(57)【要約】      （修正有）【課題】  低コストで効率良く、コア部非円率を所定の値以下に管理することのできる光ファイバ用母材の製造方法を提供する。【解決手段】コア用ガラス母材上にガラス体を外付けして得られる母材インゴットを所定の外径に延伸して光ファイバ用母材を製造する方法において、該母材インゴットの長手方向にわたってコア部非円率を測定し、その結果に基づいて延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法であり、また、該コア用ガラス母材の長手方向にわたってコア部非円率を測定し、非円率が所定の数値レベル未満の場合、そのままガラス体を外付けして延伸分割を行い、非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さ以下の場合は、ガラス体を外付けした後に再度コア部非円率を測定し、その非円率分布から延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴としている。【選択図】    図４
2006232567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア用ガラス母材上にガラス体を外付けして得られる母材インゴットを所定の外径に延伸して光ファイバ用母材を製造する方法において、該母材インゴットの長手方向にわたってコア部非円率を測定し、その結果に基づいて延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
コア用ガラス母材上にガラス体を外付けして得られる母材インゴットを所定の外径に延伸して光ファイバ用母材を製造する方法において、該コア用ガラス母材の長手方向にわたってコア部非円率を測定し、非円率が所定の数値レベル未満の場合、そのままガラス体を外付けして延伸分割を行い、非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さ以下の場合は、ガラス体を外付けした後に再度コア部非円率を測定し、その非円率分布から延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの原材料として使用される、コア部非円率の小さい光ファイバ用母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信の長距離化や高速化を制限する要因として、偏波モード分散（Polarization Mode Dispersion、以下、PMDと称する）の影響が注目されている。PMDとは、互いに直交する偏波面をもつ２つのモードが僅かに異なる速度で伝播することにより、入射されたパルス幅が光ファイバ中を伝播するにつれ広がっていく現象である。
このPMDの影響が大きくなると、光通信において異なる信号光パルスの一部が重なるようになり、受信部でパルスの判別ができなくなる。そのため、パルス幅を小さくして高速通信を行う場合に、目標のパルス幅で通信ができなかったり、長距離通信時に信号のパルスが重なり合って、通信異常を引き起こす可能性が増大する。
【０００３】
通常のシングルモード光ファイバは、周囲より屈折率の高いコア部とそれを覆うクラッド部からなり、光は主にコア部を伝播する。コア部が真円である場合は、直交する偏波面をもつ２つのモードは縮退しており判別はできないが、コア部が真円でなかったり、光ファイバあるいは光ファイバケーブルを製造する際にコア部に歪が加わったりして、コア部の対称性が崩れると、光ファイバ中を伝播する２つのモードに速度差が生じ、PMDを引き起こす。
【０００４】
このPMDを管理する方法には、光ファイバ用母材のコア部の非円率を測定し、その非円率を管理する方法がある。この非円率を測定する方法について、特許文献１には、マッチングオイルで満たされた液槽中に光ファイバ用母材を浸漬し、母材を回転させながら平行光を照射し、透過した光を受光・撮像し、画像の明度分布からコア部の外径を測定し、周方向の異なる角度で測定したコア外径値からコア部非円率を算出する方法が提示されている。
【０００５】
光ファイバ用母材をそのコア部非円率で管理することにより、最終製品である光ケーブルのPMD値を小さくすることができる。ただし、光ファイバ用母材から光ファイバを線引きする際に、周方向に不均一な熱履歴が加わったり、コーティングが不均一であったりすると、コア部が真円でもPMD値は大きくなる。
【特許文献１】特開2003−42894号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光ファイバ用母材は、通常、VAD法によりコア部と多少のクラッド部を有するコア用ガラス母材を作製し、さらにその上にクラッドとなるガラス体を外付けして多孔質ガラス体を形成した後、透明ガラス化して得られる母材インゴットを、線引きに適した太さに延伸して得られる。
クラッド部の外付け工程には、OVD法により多孔質ガラス体を形成した後透明ガラス化を行う方法と、石英製ガラス管内にコア用ガラス母材をセットして溶融しジャケッティングする方法がある。
【０００７】
PMDに影響を与える光ファイバ用母材のコア部の非円は、これらの工程において発生するが、主にコア用ガラス母材の作製時に発生する。
このため、PMDの管理方法としては、コア用ガラス母材のコア部非円率を測定し、その非円率でコア用ガラス母材の合否の判定を行い、所定の非円率以下を維持するように管理する。非円率合否の判定基準は、光ファイバ用母材から光ケーブル化されるまでの間で、どの程度PMDが悪化するかを考慮して決められるため、現在のところ非円率の許容値は各社で異なるものとなっている。
