(57)【要約】【課題】本発明は、簡易な装置で長手方向に特性変動が少ない光ファイバ用多孔質母材を得ることができる光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】出発材の先端にバーナで生成したガラス微粒子を堆積させながら前記出発材を引き上げて光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ母材の製造方法において、前記出発材に堆積した前記ガラス微粒子の堆積成長部の位置を位置検出手段にて検出し、検出された位置に基づいて前記出発材の引き上げを行い、前記出発材の引き上げ速度の変化に基づいて、前記堆積成長部の位置を変化させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。【選択図】図１
2010275148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発棒の先端にバーナで生成したガラス微粒子を堆積させながら前記出発材を引き上げて光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ母材の製造方法において、
前記出発材に堆積した前記ガラス微粒子の堆積成長部の位置を位置検出手段にて検出し、検出された位置に基づいて前記出発材の引き上げを行い、
前記出発材の引き上げ速度の変化に基づいて、前記堆積成長部の位置を変化させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記位置検出手段としてレーザ発信器と受信器とを用いることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記位置検出手段としてレーザ変位計を用いことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
前記位置検出手段として画像処理装置を用いることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＶＡＤ法による光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバの需要に伴い、光ファイバ母材の大型化や長尺化が進み、１本の光ファイバ母材から数千ｋｍの光ファイバが線引きされるまでになっている。この光ファイバの母材は、ＶＡＤ法、あるいはＯＶＤ法等により製造された光ファイバ用多孔質母材を炉心管と円筒状発熱体とを有する加熱炉の上端から挿入し、円筒状発熱体で加熱して、脱水、焼結することにより製造される。
【０００３】
特に、ＶＡＤ法は、大型で高純度な光ファイバ用多孔質母材の製造に適した方法で知られている。このＶＡＤ法は、バーナに可燃性ガスと助燃性ガスとを送り込んで酸水素火炎を発生させ、この火炎中に、四塩化珪素などのガラス原料ガスを導入して加水分解反応させることによりガラス微粒子を生成し、この生成されたガラス微粒子を回転している出発材に軸方向に堆積させることにより、ガラス微粒子堆積体を円柱状に成長させ、光ファイバ用多孔質母材を形成する方法である。
【０００４】
しかしながら、ＶＡＤ法により製造した光ファイバ用多孔質母材は長手方向に特性が安定しないという問題があった。その原因として、出発材の引き上げ速度の変動が考えられる。通常、出発材の引き上げは、ガラス微粒子の堆積先端が常に所定の位置となるように制御されるが、バーナに供給する各ガスの流量等の条件を一定に保っても、ガラス微粒子の堆積速度は変動していまい、その結果引き上げ速度が変動することになる。
【０００５】
ＶＡＤ法により製造した光ファイバ用多孔質母材の長手方向の特性変動を抑制する方法として、引き上げ速度に応じてバーナに導入するガス流量を変化させる方法（特許文献１参照）や、引き上げ速度に応じてバーナの位置を変化させる方法（特許文献２参照）などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−０３４１３１号公報
【特許文献２】特開平８−１８８４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように、出発材の引き上げ速度の変化をガス流量で相殺しようとした場合、ガラス微粒子の生成条件が変化することになり、ガラス微粒子の堆積量もそれに応じて変化するため、出発材の引き上げ速度の変化は抑制できるものの光ファイバ用多孔質母材の長手方向の特性変動を抑制することはできない。また、特許文献２に記載のように、バーナ位置を変化させ、長手方向の特性変動を抑制する方法を用いた場合は、バーナ位置の制御機器として複雑な構成の装置を用いる必要があり、コストがかかる上、バーナを動かすことにより、反応容器とバーナとの隙間をふさぐシール部において隙間をふさぐことが困難になる問題が生じる。
【０００８】
