JP3706499B2 - 光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に関するものであり、特に気相軸付け法（ＶＡＤ法）等により光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造するに際して、高品質の光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバの製造工程において、直接、極細の光ファイバを作ろうとすると、最適の屈折率分布を持たせる制御が困難である等の理由から、まず同じ屈折率分布を有する径の太いガラス母材（プリフォーム）を作製し、この母材を加熱して外径を一定に制御しながら細く長く引き伸ばす（線引きする）ことにより、極細の光ファイバを製造するといった方法が採られている。
【０００３】
ここで、ガラス母材の製造方法としては、例えば、気相軸付け法や外付ＣＶＤ法等により光ファイバ用多孔質ガラス母材（スートプリフォーム）を形成し、これを脱水・焼結して透明ガラス化したガラス母材を得る方法等が挙げられる。
【０００４】
このような、気相軸付け法や外付ＣＶＤ法においては、一般的に、酸水素バーナを用いて、原料ガス、例えばＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 等の蒸気を酸水素火炎中で加水分解して、ガラス微粒子（以下、スートとする。）を合成し、これを基材に吹き付けて堆積させ、光ファイバ用多孔質ガラス母材を得る。気相軸付け法は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の作製と透明ガラス化が連続して行え、生産速度が早いという利点を有し、外付ＣＶＤ法は大口径の母材を作製できるという利点を有するものである。
【０００５】
図４は、従来の気相軸付け法による光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を示すものである。
この製造装置は、基材１が挿入されるチャンバ２と、前記基材１の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、すす状の反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を形成するコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５と、チャンバ内の気体を排気する排気管６とを具備するものである。
【０００６】
前記基材１は、チャンバ２の上部開口部７から挿入され、不図示の基材支持手段により回転・昇降自在に支持されている。また、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５は、チャンバ２の下側に取りつけられており、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９の噴射の方向が変えられるようになっている。
このコア用バーナ４とクラッド用バーナ５に対向する位置であってチャンバ２の側面には、排気口（開口部）１０を有する排気管６が配置されている。
【０００７】
このような光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する方法としては、まず基材１をチャンバ２内に挿入し、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５をこの基材１の先端に向け、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９中で形成されるスート（ガラス微粒子）が前記基材１の先端に堆積するようにする。このスートの堆積が安定して行われるようになった後、その先端にコア用バーナからのコア部形成用火炎８をあててコア部を形成し、形成されたコア部の側面にクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９をあててクラッド部を形成する。そして、このような基材１へのスートの堆積は基材１を回転させながら行われ、基材１を回転させながらゆっくりと上昇させることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材３を成長させることができる。
【０００８】
上記クラッド部形成用火炎９中では、アルゴンガス、ＳｉＣｌ4 、水素ガス、酸素ガスによる火炎加水分解によりクラッド部形成用のスートが形成され、コア部形成用火炎８中ではさらにコア部の屈折率を高めるためのドーパント、例えばＧｅＯ2 が導入されたコア部形成用のスートが形成される。これらが成長中の光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端に付着して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を成長させるのである。なお、光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着しなかったスートは、排気口１０から排気管６を経て排出される。
【０００９】
このような光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造中に、この光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端部に堆積するスートの量およびその堆積分布は、コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９の形状およびスートの流れの状態、光ファイバ用多孔質ガラス母材３先端の温度等のさまざまな要因で変化するものであるが、特に両火炎８、９の向きの微妙な変化は、光ファイバ内の屈折率分布に大きな影響を与えるため、これを制御することは光ファイバの品質を維持する上で極めて重要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この両火炎８および９の向きは、チャンバ２内の気体の流れの微妙な変化に伴い変化するものであり、この気体の流れを一定に保つ必要がある。
このチャンバ２内の気体の流れを変化させる大きな要因としては、排気管６の下側にあるスート塊１２を挙げることができる。このスート塊１２は、両火炎８及び９内で形成されたスートの内、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端に付着しなかったものが排気管上部に付着し（上部付着スート１１）、これが落下して集まることにより形成されるものであり、排気管６の下側を閉塞することによりチャンバ２内の気体の流れを変化させる大きな要因となるものである。
