(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明ガラスロッドの外周に多孔質スート体を有する光ファイバ母材の前記多孔質スート体を脱水し、前記光ファイバ母材を懸垂した状態で前記多孔質スート体を焼結して透明ガラス化する光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法において、
前記光ファイバ母材は、焼結時にその内部にガラス化されない部分が残る可能性があり、および／または、懸垂したときに自重により延びて径が変化する可能性がある、長さが１０００ｍｍ以上、直径が２００ｍｍ以上、重量が４０ｋｇ以上であり、
前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ1 、上端部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記ガラス化温度を制御する、
Ｔ1 ＞Ｔ2 ≧Ｔ3
Ｔ2 はＴ1 とＴ3 との間で単調に変化する温度である、
光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法。
【請求項２】
透明ガラスロッドの外周に多孔質スート体を有する光ファイバ母材の前記多孔質スート体を脱水し、前記光ファイバ母材を懸垂した状態で前記多孔質スート体を焼結して透明ガラス化する光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法において、
前記光ファイバ母材は、焼結時にその内部にガラス化されない部分が残る可能性があり、および／または、懸垂したときに自重により延びて径が変化する可能性がある、長さが１０００ｍｍ以上、直径が２００ｍｍ以上、重量が４０ｋｇ以上であり、
前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記光ファイバ母材と前記ガラス化領域との相対移動速度をＳ1 、上端部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記相対移動速度をＳ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記相対移動速度をＳ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記光ファイバ母材と前記ガラス化領域との相対移動速度を制御する、
Ｓ1 ＜Ｓ2 ≦Ｓ3
Ｓ2 はＳ1 とＳ3 との間で単調に変化する相対移動速度である、
光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法。
【請求項３】
請求項１に記載の温度制御と、請求項２に記載の相対移動速度制御を同時に行うことを特徴とする、光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法。
【請求項４】
前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ1 、前記光ファイバ母材の上端部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記ガラス化領域に供給するガスの流量を制御する、
Ｖ1 ＞Ｖ2 ≧Ｖ3
請求項１から３のいずれか１に記載のガラス化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバの製造方法に関する。
特定的には、本発明は石英ガラス光ファイバの製造に用いる光ファイバ母材の石英ガラス多孔質スート体をガラス化する方法とガラス化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
種々の光ファイバが知られ、利用されているが、以下、石英ガラスシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）について例示する。ＳＭＦは、直径１０μｍのコアと、コアの外周に形成された直径１２５μｍのクラッド層とを有する。コアの屈折率はクラッド層の屈折率より高い。ＳＭＦの製造方法の概要を図１を参照して例示する。
【０００３】
ステップ１〜３：コア部分のガラスロッドの形成
ステップ１：種棒に、たとえば、ＶＡＤ法またはＯＶＤ法で石英ガラススート（煤）からなる石英ガラス多孔質体（多孔質スート体）を合成する。この多孔質スート体は、最終的にＳＭＦのコアになる部分である。このステップにおいて、必要に応じて、クラッド層の屈折率に対してコアの屈折率を高めるドーパント、たとえば、Ｇｅをドープする。
ステップ２：合成した多孔質スート体をガラス化炉に導入し、ガラス化炉で脱水および焼結して透明なコア部ガラス母材を形成する。
ステップ３：コア部ガラス化母材を延伸して、コア部分のガラスロッドに形成する。そのような延伸は、たとえば、燃焼火炎、プラズマ火炎または電気炉を用いた加熱状態において行われる。
【０００４】
ステップ４〜５：クラッド部分の形成
ステップ４：コア部分のガラスロッドの外周に、たとえば、ＯＶＤ法より多孔質スートを合成する。この多孔質スート体がＳＭＦのクラッド層になる部分である。
