(57)【要約】【課題】第１石英ガラス母材に開口部を形成し、第２石英ガラス母材を挿入し、線引きする光ファイバの製造方法において、線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生回数を減らすことができる光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材を形成するときに、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成し（ＳＴ２）、開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理（ＳＴ３）を行って内壁面の最大の表面粗さを０．６〜２μｍとし、研削した削りカスを洗浄（ＳＴ４）し、開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理（ＳＴ５）を行って内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下とし、第１石英ガラス母材を硝酸および硫酸の混合液で洗浄し（ＳＴ６）、開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する。【選択図】　　図２
2004051455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ母材を形成する工程が、
光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、
前記開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行う工程と、
前記開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行う工程と、
前記第１石英ガラス母材を硝酸および硫酸の混合液で洗浄する工程と、
前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程と
を含む
光ファイバの製造方法。
【請求項２】
光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ母材を形成する工程が、
光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、
前記開口部の内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下に仕上げる工程と、
前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程と
を含む
光ファイバの製造方法。
【請求項３】
光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ母材を形成する工程が、
光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、
前記開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行い、前記内壁面の最大の表面粗さを０．６〜２μｍとする工程と、
前記開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行い、前記内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下とする工程と、
前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程と
を含む
光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記第２石英ガラス母材が、コア部を含む石英ガラス母材または応力付与母材である
請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記研磨処理あるいはポリッシュ処理における研磨剤あるいはポリッシュ剤としてコロイダルシリカを用いる
請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記研磨処理あるいはポリッシュ処理において、樹脂製ブラシもしくは樹脂製パッドを前記開口部の内壁面にあて、回転させながら前記開口部の長手方向に往復駆動させる
請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記研削処理あるいはラップ処理を行う工程と、前記研磨処理あるいはポリッシュ処理を行う工程とを、異なる装置で行う
請求項１〜６のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程の後に、前記第１石英ガラス母材および前記第２石英ガラス母材を一体化する工程をさらに有する
請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項９】
前記第１石英ガラス母材の外層に外層用石英ガラス層をさらに追加して、光ファイバ母材とする
請求項１〜７のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用石英ガラス母材に開口部を形成してコア部を含む石英ガラス母材または応力付与母材を挿入して光ファイバ母材とし、線引きして光ファイバを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインターネットの普及により伝送される情報量が飛躍的に増大しており、この増大する情報量に対応するために、光ファイバの伝送容量を増大することができるＷＤＭ（波長分割多重）伝送が行われるようになっている。
上記のＷＤＭ伝送においては、複雑な屈折率プロファイルを持った光ファイバや、ＰＡＮＤＡファイバなどの偏波保持ファイバが必要となっている。
これらの光ファイバは、プロファイルや製造方法が複雑であるために歩留りや生産性が低く、需要に対応するためには歩留り向上や工程の簡略化などの生産性の向上の検討が不可欠となっている。
【０００３】
