JPH0672025B2 - Method for manufacturing optical fiber preform - Google Patents
Method for manufacturing optical fiber preformInfo
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- JPH0672025B2 JPH0672025B2 JP10745491A JP10745491A JPH0672025B2 JP H0672025 B2 JPH0672025 B2 JP H0672025B2 JP 10745491 A JP10745491 A JP 10745491A JP 10745491 A JP10745491 A JP 10745491A JP H0672025 B2 JPH0672025 B2 JP H0672025B2
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Gas Burners (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、大形の光ファイバ母材
を効率良く安定に高速度で製造する光ファイバ母材の製
造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a large-sized optical fiber preform efficiently, stably and at high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光ファイバ母材を製造する方法と
しては、MCVD法(Modified Chemic
al Vapor Deposition),OVD法
(Outside Vapor Depositio
n),VAD法(Vapor−phase Axial
Deposition)等がある。現在、産業界にお
ける関心事はこれらの方法で得られる特性の優れた光フ
ァイバをいかに経済的に、すなわち短時間のうちに大量
に製造して光ファイバの価格を低減化するかにある。特
に、大形の母材を高速度で製造することは、光ファイバ
の経済化に対して効果が大きいので期待されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of manufacturing an optical fiber preform, an MCVD method (Modified Chemical) is used.
al Vapor Deposition, OVD method (Outside Vapor Deposition)
n), VAD method (Vapor-phase Axial)
Deposition) and the like. At the present time, the concern in the industry is how to economically manufacture the optical fibers having excellent characteristics obtained by these methods, that is, in large quantities in a short time to reduce the cost of the optical fibers. In particular, it is expected to manufacture a large-sized base material at a high speed because it has a great effect on the economicalization of the optical fiber.
【0003】従来VAD法における高速合成法として、
バーナを多段にすることあるいは単一バーナで改良を加
えることが検討されてきた。多段バーナでは、多孔質母
材成長端周囲にバーナを複数個設置するのでバーナ本数
を増すに従い合成速度は向上する。しかし、各バーナ火
炎の干渉により、特性、安定性および再現性の点で単一
バーナの場合に比較して劣っている。単一バーナの場合
には、多孔質母材を高速に合成するためにガラス原料を
より多く供給しなければならず、ガラス原料供給量を増
加するに従い未反応ガラス原料の増大、火炎流の乱れを
生じ、合成収率が低下するという問題があった。As a high-speed synthesis method in the conventional VAD method,
It has been considered to have multiple burners or to improve with a single burner. In the multi-stage burner, since a plurality of burners are installed around the growth edge of the porous base material, the synthesis speed increases as the number of burners increases. However, due to the interference of each burner flame, it is inferior to the single burner in terms of characteristics, stability and reproducibility. In the case of a single burner, more glass raw material must be supplied in order to synthesize the porous base material at high speed, and as the glass raw material supply increases, the unreacted glass raw material increases and the flame flow is disturbed. However, there is a problem in that the synthetic yield decreases.
【0004】さらに、高速で太い多孔質母材を製造する
ために流速に着目してその最適化を図る試みがなされた
が(H.Sudaらによる“Fine Glass P
article−Deposition Mechan
ism in the VAD Process”,F
iber and IntegratedOptic
s,Vol.4,No.4,pp.427−437)、
その場合には、収率が悪い状態でしか実現できず、多孔
質母材の製造方法としては適していなかった。Further, in order to manufacture a thick porous base material at a high speed, an attempt was made to optimize it by paying attention to the flow rate (see "Fine Glass P" by H. Suda et al.
article-Deposition Mechan
ism in the VAD Process ", F
iber and IntegratedOptic
s, Vol. 4, No. 4, pp. 427-437),
In that case, it could be realized only in a poor yield, and it was not suitable as a method for producing a porous base material.
【0005】VAD法において、大形の母材を高速に合
成するためには、供給するガラス原料の量を増大させる
必要があった。そこで、ガラス原料の反応効率等を改善
させるために、火炎を多重化することが考えられてい
る。すなわち、火炎を多重にし、その内側火炎を退行さ
せることにより実効火炎長を増加させてガラス微粒子粒
径を制御するバーナが特願昭58−219380号の
「ガラス微粒子合成用バーナ」において提案されてい
る。In the VAD method, in order to synthesize a large-sized base material at high speed, it was necessary to increase the amount of glass raw material supplied. Therefore, in order to improve the reaction efficiency of the glass raw material, it is considered to multiplex the flames. That is, a burner for controlling the glass particle size by increasing the effective flame length by making the flame multiple and retreating the inner flame was proposed in "Glass Particle Synthesis Burner" of Japanese Patent Application No. 58-219380. There is.
【0006】このような多重火炎バーナのひとつとして
の二重火炎バーナの構造を図1に示す。図1において、
1は内側火炎用ガラス原料供給口、2は内側火炎用ガラ
ス原料供給口1の周囲に配置した内側火炎用燃焼ガス供
給口、3は内側火炎用燃焼ガス供給口2の周囲に配置し
た外側火炎用ガラス原料供給口、4は外側火炎用ガラス
原料供給口3の周囲に配置した外側火炎用燃焼ガス供給
口である。5は内側火炎用ノズル、6は外側火炎用ノズ
ルであり、内側火炎用ノズル5と外側火炎用ノズル6と
は独立している。7は内側火炎8内で反応しているガラ
ス原料層、9は外側火炎、10は生成されたガラス微粒
子、11は成長しつつある多孔質母材を示している。a
は内側火炎の火炎長、bは内側および外側火炎から成る
二重火炎の火炎長を示す。ここで、内側火炎用ノズル5
を外側火炎用ノズル6より引込めて配置可能とすること
により、内側火炎8が外側火炎9より距離lだけ退行可
能なように構成し、退行距離lをガラス原料の供給量に
応じて調節できるようにしてある。A structure of a double flame burner as one of such multiple flame burners is shown in FIG. In FIG.
