(57)【要約】【課題】  オーバージャケッティング工程の間に、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に残留する水酸化基を除去する光ファイバー母材の製造方法を提供する。【解決手段】  オーバージャケッティング(over jacketting)工程を通じて光ファイバー母材を製造する方法であって、１次の母材と、１次の母材と同軸に整列される２次のガラスチューブを準備するステップ（１１）と、１次の母材と２次のガラスチューブとを同軸に整列して、その一端を密封(sealing)するステップ（２１）と、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に水酸化(ＯＨ)基の吸着力が大きい置換えガスを供給するステップ（３１）と、１次の母材及び２次のガラスチューブの一端から長手方向に進行しつつ、１次の母材及び２次のガラスチューブを完全に密封するステップ（５１）と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバージャケッティング(over jacketting)工程を通じて光ファイバー母材を製造する方法であって、
１次の母材と、該１次の母材と同軸に整列される２次のガラスチューブと、を準備するステップと、
前記１次の母材と前記２次のガラスチューブとを同軸に整列して、その一端を密封(sealing)するステップと、
前記１次の母材と２次のガラスチューブとの間に、水酸化(ＯＨ)基の吸着力が大きい置換えガスを供給するステップと、
前記１次の母材及び２次のガラスチューブの一端から長手方向に進行しつつ、前記１次の母材及び２次のガラスチューブを完全に密封するステップと、
を備えることを特徴とする光ファイバー母材の製造方法。
【請求項２】
前記置換えガスは、ＣＦ４ガス、Ｃｌ２ガス、及びＤ２ガスのグループの内から選ばれたいずれか一のガス、或いはＣＦ４ガス、Ｃｌ２ガス、及びＤ２ガスのグループの内の少なくとも二を含む混合ガスであること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材の製造方法。
【請求項３】
前記密封するステップでは、前記１次の母材と２次のガラスチューブとの間の空間を真空雰囲気にして実行すること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材の製造方法。
【請求項４】
前記置換えガスの供給後に、前記水酸化基が置換えガスと十分に置き換えられることができるように、一定時間の間待機する置換えステップをさらに備えること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材の製造方法。
【請求項５】
前記置換えステップが進行する間に、前記１次の母材及び２次のガラスチューブは、所定の温度で加熱されること
を特徴とする請求項４記載の光ファイバー母材の製造方法。 
【請求項６】
前記オーバージャケッティング工程は、前記１次の母材と２次のガラスチューブとの間に形成された空間の真空雰囲気の下で遂行されること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材の製造方法。
【請求項７】
前記オーバージャケッティング工程が進行する間に、前記１次の母材及び２次のガラスチューブの外周面を、該母材及びチューブの一端から長手方向に進行しながら加熱すること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバー母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバー母材を製造する方法に関し、特に、光ファイバーを製造する前にオーバージャケッティング装置を使用して光ファイバー母材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ファイバーを製造する方法は、二つの製造工程を含んでいる。すなわち、第１工程が光ファイバー母材(preform)を作る工程であり、第２工程は、作られた光ファイバー母材を溶融して１２５μｍの外径を有する光ファイバー(optical fiber)に線引き(drawing)する工程である。
【０００３】
光ファイバー母材の製造方法は、気相蒸着(vapor deposition)法とゾル・ゲル(sol-gel)法とに大別される。このうち、気相蒸着法は、気化された原料物質を蒸着させて母材を製造する方法であって、所定のチューブの内側面に原料物質を蒸着させてチューブの内部を充填させる内部蒸着法と、直径が小さい初期ロッド(rod)の外周面に原料物質を蒸着させて直径を徐々に増加させる外部蒸着法と、がある。
【０００４】
一方、ゾル・ゲル法は、液体状態の原料物質を型(mold)に注入し、ゲル状態を作った後に、焼結させることによってシリカガラスを製造する方法であり、全般的に低い温度条件下で進行されることから、製造コストが低く、目的物の組成を調節することが容易である。
【０００５】
第２工程である光ファイバーの線引き工程は、基本的に、その線引き方法が準備された母材を加熱して徐々に溶融させつつ、一定の引長り荷重を加えることによって、溶融された母材から所定の直径を有する一本の光ファイバーに線引きする。
【０００６】
一方、前記のような工程を通じて光ファイバー母材を製造する方法は、直径が大きい光ファイバー母材を製造するのに限界がある。すなわち、気相蒸着法を用いる光ファイバー母材の製造方法は、直径が約２５ｍｍ以上の光ファイバー母材を製造しにくい、という限界がある。従って、直径が大きい光ファイバー母材の製造の生産性を向上させるために、オーバージャケッティング(Over Jacketing)方法が使用されている。
【０００７】
オーバージャケッティング方法によれば、予め作られた１次の母材を、ガラス材質で製造された大口径を有する２次のガラスチューブ(glass tube)に挿入して、バーナー(burner)で加熱することにより、１次の母材と２次のガラスチューブとを接着し、これにより、大口径を有する２次の光ファイバー母材が製造される。
【０００８】
大口径を有する光ファイバー母材の製造のためのオーバージャケッティング装置は、本出願人により出願された下記の特許文献１に開示されている。このオーバージャケッティング装置によれば、１次の母材と２次のガラスチューブとを同軸に整列させて、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に真空雰囲気を形成した状態で加熱することによって、大口径を有する２次の光ファイバー母材を製造する。
