(57)【要約】【課題】ロッド材のパイプ材への挿入時に、ロッド材がパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じること、及び、製造される光ファイバ母材における光ファイバのコアとなる部分が偏心することを抑止しうる光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材の製造方法は、ロッドインチューブ法によるものであり、石英コアロッド２４の上部及び下部にそれぞれ連続して上側及び下側ダミーロッド２６，２７を融着してロッド材Ｒを形成するステップと、ロッド材Ｒの屈曲量が所定屈曲量以下であるかどうかを判定するステップと、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英パイプを含むパイプ材と、石英コアロッドとその上部及び下部にそれぞれ連続して融着された上側及び下側ダミーロッドとからなり該パイプ材の内部にその内壁から間隔をおいて位置付けられたロッド材と、を一緒に長手方向に沿って順次加熱して該石英パイプ及び該石英コアロッドを融着一体化させ且つ所定外径となるように延伸する光ファイバ母材の製造方法であって、
石英コアロッドの上部及び下部にそれぞれ連続して上側及び下側ダミーロッドを融着してロッド材を形成するステップと、
上記ロッド材の屈曲量が所定屈曲量以下であるかどうかを判定するステップと、を備えたことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された光ファイバ母材の製造方法において、上記所定屈曲量を１ｍｍ／ｍ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３】
請求項１に記載された光ファイバ母材の製造方法において、上記ロッド材の屈曲量の判定の結果、該ロッド材の屈曲量が上記所定屈曲量よりも大きい場合、上記石英コアロッドと上記上側ダミーロッド及び／又は上記下側ダミーロッドとの融着状態を、該ロッド材の屈曲量が上記所定屈曲量以下となるように修正するステップをさらに備えたことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載された光ファイバ母材の製造方法において、上記石英コアロッドと上記上側及び／又は下側ダミーロッドとの融着を、それらのロッド軸を略水平にして行うことを特徴とする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、ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法は、石英パイプと石英パイプの内部にその内壁から間隔をおいて位置付けられた石英コアロッドとを一緒に長手方向に沿って順次加熱炉に送り込んで加熱し、それらを融着一体化させ且つ所定外径となるように延伸するものである（例えば、特許文献１参照）。ここで、光ファイバ母材の収率を高めるため、通常、石英パイプの上部及び下部にそれぞれ連続して上側及び下側ダミーパイプが融着されたパイプ材と、石英コアロッドの上部及び下部にそれぞれ連続して上側及び下側ダミーロッドが融着されたロッド材とが使用され、下側ダミーパイプ及び下側ダミーロッドを一体化させるのに続いて石英パイプ及び石英コアロッドの全てを一体化させ、さらに続いて上側ダミーパイプ及び上側ダミーロッドの一部を一体化させるようにしている。
そして、石英パイプ及び石英コアロッドが一体化した光ファイバ母材が切断されて製品採りされる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３９３３８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石英コアロッドと上側及び／又は下側ダミーロッドとが大きく屈曲した状態で融着されていると、ロッド材のパイプ材への挿入時に、ロッド材がパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じ、その傷に起因する輝点が、製造された光ファイバ母材に生じることとなる。また、ロッド材が大きく屈曲していると、石英コアロッドが石英パイプの中心に位置付けられず、製造される光ファイバ母材における光ファイバのコアとなる部分が偏心したものとなってしまう。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロッド材のパイプ材への挿入時に、ロッド材がパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じること、及び、製造される光ファイバ母材における光ファイバのコアとなる部分が偏心することを抑止しうる光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロッド材の屈曲量を判定するようにしたものである。
