(57)【要約】【課題】反応容器内の圧力を安定して制御することにより、Ｇｅの添加量を安定させて複雑な屈折率分布や高精度の径方向屈折率分布が求められるガラス微粒子堆積体の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス微粒子堆積体１６を製造する際に、ガラス微粒子堆積体１６を製造する反応容器１１内の圧力変動に応じて反応容器１１内に給排気を行うので、反応容器１１内の圧力を安定化させることができる。これにより、Ｇｅの添加量を安定化させ、所望の屈折率分布を有する高品質のガラス微粒子堆積体１６を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器内で多層付け法により軸方向にガラス微粒子を堆積成長させ、所望の屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、所望の屈折率分布を得るための最適な圧力を所定圧力とし、前記反応容器内の圧力をモニタし、圧力変動がおこった場合に、前記反応容器内に給気或いは排気をおこない、圧力変動を前記所定圧力の＋１０％から−１０％の範囲内に制御することを特徴とするガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項２】
前記反応容器内の圧力が前記所定圧力より小さいときに、前記反応容器の排気口とは異なる位置に設置された給気口から空気を給気して圧力変動を制御することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項３】
前記反応容器内の圧力が前記所定圧力より小さいときに、前記反応容器の排気側から空気を給気して圧力変動を制御することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【請求項４】
前記反応容器内の圧力が前記所定圧力より大きいときに、前記反応容器の排気側の排気を強制的に行い、圧力変動を制御することを特徴とする請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス微粒子堆積体の製造方法に係り、例えば、ガラス微粒子を軸方向に堆積成長させ、ゲルマニウムなどの添加量を各積層毎に調整することで所望の或いは任意の屈折率分布を形成する多層付け法のガラス微粒子堆積体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スート生成（スス付け）法により光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造するガラス母材の製造方法が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
特許文献１に記載のガラス母材の製造方法に用いる装置では、図７に示すように、反応容器１００内に出発ロッド１０１およびバーナ１０２をセットして、バーナ１０２により火炎を形成し、これに原料ガスを投入することによりガラス微粒子を生成して多孔質ガラス母材１０３を製造する。このとき、反応容器１００内のガスおよび堆積しなかったガラス微粒子は、排気管１０４より外に排気される。排気管１０４には圧力計１０５および圧力トランスデューサー１０８が取り付けられており、排気量を調整する排気量調整用の弁１０６、１０７が取り付けられている。
【０００３】
そして、製造の際には、バーナ１０２から原料ガスを噴出し始めてから、多孔質ガラス母材１０３が定常に成長し始めるまでの初期段階において、反応容器１００からの排気量を定常時の所定量よりも高く設定した状態で原料ガスの噴出を開始し、ついで排気量を徐々に所定量まで減少させるようにしている。
従って、ガラス微粒子が反応容器１００内に付着しやすい初期の段階において排気量を多くしたので、反応容器１００内の付着量を少なくするとともに、多孔質ガラス母材１０３の上部に付着する浮遊ガラス微粒子を減少させることができる。これにより、多孔質ガラス母材１０３のクラックや割れを防止することができる。
【０００４】
また、特許文献２に記載のガラス母材の製造方法に用いる装置では、図８に示すように、反応容器１１０は、上部に出入口１１１、側部に排気管１１２、下部に開口１１３を有している。反応容器１１０内部には、ターゲットロッド１１４が回転可能且つ昇降可能に支持されている。反応容器１１０の下部には、２つのバーナ１１５、１１６がターゲットロッド１１４に向かって設けられており、燃料ガス、原料ガス等が燃焼状態に保持されるようになっている。
また、反応容器１１０の下端部には、内部の圧力変動を打ち消すための波動エネルギーを発生させるために、例えばスピーカのような圧力変動抑制機構１１７が設けられている。圧力変動抑制機構１１７の制御装置１２０は、信号反転器１２１と位相調整器１２２と増幅器１２３とからなり、これにコントローラ１２４が組み合わされている。
