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JP2013040070A - Method for producing glass fine particle deposit - Google Patents

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JP2013040070A
JP2013040070A JP2011177456A JP2011177456A JP2013040070A JP 2013040070 A JP2013040070 A JP 2013040070A JP 2011177456 A JP2011177456 A JP 2011177456A JP 2011177456 A JP2011177456 A JP 2011177456A JP 2013040070 A JP2013040070 A JP 2013040070A
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JP
Japan
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glass
distribution
target
producing
burner
Prior art date
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Application number
JP2011177456A
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Japanese (ja)
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Masayuki Sakurai
雅之 櫻井
Yusuke Kubo
祐介 久保
Yuji Kaketa
裕二 掛田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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Abstract

【課題】良好なガラス特性が得られるガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供する。
【解決手段】バーナ15から原料ガスを含む酸水素火炎Fをターゲット14に吹き付け、酸水素火炎Fによる加水分解反応で生成されるガラス微粒子をターゲット14に堆積させてガラス微粒子堆積体17を製造する製造方法であって、バーナ15から噴出される火炎Fの輝度分布及びガラス微粒子の堆積箇所の温度分布を測定し、これらの測定輝度分布及び測定温度分布が、良好なガラス微粒子堆積体17を製造したときと同じとなるように、バーナ15へ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整する。
【選択図】図1
The present invention provides a method for producing a glass fine particle deposit capable of producing a glass fine particle deposit having good glass characteristics with high reproducibility.
An oxyhydrogen flame F containing a source gas is blown from a burner 15 onto a target 14, and glass fine particles generated by a hydrolysis reaction by the oxyhydrogen flame F are deposited on the target 14 to produce a glass fine particle deposit 17. This is a manufacturing method, in which the luminance distribution of the flame F ejected from the burner 15 and the temperature distribution of the deposition positions of the glass fine particles are measured, and the measured luminance distribution and the measured temperature distribution produce the fine glass particle deposits 17. The flow rate of at least one of the raw material gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner 15 is adjusted so as to be the same as the above.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、バーナで生成したガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成するガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a glass fine particle deposit that deposits glass fine particles generated by a burner to form a glass fine particle deposit.

例えば、光ファイバ用の母材となるガラス微粒子堆積体は、ガラス微粒子合成用バーナからの火炎中にガラス原料を導入し、火炎中でガラス原料を火炎加水分解又は酸化反応させることによりガラス微粒子を生成させ、このガラス微粒子をターゲット(出発材)に吹きつけて堆積させることにより製造される。   For example, a glass particulate deposit that is a base material for an optical fiber introduces glass particulates by introducing a glass raw material into a flame from a glass particulate synthesis burner and subjecting the glass raw material to a flame hydrolysis or oxidation reaction in the flame. It is produced by spraying and depositing the glass fine particles on a target (starting material).

このようにガラス微粒子堆積体を製造する際に、火炎中のガラス原料流の輝度分布を測定し、輝度の高い部分が噴出方向中心軸よりも上方に位置するようにバーナを位置決めし、堆積速度や堆積効率を向上させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、火炎からの発光をCCDカメラでモニターし、観察される輝度及び/又は輝度から求められる温度に基づいてガラス微粒子合成用バーナの操作条件を調整することによって製造条件の適正化を行うことも知られている(例えば、特許文献2参照)。
さらに、バーナがガラス微粒子を堆積する範囲内の堆積面の温度差が70℃以下となるように、往復移動の速度、またはバーナに供給されるガラス原料ガス、もしくは燃焼性ガスの流量を調整して一つの堆積体となるようにガラス微粒子堆積体を製造することも知られている(例えば、特許文献3参照)。
When manufacturing a glass particulate deposit in this way, the brightness distribution of the glass raw material flow in the flame is measured, the burner is positioned so that the high brightness portion is located above the central axis of the ejection direction, and the deposition rate It is known to improve the deposition efficiency (see, for example, Patent Document 1).
It is also possible to optimize the manufacturing conditions by monitoring the light emission from the flame with a CCD camera and adjusting the operating conditions of the burner for glass fine particle synthesis based on the observed luminance and / or the temperature determined from the luminance. It is known (see, for example, Patent Document 2).
Furthermore, the reciprocating speed or the flow rate of the glass raw material gas or combustible gas supplied to the burner is adjusted so that the temperature difference of the deposition surface within the range where the burner deposits the glass fine particles is 70 ° C. or less. It is also known to manufacture a glass fine particle deposit so as to form a single deposit (see, for example, Patent Document 3).

