(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を含浸槽内に配置して前記含浸溶液を含浸する光ファイバ母材の製造方法において、前記含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を前記含浸槽内に縦長状に配置する工程と、前記含浸槽に前記含浸溶液を注入する溶液注入工程とを有し、前記溶液注入工程は、前記含浸槽内に注入する含浸溶液の注入速度を制御することにより前記光ファイバ母材へ前記含浸溶液が含浸する量を制御しつつ前記含浸溶液を注入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】
請求項１に記載の光ファイバ母材の方法であって、前記溶液注入工程は、前記含浸槽に注入されるべき含浸溶液を注入駆動源によって一旦前記含浸槽の最高液面の上方に配置された貯液槽に注入して貯える工程部分と、その後前記貯液層から前記含浸槽に前記含浸溶液を自重によって注入する工程部分とを含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の製造方法であって、前記含浸槽から流出された含浸溶液を前記含浸槽に循環させる含浸溶液循環工程を更に備えていることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を縦長状に配置して前記含浸溶液を含浸する含浸槽を含む光ファイバ母材含浸手段を備えた光ファイバ母材の製造装置において、前記含浸槽内に含浸溶液を注入する溶液注入手段を更に備え、前記溶液注入手段は、前記含浸槽内に注入する含浸溶液の注入速度を制御して前記光ファイバ母材へ前記含浸溶液が含浸する量を制御する含浸量制御部と、前記含浸溶液を前記含浸槽に注入する注入駆動源と、前記含浸量制御部と前記注入駆動源との間で前記含浸槽の最高液面の上方に配置されて前記含浸槽に注入すべき含浸溶液を一旦貯える貯液槽とを含んでいることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光ファイバ母材の製造装置であって、前記溶液注入手段は、前記含浸槽から流出された含浸溶液を前記含浸量制御部を経て前記含浸槽に循環させる循環系統を有す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、スート状の部分を含む光ファイバ母材に光増幅作用を付与するＥｒ、Ｎｄ等の希土類元素、必要に応じて更に光ファイバ母材の光学特性を調整するＡｌ、Ｐ等元素をドープして光ファイバ母材を製造する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、石英棒、石英ガラス管の表面にＶＡＤ法等によって堆積して形成されたスート状の光ファイバ母材にアルコールや水等の溶媒に希土類化合物を溶かして形成された溶液（含浸溶液）を含浸し、その後溶媒を蒸発して希土類元素がドープされた光ファイバ母材を製造することが知られている（例えば、特開平５−３０１７３４号公報参照）。
【０００３】
このように含浸溶液にスート状の光ファイバ母材を浸漬して含浸する１つの方法として図２に示す横型母材固定方式があり、他の方法として図３に示す縦型母材上下動方式がある。
【０００４】
図２の横型母材固定方式で母材１２に含浸溶液１８を含浸する場合には、図２（Ａ）に示すように、母材１２が堆積されている中空の石英ガラス管１４を横長のまま含浸溶液１８内に下降して浸漬し、含浸溶液１８は、図２（Ｂ）に示すように、中空の石英ガラス管１４内を流れるが、母材１２を含浸溶液１８に浸漬すると同時に、含浸溶液１８が急激に母材１２であるスート状の堆積物に浸透するため、堆積物が剥離したり、破壊したりする欠点があった。
【０００５】
また、図３の縦型母材上下動方式で母材１２に含浸溶液１８を含浸する場合には、図３（Ａ）に示すように、作業者６０が手で母材１２を把持して上下動するので、母材を大型化することができないし、作業効率が低い欠点があった。
【０００６】
更に、いずれの方式でも、含浸溶液は、含浸中、静止しているので、時間の経過に伴って溶液の濃度が上下で変動し、母材の全面に亘って均一に含浸することができない欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする１つの課題は、光ファイバ母材である堆積物の剥離や破壊を防止することができ、また母材の全面に亘って均一に溶液を含浸することができ、且つ大型の母材にも容易に含浸することが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。
