(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部またはコア部とクラッド部の一部とを有するガラス母材を作製し、このガラス母材を延伸してガラスロッドとした後、このガラスロッドの外周上に残部のクラッド部を付与することにより光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラス母材を延伸するに際し、該ガラス母材の屈折率分布を長手方向に異なる複数の位置において測定し、これらの測定値から、前記残部のクラッド部の所要量を算出し、この算出値を基に、前記残部のクラッド部の所要量が長手方向で一定になるように、前記ガラス母材を延伸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】
延伸後のガラスロッドの長手方向の各位置における外径の偏差は、該ガラスロッドの平均径の−１０〜＋１０％の範囲内であ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】
前記残部のクラッド部の所要量は、目標とする光ファイバ母材の所定の光学特性の長手方向の変動が最小になるようなものとして算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア部とクラッド部とからなる光ファイバ母材の製造方法に関し、該光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバの特性変動を抑制し、製造工程の歩留りを向上させるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来実施されている光ファイバの製造方法の一つとして、以下に示すようなものがある。
まず、ＶＡＤ法やＣＶＤ法などにより石英ガラス微粒子からなるスート堆積体を作り、これを焼結して透明化することによりガラス母材を製造する。このガラス母材は、コア部のみからなるもの、もしくは、コア部の周囲にクラッド部の一部が形成されているものである。そして、このガラス母材を所定の外径まで延伸してガラスロッドとした後、このガラスロッドの外周上に、外付け法（ＯＶＤ法）やロッドインチューブ法などにより、残部のクラッド部を形成して光ファイバ母材とする。次いで、この光ファイバ母材を線引きし、紡糸することによって、光ファイバを得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来法において、ガラス母材の屈折率分布には、長手方向の変動が生じることがある。このため、このガラス母材から得られた光ファイバ母材および光ファイバには、長手方向の特性変動が発生することがある。
光ファイバの長手方向の特性変動は、通常のシングルモード光ファイバでは、特性変動の許容幅が大きいため、実用上支障にならなかった。しかし、分散シフト光ファイバのように、長手方向の特性変動の許容幅が狭い種類の光ファイバでは、特性変動が大きいと、光ファイバの長手方向の一部が特性不良となり、歩留りが低下することがある。
【０００４】
従って、本発明の課題は、光ファイバ母材の製造工程の歩留りを向上し、長手方向の特性変動が小さい光ファイバ母材を製造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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、コア部またはコア部とクラッド部の一部とを有するガラス母材を作製し、このガラス母材を延伸してガラスロッドとした後、このガラスロッドの外周上に残部のクラッド部を付与することによって光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材の製造方法において、
ガラス母材を延伸するに際し、該ガラス母材の屈折率分布を長手方向に異なる複数の位置において測定し、これらの測定値から、前記残部のクラッド部の所要量を算出し、この算出値を基に、前記残部のクラッド部の所要量が長手方向で一定になるように、ガラス母材を延伸することによって解決される。
これにより、付与すべき残部のクラッド部の所要量が、ガラスロッドの長手方向において一定になるので、残部のクラッド部を過不足なく付与することが容易になり、長手方向の特性変動が極めて小さい光ファイバ母材を高い歩留りにて製造することができる。
【０００６】
延伸後のガラスロッドの長手方向の各位置における外径の偏差は、該ガラスロッドの平均径の−１０〜＋１０％とすることが好ましい。この範囲内であれば、該ガラスロッド上に、残部のクラッド部を均一な厚さで付与することが一層容易である。
また、前記残部のクラッド部の所要量は、目標とする光ファイバ母材の所定の光学特性の長手方向の変動が最小になるようなものとして算出することが好ましい。これにより、光学特性のバラツキが小さい光ファイバ母材を生産性よく製造することができる、
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
本実施の形態の光ファイバ母材の製造方法において、コア部またはコア部とクラッド部の一部とを有するガラス母材を製造する方法としては、特に制限されるものではなく、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの従来知られている方法のいずれにも適用できる。また、目的とする光ファイバの種類も特に制限されないが、特に、長手方向の特性変動の許容幅が狭い光ファイバを製造する場合に好適である。このような光ファイバとしては、分散シフト光ファイバ、分散補償光ファイバなどが例示される。