Reference numeral 1 denotes an inner flame glass raw material supply port, 2 denotes an inner flame combustion gas supply port disposed around the inner flame glass raw material supply port 1, and 3 denotes an outer flame disposed around the inner flame combustion gas supply port 2. Glass raw material supply ports 4 are outer flame combustion gas supply ports arranged around the outer flame glass raw material supply port 3. Reference numeral 5 is an inner flame nozzle, 6 is an outer flame nozzle, and the inner flame nozzle 5 and the outer flame nozzle 6 are independent. Reference numeral 7 indicates a glass raw material layer which is reacting inside the inner flame 8, 9 indicates an outer flame, 10 indicates generated glass fine particles, and 11 indicates a growing porous base material. a
Indicates the flame length of the inner flame, and b indicates the flame length of the double flame composed of the inner flame and the outer flame. Here, the inner flame nozzle 5
Can be retracted from the outer flame nozzle 6 so that the inner flame 8 can retract from the outer flame 9 by a distance l, and the retreat distance l can be adjusted according to the amount of glass raw material supplied. Is done.
【0007】火炎を2重化した場合には、外側火炎によ
る火炎長の増加によってガラス微粒子堆積量が増加す
る。換言すると、火炎の2重化により、ガラス微粒子堆
積速度が増加する。特に、ガラス原料の供給量が多いほ
ど二重火炎の効果は大きい。When the flame is duplicated, the amount of glass particles deposited increases due to the increase in flame length due to the outer flame. In other words, due to the double flame, the deposition rate of glass particles increases. In particular, the greater the amount of glass raw material supplied, the greater the effect of the double flame.
【0008】これは、火炎が長くなるのでガラス原料の
分解が促進され、これがため、ガラス微粒子の火炎中で
の滞留時間が長くなって、生成されるガラス微粒子の粒
径が大きくなるためと考えられている。It is thought that this is because the flame becomes longer and the decomposition of the glass raw material is promoted, which causes the residence time of the glass particles in the flame to become longer and the particle size of the glass particles produced to become larger. Has been.
【0009】次に、図2は、2重火炎バーナによる火炎
内滞留時間とガラス微粒子比表面積およびガラス微粒子
粒径との関係を示すグラフである。図2から明らかなよ
うに、ガラス微粒子の火炎内滞留時間が長くなるに従っ
て、ガラス微粒子比表面積は小さくなり、逆にガラス微
粒子粒径は大きくなる。そこで火炎長を長くとることに
より、ガラス微粒子火炎内滞留時間を長くすることがで
き、その結果、ガラス微粒子粒径を大きくすることがで
きることが見出された。Next, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the residence time in the flame by the double flame burner, the specific surface area of the glass particles and the particle size of the glass particles. As is clear from FIG. 2, as the residence time of the glass particles in the flame becomes longer, the specific surface area of the glass particles becomes smaller, and conversely, the particle size of the glass particles becomes larger. Therefore, it has been found that by making the flame length longer, the residence time in the glass fine particle flame can be made longer, and as a result, the particle diameter of the glass fine particles can be made larger.
【0010】すなわち、2重火炎バーナを用いて内側ノ
ズルを退行させることにより、ガラス微粒子粒径を増大
させ、それによって微粒子の大径化と堆積速度の向上を
図り、光ファイバ母材合成速度の高速化を達成すること
ができると考えられていた。That is, by retreating the inner nozzle using a double flame burner, the particle size of glass particles is increased, thereby increasing the particle size of the particles and improving the deposition rate, thereby improving the synthesis rate of the optical fiber preform. It was thought that speeding up could be achieved.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】このように、多重火炎
バーナにおいてはガラス微粒子粒径制御の効果は確認さ
れているが、ガラス原料反応効率の増大に関しては、十
分な結果が得られていない。さらに、実際の母材作製に
あたっては、火炎温度不均一による成長不安定性(多孔
質母材の割れ、多孔質母材成長面形状の乱れ)や屈折率
分布の非制御性等の欠点があり、多孔質母材を作製する
際の各種ガスの供給条件によっては、多孔質母材の成長
が極めて遅くなったり不安定になることがあり、再現性
よく母材を製造するための条件を把握して基本的な製造
方法を確立することが重要な課題となっている。As described above, the effect of controlling the particle size of fine glass particles has been confirmed in the multiple flame burner, but sufficient results have not been obtained with respect to the increase in the reaction efficiency of the glass raw material. Furthermore, in the actual production of the base material, there are drawbacks such as growth instability due to nonuniform flame temperature (cracking of the porous base material, disorder of the shape of the growth surface of the porous base material) and non-controllability of the refractive index distribution. Depending on the supply conditions of various gases when producing the porous base material, the growth of the porous base material may become extremely slow or unstable, and the conditions for manufacturing the base material with good reproducibility should be understood. The establishment of a basic manufacturing method has become an important issue.
