(57)【要約】【課題】線引方向にわたり安定した光学特性を有する融点の異なるガラスからなる光ファイバ、その製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】圧力センサ３３を介し、常時若しくは間欠的に、補助部材１１５に加わる内部圧力を検出し、検出した圧力値が予め記憶されている基準値に達したことを検出したときは、調節弁３５に閉信号を出力してコンプレッサーから出力される圧力供給を停止し、検出した圧力値が基準値を下回っていることを検出したときは、調節弁３５に開信号を出力して、コンプレッサーから圧力を供給することで、光ファイバを構成する部材の中で最も融点が低い部材の溶融に伴う圧力変動量に応じて加減圧制御を行なうことができる。これにより線引方向に対して一定の断面径を有する部材を備える光ファイバを製造することができる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスを主成分とし断面形状が略円形を有する第１ガラス部と、該第１ガラス部を挟んで対称位置に配置される前記第１ガラス部より低融点を有する一対の第２ガラス部材と、第１及び第２ガラス部材を一体化して覆う第１及び第２ガラス部より高融点を有する第３ガラス部とで構成される融点の異なるガラスからなる光ファイバであって、
前記第２ガラス部の断面外径は、該第２ガラス部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを特徴とする融点の異なるガラスからなる光ファイバ。
【請求項２】
前記第１ガラス部が石英ガラスを主成分とするコアであり、一対の第２ガラス部が石英ガラスを主成分とし熱膨張率の高い成分を添加されてなる応力付与部であり、前記第３ガラス部が純粋石英ガラスからなるクラッドである場合に、前記応力付与部の断面外径は、該応力付与部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを特徴とする請求項１記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバ。
【請求項３】
石英ガラスを主成分とし断面形状が略円形を有する第１ガラス部と、該第１ガラス部の外周を覆うように設けられ前記第１ガラス部より高融点を有する第２ガラス部と、該第２ガラス部の外周を覆うように設けられ前記第２ガラス部より高融点を有する第３ガラス部で構成される融点の異なるガラスからなる光ファイバであって、
前記第２ガラス部の断面外径は、該第２ガラス部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを特徴とする融点の異なるガラスからなる光ファイバ。
【請求項４】
前記第１ガラス部が石英ガラスを主成分とするコアであり、第２ガラス部が石英ガラスを主成分とし熱膨張率の高い成分が添加されてなる低融点クラッドであり、前記第３ガラス部が純粋石英ガラスからなるクラッドである場合に、前記低融点クラッドの断面外径は、該低融点クラッドの平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを特徴とする請求項３記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバ。
【請求項５】
円柱状のガラス母材に所定数量の貫通孔を開孔し、該光ファイバ母材の一方の端を封じ、他方の端から前記光ファイバ母材より低融点を有し、且つ、前記貫通孔と略同一断面外径を有するガラス部材を該貫通孔に挿入して、該貫通孔内を真空引きした後に線引加工する融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法であって、
前記貫通孔に挿入されたガラス部材のうち先に溶融開始する低融点を有するガラス部材を一定圧力で押圧しながら線引加工を行う加圧線引工程を有することを特徴とする融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記加圧線引工程は、
前記ガラス部材の溶融進行度に応じて変化する内部圧力変動量に連動して前記ガラス部材に対して線引方向に加減圧供給を行うねじ込み手段を配置し、前記ガラス部材と前記ねじ込み手段が接している状態で溶融開始後、該ガラス部材の内部圧力が上昇したときは前記ねじ込み手段の固定を維持して一定圧力を供給し、一方該ガラス部材の内部圧力が下降したときは、前記ねじ込み手段をねじ込み操作に応じてねじ込むことで一定圧力の供給を行うねじ込み工程を有することを特徴とする請求項５記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記加圧線引工程は、
溶融した前記ガラス部材が未溶融の前記ガラス部材を押し上げる押上方向に対して逆方向に押圧力が生じるように容器を設け、前記線引加工時に該ガラス部材内部で生じる上向き力に相当する圧力を生じるように所定水量の液体を前記容器内に充填し、前記ガラス部材に一定圧力を供給しながら線引加工を行うことを特徴とする請求項５記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記加圧線引工程は、
前記光ファイバ母材の線引方向に対して平行に挿入配置されているガラス部材を一定圧力で押圧する押圧工程と、
前記ガラス部材の線引方向に掛かる圧力値を監視する圧力監視工程と、
前記圧力監視工程で検出された圧力値と、予め設定されている基準値とを比較する圧力比較工程と、
前記比較の結果、前記圧力値が基準値に達したことを検出すると押圧を解除する解除工程と、
前記圧力値が基準値を下回っていることを検出すると、再び押圧を行う再押圧工程と、
を少なくとも有することを特徴とする請求項５記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法。
【請求項９】