【０００５】
そして、反応容器１１０内部は大気圧よりも僅かに低くなるように、反応容器１１０内外を出入する雰囲気ガスの流量がコントロールされており、この反応容器１１０内においてターゲットロッド１１４にガラス微粒子が堆積されて、コア用の多孔質ガラス層１２５が形成される。さらに、多孔質ガラス層１２５の外周にガラス微粒子が堆積されて、クラッド用の多孔質ガラス層１２６が形成され、ガラス母材１２７が形成される。
従って、多孔質ガラス層１２５、１２６を形成するときに、圧力変動を打ち消すための波動エネルギーを反応容器１１０内に加えて、反応容器１１０内の圧力変動エネルギーを減衰させるので、良質の多孔質ガラス層１２５、１２６を安定して形成することができる。
【特許文献１】特開昭６３−１７６３２６号公報（図１）
【特許文献２】特開平７−１３３１１７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、コア部の製造において精密な屈折率分布（プロファイル）を形成する際に、多層付け法が用いられている。この多層付け法では、数１００ターンでスス付けを行う際に、各ターンでＧｅ流量を変化させることにより屈折率を変化させることができるので、複雑な屈折率分布や高精度の径方向屈折率分布が求められるガラス微粒子堆積体の製造方法に適している。このスス付けにおいては、生成時に発生する有害な塩化化合物を強制排気する必要がある。このときの反応容器内部の圧力変動によって、所定量のＧｅが供給されているにもかかわらず実際にガラス母材に付着するＧｅの量が変化してしまうので、所望の屈折率分布が得られなくなることがわかっている。このため、所望の屈折率分布を得るためには、反応容器内の圧力変動を抑える必要がある。
【０００７】
しかしながら、通常、スス付けを行う製造工場においては、廃液処理装置が集中処理のため、複数の排気系統を一系統にまとめた集中排気を行う場合が多く、前述したような特許文献に記載の排気装置等においても、他の排気系統の作動状態の影響を受けやすく、これにより、反応容器の圧力変動を引き起こすことがある。このため、反応容器内の圧力変動を抑えて、圧力を安定して制御するのが困難であるという不都合があった。
【０００８】
本発明の目的は、反応容器内の圧力を安定して制御することにより、Ｇｅの添加量を安定させて複雑な屈折率分布や高精度の径方向屈折率分布が求められるガラス微粒子堆積体を製造することができる製造方法提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明にかかるガラス微粒子堆積体の製造造方法は、反応容器内で多層付け法により軸方向にガラス微粒子を堆積成長させ、所望の屈折率分布を有するガラス微粒子堆積体の製造方法であって、所望の屈折率分布を得るための最適な圧力を所定圧力とし、前記反応容器内の圧力をモニタし、圧力変動がおこった場合に、前記反応容器内に給気或いは排気をおこない、圧力変動を前記所定圧力の＋１０％から−１０％の範囲内に制御することにある。
【００１０】
このように構成されたガラス母材の製造方法においては、反応容器内の圧力をモニタし、圧力変動がおこった場合に、反応容器内に給気或いは排気をおこない、圧力変動を所定圧力の＋１０％から−１０％の範囲内に制御するので反応容器内の圧力を安定させることができる。これにより、ガラス微粒子の堆積の際のＧｅ添加量が安定し、高精度の径方向屈折率分布或いは複雑な屈折率分布有する高品質のガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【００１１】
また、反応容器内の圧力が所定圧力より小さいときに、反応容器の排気口とは異なる位置に設置された給気口から空気を給気して圧力変動を制御することにある。
【００１２】
このように構成されたガラス母材の製造方法においては、反応容器内の圧力が所定圧力よりも小さいときには、給気口から空気を給気することにより圧力を上昇させ、反応容器内の圧力変動を小さくする。
【００１３】
また、本発明にかかるガラス母材の製造方法は、前記反応容器内の圧力が所定圧力より小さいときに、前記反応容器の排気側から空気を給気して圧力変動を制御することにある。
【００１４】
このように構成されたガラス母材の製造方法においては、反応容器内の圧力が所定圧力よりも小さいときには、反応容器の排気側から空気を給気することにより圧力を上昇させ、反応容器内の圧力変動を小さくする。
【００１５】
また、本発明にかかるガラス母材の製造方法は、前記反応容器内の圧力が所定圧力より大きいときに、前記反応容器の排気側の排気を強制的に行い、圧力変動を制御することにある。