【０００７】
具体的には、本発明は、石英パイプを含むパイプ材と、石英コアロッドとその上部及び下部にそれぞれ連続して融着された上側及び下側ダミーロッドとからなり該パイプ材の内部にその内壁から間隔をおいて位置付けられたロッド材と、を一緒に長手方向に沿って順次加熱して該石英パイプ及び該石英コアロッドを融着一体化させ且つ所定外径となるように延伸する光ファイバ母材の製造方法であって、
石英コアロッドの上部及び下部にそれぞれ連続して上側及び下側ダミーロッドを融着してロッド材を形成するステップと、
上記ロッド材の屈曲量が所定屈曲量以下であるかどうかを判定するステップと、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記のようにすれば、ロッド材の屈曲量が所定屈曲量以下であるか否かを判定し、条件を満たすロッド材を使用することにより、ロッド材のパイプ材への挿入時に、従来のようにロッド材がパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じたり、また、製造される光ファイバ母材における光ファイバのコアとなる部分が偏心するのを抑止することができる。
【０００９】
ここで、屈曲量とは、ロッド材の両端の中心を結ぶ直線に対する単位長さ当たりのロッド中心のずれ量を意味する。
【００１０】
本発明は、上記所定屈曲量を１ｍｍ／ｍとすることが望ましい。
【００１１】
上記のようにすれば、本発明の作用が具体的に営まれることとなる。
【００１２】
本発明は、上記ロッド材の屈曲量の判定の結果、該ロッド材の屈曲量が上記所定屈曲量よりも大きい場合、上記石英コアロッドと上記上側ダミーロッド及び／又は上記下側ダミーロッドとの融着状態を、該ロッド材の屈曲量が上記所定屈曲量以下となるように修正するステップをさらに備えたものであってもよい。
【００１３】
ロッド材の屈曲量が所定屈曲量よりも大きい場合にそのロッド材を使用しないこととすると不経済を生じてしまうが、上記のようにすれば、材料を有効に活用することができる。
【００１４】
本発明は、上記石英コアロッドと上記上側及び／又は下側ダミーロッドとの融着を、それらのロッド軸を略水平にして行うことが望ましい。
【００１５】
石英コアロッドと上側及び／又は下側ダミーロッドとを立てた状態でそれらを融着一体化させてロッド材を形成すると、実際にはそれらの屈曲量が大きくても自重により引き伸ばされて屈曲量が小さいと認識されてロッド材が形成されてしまう場合がある。かかる場合、ロッド材が消費されて軽量化して初めて屈曲状態が顕在化し、屈曲状態が回復するのに伴って石英コアロッドが石英パイプの中心からずれ、製造される光ファイバ母材の偏心が大きくなることが懸念される。しかしながら、上記のようにすれば、石英コアロッドと上側及び／又は下側ダミーロッドとの融着をそれらのロッド軸を略水平にして行うようにしているので、撓みによる影響を事前に考慮さえしておけば、石英コアロッドと上側及び／又は下側ダミーロッドの自重の影響を受けることなく、それらの正確な屈曲量を把握してそれらを融着させることができる。また、ロッド材の正確な屈曲状態を把握できるので、ロッド材を最も適正な状態でパイプ材に挿入することができる。具体的には、例えば、パイプ材の屈曲状態との関係で、最も偏心が小さくなるように屈曲方向を合わせてロッド材をパイプ材に挿入することが挙げられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本実施形態に係る光ファイバ母材３０の製造方法は、ロッドインチューブ法によるものであって、具体的には、光ファイバにおいてクラッドとなる石英パイプ２２と、光ファイバにおいてコアとなる、又は、コア及びクラッドとなる石英コアロッド２４とを加熱融着により一体化させて光ファイバ母材３０を製造するものである。
【００１８】