特開2003−54976号公報JP 2003-54976 A 特開平11−246232号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-246232 特開2007−210829号公報JP 2007-210829 A

ところで、ガラス微粒子堆積体を製造する際には、そのガラス微粒子の堆積状態等を正確に把握して製造条件を修正する必要があるが、ガラス微粒子の堆積時の製造条件を同じに設定しても、バーナの交換や原料供給系を構成する流量調整装置の交換等を行うと、ガスの実流量やガスが流れる方向などが微妙に変わり、実際には同じ製造条件とはならずにずれが生じ、良好なガラス微粒子堆積体製造時と同じガラス微粒子堆積体を製造することが難しい。バーナの交換などが無くても、堆積時の気圧や配管内、反応容器内の圧力の変化によっても、微妙に実際の製造条件にはずれが生じる。そして、このずれにより、製造したガラス母材の特性が変化したか否かは、ガラス微粒子堆積体を焼結した後にプリフォームアナライザーなどの測定器で屈折率等のガラス特性を測定するまで確認することが困難である。したがって、同じ良好なガラス母材が作れるように製造条件を調整するために、時間と費用が掛かってしまう。   By the way, when manufacturing a glass particulate deposit, it is necessary to correct the manufacturing conditions by accurately grasping the deposition state of the glass particulates. However, if the burner is replaced or the flow rate adjustment device constituting the raw material supply system is replaced, the actual flow rate of the gas and the direction in which the gas flows will change slightly. As a result, it is difficult to manufacture the same glass fine particle deposit as that when producing a good glass fine particle deposit. Even if the burner is not exchanged, the actual manufacturing conditions will be slightly different depending on the pressure at the time of deposition, the pressure in the piping, and the pressure in the reaction vessel. Then, whether or not the properties of the manufactured glass base material have changed due to this deviation is confirmed until the glass properties such as refractive index are measured with a measuring instrument such as a preform analyzer after the glass fine particle deposit is sintered. Is difficult. Therefore, it takes time and money to adjust the manufacturing conditions so that the same good glass base material can be produced.

特許文献1,2のように火炎の輝度を測定すれば、原料の流れなどの火炎の状態は分かるものの、ガラス微粒子がどのように堆積されているかを把握することが困難である。一方、特許文献3のように、堆積温度を測定すれば、ターゲットへのガラス微粒子の堆積具合(嵩密度分布)は分かるものの、バーナから出ている火炎の状態(原料の分布など)が分からず、その後にガラス微粒子がどのように堆積するかの推定が困難である。したがって、火炎の輝度または堆積温度の何れかを測定しただけでは、良好なガラス特性が得られるガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することは困難であった。   If the brightness of the flame is measured as in Patent Documents 1 and 2, the state of the flame such as the flow of the raw material can be understood, but it is difficult to grasp how the glass particles are deposited. On the other hand, as in Patent Document 3, if the deposition temperature is measured, the deposition state (bulk density distribution) of the glass fine particles on the target can be understood, but the state of the flame coming out of the burner (distribution of raw materials, etc.) is not known. Then, it is difficult to estimate how the glass particles are deposited thereafter. Therefore, it has been difficult to produce a glass fine particle deposit capable of obtaining good glass characteristics with high reproducibility only by measuring either the brightness of the flame or the deposition temperature.

本発明の目的は、良好なガラス特性が得られるガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a method for producing a glass fine particle deposit capable of producing a glass fine particle deposit capable of obtaining good glass properties with high reproducibility.

上記課題を解決することのできる本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、バーナから原料ガスを含む酸水素火炎をターゲットに吹き付け、酸水素火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を前記ターゲットに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記バーナから噴出される酸水素火炎の輝度分布及び前記ガラス微粒子の堆積箇所の温度分布を測定し、これらの測定輝度分布及び測定温度分布が、良好なガラス微粒子堆積体を製造したときと同じとなるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することを特徴とする。
The method for producing a glass particulate deposit according to the present invention, which can solve the above-mentioned problems, sprays an oxyhydrogen flame containing a raw material gas from a burner onto a target, and the glass particulate produced by a hydrolysis reaction by the oxyhydrogen flame is applied to the target. A method for producing a glass particulate deposit, wherein the glass particulate deposit is produced by depositing on
Measure the brightness distribution of the oxyhydrogen flame ejected from the burner and the temperature distribution of the deposition location of the glass particulates, and the measured brightness distribution and the measured temperature distribution are the same as when producing a good glass particulate deposit. As described above, the flow rate of at least one of the source gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner is adjusted.

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法において、良好なガラス微粒子堆積体を製造したときの酸水素火炎の輝度分布及びガラス微粒子の堆積箇所の温度分布を目標輝度分布及び目標温度分布として予め求めておき、
前記測定輝度分布及び測定温度分布を前記目標輝度分布及び目標温度分布と比較し、これらの差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することが好ましい。
In the method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention, the luminance distribution of the oxyhydrogen flame and the temperature distribution of the glass fine particle deposit at the time of producing a good glass fine particle deposit are obtained in advance as the target luminance distribution and the target temperature distribution. Every
The measured luminance distribution and measured temperature distribution are compared with the target luminance distribution and target temperature distribution, and the flow rate of at least one of the source gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner is set so that the difference between them is minimized. It is preferable to adjust.