ステップ５：コア部のガラスロッドの外周にクラッド部分の多孔質スートが合成された光ファイバスート母材を脱水および焼結してクラッド部分の多孔質スートをガラス化する。これにより、ガラス化されたコア部分の延伸ガラスロッドと、クラッド部分のガラス部分とを有する光ファイバ母材が形成される。
【０００５】
ステップ６〜７：光ファイバの形成
ステップ６：光ファイバ母材を線引炉に導入して、加熱・溶融させ、溶融した光ファイバ母材を線引炉の外部に引き出す。これにより、直径が１０μｍのコアとその外周に直径が１２５μｍのクラッド層とを有するシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）が形成される。
ステップ７：線引炉から引き出された光ファイバの外周に保護用樹脂を被覆し、最終製品としてのＳＭＦを形成する。
【０００６】
ステップ１〜２におけるコア部分のガラスロッドの製造方法の他の例としては、ＭＣＶＤ（modified  ＣＶＤ）法またはプラズマ法により、直接、ガラスロッドを製造することができる。この場合は、脱水・ガラス化処理を行う必要がない。その後の処理は上記同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバの収率を向上させるためなどのために、光ファイバの製造に使用する光ファイバ母材の寸法は大きくなっている。たとえば、長さが２４００ｍｍであり、直径が２５０ｍｍの寸法の大きな光ファイバの線引きに用いる光ファイバ母材も製造されている。
【０００８】
本願発明者は、ステップ５のガラス化処理において、寸法が大きい光ファイバ母材を製造するとき、寸法が小さなときには発生しない問題が発生することを見いだした。そのような問題を図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べる。
【０００９】
図２（Ａ）に示すように、ガラス化されたコアガラスロッドＣＴの外周に形成されたクラッド部分の多孔質スート体ＳＮの内部にガラス化されない部分ＵＳが残ることがある。
【００１０】
図２（Ｂ）に示すように、ガラス化された下部Ｘの直径よりガラス化された上部Ｙの直径が小さくなることがある。このような光ファイバ母材の長手方向における直径の差が所定の値以上、たとえば、１０ｍｍ以上となると所望の特性を有する光ファイバが得られない。
【００１１】
さらに、ガラス化の過程で光ファイバ母材が落下することもあった。
【００１２】
シングルモード光ファイバ用の光ファイバ母材について例示したが、上述した問題は、ガラス化処理する多孔質スート体を有する、他の種々のタイプの光ファイバに使用する種々の光ファイバ母材でも遭遇する問題である。
【００１３】
本発明の目的は、寸法の大きな光ファイバ母材の多孔質スートをガラス化するときでも、均質で、所望の特性を有する、光ファイバ用光ファイバ母材をガラス化方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は上記問題が発生する原因を究明し、下記に述べるようにそれらの原因を見出した。
図２（Ａ）を参照して述べたガラス化すべき多孔質スート体ＳＮの内部に未ガラス化部分ＵＳが残るという問題の発生原因は、多孔質スート体をガラス化する電気ヒータが炉心管の外部に配設されており、電気ヒータからの放射熱によって多孔質スート体ＳＮを加熱するので、多孔質スート体ＳＮの表面からガラス化が始まるためであると考えられる。さらに、多孔質スートＳＮの表面が先にガラス化した場合、ガラス化された部分の内部に、たとえば、Ｈｅガス、Ｃｌ２ガスお
よび不純物などが取り込まれるからであると考えられる。すなわち、そのような取り込まれたガスが多孔質スート体ＳＮの内部のガラス化を妨げて未ガラス化部分ＵＳが残るものと考えられる。
【００１５】
図２（Ｂ）を参照して述べた大きな外径差が発生するという問題は、上部Ｙをガラス化しているときの加熱によりこの部分の引っ張り強度が低下し、下部Ｘが荷重となり上部Ｙが伸びるためと考えられる。
【００１６】
さらに光ファイバ母材が支持棒ＳＲから落下するという問題は、光ファイバ母材の上端部をガラス化しているとき、その熱で直径が３０ｍｍ程度と細い支持棒が溶解または軟化して、その下部にある重量の重い光ファイバ母材を支えきれないためと考えられる。
【００１７】
上述した問題は、光ファイバ母材の寸法が大きくなる程、顕著になることも分かった。
上記問題を克服するため、本願発明者は、上述した分析に基づいて種々の実験を行なった結果、光ファイバ母材のガラス化部分の位置に応じて、（１）ガラス化温度を変化させる、（２）光ファイバ母材とガラス化炉内の加熱手段との相対移動速度を変化させる、（３）ガラス化炉内のガラス化領域に供給するガスの量を変化させることが望ましいことを見いだした。
【００２０】
本発明によれば、透明ガラスロッドの外周に多孔質スート体を有する光ファイバ母材の前記多孔質スート体を脱水し、前記光ファイバ母材を懸垂した状態で前記多孔質スート体を焼結して透明ガラス化する光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法において、  前記光ファイバ母材は、焼結時にその内部にガラス化されない部分が残る可能性があり、および／または、懸垂したときに自重により延びて径が変化する可能性がある、長さが１０００ｍｍ以上、直径が２００ｍｍ以上、重量が４０ｋｇ以上であり、
