JP3953820B2

JP3953820B2 - Method for manufacturing optical fiber porous preform

Info

Publication number: JP3953820B2
Application number: JP2002008003A
Authority: JP
Inventors: 学齋藤; 久美永田; 雅博堀越
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP2003212555A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ多孔質母材の製造方法に関し、特に、酸水素炎中でガラス原料ガスを反応させてガラス微粒子を合成し、これを回転する出発部材の外周部の径方向に堆積する外付け法に用いられる光ファイバ多孔質母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光ファイバ母材を溶融線引きして製造される。
また、光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの方法がある。なかでも、ＯＶＤ（Outside Vapor Phase Deposition）法は、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ₄）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ₄）などのガラス原料ガスを、酸素、水素とともに火炎中で加水分解反応または酸化反応させてガラス微粒子を合成し、その軸回りに回転するコアとなるガラス材を備えた円柱形の出発部材の外周部の径方向に、ガラス微粒子（スート）を堆積させて複数層からなる多孔質層を形成して光ファイバ多孔質母材とし、これを電気炉中で脱水、焼結しながら透明ガラス化し、光ファイバ母材を製造する方法である。
このような光ファイバ母材を溶融線引きして製造される光ファイバは、純度、その他の品質に優れたものとなる。
【０００３】
ＯＶＤ法において用いられるガラス微粒子を合成するためのバーナは、一般的に、マルチノズルタイプのものが用いられており、例えば、図１に示すような構造のガラス合成用バーナが用いられている。
この例のガラス合成用バーナの端面において、その中心にノズル１ａ、１ｂからなる第１のノズル群１が設けられ、この第１のノズル群１の周囲に、第１のノズル群１と中心軸を同じくして、ノズル２ａ、２ｂからなる第２のノズル群２が設けられている。また、第１のノズル群１と第２のノズル群２の間で、第１のノズル群１の同心円上には、複数個の内径および外径の等しい小口径ノズル３、３、…が配列された円環状の小口径ノズルの列４ａ、４ｂからなる小口径ノズル群４が設けられている。
また、ノズル１ａが第１の噴出口１１をなし、ノズル１ａとノズル１ｂの間の部分が第２の噴出口１２をなし、ノズル１ｂとノズル２ａの間の部分が第３の噴出口１３をなし、ノズル２ａとノズル２ｂの間の部分が第４の噴出口１４をなし、小口径ノズルの列４ａが第５の噴出口１５をなし、小口径ノズルの列４ｂが第６の噴出口１６をなしている。
【０００４】
ＯＶＤ法において、ガラス微粒子を合成するには、一般的に、第１の噴出口１１からは、例えばＳｉＣｌ₄などのガラス原料ガス、および酸素または水素などの添加ガスを供給し、第３の噴出口１３からは水素などの可燃性ガスを供給し、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６からは酸素などの支燃性ガスを供給する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、高速通信の需要の増加に伴って、光ファイバの生産量も年々増加している。そのため、光ファイバの製造コストを低減するために、光ファイバの製造に供される光ファイバ母材が大型化する傾向にある。これに伴なって、使用するガラス原料ガスの量も増加し、光ファイバ母材の製造に要する時間が長くなるから、光ファイバ多孔質母材の製造におけるガラス微粒子の合成反応の効率や、ガラス微粒子の出発部材への堆積効率を上げることが、非常に重要な課題となっている。
【０００６】
光ファイバ母材が大型化すると、光ファイバ多孔質母材の製造において、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階から終了段階までに、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材の外径が大きく変化していく。光ファイバ多孔質母材が細いときと、太いときでは、ガラス微粒子を堆積するのに最適な、ガラス合成用バーナの発する火炎の条件が異なる。したがって、ガラス微粒子の堆積中には、光ファイバ多孔質母材の外径に応じて流量を変更することが好ましい。
【０００７】
ところが、従来のマルチノズルタイプのガラス合成用バーナにあっては、図４に示すように、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６に支燃性ガスを導入するための支燃性ガス流入口２５が１箇所だけ設けられていた。したがって、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６を構成する複数の小口径ノズル３、３、…それぞれから噴出される支燃性ガスの流量は、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの全流量によって制御されていた。すなわち、支燃性ガス流入口２５から流入した支燃性ガスの全流量を制御することにより、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６から噴出される全ての支燃性ガスの流量を制御していた。
【０００８】
小口径ノズルの列を２列以上に配列した場合、図１に示したガラス合成用バーナのように、例えば、小口径ノズル群４全体の支燃性ガスの流量を制御しても、内側に配列された小口径ノズルの列４ａと、外側に配列された小口径ノズルの列４ｂとでは、小口径ノズル３、３、…内部と支燃性ガスとの抵抗が異なる。したがって、支燃性ガスの流量の制御条件によっては、小口径ノズルの列４ａと小口径ノズルの列４ｂでは、支燃性ガスが同じように流れないという問題があった。また、内側に配列された小口径ノズルの列４ａと、外側に配列された小口径ノズルの列４ｂとでは、これらの先端で発する火炎の強さや、ガラス原料ガスと支燃性ガスとの反応の状態が異なる。したがって、出発部材またはガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材の外径に応じて、各小口径ノズルの列には最適な支燃性ガスの流量がある。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバ多孔質母材の製造において、ガラス微粒子の合成反応の効率およびガラス微粒子の堆積効率を向上する光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置およびこれを用いた光ファイバ多孔質母材の製造方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、中心軸を同じくして配列された１列または複数列のノズルからなる第１のノズル群と、該第１のノズル群の周囲に、該第１のノズル群と中心軸を同じくして配列された１列または複数列のノズルからなる第２のノズル群と、前記第１のノズル群と前記第２のノズル群の間に、前記第１のノズル群の同心円上に、複数個の内径および外径の等しい小口径ノズルが配列されてなる複数列の小口径ノズル群とを備えたガラス合成用バーナと、該ガラス合成用バーナの後端部に設けられた複数のガス流入口と、前記ガラス合成用バーナにガラス原料ガス、添加ガス、支燃性ガス、可燃性ガスおよび不活性ガスを導入するガス供給源と、これらのガスの流量または流速を制御するガス制御部とを備えた光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置を用いて、ガラス原料ガスを火炎中で加水分解反応または酸化反応させてガラス微粒子を合成し、該ガラス微粒子を回転する出発部材の外周部の径方向に堆積して光ファイバ多孔質母材を得る光ファイバ多孔質母材の製造方法であって、前記小口径ノズル群の各列毎に、前記複数のガス流入口からそれぞれ独立にガスを導入し、前記小口径ノズル群から同一の支燃性ガスを噴出し、かつ前記小口径ノズル群の列の少なくとも２列から噴出するそれぞれの支燃性ガスの流量の比率を、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階と終了段階の間に１回以上変化させる光ファイバ多孔質母材の製造方法によって解決できる。
【００１１】
前記小口径ノズル群から同一の支燃性ガスを噴出し、かつ前記小口径ノズル群の列の少なくとも１列から噴出する支燃性ガスの流量と、前記小口径ノズル群の他の列から噴出する支燃性ガスの流量とは、他のガスの流量などの条件にもよるが、異なるようにすると、なお好ましい。
上記光ファイバ多孔質母材の製造方法において、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階において、前記小口径ノズル群の内側の列から噴出する支燃性ガスの流量を、前記小口径ノズル群の外側の列から噴出する支燃性ガスの流速よりも多くし、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する終了段階において、前記小口径ノズル群の内側の列から噴出する支燃性ガスの流速を、前記小口径ノズル群の外側の列から噴出する支燃性ガスの流速よりも少なくすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、光ファイバ多孔質母材の製造に用いられるガラス合成用バーナの一例を示す概略構成図である。
本発明の光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置は、この例のガラス合成用バーナと、このガラス合成用バーナにガラス原料ガス、酸素、水素、不活性ガスを導入するガス供給源（図示略）と、これらのガスの流量または流速を制御するガス制御部（図示略）とから概略構成されている。
【００１３】
ガス供給源は、ＳｉＣｌ₄などのガラス原料ガス、酸素、水素、不活性ガスなどが充填されたガスボンベ（図示略）などからなり、ガラス合成用バーナの後端部に、ガス供給管路（図示略）を介して接続されている。
