(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＶＤ法の製造装置のチャンバ内において、光ファイバ母材用のコアガラスロッドに、当該コアガラスロッドの延伸方向を回転軸とする回転運動および前記延伸方向へのトラバース運動をさせながら、前記コアガラスロッドの外周面にバーナから火炎を吹きつけてガラス微粒子を堆積させ、光ファイバ用多孔質母材を形成する第１の工程と、
前記光ファイバ用多孔質母材を焼結する第２の工程と
を有し、
前記第１の工程において、
前記チャンバ内における、前記コアガラスロッドの延伸方向と垂直であり前記バーナと同一面上において、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも高い第１の位置と、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも低い第２の位置とにおいて温度を測定し、
前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より高く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より低い場合に前記チャンバ内の給気風量を増やし、前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より低く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より高い場合に前記給気風量を減らすことを特徴とする
光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記コアガラスロッドの外径は、１６ｍｍ以下であ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】
前記ガラス微粒子には、ゲルマニウムが添加されていることを特徴とする
請求項１または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、光ファイバ母材の製造方法に関し、特にＯＶＤ法（outside vapor
deposition）により光ファイバ用の多孔質のスート母材を合成する光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ伝送路網を利用した光通信システムは、高速かつ大容量の信号を伝送することができるものであり、光ファイバはその重要な構成要素の一つである。
例えば、大容量伝送が可能な光通信システムを実現するためには、波長１５５０ｎｍにおける波長分散がゼロであり、伝送損失が小さい分散シフト光ファイバが好適である。
光ファイバは通常、コアの外周部に、コアより屈折率が低いクラッドが形成されている構成であり、分散シフト光ファイバは、コアとクラッドの屈折率の差が大きい方が望ましい。
【０００３】
光ファイバの製造方法としては、例えば、ＶＡＤ（vapor-phase axial deposition）法やＯＶＤ法で合成した光ファイバ用の多孔質のスート母材（多孔質母材ともいう）を、ガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）して透明な中間母材とし、その中間母材を燃焼火炎やプラズマ火炎で、もしくは、電気炉で延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、さらにＯＶＤ法などによりガラス微粒子（スート）を堆積させ、得られた多孔質のスート母材をガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）を行い、プリフォームとする。
得られたプリフォームを線引き用加熱炉で加熱溶融してプリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとする。
【０００４】
また、ＭＣＶＤ（modified chemical vapor deposition）法やプラズマ法では、直接、ガラスロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などによりガラスロッドを延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、さらに上述のようにＯＶＤ法によりガラス微粒子を堆積させ、得られた多孔質のスート母材を脱水および焼結（ガラス化）してプリフォームとし、線引き加工して光ファイバとする。
【０００５】
上記のＯＶＤ法によりコアターゲットにガラス微粒子を堆積させるには、例えば図４に示すＯＶＤ装置を用いる。
ＯＶＤ装置１は、チャンバ２内に支持部材３とバーナ４を備えている。
支持部材３に設けられた回転チャック５に、コアターゲットとなるガラスロッド６が保持され、ガラスロッド６の外周面にバーナ４から原材料を含有する火炎を吹きつけ、ガラス微粒子を堆積させる。このとき、ガラスロッド６は、回転チャック５によるガラスロッドの延伸方向を回転軸とする回転運動と、支持部材３が取り付けられた駆動部７によるガラスロッド６の延伸方向へのトラバース運動を行い、これによりガラスロッド６の外周面上に繰り返しガラス微粒子が積層して、クラッドとなるスート８を均一に合成することができる。
【０００６】
上記のようにして合成されたスート母材を焼結することで光ファイバ母材（プリフォーム）が得られるが、光ファイバ母材の各部分の屈折率は、積層されるガラス微粒子中の添加物の種類および濃度に依存する。
例えば、高屈折率の部分となる領域を合成する際には、屈折率を上昇せしめる所定の添加物原料をバーナに送って、その添加物が含まれるガラス微粒子を積層させることが必要である。
【０００７】
従って、所望の屈折率プロファイル、即ち、所望の特性を有する光ファイバを線引きして製造しうる光ファイバ母材を製造するには、光ファイバ母材の屈折率分布を正確に測定し、スート母材あるいは光ファイバ母材の製造条件を制御することが重要である。
【０００８】