線引方向と平行に所定数量の貫通孔が開孔されている光ファイバ母材の一方の端を封じ、他方の端から前記光ファイバ母材の融点より低い融点を有し且つ前記貫通孔と略同径の断面外径を有するガラス部材を前記貫通孔に挿入し、該貫通孔を真空引きした後に線引加工する融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置であって、
前記ガラス部材を線引方向に一定圧力で押圧する押圧手段を備えることを特徴とする融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置。
【請求項１０】
前記押圧手段は、
溶融した前記ガラス部材が未溶融の前記ガラス部材を押し上げる押上方向に対して逆方向に押圧力を発生するねじ込み式の押圧手段であって、該ガラス部材の溶融進行度に応じてねじ込み及びねじ込み解除が可能であることを特徴とする請求項９記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置。
【請求項１１】
前記押圧手段は、
溶融した前記ガラス部材が未溶融の前記ガラス部材を押し上げる押上方向に対して逆方向に押圧力を発生するように設けられる容器であって、該容器内に、前記未溶融のガラス部材を押し上げる押上圧力に相当する水量の液体が充填されていることを特徴とする請求項９記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置。
【請求項１２】
前記押圧手段は、
前記光ファイバ母材の線引方向に対して平行に挿入配置されているガラス部材に可変可能に圧力を供給する圧力供給手段と、
前記ガラス部材の線引方向に供給している圧力値を監視する圧力監視手段と、前記圧力監視手段で検出された圧力値と、予め設定されている基準値とを比較する圧力比較手段と、
前記比較の結果、前記圧力値が基準値に達したことを検出すると、前記圧力供給手段に減圧制御信号を出力して押圧を解除させる減圧制御手段と、
前記圧力値が基準値を下回っていることを検出すると、前記圧力供給手段に加圧制御信号を出力して圧力供給を開始させる加圧制御手段と、
を少なくとも有することを特徴とする請求項９記載の融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信分野、光ファイバを利用したセンサ分野で用いられる融点の異なる複数種類のガラスからなる光ファイバ、その製造方法及び製造装置に関し、特に、光ファイバの長手方向にわたりコアの光学特性が安定している融点の異なるガラスからなる光ファイバ、その製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光の偏波状態をそのまま伝搬する光ファイバとして偏波保持光ファイバが広く一般に用いられている。偏波保持光ファイバには幾つか種類があるが、中でも比較的製造が容易なものとして、ＰＡＮＤＡ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  ＡＮＤ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒｅｄｕｃｉｎｇ）型偏波保持光ファイバ（以下、単にＰＡＮＤＡファイバという。）が挙げられる。
【０００３】
図９は、このＰＡＮＤＡファイバの構成図である。図９（ａ）はＰＡＮＤＡファイバの横断面図であり、図９（ｂ）は縦断面図を示している。同図に示すように、ＰＡＮＤＡファイバ１０１は、中心軸に設けられるコア１０３と、このコア１０３の両側に設けられる応力付与部１０５と、コア１０３と応力付与部１０５を覆うクラッド１０７とから構成されている。
【０００４】
コア１０３は石英ガラスを主原料とし、この石英ガラスにゲルマニウムが添加されてなるものである。また応力付与部１０５も石英ガラスを主原料とし、この石英ガラスに熱膨張率の大きい元素（例えばボロン）が添加されてなるものである。一方クラッド１０７は、純粋石英ガラスからなる。
【０００５】
このような熱膨張率の異なる材料を用いて光ファイバ母材を作製し、これを所望の光ファイバ径となるまで線引加工後急激に冷却すると、応力付与部１０５の熱膨張率が周囲のクラッド１０７より大きいため、周囲より収縮が大きく、そのためコア１０３の両側への引張応力が生じる。この引張応力は、光ファイバの断面形状が変化しない限りいつまでも残留応力として存続する。この引張応力による複屈折率現象を利用した光ファイバのコア１０３内に偏波特性を有する光を入射すると、この偏波特性を維持して光を伝搬することができる。
【０００６】
次に図１０、１１を参照して、ＰＡＮＤＡファイバ１０１に代表される融点の異なる複数種類のガラスからなる光ファイバの具体的な製造方法を説明する。
【０００７】
図１０（ａ）は、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ  ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付法）により得られた光ファイバ母材１１１の立体透視図であり、図１０（ｂ）は、光ファイバ母材を任意長に切割した後の立体透視図である。また図１１（ａ）〜（ｃ）は、任意長に切割後の光ファイバ母材に他の部材を挿入して加工母材とする製造工程図である。
【０００８】
この母材１１１の断面構成は、母材コア部１１３を中心とし、同心円状に母材クラッド部１１７が形成されている。
【０００９】
次いで図１０（ｂ）に示すように、この母材１１１を任意長に切割して切割母材１２２を得、続いて図１１（ａ）に示すように、切割母材１２２の断面に対して垂直に開孔ツール１３１を配置し、図１１（ｂ）に示すように、母材コア部１１３を挟んで対称する位置に１本ずつ母材コア部１１３と平行に開孔部１１９を開孔する。この開孔部１１９の内側面は、研削又は研磨により鏡面化されている。そして最後に図１１（ｃ）に示すように、後に応力付与部１０５となる補助部材１１５を開孔部１１９に挿入する。
【００１０】
