(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、この両者を加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸とを同時に行う光ファイバ母材の製造方法において、
上記ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方を延伸した後に、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを一体化させ、その後上記ガラスパイプの外径が所定径となるまで上記一体化したガラスパイプ及びガラスロッドを延伸する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方が延伸する位置から、このガラスパイプ及びガラスロッドが一体化する位置までの長さをＬ１とし、
上記ガラスパイプ及びガラスロッドが一体化する位置から、両者が延伸してその外径が所定径となる位置までの長さをＬ２としたときに、
０．１≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．８
となるように上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を行う
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
ガラスパイプの外径をＤ０，内径をｄ０とし、
上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化する位置における上記ガラスパイプの外径をＤ１，内径をｄ１としたときに、
（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）≦２
となるように上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を行う
ことを特徴とする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、クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、両者を加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法の主なものとしては、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＣＶＤ（ＭｏｄｉｆｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の３つが挙げられる。ここで、ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法においては、その生産性の観点から、コア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを製造した後に、光ファイバ母材の大部分を占めることとなるクラッドを上記ガラスロッドの外周に、別工程によって形成する手法が採用されている。
【０００３】
具体的に上記クラッドの形成方法としては、例えば上記ガラスロッドに対してスートと呼ばれるガラス微粒子を堆積させ、これを加熱して透明ガラス化する、いわゆる外付け法が知られている。
【０００４】
これに対し、別工程において予め製造されたクラッド用ガラスパイプ内に、上記コア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、このガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる、いわゆるロッドインチューブ法も知られている（例えば、特公昭５６−４５８６７号公報参照）。このロッドインチューブ法としては、例えばバーナ火炎によって上記ガラスパイプ及びガラスロッドを加熱し、このバーナ火炎のガスによって上記ガラスパイプをコアロッドに押し付けるようにして両者を一体化させる方法が知られている。また、これとは異なり、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを電気炉（ヒータ）などによって加熱しつつ、上記ガラスパイプ内の圧力を減圧するようにして、このガラスパイプ内外の圧力差によって、両者を一体化させる方法も知られている。
【０００５】
そして、上記のような製法によって製造された光ファイバ母材は線引き工程によって光ファイバとなるわけであるが、この線引き工程を上記ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造と同時に行う方法も知られている（例えば、特開昭５０−８５３４５号公報参照）。
【０００６】
ところで、近年、生産コストの低減化等の観点から、光ファイバ母材を大型化することが求められており、このため、上記光ファイバ母材を太径とすることが行われている。
【０００７】
ところが、このような太径の光ファイバ母材をそのまま線引きすると、目標径の光ファイバに安定させるまでに長時間を要することとなってしまい、大量の母材を初期安定化に消費してしまうようになってしまう。その結果、上記光ファイバ母材から光ファイバへの歩留まりが悪化してしまい、本来低コスト化の目的で行った光ファイバ母材の大型化が、逆にその目的を達成できないものとなってしまうという不都合がある。
【０００８】
そこで、このような不都合を解消するために、通常は製造された太径の光ファイバ母材を、線引き工程の前に歩留まりが最大となる最適の径まで縮径させるようにしている。そして、このような光ファイバ母材の縮径工程として、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化による光ファイバ母材の製造と同時に行うようにして、その生産性を向上させようとする方法が知られている（例えば、特開平７−１０５８０号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のガラスパイプとガラスロッドとを一体化させて光ファイバ母材を製造する場合には、その一体化の際にガラスパイプとガラスロッドとの間にパイプ内面の傷、またパイプ内面に付着した水分やガスに起因する気泡等の発生を防止する必要がある。すなわち、上記気泡が発生してしまうと損失不良や接続不良を引き起こしてしまうため、光ファイバ母材の内部に気泡の発生した部分は廃棄せざるを得ない。
【００１０】
