(57)【要約】【課題】  ターゲットロッドをスート母材から容易に引き抜くことができ、且つ、コア層に不純物が侵入するのを防止することができる光ファイバ母材の製造方法を得る。【解決手段】  ターゲットロッド１１の周囲にガラス微粒子１２を堆積させてスート母材１３を作成し、ターゲットロッド１１をスート母材１３から引き抜いて中空状のスート母材１３を脱水・焼結し、脱水・焼結して得られた中空状のガラス体１４を加熱して中実化して光ファイバ母材１０を製造する。その際、スート母材を作成する工程前にターゲットロッド１１の周囲にバッファ層１５を設け、脱水・焼結後のコラプス工程前にバッファ層１５を除去するようにしたので、ターゲットロッド１１をスート母材１３から容易に引き抜くことができ、且つ、ガラス体１４のコア層に不純物が侵入するのを防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させてスート母材を作成する工程と、前記ターゲットロッドを引き抜き、前記スート母材と前記ターゲットロッドとを分離する工程と、前記ターゲットロッドを引き抜いて形成された中空状の前記スート母材を脱水・焼結して、中空状のガラス体を形成する工程と、前記ガラス体を加熱して中実化するコラプス工程とを含む光ファイバ母材の製造方法であって、
前記スート母材を作成する工程前に前記ターゲットロッドの周囲にバッファ層を設ける工程と、前記スート母材の焼結中、又は、脱水・焼結後のコラプス工程前に前記バッファ層を除去する工程とを行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
前記バッファ層を除去する際、前記バッファ層を越えて前記ガラス体の一部を除去することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記バッファ層を除去する際、前記バッファ層を前記ガラス体の界面まで除去することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
前記バッファ層がガラス微粒子を堆積して設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ母材の製造方法に係り、例えば、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させ、ターゲットロッドを引き抜いてから、脱水・焼結した後に加熱して中実化する光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させてスート母材を作成し、このスート母材からターゲットロッドを引き抜いて、中空状のスート母材を脱水・焼結した後に、中空状のガラス体を加熱して中実化（コラプス）する光ファイバ母材の製造方法が知られている。
この光ファイバ母材の製造方法においては、スート母材からターゲットロッドを引き抜く際に、スート母材が壊れ易く、また壊れないまでもスート体内壁が傷ついて焼結されたガラス管内壁として平滑な面をもつものが得られにくいという難点があった。そこで、このような問題を解決する光ファイバ母材の製造方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載の光ファイバ母材の製造方法は、予めターゲットロッドに潤滑材を塗布しておき、この潤滑材を介してターゲットロッドにガラス微粒子を堆積させてガラス管を製造するものである。
【特許文献１】特開昭６１−１６８５４４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の光ファイバ母材の製造方法では、潤滑材の作用により、スート母材の壊れやスート体内壁の損傷をなくして、スート母材からターゲットロッドを容易に引き抜くことができるものの、ターゲットロッドに付着した不純物がスート母材内に侵入するのを防止することができない。このため、所定の屈折率分布を有する光ファイバを製造することができないという不都合があった。
【０００４】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ターゲットロッドをスート母材から容易に引き抜くことができ、且つ、コア層に不純物が侵入するのを防止して所望の伝送特性を得ることができる光ファイバ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】
【０００５】
