(57)【要約】【課題】容易に一定の品質の光ファイバ母材を製造することのできる光ファイバ母材の製造方法およびその装置を提供する。【解決手段】石英ガラスパイプ１１から光ファイバ母材２０を製造する際に、内圧計測手段Ｐ１、Ｐ２により石英ガラスパイプ１１の内圧を計測し、予め経験的に得られている石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔと最適な内圧との関係に基づいて、石英ガラスパイプ１１の内圧が最適な内圧となるように制御部１４が内圧調整手段１５，１６を制御するので、容易に内圧を最適値に設定することができる。これにより、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材２０を容易に製造することができることになる。【選択図】        図１
2004224588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスパイプを外側から加熱処理する工程を有し、前記工程において、前記石英ガラスパイプの肉厚に応じて前記石英ガラスパイプの内圧を所定の値と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】
前記石英ガラスパイプの肉厚を計測し、前記内圧の所定値を自動的に設定することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記石英ガラスパイプ内に層状にガラスを複数層堆積させ、各層を形成する際には、前記各層を堆積する直前の肉厚を算出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。
【請求項４】
石英ガラスパイプの外側を加熱処理する加熱手段と、前記石英ガラスパイプの内圧を計測する内圧計測手段と、前記石英ガラスパイプの内圧を調整する内圧調整手段と、前記内圧調整手段を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、予め入力されている前記石英ガラスの肉厚に基づいて、所定の内圧を設定し、前記内圧計測手段からの内圧が設定された前記所定の内圧と一致するように前記内圧調整手段を調整することを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コラプス法およびＭＣＶＤ法における圧力制御方法に特徴を有する光ファイバ母材の製造方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光ファイバ母材の製造方法としてロッドインコラプス法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ロッドインコラプス法は、コアとなるガラスをロッド状に成形し、クラッドとなる石英ガラスをパイプ状に成形して、ロッドをパイプの内部に挿入した後、加熱しながら真空引きしてコアとパイプとの間の空隙を融着して光ファイバ母材を製造するものである。
また、光ファイバ母材の製造方法としてＭＣＶＤ法も知られている（例えば、特許文献２参照）。
ＭＣＶＤ法は、出発管として石英管を用い、石英管を中心軸周りに回転させながら、石英管端部から石英管の内部に酸素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム等のガラス原料ガスを供給し、同時に石英管の外側からバーナー等の熱源で加熱して、気相酸化反応を起こして石英管の内壁にガラスを生成・堆積させるものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０８３７号公報（第５、６頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−３２７３６０号公報（第３、４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロッドインコラプス法においては、ロッドと石英ガラスパイプとの間の圧力によって空気が混入したり形状が不均一になったりするため、圧力状態が製造される光ファイバ母材の品質に大きくかかわる。また、ＭＣＶＤ法においても、出発管である石英ガラスパイプの内部圧力によってはガラスが不均一に堆積して光ファイバ母材の品質を落とす場合があり、圧力の制御が光ファイバ母材の製造方法において重要な要素となっている。
【０００５】
しかしながら、実際の製造においては、前述した圧力制御は主に作業者の経験に頼っている場合が多く、熟練者が製造した光ファイバ母材と経験が浅い者が製造した光ファイバ母材との間には品質に差が生じ、一定の品質の光ファイバ母材を製造することが困難であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に一定の品質の光ファイバ母材を製造することのできる光ファイバ母材の製造方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
【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、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、請求項１に記載したように、石英ガラスパイプを外側から加熱処理する工程を有し、前記工程において、前記石英ガラスパイプの肉厚に応じて前記石英ガラスパイプの内圧を所定の値とすることを特徴としている。
