(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、ガラス合成用バーナの相対移動方向の前後に加熱のみを行う補助バーナを備えた一個のバーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動するガラス合成用バーナは前記コア母材とダミーロッドとの接合部で折り返し、スス体の端部は補助バーナで加熱するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナの折り返し位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動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】
コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、一個のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動するガラス合成用バーナが前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナをさらにダミーロッド側に移動させてスス体の端部を加熱し、折り返したガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動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３】
コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動する複数のガラス合成用バーナが順次前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナでスス体の端部を加熱し、折り返した各ガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動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４】
前記複数のガラス合成用バーナのうちの最も出発部材の中央側に位置するバーナがガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置に達した時点でガラス合成用バーナを折り返すようにし、その時点で前記最も出発部材の中央側に位置するバーナへの原料供給は停止しないようにすることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均質な光ファイバ母材を精度よく製造することができる光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス微粒子合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス微粒子合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させて光ファイバ母材を製造する方法が行われている。
この方法を実施するための装置構成の１例を図１に模式的に示す。図１の例では容器１にバーナ２を固定しておき、昇降装置４により出発部材３を回転させながら上下方向に往復移動させる。バーナ２には原料供給装置５からＳｉＣｌ4 などのガラス原料及び燃焼用ガスが供給され、合成されたガラス微粒子が出発部材３の外周に堆積し、スス体（ガラス微粒子堆積体）６が形成される。
【０００３】
この方法においては、出発部材３の中央側から相対移動したバーナ２がコア部材とダミーロッドとの接合部に達した時点でバーナ２へのガラス原料の供給を停止し、バーナ２はさらにダミーロッド側に移動させてガラス原料供給停止点よりも外側に形成されるスス体の端部（外径が減少する部分）の加熱を行うようにするか、あるいはバーナ２としてガラス原料を供給してガラス微粒子を合成するバーナ（ガラス合成用バーナ）の相対移動方向の前後に加熱のみを行う補助バーナを備えたバーナを使用し、ガラス合成用バーナがコア部材とダミーロッドとの接合部に達した時点でバーナを折り返し、スス体の端部は補助バーナで加熱するようにしている。
【０００４】
このような方法によりスス体の形成（光ファイバ母材の製造）を行う場合、形成されるスス体の形状は図２のようになる。すなわち、出発部材３のコア部材９とダミーロッド１０との接合部８を原料供給停止点（補助バーナを使用する場合はガラス合成用バーナの折り返し点）１１及び１２とした場合、スス体外周▲１▼（図の１３）のようにスス体の外径が小さい場合には、スス体の外径定常部の長さ（透明化した際に安定した焼結体が得られる有効部の長さ）は図のａ1 のようにコア母材９の長さに近いものが得られるが、スス体外周▲２▼（図の１４）のように外径が大きくなるにしたがって図のａ2 のようにスス体の外径定常部の長さが短くなってくる。これは原料を停止する位置は外径非定常部になるので、停止する位置でのスス粒子の流れは出発部材の中心軸に平行ではなく、傾いているためである。この場合、コア母材の端部が有効に利用されないことになり、コスト上昇の原因となる。