前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第１の特徴は、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させてスート母材を作成する工程と、前記ターゲットロッドを引き抜き、前記スート母材と前記ターゲットロッドとを分離する工程と、前記ターゲットロッドを引き抜いて形成された中空状の前記スート母材を脱水・焼結して、中空状のガラス体を形成する工程と、前記ガラス体を加熱して中実化するコラプス工程とを含む光ファイバ母材の製造方法であって、前記スート母材を作成する工程前に前記ターゲットロッドの周囲にバッファ層を設ける工程と、前記スート母材の焼結中、又は、脱水・焼結後のコラプス工程前に前記バッファ層を除去する工程とを行うことにある。
【０００６】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させてスート母材を作成後、ターゲットロッドを引き抜いてスート母材とターゲットロッドとを分離して形成される中空状のスート母材を脱水・焼結し、この脱水・焼結して得られた中空状のガラス体を加熱して中実化することで光ファイバ母材を製造する。その際、スート母材の作成前にターゲットロッドの周囲にバッファ層を設けるとともに、スート母材の焼結中、又は、脱水・焼結後のコラプス工程前に前記バッファ層を除去するようにしたので、スート母材を壊すことなくターゲットロッドをスート母材から容易に引き抜くことができ、且つ、ターゲットロッドに付着した不純物がスート母材のコア層に侵入するのを防止することができる。
【０００７】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第２の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記バッファ層を除去する際、前記バッファ層を越えて前記ガラス体の一部を除去することにある。
【０００８】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、バッファ層を除去する際に、バッファ層と接するガラス体の一部も除去しているので、仮にバッファ層からガラス体の界面に不純物が侵入していても、不純物を完全に除去することができる。
【０００９】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第３の特徴は、上記本発明の第１の特徴において、前記バッファ層を除去する際、前記バッファ層を前記ガラス体の界面まで除去することにある。
【００１０】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、バッファ層をガラス体の界面まで除去することにより、例えば、予め目標とする屈折率分布が形成されたガラス体をコラプスして中実化したときに、所定の屈折率分布を得ることができる。
【００１１】
また、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第４の特徴は、上記本発明の第１から第３のいずれかの特徴において、前記バッファ層がガラス微粒子を堆積して設けられることにある。
【００１２】
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、バッファ層を、ガラス微粒子を堆積した硬質の層によって形成するので、ターゲットロッドを引き抜く際にバッファ層が壊れにくいとともに、スート母材のコア層への不純物の侵入をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させてスート母材を作成後、ターゲットロッドを引き抜いてスート母材とターゲットロッドとを分離して形成される中空状のスート母材を脱水・焼結し、この脱水・焼結して得られた中空状のガラス体を加熱して中実化（コラプス）することで光ファイバ母材を製造する。その際、スート母材の作成前にターゲットロッドの周囲にバッファ層を設けるとともに、スート母材の焼結中、又は、脱水・焼結後のコラプス工程前にバッファ層を除去するようにしたので、ターゲットロッドをスート母材から容易に引き抜くことができ、且つ、スート母材のコア層に不純物が侵入するのを防止することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の各工程図、図２（Ａ）はガラス体のエッチング前のコア部における屈折率分布を示す断面図、図２（Ｂ）はガラス体のエッチング・コラプス後のコア部における屈折率分布を示す断面図、図３（Ａ）は所定のエッチング量でエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、図３（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフ、図４（Ａ）は所定のエッチング量よりも少ない量のエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、図４（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフ、図５（Ａ）は所定のエッチング量よりも多い量のエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、図５（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフ、図６はエッチング用ガス量をトラバース速度で割った値とエッチング量との関係を示すグラフである。
