(57)【要約】【課題】加熱溶融時の最初に、合成石英管とコアロッドがうまくつぶれ、溶着面の形状が不安定になったり、泡が残ったり、合成石英管が傾いて溶着されることのないようにする。【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一体化し、ついで、前記コアロッドと前記合成石英管との間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造する際に、前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、前記合成石英管先端部と前記コアロッド先端部とが接触するまでに前記コアロッドの先端部に設けるテーパは、前記合成石英管の先端部に設けるテーパより緩くなるように設けることを特徴とする光ファイバ母材の先端加工方法である。【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一体化し、ついで、前記コアロッドと前記合成石英管との間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造する際に、
前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、
前記合成石英管先端部と前記コアロッド先端部とが接触するまでに前記コアロッドの先端部に設けるテーパは、前記合成石英管の先端部に設けるテーパより緩くなるように設けることを特徴とする光ファイバ母材の先端加工方法。
【請求項２】
前記光ファイバ用母材の先端部を線引機の加熱炉内で一体化し、ついで、先端部を引き伸ばして、線引を開始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先端加工方法。
【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、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。コアロッドを含む中心部（以下コアロッドと言う）はこの方法で製造し、クラッド部に石英管を用い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。
【０００５】
しかし線引開始直後は、母材の先端形状は、安定したメニスカス形状から乖離しているために紡糸が不安定である。図５には、コアロッド５３を、合成石英管５１内に挿入した例を示した。すなわち、線引を早く安定化させるために、合成石英管５１の先端を円錐形状５５に加工しておけば効果がある。同時に、コアロッド５３も先端部にテーパ５７を備えるように加工しておくと、口出し作業を効率的に行うことができる。
【０００６】
ところで、光ファイバ用の線引機は、例えば、垂直線上に、上から加熱溶融炉、コーター、樹脂硬化装置、引き取り装置の順に並べられている。線引時に、母材は炉内に垂直に挿入するので、合成石英管内で固定されていないコアロッドは、封止された合成石英管中空部の底部に接している。そのため、母材を溶融炉で加熱すると、合成石英管中空部の底部とコアロッドが最初に溶着する。そして、線引が進行すると、コアロッドを中空部に収めた合成石英管が炉内に送り込まれ、同時にコアロッドと合成石英管との一体化が進み、ファイバが引き取られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
合成石英管については、先端になるほど細くして先端部では閉じるように絞り、コアロッドは先端が尖るように絞ると、コアとクラッドの比率が絞った部分でも所定の値となり、口出し上では理想的である。しかし、コアロッドが合成石英管の内壁に接触する範囲が狭くなり、加熱溶融時の最初に、両者がうまくつぶれない場合がある。その結果、溶着面の形状が安定せず、泡が残ったり、合成石英管が傾いて溶着して、コアに偏芯が生じることになる。
【０００８】
従って、本発明は、加熱溶融時の最初に、合成石英管とコアロッドがうまくつぶれ、溶着面の形状が不安定になったり、泡が残ったり、合成石英管が傾いて溶着されることのない、光ファイバ母材の先端加工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一体化し、ついで、前記コアロッドと前記合成石英管との間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造する際に、
前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、
前記合成石英管先端部と前記コアロッド先端部とが接触するまでに前記コアロッドの先端部に設けるテーパは、前記合成石英管の先端部に設けるテーパより緩くなるように設けることを特徴とする光ファイバ母材の先端加工方法である。
【００１０】
本発明の第２の態様は、前記光ファイバ用母材の先端部を線引機の加熱炉内で一体化し、ついで、先端部を引き伸ばして、線引を開始することを特徴とする光ファイバ母材の先端加工方法である。
【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一体化し、ついで、前記コアロッドと前記合成石英管との間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造する際に、前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、前記合成石英管先端部と前記コアロッド先端部とが接触するまでに前記コアロッドの先端部に設けるテーパは前記合成石英管の先端部に設けるテーパより緩くなるように設けることを特徴とする光ファイバ母材の先端加工方法である。
