(57)【要約】【課題】比屈折率差を均一に保つことのでき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２０の比屈折率差Δｎに大きく影響するゲルマニウムの揮散量が、処理される多孔質ガラス母材１０の外径と脱水処理温度によって決定されることから、多孔質ガラス母材１０の外径に応じて脱水処理温度を設定する。これにより比屈折率差Δｎが均一な光ファイバ母材２０を製造する。このとき、多孔質ガラス母材１０の有効部の平均外径を外径として採用し、脱水処理温度を設定することができる。一般に、多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より大きい場合にはゲルマニウムの揮散量が少なくなるため脱水処理温度を高く設定し、多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より小さい場合には揮散量が多くなるため脱水処理温度を低く設定するように制御する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウムを含有する多孔質ガラス母材を加熱して、脱水、焼結する光ファイバ母材の製造方法において、
前記多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を設定する光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記多孔質ガラス母材の長手方向の平均外径に応じて前記脱水処理温度を設定する請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記多孔質ガラス母材の外径が所定値以上大きい場合には前記脱水処理温度を高く設定し、前記多孔質ガラス母材の外径が前記所定値より小さい場合には前記脱水処理温度を低く設定する請求項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】
この発明は、光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スート母材（多孔質ガラス母材）を加熱炉内で長手方向へ移動させつつ加熱して先端部から基端部に向かって漸次脱水・ガラス化する光ファイバ母材の製造方法が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。
この製造方法では、スート母材の移動速度を、長手方向の外径変動に応じて変化させるものであり、外径が大きいほど移動速度を遅くし、外径が小さいほど移動速度を速くする。これにより、スート母材の外径が長手方向に変動していても屈折率差が長手方向に均一なガラス母材を得ることができる。また、スート母材の外径に最適な移動速度で脱水・透明ガラス化ができ、長手方向に安定したガラス母材を得ることができる。
【０００３】
また、ゲルマニウムをドープしたガラス微粒子をターゲット基材に堆積し、これを軸方向に引上げて作成した多孔質ガラス母材を高温で脱水・焼結する光ファイバ母材の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
特許文献２に開示されている光ファイバ母材の製造方法では、多孔質ガラス母材を脱水・焼結させる際に、脱水処理温度を多孔質ガラス母材の引上げ速度に応じて制御する。これは、ゲルマニウムがドープされた多孔質ガラス母材の比屈折率差（Δｎ）が、引き上げ速度の増加とともに低下するとともに、多孔質ガラス母材の脱水処理時における処理温度の上昇に伴って低下するということから、各ロット間における比屈折率差（Δｎ）を一定にすることができるためである。なお、比屈折率差（Δｎ）とは、コア部の屈折率とクラッド部の屈折率との違いの程度を表すパラメータである。
【０００４】
また、特許文献３に開示されている光ファイバ母材の製造方法では、多孔質ガラス母材の脱水処理温度を多孔質ガラス母材のスタート部とエンド部で、その中間部よりも高温度に設定するものである。これにより、その後の焼結処理により得られる光ファイバ母材の長手方向における比屈折率差（Δｎ）が、従来スタート部およびエンド部で大きくなって不均一となるという問題を解決するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６４−５１３４３号公報（第２頁、第２図）
【特許文献２】
特開平４−２９５０２４号公報（第２頁、第１図）
【特許文献３】
特開平４−２９５０２５号公報（第２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ゲルマニウムを含有した母材においては、加熱炉での脱水処理中に含有ゲルマニウムが揮散する。すなわち、脱水処理後のガラス母材の比屈折率差（Δｎ）の値にはこの脱水処理中のゲルマニウムの揮散量が大きく影響しており、ガラス母材の比屈折率差（Δｎ）がロット毎で変動する現象には、脱水中のゲルマニウムの揮散量の変動が原因の一つであると考えることができる。
一方、ゲルマニウムの揮散量は、加熱炉の脱水処理条件と投入される母材の状態で決定されるため、投入される母材の性状がロット毎で変動するとそれに応じて比屈折率差（Δｎ）が変動すると考えられる。
【０００７】