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法において、
前記目標輝度分布及び測定輝度分布を、次式

Figure 2013040070
(ただし、X:輝度分布測定箇所の母材径方向の位置、A,B,C,N:定数)
で近似し、これらの目標輝度分布と測定輝度分布との差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することが好ましい。 In the method for producing a glass particulate deposit according to the present invention,
The target luminance distribution and the measured luminance distribution are expressed as follows:
Figure 2013040070
(However, X: Location of luminance distribution measurement position in the base material radial direction, A, B, C, N: constant)
It is preferable to adjust the flow rate of at least one of the source gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner so that the difference between the target luminance distribution and the measured luminance distribution is minimized.

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法において、前記目標温度分布と前記測定温度分布とを、ピーク温度を中心とした代表点で比較し、両者の誤差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することが好ましい。   In the method for producing a glass particulate deposit according to the present invention, the target temperature distribution and the measured temperature distribution are compared at a representative point centered on a peak temperature, and supplied to the burner so that the error between the two is minimized. It is preferable to adjust the flow rate of at least one of the raw material gas and the oxyhydrogen gas.

本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、酸水素火炎の輝度分布とガラス微粒子の堆積箇所の温度分布の両方を測定し、これらの測定データに基づいて、原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方を制御することで、良好なガラス微粒子堆積体を製造したときの実流量などの実際の製造条件を、安定して再現することができる。これにより、良好なガラス微粒子堆積体を高い再現性で製造することができ、歩留まりを高めて製造費を低減させることができる。   According to the method for producing a glass fine particle deposit of the present invention, both the luminance distribution of the oxyhydrogen flame and the temperature distribution of the deposition position of the glass fine particles are measured, and based on these measurement data, the raw material gas and the oxyhydrogen gas are measured. By controlling at least one of them, it is possible to stably reproduce actual production conditions such as an actual flow rate when producing a good glass particulate deposit. Thereby, a favorable glass fine particle deposit body can be manufactured with high reproducibility, and the yield can be increased and the manufacturing cost can be reduced.

本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法が適用される製造装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the manufacturing apparatus with which the manufacturing method of the glass particulate deposits concerning this invention is applied. 酸水素火炎の輝度分布の測定について示す図であって、(a)は輝度測定装置により火炎の輝度を撮影した画像を示す模式図、(b)はその輝度分布を示すグラフである。It is a figure shown about the measurement of the luminance distribution of an oxyhydrogen flame, Comprising: (a) is a schematic diagram which shows the image which image | photographed the luminance of the flame with the luminance measuring apparatus, (b) is a graph which shows the luminance distribution. ガラス微粒子の堆積箇所の温度分布の測定について示す図であって、(a)は温度測定装置により母材の温度を測定したデータを可視化した模式図、(b)はその温度分布を示すグラフである。It is a figure which shows about the measurement of the temperature distribution of the deposition location of glass particulates, Comprising: (a) is the schematic diagram which visualized the data which measured the temperature of the base material with the temperature measuring apparatus, (b) is a graph which shows the temperature distribution is there. 測定輝度分布を近似式でフィッティングさせた一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example which fitted the measurement luminance distribution by the approximate expression. 水素流量と定数Aとの相関関係を示すグラフである。4 is a graph showing a correlation between a hydrogen flow rate and a constant A. 水素流量と定数Cとの相関関係を示すグラフである。4 is a graph showing a correlation between a hydrogen flow rate and a constant C.

以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法で用いられる製造装置11は、反応容器12を備えている。この反応容器12には、その上部に支持装置13が設けられており、この支持装置13には、ターゲット14が支持されている。このターゲット14は、支持装置13で軸回りに回転されながらガラス微粒子堆積体の成長に伴って上昇される。
Hereinafter, an example of an embodiment of a method for producing a glass fine particle deposit according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a production apparatus 11 used in the method for producing a glass fine particle deposit according to this embodiment includes a reaction vessel 12. The reaction vessel 12 is provided with a support device 13 on the top thereof, and a target 14 is supported on the support device 13. The target 14 is raised as the glass particulate deposit grows while being rotated about the axis by the support device 13.

