(57)【要約】【課題】低損失かつ高強度な光ファイバを製造可能な光ファイバの製造方法及び装置を提供する。【解決手段】光ファイバ母材２を加熱、溶融して線引し、その線引きした光ファイバ４をアニール炉５に導入してアニール処理を行う光ファイバの製造方法において、アニール処理後の光ファイバ４の表面を長手方向に連続して加熱して、アニール処理後の光ファイバ４に火炎研磨処理を行うようにした。【選択図】図１
2012171829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材を加熱、溶融して線引し、その線引きした光ファイバをアニール炉に導入してアニール処理を行う光ファイバの製造方法において、
前記アニール処理後の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理後の光ファイバに火炎研磨処理を行うようにしたことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記アニール処理後の光ファイバの表面の温度が２０００℃以上となるように、前記火炎研磨処理を行う請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記光ファイバ母材の表面に、不純物が添加され軟化温度が低く制御された低温軟化層を形成しておき、
前記アニール処理後の光ファイバの表面の温度が前記低温軟化層の軟化温度以上となるように、前記火炎研磨処理を行う請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記アニール処理後の光ファイバに不活性ガスをパージしつつ、前記火炎研磨処理を行う請求項１〜３いずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記アニール炉に導入する直前の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理前の光ファイバにも火炎研磨処理を行うようにした請求項１〜４いずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項６】
光ファイバ母材を加熱、溶融して線引する線引炉と、該線引炉で線引きした光ファイバにアニール処理を行うアニール炉と、を備えた光ファイバの製造装置において、
前記アニール処理後の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理後の光ファイバに火炎研磨処理を行う第１ファイバ表面加熱装置を備えたことを特徴とする光ファイバの製造装置。
【請求項７】
前記アニール炉に導入する直前の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理前の光ファイバに火炎研磨処理を行う第２ファイバ表面加熱装置をさらに備えた請求項６記載の光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの製造方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、線引き中の光ファイバにアニール処理を行うことで、光ファイバの損失要因であるレーリー散乱損失を低減し、低損失の光ファイバを製造する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
この方法では、図２に示すような光ファイバの製造装置２１を用い、線引炉３にて光ファイバ母材２を加熱、溶融して線引すると共に、線引きした光ファイバ４をアニール炉（加熱炉）５に導入してアニール処理し、その後、アニール処理した光ファイバ４をコーティング器６に通すようになっている。
【０００４】
しかし、上述の従来方法では、光ファイバの伝送損失が十分に低減されず、さらには光ファイバの強度（機械的な強度）が劣化してしまうという問題があった。これは、線引炉３内、アニール炉５内、あるいは線引炉３とアニール炉５の間の空間で、光ファイバ４に水蒸気やＳｉ粉などの不純物が付着し、この不純物が核となってアニール処理時に結晶化が進んでしまったり、光ファイバ表面の微細な傷（マイクロクラックという）を拡大させてしまったりすることが原因だと考えられる。
【０００５】
この問題を解決すべく、特許文献２では、線引直後の光ファイバを真空容器内に導き、真空容器内で熱処理（アニール処理）することにより、光ファイバへの不純物の付着を抑制し、光ファイバの強度低下を抑制する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−５９６３１号公報
