(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ母材用石英ガラス管中に光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入し、加熱して溶着一体化する縦型ロッドインチューブ装置を用いる光ファイバ用母材の製造に使用する石英ガラス管において、前記石英ガラス管が光ファイバ母材用石英ガラス管または該光ファイバ母材用石英ガラス管に接続する補助石英ガラス管であって、その上部保持側の端部近傍の外表面に研削加工で形成したテーパー付溝が設けられていることを特徴とする石英ガラス管。
【請求項２】
テーパーが石英ガラス管の保持側の端部側に向かって溝の径が拡大するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の石英ガラス管。
【請求項３】
テーパー角度が３０〜６０°の範囲であることを特徴とする請求項２記載の石英ガラス管。
【請求項４】
石英ガラス管の保持側の端面が鏡面処理されていることを特徴とする請求項１ないし3のいずれか1記載の石英ガラス管。
【請求項５】
光ファイバ母材用石英ガラス管中に光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入し、加熱して溶着一体化する縦型ロッドインチューブ装置を用いる光ファイバ用母材の製造方法において、前記石英ガラス管が光ファイバ母材用石英ガラス管または該光ファイバ母材用石英ガラス管に接続する補助石英ガラス管であって、その上部保持側の端部近傍の外表面に研削加工で形成したテーパー付溝が設けられ、その溝のテーパー部に縦型ロッドインチューブ装置の保持具のテーパー部が面接触で篏合し固定されることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
石英ガラス管の保持側の端面が鏡面処理され、その端面と減圧装置端部とを耐熱性シートを介して接続することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、テーパー付き溝を有する石英ガラス管及びそれを用いた光ファイバ用母材の製造方法、さらに詳しくは光ファイバ母材用石英ガラス管に光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入し、加熱して溶着一体化する光ファイバ用母材の製造において使用する母材用石英ガラス管またはそれに接続する補助石英ガラス管の保持側の端部近傍にテーパー付き溝が設けられている石英ガラス管及び該石英ガラス管を使用する光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ特にシングルモ−ド用光ファイバの実用化に伴い大量の光ファイバが利用されるようになってきたが、光ファイバが長距離幹線から一般加入者系へとその利用範囲を拡大するに従い更に大量の光ファイバが必要となることが予測される。かかる利用範囲の拡大には光ファイバの量産化、低コスト化が不可欠であるが、それには大型、長尺の光ファイバ用母材を作成し、それを線引きするのが最も簡便な方法である。かかる大型化、長尺化した光ファイバ用母材が特開平７−１０９１３６号公報等で提案されている。前記公報記載の大型の光ファイバ用母材は、光ファイバ母材用石英ガラス管に光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入し、加熱して溶着一体化するいわゆるロッドインチューブ法で製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記ロッドインチューブ法にあっては、光ファイバ母材用石英ガラス管と加熱熱源等の各円中心を正確に合わせ、光ファイバ用母材の楕円やコアの楕円、更には母材とコアとの円中心のズレを防ぐとともに、光ファイバ母材用石英ガラス管と引き出し側の光ファイバ用母材の円中心を合わせ光ファイバ母材の曲がりをなくすことが必要である。さらに、光ファイバを低コストで製造するため高価な光ファイバ母材用石英ガラス管をできるだけ無駄なく使用することも要請される。前記円中心合わせには大型で重量のある石英ガラス管を正確に保持することが重要であるが、従来のロッドインチューブ法で使用する保持治具は、例えば特開平７−１９６３３２号公報、特開平８−２７７１３８号公報等にみられるように光ファイバ母材用石英ガラス管またはそれに接続する補助石英ガラス管を挟んで固定するチャックが一般的で、大型化し、重量の増した光ファイバ母材用石英ガラス管を保持するにはチャック自体を大型化する上に、チャックと石英ガラス管との間の摩擦力を増大しなければならない。