(57)【要約】【課題】  全長に渡って内表面に凹凸が無く、ＯＨ基の汚染もないダミー付き石英ガラスチューブ、ならびに光ファイバ製造用プリフォームおよび光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明は、少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された石英ガラスチューブにおいて、ダミーチューブまたはダミーロッドの溶接後に機械研磨あるいは研削及び機械研磨された内表面を有している事を特徴とする。【選択図】    図１
2006104004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された石英ガラスチューブにおいて、ダミーチューブまたはダミーロッドの溶接後に内表面を機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨する事を特徴とする光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
【請求項２】
機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨によって除去された厚さが０．２ｍｍ以上である事を特徴とする請求項１記載の光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
【請求項３】
少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された石英ガラスチューブにおいて、ダミーチューブまたはダミーロッドの溶接後に、この溶接による内表面のＯＨ基汚染および／または内面荒れを機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨により除去する事を特徴とする光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載された製造方法によって製造された少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された光ファイバ製造用石英ガラスチューブ。
【請求項５】
コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを請求項４に記載された石英ガラスチューブに挿入し、加熱溶融一体化のみあるいは同時に延伸を施す事により光ファイバ製造用プリフォームを得ることを特徴とする、光ファイバ製造用プリフォームの製造方法。
【請求項６】
請求項５の製造方法により製造されたプリフォームから線引機により光ファイバを得る光ファイバの製造方法。
【請求項７】
コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを請求項４に記載された石英ガラスチューブに挿入し、加熱溶融一体化と同時に光ファイバの外径まで延伸して、直接光ファイバを得る事を特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ製造用石英ガラスチューブ、ならびに光ファイバ製造用プリフォームおよび光ファイバの製造方法に関し、更に詳細には、ロッドインチューブ法により石英ガラス系光ファイバの製造に使用されるジャケット用石英ガラスチューブ、ならびに光ファイバ製造用プリフォームおよび光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年インターネットの普及などに伴い大量の光ファイバが使用されるようになり、光ファイバの低コストでの量産が必要となっている。また、波長１．３８μｍにおけるＯＨ基の吸収を限りなく低減した光ファイバ（ＬＷＰＦ：Low water peak fiber）が、広帯域の利用に適したものとして、普及しつつある。
また、特開平７−１０９１３５号公報などで紹介されているように、光ファイバの低コスト大量生産に適した製造方法として、機械研削加工が施された大型の石英ガラスチューブを使用したロッドインチューブ法がある。この方法は、ＶＡＤ法などにより作成された、十分に脱水処理された石英ガラスコアまたはクラッドの一部をも含む石英ガラスコアロッドを使用する事により、同様のコアロッドにＯＶＤ法によりクラッド部を形成する方法では避けられないＯＶＤ時のコアロッドへのＯＨ基の汚染を避けられるため、ＬＷＰＦの製造に適した方法として注目されている。
【０００３】