【特許文献２】特開２００３−４８７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の方法では、光ファイバ表面のマイクロクラックを修復することはできず、また、真空容器内で付着する不純物を避けることができない。よって、真空容器内で付着した不純物が核となって結晶化が進んでしまったり、光ファイバ表面のマイクロクラックを拡大させてしまったりして、十分に低損失で、かつ高強度な光ファイバを製造することができないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２の方法では、例えば長さ１７ｍといった巨大な真空容器が必要であり、装置が非常に大掛かりとなってしまう問題もあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低損失かつ高強度な光ファイバを製造可能な光ファイバの製造方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、光ファイバ母材を加熱、溶融して線引し、その線引きした光ファイバをアニール炉に導入してアニール処理を行う光ファイバの製造方法において、前記アニール処理後の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理後の光ファイバに火炎研磨処理を行うようにした光ファイバの製造方法である。
【００１１】
前記アニール処理後の光ファイバの表面の温度が２０００℃以上となるように、前記火炎研磨処理を行ってもよい。
【００１２】
前記光ファイバ母材の表面に、不純物が添加され軟化温度が低く制御された低温軟化層を形成しておき、前記アニール処理後の光ファイバの表面の温度が前記低温軟化層の軟化温度以上となるように、前記火炎研磨処理を行ってもよい。
【００１３】
前記アニール処理後の光ファイバに不活性ガスをパージしつつ、前記火炎研磨処理を行ってもよい。
【００１４】
前記アニール炉に導入する直前の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理前の光ファイバにも火炎研磨処理を行うようにしてもよい。
【００１５】
また、本発明は、光ファイバ母材を加熱、溶融して線引する線引炉と、該線引炉で線引きした光ファイバにアニール処理を行うアニール炉と、を備えた光ファイバの製造装置において、前記アニール処理後の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理後の光ファイバに火炎研磨処理を行う第１ファイバ表面加熱装置を備えた光ファイバの製造装置である。
【００１６】
前記アニール炉に導入する直前の光ファイバの表面を長手方向に連続して加熱して、前記アニール処理前の光ファイバに火炎研磨処理を行う第２ファイバ表面加熱装置をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低損失かつ高強度な光ファイバを製造可能な光ファイバの製造方法及び装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光ファイバの製造方法に用いる光ファイバの製造装置の概略構成図である。
【図２】従来の光ファイバの製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法に用いる光ファイバの製造装置の概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、光ファイバの製造装置１は、光ファイバ母材２を加熱、溶融して線引する線引炉３と、線引炉３で線引きした光ファイバ４にアニール処理を行うアニール炉５と、光ファイバ４の表面に樹脂をコーティングするコーティング器６と、を備えている。光ファイバ母材２のコアは、例えば濃度１０％以下のＧｅ添加純粋シリカガラスからなり、光ファイバ母材２のクラッドは、例えば純粋シリカガラスからなる。
【００２２】
アニール炉５は、線引炉３で線引した光ファイバ４を所定のアニール温度に保持することで、光ファイバ４の仮想温度を低下させ、光ファイバ４の損失要因であるレーリー散乱損失を低減させるものである。なお、仮想温度とは、ガラス構造が、熱平衡状態にある過冷却液体の何度と状態と同じであるかを示す温度で、ガラス中に凍結されている構造の良い指標となるものである（つまり、固化したガラスはその構造によって仮想温度が異なる）。
【００２３】
さて、本実施の形態に係る光ファイバの製造装置１は、アニール炉５の下流側（アニール炉５とコーティング器６との間）に、アニール処理後の光ファイバ４の表面を長手方向に連続して加熱して、アニール処理後の光ファイバ４に火炎研磨処理（ＦＰ；Fire Polishing, Flame Polishing）を行う第１ファイバ表面加熱装置７を備えている。
【００２４】