【０００８】
従来の光ファイバ母材の製造方法においては、ガラス母材を所定の外径に延伸してガラスロッドとし、このガラスロッドの外周上に、残部のクラッド部を形成することにより、光ファイバ母材としている。この際、ガラス母材の延伸は、一般に、延伸後のガラスロッドの長手方向の外径変動が小さくなるように行われている。そして、このガラスロッドの上にできるだけ均一な厚さで、残部のクラッド部を付与しているようにしている。
【０００９】
しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、ガラスロッドの外径変動を小さくし、このガラスロッドの上に均一に残部のクラッド部を付与するだけでは、該ガラスロッドの屈折率分布の長手方向の変動のため、必ずしも特性変動の小さい光ファイバ母材を得ることができないことが分かった。この場合、特性変動の小さい光ファイバ母材を得るためには、例えば、屈折率分布の変動に応じて、残部のクラッド部を付与する厚さを長手方向で変化させる方法が考えられる。しかし、残部のクラッド部を付与する厚さを変化させることは、一般に難しく、製造コストが増大するおそれがある。
【００１０】
本実施の形態においては、ガラス母材を延伸するに際し、まず、該ガラス母材の屈折率分布を長手方向に異なる複数の位置において測定する。そして、これらの測定値から、最終的に光ファイバ母材としたとき、波長分散やカットオフ波長など、所定の光学特性の変動が小さくなるような残部のクラッド部の所要量を算出する。さらに、この算出値を基に、残部のクラッド部の所要量が長手方向で一定になるように、目標となる延伸径を算出して、この目標どおりにガラス母材を延伸する。具体的には、例えば、ガラス母材の屈折率分布の長手方向の変動があった場合、この変動に応じて、延伸後のガラスロッドの外径を、長手方向で変化させるようにする。
【００１１】
これにより、ガラス母材において、残部のクラッド部の所要量に長手方向の変動があったとしても、上述のように延伸することにより、延伸後のガラスロッドにおいては、残部のクラッド部の所要量が長手方向で略一定になる。従って、残部のクラッド部の付与が容易になり、光ファイバ母材を製造する歩留まりおよび生産性が向上する。
【００１２】
前記ガラス母材の屈折率分布の測定は、該ガラス母材の屈折率分布の長手方向の変動を詳しく知るため、長手方向に異なる複数の位置で測定される。
ガラス母材の屈折率分布は、プリフォームアナライザを用いた光学的方法、Ｘ線解析を用いる方法など、公知の適切な方法を用いて測定される。
光学的方法としては、例えば、平行光線もしくは細いレーザ光線をガラス母材の側方から照射し、屈折して透過した光の測定器への入射角から屈折率分布を測定する方法が挙げられる。また、Ｘ線解析を用いる方法としては、例えば、ガラス母材にＸ線を照射し、これにより放出されるゲルマニウムの特性Ｘ線の強度からゲルマニウムのドープ量を測定し、それから屈折率分布を求める方法が挙げられる。
【００１３】
次いで、前記ガラス母材の屈折率分布の測定値から、残部のクラッド部の所要量を算出する。
前記残部のクラッド部の所要量は、簡便には目的とする光ファイバ母材においてコア部／クラッド部の外径比が長手方向で一定になるように決定してもよく、また、目的とする光ファイバ母材にマクスウェル方程式を適用し、該光ファイバ母材から得られる光ファイバにおいて、波長分散やカットオフ波長等の特性に関する長手方向の変動が最小になるように解析することによって決定してもよい。
【００１４】
さらに、このようにして得られた残部のクラッド部の所要量の算出値を基に、延伸後のガラスロッドの長手方向の各位置において、目標となるガラスロッドの外径を算出する。具体的には、例えば、ガラス母材について算出した残部のクラッド部の所要量から、望ましいコア部／クラッド部の外径比を算出し、残部のクラッド部の所要量が多い位置は、延伸径を細くし、残部のクラッド部の所要量が少ない部位は、延伸径を太くするようにして、延伸径を長手方向の各位置において算出することができる。
【００１５】
さらに、ガラス母材を、残部のクラッド部の所要量が長手方向に一定になるように、前記目標値に基づいて、延伸する。
ガラス母材を延伸する方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、以下に示す方法を用いることができる。
【００１６】
第１の方法としては、図１に示すように、ガラス母材１の一端を固定チャック２を介してガラス旋盤３に取り付け、他端を移動チャック４に把持させて、該ガラス母材１を酸水素火炎、プラズマ火炎などの火炎バーナ５により加熱しながら、移動チャック４を移動させて延伸する方法が挙げられる。
この場合、移動チャック４や火炎バーナ５の移動速度を適宜制御することによって、ガラスロッドの外径を制御することができる。
【００１７】
また、第２の方法としては、図２に示すように、カーボンヒータや誘導加熱炉などの加熱炉１０を用い、この加熱炉１０内にガラス母材１を一端から所定の速度で挿入して加熱しながら、ガラス母材１の先端部を移動チャック１１により引っ張って延伸する方法が挙げられる。さらに、ガラス母材１の延伸部１２をローラやキャタピラ１３等により挟み込み、前記キャタピラ１３等を回転させることにより前記延伸部１２を下方に押し出すようにしてもよい。
