(57)【要約】【課題】  石英ガラス管とダミーガラス管との溶接強度が強い光ファイバープリフォームの製造方法を提供する【解決手段】  石英ガラス管１１とダミーガラス管１３とを溶接することを含む光ファイバープリフォームの製造方法であり、石英ガラス管とダミーガラス管の一方または双方のガラス管の溶接がなされる端部の少なくとも一部を円錐台側面形状に形成し、石英ガラス管とダミーガラス管それぞれをガラス旋盤に取り付け、石英ガラス管とダミーガラス管とを無水熱源を用いて溶接し一体管とする。【選択図】  図１
2007112688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス管とダミーガラス管とを溶接することを含む光ファイバープリフォームの製造方法であって、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管の一方または双方のガラス管の溶接がなされる端部の少なくとも一部を円錐台側面形状に形成し、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管それぞれをガラス旋盤に取り付け、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管とを無水熱源を用いて溶接し一体管とする、
ことを特徴とする光ファイバープリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管の双方のガラス管の溶接がなされる端部の少なくとも一部を円錐台側面形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバープリフォームの製造方法。
【請求項３】
前記無水熱源はプラズマ火炎であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバープリフォームの製造方法。
【請求項４】
前記石英ガラス管の溶接がなされた端部におけるＯＨ基濃度が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバープリフォームの製造方法。
【請求項５】
前記一体管とする工程の後に、コア部を有し外径と前記コア部の直径の比が１乃至３であるコアロッドを前記一体管の内部に挿入して一体管とコアロッドとを一体化する工程をさらに有することを特徴とする請求項１ないし４の何れか1項に記載の光ファイバープリフォームの製造方法。
【請求項６】
前記一体管とする工程では、前記石英ガラス管の溶接がなされる端面と反対の端部側から前記石英ガラス管内に無水ガスを供給することを特徴とする請求項１ないし５の何れか1項に記載の光ファイバープリフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ガラス管とダミーガラス管とを溶接して一体管を作成することを含む光ファイバープリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバープリフォームの製造方法の一つとして、クラッドとなる石英ガラス管にコアロッドを挿入する技術がある。この製造方法では、図６（Ａ）に示すように、まず、プラズマトーチ９２を用いて石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３とを管軸Lを一致させて溶接する。次に、溶接により作製された石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３とからなる一体管の内部にコアロッド９１２を挿入し一体化する。これにより、図６（Ｂ）に示す光ファイバープリフォーム９が製造される。
【０００３】
ところが、この方法では、石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３との溶接により、図６（Ｃ）に示すように溶接箇所Ｍが膨出したり、めり込んだりすることがある。このような溶接箇所Ｍの膨出は局所的な応力を発生させ一体管９１４の強度を低下させ、コアロッド９１２の挿入の際に一体管９１４が溶接箇所Ｍから折れるといった危険がある。また、プラズマトーチ９２からの熱が石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３の端面に充分に与えられない場合にも、やはり一体管９１４の強度低下を招く。しかも、溶接箇所Ｍを強化するべく熱を加えすぎると、石英ガラス管９１１やダミーガラス管９１３の内部に残留する水分がガラスと反応してＯＨロス（光ファイバーを製造した場合の当該光ファイバーの１．３８μｍの波長帯域での伝送損失）が増大する。
【０００４】
このような不都合を解消するために、石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３との溶接のために、特許文献１に開示された接続方法を採用することもできる。この接続方法を応用する場合には、図７に示すように、石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３との各端部の内側を研磨しテーパを形成しておく。そして、プラズマトーチ９２により各端部同士を溶接する。これにより、最小量の熱量で石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３とを溶接できる。
【特許文献１】特開２００４−２２４６９１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この接続方法では、石英ガラス管９１１とダミーガラス管９１３との溶接箇所Ｍが膨出したり、充分に加熱されなかったりして、接続強度が低下することが懸念される。
【０００６】
本発明の目的は、石英ガラス管とダミーガラス管との溶接強度が強い光ファイバープリフォームの製造方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ＯＨロスが小さい光ファイバーが製造ができる光ファイバープリフォームの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法は、
石英ガラス管とダミーガラス管とを溶接することを含む光ファイバープリフォームのものであって、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管の一方または双方のガラス管の溶接がなされる端部の少なくとも一部を円錐台側面形状に形成し、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管それぞれをガラス旋盤に取り付け、