【0012】本発明の目的は、以上の諸点に鑑みて、大
形の多孔質母材を高速度で、しかも安定にかつ再現性よ
く製造する光ファイバ母材の製造方法を提供することに
ある。In view of the above points, an object of the present invention is to provide a method for producing an optical fiber preform capable of producing a large-sized porous preform at high speed, stably and with good reproducibility. .
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明では、ガラス原料を多重化した火炎に供給
して多孔質母材を製造する際にその多重化した火炎流の
各々における流速を所定の関係に定め、しかもガラス原
料流の流速をかかる火炎流の流速以下で供給する。In order to achieve the above object, in the present invention, when a glass raw material is supplied to a multiplexed flame to produce a porous base material, each of the multiplexed flame flows is produced. The flow velocity is set to a predetermined relationship, and the flow velocity of the glass raw material flow is supplied at a flow velocity of the flame flow or less.
【0014】すなわち、本発明製造方法は、火炎内でガ
ラス原料を分解してガラス微粒子を形成し、該ガラス微
粒子を種棒に堆積させて多孔質母材を形成し、該多孔質
母材を透明ガラス化して光ファイバ用母材を形成する光
ファイバ母材の製造方法において、前記ガラス原料を供
給する原料供給用ノズルと、該原料供給用ノズルのまわ
りに順次に配置され、それぞれ個別の火炎流を順次に形
成する複数の火炎形成用ノズルとを有するバーナを用
い、前記複数の火炎のうち、第k番目の火炎の流速をV
k ,該第k番目の火炎の外側の第(k+1)番目の火炎
の流速をVk+1 および前記ガラス原料の流速をVm とす
るときに、 なる条件を満たすようになし、前記第k番目の火炎流を
前記第(k+1)番目の火炎流より退行させ、その際に
前記第k番目の火炎流の下流端と前記第(k+1)番目
の火炎流の上流端とが実質的に連続するように前記退行
の距離を定め、得られる多重火炎中に前記ガラス原料を
供給してガラス微粒子を生成することを特徴とする。That is, in the production method of the present invention, the glass raw material is decomposed in a flame to form glass fine particles, and the glass fine particles are deposited on a seed rod to form a porous base material. In a method for manufacturing an optical fiber preform by vitrification to form an optical fiber preform, a raw material supply nozzle for supplying the glass raw material, and a raw material supply nozzle are sequentially arranged around the raw material supply nozzle, and individual flames are provided. A burner having a plurality of flame forming nozzles for sequentially forming a flow is used, and the flow velocity of the k-th flame among the plurality of flames is V
k , where the flow velocity of the (k + 1) th flame outside the kth flame is V k + 1 and the flow velocity of the glass raw material is V m , The above-mentioned k-th flame flow is regressed from the (k + 1) -th flame flow, and the downstream end of the k-th flame flow and the (k + 1) -th flame flow are satisfied. The retreat distance is determined so that the upstream end of the flame flow is substantially continuous, and the glass raw material is supplied into the resulting multiple flames to generate glass fine particles.
【0015】[0015]
【作用】本発明によれば、火炎を多重化し、その各々の
火炎の火炎流速を相等しくするなど最適に定め、しかも
内側火炎を外側火炎よりも退行させることにより、大形
母材を高速にかつ安定に製造することができる。According to the present invention, the flames are multiplexed, the flame velocities of the respective flames are made equal, and the inner flame is made to retreat more than the outer flame. And it can be manufactured stably.
【0016】[0016]
【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【0017】まず、燃焼ガスの流速と多孔質母材の成長
安定性について堆積実験を行った。この実験では、図1
に示したような同心円状の多重火炎ノズルにより構成さ
れた二重火炎構造のバーナを使用し、図3に示すように
退行距離lを60mmとし、外側火炎流の流速Vo、内側
火炎流の流速Viおよび原料流の流速Vmの関係を調べ
た。First, a deposition experiment was conducted on the combustion gas flow rate and the growth stability of the porous base material. In this experiment,
A burner having a double flame structure composed of concentric multiple flame nozzles as shown in Fig. 3 is used, the retreat distance 1 is set to 60 mm as shown in Fig. 3, the flow velocity Vo of the outer flame flow and the flow velocity of the inner flame flow The relationship between Vi and the flow rate Vm of the raw material stream was investigated.
【0018】外側火炎の火炎流速は火炎流レイノルズ数
等を考慮に入れて、安定した火炎が得られる2m/se
cとした。ここで、火炎流速とは、支配的に火炎を構成
する水素ガスおよび酸素ガスの各流量を各ガスの吹き出
すノズルの断面積で除したものである。バーナ位置は通
常の母材作製における位置に設定した。ガラス微粒子堆
積量は擬似母材を用いているため擬似母材依存性がある
ので、任意目盛とした。The flame velocity of the outer flame is 2 m / se in which a stable flame can be obtained in consideration of the flame flow Reynolds number and the like.
c. Here, the flame flow velocity is obtained by dividing the respective flow rates of hydrogen gas and oxygen gas that predominantly form the flame by the cross-sectional area of the nozzle that blows out each gas. The burner position was set to the position in the usual base material production. The deposition amount of glass particles depends on the pseudo base material because the pseudo base material is used.
【0019】ガラス原料としての四塩化ケイ素(SiC
l4 )をアルゴンガスをキャリアとして流速0.7m/
secで内側火炎中心層に2200cc/minで供給
し、内側火炎の火炎流流速Viを変化させてガラス微粒
子堆積量を測定した。火炎流速は酸素ガスおよび水素ガ
スの流速を同じ割合で変化させることにより調節した。Silicon tetrachloride (SiC as a glass raw material)
l 4 ) with argon gas as a carrier and a flow rate of 0.7 m /
It was supplied to the inner flame central layer at 2200 cc / min for sec, and the flame flow velocity Vi of the inner flame was changed to measure the glass particulate deposition amount. The flame flow rate was adjusted by changing the flow rates of oxygen gas and hydrogen gas at the same rate.