【０００９】
しかしながら、従来のオーバージャケッティング方法によって製造された光ファイバー母材には、１次の母材自体に含まれた水酸化(ＯＨ)基等の不純物が存在する。さらには、オーバージャケッティング工程の間に加熱装置によって水酸化基が発生し、この水酸化基が１次の母材と２次のチューブとの間の空間に浸透する。１次の母材と２次のチューブとの間に残留された水酸化基は、光ファイバー母材から光ファイバーを線引きしても、光ファイバーの内に残留し、これにより、光信号の損失を引き起こす。
【特許文献１】米国公開第２００３／１８２，９７３−Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、オーバージャケッティング工程の間に、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に残留する水酸化基を除去する光ファイバー母材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明は、オーバージャケッティング(over jacketting)工程を通じて光ファイバー母材を製造する方法であって、１次の母材と、この１次の母材と同軸に整列される２次のガラスチューブを準備するステップと、この１次の母材と２次のガラスチューブを同軸に整列して、その一端を密封(sealing)するステップと、この１次の母材と２次のガラスチューブとの間に水酸化(ＯＨ)基の吸着力が大きい置換えガスを供給するステップと、この１次の母材及び２次のガラスチューブの一端から長手方向に進行しつつ、この１次の母材及び２次のガラスチューブを完全に密封するステップと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による光ファイバー母材を製造する方法においては、１次の母材と２次のガラスチューブの上端を密封させた状態で、オーバージャケッティングステップの以前に、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に形成された空間にＣＦ４ガス、Ｃｌ２ガス、或いはＤ２ガス等の置換えガスが投入されて水酸化基と置き換えられる。また、真空ポンプを用いてこれを排出させることによって、光ファイバー母材内の水酸化基が除去される。従って、本発明の製造方法によって製造された光ファイバー母材から製造される光ファイバーは、水酸化基による光信号の損失を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために、公知の機能又は構成についての詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一の符号及び番号を共通使用するものとする。
【００１４】
図１は、本発明の好適な実施形態による光ファイバー母材の製造方法を示すフローチャートである。図２は、図１に示した光ファイバー母材の製造方法による光ファイバー母材の製造装置１００の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本発明の好適な実施形態による光ファイバー母材の製造方法１０は、準備ステップ１１と、密封ステップ２１と、ガス供給ステップ３１と、ガス置換えステップ４１と、オーバージャケッティングステップ５１と、を備える。
【００１５】
一方、図２を参照して、光ファイバー母材の製造装置１００、特に、オーバージャケッティングを行う装置について、具体的に説明する。このオーバージャケッティング装置は、加熱装置１０５と、置換えガス供給装置１０７と、真空ポンプ１０９と、を備える。
【００１６】
加熱装置１０５は、同軸に整列された１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の長手方向に沿って移動しながら、当該母材１０１及びガラスチューブ１０２を加熱する。
【００１７】
置換えガス供給装置１０７は、置換えステップ４１において、同軸に整列された１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間１０３に、置換えガスを供給する。続いて、真空ポンプ１０９は、オーバージャケッティングステップ５１で、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間１０３に残留されたガスを除去することにより、空間１０３を真空状態に保持する。
【００１８】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の好適な実施形態による光ファイバー母材の製造方法１０について説明する。
【００１９】
準備ステップ１１は、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２とを互いに付けるための準備のステップである。このときに、１次の母材１０１は、気相蒸着法或いはゾル・ゲル法によって、長手方向に伸ばされたロッド形態として製造されることができる。また、２次のガラスチューブ１０２は、長手方向に伸び、かつ、１次の母材１０１の外周面を囲むチューブ形状をなし、１次の母材１０１と同軸となる位置に整列される。１次の母材１０１と２次のチューブ１０２は、オーバージャケッティング装置１００上に固定される。一方、オーバージャケッティングステップ５１では、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２は、加熱装置１０５によって所定の温度で加熱されるが、このとき、均一な加熱を実現するために、オーバージャケッティング装置１００上で１次の母材１０１及び２次のガラスチューブ１０２を円周方向に回転させる。
【００２０】
