(57)【要約】　　　（修正有）【課題】透明ガラス体の端部におけるＪ倍率の変動を小さく、長手方向で安定した特性がえられる光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供する。【解決手段】コア部を含むガラスロッド１２に接続されているダミーロッド１１のガラスロッドとの境界近傍における粘度を、ガラスロッドの溶融開始温度における該ガラスロッドの粘度よりも大きいか等しく、かつ、純ＳｉＯ２の粘度よりも小さくしてガラスロッドの粘度に近付け、さらにダミーロッドの径をガラスロッドの径よりも小さく形成することにより、透明ガラス化処理において加熱したガラス微粒子が収縮する際に、粘度の差により収縮応力がガラスロッドに集中するのを防止することができ、端部のガラスロッドの径が定常部のガラスロッドの径よりも大きくなる現象が抑制されるため、端部のＪ倍率変動が小さくなり、長手方向で、安定した特性の光ファイバ用ガラス母材１０を製造することができる。【選択図】　　　　図１
2004115301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部にダミーロッドが接続されているコアを含むガラスロッドの周りに、ガラス微粒子堆積体を堆積し、透明ガラス化する光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、
前記ダミーロッドの径がガラスロッドの径よりも小さく、かつ前記ガラスロッドの溶融開始温度における、前記ダミーロッドとガラスロッドとの境界近傍におけるダミーロッドの粘度が前記ガラスロッドの粘度よりも大きいか等しく、かつ純石英の粘度よりも小さいことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
両端部にダミーロッドが接続されているコアを含むガラスロッドの周りに、ガラス微粒子堆積体を堆積し、透明ガラス化する光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、
前記ダミーロッドに作用する収縮応力が、純石英に作用する収縮応力よりも小さくなるようにしたことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
前記ダミーロッドの外径が前記ガラスロッドの外径の２分の１よりも大きく、ガラスロッドの径よりも細いことを特徴とする請求項１に記載した光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信で使用される光ファイバを製造するための光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信に使用される光ファイバを作成するための光ファイバ用ガラス母材の製造方法としては、例えばＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付法）やＯＶＤ法（Ｏｕｔｅｒ　Ｖａｐｏｒ　ｐｈａｓｅ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：外付け法）等の気相合成法が知られている。
【０００３】
このような気相合成法においては、バーナにより酸水素火炎を生じさせてその中にガラスの原料ガスを送り込み、加水分解反応によってガラス微粒子堆積体（すす体）を生成し、これを回転するコア部を含むガラスロッドに堆積させる。このガラス微粒子の堆積によって形成されたガラス微粒子堆積体（プリフォーム）の成長に応じてコア部を含むガラスロッドを引き上げることにより、光ファイバの原料となる円柱状のガラス微粒子堆積体を合成する。そして、このガラス微粒子堆積体を加熱することにより透明ガラス化処理を行う。
【０００４】
ところで、ガラス微粒子堆積体を形成する際、端部は、バーナの停止時点近傍ではガスの供給量や温度が不安定になりやすく、組成にばらつきが生じ易い上、外径を制御しにくい。このため端部は非有効領域として、コア部を含むガラスロッドごと廃棄しなければならないことになる。そこで、コア部を含むガラスロッドの周囲にクラッドを形成するためのすす付けを行う際には、コスト低減のため、両端部の非有効領域となる部分には、ダミーロッドと呼ばれる純度の低い母材を接続している。そして、その周りにもクラッド（ジャケット）層を合成することにより、コア部を含むガラスロッドの端部まで有効に利用できるようにするという方法がとられることが多い。すなわち、通常はコア部を含むガラスロッドの両端にダミーロッドを融着したものをガラスロッド（出発ロッド）として用いている。（特許文献１参照）なおここで出発ロッドとしては、コア部を含むガラスロッドのみならず、コア部を含むガラスロッドのまわりにクラッド層を形成したものであってもよい。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３３５３３８号公報