上記の光ファイバの一般的な製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ　ａｘｉａｌ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＯＶＤ（ｏｕｔｓｉｄｅ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法でスート（ガラス微粒子）を堆積させて多孔質のスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経てガラスロッドとし、あるいはＭＣＶＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって直接ガラスロッドを形成し、ジャケット管を用いてクラッド部をジャケットし、あるいは、得られたガラスロッドの外周部にＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、脱水および焼結などを経て光ファイバ母材（プリフォーム）とし、その先端から線引して光ファイバとする。
【０００４】
上記の一般的な製造方法に対して、工程の簡略化と製造コスト削減のために、ＶＡＤ法またはＭＣＶＤ法などの肉付け法やＯＶＤ法などで作製された光ファイバ用石英ガラス母材の長手方向に開口部を形成して、その中に別途作製した石英ガラス母材を挿入し、一体化して最終的な母材とするか、または前記母材の外層に外層石英ガラス母材を設けて最終母材とし、線引きを行って光ファイバを製造する方法が開発されている。
【０００５】
例えば、光ファイバのコアとなる部分を含むガラス母材を挿入する場合には、上記の各種の方法により肉厚に作製した透明な石英ガラス母材の中心に開口部を形成して、その中に別途作製したコア部となるガラス母材、コアとクラッドを有するガラス母材あるいはさらに複雑な屈折率分布を持つコア部を有するガラス母材を挿入し、一体化して最終母材とし、線引きするか、得られた母材を中間母材としてさらにその外層にクラッド層を設けて最終母材とし、線引きを行って光ファイバを製造する。
【０００６】
偏波保持ファイバを製造する場合には、上記の各種の方法により作製した中心にコア部を有する石英ガラス母材に、コア部を挟んだ所定の位置２箇所に所定の開口径の開口部を形成する。その中に別途作製したボロンあるいはボロンとゲルマニウムをドープした応力付与母材を挿入し、一体化して最終母材とし、線引きを行って、コアの断面に一方向に応力を作用させて定偏波化させた光ファイバを製造する。
【０００７】
上記のような所定の位置に開口部が形成された石英ガラス母材を作製する工程は、例えば図１７に示すフローチャートに従って行われる。
即ち、ＶＡＤ法などの種々の方法によりスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経て石英ガラス母材として所定の長さで切断し（ＳＴ１１）、円柱状のガラス母材の所定の位置に所定の開口径の開口部を形成する（ＳＴ１２）。開口部の形成には、例えば砥粒として＃１００〜＃２００のダイヤモンドが先端に付けられているコアドリルを用いて行う。
次に、開口部の内壁面の研削処理またはラップ処理を行い（ＳＴ１３）、洗浄（ＳＴ１４）した後に、開口部の内壁面の研磨処理またはポリッシュ処理を行う（ＳＴ１５）。
次に、純水により洗浄（ＳＴ１６）し、開口部の内壁面を酸水素火炎で火炎研磨処理を行い（ＳＴ１７）、開口部が形成された石英ガラス母材として仕上げられる（ＳＴ１８）。
【０００８】
一般的には、研削処理は、例えば固定砥粒によるホーニング研削を行う。また、ラップ処理としては、例えばアルミナあるいは炭化珪素などの遊離砥粒を水に分散させたラップ液を開口部内に供給しながら樹脂製ブラシまたはパッドを開口部の内壁面にあて、回転させながら開口部の長手方向に往復運動させて行う。樹脂製ブラシとしてはナイロンブラシが一般的であり、パッドとしては発泡ウレタンパッドが一般的である。ラップ工程は、例えば砥粒の番定の異なるもの（＃４００〜＃２０００の範囲のものを選定）を用いて数回（３〜５回）行う。
また、研磨処理またはポリッシュ処理は、酸化セリウムなどの遊離砥粒を水に分散させたポリッシュ液を開口部内に供給しながら樹脂製ブラシまたはパッドを開口部の内壁面にあて、回転させながら開口部の長手方向に往復運動させて行う。
【０００９】
例えば、特開平３−７５２３２号公報には、上記の開口部の形成後の内壁面の研磨方法として、ブラシとスラリーを用いる方法が開示されている。
また、特開２０００−２３９０３２号公報には、上記の開口部の形成後の内壁面の研磨方法として、形状変形可能研磨布を用いて第１のスラリーを供給し、ダイヤモンドツールによる研削傷を除去し、次に、酸化セリウムまたはコロイダルシリカなどの第２のスラリーを供給して鏡面研磨し、内壁面の最大の表面粗さを１μｍ以下、平均の表面粗さを０．１μｍ以下とする方法が開示されている。
また、特開２０００−２３９０３３号公報には、ダイヤモンドツールによる研削傷を取り除き、実質的に傷が無い鏡面に研磨加工することが開示されている。これは、研磨処理することが目的であるので、技術が何も開示されていない。また、具体的には最大の表面粗さを１μｍ以下、平均の表面粗さを０．１μｍ以下とすることが開示されている。さらにその研磨装置の構成と、研磨手段として形状変形可能な研磨布を用いることが開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の光ファイバの製造方法では、線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生に関してばらつきが大きく、２０ｋｍの線引きで発泡が３回以下とほとんど発泡しない場合もあるが、２０ｋｍの線引きで発泡が３０回以上となって良品が１／４程度しか得られない場合もあり、平均すると２０ｋｍの線引きで１０回程度の発泡となり、線引き工程における発泡によるファイバ径異常の発生回数が多いという問題があった。
これは、上記の開口部が形成された石英ガラス母材を作製する工程において、ラップ処理（ＳＴ１３）から火炎研磨処理（ＳＴ１７）までを職人が手作業で行うことが多く、機械化が図られておらず、表面粗さの管理が不十分であることが関係していると考えられる。
【００１１】
また、特開平３−７５２３２号公報や特開２０００−２３９０号公報の記載のように、機械化がなされたとしても、表面粗さの管理と洗浄方法が不十分なために光ファイバの線引き工程における発泡が増えていた。
【００１２】