前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ1 、上端部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化温度をＴ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記ガラス化温度を制御する、
Ｔ1 ＞Ｔ2 ≧Ｔ3
Ｔ2 はＴ1 とＴ3 との間で単調に変化する温度である、
光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法が提供される。
【００２１】
また本発明によれば、透明ガラスロッドの外周に多孔質スート体を有する光ファイバ母材の前記多孔質スート体を脱水し、前記光ファイバ母材を懸垂した状態で前記多孔質スート体を焼結して透明ガラス化する光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法において、
前記光ファイバ母材は、焼結時にその内部にガラス化されない部分が残る可能性があり、および／または、懸垂したときに自重により延びて径が変化する可能性がある、長さが１０００ｍｍ以上、直径が２００ｍｍ以上、重量が４０ｋｇ以上であり、
前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記光ファイバ母材と前記ガラス化領域との相対移動速度をＳ1 、上端部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記相対移動速度をＳ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化時の前記相対移動速度をＳ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記光ファイバ母材と前記ガラス化領域との相対移動速度を制御する、
Ｓ1 ＜Ｓ2 ≦Ｓ3
Ｓ2 はＳ1 とＳ3 との間で単調に変化する相対移動速度である、
光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法が提供される。
好ましくは、上記温度制御と、上記移動速度制御を同時に行う。
【００２３】
また好ましくは、上記制御のいずれかと共に、前記光ファイバ母材の下端部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ1 、前記光ファイバ母材の上端部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ3 、前記下端部と上端部との間の中間部の前記多孔質スート体のガラス化時に供給するガスの流量をＶ2 としたとき、下記関係式で規定されるように、前記ガラス化領域に位置する前記光ファイバ母材の位置に応じて前記ガラス化領域に供給するガスの流量を制御する。
Ｖ1 ＞Ｖ2 ≧Ｖ3
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法の好適な実施の形態について添付図面を参照して述べる。
本発明の実施の形態として、石英シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）の光ファイバ母材のクラッド層となる部分の多孔質スート体のガラス化方法について述べる。
【００２６】
本発明の光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法の位置づけを明確にする。
本発明の光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化方法は、図１を参照して述べたステップ５の処理に関する。したがって、本発明の実施の形態の実施に先立って、図１を参照して述べた、ステップ１〜４の処理が事前に行なわれる。その結果、図３（Ａ）、（Ｂ）に図解する光ファイバ母材５０が形成される。
【００２７】
光ファイバ母材
光ファイバ母材５０は、ステップ１においてコア部分の多孔質スート体が合成され、ステップ２において透明ガラス化され、ステップ３において延伸されたコア部分５２と、コア部分５２の先端に接続された支持棒５４とを有する。コア部分５２と支持棒５４とを透明ガラスロッド６０と呼ぶ。
光ファイバ母材５０はさらに、ステップ４においてコア部分５２の外周に合成されたクラッド部分の多孔質スート体５８を有する。このクラッド部分の多孔質スート体５８がステップ５において、透明ガラス化される。
【００２８】
光ファイバ母材５０は、長手方向において、中間部７０とその両側の両端部７２、７４とからなる。中間部７０は、コア部分５２の直径Ｄ52とクラッド部分の多孔質スート体５８との直径Ｄ58の比率が所定の範囲α1 〜α2 にある円柱状の形状をしている。両端部７２、７４の形状は丸みを帯びるか、または、尖っていて、コア部分５２の直径Ｄ52とクラッド部分の多孔質スート体５８の直径Ｄ58の比率が所定の範囲α1 〜α2 にない。
