(57)【要約】【課題】光ファイバにおけるコアとなるコアガラスを割れや引っ掻き傷の発生による製品歩留まりの低下を招くことなく、効率良く製造して、製品歩留まりの向上によって製品コストを下げることのできる光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供すること。【解決手段】出発石英管１７の外周にガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を透明ガラス化して、透明ガラス管材１１を製造し、この透明ガラス管材１１の内部にエッチング用ガスを導入して、気相エッチングにより出発石英管１７を除去した透明ガラス管材１９を製造し、この透明ガラス管材１９を中実化することで、光ファイバ用コアガラス母材を製造することで、コアガラス製造時における割れや傷付きによる製品歩留まりの低下を防止して、製品コストの低減を可能にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出発石英管の外周にＯＶＤ法若しくはＭＭＤ法を使ってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を製造し、このガラス微粒子堆積体を加熱炉で透明ガラス化して、透明ガラス管材を製造し、この透明ガラス管材の外周に加熱源を配置して、加熱源と透明ガラス管材とを相対的に移動させながら、透明ガラス管材の内部にエッチング用ガスを導入して、気相エッチングにより出発石英管を除去した透明ガラス管材を製造し、この透明ガラス管材の内部を減圧、加熱して、コラプスすることで、中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造し、この光ファイバ用コアガラス母材をコアガラスとして、その外周にジャケットガラスを合成して、コア部及びジャケット部を有した光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
前記出発石英管の断面積を１５０ｍｍ２以下とすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
前記気相エッチング時には、透明ガラス管材上の一端から他端まで加熱源を相対移動させる熱源移動操作の実施回数を１回以上８回以下に制限することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項４】
前記気相エッチング時には、透明ガラス管材上の一端から他端まで加熱源を相対移動させる熱源移動操作の１回実施による前記出発石英管のエッチング量を、前記出発石英管の横断面積で６０ｍｍ２以下に制限することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項５】
前記光ファイバ用コアガラス母材が、マルチモードファイバの屈折率分布を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
【請求項６】
上記請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法により製造された光ファイバ用ガラス母材を延伸することにより製造されることを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用ガラス母材の製造方法及び該製造方法により製造された光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバにおけるコアとなるコアガラスの製造方法として、透明ガラス管材を用意し、この透明ガラス管材の内部を減圧しつつ、その外周を加熱して、前記透明ガラス管材を中実化（所謂、コラプス）する方法が知られている。
【０００３】
また、上記のコアガラスの製造方法で使用する透明ガラス管材の製造方法としては、所謂ＯＶＤ法を使って、ターゲットロッドのまわりにガラス微粒子を堆積して、ガラス微粒子堆積体を形成する堆積工程と、前記ガラス微粒子堆積体から前記ターゲットロッドを引き抜く工程と、前記中空状のガラス微粒子堆積体を焼結し中実化する工程を実施する方法が知られている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４２３３０５２号明細書
【特許文献２】米国特許第４２０４８５０号明細書
【特許文献３】特開昭６１−１６８５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記のような透明ガラス管材の製造方法では、ガラス微粒子堆積体からターゲットロッドを引き抜く際に、ガラス微粒子堆積体に割れが生じて、製品歩留まりの低下による製品コストの高額化を招くという問題があった。
【０００６】
また、前記ターゲットロッドには、例えば、アルミナ製ロッドなどが使用されるが、ターゲットロッドの引き抜きの際に、ガラス微粒子堆積体の内面に引っ掻き傷を作ってしまい、中実化する際にその傷が原因で割れが発生することがある。
更に、中実化する際にはガラス管が非円に変形することがあり、これにより、ファイバ特性が不良となって、製品歩留まりを低下させる虞があった。
【０００７】