【００１１】
すなわち、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の作製開始時には、前記スート塊１２はなく、排気管６はその全体で排気を行うことが可能であるが、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の成長が進むにつれて、排気管６内の上部に上部付着スート１１が付着し、これが落下することによりスート塊１２が徐々に大きくなる。これにつれて、排気管６の下側が徐々に閉塞されることになる。このように排気管６の下側が徐々に閉塞されると、これにつれて排気管６から排気される排気の気流が序々に変化することになる。この排気の気流の変化に伴いコア部形成用火炎８とクラッド部形成用火炎９の向きが変化してしまい、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の長手方向で、屈折率や形状、コアロッド率等の特性が変化してしまうという問題点が生じるのである。
【００１２】
また、このように排気管下側にスート塊１２があると、このスート塊１２からスートがチャンバ２内に落下し、この落下したスートがチャンバ２内の気流によりチャンバ２内を舞い、これが光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着して気泡を形成するという問題点もある。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、排気管に付着したスートに起因するチャンバ内の気体の流れの経時的な変化がなく、したがって長手方向に安定した特性を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材が製造でき、さらに排気管に付着したスートが再度チャンバ内に落下して光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着し、気泡を形成することのない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を提供することを主目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明は、チャンバと、このチャンバ内に配置され、基材の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成するバーナと、前記チャンバ内の気体を排気するための排気管とを具備する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、前記排気管がその内面下部についたて板を有することを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置である。
【００１５】
このように、排気管の内面の下側についたて板を設けることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造を開始するときから排気管の断面の排気有効面積がついたて板によって制限される。したがって、排気管の上側に付着したスートが落下して排気管の下側でスートの塊となりその大きさが徐々に大きくなっても、その高さがついたて板を越えない限り、排気管断面の排気有効面積に影響することがなく、したがってチャンバ内の気体の流れに変化を与えることがない。このため、長手方向に特性の安定した光ファイバ用多孔質ガラス母材を得ることができる。
【００１６】
また、ついたて板を設けることにより、上記排気管下側のスートの塊とチャンバとの間についたて板が配置されることになるため、チャンバ内にスートが落下することがない。したがって、チャンバ内に落下したスートが舞い上がり、光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着することに起因して発生する気泡を低減することができる。
【００１７】
この場合、ついたて板を排気管の開口部に設けられていることが好ましい。
ついたて板を排気管の開口部に設けることにより、より有効に排気管下部のスート塊をついたて板により排気管内に滞留させることができ、排気管からチャンバ内に落下するスートを減少させることができる。
【００１８】
さらに、この場合、ついたて板は、排気管の開口部上面よりも突出させることができる。
ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させることにより、排気管からチャンバ内に落下するスートを減少させる効果を、より一層向上させることができる。
【００１９】
また、ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させる量は、８ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。
ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させる量が少な過ぎると、突出させた効果が少なく、一方多過ぎると排気の気流に影響を及ぼす場合があるので、前記範囲とすることが好ましい。
【００２０】
また、このついたて板の高さはその最大値が５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
５ｍｍより低い場合は、排気管の下側にたまったスート塊が、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造が完了する前についたて板の高さを越えてしまう可能性があり、これによりチャンバ内の気体の流れを変化させてしまうため好ましくなく、５０ｍｍより高い場合は排気管を閉塞する面積が大きくなり、排気管の排気有効面積が小さくなることから排気能力に問題が生じるため好ましくないからである。
このような装置を用いた光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法により、均一な品質で気泡の少ない光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の長手方向の特性を均一に保つためには排気の気流を一定に保つ必要がある点に着目し、この点について種々検討した結果、排気管に付着したスートが排気の気流の変化に影響を及ぼしていることを新たに見いだし本発明を完成させるに至ったものである。
【００２２】
