(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発棒をその軸回りに回転させつつ、バーナにより生成したガラス微粒子を前記出発棒の軸方向に堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
所定位置に照射した光の一部を前記ガラス微粒子堆積体の下端部が遮るようにして、受光される受光強度に基づいて前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出し、この検出した前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を一定に保つように前記出発棒を引き上げつつガラス微粒子を堆積させる際に、前記ガラス微粒子堆積体が非軸対称になることにより前記受光強度が所定範囲を超えて変動することを検出して、前記ガラス微粒子堆積体の変形の発生を報知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】
請求項１に記載のガラス微粒子堆積体の製造方法であって、
前記報知があった後に、前記バーナの位置調整を行うことを特徴とする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、ガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用のガラス母材となるガラス微粒子堆積体を製造する方法として、出発棒を回転させながら、この出発棒に向かってバーナの火炎中に生成したガラス微粒子を吹き付けることにより、ガラス微粒子を堆積させ、軸方向に成長させていくＶＡＤ法がある。
このＶＡＤ法によってガラス微粒子堆積体を製造する際には、ガラス微粒子が堆積している下端部の高さ位置を光学的に検出し、その検出結果に基づいて、出発棒の引き上げ速度やバーナへ供給するガスの流量等を制御し、堆積体の成長速度を一定に保ちながら堆積を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３０７２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ガラス微粒子堆積体の下端部の高さ位置が一定に保たれていても、バーナの交換後などに、このバーナの取り付け位置にずれが生じていると、ガラス微粒子の堆積位置に偏りが生じてガラス微粒子堆積体が軸対称にならないことがある。ガラス微粒子堆積体に変形が生じて非軸対称になると、その後にガラス微粒子堆積体を透明ガラス化したものを線引きして光ファイバとした際に、コアが非円形となり、偏波モード分散（ＰＭＤ）に影響することがある。
【０００５】
ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる堆積異常による変形は、作業者が目視にて監視しているが、この変形は、熟練者でないと発見することが難しく、特に、変形が微妙なずれである場合、熟練者であっても発見が困難であった。
そして、この変形は、その発見が遅れるほど不良箇所が多くなり廃却損が増加し、生産性に影響してしまう。
【０００６】
そこで本発明は、ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる変形を迅速に検出して、良好な生産性で高品質なガラス微粒子堆積体を製造することが可能なガラス微粒子堆積体の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決することのできる本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法は、出発棒をその軸回りに回転させつつ、バーナにより生成したガラス微粒子を前記出発棒の軸方向に堆積させるガラス微粒子堆積体の製造方法であって、所定位置に照射した光の一部を前記ガラス微粒子堆積体の下端部が遮るようにして、受光される受光強度に基づいて前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出し、この検出した前記ガラス微粒子堆積体の下端部位置を一定に保つように前記出発棒を引き上げつつガラス微粒子を堆積させる際に、前記ガラス微粒子堆積体が非軸対称になることにより前記受光強度が所定範囲を超えて変動することを検出して、前記ガラス微粒子堆積体の変形の発生を報知することを特徴とする。
また、前記報知があった後に、前記バーナの位置調整を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、ガラス微粒子堆積体の下端部位置を検出するために照射した光の受光強度が、ガラス微粒子堆積体の下端部が非軸対称であると変動することを利用して、ガラス微粒子堆積体が非軸対称になる変形を迅速に検出することができ、その結果、良好な生産性にて高品質な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】
【０００９】
以下、本発明に係るガラス微粒子堆積体の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法が適用可能な製造装置の概略構成図である。
図１に示す製造装置１１は、所謂ＶＡＤ法により、反応容器１２の内側の空間内で出発棒１３に対してガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体１４を形成するものである。
反応容器１２は、ガラス微粒子を生成して堆積させる際の高温の環境条件においても、塩素ガス等による腐食が極めて起こりにくい、二酸化珪素、炭化珪素、ニッケル、ニッケル合金等の材料を用いて形成されている。
【００１０】