このようにして完成した加工母材１２１を、図１２に示す線引加熱炉１３３に設定し１７００℃以上の高温で線引加工することで、線引加工前に４０〜４５ｍｍの断面外径を有する加工母材１２１を、断面外径１２５μｍのＰＡＮＤＡファイバにまで細径化する。以上説明した製造工程により、図９に示したＰＡＮＤＡファイバ１０１を作製することができる。
【００１１】
【特許文献１】
特公平７−２３２２８号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平１１−１９９２６０号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開２００２−２９６４３８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２に示した線引加工の際に、ネックダウン１２５と呼ばれる溶融した加工母材１２１が急峻に細径化される箇所において、絞込みの反作用により、溶融した補助部材１１５ｂが未だ溶融していない未溶融補助部材１１５ａを押し上げるという現象が起きる。
【００１５】
図１３は絞込みの反作用を示すイメージ図である。図１３（ａ）は２本の補助部材１１５を有する加工母材１２１ａのイメージ図であり、図１３（ｂ）は１本の補助部材１１５を有する加工母材１２１ｂのイメージ図である。
【００１６】
図１３（ａ）に示すように、溶融した補助部材１１５ｂは、未溶融補助部材１１５ａを上向き力Ｆ１，Ｆ２で押し上げている。また図１３（ｂ）の場合も同様に、溶融したコア部材１１４ｂが未溶融コア部材１１４ａを上向き力Ｆ３で押し上げている。
【００１７】
このように融点の異なる２種類以上の部材で構成される加工母材を線引加工すると、融点の低い部材が先に溶け始め溶けた部材が未だ溶けていない部材を押し上げるという問題が生じる。
【００１８】
上記問題を解決するために、図１４に示す光ファイバの製造方法が提案された（特許文献１）。図１４は、従来の線引加工機の断面図である。
【００１９】
この線引加工機を用いて製造するためには、まず２本の開孔部１１９が開孔された切割母材１２２を用意し、この切割母材１２２の一端にダミー母材１２０を融着接続し、他端に円筒形のガラス管１３３を融着接続する。そしてガラス管１３３を通して開孔部１１９に補助部材１１５を挿入し、補助部材１１５に接するようにガラス蓋１３５ａ，ｂを挿入配置する。ガラス蓋１３５ａ，ｂの上には更にガラス蓋１３５を載置し、ガラス管１３３及び開孔部１１９内を真空引きした状態で加熱源を用いてガラス管１３３とガラス蓋１３５を加熱一体化する。この状態で線引を行うと、補助部材１１５の上にガラス蓋１３５ａ，ｂがあるため溶融した補助部材１１５が上方に絞り出されることがなく線引を行うことができる。
【００２０】
上記製造方法によれば、補助部材１１５が上方に絞り出されることがないので応力付与部１０５の断面径を各切口で、ある程度平均化することができる。しかし実際の線引加工時には開孔部１１９内で細かい内圧変化が生じている。
【００２１】
即ち、補助部材１１５の内圧変動には、次の３段階の変動からなると言える。
まず第１段階として、溶融補助部材１１５ｂが未溶融補助部材１１５ａを押し上げて内圧上昇が生じる段階。第２段階として、開孔部１１９と補助部材１１５ａ間の空隙が溶融補助部材１１５ｂで埋め込まれて未溶融と溶融の境界面の沈み込みにより内圧低下が生じる段階。第３段階として、空隙が充填されたことにより再度内圧上昇が生じる段階、の３サイクルである。
【００２２】
このように溶解進行度により内部圧力が変動すると、外径変動が大きくなり、線引方向にわたって微少ではあるが不均一な外径となる。
【００２３】
ここでＰＡＮＤＡファイバを例に取れば、コア１０３の伝搬特性は、コア１０３を挟んで対称配置された応力付与部１０５の引張応力の作用で生じる複屈折率に依存していることから、光ファイバの切口毎に応力付与部１０５の断面直径が不均一であると線引方向に安定した光学特性が得られないことになる。
【００２４】
従来の製造方法では、開孔部１１９に挿入された補助部材１１５に接するようにガラス蓋１３５ａ，ｂを挿入配置することで、開孔部１１９から溶融補助部材１１５が溢れ出すことを防止することはできるが、上述したように沈み込みにより生じる外径変動については制御を行うことができない。従って、従来の補助部材１１５とガラス蓋１３５ａ，ｂに生じた間隙については制御を行うことができないので、より高い光学特性を得ようとすることは難しい。
【００２５】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、融点の低い部材の内圧変動に適応した加減圧制御を行うことで、線引方向にわたり安定した光学特性を有する融点の異なるガラスからなる光ファイバ、その製造方法及び製造装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決するために、請求項１記載の本発明は、石英ガラスを主成分とし断面形状が略円形を有する第１ガラス部と、この第１ガラス部を挟んで対称位置に配置される第１ガラス部より低融点を有する一対の第２ガラス部材と、第１及び第２ガラス部材を一体化して覆う第１及び第２ガラス部より高融点を有する第３ガラス部とで構成される融点の異なるガラスからなる光ファイバであって、第２ガラス部の断面外径は、この第２ガラス部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを要旨とする。
【００２７】
請求項２記載の本発明は、第１ガラス部が石英ガラスを主成分とするコアであり、一対の第２ガラス部が石英ガラスを主成分とし熱膨張率の高い成分を添加されてなる応力付与部であり、第３ガラス部が純粋石英ガラスからなるクラッドである、いわゆる偏波保持光ファイバである場合に、応力付与部の断面外径は、この応力付与部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを要旨とする。
【００２８】