以下、本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を図１に基づき説明する。
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を気相軸付け法による装置に適用した例を示すものである。
この製造装置は、図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置と同様に、基材１が挿入されるチャンバ２と、前記基材１の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、すす状の反応生成物（スート）を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を形成するコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５と、チャンバ内の気体を排気する排気管６とを具備するものであり、前記基材１が、チャンバ２の上部開口部７から挿入され、不図示の基材支持手段により回転、昇降自在に支持されている点、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５が、チャンバ２の下側に取り付けられており、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９の噴射の方向が変えられる点、さらにチャンバ２内のコア用バーナ４とクラッド用バーナ５に対向する位置であってチャンバ２の側面に排気口（開口部）１０を有する排気管６が設けられている点も図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置と同様である。
【００２３】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の特徴は、排気管６の内面下側に、ついたて板１３が配置されている点にある。すなわち、本発明は排気管６の内側の下部をついたて板１３により一部閉塞したところに特徴を有するものである。
このついたて板１３をチャンバ２内側から見た状態を図２に示す。
【００２４】
図１および図２に示すように、排気管６の内面の下側についたて板１３を設けることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造当初、すなわち、排気管６内にスート塊１２が存在しないときから排気管の断面の排気有効部（図２中の斜線部）１４がついたて板によって制限される。したがって、排気管６の上側に付着した上部付着スート１１が落下し、排気管の下側でスート塊１２が徐々に大きくなった場合でも、スート塊１２の高さがついたて板１３より低い限りは、排気管断面の排気有効部１４に影響することがない。したがって、チャンバ２内の気体の流れは、スート塊１２が大きくなっても変化しない。このため、コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９のいずれもがその火炎の向きを変えることがなく、これにより長手方向に特性の安定した光ファイバ用多孔質ガラス母材３を得ることができるのである。
【００２５】
また、ついたて板１３があることにより、スート塊１２からチャンバ２内にスートが落下することがない。したがって、チャンバ２内に落下したスートが舞い上がり、光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着することを防止することができ、これに起因する気泡の発生の低減を図ることができる。
【００２６】
このついたて板１３は、排気管６の開口部、すなわち排気口１０に設けられることが好ましい。
ついたて板１３を排気口１０に設けることにより、上部付着スート１１が落下した際、ほとんど全ての上部付着スート１１をチャンバ２内に落下させることなく排気管６内にスート塊１２として滞留させることができる。このため、スートがチャンバ２内に落下して舞い上がり光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着することにより生じる気泡の発生を防止することができる。
【００２７】
さらに、この場合、図３に示すように、図１および図２と同様な装置構成であって、ついたて板１３を排気口１０の上面よりも突出させた構造を採ることにより、開口部上部に付着したスート１１が落下した際、チャンバ２内に落下させることなく排気管６内にスート塊１２として滞留させる効果をより一層向上させることができる。従って、より効果的に上記気泡の発生を防止できる。
なお、ついたて板１３を排気口１０の上面よりも突出させる量としては、８ｍｍ〜１２ｍｍとするのが好ましく、これにより確実にスート１１がチャンバ２内に落下するのを防止することができる。
【００２８】
このついたて板１３の高さは、その最大高さｔが５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
高さの最大値ｔが５ｍｍより低い場合は、スート塊１２が光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造が完了する前についたて板１３の高さを越えてしまう可能性が高く、越えた場合はチャンバ２内の排気の気流が変化し、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の特性の変化が起こるため好ましくなく、５０ｍｍより高い場合は排気管６を閉塞する面積が大きくなり、排気管６の排気有効部１４が小さくなることから排気能力に問題が生じるため好ましくない。
また、本発明においては、同様の理由からついたて板１３の最大高さｔは、排気管６の開口径の５％〜２０％の範囲内であることが好ましい。
本発明において上記ついたて板１３の最大高さとは、例えば排気管６が図２に示すように円管の場合は、排気管６の最下部からの高さｔをいうものである。
【００２９】
ついたて板１３の材質は、通常排気管６、チャンバ２等に用いられている耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではない。
また、排気管６の形状も特に限定されるものではないが、通常は図２に示すような断面が円形状の排気管が用いられる。さらに、排気管６の径は、作製される光ファイバ用多孔質ガラス母材の大きさによって変わり、特に限定されるものではないが、通常１００〜３００φの範囲内のものが用いられることが多い。
【００３０】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に用いられるチャンバ２としては、通常このような装置に用いられるものであればいかなるものをも用いることができ、必要に応じて乾燥空気等のパージ用ガスを導入するための給気口やチャンバ２内部の状態を観察するためののぞき窓等が設けられたものであってもよい。
