(57)【要約】【課題】光ファイバ母材の長さ方向の外径変動を小さく抑えることができる光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】コア７と内層クラッド８とからなる透明ガラス母材９を延伸する工程では、透明ガラス母材９の外径が長さ方向で連続的に大きくなるようにする。透明ガラス母材９の外周部に多孔質ガラス体１６を形成した多孔質ガラス母材１７を得る工程では、ガラス微粒子の堆積量と嵩密度が、透明ガラス母材９の外径が大きい側で相対的に大となるように、多孔質ガラス体１６を形成する。多孔質ガラス体１６を焼結する工程では、多孔質ガラス母材１７を鉛直に吊り下げて支持しつつ、透明ガラス母材９の外径が小さい第２多孔質ガラス母材１７の下側から先にヒータの加熱空間に挿入する。【選択図】図８
2015202982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ガラス化されたコアと内層クラッドとからなる透明ガラス母材を延伸する第１工程と、
前記延伸後の透明ガラス母材の外周部にガラス微粒子を堆積させることにより、前記透明ガラス母材の外周部に多孔質ガラス体を形成した多孔質ガラス母材を得る第２工程と、
前記多孔質ガラス母材を鉛直に吊り下げて支持しつつヒータの加熱空間に前記多孔質ガラス母材を挿入して前記多孔質ガラス体を焼結することにより、前記内層クラッドの外側に当該内層クラッドと屈折率が等しい外層クラッドを形成する第３工程と、
を備え、
前記第１工程においては、前記透明ガラス母材の外径が当該透明ガラス母材の長さ方向で連続的に大きくなるように、前記透明ガラス母材を延伸し、
前記第２工程においては、前記多孔質ガラス体の嵩密度に関して、前記透明ガラス母材の長さ方向で前記透明ガラス母材の外径が大きい側の嵩密度が、当該外径が小さい側の嵩密度よりも高く、且つ、前記ガラス微粒子の堆積量に関して、前記透明ガラス母材の外径が大きい側の堆積量が、当該外径が小さい側の堆積量よりも多くなるように、前記ガラス微粒子を堆積し、
前記第３工程においては、前記透明ガラス母材の長さ方向で前記透明ガラス母材の外径が大きい側が上側、当該外径の小さい側が下側となるように、前記多孔質ガラス母材を鉛直に吊り下げて支持しつつ、前記透明ガラス母材の下側から先に前記多孔質ガラス母材をヒータの加熱空間に挿入する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程においては、前記透明ガラス母材の長さ方向の一部を加熱するとともに、その加熱部位を前記透明ガラス母材の長さ方向にずらしつつ、前記透明ガラス母材を当該長さ方向に引っ張るときの引っ張り速度を変える
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記第２工程においては、前記多孔質ガラス母材を水平に支持し、外層クラッド形成用の原料ガスが供給される酸水素火炎バーナーを前記多孔質ガラス母材の長さ方向に相対的に移動させて前記ガラス微粒子を堆積させる場合に、前記延伸後の透明ガラス母材の外径の変化に応じて、前記酸水素火炎バーナーに供給する酸水素量、および、前記酸水素火炎バーナーの移動速度のうち、少なくとも一方を可変制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアとクラッドからなる光ファイバ母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、コアとクラッドからなる光ファイバ母材を製造した後、この光ファイバ母材を糸状に線引きすることにより得られる（たとえば、特許文献１を参照）。その際、光ファイバ母材の長さ方向（長手方向）に外径の変動が生じていると、それが原因で、光ファイバとして製品化（良品化）できる部分の長さが短くなるおそれがある。このため、光ファイバを効率良く生産するうえでは、光ファイバ母材の外径変動を小さく抑えることが有効となる。
【０００３】
光ファイバ母材は、たとえば、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２からなるコアを内層、ＳｉＯ２からなるクラッドを外層とした構造になっている。光ファイバ母材の製造工程でコアやクラッドを形成する場合は、スート（soot）と呼ばれるガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程（以下、「堆積工程」ともいう。）と、その多孔質ガラス体を焼結して透明ガラス体を形成する工程（以下、「焼結工程」ともいう。）とを経る。
【０００４】
光ファイバの光学特性上、コアの外径に対してクラッドの外径を大きく確保したい場合がある。その場合は、コアの外側に、肉厚寸法（内外径差）が大きいクラッドを形成する必要がある。そうすると、焼結前の母材の外径が大きくなるため、母材の取り扱いが面倒になったり、焼結炉が大型化したりする。