本発明の目的は、光ファイバにおけるコアとなるコアガラスを割れや引っ掻き傷の発生による製品歩留まりの低下を招くことなく、効率良く製造することができ、製品歩留まりの向上によって製品コストを下げることのできる光ファイバ用ガラス母材の製造方法及び製造方法により製造される高品位な光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記した課題を解決するために、本発明による光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、出発石英管の外周にＯＶＤ法若しくはＭＭＤ法（多バーナー多層付け法）を使ってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を製造し、このガラス微粒子堆積体を加熱炉で透明ガラス化して、透明ガラス管材を製造し、この透明ガラス管材の外周に加熱源を配置して、加熱源と透明ガラス管材とを相対的に移動させながら、透明ガラス管材の内部にエッチング用ガスを導入して、気相エッチングにより出発石英管を除去した透明ガラス管材を製造し、この透明ガラス管材の内部を減圧、加熱して、コラプスすることで、中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造し、この光ファイバ用コアガラス母材をコアガラスとして、その外周にジャケットガラスを合成して、コア部及びジャケット部を有した光ファイバ用ガラス母材を製造することを特徴とする。
【０００９】
（２）また、上記（１）に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前記出発石英管の断面積を１５０ｍｍ２以下とすることを特徴としても良い。
【００１０】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前記気相エッチング時には、透明ガラス管材上の一端から他端まで加熱源を相対移動させる熱源移動操作の実施回数を１回以上８回以下に制限することを特徴としても良い。
【００１１】
（４）また、上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前記気相エッチング時には、透明ガラス管材上の一端から他端まで加熱源を相対移動させる熱源移動操作の１回実施による前記出発石英管のエッチング量を、前記出発石英管の横断面積で６０ｍｍ２以下に制限することを特徴としても良い。
【００１２】
（５）また、上記（１）〜（４）のいずれか一つに記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、前記光ファイバ用コアガラス母材が、マルチモードファイバの屈折率分布を有することを特徴としても良い。
【００１３】
（６）また、上記した課題を解決するために、本発明による光ファイバは、上記（１）〜（５）のいずれか一つに記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法により製造された光ファイバ用ガラス母材を延伸することにより製造されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、光ファイバにおけるコアとなるコアガラスの製造工程は、出発石英管の外周にＯＶＤ法若しくはＭＭＤ法を使ってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を製造する工程と、ガラス微粒子堆積体を加熱炉で透明ガラス化して、透明ガラス管材を製造する工程と、透明ガラス管材の外周に加熱源を配置して、加熱源と透明ガラス管材とを相対的に移動させながら、透明ガラス管材の内部にエッチング用ガスを導入して、気相エッチングにより出発石英管を除去した透明ガラス管材を製造する工程と、透明ガラス管材の内部を減圧、加熱して、コラプスすることで、中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造する工程とを順に実施するもので、出発石英管の除去を気相エッチングにより行うため、引き抜き法のようなターゲットロッドを除去する場合と比較して、コアガラスとなる透明ガラス管材に割れや引っ掻き傷が発生することがなく、高品位な中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造することができる。
従って、割れや引っ掻き傷の発生による製品歩留まりの低下を招くことなく、また、ファイバ特性が不良となることを抑止して、効率良く製造することができ、製品歩留まりの向上によって製品コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法及び光ファイバの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法の一実施の形態における作業手順を示すフローチャート、図２は図１に示した諸作業の一部の説明図である。
【００１６】
この一実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、図１に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０６の作業手順により、光ファイバ用ガラス母材を製造する。