【０００５】
以上、１個のガラス合成用バーナを使用する場合について説明したが、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用する場合にも同様な問題がある。このような複数のガラス合成用バーナを使用する例として特開昭６３−３１０７４５号公報に開示された技術がある。この技術は複数のバーナを使用し、ガラス微粒子堆積体の端部においてもガラス原料の供給を停止することなく折り返すようにした場合に生じる、ガラス微粒子堆積体端部における密度の不均一性をなくしてガラス破損のない高品質のものを大量生産することを目的としたもので、複数個のガラス発生源を用いる際に予め堆積されるターゲットの２点に標点を付しておき、トラバースされる複数個のガラス発生源のうち標点を通りすぎたものは直ちに検出手段が作動してガラス原料の供給を停止させるようにしたものである。この方法によれば、端部における複数のガラス合成用バーナ（ガラス発生源）の干渉によるスス体密度の不均質化等の問題を解決する効果はあるが、前記のようなスス体の外径の増加につれてスス体の外径定常部（有効部）の長さが短くなるという問題は依然として残されている。
【０００６】
このようなスス体の外径が大きくなるにつれて外径定常部の長さが短くなり、コア母材に無駄が生じるのを防ぐためには、ガラス合成用バーナへのガラス原料供給停止点又はバーナの折り返し点を、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に十分離れた位置にすればよいが、その場合にはガラス原料のロスが多くなり経済的ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来技術の実状に鑑み、コア母材の全長にわたって、均一な品質の外径定常部が形成されたスス体（ガラス微粒子堆積体）が得られ、ガラス原料の損失も少ない光ファイバ母材の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決する手段として、次の（１）〜（４）の態様を有するものである。
（１）コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、ガラス合成用バーナの相対移動方向の前後に加熱のみを行う補助バーナを備えた一個のバーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動するガラス合成用バーナは前記コア母材とダミーロッドとの接合部で折り返し、スス体の端部は補助バーナで加熱するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナの折り返し位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【０００９】
（２）コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、一個のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動するガラス合成用バーナが前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナをさらにダミーロッド側に移動させてスス体の端部を加熱し、折り返したガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【００１０】
（３）コア及びクラッドからなるコア母材の両端部にダミーロッドを溶着して作製した出発部材を、軸回りに回転させながら軸方向にガラス合成用バーナに対し相対的に往復移動させ、ガラス合成用バーナで合成されたガラス微粒子を出発部材の外周に吹き付けて堆積させる方法であって、出発部材の中心軸に平行に配置された複数のガラス合成用バーナを使用し、コア母材側からダミーロッド側へ相対移動する複数のガラス合成用バーナが順次前記コア母材とダミーロッドとの接合部に達した時点でガラス合成用バーナへの原料供給を停止し、該原料供給を停止したガラス合成用バーナでスス体の端部を加熱し、折り返した各ガラス合成用バーナが前記接合部に達した時点で原料供給を開始するようにしてスス付けを行う光ファイバ母材の製造方法において、ガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置をスス体の外径が大きくなるに応じて、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側に移動させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【００１１】
（４）前記複数のガラス合成用バーナのうちの最も出発部材の中央側に位置するバーナがガラス合成用バーナへの原料供給停止及び開始位置に達した時点でガラス合成用バーナを折り返すようにし、その時点で前記最も出発部材の中央側に位置するバーナへの原料供給は停止しないようにすることを特徴とする前記（３）の光ファイバ母材の製造方法。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の方法は、スス体の外径が大きくなるのに応じてガラス原料の供給範囲をコア母材とダミーロッドとの接合部（以下、単に接合部と称する）からダミーロッド側へ徐々に広げていくことを特徴とする。