請求項３記載の本発明は、石英ガラスを主成分とし断面形状が略円形を有する第１ガラス部と、この第１ガラス部の外周を覆うように設けられ第１ガラス部より高融点を有する第２ガラス部と、この第２ガラス部の外周を覆うように設けられ前記第２ガラス部より高融点を有する第３ガラス部で構成される融点の異なるガラスからなる光ファイバであって、第２ガラス部の断面外径は、この第２ガラス部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを要旨とする。
【００２９】
請求項４記載の本発明は、第１ガラス部が石英ガラスを主成分とするコアであり、第２ガラス部が石英ガラスを主成分とし熱膨張率の高い成分が添加されてなる低融点クラッドであり、第３ガラス部が純粋石英ガラスからなるクラッドである、いわゆるスラント型光ファイバである場合に、低融点クラッドの断面外径は、この低融点クラッドの平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを要旨とする。
【００３０】
請求項５記載の本発明は、円柱状のガラス母材に所定数量の貫通孔を開孔し、光ファイバ母材の一方の端を封じ、他方の端から光ファイバ母材より低融点を有し貫通孔と略同断面外径を有するガラス部材をこの貫通孔に挿入して、この貫通孔内を真空引きした後に線引加工する融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造方法であって、貫通孔に挿入されたガラス部材のうち先に溶融開始する低融点を有するガラス部材を一定圧力で押圧しながら線引加工を行う加圧線引工程を有することを要旨とする。
【００３１】
請求項６記載の本発明は、加圧線引工程は、ガラス部材の溶融進行度に応じて変化する内部圧力変動量に連動してガラス部材に対して線引方向に加減圧供給を行うねじ込み手段を配置し、ガラス部材とねじ込み手段が接している状態で溶融開始後、このガラス部材の内部圧力が上昇したときはねじ込み手段の固定を維持して一定圧力を供給し、一方このガラス部材の内部圧力が下降したときは、ねじ込み手段をねじ込み操作に応じてねじ込むことで一定圧力の供給を行うねじ込み工程を有することをを要旨とする。
【００３２】
請求項７記載の本発明は、加圧線引工程は、溶融した前記ガラス部材が未溶融のガラス部材を押し上げる押上方向に対して逆方向に押圧力が生じるように容器を設け、線引加工時にこのガラス部材内部で生じる上向き力に相当する圧力を生じるように所定水量の液体を容器内に充填し、ガラス部材に一定圧力を供給しながら線引加工を行うことを要旨とする。
【００３３】
請求項８記載の本発明は、加圧線引工程は、母材の線引方向に対して平行に挿入配置されているガラス部材に加圧手段を用いて可変可能に圧力を供給する圧力供給工程と、ガラス部材に供給している圧力値を監視する圧力監視工程と、圧力監視手段で検出された圧力値と、予め設定されている基準値とを比較する圧力比較工程と、比較の結果、圧力値が基準値に達したことを検出すると減圧制御信号を出力する減圧制御工程と、圧力値が基準値を下回っていることを検出すると、加圧制御信号を出力する加圧制御工程とを少なくとも有することを要旨とする。
【００３４】
請求項９記載の本発明は、線引方向と平行に所定数量の貫通孔が開孔されている光ファイバ母材の一方の端を封じ、他方の端から光ファイバ母材の融点より低い融点を有し且つ貫通孔と略同径の断面外径を有するガラス部材を貫通孔に挿入し、この貫通孔を真空引きした後に線引加工する融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置であって、ガラス部材を線引方向に向って一定圧力で押圧する押圧手段を備えることを要旨とする。
【００３５】
請求項１０記載の本発明は、押圧手段は、溶融したガラス部材が未溶融のガラス部材を押し上げる方向に対して逆方向に押圧力を発生するねじ込み式の押圧手段であって、溶融したガラス部材が未溶融のガラス部材を押し上げると、この押上力と同等の押圧力でガラス部材を押圧することを要旨とする。
【００３６】
請求項１１記載の本発明は、押圧手段は、溶融した前記ガラス部材が未溶融のガラス部材を押し上げる押上方向に対して逆方向に押圧力を発生するように設けられる容器であって、この容器内に、未溶融のガラス部材を押し上げる押上圧力に相当する水量の液体が充填されていることを要旨とする。
【００３７】
請求項１２記載の本発明は、押圧手段は、母材の線引方向に対して平行に挿入配置されているガラス部材に可変可能に圧力を供給する圧力供給手段と、ガラス部材に供給している圧力値を監視する圧力監視手段と、圧力監視手段で検出された圧力値と、予め設定されている基準値とを比較する圧力比較手段と、比較の結果、圧力値が基準値に達したことを検出すると、圧給手段に減圧制御信号を出力する減圧制御手段と、圧力値が基準値を下回っていることを検出すると、圧力供給手段に加圧制御信号を出力する加圧制御手段とを少なくとも有することを要旨とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバの断面構成図である。
【００４０】
この光ファイバ１は、石英ガラスを主成分とする断面形状が円形を有する第１ガラス部と、この第１ガラス部の外周を覆うように設けられ、且つ、第１ガラス部より高融点を有する第２ガラス部とで構成される融点の異なるガラスからなる光ファイバであって、この第１ガラス部の断面外径は、第１ガラス部の平均断面外径に対し５％以下の外径変動量を有することを特徴とする。
【００４１】
ここで図１に示す第１ガラス部材の断面外径は、長尺の光ファイバ１を任意長に切断して得た第１ガラス部材の断面外径平均値ｄ１に対し、変動量σ１が５％以内に抑えられている。このように低融点を有する第１ガラス部材の断面外径が延伸方向にわたり一定化していると、第１ガラス部材内を伝搬する光の特性をより安定化させることができる。
【００４２】
