(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、両者を熱源により加熱一体化して光ファイバ母材を製造する方法であって、
前記ガラスロッドが前記ガラスパイプ内に挿入された状態で、ガス供給部から前記ガラスパイプの一方端へ至る第１流路、前記一方端から前記ガラスパイプ内を経て前記ガラスパイプの他方端へ至る第２流路、及び前記他方端から排気部へ至る第３流路を順次通過するようにハロゲンを含むガスを流して前記ガラスパイプ内の圧力をその外部の圧力よりも高く保つとともに、前記第１流路から前記第３流路へ至る第４流路にハロゲンを含むガスを流し、
前記ガラスパイプの他方端側の任意の位置において前記ガラスロッドと前記ガラスパイプとを加熱一体化し、
前記第４流路を閉止するとともに前記ガラスパイプの一方端から前記ガラスパイプ内のハロゲンを含むガスを排気して前記ガラスパイプ内の圧力をその外部の圧力よりも下げ、
前記任意の位置から前記一方端へと向かう方向に前記熱源を移動させて前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを加熱一体化することを特徴とする、光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、両者を熱源により加熱一体化して光ファイバ母材を製造する製造装置であって、
前記ガラスロッドが挿入された前記ガラスパイプ内にハロゲンを含むガスを供給する供給管と、
前記ガラスパイプ内に供給されたハロゲンを含むガスを排気する排気管と、
前記供給管と前記排気管とに接続されたバイパス管と、
一方端が前記供給管に接続された減圧管と、
前記減圧管の他方端に接続され、前記ガラスパイプの内部をその外部より低圧にする真空ポンプと、
前記バイパス管及び前記減圧管の流体通路をそれぞれ開閉するバルブと、
を備えることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入し、両者を加熱一体化して光ファイバ母材を製造する方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスパイプ内にガラスパイプよりも屈折率の高いガラスロッドを挿入した後に両者を加熱して一体化するロッドインコラプス法は、分散補償ファイバ或いは分散シフトファイバといった複雑な構造を有する光ファイバ用の母材を製造するに適した方法として広く用いられている。
【０００３】
しかしながら、ロッドインコラプス法において、ガラスパイプとガラスロッドとの間隙部に大気中の水蒸気等が残留していた場合には、コラプス後の光ファイバ母材内に水分が取り込まれてしまうことになる。このような水分が取り込まれた母材から光ファイバを作製すると、その光ファイバにおいてはＯＨ基に起因する吸収損失(ＯＨ損失)が大きくなってしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、ガラスロッドとガラスパイプとの間隙部に塩素ガスを流すといったことが行われる。図６は、従来の母材製造装置１００を示す概略図である。母材製造装置１００を用いた母材製造方法においては、先ず、ガラスパイプ１５１がパイプ保持部材１０２に保持され、さらにガラスパイプ１５１の端部に継手１０３ａ，１０３ｂが取り付けられる。次に、ガラスパイプ１５１の内部に所定のエッチングガスが流され、熱源１０５を用いて、ガラスパイプ１５１の内面がエッチングされた後に、ガラスロッド１５０が挿入される。次に、ガス管１０１から継手１０３ｂを介してガラスパイプ１５１内にＣｌ2ガスが流されるとともに、ガラスパイプ１５１の内部が真空ポンプ１０４により減圧される。そして、熱源１０５を継手１０３ｂ側から継手１０３ａの方へと移動させながら、ガラスパイプ１５１とガラスロッド１５０とを加熱一体化し光ファイバ母材が製造される。母材製造装置１００を用いた上記の製造方法においては、ガラスパイプ１５１とガラスロッド１５０との間に流される塩素ガスにより、ガラスパイプ１５１の内面及びガラスロッド１５０の外周面に吸着する水分が除去される。そのため、ＯＨ損失が低減された光ファイバを製造可能な光ファイバ母材が製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下のことが明らかとなった。