【０００５】
そこで従来においては、クラッドの肉厚寸法が大きい光ファイバ母材を製造する場合に、同じ屈折率となるクラッドの部分を、内層のクラッド（以下、「内層クラッド」ともいう。）と外層のクラッド（以下、「外層クラッド」ともいう。）に分けて形成している。以下に、従来の光ファイバ母材の製造方法について説明する。
【０００６】
（第１の堆積工程）
まず、石英ガラス等からなる出発棒（種棒）を用いて、ＶＡＤ法（気相軸付け法）によりガラス微粒子を堆積させることにより、コアの部分となる多孔質ガラス体（以下、「第１多孔質ガラス体」ともいう。）と、内層クラッドの部分となる多孔質ガラス体（以下、「第２多孔質ガラス体」ともいう。）と、を一括して形成する。これにより、第１多孔質ガラス体を内層、第２多孔質ガラス体を外層とする、２層構造の第１多孔質ガラス母材が得られる。
【０００７】
（第１の焼結工程）
次に、第１多孔質ガラス母材を加熱処理することにより、第１多孔質ガラス体と第２多孔質ガラス体とを焼結する。これにより、第１多孔質ガラス体を透明ガラス化したコアと、第２多孔質ガラス体を透明ガラス化した内層クラッドと、からなる透明ガラス母材が得られる。
【０００８】
（延伸工程）
次に、透明ガラス母材を延伸することにより、透明ガラス母材を所望の外径のガラスロッド化を行う。
【０００９】
（第２の堆積工程）
その後、延伸済みの透明ガラス母材の外周に、ＯＶＤ法（外付け法）によりガラス微粒
子を堆積させることにより、外層クラッドの部分となる多孔質ガラス体（以下、「第３多孔質ガラス体」ともいう。）を形成する。これにより、透明ガラス母材の外周部に第３多孔質ガラス体を形成した第２多孔質ガラス母材が得られる。
【００１０】
（第２の焼結工程）
次に、第２多孔質ガラス母材を加熱処理することにより、第３多孔質ガラス体を焼結する。これにより、コアと内層クラッドの外側に、第３多孔質ガラス体を透明ガラス化した外層クラッドが形成される。また、コアを内層とし、クラッドを外層とする光ファイバ母材が得られる。
【００１１】
上記従来の光ファイバ母材の製造方法においては、一つのクラッドを内層と外層に分けて形成しているため、１回の堆積工程で堆積するガラス微粒子の量を減らすことができる。したがって、クラッドの肉厚寸法が大きい光ファイバ母材を容易に製造することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−８９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の光ファイバ母材の製造方法には、第２の焼結工程で得られる光ファイバ母材の外径が長さ方向で変動してしまうという課題があった。以下、詳しく説明する。
【００１４】
まず、最終的に所望するクラッドの肉厚寸法を大きくするには、それだけ多量のガラス微粒子を堆積させる必要がある。このため、クラッドの肉厚寸法が大きくなるほど、第２多孔質ガラス母材の質量が大きくなる。
また、第２の焼結工程では、第２多孔質ガラス母材を鉛直に吊り下げて支持し、その状態で第２多孔質ガラス母材を所定の速度で下降させてヒータの加熱空間に挿入することにより、第３多孔質ガラス体を焼結している。このとき、ヒータの加熱空間に適用される焼結温度は、おおよそ１５００〜１６００℃である。このような温度で加熱すると、第２多孔質ガラス母材の心棒を構成している透明ガラス母材の粘度が低くなる。このため、透明ガラス母材の一部はヒータの加熱空間で軟化し、この軟化した部分に第２多孔質ガラス母材自身の質量（以下、単に「自重」ともいう。）が集中的に作用する。
【００１５】
第２の焼結工程において、透明ガラス母材の軟化部分に作用する自重は、第３多孔質ガラス体の焼結済み部分の長さが長くなるにつれて大きくなる。その理由は、透明ガラス母材の軟化部分に作用する自重は、ヒータの加熱空間から鉛直方向下方に突出する第２多孔質ガラス母材の長さ（第２多孔質ガラス母材の下降寸法）が長くなるほど大きくなるからである。
【００１６】
また、透明ガラス母材の軟化部分が自重によって下方に引き伸ばされると、当該軟化部分の外径が小さくなる。このため、上述のように透明ガラス母材の軟化部分に作用する自重が大きくなると、それだけ強い力で軟化部分が引き伸ばされるため、軟化部分の外径が顕著に小さくなる。その結果、第２の焼結工程で得られる光ファイバ母材の外径が、光ファイバ母材の長さ方向で変動してしまう。具体的には、第２の焼結工程でヒータの加熱空間を後に通過する第２多孔質ガラス母材の上端側の外径が、ヒータの加熱空間を先に通過する第２多孔質ガラス母材の下端側の外径よりも小さくなってしまう。この傾向は第２多孔質ガラス母材の長さが長くなるほど顕著になる。