ロッドインチューブ法においては、高価な光ファイバ用石英ガラスチューブを無駄なく使用するために、石英ガラスチューブの端部に廉価なダミーチューブまたはダミーロッド（以降合わせてダミーと記す）を溶接し、このダミーを把持して移動、溶着一体化等を行う方法が採用されている。機械研削された大型石英ガラスチューブの内表面は、コアロッドとの溶融一体化時に表面の凹凸に起因する泡の発生を防ぐ為に機械研磨加工が施されるが、従来は図２のように内表面及び外表面ともに仕上げた後でダミーの溶接を行っていた。
しかしながら、この従来方法によるダミー溶接された石英ガラスチューブを使用した場合、石英ガラスチューブとダミーの溶接箇所近傍部が、ジャケッティングされた光ファイバの破断頻度が高く、ＯＨ基の吸収も大きいという問題点があり、この部分の光ファイバを除去する必要があるため、ＭＦが悪化し、製造コスト上昇の原因となっていた。
【０００４】
この問題の原因を調査したところ、ダミーとの溶接時に石英ガラスチューブの内表面が溶融状態となって表面荒れが発生し、また溶接用の熱源としてプロパン/酸素や水素/酸素などのバーナーを使用した場合には、ＯＨ基による汚染が発生している事が判明した。表面荒れが発生すると、コアロッドと石英ガラスチューブとの溶融一体化の際に泡を生じる原因となり、破断頻度悪化などの原因となる。また、バーナーから石英ガラスチューブの内表面に浸透したＯＨ基は、光ファイバ時の波長１．３８μｍの吸収の原因となる。
溶接用熱源を電気炉にすればＯＨ基による汚染をほとんど無くす事は可能だが、電気炉の場合は一般にヒートゾーンをバーナーのように狭くする事が困難なため、溶融部近傍の内表面の荒れの範囲はバーナーの場合よりも拡大する。
また、ＯＨ基に汚染された内表面の表層を、ＨＦ（フッ酸）エッチングなど化学的方法により除去すれば、ＯＨ基による汚染は除去出来るが、表面荒れは残留するか強調される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、内表面の全長に渡って凹凸が無く、ＯＨ基の汚染もないダミー付き石英ガラスチューブ、ならびに光ファイバ製造用プリフォームおよび光ファイバの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題は、本発明による下記（１）〜（７）の構成のいずれかにより達成される。
（１）
少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された石英ガラスチューブにおいて、ダミーチューブまたはダミーロッドの溶接後に内表面を機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨する事を特徴とする光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
（２）
機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨によって除去された厚さが０．２ｍｍ以上である事を特徴とする上記（１）記載の光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
（３）
少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された石英ガラスチューブにおいて、ダミーチューブまたはダミーロッドの溶接後に、この溶接による内表面のＯＨ基汚染および／または内面荒れを機械研磨のみあるいは機械研削及び機械研磨により除去する事を特徴とする光ファイバ製造用石英ガラスチューブの製造方法。
（４）
上記（１）、（２）または（３）に記載された製造方法によって製造された少なくとも片端にダミーチューブまたはダミーロッドが溶接された光ファイバ製造用石英ガラスチューブ。
（５）
コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを上記（４）に記載された石英ガラスチューブに挿入し、加熱溶融一体化のみあるいは同時に延伸を施す事により光ファイバ製造用プリフォームを得ることを特徴とする、光ファイバ製造用プリフォームの製造方法。
（６）
上記（５）の製造方法により製造されたプリフォームから線引機により光ファイバを得る光ファイバの製造方法。
（７）
コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを上記（４）に記載された石英ガラスチューブに挿入し、加熱溶融一体化と同時に光ファイバの外径まで延伸して、直接光ファイバを得る事を特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、石英ガラスチューブのダミーとの溶接部近傍の溶接に起因する内表面の凹凸及び、溶接にバーナーを使用した場合にはＯＨ基によって汚染された層を除去してからロッドインチューブ法に使用するため、石英ガラスチューブの端から端まで無駄なく使用する事が出来、ＭＦを向上させる事が出来る。
また、溶接後に溶接部近傍の内面荒れあるいはＯＨ基に汚染された部分のみを研削・研磨除去しても、本発明の効果に変わりはないが、ロッドインチューブ法に用いるジャケット管として問題になる内径や断面積の不連続が生じる恐れがあるため、全長に亘って研削／研磨を行うことが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１を参照して、本発明の実施の形態によるダミー付き石英ガラスチューブの製造方法について説明する。
【０００９】
まず、ＯＶＤ法により、外径１００〜２５０ｍｍ、内径４０〜９０ｍｍ、長さ６００〜３５００ｍｍ程度のスート体を作成し、これを脱水処理、ガラス化を行ってマザーインゴットを作成する。
次に、このマザーインゴットの外表面および内表面に荒研削加工を施して、ある程度の寸法合わせを行い、この後、外表面の研削仕上げを行って石英ガラスチューブを作成する。
次に、ダミーチューブまたはダミーロッド（以降ダミーチューブを代表させて説明する）を上記石英ガラスチューブの少なくとも一端に溶接する。ダミーチューブの外径は、石英ガラスチューブの外径ほぼ同程度あるいはそれ以下の寸法のものとすることが好ましい。溶接の熱源には、プロパン/酸素バーナーが好ましいが、異なったバーナーあるいは従来の溶接技術のいずれを用いてもよい。
【００１０】
このダミーチューブの溶接後、内表面の機械研削および研磨仕上げを行う。なお、ダミーチューブの溶接前に機械研削及び研磨まで行った石英ガラスチューブを使用しても本発明の効果には影響は無いが、溶接前には荒研削までにとどめておく事が、石英ガラスチューブの加工工程の重複とならず、好ましい。
また、この研削・研磨時に削り落とされる厚みは０．２ｍｍ以上が好ましい。これはここで述べる寸法の石英ガラスチューブをバーナーにより溶接加工した際のＯＨ基汚染層を除去出来る値であるが、溶接条件等の違いにより加減すれば良い。ＯＨ基を問題としない場合の削り落とす厚みは、内表面の凹凸が十分に除去できる値とすれば良い。
各研削には一般的な研削装置、外周であればダイヤモンド回転砥石付きの外周研削機、内周であれば、やはりダイヤモンド砥石付きのホーニングマシンを使用すればよい。内周の研磨には、酸化セリューム砥粒を使用しても良いが、より好ましくは特開２００４−２４３４３３号公報で紹介しているダイヤモンドペーパーによる研磨方法を使用すると良い。
【００１１】
光ファイバ製造用プリフォームの製造は、コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを上記のダミー付き石英ガラスチューブに挿入し、電気炉などの熱源により加熱溶融一体化のみあるいは同時に延伸を施す事により行われる。
光ファイバの製造は、上記のようにして製造されたプリフォームを線引機により線引きすることにより行われる。あるいは、コアのみ又はコアとクラッド部を含む石英ガラスロッドを上記のダミーチューブ付き石英ガラスチューブに挿入し、加熱溶融一体化と同時に光ファイバの外径まで延伸して、直接光ファイバを得る事により行われる。
【００１２】
本発明によれば、外径１００〜２５０ｍｍ、内径４０〜９０ｍｍ、長さ６００〜３５００ｍｍ程度のＯＶＤ法により作成した石英ガラスチューブに対して、石英ガラスチューブと同程度あるいはそれ以下の寸法のダミーチューブを、バーナーを熱源として溶接を行って、ロッドインチューブ法に使用しても、石英ガラスチューブの全長に渡ってＯＨ基による汚染や破断の多発しない良好な光ファイバを得る事が出来る。なお、コアロッド挿入後の加熱溶融一体化時のスタート側に、ロッド形状のダミーを溶接して使用したり、石英ガラスチューブ自体の先端を封止加工したりする場合があるが、その場合でも熱加工を施された石英ガラスチューブの内表面に対する本発明の効果には変わりは無い。
【００１３】
なお本件出願人らは、特開２０００−１２８５５９号において、予め石英ガラスチューブまたはダミーチューブの双方の内径端部に面取りを施しておく事により、溶接時の内径の縮小を防ぐ方法を提示したが、この方法を併用する事により、ダミーチューブ溶接前に石英ガラスチューブの内表面の研削加工までを行い、溶接後には研磨加工のみを行っても良いとしている。この特開２０００−１２８５５９号の方法を併用しないと溶接時に縮小した溶接部の内径を拡大するための研削が必要となる。これにより、ダミーチューブが付いたために全長が長く且つ重量が増加した石英ガラスチューブのハンドリングの困難や、より大型の研削装置が必要となる事を、避ける事が出来る。