母材製造装置１００においては、継手１０３ｂとガラスパイプ１５１との接続部には通常シール材が用いられるが、シール材によってもガラスパイプ１５１が完全に気密されるわけではなかった。しかも、上記従来の製造方法では、ガラスパイプ１５１の内部は真空ポンプ１０４によって外部よりも低圧に保たれるため、例えば、図６に矢印Ａで示すように、シール材とガラスパイプ１５１との接触部から外気が引き込まれることがあった。そのため、ガラスパイプ１５１の内面及びガラスロッド１５０の外周面に、外気中に含まれる水分が吸着されることとなっていた。この状態で加熱一体化を行なうと、水分が光ファイバ母材に取り込まれることとなる。そのため、この光ファイバ母材から製造される光ファイバではＯＨ損失を十分に低減することができなかった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、ＯＨ損失が低減された光ファイバの作製を可能とする光ファイバ母材の作製方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、両者を熱源により加熱一体化して光ファイバ母材を製造する方法であって、(１)ガラスロッドがガラスパイプ内に挿入された状態で、ガス供給部からガラスパイプの一方端へ至る第１流路、この一方端からガラスパイプ内を経てガラスパイプの他方端へ至る第２流路、及び他方端から排気部へ至る第３流路を順次通過するようにハロゲンを含むガスを流してガラスパイプ内の圧力をその外部の圧力よりも高く保つとともに、第１流路から第３流路へ至る第４流路にハロゲンを含むガスを流し、(２)ガラスパイプの他方端側の任意の位置においてガラスロッドとガラスパイプとを加熱一体化し、(３)第４流路を閉止するとともにガラスパイプの一方端からガラスパイプ内のハロゲンを含むガスを排気してガラスパイプ内の圧力をその外部の圧力よりも下げ、(４)任意の位置から一方端へと向かう方向に熱源を移動させてガラスパイプとガラスロッドとを加熱一体化することを特徴とする。
【００１０】
上記の製造方法においては、ガラスロッドが挿入されたガラスパイプの内部にハロゲンを含むガスが流され、ガラスパイプの内部の圧力が外気圧よりも高く保たれる。そのため、ガラスパイプ内に外気が侵入するのが防止される。また、ガラスパイプ内の圧力がその外部の圧力よりも高い状態で、ガラスパイプの他方端側の所定の位置においてガラスパイプ及びガラスロッドが加熱一体化される。その後、一方端からガラスパイプ内が減圧される。このときには、加熱一体化された部分によってガラスパイプ内は密閉されているので、ガラスパイプ内が減圧されても、ガラスパイプ内に外気が侵入することはない。すなわち、上記の製造方法によれば、ガラスパイプの内面及びガラスロッドの外周面が外気に含まれる水分に汚染されることはない。また、ガラスパイプ内にハロゲンを含むガスが流されるため、ガラスパイプの内面及びガラスロッドの外周面に当初より吸着していた水分が効果的に除去される。よって、水分が光ファイバ母材に混入されるのが防止される。そのため、ＯＨ損失が低減された光ファイバの作製を可能とする光ファイバ母材が製造される。

【００１２】
本発明に係る光ファイバ母材の製造装置は、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、両者を熱源により加熱一体化して光ファイバ母材を製造する製造装置であって、(１)ガラスロッドが挿入されたガラスパイプ内にハロゲンを含むガスを供給する供給管と、(２)ガラスパイプ内に供給されたハロゲンを含むガスを排気する排気管と、(３)供給管と排気管とに接続されたバイパス管と、(４)一方端が供給管に接続された減圧管と、(５)減圧管の他方端に接続され、ガラスパイプの内部をその外部より低圧にする真空ポンプと、(６)バイパス管及び減圧管の流体通路をそれぞれ開閉するバルブと、を備えることを特徴とする。
【００１３】
