(57)【要約】【課題】原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させる光ファイバ母材の製造において、母材中の屈折率の変動を効果的に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】原料ガスを原料タンク６からバーナ４へ供給すると共に、管内の原料ガスの温度を保持する加熱部５ａを備えた原料ガス供給配管５におけるバーナ４の直前と、中間点より原料タンク６側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温度測定部を備えた温調点７ａ、７ｂを設置し、各温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように加熱部５ａを制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナの火炎に添加剤を含む光ファイバ母材の原料ガスを供給し、前記原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させ、前記光ファイバ母材を成長させていく工程を有する光ファイバ母材の製造方法であって、
前記原料ガスを原料タンクから前記バーナへ供給すると共に、管内の前記原料ガスの温度を保持する加熱部を備えた原料ガス供給配管における前記バーナの直前と、中間点より前記原料タンク側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温度測定部を備えた温調点を設置し、各温調点の前記温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように前記加熱部を制御する、光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記各温調点の前記温度測定部で測定された温度が、前記目標温度の±０．５℃以内になるように前記加熱部を制御する、請求項１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、光ファイバ母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バーナの火炎に光ファイバ母材の原料ガスを温度制御して供給し、原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させ、光ファイバ母材を成長させていく光ファイバ母材の製造装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３８２８７号公報
【特許文献２】特開２００３−８１６４４号公報
【特許文献３】特開２０１２−６６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光ファイバ母材の製造装置において、バーナに供給される原料ガスの温度が不安定（例えば、±１０℃程度の温度変動）であると、生成反応効率が変動する。このため、温度が変動すると、例えばコアを径方向に成長させる多層付けでは径方向に屈折率が変動し、狙いの屈折率分布を安定して実現することができない。
このため、特許文献１に示されているように、原料供給配管をテープヒータ等で温度制御して、バーナに入る時の原料ガスの温度が常に一定（±１℃以下）に制御することが必要である。
しかしながら、原料タンクからバーナまでの距離は短くないため、特許文献１のように、バーナに供給される直前の１箇所で温度測定して制御するだけでは、原料供給配管の途中で外乱を受けたりした場合に、温度制御が不安定になる場合があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させる光ファイバ母材の製造において、母材中の屈折率の変動を効果的に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】
【０００６】
上記課題を解決することのできる本発明の光ファイバ母材の製造方法は、バーナの火炎に添加剤を含む光ファイバ母材の原料ガスを供給し、前記原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させ、前記光ファイバ母材を成長させていく工程を有する光ファイバ母材の製造方法であって、
前記原料ガスを原料タンクから前記バーナへ供給すると共に、管内の前記原料ガスの温度を保持する加熱部を備えた原料ガス供給配管における前記バーナの直前と、中間点より前記原料タンク側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温度測定部を備えた温調点を設置し、各温調点の前記温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように前記加熱部を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させる光ファイバ母材の製造において、母材中の屈折率の変動を効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法に使用される光ファイバ母材の製造装置の概略構成図である。
【図２】図１の光ファイバ母材の製造装置における原料ガス供給配管とバーナとの接続箇所に温調点を設置する一例を示す図である。
【図３】コア中心部の屈折率のずれΔｎと目標温度からのずれとの関係を示すグラフである。
【図４】実施例１の結果を示すグラフである。
【図５】実施例２の結果を示すグラフである。
【図６】比較例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
本願発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、
（１）  バーナの火炎に添加剤を含む光ファイバ母材の原料ガスを供給し、前記原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させ、前記光ファイバ母材を成長させていく工程を有する光ファイバ母材の製造方法であって、
