(57)【要約】 【課題】  焼結後の外径変動が小さく、光学特性の安定した光ファイバ母材が得られる多孔質ガラス母材の焼結方法を提供する。【解決手段】  コアロッドの両端にダミーロッドを接続してなる出発部材上にガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を縦型焼結炉に通して焼結するに際し、該母材の下方部が該焼結炉の加熱領域を通過するときの焼結温度を該母材の上方部が通過するときよりも高く設定し、該母材の下方部に上方部よりもより大きな熱エネルギーを与えて焼結することを特徴とする多孔質ガラス母材の焼結方法であり、該母材の下方部を上方部よりも３０℃以上高い焼結温度で焼結するのが好ましい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアロッドの両端にダミーロッドを接続してなる出発部材上にガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を縦型焼結炉に通して焼結するに際し、該母材の下方部が該焼結炉の加熱領域を通過するときの焼結温度を該母材の上方部が通過するときよりも高く設定し、該母材の下方部に上方部よりもより大きな熱エネルギーを与えて焼結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】
該母材の下方部を、上方部よりも３０℃以上高い焼結温度で焼結する請求項１に記載の多孔質ガラス母材の焼結方法。
【請求項３】
コアロッドの両端にダミーロッドを接続してなる出発部材上にガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を縦型焼結炉に通して焼結するに際し、該母材の下方部が該焼結炉の加熱領域を通過するときの焼結速度を該母材の上方部が通過するときよりも遅く設定し、該母材の下方部に上方部よりもより大きな熱エネルギーを与えて焼結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４】
該母材の下方部を、上方部よりも２０％以上遅い焼結速度で加熱領域を通過させて焼結する請求項３に記載の多孔質ガラス母材の焼結方法。
【請求項５】
該焼結炉の加熱領域を通過する該母材の焼結位置によって、供給するガスの構成比及び供給量を調整する請求項１乃至４のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の焼結方法。
【請求項６】
焼結後の外径が１５０ｍｍφ以上のガラス母材において、その全長で外径変動が±２％に収まるように、焼結温度又は焼結速度を調整する請求項１乃至５のいずれかに記載の多孔質ガラス母材の焼結方法。
【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脱水・焼結して透明ガラス化する焼結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバ母材を製造するために、様々な方法が提案されている。
それらの方法の中でも、両端部にダミーロッドを溶着したコアロッドを出発部材として使用し、これを軸周りに回転させつつその長手方向に沿って、出発部材または複数のバーナを相対的に往復移動させて、出発部材の表面にガラス微粒子を堆積させ、これを電気炉内で脱水・焼結して透明ガラス化する外付け法（ＯＶＤ法）は、比較的任意の屈折率分布のものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材を量産できることから汎用されている。
【０００３】
ガラス微粒子を堆積させて得られた多孔質ガラス母材は、その後、脱水・焼結して透明ガラス化され、光ファイバ母材とされるが、焼結工程において、屈折率分布の不整や偏芯、曲がりを生ずることがある。これらを防止するために、焼結条件を調整して焼結する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、軸方向への熱エネルギーを均一化させて、軸方向の屈折率分布を均一化させる方法が示されている。また、特許文献２では、焼結開始時の最初にガラス化が始まる部分に充分な熱エネルギーを与えることによって、温度分布を均一化させ、偏芯を防ぐ方法が示されている。
【０００５】
通常、多孔質ガラス母材は、鉛直に吊り下げられた状態で焼結されるが、ガラス化時に生じる収縮力によって縮む。このとき母材の下方部は、殆ど自重がかからないで溶融するためその軸方向に縮むが、母材の上方部では、大きな自重が掛かった状態で溶融するため、その軸方向に延伸されながらガラス化する。その結果、母材の上方部では下方部より外径が細くなり、長手方向に外径変動を生じる。
【０００６】
従来は、このようにして透明ガラス化された光ファイバ母材を電気炉や旋盤を用いて規定の外径に延伸し、外径調整していたので、焼結後の光ファイバ母材に外径変動が存在しても大きな問題ではなかった。
【０００７】
近年、光ファイバの生産性を向上させて製造コストを低減させるために、電気炉や旋盤による延伸工程を省略し、焼結して得られた光ガラス母材を、そのまま直接光ファイバに線引きする方法が検討されている。