【００２９】
光ファイバ母材５０は図４（Ａ）、（Ｂ）および図５を参照して述べるように、光ファイバ母材５０の端部７４に接続された支持棒５４が支持機構１４に把持（保持）されてガラス化炉１２内に端部７２を下方にして支持機構１４に懸垂されて挿入される。本実施の形態においては、端部７２を下端部と呼び、端部７４を上端部と呼ぶ。
【００３０】
ステップ５において透明ガラスコア部５２の上にクラッド部分の多孔質スート体５８が合成された、光ファイバ母材５０を、図５に図示したガラス化装置において脱水および焼結して透明ガラス化して、図４（Ｂ）に図解する光ファイバ母材８０を製造する。
【００３１】
光ファイバ母材８０は、光ファイバ母材５０のクラッド部分の多孔質スート体５８が透明ガラス化により透明かつ外径が細くなった透明ガラス化部分５９を有する。
光ファイバ母材８０について、図１のステップ６〜７の処理を行なって最終製品としての石英シングルモード光ファイバを製造する。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態としてのステップ５の処理の詳細およびそれに用いるガラス化装置を述べる。
【００３３】
第１実施の形態
図５は本発明の第１実施の形態の光ファイバ母材の多孔質スート体のガラス化装置の構成図である。
図５に図解したガラス化装置１０は、ガラス化炉１２と、支持機構１４と、制御装置１６と、ガス供給部１８と、ガスフローメータ２０と、温度センサ２２と、速度センサ２４と、電気ヒータ駆動部２６と、位置センサ３０と、支持機構駆動部３４を有する。
ガラス化装置１０は脱水と焼結とを同時に行なうことができる。
【００３４】
ガラス化炉１２は、中空の円筒状の炉心管１２２を有する。
炉心管１２２は、たとえば、石英ガラスを用いて形成されており、下端部に位置するガス供給口１２２ａと、上部に位置する上部導入部１２２ｂと、上部導入部１２２ｂの近傍に設けられたガス排出口１２２ｃと、ガス供給口１２２ａと上部導入部１２２ｂとの間に位置する中間円筒部１２２ｄとを有する。
上部導入部１２２ｂからガラス化の対象となる光ファイバ母材５０を炉心管１２２内に導入する。
【００３５】
ガラス化炉１２は、炉心管１２２の中間円筒部１２２ｄの外周に同心円状に配設された電気ヒータ１２４を有する。
中間円筒部１２２ｄと電気ヒータ１２４との間の間隙には、たとえば、カーボン製の均熱管（図示せず）が設けられており、均熱管により電気ヒータ１２４の熱が均一に光ファイバ母材５０のガラス化部分に伝達される。すなわち、電気ヒータ１２４からの熱は均熱管を介して、炉心管１２２内に導入された光ファイバ母材５０を加熱して、クラッド部分の多孔質スート体５８を脱水および焼結して透明ガラス状態にする。
電気ヒータ１２４には電気ヒータ駆動部２６から電力が供給される。電気ヒータ駆動部２６から電気ヒータ１２４に供給する電力量は制御装置１６から指示される。
電気ヒータ１２４と均熱管とが本発明の加熱手段に該当する。
電気ヒータ１２４および均熱管が位置する炉心管１２２の内部が、光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８をガラス化するガラス化領域を規定している。
【００３６】
支持機構１４は図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）に図解した光ファイバ母材５０の支持棒５４を垂直方向に保持（把持）して、光ファイバ母材５０を、炉心管１２２の上部導入部１２２ｂから炉心管１２２内に導入する。
支持機構１４は、光ファイバ母材５０のクラッド部分の多孔質スート体５８のガラス化の進行に応じて光ファイバ母材５０を回転させながら、炉心管１２２内に下降させていく。支持機構１４の下降動作および回転動作の駆動制御は、制御装置１６の指令に従って支持機構駆動部３４が行なう。
制御装置１６は、光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化部分が電気ヒータ１２４のほぼ中央に位置するように、支持機構駆動部３４を介して支持機構１４を駆動して光ファイバ母材５０を下降させる。
制御装置１６は、たとえば、メモリを有するコンピュータで構成されており、本明細書で述べる各種の制御処理を行なう。
【００３７】
支持機構１４には速度センサ２４および位置センサ３０が設けられている。
位置センサ３０は、支持機構１４の下降動作に応じた電気ヒータ１２４に対する光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化部分の相対位置を検出して、制御装置１６に入力する。たとえば、位置センサ３０は、支持機構１４に設けられた下降駆動用モータの回転数を積算して電気ヒータ１２４に対する位置を検出する。
速度センサ２４は光ファイバ母材５０の下降速度を検出して制御装置１６に入力する。速度センサ２４は、たとえば、上記下降駆動用モータの回転速度から光ファイバ母材５０の下降速度を検出する。
【００３８】
