(57)【要約】【課題】光ファイバを高い歩留りで製造することが可能なガラス母材を容易に製造できる方法を提供する。【解決手段】ガラス母材製造方法は、固定工程Ｓ１、堆積工程Ｓ２、引抜工程Ｓ３、封止工程Ｓ４、透明化工程Ｓ５およびアニール工程Ｓ６を順に経て、ガラス母材を製造する。堆積工程Ｓ２では、出発棒１１の先端部が下になるようにして出発棒１１が鉛直に配置される。互いに固定された出発棒１１および種棒パイプ１２は、出発棒１１の中心軸を中心として回転される。ＯＶＤ法により、出発棒１１の側方に配置されたバーナ２１により、出発棒１１の外周にガラス微粒子が堆積される。出発棒１１の先端部から種棒パイプ１２の一部に亘ってガラス微粒子が堆積される。その際に、出発棒１１の先端部がガラス微粒子で覆われる。このようにして、先端が閉じた多孔質母材１３が作製される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発棒の先端部が種棒パイプから突出するように前記出発棒を前記種棒パイプに固定する固定工程と、
前記固定工程の後に前記出発棒の先端部から前記種棒パイプの一部に亘ってガラス微粒子を堆積させ、その際に前記出発棒の先端部をガラス微粒子で覆うようにして、先端が閉じた多孔質母材を作製する堆積工程と、
前記堆積工程の後に前記出発棒を前記種棒パイプおよび前記多孔質母材から引き抜く引抜工程と、
前記引抜工程の後に前記種棒パイプにガラス栓を挿入して前記種棒パイプを封止する封止工程と、
前記封止工程の後に前記多孔質母材を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程と、
を備えることを特徴とするガラス母材製造方法。
【請求項２】
前記透明化工程において、前記封止工程の後の前記多孔質母材をＨｅ雰囲気中で加熱して、両端が封止された透明なガラス母材を製造し、
前記透明化工程の後に前記ガラス母材を大気，Ｎ２，Ｏ２またはＡｒの雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス母材製造方法。
【請求項３】
前記透明化工程において、前記封止工程の後の前記多孔質母材をＨｅ雰囲気中で加熱して、両端が封止された透明なガラス母材を製造し、
前記透明化工程の後に前記ガラス母材を減圧または真空の雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のガラス母材製造方法。
【請求項４】
出発棒の先端部が種棒パイプから突出するように前記出発棒を前記種棒パイプに固定する固定工程と、
前記固定工程の後に前記出発棒の先端部から前記種棒パイプの一部に亘ってガラス微粒子を堆積させ、その際に前記出発棒の先端部をガラス微粒子で覆うようにして、先端が閉じた多孔質母材を作製する堆積工程と、
前記堆積工程の後に前記出発棒を前記種棒パイプおよび前記多孔質母材から引き抜く引抜工程と、
前記引抜工程の後に前記多孔質母材を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程と、
前記透明化工程の後に前記種棒パイプにガラス栓を挿入して前記種棒パイプを封止する封止工程と、
前記封止工程の後に前記ガラス母材を減圧または真空の雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程と、
を備えることを特徴とするガラス母材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用のガラス母材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、略円柱形状であるガラス母材の一端を加熱し軟化させて線引することで製造される。また、光ファイバ用のガラス母材は、ＯＶＤ法やＭＣＶＤ法等の製造方法により製造される。特許文献１には、ＯＶＤ法によるガラス母材製造方法が開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたガラス母材製造方法は、水分含有量が低い光ファイバ用のガラス母材を製造することを意図するものであって、出発棒の外周にガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を作製し、この多孔質母材から出発棒を引き抜いて、軸方向に延在し貫通する中心孔を有する多孔質母材とする。そして、この多孔質母材を加熱して固結・乾燥させ、中心孔を閉塞して透明なガラス母材を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２-５４３０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたガラス母材製造方法は、多孔質母材の中心孔の両端をガラス栓で封止した後に、多孔質母材を加熱して固結・乾燥させ、中心孔の両端が塞がった透明なガラス母材を製造する。
【０００６】