まず、図１のステップＳ１０１に示すように、出発石英管を用意する。
出発石英管としては、後で除去してしまうものなので、安価な溶融石英ガラスや、合成石英ガラス製のものを使用すると良い。
また、出発石英管としては、後の気相エッチングによる除去処理を容易にして、処理コストの低減、処理の迅速化を図ることから、なるべく断面積の小さなものを使用することが好ましく、具体的には、断面積が１５０ｍｍ２以下のものを使用することが望ましい。
【００１７】
次いで、図１のステップＳ１０２に示すように、出発石英管の外周にＯＶＤ法若しくはＭＭＤ法を使ってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を製造する。
【００１８】
次いで、図１のステップＳ１０３に示すように、ステップＳ１０２で製造したガラス微粒子堆積体を加熱炉で透明ガラス化して、透明ガラス管材を製造する。
【００１９】
次いで、図１のステップＳ１０４及び図２の（ａ）に示すように、ステップＳ１０３で形成した透明ガラス管材１１の外周に加熱源１３を配置して、加熱源１３と透明ガラス管材１１とを透明ガラス管材１１の軸方向に相対的に移動させながら、透明ガラス管材１１の内部にエッチング用ガス１５を導入して、気相エッチングにより出発石英管１７を除去した透明ガラス管材を製造する。
この場合に、加熱源１３としては、加熱温度を迅速に設定切り替えできる誘導炉を使用することが望ましい。
【００２０】
ステップＳ１０４の気相エッチング時には、透明ガラス管材１１上の一端から他端まで加熱源１３を相対移動させる熱源移動操作の実施回数を１回以上８回以下に制限する。この熱源移動操作は、透明ガラス管材１１上の一端から他端までの片道分とし、加熱源１３を戻す復路は高速で戻すため、回数に含めない。
また、気相エッチング時に透明ガラス管材１１の内部に導入するエッチング用ガス１５は、例えばＳＦ６で、例えば１０〜５００ｓｃｃｍの流量で供給する。
加熱源１３の移動速度は、例えば、２０ｍｍ／分で、加熱温度は１９００〜２２００℃にする。
【００２１】
気相エッチング時に、熱源移動操作の実施回数を１回以上８回以下に制限する理由は、次の如くである。
熱源移動操作の実施回数が増えるに従って、出発石英管の長手方向に削れ量のばらつきが生じ易くなる。本願発明者の実施例に対する測定結果によれば、８回以下であれば、削れ量のばらつきは許容範囲内に抑えることができ、出発石英管の成分を略均等に除去することができて、エッチング後のコラプス実施により得られるコアガラスの屈折率分布の安定化を得ることができる。
９回以上になると、削れ量のばらつきにより、形成した透明ガラス管材１９の内周の凹凸が許容範囲を超えてしまったり、屈折率が長手方向で不安定になることがあり、それにより、エッチング後のコラプス実施により得られるコアガラスの屈折率分布の安定化が損なわれて、ファイバ特性の不良等の欠陥を招く虞がある。
【００２２】
また、ステップＳ１０４の気相エッチング時には、透明ガラス管材１１上の一端から他端まで加熱源１３を相対移動させる熱源移動操作の１回実施による前記出発石英管１７のエッチング量を、出発石英管１７の横断面積で６０ｍｍ２以下に制限する。
熱源移動操作の１回実施当たりの出発石英管１７のエッチング量を少なく設定しておけば、誤って、出発石英管１７の外周の透明ガラス管材１９まで削ってしまう不都合の発生を防止することができる。
【００２３】
次いで、図１のステップＳ１０５に示すように、ステップＳ１０４で形成した透明ガラス管材１９の内部を減圧、加熱して、コラプスすることで、中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造する。
この工程では、透明ガラス管材１９の内部は、１０ｋＰａに減圧して作業を行う。
まず、図２（ｂ）に示すように、ステップＳ１０４で形成した透明ガラス管材１９の片側端部Ｂを加熱源１３による加熱を実施して、端部Ｂを封止する。端部Ｂを潰すときには、端部Ｂのダミーパイプ２１の先端を排気ＢＯＸで覆って、この排気ＢＯＸ内を排気しながら端部Ｂを所定温度に加熱して、端部Ｂを封止状態にする。
端部Ｂの封止後は、図２（ｃ）に示すように、他方の端部から、透明ガラス管材１９の内部を排気減圧して、端部Ｂ側から徐々に加熱源１３を他方の端部側にトラバースさせて、透明ガラス管材１９の他端までを中実化して、光ファイバ用コアガラス母材を得る。
【００２４】
次いで、図１のステップＳ１０６に示すように、ステップＳ１０５で形成した光ファイバ用コアガラス母材をコアガラスとして、その外周にＯＶＤ法又はＭＭＤ法によりジャケットガラスを合成して、コア部及びジャケット部を有した光ファイバ用ガラス母材を製造する。
【００２５】
更に、図示はしていないが、図１のステップＳ１０６で製造された光ファイバ用ガラス母材を公知の線引工程により延伸して、所定外径のファイバを得る。
【００２６】