【０００８】
ここで、光ファイバ母材の製造方法としては、石英ガラスパイプの内部にガラスロッドを挿入し、加熱処理により一体化させるロッドインコラプス法、および石英ガラスパイプの内部に原料ガスを供給し、加熱処理によりパイプ内部にガラスを堆積させるＭＣＶＤ法がある。
【０００９】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、石英ガラスパイプから光ファイバ母材を製造する際に、経験的に得られている石英ガラスパイプの肉厚と最適な内圧との関係の基づき、肉厚の変化に対応して内圧を調整しながら光ファイバ母材の製造を行うので、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材を容易に製造することができることになる。
【００１０】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、請求項２に記載したように、請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記石英ガラスパイプの肉厚を計測し、前記内圧の所定値を自動的に設定することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、製造工程における石英ガラスパイプの肉厚を自動的に計測するので、肉厚と最適な内圧との関係に基づいて光ファイバ母材の製造を行うことができる。
【００１２】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、請求項３に記載したように、請求項１または２記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記石英ガラスパイプ内に層状にガラスを複数層堆積させ、各層を形成する際には、前記各層を堆積する直前の肉厚を算出することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、石英ガラスパイプ内に層状にガラスを複数層堆積させて各層を形成する際には、堆積する前の肉厚を計測し、この計測値に基づいて内圧を調整する。
【００１４】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造装置は、請求項４に記載したように、石英ガラスパイプの外側を加熱処理する加熱手段と、前記石英ガラスパイプの内圧を計測する内圧計測手段と、前記石英ガラスパイプの内圧を調整する内圧調整手段と、前記内圧調整手段を制御する制御部とを有し、前記制御部は、予め入力されている前記石英ガラスの肉厚に基づいて、所定の内圧を設定し、前記内圧計測手段からの内圧が設定された前記所定の内圧と一致するように前記内圧調整手段を調整することを特徴としている。
【００１５】
ここで、光ファイバ母材の製造装置としては、石英ガラスパイプの内部にガラスロッドを挿入し、加熱処理により一体化させるロッドインコラプス法によるものや、石英ガラスパイプの内部に原料ガスを供給し、加熱処理によりパイプ内部にガラスを堆積させるＭＣＶＤ法によるものがある。
【００１６】
このように構成された光ファイバ母材の製造装置においては、石英ガラスパイプから光ファイバ母材を製造する際に、肉厚計測手段により石英ガラスパイプの肉厚を計測し、予め経験的に得られている石英ガラスパイプの肉厚と最適な内圧との関係に基づいて、石英ガラスパイプの内圧が最適な値となるように制御部が内圧調整手段を制御するので、容易に内圧を最適値に設定することができる。これにより、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材を容易に製造することができることになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法およびその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造装置の構成図である。
【００１８】
図１に示すように、この光ファイバ母材の製造装置１０では、出発管である石英ガラスパイプ１１の外側を加熱するバーナーや加熱炉等の加熱手段１２を有しており、石英ガラスパイプ１１を軸回りに回転させると共に加熱手段１２を軸方向へ往復移動させながら石英ガラスパイプ１１の外側を均一に加熱する。なお、加熱手段１２の上流側には肉厚計測手段１３が設けられており、石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔを計測して制御部１４に計測値をフィードバックするようになっている。また、石英ガラスパイプ１１の入口側および出口側にはそれぞれ圧力計Ｐ１、Ｐ２が設けられており、各々入口側と出口側の圧力を自動的に計測するようになっている。圧力計Ｐ１、Ｐ２によって計測された圧力は、制御部１４にフィードバックされる。
【００１９】
なお、石英ガラスパイプ１１には上流側からＳｉＣｌ４のようなプロセスガスが供給されており、下流側に設けられている内圧調整手段である圧力調整弁１５の調整により、排出されるガスの量を調整して石英ガラスパイプ１１の内圧を調整するようになっている。さらに、石英ガラスパイプ１１の下流側に合流する内圧調整手段であるＭＦＣ１６が設けられており、下流側の圧力計Ｐ２の計測値が低すぎると制御部１４が判断した場合には、制御部１４の制御によりＭＦＣ１６からＮ２のようなガスを送り込んで内圧を上げるようにする。なお、ＭＦＣ１６の下流側にはバッファタンク１７が設けられており、ＭＦＣ１６から圧力調整のためのガスを供給した際に内圧が振動するいわゆる圧力ハンチングが生じるのを抑制するようにしている。