前記原料ガスを原料タンクから前記バーナへ供給すると共に、管内の前記原料ガスの温度を保持する加熱部を備えた原料ガス供給配管における前記バーナの直前と、中間点より前記原料タンク側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温度測定部を備えた温調点を設置し、各温調点の前記温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように前記加熱部を制御する。
原料ガス供給配管のバーナの直前と中間点より原料タンク側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温調点を設け、各々の温調点の温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように制御することで、屈折率の変動を効果的に抑えることができる。これにより、狙った屈折率分布のガラス母材を安定して供給することができるようになり、製品の歩留が向上する。
【００１０】
（２）  前記各温調点の前記温度測定部で測定された温度が、前記目標温度の±０．５℃以内になるように前記加熱部を制御する。
原料ガス供給配管の各温調点の温度測定部で測定された温度が、目標温度の±０．５℃以内になるように制御することで、屈折率の変動をより効果的に抑えることができる。
【００１１】
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１２】
本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法である、バーナの火炎に添加剤を含む光ファイバ母材の原料ガスを供給し、原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を生成して出発母材に堆積させ、光ファイバ母材を成長させていく工程で使用される製造装置の概略構成を図１に示す。
図１に示すように、製造装置１は、反応容器２と、クリーンブース３と、バーナ４と、原料ガス供給配管５と、原料タンク６と、制御部８とを備えている。
【００１３】
反応容器２は、クリーンブース３内に設けられており、クリーンブース３には、クリーンエア供給管９によりクリーンエアが供給される。また、反応容器２は、容器の側面に取り付けられた排気管１０を備えている。そして、この反応容器２内において、出発母材１１にガラス微粒子が堆積され、多孔質の光ファイバ母材１２が形成される。
また、原料タンク６には、原料ガスの少なくとも一部となる液体原料１３が入っている。そしてこの原料タンク６は、原料ブース１４内に設置されている。
なお、本例は一系統の原料供給配管を説明するものであり、通常は複数系統の原料配管を用い、バーナ４に原料ガスを供給する。また、それら複数系統の内の一つの液体原料１３は、屈折率調整用の添加剤（例えばＧｅ）を含んだ、例えばＧｅＣｌ４である。
【００１４】
原料ガス供給配管５は、原料ガスを原料タンク６からバーナ４へ供給すると共に管内の原料ガスの温度を所定の温度に保持するための加熱部５ａを備えている。この加熱部５ａは、例えば原料ガス供給配管５の外周に巻き付けられたテープヒータであり（後述の図２参照）、テープヒータが通電されることで原料ガス供給配管５が加熱される。
【００１５】
そして、上記原料ガス供給配管５には、バーナ４の直前に設けられた温調点７ａと、中間点より原料タンク６側に設けられた温調点７ｂとが設置されている。なお、各温調点７ａ、７ｂはそれぞれ温度測定部（例えば温度計、温度センサなど）を備えている。これらの温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度の情報は、図１に示す信号線Ａ、Ｂで制御部８に送信される。制御部８は、信号線Ａ、Ｂから送信された温度の情報に基づき、制御信号線Ｃを介して加熱部５ａを制御する（例えば原料ガス供給配管５に巻かれたテープヒータの通電を制御する）。なお、加熱部５ａは複数に分割されていてもよく、複数の部分がそれぞれ個別に加熱制御できるようにしていてもよい。
【００１６】
次に、上記温調点７ａ、７ｂの設置箇所について説明する。
まず、バーナ４の直前に設けられた温調点７ａの設置箇所について、図２を参照して説明する。図２は、原料ガス供給配管５とバーナ４との接続箇所の一例を示しているものである。図２の例では、原料ガス供給配管５は金属配管であり、その外周にテープヒータ（加熱部）５ａが巻き付けられている。そして、バーナ４側の端部５ｂは、一方のテフロン（登録商標）継ぎ手２１ａによって把持され、テフロン管２２の一端部と接続されている。さらに、テフロン管２２の他端部は、他方のテフロン継ぎ手２１ｂによって把持され、バーナ４の入口４ａから延びた部分と接続されている。温調点７ａは、テフロン継ぎ手２１ａとテフロン継ぎ手２１ｂの間に設けられている。そして、図２の例では、温調点７ａとバーナ４の入口４ａとの距離Ｄは、５０ｍｍ程度である。つまり、バーナ４の直前に設けられた温調点７ａの設置箇所は、例えばバーナ４の入口４ａから５０ｍｍ程度の箇所である。
【００１７】
次に、温調点７ｂの設置箇所について説明する。
原料タンク６からバーナ４までの距離は短くないため、バーナ４に供給される直前の１箇所のみで温度測定して制御するだけでは、原料供給配管の途中で外乱を受けたりした場合に、温度制御が不安定になる場合がある。
温調点７ａよりある程度離れた箇所にさらに温調点を設けて、それぞれ温度を制御すれば、外乱の影響をより小さくできるので、温度制御の安定化には効果的である。このため、本実施形態では、原料ガス供給配管５における、原料タンク６からバーナ４までの中間点より原料タンク６側に、温調点７ｂを設けている。
なお、クリーンブース３の内外では、温度環境が異なる場合があるため、図１に示すように、温調点７ｂは、クリーンブース３の外側に設置することが好ましい。
【００１８】
次に、本実施形態における光ファイバ母材１２の製造手順を説明する。
図１に示すように、出発母材１１を例えば反応容器２の上部を通して吊るすようにして、反応容器２内に納める。
次に、バーナ４の火炎にＳｉＣｌ４を含む原料ガス、添加剤として例えばＧｅＣｌ４を含む原料ガス、および酸水素ガス（火炎形成ガス）を供給し、原料ガスを酸水素火炎内で火炎加水分解させることでガラス微粒子を生成する。