【0020】その結果を図4に示す。内側火炎流流速V
iを増加するにつれ、2重火炎としての効果が生じ、ガ
ラス微粒子堆積量は増加し、The results are shown in FIG. Inner flame flow velocity V
As i is increased, the effect as a double flame is generated, and the glass particulate deposition amount is increased.
【0021】[0021]
【数2】 [Equation 2]
【0022】のときに最大値をとり、最も好適であっ
た。内側火炎流流速Viをさらに増加すると、内側火炎
が外側火炎を乱しはじめ、安定な火炎が得られなくなり
母材表面温度が不均一になると共にガラス微粒子堆積速
度は減少する。特に内側火炎流流速Viが5m/sec
(2.5Vo相当)付近を越えると安定した成長面は得
られなくなった。In the case of, the maximum value was taken, which was the most preferable. When the inner flame flow velocity Vi is further increased, the inner flame begins to disturb the outer flame, a stable flame cannot be obtained, the base material surface temperature becomes non-uniform, and the glass particulate deposition rate decreases. Especially the inner flame flow velocity Vi is 5 m / sec
A stable growth surface cannot be obtained when the voltage exceeds (corresponding to 2.5 Vo).
【0023】他方、内側火炎流流速Viを低下させてい
くと、Viが0.2m/sec(0.1Vo相当)近傍
以下では、バーナとして機能しなくなり、やはり安定し
た成長面が得られなくなった。On the other hand, when the inner flame flow velocity Vi is decreased, when Vi is in the vicinity of 0.2 m / sec (corresponding to 0.1 Vo) or less, it does not function as a burner and a stable growth surface cannot be obtained. .
【0024】次に、キャリアガスの流量を調節すること
によって内側火炎に供給するガラス原料層の流速Vmを
変化させて、堆積したガラス微粒子の重量を測定するこ
とにより、ガラス原料の流量に対するガラス原料収率を
求めた結果を図5に示す。Next, the flow rate Vm of the glass raw material layer supplied to the inner flame is changed by adjusting the flow rate of the carrier gas, and the weight of the deposited glass fine particles is measured to determine the glass raw material with respect to the flow rate of the glass raw material. The result of obtaining the yield is shown in FIG.
【0025】図5からわかるように、ガラス原料層流速
Vmが0.5Vo=1m/sec近傍を越えるあたりか
ら収率は急激に低下し、VmがVo=2m/sec近傍
を越えると、ガラス原料は火炎とほとんど反応せず、安
定した成長は見られず、多孔質母材を安定に成長させる
には、バーナにおけるVmとVoに関してはVm≦Vo
とすることが必要であることがわかった。As can be seen from FIG. 5, the yield decreases sharply when the flow rate Vm of the glass raw material layer exceeds about 0.5 Vo = 1 m / sec, and when Vm exceeds about Vo = 2 m / sec, the glass raw material Does not react with the flame, stable growth is not seen, and in order to grow the porous base material stably, Vm ≦ Vo for Vm and Vo in the burner.
I found it necessary to.
【0026】以上から、高速で安定した母材の成長を得
るためには、内側火炎流の流速Voとしては、0.1V
o≦Vi≦2.5Voの範囲にあり、かつVm≦Voで
あることが好ましく、特にVo=Vi≧Vmが最も好ま
しいことがわかる。From the above, in order to obtain high-speed and stable growth of the base metal, the inner flame flow velocity Vo is 0.1 V
It can be seen that the range of o ≦ Vi ≦ 2.5 Vo and the range of Vm ≦ Vo are preferable, and the range of Vo = Vi ≧ Vm is particularly preferable.
【0027】なお、上述の実験ではVo=2m/sec
として、ViおよびVmとVoとの関係を調べたが、V
oの設定は多孔質母材の成長部付近で乱流が生じない範
囲で変化させることができる。Voは作製しようとする
多孔質母材の径および母材形状によって異なり、通常は
0.5〜5m/secの範囲に定める。この範囲で上述
と同様の傾向が得られた。In the above experiment, Vo = 2 m / sec
As a result, the relation between Vi and Vm and Vo was investigated.
The setting of o can be changed within the range where turbulent flow does not occur near the growth part of the porous base material. Vo varies depending on the diameter and shape of the porous base material to be produced, and is usually set in the range of 0.5 to 5 m / sec. In this range, the same tendency as described above was obtained.
【0028】さらに、外側にもう1組の火炎を構成した
3重火炎について、同様な検討を行った。最も内側の1
重目火炎の流速Viと最も外側の3重目火炎の流速Vo
(2)との関係を図6に示す。ここで、2重目火炎の流
速をVo(1)として、Vo(1)=Vo(2),Vo
(1)=0.2Vo(2)の場合を図示した。3重火炎
においても、同様の関係があることがわかった。特にV
o(1)=0.2Vo(2)の場合が示すように流速の
異なる火炎が形成されている場合、安定成長する範囲が
狭くなると共に、ガラス微粒子堆積量も全体に低下する
傾向がみられた。Further, the same examination was conducted for a triple flame having another set of flames on the outside. Innermost one
Flow velocity Vi of heavy flame and flow velocity Vo of outermost triple flame
The relationship with (2) is shown in FIG. Here, Vo (1) = Vo (2), Vo, where the flow velocity of the double flame is Vo (1).