本発明は、前述した課題を解決するためにされたものであって、簡易な装置で長手方向に特性変動が少ない光ファイバ用多孔質母材を得ることができる光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、出発材の先端にバーナで生成したガラス微粒子を堆積させながら前記出発材を引き上げて光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ母材の製造方法において、前記出発材に堆積した前記ガラス微粒子の堆積成長部の位置を位置検出手段にて検出し、検出された位置に基づいて前記出発材の引き上げを行い、前記出発材の引き上げ速度の変化に基づいて、前記堆積成長部の位置を変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記位置検出手段としてレーザ発信器と受信器とを用いることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記位置検出手段としてレーザ変位計を用いることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記位置検出手段として画像処理装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、簡易な装置で長手方向に特性変動の少ない光ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置の模式図である。
【図２】受光器における受光量と堆積成長部との位置関係を示した図である。
【図３】光ファイバ母材とバーナ火炎との位置関係を示した図である。
【図４】実施例における引き上げ長と引き上げ速度の適正値に対する変化量および受光量の基準値との関係を示した図である。
【図５】比較例における引き上げ長と引き上げ速度の適正値に対する変化量および受光量の基準値との関係を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置を模式的に示したものである。図１に示すように、この光ファイバ用多孔質母材の製造装置１は、出発材４と、出発材４の下端付近に配置されたガラス微粒子を生成する２本のバーナ６、７と、出発材４およびバーナ６、７を内包する反応容器１０と、この反応容器１０のバーナ６、７と反対側に配置された排気管９と、を有する。
【００１６】
バーナ６、７には水素ガス、酸素ガスの燃焼ガスおよび四塩化珪素などのガラスの原料が供給され、加水分解反応によりガラス微粒子が生成される。生成されたガラス微粒子は、出発材４の下端に付着・堆積し、これにより、光ファイバ用多孔質母材５が形成される。
【００１７】
なお、バーナ６は、中心に位置するコア部を形成するためのコア用バーナであり、バーナ７はコア部の外周に位置するクラッド部を形成するためのクラッド用バーナである。コア用バーナ６には、ガラス原料ガスである四塩化珪素ガスに加えて、屈折率制御用のドーパント原料ガスである四塩化ゲルマニウムガス等が供給される。
【００１８】
この光ファイバ用多孔質母材５を形成する工程は、反応容器１０内で行われ、反応容器１０内のガスや出発材４に付着しなかったガラス微粒子は、排気管９より、図示しない吸引装置により吸引されて排気される。
【００１９】
出発材４は、支持棒３によって支持され、その上端が回転引き上げ装置２によって把持されている。
【００２０】
また、反応容器１０の外部には、光ファイバ用多孔質母材５の下端位置、すなわち、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置を検出する位置検出手段が備えられている。本実施の形態では、位置検出手段として、堆積成長部１４に向けてレーザを照射するレーザ発信器８と、対応する位置に受光器１１が設置されている。
【００２１】
コア用バーナ６で発生したガラス微粒子が堆積成長部１４に付着・堆積すると、レーザ発信器８から照射されたレーザが遮られ、受光器１１における受光量が減少する。このとき、受光器１１に所定の受光量の基準値を設定しておき、受光量がこの値を下回った場合に受光器１１に接続された制御部１２の指令により、回転引き上げ装置２は、出発材４の引き上げ速度を速くするか、一定速度で引き上げる。また、受光量が基準値を上回った場合は、出発材４の引き上げ速度を遅くするか、引き上げを停止させる。このように、受光量を所定値に保つことにより、ガラス微粒子の堆積成長部１４が常に所定の位置範囲となるように制御される。
【００２２】
さらに、回転引き上げ装置２には出発材４の引き上げ速度を監視する引き上げ速度モニタ１３が接続されている。制御部１２は、引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度の変化により、回転引き上げ装置２に引き上げ速度を速くする指令あるいは遅くする指令を送る受光量の基準値を変化させる。
【００２３】
受光器における受光量の基準値と堆積成長部の位置との関係を図２に示す。なお、図２においては、受光量の基準値が２０の場合の堆積成長部の位置を基準とし、受光量の基準値を変化させたときの堆積成長部の位置の変化を示している。図２に示すように、受光量の基準値を大きくするにつれ、堆積成長部の位置が上方になる。
【００２４】
すなわち、引き上げ速度モニタにより監視された引き上げ速度が低下したときは、受光量の基準値を小さくする。これにより、堆積成長部が下方に移動することになり、より多くのガラス微粒子が堆積するようにする。その結果として、出発材の引き上げ速度を速くすることができる。
【００２５】
一方、引き上げ速度が増加したときは、受光量の基準値を大きくする。これにより、堆積成長部は上方に移動することになり、ガラス微粒子が堆積しにくくなる。その結果として、出発材の引き上げ速度を遅くすることができる。
【００２６】
バーナ位置やガス流量、排気量等を一定にしても、光ファイバ用多孔質母材の成長による反応容器内の気流の変化や、他のバーナとの火炎の干渉等により光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との相対的な位置関係が変化し、堆積状態は変動する。これによりガラス微粒子の堆積速度、すなわち、出発材の引き上げ速度が変化する。以下に、このように引き上げ速度が変化する理由を説明する。