本発明は上記の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明の目的は、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成し、コア部を含む石英ガラス母材または応力付与母材などの第２石英ガラス母材を挿入し、光ファイバ母材として、線引きして光ファイバを製造する方法において、線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生回数を減らすことができる光ファイバの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ母材を形成する工程が、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、前記開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行う工程と、前記開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行う工程と、前記第１石英ガラス母材を硝酸および硫酸の混合液で洗浄する工程と、前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程とを含む。
【００１４】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ母材を形成する工程が、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、前記開口部の内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下に仕上げる工程と、前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程とを含む。
【００１５】
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ母材を形成する工程が、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する工程と、前記開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行い、前記内壁面の最大の表面粗さを０．６〜２μｍとする工程と、前記開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行い、前記内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下とする工程と、前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程とを含む。
【００１６】
上記の本発明の光ファイバの製造方法は、好適には、前記第２石英ガラス母材が、コア部を含む石英ガラス母材または応力付与母材である。
また、好適には、前記研磨処理あるいはポリッシュ処理における研磨剤あるいはポリッシュ剤としてコロイダルシリカを用いる。
また、好適には、前記研磨処理あるいはポリッシュ処理において、樹脂製ブラシもしくは樹脂製パッドを前記開口部の内壁面にあて、回転させながら前記開口部の長手方向に往復駆動させる。
また、好適には、前記研削処理あるいはラップ処理を行う工程と、前記研磨処理あるいはポリッシュ処理を行う工程とを、異なる装置で行う。
また、好適には、前記開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する工程の後に、前記第１石英ガラス母材および前記第２石英ガラス母材を一体化する工程をさらに有する。
また、好適には、前記第１石英ガラス母材の外層に外層用石英ガラス層をらに追加して、光ファイバ母材とする。
【００１７】
上記の本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材を形成するときに、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成し、開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行い、開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行う。次に、第１石英ガラス母材を硝酸および硫酸の混合液で洗浄し、純水でリンスを行い、乾燥後、次に、開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する。
第１石英ガラス母材と第２石英ガラス母材の一体化などを行い、線引きして光ファイバとする。
【００１８】
また、上記の本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法であって、光ファイバ母材を形成するときに、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する。次に、開口部の内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下に仕上げる。次に、開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する。
第１石英ガラス母材と第２石英ガラス母材の一体化などを行い、線引きして光ファイバとする。
【００１９】
また、上記の本発明の光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を形成して線引きを行う光ファイバの製造方法において、光ファイバ母材を形成するときに、光ファイバ用第１石英ガラス母材に開口部を形成する。次に、開口部の内壁面の機械的な研削処理あるいはラップ処理を行い、内壁面の最大の表面粗さを０．６〜２μｍ、平均の表面粗さを０．０６〜０．２μｍとする。次に、開口部の内壁面の研磨処理あるいはポリッシュ処理を行い、内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下、平均の表面粗さを０．０５μｍ以下とする。次に、開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する。
第１石英ガラス母材と第２石英ガラス母材の一体化などを行い、線引きして光ファイバとする。
【００２０】
本発明において、最大の表面粗さおよび平均の表面粗さは、「ＪＩＳ　Ｂ０６６１」に規定された表面粗さの定義に従っている。
【００２１】