The case where (1) = 0.2 Vo (2) is illustrated. It was found that the same relationship was found in the triple flame. Especially V
When flames with different flow velocities are formed as shown in the case of o (1) = 0.2Vo (2), the range of stable growth becomes narrower and the amount of deposited glass particles tends to decrease overall. It was
【0029】このように、本発明は2重火炎や3重火炎
のみならず一般的に多重火炎にも適用され、その各々の
流速について、第k番目の火炎の流速Vk と第(k+
1)番目の火炎の流速Vk+1 とに着目したときに両流速
間に なる条件を満足させることによって、多孔質母材を高速
で、しかも安定かつ再現性よく成長させることができ
る。[0029] Thus, the present invention is also applicable to general multi-flame not only double flame or triple flame, the flow rate of each, and the flow velocity V k of the k-th flame the (k +
When focusing on the 1) -th flame velocity V k + 1 , By satisfying the above condition, the porous base material can be grown at high speed, stably and with good reproducibility.
【0030】内側火炎あるいは外側火炎部における流速
の調整は、バーナ寸法およびノズル間隙を調整すると共
に、酸素ガスおよび水素ガスの双方あるいは一方の流量
を調整することにより実現できる。The flow velocity in the inner flame or the outer flame can be adjusted by adjusting the burner size and the nozzle gap, and by adjusting the flow rates of oxygen gas and / or hydrogen gas.
【0031】次に、上述した火炎流の好適な流速の状態
における内側火炎の退行距離lの決定について図7を参
照して説明する。図7はバーナの軸方向における火炎温
度分布を内側および外側火炎と対比して示す。ここで、
Tcはガラス原料の反応下限を示す温度であり、この温
度Tc以下ではガラス原料が反応しないでそのままの状
態にある。Next, the determination of the retreat distance l of the inner flame in the state of the above-mentioned suitable flow velocity of the flame flow will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the flame temperature distribution in the axial direction of the burner in contrast to the inner and outer flames. here,
Tc is a temperature indicating the lower limit of the reaction of the glass raw material, and below this temperature Tc, the glass raw material does not react and remains as it is.
【0032】図7に示す退行距離l1の状態(A)では
内側火炎8の下流端と外側火炎9の上流端とが実質的に
連続しており、火炎温度は下限温度Tcより高い温度で
連続している。ここで、連続とは、火炎温度が常に下限
温度Tcより高い状態にあることを意味する。退行距離
lを大きくしてl2にした状態(B)では、内側火炎8
と外側火炎9とが分離してしまう。そこで、退行距離l
は、上述したように定めた好適なVo, ViおよびVm
の条件の下で、内側火炎8と外側火炎9とが実質的に連
続するように定める。しかも、退行距離lは、このよう
に定められる範囲内でなるべく長くすることによって火
炎長が長くなるので、ガラス微粒子の堆積効率を高める
ことができる。In the state (A) of the retreat distance 11 shown in FIG. 7, the downstream end of the inner flame 8 and the upstream end of the outer flame 9 are substantially continuous, and the flame temperature is higher than the lower limit temperature Tc. is doing. Here, continuous means that the flame temperature is always higher than the lower limit temperature Tc. When the retreat distance 1 is increased to 12 (B), the inner flame 8
And the outer flame 9 are separated. Therefore, the retreat distance l
Is the preferred Vo, Vi and Vm defined above.
Under these conditions, the inner flame 8 and the outer flame 9 are set to be substantially continuous. In addition, the retreat distance 1 is made as long as possible within the range defined in this way, so that the flame length becomes long, so that the deposition efficiency of the glass particles can be enhanced.
【0033】このような流速条件下における2重火炎の
効果を図8に示す。図8は2重火炎化した場合としない
場合のガラス原料としてのSiCl4 供給量とガラス微
粒子体積量との関係を、直径150mmの擬似母材にS
iO2 を堆積させたときの堆積速度をガラス原料である
SiCl4 の供給量に対して示している。ここで、実線
が2重火炎化した場合、破線が内側火炎単独の場合であ
る。FIG. 8 shows the effect of the double flame under such a flow velocity condition. FIG. 8 shows the relationship between the supply amount of SiCl 4 as a glass raw material and the volume amount of glass fine particles in the case of double flame formation and in the case of non-double flame formation in a pseudo base metal having a diameter of 150 mm.
The deposition rate when iO 2 is deposited is shown with respect to the supply amount of SiCl 4 which is a glass raw material. Here, the solid line represents the case of double flame formation, and the broken line represents the case of the inner flame alone.
【0034】ここで、SiCl4 の供給量を5000c
c/minとすると、2重火炎バーナでは5g/min
の堆積速度が得られ、収率は60〜70%であった。Here, the supply amount of SiCl 4 is set to 5000 c.
c / min, 5g / min for double flame burner
And a yield of 60-70%.
【0035】次に本発明の実施例について述べる。Next, examples of the present invention will be described.