本実施の形態においては、電気ヒータ１２４が炉心管１２２の周囲に固定されている場合について述べるが、逆に、光ファイバ母材５０の位置を固定し、電気ヒータ１２４をモータを用いて上昇させていくこともできる。その場合には、速度センサ２４は光ファイバ母材５０に対する電気ヒータ１２４の移動速度を検出し、位置センサ３０は光ファイバ母材５０に対する電気ヒータ１２４の移動位置を検出する。
【００３９】
温度センサ２２は炉心管１２２の中間円筒部１２２ｄの内部に位置する光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化部分の温度を検出する。温度センサ２２は、炉心管１２２の側壁に設けられている。温度センサ２２はたとえば、放射型温度計である。
温度センサ２２の検出信号が制御装置１６に入力されている。
【００４０】
ガス供給部１８はガスフローメータ２０を介してガス供給口１２２ａから炉心管１２２の内部にガラス化ガスを供給する。ガス供給口１２２ａから供給されたガスは中間円筒部１２２ｄを上昇し、光ファイバ母材５０の外面に接したのち、ガス排出口１２２ｃから排出される。炉心管１２２内の電気ヒータ１２４の近傍に位置する光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化される部分の周囲の領域を、ガラス化領域またはガラス化雰囲気という。
制御装置１６はガスフローメータ２０を制御して炉心管１２２内に供給するガスの流量を制御する。
【００４１】
ガス供給部１８から炉心管１２２内に供給するガラス化ガスとしては、たとえば、Ｈｅガス、Ａｒガス、Ｎ2 ガスなどの不活性ガス、および／または、Ｃｌ2を用いる。
上述した例示において、コア部分に屈折率を高めるドーパント、たとえば、Ｇｅをドープする場合を述べたが、逆に、コア部分にそのようなドーパントをドープせず、ガラス化の熱処理時にクラッド部分の屈折率をコア部分の屈折率より低下させる場合は、コアの屈折率よりクラッドの屈折率を低下させるドーパント、たとえば、Ｆをドープする場合にはＦ含有ガスをガス供給部１８から供給することもできる。
【００４２】
図５は、ガス供給部１８から炉心管１２２内にガスが供給されている状態で、支持機構１４で光ファイバ母材５０に接続されている支持棒５４を把持して光ファイバ母材５０を炉心管１２２内につり下げ、かつ、光ファイバ母材５０を回転させながら、多孔質スート体５８のガラス化の進展に応じて所定の速度で炉心管１２２内に下降させていく状態を示している。すなわち、図５は、光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８が、下端部７２から中間部７０、上端部７４に向かって電気ヒータ１２４からの熱で加熱され、脱水・焼結させて透明ガラス化される状態を示している。
特に、図５は、光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８が透明ガラス化部分ＳＮとなった状態を示している。光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８が全て透明ガラス化されるとガラス化クラッド部分５９となり、光ファイバ母材５０より直径が細い、図４（Ｂ）に図解した光ファイバ母材８０が形成される。
以下、第１実施の形態の制御装置１６による制御の処理に詳細を述べる。
【００４３】
ガラス化温度制御
図６は横軸に光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化位置、縦軸にガラス化温度をとった位置・ガラス化温度特性図である。
この場合、光ファイバ母材５０の下降速度は一定であり、ガス供給部１８から炉心管１２２内に供給されるガラス化ガス、たとえば、Ｈｅの流量は一定である。
図６に図解したガラス化温度の関係を式１に示す。
【００４４】
【数１】
Ｔ1 ＞Ｔ2 ≧Ｔ3                                         …（１）
【００４５】
図６の位置・ガラス化温度特性は、光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８をガラス化するときは温度Ｔ1 、たとえば、１５４０°Ｃと高い温度にし、上端部７４の多孔質スート体５８をガラス化するときは温度Ｔ3 、たとえば、１４５０°Ｃと低い温度にし、中間部７０の多孔質スート体５８をガラス化するときは、温度Ｔ1 から温度Ｔ3 に向かって単調に、かつ、中間部７０の位置に応じて低下させていくことを意味している。
【００４６】
光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８のガラス化温度を高温にすると、焼結されたガラス体が柔らかくなるので、重力により真直形状となる。逆に、ガラス化温度が低い場合、下端部７２が水平方向に曲がりやすくなる。下端部７２が真直形状となればその上の中間部７０および上端部７４も真直形状に焼結されて、断面が真円の光ファイバ母材８０が形成されるが、下端部７２が真直形状でない場合、ガラス化された光ファイバ母材８０の断面が真円形状とならず、ステップ６において線引きして得られるシングルモード光ファイバの断面形状の非円率が大きくなり好ましくない。したがって、下端部７２のガラス化温度を高くする。