すなわち、前記（１）の発明においてはガラス合成用バーナの折り返し点を、前記（２）及び（３）の発明においてはガラス合成用バーナへのガラス原料の供給停止又は開始位置を、前記（４）の発明においては最も中央寄りのガラス合成用バーナ（往復移動の両端部において最も内側に位置するガラス合成用バーナ）の折り返し点であり、かつ、その他のガラス合成用バーナへのガラス原料の供給停止又は開始位置を、スス体の外径が大きくなるのに応じて接合部からダミーロッド側へ徐々に移動させるようにする。
【００１３】
スス体の外径定常部（この部分が均質で良好な特性を有するファイバが得られる有効部となる）の長さは、スス体の外径が一定であればほぼ一定となるが、外径が大きくなるにしたがって外径非定常部が前記ガラス原料停止等の位置の前後方向に広がり、外径定常部の長さが短くなってくる。すなわち、ガラス原料停止等の位置を接合部とした場合には、外径が大きくなるにつれて外径定常部の端部が接合部から徐々にコア母材の中央側にずれてくる。そのため本発明においては、スス体の外径をモニターしながらスス付けを行い、予め経験的に求められたスス外径と外径定常部の長さ変動との関係からコンピューター制御等により、前記のずれの大きさに相当する長さだけガラス原料停止等の位置を接合部からダミーロッド側に移動させるようにする。これにより、外径の寸法にかかわらず、ほぼコア母材の全長にわたって外径定常部を形成させることができる。
【００１４】
なお、使用するガラス合成用バーナの本数は、目的とする製品の大きさ等によって適宜定めればよいが、複数本使用する場合には装置の形状、効率等から３〜４本とするのが好ましい。また、安定した火炎状態を維持するため、ガラス合成用バーナへの原料供給の停止及び再開は瞬間的に行うのではなく、数秒〜１０秒程度をかけて行うようにするのが好ましい。
【００１５】
【実施例】
以下実施例により本発明の方法をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
図１の構成の装置を使用してスス付けを行い、スス外径と外径定常部の長さとの関係を調べた。コア／クラッド部を有する直径３０ｍｍのガラスロッド（コア母材）を５００ｍｍ用いて両側に石英ガラス製ダミーロッドを溶着して出発部材を作製し、そのロッドを４０ｒｐｍで回転しながら鉛直方向に把持し、上下に往復運動させながらガラス微粒子合成用バーナから生成するガラス微粒子を順次積層させてガラス微粒子堆積体（スス体）を作製した。バーナは同心円状８重管構造のものを用い、出発部材の回転軸に対して垂直に配置した。バーナには原料となる四塩化珪素：３ｓｌｍ（スタンダードリットル／分）を供給し、火炎を形成するための水素：６０ｓｌｍ及び酸素：４５ｓｌｍ、さらにシールガスとしてＡｒ：４ｓｌｍを供給した。
また、本構成のバーナに加え、バーナの移動方向の両側にそれぞれ２００ｍｍの間隔で同心円状の２重管構造の補助バーナを取付け、酸素：１０ｓｌｍ及び水素：３０ｓｌｍを供給してスス体端部を加熱するようにした。
【００１６】
バーナが出発部材のコア母材とダミーロッドとの接合部の位置にきたとき、出発部材のトラバースの向きを変えるようにし、このように往復トラバースを継続しつつ、スス外径がそれぞれ１００、１５０、２２０、２５０ｍｍになるまでスス付けを継続した。このようにして得られたそれぞれのスス体を高温にした炉で透明化した後、ファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤ（モードフィールド径）などのファイバ特性を調べたところ、スス体の外径が大きくなるにつれて、両端の特性が安定しない部分（外径非定常部に相当）と特性の安定した部分（外径定常部に相当）との境界点、すなわち有効部の端部がコア母材とダミーロッドとの接合部からコア母材中央側にずれてきており、図３に示す相関図が得られた。
【００１７】
このコア母材を５００ｍｍ使用して前記と同じ条件でスス付けを行った。スス付け中はスス外径をモニターし、図３のデータに基づいてそのときのスス外径に応じてトラバースの折り返し位置を接合部からダミーロッド側に徐々に移動させた。このようにして、外径がこのコア母材のコア／クラッド比から算出した目標値である１５０ｍｍになるまでスス付けを行いガラス微粒子堆積体（スス体）を得た。最終的にトラバースの折り返し点は接合部からダミーロッド側に５０ｍｍずれた位置となった。得られたスス体を高温の炉により透明化し、外径８０ｍｍの良好な透明度を有し、表面や内部のクラック、突起、異物などが認められない品質良好な焼結体を得た。この焼結体をファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、全長にわたり良好であった。
【００１８】
（実施例２）