反応容器12内には、その下部に、斜め上方へ向けて配置されたバーナ15が設けられている。このバーナ15には、ガス供給装置16から酸水素火炎を生じさせる水素及び酸素である酸水素ガスが供給されて、バーナ15は、その先端部の吹き出し口15aから、酸水素火炎Fを噴出する。また、このバーナ15には、ガス供給装置16からガラス原料となる四塩化ケイ素(SiCl)の原料ガスが供給される。これにより、バーナ15の酸水素火炎Fによる加水分解反応でガラス微粒子が生成され、このガラス微粒子がターゲット14に吹き付けられる。すると、軸回りに回転されながら上昇するターゲット14には、その下端側からガラス微粒子が堆積し、ガラス微粒子堆積体17が製造される。なお、ガラス微粒子堆積体17を光ファイバのコアとする場合、ガラス原料には、ドーパント(屈折率調整剤)として四塩化ゲルマニウム(GeCl)等が含まれてもよい。 A burner 15 disposed obliquely upward is provided in the lower part of the reaction vessel 12. The burner 15 is supplied with oxyhydrogen gas, which is hydrogen and oxygen, which generates an oxyhydrogen flame from the gas supply device 16, and the burner 15 ejects an oxyhydrogen flame F from a blowout port 15 a at the tip thereof. . The burner 15 is supplied with a raw material gas of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) as a glass raw material from a gas supply device 16. As a result, glass fine particles are generated by the hydrolysis reaction of the burner 15 with the oxyhydrogen flame F, and the glass fine particles are sprayed onto the target 14. Then, on the target 14 that rises while rotating around the axis, glass particles are deposited from the lower end side, and a glass particle deposit 17 is manufactured. When the glass fine particle deposit 17 is used as the core of the optical fiber, the glass raw material may contain germanium tetrachloride (GeCl 4 ) or the like as a dopant (refractive index adjusting agent).

製造されたガラス微粒子堆積体17は、その後、脱水及び焼結によって透明ガラス化される。そして例えば、その周囲にクラッドが形成されて光ファイバ用母材とされる。そのような光ファイバ用母材を線引きすることにより、グレーデッドインデックス(GI)型のマルチモード光ファイバや、シングルモード(SM)光ファイバが製造される。   The manufactured glass particulate deposit 17 is then made into a transparent glass by dehydration and sintering. Then, for example, a cladding is formed around the periphery to form an optical fiber preform. By drawing such an optical fiber preform, a graded index (GI) type multimode optical fiber or a single mode (SM) optical fiber is manufactured.

この製造装置11には、輝度測定装置21が設けられている。この輝度測定装置21は、例えばCCDカメラをセンサとして備え、バーナ15の火炎F及びその周辺の可視光を撮影し、輝度測定信号として出力する。また、製造装置11には、温度測定装置31が設けられている。この温度測定装置31は、例えばサーモトレーサをセンサとして備え、ガラス微粒子の堆積箇所及びその周辺の赤外線を捉え、温度測定信号として出力する。これらの輝度測定装置21及び温度測定装置31は、制御装置41に接続されている。   The manufacturing apparatus 11 is provided with a luminance measuring device 21. The luminance measuring device 21 includes, for example, a CCD camera as a sensor, captures the flame F of the burner 15 and visible light around it, and outputs it as a luminance measurement signal. Further, the manufacturing apparatus 11 is provided with a temperature measuring device 31. The temperature measuring device 31 includes, for example, a thermotracer as a sensor, captures the infrared rays around the glass particulate deposition site and the surrounding area, and outputs it as a temperature measurement signal. The luminance measuring device 21 and the temperature measuring device 31 are connected to the control device 41.

制御装置41は、輝度測定装置21からの輝度測定信号に対して画像処理を行うことにより、バーナ15から噴出する火炎Fの輝度分布を求める。また、制御装置41は、温度測定装置31からの温度測定信号に対してデータ処理を行うことにより、ガラス微粒子の堆積箇所における温度分布を求める。この制御装置41は、支持装置13及びガス供給装置16にも接続されており、これらの支持装置13及びガス供給装置16を制御する。また、制御装置41には、記憶部42が設けられており、この記憶部42に対してデータの読み書きを行う。   The control device 41 obtains the luminance distribution of the flame F ejected from the burner 15 by performing image processing on the luminance measurement signal from the luminance measuring device 21. In addition, the control device 41 obtains a temperature distribution at the location where the glass particulates are deposited by performing data processing on the temperature measurement signal from the temperature measurement device 31. The control device 41 is also connected to the support device 13 and the gas supply device 16, and controls the support device 13 and the gas supply device 16. Further, the control device 41 is provided with a storage unit 42, and reads / writes data from / to the storage unit 42.

ところで、ガラス母材とした際に安定して良好なガラス特性(屈折率分布特性)となるガラス微粒子堆積体17を製造するためには、良好なガラス母材となるガラス微粒子堆積体を製造していた時と同じように原料ガスが火炎中に分布し、ガラス微粒子堆積体の長手方向、径方向の嵩密度も良好な母材製造時と同じような分布になることが必要となる。   By the way, in order to manufacture the glass fine particle deposit 17 that stably exhibits good glass characteristics (refractive index distribution characteristic) when the glass base material is used, a glass fine particle deposit that is a good glass base material is manufactured. It is necessary that the raw material gas is distributed in the flame as in the case of the above, and the bulk density in the longitudinal direction and the radial direction of the glass fine particle deposit is the same distribution as in the production of a good base material.