この場合、ガラス母材１を加熱炉に進入させる速度、移動チャック１１の移動速度、加熱炉１０の加熱温度などの条件を変化することによってガラスロッドの外径を制御することができる。
【００１８】
延伸により得られるガラスロッドは、必ずしも外径が長手方向で一定になっている必要はない。最終的に得られる光ファイバ母材の光学特性の変動が極めて小さくなる限り、例えば、ガラスロッド中のドーパント濃度や屈折率分布の変動に応じて、一定限度内の外径変動が生じていてもよい。
しかし、ガラスロッドの長手方向の各位置における外径の偏差（その位置の外径と平均外径との差）が、該ガラスロッドの平均外径の±１０％を超える位置があると、残部のクラッド部を形成する際、ＯＶＤ法では、ガラス微粒子の堆積が不均一になるおそれがあり、ロッドインチューブ法では、ガラスロッドと、残部のクラッド部となる石英管との間の間隙をつぶしてコラプスさせるときに、気泡が生じるおそれがある。このため、前記ガラスロッドの外径の偏差は、−１０〜＋１０％の範囲内とすることが好ましい。
【００１９】
次いで、ガラスロッドの外周上に、残部のクラッド部を形成する。これには、従来用いられる外付け法（ＯＶＤ法）やロッドインチューブ法（ＲＩＴ法）などの公知の方法を用いることができる。
周知の通り、ＯＶＤ法は、バーナによりガラス微粒子を合成し、このガラス微粒子をガラスロッド上に堆積させることにより、残部のクラッド部を形成する方法である。また、ＲＩＴ法は、残部のクラッド部となる石英ガラス管をガラスロッドに被せたのち加熱して、石英ガラス管の内壁とガラスロッドの側面との間の隙間をつぶして一体化（コラプス）することにより、光ファイバ母材を得る方法である。
【００２０】
いずれの方法においても、本実施の形態によれば、残部のクラッド部の所要量が、ガラスロッドの長手方向でほぼ一定になっているので、残部のクラッド部を過不足なく付与することが容易である。従って、設計どおりの光ファイバ母材を製造することが容易になり、長手方向の特性変動が極めて小さい光ファイバを製造することができる。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態の具体例について説明する。
この実施例は、本発明を、分散シフト光ファイバ用光ファイバ母材の製造に適用するものである。
まず、コア部および一部のクラッド部を有する長さ１ｍ、直径１０１ｍｍのガラス母材を作製し、このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザによって測定した。そして、波長分散の長手方向の変動が最小になるように、残部のクラッド部の所要量を算出した。
図３は、前記残部のクラッド部の所要量の長手方向の変動を、該所要量の平均値からの偏差として表したグラフである。この図により、残部のクラッド部の所要量は、ガラス母材の長手方向に大きく変動していることが分かる。
【００２２】
次いで、残部のクラッド部の所要量が、長手方向に均一に８０ｍｍとなるように、延伸後のガラスロッドの目標外径を推定した。その結果を図４に示す。
図４のガラスロッドの目標外径に基づいて、実際にガラス母材の延伸を行った。得られたガラスロッドの外径の測定値の長手方向の変動を図５に示す。
【００２３】
さらに、このガラスロッドの外周上に残部のクラッド部を付与することにより光ファイバ母材を得た。さらに、この光ファイバ母材の線引きにより分散シフト光ファイバを製造した。
得られた分散シフト光ファイバの波長分散の長手方向の変動を図６に示す。図６から明らかなように、本発明を適用することによって、波長分散の変動が極めて少ない分散シフト光ファイバを得ることができた。
【００２４】
図７は、比較例として、従来の製法を用いて製造された分散シフト光ファイバの波長分散の長手方向の変動の一例を示すグラフである。従来の製法により得られた分散シフト光ファイバは、波長分散の長手方向の変動が大きく、規格に適合する範囲を逸脱する区間があった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ母材の製造方法によれば、光ファイバの長手方向の特性変動を抑制し、優れた特性をもつ光ファイバを高い歩留りで容易に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ガラス母材を延伸する方法の一例を説明する概略図である。
【図２】  ガラス母材を延伸する方法の他の例を説明する概略図である。
【図３】  ガラス母材の屈折率分布から推定した残部のクラッド部の所要量の長手方向の変動の一例を示すグラフである。
【図４】  ガラスロッドの目標外径の一例を示すグラフである。
【図５】  延伸後のガラスロッドの外径の測定値の一例を示すグラフである。
【図６】  本発明の光ファイバ母材の製造方法を用いて製造された分散シフト光ファイバの波長分散の長手方向の変動の一例を示すグラフである。
【図７】  従来の製法を用いて製造された分散シフト光ファイバの波長分散の長手方向の変動の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ガラス母材。
【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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【図７】
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