そこで、このような気泡の発生を防止するために、上記ガラスパイプの内周面を十分に洗浄し、かつ水分等を完全に除去した上で、上記ガラスパイプとガラスロッドとが互いに擦らないように上記ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入するといったことが行われている。また、その一体化の際には、上記ガラスパイプの内周面に吸着したガスの残留を防止する観点からパイプ内の圧力を極めて低圧にして（減圧度を高くして）、両者の一体化を行うようにしている。
【００１１】
ところが、気泡の防止を目的として、ガラスパイプ内の減圧度を高くすれば、このガラスパイプが急激に縮径しようとすることから、その縮径部分の曲率が大となり、偏肉量の増加を招いてしまう。その結果、両者を一体化したときに、コアに偏心が生じてしまうという不都合がある。このようなコアの偏心は、大型の光ファイバ母材を製造する目的で、大型のガラスパイプ、例えばその内外径比が小である厚肉のガラスパイプや太径のガラスパイプを用いる場合には、特に大となりやすい。
【００１２】
そして、このようなコア偏心を防止するには、ガラスパイプ内の減圧度を低くした状態でガラスパイプとガラスロッドとの一体化を行うことが有効となるが、上述したように、減圧度を低くすれば内部の気泡が発生するおそれがある。
【００１３】
このように、上記気泡の防止とコア偏心の防止は相反する要求となってしまい、特に大型の光ファイバ母材の製造においては、上記気泡の防止とコア偏心の防止との双方を両立させることは極めて困難なものとなってしまう。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファイバ母材の製造において、気泡の発生とコア偏心との双方を確実に防止することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、ガラスパイプ内の減圧度、加熱温度、ガラスパイプ及びガラスロッドの送り速度等の点に着目して実験を繰り返した結果、気泡の発生とコア偏心との双方を確実に防止し得る光ファイバ母材の製造条件を見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１６】
すなわち、ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う際に気泡の発生とコア偏心との双方を防止するには、特にガラスパイプ内の減圧度を最適にすることが重要であることが判明した。そこで、この減圧度に着目して実験を繰り返した結果、コアの偏心が生じない程度であって、かつ、気泡の発生が確実に防止できるガラスパイプ内の減圧度、すなわち最適な減圧度を見出すに至った。そして、このような最適な減圧度でもってガラスパイプとガラスロッドとを一体化及び延伸を行ったときには、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化する前に、このガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方が延伸し、その後両者が一体化するようになっていることを見出した。
【００１７】
すなわち、減圧度が高すぎる場合には、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化した後に双方が延伸するようになってしまい、この場合は、上述したように、コアの偏心が生じ易くなってしまう。一方、減圧度が低すぎる場合には、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化することなくそれぞれ十分に延伸した後にこの両者が一体化しようとするが、この場合は、完全には一体化しない。逆に、最適な減圧度の場合には、ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方が延伸された後に、上記ガラスパイプ及びガラスロッドが一体化するようになる。
【００１８】
そして、ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方が延伸された後に、上記ガラスパイプ及びガラスロッドが一体化するときには、気泡の発生とコア偏心との双方が確実に防止されることが確認され、加えて、太径のガラスパイプ、または厚肉のガラスパイプを用いる場合であっても、気泡の発生とコア偏心との双方が確実に防止されることが確認され、本発明を完成するに至ったものである。
【００１９】
具体的に、本発明は、クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、両者を加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸とを同時に行う光ファイバ母材の製造方法を前提とし、この方法において、上記ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方を延伸した後に、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを一体化させ、その後上記ガラスパイプの外径が所定径となるまで上記一体化したガラスパイプ及びガラスロッドを延伸することを特定事項とする方法である。
【００２０】
ここで、最適な減圧度の値は、加熱炉の温度条件やガラスパイプとガラスロッドとの間の隙間の大きさ等、ガラスパイプとガラスロッドとの条件に依存してしまうものである。このため、減圧度によって最適な条件を全て規定することは困難である。そこで、上記の最適な減圧度を規定する値として、本発明者は以下の値を用いて製造条件を設定することが可能であることを見出した。
【００２１】
すなわち、ガラスパイプとガラスロッドとの軸方向の長さに着目し、請求項２記載の如く、ガラスパイプとガラスロッドとの内のいずれか一方または双方が延伸する位置から、このガラスパイプ及びガラスロッドが一体化する位置までの長さをＬ１とし、上記ガラスパイプ及びガラスロッドが一体化する位置から、両者が延伸してその外径が所定径となる位置までの長さをＬ２としたときに、
０．１≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．８
となるようにガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を行うようにしてもよい。この場合、気泡の発生とコア偏心とが共に、確実に防止される。
【００２２】