第４欄［００１１］、図１など
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した気相合成法により合成したガラス微粒子堆積体を焼結して透明ガラス体を作成する場合に、透明ガラス体の有効部（図１参照）の上下両端部における倍率（Ｊ倍率）が、上下両端部の間の定常部と比較して小さくなるという問題がある。
すなわち、焼結温度における、ダミーロッド３０の粘度がコア部を含むガラスロッド３１の粘度よりも高く固いため、ガラス微粒子を焼結して透明ガラス体３２を製造する工程（焼結工程）においてガラス微粒子が収縮する際に、図４に示すように、粘度の低いコア部を含むガラスロッド３１の端部３１ａに収縮応力が集中的にかかる。このため、コア部を含むガラスロッド３１の端部３１ａはコア部を含むガラスロッド定常部３１ｂと比較して、より縦方向に縮み易いので、焼結後の端部３１ａの径は定常部３１ｂの径と比較して太くなるからである。
【０００７】
また、図５に示すように、コア部を含むガラスロッド３１の端部３１ａのロッド径をＤａ、定常部３１ｂのロッド径をＤｂ、透明ガラス体３２の外径をＤｃとすると、Ｊ倍率はＪ＝Ｄｃ／Ｄａ（またはＤｃ／Ｄｂ）となる。
従って、コア部を含むガラスロッド３１の端部３１ａの径Ｄａが定常部３１ｂの径Ｄｂよりも大きくなるためＪ倍率は端部３１ａの方が小さくなり、Ｊ倍率が変動する。この場合、ファイバ化したときに長手方向での特性変化が生じるおそれがあり、特に変動が大きいときには、特性不良に至る場合もある。
【０００８】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、透明ガラス体の端部におけるＪ倍率の変動を小さくして安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することのできる光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、バーナにより酸水素火炎を生じさせてその中にガラスの原料ガスを送り込み、加水分解反応によってガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子を端部にダミーロッドが接続されているコアを含むガラスロッドに堆積させてガラス微粒子堆積体を形成した後、このガラス微粒子堆積体を加熱することにより透明ガラス化処理する気相合成法による光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記ダミーロッドと前記ガラスロッドとの境界近傍におけるダミーロッドの粘度を、前記ダミーロッドの径がガラスロッドの径よりも小さく、かつ前記ガラスロッドの溶融開始温度における、前記ダミーロッドとガラスロッドとの境界近傍におけるダミーロッドの粘度が前記ガラスロッドの粘度よりも大きいか等しく、かつ純石英の粘度よりも小さいことを特徴としている。
【００１０】
ここで、気相合成法としては、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法などがあり、端部にダミーロッドが接続されているコア部を含むガラスロッドに、加水分解反応によって生じたガラス微粒子を堆積させる。また、焼結温度は１４００℃から１７００℃程度である。ここで粘度はコア部を含むガラスロッドの溶融開始温度での粘度をさすものとする。従ってこの粘度はガラスロッドのもっとも粘度の大きい領域における粘度に相当する。
【００１１】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材の製造方法においては、コア部を含むガラスロッドに接続されているダミーロッドのガラスロッドとの境界近傍における粘度を、コア部を含むガラスロッドの粘度よりも大きいか等しく、且つ純石英（ＳｉＯ２）の粘度よりも小さくしてコア部を含むガラスロッドの粘度に近付け、更にダミーロッドの径をコア部を含むガラスロッドの径よりも小さく形成しておくようにしたので、透明ガラス化処理において加熱したガラス微粒子が収縮する際に、粘度の差により収縮応力がコア部を含むガラスロッドに集中するのを低減することができることになる。
【００１２】
従って、この光ファイバ用ガラス母材の製造方法においては、透明ガラス化処理において加熱したガラス微粒子の収縮応力が粘度の低いコア部を含むガラスロッドに集中することにより、相対的に端部のガラスロッド径が定常部のガラスロッド径よりも大きくなるためＪ倍率が小さくなり、長手方向での特性変化が生じるおそれがあるという従来の問題を解消して、安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができることになる。