ここで、石英パイプ２２は、例えば、ＯＶＤ法等によって製造されたものであって、外径φ１８０ｍｍ程度、内径φ５０ｍｍ程度、長さ２０００ｍｍ程度の円筒状のものが用いられる。この石英パイプ２２は、光ファイバ母材３０の製造の際には、その上端に外周に沿ってコの字溝２１ａが形成された上側ダミーパイプ２１及び下端に下側ダミーパイプ２３がそれぞれ融着されてパイプ材Ｐとされる。また、石英パイプ２２上端に融着される上側ダミーパイプ２１は、その上端に上端開口を閉止する閉止キャップ２５が取り付けられる。この閉止キャップ２５には、図示省略の真空ポンプが接続されており、この真空ポンプを駆動させることによって、石英パイプ２２の内部を減圧して負圧状態にすることができるようになっている。
【００１９】
石英コアロッド２４は、例えば、ＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を焼結して延伸したものや、ＭＣＶＤ法でクラッドパイプ内面にコアガラスを形成し中実化したものであって、外径φ４５〜５０ｍｍ程度、石英パイプ２２とほぼ同じ長さのものが用いられる。この石英コアロッド２４は、光ファイバ母材３０の製造の際には、その上端に上側ダミーロッド２６及び下端に下側ダミーロッド２７がそれぞれ融着されてロッド材Ｒとされる。
【００２０】
次に、このロッド材Ｒの作製及び軸ずれ修正方法について説明する。
【００２１】
まず、石英コアロッド２４及び下側ダミーロッド２７の端面同士を突き合わせ、その突き合わせ部分を加熱源により加熱して融着させる。同様に、下側ダミーロッド２７を融着させた石英コアロッド２４及び上側ダミーロッド２６の端面同士を突き合わせ、その突き合わせ部分を加熱源により加熱して融着させ、ロッド材Ｒを形成する。
【００２２】
そして、そのロッド材Ｒにおいて、一方の端部にずれ検知の始点Ｉ及び他方の端部にその終点Ｅを決め、以下の基準軸線設定とずれ量検出とを行う。
【００２３】
基準軸線設定では、ロッド材Ｒの径方向の一方向において始点Ｉ及び終点Ｅのそれぞれの幅方向の中心点同士を結んでそれを基準軸線とする。
【００２４】
ずれ量検出では、始点Ｉから終点Ｅまで所定間隔ごとにロッド材Ｒの幅方向の中心点を測定する。これによって、基準軸線を横軸及びずれ量Ｄｘを縦軸とした図１の中央のグラフにおいて曲線Ｃｘで示すように、ロッド材Ｒを径方向の一方向から見た場合の基準軸線に対する中心点位置のずれの傾向及びその度合、すなわち、屈曲の発生傾向及び屈曲量を視覚的かつ定量的に把握することができる。
なお、図１において、上側のグラフの曲線はロッド材Ｒの幅方向の一方側の外形位置の長さ方向に沿った推移を示し、下側のグラフの曲線はロッド材Ｒの幅方向の他方側の外形位置の長さ方向に沿った推移を示す。つまり、図１の中央のグラフの曲線Ｃｘは、上側及び下側のグラフの両曲線の中心の軌跡となっている。
【００２５】
次に、屈曲の発生傾向及び屈曲量の把握をより現実のロッド材Ｒに即して行うために、ロッド材Ｒを上記の場合と互いに直交する径方向の他方向から見た場合についての測定を行う。これにより、図２の中央のグラフに曲線Ｃｙで示すように、ロッド材Ｒを径方向の他方向から見た場合の基準軸線に対する中心点位置のずれの傾向及びその度合、すなわち、屈曲の発生傾向及び屈曲量を視覚的かつ定量的に把握することができる。
【００２６】
そして、Ｘ座標面における各測定位置の中心点のずれ量Ｄｘ  と、Ｙ座標面における各測定位置と対応する各測定位置の中心点のずれ量Ｄｙ  とに基づいて、合成ずれ量Ｑを次式により演算し、各測定位置での合成ずれ量Ｑｉ  （ｉ  は測定位置の数）を算出し、図３に示すように三次元座標を設定し、この三次元座標に合成ずれ量Ｑｉ  をプロットして滑らかな曲線で結んだ合成曲線Ｃｐ  を得る。
【００２７】
【数１】
2004277245.tif 000003
【００２８】
この三次元座標は、軸方向長さＬをＺ軸に、Ｘ座標面における径方向ずれ量Ｄｘ  をＺ軸の原点を通るＸ軸に、Ｙ座標面における径方向ずれ量Ｄｙ  をＺ軸の原点を通るＹ軸にしたものである。また、三次元座標には、合成曲線Ｃｐ  に加えて、Ｘ座標面におけるずれ量Ｄｘ  とＹ座標面におけるずれ量Ｄｙ  とで構成される四角形（図３に破線で示す四角形）と、この四角形の角を通るＸ座標面における曲線Ｃｘ  及びＹ座標面における曲線Ｃｙ  とを表示する。
【００２９】
以上によって、ロッド材Ｒの屈曲の発生状況、その傾向（方向）、及び、屈曲量（量）を三次元的に的確に把握することができる。そして、ロッド材Ｒの単位長さ当たりのずれ量Ｄｘ  若しくはＤｙ又は合成ずれ量Ｄｐ、すなわち、屈曲量  が１ｍｍ／ｍより大きい場合、ロッド材Ｒにおける石英コアロッド２４と上側ダミーロッド２６及び／又は下側ダミーロッド２７との融着部分を加熱源によって加熱して屈曲量が１ｍｍ／ｍ以下となるように修正を行う。