【０００８】
本発明が解決しようとする他の課題は、光ファイバ母材である堆積物の剥離や破壊を防止することができ、また母材の全面に亘って均一に溶液を含浸することができ、且つ大型の母材にも容易に含浸することができる光ファイバ母材の製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の課題解決手段は、含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を含浸槽内に配置して含浸溶液を含浸する光ファイバ母材の製造方法において、含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を含浸槽内に縦長状に配置する工程と、含浸槽に含浸溶液を注入する溶液注入工程とを有し、この溶液注入工程は、含浸槽内に注入する含浸溶液の注入速度を制御することにより光ファイバ母材へ含浸溶液が含浸する量を制御しつつ含浸溶液を注入することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の第１の課題解決手段において、溶液注入工程は、含浸槽に注入されるべき含浸溶液を注入駆動源によって一旦含浸槽の最高液面の上方に配置された貯液槽に注入して貯える工程部分と、その後この貯液層から含浸槽に含浸溶液を自重で注入する工程部分とを含むのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の第１の課題解決手段において、含浸槽から流出された含浸溶液を含浸槽に循環させる含浸溶液循環工程を更に備えているのが好ましい。
【００１２】
本発明の第２の課題解決手段は、含浸溶液にスート状の部分を含む光ファイバ母材を縦長状に配置して前記含浸溶液を含浸する含浸槽を含む光ファイバ母材含浸手段を備えた光ファイバ母材の製造装置において、含浸槽内に含浸溶液を注入する溶液注入手段を更に備え、この溶液注入手段は、含浸槽内に注入する含浸溶液の注入速度を制御して光ファイバ母材へ含浸溶液が含浸する量を制御する含浸量制御部と、含浸溶液を含浸槽に注入する注入駆動源と、含浸量制御部と注入駆動源との間で含浸槽の最高液面の上方に配置されて含浸槽に注入すべき含浸溶液を一旦貯える貯液槽とを含んでいることを特徴とする光ファイバ母材の製造装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の課題解決手段において、溶液注入手段は、含浸槽から流出された含浸溶液を含浸量制御部を経て含浸槽に循環させる循環系統を有するのが好ましい。
【００１４】
このように、含浸槽内に含浸溶液が制御された注入速度で注入されると、含浸量が制御されて含浸溶液の急激な浸透によって母材である堆積物が剥離したり、破壊したりするのを有効に防止することができる。
【００１５】
また、含浸溶液は、ポンプ等で含浸槽内に注入されるが、含浸溶液は、含浸槽の手前で一旦貯液槽内に貯えられた後、含浸槽内に注入されるので、この貯液層が緩衝作用を有してポンプ等の注入駆動源による含浸溶液の脈動が含浸槽内に波及することがなく、母材の含浸作用を良好な状態で行うことができる。
【００１６】
更に、含浸溶液を循環させると、含浸槽内の含浸溶液の濃度が時間の経過によってばらつきを生ずることがなく、含浸槽全体に亘ってほぼ均一な濃度とすることができ、従って母材の全面に亘って均一に含浸することができる。
【００１７】
含浸槽は、縦方向に高く配置されるので、大きな床面積を必要とすることがなく、装置を小型化することができ、また作業者が手で把持して作業する必要はないので、大型の母材を処理することができ、母材を大型化することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に述べると、図１は、本発明の１つの実施の形態による光ファイバ母材の製造装置１０を系統的に示す。この製造装置１０は、ＭＣＶＤ法により内面にスート状の光ファイバ母材（図示せず）が堆積された石英ガラス管１４を内部に固定する図示しない固定手段を含む含浸槽１６と、この含浸槽１６内に含浸溶液１８を注入する溶液注入手段２０とを備えている。
【００１９】