そのためには、軸方向への光学特性が均一であるとともに、その全長にわたって外径変動が抑えられた光ファイバ母材が得られる焼結方法が必要となってきた。
【特許文献１】特開平８−２２５３３７号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６０２０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、このような課題を解決するためになされたもので、焼結後の外径変動が小さく、光学特性の安定した光ファイバ母材が得られる多孔質ガラス母材の焼結方法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】
請求項１に記載の第１の発明は、コアロッドの両端にダミーロッドを接続してなる出発部材上にガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を縦型焼結炉に通して焼結するに際し、該母材の下方部が該焼結炉の加熱領域を通過するときの焼結温度を該母材の上方部が通過するときよりも高く設定し、該母材の下方部に上方部よりもより大きな熱エネルギーを与えて焼結することを特徴とする多孔質ガラス母材の焼結方法であり、該母材の下方部を上方部よりも３０℃以上高い焼結温度で焼結するのが好ましい。
【００１０】
請求項３に記載の第２の発明は、コアロッドの両端にダミーロッドを接続してなる出発部材上にガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を縦型焼結炉に通して焼結するに際し、該母材の下方部が該焼結炉の加熱領域を通過するときの焼結速度を該母材の上方部が通過するときよりも遅く設定し、該母材の下方部に上方部よりもより大きな熱エネルギーを与えて焼結することを特徴とする多孔質ガラス母材の焼結方法であり、該母材の下方部を、上方部よりも２０％以上遅い焼結速度で加熱領域を通過させて焼結するのが好ましい。
【００１１】
本発明においては、焼結炉の加熱領域を通過する母材の焼結位置によって、供給するガスの構成比及び供給量を調整すると良く、焼結後の外径が１５０ｍｍφ以上のガラス母材において、その全長で外径変動が±２％に収まるように、焼結温度又は焼結速度を調整するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の焼結方法によれば、多孔質ガラス母材の下方部に、上方部よりも充分な熱エネルギーを与えることにより、外径変動を小さく抑えることができ、長手方向に均一な外径を有する光ファイバ母材が得られる。また、外径変動が小さくなるように温度及び速度を調整した場合、長手方向に脱水処理量の変動が発生することがある。その場合、加熱領域を通過する多孔質ガラス母材の部位によって、炉心管内に供給する脱水ガスの構成比及び供給量を変化させて母材の脱水処理量を調整することにより、母材の長手方向への屈折率の変動を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の多孔質ガラス母材の焼結方法について、図を用いて詳細に説明する。
図１は、縦型焼結炉の概略を示す縦断面図である。
図において、コアロッド１の両端にダミーロッド２，２’を接続した出発部材上に、ガラス微粒子を堆積した多孔質ガラス母材３が炉心管４内に垂下され、炉心管４には断熱材５とヒータ６が配設されている。
焼結は、多孔質ガラス母材３をヒータ６の設けられた加熱領域を通過させることにより行われる。
【００１４】
炉心管４内に垂下された多孔質ガラス母材３は、駆動源７と焼結速度を増減させる速度制御装置８とに連結され、加熱領域を通過する母材の速度が調整される。炉心管４の下方にはガス導入管９が取り付けられ、脱水反応用ガスである塩素ガスの供給源と、不活性ガスであるヘリウムの供給源（不図示）に接続されている。炉心管４の上方には排気管１０が取り付けられている。
【００１５】
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。
塩素ガスとヘリウムをそれぞれの供給源からガス導入管９へ流すと、塩素ガスとヘリウムは混合されて炉心管４に導入され、炉心管４内で充満される。ヒータ６により加熱領域が加熱される。多孔質ガラス母材３は、速度制御装置８で駆動が制御されている駆動源７により軸回転しながら、低速で降下しつつ加熱領域を通過する。多孔質ガラス母材３は、加熱により脱水・焼結され、透明ガラス化される。
なお、多孔質ガラス母材をヒータ６より下方に設置して、上昇させながら焼結することもできる。
【００１６】
本発明による焼結方法の特徴は、多孔質ガラス母材の上方部と比較して、下方部に与える熱エネルギーを大きくすることにある。母材の下方部に充分な熱エネルギーを与えることにより、下方部の外径を自重による延伸力によって細めに仕上がる上方部と同程度の外径に収めることができる。上方部に対しては、溶け残りが生じない程度に熱エネルギーを抑制して、軸方向の伸びを抑制する。これにより外径変動を小さく抑えることができ、長手方向に均一な外径を有する母材が得られる。