前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管とを無水熱源を用いて溶接し一体管とする、ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法では、前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管の双方のガラス管の溶接がなされる端部の少なくとも一部を円錐台側面形状に形成することができる。
【０００９】
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法では、前記無水熱源はプラズマ火炎とすることができる。
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法では、前記石英ガラス管の溶接がなされた端部におけるＯＨ基濃度が１０ｐｐｍ以下とすることができる。
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法では、前記一体管とする工程の後に、コア部を有し外径と前記コア部の直径の比が１乃至３であるコアロッドを前記一体管の内部に挿入して一体管とコアロッドとを一体化する工程をさらに有することができる。
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法では、前記一体管とする工程では、前記石英ガラス管の溶接がなされる端面と反対の端部側から前記石英ガラス管内に無水ガスを供給することができる。
【００１０】
本発明光のファイバープリフォームの製造方法では、前記石英ガラス管と前記ダミーガラス管の端部は、円錐台の上面の一部を構成するように、平面に構成されていることが好ましい。
また、本明細書において、「無水ガス」とは光ファイバープリフォームの品質に影響しない程度の水素分子および／または水素原子の含有化合物を含むガスをも意味する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバープリフォームの製造方法によれば、石英ガラス管とダミーガラス管とを溶接する場合に、当該溶接部の強度が強い光ファイバープリフォームを製造することができる。また、ＯＨロスが小さい（１．３８μｍの波長帯域での伝送損失が小さい）光ファイバーの製造ができる。本発明の光ファイバーによれば、高速・広帯域のＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）製品等の光ファイバー製品への応用が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１および図２は本発明の光ファイバープリフォームの製造方法の実施形態を示す説明図であり、図１（Ａ），（Ｂ）は石英ガラス管とダミーガラス管の厚みがほぼ同じ場合の実施形態を示す図、図２（Ａ），（Ｂ）は石英ガラス管とダミーガラス管の厚みが異なっている場合の実施形態を示す図である。図１，図２において、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３とが管軸Ｌが一致するようにチャック３１および３２に取り付けられている。これらの石英ガラス管１１とダミーガラス管１３は、図示しない回転装置により軸回転される。
【００１３】
ダミーガラス管１３は外径ＤＣが石英ガラス管１１の外径ＤＡよりも小さくてもよいし大きくてもよいが、通常は、図１（Ａ），（Ｂ）に示すようにダミーガラス管１３は、外径ＤＣが石英ガラス管１１の外径ＤＡよりも小さいものが使用される。石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の外径比は０．２以上５以下が好適である。また、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の双方または一方は、図示しない移動機構により軸方向に移動され、両ガラス管１１，１３の各端部は当接することができる。石英ガラス管１１とダミーガラス管１３との当接箇所（溶接箇所Ｍ）の管軸Ｌに垂直なライン上には火炎方向を当該溶接箇所に向けて、無水熱源としてのプラズマトーチ２が設けられている。
【００１４】
図１（Ａ）では、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の厚みはほぼ同じであり、双方のガラス管１１，１３の溶接がなされる端部Ｓ１，Ｓ２の外周側は、図１（Ｂ）に示すようにほぼ同一の頂角θA、θBを持つ円錐台側面形状に形成されている。図１（Ａ）では、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の双方の端部を円錐台形状に形成したので、プラズマトーチ２による加熱を広い面積で行うことができる。
【００１５】
また、図２（Ａ）では、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の厚みが異なっており、厚みが厚い方のガラス管（ここでは石英ガラス管１１）の溶接がなされる端部Ｓ１の外周側が頂角θAを持つ円錐台側面形状に形成されかつ厚みが薄い方のガラス管（ここではダミーガラス管１３）の端部を管軸Ｌに垂直に形成してある。なお、この場合、図２（Ｂ）に示すように、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の厚みの差に応じて、頂角θAを適宜の値（たとえば半頂角が（９０°−３°）ないし（９０°−３０°））に設定することもできる。
【００１６】
実施形態では、プラズマトーチ２には励起ガスとして無水ガスが供給され、プラズマトーチ２が駆動されることで、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の端面Ｓ１，Ｓ２が加熱されて、各端部の溶接が行われ、一体管が作製される。この一体管にコアロッドを挿入することで、溶接部Ｍに凹凸が無く、溶接強度が強い光ファイバープリフォーム１が製造される「無水ガス」として、具体的には、乾燥したＮ2とを主成分とした混合ガスが使用される。
【００１７】
また、図２（Ａ）では、石英ガラス管１１の端部を円錐台形状に形成したので、プラズマトーチ２による加熱を広い面積で行うことができる。
【００１８】