このことから、ＶＡＤ法によって製造され中心部にゲルマニウムを含有する光ファイバ用多孔質ガラス母材を、加熱炉にて脱水・焼結して光ファイバ母材を製造する際に、ゲルマニウムの揮散量の変動によりガラス母材のコア部とクラッド部の比屈折率差（Δｎ）が、加熱炉に投入する母材のロッド毎で変動するという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、比屈折率差（Δｎ）を均一に保つことのできる光ファイバ母材の製造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】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、ゲルマニウムを含有する多孔質ガラス母材を加熱して、脱水、焼結する光ファイバ母材の製造方法において、前記多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を設定することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、光ファイバ母材の比屈折率差に大きく影響するゲルマニウムの揮散量が、処理される多孔質ガラス母材の外径と脱水処理温度によって決定されることから、多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を設定することにより比屈折率差を一定に保持する。
【００１１】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、前記多孔質ガラス母材の長手方向の平均外径に応じて前記脱水処理温度を設定してもよい。
【００１２】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、多孔質ガラス母材の長手方向の平均外径を基準として脱水処理温度を設定することにより、光ファイバ母材の比屈折率差を一定にすることができる。
【００１３】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法は、前記多孔質ガラス母材の外径が所定値以上大きい場合には前記脱水処理温度を高く設定し、前記多孔質ガラス母材の外径が前記設定値より小さい場合には前記脱水処理温度を低く設定するように制御することを特徴としている。
【００１４】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、多孔質ガラス母材の外径が所定値以上大きい場合にはゲルマニウムの揮散量が少なくなるため、脱水処理温度を高く設定してゲルマニウムの揮散量を増加させて調整する。また、多孔質ガラス母材の外径が所定値より小さい場合には、ゲルマニウムの揮散量が多くなるため脱水処理温度を低く設定してゲルマニウムの揮散量を調整する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
まず、図１に示すように、ＶＡＤ法により多孔質ガラス母材１０を作成する。すなわち、チャンバー１１の内部に回転するターゲット棒１２を吊り下げておき、下方に設けられているコア用バーナ１３およびクラッド用バーナ１４からのスートをターゲット棒１２に堆積させる。
このとき、コア用バーナ１３にはＳｉＣｌ４＋ＧｅＣｌ４を供給し、クラッド用バーナ１４にはＳｉＣｌ４を供給することにより、ゲルマニウムを含有するコア部１０ａと、このコア部１０ａの周囲にクラッド部１０ｂを形成し、成長に伴ってターゲット棒１２を引上げて多孔質ガラス母材１０を形成する。
このとき、コア部１０ａ、クラッド部１０ｂに堆積しなかったガラス微粒子は排気口１５から排出される。
【００１７】
次に、多孔質ガラス母材１０を脱水処理する。図２には、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法による脱水・焼結処理を実施するための加熱炉３０が示されている。
この加熱炉３０は、炉心管３１およびヒータ３２を備えている。炉心管３１の上部には、処理前の多孔質ガラス母材１０を保持するとともに処理後の光ファイバ母材２０を保持して回転しながら上下移動する母材送り機構３３を有している。
【００１８】
また、炉心管３１の下端部には雰囲気ガスの導入口３５が設けられており、炉心管３１の上端部には排気口３６が設けられている。
【００１９】
従って、加熱炉３０により多孔質ガラス母材１０の脱水焼結処理を行うには、母材送り機構３３により多孔質ガラス母材１０を保持して上方から炉心管３１に挿入する。この多孔質ガラス母材１０は、予め外径が測定してあり、その外径測定結果に応じて脱水処理温度を設定する。
ヒータ３２により炉心管３１を加熱して、母材送り機構３３により多孔質ガラス母材１０を回転させながら炉心管３１に供給し、多孔質ガラス母材１０の先端部から基端部に向かって設定した脱水処理温度で漸次脱水処理を行う。脱水処理が行われた多孔質ガラス母材は、加熱炉の温度を上げて順次焼結させてゆく。
【００２０】
図３には、脱水処理温度１１００℃、焼結温度１５５０℃で脱水処理を行って光ファイバ母材２０を製造した場合における、処理前の多孔質ガラス母材１０の長手方向の平均外径（ｍｍ）と、処理後の光ファイバ母材２０の比屈折率差（Δｎ（％））との関係が示されている。