【００１７】
焼結時に、多孔質ガラス母材の部位によって与える熱エネルギーを調整するには、母材の下方部ほど焼結温度を高くする方法や、焼結速度を小さくする方法が挙げられ、これらの方法を単独で、あるいは組み合わせて用いても良い。
【００１８】
なお、外径変動が小さくなるように温度及び速度を調整した場合、長手方向に脱水処理量が変動することがある。その場合、加熱領域を通過する多孔質ガラス母材の部位によって、炉心管内に供給する脱水ガスの構成比及び供給量を変化させることで、母材の脱水処理量を調整することができる。これによって、母材の長手方向への屈折率の変動を低減することができる。
以下、実施例、比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されず、様々な態様が可能である。
【実施例】
【００１９】
［実施例１］
外径５０ｍｍφ、長さ２０００ｍｍのコアロッドを用いた出発部材上に、ＯＶＤ法によって外径が３００ｍｍφになるまでガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス母材を形成し、これを図１に示した炉心管内に垂下し、焼結速度１．５ｍｍ／ｍｉｎで降下させ、焼結温度を図２に示すように、母材の下方部での１５５０℃から上方部の１４５０℃へと変化させて焼結した。なお、図２は、縦軸に焼結温度を、横軸に母材の長手方向の位置（長手位置）を示している。なお、比較のために従来法による焼結温度を従来例として併記してある。
得られた光ファイバ母材の外径を測定し、コアロッド径とともに図３に示した。図３は、縦軸にコアロッド径と母材の外径を、横軸に母材の長手方向の位置（長手位置）を示している。
図から、コアロッド径は、全長にわたって５０ｍｍ以下になっていることから、焼結によって光ファイバ母材全体が一様に伸びていることが認められる。その結果、平均母材径が２ｍｍほど細く仕上がったものの、光ファイバ母材の径差は、全長で２．３ｍｍの範囲に収まり、後記した比較例より大きく改善され、このままで光ファイバの線引きに使用することができた。
【００２０】
［実施例２］
実施例１と同じ多孔質ガラス母材を用意し、焼結温度１５００℃で、焼結速度は図４に示すように、母材の下方部での０．９ｍｍ／ｍｉｎから上方部の１．５ｍｍ／ｍｉｎへと変化させて焼結した。なお、図４には、比較のために従来法による焼結速度を従来例として併記してある。
得られた光ファイバ母材の外径を測定し、コアロッド径とともに図５に示した。
図から、コアロッド径は、実施例１と同様に全長にわたって５０ｍｍ以下になっていることから、焼結によって光ファイバ母材全体が一様に伸びていることが認められる。その結果、平均母材径は２ｍｍほど細く仕上がったものの、光ファイバ母材の径差は、全長で２．４ｍｍの範囲に収まり、大きく改善された。
なお、平均母材径が細めに仕上がる点については、コア径と多孔質ガラス母材径をその分予め太くしておくことで、長手方向に外径変動が小さく、所望の径を有する光ファイバ母材が得られる。
【００２１】
［比較例１］
実施例１と同じ多孔質ガラス母材を用意し、焼結速度１．５ｍｍ／ｍｉｎ、焼結温度１５００〔℃〕一定で焼結した。
得られた光ファイバ母材の外径及びコアロッド径は、図６に示す通りである。図からは、コアロッド径が下方部では５０ｍｍよりも太く、上方部では５０ｍｍよりも細くなっていることから、焼結によって光ファイバ母材が伸び縮みしたことが分かる。光ファイバ母材の径差は、全長で１３．２ｍｍにもなり、外径加工が必要で、そのままでは光ファイバの線引きに使用することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によれば、光ファイバの製造コスト低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による多孔質ガラス母材の焼結に使用した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の焼結温度を従来例と比較して示すグラフである。
【図３】実施例１の、焼結後の光ファイバ母材の外径及びコアロッド径の分布を示すグラフである。
【図４】実施例２の焼結速度を従来例と比較して示すグラフである。
【図５】実施例２の、焼結後の光ファイバ母材の外径及びコアロッド径の分布を示すグラフである。
【図６】従来法（比較例）による、焼結後の光ファイバ母材の外径及びコアロッド径の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２４】
１  コアロッド、
２  ダミーロッド、
３  多孔質ガラス母材、
４  炉心管、
５  断熱材、
６  ヒータ、
７  駆動源、
８  速度制御装置、
９  ガス導入管、
１０  排気管。
【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】
2007223824.tif 000007
【図６】
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