【００３０】
図４及び５は、光ファイバ母材製造装置１０を示す。
【００３１】
この光ファイバ母材製造装置１０は、垂直壁１１ａを有する支柱１１と、支柱１１の垂直壁１１ａに設けられたパイプ保持部１２と、支柱１１の垂直壁１１ａのパイプ保持部１２の上方に設けられたロッド保持部１４と、パイプ保持部１２の下方に設けられた加熱炉１５と、加熱炉１５の下方に設けられたローラ１６と、を備えている。なお、以下、支柱１１の垂直壁１１ａに対して平行な水平方向をＸ方向、支柱１１の垂直壁１１ａに対して垂直な方向をＹ方向、及び支柱１１の垂直壁１１ａに沿った鉛直方向をＺ方向とする。
【００３２】
パイプ保持部１２は、断面略Ｌ字状に形成されており、一方の面が略水平となるようにパイプ位置調整部１３を介して他方の面が支柱１１の垂直壁１１ａに取り付けられ、一方の面に形成された切り込み部に上側ダミーパイプ２１のコの字溝２１ａを嵌め入れて係止し、これによってパイプ材Ｐを吊り下げ状態に保持するようになっている。また、パイプ保持部１２は、パイプ位置調整部１３と共に支柱１１の垂直壁１１ａをＺ方向に移動可能に構成されている。さらに、パイプ保持部１２は、パイプ位置調整部１３によりＸＹ平面内の移動及び保持したパイプ材Ｐの軸方向変更が可能なように構成されている。
【００３３】
ロッド保持部１４は、一端が支柱１１の垂直壁１１ａに取り付けられた基端部１４ａで且つ他端が上側ダミーロッド２６の上端を把持する把持部１４ｂに形成されており、把持部１４ｂが上側ダミーロッド２６の上端を把持し、これによってパイプ保持部１２で保持されたパイプ材Ｐの内部にロッド材Ｒを吊り下げ状態に保持するようになっている。また、このロッド保持部１４は、支柱１１の垂直壁１１ａをＺ方向に移動可能に構成されている。さらに、ロッド保持部１４は、ＸＹ平面内の移動及び保持したロッド材Ｒのロッド軸方向変更が可能なように構成されている。ロッド材Ｒは、パイプ材Ｐの内壁から間隔をおき且つその中心に位置付けられるように位置調整が行われる。
【００３４】
加熱炉１５は、パイプ保持部１２で保持されたパイプ材Ｐの下方位置に加熱用挿通孔１５ａを有する円筒状の、例えば、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉で構成されており、パイプ保持部１２及びロッド保持部１４がＺ方向下向きに移動することによりパイプ材Ｐ及びロッド材Ｒが加熱用挿通孔１５ａに順次送られてパイプ材Ｐの石英パイプ２２とロッド材Ｒの石英コアロッド２４とを加熱融着により一体化させるようになっている。
【００３５】
ローラ１６は、加熱炉１５から順次送られてくる石英パイプ２２及び石英コアロッド２４の一体化物（光ファイバ母材３０）を下方に引き取るように設けられている。
【００３６】
次に、この光ファイバ母材製造装置１０による光ファイバ母材３０の製造について説明する。
【００３７】
まず、上側ダミーパイプ２１のコの字溝２１ａをパイプ保持部１２に係止させることによりパイプ材Ｐを吊り下げ状に保持する。
【００３８】
次いで、パイプ材Ｐの軸が加熱炉１５の軸に一致するように、パイプ位置調整部１３でパイプ保持部１２を操作し、パイプ材ＰのＸ方向及びＹ方向の位置をそれぞれ調整すると共にパイプ材Ｐの軸方向を調整する。
【００３９】
次いで、ロッド材Ｒの上端部分をロッド保持部１４の把持部１４ｂで把持することによりロッド材Ｒを吊り下げ状に保持する。
【００４０】
次いで、ロッド材Ｒをパイプ材Ｐに内挿した際に、その内壁から間隔をおき且つその中心に位置付けられるようにロッド保持部１４を操作し、ロッド材ＲのＸ方向及びＹ方向の位置をそれぞれ調整すると共にロッド材Ｒの軸方向を調整する。また、パイプ材Ｐの屈曲方向との関係で、製造される光ファイバ母材３０における光ファイバのコアとなる部分の偏心が最も小さくなるようにロッド材Ｒの屈曲方向を合わせる。
【００４１】
次いで、ロッド材Ｒをパイプ材Ｐの内部に挿入する。
【００４２】