この摩擦力の増大には、例えば接触部の材質を摩擦抵抗の大きな材質に変更する、接触面積を拡大する、チャックでの押付け圧力を増大する等が考えられるが、材質の変更は耐熱性を考慮するとさほど摩擦抵抗を大きくすることができず、また、接触面積の拡大にも限界があり、さらに押付け圧力の増大は部分的な圧縮応力の増大となり石英ガラス管を破壊することがある等、いずれも十分な摩擦力の増大が望めなかった。そのためチャックを必要以上に大型化しその製作費用が高いものになっていた。その一方、前記のとおり低コスト化には光ファイバ母材用石英ガラス管をできるだけ有効に使用することが肝要である。しかしながら、従来のロッドインチューブ法では、石英ガラス管とコアガラスロッドとをその間隙を減圧状態にしながら加熱し溶着一体化するので、該石英ガラス管と減圧装置との接続部の気密性維持のためＯリングが使用されていた。このＯリングはゴム等で作成されているところから耐熱性が低く、石英ガラス管の溶着部分とＯリングとの接続部分との距離が短くなるとＯリングの耐熱限界を超えてしまうため、光ファイバ母材用石英ガラス管の有効利用長が短くなる、或は補助石英ガラス管を使用して該母材用石英ガラス管の有効利用長を確保しようとする場合においては、該補助石英ガラス管の長さを大幅に長くする必要があった。
【０００４】
こうした現状に鑑みて、本発明者等は鋭意研究を続けた結果、外周側に向って径が大きくなるテーパー付き溝を石英ガラス管の保持側の端部近傍に設け、その溝に保持具を篏合するに当り、溝のテーパー部と保持治具のテーパー部とを面接触で合わせることで、大型の石英ガラス管であっても正確に、かつ安定に保持できることを見出した。さらに、前記テーパー付き溝を設けた石英ガラス管の保持側の端面を鏡面処理し、その端面と減圧装置端部とを耐熱性シール材を介して接続することで、高温においても気密性が維持され、母材用石英ガラス管の有効利用長を長くすることができる、或は補助石英ガラス管を使用する場合においては該補助石英ガラス管を短いものにすることができることをも見出して、本発明を完成したものである。すなわち、
【０００５】
本発明は、光ファイバ用母材の製造方法において、正確に、かつ安定に保持できる光ファイバ母材用石英ガラス管またはそれに接続する補助石英ガラス管を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、光ファイバ母材用石英ガラス管の有効利用長を長くでき、或は補助石英ガラス管を短くでき、低コスト化に好適な光ファイバ用母材の製造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】
上記目的を達成する本発明は、テーパー付き溝を有する、光ファイバ母材用石英ガラス管または該光ファイバ母材用石英ガラス管に接続する補助石英ガラス管であって、それらの保持側の端部近傍にテーパー付き溝が設けられていることを特徴とする石英ガラス管及びそれを用いる光ファイバ用母材の製造方法に係る。
【０００８】
上記母材用石英ガラス管は、高純度の四塩化珪素、有機珪素化合物等のシロキサン化合物を酸水素火炎中で火炎加水分解して生成したシリカガラス微粒子を堆積して多孔質スート体（以下シリカガラス微粒子からなる多孔質スート体を「多孔質スート体」という）を形成し、それを脱水処理したのち、透明ガラス化したのち、得られた石英ガラスインゴットを機械的研削等で管に成型すること等により製造される。また、この母材用石英ガラス管に接続する補助石英ガラス管はいわゆるダミー管と呼ばれるものであって、前記母材用石英ガラス管より不純物や気泡等を多く含有し、低廉な石英ガラス管である。ダミー管という名称は引出側に接続される石英ガラス管にも付されるが、それと区別するため本発明においては保持側のダミー管を「補助石英ガラス管」という。
【０００９】
本発明の補助石英ガラス管または母材用石英ガラス管の保持側の端部近傍には、テーパー付き溝が設けられており、正確に、かつ安定にロッドインチューブ装置の送り機構に保持される。前記テーパーは、溝の径が次第に拡大されていくように角度を付けて形成されている。好ましくは石英ガラス管の加工や保持治具の作成などから、図１に示すように保持側の端部側に向って径が拡大するように溝が設けられているのがよい。溝の径が次第に拡大していくようにテーパーが形成されていることによって、溝のテーパー部と保持治具のテーパー部とを、より広い面積で面接触させることができ、石英ガラス管を正確に固定し確実に保持することができる。前記テーパー角度は３０〜６０°の範囲がよく、テーパー角度が前記範囲を逸脱すると、保持治具との面接触が十分でなくなり重量保持に支障をきたしたり、正確に円中心を合わせることが困難となる。この固定により、石英ガラス管と加熱源との円中心合せや光ファイバ母材用石英ガラス管と引き出し側の光ファイバ用母材との円中心合せが正確になり、光ファイバ用母材の楕円やコアの楕円、更にはコアの母材とコアとの円中心のズレが防げ、また光ファイバ母材の曲がりをなくすことができる。本発明でいう石英ガラス管の保持側の端部近傍とは石英ガラス管の端面の近くであって、石英ガラス管を保持したとき石英ガラス管の重量に充分に耐える範囲をいう。