【０００８】
コア用ガラス母材のコア部非円率を管理する場合、コア径を測定するとき、同時に測定されるノイズ分の処理に注意が必要である。ノイズ分には２つあり、１つはコア部の成長縞によるノイズであり、もう１つは母材表面の傷やマッチングオイル中のごみによるノイズである。
成長縞は、ＶＡＤ法によるコア用ガラス母材の製造で見られ、コア部堆積層のドーパントの濃淡により生じ、コア部にお椀を重ねたような縞状に見える。コア径の測定では、このお椀状の成長縞の縁の部分を認識させるため、成長縞の濃淡の程度やその縁の重なりの揺らぎにより、測定値に影響がでる。この成長縞は、幾度かの延伸で次第にコア部が伸ばされているため、光ファイバ用母材では見え難くなっている。
【０００９】
例えば、外径80mmφでコア径が５mmφにまで延伸され縮径された光ファイバ用母材では、コア用ガラス母材時にそのコア径が18mmφであった場合、13倍に伸ばされたことになり、成長縞も同様に伸ばされている。コア用ガラス母材とこれを用いて作製した光ファイバ用母材のコア部非円率をそれぞれ測定し、比較したものを図２に示した。
この図では、非円率の代わりにフーリエ解析で求めた楕円成分の比率として楕円率を使用しており、横軸に母材の長手方向の位置（任意）をとり、縦軸にコア楕円率をとり拡大して示している。図２では、大体のところでコア用ガラス母材と光ファイバ用母材のコア楕円率の分布の傾向が合っているが、何点かでコア用ガラス母材の数値が大きく出ているところがあり、これらの点が、その成長縞が影響している部分と考えられる。
【００１０】
もう１つのノイズ源である母材表面の傷やマッチングオイル中のごみについては、コア径の測定がマッチングオイルとガラス母材を透過した透過光を受光して行われる方式上、母材表面に傷やマッチングオイル中にごみがあると、透過光に暗部を生じ、コア部の端として誤認識される。
これらのノイズ分を除去する方法として、長手方向の値で平均化したり、その母材位置の前後の測定値から異常点か否かを判断し、除外することもできるが、その場合、真の値もノイズとして処理される可能性がある。
【００１１】
このため、測定に際しては、母材表面の傷やマッチングオイル中のごみはできるだけ排除し、ノイズによる値の悪化があったとしても、そのまま評価するようにして管理されている。また、最終の延伸後の光ファイバ用母材でコア部非円率を測定する方法もあるが、この方法は、延伸後に切断・分割されて本数が５〜10本以上に増えているため、測定量が増え非効率である。
【００１２】
また、コア用ガラス母材のコア部非円率は管理し難く、製造時のちょっとした変動で非円率は変動する。このため図３のように、コア楕円率が長手方向の一部分だけ極端に高くなる場合がある。通常の管理では、このようなコア母材は全長廃棄にするか、変動の少ない図の左方部分だけ使用することとなる。
しかし、コア用ガラス母材は、その上にガラス体を外付けする前に、所定のコア径の太さに延伸縮径がなされる。このとき、延伸加工時に必要となる支持棒の溶着、延伸溶断時に、先に検出したコア楕円率の高い長手方向位置が不正確になり、コア楕円率が小さい部分のみを得ようとすると、ガラス体外付け後の延伸時に、余裕をみた長さで切断し、再度、コア楕円率の測定を行う必要がある。
【００１３】
本発明は、低コストで効率良く、コア部非円率を所定の値以下に管理することのできる光ファイバ用母材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】
【００１４】
請求項１に記載の第１の発明は、コア用ガラス母材上にガラス体を外付けして得られる母材インゴットを所定の外径に延伸して光ファイバ用母材を製造する方法において、該母材インゴットの長手方向にわたってコア部非円率を測定し、その結果に基づいて延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法である。
【００１５】
請求項２に記載の第２の発明は、コア用ガラス母材上にガラス体を外付けして得られる母材インゴットを所定の外径に延伸して光ファイバ用母材を製造する方法において、該コア用ガラス母材の長手方向にわたってコア部非円率を測定し、非円率が所定の数値レベル未満の場合、そのままガラス体を外付けして延伸分割を行い、非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さ以下の場合は、ガラス体を外付けした後に再度コア部非円率を測定し、その非円率分布から延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、非円率測定時のノイズ分による不良の誤判断を抑制し、コア用ガラス母材を有効に利用することができる。また、低コストで効率良く、光ファイバ用母材のコア部非円率を所定の値以下に管理することができ、該母材からPMD値の低い光ファイバが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
上記第１の発明は、コア用ガラス母材の非円率の測定では、コア用ガラス母材特有のノイズが発生することから、コア用ガラス母材にガラス体を外付けして透明ガラス化した母材インゴットの段階で長手方向にわたってコア部非円率を測定し、その結果に基づいて延伸後の切断位置を決定し、これに基づいて延伸分割を行うことにより、コア用ガラス母材のコア部非円率測定時に発生するノイズによる誤判断を解消し、かつ延伸時の切断位置精度の向上を図ることができる。
【００１８】
