(57)【要約】【課題】線引き時に、クラッドの支持管が炉内に入り始める箇所で、炉内圧が急激に変動してガスの流れが乱れないようにする。【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溶融し、前記コアロッドと前記石英合成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、一方端に前記合成石英管の内径に比べてより大きい内径の支持管を備えた前記合成石英管に、前記コアロッドを挿入することを特徴とする光ファイバ母材の支持方法である。また、前記支持管の外径が前記合成石英管の外径と等しい寸法を備えているか、又は、小さい寸法を備えていることを特徴とする。【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石英合成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、
一方端に前記合成石英管の内径に比べてより大きい内径の支持管を備えた前記合成石英管に、前記コアロッドを挿入することを特徴とする光ファイバ母材の支持方法。
【請求項２】
前記支持管の外径が前記合成石英管の外径と等しい寸法を備えているか、又は、小さい寸法を備えてい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支持方法。
【請求項３】
前記合成石英管の端部に前記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外側が、前記合成石英管の外径と等しくなるように鏝を用いて整形することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の支持方法。
【請求項４】
前記支持管の材質が天然の石英であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ母材の線引支持方法。
【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。挿入したコアロッドと石英管の間隙を、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、上記コアロッドを石英管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。クラッド５１はファイバになるので、外表面を保護する必要がある。作業途中で掴んだり、設備に取り付ける等のハンドリングを容易にするために支持管５２が取付けられる。コアロッド５４も有効長さを石英管５１と合わせる方が有利であり、やはりハンドリングを容易にするため、支持棒５５が取付けられる。
【０００６】
例えば、コアロッド５４に取付けた支持棒５５を、垂直に作動可能な旋盤にチャック５６で把持し、クラッド５１の支持管５２は、チャック５３で把持する。そして、コアロッド５４を図５中の矢印方向に徐々に下げて、石英管５１の中空部に挿入する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、コアロッドを石英管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、挿入に際して石英管やコアロッドが曲がっていたり、傾いていると、コアロッドが石英管内壁をこすることになる。石英管とコアロッドとの隙間が小さいほど、また、コアロッド等が長いほどこの危険が増すことになる。
【０００８】
擦ってしまうとコアロッド外面あるいは石英管内面に傷が生じ、線引時にファイバ外径の変動やファイバ内への気泡発生の原因となる。挿入作業は、擦らないようコアロッドと石英管の位置を安定させながら行うので、手間と時間がかかる。
【０００９】
挿入時には、例えばコアロッドに設けた支持棒を治具で把持して、クラッドの中空部に挿入するが、把持治具が管に触れる可能性があると、それ以上挿入することはできない。触れないようにするためには、例えば支持棒を長くする必要がある。長くすると、上述のようにこする原因にもなる。また、挿入後には、管から支持棒が飛び出た状態となり、以後の取り扱いの邪魔になる。
【００１０】
発熱媒体としてカ−ボンを用いた線引炉の場合、カ−ボンの燃焼消耗を防止する必要があり、線引時に炉内に空気が侵入しないように、不活性ガスを流すのが一般的である。ところで、クラッドの支持管が炉内に入り始める箇所で外径が大きく変ると、炉内部の圧力が急激に変動してガスの流れが乱れる。その結果、炉の熱分布が不安定となってファイバの外径が変動することになる。
【００１１】
【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石英合成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、
一方端に前記合成石英管の内径より大きい内径の支持管を備えた前記合成石英管に、前記コアロッドを挿入することを特徴とする光ファイバ母材の支持方法である。
【００１２】
本発明の第２の態様は、前記支持管の外径が前記合成石英管の外径と等し寸法を備えているか、又は、小さい寸法を備えていることを特徴とする光ファイバ母材の線引支持方法である。
【００１３】
本発明の第３の態様は、前記合成石英管の端部に前記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外側が、前記合成石英管の外径と等しくなるように鏝を用いて整形することを特徴とする光ファイバ母材の支持方法である。
【００１４】
本発明の第４の態様は、前記支持管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線引支持方法である。
【００１５】
【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溶融し、前記コアロッドと前記石英合成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、前記合成石英管の一方端に前記合成石英管の内径より大きい内径を有する支持管を設けて、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支持方法である。
【００１６】
本発明によれば、光ファイバを製造するにあたり、コアロッドを含む中心部を製造し、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する方法でかつ一体化を線引と同時に実施する際に、コアロッド材を合成石英管に挿入する作業効率を高めることができる。さらに、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、得られたファイバの寸法特性を良好に保つことができる。
【００１７】
また、ハンドリングを容易にする為、合成石英管に支持管を取り付けることとし、支持管の内径を合成石英管に求められる内径より大きくすることで、挿入作業中のコアロッド外表面と合成石英管内壁が当たって、傷が発生する危険を減らす効果がある。また、コアロッドに取り付ける支持棒が短くても、把持治具が邪魔にならずに合成石英管の中までコアロッドを挿入できる。その結果、挿入後にロッドの支持棒が管から飛び出すことがなく、ハンドリングが容易となる。