【００１７】
本発明の主な目的は、光ファイバ母材の長さ方向の外径変動を小さく抑えることができる光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の態様は、透明ガラス化されたコアと内層クラッドとからなる透明ガラス母材を延伸する第１工程と、
前記延伸後の透明ガラス母材の外周部にガラス微粒子を堆積させることにより、前記透明ガラス母材の外周部に多孔質ガラス体を形成した多孔質ガラス母材を得る第２工程と、
前記多孔質ガラス母材を鉛直に吊り下げて支持しつつヒータの加熱空間に前記多孔質ガラス母材を挿入して前記多孔質ガラス体を焼結することにより、前記内層クラッドの外側に当該内層クラッドと屈折率が等しい外層クラッドを形成する第３工程と、
を備え、
前記第１工程においては、前記透明ガラス母材の外径が当該透明ガラス母材の長さ方向で連続的に大きくなるように、前記透明ガラス母材を延伸し、
前記第２工程においては、前記多孔質ガラス体の嵩密度に関して、前記透明ガラス母材の長さ方向で前記透明ガラス母材の外径が大きい側の嵩密度が、当該外径が小さい側の嵩密度よりも高く、且つ、前記ガラス微粒子の堆積量に関して、前記透明ガラス母材の外径が大きい側の堆積量が、当該外径が小さい側の堆積量よりも多くなるように、前記ガラス微粒子を堆積し、
前記第３工程においては、前記透明ガラス母材の長さ方向で前記透明ガラス母材の外径が大きい側が上側、当該外径の小さい側が下側となるように、前記多孔質ガラス母材を鉛直に吊り下げて支持しつつ、前記透明ガラス母材の下側から先に前記多孔質ガラス母材をヒータの加熱空間に挿入する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
【００１９】
本発明の第２の態様は、前記第１工程においては、前記透明ガラス母材の長さ方向の一部を加熱するとともに、その加熱部位を前記透明ガラス母材の長さ方向にずらしつつ、前記透明ガラス母材を当該長さ方向に引っ張るときの引っ張り速度を変える
ことを特徴とする上記第１の態様に記載の光ファイバ母材の製造方法である。
【００２０】
本発明の第３の態様は、前記第２工程においては、前記多孔質ガラス母材を水平に支持し、外層クラッド形成用の原料ガスが供給される酸水素火炎バーナーを前記多孔質ガラス母材の長さ方向に相対的に移動させて前記ガラス微粒子を堆積させる場合に、前記延伸後の透明ガラス母材の外径の変化に応じて、前記酸水素火炎バーナーに供給する酸水素量、および、前記酸水素火炎バーナーの移動速度のうち、少なくとも一方を可変制御する
ことを特徴とする上記第１または第２の態様に記載の光ファイバ母材の製造方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、光ファイバ母材の長さ方向の外径変動を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法の工程順を示すフローチャートである。
【図２】第１の堆積工程で得られる第１多孔質ガラス母材を示す要部断面図である。
【図３】第１の堆積工程を説明する図である。
【図４】第１の焼結工程を説明する図である。
【図５】第１の焼結工程で得られる透明ガラス母材を示す要部断面図である。
【図６】延伸工程で得られる透明ガラス母材を示す要部断面図である。
【図７】延伸工程を説明する図である。
【図８】第２の堆積工程で得られる第２多孔質ガラス母材を示す要部断面図である。
【図９】第２の堆積工程を説明する図である。
【図１０】第２の焼結工程を説明する図である。
【図１１】第２の焼結工程で得られる光ファイバ母材を示す要部断面図である。
【図１２】光ファイバ母材の外径変動を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について図面を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、シングルモードの光ファイバを製造する場合に用いられるものであって、図１に示すように、第１の堆積工程Ｓ１と、第１の焼結工程Ｓ２と、延伸工程Ｓ３と、第２の堆積工程Ｓ４と、第２の焼結工程Ｓ５と、を有する。このうち、延伸工程Ｓ３は本発明における「第１工程」に相当し、第２の堆積工程Ｓ４は本発明における「第２工程」に相当し、第２の焼結工程Ｓ５は本発明における「第３工程」に相当する。以下、各工程について説明する。
なお、光ファイバ母材の一連の製造工程の中には、ここで記述する工程以外の工程を含むこともあるが、ここではその説明を省略する。
【００２４】
（第１の堆積工程：Ｓ１）