なお、ここに言う光ファイバ母材とは、線引きして光ファイバを製造するのに用いられる部材、或いは、その側面にジャケット部を合成して所謂光ファイバプリフォームを製造するのに使用される光ファイバ母材中間体又は前駆体といった部材を意味する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光ファイバ母材の製造装置及び方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による光ファイバ母材の製造装置の構造を示す概略図である。同図において、母材製造装置１は、ガラスパイプを保持するパイプ保持部材２、ガラスパイプの端部に取り付けられるシールボックス３ａ，３ｂを有する。また、母材製造装置１は、ガラスパイプの内部を減圧する真空ポンプ４、ガラスパイプとガラスロッドとを加熱一体化する酸水素火炎バーナ５、及びパイプ保持部材２が固定される基台６を備える。また、シールボックス３ａにはガス供給管７が接続され、シールボックス３ｂには排気管１０が接続されている。ガス供給管７は図示しないガス供給系から供給されるガスをシールボックス３ａに導く。ガス供給系からは、塩素(Ｃｌ2)ガスといった脱水効果の高いガスや弗化硫黄(ＳＦ6)といったエッチングガスが供給される。ガス供給管７には、ガス供給管７から分岐してシールボックス３ｂに至るバイパス管８が設けられている。また、ガス供給管７には、ガス供給管７から分岐し真空ポンプ４に繋がる減圧管９が設けられている。バイパス管８にバルブ８ｖが設けられ、減圧管９にバルブ９ｖが設けられている。これらのバルブ８ｖ，９ｖの操作により、ガスの流路を決定できる。
【００１６】
パイプ保持部材２は回転可能に設けられており、基台６に備えられた回転駆動装置(図示せず)により回転される。これにより、パイプ保持部材２に保持されたガラスパイプ５１を周方向に回転することができる。シールボックス３ａ，３ｂは、ガラスパイプの端部と接触する位置においてシール材(図示せず)を有する。このシール材は、例えばバイトン(Viton、商標名)といった材料から作製されてよい。このシール材により、シールボックス３ａ，３ｂとガラスパイプ５１とが密着される。シールボックス３ａ，３ｂは、また、回転可能に設けられている。そのため、シールボックス３ａ，３ｂは、パイプ保持部材２により周方向に回転されるガラスパイプ５１ととも回転する。
【００１７】
続いて、母材製造装置１を用いた第１の実施形態による光ファイバ母材の製造方法について、図２(ａ)，(ｂ)を参照して説明する。図２(ａ)は、ガラスロッドとガラスパイプとを加熱一体化する前のＣｌ2ガスの流れを示す図である。図２(ｂ)は、ガラスロッドとガラスパイプとの一部が加熱一体化された後のＣｌ2ガスの流れを示す図である。
【００１８】
先ず、光ファイバ母材のコア部となるべきガラスロッド５０と、光ファイバ母材のクラッド部となるべきガラスパイプ５１とを用意する。ガラスロッド５０は、例えばＶＡＤ法により作製されてよく、Ｇｅを含有する石英ガラスからなると好ましい。また、ガラスロッド５０の純石英ガラスに対する比屈折率差は例えば１．４５％程度とすることができる。ガラスパイプ５１は、例えばＶＡＤ法で作製されてよく、Ｆが添加された石英ガラスからなると好ましい。また、ガラスパイプ５１の純石英ガラスに対する比屈折率差は例えば−０．４５％程度とすることができる。このようなガラスロッド５０及びガラスパイプ５１が用意された後、ガラスパイプ５１をパイプ保持部材２に取り付け、このガラスパイプ５１の一方の端部にシールボックス３ａを取り付け、他方の端部にシールボックス３ｂを取り付ける。
【００１９】
その後、バルブ９ｖを閉めるとともにバルブ８ｖを開け、ガス供給系よりＳＦ6ガス及びＣｌ2ガスをそれぞれ所定の流量で供給する。これにより、ガラスパイプ５１の内部はこれらのガスで置換される。上記のガスを流したまま、酸水素火炎バーナ５を用いてガラスパイプ５１を加熱し、ガラスパイプ５１の内面をエッチングする。ここで、ガラスパイプ５１の有効部となるべき部分において、酸水素火炎バーナ５をほぼ一定の速度で移動させ、エッチング量がほぼ一定となるようにする。このエッチングによりガラスパイプ５１の内径が所定の値となった後、エッチングを終了させる。
【００２０】
続けて、シールボックス３ｂをガラスパイプ５１から取り外し、ガラスパイプの内部にガラスロッド５０を挿入する。再びシールボックス３ｂをガラスパイプ５１に取り付けた後、ガス供給系からＣｌ2ガスを供給する。このとき、バルブ８ｖは開いており、バルブ９ｖは閉まっている。そのため、図２(ａ)に示す通り、Ｃｌ2ガスは２つの経路を流れる。その一方は、ガス供給管７からシールボックス３ａ及びガラスパイプ５１を通ってシールボックス３ｂに至る経路(以下、経路１)である。他方は、ガス供給管７からバイパス管８を通ってシールボックス３ｂへ至る経路(以下、経路２)である。