【0036】図9に本発明で用いるガラス微粒子合成用
バーナの一実施例を示す。ここで、21はガラス原料供
給用ノズル、22はH2 やプロパン,ブタンなどの炭化
水素系燃料などの可燃性ガス供給用ノズル、23はA
r,He,N2 などの不活性ガス供給用ノズル、24は
O2 などの支燃性ガス供給用ノズル、25は不活性ガス
供給用ノズルである。これらノズル22〜25をノズル
21のまわりにこの順序で同心円状に配置して内側多重
ノズルとなし、可燃性ガスおよび支燃性ガスにより内側
火炎を形成する。さらに、26は外側ガラス原料(また
は不活性ガス)供給用ノズル、27は可燃性ガス供給用
ノズル、28は不活性ガス供給用ノズル、29は支燃性
ガス供給用ノズルであり、これらノズル26〜29をノ
ズル25のまわりにこの順序で同心円状に配置して外側
多重ノズルとなし、可燃性ガスおよび支燃性ガスにより
外側火炎を形成する。ここで、内側多重ノズルを外側多
重ノズルよりも距離lだけ退行させる。30は外側多重
ノズルのまわりに配置したフードである。FIG. 9 shows an embodiment of the burner for synthesizing glass particles used in the present invention. Here, 21 is a glass material supply nozzle, 22 is a combustible gas supply nozzle such as H 2 or hydrocarbon fuel such as propane or butane, and 23 is A
Nozzle for supplying an inert gas such as r, He, N 2 ; 24 is a nozzle for supplying a combustion-supporting gas such as O 2 ; and 25 is a nozzle for supplying an inert gas. These nozzles 22 to 25 are arranged concentrically around the nozzle 21 in this order to form inner multiple nozzles, and an inner flame is formed by the combustible gas and the combustion supporting gas. Further, 26 is an outer glass raw material (or inert gas) supply nozzle, 27 is a combustible gas supply nozzle, 28 is an inert gas supply nozzle, and 29 is a combustible gas supply nozzle. .About.29 are arranged concentrically around the nozzle 25 in this order to form an outer multiple nozzle, and the outer flame is formed by the combustible gas and the combustion supporting gas. Here, the inner multiple nozzle is retracted from the outer multiple nozzle by a distance l. 30 is a hood arranged around the outer multiple nozzles.
【0037】ここで、ガラス原料供給用ノズル21と、
外側ガラス原料供給用ノズル26はそれぞれ、その外側
にある各組の可燃性ガス供給用ノズルおよび支燃性ガス
供給用ノズルに対してガス流の上流側に開口部を有する
ように配置する。これは塩化物等の形で供給されるガラ
ス原料が火炎中で分解されてガラス微粒子となったとき
に、そのガラス微粒子が原料供給用ノズルの先端に付着
することを防止するためである。すなわち、ガラス微粒
子がノズル先端に付着すると合成条件が経時的に変化し
てしまうからである。Here, the glass material supply nozzle 21 and
Each of the outer glass raw material supply nozzles 26 is arranged so as to have an opening on the upstream side of the gas flow with respect to each set of the combustible gas supply nozzle and the combustible gas supply nozzle located outside thereof. This is to prevent the glass fine particles from adhering to the tip of the raw material supply nozzle when the glass raw material supplied in the form of chloride or the like is decomposed into a glass fine particle in a flame. That is, when the glass particles adhere to the tip of the nozzle, the synthesis conditions change with time.
【0038】また、各ノズルの先端は図9に示したよう
に片刃状に加工されていることが望ましい。厚みのある
部材で作られ、直角に切断された端部を有するノズルを
用いた場合には、その端部でガス流の乱れを生じ、ガラ
ス微粒子のノズル先端への付着等の問題を生ずるからで
ある。なお、各組のノズルにおいて可燃性ガスと支燃性
ガスの供給場所を入れ換えてもバーナの特性に大きな変
化はない。Further, it is desirable that the tip of each nozzle is machined into a single edge as shown in FIG. If a nozzle made of thick material and having an end cut at a right angle is used, the gas flow is disturbed at that end, which causes problems such as adhesion of glass particles to the nozzle tip. Is. The characteristics of the burner do not change significantly even if the supply locations of the combustible gas and the combustion-supporting gas in the nozzles of each set are exchanged.
【0039】次に図9に示す2重火炎バーナにおいてバ
ーナ外径53mm, 退行距離l=60mmとし、このバ
ーナに対し、本発明の製造方法を適用して多孔質母材の
作製を行った実施例を示す。Next, in the double flame burner shown in FIG. 9, the burner had an outer diameter of 53 mm and a retreat distance of 1 = 60 mm, and the manufacturing method of the present invention was applied to this burner to prepare a porous base material. Here is an example:
【0040】実施例1 実施例1はSiO2 のみから成る多孔質母材の製造に関
するものであり、多重火炎バーナとして、上述の流速モ
デル実験で使用した同心円状多重ノズル構造の2重火炎
バーナを使用した。Example 1 Example 1 relates to the production of a porous base material composed only of SiO 2 , and the multiple flame burner is the double flame burner having the concentric circular multiple nozzle structure used in the above velocity model experiment. used.
【0041】図9に示す2重火炎バーナにおいて、外側
火炎流流速、内側火炎流流速および原料層流速を、それ
ぞれ、2.1m/sec,2.1m/secおよび0.
7m/secとした。原料供給用ノズルにはアルゴンガ
スをキャリアとして四塩化ケイ素2200cc/min
を供給した。母材合成速度は3.5g/min、ガラス
原料収率は65%であった。母材成長は非常に安定であ
り、10時間で直径120mmで有効長800mmの大
形多孔質母材が得られた。10時間という長時間の母材
作製においても成長面の形状などは変化せず、安定な成
長がなされた。In the double flame burner shown in FIG. 9, the outer flame flow velocity, the inner flame flow velocity and the raw material layer flow velocity are 2.1 m / sec, 2.1 m / sec and 0.