【００１５】
図１に示すように、本発明の実施形態にかかる光ファイバ母材の製造方法では、ターゲットロッド１１の周囲にガラス微粒子１２を堆積させてスート母材１３を作成する工程（図１（Ｂ）参照）と、ターゲットロッド１１を引き抜き、スート母材１３とターゲットロッド１１とを分離する工程（図１（Ｃ）参照）と、ターゲットロッド１１を引き抜いて形成された中空状のスート母材１３を脱水・焼結して、中空状のガラス体１４とする工程（図１（Ｄ）参照）と、脱水・焼結して得られた中空状のガラス体１４を加熱して中実化するコラプス工程（図１（Ｆ）参照）と、を有している。そして、スート母材１３を作成する工程前にターゲットロッド１１の周囲にガラス微粒子堆積体である純シリカのバッファ層１５を設ける工程（図１（Ａ）参照）と、スート母材１３の脱水・焼結後のコラプス工程前に前記バッファ層１５を除去する工程（図１（Ｅ）参照）とを有している。
【００１６】
製造工程に従って、さらに詳述する。
上記の製造工程において、ターゲットロッドとしてカーボンロッドを用いることが望ましい。すなわち、熱膨張率の大きいカーボンロッド（以下、カーボンロッド「１１」と記載することがある）をターゲットロッドに用いることにより、カーボンロッド１１を引き抜く際（図１（Ｃ）参照）に、そのまま冷却すれば、膨張率の差によってカーボンロッド１１とスート母材１３との界面であるバッファ層１５との間に間隙が形成され、カーボンロッド１１をスート母材１３から容易に剥離することができ、スート母材１３における破損や傷の発生もなく極めて容易にカーボンロッド１１の抜きを行うことができることになる。
【００１７】
また、図１（Ａ）に示すように、スート母材１３を作成する工程前にバッファ層１５としてカーボンロッド１１の表面に硬質のシリカ（純シリカ）を堆積させて設けるのが望ましい。これにより、バッファ層１５が、カーボンロッド１１を引き抜く際、さらにスート母材１３を壊れにくく保護するとともに、例えばカーボンロッド１１に付着した不純物のスート母材１３への侵入をより確実に防止することができる。なお、バッファ層１５としては、上記の純シリカの他に、スート母材１３に対して光学的特性に悪影響を及ぼさない物質が微量添加されたシリカであってもよい。
【００１８】
図１（Ｂ）に示すように、ターゲットロッドであるカーボンロッド１１を回転自在、且つ、相対的移動可能に支持し、バーナ１６による酸水素炎の中にＳｉＣｌ４およびＧｅＣｌ４等のガスを送り込む。カーボンロッド１１を回転させながらバーナ１６を相対的に移動させることにより、火炎加水分解反応により生じたガラス微粒子１２をカーボンロッド１１の周囲に堆積させて、円柱状の多孔質のスート母材１３を形成する。このとき、カーボンロッド１１の外周面にはバッファ層１５が設けられているので、ガラス微粒子１２はバッファ層１５の外側に堆積してスート母材１３を形成することになる。
なお、スート母材１３は所望の屈折率分布を形成するために、原料流量を調整しながら後述する複数のコア層を形成してなる。
【００１９】
図１（Ｃ）に示すように、スート母材１３の冷却後、カーボンロッド１１をスート母材１３から引き抜く。この際、前述したように、ターゲットロッドとしてカーボンロッド１１を用いているので、容易にカーボンロッド１１を引き抜くことができる。また、バッファ層１５の働きにより、スート母材１３を傷つけることなくカーボンロッド１１を引き抜くことができる。
【００２０】
図１（Ｄ）に示すように、カーボンロッド１１が引き抜かれて中空状となっているスート母材１３は、加熱炉１７により加熱されて、含まれている水分（ＯＨ基）を除去した後、焼結して中空状のガラス体１４を形成する。
【００２１】
その後、図１（Ｅ）に示すように、ガラス体１４の中空部２１にＳＦ６等のエッチング用ガス１８を送り込んで、バッファ層１５の除去を行う。この際、バッファ層１５を越えてガラス体１４の一部も除去して、コラプス（図１（Ｆ）参照）後に所定の屈折率分布が得られるようにする。このようにバッファ層１５を越えてバッファ層１５およびガラス体１４の一部を除去すると、スート母材１３を作成する工程（図１（Ｂ）参照）中、仮にバッファ層１５に侵入した不純物がバッファ層１５からガラス体１４に侵入しても、この侵入した不純物を完全に除去することができる。