【００１６】
このように構成されたガラス母材の製造方法においては、反応容器内の圧力が所定圧力よりも大きいときには、反応容器の排気側から強制的に排気することにより圧力を下降させ、反応容器内の圧力変動を小さくする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、反応容器内の圧力をモニタし、圧力変動がおこった場合に、反応容器内に給気或いは排気をおこない、圧力変動を所定圧力の＋１０％から−１０％の範囲内に制御しているので、従来のように、反応容器内の圧力変動が他の排気系統の作動状態に影響されるという問題を解消でき、反応容器内の圧力を安定化させることができる。これにより、ガラス微粒子の堆積の際のＧｅ添加量が安定し、高精度の径方向屈折率分布或いは複雑な屈折率分布有する高品質のガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置の構成図、図２は光ファイバにおける屈折率分布を示すグラフ、図３はロット間にて反応容器内の圧力を変化させた場合の屈折率分布でのα乗の変化を示すグラフ、図４は反応容器内の圧力を２０％変動させたときの屈折率分布の変化を示すグラフである。
【００１９】
まず、本発明の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施するための製造装置について説明する。この製造装置１０では、多層スス付けにより、コア部１６ａの屈折率が中心部ほど高く、周辺部にいくほど低くなっているグレーテッドインデックス型光ファイバ（以後、「ＧＩ型光ファイバ」と呼ぶ。）用のガラス微粒子堆積体１６を製造する（図２参照）。
【００２０】
図１に示すように、反応容器１１の内部にターゲットロッド１２が回転可能且つ昇降可能に支持されている。また、反応容器１１の内部には、バーナ１３がターゲットロッド１２に向かって設けられており、燃料ガス、原料ガス等が燃焼状態に保持されるようになっている。反応容器１１の上部には、ターゲットロッド１２の周囲に給気口１４が開閉可能に設けられている。一方、反応容器１１の中央部から下部にかけて排気管１５が設けられている。なお、反応容器１１内には、反応容器１１内の圧力を検出する内圧モニター１７が設けられており、制御装置（図示省略）に内圧を伝達するようになっている。
【００２１】
従って、ＧＩ型光ファイバ用のガラス微粒子堆積体１６を製造するには、反応容器１１内においてバーナ１３による酸水素炎の中に原料ガス（ＳｉＣｌ４）を送り込み、火炎加水分解反応によってガラス微粒子を生成する。回転するターゲットロッド１２をバーナ１３に対して相対的に往復移動させながら、生成されたガラス微粒子をターゲットロッド１２の表面に少しずつ堆積させ、成長させて多層のスス付けを行う。このスス付けを行うに際して、各層ごとに供給されるＧｅ（ドーパント、例えばＧｅＣｌ４）の量を細かく制御して、所望の屈折率分布を形成する。
【００２２】
図２に示すように、ＧＩ型光ファイバのコア部１６ａの屈折率分布は、例えば、屈折率＝Ｎｏ（１−Ｘα）で与えることができる。なお、図２においては、縦軸は（コア部の屈折率）−（クラッド部の屈折率）である屈折率差（％）、横軸はコア部１６ａおよびクラッド部１６ｂの光軸直交方向位置を示す。なお、３００ｍ伝送路での１Ｇｂｉｔ伝送を実現するためには、α乗数が２〜２．１５の間に制御する必要がある。因みに、図２では、α＝２．１２の場合が示されている。
【００２３】
図３には、ロット毎に反応容器１１内の圧力を変化させた場合の、屈折率分布におけるαの値が示されている。図３に示すように、αを前述したように２〜２．１５の間に制御するには、反応容器１１内の圧力を４．５〜５．５（Ｐａ）の範囲におさめる必要がある。すなわち、反応容器１１内の圧力の中心値５．０（Ｐａ）に対して、±１０％の変動に抑えることが望ましいといえる。
また、図４には、スス付けを行っている反応容器１１内の圧力を、中心値（例えば５．０（Ｐａ））に対して２０％変化させた場合の屈折率分布が示されている。図４中実線で示している内圧一定の場合に対して、２０％変化させた場合の屈折率分布がずれているのがわかる。
【００２４】
次に、反応容器１１内の圧力変動を抑える方法について説明する。
ガラス微粒子堆積体１６に添加されるＧｅの量は、前述したように、ガラス微粒子堆積体１６を製造する反応容器１１内の圧力変動の影響を受けるので、反応容器１１内の圧力が変動すると、所望の屈折率からずれることになる。そこで、反応容器１１内の圧力変動に応じて、反応容器１１内に給気あるいは排気して圧力変動を制御する。
【００２５】
