(57)【要約】【課題】コアロッドとクラッドの位置を安定させて擦らないように挿入する。【解決手段】コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ用母材の先端部を加熱溶融し、前記コアロッドと前記合成石英管を一体化しながら線引して光ファイバを製造する際に、前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとして前記コアロッドを前記合成石英管の中空部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。また、前記合成石英管の端部に支持管を溶着する際に、前記石英管の端部と前記支持管との内側を、前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差が１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように成形する。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ用母材の先端部を加熱溶融し、前記コアロッドと前記合成石英管を一体化しながら線引して光ファイバを製造する際に、
前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとして前記コアロッドを前記合成石英管の中空部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】
前記合成石英管の端部に支持管を溶着する際に、前記石英管の端部と前記支持管との溶着部の内側を、前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差が１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように成形す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】
前記支持菅の材質が天然の石英であることを特徴とする請求項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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信用光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは石英ガラスをベース素材とする。石英ガラスは、通常のガラス材と異なり、高純度を維持しながら溶融せしめるのが著しく困難である。そのため、あらかじめ所定の屈折率分布を持った母材を合成し、これを加熱炉を用いて溶融軟化させ、細く引き伸ばして紡糸する。
【０００３】
母材の合成法としては、ＭＣＶＤ法、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法などが考案されている。コアを含む中心部（以下コアロッドと言う）をこれらの製法で製造し、クラッド部に石英管を用いて加熱一体化して母材とする方法や、一体化を線引と同時に実施する方法も知られている。
【０００４】
上記線引用の加熱炉には通常電気炉を用い、温度は２０００℃以上とする。電気炉に母材を挿入して先端部を加熱溶融し、引き伸ばして紡糸する。紡糸が定常状態になると、母材の先端形状は、母材の外径や粘度、加熱炉ヒータによる温度分布、線引速度等によって定まるメニスカスを形成して安定する。石英管の中空部を、例えば、真空ポンプで吸引して減圧すると、メニスカス部分では加熱によりコアロッドと石英管が一体化し、細く引き伸ばすことで線引することができる。
【０００５】
ところで、上記コアロッドをクラッド部の中空部に挿入するには、例えば、図５で示したような方法が用いられる。すなわち、所定の寸法に加工したコアロッド５１を垂直に作動可能な旋盤に固定し、コアロッド５３を図５中の矢印方向に徐々に下げて、クラッド５１の中空部に挿入する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、コアロッドをクラッド部の中空部に挿入するには縦型あるいは横型の旋盤を使うか、あるいは、他のジグを用いていた。ところが、光ファイバの製造コストを下げるために母材部分を長くしようとすると、挿入時にコアロッドや石英管が接触して傷がつくことがある。また、その傷が原因で、光ファイバの外径寸法不良率が高まっていた。
【０００７】
挿入に際して、石英管やコアロッドが曲がっていたり、傾いている場合には、コアロッドが石英管内壁を擦ることになる。石英管とコアロッドとの隙間が小さいほど、また、コアロッドが長いほど擦る可能性が増す。擦ると外面に傷が生じて、線引時にファイバ外径が変動したり、ファイバ内に気泡が発生する原因となる。従って、挿入作業は、擦らないようコアロッドとクラッドの位置を安定させながら行う。そのため、手間と時間がかかる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ用母材の先端部を加熱溶融し、前記コアロッドと前記合成石英管を一体化しながら線引して光ファイバを製造する際に、
