(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部及びクラッド部の一部となる先付けのクラッド部を有するガラスロッドの周りにバーナによって生成したガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成し、前記ガラス微粒子堆積体を焼結して透明化させることにより光ファイバ用ガラス母材を製造する方法であって、
前記ガラスロッドのコア部と先付けのクラッド部との直径比を長手方向の複数箇所で測定し、その測定結果に基づいて、透明化後のガラス母材におけるコア部とクラッド部との直径比が長手方向で均一化するように前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を長手方向の複数箇所に設定し、設定した嵩密度となるようにガラス微粒子を堆積させることを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記ガラスロッドのコア部と先付けのクラッド部との直径比を測定した測定箇所における前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を設定するとともに、前記測定箇所間の嵩密度を連続的に変化するように設定することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を平均値に対し±１０％以内の値に設定す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用ガラス母材の製造方法。
【請求項４】
前記バーナへ供給する燃焼ガスの流量を調節することにより、前記ガラスロッドに堆積させるガラス微粒子を設定した嵩密度で堆積させることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項５】
前記ガラスロッドに対する前記バーナの相対移動速度を調節することにより、前記ガラス微粒子堆積体の外径を長手方向で均一化させることを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス微粒子を堆積させて作製する光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信用などに広く利用される光ファイバは、主にコアとクラッドから構成されており、ガラス微粒子を堆積させてなるガラス微粒子堆積体（多孔質ガラス母材）を脱水及び焼結して透明なガラス母材に加工後、このガラス母材を線引きすることにより製造される。ガラス微粒子堆積体を製造する方法としては、ＶＡＤ法やＯＶＤ法がよく知られている。このＶＡＤ法やＯＶＤ法は、バーナの火炎中にガラス微粒子を生成させ、生成したガラス微粒子を石英等からなるロッドに堆積させて、ロッドの軸方向または径方向に円柱状のガラス微粒子堆積体を形成していく方法である。
そして、この種の方法によって光ファイバ用ガラス母材を製造する際の例として、予めコア部とクラッド部の一部とからなるガラスロッドを形成し、さらにその外周側に残りのクラッド部分となるガラス微粒子を堆積させる工程、いわゆるジャケット付けを行い、その後に、このガラス微粒子堆積体を脱水及び焼結することが行われる。
【０００３】
ところで、ガラスロッドのコア部と先付けしたクラッド部との比率が長手方向で変化していると、光ファイバ用ガラス母材の特性も長手方向で変化してしまい、均一な特性の光ファイバが製造できなくなる。
このため、ジャケット付けする前のガラス母材の屈折率分布を長手方向に異なる複数の位置において測定し、これらの測定値から、残りのクラッド部の所要量を算出し、この算出値を基に、残りのクラッド部の所要量が長手方向で一定になるように、ガラス母材を延伸してガラスロッドとする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、コア部とクラッド部の一部を有してなるガラスロッドの屈折率分布を測定し、その測定値から光ファイバとしたときの特性のばらつきが所望の範囲になるように光ファイバ用ガラス母材のクラッド部の全厚さを算出し、その算出値に基づきガラスロッド上におよその残りのクラッド部を形成した後、屈折率分布が長手方向で均一となるように、クラッド部を研磨するか、または追加のクラッド部を形成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３００７４６号公報
【特許文献２】特開２００４−９９４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ガラスロッドの延伸径を長手方向に沿って調整することが困難であり、複雑な制御が必要である。そして、所望の延伸径にならなかった場合には、光ファイバ用ガラス母材を製造する歩留まりが悪化してしまう。また、延伸したガラスロッドの外径が延伸前のコア径の変化に合わせて変動するため、ジャケット付けを行う際にガラス微粒子の堆積率が長手方向で均一にならない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、光ファイバ用ガラス母材の形成後にクラッド部を研磨または追加するという煩雑な修正工程が加わるため、光ファイバ用ガラス母材の製造コストが嵩んでしまう。