これらの経路を流れるＣｌ2ガスの流量は、ガラスロッド５０とガラスパイプ５１との間隙部の圧力がガラスパイプ５１の外側の気圧よりも高くなるように設定される。このようにガラスパイプ５０とガラスパイプ５１との間隙部の圧力が外気圧よりも高い場合には、シールボックス３ｂのシール材がガラスパイプ５１と接する部分に対しても外圧より高い圧力が加わる。そのため、外気がシールボックス３ｂの内部に侵入するのが防止される。ここで、Ｃｌ2ガスの流量は、使用するガラスパイプの肉厚等に応じて適宜決定されてよい。例えば、この流量は２５０ｃｍ3／ｍｉｎ以上１０００ｃｍ3／ｍｉｎ以下であると好適である。２５０ｃｍ3／ｍｉｎより少ない場合は、外気の侵入を十分に防止できない。また、１０００ｃｍ3／ｍｉｎより多い場合は、加熱部でガラスパイプが変形するといった事態となる。さらに、この流量は５００ｃｍ3／ｍｉｎ以上１０００ｃｍ3／ｍｉｎ以下であると更に好適である。
【００２１】
ガラスパイプ５１の内部がＣｌ2ガスで十分に置換された後、ガラスパイプ５１の内部の圧力をその外部の圧力より高く保ったまま、ガラスパイプ５１を酸水素火炎バーナ５で加熱して脱水処理を行なう。これにより、ガラスロッド５０の外周面及びガラスパイプ５１の内面に付着する水分を除去する。その後、ガラスパイプ５１の内部(間隙部)の圧力をその外部の圧力よりも高く保ったまま、ガラスパイプ５１のシールボックス３ｂ側の任意の位置(以下、開始位置)でガラスパイプ５１とガラスロッド５０との一部を加熱一体化する。ここで、ガラスパイプ５１をパイプ保持部材２により回転させて、ガラスパイプ５１とガラスロッド５０とを周方向全体にわたって均一に一体化させる。そして、周方向の全体にわたって一体化された後、ガス供給系からのＣｌ2ガス供給を停止し、バルブ８ｖを閉めるとともにバルブ９ｖを開ける。すると、ガラスパイプ５１とガラスロッド５０との間隙部のＣｌ2ガスは真空ポンプ４により排気され、間隙部の圧力は外気圧よりも低くなる。当該間隙部のＣｌ2ガスが排気される様子を図２(ｂ)に示す。
【００２２】
この後、ガラスパイプ５１を回転させたまま、上記の開始位置からシールボックス３ａの方向へ酸水素火炎バーナ５を移動させながら、ガラスパイプ５１とガラスロッド５０とを加熱一体化して行く。これにより、両者が所定の長さにわたって加熱一体化されて、光ファイバ母材が完成する。
【００２３】
続いて、第１の実施形態による光ファイバ母材の製造方法が奏する効果について説明する。ガラスパイプ５１とガラスロッド５０と加熱一体化される前に、ガラスパイプ５１の内部空間には塩素ガスが流され、その圧力は外気圧よりも高く保たれる。このため、ガラスパイプ５１の内部に外気が入り込むのが防止される。また、ガラスパイプ５１の内部空間の圧力がその外部の気圧よりも高い状態でガラスパイプ５１及びガラスパイプ５１の一部が周方向の全体にわたって加熱一体化され、その後、ガラスパイプ５１の内部の圧力が外部の圧力より低くされる。このときには、ガラスパイプ５１は、加熱一体化により、一方が閉じているため、内部空間を減圧しても外気が侵入することはない。そのため、ガラスパイプ５１の内面及びガラスロッド５０の外周面が水分で汚染されることはない。よって、光ファイバ母材中への水分の混入が防止される。
【００２４】
さらに、ガラスパイプ５１の内部の圧力が外部の圧力より低くされた状態で、酸水素火炎バーナ５をシールボックス３ａの方へ移動させることにより、ガラスパイプ５１とガラスロッド５０とが加熱一体化される。仮に、ガラスパイプの内部の圧力を外部の圧力より低くすることなく加熱一体化を行なうと、ガラスパイプとガラスロッドとの間に気泡が多数発生してしまう結果となる。しかし、本実施形態においては、ガラスパイプ５１の内部の圧力は外部の圧力より低くしているので、気泡の発生は抑制される。
【００２５】
また、母材製造装置１は以下の利点を有している。上記の開始位置においてガラスパイプ５１とガラスロッド５０とが周方向全体にわたって一体化されると、Ｃｌ2ガスは、経路２のみを流れることとなる。経路２が設けられていない場合には、ガラスパイプ５１にはＣｌ2ガスによる圧力がかかる。仮に、この圧力が大き過ぎると、ガラスパイプ５１が変形してしまうといった事態となり得る。しかし、母材製造装置１では、Ｃｌ2ガスは経路２へ流れるのでガラスパイプ５１に過大な圧力がかかることはなく、ガラスパイプ５１が変形してしまうことはない。さらに、シールボックス３ａが外れる、或いはガラスパイプ５１が破損するといった事態も防止される。