【００２０】
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について説明する。図２には制御部１４における制御の流れを示してある。
まず、負荷する石英ガラスパイプ１１の外径Ｄ１、内径Ｄ２を入力し、外形Ｄ１および内径Ｄ２から算出された肉厚ｔ、あるいは入力された肉厚ｔから最適な内圧を設定し（ステップＳ１）、これに基づいて制御対象である石英ガラスパイプ１１の内圧の圧力調整を行う（ステップＳ２）。このとき、随時内圧を検出して（ステップＳ３）、フィードバックして内圧が設定値と一致するようにする。ここで、これまでの光ファイバ母材の製造における石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔとパイプ内部の内圧との関係を記録してみると、一定の関係があることが分かった。このため、肉厚ｔを検出し（ステップＳ４）、経験的に得られている石英ガラスパイプの肉厚ｔと最適な内圧との関係に基づいて、制御部１４が補正値を算出し（ステップＳ５）、内圧調整手段である圧力調整弁１５およびＭＦＣ１６を制御して石英ガラスパイプ１１の内圧を最適値に設定する。
【００２１】
なお、石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔは、肉厚計測手段１３により自動的に計測されて制御部１４にフィードバックされようにするのがよい。制御部１４は、図３（Ａ）に示すように、送られてきた肉厚ｔの値に対する設定内圧を求め、実際の内圧が設定内圧と一致するように圧力調整弁１５を制御する。すなわち、設定内圧が高くなると、圧力調整弁１５を閉じると共に、図３（Ｂ）に示すように、ＭＦＣ１６からのガスの供給量を多くして石英ガラスパイプ１１の内部から排出されるガスの量を減少させて内圧を上げるようにする。
【００２２】
なお、ＭＦＣ１６と石英ガラスパイプ１１との間にはバッファタンク１７が設けられており、図３（Ｃ）に示すような、ＭＦＣ１６から供給されるガスによって石英ガラスパイプ１１の内圧が振動するハンチングを抑えて、図３（Ｄ）に示すように内圧の変化をなめらかにする。
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法およびその装置では、石英ガラスパイプ１１から光ファイバ母材２０を製造する際に、第１の圧力計Ｐ１により石英ガラスパイプ１１の入口側の圧力を計測し、あるいは、第２の圧力計Ｐ２により石英ガラスパイプ１１の出口側の圧力を計測して内圧を得、経験的に得られている石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔと最適な内圧との関係に基づいて、制御部１４が内圧調整手段である圧力調整弁１５やＭＦＣ１６を制御するので、内圧を最適値に設定することができる。これにより、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材２０を容易に製造することができることになる。
【００２４】
【実施例】
次に、具体的な第１実施例について説明する。図４にはロッドインコラプス法による光ファイバ母材の製造方法が示されている。なお、すでに前述した部位と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。
すなわち、外径Ｄ１、内径Ｄ２、肉厚ｔの石英ガラスパイプ１１の内部に、外径ｄのコアロッド３１を挿入し、加熱手段としての酸水素バーナー３２により加熱処理して両者を密着させる。加熱手段は、抵抗加熱炉、誘導加熱炉を用いても構わない。このとき、石英ガラスパイプ１１の内部にはＯ２、Ｎ２、Ｃｌ２等のプロセスガス３３が所定圧力で供給されている。
なお、光ファイバ母材２０では、有効部２０ａを挟んで前端部分および後端部分には、製品として用いられない非有効部２０ｂ、２０ｂが発生する。
【００２５】
図５には、経験的に得られている石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔと内圧との関係が示されている。この関係は制御部１４に記憶されており、外径Ｄ１および内径Ｄ２を入力すると、制御部１４が最適な設定内圧を決定する。あるいは、肉厚ｔを入力するか計測するようにしてもよい。そして、第１の圧力計Ｐ１により計測された圧力が決定された設定内圧と異なる場合には、制御部１４は内圧が設定内圧と一致するように圧力調整手段を制御する。例えば、圧力調整手段として図示しない排出装置によって、石英ガラスパイプ１１に供給されるプロセスガス３３を途中から排出して内圧を下げることができる。
なお、図５に示した肉厚ｔと内圧との関係は一例であり、両者の関係が常に１次的（直線的）となることを意味するものではない。
【００２６】
以上説明したように、石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔと内圧との関係から、最適な設定内圧を決定し、内圧が設定内圧と一致するように制御部１４が制御するので、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材２０を容易に製造することができることになる。