ここで粘度が小さすぎると出発ロッドの端部は定常部と比較して収縮せず、端部のロッド径は定常部と比較して逆に小さくなってしまう。
【００１３】
また、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前記ダミーロッドに作用する収縮応力が、純ＳｉＯ２に作用する収縮応力よりも小さくなるようにしたことを特徴としている。
【００１４】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材の製造方法においては、透明ガラス化処理においてガラス微粒子を加熱した際にダミーロッドに作用する収縮応力が、純ＳｉＯ２に作用する収縮応力よりも小さくなるようにしたので、ダミーロッドに作用する収縮応力が小さくなり、コア部を含むガラスロッドの端部および定常部におけるＪ倍率の変動を小さくすることができ、長手方向での特性変化を防止して安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【００１５】
また、望ましくは上記方法において、ダミーロッドの径がガラスロッドの径の半分よりも大きく、ガラスロッドの径よりも細いことを特徴としている。ここでダミーロッドの径はガラスロッドの径よりも細すぎると収縮はし易くなるが、後工程でダミーロッドを把持する際に割れ易いあるいは折れやすいというような問題があるため、ダミーロッドの径はガラスロッド径の半分＜ダミーロッド径＜ガラスロッド径とした。
【００１６】
このように構成された光ファイバ用ガラス母材の製造方法においては、ダミーロッドの外径を、コア部を含むガラスロッドの外径の２分の１からガラスロッドの外径の間の値となるようにしているため、出発ロッドに作用する透明ガラス化処理におけるガラス微粒子の収縮応力は小さくなり、出発ロッドの端部および定常部におけるＪ倍率の変動を小さくし、長手方向での特性変化を防止して安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【００１７】
ここでダミーロッドの外径が、コア部を含むガラスロッドの外径の２分の１に未たないと収縮はし易くなるが、後工程でダミーロッドを把持するときに割れやすいという問題がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、既に図４乃至図５において説明した部材等については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態である光ファイバ用ガラス母材１０の製造方法ではガラスの原料ガスを加水分解してガラス微粒子を生成し、このガラス微粒子を、端部に石英からなるダミーロッド１１が接続されており、且つＧｅドープされた石英からなるコア部を含むガラスロッド１２に堆積させてガラス微粒子堆積体１３を形成した後、このガラス微粒子堆積体１３を加熱することにより透明ガラス化処理して光ファイバ用ガラス母材１０を製造する。
【００２０】
このとき、ダミーロッド１１とコア部を含むガラスロッド１２との境界近傍であるガラス微粒子堆積体１３の端部１３ａにおいて、ダミーロッド１１にコア部を含むガラスロッド１２と同じものを使用したり、あるいはＯＨ等のドーパント濃度の高いものを使用することによりダミーロッド１１の粘度を下げてコア部を含むガラスロッド１２の粘度に近づけ、前記コア部を含むガラスロッドの溶融開始温度におけるコア部を含むガラスロッド１２の粘度よりも大きいか等しくし、かつ純ＳｉＯ２の粘度よりも小さい粘度となるようにしている。いずれの場合も通常コア部を含むガラスロッド径３３〜３５φに対してこれより細いダミーロッドを使用している。この例では出発ロッド（ガラスロッド）として両端にダミーロッドを取付けたコア部を含むガラスロッドの外側にクラッド層を形成するものである。
【００２１】
ここで、図３（ａ）乃至（ｃ）に工程説明図を示す。すなわち、図３（ａ）は堆積までの状態を示し、ダミーロッド１１の径は、コア部を含むガラスロッド１２の径にくらべて小さくなっている。また、図３（ｂ）はこのコア部を含むガラスロッド１２の周りにガラス微粒子堆積体１３を堆積した状態を示す。この状態で、焼結されるが、焼結後のダミーロッドとガラスロッドとの境界近傍の状態を図３（ｃ）に示す。
【００２２】
なお、ＧｅがドープされたＳＭ用コア（ΔＮが０．３５％，コア／クラッド比４．５）を出発ロッド（〜３３ｍｍφ）としたときに、ダミーロッドとしてＯＨ濃度が２００ｐｐｍである３２ｍｍφのロッドを使用してガラス微粒子堆積体を形成しこれを透明化および焼結したところ、図２に示すように、端部でのＪ倍率変動を抑制することができた。
【００２３】