【００２６】
（参考例）
図３(ａ)は、参考例による光ファイバ母材製造装置の構造と、ガラスロッドとガラスパイプとが加熱一体化される前のＣｌ2ガスの流れとを示す図である。図３(ｂ)は、当該光ファイバ母材製造装置の構造と、ガラスロッドとガラスパイプとの一部が加熱一体化された後のＣｌ2ガスの流れとを示す図である。図３(ａ)，(ｂ)において、母材製造装置２１は、ガラスパイプを保持するパイプ保持部材２２、ガラスパイプの端部に取り付けられるシールボックス２３ａ，２３ｂ、ガラスパイプの内部の圧力を外部の圧力よりも低くする真空ポンプ２４、ガラスパイプとガラスロッドとを加熱一体化する酸水素火炎バーナ２５、及びパイプ保持部材２２が固定される基台２６を備える。また、シールボックス２３ａにはガス供給管２７が接続され、シールボックス２３ｂには補助管３１及び排気管３２が接続されている。
【００２７】
パイプ保持部材２２は回転可能に設けられており、基台２６に備えられた回転駆動装置(図示せず)により回転される。これにより、パイプ保持部材２２に保持されたガラスパイプ５１は周方向に回転される。シールボックス２３ａ，２３ｂは、ガラスパイプの端部と接触する位置に例えばバイトン(Viton、商標名)といった材料から成るシール材を有する。シールボックス２３ａ，２３ｂは、また、回転可能に設けられており、パイプ保持部材２２により周方向に回転されるガラスパイプ５１とともに回転する。
【００２８】
ガス供給管２７は図示しないガス供給系から供給されるガスをシールボックス２３ａに導く。ガス供給系からは、塩素(Ｃｌ2)ガスといった脱水効果の高いガスや弗化硫黄(ＳＦ6)といったエッチングガスが供給される。また、ガス供給管２７には、ガス供給管２７から分岐し真空ポンプ２４に繋がる減圧管２９が設けられている。減圧管２９にはバルブ２９ｖが設けられている。このバルブ２９ｖを開くことにより、ガラスパイプ５１の内部の圧力は外部の圧力よりも低くされ得る。
【００２９】
続いて、母材製造装置２１を用いた参考例による光ファイバ母材の製造方法について説明する。先ず、光ファイバ母材のコア部となるべきガラスロッド５０と、光ファイバ母材のクラッド部となるべきガラスパイプ５１とを用意する。これらは、第１の実施形態において用意したのとほぼ同一のものであってよい。次に、ガラスパイプ５１をパイプ保持部材２２に取り付け、このガラスパイプ５１の一方の端部にシールボックス２３ａを取り付け、他方の端部にシールボックス２３ｂを取り付ける。
【００３０】
その後、バルブ２９ｖを閉めた状態で、ガス供給系からＳＦ6ガス及びＣｌ2ガスをそれぞれ所定の流量でガラスパイプ５１の内部へ供給する。上記のガスを流したまま、ガラスパイプ５１を周方向に回転させるとともに、酸水素火炎バーナ２５を用いてガラスパイプ５１を加熱する。これにより、ガラスパイプ５１の内面がエッチングされる。ここで、ガラスパイプ５１の有効部となるべき部分において、酸水素火炎バーナ２５をほぼ一定の速度で移動させる。これにより、有効部と成るべき部分ではエッチング量がほぼ一定となる。
【００３１】
エッチング終了後、シールボックス２３ｂをガラスパイプ５１から取り外し、ガラスパイプの内部にガラスロッド５０を挿入する。再びシールボックス２３ｂをガラスパイプ５１に取り付けた後、ガス供給系からのＣｌ2ガスをガラスロッド５０の内部へと流す。Ｃｌ2ガスの流量は、ガラスパイプ５１の内圧がガラスパイプ５１の外側の気圧よりも高くなるように適宜調整される。例えば、Ｃｌ2ガスの流量は２５０ｃｍ3／ｍｉｎ以上５００ｃｍ3／ｍｉｎ以下であると好適である。この流量が２５０ｃｍ3／ｍｉｎより少ないと外気の侵入を充分に防止できない。参考例の母材製造装置２１は、第１の実施形態における母材製造装置１と異なり、上述の経路２を有していない。そのため、第１の実施形態の場合に比べて少ない流量で外気の侵入を防止できる。よって、最大でも５００ｃｍ3／ｍｉｎ程度の流量でよい。ガス供給系からＣｌ2ガスを流すと同時に、補助管３１からＣｌ2ガスをシールボックス２３ｂへと流す。これにより、シールボックス２３ｂの内部の圧力を外部の圧力よりも高くすることが容易となる。したがって、ガラスパイプ５１の内部の圧力を外部の圧力よりも容易に高く保つことができる。
【００３２】