前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとして前記コアロッドを前記合成石英管の中空部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。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記合成石英管の端部に支持管を溶着する際に、前記合成石英管の端部と前記支持管との溶着部の内側を、前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差が１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように成形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。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記支持菅の材質が天然の石英であることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に実施の形態により、本発明を説明する。本発明は、コアロッドを形成し、別に製造した合成石英管の中空部に前記コアロッドを挿入し、先端部を加熱して前記コアロッドと前記合成石英管を一体化しながら線引して光ファイバを製造する際に、前記コアロッドの外径と前記合成石英管の内径との差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとして前記コアロッドを前記合成石英管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。
【００１２】
本発明によれば、光ファイバを製造するにあたり、コアロッドを製造し、さらにクラッドに相当する部分に合成石英管を使用し、これらを加熱一体化と線引を同時に実施する際に、コアロッドを合成石英管に挿入する作業時に生じる傷等による歩留減を抑制できる。
【００１３】
本発明によれば、コアロッドの外径と合成石英菅の内径との差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとすることにより、挿入作業中のコアロッド材外表面と合成石英管内壁とが擦れ合って生じる傷を減らすことができる。また、ファイバ化した際のコア偏心を抑制できる。
【００１４】
図３には、ＶＡＤコアロッド３５を石英管３１に挿入させる場合の略図を示した。図中、矢印が挿入方向である。合成石英管３１に用いられる石英管の内側は、表面に異物の付着がなく、平滑に維持される。石英管はガラス加工施盤にセットし、酸素／水素火炎で加熱して一方端を封止し、封止していない側に石英製の支持管３２を溶着する。
【００１５】
また、本発明は、合成石英管と支持管の端部を酸素／水素火炎を用いて加熱溶融し、溶融した端部同士を押しつけて溶着し、溶着された溶着部の内側を、コアロッドの外径と合成石英管の内径との差が１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように、鏝を用いて成形する。
【００１６】
すなわち、合成石英管と前記支持管の端部を酸素／水素火炎を用いて加熱し、両端末を押しつけて溶着接続し、さらに溶着部の内側を、コアロッドの外径と合成石英管の内径との差が１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとなるように鏝を用いて整形することが望ましい。この整形により、コアロッドを合成石英管に挿入する際に、互いに擦れ合って生じる傷を減らすことができる。
【００１７】
また、本発明は、支持菅の材質が天然の石英であることが望ましい。天然の石英を用いることにより製造コストを低減できる。
【００１８】
図４には、コアロッド３５を合成石英管３１に挿入した状態を示した。ところで、合成石英管３１の外径と内径の比率は所定のファイバ特性を得るためにコアロッドの屈折率分布特性から規定される。通常、合成石英管の内径よりコアロッド外径は細い。
【００１９】
挿入に際して、合成石英管３１やコアロッド３５が曲がつていたり、傾いていると、コアロッド３５が合成石英管内壁をこする可能性がある。隙間が小さいほど、またコアロッドや合成石英管が長いほどこの危険が増す。この危険性を下げるために、コアロッドと合成石英との隙間を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲とする。
【００２０】
なお、１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲を確保するため、ＶＡＤコアロッドと合成石英管との隙間が所定の寸法となるようにＶＡＤコアロッドと合成石英管の寸法をあらかじめ調整したものを用いることが望ましい。
【００２１】
本発明ではコアロッド外径４１と合成石英菅内径４３との寸法差を１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍとして、コアロッド３５を合成石英菅３１の中空部に挿入する。図５には、コアロッドの外径と合成石英管の内径との差（隙間）を変化させてコア偏芯量を求めた結果を示した。差（隙間）が大きくなるとともに、コア偏芯量も大きくなることがわかる。
【００２２】
この隙間は１ｍｍ未満では、挿入の際に傷等を発生させるために効果がない。また、隙間を１０ｍｍを超えて設けてもファイバ化した際にコア偏心量が大きくなる傾向があり望ましくない。コアロッドや合成石英管はほぼ平行となるように挿入されるので、隙間の寸法は平行部の何れで測っても数値範囲内であればかまわない。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明を実施例を用いて説明する。本実施例では、ＶＡＤ法により一部クラッドを含むコア材を製造し、さらに石英管を用いてクラッド部を付与することで、単一モード光ファイバを製造する例について説明する。なお、本発明を実施する場合には、本実施の形態以外のプロファイルであっても、コア母材を他の方法で作製してもかまわない。