このような光ファイバ１は、線引方向と平行に所定数量の貫通孔が開孔されている第２ガラス部材となる光ファイバ母材の一方の端を封じ、他方の端から第２ガラス部材となる光ファイバ母材の融点より低い融点を有し、且つ、貫通孔と略同径の断面外径を有する第１ガラス部材を貫通孔に挿入し、この貫通孔内を真空引きした後に、ガラス部材を一定圧力で押圧しながら線引加工することで製造することができる。このとき低融点の第１ガラス部材は溶融進行度に応じて内部変動を生じるが、その内部変動に応じて変化する遊動可能な押圧機構を設けることで、断面外径の変動量が５％を有する光ファイバが得られる。
【００４３】
次に、図２を参照して、この光ファイバ１を製造する製造装置の構成図を示し、併せて光ファイバ１の製造方法を説明する。
【００４４】
この製造装置は、コア部の無いクラッド部のみの光ファイバ母材を所定長に切割した加工母材１２１と、この加工母材１２１の一方の端面に融着接続される円筒形のガラス管１３と、加工母材１２１の他方の端面に融着接続されるダミー母材１２０と、ガラス管１３内を通り加工母材１２１に開孔された開孔部１１９に挿入配置されるコア部材１１４と、このコア部材１１４に接するように配置されるガラス蓋１５と、ガラス蓋１５を押圧するように配置される蓋押さえ１７と、この蓋押さえ１７を押圧するエアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１とで構成され、これにより線引加工時に先に溶融開始するコア部材１１４の溶融進行度に応じ変化する内部圧力を検出して、この圧力値に応じた加減圧制御を行うことで線引方向に対し安定した断面外径を有する光ファイバを製造する。
【００４５】
ここでエアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１は、蓋押さえ１７の端面を均一に押圧するピストン２５と、このピストン２５に往復運動を伝達するエアシリンダ２３と、このエアシリンダ２３を固定し、且つ、開放されているガラス管１３を封止する固定部２７とからなる。
【００４６】
このエアシリンダ２３には、管３１を介して、圧力センサ３３とコンプレッサー３７が接続され、コンプレッサー３７とエアシリンダ２３の間には調節弁３５が配置されている。調節弁３５は、圧力コントローラ３９により監視及び制御される。
【００４７】
加工母材１２１は、中心軸にコア部材１１４を挿入するための開孔部１１９が形成されている、いわゆるシングルモード又はマルチモード用光ファイバ母材（以下、単に加工母材１２１という。）である。このコア部材１１４の断面外径は、開孔部１１９の内径より若干小さく、コア部材１１４と開孔部１１９の間にはわずかな間隙が生じている。
【００４８】
圧力センサ３３は、エアシリンダ２３内の圧力変化を感圧素子にて検出し、これをアナログ電気信号又はデジタル電気信号に変換するものである。これは例えば、半導体を使用した電子式圧力センサ等である。
【００４９】
調節弁３５は、コンプレッサー３７で圧縮された空気圧をエアシリンダ２３に供給する。または空気圧の供給を停止しエアシリンダ２３内の圧力を解除するものである。この調節弁３５は、圧力コントローラ３９から開信号を取得すると弁を開放しエアシリンダ２３内に空気圧を送り込む。一方、閉信号を取得すると弁を閉鎖してエアシリンダ２３内への供給を停止する。
【００５０】
圧力コントローラ３９は、内部に、制御部、比較部及び記憶部を少なくとも備える（図示せず）。記憶部には、エアシリンダ２３内を一定圧力に保つための圧力基準値（以下、単に基準値という。）が予め記憶されている。比較部は、エアシリンダ２３の圧力値と記憶部に記憶されている基準値とを比較する機能部である。制御部は、常時又は間欠的に、圧力センサ３３から圧力値を読み込み、比較部に圧力値を出力して基準値と比較を行わせたる他、比較結果を取得して、圧力値が基準値に達したことを検出したときは調節弁３５に弁を開放する開信号を出力し、圧力値が基準値を下回ったことを検出したときは調節弁３５に弁を閉鎖する閉信号を出力する。
【００５１】
尚、コンプレッサー３７は、外部から取り込んだ空気を圧縮してエアシリンダ２３に出力する一般的な圧縮機である。
【００５２】
次に、本発明の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバの製造装置を利用した製造方法を説明する。
【００５３】
まず、コア部材１１４を挿入するための開孔部１１９が開孔された加工母材１２１を用意し、この加工母材１２１の一端にダミー母材１２０を融着接続し、他端に円筒形のガラス管１３を融着接続する。次いで、ガラス管１３を通して開孔部１１９にコア部材１１４を挿入し、続いてコア部材１１４と略同径を有するガラス蓋１５を配置する。更にガラス蓋１５の上に内部が空洞の円柱状の蓋押さえ１７を載置し、その上に蓋押さえ１７を押圧するようにピストン２５及びエアシリンダ２３配置する。そしてガラス管１３の開放端には、固定部２７を載置し、ガラス管１３を密閉すると共にピストン２５を固定する。ここで蓋押さえ１７の外径は、ガラス管１３の内径より小さいため、ピストン２５の上下運動に連動してガラス管１３内を遊動する。
【００５４】
次いで、エアシリンダ２３に管３１を介して圧力センサ３３及びコンプレッサー３７をそれぞれ接続する。エアシリンダ２３とコンプレッサー３７の間には調節弁３５が配置され、圧力コントローラ３９は圧力センサ３３及び調節弁３５を監視するように接続されている。
【００５５】
上記接続状態で図示していないが外部の真空ポンプを使用して真空バルブ１４を介してガラス管１３内を真空引きし、これを線引加熱炉１３３に設定して線引加工を開始する。ここで圧力コントローラ３９内の制御部は、圧力センサ３３を介して、常時若しくは間欠的にエアシリンダ２３の内部圧力を監視し、コア部材１１４に加わる内部圧力を検出する。
【００５６】
圧力コントローラ３９に内蔵される比較部は、記憶部から基準値を読み出し、制御部で検出された圧力値と基準値とを比較し、その比較結果を制御部に出力する。制御部は、圧力値が基準値に達したことを検出すると、調節弁３５に閉信号を出力して弁を閉鎖し、コンプレッサー３７からの圧縮空気の供給を停止させ、エアシリンダ２３の内部圧力を一定化する。
【００５７】