含浸溶液１８は、既に述べたように、エタノール又はメタノール等の有機溶媒又は水等のその他の溶媒にＥｒＣｌ3、ＹｂＣｌ3、ＮｄＣｌ3等の希土類化合物を溶かして形成された溶液であり、これは、石英ガラス管１４に堆積された光ファイバ母材堆積物に含浸し希土類元素をドープして光ファイバの光増幅機能を向上するためのものである。この含浸溶液１８は、調合部２２で調合され、この調合部２２で調合された含浸溶液１８は、後に述べる溶液供給容器３０に収納される。なお、含浸溶液１８には、希土類化合物の他に、光ファイバの光学特性を調整するための物質として、ＡｌＣｌ3又はその６水和物等が含まれることが多い。
【００２０】
溶液注入手段２０は、含浸溶液１８を強制搬送して含浸槽１６内に注入する注入駆動源としてポンプ２４を含んでいる。ポンプ２４の吸入口側の第１の管路２６は、ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７及び入口側バルブ２８を介して蓋付きの溶液供給容器３０内に開口し、ポンプ２４の吐出口側の第２の管路３２は、出口側バルブ３４を介して含浸量制御部３６に接続されている。
【００２１】
含浸量制御部３６は、開度調整バルブ３８から成り、この開度調整バルブ３８は、含浸槽１６の下方の入口１６ａに接続されている。従って、含浸槽１６内には開度調整バルブ３８で制御された注入速度で含浸溶液１８が含浸槽１６内に注入される。
【００２２】
溶液注入手段２０は、図１に示すように、含浸槽１６の最高液面よりも上方の位置に配置され第２の管路３２の途中に設けられて含浸槽１６に注入されるべき含浸溶液１８を一旦貯える貯液槽４０を含んでいる。この貯液槽４０の上方の入口４０ａは、ポンプ２４の出口側バルブ３４に接続され、下方の出口４０ｂは、含浸量制御部３６に接続されている。この貯液槽４０は、ポンプ２４から送給される含浸溶液１８の脈動が含浸量制御部３６に波及することがないように緩衝する作用を有する。
【００２３】
また、溶液注入手段２０は、含浸槽１６から排出された含浸溶液１８を含浸槽１６に循環させる循環系統４２を有する。この循環系統４２は、含浸槽１６の下方に配置された回収タンク４４と、この回収タンク４４の出口４４ａを吸入管路２６上でその入口側バルブ２８の上流側に接続された回収管路４６とから成っている。なお、回収管路４６にはＯＮ／ＯＦＦバルブ４５が設けられ、このＯＮ／ＯＦＦバルブ４５が開くことによって含浸溶液１８が循環するが、この際、ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７は閉じている。
【００２４】
回収タンク４４は、含浸槽１６の溢流口１６ｂから溢流管路４８を介して含浸溶液１８の溢流を受け入れる溢流入口４４ｂと、含浸槽１６の含浸溶液１８を開度調整バルブ５０を有する排流管路５２を介して排流する含浸溶液１８を受け入れる排流入口４４ｃとを有する。排出タンク５４は、第２の管路３２から分岐して設けられ排出バルブ５６を有する排出管路５８に接続されている。
【００２５】
図示していないが、ポンプ２４の起動、停止、バルブ２８、３４、３８、５０の開度調整、ＯＮ／ＯＦＦバルブ２７、４５の開閉は、作業者が操作盤をボタン操作することによって行われる。なお、これらのバルブは、自動制御することもできる。
【００２６】
次に、本発明の光ファイバ母材の製造方法を図１の装置１０の使用状態とともに述べると、先ず、別途工程で光ファイバ母材のスートが堆積された石英ガラス管１４を含浸槽１６に収納し固定して含浸槽１６を密閉する。調合部２２で調合された含浸溶液１８は、溶液供給容器３０の蓋を開いてこの容器３０に注入され、蓋を閉じて密閉される。
【００２７】
その後、バルブ２７、２８、３４を開いてポンプ２４を起動し、溶液供給容器３０中の含浸溶液１８を第１の管路２６、第２の管路３２の上流側部分を経て貯液槽４０内に貯えられる。この貯液槽４０に貯えられた含浸溶液１８は、自重によって含浸槽１６の入口１６ａ下方から注入され、含浸槽１６の内部に固定されている石英ガラス管１４上の光ファイバ母材堆積物を浸す。この際、含浸溶液１８の注入速度は、開度調整バルブ３８の開度調整によって調整されるので、含浸溶液１８が含浸槽１６に急激に注入されることによって堆積物が剥離したり破壊したりするのを有効に防止することができる。
【００２８】
含浸槽１６の溢流口１６ｂから溢流した含浸溶液１８は、回収タンク４４に回収され、またポンプ２４が引き続いて運転されているので、含浸槽１８から溢流された含浸溶液１８は、循環系統４２を経て再び貯液槽４０内に移送され、含浸槽１６に戻り、この動作が繰り返される。
【００２９】