例えば、高屈折率のコアの外周部に、コアよりの低屈折率のディプレスト層と、ディプレスト層よりも高屈折率のセグメント層を積層してなる光ファイバを製造するための光ファイバ母材を製造する場合には、コアをＶＡＤ法で製造し、ディプレスト層をフッ素添加のＪＶＤ（jacketed vapor deposition ）法で製造し、セグメント層をゲルマニウム添加のＪＶＤ法で製造し、それぞれの層の屈折率を正確に制御しながら製造する。
【０００９】
【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母材の製造方法では、下記の理由により、ディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することが困難となる場合があるという問題があった。
【００１０】
まず、例えば、上記のゲルマニウム添加のＪＶＤ法によりセグメント層を製造する際に、脈理が原因で正確な屈折率プロファイルが測定できないため、歩留りが良くないという問題があった。
ここで、脈理とは、光ファイバ母材中のゲルマニウムの添加濃度について、コアの延伸方向に対して平行に同心円状に形成される、屈折率の分布が不均一な層が生じる現象のことを示す。
【００１１】
上記のセグメント層を形成する際には、そのΔ（基準となる屈折率に対する屈折率差）と幅（セグメント層の厚さ）を正確に制御することが必要であるが、上記の層を合成するためのゲルマニウム添加のＪＶＤ法においては弱い火炎を用いて合成しており、この弱い火炎ではターゲットの中心に当たりにくいという問題があった。
【００１２】
また、一般のＯＶＤ法では、ガラス微粒子の堆積量の安定化を図るために、重量センサなどを用いてガラス微粒子を堆積させたスート母材の重量を測定していたが、例えばコアガラスロッドの直径が１２ｍｍあるいは１６ｍｍ程度に小さい場合や、トラバース長が２００ｍｍあるいは３００ｍｍ程度に短い場合では、重量センサによる堆積量の測定が不能であるという問題があった。
【００１３】
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、ディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＯＶＤ法の製造装置のチャンバ内において、光ファイバ母材用のコアガラスロッドに、当該コアガラスロッドの延伸方向を回転軸とする回転運動および前記延伸方向へのトラバース運動をさせながら、前記コアガラスロッドの外周面にバーナから火炎を吹きつけてガラス微粒子を堆積させ、光ファイバ用多孔質母材を形成する第１の工程と、前記光ファイバ用多孔質母材を焼結する第２の工程とを有し、
前記第１の工程において、
前記チャンバ内における、前記コアガラスロッドの延伸方向と垂直であり前記バーナと同一面上において、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも高い第１の位置と、前記コアガラスロッドを中心として前記バーナと９０度をなす位置であり前記コアガラスロッドよりも低い第２の位置とにおいて温度を測定し、
前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より高く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より低い場合に前記チャンバ内の給気風量を増やし、
前記第１の位置の測定温度が第１の目標温度より低く前記第２の位置の測定温度が第２の目標温度より高い場合に前記給気風量を減らす
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法が提供される。
【００１５】
好ましくは、前記コアガラスロッドの外径は、１６ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また好ましくは、前記ガラス微粒子には、ゲルマニウムが添加されていることを特徴とする。
【００１７】
【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。
【００１８】
まず、本実施形態に係る光ファイバ母材（プリフォーム）の製造方法について説明する。
例えば、ＶＡＤ（vapor-phase axial deposition）法やＯＶＤ（outside vapor deposition）法で合成した光ファイバ用の多孔質のスート母材を、ガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）して透明な中間母材とし、その母材を燃焼火炎やプラズマ火炎でもしくは電気炉で延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
得られたコアターゲットに、下記に説明するＯＶＤ法によりガラス微粒子（スート）を堆積させ、得られた多孔質のスート母材をガラス化炉で脱水および焼結（ガラス化）を行い、プリフォームとする。
【００１９】
また、ＭＣＶＤ（modified chemical vapor deposition）法やプラズマ法では、直接、ガラスロッドを形成することができ、この場合にはガラス化炉による熱処理を行わずに、燃焼火炎などにより延伸し、コアターゲットとなるガラスロッドとする。
本発明の第１の工程として、得られたコアターゲット（コアガラスロッド）に、さらに上述のようにＯＶＤ法によりガラス微粒子を堆積させ、得られた多孔質のスート母材を脱水および焼結（ガラス化）してプリフォームとする。
【００２０】
本発明の第２の工程として、上記のようにして得られたプリフォームを線引き用加熱炉において加熱溶融し、プリフォームの先端から線引きする線引き工程により、光ファイバとすることができる。
【００２１】
第１の工程として、上記のＯＶＤ法によりコアターゲット（コアガラスロッド）にガラス微粒子を堆積させるには、例えば図１に示すＯＶＤ装置を用いる。
図１中、（Ａ）はＯＶＤ装置の上面から見たときの模式図（平面図）、（Ｂ）はＯＶＤ装置の側面から見たときの模式図（側面図）である。
ＯＶＤ装置１は、チャンバ２内に支持部材３とバーナ４を備えている。
支持部材３に設けられた回転チャック５に、コアターゲットとなるガラスロッド（コアガラスロッド）６が保持され、ガラスロッド６の外周面に、図１（Ａ）に図解のごとく、ガラスロッド６と同一平面の水平方向から、バーナ４から原材料を含有する火炎を吹きつけ、ガラス微粒子を堆積させる。