【００４７】
上端部７４の多孔質スート体５８を低温焼結とすることにより、図２（Ｂ）を参照して述べた、支持棒５４の溶解または軟化により光ファイバ母材５０が落下するという問題が防止できる。
【００４８】
中間部７０の多孔質スート体５８のガラス化温度は、温度Ｔ1 から温度Ｔ3 に向かって単調に低下しているが、ガラス化温度を急激に変化させると、多孔質スート５８をガラス化する過程が不安定となり、透明ガラス化された部分が割れることがあるから、急激にガラス化温度を変化させることは好ましくない。中間部７０の多孔質スート体５８のガラス化温度の変化率は、もちろん、光ファイバ母材５０の下降速度、その他の条件にも依存するが、０．１〜０．２５℃／分程度が好ましい。
【００４９】
もちろん、温度Ｔ1 、Ｔ3 の値は、光ファイバ母材５０の下降速度、ガス供給部１８からの供給ガラス化ガスの種類と流量、光ファイバ母材５０の寸法（外径、長さ、重量）などに応じて異なるが、式１で規定される温度条件で光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化を行なうことが望ましい。
【００５０】
制御装置１６は、位置センサ３０の位置検出信号および温度センサ２２の温度検出信号を入力し、電気ヒータ駆動部２６を介して電気ヒータ１２４の加熱温度を、式１に基づいて、位置信号および温度信号を参照して、制御して、光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化温度制御を行なう。
上記温度Ｔ1 、Ｔ3 および温度Ｔ2 の変化率は、制御装置１６内のメモリに記憶されている。
【００５１】
実験例１
長さが２４００ｍｍ、直径が２５０ｍｍ、重量が４０ｋｇの光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８についてガラス化温度制御を試みた。ガラス化処理時間は、８〜１０時間であった。ガラス化処理終了後の光ファイバ母材８０は、直径が７０〜８０ｍｍであり、一方向に延伸した略円柱形状をしており、外径差は少なく、透明ガラス化されない部分は発生しなかった。もちろん、支持棒５４から光ファイバ母材５０が落下することもなかった。
この光ファイバ母材８０をシングルモード光ファイバに線引きした結果、非円率が０．３％以下であった。
【００５２】
ガラス化移動速度制御
図７は横軸に光ファイバ母材５０の位置、縦軸に下降（移動）速度をとった位置・移動速度特性図である。
この場合、電気ヒータ１２４における加熱温度は一定であり、ガス供給部１８から炉心管１２２内に供給されるガラス化ガス、たとえば、Ｈｅの流量は一定である。
図７に図解した下降（移動）速度Ｓ1 、Ｓ2 およびＳ2 の関係を式２に示す。
【００５３】
【数２】
Ｓ1 ＜Ｓ2 ≦Ｓ3                                         …（２）
【００５４】
図７の位置・移動速度特性は、光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８をガラス化するときは下降速度Ｓ1 、たとえば、１５０ｍｍ／ｈと低い速度で時間をかけて下降させてガラス化領域におけるガラス化時間を長くし、上端部７４の多孔質スート体５８をガラス化するときは下降速度Ｓ3 、たとえば、３００ｍｍ／ｈと速い速度で電気ヒータ１２４部分を短時間で下降させてガラス化時間を短くし、中間部７０の多孔質スート体５８をガラス化するときは、低い速度Ｓ1 から高い速度Ｓ3 に向かって単調に、かつ、ガラス化領域に対する中間部７０のガラス化位置に応じて移動速度を上昇させていくことを意味している。このように移動速度制御すれば、上述したガラス化温度制御と同様に、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べた問題の発生が防止できる。
【００５５】
移動速度Ｓ1 、Ｓ3 の値および移動速度Ｓ2 の変化率は、光ファイバ母材５０の寸法（外径、長さ、重量）、ガラス化温度、供給ガラス化ガスの種類と量などに応じて異なるが、式２で規定される移動速度条件で光ファイバ母材５０の多孔質スート体５８のガラス化を行なうことが望ましい。
【００５６】
制御装置１６は、位置センサ３０で検出した位置検出信号の値に応じて、速度センサ２４が検出した速度信号を参照して支持機構駆動部３４を、式２に基づいて制御して電気ヒータ１２４においてガラス化される光ファイバ母材５０の下降速度を制御する。
移動速度Ｓ1 、Ｓ3 の値および移動速度Ｓ2 の変化率は制御装置１６のメモリに記憶されている。
【００５７】
実験例２
移動速度制御によっても上記ガラス化温度制御と同様の結果が得られた。
本発明の実施の形態としては、上述したガラス化温度制御、および移動速度制御を単独で行なうこともできるし、これらを適宜組み合わせて行なうこともできる。
【００５８】
ガラス化温度制御＋供給ガス流量制御
次にガラス化温度制御と供給ガス流量制御とを同時に行う場合について述べる。
図８は横軸に光ファイバ母材５０の位置、縦軸に供給ガス流量、たとえば、Ｈｅガスの流量をとった位置・供給ガス流量特性を示す図である。