【００１０】
上記テーパー付き溝の下部には補助溝を設けることができる。この補助溝に補助保持具を掛けることで、テーパー付き溝での破壊が起きても石英ガラス管は落下することがなく事故等を防止できる。こうしたテーパー付き溝や補助溝は、円筒研削機等を用いて研削することで形成される。また、石英ガラス管の保持側端面を鏡面処理すると、シール性が向上するので好ましい。前記石英ガラス管の端面と減圧装置端部との間に耐熱性シール材を介在させて減圧装置と接続することで、高温下でも気密性が維持され、光ファイバ母材用石英ガラス管の有効利用長を長くすることができる、或は補助石英ガラス管を短いものにすることができる。前記耐熱性シール材としては、例えばカーボンシート、カーボン繊維、金属、二酸化珪素等のセラミックス、セラミックスファイバー、石英等の高珪酸質グラスファイバー、またはそれらに他の材料を組み合わせた複合材など、ある程度の強度に加えて適度の弾性を有することによりシール材として好適な性質を備えるものならばとくに限定されず、工業的に通常使用されているものが用いられる。前記鏡面処理は研磨加工によってもよく、耐熱性シール材の材質または減圧度に応じて低い精度の鏡面処理であっても十分実用に耐える気密性を確保することができる。というのも、本発明によれば石英ガラス管及び減圧装置端部と耐熱性シール材との接触面積を広く採ることができるため、Ｏリングのような狭い接触面積の場合よりも気密性に優れているからである。
【００１１】
一方、光ファイバ用コアガラスロッドとしては、光の伝送部であって、光学的コア部となる石英ガラスロッドまたはその周囲に光学的クラッド部が形成された石英ガラスロッドが挙げられる。すなわち、本発明にあっては「コアガラスロッド」とは、コアロッドとクラッド付きコアロッドとを総称する。クラッド部を有さないコアロッドは、公知のＶＡＤ法やＯＶＤ法等により作成することができ、また、クラッド付きコアロッドを作成する手段としては、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等によりコア部とクラッド部を一度に作成する方法や、コアロッドに石英ガラス管をジャケットする方法、コアロッドの周囲にＯＶＤ法等によりクラッド部を形成する方法、さらにこれらの方法の組み合わせ等が挙げられる。
【００１２】
上記テーパー付き溝を設けた石英ガラス管及び光ファイバ母材用コアガラスロッドを用いる光ファイバ用母材の製造方法の１態様を以下に示す。すなわち、図１に示すように石英ガラス管１にテーパー付きの溝８を設け、そこに保持治具３を篏合し、溝のテーパー部と保持治具のテーパー部とを面接触させる。その一方、石英ガラス管１の保持部端面を鏡面処理し、気密性保持のため耐熱性シート６を介して石英ガラス管１と減圧装置端部４のフランジ部７とを締め付けボルト９で固定する。次いで減圧装置端部４に設けた減圧手段への接続部５から吸引して石英ガラス管内を減圧状態にし、加熱炉で石英ガラス管及び母材用コアガラスロッドとを加熱して溶着一体化する。本発明の光ファイバ母材の製造方法にあってはこのように耐熱性シートを介して気密性が維持されるので、母材用石英ガラス管が耐熱性シートの加熱限界近くまで利用でき、有効利用長を長くすることができ、或は補助石英ガラス管を短いものにすることができ、さらには、光ファイバの製造コストを低くできる。本発明の光ファイバ用母材の製造方法で使用する保持治具としては図４に示すテーパー付き溝を挟んで固定する治具や図５に示す２分割でき、各分割片をテーパー付き溝に合わせたのち、締結する治具等が挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施例について述べるがこれによって本発明はなんら限定されるものではない。
【００１４】
【実施例】
実施例１
高純度の四塩化珪素を酸水素火炎中で火炎加水分解してシリカガラス微粒子を生成し、それを基体の周囲に堆積させ、透明ガラス化したのち、機械的研削を行って外径１６０ｍｍ、内径５０ｍｍの光ファイバ母材用石英ガラス管を作成した。この母材用石英ガラス管の上端部付近に円筒研削機でテーパー付き溝を研削し、その上の端面を＃１０００のダイヤモンドペーパーを用いたベルトサンダーで研磨し、鏡面化した。得られた光ファイバ母材用石英ガラス管に外径４６ｍｍの光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入し、縦型ロッドインチューブ装置の送り機構に固定した保持治具で保持した。図１は前記母材用石英ガラス管の保持状態を示す概略縦断面図である。