ｄ）の合成トーチで作製する多孔質母材の外径は、１０
０φ以下のものが容易に得られ、表面焼結を起こさない
ので、焼結ガラス化における多孔質母材の脱気性が良好
であることを確認できた。

（比較例〕 従来から使用された第５図（Ａ）に示す合成トーチで多
孔質母材を作製し、焼結ガラス化させて光フアイバ用母
材としたところ第７図に示すような気泡の残留（２６）
が起き、光フアイバ用母材（２５）としては不適当であ
った。この合成トーチでは、中心の原料ガス流出ノズル
が同心円状に酸水素火炎で包被されているため、第７図
で説明した如く、多孔質母材の成長端の上部が高温の酸
水素火炎に連続的にさらされ、多孔質母材の表面焼結が
避けられない。第８図はこの合成トーチで作製した多孔
質母材の断面にそってガラス密度を参考までに調べたも
のである。結果において、該母材の表面内部の多孔質密
度は比較的に均一であるが、表面付近は表面焼結が進み
、多孔質密度が急昇していることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によるガラス微粒子合成トー
チを多孔質母材の作製に用いることにより、該母材の表
面焼結を抑止できるので、焼結ガラス化において気泡の
残留がなく、且つ安定で良好な光フアイバ用母材を得る
ことができる。さらに、該合成トーチに供給する０１．
　Ｈ，、不活性ガスの流出組合せを種々変更させること
により、屈折率分布の形状をまた変えることができるの
で、光ファイバのタイプに応じて作り分けを行える利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるガラス微粒子合成トーチの断面
説明図、第２図は本発明にかかる合成トーチの使用によ
る多孔質母材と火炎との関係を示す模式図、第３図は本
発明の合成トーチによって得た光フアイバ用母材の屈折
率分布図、第４図はガラス微粒子集合体の作製装置、第
５図は公知の合成トーチの断面説明図、第６図は公知の
合成トーチによる多孔質母材の表面焼結の説明図、第７
図は焼結ガラス母材に形成される残留気泡の状態説明図
、第８図は公知の合成ｌ・−チによる多孔質母材の表面
焼結とガラス密度との関係解析図である０図中の主な符
号は次の通りである。 １；ガラス原料流出ノズル、２；可燃性ガス流出ノズル
、３；不活性ガス流出ノズル、４；助燃性ガス流出ノズ
ル、５；合成トーチ、９；多孔質母材、１７；原料ガス
によるガラス微粒器濃度分布部、１８；不活性ガスの包
被部、１９；酸水素火炎部、２０；ガラス原料ガス、２
１；加熱加水分解反応部、２２；成長端、２３；酸水素
火炎の高温部、２４；表面焼結、２５；焼結ガラス母材
、２６；残留気泡。 出　願　人　　タック電線株式会社 代　理　人　　弁理士　水口孝− 第１　図 （＾）　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）染３
図 Ａ−合成トー＋　　　　８・／？Ａトー５−　　　　Ｃ
合成トーチ　　　Ｄ・イシ廼しトーチ第２目　　　　　
　　　　　第４図 率５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可燃性ガスと助燃性ガスを燃焼して得られる火炎
   中にガラス原料ガスを吹き込み、火炎加水分解または加
   熱分解によってガラス微粒子を合成させるトーチの断面
   において、中心の原料ガス流出ノズルの上方に不活性ガ
   ス流出ノズルを配置し、下方に可燃性ガス又は助燃性ガ
   ス流出ノズル、不活性ガス流出ノズル、助燃性ガス又は
   可燃性ガス流出ノズルを順次設けて成ることを特徴とす
   るガラス微粒子合成トーチ。
2. （２）中心の原料ガス流出ノズルの両端に、それぞれ不
   活性ガス流出ノズルを配置したことを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載のガラス微粒子合成トーチ。