上記の本発明の光ファイバの製造方法によれば、開口部に光ファイバ用第２石英ガラス母材を挿入する前に、第１石英ガラス母材を硝酸および硫酸の混合液で洗浄し、純水または超純水でリンスすることで、研磨時に付着した不純物を除去して清浄な表面を得ることができ、発泡によるファイバ径異常の発生回数を減らし、スクリーニングの平均生存長を大幅に改善できる。
また、ポリッシュ処理後の最大の表面粗さを０．５μｍ以下と管理することでも、発泡によるファイバ径異常の発生回数を減らし、スクリーニングの平均生存長を大幅に改善できる。
さらに、ラップ処理後の最大の表面粗さを０．６〜２μｍとすることにより、ラップ処理によりできた傷を取り除くためのポリッシュ時間を短くでき、また、ラップ処理の傷を完全に除去できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００２３】
第１実施形態
本実施形態に係る光ファイバは、偏波保持ファイバの一種であるＰＡＮＤＡファイバであり、その断面図を図１に示す。
ＰＡＮＤＡファイバは、例えばゲルマニウムを含有するシリカガラスなどの高屈折率材料よりなるコア１ａと、コア１ａより屈折率が低いシリカガラスなどの材料よりなり、コア１ａの外周を被覆しているクラッド２ａとを有し、さらにクラッド２ａ中におけるコア１ａの両側に、例えばボロンまたはボロンおよびゲルマニウムを含有するシリカガラスなどのクラッド２ａよりも熱膨張係数が数倍大きい材料からなる応力付与部３ａが設けられている。
上記のクラッド２ａと応力付与部３ａとの熱膨張係数の差により、コア１ａに非対象な応力が与えられており、これによって複屈折性が増大し、光の偏波状態を安定に保って伝送するものであり、伝送特性やクロストークなどの特性において優れた特性を有する偏波保持ファイバである。
【００２４】
次に、本実施形態に係る光ファイバの製造方法について説明する。
例えばＶＡＤ法またはＭＣＶＤ法などの内付け法やＯＶＤ法などで作製した中心にコア部を有する石英ガラス母材に、コア部を挟んだ所定の位置２箇所に所定の開口径（外径が数ｍｍ〜２０ｍｍ程度）の開口部を形成し、その中に別途作製したボロンあるいはボロンとゲルマニウムをドープした応力付与母材を挿入し、線引きを行って製造する。
【００２５】
上記のような所定の位置に開口部が形成された石英ガラス母材を作製する工程は、例えば図２に示すフローチャートに従って行われる。
即ち、ＶＡＤ法などの種々の方法によりスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経て石英ガラス母材として所定の長さで切断し（ＳＴ１）、円柱状のガラス母材の所定の位置に所定の開口径の開口部を形成する（ＳＴ２）。開口部の形成には、例えば砥粒として＃１００〜＃２００のダイヤモンドが先端に付けられているコアドリルを用いて行う。
次に、開口部の内壁面の研削処理またはラップ処理を行い（ＳＴ３）、研削した削りカスを洗浄（ＳＴ４）し、開口部の内壁面の研磨処理またはポリッシュ処理を行う（ＳＴ５）。ラップ処理（ＳＴ３）後、ポリッシュ処理（ＳＴ５）後に表面粗さの穴径を測定することが好ましい。
次に、硝酸および硫酸の混合液により洗浄（ＳＴ６）し、純水あるいは超純水でリンスして乾燥させ、開口部が形成された石英ガラス母材として仕上げられる（ＳＴ７）。
【００２６】
次に、光ファイバの製造方法について各工程毎に図面を参照して説明する。
例えば、ＶＡＤ法やＯＶＤ法でスート（ガラス微粒子）を堆積させて多孔質のスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経てコアガラスロッドとし、あるいはＭＣＶＤ法によって直接コアガラスロッドを形成し、得られたコアガラスロッドの外周部にＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、脱水および焼結などを経て、図３（Ａ）の模式断面図に示すように、コア１の外周部にクラッド２が形成された光ファイバ母材Ｐを形成する。
【００２７】
以降の工程においては、上記の光ファイバ母材Ｐから所定の長さで切り出し、図３（Ｂ）および（Ｃ）に示す円柱状の第１石英ガラス母材とする。ここで、図３（Ｂ）は上面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【００２８】
次に、図４の断面図に示すように、例えばステンレスなどの金属製のパイプの一方の先端に＃１００〜２００程度の粗さのダイヤモンド砥粒を混ぜた焼結金属１２が取り付けられたコアドリル１０を用いて、円柱状の母材の所定の位置に、コアドリル１０の長手方向を回転軸として回転させながら焼結金属１２側から押圧し、超音波振動させることにより、クラッド２中におけるコア１の両側に開口部Ｈ３　を形成する。
上記の研削工程により、コア１の外周部にクラッド２が形成された円柱状の第１石英ガラス母材において、クラッド２中におけるコア１の両側に開口部Ｈ３　が形成された構成とする。
【００２９】
次に、図５の断面図に示すように、ラップ装置において開口部Ｈ３　内に、例えばアルミナあるいは炭化珪素などの遊離砥粒を水に分散したラップ液３０を供給しながら、ナイロンなどの樹脂製ブラシ２０を開口部Ｈ３　の内壁面にあて、回転させながら開口部Ｈ３　の長手方向に往復駆動させて、開口部Ｈ３　の内壁面のラップ処理を行う。図５（Ａ）は樹脂製ブラシ２０が下限の位置にあるとき、図５（Ｂ）が上限の位置にあるときをそれぞれ示している。
ラップ処理は、コアドリルの番定や状態によるが、例えば２０〜９０分の範囲で行い、この結果、最大の表面粗さが０．６〜２μｍとなるように処理する。
例えば、樹脂製ブラシ２０を５００〜３０００ｒｐｍで回転させ、開口部の長手方向に４０〜１００ｍｍ往復させて行う。樹脂製ブラシ２０は、円柱状の母材の高さよりも１００〜３００ｍｍ長いものを用いる。往復運動するときに、樹脂製ブラシ２０の一部が必ず開口部の外部へ出るようにする。例えば、樹脂製ブラシ２０が下限となる位置においては、開口部の上下から樹脂製ブラシ２０がそれぞれＬ１　＝８０〜２５０ｍｍ、Ｌ２　＝２０〜５０ｍｍはみ出しており、一方、樹脂製ブラシ２０が上限となる位置においては、開口部の上下から樹脂製ブラシ２０がそれぞれＬ１　’＝４０〜１５０ｍｍ、Ｌ２　’＝６０〜１５０ｍｍはみ出している。また、樹脂製ブラシ２０の径は開口部の径よりも例えば０．５〜３ｍｍ大きなものを選択する。
【００３０】