ガラスパイプ５１の内部がＣｌ2ガスで置換された後、ガラスパイプ５１の内部の圧力を外気圧より高く保ったまま、ガラスパイプ５１を周方向に回転させる。そして、ガラスパイプ５１を加熱することにより、ガラスパイプ５１の内面及びガラスロッド５０の外周面に付着する水分を除去する。その後、ガラスパイプ５１のシールボックス２３ｂ側の任意の位置(以下、開始位置とする)を酸水素火炎バーナ２５で加熱する。ガラスパイプ５１とガラスロッド５０とが周方向の全体にわたって一体化された後、ガス供給系からのＣｌ2ガス供給を停止し、バルブ２９ｖを開ける。すると、ガラスパイプ５１内部が真空ポンプ２４により減圧され、その圧力がガラスパイプ５１外部の圧力より低くなる。この様子を図３(ｂ)に示す。なお、バルブ９ｖを開けるタイミングがガラスパイプ５１とガラスロッド５０との一部が一体化された時よりも遅くなってしまった場合にガラスパイプ５１に過大な圧力がかかってしまう。これを防ぐため、ガラスパイプ５１に印加され得る圧力は適宜調整されるべきことは言うまでもない。
【００３３】
この後、ガラスパイプ５１を回転させたまま、上記の開始位置からシールボックス２３ａの方向へ酸水素火炎バーナ２５を移動させ、ガラスパイプ５１とガラスロッド５０とを加熱一体化して行く。これにより、両者が所定の長さにわたって加熱一体化されて、光ファイバ母材が完成する。
【００３４】
以上、参考例による光ファイバ母材の製造方法によれば、加熱一体化の前には、ガラスロッド５０が挿入されたガラスパイプ５１の内部空間に塩素ガスが流される。この塩素ガスと同時に、シールボックス３ｂへ上記の塩素ガスとは別の経路からＣｌ2ガスが流される。よって、ガラスパイプ５１の内部空間の圧力をその外部の気圧よりも高く保つのが容易化される。そして、内部空間の圧力が外部の気圧よりも高く保たれた状態で、シールボックス３ｂ側の任意の位置において、ガラスパイプ５１及びガラスロッド５０の一部が周方向の全体にわたって加熱一体化される。その後、ガラスパイプ５１の内部が減圧され、先に加熱一体化された位置からシールボックス３ａの方向へガラスパイプ５１とガラスロッド５０とが加熱一体化される。したがって、外気がガラスパイプ５１の内部に侵入することはなく、外気中に含まれる水分が作製される光ファイバ母材に混入することがない。そのため、ＯＨ損失が低減された光ファイバの製造を可能とする光ファイバ母材が製造される。
【００３５】
（実施例）
実施例として光ファイバ母材を製造した。本実施例は第１の実施形態に対応する。また、この光ファイバ母材から光ファイバを製造し、その伝送特性を評価した。以下に、これらの結果について述べる。図４は、実施例の光ファイバ母材が有する屈折率分布を示す図である。図示の通り、光ファイバ母材は、コア部と、コア部の周囲に第１クラッド部と、第１クラッド部の周囲に第２クラッド部とを有する。
【００３６】
このような光ファイバ母材の製造に当り、先ず、コア部となるべきガラスロッド、第１クラッド部となるべき第１のガラスパイプ、及び第２クラッド部となるべき第２のガラスパイプを用意した。ガラスロッドは、ＶＡＤ法を用いて作製された石英ガラス製であり、直径１０．５ｍｍを有する。また、ガラスロッドにはＧｅが添加されている。その比屈折率差は、純石英ガラスに対して、中心部で最大値１．４５％であり、１．４５×[１−(ｒ／ａ)2](％)で表される関係を満たすよう変化している。ただし、ａ(ｍｍ)は半径であり、ｒ(ｒ≦ａ)(ｍｍ)はガラスロッドの中心軸からの距離である。
【００３７】
第１のガラスパイプは、ＶＡＤ法により得た石英ガラス焼結体から作製されたものである。この焼結体にはＦが添加されており、純石英ガラスに対する比屈折率差は−０．４５％である。超音波孔開け機などを用いて当該焼結体の中心軸に沿って直径１２ｍｍの孔を開け、さらに所定の酸水素火炎バーナを用いて延伸するとともに透明ガラス化した。これにより、第１のガラスパイプを得た。第１のガラスパイプの外径は３５ｍｍであり、内径は７ｍｍである。第２のガラスパイプは、Ｆの添加がなく高純度石英ガラス製である点を除き、第１のガラスパイプと同様に作製された。第２のガラスパイプの外径は３０ｍｍであり、内径は５．５ｍｍである。なお、高純度石英ガラスとは、意図的には添加物を添加していない石英ガラスを意味し、純度として具体的には９９．９〜１００％の石英ガラスを意味する。
【００３８】