【００３１】
このチャンバ２上部から導入される基材１、この基材１に向けて火炎を噴射するコア用バ−ナ４、クラッド用バーナ５に関しても、通常光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に用いられるものを用いることができる。
なお、このコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５は、図１の例では各１本づつ用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばクラッド用バーナ５が複数本設けらていてもよい。
【００３２】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する方法は、上述した図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いた場合とほぼ同じであるが、製造中にコア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９の向きが変化することがなく、得られる光ファイバ用多孔質ガラス母材３の長手方向の特性が一定である点で従来の方法とは大きく異なるものである。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
（実施例１）
図１に示す本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、直径１５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。この装置において、排気管６の口径は２００φとし、その内面の下側に最大高さが３０ｍｍのついたて板１３を設けた。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均２％であり、気泡の数は平均２個／本であった。
【００３４】
（実施例２）
図３に示す本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、直径１５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。この装置において、排気管６の口径は２００φとし、その内面の下側に最大高さが３０ｍｍのついたて板１３を排気管６の開口部上面よりも１０ｍｍ突出させた。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均２％であり、気泡の数は平均０．５個／本であった。
【００３５】
（比較例）
実施例で用いた光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置から、ついたて板１３を取り外し、実施例と同サイズの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均５％であり、気泡の数は平均５個／本であった。
【００３６】
このように、ついたて板１３を取りつけることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材の長手方向の屈折率差Δｎの変動が少なく、気泡の数の少ない品質の良好な光ファイバ用多孔質ガラス母材を得ることができた。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】
例えば、上記発明の実施の形態では、気相軸付け法による光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する際に、排気の気流が光ファイバ用多孔質ガラス母材の品質に影響を与える製造装置であればいかなる製造装置にも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、チャンバと、このチャンバ内に配置され、基材の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成するバーナと、前記チャンバ内の気体を排気するための排気管とを具備する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、前記排気管がその内面下部についたて板を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置である。
【００４０】
したがって、排気管に付着したスートに起因する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造中におけるチャンバ内の気体の流れの経時的な変化がなく、したがって長手方向に安定した特性を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材が製造でき、さらに排気管に付着したスートが再度チャンバ内に落下して光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着し気泡を形成することがない。このように、本発明の製造装置によれば、均一な品質で気泡の少ない光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】図１の装置の排気管をチャンバ内から見た状態を示す概略説明図である。
【図３】本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の別の一例を示す概略説明図である。
【図４】従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ … 基材、 ２ … チャンバ、
３ … 光ファイバ用多孔質ガラス母材、 ４ … コア用バーナ、
５ … クラッド用バーナ、 ６ … 排気管、 ７ … 開口部、
８ … コア部形成用火炎、 ９ … クラッド部形成用火炎、
１０ … 排気口、 １１ … 上部付着スート、 １２ … スート塊、
１３ … ついたて板、 １４ … 排気有効部、
ｔ … 高さの最大値。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に関するものであり、特に気相軸付け法（ＶＡＤ法）等により光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造するに際して、高品質の光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバの製造工程において、直接、極細の光ファイバを作ろうとすると、最適の屈折率分布を持たせる制御が困難である等の理由から、まず同じ屈折率分布を有する径の太いガラス母材（プリフォーム）を作製し、この母材を加熱して外径を一定に制御しながら細く長く引き伸ばす（線引きする）ことにより、極細の光ファイバを製造するといった方法が採られている。