また、ガス制御部は、電磁バルブ、流量制御装置などからなり、上述のガス供給管路の中途に設けられており、この流量制御装置により、ガスの流量または流速を制御するものである
【００１４】
この例のガラス合成用バーナは、外径４０〜６０ｍｍ程度の円筒形で、一般的には、石英ガラスで形成されている。
この例のガラス合成用バーナを構成する第１のノズル群１のノズル１ａの内径は２．５〜６ｍｍ程度、ノズル１ｂの内径は４〜１０ｍｍ程度となっている。また、第２のノズル群２のノズル２ａの内径は２５〜４５ｍｍ程度、ノズル２ｂの内径は３５〜５５ｍｍ程度となっている。また、小口径ノズル３の内径は１〜２ｍｍ程度となっており、小口径ノズルの列４ａの直径は１０〜３０ｍｍ程度、小口径ノズルの列４ｂの直径は１５〜４０ｍｍ程度となっている。
【００１５】
また、本発明の光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置に備えられるガラス合成用バーナは、図２に示すように、その後端部に、複数のガス流入口が設けられている。符号２１は第１の噴出口１１に原料ガスと、酸素または水素の添加ガスとを導入する原料ガス流入口を示し、符号２２は第２の噴出口１２にアルゴンなどの不活性ガスを導入する不活性ガス流入口を示し、符号２３は第３の噴出口１３に可燃性ガスを導入する可燃性ガス流入口を示し、符号２４は第４の噴出口１４に支燃性ガスを導入する第１の支燃性ガス流入口を示し、符号２５ａは第５の噴出口１５に支燃性ガスを導入する第２の支燃性ガス流入口を示し、符号２５ｂは第６の噴出口１６に支燃性ガスを導入する第３の支燃性ガス流入口を示している。
このように、第５の噴出口１５、第６の噴出口１６に、それぞれ独立に第２の支燃性ガス流入口２５ａ、第３の支燃性ガス流入口２５ｂを設けることにより、第５の噴出口１５、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量および流速をそれぞれ独立に制御できるようになっている。
【００１６】
なお、図２には、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造装置に備えられるガラス合成用バーナの一例を示したが、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造装置に備えられるガラス合成用バーナは、これに限定されるものではない。本発明の光ファイバ多孔質母材の製造装置に備えられるガラス合成用バーナは、図２に示したガラス合成用バーナと類似の構造を有するものであればよい。すなわち、１列または複数列に配列されてなる小口径ノズル群の各列毎に、それぞれ独立した支燃性ガス流入口が設けられていればよい。
【００１７】
以下、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造方法について説明する。
本発明の光ファイバ多孔質母材の製造方法では、例えば、その軸回りに回転するコアとなるガラス材を備えた円柱形の出発部材の表面に、図１および図２に示したガラス合成用バーナの第１の噴出口１１からＳｉＣｌ₄などのガラス原料ガス、および酸素または水素などの添加ガスを供給し、第３の噴出口１３から水素などの添加ガスを供給し、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６から酸素などの支燃性ガスを供給して、ガラス合成用バーナの酸水素炎中における加水分解反応により、ガラス微粒子を合成し、このガラス微粒子を、出発部材の表面に半焼結状態で半径方向に堆積し、光ファイバ多孔質母材を得る。
このとき、第５の噴出口１５、第６の噴出口１６にはそれぞれ独立に、第２の支燃性ガス流入口２５ａまたは第３の支燃性ガス流入口２５ｂから支燃性ガスが導入される。すなわち、第５の噴出口１５には第２の支燃性ガス流入口２５ａから支燃性ガスが導入され、第６の噴出口１６には第３の支燃性ガス流入口２５ｂから支燃性ガスが導入される。また、第５の噴出口１５、第６の噴出口１６に導入される支燃性ガスの流量および流速をそれぞれ独立に制御する。これにより、ガラス微粒子を堆積するターゲットとなる出発部材またはガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材の外径に応じて、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６に最適な支燃性ガスの流量および流速を設定することができる。
【００１８】
また、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造方法にあっては、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの組成を同一とし、第５の噴出口１５から噴出される支燃性ガスの流量をＶ１、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量をＶ２とすると、Ｖ１≠Ｖ２であるとなお好ましい場合が多く、また、支燃性ガスの流量Ｖ１と流量Ｖ２の比率を、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階と終了段階の間に１回以上変化させると、さらに好ましい。
すなわち、ガラス微粒子を出発部材の外周部に堆積する初期段階においては、第５の噴出口１５から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ１を、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ２よりも多くし、ガラス微粒子を堆積する終了段階においては、第５の噴出口１５から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ１を、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ２よりも少なくすることが好ましい。
【００１９】
ガラス微粒子を堆積する初期段階では、ガラス微粒子が堆積されるターゲットとなる出発部材が細いため、ガラス合成用バーナの発する火炎が出発部材にあたる面積が小さい。したがって、ガラス合成用バーナの中心部近傍に設けられた第５の噴出口１５から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ１を、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ２よりも多くして、ガラス原料ガスをガラス合成用バーナの中心部近傍に集中させることが好ましい。これにより、ガラス微粒子の慣性力が大きくなるため、ガラス微粒子の堆積速度を上げることができる。
また、ガラス微粒子を堆積する終了段階では、ターゲットとなるガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材が太くなるため、ガラス合成用バーナの発する火炎が光ファイバ多孔質母材にあたる面積が大きくなる。したがって、第５の噴出口１５から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ１を、第６の噴出口１６から噴出される支燃性ガスの流量Ｖ２よりも少なくし、火炎を大きくすることでサーモフォレシス効果により、堆積するガラス微粒子の割合を増やすことが好ましい。このようにすれば、効果的にガラス微粒子の堆積を行うことができる。
【００２０】
このように、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造方法によれば、出発部材の表面にガラス微粒子を堆積する際に、堆積速度を上げることができるから、製造効率が良くなる。また、出発部材またはガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材の外径に応じて、小口径ノズル群の各列から噴出される支燃性ガスの流量および流速を最適な状態に設定することができる。したがって、ガラス微粒子の合成反応の効率を向上することができるから、結果として、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。
【００２１】
ここで、ガラス微粒子の堆積効率とは、使用したガラス原料ガスが全て化学反応によってガラス微粒子に変化したと仮定したときのガラス微粒子の総量に対する、出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の総量の割合で定義するものである。また、堆積速度とは、単位時間当りに出発部材の表面に堆積されたガラス微粒子の重量で表されるものである。
【００２２】
以下、図１および図２を用いて具体的な実施例を示し、本発明の効果を明らかにする。
（実施例）
図１および図２に示したガラス合成用バーナを備えた光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置を用意した。
次いで、外径３０ｍｍ、長さ１２００ｍｍの石英系ガラスからなる円柱形の出発部材を用意した。
次いで、この出発部材の両端部を把持具で把持し、出発部材を水平に配置した。次いで、この出発部材を、その中心軸を中心にして回転させながら、上記のガラス合成用バーナを用いてガラス微粒子を合成し、ガラス合成用バーナを出発部材の長手方向と平行に移動させながら、ガラス微粒子を回転する出発部材の半径方向に堆積して、円柱形の光ファイバ多孔質母材を得た。
このとき、出発部材の回転速度を３０ｒｐｍとした。
また、第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄を５ｌ／分と酸素を２ｌ／分噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を噴出し、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６からは酸素を合計３０ｌ／分噴出し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した。
また、第３の噴出口１３から噴出される水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整した。
さらに、第５の噴出口１５から噴出される酸素の流量と、第６の噴出口１６から噴出される酸素の流量をそれぞれ独立に設定し、ガラス微粒子を堆積中、光ファイバ多孔質母材の外径が大きくなるにしたがい、それぞれの噴出口から噴出される酸素の流量を表１のように変化させた。
光ファイバ多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を図３に示す。
【００２３】
【表１】