まず、図２に示すように、コアの部分となる第１多孔質ガラス体１と、内層クラッドの部分となる第２多孔質ガラス体２とを備える第１多孔質ガラス母材３を得る。具体的には、たとえば図３に示すように、石英ガラス等からなる出発棒４を用いて、ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積させることにより、第１多孔質ガラス体１と第２多孔質ガラス体２と、を一括して形成する。このとき、出発棒４をＺ軸の軸回りに回転させながら、コア形成用の原料ガスＧ１をバーナー５に供給して加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子を出発棒４の下端側に堆積させる。また、これと並行して、内層クラッド形成用の原料ガスＧ２をバーナー６に供給して加水分解反応によりガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子を出発棒４の下端側で且つ第１多孔質ガラス体１の外周部に堆積させる。これにより、第１多孔質ガラス体１を内層、第２多孔質ガラス体２を外層とする、２層構造の第１多孔質ガラス母材３が得られる。
【００２５】
（第１の焼結工程：Ｓ２）
次に、第１多孔質ガラス母材３を加熱処理することにより、第１多孔質ガラス体１と第２多孔質ガラス体２とを焼結する。具体的には、図４に示すように、出発棒４を上側にして第１多孔質ガラス母材３を鉛直に吊り下げて支持し、この状態で第１多孔質ガラス母材３を下降させることにより、ヒータ１０の加熱空間１１に第１多孔質ガラス母材３を挿入する。これにより、第１多孔質ガラス体１と第２多孔質ガラス体２とが焼結される。その結果、図５に示すように、第１多孔質ガラス体１を透明ガラス化したコア７と、第２多孔質ガラス体２を透明ガラス化した内層クラッド８と、からなる透明ガラス母材９が得られる。
【００２６】
第１の焼結工程Ｓ２においては、第１多孔質ガラス母材３が焼結によって全体的に収縮する。このため、コア７の外径は、第１多孔質ガラス体１の外径よりも小さくなり、内層クラッド８の外径は、第２多孔質ガラス体２の外径よりも小さくなる。したがって、透明ガラス母材９の外径は、第１多孔質ガラス母材３の外径よりも小さくなる。この段階では、透明ガラス母材９の外径が、透明ガラス母材９の長さ方向で一様な寸法になっている。
【００２７】
（延伸工程：Ｓ３）
次に、透明ガラス母材９を延伸することにより、透明ガラス母材９を所望の外径となる
ようにプリフォームする。この延伸工程Ｓ３では、図６に示すように、透明ガラス母材９の長さ方向において、透明ガラス母材９（コア７、内層クラッド８）の外径が連続的に大きくなるように、透明ガラス母材９を延伸する。これにより、延伸後の透明ガラス母材９は、長さ方向の一端側から他端側に向かって外径が連続的に変化するテーパー形状（台形円錐形）となる。このとき、透明ガラス母材９を延伸しても、コア７と内層クラッド８の外径比率は、透明ガラス母材９の長さ方向で一定のままとなる。
【００２８】
なお、第１多孔質ガラス母材３や透明ガラス母材９の両端部近傍は、それぞれ他の部分に比べて外径が急激に変化する部分、すなわち無効部分となるが、本実施の形態では、そのような無効部分を除いた有効部分を対象に、母材の各部の外径を規定するものとする。また、前述した第１の焼結工程Ｓ２では、焼結部分に作用する第１多孔質ガラス母材３の自重の影響で外径変動が生じる可能性があるが、この外径変動については、延伸工程Ｓ３で透明ガラス母材９をテーパー形状に延伸するときの条件出しによって解消可能である。
【００２９】
延伸工程Ｓ３においては、図７に示すように、透明ガラス母材９の長さ方向の端部に、出発棒４と同軸にダミー棒１２を取り付けるとともに、これらの出発棒４とダミー棒１２を用いて、透明ガラス母材９の両端部をそれぞれ把持部１３，１４により把持する。そして、透明ガラス母材９の一部をヒーター１５で加熱しながら、左右の把持部１３，１４によって透明ガラス母材９を長さ方向（軸方向）に引っ張る。これにより、透明ガラス母材９が延伸される。また、延伸後の透明ガラス母材９の外径は、延伸前に比べて小さくなる。
【００３０】
透明ガラス母材９を延伸する場合は、透明ガラス母材９の長さ方向の一部をヒータ１５で加熱するとともに、その加熱部位をヒータ１５の移動により透明ガラス母材９の長さ方向にずらしつつ、把持部１３，１４によって透明ガラス母材９を引っ張る。このとき、透明ガラス母材９の外径は、把持部１３，１４による引っ張り速度（単位時間あたりの引っ張り量）によって変わる。具体的には、把持部１３，１４による引っ張り速度を速くすると、透明ガラス母材９の外径が小さくなり、引っ張り速度を遅くすると、透明ガラス母材９の外径が大きくなる。このため、延伸工程Ｓ３では、把持部１３，１４による引っ張り速度を徐々に変えながら透明ガラス母材９を延伸する。これにより、コア７と内層クラッド８の外径比率を変えることなく、透明ガラス母材９の外径を長さ方向の一端側から他端側に向かって連続的に変化させることができる。