【０００３】
ここで、ガラス母材の製造方法としては、例えば、気相軸付け法や外付ＣＶＤ法等により光ファイバ用多孔質ガラス母材（スートプリフォーム）を形成し、これを脱水・焼結して透明ガラス化したガラス母材を得る方法等が挙げられる。
【０００４】
このような、気相軸付け法や外付ＣＶＤ法においては、一般的に、酸水素バーナを用いて、原料ガス、例えばＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 等の蒸気を酸水素火炎中で加水分解して、ガラス微粒子（以下、スートとする。）を合成し、これを基材に吹き付けて堆積させ、光ファイバ用多孔質ガラス母材を得る。気相軸付け法は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の作製と透明ガラス化が連続して行え、生産速度が早いという利点を有し、外付ＣＶＤ法は大口径の母材を作製できるという利点を有するものである。
【０００５】
図４は、従来の気相軸付け法による光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を示すものである。
この製造装置は、基材１が挿入されるチャンバ２と、前記基材１の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、すす状の反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を形成するコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５と、チャンバ内の気体を排気する排気管６とを具備するものである。
【０００６】
前記基材１は、チャンバ２の上部開口部７から挿入され、不図示の基材支持手段により回転・昇降自在に支持されている。また、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５は、チャンバ２の下側に取りつけられており、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９の噴射の方向が変えられるようになっている。
このコア用バーナ４とクラッド用バーナ５に対向する位置であってチャンバ２の側面には、排気口（開口部）１０を有する排気管６が配置されている。
【０００７】
このような光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する方法としては、まず基材１をチャンバ２内に挿入し、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５をこの基材１の先端に向け、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９中で形成されるスート（ガラス微粒子）が前記基材１の先端に堆積するようにする。このスートの堆積が安定して行われるようになった後、その先端にコア用バーナからのコア部形成用火炎８をあててコア部を形成し、形成されたコア部の側面にクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９をあててクラッド部を形成する。そして、このような基材１へのスートの堆積は基材１を回転させながら行われ、基材１を回転させながらゆっくりと上昇させることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材３を成長させることができる。
【０００８】
上記クラッド部形成用火炎９中では、アルゴンガス、ＳｉＣｌ4 、水素ガス、酸素ガスによる火炎加水分解によりクラッド部形成用のスートが形成され、コア部形成用火炎８中ではさらにコア部の屈折率を高めるためのドーパント、例えばＧｅＯ2 が導入されたコア部形成用のスートが形成される。これらが成長中の光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端に付着して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を成長させるのである。なお、光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着しなかったスートは、排気口１０から排気管６を経て排出される。
【０００９】
このような光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造中に、この光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端部に堆積するスートの量およびその堆積分布は、コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９の形状およびスートの流れの状態、光ファイバ用多孔質ガラス母材３先端の温度等のさまざまな要因で変化するものであるが、特に両火炎８、９の向きの微妙な変化は、光ファイバ内の屈折率分布に大きな影響を与えるため、これを制御することは光ファイバの品質を維持する上で極めて重要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この両火炎８および９の向きは、チャンバ２内の気体の流れの微妙な変化に伴い変化するものであり、この気体の流れを一定に保つ必要がある。
このチャンバ２内の気体の流れを変化させる大きな要因としては、排気管６の下側にあるスート塊１２を挙げることができる。このスート塊１２は、両火炎８及び９内で形成されたスートの内、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の先端に付着しなかったものが排気管上部に付着し（上部付着スート１１）、これが落下して集まることにより形成されるものであり、排気管６の下側を閉塞することによりチャンバ２内の気体の流れを変化させる大きな要因となるものである。
【００１１】