ガラス微粒子堆積体17を製造するにあたって、バーナ15の火炎Fの輝度分布を測定すれば、原料ガスの投入位置を監視し、原料ガスの分布(火炎の中で原料ガスがどのように分布しているか)を調整することができる。しかし、輝度分布だけの情報では、ガラス微粒子堆積体17の嵩密度の分布がどうなっているかを把握することができない。嵩密度は、次工程である脱水工程におけるゲルマニウム等のドーパントの拡散具合を支配するものであるが、安定して良好な母材を製造するには、長手方向、径方向の嵩密度分布を一定にすることが必要である。   In manufacturing the glass fine particle deposit 17, if the luminance distribution of the flame F of the burner 15 is measured, the input position of the source gas is monitored, and the distribution of the source gas (how the source gas is distributed in the flame). Can be adjusted). However, it is not possible to grasp the distribution of the bulk density of the glass fine particle deposit 17 by using only the luminance distribution. The bulk density controls the diffusion of germanium and other dopants in the subsequent dehydration process. To produce a stable and stable base material, the bulk density distribution in the longitudinal and radial directions is constant. It is necessary to make it.

一方、ガラス微粒子堆積体17におけるガラス微粒子の堆積箇所での温度分布を測定すれば、その温度分布に基づいて、嵩密度分布がどのようになるかを予測することができる。つまり、温度分布が同じになるように制御すれば、嵩密度分布も同じにすることはできる。しかし、温度分布だけの情報では、原料ガスの分布をどのように調整すれば良いかが分からない。原料ガスの分布が同じにできなければ、特に径方向のドーパント濃度が良好なガラス微粒子堆積体製造時とずれるため、同じ屈折率分布のガラス母材を安定して製造することはできない。   On the other hand, if the temperature distribution at the glass particle deposition site in the glass particle deposit 17 is measured, it is possible to predict how the bulk density distribution will be based on the temperature distribution. That is, if the temperature distribution is controlled to be the same, the bulk density distribution can be made the same. However, it is not possible to know how to adjust the distribution of the raw material gas by using only the temperature distribution. If the distribution of the source gas cannot be made the same, the glass base material having the same refractive index distribution cannot be stably manufactured because it is different from the manufacturing of the glass fine particle deposit having a particularly good radial dopant concentration.

このことから、本実施形態では、バーナ15の火炎Fの輝度分布及びガラス微粒子の堆積箇所の温度分布の両方を測定し、これらの測定輝度分布及び測定温度分布の情報から、短時間にかつ正確にフィードバックして製造条件を修正し、ガラス母材とした際に良好なガラス特性となるガラス微粒子堆積体17を安定的に製造する。   Therefore, in the present embodiment, both the luminance distribution of the flame F of the burner 15 and the temperature distribution of the deposition position of the glass fine particles are measured, and the information on the measured luminance distribution and the measured temperature distribution is accurately measured in a short time. Thus, the manufacturing conditions are corrected and the glass fine particle deposits 17 having good glass properties when the glass base material is used are stably manufactured.

次に、測定輝度分布及び測定温度分布の情報に基づいてガラス微粒子堆積体17を製造する本実施形態の製造方法について説明する。
支持装置13にターゲット14を支持させ、ガス供給装置16からバーナ15へ原料ガス及び酸水素ガスを供給する。
そして、支持装置13によって軸回りに回転されるターゲット14に対して、斜め下方側から酸水素火炎Fを噴出させ、この火炎Fによる加水分解反応でガラス微粒子を生成させる。
これにより、ターゲット14にガラス微粒子を吹き付けて堆積させるとともに、ターゲット14を徐々に上昇させ、ターゲット14の軸方向下方にガラス微粒子堆積体17を成長させていく。
Next, the manufacturing method of this embodiment for manufacturing the glass fine particle deposit 17 based on the information of the measured luminance distribution and the measured temperature distribution will be described.
The target 14 is supported by the support device 13, and the raw material gas and the oxyhydrogen gas are supplied from the gas supply device 16 to the burner 15.
Then, an oxyhydrogen flame F is ejected from the obliquely lower side to the target 14 rotated about the axis by the support device 13, and glass fine particles are generated by a hydrolysis reaction by the flame F.
As a result, the glass particles are sprayed and deposited on the target 14, and the target 14 is gradually raised to grow the glass particle deposition body 17 below the target 14 in the axial direction.