【００３１】
（第２の堆積工程：Ｓ４）
その後、延伸済みの透明ガラス母材９の外周部に、ＯＶＤ法によりガラス微粒子を堆積させることにより、図８に示すように、透明ガラス母材９の外周部に第３多孔質ガラス体１６を形成した第２多孔質ガラス母材１７を得る。この第２多孔質ガラス母材１７は、コア７、内層クラッド８および第３多孔質ガラス体１６により構成される。
【００３２】
ここで、多孔質ガラス体の嵩密度と肉厚寸法との関係について説明する。
ガラス微粒子の堆積によって形成される多孔質ガラス体の嵩密度は、単位体積あたりの多孔質ガラス体の質量（単位：ｇ／ｃｍ３）で表される。また、嵩密度が相対的に低い多孔質ガラス体の部分は、全体的にガラス微粒子が疎らに配置され、嵩密度が相対的に高い多孔質ガラス体の部分は、全体的にガラス微粒子が密に配置される。このため、多孔質ガラス体の肉厚寸法で比較すると、嵩密度が相対的に低い部分の肉厚寸法は大きくなり、嵩密度が相対的に高い部分の肉厚寸法は小さくなる。
【００３３】
上記第２の堆積工程Ｓ４では、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度に関して、透明ガラス母材９の長さ方向で透明ガラス母材９の外径が大きい側の嵩密度が、当該外径の小さい側の嵩密度よりも高くなるように、ガラス微粒子を堆積させる。言い換えると、透明ガラス
母材９の外径が大きくなるほど第３多孔質ガラス体１６の嵩密度が高くなり、透明ガラス母材９の外径が小さくなるほど第３多孔質ガラス体１６の嵩密度が低くなるように、透明ガラス母材９の外周部にガラス微粒子を堆積させる。これにより、透明ガラス母材９の外径が大きい側では、第３多孔質ガラス体１６の肉厚寸法が小さくなり、透明ガラス母材９の外径が小さい側では、第３多孔質ガラス体１６の肉厚寸法が大きくなる。したがって、第２多孔質ガラス母材１７全体でみれば、長さ方向で外径の均一化が図られる。
【００３４】
次に、透明ガラス母材９の外径の変化率（テーパー比率）と、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度の変化率との関係について説明する。
いま、透明ガラス母材９の長さ方向において、透明ガラス母材９の外径の変化率を以下のように定義する。
すなわち、透明ガラス母材９の単位長さ当りの外径変化量を「Δｄ」、最大延伸径を「ｄ１」、最小延伸径を「ｄ２」、延伸有効部長を「Ｌ」とすると、これらの関係は「Δｄ＝（ｄ１−ｄ２）／Ｌ」となる。最大延伸径とは、透明ガラス母材９の製品となり得る有効部の中で最も太く延伸した部位の直径をいい、最小延伸径とは、透明ガラス母材９の製品となり得る有効部の中で最も細く延伸した部位の直径をいい、延伸有効部長とは、透明ガラス母材９の製品となり得る有効部の長さをいう。
ここで、第３工程（第２の焼結工程Ｓ５）の焼結時において焼結後の母材有効部長１５０ｃｍの外径変動を±２％以下に抑制するためには、未対策母材の長手方向の伸びによる外径変動の様子から逆算して、透明ガラス母材９の単位長さ当りの外径変化量をΔｄ＝０．００５〜０．０１５にすることが望ましい。上記透明ガラス母材９に対して第２工程（第２の堆積工程Ｓ４）の外側クラッド堆積を長手方向に行う条件として、堆積多孔質クラッド径が長手方向で均一となり、かつ、第３工程の焼結後のコアに対するクラッド部厚さの比率も均一となるような第３多孔質ガラス体１６の嵩密度条件として、透明ガラス母材９の外径が最も大きい部分（以下、「最大径部」という。）の嵩密度を最も高くし、そこから、透明ガラス母材９の外径が最も小さい部分（以下、「最小径部」という。）に向かって、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を徐々に低くする必要がある。そのときの第３多孔質ガラス体１６の嵩密度の変化率を以下のように定義する。すなわち、第３多孔質ガラス体１６の単位長さ当りの嵩密度変化量を「Δρ」、最大径部の嵩密度を「ρ１」、最小径部の嵩密度を「ρ２」、延伸有効部長を「Ｌ」とすると、これらの関係は「Δρ＝（ρ１−ρ２）／Ｌ」となる。第３工程における透明ガラス化後の外径を伸びがないと仮定すると、透明ガラス母材９の単位長さ当りの外径変化量（Δｄ＝０．００５〜０．０１５）と同じになるようにすればよいので、コアに対するクラッド部の厚さの比率は均一となる。その条件を満たす嵩密度の単位長さ当りの変化量を求めると、Δρ＝０．０００５〜０．００１２ｇ／ｃｍ３が適正範囲となる。
【００３５】
第２の堆積工程Ｓ４では、透明ガラス母材９の外径の変化率に応じて、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を連続的に変える。以下に、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を変えるための具体的な手法について説明する。