ラップ剤は、実験の結果、砥粒の番定が＃６００〜＃２０００、好ましくは＃８００〜＃１２００を用いると、１種類のラップ剤だけで２０〜９０分の処理で最大の表面粗さを２μｍ以下とすることができる。２０分以下では開口部を形成したときの微細なクラックを除去することができず、また、９０分以上時間をかけても粗さはほとんど変化しなくなり、最大の表面粗さを０．６μｍより小さくするのは加工に時間がかかりすぎ、生産上問題となる。
最大の表面粗さが２μｍ以下、平均の表面粗さが０．２μｍであれば、次工程のポリッシュ処理で完全に粗さを除去することができる。
上記の理由から、ラップ処理工程においては、最大の表面粗さが０．６〜２μｍとなるように処理する。
【００３１】
次に、開口部Ｈ３　内に、ポリッシュ装置において、例えば酸化セリウムあるいはコロイダルシリカなどの遊離砥粒を水に分散したポリッシュ液を供給しながら、ナイロンなどの樹脂製ブラシ２０を開口部Ｈ３　の内壁面にあて、回転させながら開口部Ｈ３　の長手方向に往復駆動させて、開口部Ｈ３　の内壁面のポリッシュ処理を行う。この工程は、図５に示すラップ処理と同様の装置により同様にして行う。
ポリッシュ処理は、例えば２０〜９０分の範囲で行う。前工程のラップ処理で表面粗さがある程度決まっているので、ほぼ一定の時間で処理を行うことができる。ポリッシュ処理の結果、最大の表面粗さが０．５μｍ以下、平均の表面粗さが０．０５μｍ程度となるように処理する。
最大の表面粗さを０．５μｍ以下にすると、発泡によるファイバ径の異常の発生回数を大きく減らすことができる。０．５μｍより大きいと、発泡によるファイバ径の異常の発生回数が多いときもあってばらついてしまい、悪いときで従来並の６〜１０回発生することがある。
【００３２】
好ましくは、ポリッシュ処理により、最大の表面粗さが０．０６〜０．３μｍとなるようにする。表面粗さをこの範囲にすることで、発泡によるファイバ径の異常の発生回数をさらに減らすことができる。０．０６μｍより小さくするのはこの方法では困難であり、また、これ以上小さくしても発泡回数や伝送ロス、消光比などの伝送特性に影響がなく、０．０６μｍより小さくするのは加工に時間がかかりすぎ、生産上問題となる。
【００３３】
ポリッシュ剤としては、例えば酸化セリウムかコロイダリシリカを用いる。
コロイダルシリカの方が沈殿しないために管理しやすく、また、水あるいはアルコールで軽く洗浄した後にアルコールに浸した状態で超音波洗浄してポリッシュ剤を洗浄する洗浄を行ったときに残りにくく、洗浄にかかる時間を短縮することができる。また、これにより線引き時の発泡によるファイバ径の異常の発生回数を減らすことができる。
酸化セリウムを用いた場合は、酸化セリウム粒子がガラス表面に食い込んでしまって超音波洗浄で除去できない場合があるので、５〜１５％のフッ酸水で数１０秒〜数分の時間洗浄し、ガラス表面を軽く削ることがよい。あまり長い時間フッ酸水につけると逆に表面が荒れてしまって逆効果となる。
【００３４】
上記の研削工程により、図６（図６（Ａ）は上面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である）に示すように、コア１の外周部にクラッド２が形成され、クラッド２中におけるコア１の両側に開口部Ｈ３　が形成された円柱状の第１石英ガラス母材に対して、硝酸と硫酸の混合液（濃度５〜５０％）４０で洗浄し、さらに純水、超純水、蒸留水などでリンスして乾燥させる。
【００３５】
次に、図７の断面図に示すように、円柱状の母材の開口部Ｈ３　の大きさに合わせて、ボロンあるいはボロンおよびゲルマニウムを含有する第２石英ガラス母材として応力付与母材３を形成する。
【００３６】
次に、図８（図８（Ａ）はガラス母材部分の断面図であり、図８（Ｂ）中のＹ−Ｙ’における断面図に相当し、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の断面と直交する方向の断面図であり、図８（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図に相当する）に示すように、コア１の外周部にクラッド２が形成された円柱状の第１石英ガラス母材に開口部Ｈ３　の一端を塞ぐように線引き用おもり５０を溶着し、さらに円柱状の母材の反対側に母材を保持するための石英パイプ５１を溶着する。線引き用おもり５０および石英パイプ５１はいずれも石英ガラスからなる。
【００３７】
次に、図９（図９（Ａ）はガラス母材部分の断面図であり、図９（Ｂ）中のＹ−Ｙ’における断面図に相当し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の断面と直交する方向の断面図であり、図９（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図に相当する）に示すように、円柱状の第１石英ガラス母材の開口部Ｈ３　に第２石英ガラス母材である応力付与母材３を挿入し、さらに石英栓５２を挿入する。開口部Ｈ３　と応力付与母材３のクリアランスは０．０５〜０．２ｍｍとし、できるだけ小さくする。石英栓５２は、円柱状の第１石英ガラス母材から部分的にはみ出す程度の大きさにする。これは、開口部Ｈ３　に挿入した応力付与母材３が溶けて石英栓５２の高さが低くなるためである。石英パイプ５１内において、石英栓５２の上に石英おもり５３を載せる。石英栓５２は線引き時に円柱状の母材と一体となる。石英おもり５３としては、高温に耐えうる材質であれば他の材料からなっていてもよい。
上記のようにして光ファイバ製造用の最終母材とし、線引きを行って、コアの断面に一方向に応力を作用させて定偏波化させた光ファイバを製造する。
【００３８】
上記の本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、線引き時の発泡によるファイバ径の異常の発生回数を減らすことができる。
上記の実施形態においては、第１石英ガラス母材の開口部に対してラップ処理およびポリッシュ処理を施しているが、その他の研削処理および研磨処理により同等の表面粗さを得て行ってもよい。
【００３９】
上記の本実施形態の光ファイバの製造方法において、第１石英ガラス母材の外層に外層用石英ガラス層をさらに追加して、光ファイバ母材とし、さらに複雑な屈折率プロファイルの光ファイバとすることもできる。
【００４０】
（実施例）
上記の本実施形態の製造方法において、第１石英ガラス母材の開口部の内壁面の最大の表面粗さを０．５μｍ以下にすると、発泡によるファイバ径の異常の発生回数を２０ｋｍ線引きして平均３回以下とすることができた。
また、さらに最大の表面粗さが０．０６〜０．３μｍとなるようにすると、発泡によるファイバ径の異常の発生回数を２０ｋｍ線引きして平均で１回以下とすることができた。