【００１２】
本発明によれば、光ファイバを製造するに当たり、母材を線引装置にセットし、先端を溶融して引き伸ばしファイバに紡糸する際、紡糸作業を開始してから安定するまでに必要な時間と、その間に発生する不良ファイバの長さを短縮することができる。
【００１３】
本発明は、光ファイバ用母材の先端部を線引機の加熱炉内で一体化し、ついで、先端部を引き伸ばして、線引を開始することが望ましい。すなわち、本発明では、コアロッドとクラッド部である合成石英管を独立に製造する。合成石英製のクラッド層を付与するべく、石英管の中にコアロッドを挿入し、先端部の一体化を線引装置で口出前に実施する。
【００１４】
そのため、クラッド部付与工程で端末加工を実行しても、コアロッド合成時にプロファイルを適切に調整して良好なファイバ特性を得ることが独立に実施されるので生産性を下げることもない。合成石英管とコアロッドを線引中に一体化することによりコストダウンが図れる。
【００１５】
また、合成石英管の中空部にコアロッドを挿入した母材の線引開始端を、あらかじめ理想的な先端形状に加工して口出しが容易となる。かつ、合成石英管中空部の形状とコアロッドの先端形状を最適化して、線引開始時の不具合を抑制することができる。
【００１６】
ところで、線引装置は垂直に炉、樹脂コータ、樹脂硬化装置、引き取りキャプスタンが配置されている。炉でガラスを溶融し、キャプスタンで連続して引き取る。線引開始時はガラスを引き出す必要があり、母材を炉に入れて昇温し、先端部が軟化し重力によって自然落下してきたものを受け止める。そのため、開始端は円錐状に絞った先端に重りが付いた形状が望ましい。
【００１７】
例えば、図３には本発明の実施形態例を示した。図３では、先端部にテーパを形成したコアロッド３３と、テーパ３５を形成した合成石英管３１を示した。また、合成石英管３１の先端には、加熱形成されるメニスカス部３９を示した。合成石英管３１の端末部をテーパ状にして封止すると、口出し時に線引きが早く安定するので、線引きが安定して良品ファイバとなるまでの不良ファイバを少なくすることができる。
【００１８】
また、合成石英管３１を加熱延伸して収縮させるとともに、テーパ状伸びを与えることで、封止作業とテーパ加工を同時に行うことが望ましい。また、コアロッド３３も、先端に向け細くなるように加工すると、加工しない場合に比べ、コアとクラッドの比率が平行部の値に近くなって、より早く特性が安定する。
【００１９】
上述のように、線引装置は垂直に配置されており、母材も垂直に炉内に挿入することとなるので、合成石英管３１に固定されていないコアロッド３３は重力で封止された管の底部に接している。加熱してこの部分が最初に溶着してから、線引を行う。
【００２０】
そのために本発明では、合成石英管３１の先端部とコアロッド３３の先端部とが接触部３７で接触するまでにコアロッドの先端部に設けるテーパは、合成石英管３１の先端部に設けるテーパ３５より緩くなるように設けることが望ましい。なお、ここで言うテーパは、テーパの開始と終了との間は、直線、緩いカーブ、曲線等により勾配が設けられていることを示すものである。
【００２１】
ところで、合成石英管を先端に行くほど細め、端部を絞って閉じ、同時にコアロッドも先端が尖るように絞ると、コアとクラッドの比率はテーパのどの部分でも所望の値となり、口出し上では理想的であるが、コアロッドの先端が管の内壁に当ったり、狭い範囲で接触することになり、最初の溶融時に合成石英管がうまくつぶれない場合も考えられる。
【００２２】
その結果、溶着界面の形状が不安定となり泡が残ったり、合成石英管が傾いて溶着されて、コアの偏芯が発生する可能性もある。そこで、コアロッド先端を管内側形状に比べて丸みを帯びるように加工すると、合成石英管に挿入した際に内壁に広い範囲でかつ円周方向に安定して接触する。そのため、線引開始前の溶着作業を短時間に実施でき、形状が安定して以後の線引が安定して行える。
【００２３】
図４には本発明の、別の実施形態例を示した。図４では、先端部に球形状に近いテーパを形成したコアロッド４３と、テーパ４５を形成した合成石英管４１を示した。また、合成石英管先端には、加熱形成されるメニスカス部４９を示した。
【００２４】
本形態では、合成石英管４１の先端部とコアロッド４３の先端部とが接触するまでにコアロッドの先端部４７に設けるテーパは、合成石英管の先端部に設けるテーパ４５より緩くなるように設けることが望ましい。従って、図４で示すように、コアロッド先端は合成石英管４１の中空部底部の形状より、丸みを帯びるように加工する。これにより、合成石英管４１に挿入した際に、内壁に広い範囲で、かつ円周方向に安定した接触部４７を得ることができる。そのため、線引開始前の溶着作業を短時間に、安定して行える。
【００２５】
なお、コアロッドの先端形状が球形に近くなると、合成石英管テーパの開始側近くに接触部が位置することになる。そのため、コアロッドの底部と合成石英管中空部の底部との間に空間ができて、かえって口出し作業に時間がかるようになる。そのため、最適形状を選択することが望ましい。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