さらに、本発明者は、上記の製造条件に加え、上記コア偏心は、ガラスパイプとガラスロッドとの間の隙間（クリアランス）の大きさにも依存することを見出した。すなわち、上記クリアランスが大きい場合には、上記ガラスパイプが縮径する際に、その曲率が大きくなるため、コア偏心が生じやすくなってしまう。そこで、請求項３記載の如く、ガラスパイプの外径をＤ０，内径をｄ０とし、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化する位置における上記ガラスパイプの外径をＤ１，内径をｄ１としたときに、
（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）≦２
となるようにガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を行うようにしてもよい。この場合、上記（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）の値が大きい、すなわちクリアランスが大きいときは、ガラスパイプの縮径の曲率が大きくなってしまい、コア偏心を発生させるおそれがあるが、上記（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）の値を２以下とすることによって、コア偏心が確実に防止される。
【００２３】
そして、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、特に大型の光ファイバ母材の製造に適したものであり、例えば、その内径外径比が０．５以下の厚肉のガラスパイプを用いる場合や、その外径が４８ｍｍ以上の太径のガラスパイプを用いる場合においても、気泡の発生及びコア偏心を防止して、光ファイバ母材の製造が可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における光ファイバ母材の製造方法によれば、内部の気泡の発生とコアの偏心との双方を確実に防止して光ファイバ母材の製造ができる。特に、ガラスパイプとして太径あるいは厚肉のものを用いる場合においても、上記内部の気泡の発生とコアの偏心との双方を確実に防止することができる。
【００２５】
【実施例】
図１は、光ファイバ母材の製造中の状態を示し、１はクラッド用ガラスパイプ、２はコア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッド、３は上記ガラスパイプ及びガラスロッドの双方を加熱するヒータである。上記ガラスパイプ１としては、例えば、ＯＶＤ法などにて製造されたものを用いるようにすればよい。また、上記ガラスロッド２は、ＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を焼結して製造したものや、ＭＣＶＤ法でクラッドパイプ内面にコアガラスを形成し中実化したものとすればよい。さらに、上記ヒータ３を備える加熱炉としては、具体的には、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉を用いるようにすればよい。
【００２６】
そして、上記光ファイバ母材の製造は以下のようにして行われる。
【００２７】
まず、上記ガラスパイプ１内にガラスロッド２を挿入した状態で、両者の上端を図示省略の把持装置によって把持する。そして、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とを共に下方に移動させる（図１の矢印参照）。ここで、上記ガラスパイプ１内は、図示省略の減圧装置によって減圧されている。
【００２８】
そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２が、ヒータ３内に挿入された状態となり、このヒータ３によって上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２が加熱されるようになる。そして、上記ガラスパイプ１が溶融され、かつその内外の圧力差によって上記ガラスロッド２と一体化するようになる。この一体化した光ファイバ母材４は、その下方に備えられた図示省略の引取り装置によって引取られて延伸されるようになっている（同図の矢印参照）。すなわち、ガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化と、両者の延伸とが同時に行われるようになっている。
【００２９】
そして、本実施例においては、図２に示すように、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する前に、上記ガラスロッド２が延伸するようになっている。すなわち、ガラスロッド２が延伸し始める位置が、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する位置よりも上方に存在している（同図のＬ１参照）。なお、Ｌ２は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する位置から、この一体化したガラスパイプ１及びガラスロッド２が延伸されることにより上記ガラスパイプ１の外径が所定径Ｄ２となる位置までの長さである。さらに、この技術は延伸の上下方向にとらわれるものでなく、実施例とは逆に下から上方に延伸を行った場合にも有効である。
【００３０】
一方、図３は、従来の光ファイバ製造方法における上記ガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化の様子を示しており、この場合、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが延伸することなく一体化し、その後延伸するようになっているため、Ｌ１が存在していない。
【００３１】
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について行った実験について説明する。
【００３２】
表１は、各種のガラスパイプ１及びガラスロッド２を用いて、上記ガラスパイプ１内の減圧度を変更することによって、パラメータとしてのＬ１／（Ｌ１＋Ｌ２）の値を変化させて光ファイバ母材を製造した場合の、光ファイバ母材内部の気泡と光ファイバに線引きして測定したコア偏心量について評価した実験結果、表２は、各種のガラスパイプ１及びガラスロッド２を用いて、ガラスパイプ１とガラスロッド２との間の隙間（クリアランス；（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１））が小さいとき（図４参照）と、クリアランスが大きいとき（図５参照）とで光ファイバ母材を製造した場合の光ファイバ母材内部の気泡と光ファイバに線引きして測定したコア偏心量について評価した実験結果を示している。
【００３３】
【表１】