【００２４】
（比較例）
図１および図４に示したガラス合成用バーナを備えた光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置を用意した。
次いで、この出発部材の両端部を把持具で把持し、出発部材を水平に配置した。次いで、この出発部材を、その中心軸を中心にして回転させながら、上記のガラス合成用バーナを用いてガラス微粒子を合成し、ガラス合成用バーナを出発部材の長手方向と平行に移動させながら、ガラス微粒子を回転する出発部材の半径方向に堆積して、円柱形の光ファイバ多孔質母材を得た。
このとき、出発部材の回転速度を３０ｒｐｍとした。
また、第1の噴出口１１からはガラス原料ガスのＳｉＣｌ₄を５ｌ／分と酸素を２ｌ／分噴出し、第２の噴出口１２からはアルゴンを１ｌ／分噴出し、第３の噴出口１３からは水素を噴出し、第５の噴出口１５および第６の噴出口１６からは酸素を合計３０ｌ／分噴出し、第４の噴出口１４からは酸素を２０ｌ／分噴出した。
また、第３の噴出口１３から噴出される水素の流量を、ガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材表面の温度が、堆積の初期段階から終了段階まで略一定となるように調整した。
さらに、第５の噴出口１５から噴出される酸素の流量と、第６の噴出口１６から噴出される酸素の流量の比率を、ガラス微粒子を堆積中一定とした。
光ファイバ多孔質母材の外径の変化に伴なって、ガラス微粒子の堆積効率を調べた。結果を図３に示す。
【００２５】
図３の結果から、実施例で示したように、第５の噴出口１５から噴出される酸素の流量と、第６の噴出口１６から噴出される酸素の流量との比率を、光ファイバ多孔質母材の外径の変化に伴なって変化させることにより、ガラス微粒子の堆積効率を上昇させることができることが確認された。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ多孔質母材製造用バーナ装置によれば、酸素などの支燃性ガスを噴出する小口径ノズル群の各列毎に、それぞれ独立に支燃性ガスの流量を制御することができる。したがって、光ファイバ多孔質母材の製造において、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。
また、本発明の光ファイバ多孔質母材の製造方法によれば、出発部材またはガラス微粒子を堆積中の光ファイバ多孔質母材の外径に応じて、小口径ノズル群の各列から噴出される支燃性ガスの流量および流速を最適な状態に設定することができるから、ガラス微粒子の合成反応の効率を向上することができるため、結果として、ガラス微粒子の堆積効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ多孔質母材の製造に用いられるガラス合成用バーナの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の光ファイバ多孔質母材の製造装置に備えられるガラス合成用バーナの一例を示す断面図である。
【図３】光ファイバ多孔質母材の外径の変化と、ガラス微粒子の堆積効率との関係を示すグラフである。
【図４】従来の光ファイバ多孔質母材の製造装置に備えられるガラス合成用バーナの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・第１のノズル群、１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ・・・ノズル、２・・・第２のノズル群、３・・・小口径ノズル、４・・・小口径ノズル群、４ａ，４ｂ・・・小口径ノズルの列、１１・・・第１の噴出口、１２・・・第２の噴出口、１３・・・第３の噴出口、１４・・・第４の噴出口、１５・・・第５の噴出口、１６・・・第６の噴出口、２１・・・原料ガス流入口、２２・・・不活性ガス流入口、２３・・・可燃性ガス流入口、２４・・・第１の支燃性ガス流入口、２５・・・支燃性ガス流入口、２５ａ・・・第２の支燃性ガス流入口、２５ｂ・・・第３の支燃性ガス流入口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a porous optical fiber preform, and in particular, glass fine particles are synthesized by reacting a glass raw material gas in an oxyhydrogen flame and deposited in the radial direction of the outer peripheral portion of a starting member that rotates. the method of manufacturing an external method is that the optical fiber porous preform used to.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber is manufactured by melt drawing an optical fiber preform.
In addition, as a method for manufacturing the optical fiber preform, there are methods such as a VAD method, an OVD method, an MCVD method, and a PCVD method. In particular, the OVD (Outside Vapor Phase Deposition) method involves subjecting glass source gases such as silicon tetrachloride (SiCl ₄ ) and germanium tetrachloride (GeCl ₄ ) to a hydrolysis or oxidation reaction in a flame together with oxygen and hydrogen. A porous layer composed of a plurality of layers is formed by depositing glass fine particles (soot) in the radial direction of the outer periphery of a cylindrical starting member having a glass material that is a core that rotates around its axis and synthesizes glass fine particles. This is a method for producing an optical fiber preform by forming a porous optical fiber preform into a transparent glass while dehydrating and sintering it in an electric furnace.
An optical fiber manufactured by melting and drawing such an optical fiber preform is excellent in purity and other qualities.
[0003]
As a burner for synthesizing glass fine particles used in the OVD method, a multi-nozzle type burner is generally used. For example, a glass synthesis burner having a structure as shown in FIG. 1 is used.
In the end face of the glass synthesis burner of this example, a first nozzle group 1 comprising