すなわち、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の作製開始時には、前記スート塊１２はなく、排気管６はその全体で排気を行うことが可能であるが、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の成長が進むにつれて、排気管６内の上部に上部付着スート１１が付着し、これが落下することによりスート塊１２が徐々に大きくなる。これにつれて、排気管６の下側が徐々に閉塞されることになる。このように排気管６の下側が徐々に閉塞されると、これにつれて排気管６から排気される排気の気流が序々に変化することになる。この排気の気流の変化に伴いコア部形成用火炎８とクラッド部形成用火炎９の向きが変化してしまい、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の長手方向で、屈折率や形状、コアロッド率等の特性が変化してしまうという問題点が生じるのである。
【００１２】
また、このように排気管下側にスート塊１２があると、このスート塊１２からスートがチャンバ２内に落下し、この落下したスートがチャンバ２内の気流によりチャンバ２内を舞い、これが光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着して気泡を形成するという問題点もある。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、排気管に付着したスートに起因するチャンバ内の気体の流れの経時的な変化がなく、したがって長手方向に安定した特性を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材が製造でき、さらに排気管に付着したスートが再度チャンバ内に落下して光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着し、気泡を形成することのない光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を提供することを主目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明は、チャンバと、このチャンバ内に配置され、基材の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成するバーナと、前記チャンバ内の気体を排気するための排気管とを具備する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、前記排気管がその内面下部についたて板を有することを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置である。
【００１５】
このように、排気管の内面の下側についたて板を設けることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造を開始するときから排気管の断面の排気有効面積がついたて板によって制限される。したがって、排気管の上側に付着したスートが落下して排気管の下側でスートの塊となりその大きさが徐々に大きくなっても、その高さがついたて板を越えない限り、排気管断面の排気有効面積に影響することがなく、したがってチャンバ内の気体の流れに変化を与えることがない。このため、長手方向に特性の安定した光ファイバ用多孔質ガラス母材を得ることができる。
【００１６】
また、ついたて板を設けることにより、上記排気管下側のスートの塊とチャンバとの間についたて板が配置されることになるため、チャンバ内にスートが落下することがない。したがって、チャンバ内に落下したスートが舞い上がり、光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着することに起因して発生する気泡を低減することができる。
【００１７】
この場合、ついたて板を排気管の開口部に設けられていることが好ましい。
ついたて板を排気管の開口部に設けることにより、より有効に排気管下部のスート塊をついたて板により排気管内に滞留させることができ、排気管からチャンバ内に落下するスートを減少させることができる。
【００１８】
さらに、この場合、ついたて板は、排気管の開口部上面よりも突出させることができる。
ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させることにより、排気管からチャンバ内に落下するスートを減少させる効果を、より一層向上させることができる。
【００１９】
また、ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させる量は、８ｍｍ〜１２ｍｍであることが好ましい。
ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させる量が少な過ぎると、突出させた効果が少なく、一方多過ぎると排気の気流に影響を及ぼす場合があるので、前記範囲とすることが好ましい。
【００２０】
また、このついたて板の高さはその最大値が５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
５ｍｍより低い場合は、排気管の下側にたまったスート塊が、光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造が完了する前についたて板の高さを越えてしまう可能性があり、これによりチャンバ内の気体の流れを変化させてしまうため好ましくなく、５０ｍｍより高い場合は排気管を閉塞する面積が大きくなり、排気管の排気有効面積が小さくなることから排気能力に問題が生じるため好ましくないからである。
このような装置を用いた光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法により、均一な品質で気泡の少ない光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明者等は、光ファイバ用多孔質ガラス母材の長手方向の特性を均一に保つためには排気の気流を一定に保つ必要がある点に着目し、この点について種々検討した結果、排気管に付着したスートが排気の気流の変化に影響を及ぼしていることを新たに見いだし本発明を完成させるに至ったものである。
【００２２】
以下、本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を図１に基づき説明する。
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を気相軸付け法による装置に適用した例を示すものである。