このとき、制御装置41は、輝度測定装置21からの輝度測定信号に基づいて、バーナ15から噴出する火炎Fの輝度分布を求めて測定輝度分布とし、輝度のピーク位置や裾ダレの形状などの輝度の分布形状を記録する。
具体的には、図2(a)に示すように、輝度測定装置21からの輝度測定信号によって得られた火炎Fの可視光の画像に画像処理を施し、バーナ15の上端から所定寸法だけ上方の水平軸をX軸とし、図2(b)に示すように、X軸上の位置における測定輝度分布を割り出す。
At this time, the control device 41 obtains the luminance distribution of the flame F ejected from the burner 15 based on the luminance measurement signal from the luminance measuring device 21 and sets it as the measured luminance distribution, such as the luminance peak position and the shape of the bottom sag. Record the luminance distribution shape.
Specifically, as shown in FIG. 2A, image processing is performed on the visible light image of the flame F obtained by the luminance measurement signal from the luminance measuring device 21, and a predetermined dimension above the upper end of the burner 15. As shown in FIG. 2B, the measured luminance distribution at the position on the X axis is determined.

また、制御装置41は、温度測定装置31からの温度測定信号に基づいて、ガラス微粒子の堆積箇所における温度分布を求めて測定温度分布とし、可視化した画像ファイル、ガラス微粒子堆積体17の中心などの特定位置や特定方向の温度分布をグラフ化して記録する。
具体的には、図3(a)に示すように、ガラス微粒子の堆積箇所の赤外光を可視化し、この赤外光にデータ処理を行うことにより、図3(b)に示すように、鉛直方向におけるガラス微粒子の堆積箇所の測定温度分布を割り出す。
Further, the control device 41 obtains the temperature distribution at the deposition position of the glass fine particles based on the temperature measurement signal from the temperature measurement device 31 to obtain the measured temperature distribution, and visualizes the image file, the center of the glass fine particle deposit 17 and the like. The temperature distribution in a specific position and a specific direction is graphed and recorded.
Specifically, as shown in FIG. 3 (a), by visualizing the infrared light of the deposited portion of the glass fine particles and performing data processing on the infrared light, as shown in FIG. 3 (b), Determine the measured temperature distribution of the glass particulate deposits in the vertical direction.

そして、これらの測定輝度分布及び測定温度分布が、ガラス特性が良好なガラス母材となる良好ガラス微粒子堆積体を製造していた時の輝度分布及び温度分布である目標輝度分布及び目標温度分布に対して一致するように、または、誤差が最小となるように、原料ガス及び酸水素ガスの何れか一方の流量を調整する。なお、この調整は、酸水素ガスにおける一方のガス(例えば水素)の流量だけを調整しても良く、また、原料ガス及び酸水素ガスの両方の流量を調整しても良い。また、バーナ15の位置や向きを調整して目標に一致させる(近づける)ことも可能である。   And these measured luminance distribution and measured temperature distribution become the target luminance distribution and target temperature distribution, which are the luminance distribution and temperature distribution when manufacturing a good glass fine particle deposit that becomes a glass base material with good glass characteristics. On the other hand, the flow rate of either the raw material gas or the oxyhydrogen gas is adjusted so as to match or minimize the error. In addition, this adjustment may adjust only the flow volume of one gas (for example, hydrogen) in oxyhydrogen gas, and may adjust the flow volume of both source gas and oxyhydrogen gas. It is also possible to adjust the position and orientation of the burner 15 so that the burner 15 matches (or approaches) the target.

(測定輝度分布を目標輝度分布へ一致させるための調整方法)
まず、下記数式で、測定した輝度分布をフィッティングさせる。その一例を、図4に示す。
(Adjustment method to match the measured luminance distribution to the target luminance distribution)
First, the measured luminance distribution is fitted using the following formula. An example is shown in FIG.

Figure 2013040070
ただし、A,B,C,Nは、それぞれ定数を表す。なお、各定数は、Aは輝度のピークの中心からのずれを表す係数、Bは水平方向の測定位置ずれや形状の違いによるピーク位置のずれを補正する係数、Cは輝度のピークの鋭さを表す係数を示し、Nは、X軸方向のデータ点数(分解能)であり、測定機器の能力や設定によるものである。
Figure 2013040070
However, A, B, C, and N each represent a constant. In each constant, A is a coefficient representing the deviation from the center of the luminance peak, B is a coefficient for correcting the deviation of the measurement position in the horizontal direction and the deviation of the peak position due to the difference in shape, and C is the sharpness of the luminance peak. N represents the number of data points (resolution) in the X-axis direction, which depends on the capability and setting of the measuring instrument.

