(57)【要約】【課題】  多孔質ガラス母材を焼結して脱水及び透明ガラス化処理する際、コアの偏芯や母材外周の楕円化を起こさないで焼結する多孔質ガラス母材の焼結方法及び焼結装置を提供する。【解決手段】  棒状の多孔質ガラス母材を吊り下げ、加熱炉内を通過させることにより焼結する多孔質ガラス母材の焼結方法において、該多孔質ガラス母材を焼結温度に昇温された加熱炉内に引下げ、多孔質ガラス母材の各部位を、加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過させた後、ヒーターで焼結し透明ガラス化することを特徴としている。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の多孔質ガラス母材を吊り下げ、加熱炉内を通過させることにより焼結する多孔質ガラス母材の焼結方法において、該多孔質ガラス母材を焼結温度に昇温された加熱炉内に引下げ、多孔質ガラス母材の各部位を、加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過させた後、ヒーターで焼結し透明ガラス化することを特徴とする多孔質ガラス母材の焼結方法。
【請求項２】
棒状の多孔質ガラス母材を吊り下げ、加熱炉内を通過させることにより焼結する多孔質ガラス母材の焼結装置において、加熱炉内に引下げられた多孔質ガラス母材の各部位が、加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過するように、断熱材の長さが設定されていることを特徴とする多孔質ガラス母材の焼結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの原材となる多孔質ガラス母材を焼結して脱水及び透明ガラス化する多孔質ガラス母材の焼結方法及び焼結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの原材である多孔質ガラス母材は、気相軸付け法(VAD法)や外付け蒸着法(OVD法)によりガラス微粒子を堆積させることにより形成され、その後、脱水反応用ガス及び不活性ガスの流入されている炉心管内に挿入され、加熱領域を通過させることによって焼結され、脱水及び透明ガラス化処理がなされる。このようにして、コアとクラッドからなる光ファイバ用ガラス母材が製造される。さらに、光ファイバ化に際して、線引きに適した径に延伸し縮径して光ファイバ用プリフォームとした後、線引機にかけられ、光ファイバとされる。
【０００３】
従来、多孔質ガラス母材の焼結に際して、脱水及び透明ガラス化処理に必要な熱エネルギーは、脱水反応用ガス及び不活性ガスの流量、加熱領域の通過速度、さらに加熱領域の加熱源温度等を多孔質ガラス母材に溶け残り部分が生じないように、かつガラス母材が伸びない範囲で設定され、多孔質ガラス母材に供給されていた。
【０００４】
このとき、供給する熱エネルギー量が不十分であると、棒状の多孔質ガラス母材の表層部と内部との温度差が大きい状態で溶融ガラス化が始まり、径方向断面積内において同心円状にガラス化が進行せず、ガラス化された部位とガラス化されていない部位とが、径方向に中心軸に対して非対称に混在するようになる。このガラス化されていない部位が遅れてガラス化され収縮する際には、すでにガラス化されて低粘度となっている付近のガラスを引き込んで不均一に収縮する結果、コアがガラス母材の軸中心からずれ偏芯を生じる。
【０００５】
僅かでも偏芯すると、この偏芯のために熱エネルギーの供給がますます不均一となり、外周の楕円化が誘発される。このように、いったん偏芯や楕円化が生じると、さらに表面から内部への熱エネルギーの供給が径方向に不均一となり、不均一な収縮が連続して発生する状態で焼結が進行するため、プリフォーム全体が偏芯したり、楕円化してしまっていた。
【０００６】
このようなプリフォームを線引きして得られる光ファイバは、偏芯したり、楕円化している。このため、光ファイバ同士を端面で接着あるいは融着して接続すると、コアやクラッドの接合面での形状の相違、コアの軸芯のずれ、コア径の相違のために、接続損失を生じる。
【０００７】
光ファイバ用ガラス母材の偏芯や楕円化を低減する方法として、特許文献１で提案されている方法は、多孔質ガラス母材の焼結前半部での引下速度を焼結後半部よりも遅くする方法である。しかしながら、この方法では、ガラス母材の長手方向全体にわたって、安定して偏芯と楕円を低減することは困難である。
【特許文献１】特開２０００-２５６０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、多孔質ガラス母材を焼結して脱水及び透明ガラス化処理する際、コアの偏芯や母材外周の楕円化を起こさないで焼結する多孔質ガラス母材の焼結方法及び焼結装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の多孔質ガラス母材の焼結方法は、棒状の多孔質ガラス母材を吊り下げ、加熱炉内を通過させることにより焼結する多孔質ガラス母材の焼結方法において、該多孔質ガラス母材を焼結温度に昇温された加熱炉内に引下げ、多孔質ガラス母材の各部位を、加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過させた後、ヒーターで焼結し透明ガラス化することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の多孔質ガラス母材の焼結装置は、棒状の多孔質ガラス母材を吊り下げ、加熱炉内を通過させることにより焼結する多孔質ガラス母材の焼結装置において、加熱炉内に引下げられた多孔質ガラス母材の各部位が、加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過するように、断熱材の長さが設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の多孔質ガラス母材の焼結方法によれば、コアの偏芯や母材外周の楕円化が抑制された高品質な光ファイバ用プリフォームが得られ、これを線引きすることにより、接続損失の少ない高品質の光ファイバを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決したものであり、すなわち、棒状の多孔質ガラス母材を焼結温度に昇温された加熱炉内を通過させて焼結し、透明ガラス化する際、多孔質ガラス母材の各部位が加熱炉体の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域を４.５hr以上かけて通過させた後、ヒーターで溶融ガラス化することを特徴としている。