【０００８】
本発明は、煩雑な修正工程を行うことなく、製造コストを極力抑えつつ歩留まり良く高品質な光ファイバ用母材を製造することが可能な光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決することのできる本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、コア部及びクラッド部の一部となる先付けのクラッド部を有するガラスロッドの周りにバーナによって生成したガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子堆積体を形成し、前記ガラス微粒子堆積体を焼結して透明化させることにより光ファイバ用ガラス母材を製造する方法であって、前記ガラスロッドのコア部と先付けのクラッド部との直径比を長手方向の複数箇所で測定し、その測定結果に基づいて、透明化後のガラス母材におけるコア部とクラッド部との直径比が長手方向で均一化するように前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を長手方向の複数箇所に設定し、設定した嵩密度となるようにガラス微粒子を堆積させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記ガラスロッドのコア部と先付けのクラッド部との直径比を測定した測定箇所における前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を設定するとともに、前記測定箇所間の嵩密度を連続的に変化するように設定することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記ガラス微粒子堆積体の嵩密度を平均値に対し±１０％以内の値に設定することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記バーナへ供給する燃焼ガスの流量を調節することにより、前記ガラスロッドに堆積させるガラス微粒子を設定した嵩密度で堆積させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記ガラスロッドに対する前記バーナの相対移動速度を調節することにより、前記ガラス微粒子堆積体の外径を長手方向で均一化させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、コア部とクラッド部との直径比が長手方向で均一化するようにガラス微粒子堆積体の嵩密度を設定し、設定した嵩密度となるようにガラス微粒子を堆積させるため、クラッド部の研磨や追加などの煩雑な修正工程を行うことなく、透明化した光ファイバ用ガラス母材のコア部とクラッド部との直径比を長手方向に均一化することができる。そのため、製造コストを極力抑えつつ歩留まり良く光ファイバ用ガラス母材を製造することができる。そして、この光ファイバ用ガラス母材から長手方向で均一な特性の光ファイバを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法の実施の形態の例を図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の光ファイバ用ガラス母材の製造装置を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は底面から見た図を示している。
図１に示すように、この光ファイバ用ガラス母材の製造装置１０は反応容器１を有しており、この反応容器１の上部には、拡縮自在の開口部５ａを有する開閉板５が設けられている。反応容器１の外側上方には吊り下げ装置１３が設置されており、シード棒１２が吊り下げ装置１３によって吊り下げられている。吊り下げられたシード棒１２には、ガラスロッド１１が取り付けられ、ガラスロッド１１は開口部５ａを通って、反応容器１の内部へ導入されている。
【００１６】
吊り下げ装置１３は、シード棒１２に取り付けられたガラスロッド１１を、軸回転可能かつ軸方向の移動を可能にしている。また、吊り下げ装置１３は、ガラスロッド１１の軸方向の移動速度の変動が可能なように構成されている。
このガラスロッド１１の外周にガラス微粒子を堆積させていくと、中心にガラスロッド１１を有するガラス微粒子堆積体１９を作製することができる。
反応容器１の下部には、ガラス微粒子を生成するバーナ７と、反応容器１内の未堆積ガラス微粒子等を排出する排気口９とが設けられている。