また制御部は、エアシリンダ２３の内部圧力が低下しコア部材１１４に加わる内部圧力が基準値を下回ったことを検出すると、調節弁３５に開信号を出力して弁を開放し、コンプレッサー３７からの圧縮空気の供給を開始させ、エアシリンダ２３の内部圧力を上げる。
【００５８】
また更に制御部は、この圧縮空気の供給によりエアシリンダ２３内の圧力値が基準値に達したことを検出すると、調節弁３５に閉信号を出力して弁を閉鎖し、コンプレッサー３７からの圧縮空気の供給を停止させ、エアシリンダ２３の内部圧力を一定化させる。
【００５９】
これにより加工母材１２１の線引開始後、溶け始めたコア部材１１４ｂが、未だ溶けていないコア部材１１４ａを押し上げたことを検出したときは、コンプレッサー３７から圧縮空気を供給してピストン２５を押圧方向と逆方向に押圧することでコア部材１１４が開孔部１１９から溢れることを防止すると共に設定された基準圧で押圧することで、コア３の断面外径を一定化させる。
【００６０】
また、コア部材１１４が溶融し、開孔部１１９とコア部材１１４の間隙が埋め込まれることによりコア部材１１４の内部圧力が低下したことを検出するとコンプレッサー３７から圧縮空気を供給してコア３の断面外径を一定化させる。
【００６１】
また更に、開孔部１１９とコア部材１１４の間隙が埋め込まれることにより間隙が完全に埋め込まれ、再びコア部材１１４の内部圧力が基準値に達したことを検出したときは、圧縮空気の供給を停止しピストン２５の押圧を開放して一定圧力以上の圧力が加わらないようにすることでコア部材１１４の内圧を一定圧力に保つ。
【００６２】
従って、上記構成によれば、コア部材１１４の３段階の内部圧力変動に応じて、適宜、供給する圧力を加減圧制御することができるので、コア部材１１４の押圧を一定化することができる。これにより線引方向にわたり安定したコア断面外径を有する光ファイバを得ることができる。
【００６３】
また、上記構成とすることで、加工母材１２１に形成された開孔部１１９の外径と挿入するコア部材１１４の外径が製造ロッド毎に異なるような場合であっても、内部圧力を監視すると共に検出した圧力値と設定した基準値とを逐次比較して、一定圧力が加わるように制御することができるので、コア部材１１４の押圧を一定化することができる。その結果、線引方向にわたり安定したコア断面外径を有する光ファイバを得ることができる。
【００６４】
尚、本実施の形態においては、圧縮される媒体としてエア（空気）を用いたが、媒体は空気に限らず、常温で一定の圧縮比率を有する気体であれば他のものであってもよい。また、圧縮媒体は気体に限らず液体でもよい。この場合は、コンプレッサー３７に代えて液体を貯水する貯水槽と、圧力コントローラ３９の制御指示に従って液体の供給制御を行う液体ポンプを設ける必要がる。
【００６５】
（第１の実施の形態に係る実施例１）
次に、本発明の第１の実施の形態に係る実施例１を説明する。
【００６６】
先ず、ＶＡＤ法により得られた母材を外径４０ｍｍ、長さ２５０ｍｍの光ファイバ用石英ガラス母材に切割し、この加工母材１２１の中心軸に沿って１本のコア部材１１４用の開孔部１１９を開孔し、この開孔内面を研削及び研磨して鏡面化した。
【００６７】
別途、ＭＣＶＤ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法又はＰＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりコア部材を形成し、このコア部材の外周を石英管が無くなるまで研削及び研磨して、最終的に断面外径が、コア部の無いクラッド部のみの加工母材１２１に開孔された開孔径よりも０．５ｍｍ程度細径となるコア部材１１４を得た。
【００６８】
次いで、コア部の無いクラッド部のみの加工母材１２１の上端面にガラス管１３を溶融接続し、下端面にダミー母材１２０を融着接続して、ガラス管１３内を通って加工母材１２１の開孔部１１９にコア部材１１４を挿入し、コア部材１１４の上にガラス蓋１５を配置して、更に蓋押さえ１７、エアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１を順次装着した。
【００６９】
このようにしてなる加工母材を、図１２に示した線引加熱炉１３３に設定し、ガラス管１３の内部圧力を４０Ｐａ以下となるように、図示していないが外部の真空ポンプを用い、真空バルブ１４を介して真空引きし、口出しを行なった。
【００７０】
口出し後、エアシリンダ２３の押圧を０．１５ＭＰａにして線引きを行った。
【００７１】
線引終了後、光ファイバを約５００ｍ毎に切割し、その端末断面におけるコア３の外径を測定し平均値を算出した。測定は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０「ＤＥＦＩＮＩＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＲＥＬＥＶＡＮＴ  ＰＡＲＡＭＥＮＴＥＲＳ  ＯＦ  ＳＩＮＧＬＥ−ＭＯＤＥ  ＦＩＢＥＲ」に準拠した測定方法で行なった。その結果、図１に示すコア外径ｄ１の平均値に対する外径変動量δ１は、３．２％の変動量にまで抑えることができた。
【００７２】
図３に、線引後の光ファイバの条長に対するコア外径変動量［％］のグラフを示す。同図において、実線（１）は実施例１の製造方法で作製した光ファイバのコア３の外径変動量であり、一点鎖線（２）は従来の製造方法で作製した光ファイバのコア３の外径変動量である。
【００７３】
尚、この母材コア部１１３の外径変動量は、１本の光ファイバ用母材（図１０に示した母材１１１）を十数本に切割り、その端末を測定して求めて得た平均値である。
【００７４】
（第１の実施の形態に係る実施例２）
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る実施例２を説明する。実施例２は、実施例１でシングルモード又はマルチモード光ファイバを作製したことに代えて、ＰＡＮＤＡファイバを作製する製造方法及びその結果を示すものである。
【００７５】