nozzles

1a and 1b is provided at the center, and the first nozzle group 1 and the central axis are provided around the first nozzle group 1 In the same manner, a second nozzle group 2 including

nozzles

2a and 2b is provided. Further, between the first nozzle group 1 and the second nozzle group 2, a plurality of small-diameter nozzles 3, 3,... Having the same inner diameter and outer diameter are arranged on the concentric circle of the first nozzle group 1. A small-aperture nozzle group 4 is provided which is composed of a row of annular small-

aperture nozzles

4a and 4b.
In addition, the nozzle 1a forms the first outlet 11, the portion between the nozzle 1a and the nozzle 1b forms the second outlet 12, and the portion between the nozzle 1b and the nozzle 2a forms the third outlet 13. None, the portion between the nozzle 2a and the nozzle 2b forms the fourth jet port 14, the row 4a of small-diameter nozzles forms the fifth jet port 15, and the row 4b of small-diameter nozzles forms the sixth jet port 16. I am doing.
[0004]
In order to synthesize glass fine particles in the OVD method, generally, a glass raw material gas such as SiCl ₄ and an additive gas such as oxygen or hydrogen are supplied from the first jet outlet 11 and a third jet is produced. A combustible gas such as hydrogen is supplied from the outlet 13, and a combustion-supporting gas such as oxygen is supplied from the fifth jet outlet 15 and the sixth jet outlet 16.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, with the increase in demand for high-speed communication, the production volume of optical fibers has been increasing year by year. Therefore, in order to reduce the manufacturing cost of the optical fiber, the optical fiber preform used for manufacturing the optical fiber tends to be enlarged. Along with this, the amount of glass raw material gas to be used increases, and the time required for the production of the optical fiber preform increases, so that the efficiency of the synthesis reaction of the glass fine particles in the production of the optical fiber porous preform and the glass Increasing the deposition efficiency of fine particles on the starting member is a very important issue.
[0006]
When the optical fiber preform becomes larger, the optical fiber porous preform in which the glass particulates are being deposited from the initial stage to the end stage in which the glass particulates are deposited on the outer periphery of the starting member in the production of the optical fiber porous preform. The outer diameter of the will change greatly. When the optical fiber porous preform is thin and thick, the conditions of the flame generated by the glass synthesis burner that are optimal for depositing the glass fine particles are different. Therefore, it is preferable to change the flow rate during the deposition of the glass fine particles according to the outer diameter of the optical fiber porous preform.
[0007]
However, in the conventional multi-nozzle type glass synthesis burner, as shown in FIG. 4, the combustion supporting property for introducing the combustion supporting gas into the fifth jet port 15 and the sixth jet port 16. Only one gas inlet 25 was provided. Therefore, the flow rates of the combustion-supporting gases ejected from the plurality of small-diameter nozzles 3, 3,... Constituting the fifth ejection port 15 and the sixth ejection port 16 are the fifth ejection port 15 and the sixth ejection port, respectively. It was controlled by the total flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the nozzle 16. That is, by controlling the total flow rate of the combustion-supporting gas flowing in from the combustion-supporting gas inlet 25, the flow rates of all the combustion-supporting gases ejected from the fifth jet port 15 and the sixth jet port 16 are controlled. Was controlling.
[0008]
When two or more rows of small-diameter nozzles are arranged, for example, even if the flow rate of the combustion-supporting gas in the small-diameter nozzle group 4 is controlled as in the glass synthesis burner shown in FIG. The resistances of the small-diameter nozzles 3, 3,... And the combustion-supporting gas differ between the array of small-diameter nozzles 4a and the array of small-diameter nozzles 4b arranged on the outside. Therefore, depending on the control conditions of the flow rate of the combustion-supporting gas, there is a problem that the combustion-supporting gas does not flow in the small-diameter nozzle row 4a and the small-diameter nozzle row 4b. Further, in the row 4a of small-diameter nozzles arranged on the inner side and the row 4b of small-diameter nozzles arranged on the outer side, the strength of the flame generated at these tips and the reaction between the glass raw material gas and the combustion-supporting gas The state of is different. Therefore, depending on the outer diameter of the optical fiber porous preform on which the starting member or glass fine particles are being deposited, there is an optimum flow rate of the combustion-supporting gas in each small-diameter nozzle row.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the production of an optical fiber porous preform, a burner device for producing an optical fiber porous preform that improves the efficiency of the glass particulate synthesis reaction and the glass particulate deposition efficiency. It is another object of the present invention to provide a method for producing a porous optical fiber preform using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The problem is that the first nozzle group is composed of one or a plurality of nozzles arranged in the same central axis, and the central axis is the same as that of the first nozzle group around the first nozzle group. A plurality of nozzles arranged in a single row or a plurality of rows arranged in a concentric circle between the first nozzle group and the second nozzle group. number of internal and the glass synthesizing burner in which the small-diameter nozzle and a small diameter nozzle group multi-column ing are arranged equal outer diameter, a plurality of gas provided at the rear end portion of the glass synthesizing burner An inlet, a gas supply source for introducing a glass raw material gas, an additive gas, a flammable gas, a flammable gas and an inert gas into the glass synthesis burner , and a gas control unit for controlling the flow rate or flow rate of these gases Burner equipment for manufacturing optical fiber porous preforms Using the glass raw material gas by a hydrolysis reaction or oxidation reaction in a flame to synthesize glass fine particles, the optical fiber porous preform is deposited in the radial direction of the outer peripheral portion of the starting member rotating the glass particles A method for producing an optical fiber porous preform, wherein gas is independently introduced from each of the plurality of gas inlets for each row of the small-diameter nozzle group, and the same combustion support is provided from the small-diameter nozzle group. The ratio of the flow rates of the respective combustion-supporting gases ejected from the at least two rows of the small-aperture nozzle group is determined between the initial stage and the end stage of depositing the glass particulates on the outer periphery of the starting member. This can be solved by a method for producing a porous optical fiber preform that is changed once or more in between .