It was set to 7 m / sec. 2200 cc / min of silicon tetrachloride with argon gas as a carrier for the raw material supply nozzle
Was supplied. The base material synthesis rate was 3.5 g / min, and the glass raw material yield was 65%. The growth of the base material was very stable, and a large-sized porous base material having a diameter of 120 mm and an effective length of 800 mm was obtained in 10 hours. Even when the base material was manufactured for a long time of 10 hours, the shape of the growth surface did not change, and stable growth was achieved.
【0042】実施例2 実施例2はGeO2 を添加した屈折率分布を有する母材
用の多孔質母材の製造方法の実施例である。ここで固溶
した二酸化ゲルマニウムを形成させるためにGeO2 を
添加しない場合に比較して、火炎温度を下げる必要があ
った。また、合成速度を増加させると共に屈折率分布を
調整するために下記に示すように外側火炎にもガラス原
料を供給した。Example 2 Example 2 is an example of a method for producing a porous base material for a base material having GeO 2 added and having a refractive index distribution. Here, it was necessary to lower the flame temperature as compared with the case where GeO 2 was not added in order to form the solid-dissolved germanium dioxide. Further, in order to increase the synthesis rate and adjust the refractive index distribution, the glass raw material was also supplied to the outer flame as shown below.
【0043】バーナとしては実施例1と同じ図9に示す
2重火炎バーナを用い、外側火炎流流速、内側火炎流流
速および原料流流速を、それぞれ、2.0m/sec、
2.0m/secおよび0.8m/secとなし、ガラ
ス原料として、実施例1と同条件の四塩化ケイ素に加え
て四塩化ゲルマニウムを200cc/minやはりアル
ゴンガスをキャリアとして供給した。母材合成速度は
4.5g/minであり、比屈折率差1.1%が得られ
た。As the burner, the double flame burner shown in FIG. 9 which is the same as that of the first embodiment is used, and the outer flame flow velocity, the inner flame flow velocity and the raw material flow velocity are 2.0 m / sec, respectively.
The glass raw materials were 2.0 m / sec and 0.8 m / sec. In addition to silicon tetrachloride under the same conditions as in Example 1, germanium tetrachloride was supplied at 200 cc / min, and argon gas was also supplied as a carrier. The base material synthesis rate was 4.5 g / min, and a relative refractive index difference of 1.1% was obtained.
【0044】この実施例によれば、本発明の製造方法
は、屈折率制御用のドーパントを含有したガラス母材の
合成にも有効であることが明らかになった。According to this example, it was revealed that the manufacturing method of the present invention is also effective for the synthesis of the glass base material containing the dopant for controlling the refractive index.
【0045】なお、外側火炎にもガラス原料と供給すれ
ば更に堆積速度は向上するが、外側火炎内では、合成さ
れたガラス微粒子の火炎内での滞在時間の延長の効果は
ないので、全ガラス原料供給量に対するガラス原料収率
は多少低下することが確認された。本例では原料収率
は、55%であった。ここで、ガラス原料収率が低下し
たのは、四塩化ゲルマニウムの収率が四塩化ケイ素に比
較して低いことと、外側火炎に供給したガラス原料収率
が内側火炎に供給したガラス原料収率より低いことに起
因している。If the glass raw material is supplied to the outer flame, the deposition rate is further improved. However, in the outer flame, there is no effect of extending the residence time of the synthesized glass fine particles in the flame, so that the entire glass is not affected. It was confirmed that the glass raw material yield with respect to the raw material supply amount was slightly reduced. In this example, the raw material yield was 55%. Here, the glass raw material yield decreased because the yield of germanium tetrachloride was lower than that of silicon tetrachloride, and the glass raw material yield supplied to the outer flame was the glass raw material yield supplied to the inner flame. It is due to the lower.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
火炎を多重化し、その各々の火炎の火炎流速を相等しく
するなど最適に定め、しかも内側火炎を外側火炎よりも
退行させることにより、大形母材を高速にかつ安定に製
造することができる。その結果、母材製造効率が改善さ
れ、光ファイバ価格を低下させることができる効果があ
る。As described above, according to the present invention,
It is possible to manufacture a large base material at high speed and stably by multiplexing flames and making the flame velocities of the respective flames equal to each other, and by making the inner flame recede from the outer flame. As a result, the base material manufacturing efficiency is improved, and the optical fiber price can be reduced.
【図1】図1は火炎の多重化構成の概略を示す線図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram of a flame multiplexing arrangement.
【図2】図2はガラス微粒子の粒径と火炎内滞留時間と
の関係を示す特性図である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the particle size of glass particles and the residence time in a flame.
【図3】図3は本発明における2重火炎バーナでの各部
流速および退行距離の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of flow velocity and retreat distance of each part in the double flame burner according to the present invention.
【図4】図4は本発明におけるガラス微粒子堆積量の内
側火炎の火炎流流速依存性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing the flame flow velocity dependence of the inner flame of the glass particulate deposition amount in the present invention.
【図5】図5はガラス微粒子収率のガラス原料層流速依
存性を示す特性図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing the glass raw material layer flow rate dependence of the glass fine particle yield.
【図6】図6は本発明におけるガラス微粒子堆積量の内
側火炎の火炎流流速依存性を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the flame flow velocity dependence of the inner flame of the glass particulate deposition amount in the present invention.