【００１８】
線引にはカーボン抵抗炉を使用するのが一般的であるが、高温で酸素が混入すると炉材と反応して燃焼する。そのため、空気の浸入を防ぐために不活性ガスを流す。一般的に、線引終了側の合成石英管の端部は、合成石英管の把持用に接続した支持部に接続する。ところが、支持部が炉内に入り始め外径が大きく変動すると、炉内の圧力が急激に変動する。そのため、ガス流が乱れて熱分布が不安定となり、ファイバの外径が変動してしまう。
【００１９】
本発明は、これを防ぐため、合成石英管と支持管の外径を合わすことに特徴がある。あらかじめ、外径を合わせておいても、接続時に肉が盛り上がり、この部分の径が変動する可能性があるので、火加工で整形することが望ましい。
【００２０】
付帯効果として、支持管の肉厚が薄くなり、重量が減る。そのため、購入コストが下がり、ハンドリングも有利になる。材料を天然石英とすれば、さらにコストを下げられる。また、コアロッドの支持棒の寸法も短くなるので、同様なコスト低減効果がある。
【００２１】
図３〜図４には、本発明によるコアロッドを石英管に挿入する場合の略図を示した。図３中の矢印は、挿入方向を示したものである。ところで、合成石英管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３１の内径よりコアロッド３５の外径は細い。
【００２２】
コアロッド３５を合成石英管３１に挿入する場合、合成石英管３１やコアロッド３５が曲がっていたり、傾いていると、コアロッド３５が合成石英管３１の内壁を擦る可能性がある。隙間が小さいほど、またコアロッド３５や合成石英管３１が長いほど擦る可能性が増す。
【００２３】
ところで、支持管３２の内径はファイバ特性に直接影響することがない。そのため、支持管３２の内径を合成石英管３１の内径より大きくすることで、挿入作業中にコアロッド外表面と合成石英管内壁が接触する危険性を減らすことができる。さらに、作業が容易になるので時間を短縮できる。
【００２４】
また、支持管３２の内径を大きくできるので、コアロッド３５の支持棒３６の把持治具３７も支持管３２の内側にまで挿入でき、合成石英管３１の内側にまで支持棒３６を含めたコアロッド３５を挿入できるので、挿入後にコアロッドの支持棒３６が管から出ることがなく、以後の操作が容易となる。
【００２５】
また、支持管３２の外径は合成石英管３１の外径と同じか、又はやや小さい寸法とする。そのため、ファイバー線引の終了側で支持管３２が炉内に入り始める箇所が炉内ガス流を乱すこともなくなる。その結果、ファイバ外径の変動を防ぐことができる。
【００２６】
なお、あらかじめ、合成石英管３１の外径と支持管３２の外径を同じとしても、接続時に肉が盛り上がってしまい、この部分の径が変動することがある。そのため、火加工で整形することが望ましい。
【００２７】
また、支持３２管の内径を大きくすることにより、支持管３２の肉厚を薄くすることができる。その結果、支持管３２の重量が減るので、コストが下がり、ハンドリングも有利になる。
【００２８】
また、本発明は、支持管の材質が天然の石英であることを特徴とする。材質を天然石英とすれば、さらにコストを下げることができる。さらに本発明ではロッドの支持棒も短尺にできるので重量減となり、コスト低減効果がある。
【００２９】
図３〜図４を用いて、さらに説明する。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、一方端に石英製の支持管３２が溶着される。
【００３０】
また、本発明は、合成石英管と支持管の端部が酸素／水素火炎で加熱溶融され、溶融された端部同士が押し付けられて溶着されており、溶着された溶着部の外径が合成石英管の外径とほぼ等しくなるように鏝を用いて整形する。
【００３１】
すなわち、合成石英管と支持管の端部を酸素／水素火炎にて加熱し、両端末を押し付けて溶着接続し、さらに溶着部の外径は管と概ね等しくなるよう鏝を用いて整形することが望ましい。
【００３２】
【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、本実施例以外のプロファイルであっても、コア材を他の方法で作製してもかまわない。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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となっている。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となっている。
【００３７】
図３には、本発明によるＶＡＤコアロッドを石英管に挿入す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、一方端に外径が９０ｍｍ、内径が７０ｍｍの石英製の支持管３２を溶着させた。冷却後、これを旋盤から外した。
【００３８】
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、両端末を押し付けて溶着接続し、さらに溶着部の外径は管と概ね等しくなるよう鏝を用いて整形した。
【００３９】
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。支持棒３６は、材質は天然石英であり、寸法は外径が約２５ｍｍであり長さは約３００ｍｍである。
【００４０】
次に、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。
【００４１】
図４には、ＶＡＤコアロッドを合成石英管に挿入した状態を示した。
【００４２】
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。内部を吸引減圧しながら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。
【００４３】
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、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が約１２５μｍになるように線引し、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。
【発明の効果】
本発明により、管の内部やコアロッドロッドの表面を汚染することなく挿入されたので、出来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】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　コアロッド用バーナー
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
５１　クラッド
５２　支持管
５３　チャック
５４　コアロッド
５５　支持管
５６　チャック
【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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