含浸を終了させるときには、含浸槽１６から含浸溶液１８を排出した後、石英ガラス管１４を取り出す。この場合、含浸槽１６の下部から排流される含浸溶液１８は、開度調整バルブ５０を経て回収タンク４４に受け入れられる。この際、含浸溶液１８の排流速度は、開度調整バルブ５０の開度調整によって調整されるので、含浸溶液１８が含浸槽１６から急激に排出されることによって堆積物が剥離したり破壊したりするのを有効に防止することができる。
【００３０】
１つの注目すべきことは、含浸溶液１８は、ポンプ２４によって含浸槽１６内に注入される前に、一旦貯液槽４０内に貯えられ、その後、含浸槽１６内に注入されるので、この貯液槽４０が緩衝作用を有してポンプ等の注入駆動源による含浸溶液１８の脈動が含浸槽１６内に波及することがないことである。従って、母材の含浸作用を良好な状態で行うことができる。
【００３１】
他の注目すべきことは、含浸溶液１８が含浸槽１６と溶液注入手段２０との間を循環されており、従って含浸槽１６内の含浸溶液１８の濃度が時間の経過によってばらつきを生ずることがなく、含浸槽１６全体に亘ってほぼ均一な濃度とすることができることである。従って、母材の全面に亘って均一に含浸することができる。
【００３２】
上記実施の形態では、含浸処理対象物は、ＭＣＶＤ法により内面にスート状の光ファイバ母材が堆積された石英ガラス管１４であったが、処理対象物は、スート状の部分を含む光ファイバ母材であればよく、例えば、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等で作製された光ファイバ母材であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、上記のように、含浸槽内に含浸溶液を制御された注入速度で注入するので、光ファイバ母材への含浸量が制御されて含浸溶液の急激な浸透によって母材である堆積物が剥離したり、破壊したりするのを有効に防止することができる。
【００３４】
また、含浸溶液は、含浸槽の手前で一旦貯液槽内に貯えられた後、含浸槽内に注入されるので、この貯液槽が緩衝作用を有して注入駆動源による含浸溶液の脈動が含浸槽内に波及することがなく、母材の含浸作用を良好な状態で行うことができる。
【００３５】
更に、含浸槽と溶液注入手段との間で含浸溶液を循環させるので、含浸槽内の含浸溶液の濃度が時間の経過によってばらつきを生ずることがなく、含浸槽全体に亘ってほぼ均一な濃度とすることができ、従って母材の全面に亘って均一に含浸することができる。
【００３６】
含浸槽は、縦方向に高く配置されるので、大きな床面積を必要とすることがなく、装置を小型化することができ、また作業者が手で把持して作業する必要はないので、大型の母材を処理することができ、母材を大型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる光ファイバ母材の製造方法を実施する装置の系統図である。
【図２】従来技術による横型母材固定方式による光ファイバ母材の製造方法を示し、同図（Ａ）は、その全体説明図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ部の拡大断面図である。
【図３】従来技術による縦型母材上下動方式による光ファイバ母材の製造方法を示し、同図（Ａ）は、その全体説明図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のＢ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 光ファイバ母材の製造装置
１２ 光ファイバ母材
１４ 石英ガラス管
１６ 含浸槽
１６ａ 入口
１６ｂ 出口
１６ｃ 溢流口
１８ 含浸溶液
２０ 溶液注入手段
２２ 調合部
２４ ポンプ
２６ 第１の管路
２７ ＯＮ／ＯＦＦバルブ
２８ 入口側バルブ
３０ 蓋付き溶液供給容器
３２ 第２の管路
３４ 出口側バルブ
３６ 含浸量制御部
３８ 開度調整バルブ
４０ 貯液槽
４２ 循環系統
４４ 回収タンク
４４ａ 出口
４４ｂ 溢流入口
４４ｃ 排流入口
４５ ＯＮ／ＯＦＦバルブ
４６ 回収管路
４８ 溢流管路
５０ 開度調整バルブ
５２ 排流管路
５４ 排出タンク
５６ 排出バルブ
５８ 排出管路
【図１】
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【図２】
0004369586.tif 000003
【図３】
0004369586.tif 000004