一方、上記の本実施形態の製造方法において、特開２０００−２３９０３２号公報や特開２０００−２３９０３３号公報に開示されているように第１石英ガラス母材の開口部の内壁面の最大の表面粗さを１μｍ以下、平均の表面粗さを０．１μｍ以下とするだけでは、線引き時の発泡によるファイバ径の異常の発生回数にばらつきが発生し、２０ｋｍの線引きで平均１０回の発泡によるファイバ径の異常が発生した。
また、ラップ処理およびポリッシュ処理の後、硝酸と硫酸での混合液での洗浄を行わずに純水洗浄のみを行った場合には、線引き２０ｋｍで１０回以上発泡してしまうことが頻発した。
【００４１】
第２実施形態
図１０は、本実施形態に係る光ファイバの断面図である。
例えばゲルマニウムを含有するシリカガラスなどの高屈折率材料よりなるコア４ａと、コア４ａより屈折率が低いシリカガラスなどの材料よりなり、コア４ａの外周を被覆している第１クラッド４ｂと第２クラッド５ａとを有する。
【００４２】
次に、本実施形態に係る光ファイバの製造方法について説明する。
まず、図１１の断面図に示すように、例えば、ＶＡＤ法やＯＶＤ法でスート（ガラス微粒子）を堆積させて多孔質のスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経て、光ファイバ母材を形成し、所定の長さで切り出して第２クラッド５ａとなる円柱状の第１石英ガラス母材５を形成する。
次に、第１実施形態と同様にして、ステンレスなどの金属製のパイプの一方の先端に＃１００〜２００程度の粗さのダイヤモンド砥粒を混ぜた焼結金属１２が取り付けられたコアドリル１０を用いて、円柱状の第１石英ガラス母材５の中心に数ｍｍ〜数１０ｍｍの径の開口部を形成する。
ここで、第１石英ガラス母材５の外周を研削して外径を一定してから開口部を形成すると、第１石英ガラス母材５の中心の位置を容易に精度高く決定することができる。また、これによりコア部を含む第２石英ガラス母材に対する第１石英ガラス母材の厚さを調整することもできる。
【００４３】
次に、図１２の断面図に示すように、ラップ装置において開口部Ｈ４　内に、例えばアルミナあるいは炭化珪素などの遊離砥粒を水に分散したラップ液３０を供給しながら、ナイロンなどの樹脂製ブラシ２０を開口部Ｈ４　の内壁面にあて、回転させながら開口部Ｈ４　の長手方向に往復駆動させて、開口部Ｈ４　の内壁面のラップ処理を行う。図１２（Ａ）は樹脂製ブラシ２０が下限の位置にあるとき、図１２（Ｂ）が上限の位置にあるときをそれぞれ示している。
例えば、＃１２００のアルミナの砥粒を水に分散したラップ液を用いて、開口部の径（１５ｍｍ）よりも１ｍｍ大きい１６ｍｍの径であり、第１石英ガラス母材５よりも１５０ｍｍ長い樹脂製ブラシ２０を用い、１２００ｒｐｍで回転させつつ、樹脂製ブラシ２０を開口部の長手方向に１００ｍｍのストロークで昇降させる。樹脂製ブラシ２０が下限となる位置においては、開口部の上下から樹脂製ブラシ２０がそれぞれＬ１　＝１００ｍｍ、Ｌ２　＝５０ｍｍはみ出しており、一方、樹脂製ブラシ２０が上限となる位置においては、開口部の上下から樹脂製ブラシ２０がそれぞれＬ１　’＝５０ｍｍ、Ｌ２　’＝１００ｍｍはみ出している。このようにすると、長手方向に均一なラップ処理を行うことができる。
また、ラップ速度についても、母材長より短いブラシを用いる場合より２倍以上速くすることができる。また、開口部の両端に入り口近傍だけ削れ過ぎたり、削れなかったりすることがほとんど発生しない。母材長より短いブラシを用いる場合には、しばしば削れ量の不均一が発生する。母材長より長いブラシを用い、ブラシの径を開口部の径より０．５ｍｍ以上大きくすることで、特開２０００−２３９０３２号公報や特開２０００−２３９０３３号公報で指摘されているコアドリルの研削傷を完全に取り除くことができる。この場合、研磨剤は例えば使い捨てとする。
【００４４】
上記のラップ処理においては、最大の表面粗さが０．６〜２μｍ、平均の表面粗さが０．０６〜０．２μｍとなるように処理する。好ましくは、最大の表面粗さが０．８〜１．６μｍとなるようにする。
０．６μｍより小さくするには、かかる時間の割に粗さの改善が小さく、０．６μｍの粗さは次工程のポリッシュ処理で完全に取り除くことができるので、０．６μｍより小さくする必要はない。
一方、最大の表面粗さが２μｍより大きい場合は、次工程のポリッシュ処理で時間がかかり過ぎてしまうか、場合によっては粗さが所望のレベルに到達しないことがある。
【００４５】
ブラシが新品の場合には、例えば３０〜６０分で上記の表面荒さに達することができる。処理時間を管理する場合には、ブラシの消耗度を管理する必要があり、例えば、開口部の径＋０．５ｍｍ以下となったら交換するようにする。好ましくは、開口部の径＋０．７ｍｍ以下となったら交換するようにする。
ブラシの回転速度は５００〜３０００ｒｐｍであり、好ましくは８００〜２０００ｒｐｍである。昇降速度は３０〜５００ｍｍ／分であり、好ましくは５０〜３００ｍｍ／分である。回転速度および昇降速度の下限はラップ処理時間がかかって生産性が低くなってしまうことによる。場合によっては、表面粗さが改善しないこともある。一方、回転速度および昇降速度の上限は、ブラシの剛性が高くないので表面粗さの長手方向の変動が発生しやすいこと、ブラシの磨耗が早いことおよび安全性を保てないことによる。ホーニング研削により内面を研削してもよい。この場合は砥石を＃４００、＃８００、＃１５００、＃２５００と変えて処理すると砥石による傷を順に小さくでき、最終的に最大の表面粗さを２μｍ以下とすることができる。
【００４６】
次に、ポリッシュ装置において開口部Ｈ４　内に、例えば酸化セリウムあるいはコロイダルシリカなどの遊離砥粒を水に分散したポリッシュ液を供給しながら、ナイロンなどの樹脂製ブラシ２０を開口部Ｈ４　の内壁面にあて、回転させながら開口部Ｈ４　の長手方向に往復駆動させて、開口部Ｈ４　の内壁面のポリッシュ処理を行う。この工程は、図１２に示すラップ処理と同様の装置により同様にして行う。
例えば、＃２０００〜＃４０００のコロイダルシリカの砥粒を水に分散したポリッシュ液を用いる。同様の番定の酸化セリウムの砥粒を用いても同様の粗さを得ることができる。この場合、ポリッシュ液は例えば循環して用いる。