図３（Ａ）に示すように、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３の厚みが違う場合においても、各端部の双方を円錐台形状に形成することができる。この場合、図３（Ｂ）に示すように各ガラス管の厚みの違いに応じて、厚みが厚い方のガラス管の円錐台の錐角（頂角）θAと、厚みが薄い方のガラス管の端部の円錐台の錐角（頂角）θBとを、θA<θBとなるように設定することができる。なお、図３（Ａ）、図３（B）では石英ガラス管１１の厚みが、ダミーガラス管１３の厚みよりも大きい場合を示している。
【００１９】
光ファイバープリフォーム１に水分が入り込むと、その品質が低下する。具体的には、最終製品である光ファイバーにＯＨロス（光ファイバーを製造した場合に生じる１．３８μｍの波長帯域での伝送損失）が生じる。実施形態では、無水熱源（無水ガスが供給されるプラズマトーチ２）を用いて石英ガラス管とダミーガラス管とを溶接したので、石英ガラス管の溶接がなされた端部におけるＯＨ基濃度は１０ｐｐｍ以下となり、品質の高い光ファイバープリフォームを製造することができる。なお、端部にけるＯＨ基濃度は、石英ガラス管の中間部を使って作られた光ファイバにおけるＯＨ吸収ロスと端部を使って作られた光ファイバにおけるＯＨ吸収ロスとの差および光ファイバ中における伝搬光の分布とから計算する。
【００２０】
一般に、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３との溶接に際して、温度が４５０℃を超えると、これらのガラス管の内面に吸着している水分（ＯＨ基）が石英ガラス管１１の内部側に拡散されることがあり、石英ガラス管のうち水分が拡散した部分によって製造される光ファイバーには、いわゆるＯＨロス（１．３８μｍの波長帯域での伝送損失）が生じる。
【００２１】
図１（Ａ），図２（Ａ）および図３（Ａ）に示したように、実施形態では、プラズマトーチ２により石英ガラス管１１とダミーガラス管１３とを溶接するので、石英ガラス管１１の非有効部ｎＥＰのみを加熱する、すなわち、石英ガラス管１１の有効部EPを４５０℃以上に加熱しないようにできる。
【００２２】
図４（Ａ）に示すように、非有効部ｎＥＰとなる箇所（両端）を、有効部ＥＰよりも径細に構成した石英ガラス管１１を使用することもできる。図４（Ａ）では石英ガラス管１１の端部はダミーガラス管13の端部より肉厚が薄いので、前者を管軸Ｌに垂直に形成し、後者を円錐台形状に形成してある。
【００２３】
また、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、石英ガラス管１１とダミーガラス管１３とを溶接するに際して、石英ガラス管１１の、溶接される端部とは反対側の端部側から無水ガスを供給することで、水分が石英ガラス管１１の有効部ＥＰ側に拡散されることを防止できる。この場合、無水ガスとして、水素分子および／または水素原子の含有化合物を合計濃度が１容積パーセント以下の低露点ガスを使用することができ、これによっても、水分が石英ガラス管１１の有効部ＥＰ側に拡散されることを防止できる。
【００２４】
以上では、石英ガラス管１１の一端にダミーガラス管１３を溶接する場合について説明したが、一端にダミー管があらかじめ溶接された石英ガラス管を用いて、この石英ガラス管の他端に別のダミーガラス管を接続し、両端にダミーガラス管が溶接された一体管を製造する場合に本発明を適用することも可能である。
【００２５】
本発明では、一体管とする工程の後に、コア部を有するコアロッドを一体管の内部に挿入して一体管とコアロッドとを一体化する工程をさらに有してもよい。コアロッドの外径とコア部の直径の比は１乃至３であるのが好適である。このように作成した光ファイバープリフォーム１を図５示す。
図５の光ファイバープリフォーム１を用いることで、長手方向のＯＨ基に起因する１．３８μｍの波長帯での損失が、全長で、０．１ｄＢ／ｋｍ以下、あるいは０．０５ｄＢ／ｋｍ以下、０．０１ｄＢ／ｋｍ以下のコアロッド１２を有する光ファイバーを得ることができる。
【００２６】
また、以上では無水熱源としてプラズマ炎を例にして説明したが、誘導炉、抵抗炉を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光ファイバープリフォームの製造方法において石英ガラス管とダミーガラス管の厚みがほぼ同じ場合の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は石英ガラス管とダミーガラス管との接続状態を示す全体図、（Ｂ）は拡大図である。
【図２】本発明の光ファイバープリフォームの製造方法において石英ガラス管とダミーガラス管の厚みが異なっている場合の実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は石英ガラス管とダミーガラス管との接続状態を示す全体図、（Ｂ）は拡大図である。
【図３】本発明の光ファイバープリフォームの製造方法において石英ガラス管とダミーガラス管の厚みに応じて、厚い方のガラス管の端部の円錐台の錐角（頂角）θAと薄い方のガラス管の端部の円錐台の錐角（頂角）θBとを、θA<θBとなるように設定した実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は石英ガラス管とダミーガラス管との接続状態を示す全体図、（Ｂ）は拡大図である。
【図４】本発明の光ファイバープリフォームの製造方法において石英ガラス管の非有効部ｎＥＰとなる箇所（両端）を有効部ＥＰよりも径細に構成した実施形態を示す説明図であり、（Ａ）は、石英ガラス管とダミーガラス管との接続状態を示す全体図、（Ｂ）は拡大図である。
【図５】本発明の光ファイバープリフォームの実施形態を示す図である。
【図６】（Ａ）は従来の光ファイバープリフォームの製造方法を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）の製造方法において溶接箇所Ｍが膨出した場合を示す説明図である。
【図７】石英ガラス管とダミーガラス管との端部の内側をテーパにして接続する従来の光ファイバープリフォームの製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
２  プラズマトーチ
１１  石英ガラス管
１３  ダミーガラス管
３１，３２  チャック
ＤＣ  ダミーガラス管の外径
ＤＡ  石英ガラス管の外径
Ｌ  管軸
Ｍ  溶接箇所
Ｓ１  石英ガラス管の端面
Ｓ２  ダミーガラス管の端面
θ  頂角
θA，θB  頂角
【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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