【００２７】
【実施例】
次に、具体的な第２実施例について説明する。図６にはＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法が示されている。なお、すでに前述した部位と共通する部位には同じ符号を付して、重複する説明は省略することとする。
すなわち、外径Ｄ３、内径Ｄ４、肉厚ｔの石英ガラスパイプ１１の内部に、Ｏ２、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４等のプロセスガス３３を送り込むと共に、加熱手段としての酸水素バーナー３２を前後に往復移動（トラバース）させて加熱処理することにより、石英ガラスパイプ１１の内部にガラス３４を堆積させる。加熱手段は、抵抗加熱炉、誘導加熱炉を用いても構わない。
【００２８】
図７には、このとき内圧計測手段である第１の圧力計Ｐ１または第２の圧力計Ｐ２により測定される内圧の変化の例が示されている。なお、トラバース回数に応じて石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔは徐々に変化しており、各層堆積時の肉厚ｔは肉厚計測手段１３によって随時計測されている。すなわち、トラバース回数が増すに従って肉厚ｔが増加するため、内圧を徐々に上げている。
【００２９】
経験的に得られている石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔと内圧との関係は、第１実施形態と同様に、図５に示すような関係がある。この関係は制御部１４に記憶されており、肉厚計測手段１３により測定された肉厚ｔに応じて最適な内圧を決定する。そして、内圧測定手段である第１の圧力計Ｐ１または第２の圧力計Ｐ２により計測された圧力が決定された設定内圧と異なる場合には、制御部１４は内圧が設定内圧と一致するように圧力調整手段であるＭＦＣ１６や圧力調整弁１５を制御する。
【００３０】
以上説明したように、石英ガラスパイプ１１の肉厚ｔは変化するので随時計測し、予め得られている肉厚ｔと最適な内圧との関係に基づき、制御部１４が計測された肉厚ｔに対する最適な設定内圧を決定し、内圧が設定内圧と一致するように内圧調整手段を制御するので、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材２０を容易に製造することができることになる。
【００３１】
なお、本発明の光ファイバ母材の製造方法およびその装置は、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。
【００３２】
【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母材の製造方法によれば、請求項１に記載したように、石英ガラスパイプから光ファイバ母材を製造する際に、経験的に得られている石英ガラスパイプの肉厚と最適な内圧との関係の基づき、肉厚の変化に対応して内圧を調整しながら光ファイバ母材の製造を行うので、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材を容易に製造することができることになる。
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造装置によれば、請求項４に記載したように、石英ガラスパイプから光ファイバ母材を製造する際に、肉厚計測手段により石英ガラスパイプの肉厚を計測し、経験的に得られている石英ガラスパイプの肉厚ｔと最適な内圧との関係に基づいて、制御部が内圧調整手段を制御するので、内圧を最適値に設定することができる。これにより、経験の浅い作業者でも熟練者と同様に品質の高い光ファイバ母材を容易に製造することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法およびその装置の実施形態を示す構成図である。
【図２】制御部における制御の流れを示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は設定内圧の変化を示すグラフ、（Ｂ）はＭＦＣの流量の変化を示すグラフ、（Ｃ）は内圧の測定値、（Ｄ）はバッファタンクを設けた場合の内圧の測定値を示すグラフである。
【図４】第１実施例を示す構成図である。
【図５】肉厚と内圧の関係を示すグラフである。
【図６】第２実施例を示す構成図である。
【図７】トラバース回数に応じた内圧の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  光ファイバ母材の製造装置
１１  石英ガラスパイプ
１３  肉厚計測手段
１４  制御部
１５  圧力調整弁（内圧調整手段）
１６  ＭＦＣ（内圧調整手段）
２０  光ファイバ母材
Ｐ１、Ｐ２  圧力計（内圧計測手段）
【図１】
2004224588.tif 000003
【図２】
2004224588.tif 000004
【図３】
2004224588.tif 000005
【図４】
2004224588.tif 000006
【図５】
2004224588.tif 000007
【図６】
2004224588.tif 000008
【図７】
2004224588.tif 000009