ポリッシュ処理の結果、最大の表面粗さが０．５μｍ以下、好ましくは、０．０６〜０．３μｍ、さらに好ましくは０．０８〜０．１６μｍとなるようにする。平均の表面粗さでは、０．０１〜０．０５μｍ、好ましくは０．０１〜０．０３μｍである。ここで、０．０１μｍは測定限界である。下限は、処理時間がかかって生産性が低下してしまい、それ以上にしても効果が変わらないことにより、また、上限は線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生が増えてしまうことによる。
ブラシの昇降速度は、ラップ処理と同様で５０〜２００ｍｍ／分とする。回転数はラップ処理よりも速い１０００〜２０００ｒｐｍとする。
【００４７】
ラップ処理とポリッシュ処理は、ラップ液とポリッシュ液の循環装置を入れ替えることで同一の装置で行うことも可能であるが、ポリッシュ処理時にラップ剤が装置や配管に残存していると、そのために表面に傷が付き、十分な表面粗さが得られないので、ラップ処理とポリッシュ処理は別々の装置で行うことが好ましい。
【００４８】
次に、アルコールに浸した状態での超音波洗浄やフッ酸水での洗浄を必要に応じて行い、次に、図１３（図１３（Ａ）は上面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である）に示すように、開口部Ｈ４　が形成された円柱状の第１石英ガラス母材５に対して、硝酸と硫酸の混合液（濃度５〜５０％）４０で洗浄し、さらに純水、超純水、蒸留水などでリンスして乾燥させる。
【００４９】
一方、別工程において、コア部を含む第２石英ガラス母材を形成する。
まず、図１４（Ａ）に示すように、ＶＡＤ法やＯＶＤ法でスート（ガラス微粒子）を堆積させて多孔質のスート母材を合成し、脱水、焼結および延伸などを経てコアガラスロッドとし、あるいはＭＣＶＤ法によって直接コアガラスロッドを形成し、得られたコアガラスロッドの外周部にＯＶＤ法などによりクラッドとなるスートを堆積させ、脱水および焼結などを経て、コア４ａとなるコアガラスロッドの外周部に第１クラッド４ｂとなる層が形成された第２石英ガラス母材４ｐを形成する。用途に応じて、焼結時においてこの部分のクラッドにフッ素をドープした母材を用いてもよい。第２石英ガラス母材４ｐには、把手４ｈが設けられている。図面上、コアガラスロッドとその外周部の第１クラッドとなる層の境界は示していない。
【００５０】
次に、図１４（Ｂ）に示すように、第２石英ガラス母材４ｐを所定の長さおよび径に延伸して、延伸した第２石英ガラス母材４ｅとする。
次に、図１４（Ｃ）に示すように、延伸した第２石英ガラス母材４ｅの外周を研削し、所定の径を有する第２石英ガラス母材４とする。場合によっては、研削しないでよい場合もあり、これは第２石英ガラス母材４に要求される特性による。
上記の延伸を火炎延伸で行う場合、火炎中の水分が延伸する第２石英ガラス母材中に入ってしまうので、フッ酸で研削するか、機械的に研削し、表面を研磨する。この研磨方法は、ラップ処理およびポリッシュ処理でもよく、また、機械研磨処理でもよい。
得られた第２石英ガラス母材４を洗浄する。フッ酸で研削した場合には、純水、超純水、蒸留水で洗浄し、リンスして乾燥させる。機械研磨した場合には、１０％程度のフッ酸または硝酸と硫酸の混合液で洗浄し、純水、超純水、蒸留水でリンスして乾燥させる。
【００５１】
次に、図１５の断面図に示すように、第１石英ガラス母材５の開口部Ｈ４　内に第２石英ガラス母材４を挿入し、加熱して一体化させる。挿入時の第１石英ガラス母材５と第２石英ガラス母材４のクリアランスは０．２〜２ｍｍとする。
具体的には、第１石英ガラス母材５の開口部Ｈ４　内にクリアランスが一定となるように第２石英ガラス母材４を挿入し、それぞれを一体化装置であるガラス旋盤の独立チャックで把持し同期して回転させ、図１６（Ａ）に示すように、第１石英ガラス母材５の外周より酸水素バーナ火炎やプラズマ火炎または電気炉などの加熱手段６０により加熱し、第１石英ガラス母材５の一方の端部より他方の端部に加熱手段６０を移動させて、第１石英ガラス母材５と第２石英ガラス母材４とを一体化させる。
この場合、第１石英ガラス母材５と第２石英ガラス母材４の間隙に不活性ガスを供給してから加熱を行う。また、最初に一方の端部を加熱して溶着してから、他方の端部を真空に引きつつ加熱手段を移動させて一体化する。これらの方法により、第１石英ガラス母材５と第２石英ガラス母材４の界面に気泡や不純物が混入するのを低減できる。
【００５２】
上記のようにして、図１６（Ｂ）に示すような光ファイバ製造用の最終母材とし、線引きを行って、第２石英ガラス母材４からコア４ａおよび第１クラッド４ｂを得て、また、第１石英ガラス母材５から第２クラッド５ａを得て、図１０に示す構成の光ファイバを製造する。
【００５３】
上記の本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、線引き時の発泡によるファイバ径の異常の発生回数を減らすことができる。
上記の実施形態においては、第１石英ガラス母材の開口部に対してラップ処理およびポリッシュ処理を施しているが、その他の研削処理および研磨処理により同等の表面粗さを得て行ってもよい。
【００５４】
上記の本実施形態の光ファイバの製造方法において、第１石英ガラス母材の外層に外層用石英ガラス層をさらに追加して、光ファイバ母材とし、さらに複雑な屈折率プロファイルの光ファイバとすることもできる。
【００５５】
上記の本実施形態の光ファイバの製造方法によれば、従来方法である石英ガラス母材の開口部の内壁面を研削研磨する方法と比較して、全線引き長の５％あった線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生を３％以下に低減でき、スクリーニングの平均生存長は従来に比べて２〜３倍に改善することができる。
【００５６】
本発明の光ファィバの製造方法は、石英ガラス母材に設けた６〜４０ｍｍの径の比較的小さな開口部の内壁面の研削研磨に有効である。
特にＰＡＮＤＡファイバでは、応力付与母材を挿入するための開口部の径が１０ｍｍ程度であり、従来方法ではその内部を火炎研磨するために長尺化が困難であったが、本発明においては火炎研磨が不要であり、長尺化できる。
また、上記の小径の開口部の内壁面を研磨する場合、特開２０００−２３９０３２号公報や特開２０００−２３９０３３号公報に記載のような研磨布を用いる方法では、開口部の径が小さいために研磨手段を作れないか、作れても十分な真直度が得られず、長手方向に安定に加工することが困難であり、小径の開口部の場合にはブラシを用いる方法が有効であるが特開２０００−２３９０３２号公報や特開２０００−２３９０３３号公報で指摘されているように開口部の内壁面に表面粗さを十分に低減することができなかった。しかし、本発明によれば、小径の開口部の内壁面を十分低い表面粗さに仕上げることができ、これにより線引き時の発泡によるファイバ径の異常の発生を抑制することができる。