すなわち、内圧モニター１７によって反応容器１１内の圧力が所定圧力より小さい、例えば反応容器１１の内圧の中心値よりも１０％以上小さいと検出されたときには、制御装置は、反応容器１１の排気口とは異なる位置に設置された給気口に設けられている給気口１４から、例えば加熱された清浄な空気を反応容器１１内に給気して圧力を上昇させ、圧力変動を抑制するように制御する。
一方、内圧モニター１７によって反応容器１１内の圧力が所定圧力より大きい、例えば反応容器１１の内圧の中心値よりも１０％以上大きいと検出されたときには、制御装置は、排気管１５から強制的に排気することにより反応容器１１内の圧力を下降させて、圧力変動を抑えるように制御する。
【００２６】
図５には、反応容器内の圧力変動の制御を行ってガラス微粒子堆積体を作成した場合と圧力制御を行わずに作成した場合との圧力変動の結果が示されている。図５において、黒丸印（●）が圧力変動の制御を行ったデータ結果と、黒三角印（▲）が圧力変動に対し制御を行わなかったデータ結果を示している。図を見るとわかるように、反応容器内の圧力変動に対し制御を行った場合は、所定圧力５．０（Ｐａ）の＋１０％から−１０％の範囲内、即ち、４．５（Ｐａ）〜５．５（Ｐａ）の間で圧力が制御され、その結果、良好な屈折率分布をもつガラス微粒子堆積体を作成することができた。一方、反応容器内の圧力変動に対し制御を行わなかった場合は、４．０（Ｐａ）〜１．７５（Ｐａ）まで大きくな圧力変動があり、良好な屈折率分布をもつガラス微粒子堆積体を作成することができなかった。
【００２７】
以上、説明したように、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法においては、ＧＩ型光ファイバ用のガラス微粒子堆積体１６を製造する際に、ガラス微粒子堆積体１６を製造する反応容器１１内の圧力変動に応じて反応容器１１内に給排気を行うので、反応容器１１内の圧力を安定化させることができる。これにより、ガラス微粒子の堆積の際のＧｅ添加量を安定化させることができ、所望の屈折率分布を有する高品質のガラス微粒子堆積体を製造することができる。
【００２８】
なお、本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、反応容器１１内に空気を給気する際に、ターゲットロッド１２の周囲に設けられた開閉可能な給気口１４から給気を行ったが、この他、図６に示すような製造装置１０Ｂを用いて、排気管１５に設けられている制御管１８を介して、給気および排気を行うようにすることもできる。この場合には、図１に示したような給気口１４を設ける必要はない。なお、図６において、図１ですでに前述した部位と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略することとする。上述の実施形態では、グレーテッドインデックス（ＧＩ）型光ファイバ用のガラス微粒子堆積体の製造方法について説明したが、本発明は、ＧＩ型光ファイバ以外に用いる光ファイバのガラス微粒子堆積体の製造方法にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、ガラス微粒子堆積体を製造する際に、ガラス微粒子堆積体を製造する反応容器内の圧力変動に応じて反応容器内に給排気を行うので、反応容器内の圧力を安定化させることができる。これにより、ガラス微粒子の堆積の際のＧｅ添加量を安定化させ、所望の屈折率分布を有する高品質のガラス微粒子堆積体を製造することができるという効果を有し、例えば、コアの屈折率が中心部ほど高く、周辺部にいくほど低くなっているグレーテッドインデックス型光ファイバ用のガラス微粒子堆積体の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する製造装置の構成図である。
【図２】グレーテッドインデックス型光ファイバにおける屈折率分布を示すグラフである。
【図３】ロット間にて反応容器内の圧力を変化させた場合の屈折率分布でのα乗の変化を示すグラフである。
【図４】反応容器内の圧力を２０％変動させたときの屈折率分布の変化を示すグラフである。
【図５】反応容器内の圧力変動に対し、圧力制御を行った場合と、行わなかった場合とのデータを示している。
【図６】本発明の実施形態に係るガラス微粒子堆積体の製造方法を実施する別の製造装置の構成図である。
【図７】従来のスス付けによるガラス微粒子堆積体の製造方法の一例を示す説明図である。
【図８】従来のスス付けによるガラス微粒子堆積体の製造方法の別の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１６  ガラス微粒子堆積体
１１  反応容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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