以上に説明した本実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、光ファイバにおけるコアとなるコアガラスの製造工程は、出発石英管１７の外周にＯＶＤ法若しくはＭＭＤ法を使ってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を製造する工程（図１ステップＳ１０２）と、ガラス微粒子堆積体を加熱炉で透明ガラス化して、透明ガラス管材１１を製造する工程（図１ステップＳ１０３）と、透明ガラス管材１１の外周に加熱源１３を配置して、加熱源１３と透明ガラス管材１１とを相対的に移動させながら、透明ガラス管材１１の内部にエッチング用ガス１５を導入して、気相エッチングにより出発石英管１７を除去した透明ガラス管材１９を製造する工程（図１ステップＳ１０４）と、透明ガラス管材１９の内部を減圧、加熱して、コラプスすることで、中実の光ファイバ用コアガラス母材を製造する工程（図１ステップＳ１０５）とを順に実施するもので、出発石英管１７の除去を気相エッチングにより行うため、引き抜きによりターゲットロッドを除去する場合と比較して、コアガラスとなる透明ガラス管材１９に割れや引っ掻き傷が発生することがなく、さらに、ファイバ特性の不良の発生を防止することもできる。
【００２７】
従って、割れや引っ掻き傷の発生による製品歩留まりの低下を招くことなく、効率良く光ファイバ用ガラス母材を製造することができ、製品歩留まりの向上によって光ファイバ用ガラス母材の製品コストを下げることができる。
【００２８】
また、本実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法では、出発石英管１７には、断面積が１５０ｍｍ２以下となる比較的に断面積が小さなものを使用しているため、エッチングによる除去処理が比較的に容易にでき、処理コストの低減や処理の迅速化を図ることができる。
【００２９】
また、本実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法では、気相エッチング時に、熱源移動操作の実施回数を１回以上８回以下に制限しているため、エッチングによる削れ量のばらつきが長手方向で大きくなることを防止できる。これにより、エッチング後のコラプス実施により得られるコアガラスの屈折率分布を安定化し、ファイバ特性不良の発生を防止して、歩留まりの向上を図ることができる。
【００３０】
また、本実施の形態の光ファイバ用ガラス母材の製造方法では、気相エッチング時には、透明ガラス管材１１上の一端から他端まで加熱源１３を相対移動させる熱源移動操作の１回実施による出発石英管１７のエッチング量を、出発石英管１７の横断面積で６０ｍｍ２以下に制限している。
このように熱源移動操作の１回実施当たりの出発石英管１７のエッチング量を少なく設定しておけば、誤って、出発石英管１７の外周の透明ガラス管材１９まで削ってしまう不都合の発生を防止することができる。
【００３１】
そして、以上の製造方法により、例えばマルチモードファイバの屈折率分布を有する光ファイバ用コアガラス母材を製造することで、高品位のマルチモードファイバを歩留まり良く製造でき、マルチモードファイバの製品コストを低減することができる。また、本製造方法をマルチモードファイバの一つであるグレーデッドインデックス型ファイバに用いた場合、帯域特性の良好なファイバを製造することができる。
【実施例】
【００３２】
本願発明者は、上記の一実施の形態における作用・効果を確認するために、上記の一実施の形態の具体的な実施例として、出発石英管１７の断面積Ａ（ｍｍ２）や、気相エッチング回数Ｂ（回）、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃ（ｍｍ２）等の条件を変えてグレーデッドインデックス型光ファイバの製造を実施し、それぞれの実施例で製造した光ファイバに対して、帯域特性（８５０ｎｍ：５００ＭＨｚ以上、１３００ｎｍ：６００ＭＨｚ以上）における歩留まりＤ（％）と、製造コストＥとを評価した。なお、製造コストＥは、実施例４のコストを１として規格化した値である。
【００３３】
なお、以下に示す各実施例では、出発石英管１７としては、外径２０〜３０ｍｍ、内径６〜１３ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英管を使用した。
また、ガラス微粒子堆積体の製造においては、上記の出発石英管１７に対して、ＯＶＤ法を用い、その際にバーナーへ投入するガラス原料ガス（ＳｉＣｌ４）の投入量は３（ＳＬＭ／本）、ＧｅＣｌ４の投入量は０．０１〜０．３（ＳＬＭ／本）とした。
更に、図１に示したステップＳ１０４，１０５を実施する際には、酸水素バーナー旋盤に装着した透明ガラス管材１１は、３０ｒｐｍで回転させ、バーナーを速度２０ｍｍ／分で管材の長手方向に移動させながら、１９００〜２２００℃に加熱した。そして、気相エッチング時には、透明ガラス管材１１の内部には、ＳＦ６を１０〜５００ｓｃｃｍの範囲で流した。更に、透明ガラス管材１９のコラプス時においては、該透明ガラス管材１９内を１０ｋＰａに減圧して処理を行った。
【００３４】
以下に、各実施例の評価結果を示す。
次の表１に示す実施例１〜５は、気相エッチング回数Ｂはいずれも５回で共通にして、出発石英管１７の断面積の相異による歩留まりＤや、製造コストＥへの影響を調べたものである。
【００３５】
【表１】
2009161392.tif 000003
【００３６】