[0011]
The same combustion-supporting gas is ejected from the small-diameter nozzle group, and the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from at least one of the rows of the small-diameter nozzle group and the ejection from other rows of the small-diameter nozzle group The flow rate of the combustion-supporting gas depends on conditions such as the flow rate of other gases, but it is more preferable that the flow rate is different.
In the manufacturing method of the optical fiber porous preform, in the initial stage of depositing glass fine particles on the outer periphery of the starting member, the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the inner row of the small-diameter nozzle group is set to the small-diameter. More than the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the outer row of the nozzle group, and in the final stage of depositing the glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member, the combustion-supporting property ejected from the inner row of the small-diameter nozzle group It is preferable that the gas flow rate be lower than the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the outer row of the small-diameter nozzle group.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a glass synthesis burner used for manufacturing an optical fiber porous preform.
The burner device for producing an optical fiber porous preform of the present invention includes a glass synthesis burner of this example, and a gas supply source (not shown) for introducing a glass raw material gas, oxygen, hydrogen, and an inert gas into the glass synthesis burner. ) And a gas control unit (not shown) for controlling the flow rate or flow velocity of these gases.
[0013]
The gas supply source includes a gas cylinder (not shown) filled with a glass raw material gas such as SiCl ₄ , oxygen, hydrogen, inert gas, etc., and a gas supply line (not shown) is provided at the rear end of the glass synthesis burner. Abbreviation).
The gas control unit includes an electromagnetic valve, a flow rate control device, and the like, and is provided in the middle of the above-described gas supply pipe. The flow rate control device controls the gas flow rate or flow velocity. ]
The burner for glass synthesis in this example has a cylindrical shape with an outer diameter of about 40 to 60 mm, and is generally formed of quartz glass.
The inner diameter of the nozzle 1a of the first nozzle group 1 constituting the glass synthesis burner of this example is about 2.5 to 6 mm, and the inner diameter of the nozzle 1b is about 4 to 10 mm. The inner diameter of the nozzle 2a of the second nozzle group 2 is about 25 to 45 mm, and the inner diameter of the nozzle 2b is about 35 to 55 mm. The inner diameter of the small-diameter nozzle 3 is about 1-2 mm, the diameter of the small-diameter nozzle row 4a is about 10-30 mm, and the diameter of the small-diameter nozzle row 4b is about 15-40 mm.
[0015]
Further, as shown in FIG. 2, the glass synthesis burner provided in the optical fiber porous preform manufacturing burner apparatus of the present invention is provided with a plurality of gas inlets at the rear end thereof. Reference numeral 21 denotes a raw material gas inlet for introducing a raw material gas and an oxygen or hydrogen additive gas into the first outlet 11, and reference numeral 22 introduces an inert gas such as argon into the second outlet 12. Reference numeral 23 denotes an inert gas inlet, reference numeral 23 denotes a flammable gas inlet for introducing a flammable gas into the third outlet 13, and reference numeral 24 denotes a first inlet for introducing a flammable gas into the fourth outlet 14. 1 indicates a second combustion-supporting gas inlet, and reference numeral 25 a indicates a second combustion-supporting gas inlet for introducing the combustion-supporting gas into the fifth injection port 15. Reference numeral 25 b indicates the sixth injection port 16. The 3rd combustion support gas inflow port which introduces combustion support gas is shown.
In this way, by providing the second combustion-supporting gas inflow port 25a and the third combustion-supporting gas inflow port 25b independently at the fifth injection port 15 and the sixth injection port 16, respectively, The flow rate and flow velocity of the combustion-supporting gas ejected from the nozzle 15 and the sixth nozzle 16 can be controlled independently.
[0016]
FIG. 2 shows an example of a glass synthesis burner provided in the optical fiber porous preform manufacturing apparatus of the present invention, but the glass synthesis provided in the optical fiber porous preform manufacturing apparatus of the present invention. The burner for use is not limited to this. The glass synthesis burner provided in the optical fiber porous preform manufacturing apparatus of the present invention only needs to have a structure similar to that of the glass synthesis burner shown in FIG. That is, it is only necessary that an independent combustion-supporting gas inlet is provided for each row of small-diameter nozzle groups arranged in one row or a plurality of rows.
[0017]
Hereinafter, the manufacturing method of the optical fiber porous preform of the present invention will be described.
In the method for producing an optical fiber porous preform according to the present invention, for example, on the surface of a cylindrical starting member provided with a glass material serving as a core that rotates about its axis, the glass synthesis material shown in FIGS. 1 and 2 is used. A glass source gas such as SiCl ₄ and an additive gas such as oxygen or hydrogen are supplied from the first outlet 11 of the burner, an additive gas such as hydrogen is supplied from the third outlet 13, and a fifth outlet is provided. 15 and the sixth jet nozzle 16 are used to supply a combustion-supporting gas such as oxygen, and the glass fine particles are synthesized by a hydrolysis reaction in the oxyhydrogen flame of the glass synthesis burner. Deposited in the radial direction in a semi-sintered state on the surface to obtain an optical fiber porous preform.