【図7】図7はバーナ軸方向における内側火炎の退行距
離と火炎温度との関係を示す火炎温度分布図である。FIG. 7 is a flame temperature distribution diagram showing the relationship between the retreat distance of the inner flame in the axial direction of the burner and the flame temperature.
【図8】図8は単独の火炎および2重火炎におけるガラ
ス原料供給量とガラス微粒子堆積量との関係を示す特性
図である。FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a glass raw material supply amount and a glass particulate deposition amount in a single flame and a double flame.
【図9】図9は本発明で用いる2重火炎バーナの一実施
例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing an embodiment of the double flame burner used in the present invention.
1 内側火炎用ガラス原料供給口 2 内側火炎用燃焼ガス供給口 3 外側火炎用ガラス原料供給口 4 外側火炎用燃焼ガス供給口 5 内側火炎用ノズル 6 外側火炎用ノズル 7 ガラス原料層 8 内側火炎 9 外側火炎 10 生成したガラス微粒子 11 多孔質母材 21 ガラス原料供給用ノズル 22 可燃性ガス供給用ノズル 23 不活性ガス供給用ノズル 24 支燃性ガス供給用ノズル 25 不活性ガス供給用ノズル 26 外側ガラス原料(または不活性ガス) 供給用ノズ
ル 27 可燃性ガス供給用ノズル 28 不活性ガス供給用ノズル 29 支燃性ガス供給用ノズル 30 フード1 Inner Flame Glass Raw Material Supply Port 2 Inner Flame Combustion Gas Supply Port 3 Outer Flame Glass Material Supply Port 4 Outer Flame Combustion Gas Supply Port 5 Inner Flame Nozzle 6 Outer Flame Nozzle 7 Glass Raw Material Layer 8 Inner Flame 9 Outside flame 10 Generated glass particles 11 Porous base material 21 Glass raw material supply nozzle 22 Combustible gas supply nozzle 23 Inert gas supply nozzle 24 Combustible gas supply nozzle 25 Inert gas supply nozzle 26 Outer glass Raw material (or inert gas) supply nozzle 27 Combustible gas supply nozzle 28 Inert gas supply nozzle 29 Combustible gas supply nozzle 30 Hood
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 基博 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社 茨城電気通信 研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−112636(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Motohiro Nakahara 162 Shirahone, Shirahoji, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Prefecture Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Ibaraki Telecommunications Research Institute (56) Reference JP-A-60-112636 ( JP, A)
Claims (2)
粒子を形成し、該ガラス微粒子を種棒に堆積させて多孔
質母材を形成し、該多孔質母材を透明ガラス化して光フ
ァイバ用母材を形成する光ファイバ母材の製造方法にお
いて、前記ガラス原料を供給する原料供給用ノズルと、
該原料供給用ノズルのまわりに順次に配置され、それぞ
れ個別の火炎流を順次に形成する複数の火炎形成用ノズ
ルとを有するバーナを用い、前記複数の火炎のうち、第
k番目の火炎の流速をVk ,該第k番目の火炎の外側の
第(k+1)番目の火炎の流速をVk+1 および前記ガラ
ス原料の流速をVmとするときに、 なる条件を満たすようになし、前記第k番目の火炎流を
前記第(k+1)番目の火炎流より退行させ、その際に
前記第k番目の火炎流の下流端と前記第(k+1)番目
の火炎流の上流端とが実質的に連続するように前記退行
の距離を定め、得られる多重火炎中に前記ガラス原料を
供給してガラス微粒子を生成することを特徴とする光フ
ァイバ母材の製造方法。1. A glass raw material is decomposed in a flame to form glass fine particles, the glass fine particles are deposited on a seed rod to form a porous preform, and the porous preform is made into transparent glass to produce an optical fiber. In a method of manufacturing an optical fiber preform for forming a preform, a raw material supply nozzle for supplying the glass raw material,
A burner having a plurality of flame forming nozzles sequentially arranged around the raw material supply nozzle and sequentially forming individual flame flows is used, and the flow velocity of the kth flame among the plurality of flames is used. Is V k , the flow velocity of the (k + 1) th flame outside the kth flame is V k + 1, and the flow velocity of the glass raw material is V m , Is satisfied, the k-th flame flow is made to recede from the (k + 1) -th flame flow, and the downstream end of the k-th flame flow and the (k + 1) -th flame flow are Manufacture of an optical fiber preform characterized in that the retreat distance is determined so that the upstream end of the flame flow is substantially continuous, and the glass raw material is supplied into the obtained multiple flames to generate glass fine particles. Method.
バ母材の製造方法において、 【数1】 なる条件を満たすようにすることを特徴とする光ファイ
バ母材の製造方法。2. The method for manufacturing an optical fiber preform according to claim 1, wherein: A method for manufacturing an optical fiber preform characterized by satisfying the following condition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10745491A JPH0672025B2 (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Method for manufacturing optical fiber preform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10745491A JPH0672025B2 (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Method for manufacturing optical fiber preform |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2348885A Division JPS61186239A (en) | 1979-06-12 | 1985-02-12 | Production of parent material for optical fiber and burner therefor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04228442A JPH04228442A (en) | 1992-08-18 |
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Family Applications (1)
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| JP10745491A Expired - Lifetime JPH0672025B2 (en) | 1991-05-13 | 1991-05-13 | Method for manufacturing optical fiber preform |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005029448A (en) * | 2003-07-10 | 2005-02-03 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Optical fiber preform manufacturing method |
-
1991
- 1991-05-13 JP JP10745491A patent/JPH0672025B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH04228442A (en) | 1992-08-18 |
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