このとき、ガラスロッド６は、回転チャック５によるガラスロッド６の延伸方向を回転軸とする回転運動と、支持部材３が取り付けられた駆動部７によるガラスロッド６の延伸方向へのトラバース運動を行い、これによりガラスロッド６の外周面上に繰り返しガラス微粒子が積層して、クラッドとなるスート８を均一に合成することができる。
【００２２】
ここで、図１（Ｂ）に図解のように、ＯＶＤ装置１のチャンバ２内には、ガラスロッド６よりも高い第１の位置に第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａが設けられており、一方、ガラスロッド６よりも低い第２の位置に第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが設けられている。
なお、図１（Ｂ）に図解しないバーナ４は、図１（Ａ）の図解を考慮すると、図１の紙面に垂直な上部の方向から、ガラスロッド６にガラス微粒子を含む火炎を噴射するように配設されている。
【００２３】
上記の第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａと第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂの測定温度に応じて、不図示の調節手段により給気風量を調節する。
例えば、第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａの測定温度が第１の目標温度（例えば２８０〜２９０℃）よりも高く、第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが第２の目標温度（例えば４９０〜５００℃）よりも低い場合には、火炎がターゲットであるガラスロッド６よりも上に当たっているため、給気風量を多く調節して火炎を水平に近づけて火炎の上昇を抑える。
一方、第１の温度測定部（熱画像温度計）９Ａの測定温度が第１の目標温度（例えば２８０〜２９０℃）よりも低く、第２の温度測定部（放射温度計）９Ｂが第２の目標温度（例えば４９０〜５００℃）よりも高い場合には、火炎がターゲットであるガラスロッド６よりも下に当たっているため、給気風量を少なく調節することで火炎を上向きにさせる。
【００２４】
このように、チャンバ２内の複数箇所で温度を測定し、給気風量を調節することで堆積面温度を一定に保ち、ターゲットであるガラスロッド６に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスート８を合成することができる。
【００２５】
また、ＯＶＤ装置１のチャンバ２内には、ガラスロッド６の上部にレーザ変位計１０が設けられている。
レーザ変位計１０によって、ガラス微粒子の堆積厚ｔを測定し、これによってスート８の形成後のスート母材の外径を求め、ガラス微粒子の堆積量を管理する。
例えば、ガラスロッド径φ1 、ガラス微粒子の堆積厚ｔとすると、スートが形成されたスート母材８の外径φ2 は下記の式（１）で示される。
【００２６】
【数１】
φ2 ＝φ1 ＋２ｔ                                      （１）
【００２７】
また、さらにトラバース長をＬ、スート密度をρとすると、ガラス微粒子の堆積量Ｍは近似的に下記の式（２）で示される。
【００２８】
【数２】
Ｍ＝ρＬπ（φ2 2 −φ1 2 ）／４                      （２）
【００２９】
従って、レーザ変位計１０によってガラス微粒子の堆積厚ｔを測定し、これによってスート８の形成後のスート母材の外径を求め、得られた結果の値およびその他の各パラメータを上記の式に代入することで、ガラス微粒子の堆積量Ｍを求めてその堆積量を管理することができる。
【００３０】
上記のように、ＯＶＤ装置１に設けられたレーザ変位計１０によって多孔質母材（スート母材）の外径φ2 を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、ディプレスト層やセグメント層などのガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる。
【００３１】
（実施例１）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた第１の温度測定部９Ａとしての熱画像温度計とガラスロッドよりも低い位置に設けられた第２の温度測定部９Ｂとしての放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２８５℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内であった。また、放射温度計の測定値が４９６℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内であった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６に水平に当たっており、給気風量の調節は行わなかった。
【００３２】
（実施例２）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた熱画像温度計とガラスロッド６よりも低い位置に設けられた放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２９４℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）よりも高かった。また、放射温度計の測定値が４８１℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）よりも低かった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６よりも上に当たっており、給気風量を０．１４ｍ／秒に大きくした。この調節の結果、熱画像温度計の測定値が２８９℃で目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内となり、また、放射温度計の測定値が４９７℃で目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内となり、火炎がターゲットであるガラスロッド６に水平に当たるようになった。