【００３６】
まず、第２の堆積工程Ｓ４においては、図９に示すように、透明ガラス母材９の両端部を一対の把持部１８，１９で把持することにより、透明ガラス母材９を水平に支持する。また、透明ガラス母材９の下方に、透明ガラス母材９の外周部に対向するようにバーナー２０を配置する。バーナー２０は酸水素火炎バーナーであって、透明ガラス母材９の長さ方向（水平方向）に移動可能になっている。
【００３７】
実際に透明ガラス母材９の外周部にガラス微粒子を堆積させる場合は、一対の把持部１８，１９によって透明ガラス母材９をＸ軸の軸回りに回転させる。また、バーナー２０に外層クラッド形成用の原料ガスＧ３を供給するとともに、この原料ガスＧ３をバーナー２０で加水分解反応させてガラス微粒子を生成する。これにより、回転中の透明ガラス母材
９の外周部にガラス微粒子が吹き付けられる。このため、透明ガラス母材９の長さ方向にわたってバーナー２０を往復移動させることにより、ガラス微粒子の堆積によって透明ガラス母材９の外周部に第３多孔質ガラス体１６を形成することができる。
【００３８】
その際、バーナー２０に供給する酸水素量（特に、水素量）を変えると、これにともなうバーナー温度の変化によって第３多孔質ガラス体１６の嵩密度が変化する。具体的には、バーナー２０に供給する酸水素量を増やすと、これにともなうバーナー温度の上昇によって第３多孔質ガラス体１６の嵩密度が高くなる。反対に、バーナー２０に供給する酸水素量を減らすと、これにともなうバーナー温度の降下によって第３多孔質ガラス体１６の嵩密度が低くなる。
【００３９】
そこで、第２の堆積工程Ｓ４では、延伸後の透明ガラス母材９の外径の変化率に応じて、バーナー２０に供給する酸水素量を可変制御することにより、透明ガラス母材９の長さ方向で第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を変える。具体的には、透明ガラス母材９の長さ方向にバーナー２０を往復移動させる場合に、バーナー２０に供給する酸水素量を次のように可変制御する。すなわち、透明ガラス母材９の外径が大きい側から小さい側にバーナー２０を移動させるときは、バーナー２０に供給する酸水素量を徐々に少なくする。反対に、透明ガラス母材９の外径が小さい側から大きい側にバーナー２０を移動させるときは、バーナー２０に供給する酸水素量を徐々に多くする。これにより、透明ガラス母材９の外径が大きい側には、相対的に高い嵩密度でガラス微粒子を堆積させ、透明ガラス母材９の外径が小さい側には、相対的に低い嵩密度でガラス微粒子を堆積させることができる。また、透明ガラス母材９の外径変動分を、第３多孔質ガラス体１６の肉厚変動分によって相殺することにより、第２多孔質ガラス母材１７の外径を長さ方向で均一化することができる。
【００４０】
具体的には、透明ガラス母材９の外径が大きい側の最端部にバーナー２０が位置するときに、バーナー２０に供給する酸水素ガスの量を１００とすると、透明ガラス母材９の外径が小さい側の端部にバーナー２０が位置するときに、バーナー２０に供給する酸水素ガスの量が８０になるように制御する。また、その際のスート表面堆積温度は多孔質ガラス体の成長過程により異なるものの、おおむね７００〜９００℃程度となる。実際にこの条件で実験してみたところ、嵩密度については透明ガラス母材９の外径が大きい側の最端部で平均０．６３ｇ／ｃｍ３、透明ガラス母材９の外径が小さい側の最端部で平均０．５２ｇ／ｃｍ３であった。
【００４１】
（第２の焼結工程：Ｓ５）
第２の焼結工程では、第２多孔質ガラス母材１７を加熱処理することにより、第３多孔質ガラス体１６を焼結する。具体的には、図１０に示すように、出発棒４を上側にして第２多孔質ガラス母材１７を鉛直に吊り下げて支持し、この状態で第２多孔質ガラス母材１７を下降（鉛直下方に移動）させることにより、ヒータ２１の加熱空間２２に第２多孔質ガラス母材１７を挿入する。これにより、第３多孔質ガラス体１６が焼結される。その結果、図１１に示すように、コア７および内層クラッド８の外側に、第３多孔質ガラス体１６を透明ガラス化した外側クラッド２３が形成される。また、内層クラッド８と外側クラッド２３とは、光学的にみて互いに屈折率が等しい一つのクラッドとして一体化される。
【００４２】
ここで、第２の焼結工程Ｓ５においては、第３多孔質ガラス体１６を以下のような方法で焼結する。
まず、上記図１０に示すように、第２多孔質ガラス母材１７を鉛直に吊り下げて支持する。このとき、鉛直方向（第２多孔質ガラス母材１７の長さ方向）においては、透明ガラス母材９（コア７、内層クラッド８）の外径が大きい側が上側、外径が小さい側が下側となるように、第２多孔質ガラス母材１７を支持する。これにより、第３多孔質ガラス体１