そして、バーナ４は、火炎内で生成したガラス微粒子を出発母材１１に継続的に堆積させて、多孔質の光ファイバ母材１２を成長させていき光ファイバ母材１２を製造する。
【００１９】
光ファイバ母材１２の形成が終了するまでの間、原料ガス供給配管５の各温調点７ａ、７ｂの温度測定部で温度を測定し続ける。各温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度が、原料ガスの沸点（ＳｉＣｌ４は５７．６℃、ＧｅＣｌ４は８４℃）以上の温度の所定の温度を目標温度として、この目標温度（例えば、１５０℃）の±１℃以内になるように、原料ガス供給配管５の加熱部５ａを制御部８によって制御する。なお、各温調点７ａ、７ｂの目標温度は、同じであっても良いし、異なってもよい。
【００２０】
上記のように、目標温度の±１℃以内になるようにする理由は以下の通りである。
本願発明者は、バーナ４に供給される原料ガスのバーナ４直前における温度の目標温度（１５０℃）からのずれと、コア中心部の目標とする屈折率からのずれΔｎ（％）との関係を調べてみた。その結果を図３に示すが、図３に示すように、バーナ４に供給される原料ガスの温度が目標温度からずれるほどコア中心部の屈折率のずれΔｎは大きくなる傾向にある。この傾向を直線近似すると図３に示す直線となり、コア中心部の屈折率のずれΔｎを所定範囲（０．００１％以内）に収めるためには、目標温度からのずれは１℃以内（±１℃以下）の図３の斜線の領域に収める必要があることがわかった。すなわち、本実施形態は、このような知見に基づいて、バーナ４直前における温度が目標温度の±１℃以内になるように、原料ガス供給配管５の加熱部５ａを制御部８によって制御するものである。
【００２１】
そして、バーナ直前の１箇所だけの制御では、バーナ直前の温度を目標温度の±１℃以内に制御することは難しく、２箇所以上で制御することが必要であることを見出した。また、２箇所目の温度も、目標温度の±１℃以内に制御することにより、バーナ直前の温度を目標温度の±１℃以内に制御することができることも見出した。
なお、温調点は、原料ガス供給配管５のバーナ４の直前と中間点より原料タンク６側とにそれぞれ少なくとも１つずつ設ければよく、また、上記温調点７ａ、７ｂの２つに限定されるものではなく、さらに異なる温調点を追加してもよい。
【００２２】
なお、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図１に示すようなＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）法の他に、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法、ＭＭＤ（Multiburner Multilayer Deposition）法等にも適用可能である。
【００２３】
以上詳述した、本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、原料ガス供給配管５のバーナ４の直前と中間点より原料タンク６側とにそれぞれ少なくとも１つずつ温調点７ａ、７ｂを設け、各々の温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように制御することで、屈折率の変動を効果的に抑えることができる。これにより、狙った屈折率分布のガラス母材を安定して供給することができるようになり、製品の歩留が向上する。
【００２４】
［実施例］
実施例１：
上記本実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いて、両温調点７ａ、７ｂとも目標温度の±１℃以内になるように制御し、５本の光ファイバ母材１−１〜１−５を製造した。作成した５本の光ファイバ母材１−１〜１−５のそれぞれにおける、コア中心部の屈折率のずれΔｎの結果を図４に示す。
【００２５】
実施例２：
上記本実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いて、両温調点７ａ、７ｂとも目標温度の±０．５℃以内になるように制御し、５本の光ファイバ母材２−１〜２−５を製造した。作成した５本の光ファイバ母材２−１〜２−５のそれぞれにおける、コア中心部の屈折率のずれΔｎの結果を図５に示す。
【００２６】
比較例：
図１の光ファイバ母材の製造装置を使用して、温調点７ａの１箇所でのみ温度制御を行い、５本の光ファイバ母材３−１〜３−５を製造した。作成した５本の光ファイバ母材３−１〜３−５における、コア中心部の屈折率のずれΔｎの結果を図６に示す。
【００２７】
温調点７ａ、７ｂによる温度制御を行なわない比較例では、５本の光ファイバ母材のうち4本が、コア中心部の屈折率のずれΔｎが±０．００１を越える値となった。これに対して、両温調点７ａ、７ｂとも目標温度の±１℃以内になるように制御した実施例１では、５本の光ファイバ母材すべてが、コア中心部の屈折率のずれΔｎが±０．００１以内に収まった。
したがって、温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度が目標温度の±１℃以内になるように制御することで、屈折率の変動を効果的に抑えることができることがわかる。
【００２８】
また、両温調点７ａ、７ｂとも目標温度の±０．５℃以内になるように制御した実施例２では、５本の光ファイバ母材すべてが、コア中心部の屈折率のずれΔｎが±０．０００５以内に収まった。
したがって、温調点７ａ、７ｂの温度測定部で測定された温度が目標温度の±０．５℃以内になるように制御することで、屈折率の変動をさらに効果的に抑えることができることがわかる。
【符号の説明】
【００２９】
１  製造装置
２  反応容器
３  クリーンブース
４  バーナ
４ａ  入口
５  原料ガス供給配管
５ｂ  加熱部
６  原料タンク
７ａ、７ｂ  温調点
８  制御部
９  クリーンエア供給管
１０  排気管
１１  出発母材
１２  光ファイバ母材
１３  液体原料
１４  原料ブース
２１ａ、２１ｂ  テフロン継ぎ手
２２  テフロン管
【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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