第１ファイバ表面加熱装置７は、光ファイバ４の表面を長手方向全長にわたって連続的に加熱し、光ファイバ４の表面を溶融（軟化）させて、アニール処理時に光ファイバ４の表面に生じた欠陥、すなわち不純物を核として結晶化が進んだ部分やマイクロクラック等を修復するものである。したがって、第１ファイバ表面加熱装置７は、光ファイバ４の表面の温度が、光ファイバ４の表面が溶融（軟化）する温度、すなわち純粋シリカガラスが溶融（軟化）する２０００℃以上の温度となるように、火炎研磨処理を行うよう構成される。
【００２５】
第１ファイバ表面加熱装置７は、光ファイバ４の表面のみを加熱するように構成され、光ファイバ４の芯の部分（コア及びコア周辺のクラッド）を加熱しないように構成される。これは、光ファイバ４の芯の部分を加熱すると、アニール処理の効果が低減されてレーリー損失が増大し、光ファイバ４の伝送損失が増大してしまうためである。
【００２６】
第１ファイバ表面加熱装置７としては、例えば、ＣＯ2レーザ装置や低温アーク放電装置等を用いることができる。ＣＯ2レーザはガラスへの吸収が高いので、ＣＯ2レーザを短時間照射すれば、光ファイバ４の表面のみを加熱できる。また、低温アーク放電を短時間行っても、光ファイバ４の表面のみを加熱できる。なお、ここでいう短時間とは、線引中の光ファイバ４のある一点に対しての加熱時間をいい、第１ファイバ表面加熱装置７は、実際には連続して加熱を行うよう構成される。光ファイバ４の表面の温度の制御は、第１ファイバ表面加熱装置７の出力（例えば、ＣＯ2レーザの出力）を調整することで行われるようになっている。
【００２７】
また、第１ファイバ表面加熱装置７は、図示していないが、光ファイバ４にＮ2やＨｅなどの不活性ガスをパージする不活性ガスパージ装置を備えており、光ファイバ４に不活性ガスをパージしつつ火炎研磨処理を行うようになっている。これは、火炎研磨処理により高温となり活性化した光ファイバ４の表面に、不純物が付着してしまうことを抑制するためである。
【００２８】
さらに、図示していないが、第１ファイバ表面加熱装置７に、火炎研磨処理直後の光ファイバ４の表面の温度を検出する温度測定器と、その温度測定器で検出した光ファイバ４の表面の温度が所望の値（予め設定した設定温度）となるように第１ファイバ表面加熱装置７の出力（例えば、ＣＯ2レーザの出力）をフィードバック制御する制御装置と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００２９】
第１ファイバ表面加熱装置７は、アニール炉５の下流側でコーティング器６の上流側であれば、どこに設けてもよいが、第１ファイバ表面加熱装置７とコーティング器６との間で不純物が付着してしまうことを避けるため、コーティング器６の直前に設けることが望ましい。
【００３０】
ところで、アニール処理時に欠陥（不純物を核として結晶化した部分やマイクロクラック等）が大きくなりすぎると、第１ファイバ表面加熱装置７による火炎研磨処理だけでは十分に欠陥を修復できない場合も考えられる。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、アニール炉５に導入する直前の光ファイバ４の表面を長手方向に連続して加熱して、アニール処理前の光ファイバ４に火炎研磨処理を行う第２ファイバ表面加熱装置８をさらに備え、第２ファイバ表面加熱装置８にて、線引炉３内、あるいは線引炉３とアニール炉５の間の空間で光ファイバ４に付着した不純物を除去するように構成した。
【００３２】
第２ファイバ表面加熱装置８は、第２ファイバ表面加熱装置８とアニール炉５との間で不純物が付着してしまうことを避けるため、アニール炉５の直前に設けられる。
【００３３】
第２ファイバ表面加熱装置８は、不純物の除去を目的としたものであるから、第１ファイバ表面加熱装置７のように、光ファイバ４の表面を溶融（軟化）させるほど、光ファイバ４の表面の温度を上昇させる必要はない。つまり、第２ファイバ表面加熱装置８による火炎研磨処理においては、光ファイバ４の表面の温度が２０００℃未満であってもよく、不純物を除去できる程度の出力に適宜調整すればよい。
【００３４】
第２ファイバ表面加熱装置８としては、第１ファイバ表面加熱装置７と同様に、例えばＣＯ2レーザ装置や低温アーク放電装置等を用いることができる。また、第１ファイバ表面加熱装置７と同様に、第２ファイバ表面加熱装置８は、光ファイバ４に不活性ガスをパージする不活性ガスパージ装置（図示せず）を備えており、さらに、光ファイバ４の表面の温度を検出する温度測定器（図示せず）や温度測定器の検出値に応じて第２ファイバ表面加熱装置８の出力をフィードバック制御する制御装置（図示せず）を備えていてもよい。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を説明する。
【００３６】
本実施の形態に係る光ファイバの製造方法では、まず、線引炉３にて光ファイバ母材２を加熱、溶融して線引し、その線引きした光ファイバ４の表面を第２ファイバ表面加熱装置８で連続的に加熱して火炎研磨処理を行い、光ファイバ４に付着した不純物を除去した後、光ファイバ４をアニール炉５に導入してアニール処理を行う。