この場合、支持機構１４による光ファイバ母材５０の移動速度は一定であるが、ガラス化温度制御を、たとえば、図６を参照して述べた上述した方法で行いながら、供給ガス流量、たとえば、Ｈｅガスの流量をも制御した。
図８に図解した供給ガス流量の関係を下記式３に示す。
【００５９】
【数３】
Ｖ1 ＞Ｖ2 ≧Ｖ3                                       …（３）
【００６０】
図８の位置・供給ガス流量特性は、光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８をガラス化するときはガス流量Ｖ1 、たとえば、１２０ＳＬＭと大きなガス流量を供給し、上端部７４の多孔質スート体５８をガラス化するときはガス流量Ｖ3 、たとえば、２０ＳＬＭと少ないガス流量を供給し、中間部７０の多孔質スート体５８をガラス化するときは、ガス流量Ｖ1 とガス流量Ｖ3 との間のガス流量Ｖ2 をガラス化炉１２内のガラス化領域に供給することを意味している。
【００６１】
下端部７２では、たとえば、図６を参照して上述したように高温Ｔ1 でガラス化処理をしているため、多孔質スート体５８の表面が焼結されやすくなっており、焼結されている多孔質スート体５８（図４（Ｂ）、ガラス化クラッド部分５９）の表面を冷却して焼結速度を遅くするために、ガス流量を多くする。
上端部７４は、たとえば、図６を参照して上述したように低温Ｔ3 のガラス化処理であるので多孔質スート体５８の表面が焼結されにくいのでガス流量を減らす。上端部７４の多孔質スート体５８のガラス化時にガス流量を減らすことにより、ガラス化クラッド部分５９の内部にヘリウム、塩素ガスおよび不純物が残留することが少なくなり、ガラス化クラッド部分５９の内部に未ガラス化部分ＵＳ（図２（Ａ））が残ってしまうのを防止できる。また、高価なヘリウムなどのガラス化ガスの供給量が低減できるので、最終製品としての光ファイバの製造価格が低減できる。
【００６２】
ガス流量Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 の値は、ガスの種類、光ファイバ母材５０の移動速度、たとえば、図６例示したガラス化温度、光ファイバ母材５０の寸法（外径、長さ、重量）、その他の条件に応じて異なるが、式３で規定される供給ガス量の条件で光ファイバ母材５０のガラス化を行なうことが望ましい。
【００６３】
制御装置１６は、位置センサ３０で検出した位置検出信号の値に応じて、図６を参照して述べたガラス化温度制御を行いながら同時に、式３にしたがって、ガスフローメータ２０を制御してガス供給部１８から炉心管１２２内に供給されるガス流量の制御を行なう。
ガス流量Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 の値は制御装置１６のメモリに記憶されている。もちろん、図６を参照して述べたガラス化温度制御の条件を上述したように、制御装置１６のメモリに記憶されている。
【００６４】
実験例３
上述したガラス化温度制御に加えて、ガラス化温度制御と供給ガス量の制御とを同時に行うことにより、ガラス化クラッド部分５９（図４（Ｂ））内に未ガラス化部分ＵＳ（図２（Ａ））の発生が防止しながら、上述したガラス化温度制御による効果も奏することができた。
【００６７】
ガス供給制御＋移動速度制御
たとえば、図８を参照して述べた供給ガスを変化させるガス供給制御（ただし、ガラス化温度制御は行わない）と、たとえば、図７を参照して述べた移動速度制御を同時に行なうと、ガラス化クラッド部分５９の内部に未ガラス化部分ＵＳの発生を防止しながら、移動速度制御による効果を奏することができる。
【００６８】
ガラス化温度制御＋移動速度制御
たとえば、図６を参照して述べたガラス化温度制御と、図７を参照して述べた移動速度制御を組み合わせると、光ファイバ母材５０の下端部７２の多孔質スート体５８はゆっくりと高温でガラス化し、上端部７４の多孔質スート体５８をすばやく低温でガラス化することができる。その結果、図２（Ａ）、（Ｂ）を参照して述べた不利益を克服できる。
【００６９】
ガス供給制御＋ガラス化温度制御＋移動速度制御
たとえば、図８を参照して述べた供給ガスを変化させるガス供給制御と、たとえば、図６を参照して述べたガラス化温度制御と、たとえば、図７を参照して述べた移動速度制御とを組み合わせると、上述した効果の全てを達成できる。
【００７０】
第１実施の形態によれば、長さが１０００ｍｍ以上で、直径が２００ｍｍ以上あり、例えば重量が４０ｋｇ以上の大きなサイズの光ファイバ母材５０について、大きな外径差を起こさずガラス化処理を行うことができた。その結果、シングルモード光ファイバの非円率が０．３％以下に低減できた。
【００７１】
第１実施の形態によれば、ガラス化により支持棒５４から光ファイバ母材の落下は起きない。
【００７２】
第１実施の形態によれば、ガス供給部１８から供給するガラス化ガス、たとえば、高価なＨｅガスの供給量を低減することができた。その結果、光ファイバ母材の製造価格、ひいては、最終製品としてのシングルモード光ファイバの製造価格を低減させることができた。
【００７３】
第２実施形態