先ず、ＶＡＤ法により得られた母材を外径４５ｍｍ、長さ２５０ｍｍの光ファイバ用石英ガラス母材（加工母材１２１）に切割し、この加工母材１２１の中心軸に沿って設けられる母材コア部１１３の両側に母材コア部１１３を挟んで対称位置に開孔ツールを用いて２本（一対）の補助部材用の開孔部１１９を開孔し、この開孔内面を研削及び研磨して鏡面化した。
【００７６】
別途、ＭＣＶＤ法又はＰＣＶＤ法により補助部材を形成し、この補助部材の外周を石英管が無くなるまで研削及び研磨して、最終的に断面外径が、加工母材１２１に開孔された開孔径よりも０．５ｍｍ程度細径となる補助部材１１５を得た。
【００７７】
次いで、加工母材１２１の上端面にガラス管１３を融着接続し、下端面にダミー母材１２０を融着接続して、ガラス管１３内を通って加工母材１２１の開孔部１１９に補助部材１１５を挿入し、補助部材１１５の上にガラス蓋１５を配置して、更に蓋押さえ１７、エアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１を順次装着した。
【００７８】
このようにしてなる加工母材を、図１２に示した線引加熱炉１３３に設定し、ガラス管１３の内部圧力が４０Ｐａ以下となるように、図示していないが外部の真空ポンプを用い、真空バルブ１４を介して真空引きして口出しを行なった。
【００７９】
口出し後、エアシリンダ２３の押圧を０．２ＭＰａにして線引きを行なった。線引終了後、光ファイバを約５００ｍ毎に切割し、その端末断面における応力付与部５の外径を測定し平均値を算出した。測定は、ＩＴＵ−Ｔ  Ｇ．６５０「ＤＥＦＩＮＩＴＩＯＮ  ＡＮＤ  ＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ＲＥＬＥＶＡＮＴ  ＰＡＲＡＭＥＮＴＥＲＳ  ＯＦ  ＳＩＮＧＬＥ−ＭＯＤＥ  ＦＩＢＥＲ」に準拠した測定方法で行った。その結果、図５に示す２本の応力付与部５の外径ｄ２，ｄ３の平均値に対する外径変動量δ２，δ３は、２．５％の変動量にまで抑えることができた。このように外径が５％以内の変動量であれば、ビート長も５％以内に抑えることができる。
【００８０】
以上実施例１，２では、コア部材１１４の本数を１本、若しくは補助部材１１５の本数を２本としたが、本数はこれに限らず複数本であってもよい。例えば、母材コア部１１３を中心に対称する位置に４本又はそれ以上の偶数本の補助部材１１５を配置させるようにしてもよい。この場合、融点の低い部材にガラス蓋１５，蓋押さえ部１７，エアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１を配置すると共に、圧力コントローラ３９の記憶部に予め基準値を記憶させておくことで、設定した基準値にあわせた圧力を保持しながら線引加工を行うことができる。
【００８１】
（変形例）
また本発明は、加工部材の内部圧力の変動にのみ対応するものではなく、融点が異なる２種類以上のガラス材料からなる製品であれば適用可能である。従って、図６に示すように、加工母材の中心軸に沿ってコア３を設け、その外周にドーパントを添加した低融点のクラッド７ｂを、更にその外周に純粋石英からなるクラッド７ａを設けてなる３層の同心円状を有する光ファイバ、いわゆるスラント型光ファイバ用の加工母材にも適用可能である。ここで低融点クラッド７ｂと純粋石英のクラッド７ａの屈折率は略同一である。また本発明は、コア３とクラッド７の融点の差異に限らず、コア３と応力付与部５、又は応力付与部５とクラッド７の融点の差異が有るものであっても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
（第２の実施の形態）
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバ、その製造方法及び製造装置を説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造する製造装置の構成図である。
【００８３】
この製造装置は、第１の実施の形態において設けられていたエアシリンダ付き低融点部材押さえ器２１及びその周辺制御部に代えて、加減圧制御をねじ込み式で行うねじ込み式押さえ器４３を設けたことにある。これにより最も早く溶融開始する部材に常に一定圧力を加えることで、部材の溶融変動に連動して生じる断面外径の変動を安定化させ、ひいては線引加工後の光ファイバの光学特性を線引方向にわたり安定化させる。
【００８４】
そこで本発明は、図１に示したピストン２５及びエアシリンダ２３に代えて、ガラス管１３の開放端を封止する固定部２７を貫通して、蓋押さえ１７の端面を均一に押圧するねじ押さえ部４５を設ける。また、第１の実施の形態で設けた周辺制御部は設けず、図示していないが、ねじ押さえ部４５に感圧素子を設けると共に、この感圧素子で検出された圧力値を外部に報知するための音声報知器又は表示器を設ける。
【００８５】
ここで図７（ａ）はシングルモード又はマルチモード用光ファイバ母材用の製造装置の概略図であり、図７（ｂ）はＰＡＮＤＡファイバ母材用の製造装置の概略図である。以下、代表して図７（ａ）のシングルモード又はマルチモード用光ファイバの製造方法のみ説明する。また、第１の実施の形態と同じ機能部については同符号を付し、その説明は省略する。
【００８６】
先ず、コア部材１１４を挿入するための開孔部１１９が形成されたコア部の無いクラッド部のみの加工母材１２１を用意し、この加工母材１２１の一端にダミー母材１２０を融着接続し、他端に円筒形のガラス管１３を融着接続する。次いで、ガラス管１３を通して開孔部１１９にコア部材１１４を挿入し、続いて円柱状のガラス蓋１５を挿入配置する。ガラス蓋１５の上には円柱状の蓋押さえ１７を載置し、更にその上にねじ押さえ部４５を載置する。ガラス管１３の開放端には、ガラス管１３を密閉すると共にねじ押さえ部４５を固定する固定部２７を配置される。ここで蓋押さえ１７の外径は、ガラス管１３の内径より小さいため、ねじ押さえ部４５のねじ込みに応じてガラス管１３内を遊動することできる。
【００８７】