At this time, the combustion-supporting gas is introduced into the fifth injection port 15 and the sixth injection port 16 independently from the second combustion-supporting gas inlet 25a or the third combustion-supporting gas inlet 25b. Is done. That is, a flame-supporting gas is introduced into the fifth jet port 15 from the second flame-supporting gas inlet 25a, and the sixth jet port 16 is supported from the third flame-supporting gas inlet 25b. Sex gas is introduced. Further, the flow rate and flow velocity of the combustion-supporting gas introduced into the fifth jet port 15 and the sixth jet port 16 are controlled independently. As a result, an optimal support is provided to the fifth jet port 15 and the sixth jet port 16 in accordance with the outer diameter of the optical fiber porous preform on which the starting member or the glass fine particles are deposited. The flow rate and flow rate of the flammable gas can be set.
[0018]
Further, in the method of manufacturing the optical fiber porous preform according to the present invention, the composition of the combustion-supporting gas ejected from the fifth ejection port 15 and the sixth ejection port 16 is the same, If the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the outlet 15 is V1, and the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the sixth ejection port 16 is V2, it is often preferable that V1 ≠ V2, More preferably, the ratio between the flow rate V1 and the flow rate V2 of the combustion-supporting gas is changed at least once between the initial stage and the end stage in which the glass fine particles are deposited on the outer periphery of the starting member.
That is, in the initial stage of depositing the glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member, the flow rate V1 of the combustion-supporting gas ejected from the fifth ejection port 15 is set to the combustion-supporting property ejected from the sixth ejection port 16. In the final stage where the flow rate of gas V2 is increased and the glass particles are deposited, the flow rate V1 of the combustion-supporting gas ejected from the fifth ejection port 15 is set to be the combustion-supported gas ejected from the sixth ejection port 16. It is preferable that the flow rate is lower than the flow rate V2 of the property gas.
[0019]
In the initial stage of depositing the glass particulates, the starting member that is the target on which the glass particulates are deposited is thin, so that the area that the flame generated by the glass synthesis burner hits the starting member is small. Therefore, the flow rate V1 of the combustion-supporting gas ejected from the fifth ejection port 15 provided near the center of the glass synthesis burner is set to the flow rate V2 of the combustion-supporting gas ejected from the sixth ejection port 16. More preferably, the glass source gas is concentrated near the center of the glass synthesis burner. Thereby, since the inertial force of the glass fine particles is increased, the deposition rate of the glass fine particles can be increased.
In addition, in the final stage of depositing the glass particulates, the optical fiber porous preform on which the target glass particulates are deposited is thickened, so that the area of the flame generated by the glass synthesis burner hits the optical fiber porous preform increases. . Therefore, the flow rate V1 of the combustion-supporting gas ejected from the fifth ejection port 15 is made smaller than the flow rate V2 of the combustion-supporting gas ejected from the sixth ejection port 16 to increase the flame. It is preferable to increase the ratio of the deposited glass particles due to the foresis effect. In this way, it is possible to effectively deposit glass fine particles.
[0020]
As described above, according to the method for producing a porous optical fiber preform of the present invention, the deposition rate can be increased when the glass fine particles are deposited on the surface of the starting member, so that the production efficiency is improved. Further, the flow rate and flow rate of the combustion-supporting gas ejected from each row of the small-diameter nozzle group are set to the optimum state according to the outer diameter of the optical fiber porous base material on which the starting member or the glass fine particles are being deposited. be able to. Therefore, the efficiency of the glass fine particle synthesis reaction can be improved, and as a result, the glass fine particle deposition efficiency can be improved.
[0021]
Here, the deposition efficiency of glass particulates is the total amount of glass particulates deposited on the surface of the starting member with respect to the total amount of glass particulates when it is assumed that all the glass source gas used has been changed to glass particulates by chemical reaction. It is defined as a percentage. The deposition rate is expressed by the weight of the glass fine particles deposited on the surface of the starting member per unit time.
[0022]
Specific examples will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 to clarify the effects of the present invention.
(Example)
A burner device for producing an optical fiber porous preform having the glass synthesis burner shown in FIGS. 1 and 2 was prepared.
Next, a cylindrical starting member made of quartz glass having an outer diameter of 30 mm and a length of 1200 mm was prepared.
Next, both ends of the starting member were gripped with a gripping tool, and the starting member was disposed horizontally. Next, while rotating this starting member around its central axis, glass fine particles are synthesized using the above-mentioned glass synthesis burner, and while moving the glass synthesis burner in parallel with the longitudinal direction of the starting member, Glass particulates were deposited in the radial direction of the rotating starting member to obtain a cylindrical optical fiber porous preform.
At this time, the rotation speed of the starting member was 30 rpm.
Further, from the first outlet 11, glass source gas SiCl ₄ is ejected at 5 l / min and oxygen is ejected at 2 l / min, and argon is ejected from the second outlet 12 at 1 l / min. Hydrogen was spouted from 13, oxygen was spouted from the fifth spout 15 and the sixth spout 16 in total of 30 l / min, and oxygen was spouted from the fourth spout 14 to 20 l / min.
Further, the flow rate of hydrogen ejected from the third ejection port 13 was adjusted so that the temperature of the surface of the optical fiber porous preform on which the glass fine particles were deposited was substantially constant from the initial stage to the end stage of the deposition. .
Further, the flow rate of oxygen ejected from the fifth ejection port 15 and the flow rate of oxygen ejected from the sixth ejection port 16 are set independently, and during the deposition of the glass particulates, As the outer diameter increased, the flow rate of oxygen ejected from each ejection port was changed as shown in Table 1.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of the glass fine particles was investigated. The results are shown in FIG.
[0023]
[Table 1]