【００２４】
図１に示したように、ＶＡＤ法では多重管構造からなるコアバーナ５を通じて、気化させた四塩化炭素（ＳｉＣｌ４）、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４）、酸素（Ｏ２）、及び水素（Ｈ２）とで構成されるガス９を送り込み、点火燃焼させる。火炎中で加熱分解反応させて、合成ガラス微粒子を得、これを種棒３に吹き付けて多孔質母材を１を形成する。なお、種棒３と多孔質母材１は矢印で示すように反時計方向に回転しており、図面の上方向の矢印が引き上げられる方向である。
【００２５】
多孔質母材１の特性を安定させるために、コアバーナ５の上部に類似のクラッドバーナ７を配置し、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）、酸素（Ｏ２）、及び水素（Ｈ２）とで構成されるガス１１を送り込み反応させて、コアスートの外周にクラッド部を付与する。この多孔質母材１を１５００〜１６００℃程度に加熱して透明なガラスとする。単一モード光ファイバではコアとクラッドの寸法比は１：１３程度となるが、ＶＡＤ法で作製したものは１：４．５であった。次に、母材を引き伸ばして外径３０ｍｍのＶＡＤコアロッドを作製した。
【００２６】
別に、合成石英管用として外径９０ｍｍで内径３３ｍｍの石英管を用意した。ＶＡＤコアロッドを石英管に挿入すると所定の比率とすることができる。たとえば、図２には、ＶＡＤコアロッドコア部分２１を中心部に備えたＶＡＤコアロッド２３と合成石英管２５の配置例を示した。
【００２７】
図２中の矢印内で示した数字は、それぞれの寸法比を示しており、ＶＡＤコアロッドコア部分２１の外形寸法の１に対して、ＶＡＤコアロッド２３の寸法は４．５となっている。合成石英管２５は、ＶＡＤコアロッドコア部分２１の外形寸法の１に対して、外形の寸法が１３となる。
【００２８】
図３には、ＶＡＤコアロッド３５を合成石英管に挿入させる場合の略図を示した。合成石英管３１に用いられる石英管の内側は、表面に異物の付着がなく、平滑に維持される。石英管はガラス加工施盤にセットし、酸素／水素火炎で加熱して一方端を封止し、封止していない側に石英製の支持管３２を溶着させた。冷却後、これを旋盤から外した。
【００２９】
なお、前記合成石英管と前記支持管の端部を酸素／水素火炎にて加熱し、両端末を押しつけて溶着接続し、さらに溶着部の内側は合成石英管の内径と等しくなるよう鏝を用いて整形した。
【００３０】
次に、所定の寸法に加工したＶＡＤコアロッド３５を施盤にセットし、酸素／水素火炎で加熱して石英製の支持棒３６を溶着させ、冷却後はずした。
【００３１】
合成石英管３１とＶＡＤコアロッド３５とを垂直に駆動する挿入旋盤にセットし、合成石英管３１への挿入作業を実施した。ＶＡＤコアロッド３５の支持棒３６は、旋盤にチャック３７で固定した。合成石英管３１の支持管３２は、チャック３３で固定した。そして、ＶＡＤコアロッド３５を図３中の矢印方向に徐々に下げて、合成石英管３１の中空部に挿入した。
【００３２】
図４には、ＶＡＤコアロッド３５を合成石英管３１に挿入した状態を示した。本実施例では、外径３０ｍｍのＶＡＤコアロッドと内径が３３ｍｍの合成石英管を用いたことから、ＶＡＤコアロッド外径４１と合成石英菅内径４３との寸法差が３．０ｍｍであり、１．０ｍｍ以上を十分確保していた。
【００３３】
次に、このようにして準備したＶＡＤコアロッドを挿入した支持管の上部管部に真空装置を取り付け、内部を減圧に吸引できるようにし、線引装置にセットした。徐々に炉に挿入すると先端部が加熱されて溶着が起こり、さらにこの部分が伸びて線引が開始できた。あとは、通常の線引と同様にして、ファイバを引き取りながらガラス体を炉に押し込んで行くと、中実化とファイバ化が同時に進行した。ファイバは、引取りキャプスタンにて引き伸ばして１２５μｍにし、紫外線硬化樹脂を２５０μｍ径になるように塗って得た。
【発明の効果】
本発明により、合成石英管の内部やコアロッドの外表面を傷つけることなく挿入されるので、でき上がり母材を線引工程にてファイバ化する際、ファイバ線径不良が減少した。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＡＤ法の概略図である。
【図２】ＶＡＤ法による、寸法比である。
【図３】コアロッドを合成石英管に挿入する際の概略図である。
【図４】コアロッドを合成石英管に挿入した概略図である。
【図５】コアロッド外径と合成石英管内径の差と偏心量との関係を示した図である。
【図６】従来の、コアロッドをクラッドに挿入する状況を示した図である。
【符号の説明】
１　多孔質母材
３　ＶＡＤ種棒
５　コア用バーナー
７　クラッド用バーナー
９　ガス
１１　ガス
２１　ＶＡＤコアロッドコア部分
２３　ＶＡＤコアロッド
２５　合成石英管
３１　合成石英管
３２　支持管
３３　チャック
３５　コアロッド
３６　支持棒
３７　チャック
４１　コアロッド外径
４３　合成石英管内径
５１　コアロッド
５３　クラッド
【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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