図１において、１は母材用石英ガラス管、２は母材用コアガラスロッド、３は保持治具、４は減圧装置端部、５は減圧手段への接続部、６はカーボンシート、７は減圧装置端部のフランジ部、８はテーパー付き溝、９は締め付けボルトである。前記保持に当たっては、母材用石英ガラス管のテーパー付き溝８に図４に示す保持治具をその切欠き側から嵌め込み、締め付けボルト９で締め固定した。その際、母材用石英ガラス管の端面の鏡面処理面と減圧装置端部のフランジ部７との間には気密性保持のため３ｍｍ厚のカーボンシート６を載置した。固定された前記母材用石英ガラス管と母材用コアガラスロッドとを加熱して延伸しつつ溶着一体化した。得られた光ファイバ用母材はその外径が７５ｍｍであり、曲がり精度が０．２ｍｍ／ｍ、楕円率が０．５％であった。前記楕円率は、光ファイバ用母材を円周方向に回転させながら、断面を連続的に測定し、外径の最大値と最小値を求め、（最大値−最小値）／設計値×１００の計算式で求めた値である。因に、光ファイバ用母材の規格では曲がり精度は１ｍｍ／ｍ以下、楕円率は２％以下である。
【００１５】
上記母材用石英ガラス管とコアガラスロッドとの溶着一体化時のカーボンシートの温度をモニターしたところ、端面のカーボンシートから８０ｃｍを残して溶着一体化した時、使用したカーボンシートの耐熱性限界温度である６５０℃まで上昇し、前記母材用石英ガラス管は保持側端面から８０ｃｍのみを残して有効利用ができた。
【００１６】
比較例１
実施例１において、管状体のフランジ部と光ファイバ母材用石英ガラス管の端面とをシリコンゴム製のＯリングで密封した以外、実施例１と同様にして光ファイバ用母材を製造した。前記Ｏリングの温度をモニターしたところ、Ｏリングの安全温度２５０℃に達するのは、前記母材用石英ガラス管の端部から１９０ｃｍを残して溶着一体化した時であり、その有効利用長は前記母材用石英ガラス管の保持側端面から１９０ｃｍを残したところまでであった。
【００１７】
比較例２
実施例１において、図３にみるようにテーパーなしの溝を設けた光ファイバ用石英ガラス管を用いた以外、実施例１と同様にして光ファイバ用母材を製造した。得られた光ファイバ用母材の曲がり精度は０．８ｍｍ／ｍ、楕円率は２．２％であった。
【００１８】
実施例２
実施例１において図４の保持治具に替えて図５に示す保持治具を用い、また光ファイバ用石英ガラス管に補助石英ガラス管を溶接し、補助石英ガラス管の保持側の端部近傍にテーパー付き溝を、またその下部に補助溝を設けた。前記テーパー付き溝に保持治具を、また補助溝に補助保持具を固定した。この保持状態の概略断面図を図２に示す。図２において、１は母材用石英ガラス管、２は母材用コアガラスロッド、３は保持治具、４は減圧装置端部、５は減圧手段への接続部、６は板状セラミックを鉄製の板材で挟み込んだ複合材、７は減圧装置端部のフランジ部、８はテーパー付き溝、９は締め付けボルト、１０は補助石英ガラス管、１１は補助溝、１２は補助保持具である。前記石英ガラス管と母材用コアガラスロッドとを実施例１と同様に加熱して溶着一体化し光ファイバ用母材を製造した。得られた光ファイバ用母材の曲がり精度は０．１８ｍｍ／ｍ、楕円率は０．５％であった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の石英ガラス管は、その端部にテーパー付き溝が設けられており、そのテーパー部と保持治具のテーパー部とを面接触で篏合することで加熱源等との円中心合わせが正確に、かつ安定に行うことができる。さらに、前記石英ガラス管はその端面が鏡面処理されており、そこに耐熱性シートを載置することで管内の気密性が高温においても保持でき、光ファイバ母材用石英ガラス管の有効利用長を長くすることができ、また補助石英ガラス管を使用する場合において該石英ガラス管を短いものにすることができ、光ファイバの製造コストを低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテーパー付き溝を設けた光ファイバ母材用石英ガラス管を保持治具で固定したときの概略縦断面図である。
【図２】図５の保持治具で石英ガラス管を固定した時の概略縦断面図である。
【図３】テーパーなし溝を有する光ファイバ母材用石英ガラス管を保持治具で固定した時の概略縦断面図である。
【図４】実施例１の保持治具の平面図である。
【図５】実施例２の保持治具の平面図である。
【符号の説明】
１  石英ガラス管
２  光ファイバ母材用コアガラスロッド
３  保持治具
４  減圧装置端部
５  減圧手段への接続部
６  耐熱性シート
７  減圧装置端部のフランジ部
８  テーパー付き溝
９  締め付けボルト
１０  補助石英ガラス管
１１  補助溝
１２  補助保持具
【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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