この製造装置は、図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置と同様に、基材１が挿入されるチャンバ２と、前記基材１の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、すす状の反応生成物（スート）を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材３を形成するコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５と、チャンバ内の気体を排気する排気管６とを具備するものであり、前記基材１が、チャンバ２の上部開口部７から挿入され、不図示の基材支持手段により回転、昇降自在に支持されている点、コア用バーナ４およびクラッド用バーナ５が、チャンバ２の下側に取り付けられており、コア用バーナ４からのコア部形成用火炎８およびクラッド用バーナ５からのクラッド部形成用火炎９の噴射の方向が変えられる点、さらにチャンバ２内のコア用バーナ４とクラッド用バーナ５に対向する位置であってチャンバ２の側面に排気口（開口部）１０を有する排気管６が設けられている点も図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置と同様である。
【００２３】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の特徴は、排気管６の内面下側に、ついたて板１３が配置されている点にある。すなわち、本発明は排気管６の内側の下部をついたて板１３により一部閉塞したところに特徴を有するものである。
このついたて板１３をチャンバ２内側から見た状態を図２に示す。
【００２４】
図１および図２に示すように、排気管６の内面の下側についたて板１３を設けることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造当初、すなわち、排気管６内にスート塊１２が存在しないときから排気管の断面の排気有効部（図２中の斜線部）１４がついたて板によって制限される。したがって、排気管６の上側に付着した上部付着スート１１が落下し、排気管の下側でスート塊１２が徐々に大きくなった場合でも、スート塊１２の高さがついたて板１３より低い限りは、排気管断面の排気有効部１４に影響することがない。したがって、チャンバ２内の気体の流れは、スート塊１２が大きくなっても変化しない。このため、コア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９のいずれもがその火炎の向きを変えることがなく、これにより長手方向に特性の安定した光ファイバ用多孔質ガラス母材３を得ることができるのである。
【００２５】
また、ついたて板１３があることにより、スート塊１２からチャンバ２内にスートが落下することがない。したがって、チャンバ２内に落下したスートが舞い上がり、光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着することを防止することができ、これに起因する気泡の発生の低減を図ることができる。
【００２６】
このついたて板１３は、排気管６の開口部、すなわち排気口１０に設けられることが好ましい。
ついたて板１３を排気口１０に設けることにより、上部付着スート１１が落下した際、ほとんど全ての上部付着スート１１をチャンバ２内に落下させることなく排気管６内にスート塊１２として滞留させることができる。このため、スートがチャンバ２内に落下して舞い上がり光ファイバ用多孔質ガラス母材３に付着することにより生じる気泡の発生を防止することができる。
【００２７】
さらに、この場合、図３に示すように、図１および図２と同様な装置構成であって、ついたて板１３を排気口１０の上面よりも突出させた構造を採ることにより、開口部上部に付着したスート１１が落下した際、チャンバ２内に落下させることなく排気管６内にスート塊１２として滞留させる効果をより一層向上させることができる。従って、より効果的に上記気泡の発生を防止できる。
なお、ついたて板１３を排気口１０の上面よりも突出させる量としては、８ｍｍ〜１２ｍｍとするのが好ましく、これにより確実にスート１１がチャンバ２内に落下するのを防止することができる。
【００２８】
このついたて板１３の高さは、その最大高さｔが５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
高さの最大値ｔが５ｍｍより低い場合は、スート塊１２が光ファイバ用多孔質ガラス母材３の製造が完了する前についたて板１３の高さを越えてしまう可能性が高く、越えた場合はチャンバ２内の排気の気流が変化し、光ファイバ用多孔質ガラス母材３の特性の変化が起こるため好ましくなく、５０ｍｍより高い場合は排気管６を閉塞する面積が大きくなり、排気管６の排気有効部１４が小さくなることから排気能力に問題が生じるため好ましくない。
また、本発明においては、同様の理由からついたて板１３の最大高さｔは、排気管６の開口径の５％〜２０％の範囲内であることが好ましい。
本発明において上記ついたて板１３の最大高さとは、例えば排気管６が図２に示すように円管の場合は、排気管６の最下部からの高さｔをいうものである。
【００２９】
ついたて板１３の材質は、通常排気管６、チャンバ２等に用いられている耐熱性を有するものであれば特に限定されるものではない。
また、排気管６の形状も特に限定されるものではないが、通常は図２に示すような断面が円形状の排気管が用いられる。さらに、排気管６の径は、作製される光ファイバ用多孔質ガラス母材の大きさによって変わり、特に限定されるものではないが、通常１００〜３００φの範囲内のものが用いられることが多い。
【００３０】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に用いられるチャンバ２としては、通常このような装置に用いられるものであればいかなるものをも用いることができ、必要に応じて乾燥空気等のパージ用ガスを導入するための給気口やチャンバ２内部の状態を観察するためののぞき窓等が設けられたものであってもよい。
【００３１】
このチャンバ２上部から導入される基材１、この基材１に向けて火炎を噴射するコア用バ−ナ４、クラッド用バーナ５に関しても、通常光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に用いられるものを用いることができる。
なお、このコア用バーナ４およびクラッド用バーナ５は、図１の例では各１本づつ用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばクラッド用バーナ５が複数本設けらていてもよい。
【００３２】