[0024]
(Comparative example)
A burner device for producing an optical fiber porous preform having the glass synthesis burner shown in FIGS. 1 and 4 was prepared.
Next, both ends of the starting member were gripped with a gripping tool, and the starting member was disposed horizontally. Next, while rotating this starting member around its central axis, glass fine particles are synthesized using the above-mentioned glass synthesis burner, and while moving the glass synthesis burner in parallel with the longitudinal direction of the starting member, Glass particulates were deposited in the radial direction of the rotating starting member to obtain a cylindrical optical fiber porous preform.
At this time, the rotation speed of the starting member was 30 rpm.
Further, from the first outlet 11, glass source gas SiCl ₄ is ejected at 5 l / min and oxygen is ejected at 2 l / min, and argon is ejected from the second outlet 12 at 1 l / min. Hydrogen was spouted from 13, oxygen was spouted from the fifth spout 15 and the sixth spout 16 in total of 30 l / min, and oxygen was spouted from the fourth spout 14 to 20 l / min.
Further, the flow rate of hydrogen ejected from the third ejection port 13 was adjusted so that the temperature of the surface of the optical fiber porous preform on which the glass fine particles were deposited was substantially constant from the initial stage to the end stage of the deposition. .
Further, the ratio of the flow rate of oxygen ejected from the fifth ejection port 15 and the flow rate of oxygen ejected from the sixth ejection port 16 was made constant during the deposition of the glass fine particles.
With the change of the outer diameter of the optical fiber porous preform, the deposition efficiency of the glass fine particles was investigated. The results are shown in FIG.
[0025]
From the result of FIG. 3, as shown in the embodiment, the ratio of the flow rate of oxygen ejected from the fifth ejection port 15 and the flow rate of oxygen ejected from the sixth ejection port 16 is determined as the optical fiber porous. It was confirmed that the deposition efficiency of the glass fine particles can be increased by changing the outer diameter of the base material in accordance with the change in the outer diameter.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the burner device for manufacturing an optical fiber porous base material of the present invention, the flame-supporting gas is independently provided for each row of small-diameter nozzle groups for ejecting a flame-supporting gas such as oxygen. It is possible to control the flow rate. Therefore, the deposition efficiency of the glass fine particles can be improved in the production of the optical fiber porous preform.
Further, according to the method for manufacturing an optical fiber porous preform of the present invention, the starting member or glass fine particles are ejected from each row of the small-diameter nozzle group in accordance with the outer diameter of the optical fiber porous preform on which the fine particles are being deposited. Since the flow rate and flow rate of the combustion-supporting gas can be set to an optimum state, the efficiency of the glass fine particle synthesis reaction can be improved, and as a result, the glass fine particle deposition efficiency can be improved. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a glass synthesis burner used for manufacturing an optical fiber porous preform.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a glass synthesis burner provided in the optical fiber porous preform manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the change in the outer diameter of the optical fiber porous preform and the deposition efficiency of glass particles.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a glass synthesis burner provided in a conventional optical fiber porous preform manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st nozzle group, 1a, 1b, 2a, 2b ... Nozzle, 2 ... 2nd nozzle group, 3 ... Small aperture nozzle, 4 ... Small aperture nozzle group, 4a , 4b ... rows of small-diameter nozzles, 11 ... first jet, 12 ... second jet, 13 ... third jet, 14 ... fourth jet , 15 ... 5th ejection port, 16 ... 6th ejection port, 21 ... Raw material gas inlet, 22 ... Inert gas inlet, 23 ... Combustible gas inlet, 24... First flame-supporting gas inlet, 25... Flame-supporting gas inlet, 25 a... Second flame-supporting gas inlet, 25 b. Inflow