上記第２の発明は、コア用ガラス母材の長手方向にわたってコア部非円率を測定し、非円率が所定の数値レベル未満のものに対してガラス体を外付けし、延伸分割して光ファイバ用母材とし、コア部非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さ以下のものは、ガラス体を外付けした後に再度コア部非円率を測定し、その測定結果から、非円率が所定の数値レベル未満の光ファイバ用母材が有効的に得られる切断位置を求め、これに基づいて延伸分割を行うものである。
このときのコア部非円率管理フローを図４に示した。これによれば、予めコア用ガラス母材の段階で良否が判断できるため、コア用ガラス母材の効果的な利用が可能となる。
【００１９】
これにより、ノイズ分が無くコア部非円率が所定の数値レベル未満のものは、そのままガラス体を外付けして母材インゴットの製造を行い、延伸分割して光ファイバ用母材とすればよく、ノイズ分を含む非円率が所定の数値レベル以上のものは、ノイズの影響の少ない母材インゴットでの再測定により正確な判断を行うことができる。非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さを超えるものは、不良品として廃棄し、余計な外付けを行わないことで製造コストの低減に寄与する。
なお、判断の基準とする所定の長さは、コア用ガラス母材の製造コストと外付けした後で不良とされる光ファイバ用母材の製造コストとを勘案して決定すればよい。
【００２０】
以下、長手方向へのコア部非円率分布の算出手順について説明する。
コア部非円率の測定は、図１に示す装置を用いて行った。被測定体としての母材１は、上下動及び回転自在な吊下げ具２に鉛直に保持され、マッチングオイル３で満たされた容器４中に浸漬され、光源部５から平行光を容器の上部に設けられた測定窓６から入射し、測定部を通過した透過光が受光部７で処理される。非円率の測定は、次のようにして行われる。
【００２１】
母材をマッチングオイル中に浸漬し、その上昇時にコア部の相対外径値をその位置と共に測定して記録し、その角度でのコア径の長手方向の分布を記録する。さらに、母材を所定の角度回転させて下降しマッチングオイル中に浸漬した後、再びその上昇時にコア部の相対外径値を測定する。さらに角度を変えての測定を繰返すことで、周方向に複数の角度でコア径の長手方向の分布を求め、これらの測定値から、長手方向の各位置においてコア部非円率を計算して求めることができる。
【００２２】
また、各角度でのコア部の相対外径値測定時には測定位置を合わせず、最終的に得たい長手方向の間隔より小さい間隔でコア部相対外径値が測定可能な上昇速度を設定し、上昇動作中、取れるだけ測定して得たコア部相対外径値とその長手方向の測定位置をメモリ上に記録した後、所望の長手方向の間隔にコア部相対外径値を補間・整形し、その整形されたデータを用い、長手方向の各位置での周方向のコア部相対外径値からその位置のコア部非円率を求めるようにしてもよい。
【００２３】
データの補間・整形時には、ノイズの除去を目的として、長手方向の位置とそのコア部相対外径値から一旦多項式近似を行い、その多項式近似値に対し許容範囲にあるか否かの判断を行い、異常点を排除した。
非円率の計算は、その同一位置に補間・整形されたコア部相対外径値について、１周で２πの周期となる楕円成分を数式１でフーリエ解析し、得られた楕円成分の振幅から数式２のように楕円率のみを求め、それをコア部非円率とした。なお、数式１において、ｙはその角度でのコア部相対外径値、ｘは角度である。数式２において、ａはｃｏｓ成分の振幅、ｂはｓｉｎ成分の振幅である。
【００２４】
【数１】
2006232567.tif 000003
【００２５】
【数２】
2006232567.tif 000004
【００２６】
第１の発明においては、コア用ガラス母材にガラス体が外付けされ透明ガラス化された母材インゴットに対してコア部非円率の測定が行われるが、第２の発明では、先ず、コア用ガラス母材のコア部非円率の測定が行われ、測定された非円率が所定の数値レベル未満の場合、そのままガラス体を外付けして延伸分割が行われるが、非円率が所定の数値レベル以上でその範囲が所定の長さ以下の場合は、ガラス体を外付けした後に再度コア部非円率の測定が行われる。
【００２７】
母材インゴットは、得られたコア部非円率分布から延伸後の切断位置が求められるが、OVD法によりガラス体を外付けする場合、透明ガラス化時に長手方向で外径が変化するため、延伸前後の外径値で長手方向の位置を算出する必要がある。その方法としては、コア部非円測定装置に延伸前の母材の外径を測れる外径測定器を取り付け、コア部非円測定と同時に母材の外径測定も行い、測定位置は、その位置での外径の２乗と測定間隔とを掛けて求めた体積を使い、その体積を仕上り径の２乗で割って、延伸後の母材の位置を割り出す。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
光ファイバのPMD値を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】非円率測定装置の概略を示す概略図である。
【図２】コア用ガラス母材とこれを用いた光ファイバ用母材の長手方向のコア楕円率分布を示すグラフである。
【図３】コア用ガラス母材の長手方向のコア楕円率分布を示すグラフである。
【図４】光ファイバ用母材のコア部非円率管理フロー図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…母材、
２…吊下げ具、
３…マッチングオイル、
４…容器、
５…光源部、
６…測定窓、
７…受光部。
【図１】
2006232567.tif 000005
【図２】
2006232567.tif 000006
【図３】
2006232567.tif 000007
【図４】
2006232567.tif 000008