第２実施形態は、第１実施の形態のように光ファイバ母材５０の多孔質スート５８の脱水処理および焼結処理を同じガラス化装置内で１段階で行なうのではなく、図９に図解したように、脱水処理と焼結処理を別々に２段階に分けて行う。脱水処理は、たとえば、１１５０〜１２００℃の一定温度で行う。その後、焼結処理として、第１実施形態として述べたガラス化装置１０を用い、脱水された光ファイバ母材５０の多孔質スート５８について下端部７２から上端部７４に向かって、第１実施の形態と同様、ガラス化温度、移動速度、ガス供給量の少なくともいずれかを順次変更しながら行なう。
【００７４】
第２実施の形態も、第１実施形態と同様に、寸法の大きな光ファイバ母材について、大きな外径差を起こさず、光ファイバ母材の落下を起こさず、未ガラス化部分を発生させず、ガラス化処理を行うことができた。
【００７５】
第２実施の形態は、脱水処理と焼結処理とを分離することにより、光ファイバ母材から線引きして得られる光ファイバは、光ファイバ母材５０に含有する水分が十分に低減されており、伝送損失、たとえば、１．３８μｍ帯での伝送損失が小さいという利点がある。
【００７６】
上述した実施の形態においては、光ファイバとしてシングルモード光ファイバに用いる光ファイバ母材について述べたが、本発明はシングルモード光ファイバに用いる光ファイバ母材に限定されず、波長分割伝送などに使用する多層構造の分散補償光ファイバ、偏波面保存光ファイバなど、多孔質スート体を有する光ファイバ母材を透明ガラス化する種々の場合に適用できる。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、寸法の大きな光ファイバ母材についても、大きな外径差を起こさず、多孔質スート体を均一にガラス化処理を行うことができる。
その結果、本発明によれば非円率が小さな光ファイバを製造できる。
【００７８】
本発明によれば、供給するガラス化ガスの供給量を低減できる。その結果、本発明によれば、光ファイバ母材の製造価格、ひいては、光ファイバの製造価格を低減させることができる。
【００７９】
本発明のガラス化に際しては、既存のガラス化装置を用い、ガラス化温度制御、光ファイバ母材と加熱手段との相対移動速度の制御のいずれかを、制御装置で行なえばよいので、設備費用が格段に増大しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はシングルモード光ファイバを製造する工程を図解した工程図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）はガラス化処理が不具合になった例を示す光ファイバ母材の形状を示す図である。
【図３】図３（Ａ）はコア部分のガラスロッドの外周にクラッド部分の多孔質スート体を合成した光ファイバ母材の長手方向に沿った断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に図示した光ファイバ母材の半径方向の断面図である。
【図４】図４（Ａ）は図３（Ａ）に図解した光ファイバ母材をガラス化のためつり下げた状態を示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の光ファイバ母材の多孔質スート体を透明ガラス化した後の形状を示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態のガラス化装置の構成図である。
【図６】図６は光ファイバ母材のガラス化位置とガラス化温度との関係を図解したグラフである。
【図７】図６は光ファイバ母材のガラス化位置と、ガラス化領域と光ファイバ母材の移動速度との関係を図解したグラフである。
【図８】図８は光ファイバ母材のガラス化位置と供給ガスの量との関係を図解したグラフである。
【図９】図９は本発明の第２実施の形態として、図１におけるステップ５の処理を脱水処理と焼結処理とを分離して行なう工程を示す図である。
【符号の説明】
１０・・ガラス化装置
１２・・ガラス化炉
１２２・・炉心管
１２２ａ・・ガス供給口、１２２ｂ・・上部導入部
１２２ｃ・・ガス排出口、１２２ｄ・・中間円筒部
１２４・・電気ヒータ
１４・・支持機構、１６・・制御装置
１８・・ガス供給部、２０・・ガスフローメータ
２２・・温度センサ、２４・・速度センサ、３０・・位置センサ
２６・・電気ヒータ駆動部、３４・・支持機構駆動部
５０・・光ファイバ母材
５２・・ガラス化されたコア部分、５４・・支持棒
５８・・クラッド部分の多孔質スート体
５９・・ガラス化クラッド部分
７０・・中間部、７２・・下端部、７４・・上端部
８０・・ガラス化された光ファイバ母材
【図１】
0003895644.tif 000002
【図２】
0003895644.tif 000003
【図３】
0003895644.tif 000004
【図４】
0003895644.tif 000005
【図５】
0003895644.tif 000006
【図６】
0003895644.tif 000007
【図７】
0003895644.tif 000008
【図８】
0003895644.tif 000009
【図９】
0003895644.tif 000010