【００２７】
図３（ａ）〜（ｃ）に光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係を示す。バーナ位置やガス流量、排気量等を一定にしても、光ファイバ用多孔質母材の成長による反応容器内の気流の変化や、他のバーナとの火炎の干渉等により光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との相対的な位置関係は変化する。
【００２８】
たとえば、（ｂ）は、初期状態の光ファイバ用多孔質母材５とバーナ６の火炎との位置関係を示すものと仮定する。一般には（ａ）に示すようにバーナ６の火炎が上向きになると光ファイバ用多孔質母材５の堆積速度は速くなり、（ｃ）に示すようにバーナ６の火炎が下向きになると光ファイバ用多孔質母材５の堆積速度は遅くなる。
【００２９】
つまり、受光量の基準値を小さくし、堆積成長部の位置を下方に移動させると、結果としてバーナの火炎が上向きになった場合の光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係と同様の状態となり、出発材の引き上げ速度が速くなる。また、これとは逆に、受光量の基準値を大きくし、堆積成長部の位置を上方に移動させると、結果としてバーナの火炎が下向きになった場合の光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係と同様の状態となり、出発材の引き上げ速度が遅くなる。
【００３０】
このようなバーナの火炎の位置関係の変化をガス流量で相殺しようとした場合、ガラス微粒子の生成条件が変化し、ガラス微粒子の堆積量もそれに応じて変化するため、出発材の引き上げ速度を一定にできても、光ファイバ用多孔質母材の長手方向の特性変動を抑制することはできない。そこで、バーナ位置を変化させ、長手方向の特性変動を抑制する方法が考えられるが、バーナ位置の制御機器が複雑なものとなりコストがかかる問題が生じる。また、バーナを動かすことにより、反応容器とバーナとの隙間をふさぐことが困難となる。さらには、バーナや反応容器とバーナとの隙間をふさぐシール部に付着したガラス微粒子が、反応容器内に浮遊して光ファイバ用多孔質母材に堆積してしまうことがあり、ガラス化後の気泡の原因となる。
【００３１】
本実施の形態のように、堆積成長部の位置を変化させることにより、光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係の変化を小さくすることができ、ガラス微粒子の堆積速度の変化が抑制される。また、従来の装置をそのまま用い、単に制御部における受光量の基準値を変化させるだけで、長手方向に渡って安定した特性の光ファイバを得ることができる。
【００３２】
（実施例）
図１に示す光ファバイ用多孔質母材の製造装置１を用いて、実際に光ファイバ用多孔質母材５を製造した。図４は、出発材４の引き上げ長と引き上げ速度の変化量および受光量の基準値との関係を示したものである。引き上げ速度の変化量を点と実線とで示し、受光量の基準値を破線で示す。また、引き上げ速度の変化量は、定常合成開始時の引き上げ速度を基準値（０ｍｍ／ｈ）としている。
【００３３】
引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度が低下したときは、受光量の基準値を小さくし、引き上げ速度が増加したときは、受光量の基準値を大きくする制御を行った。結果として、図４に示すように、受光量の基準値は一旦大きくした後に、徐々に小さくするように制御を行った。また、引き上げ速度の変化量は、光ファイバ用多孔質母材の合成開始から終了まで、ほぼ一定であり、最高速度と最低速度との差は２ｍｍ／ｈであった。
【００３４】
上記の方法で作成された光ファイバ用多孔質母材５をガラス化したところ、気泡のないコアロッドが得られ、クラッドとコアの外径の比も長手方向に渡ってほぼ一定であった。
【００３５】
（比較例）
受光量の基準値を変化させない以外は実施例と同様にして光ファイバ用多孔質母材５を製造した。図５は、図４と同様の図であり、出発材４の引き上げ長と引き上げ速度の変化量および受光量の基準値との関係を示したものである。引き上げ速度の変化量を点と実線とで示し、受光量の基準値を破線で示す。また、引き上げ速度の変化量は、定常合成開始時の引き上げ速度を基準値（０ｍｍ／ｈ）としている。
【００３６】
図５に示すように、引き上げ速度の変化量は、光ファイバ用多孔質母材５の合成開始後、一旦低下し、その後徐々に増加する傾向が見られた。最高速度と最低速度との差は４ｍｍ／ｈであった。
【００３７】
上記の方法で作成された光ファイバ用多孔質母材５をガラス化したところ、気泡のないコアロッドが得られた。しかしながら、クラッドとコアの外径の比は長手方向に渡って変化しており、合成終了端に向けて小さくなる傾向があった。
【００３８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置を模式的に表したものである。
【００３９】
図６に示す光ファイバ用多孔質母材の製造装置２０においては、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置検出手段として、レーザ変位計１５を用いている以外は、実施の形態１と同様の構成である。なお、上述の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同一の符号を付したものは、上述の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同様の構成を有している。