【００５７】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、光ファイバ母材用石英ガラスロッドなどの第１石英ガラスに形成する開口部には、応力付与母材やコア部を有する石英ガラス母材以外の石英ガラス母材を挿入してもよい。
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更をすることができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、第１石英ガラス母材に開口部を形成して第２石英ガラス母材を挿入し、光ファイバ母材として、線引きして光ファイバを製造する方法において、線引き時の発泡によるファイバ径異常の発生回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１実施形態に係る光ファイバ（ＰＡＮＤＡファイバ）の断面図である。
【図２】図２は第１実施形態に係る光ファイバを製造するための第１石英ガラス母材を製造する工程を示すフローチャートである。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態に係る光ファイバの製造方法において製造する光ファイバ母材の模式断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の光ファイバ母材から所定の長さで切り出した母材の上面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係る光ファイバの製造方法においてクラッド中におけるコアの両側に開口部を形成する工程を示す断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る光ファイバの製造方法において開口部の内壁面をラップ処理する工程を示す断面図であり、図５（Ａ）はブラシの下限位置、図５（Ｂ）はブラシの上限位置を示す。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態に係る光ファイバの製造方法において開口部が形成された母材を示す上面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図７】図７は、第１実施形態に係る光ファイバの製造方法において用いる応力付与母材を示す断面図である。
【図８】図８（Ａ）は光ファイバ母材として組み立てる途中の状態におけるガラス母材部分の断面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の断面と直交する方向の断面図である。
【図９】図９（Ａ）は光ファイバ母材として組み立てたガラス母材部分の断面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の断面と直交する方向の断面図である。
【図１０】図１０は、第２実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態に係る光ファイバの製造方法において第２クラッドとなる第１石英ガラス母材の中心に開口部を形成する工程を示す断面図である。
【図１２】図１２は、第２実施形態に係る光ファイバの製造方法において開口部の内壁面をラップ処理する工程を示す断面図であり、図１２（Ａ）はブラシの下限位置、図１２（Ｂ）はブラシの上限位置を示す。
【図１３】図１３（Ａ）は、第２実施形態に係る光ファイバの製造方法において開口部が形成された母材を示す上面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）中のＸ−Ｘ’における断面図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施形態に係る光ファイバの製造方法において用いる第２石英ガラス母材の形成方法を説明する断面図である。
【図１５】図１５は、第２実施形態に係る光ファイバの製造方法において第２石英ガラス母材を第１石英ガラス母材の開口部に挿入する工程を示す断面図である。
【図１６】図１６（Ａ）は第１石英ガラス母材と第２石英ガラス母材を一体化する工程を示す断面図であり、図１６（Ｂ）は第１石英ガラス母材と第２石英ガラス母材を一体化して得られた光ファイバ母材を示す断面図である。
【図１７】図１７は従来例に係る光ファイバを製造するための第１石英ガラス母材を製造する工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ａ…コア
２ａ…クラッド
３ａ…応力付与部
１…コア
２…クラッド
３…応力付与母材（第２石英ガラス母材）
４ａ…コア
４ｂ…第１クラッド
４ｈ…把手
５ａ…第２クラッド
４，４ｐ，４ｅ…第２石英ガラス母材
５…第１石英ガラス母材
１０…コアドリル
１２…焼結金属
２０…樹脂製ブラシ
３０…ラップ液
４０…硝酸と硫酸の混合液
５０…線引き用おもり
５１…石英パイプ
５２…石英栓
５３…石英おもり
６０…加熱手段（バーナ）
Ｈ３　，Ｈ４　…開口部
Ｐ…光ファイバ母材
【図１】
2004051455.tif 000003
【図２】
2004051455.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004051455.tif 000007
【図６】
2004051455.tif 000008
【図７】
2004051455.tif 000009
【図８】
2004051455.tif 000010
【図９】
2004051455.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2004051455.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2004051455.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004051455.tif 000017
【図１６】
2004051455.tif 000018
【図１７】
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