反応容器１２の中には、垂直方向に昇降可能な把持具１５が収容されている。この把持具１５は、長尺状の出発棒１３の上端を把持して、出発棒１３を垂直方向に支持している。また、把持具１５は、その上方で回転昇降装置１６に接続されている。回転昇降装置１６は、把持具１５及び把持した出発棒１３を、その軸回りに回転させることができる。
【００１１】
反応容器１２の中には、コア用バーナ２１及びクラッド用バーナ２２が設けられている。これらバーナ２１，２２は、ガスを吹き出す複数のポートを有しており、そのポートからそれぞれ燃焼ガスやガラス原料ガス等を吹き出し、燃焼ガスの燃焼により生じる酸水素火炎中において、ガラス原料を加水分解反応させて、ガラス微粒子を生成するものである。
【００１２】
なお、燃焼ガスには、水素（Ｈ２）と酸素（Ｏ２）が含まれ、ガラス原料ガスには四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）が含まれ、特に、コア用バーナ２１では、ガラス原料ガスにドーパントとしてゲルマニウム（Ｇｅ）が含まれる。
これらバーナ２１，２２は、生成したガラス微粒子を出発棒１３に堆積させるように、出発棒１３に向けて斜め上方に傾けて配置されている。そして、これらバーナ２１，２２には、ガス供給装置２３から、適宜調整された流量のガスが供給される。
【００１３】
さらに、反応容器１２は、側壁部分に排気口２５を備えており、出発棒１３に堆積されなかった余剰のガラス微粒子を含む内部の排気ガスが排気口２５から送り出される。
また、反応容器１２の下端近傍には、互いに対向するように設けられたレーザ発振器３１及びレーザ受光器３２が設けられており、レーザ発振器３１からのレーザ光Ｌがレーザ受光器３２にて受光されるようになっている。このレーザ発振器３１は、照射したレーザ光Ｌが出発棒１３の鉛直下方位置の所定位置を通るように配置されている。そして、出発棒１３に堆積されたガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａがその所定位置にあると、図２及び図３に示すように、レーザ発振器３１から照射されたレーザ光Ｌは、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａによってその一部が遮られる。
【００１４】
すなわち、レーザ受光器３２において受光された受光強度が１００％であると、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａが所定位置より上にあり、受光強度が０％であると、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａが所定位置より下にあり、受光強度が０％でも１００％でもないと、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａが所定位置またはその近傍にあることが検出される。
【００１５】
レーザ受光器３２は、制御装置３３に接続されており、レーザ受光器３２からの受光信号が制御装置３３へ送信される。
制御装置３３は、レーザ受光器３２からの受光信号に基づいて、受光したレーザ光Ｌの強度を割り出し、そのレーザ光Ｌの強度に基づいて、回転昇降装置１６を制御する。
【００１６】
具体的には、制御装置３３は、レーザ受光器３２における受光強度が３０〜４０％の範囲に入るように、回転昇降装置１６を制御する。これにより、ガラス微粒子堆積体１４は、その下端部１４ａが所定の高さ位置に維持されつつ一定の密度にてガラス微粒子が堆積され、安定した品質にて製造される。
【００１７】
次に、上記構成の製造装置１１によるガラス微粒子堆積体１４の製造方法について説明する。
まず、把持具１５によって反応容器１２内に吊り下げた出発棒１３をその軸回りに回転させる。
そして、出発棒１３を軸回りに回転させながら、上方向に徐々に引き上げ、出発棒１３にバーナ２１，２２によってガラス微粒子を吹き付けて堆積させる。
【００１８】
制御装置３３は、ガラス微粒子を出発棒１３に堆積させてガラス微粒子堆積体１４を軸方向に成長させる際に、前述のように、所定位置に照射したレーザ光Ｌの一部をガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａが遮るようにして、レーザ受光器３２により受光される受光強度が３０〜４０％の範囲内に収まるように、出発棒１３の引き上げ速度を制御する。これにより、ガラス微粒子堆積体１４は、その下端部１４ａが一定の高さ位置（前記所定位置）とされ、一定密度にてガラス微粒子が堆積される。
【００１９】
ここで、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａの高さ位置が一定に保たれていても、バーナ２１，２２の交換後などに、このバーナ２１，２２の取り付け位置にずれが生じていると、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａにガラス微粒子が偏って堆積し、下端部１４ａの形状が非軸対称に変形することがある。変形した場合には、得られたガラス微粒子堆積体１４を透明ガラス化した後に線引きして光ファイバとした際に、コアが非円形となり、偏波モード分散（ＰＭＤ）に影響することがある。
【００２０】
このため、制御装置３３は、製造しているガラス微粒子堆積体１４の変形の有無を監視する変形監視制御を実行する。なお、ガラス微粒子の堆積開始時は、ガラス微粒子が必ずしも軸対称に堆積せず、光ファイバの母材として用いられない非有効部となる。したがって、制御装置３３は、この非有効部が既に形成され、光ファイバの母材として有効に用いられる有効部の形成の開始後に、変形監視制御を行う。