表１の評価結果は、帯域特性（歩留まりＤ）に関しては、図３に示す如きである。即ち、出発石英管１７の断面積Ａが１５０ｍｍ２以下の実施例１〜４（図３では、Ｊ１〜Ｊ４）の場合は、断面積Ａが大きくなるに従って徐々に帯域良好率（歩留まり）が低下する傾向を示し、断面積Ａが１５０ｍｍ２を超えた実施例５（図３ではＪ５）では、急激な低下を示した。
また、製造コストＥに関しては、図４に示す如きである。即ち、出発石英管１７の断面積Ａが１５０ｍｍ２以下の実施例１〜４（図４では、Ｊ１〜Ｊ４）の場合は、断面積Ａが大きくなるに従って徐々に製造コストが上昇する傾向を示し、断面積Ａが１５０ｍｍ２を超えた実施例５（図４ではＪ５）では、急激な上昇を示した。
従って、上記の実施の形態で説明したように、出発石英管１７の断面積Ａは１５０ｍｍ２以下に選定しておくことが望ましい。
【００３７】
次の表２に示す実施例１及び実施例６〜８は、出発石英管１７の断面積Ａは３８．４８ｍｍ２で共通にして、気相エッチング回数Ｂの相異による、歩留まりＤや、製造コストＥへの影響を調べたものである。
【００３８】
【表２】
2009161392.tif 000004
【００３９】
表２の評価結果は、帯域特性（歩留まりＤ）に関しては、図５に示す如きである。即ち、エッチング回数Ｂが８回以下の実施例１，６，７（図５では、Ｊ１，Ｊ６，Ｊ７）の場合は、エッチング回数Ｂが増えるに従って徐々に帯域良好率（歩留まり）が低下する傾向を示し、エッチング回数Ｂが８回を超えた実施例８（図５ではＪ８）では、急激な低下を示した。
また、製造コストＥに関しては、図６に示す如きである。即ち、エッチング回数Ｂが８回以下の実施例１，６，７（図６では、Ｊ１，Ｊ６，Ｊ７）の場合は、エッチング回数Ｂが増えるに従って徐々に製造コストが上昇する傾向を示し、エッチング回数Ｂが８回を超えた実施例８（図６ではＪ８）では、急激な上昇を示した。
従って、上記の実施の形態で説明したように、エッチング回数Ｂは、１回以上８回以下となる範囲に設定することが望ましい。
【００４０】
次の表３に示す実施例１及び実施例９〜１１は、気相エッチング回数Ｂはいずれも５回で共通にして、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃ（ｍｍ２）の相異による歩留まりＤや、製造コストＥへの影響を調べたものである。
【００４１】
【表３】
2009161392.tif 000005
【００４２】
表３の評価結果は、帯域特性（歩留まりＤ）に関しては、図７に示す如きである。即ち、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃが６０ｍｍ２以下の実施例１，９，１０（図７では、Ｊ１，Ｊ９，Ｊ１０）の場合は、エッチング量Ｃが増えるに従って徐々に帯域良好率（歩留まり）が低下する傾向を示し、一回のエッチング当たりのエッチング量Ｃが６０ｍｍ２を超えた実施例１１（図７ではＪ１１）では、急激な低下を示した。
また、製造コストＥに関しては、図８に示す如きである。即ち、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃが６０ｍｍ２以下の実施例１，９，１０（図７では、Ｊ１，Ｊ９，Ｊ１０）の場合は、エッチング量Ｃが増えるに従って徐々に製造コストが上昇する傾向を示し、一回のエッチング当たりのエッチング量Ｃが６０ｍｍ２を超えた実施例１１（図８ではＪ１１）では、急激な上昇を示した。
従って、上記の実施の形態で説明したように、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃは、６０ｍｍ２以下に設定することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る光ファイバ用ガラス母材の製造方法の一実施の形態における作業手順を示すフローチャートである。
【図２】図１に示した諸作業の一部の説明図である。
【図３】表１の評価結果に関して、出発石英管の断面積Ａと歩留まりＤとの相関を示すグラフである。
【図４】表１の評価結果に関して、出発石英管の断面積Ａと製造コストＥとの相関を示すグラフである。
【図５】表２の評価結果に関して、気相エッチング回数Ｂと歩留まりＤとの相関を示すグラフである。
【図６】表２の評価結果に関して、気相エッチング回数Ｂと製造コストＥとの相関を示すグラフである。
【図７】表３の評価結果に関して、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃと歩留まりＤとの相関を示すグラフである。
【図８】表３の評価結果に関して、１回のエッチング当たりのエッチング量Ｃと製造コストＥとの相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４４】
１１  透明ガラス管材
１３  加熱源
１５  エッチング用ガス
１７  出発石英管
１９  透明ガラス管材
【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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【図８】
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