すなわち、白丸はダミーロッドとして純ＳｉＯ２（実際には一般に市販されている、電気溶融法で合成したＯＨ濃度〜５ｐｐｍのもの）を使用したときを示す。また黒丸はダミーロッドとしてＯＨ濃度が２００ｐｐｍである３２ｍｍφのロッドを使用した場合のＪ倍率変動を示す。さらに×はダミーロッドとして径３０ｍｍφのＳＭ用コアを用いた場合の上端及び下端でのＪ倍率を示す。これらの比較からも、ダミーロッドの粘度を小さくして細径化したとき、Ｊ倍率変動を抑制することができることがわかる。
また、いずれの場合も実際に線引きした後のファイバ特性は端部と定常部で差が見られないことを確認した。
【００２４】
このように、前述した光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、ダミーロッド１１とコア部を含むガラスロッド１２との境界近傍におけるダミーロッド１１の粘度は、コア部を含むガラスロッド１２の粘度よりも大きいが純ＳｉＯ２の粘度よりも小さく、コア部を含むガラスロッド１２の粘度に近いものとされたため、ガラス微粒子堆積体１３の透明ガラス化（焼結工程）において収縮する際に、収縮応力が粘度の低いコア部を含むガラスロッド１２に集中的にかかるのを回避することが可能になる。
【００２５】
このため、図２および図３（ｃ）に示すように、ガラス微粒子堆積体１３の端部１３ａにおけるＪ倍率が定常部１３ｂにおけるＪ倍率に近づいて一定となり、長手方向に安定した特性を確保することができる。すなわちコア部を含むガラスロッド１２の端部のロッド径をＤａ、定常部のロッド径をＤｂ、透明ガラス体の外径をＤｃとすると、Ｊ倍率：Ｄｃ／ＤａはＤｃ／Ｄｂにほぼ等しくなっている。
【００２６】
なお、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
また前記実施の形態ではクラッド層付きのコア部を含むガラスロッドに更にクラッド層を形成する場合について説明したが、ガラスロッドとしてコアロッドを用い、コアロッドにクラッド層を形成する場合にも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、コア部を含むガラスロッドに接続されているダミーロッドのガラスロッドとの境界近傍における粘度を、このガラスロッドの溶融開始温度におけるこのガラスロッドの粘度よりも大きいか等しく、且つ純ＳｉＯ２の粘度よりも小さくしてガラスロッドの粘度に近付け、かつダミーロッドの径をガラスロッドの径よりも小さくしたので、透明ガラス化処理におけるガラス微粒子の収縮応力が粘度の低いガラスロッドに集中するのを防止して、長手方向の特性変化を回避し安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【００２８】
また、本発明にかかる光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、透明ガラス化処理においてダミーロッドに作用するガラス微粒子の収縮応力を、ダミーロッドとして純ＳｉＯ２を使用した場合よりも小さくなるようにしたので、端部および定常部におけるＪ倍率の変動を小さくすることができ、長手方向での特性変化を回避して安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【００２９】
また、本発明にかかる光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、コア部を含むガラスロッドの外径がダミーロッドの外径よりも大きいため、ガラスロッドに作用する透明ガラス化処理におけるガラス微粒子の収縮応力が小さくなり、端部および定常部におけるＪ倍率の変動を小さくして、長手方向での特性変化を回避し安定した特性の光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法の効果を示す図表である。
【図３】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造工程を示す説明図である。
【図４】従来の透明ガラス化処理におけるガラス微粒子の収縮応力を示す説明図である。
【図５】従来の透明ガラス化処理におけるガラス微粒子の収縮によるダミーロッドとコア部を含むガラスロッドの径の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　光ファイバ用ガラス母材
１１　ダミーロッド
１２　コア部を含むガラスロッド
１３　ガラス微粒子堆積体
【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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