つまり、制御装置３３は、ガラス微粒子の堆積の開始から有効部の形成開始までの所定時間経過後に、変形監視制御を開始する。
【００２１】
次に、この変形監視制御について説明する。
ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａが非軸対称に変形すると、図４に模式的に示すように、レーザ光Ｌの照射範囲に対するガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａの位置が、回転に伴って変動する。
【００２２】
具体的には、このガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａの位置は、レーザ光Ｌの照射範囲に対して左側にずれた状態（図４における（ａ）の状態）から９０°回転すると、一旦、レーザ光Ｌの照射範囲の中央に移動し（図４における（ｂ）の状態）、さらに９０°回転すると、レーザ光Ｌの照射範囲に対して右側にずれる（図４における（ｃ）の状態）。その後、９０°回転すると、一旦、レーザ光Ｌの照射範囲の中央に移動し（図４における（ｄ）の状態）、さらに９０°回転すると、レーザ光Ｌの照射範囲に対して左側にずれる（図４における（ａ）の状態）。
これにより、レーザ受光器３２におけるレーザ光Ｌの受光強度は、ガラス微粒子堆積体１４の回転に伴って変動する。
【００２３】
図５は、レーザ受光器３２におけるレーザ光Ｌの受光強度を示すグラフ図である。
図５に示すように、ガラス微粒子堆積体１４に変形がない正常時では、レーザ受光器３２における受光強度は、ほとんど変動することがない（図５における点線参照）。これに対して、ガラス微粒子堆積体１４に変形が生じて非軸対称となると、ガラス微粒子堆積体１４の回転周期Ｔ内にて、レーザ受光器３２における受光強度が、ガラス微粒子堆積体１４の回転に伴って繰り返し大きく変動する（図５における実線参照）。
【００２４】
具体的には、このレーザ受光器３２における受光強度は、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａの位置がレーザ光Ｌの照射範囲に対して左側にずれると増加し（図５における（ａ）の状態）、その状態からガラス微粒子堆積体１４が９０°回転して下端部１４ａがレーザ光Ｌの照射範囲の中央に移動すると低下する（図５における（ｂ）の状態）。その後、ガラス微粒子堆積体１４が９０°回転して下端部１４ａがレーザ光Ｌの照射範囲に対して右側にずれると、受光強度は再び増加し（図５における（ｃ）の状態）、さらに９０°回転して下端部１４ａがレーザ光Ｌの照射範囲の中央に移動すると再び低下する（図５における（ｄ）の状態）。
【００２５】
このように、ガラス微粒子堆積体１４の下端部１４ａに変形が生じて非軸対称となると、レーザ受光器３２における受光強度は、ガラス微粒子堆積体１４の半回転（Ｔ／２）毎に周期的に増減する。
【００２６】
そして、制御装置３３は、変形監視制御にて、レーザ受光器３２におけるレーザ光Ｌの受光強度を監視し、この受光強度が、予め設定されている良好範囲Ａからの逸脱を監視する変形監視制御を行う。なお、良好範囲Ａは、受光強度の平均値（例えば、３０〜４０％の受光時における受光強度）を中心として定められた範囲であり、透明ガラス化したガラス母材を線引きして光ファイバとした際に、良品として用いることが可能な許容範囲である。
【００２７】
制御装置３３は、変形監視制御にて、レーザ受光器３２におけるレーザ光Ｌの受光強度が良好範囲Ａから外れたことを検出すると、ガラス微粒子堆積体１４に変形が生じていると判断し、警報器（図示省略）からアラームを発し、作業者に報知して製造装置１１を停止させる。
これにより、作業者は、警報によって異常が生じていることを迅速に認識し、バーナ２１，２２を支持しているＸＹテーブルなどを操作してバーナ２１，２２の角度や位置の修正を行うことができる。なお、作業者に報知する手段は、警報器によるアラームの他にも、ランプの点灯やディスプレイの表示などであってもよい。
【００２８】
このように、上記実施形態のガラス微粒子堆積体の製造方法によれば、レーザ光Ｌの受光強度に基づいて制御装置３３がガラス微粒子堆積体１４の変形の発生を報知するので、作業者が目視にて監視する場合と比較して、熟練を要することなく迅速に異常を把握することができる。
これにより、不良箇所を極力抑えて、良好な生産性にて高品質なガラス微粒子堆積体１４を製造することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、制御装置３３がアラームを発するとともに製造装置１１を停止させたが、製造装置１１を停止させずにアラームを発するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のガラス微粒子堆積体の製造方法が適用可能な製造装置の概略構成図である。
【図２】レーザ光に沿うガラス微粒子堆積体の下端部の側面図である。
【図３】レーザ光に直交するガラス微粒子堆積体の下端部の側面図である。
【図４】ガラス微粒子堆積体の下端部によるレーザ光の遮蔽状態を示す図である。
【図５】レーザ受光器におけるレーザ光の受光強度を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３１】
１３  出発棒
１４  ガラス微粒子堆積体
１４ａ  下端部
２１  コア用バーナ（バーナ）
２２  クラッド用バーナ（バーナ）
Ａ  良好範囲（所定範囲）
Ｌ  レーザ光（光）
【図１】
0005380818.tif 000002
【図２】
0005380818.tif 000003
【図３】
0005380818.tif 000004
【図４】
0005380818.tif 000005
【図５】
0005380818.tif 000006