【００４０】
この実施の形態では、レーザ変位計１５により堆積成長部１４にレーザを照射し、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置を検出する。
【００４１】
コア用バーナ６で発生したガラス微粒子が堆積成長部１４に付着・堆積すると、レーザ変位計１５により検出されるガラス微粒子の堆積成長部１４の位置が下方になる。このとき、レーザ変位計１５に所定の堆積成長部１４の位置を設定しておき、堆積成長部１４の位置がこの値を下回った場合にレーザ変位計１５に接続された制御部１２の指令により、回転引き上げ装置２は、出発材４の引き上げ速度を速くする。このようにして、ガラス微粒子の堆積成長部１４が常に所定の位置となるように制御される。
【００４２】
制御部１２は、引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度の変化により、回転引き上げ装置２に引き上げ速度を速くする指令を送る堆積成長部１４の位置を変化させる。
【００４３】
すなわち、引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度が低下したときは、堆積成長部１４の位置を下方に移動させ、出発材４の引き上げ速度を速くする。また、引き上げ速度が増加したときは、堆積成長部１４の位置を上方に移動させ、出発材４の引き上げ速度を遅くする。
【００４４】
本実施の形態のように、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置を調整することにより、光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係の変化を小さくすることができ、ガラス微粒子の堆積速度の変化が抑制される。また、従来の装置をそのまま用い、単に制御部における引き上げ速度を早くする指令を送り堆積成長部１４の位置を変化させるだけで、長手方向に渡って安定した特性の光ファイバを得ることができる。
【００４５】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３に係る光ファイバ用多孔質母材の製造方法に用いる光ファイバ用多孔質母材の製造装置を模式的に表したものである。
【００４６】
図７に示す光ファイバ用多孔質母材の製造装置３０においては、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置検出手段として、画像処理装置１６を用いている以外は、実施の形態１と同様の構成である。なお、上述の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同一の符号を付したものは、上述の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同様の構成を有している。
【００４７】
この実施の形態では、画像処理装置１６により、ガラス微粒子の堆積成長部１４の位置を検出する。コア用バーナ６で発生したガラス微粒子が堆積成長部１４に付着・堆積すると、画像処理装置１６により検出されるガラス微粒子の堆積成長部１４の位置が下方になる。このとき、画像処理装置１６に所定の堆積成長部１４の位置を設定しておき、堆積成長部１４の位置がこの値を下回った場合に画像処理装置１６に接続された制御部１２の指令により、回転引き上げ装置２は、出発材４の引き上げ速度を速くする。このようにして、ガラス微粒子の堆積成長部１４が常に所定の位置となるように制御される。
【００４８】
制御部１２は、引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度の変化により、回転引き上げ装置２に引き上げ速度を速くする指令を送り堆積成長部１４の位置を変化させる。すなわち、引き上げ速度モニタ１３により監視された引き上げ速度が低下したときは、堆積成長部１４の位置を下方に移動させ、出発材４の引き上げ速度を速くする。また、引き上げ速度が増加したときは、堆積成長部１４の位置を上方に移動させ、出発材４の引き上げ速度を遅くする。
【００４９】
本実施の形態のように、ガラス微粒子の堆積成長部の位置を調整することにより、光ファイバ用多孔質母材とバーナの火炎との位置関係の変化を小さくすることができ、ガラス微粒子の堆積速度の変化が抑制される。また、従来の装置をそのまま用い、単に制御部における引き上げ速度を早くする指令を送る堆積成長部の位置を変化させるだけで、長手方向に渡って安定した特性の光ファイバを得ることができる。
【００５０】
なお、位置検出手段の構成としては、上記に限定されるものではなく、非接触で光ファイバ用多孔質母材の位置を検出できればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１，２０，３０  光ファイバ用多孔質母材の製造装置
２  回転引き上げ装置
３  支持棒
４  出発材
５  光ファイバ用多孔質母材
６  バーナ、コア用バーナ
７  バーナ、クラッド用バーナ
８  レーザ発信器
９  排気管
１０  反応容器
１１  受光部
１２  制御部
１３  引き上げ速度モニタ
１４  堆積成長部
１５  レーザ変位計
１６  画像処理装置
【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】
2010275148.tif 000009