【００１７】
バーナ７は、ガスの吹き出し口が複数のポートを有するマルチポート（多重管）構造となっており、各ポートから燃焼用ガスやガラス原料用ガスなどを吹き出し、燃焼用ガスにより生じる火炎中において、ガラス原料を酸化反応又は加水分解反応させてガラス微粒子を生成するものである。ここで、バーナ７へ供給する燃焼用ガスとは、主に支燃性ガス及び助燃性ガスとからなり、支燃性ガスとしては水素、助燃性ガスとしては酸素が一例として挙げられる。また、ガラス原料用ガスとしては、四塩化珪素（ＳｉＣｌ４）が一例として挙げられる。
【００１８】
バーナ７には、これらの燃焼用ガスやガラス原料用ガスを供給するための配管が接続されており、その配管の途中にはそれぞれガス流量制御器１５，１６，１７が取り付けられ、燃焼用ガスやガラス原料用ガスをバーナ７の各ポートへ別々に供給できるようになっている。そして、燃焼用ガス用のガス流量制御器１６は、ライン２３を介して制御装置４へ接続されている。
【００１９】
また、反応容器１の外部には、バーナ７により形成されたガラス微粒子堆積体１９の底面部に向けて、投光器２が設けられており、投光器２からの光ビーム１８を受光できる位置に、受光器３が配置されている（図１（ｂ）参照）。この投光器２及び受光器３により、ガラス微粒子堆積体１９の堆積面の位置を検出する。受光器３は、ライン２１を介して制御装置４へ接続されている。また、制御装置４はライン２５を介して吊り下げ装置１３へと接続されている。
【００２０】
次に、この製造装置１０を用いて光ファイバ用ガラス母材を製造する方法を以下に説明する。
本実施形態で用いるガラスロッド１１は、コア部の周囲に、予めクラッド部の一部である先付けクラッド部が形成されている。本実施形態では、まず、ガラス微粒子を堆積させるガラスロッド１１のコア部と先付けクラッド部との直径比を長手方向に沿う複数箇所で測定する。
【００２１】
図２は、ガラスロッド１１の長手方向に沿うコア部と先付けクラッド部との直径比を表すものである。
図２に示すように、ガラスロッド１１は、製造上、長手方向に沿ってコア部と先付けクラッド部との直径比が変動していることがあり、ここでは、コア部に対する先付けクラッド部の直径比の目標直径比Ｔ＝４．６に対しておよそ±０．１の変動が生じている。
【００２２】
次に、この測定結果に基づいて、ガラスロッド１１の外周に堆積して残りのクラッド部（ジャケット部と呼ばれる）となるガラス微粒子堆積体１９の嵩密度を長手方向の複数箇所で設定する。
設定の仕方としては、測定した直径比に基づき、透明化後の光ファイバ用ガラス母材におけるコア部とクラッド部との直径比が長手方向で均一化するように、目標直径比Ｔに対してガラスロッド１１のコア部に対する先付けクラッド部の直径比が小さい箇所は嵩密度を大きくし、直径比が大きい箇所は嵩密度を小さくする。
【００２３】
図３に、図２に示した直径比を有するガラスロッド１１に対して形成するガラス微粒子堆積体１９の目標嵩密度を設定した例を示す。ここでは、ガラスロッド１１における長手方向の複数箇所で直径比を測定して、その箇所において形成されるガラス微粒子堆積体１９の嵩密度を設定し、これらの測定箇所間では、設定する目標嵩密度を連続的に変化させている。なお、この嵩密度の設定においては、測定箇所間で連続的に変化させることなく、任意の測定箇所から隣接する測定箇所までの間を一定の嵩密度として断続的に設定しても良い。
【００２４】
なお、ガラス微粒子を堆積させる嵩密度が低すぎると、ガラス微粒子の堆積中にガラス微粒子堆積体１９が割れてしまうことがあり、嵩密度が高すぎると、その後の焼結による透明化が困難となる。また、ガラス微粒子堆積体１９中の嵩密度の差が大きいと、焼結時に透明化するタイミングが嵩密度の差によって不均一となり、最初に透明化したところに他の部分が引き寄せられるなどして、透明化した光ファイバ用ガラス母材の形状が変形してしまう虞がある。そのため、ガラス微粒子堆積体１９中の嵩密度を、ガラス微粒子堆積体１９中の嵩密度の平均値（図３の例では約０．３１ｇ／ｃｍ３）に対し±１０％以内の値（図３の例では約±０．０３１ｇ／ｃｍ３以内）に設定することが望ましい。
【００２５】
このようにして、ガラス微粒子堆積体１９の嵩密度を設定したら、この設定した嵩密度となるように、以下のようにしてガラス微粒子を堆積させる。
まず、シード棒１２の先端にガラスロッド１１を取り付け、このシード棒１２を吊り下げ装置１３に吊り下げる。そして、吊り下げ装置１３を作動させ、ガラスロッド１１のガラス微粒子堆積開始点とバーナ７の吹き出し口との距離が所望の距離となるように、ガラスロッド１１を降下させる。
一方、ガス流量制御器１５，１６，１７により、酸素、水素、ガラス原料用ガスをバーナ７へ供給する。
【００２６】
ガラスロッド１１を軸回転させ、ガラスロッド１１に向かってバーナ７から酸水素火炎を放射する。この酸水素火炎中では、ガラス原料用ガスの酸化反応又は加水分解反応によりガラス微粒子が生成する。この生成したガラス微粒子をガラスロッド１１の外周に付着させながら、ガラスロッド１１を所定速度で引き上げて、徐々にガラス微粒子堆積体１９を形成し、成長させていく。