【００１３】
本発明においては、上記予熱領域を４.５hr以上かけて通過させることにより、ヒーターの加熱領域で外側のガラス化が始まるときには、多孔質ガラス母材は、充分に中心部まで予熱されている状態、つまり、径方向断面積内での温度差が小さく、径方向で均一な温度分布になっている。このため、ガラス化収縮時の偏肉量が少なくなり、偏芯や外周の楕円化を伴わず、均質に溶融ガラス化が行われる。
【００１４】
予熱領域の通過時間が４.５hr未満では、中心まで充分に予熱されない状態で、つまり、径方向断面積内での温度差が大きく、不均一な温度分布状態で外周部のガラス化が始まってしまうため、溶融ガラス化に伴なう収縮時の偏肉量が多くなり、コアの偏芯や外周の楕円化が発生する。
【００１５】
なお、予熱領域を４.５hr以上かけて通過させるために、多孔質ガラス母材の引下速度を調整してもよく、あるいは断熱材の長さを調整してもよい。断熱材の長さを調整する場合、加熱炉体の上部全体を断熱材で覆ってもよく、この場合、生産性を犠牲にすることなく、コアの偏芯や外周の楕円化を起こさないで溶融ガラス化することができる。
【００１６】
このように、本発明の多孔貰ガラス母材の焼結方法によれば、コアの偏心や外周の楕円化の極めて抑制された高品質の光ファイバプリフォーム得られ、これを線引きすることで接続損失の極めて小さな光ファイバが得られる。
【実施例】
【００１７】
（実施例１）
本発明の焼結方法について、以下の実施例に基づき図面を用いてさらに詳細に説明する。
図１に焼結装置の一例を示した。炉芯管１内には棒状の多孔質ガラス母材２が、  引下げ速度を制御する速度制御装置３に接続された把持駆動機構４を介して吊り下げられ、ヒーター５と断熱材６からなる加熱炉が炉芯管１と同軸に配設されている。なお、符号７は、塩素ガスなどの脱水反応用ガスやヘリウムなどの不活性ガスを供給するガス導入管であり、図示を省略した供給源に接続されている。符号８は、排気管である。
【００１８】
多孔質ガラス母材の焼結は、以下のようにして実施される。
棒状の多孔質ガラス母材２は、外付け蒸着法によりガラス微粒子を堆積させたものを用いた。塩素ガスとヘリウムガスをガス導入管７から供給した。塩素ガスとヘリウムガスは混合されて、炉心管１内に導入され、炉心管１内に充満する。ヒーター５により加熱領域が加熱される。
【００１９】
多孔質ガラス母材２は、速度制御装置３で引下速度が制御され、把持駆動機構４により軸回転しながら、低速で降下してヒーターの加熱領域を通過する。これにより多孔質ガラス母材２は、焼結され、脱水及び透明ガラス化処理が施される。
【００２０】
上記に従って、５本の多孔質ガラス母材を以下の５条件で焼結した。
５本の多孔質ガラス母材は、いずれも外径２５０ｍｍで、質量８０ｋｇのものを用い、焼結時の多孔質ガラス母材の引下速度をそれぞれ １.６８，１.５８，１.４８，１.２８，１.０８ｍｍ/ｍｉｎとした。ヒーター５の温度は、多孔質ガラス母材に熔け残りが発生せず、伸びない温度である１５００℃に設定した。
【００２１】
焼結されたプリフォームの偏芯と楕円率の評価は、次のようにして行った。
偏芯の程度を示す指標としては、コアの軸芯とプリフォームの中心軸とのずれ量をプリフォームの直径で除した値を偏芯率とした。楕円化の程度を示す指標は、プリフォームの長径と短径との差をプリフォームの直径で除した値を楕円率とした。このように定義した偏芯と楕円率を、プリフォームの有効部を１０ｍｍ間隔で測定し、その最大値を示した。なお、加熱炉の断熱材上端からヒーター上端に至る予熱領域の長さをＡ（ｍｍ）とし、引下速度から予熱領域を通過する時間を求めた。
【００２２】
以上、５本の多孔質ガラス母材について得られた結果を、以下の表１にまとめて示した。
表１から明らかなように、予熱領域の通過時間を４.５hr以上にすると、偏芯率、楕円率ともに ０.１％以下に改善された。
【００２３】
【表１】
2005263557.tif 000002
【００２４】
（実施例２）
実施例１において、引下速度を１.６５ｍｍ/ｍｉｎに固定し、加熱炉の断熱材の長さ（予熱領域に相当）を ４００，４２０，４５０，５００，６００ｍｍと変化させた以外は、実施例１と同様にして５本の多孔質ガラス母材を焼結した。その結果を以下の表２に示した。
表２から明らかなように、予熱領域の通過時間を４.５hr以上にすると、偏芯率、楕円率ともに０.１％以下に改善された。さらに通過時間を６.０hrにすることによって０.０５％以下に改善された。
【００２５】
【表２】
2005263557.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明によれば、極めて偏芯率及び楕円率の小さい光ファイバ用プリフォームが得られ、これを線引きすることで接続損失の小さい光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】多孔質ガラス母材の焼結装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】実施例１における多孔質ガラス母材の予熱領域の通過時間と偏芯率・楕円率との関係を示すグラフである。
【図３】実施例２における多孔質ガラス母材の予熱領域の通過時間と偏芯率・楕円率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１……炉芯管、
２……多孔質ガラス母材、
３……速度制御装置、
４……把持駆動機構、
５……ヒーター、
６……断熱材、
７……ガス導入管、
８……排気管。
【図１】
2005263557.tif 000004
【図２】
2005263557.tif 000005
【図３】
2005263557.tif 000006