(1)定数A,Cの算出
良好ガラス微粒子堆積体を製造していた時の輝度分布を上式で近似し、定数A,Cを、目標定数として記憶部42に記憶させておき、測定輝度分布に基づいて上式から導き出した定数A,Cである測定定数とを比較する。
(1) Calculation of constants A and C Approximate the luminance distribution at the time of producing a good glass fine particle deposit by the above equation, and store the constants A and C in the storage unit 42 as target constants, and measure the luminance. The measurement constants, which are constants A and C derived from the above formula based on the distribution, are compared.

目標定数と測定定数とにずれがあると、測定輝度分布と目標輝度分布にもずれが生じる。
したがって、制御装置41は、測定輝度分布を目標輝度分布に一致させる(近づける)ために、記憶部42に記憶させた目標定数を引き出し、測定定数が目標定数となるように各種条件の調整を行う。
If there is a difference between the target constant and the measurement constant, a difference also occurs between the measurement luminance distribution and the target luminance distribution.
Therefore, the control device 41 draws out the target constant stored in the storage unit 42 and adjusts various conditions so that the measurement constant becomes the target constant in order to make the measurement luminance distribution coincide (approach) with the target luminance distribution. .

測定輝度分布を目標輝度分布に一致させるための条件の調整の仕方としては、例えば、図5及び図6に示すように、調整可能な水素などの各種のガス流量条件に対する定数A,Cの変化の相関関係のデータを予め求めてデータベース化して記憶部42に記憶させておき、この記憶部42から相関関係のデータを引き出し、このデータに基づいて条件を調整する。   As a method of adjusting the conditions for matching the measured luminance distribution with the target luminance distribution, for example, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, changes in constants A and C with respect to various gas flow conditions such as adjustable hydrogen. The correlation data is obtained in advance and stored in the storage unit 42, the correlation data is extracted from the storage unit 42, and the conditions are adjusted based on this data.

(2)定数B,Nの設定
水平方向のX軸におけるデータ点数である定数Nは、測定機器等の能力や設定に依存するもので、300〜1200程度の範囲で設定され、例えば、N=640程度に設定される。
(2) Setting of constants B and N The constant N, which is the number of data points on the X axis in the horizontal direction, depends on the ability and setting of the measuring device and the like, and is set in the range of about 300 to 1200. For example, N = It is set to about 640.

補正係数である定数Bは、X軸の測定位置ずれや輝度分布の形状の違いによる輝度のピークの位置のずれを補正する係数であり、定数Nに依存して変化する。
定点測定を前提とし、輝度のピークの位置が測定範囲のほぼ中央になるように測定すれば、全データ点数の半分を超えてピークがずれることは無いので、この定数Bは、0〜600程度となる。
The constant B, which is a correction coefficient, is a coefficient that corrects the deviation of the position of the luminance peak due to the measurement position deviation of the X axis and the difference in the shape of the luminance distribution, and changes depending on the constant N.
Assuming fixed point measurement, if the measurement is performed so that the position of the luminance peak is approximately in the center of the measurement range, the peak does not shift beyond half of the total number of data points, so this constant B is about 0 to 600. It becomes.

(測定温度分布を目標温度分布へ一致させるための調整方法)
ガラス特性が良好なガラス母材となる良好ガラス微粒子堆積体を製造していた時に測定した目標温度分布のデータを記憶部42に記憶しておき、この目標温度分布と、例えばピーク温度を中心として代表点(例えば10点程度)の測定温度分布とを比較する。そして、例えば最小二乗法などで各点における誤差が最小となるように、ガラス微粒子堆積体17の製造時における原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整する。なお、温度と範囲を設定し、目標温度分布と同じ範囲に入るように、原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整しても良い。
(Adjustment method to match the measured temperature distribution to the target temperature distribution)
Data of a target temperature distribution measured when a good glass fine particle deposit as a glass base material having good glass characteristics is manufactured is stored in the storage unit 42, and the target temperature distribution and, for example, the peak temperature are centered. The measured temperature distribution of representative points (for example, about 10 points) is compared. Then, the flow rate of at least one of the source gas and the oxyhydrogen gas at the time of manufacturing the glass particulate deposit 17 is adjusted so that the error at each point is minimized by, for example, the least square method. Note that the temperature and range may be set, and the flow rate of at least one of the source gas and the oxyhydrogen gas may be adjusted so as to fall within the same range as the target temperature distribution.