Claims

A first nozzle group composed of one or a plurality of nozzles arranged in the same central axis, and arranged around the first nozzle group in the same central axis as the first nozzle group A plurality of inner diameters on a concentric circle of the first nozzle group between the first nozzle group and the second nozzle group. and the glass synthesizing burner with a small diameter nozzle group multi-column equal small diameter nozzle outer diameter ing are arranged, a plurality of gas inlets provided at the rear end portion of the glass synthesizing burner, The glass synthesis burner was provided with a gas supply source for introducing glass source gas, additive gas, combustion-supporting gas, combustible gas and inert gas, and a gas control unit for controlling the flow rate or flow rate of these gases. Using a burner device for optical fiber porous preform manufacturing, An optical fiber porous material is obtained by synthesizing glass fine particles by hydrolyzing or oxidizing a raw material gas in a flame and depositing the glass fine particles in the radial direction of the outer periphery of a rotating starting member. In the manufacturing method of the base material,
For each row of the small-diameter nozzle group, independently introduce gas from the plurality of gas inlets ,
The same combustion-supporting gas is ejected from the small-diameter nozzle group, and the ratio of the flow rates of the respective combustion-supporting gases ejected from at least two rows of the small-diameter nozzle group the method of manufacturing an optical fiber porous preform, characterized in Rukoto changing one or more times during the initial stages and the end stages of depositing the parts.

The same combustion-supporting gas is ejected from the small-diameter nozzle group, and the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from at least one of the rows of the small-diameter nozzle group and the ejection from other rows of the small-diameter nozzle group claim 1 a method of manufacturing an optical fiber porous preform, wherein to make it different and flow rate of the combustion assisting gas.

In the manufacturing method of the optical fiber porous preform according to claim 1 ,
In the initial stage of depositing the glass fine particles on the outer periphery of the starting member, the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the inner row of the small-diameter nozzle group is set to be the combustion-supporting property ejected from the outer row of the small-diameter nozzle group. More than the gas flow rate,
In the final stage of depositing the glass fine particles on the outer peripheral portion of the starting member, the flow rate of the combustion-supporting gas ejected from the inner row of the small-diameter nozzle group is set to be the combustion-supporting property ejected from the outer row of the small-diameter nozzle group. A method for producing a porous optical fiber preform, wherein the flow rate is less than a gas flow rate.