６の嵩密度に関しては、嵩密度が高い側が上側、嵩密度が低い側が下側に配置される。また、第３多孔質ガラス体１６を形成しているガラス微粒子の堆積量に関して、堆積量が多い側が上側、堆積量が少ない側が下側に配置される。このため、第２多孔質ガラス母材１７の長さ方向においては、第２多孔質ガラス母材１７の下側が上側よりも軽くなる。
【００４３】
次に、上述した向きで第２多孔質ガラス母材１７を鉛直に吊り下げて支持しつつ、透明ガラス母材９の下側（透明ガラス母材９の外径が小さい側）から先に第２多孔質ガラス母材１７をヒータ２１の加熱空間２２に挿入する。このとき、第２多孔質ガラス母材１７を一定の速度で下降させる。これにより、第３多孔質ガラス体１６が下側から上側に向かって順に焼結されていく。
【００４４】
その際、第２多孔質ガラス母材１７の下降中は、加熱空間２２で加熱された第２多孔質ガラス母材１７の一部が軟化し、この軟化した部分に第２多孔質ガラス母材１７の自重が集中的に作用する。このとき、第２多孔質ガラス母材１７の軟化部分に作用する自重は、第３多孔質ガラス体１６の焼結済み部分の長さが長くなるにつれて大きくなる。また、第２多孔質ガラス母材１７の軟化部分に作用する自重が大きくなると、それだけ強い力で軟化部分が下方に引き伸ばされるため、軟化部分の外径が顕著に小さくなる。
【００４５】
したがって、仮に、第２多孔質ガラス母材１７の長さ方向において、透明ガラス母材９の外径が一定であるとすると、焼結後に得られる光ファイバ母材２４の外径は、上記軟化部分に作用する自重の大きさによって変動することになる。具体的には、透明ガラス母材９の外径は、軟化部分に作用する自重が大きくなる上側が、下側に比べて小さくなり、これにしたがって光ファイバ母材２４の外径が変動することになる。また、第２多孔質ガラス母材１７の長さ方向において、第３多孔質ガラス体１６を形成しているガラス微粒子の堆積量が一定であるとすると、焼結後に得られる外側クラッド２３の肉厚寸法が上記軟化部分に作用する自重の影響で変動し、これにしたがって光ファイバ母材２４の外径も変動することになる。
【００４６】
本実施の形態においては、第２多孔質ガラス母材１７の自重による透明ガラス母材９の外径の縮小分を見込んで、上記延伸工程Ｓ３で透明ガラス母材９をテーパー形状に形成している。そして、第２の焼結工程Ｓ５では、透明ガラス母材９の外径が大きい側を上側にし、透明ガラス母材９の外径が小さい側を下側にして、第２多孔質ガラス母材１７を支持している。また、第２の焼結工程Ｓ５では、相対的に軽量化された第２多孔質ガラス母材１７の下端側から先にヒータ２１の加熱空間２２に挿入している。これにより、第２多孔質ガラス母材１７の上側を焼結するときに上記軟化部分に作用する自重を相対的に小さくすることができる。また、透明ガラス母材９の外径が大きい側（上側）が相対的に強く引き伸ばされる結果、焼結後の透明ガラス母材９の外径変動は、焼結前に比べて小さくなる。したがって、第２多孔質ガラス母材１７の自重による透明ガラス母材９の外径の縮小分を見込んで、上記延伸工程Ｓ３で透明ガラス母材９をテーパー形状に形成しておけば、焼結後の透明ガラス母材９の外径を均一化することができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、第２多孔質ガラス母材１７の自重による第３多孔質ガラス体１６の外径の縮小分を見込んで、上記第２の堆積工程Ｓ４でガラス微粒子の堆積量を変化させている。このため、焼結後の外側クラッド２３の外径を均一化することができる。その結果、最終的に得られる光ファイバ母材２４のコア７とクラッド（８，２３）の外径比率（コア／クラッド径比）を長さ方向で一定に維持しつつ、光ファイバ母材２４の外径変動を小さく抑えることができる。
【００４８】
（本実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、次のような効果が得ら
れる。
【００４９】
（１）本発明の実施の形態においては、第２の焼結工程Ｓ５で生じる、第２多孔質ガラス母材１７の自重による外径の縮小分を見込んで、あらかじめ透明ガラス母材９の外径を変化させ、且つ、第３多孔質ガラス体１６を形成するガラス微粒子の堆積量を変化させておくことにより、光ファイバ母材２４の外径変動を小さく抑えることができる。これにより、光ファイバ母材２４の長さ方向で、光ファイバとして製品化できる部分の長さを従来よりも長く確保することができる。このため、光ファイバの生産性向上に寄与することができる。また、光ファイバ母材２４の外径変動が小さくなることにより、光ファイバ母材２４を線引きしたときの光ファイバの径が均一化される。このため、光ファイバの品質向上に寄与することができる。
【００５０】