0003553423.tif 000002
【００３４】
【表２】
0003553423.tif 000003
【００３５】
ここで、Ｄ０，ｄ０は延伸前のガラスパイプ１の外径及び内径、Ｄ１，ｄ１は一体化した位置におけるガラスパイプ１の外径及び内径、Ｄ２，ｄ２は延伸作業が終了したときのガラスパイプ１の外径、すなわち母材径、及び内径である（図２または図３参照）。また、ｄは延伸前のガラスロッド２の径である。
【００３６】
そして、表１における実施例１〜実施例８は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する前にガラスロッド２が延伸するように減圧度を調整して、光ファイバ母材を製造したものであり（図２参照）、上記実施例１〜実施例８の内、実施例１〜実施例５は、ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的小さいものであり、実施例６〜実施例８は、上記ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的大きいものである。
【００３７】
また、表２における実施例９〜実施例１４は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する前に延伸するように減圧度を調整して、光ファイバ母材を製造したものであり、上記実施例９〜実施例１４の内、実施例９〜実施例１２は、ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的小さいものであり、実施例１３〜実施例１４は、上記ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的大きいものである。
【００３８】
一方、従来例１または従来例２は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とが延伸することなく一体化し、その後延伸するようにして光ファイバ母材を製造したものであり（図３参照）、上記従来例１は、ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的小さいもの、従来例２は、ガラスパイプ１の外径Ｄ０が比較的大きいものとなっている。
【００３９】
さらに、表１における比較例１は、ガラスパイプ１内の減圧度を小さくしたものであって、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが完全には一体化しなかったものである（Ｌ２＝０参照）。
【００４０】
そして、この表１及び表２に基づき、Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）の値を横軸に、光ファイバ母材内に発生した気泡の数（黒四角）、及びそのコア偏心量（白抜き三角）を縦軸にしてプロットした図を図６に示す。同図から、上記Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）の値が０．１以上０．８以下であれば、その気泡の発生、及びコア偏心が共に防止されていることがわかる。この傾向は、例えば実施例６，７のように上記ガラスパイプ１の外径が大きくなっても同様であり、上記ガラスパイプ１が太径（Ｄ０が大）あるいは厚肉（ｄ０／Ｄ０が小）であっても、気泡の発生及びコア偏心が確実に防止されることがわかる。
【００４１】
以上の結果から、０．１≦Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）≦０．８となるように、ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化及び延伸を行うようにすることで、気泡の発生及び偏心を防止して、光ファイバ母材を製造することができることが確認できる。
【００４２】
また、上記表１及び表２に基づき、（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）の値を横軸に、コア偏心量を縦軸にしてプロットした図を図７に示す。同図から、上記（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）の値が２以下であれば、すなわち、クリアランスが比較的小さい場合には、コア偏心が防止されていることがわかる。
【００４３】
以上の結果から、（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）≦２となるように、ガラスパイプ１及びガラスロッド２の一体化及び延伸を行うようにすることで、コア偏心を防止して、光ファイバ母材を製造することができることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ母材の製造中の状態を示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によってガラスパイプとガラスロッドとを一体化させたときの様子を示す斜視説明図である。
【図３】従来の光ファイバ母材の製造方法によってガラスパイプとガラスロッドとを一体化させたときの様子を示す図２対応図である。
【図４】クリアランスが小さい場合にガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる様子を示す図２対応図である。
【図５】クリアランスが大きい場合にガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる様子を示す図２対応図である。
【図６】Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ２）と、コア偏心量及び発生した気泡の数との関係を示す図である。
【図７】（ｄ０／Ｄ０）／（ｄ１／Ｄ１）と、コア偏心量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１                        ガラスパイプ
２                        ガラスロッド
４                        光ファイバ母材
【図１】
0003553423.tif 000004
【図２】
0003553423.tif 000005
【図３】
0003553423.tif 000006
【図４】
0003553423.tif 000007
【図５】
0003553423.tif 000008
【図６】
0003553423.tif 000009
【図７】
0003553423.tif 000010