【００３７】
このとき、第２ファイバ表面加熱装置８では、光ファイバ４に不活性ガスをパージしつつ火炎研磨処理を行うことで、火炎研磨処理により高温となり活性化した光ファイバ４の表面に不純物が付着してしまうことを抑制する。アニール炉５に導入する直前で第２ファイバ表面加熱装置８で不純物の除去を行うことにより、不純物を除去した状態の光ファイバ４をアニール炉５に導入することができ、アニール処理による欠陥（不純物を核として結晶化した部分やマイクロクラック等）の発生（あるいは欠陥の拡大、進展）を最小限に留めることができる。
【００３８】
その後、第１ファイバ表面加熱装置７でアニール処理後の光ファイバ４の表面を連続的に加熱して火炎研磨処理を行う。このとき、光ファイバ４の表面の温度が２０００℃以上となるように火炎研磨処理を行い、光ファイバ４の表面を溶融（軟化）させて、アニール処理により光ファイバ４の表面に生じた欠陥（不純物を核として結晶化した部分やマイクロクラック等）を修復する。また、光ファイバ４に不活性ガスをパージしつつ火炎研磨処理を行うことで、火炎研磨処理により高温となり活性化した光ファイバ４の表面に不純物が付着してしまうことを抑制する。
【００３９】
その後、光ファイバ４をコーティング器６に通し、光ファイバ４の表面に樹脂をコーティングすると、製品が得られる。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法では、アニール処理後の光ファイバ４の表面を長手方向に連続して加熱して火炎研磨処理を行うようにしている。
【００４１】
これにより、光ファイバ４の表面を加熱し溶融（軟化）させて、アニール処理により光ファイバ４の表面に生じた欠陥、すなわち不純物を核として結晶化が進んだ部分やマイクロクラック等を修復することが可能となり、低損失かつ高強度な光ファイバ４を製造することが可能となる。
【００４２】
また、本実施の形態では、光ファイバ４に不活性ガスをパージしつつ火炎研磨処理を行っているため、火炎研磨処理時に光ファイバ４の表面に不純物が付着してしまうことを抑制できる。
【００４３】
さらに、本実施の形態では、アニール炉５に導入する直前の光ファイバ４の表面を加熱して、アニール処理前の光ファイバ４にも火炎研磨処理を行うようにしているため、不純物を除去した状態で光ファイバ４をアニール炉５に導入することができ、アニール処理時の欠陥の発生（あるいは欠陥の拡大、進展）を最小限に留めることができる。よって、アニール炉５の下流側に設置した第１ファイバ表面加熱装置７にて、確実に欠陥を修復することが可能になり、信頼性を向上できる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る光ファイバの製造装置１は、既存の光ファイバの製造装置に、第１ファイバ表面加熱装置７と第２ファイバ表面加熱装置８を追加するのみで実現でき、特許文献２のような巨大な真空容器を設けることなく低コストに、低損失かつ高強度な光ファイバ４の製造を実現できる。
【００４５】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００４６】
例えば、上記実施の形態では、第１ファイバ表面加熱装置７にて、純粋シリカガラスからなる光ファイバ４の表面を溶融（軟化）させるべく、光ファイバ４の表面の温度が２０００℃以上となるように火炎研磨処理を行ったが、これに限らず、予め光ファイバ母材２の表面に、フッ素などの不純物が添加され軟化温度（軟化点）が低く制御された低温軟化層を形成しておき、第１ファイバ表面加熱装置７にて、光ファイバ４の表面の温度が低温軟化層の軟化温度以上となるように火炎研磨処理を行うようにしてもよい。
【００４７】
このように構成することにより、第１ファイバ表面加熱装置７による火炎研磨処理時の光ファイバ４の表面の温度を低くしても、光ファイバ４の表面を溶融（軟化）させて十分に欠陥を修復することが可能となり、光ファイバ４の芯の部分の温度上昇をより抑制することが可能となる。低温軟化層の厚さは、例えば、線引後に１０μｍ程度の厚さとなるように適宜調整すればよい。一例として、添加する不純物としてフッ素を用いる場合、純粋シリカガラスに０．３％程度のフッ素を添加することで、純粋シリカガラスと比較して軟化温度を１００℃程度下げることができる。なお、低温軟化層は、気相軸付け法やロッドインチューブ法など公知の方法を用いて形成することができる。また、添加する不純物はフッ素に限らず、例えばＯＨ基などでもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  光ファイバの製造装置
２  光ファイバ母材
３  線引炉
４  光ファイバ
５  アニール炉
６  コーティング器
７  第１ファイバ表面加熱装置
８  第２ファイバ表面加熱装置
【図１】
2012171829.tif 000003
【図２】
2012171829.tif 000004