実施例１と同じコア母材を５００ｍｍ使用して前記と同じバーナ条件でスス付けを行った。この例では補助バーナは使用せず、ガラス合成用バーナが出発部材のコア母材とダミーロッドとの接合部の位置にきたときにバーナへの原料供給を停止し、さらに同方向への移動を続けて火炎のみによりスス体の端部を加熱するようにした。バーナが原料供給停止位置から２００ｍｍの位置に達した時点でバーナを折り返し、原料供給停止位置へ戻った時点でバーナへの原料供給を再開した。
以降はスス外径をモニターしながら、図３のデータに基づいてそのときのスス外径に応じてバーナへの原料供給停止及び再開位置を接合部からダミーロッド側へ徐々に移動させ、外径１５０ｍｍになるまでスス付けを行った。最終的に原料供給停止及び再開位置は接合部からダミーロッド側に５０ｍｍずれた位置となった。得られたスス体を高温の炉で透明化した焼結体の品質は良好で、ファイバ特性も全長にわたり良好であった。
【００１９】
（実施例３）
実施例１で使用したものと同一のコア母材５００ｍｍを用いて両側に石英ガラス製ダミーロッドを溶着して出発部材を作製し、図１の構成の装置により、そのロッドを４０ｒｐｍで回転しながら鉛直方向に把持し、上下に往復運動させながらガラス微粒子合成用バーナから生成するガラス微粒子を順次積層させることによりガラス微粒子堆積体（スス体）を作製した。この例においては同心円状８重管構造のバーナを３本用い、出発部材の回転軸に対して垂直でかつ３本のバーナはお互いに平行で等間隔（２００ｍｍ間隔）となるように配列した。各バーナには原料となる四塩化珪素：３ｓｌｍを供給し、火炎を形成するための水素：６０ｓｌｍ及び酸素：４５ｓｌｍ、さらにシールガスとしてＡｒ：４ｓｌｍを供給した。
【００２０】
往復トラバースを行い、バーナ群が出発部材の一方の端部に近づいた際に、１、２本目のバーナについてはバーナが順次所定の位置に到達したらコンピュータ制御によりそのバーナへのガラス原料供給を停止し、さらに同方向への移動を続けて火炎のみによりスス体の端部を加熱するようにした。３本目のバーナが所定の位置に到達したら原料の供給は停止せずに折り返して逆方向にトラバースし、２本目及び１本目のバーナが順次所定の位置に戻った時点でそれぞれのバーナへのガラス原料供給を再開した。このパターンをコア母材の両端（反対側の端部ではバーナの順番が逆転する）で行い、外径がこのコア母材のコア／クラッド比から算出した目標値である１５０ｍｍになるまでスス付けを行いガラス微粒子堆積体（スス体）を得た。
【００２１】
前記所定位置（１、２本目のバーナへの原料供給停止及び開始点、かつ、３本目のバーナの折り返し点）は、スス付け開始時点は接合部とし、以降はスス外径をモニターしながら図３のデータに基づいてそのときのスス外径に応じて前記所定位置を接合部からダミーロッド側に徐々に移動させた。最終的に前記所定位置は接合部からダミーロッド側に５０ｍｍずれた位置となった。
このようにして得られたスス体を高温の炉により透明化し、外径８２ｍｍの良好な焼結体を得た。この焼結体をファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、全長にわたり良好な特性が得られた。
【００２２】
（比較例１）
１、２本目のバーナへの原料供給停止及び開始点、かつ、３本目のバーナの折り返し点となる所定位置を接合部に固定した外は実施例２と同様に操作し、外径が１５０ｍｍのスス体を作製した。得られたスス体を高温にした炉で透明化し、外径８１ｍｍの良好な焼結体を得た。ところがこの焼結体を線引炉でファイバ化し、カットオフ波長、ＭＦＤなどのファイバ特性を調べたところ、両端の接合部からそれぞれ４９ｍｍ及び４８ｍｍの範囲までカットオフ波長、ＭＦＤなどの特性が狙いの値から徐々にずれていることがわかった。
【００２３】
【発明の効果】
合成中のスス体の外径に合わせてコア母材端部近傍におけるガラス合成用バーナへの原料供給停止及び再開位置又は原料供給を停止しないバーナの折り返し位置を、コア母材とダミーロッドとの接合部からダミーロッド側（コア母材の外側）へ徐々に移動させることによって、スス外径が大きい場合でもコア母材の全長にわたって特性の安定した光ファイバが得られる外径定常部（有効部）が形成された光ファイバ母材（スス体）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガラス微粒子合成用バーナを使用した光ファイバ母材製造装置の構成例を模式的に示す図。
【図２】スス体形成時のスス外径により外径定常部の長さの変化の状態を説明する図。
【図３】実施例１における有効部端部位置の、接合部からのずれの大きさとスス外径との関係を示す相関図。
【符号の説明】
１  容器      ２  バーナ      ３  出発部材      ４昇降装置
５  原料供給装置      ６  スス体      ８  接合部      ９  コア母材
１０  ダミーロッド    １１，１２  原料供給停止点
１３  スス体外周▲１▼      １４  スス体外周▲２▼
【図１】
0003663871.tif 000002
【図２】
0003663871.tif 000003
【図３】
0003663871.tif 000004