【００２２】
図２（Ａ）には、既述したガラス体１４の中空部２１をエッチング（図１（Ｅ）参照）する状態が示されており、図２（Ｂ）には、中空状のガラス体１４を中実化するコラプス工程（図１（Ｆ）参照）が示されている。
図２（Ａ）に示すように、バッファ層１５を除去する際に、バッファ層１５と接するガラス体１４の界面１４ａを越えてガラス体１４の一部を除去しても、コラプス後に所定の屈折率分布（図２（Ｂ）参照）が得られるように予め屈折率分布を設定しておく。
すなわち、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、複数のコア層１４ａ，１４ｂおよび、クラッド１４ｃを有して構成される中空状のガラス体１４として、予め内コア１４ａおよび外コア１４ｂからなるコア部の屈折率分布を定めておいて、スート母材１３を形成する際にドーパント（ＧｅＣｌ４）の量をスート母材１３の成長に応じて制御しておく。そして、脱水・焼結したガラス体１４の中空部２１をエッチングする際に、図２（Ｂ）に示すように、少なくともバッファ層１５を除去して得られる中空部２１の内径Ｄ１が、バッファ層１５より外側の内コア１４ａの一部で、且つ、目標とする屈折率分布におけるピーク間距離Ｄ２の９６％〜９８％となるようにエッチング用ガス１８の注入量を制御する。これにより、バッファ層１５のみならずバッファ層１５と接する内コア１４ａの界面１４ｄをも除去することになる。
【００２３】
図３〜図５には、エッチング量とコラプス後の屈折率分布との関係が示されている。
図３（Ａ）は、エッチング量が理想の場合におけるエッチング後（コラプス前）の屈折率分布が示されている。図２（Ａ）を併せて参照するに、この場合のエッチング量は、バッファ層１５を超えて、目標とする屈折率分布におけるピーク間距離Ｄ２に略対応したガラス体１４の位置まで内コア１４ａをエッチングする。このため、コラプス後の屈折率分布は、図３（Ｂ）に示すように、内コア１４ａの中心で目標の屈折率分布とかなり近い形状となっている。
【００２４】
図４（Ａ）は、エッチング量が目標とする屈折率分布におけるピーク間距離Ｄ２よりも０．４ｍｍ少ない場合、言い換えると、図３（Ａ）の場合の９６％のエッチング量でエッチングを行った後（コラプス前）の屈折率分布が示されている。図２（Ａ）を併せて参照するに、この場合のエッチング量は、バッファ層１５は超えるものの、目標とする屈折率分布におけるピークよりもかなり手前のバッファ層１５に接するガラス体１４の界面１４ｄまでとなる。このため、コラプス後の屈折率分布は、図４（Ｂ）に示すように、内コア１４ａの中心で屈折率分布に窪みが生じており、図３（Ｂ）の屈折率分布とは異なる形状となっている。
【００２５】
図５（Ａ）は、エッチング量が目標とする屈折率分布におけるピーク間距離Ｄ２よりも０．４ｍｍ大きい場合、言い換えると、図３（Ａ）の場合の１０４％のエッチング量でエッチングを行った後（コラプス前）の屈折率分布が示されている。図２（Ａ）を併せて参照するに、この場合のエッチング量は、バッファ層１５を超え、さらに内コア１４ａにおけるピークを超えた外側までとなる。このため、コラプス後の屈折率分布は、図５（Ｂ）に示すように、内コア１４ａの中心の屈折率が小さく、図３（Ｂ）の屈折率分布とはかなり異なる形状となっている。
【００２６】
なお、上記の実施形態では、コラプス後に所定の屈折率分布が得られるように、コラプス前の屈折率分布に対しエッチング量を制御したものであるが、コア部の屈折率分布は、ドーパントの量を制御することにより任意に設定することができるのであるから、コラプス後に所定のコア径が得られるようにエッチングを行うこともできる。
【００２７】
図３〜図５の結果、エッチング量の精度は、例えば、±０．１５ｍｍ程度となり、高精度の制御が要求されるので、エッチングの際には、ＣＣＤカメラによってガラス体１４の中空部２１の内部を映しながら、エッチング用ガス１８の流量を高精度で制御するのが望ましい。
【００２８】
図６には、トラバース速度条件下におけるエッチング量の一例が示されている。横軸（Ｘ軸）は［エッチング用ガス（ＳＦ６）流量］／［トラバース速度］（ｓｃｃｍ／（ｍｍ／ｍｉｎ））、縦軸（Ｙ軸）は［内径変化量］（ｍｍ／ｍｉｎ）である。従って、エッチング量は、内径変化量／２（ｍｍ）である。このときの中空部２１の内径は、例えば約１４ｍｍφである。
この結果、Ｙ＝０．１８２１・Ｘ＋０．０５、Ｒ２＝０．８９１４が得られた。これに従ってエッチング用ガス１８の流量を決定することができる。
【００２９】