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母材を製造し、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、本実施例以外のプロファイルであっても、コアロッド母材を他の方法で作製してもかまわない。
【００２７】
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、気化させた四塩化珪素（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、点火燃焼させた。火炎中で加水分解反応させて、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１を形成した。なお、種棒３と多孔質母材１は矢印で示すように半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。
【００２８】
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）、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した。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した。単一モード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、当該コア母材を引き伸ばして外径３０ｍｍのＶＡＤコアロッドを作製した。
【００２９】
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コアロッドを合成石英管に挿入すると所定の比率とすることができた。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。
【００３０】
図２中で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コアロッドのコア部分２１の外形寸法を１とした場合、ＶＡＤコアロッド２３の寸法は４．５となった。合成石英管２５は、ＶＡＤコアロッドのコア部分２１の外形寸法を１とした場合、合成石英管２５の外形の寸法が１３となった。
【００３１】
合成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、両側に徐々に伸ばした。これによりメニスカス形状が形成され、併せて合成石英管が細くなった。最後に火炎で焼き切ると、先端が封止できた。次に、ＶＡＤコアロッド先端も火炎で加熱後、引き落とすとテーパが形成された。
【００３２】
このＶＡＤコアロッドを合成石英管に挿入した状態を図３に示した。図３中、合成石英管のテーパ部の長さは１２０ｍｍであった。ＶＡＤコアロッドのテーパ部は長さは４０ｍｍであった。封止した合成石英管の反対側には支持管（図示せず）を取付け、これを線引装置にセットした。徐々に炉に挿入し先端部が高温度領域にくると先端部の溶着が起こり一体化が進み、溶着部が伸びて線引が開始できた。
【００３３】
ついで、支持管に取り付けた真空装置で内部を減圧にすると一体化が進行した。通常の線引と同様、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、一体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ガラスの外径で約１２５μｍにし、紫外線硬化樹脂を約２５０μｍ径になるように塗って紫外線を照射して硬化させた。
【００３４】
（実施例２）
実施例１と同様にして、図４で示したように、ＶＡＤロッド先端に丸みを持たせるように加工を施した。このＶＡＤロッドを石英管に挿入し、実施例１と同様に線引した。その結果、実施例１に比べて、より速やかに石英管に溶着し、線引が開始された。さらに、１２５μｍに外径を調節するのも短時間で終了し、かつコアとクラッドの寸法比率も所定の値となって、安定するまでの時間を大幅に短縮することができた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、管とコア材の先端が所望の形状となるように調整されたので、新たに母材を線引装置にセットし、先端を溶融して引き伸ばしファイバに紡糸する際、紡糸作業を開始してから安定するまでにかかる時間と、その間に発生する不良ファイバの長さを短縮することができた。
【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】合成石英管にコアロッドを挿入した、本発明の形態を示した略図である。
【図４】合成石英管にコアロッドを挿入した、本発明の別の形態を示した略図である。
【図５】合成石英管にコアロッドを挿入した、先行技術例を示した略図である。
【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　合成石英管部
３１　合成石英管
３３　コアロッド
３５　合成石英管テーパ部
３７　接触部
３９　メニスカス部
４１　合成石英管
４３　コアロッド
４５　合成石英管テーパ部
４７　接触部
４９　メニスカス部
５１　合成石英管
５３　コアロッド
５５　合成石英管テーパ部
５７　コアロッドテーパ部
【図１】
2004043201.tif 000002
【図２】
2004043201.tif 000003
【図３】
2004043201.tif 000004
【図４】
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【図５】
2004043201.tif 000006