【００３３】
（実施例３）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、給気風量を０．６ｍ／秒とする条件下でガラスロッド６の外周部にガラス微粒子を堆積させるときに、ガラスロッド６よりも高い位置に設けられた熱画像温度計とガラスロッド６よりも低い位置に設けられた放射温度計によりそれぞれの位置の温度を測定した。
熱画像温度計の測定値が２６９℃であり、目標温度（２８０〜２９０℃）よりも低かった。また、放射温度計の測定値が５７１℃であり、目標温度（４９０〜５００℃）よりも高かった。
従って、火炎はターゲットであるガラスロッド６よりも下に当たっており、給気風量を０．１４ｍ／秒に小さくした。この調節の結果、熱画像温度計の測定値が２８９℃で目標温度（２８０〜２９０℃）の範囲内となり、また、放射温度計の測定値が４９７℃で目標温度（４９０〜５００℃）の範囲内となり、火炎がターゲットであるガラスロッド６に水平に当たるようになった。
【００３４】
上記のように、上記各実施例においては、ＯＶＤ装置１に設けられた熱画像温度計および放射温度計の温度測定結果から給気風量を調節し、ガラスロッド６の堆積面の温度を一定に保ち、ターゲットであるガラスロッド６に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができた。
【００３５】
（実施例４）
上記実施形態に係るＯＶＤ装置１により、直径φ1 ＝１６ｍｍのガラスロッドの外周部に、トラバース長Ｌ＝３００ｍｍとして、クラッドとなるガラス微粒子を堆積させた。
このとき、レーザ変位計１０の出力電圧の時間に対する変化を調べ、結果を図２に示した。図２では、ガラス微粒子の非堆積部Ａと堆積部Ｂを読み取っている。この図内の下に凸の頂部を結んだ破線が堆積部Ｂの変化を示している。
また、ガラス微粒子の堆積厚のトラバース回数に対する変化を図３に示した。堆積厚はトラバース回数に比例している。
上記のスート８の合成中において、ガラス微粒子の密度ρは一定であり、その値は０．２３ｇ／ｃｍ3 であった。
スート８の合成中のある時点で、レーザ変位計１０によってガラス微粒子の堆積厚ｔを測定すると、その値は１１．２ｍｍであった。
従って、スートが形成されたスート母材の外径φ2 およびガラス微粒子の堆積量Ｍは下記の式（３）と（４）のように求め、ガラス微粒子の堆積量を管理することができた。
【００３６】
【数３】
φ2 ＝φ1 ＋２ｔ
＝１６＋２×１１．２＝３８．４ｍｍ                （３）
【００３７】
【数４】
Ｍ＝ρＬπ（φ2 2 −φ1 2 ）／４
＝（０．２３／１０3 ）×３００×π×（３８．４2 −１６2 ）／４
＝６６．０ｇ                                        （４）
【００３８】
上記のように、上記の実施例においては、レーザ変位計１０によって多孔質母材（スート母材）の外径を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスート８を合成することができた。
【００３９】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。
例えば、チャンバ内の複数箇所に設けられた複数個の温度測定手段は、上記の実施形態で示したガラスロッド８よりも高い第１の位置と前記コアガラスロッドよりも低い第２の位置とに限らず、その他の位置で測定してもよく、さらにチャンバ内の３箇所以上に温度測定手段を設けて、温度を測定してもよい。
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。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、チャンバ内の複数箇所で温度を測定して給気風量を調整することにより、堆積面の温度を一定に保ち、ターゲットに対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供できる。
【００４１】
本発明によれば、レーザ変位計によってスート母材の外径を測定し、これによってガラス微粒子の堆積量を管理するので、ディプレスト層やセグメント層などのガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる光ファイバ母材の製造方法を提供できる。
【００４２】
本発明によれば、ガラスロッドよりも高い第１の位置と低い第２の位置などのチャンバ内の複数箇所に設けられた複数個の温度測定手段により温度を測定し、測定した温度の結果に応じて給気風量を調節することができるので、堆積面の温度を一定に保ち、ターゲット（ガラスロッド）に対する火炎の当たり方を制御することが可能であり、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御して合成することができる熱処理装置を提供することができる。
【００４３】
本発明によれば、レーザ変位計によってスート母材の外径を測定し、これによってディプレスト層やセグメント層などの屈折率やガラス微粒子の堆積量を正確に制御してスートを合成することができる熱処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る光ファイバを製造するためのＯＶＤ装置の上面および側面から見たときの模式構成図である。
【図２】  図２は、本発明の実施例に係るレーザ変位計の出力電圧の時間に対する変化を示す図である。
【図３】  図３は、本発明の実施例に係るガラス微粒子の堆積厚のトラバース回数に対する変化を示す図である。
【図４】  図４は、従来例に係るＯＶＤ装置の模式構成図である。
【符号の説明】
１…ＯＶＤ装置、２…チャンバ、３…支持部材、４…バーナ、５…回転チャック、６…ガラスロッド、７…駆動部、８…スート、９Ａ…第１の温度測定部（熱画像温度計）、９Ｂ…第２の温度測定部（放射温度計）、１０…レーザ変位計
【図１】
0004776099.tif 000002
【図２】
0004776099.tif 000003
【図３】
0004776099.tif 000004
【図４】
0004776099.tif 000005