このように、バッファ層１５を除去した状態で目標の屈折率分布を予定しておくと、所定の量のエッチングを行って少なくともバッファ層１５を除去することにより、後工程においてコラプスして中実化したときに、所定の屈折率分布を得ることができる。
【００３０】
以上のようにしてコア部が作成されたガラス体１４を加熱・延伸して多孔質ガラス体１９とした後、図１（Ｇ）に示すように、延伸された多孔質ガラス体１９の外周にクラッド部２０をスス付けした後、図１（Ｈ）に示すように、スス付けした多孔質ガラス体１９を加熱炉１７で焼結して、光ファイバ母材（プリフォーム）１０を作成する。なお、光ファイバ母材１０は、加熱・溶融されて線引きされて、光ファイバを製造する。
【００３１】
以上説明したように、カーボンロッド１１の周囲にガラス微粒子１２を堆積させてスート母材１３を作成し、カーボンロッド１１をスート母材１３から引き抜いて中空状のスート母材１３を脱水・焼結し、脱水・焼結して得られた中空状のガラス体１４を加熱して中実化して光ファイバ母材１０を製造する。その際、スート母材１３を作成する工程前にカーボンロッド１１の周囲に硬質のバッファ層１５を設け、脱水・焼結後にバッファ層１５を除去するようにしたので、スート母材１３の壊れや損傷を無くしてカーボンロッド１１をスート母材１３から容易に引き抜くことができ、且つ、ガラス体１４のコア部に不純物が侵入するのを防止することができることになる。
【００３２】
なお、本発明の光ファイバ母材の製造方法は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態においては、スート母材１３の脱水・焼結（図１（Ｄ）参照）が完了した後に、エッチングによりバッファ層１５の除去（図１（Ｅ）参照）を行う場合を例示したが、スート母材１３の焼結工程中において脱水・焼結処理が終了した部分からバッファ層１５を除去するようにすることができる。例えば、エッチング用ガス１８を注入する管をスート母材１３（ガラス体１４）の中空部２１に挿入しておき、加熱炉１７の前方（図１（Ｄ）において下方）位置すなわち脱水・焼結が完了した位置にエッチング用ガス１８を送り込むようにする。そして、加熱炉１７と一体で管を移動するようにすることによりエッチングを行う。これにより、全ての脱水・焼結処理が完了する前に、バッファ層１５の除去作業を開始することができるため、光ファイバ母材１０の製造時間の短縮を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、スート母材を作成する工程前にターゲットロッドの周囲にバッファ層を設け、前記スート母材の焼結中、又は、脱水・焼結後のコラプス工程前にバッファ層を除去するようにしたので、ターゲットロッドをスート母材から容易に引き抜くことができ、且つ、ガラス体のコア層に不純物が侵入するのを防止することができるという効果を有し、ターゲットロッドの周囲にガラス微粒子を堆積させ、ターゲットロッドを引き抜いた中空状のスート母材を脱水・焼結した後に加熱して中実化する光ファイバ母材の製造方法等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（Ａ）〜（Ｈ）は本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の各工程図である。
【図２】（Ａ）はエッチング前のコア部における屈折率分布を示す断面図、（Ｂ）はエッチング・コラプス後のコア部における屈折率分布を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は所望のエッチング量でエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は所望のエッチング量よりも少ない量のエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフである。
【図５】（Ａ）は所望のエッチング量よりも多い量のエッチングを行った後の屈折率分布を示すグラフ、（Ｂ）はコラプス後のコア部の屈折率分布を示すグラフである。
【図６】エッチング用ガス量をトラバース速度で割った値とエッチング量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３５】
１０  光ファイバ母材
１１  カーボンロッド（ターゲットロッド）
１２  ガラス微粒子
１３  スート母材
１４  ガラス体
１４ａ  内コア
１４ｂ  外コア
１４ｃ  クラッド
１４ｄ  界面
１５  バッファ層
１９  多孔質ガラス体
【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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