（２）第２の堆積工程Ｓ４で第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を調整することにより、第２多孔質ガラス母材１７の外径を均一化することができる。このため、第３多孔質ガラス体１６を一様な嵩密度で形成する場合に比べて、第２多孔質ガラス母材１７の外径（特に最大外径）を小さくし、第２の焼結工程Ｓ５で使用する焼結炉を小型化することが可能となる。また、第２の焼結工程Ｓ５で焼結炉のヒータ２１に挿入される第２多孔質ガラス母材１７の外径が均一化されると、焼結炉内のガスの流れが一様になる。このため、ガスの流れが安定した加熱空間２２で第３多孔質ガラス体１６を焼結させ、透明ガラス化のクラッド等の特性を均一化することが可能となる。また、第３多孔質ガラス体１６を一様に高い嵩密度で形成する場合に比べて、生産性を向上させることができる。
【００５１】
（３）延伸工程Ｓ３においては、透明ガラス母材９の加熱部位を長さ方向にずらしつつ、透明ガラス母材９の引っ張り速度を変えることにより、透明ガラス母材９の外径を連続的に変化させることができる。
【００５２】
（４）第２の堆積工程Ｓ４においては、延伸後の透明ガラス母材９の外径の変化に応じて、バーナー２０に供給する酸水素量を可変制御することにより、透明ガラス母材９の外径の変化に対応させて第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を変えることができる。
【００５３】
図１２は光ファイバ母材の外径変動を比較した図である。
この図１２においては、縦軸に光ファイバ母材の外径、横軸に光ファイバ母材の長さ方向の位置をとっている。また、従来方法で製造した光ファイバ母材の外径変動を点線で示し、本発明の方法で製造した光ファイバ母材の外径変動を実線で示している。
【００５４】
図１２から分かるように、横軸３００ｍｍ位置から１８００ｍｍ位置までの範囲で比較すると、従来方法で製造した光ファイバ母材の外径は、最大で約１７８ｍｍ、最小で約１６２ｍｍ、それらの外径差が約１６ｍｍとなっている。これに対して、本発明の方法で製造した光ファイバ母材の外径は、最大で約１７６ｍｍ、最小で約１７０ｍｍ、それらの外径差が約６ｍｍとなっている。この結果からも、本発明の方法で光ファイバ母材を製造することが、光ファイバ母材の外径変動を小さく抑えるうえで有効であることが容易に理解できる。
【００５５】
（変形例等）
本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００５６】
たとえば、上記実施の形態においては、第１の堆積工程Ｓ１で第１多孔質ガラス体１と第２多孔質ガラス体２とを一括して形成した後、第１の焼結工程Ｓ２で第１多孔質ガラス
体１と第２多孔質ガラス体２を焼結することにより、コア７と内層クラッド８からなる透明ガラス母材９を得るものとしたが、本発明はこれに限らない。たとえば、ガラス微粒子の堆積と多孔質ガラス体の焼結によってコアロッドを形成した後、ガラス微粒子の堆積と多孔質ガラス体の焼結により内層クラッドを形成することにより、透明ガラス化されたコアと内層クラッドとからなる透明ガラス母材を得てもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態においては、第２の堆積工程Ｓ４をＯＶＤ法で行う場合について説明したが、ＶＡＤ法で行ってもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態においては、延伸工程Ｓ３で透明ガラス母材９を引っ張るときの引っ張り速度を変えることにより、透明ガラス母材９の外径を連続的に変化させるようにしたが、当該引っ張り速度以外のパラメータを変えて透明ガラス母材９の外径を連続的に変えてもかまわない。
【００５９】
また、上記実施の形態においては、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を変えるパラメータとして、バーナー２０に供給する酸水素量を挙げたが、これ以外にも、たとえばバーナー２０の移動速度を可変制御してもよいし、当該酸水素量と当該移動速度の両方を可変制御してもよい。また、これ以外のパラメータを可変制御することにより、第３多孔質ガラス体１６の嵩密度を変えてもかまわない。
【符号の説明】
【００６０】
１…第１多孔質ガラス体
２…第２多孔質ガラス体
３…第１多孔質ガラス母材
７…コア
８…内層クラッド
９…透明ガラス母材
２１…ヒータ
２２…加熱空間
２３…外側クラッド
２４…光ファイバ母材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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