目標温度分布の温度と範囲は、例えば、次のようになる。
最高温度:630℃〜660℃
400℃以上の領域(軸方向の長さ):40mm〜70mm
500℃以上の領域:20mm〜25mm
600℃以上の領域:3mm〜8mm
For example, the temperature and range of the target temperature distribution are as follows.
Maximum temperature: 630 ° C to 660 ° C
400 ° C. or higher region (axial length): 40 mm to 70 mm
500 degreeC or more area | region: 20 mm-25 mm
600 ° C. or higher region: 3 mm to 8 mm

以上説明したように、上記実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、バーナ15からの火炎Fの輝度分布とガラス微粒子の堆積箇所の温度分布の両方を測定する。そして、これらの測定データに基づいて、原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を制御することで、良好なガラス微粒子堆積体17を製造したときの製造条件を安定して再現することができる。これにより、良好なガラス微粒子堆積体17を高い再現性で製造することができ、歩留まりを高めて製造費を低減させることができる。   As described above, according to the method for manufacturing a glass particulate deposit according to the above embodiment, both the luminance distribution of the flame F from the burner 15 and the temperature distribution of the deposition location of the glass particulate are measured. And, by controlling the flow rate of at least one of the source gas and the oxyhydrogen gas based on these measurement data, the production conditions when producing a good glass particulate deposit 17 are stably reproduced. Can do. Thereby, the favorable glass fine particle deposit 17 can be manufactured with high reproducibility, and the yield can be increased and the manufacturing cost can be reduced.

14:ターゲット、15:バーナ、17:ガラス微粒子堆積体、A:輝度のピークの中心からのズレ、B:補正係数、C:輝度のピークの鋭さ、N:X軸方向のデータ点数、X:水平方向の軸 14: target, 15: burner, 17: glass particulate deposit, A: deviation from the center of the luminance peak, B: correction coefficient, C: sharpness of the luminance peak, N: number of data points in the X-axis direction, X: Horizontal axis

Claims (4)

バーナから原料ガスを含む酸水素火炎をターゲットに吹き付け、酸水素火炎による加水分解反応で生成されるガラス微粒子を前記ターゲットに堆積させてガラス微粒子堆積体を製造するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記バーナから噴出される酸水素火炎の輝度分布及び前記ガラス微粒子の堆積箇所の温度分布を測定し、これらの測定輝度分布及び測定温度分布が、良好なガラス微粒子堆積体を製造したときと同じとなるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
This is a method for producing a glass particulate deposit, in which a glass particulate deposit is produced by spraying an oxyhydrogen flame containing a source gas from a burner onto a target and depositing glass particulates generated by a hydrolysis reaction with an oxyhydrogen flame on the target. And
Measure the brightness distribution of the oxyhydrogen flame ejected from the burner and the temperature distribution of the deposition location of the glass particulates, and the measured brightness distribution and the measured temperature distribution are the same as when producing a good glass particulate deposit. As described above, a method for producing a glass particulate deposit, wherein the flow rate of at least one of a source gas and an oxyhydrogen gas supplied to the burner is adjusted.
請求項1に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
良好なガラス微粒子堆積体を製造したときの酸水素火炎の輝度分布及びガラス微粒子の堆積箇所の温度分布を目標輝度分布及び目標温度分布として予め求めておき、
前記測定輝度分布及び測定温度分布を前記目標輝度分布及び目標温度分布と比較し、これらの差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
A method for producing a glass particulate deposit according to claim 1,
In advance, the brightness distribution of the oxyhydrogen flame and the temperature distribution of the deposition position of the glass particulates when producing a good glass particulate deposit are determined in advance as the target brightness distribution and the target temperature distribution,
The measured luminance distribution and measured temperature distribution are compared with the target luminance distribution and target temperature distribution, and the flow rate of at least one of the source gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner is set so that the difference between them is minimized. A method for producing a glass particulate deposit, characterized by adjusting.
請求項2に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記目標輝度分布及び測定輝度分布を、次式
Figure 2013040070
(ただし、X:輝度分布測定箇所の母材径方向の位置、A,B,C,N:定数)
で近似し、これらの目標輝度分布と測定輝度分布との差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
A method for producing a glass particulate deposit according to claim 2,
The target luminance distribution and the measured luminance distribution are expressed as follows:
Figure 2013040070
(However, X: Location of luminance distribution measurement position in the base material radial direction, A, B, C, N: constant)
And the flow rate of at least one of the source gas and oxyhydrogen gas supplied to the burner is adjusted so that the difference between the target luminance distribution and the measured luminance distribution is minimized. A method for producing a particulate deposit.
請求項2または3に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記目標温度分布と前記測定温度分布とを、ピーク温度を中心とした代表点で比較し、両者の誤差が最小となるように、前記バーナへ供給する原料ガス及び酸水素ガスの少なくとも何れか一方の流量を調整することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
A method for producing a glass particulate deposit according to claim 2 or 3,
The target temperature distribution and the measured temperature distribution are compared at a representative point centered on the peak temperature, and at least one of the source gas and the oxyhydrogen gas supplied to the burner so that the error between them is minimized. A method for producing a glass particulate deposit, wherein the flow rate of the glass is adjusted.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015072309A1 (en) * 2013-11-18 2015-05-21 住友電気工業株式会社 Optical probe for optical coherence tomography and manufacturing method therefor
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