次いで、パイプ材Ｐとロッド材Ｒとの間の空間を減圧しながら負圧状態とし、パイプ保持部１２及びロッド保持部１４をそれぞれ所定の速度で下方に移動させることにより、パイプ材Ｐ及びロッド材Ｒを加熱炉１５の加熱用挿通孔１５ａに送る。これによって、パイプ材Ｐ及びロッド材Ｒは、その軸方向に加熱炉１５の加熱用挿通孔１５ａを通過し、それらの下端から上端に向かって加熱炉１５により順次加熱される。また、パイプ材Ｐ及びロッド材Ｒは、その下端から上端に向かって順次溶融するものの、パイプ材Ｐとロッド材Ｒとの間の空間が減圧されて負圧状態となっているため、パイプ材Ｐの内外の圧力差によってネックダウン部分Ｎを形成しつつ溶融したパイプ材Ｐが縮径する。その結果、パイプ材Ｐ及びロッド材Ｒがその長手方向に順次融着して一体化する。
【００４３】
そして、一体化したパイプ材Ｐ及びロッド材Ｒの一体化物をローラ１６で引き取ることにより所定の外径になるまで延伸する。このとき、パイプ材Ｐ及びロッド材Ｒにおいて、下側ダミーパイプ２３及び下側ダミーロッド２７の全てを一体化させた後に、それに続いて石英パイプ２２及び石英コアロッド２４の全てを一体化させて光ファイバ母材３０を製造する。
【００４４】
以上のような光ファイバ母材３０の製造方法によれば、ロッド材Ｒの屈曲量が１ｍｍ／ｍ以下であるか否かを判定し、その判定の結果、ロッド材Ｒの屈曲量が１ｍｍ／ｍよりも大きい場合、石英コアロッド２４と上側ダミーロッド２６及び／又は下側ダミーロッド２７との融着状態を、ロッド材Ｒの屈曲量が１ｍｍ／ｍ以下となるように修正するようにしているので、ロッド材Ｒのパイプ材Ｐへの挿入時に、従来のようにロッド材Ｒがパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じたり、また、製造される光ファイバ母材３０における光ファイバのコアとなる部分が偏心するのが抑止される。しかも、ロッド材Ｒの屈曲量が大きくても石英コアロッド２４と上側ダミーロッド２６及び／又は下側ダミーロッド２７との融着状態を修正するようにしているので、材料を有効に活用することができる。
【００４５】
また、石英コアロッド２４と上側及び／又は下側ダミーロッド２７とを立てた状態でそれらを融着一体化させてロッド材Ｒを形成すると、実際にはそれらの屈曲量が大きくても自重により引き伸ばされて屈曲量が小さいと認識されてロッド材Ｒが形成されてしまう場合がある。かかる場合、ロッド材Ｒが消費されて軽量化して初めて屈曲状態が顕在化し、屈曲状態が回復するのに伴って石英コアロッド２４が石英パイプ２２の中心からずれ、製造される光ファイバ母材３０における光ファイバのコアになる部分の偏心が大きくなることが懸念される。しかしながら、この光ファイバ母材３０の製造方法によれば、石英コアロッド２４と上側及び下側ダミーロッド２６，２７との融着を、それらのロッド軸を略水平にして行うようにしているので、撓みによる影響を事前に考慮さえしておけば、石英コアロッド２４と上側及び／又は下側ダミーロッド２６，２７の自重の影響を受けることなく、それらの正確な屈曲量を把握してそれらを融着させることができる。また、ロッド材Ｒの正確な屈曲状態を把握できるので、パイプ材Ｐの屈曲状態との関係で、製造される光ファイバ母材３０における光ファイバのコアとなる部分の偏心が最も小さくなるように屈曲方向を合わせてロッド材Ｒをパイプ材Ｐに挿入することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、石英コアロッドと上側及び／又は下側ダミーロッドとの屈曲量が小さく抑えられるので、ロッド材のパイプ材への挿入時に、従来のようにロッド材がパイプ内壁に当たったり擦ったりして傷が生じたり、また、製造される光ファイバ母材における光ファイバのコアとなる部分が偏心することを抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ座標面での軸方向長さと径方向ずれ量及び外径変動との関係をしめすグラフである。
【図２】Ｙ座標面での軸方向長さと径方向ずれ量及び外径変動との関係を示すグラフである。
【図３】三次元座標での軸方向長さと合成ずれ量との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る光ファイバ母材製造装置の斜視図である。
【図５】光ファイバ母材製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
２４  石英コアロッド
２６  上側ダミーロッド
２７  下側ダミーロッド
Ｒ  ロッド材
【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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