次に、第１のガラスパイプの内径を調整するために、その内面のエッチングを行なった。すなわち、第１のガラスパイプを母材製造装置１のパイプ保持部材２に取り付けるとともに、シールボックス３ａ，３ｂを第１のガラスパイプに取り付けた。ガラスパイプの内部に所定のガス供給系からの六弗化硫黄(ＳＦ6)ガス及び塩素(Ｃｌ2)ガスを流した。これらの流量は、ＳＦ6ガスについては２００ｃｍ3／ｍｉｎとし、Ｃｌ2ガスについては１００ｃｍ3／ｍｉｎとした。その後、第１のガラスパイプを酸水素火炎バーナ５により加熱した。このとき、第１のガラスパイプを周方向に回転させるとともに、酸水素火炎バーナ５をガラスパイプの長手方向に往復させてエッチング量が均一となるようにした。このエッチングにより第１のガラスパイプの内径を１３ｍｍ程度とした。
【００３９】
続いて、内径が所定の値となった第１のガラスパイプを母材製造装置１に取り付けたまま、その内部にガラスロッドを挿入し、ガス供給系からＣｌ2ガスを供給した。このとき、Ｃｌ2ガスの流量は、第１のガラスパイプ内及びバイパス管８共に５００ｃｍ3／ｍｉｎとした。これにより、ガラスロッドと第１のガラスパイプとの間隙部の圧力を外気圧よりも高くした。続いて、ガラスパイプの表面温度が５００℃以上１４００℃以下となるように酸水素火炎バーナ５を用いて加熱した。これにより、ガラスロッドを第１のガラスパイプ内に挿入した際にガラスロッドの外周面及び第１のガラスパイプの内面に付着した水分を除去した。
【００４０】
次に、ガラスロッド及び第１のガラスパイプの回転速度を３０ｒｐｍとした。そして、シールボックス３ｂ側の所定の位置において、第１のガラスパイプの表面温度が１４００℃〜１６００℃といった温度となるよう酸水素火炎バーナ５を用いて加熱し、ガラスロッドと第１のガラスパイプとを加熱一体化した。両者が全周にわたって十分に一体化した後、バルブ８ｖを閉めるとともにバルブ９ｖを開け、真空ポンプ４によりガラスロッドと第１のガラスパイプとの間隙部を減圧した。このとき、間隙部の圧力を２．５×１０3Ｐａとなるよう調整した。その後、酸水素火炎バーナ５をすでに加熱一体化された部分からシールボックス３ａに向かう方向へ２ｍｍ／分の速度で移動させながら、ガラスロッドと第１のガラスパイプとを加熱一体化した。以上により、ガラスロッドと第１のガラスパイプとが加熱一体化された第１コラプス体を得た。
【００４１】
続いて、第１コラプス体をその外径が１３．６ｍｍとなるよう所定の酸水素火炎バーナで延伸した。その後、延伸された第１コラプス体の外周を弗化水素酸(ＨＦ)水溶液により化学研削し、外径が８ｍｍであるガラス体を得た。これにより、コア部径と第１クラッド部径との比を０．５１とした。この値は、最終製造物である光ファイバの分散特性が所望の値となるに適した値である。また、第１コラプス体を酸水素火炎バーナで延伸したため、延伸後の第１コラプス体の表層部にはＯＨ基を多数含む層が形成されている。上記の化学研削はこのＯＨ基を多数含む層を除去するという役割を有する。上述の通り、化学研削による研削量は約５ｍｍであるため、ＯＨ基を含む層は十分に除去される。
【００４２】
次に、第２のガラスパイプが所望の内径となるように、その内面のエッチングを行なった。このエッチングの手順及び条件は、第１のガラスパイプの内面をエッチングしたときと略同一である。このエッチングにより、第２のガラスパイプの内径を１０．５ｍｍ程度とした。
【００４３】
第２のガラスパイプの内面をエッチングした後、第２のガラスパイプを母材製造装置１に取り付けたまま、上記のガラス体を第２のガラスパイプ内に挿入した。その後、これら両者の間隙部及びバイパス管８共に５００ｃｍ3／ｍｉｎの流量でＣｌ2ガスを流した。間隙部に残留する空気がＣｌ2ガスで置換された後、酸水素火炎バーナ５により第２のガラスパイプの表面温度が５００℃以上１４００℃以下となるように加熱し、ガラス体の外周面及び第２のガラスパイプの内面に吸着する水分を除去した。
【００４４】
続いて、ガラス体及び第２のガラスパイプの回転速度を３０ｒｐｍに設定した。シールボックス３ｂ側の所定の位置において、第２のガラスパイプの表面温度が１４００℃〜１６００℃といった温度となるよう酸水素火炎バーナ５を用いて加熱し、第２のガラスパイプとガラス体とを加熱一体化した。両者が全周にわたって十分に一体化した後、バルブ８ｖを閉めるとともにバルブ９ｖを開け、ガラス体と第２のガラスパイプとの間隙部の圧力が２．９×１０2Ｐａとなるよう真空ポンプ４により減圧した。その後、酸水素火炎バーナ５をすでに加熱一体化された部分からシールボックス３ａに向かう方向へ２ｍｍ／分の速度で移動させながら、ガラス体と第２のガラスパイプとを加熱一体化した。以上により、ガラス体と第２のガラスパイプとが加熱一体化された第２コラプス体を得た。