水分含有量が低い光ファイバを製造するには、多孔質母材の中心孔の両端を封止するためのガラス栓も水分含有量が低いことが必要である。また、中心孔の下端（先端）をガラス栓で塞ぐ際の多孔質体の破損や、固結・乾燥する工程における加熱炉内でのガラス栓の落下等のリスクが存在し、これらは歩留り低下の原因になる。これらを防止するための、中心孔の下端（先端）へのガラス栓の挿入には、高度な技術が必要である。また、多孔質母材の中心孔を清浄に保つ必要がある。さらに、ガラス栓の付近からは良品の光ファイバを製造することができず、歩留り低下の原因となる。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光ファイバを高い歩留りで製造することが可能なガラス母材を容易に製造できる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】
【０００８】
本発明に係るガラス母材製造方法は、(1) 出発棒の先端部が種棒パイプから突出するように出発棒を種棒パイプに固定する固定工程と、(2)固定工程の後に出発棒の先端部から種棒パイプの一部に亘ってガラス微粒子を堆積させ、その際に出発棒の先端部をガラス微粒子で覆うようにして、先端が閉じた多孔質母材を作製する堆積工程と、(3)堆積工程の後に出発棒を種棒パイプおよび多孔質母材から引き抜く引抜工程と、(4) 引抜工程の後に種棒パイプにガラス栓を挿入して種棒パイプを封止する封止工程と、(5) 封止工程の後に多孔質母材を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るガラス母材製造方法は、(a) 透明化工程において、封止工程の後の多孔質母材をＨｅ雰囲気中で加熱して、両端が封止された透明なガラス母材を製造し、(b) 透明化工程の後にガラス母材を大気，Ｎ２，Ｏ２またはＡｒの雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程を更に備えることが好ましい。或いは、本発明に係るガラス母材製造方法は、(c) 透明化工程において、封止工程の後の多孔質母材をＨｅ雰囲気中で加熱して、両端が封止された透明なガラス母材を製造し、(d) 透明化工程の後にガラス母材を減圧または真空の雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程を更に備えることも好ましい。
【００１０】
また、本発明に係るガラス母材製造方法は、(1)出発棒の先端部が種棒パイプから突出するように出発棒を種棒パイプに固定する固定工程と、(2) 固定工程の後に出発棒の先端部から種棒パイプの一部に亘ってガラス微粒子を堆積させ、その際に出発棒の先端部をガラス微粒子で覆うようにして、先端が閉じた多孔質母材を作製する堆積工程と、(3)堆積工程の後に出発棒を種棒パイプおよび多孔質母材から引き抜く引抜工程と、(4) 引抜工程の後に多孔質母材を加熱して透明なガラス母材を製造する透明化工程と、(5) 透明化工程の後に種棒パイプにガラス栓を挿入して種棒パイプを封止する封止工程と、(6) 封止工程の後にガラス母材を減圧または真空の雰囲気中で加熱してアニールするアニール工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光ファイバを高い歩留りで製造することが可能なガラス母材を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るガラス母材製造方法のフローチャートである。
【図２】本実施形態に係るガラス母材製造方法の堆積工程Ｓ２を説明する図である。
【図３】本実施形態に係るガラス母材製造方法の引抜工程Ｓ３を説明する図である。
【図４】本実施形態に係るガラス母材製造方法の封止工程Ｓ４及び透明化工程Ｓ５を説明する図である。
【図５】本実施形態に係るガラス母材製造方法の透明化工程Ｓ５のガラス母材を示す図である。
【図６】本実施形態に係るガラス母材製造方法のアニール工程Ｓ６を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係るガラス母材製造方法のフローチャートである。この図に示されるように、本実施形態に係るガラス母材製造方法は、固定工程Ｓ１、堆積工程Ｓ２、引抜工程Ｓ３、封止工程Ｓ４、透明化工程Ｓ５およびアニール工程Ｓ６を順に経て、ガラス母材を製造する。図２は、本実施形態に係るガラス母材製造方法の堆積工程Ｓ２を説明する図である。図３は、本実施形態に係るガラス母材製造方法の引抜工程Ｓ３を説明する図である。図４は、本実施形態に係るガラス母材製造方法の封止工程Ｓ４及び透明化工程Ｓ５を説明する図である。図５は、本実施形態に係るガラス母材製造方法の透明化工程Ｓ５のガラス母材を示す図である。また、図６は、本実施形態に係るガラス母材製造方法のアニール工程Ｓ６を説明する図である。
【００１５】
固定工程Ｓ１では、出発棒１１の先端部が種棒パイプ１２から突出するように、出発棒１１が種棒パイプに固定される（図２参照）。出発棒１１はアルミナからなり、他の材料として、ガラス、耐火性セラミクス、カーボンなどを用いても良い。種棒パイプ１２は石英ガラスを用いる。
【００１６】
固定工程Ｓ１の後の堆積工程Ｓ２（図２）では、出発棒１１の先端部が下になるようにして出発棒１１が鉛直に配置される。出発棒１１は水平に配置する形としても良い。また、互いに固定された出発棒１１および種棒パイプ１２は、出発棒１１の中心軸を中心として回転される。そして、ＯＶＤ法により、出発棒１１の側方に配置されたバーナ２１により、出発棒１１の外周にガラス微粒子が堆積される。このガラス微粒子堆積に際して、バーナ２１を出発棒１１の軸方向にトラバース、または出発棒１１を軸方向にトラバースする。そのトラバースの回数毎に供給原料や供給量を異ならせる。これにより、出発棒１１の外周に堆積されるガラス微粒子は、径方向に所定の組成分布（すなわち、後のガラス母材または光ファイバにおける径方向の屈折率分布）を有することになる。