すなわち、脱水処理温度を一定にして脱水処理を行った場合でも、多孔質ガラス母材１０の外径が変化すると、処理後の比屈折率差（Δｎ（％））が変化することがわかった。
【００２１】
一方、図４には、外径が一定（ここでは例えば１５５ｍｍ）の多孔質ガラス母材１０を脱水処理温度が異なる加熱炉３０に投入して光ファイバ母材２０を製造した場合の、脱水処理温度（℃）と光ファイバ母材２０の比屈折率差（Δｎ（％））との関係が示されている。
すなわち、外径が一定の多孔質ガラス母材１０を使用する場合でも、脱水処理温度が変化すると、処理後の比屈折率差（Δｎ（％））が変化することがわかった。
【００２２】
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について説明する。この製造方法は、予め多孔質ガラス母材１０の外径を測定しておき、その外径測定結果に基づき手動で脱水処理温度を設定するものである。
多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より大きい場合にはゲルマニウムの揮散量が少なくなるため脱水処理温度を高く設定し、多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より小さい場合にはゲルマニウムの揮散量が多くなるため脱水処理温度を低く設定する。
【００２３】
まず、目標とする比屈折率差（Δｎ）を例えば０．３６とする。加熱炉３０に多孔質ガラス母材１０を挿入する前に、予め多孔質ガラス母材１０の外径を測定しておく。外径の測定は、例えば、外径測定器３７を用いて、多孔質ガラス母材１０の長手方向の外径を測定していき、多孔質ガラス母材１０の有効部の平均外径を外径として採用することができる。また、複数個の多孔質ガラス母材の外径の平均値を外径をして採用してもよい。その後、図４に示すような光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎと脱水処理温度との関係を示すグラフから、前述のようにして求められた多孔質ガラス母材１０の外径に対応する脱水処理温度を決定する。
【００２４】
例えば、多孔質ガラス母材１０の外径が１５５ｍｍであったとすると、外径１５５ｍｍに対するデータにおいて比屈折率差Δｎ＝０．３６に対する脱水処理温度を読み取る。これより、ここでは脱水処理温度＝１１００℃が得られる。脱水処理温度が求められたなら、加熱炉３０に多孔質ガラス母材１０を挿入して、加熱炉の温度が１１００℃となるように、手動にて設定し脱水処理を行う。脱水処理後、多孔質ガラス母材１０を１５５０℃で焼結処理し、多孔質ガラス母材を透明化処理する。
【００２５】
このようにして製造された光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎの分布が、図５に示されている。ここでは、ロット数Ｎ＝３０の多孔質ガラス母材１０について比屈折率差Δｎが示されている。
これより、光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎは、目標値である０．３６付近の狭い範囲で変動しており、ロットにかかわらずほぼ一定の比屈折率差Δｎを備えた光ファイバ母材２０が製造されていることがわかる。
【００２６】
一方、図６のグラフには、比較例として、多孔質ガラス母材１０の外径にかかわらず、脱水処理温度の設定を行わずに１１００℃に定めて、焼結温度を１５５０℃として処理した場合における光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎの分布が示されている。
この場合には、多孔質ガラス母材１０の外径に応じて脱水処理温度を設定した図５に示した場合と比較して、製造された光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎが、ロット毎に大きくばらついていることがわかる。
【００２７】
以上、前述した光ファイバ母材の製造方法によれば、光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎに大きく影響するゲルマニウムの揮散量が、処理される多孔質ガラス母材１０の外径と脱水処理温度によって決定されることから、多孔質ガラス母材１０の外径に応じて脱水処理温度を設定して処理を行うことにより、比屈折率差が均一な光ファイバ母材２０を製造することができる。
【００２８】
また、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、脱水処理温度を自動設定してもよい。図７に示す加熱炉を用いて、多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を自動設定する方法を説明する。
多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より大きい場合にはゲルマニウムの揮散量が少なくなるため脱水処理温度を高く設定し、多孔質ガラス母材１０の外径が所定値より小さい場合にはゲルマニウムの揮散量が多くなるため脱水処理温度を低く設定するように制御する。
【００２９】
まず、目標とする比屈折率差（Δｎ）を例えば０．３６に設定し、このときの多孔質ガラス母材１０の外径を外径測定器３７により測定して制御装置３４に伝達する。ここで、多孔質ガラス母材１０の外径として、多孔質ガラス母材１０の有効部の平均外径を採用することができる。