密封ステップ２１では、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の上端を相互に密封させる。すなわち、加熱装置１０５を使用して、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の上端を加熱して軟化させることによって密封させる。このとき、加熱装置１０５は、酸素及び水素等の燃料ガスを燃焼させることで熱を発生させる。ここで、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２は、水酸化基を一部含んでいる。また、加熱ステップで燃料ガスの燃焼時に発生する水酸化基が、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間に浸透することもある。このような水酸化基は、線引きされた光ファイバーの内部にも残留し、それによって、光信号の損失要因として作用する。さらに、密封ステップ２１において、加熱装置１０５の燃焼によって発生する水分は、１次の母材１０１と２次の母材１０２との間の空間に浸透し、それによって、水酸化基を発生させる。
【００２１】
このような理由によって、光ファイバー母材の１次の母材と２次のガラスチューブとの間の境界面では、より多くの水酸化基が検出され得る。
本実施形態では、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の内部に、またはそれらの間の空間に残留する水酸化基等の不純物を除去するために、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間１０３に置換えガスを注入する。
【００２２】
ガス供給ステップ３１は、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の内部に、またはそれらの間の空間に残留する水酸化基についての優れた吸着特性を有する置換えガスを供給するステップであって、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間１０３に供給する。この置換えガスは、ＣＦ４ガス、Ｃｌ２ガス、或いはＤ２ガス等が好適に使用され、これらの内のいずれか１つであっても、或いは二つ以上を含めた混合ガスとしても良い。１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間に置換えガスが供給されると、置換えガスの成分は水酸化基と置き換えられて、水素ガスが排出される。
【００２３】
置換えステップ４１では、この置換えガスが水酸化基と十分に置換えられるようにするために、一定の時間待機する必要がある。また、置換えステップ４１では、置換えガスと水酸化基との置換え反応を活性化させるために、加熱装置１０５を使用して加熱することもできる。このとき、置換えステップ４１での加熱温度は、密封ステップ２１やオーバージャケッティングステップ５１において１次の母材１０１或いは２次のガラスチューブ１０２を軟化させるための加熱温度よりも低い温度とすることは自明である。
【００２４】
１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の水酸化基が、置換えガスの導入によって十分に置き換えられたならば、真空ポンプ１０９を作動させることで、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間１０３に残留する全てのガスを排出させるとともに、オーバージャケッティングステップ５１が開始される。
【００２５】
オーバージャケッティングステップ５１は、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２を完全に密封させるステップであって、真空ポンプ１０９を持続的に作動させて、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間を真空雰囲気に保持させた状態で実行する。１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２との間の空間が真空状態で維持されたときに、加熱装置１０５は、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２の上端から加熱しながら徐々に下端へと移動する。このとき、加熱装置１０５によって２次のガラスチューブ１０２が軟化すると、２次のガラスチューブ１０２の内部と外部との圧力差によって、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２とが完全に密封される。上述のような過程を通じて、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２は、その上端から下端へと徐々に密封される。
【００２６】
なお、本実施形態では、１次の母材１０１と２次のガラスチューブ１０２とのオーバージャケッティングステップが、その上端から下端に徐々に進行する形態について説明したが、この逆すなわち１次の母材１０１及び２次のガラスチューブ１０２の下端から上端に徐々に進行するようにすることも可能であり、この場合には、置換えガス供給装置１０７及び真空ポンプ１０９が１次の母材１０１及び２次のガラスチューブ１０２の上端に接続されるようにすれば良い。
【００２７】
上述のように、本発明を適用した光ファイバー母材の製造方法では、１次の母材と２次のガラスチューブの上端を密封させた状態で、オーバージャケッティングステップの以前に、１次の母材と２次のガラスチューブとの間に形成された空間にＣＦ４ガス、Ｃｌ２ガス、或いはＤ２ガス等の置換えガスが投入されて、水酸化基と置き換えられる。また、真空ポンプを利用してこれを排出させることによって、光ファイバー母材内の水酸化基が除去される。従って、本発明方法により製造された光ファイバー母材から製造される光ファイバーは、水酸化基による光信号の損失を防止することができる。
【００２８】
以上、本発明の具体的な実施形態の一例を詳細に説明してきたが、特許請求の範囲に示されるような発明の範囲及び精神を逸脱しない範囲内で、様々な変更、追加、置換等が可能であることは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。従って、本発明の範囲は、上述した例に限定されるべきではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な実施形態による光ファイバー母材を製造する方法を示すフローチャートである。
【図２】図１に示した光ファイバー母材の製造方法による光ファイバー母材を製造する装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０１  １次の母材
１０２  ２次のガラスチューブ
【図１】
2005194177.tif 000003
【図２】
2005194177.tif 000004