この接続状態でガラス管１３内を真空引きし、これを線引加熱炉に設定して加工母材１２１の線引加工を開始する。ここでねじ押さえ部４５に設けられた感圧素子によりコア部材１１４の上向き力が圧力値で表示される。
【００８８】
操作者又は監視部（図示せず）は、検出された圧力値と予め決定しておいた圧力基準値（以下、単に基準値という。）とを比較し、圧力値が基準値を越えたことを検出すると、ねじ押さえ部４５を弛めて、コア部材１１４に基準値以上の圧力が加わらないようにする。
【００８９】
また、コア部材１１４の圧力が低下し基準値を下回ったことを検出すると、ねじ押さえ部４５をねじ込み、コア部材１１４に一定圧が加わるようにする。
【００９０】
これにより加工母材１２１の線引開始後、溶け始めたコア部材１１４ｂが、未だ溶けていないコア部材１１４ａを押し上げたことを検出したときは、必要以上に押し込まないように、ねじ押さえ部４５を弛めて一定圧力に保つことができる。また、母材を加熱後、コア部材１１４が溶け出し空隙が埋め込まれることでコア部材１１４の表面が沈み込み、ガラス蓋１５とコア部材１１４の間に間隙が形成されても、コア部材１１４の圧力が基準値を下回ったことを検出するとコア部材１１４を一定圧力で押圧することができるので、間隙内でコア部材１１４が上下方向に遊動することを抑止しつつ、一定圧力で押圧することができる。その結果、線引方向に対するコアの断面外径を安定化させることができる。
【００９１】
（変形例）
また本発明は、一定圧力を低融点部材に加えることができるものであれば、ねじ込み式に限らず、他の方法でもあってもよい。例えば図８に示すように、ピストン２５上に水管を介して貯水槽４８を設け、この貯水槽４８に所定水量の液体（ここでは例えば水）を貯めることで、低融点部材を一定圧力で押圧することができる。ここでピストン２５を押圧する水圧は水頭長ｈに比例するため、予め線引加工時に低融点部材内に生じる上向き力を測定しておき、この上向き力と等しい圧力を発するように貯水槽４８に液体を貯めておく。
【００９２】
このような構成とすることで、低融点部材の溶融開始後、この部材内部で微小変動が生じても一定圧力で押圧しつづけることができるので、低融点部材の外径変動を小さくすることができる。その結果、線引方向にわたり安定した断面外径を有する融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造することができる。
【００９３】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、融点の異なるガラスで構成される光ファイバの製造において、融点の異なるガラス部材の溶解進行度に応じて、ガラス部材に供給する圧力を可変させる押圧手段を設けることで、線引方向にわたり先に溶融開始する部材の外径変動を一定化させることができる。これによりシングルモード又はマルチモード光ファイバの場合はコアの断面外径を安定化させることができ、ＰＡＮＤＡファイバの場合は応力付与部の断面外径を安定化させることができるので、結果として光学特性を従来よりも安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の係る融点の異なるガラスからなる光ファイバの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造する製造装置の概略構成図である。
【図３】光ファイバの条長に対する補助部材外径変動量［％］を示したグラフである。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る実施例２の融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造する製造装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の係る実施例２の融点の異なるガラスからなる光ファイバの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の係る変形例の融点の異なるガラスからなる光ファイバの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造する製造装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る融点の異なるガラスからなる光ファイバを製造する製造装置の変形例である。
【図９】ＰＡＮＤＡファイバの断面図である。
【図１０】光ファイバ母材の立体透視図である。
【図１１】加工母材の製造工程図であり、（ａ）は開孔前、（ｂ）は開孔後、（ｃ）は補助部材を挿入する図である。
【図１２】線引加熱炉の縦断面図である。
【図１３】溶融時の補助部材内部の状態を示す図である。
【図１４】従来の線引加工機の概略構成図である。
【符号の説明】
３…コア
５…応力付与部
７…クラッド
７ａ…クラッド
７ｂ…クラッド
１３…ガラス管
１４…真空バルブ
１５…ガラス蓋
１７…蓋押さえ
２１…エアシリンダ付き低融点部材押さえ器
２３…エアシリンダ
２５…ピストン
２７…固定部
３１…管
３３…圧力センサ
３５…調節弁
３７…コンプレッサー
３９…圧力コントローラ
４３…ねじ込み式押さえ器
４５…ねじ押さえ部
１０１…ＰＡＮＤＡファイバ
１０３…コア
１０５…応力付与部
１０７…クラッド
１１１…母材
１１３…母材コア部
１１４…コア部材
１１４ａ…未溶融コア部材
１１４ｂ…溶融コア部材
１１５…補助部材
１１５ａ…未溶融補助部材
１１５ｂ…溶融補助部材
１１７…母材クラッド部
１１９…開孔部
１２０…ダミー母材
１２１…加工母材
１２２…切割母材
１２５…ネックダウン
１３１…開孔ツール
１３３…線引加熱炉
１３５…ガラス蓋
１３５ａ，ｂ…ガラス蓋
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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