このために、一旦、母材送り機構３３により多孔質ガラス母材１０を炉心管３１の内部に挿入しながら、外径測定器３７により多孔質ガラス母材１０の外径を長手方向に沿って測定して測定値は制御装置３４に伝達される。このとき、母材送り機構３３の送り量により多孔質ガラス母材１０の有効部の長さＬも同時に測定して制御装置３４に伝達する。これにより、制御装置３４は、多孔質ガラス母材１０の有効部の外径の平均値を求めることができ、これを外径とする。
【００３０】
制御装置３４では、予めデータとしてメモリに記憶されている図４に示すような光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎと脱水処理温度との関係を示すグラフから、前述のようにして求められた多孔質ガラス母材１０の外径に対応する脱水処理温度を決定する。
例えば、多孔質ガラス母材１０の外径が１５５ｍｍであったとすると、外径１５５ｍｍに対するデータにおいて比屈折率差Δｎ＝０．３６に対する脱水処理温度を読み取る。これより、ここでは脱水処理温度＝１１００℃が得られる。
【００３１】
制御装置３４は、以上のようにして求められた脱水処理温度となるようにヒータ３２を制御して脱水処理を行い、１５５０℃で焼結処理を行う。
その結果、光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎは、目標値である０．３６付近の狭い範囲で変動しており、ロットにかかわらずほぼ一定の比屈折率差Δｎを備えた光ファイバ母材２０が製造できた。
【００３２】
従来の方法を用いて、多孔質ガラス母材１０の外径にかかわらず、脱水処理温度の調整を行わずに１１００℃に定めて、焼結温度を１５５０℃として処理した場合における光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎの分布を調べてみた。
この場合には、多孔質ガラス母材１０の外径に応じて脱水処理温度を設定した上述の方法と比較して、製造された光ファイバ母材２０の比屈折率差Δｎが、ロット毎に大きくばらついてしまった。
【００３３】
なお、本発明の光ファイバ母材の製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
例えば、前述した各実施形態では、一旦、多孔質ガラス母材１０の全体を炉心管３１に挿入して全体の外径を測定し、多孔質ガラス母材１０の有効部１５の長さＬから平均外径を求めて外径としたが、この他、予め別の測定機により平均外径を求めて制御装置３４に入力することもできる。
【００３４】
あるいは、多孔質ガラス母材１０の外径を外径測定器３７により測定しながら炉心管３１に挿入して脱水処理を行うことも可能である。この場合には、多孔質ガラス母材１０が、外径測定器３７による測定位置からヒータ３２による加熱位置へ移動するのに要する時間Ｔを考慮する必要がある。すなわち、加熱されている多孔質ガラス母材１０の外径として、時間Ｔだけ前に測定された外径を採用して脱水処理温度を決定するようにする。
【００３５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法によれば、光ファイバ母材の比屈折率差に大きく影響するゲルマニウムの揮散量が、処理される多孔質ガラス母材の外径と脱水処理温度によって決定されることから、多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を調整することにより比屈折率差が均一な光ファイバ母材を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＶＡＤ法により多孔質ガラス母材を作成する状態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を実施する製造装置を示す全体構成図である。
【図３】処理後の光ファイバ母材の比屈折率差と処理前の多孔質ガラス母材の外径との関係を示すグラフである。
【図４】処理後の光ファイバ母材の比屈折率差と脱水処理温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法により多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を設定して製造された光ファイバ母材の比屈折率差の分布を示すグラフである。
【図６】多孔質ガラス母材の外径に応じて脱水処理温度を設定することなく製造された光ファイバ母材の比屈折率差の分布を示すグラフである。
【図７】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を実施する別な製造装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１０  多孔質ガラス母材
２０  光ファイバ母材
３０  加熱炉
【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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【図７】
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