本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する方法は、上述した図４に示す従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いた場合とほぼ同じであるが、製造中にコア部形成用火炎８およびクラッド部形成用火炎９の向きが変化することがなく、得られる光ファイバ用多孔質ガラス母材３の長手方向の特性が一定である点で従来の方法とは大きく異なるものである。
【００３３】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
（実施例１）
図１に示す本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、直径１５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。この装置において、排気管６の口径は２００φとし、その内面の下側に最大高さが３０ｍｍのついたて板１３を設けた。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均２％であり、気泡の数は平均２個／本であった。
【００３４】
（実施例２）
図３に示す本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を用いて、直径１５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。この装置において、排気管６の口径は２００φとし、その内面の下側に最大高さが３０ｍｍのついたて板１３を排気管６の開口部上面よりも１０ｍｍ突出させた。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均２％であり、気泡の数は平均０．５個／本であった。
【００３５】
（比較例）
実施例で用いた光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置から、ついたて板１３を取り外し、実施例と同サイズの光ファイバ用多孔質ガラス母材を２０本作製した。
作製した光ファイバ用多孔質ガラス母材の特性を測定したところ、長手方向にわたる屈折率差Δｎの変動は平均５％であり、気泡の数は平均５個／本であった。
【００３６】
このように、ついたて板１３を取りつけることにより、光ファイバ用多孔質ガラス母材の長手方向の屈折率差Δｎの変動が少なく、気泡の数の少ない品質の良好な光ファイバ用多孔質ガラス母材を得ることができた。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３８】
例えば、上記発明の実施の形態では、気相軸付け法による光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する際に、排気の気流が光ファイバ用多孔質ガラス母材の品質に影響を与える製造装置であればいかなる製造装置にも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明は、チャンバと、このチャンバ内に配置され、基材の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成するバーナと、前記チャンバ内の気体を排気するための排気管とを具備する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、前記排気管がその内面下部についたて板を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置である。
【００４０】
したがって、排気管に付着したスートに起因する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造中におけるチャンバ内の気体の流れの経時的な変化がなく、したがって長手方向に安定した特性を有する光ファイバ用多孔質ガラス母材が製造でき、さらに排気管に付着したスートが再度チャンバ内に落下して光ファイバ用多孔質ガラス母材に付着し気泡を形成することがない。このように、本発明の製造装置によれば、均一な品質で気泡の少ない光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の一例を示す概略説明図である。
【図２】図１の装置の排気管をチャンバ内から見た状態を示す概略説明図である。
【図３】本発明の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置の別の一例を示す概略説明図である。
【図４】従来の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１ … 基材、 ２ … チャンバ、
３ … 光ファイバ用多孔質ガラス母材、 ４ … コア用バーナ、
５ … クラッド用バーナ、 ６ … 排気管、 ７ … 開口部、
８ … コア部形成用火炎、 ９ … クラッド部形成用火炎、
１０ … 排気口、 １１ … 上部付着スート、 １２ … スート塊、
１３ … ついたて板、 １４ … 排気有効部、
ｔ … 高さの最大値。
Claims (5)
- チャンバと、このチャンバ内に配置され、基材の表面に向けてファイバ用原料および反応ガスを吹き付け、反応生成物を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を形成するバーナと、前記チャンバ内の気体を排気するための排気管とを具備する光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置において、前記排気管がその開口部の内面下部についたて板を有することを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 前記ついたて板が、排気管の開口部上面よりも突出していることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 前記ついたて板を排気管の開口部上面よりも突出させる量が、８ｍｍ〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 前記ついたて板の高さの最大値が、５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造装置。
- 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の製造装置を用いることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
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