【実施例１】
【００１４】
ＯＶＤ法を用いて外径３００ｍｍのスート体を作成し、脱水処理後にゾーンメルト法により焼結ガラス化を行ってマザーインゴットを作成した。このマザーインゴットの外周はＮＣ旋盤により回転ダイヤモンド砥石を用いて、内周はホーニングマシンにより回転ダイヤモンド砥石を用いて研削し、外径１８０ｍｍで内径４４ｍｍ、長さ２．６ｍの真直な石英ガラスチューブに仕上げた。  この石英ガラスチューブの片側に、外径１８０ｍｍで内径８５ｍｍ、長さ１．２ｍの天然石英ガラス製ダミーチューブをプロパン／酸素バーナーを用いて溶接した。その後、内周をホーニングマシンによって、まず回転ダイヤモンド砥石によって内径を４４．６ｍｍ（肉厚で片側０．３ｍｍ研削除去）まで研削し、ダイヤモンドペーパーにより鏡面研磨仕上げを施した。
このダミーチューブ付き石英ガラスチューブにＶＡＤ法により作成したコア部とクラッドの一部を含むコアロッドを挿入し、ロッドインチューブ法により加熱溶融一体化と同時に延伸して外径８０ｍｍのプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機により外径１２５μｍのシングルモード光ファイバを得た。
この結果得られた光ファイバは、全長に渡って１．３８μｍの伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍ以下であり、線引中の破断は一度も無かった。
【実施例２】
【００１５】
実施例１と同様にＯＶＤ法を用いて作成したマザーインゴットを機械研削して外径２００ｍｍで内径４８．５ｍｍ、長さ３ｍの真直な石英ガラスチューブに仕上げた。この石英ガラスチューブの片側に、外径２００ｍｍで内径１００ｍｍ、長さ１．２ｍの天然石英ガラス製ダミーチューブを、プロパン／酸素バーナーを熱源として溶接した。また石英ガラスチューブの反対側の端部は、やはりプロパン／酸素バーナーを用いて円錐形状に溶融成型し、先端を封止した。その後、内周をホーニングマシンによって、まず回転ダイヤモンド砥石によって内径を４９．０ｍｍまで拡大し（肉厚で片側０．２５ｍｍ研削除去）、ダイヤモンドペーパーにより鏡面研磨仕上げを施した。
この片端封止のダミーチューブ付き石英ガラスチューブにＶＡＤ法により作成したコア部とクラッドの一部を含むコアロッドを挿入し、ロッドインチューブ法により加熱溶融一体化と同時に線引して直接外径１２５μｍのシングルモード光ファイバを得た。
この結果得られた光ファイバは、全長に渡って１．３８μｍの伝送損失が０．２８ｄＢ／ｋｍ以下であり、線引中の破断は一度も無かった。
【比較例１】
【００１６】
実施例１と同様にＯＶＤ法を用いて作成したマザーインゴットに機械研削を施し、外径１８０ｍｍで内径４４ｍｍ、長さ２．２ｍの真直な石英ガラスチューブに仕上げ、内周をホーニングマシンによりダイヤモンドペーパーを使用して鏡面に研磨仕上げた。
この石英ガラスチューブの片側に、外径１８０ｍｍで内径８５ｍｍ、長さ１．２ｍの天然石英ガラス製ダミーチューブをプロパン／酸素バーナーを熱源として、溶接した。
このダミーチューブ付き石英ガラスチューブにＶＡＤ法により作成したコア部とクラッドの一部を含むコアロッドを挿入し、ロッドインチューブ法により加熱溶融一体化と同時に延伸して外径８０ｍｍのプリフォームを作成した。そのプリフォームから線引機により外径１２５μｍのシングルモード光ファイバを得た。
この結果得られた光ファイバの内、使用した石英ガラスチューブのダミーとの溶接面から７ｃｍ以内の部位がジャケッティングされたものは、１．３８μｍの伝送損失が０．３４ｄＢ／ｋｍ以上となりＬＷＰＦとして不適当であり、線引中の破断が１１回も発生した。
以上により本発明の効果が明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるダミー付き石英ガラスチューブ加工のフローを示す図である。
【図２】従来のダミー付き石英ガラスチューブ加工のフローを示す図である。
【図１】
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【図２】
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