【００２７】
この時、制御装置４は、予め設定した嵩密度でガラスロッド１１へガラス微粒子を堆積させるべく、水素供給用のガス流量制御器１６に信号を送り、バーナ７へ供給する水素ガスの流量を制御する。
ここで、堆積させたガラス微粒子の嵩密度を高くする場合には、水素ガスの流量を増加させることにより燃焼温度を上昇させ、嵩密度を低くする場合には、水素ガスの流量を減少させて燃焼温度を低下させる。
【００２８】
この時、投光器２及び受光器３によりガラス微粒子堆積体１９の堆積面の位置を検出する。受光器３で検出された受光量のデータは制御装置４へ送られ、この受光量が一定になるように吊り下げ装置１３に対してガラスロッド１１の引き上げ速度（バーナに対する相対移動速度）の制御を行う。
【００２９】
このように、ガラスロッド１１の引き上げ速度を調節することにより、ガラスロッド１１に堆積させるガラス微粒子堆積体１９の外径が、長手方向にわたって均一となるように堆積される。
【００３０】
上記のように、予め設定した嵩密度でガラス微粒子を堆積させてジャケット付けを施したら、その後、このガラス微粒子堆積体１９を脱水及び焼結して透明化させることにより光ファイバ用ガラス母材とする。
そして、このようにして得られた光ファイバ用ガラス母材によれば、ガラスロッド１１のコア部と先付けクラッド部との直径比の変動が、その後に堆積させたガラス微粒子によって修正され、コア部とクラッド部との直径比が均一化する。
【００３１】
このように、本実施形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、煩雑な修正工程を行うことなく、しかも、製造コストを極力抑えつつ歩留まり良く、コア部とクラッド部との直径比が長手方向に均一化（目標外径に対して±５％の範囲内）された光ファイバ用ガラス母材を得ることができる。
そして、ガラスロッド１１の引き上げ速度を調節することによりガラス微粒子堆積体１９の外径の均一化も図ることもできるので、その後の透明化も長手方向に均一に行うことができるとともに、高い外径精度が要求される加熱炉へ円滑に導入することができ、焼結による透明化工程の容易化を図ることができる。
【００３２】
そして、このようにして製造された光ファイバ用ガラス母材を線引きして光ファイバとした場合に、長手方向にわたって均一な屈折率分布を有する光ファイバとすることができる。
【００３３】
例えば、図３のように目標の直径比Ｔ＝４．６に対して±１０％の変動を有していたガラスロッド１１において、図４に示すように、嵩密度を調節してジャケット付けした場合、透明化後のガラス母材の長手方向の屈折率分布をプリフォームアナライザによって測定して光ファイバとしたときの全長における予測されるカットオフ波長は、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）では、１２５０〜１２７０ｎｍの範囲内に収められる。
【００３４】
これに対して、本実施形態の制御を行わず、水素ガスの流量を一定にして長手方向に一定の嵩密度でジャケット付けした場合では、光ファイバとしたときの全長における予測されるカットオフ波長は、１２３０〜１２９０ｎｍとなり、長手方向で大きく変化してしまう。
【００３５】
なお、上記実施形態では、ガラスロッド１１を引き上げながらガラスロッド１１の軸方向にガラス微粒子を堆積させるＶＡＤ法を例にとって説明したが、ガラスロッド１１に対して径方向へ層状にガラス微粒子を堆積させるＯＶＤ法にも適用可能である。そして、このＯＶＤ法による場合は、各層毎に、形成するガラス微粒子堆積体の層の嵩密度を長手方向で調節すれば良い。
また、本発明は、シングルモード光ファイバ用のガラス母材の製造に限らず、マルチモード光ファイバ用のガラス母材を製造する場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施形態に係るガラス母材の製造装置を示しており、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は底面から見た図である。
【図２】ガラスロッドの長手方向に沿うコア部と先付けクラッド部との直径比を表すグラフ図である。
【図３】図２に示した直径比を有するガラスロッドに対する嵩密度の設定の例を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３７】
７  バーナ
４  制御装置
１０  光ファイバ用ガラス母材の製造装置
１１  ガラスロッド
１３  吊り下げ装置
１６  ガス流量制御器
１９  ガラス微粒子堆積体
【図１】
0004404214.tif 000002
【図２】
0004404214.tif 000003
【図３】
0004404214.tif 000004