【００４５】
次に、第２コラプス体の外周に所定の厚さのジャケット部をＶＡＤ法により堆積させ、光ファイバ母材を完成した。この光ファイバ母材を所定の線引き装置を用いて線引きし、外径が１２５μｍの光ファイバを製造した。その後、この光ファイバの光伝送特性の波長依存性を調べた。その結果を図５に示す。同図において、波長１．３８μｍにＯＨ基による０．３５ｄＢ／ｋｍ程度の吸収損失が認められる。この程度の損失値は、上述した従来の光ファイバ母材の製造方法による光ファイバ母材から製造した光ファイバの半分程度であり、この結果から、本実施例の光ファイバ母材の効果が理解される。
【００４６】
以上、幾つかの実施形態と実施例を示して本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び製造装置を説明したが、本発明はこれらに限定されることなく、様々な変形が可能である。例えば、母材製造装置１においてバルブ８ｖ，９ｖを用いたが、これらに替わり四方弁を使用しても構わない。また、上記の実施形態及び実施例においてはＣｌ2ガスが使用されたが、ハロゲンを含むガスを使用して良い。また、Ｃｌ2ガス及び乾燥Ｎ2ガス又は乾燥不活性ガス等の混合ガスを用いても構わない。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、ガラスパイプとガラスロッドとの間隙部にハロゲンを含むガスが流され、ガラスパイプの内部の圧力が外部の圧力よりも高く保たれる。そのため、ガラスパイプ内に外気が侵入するのが防止される。また、ガラスパイプ内の圧力が外気圧より高い状態で、ガラスパイプの一方端側の所定の位置においてガラスパイプ及びガラスロッドが加熱一体化される。その後、他方端からガラスパイプの内部の圧力が外部の圧力よりも低くされる。このとき、加熱一体化された部分によって間隙部が密閉されているので、ガラスパイプの内部が減圧されても、外気が侵入することはない。すなわち、上記の製造方法によれば、ガラスパイプの内面及びガラスロッドの外周面が外気に含まれる水分に汚染されることはない。その結果、ＯＨ損失が低減された光ファイバを製造できる光ファイバ母材が製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、第１の実施形態による光ファイバ母材の製造装置の構造を示す概略図である。
【図２】  図２(ａ)は、ガラスロッドとガラスパイプとを加熱一体化する前のＣｌ2ガスの流れを示す図である。図２(ｂ)は、ガラスロッドとガラスパイプとの一部が加熱一体化された後のＣｌ2ガスの流れを示す図である。
【図３】  図３(ａ)は、参考例による光ファイバ母材製造装置の構造と、ガラスロッドとガラスパイプとが加熱一体化される前のＣｌ2ガスの流れとを示す図である。図３(ｂ)は、当該光ファイバ母材製造装置の構造と、ガラスロッドとガラスパイプとの一部が加熱一体化された後のＣｌ2ガスの流れとを示す図である。
【図４】  図４は、実施例の光ファイバ母材が有する屈折率分布を示す図である。
【図５】  図５は、実施例の光ファイバ母材から製造した光ファイバの光伝送特性の波長依存性を示すグラフである。
【図６】  図６は、従来の母材製造装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１…母材製造装置、２，２２…パイプ保持部材、３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂ…シールボックス、４，２４…真空ポンプ、５，２５…酸水素火炎バーナ、６，２６…基台、７…ガス供給管、８…バイパス管、８ｖ，９ｖ…バルブ、９，２９…減圧管、１０，３２…排気管、２１…母材製造装置、２７…ガス供給管、２９ｖ…バルブ、２９…減圧管、３１…補助管、５０…ガラスロッド、５１…ガラスパイプ、１００…母材製造装置、１０１…ガス管、１０２…パイプ保持部材、１０３ａ，１０３ｂ…継手、１０４…真空ポンプ、１０５…熱源、１５０…ガラスロッド、１５１…ガラスパイプ。
【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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