【００１７】
特に、本実施形態における堆積工程Ｓ２では、出発棒１１の先端部から種棒パイプ１２の一部に亘ってガラス微粒子が堆積される。その際に、出発棒１１の先端部がガラス微粒子で覆われる。このようにして、先端が閉じた多孔質母材１３が作製される。
【００１８】
堆積工程Ｓ２の後の引抜工程Ｓ３（図３）では、種棒パイプ１２および多孔質母材１３から出発棒１１が引き抜かれる。このとき、種棒パイプ１２と多孔質母材１３とは互いに固定されたままである。また、引抜により形成される中心孔は、貫通しておらず、下端側（先端側）が塞がれていて、上端側のみが開口している。
【００１９】
引抜工程Ｓ３の後の封止工程Ｓ４では、種棒パイプ１２にガラス栓１４が挿入されて、種棒パイプ１２が封止される（図４参照）。このガラス栓１４は、水分含有量が低いガラスからなるのが好ましい。この封止工程Ｓ４で両端が封止されることにより、種棒パイプ１２および多孔質母材１３の中心孔の内部は、水分や遷移金属などの侵入が回避され、清浄に保たれる。
【００２０】
封止工程Ｓ４の後の透明化工程Ｓ５（図４）では、多孔質母材１３は、一体となっている種棒パイプ１２およびガラス栓１４とともに加熱炉２２内に入れられ、ヒータ２３により加熱される。これにより、透明なガラス母材１５が製造される（図５）。このとき、ガラス母材１５の両端は封止されている。
【００２１】
透明化工程Ｓ４では、加熱炉２２内がＨｅ雰囲気とされ、多孔質母材１３がＨｅ雰囲気中で加熱されて、透明なガラス母材１５が製造されるのが好ましい。これにより、封止された内部空間にＨｅが充填されたガラス母材１５が得られる。そして、この場合、透明化工程Ｓ５の後のアニール工程Ｓ６（図６）では、ガラス母材１５は、一体となっている種棒パイプ１２およびガラス栓１４とともに加熱炉２２内に入れられ、その加熱炉２２内の大気，Ｎ２，Ｏ２またはＡｒの雰囲気中で、ヒータ２３により加熱されてアニールされる。或いは、ガラス母材１５は、一体となっている種棒パイプ１２およびガラス栓１４とともに加熱炉２２内に入れられ、その加熱炉２２内の減圧または真空の雰囲気中で、ヒータ２３により加熱されてアニールされる。このようなアニール工程Ｓ６によりガラス母材１５がアニール処理されることにより、ガラス母材１５の内部空間に存在していたＨｅがガラス母材１５の外部へ拡散されて、内部空間が減圧されたガラス母材１５が得られる。このように内部空間が減圧されることにより、その後にガラス母材１５を延伸する際に中心孔が容易に潰され得る。
【００２２】
このようにして製造された透明なガラス母材１５は、コラプス工程を経て中実化され、クラッド層形成・透明化処理などされてプリフォーム化された後、先端を加熱・軟化されて線引きされることで、光ファイバが製造される。
【００２３】
以上のように、本実施形態に係るガラス母材製造方法は、堆積工程Ｓ２において、出発棒１１の先端部から種棒パイプ１２の一部に亘ってガラス微粒子が堆積され、その際に出発棒１１の先端部がガラス微粒子で覆われる。すなわち、得られる多孔質母材１３において、中心孔が貫通しておらず、中心孔の上端側のみが開口している。封止工程Ｓ３においては、多孔質母材１３の上端側にある種棒パイプ１２にガラス栓１４が挿入されるだけでよい。
【００２４】
したがって、特許文献１に開示されたガラス母材製造方法と対比して、本実施形態に係るガラス母材製造方法では、封止工程におけるガラス栓の挿入の手間が軽減される。また、特許文献１に開示されたガラス母材製造方法では、多孔質母材１３の下端側（先端側）に挿入されるガラス栓の水分含有量が低いことが要求されるのに対して、本実施形態に係るガラス母材製造方法では、多孔質母材１３の下端側（先端側）にガラス栓が挿入されることはないので、水分含有量が低いガラス栓を準備する手間も省くことができる。
【００２５】
また、特許文献１に開示されたガラス母材製造方法では、後工程でガラス栓が挿入される場合、それまで中心孔の内部が清浄に維持される必要があるのに対して、本実施形態に係るガラス母材製造方法では、そのような必要がないので、製造が容易である。
【００２６】
さらに、特許文献１に開示されたガラス母材製造方法では、多孔質母材の下端側（先端側）にガラス栓が挿入されると、その部分は光ファイバ製造時に不良部となるのに対して、本実施形態に係るガラス母材製造方法では、先端部まで良好品とすることができるので、有効部を多く取ることができる。
【００２７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では封止工程Ｓ４の後に透明化工程Ｓ５が行われたが、透明化工程の後に封止工程が行われてもよい。後者の場合、封止工程の後のアニール工程において、ガラス母材が減圧または真空の雰囲気中で加熱されてアニールされるのが好ましい。
【符号の説明】
【００２８】
１１…出発棒、１２…種棒パイプ、１３…多孔質母材、１４…ガラス栓、１５…ガラス母材、２１…バーナ、２２…加熱炉、２３…ヒータ。
【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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