(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本のバーナの火炎中で合成したガラス微粒子をターゲットの下端に堆積させ多孔質光ファイバ母材を形成する光ファイバ母材の製造方法において、スートプリフォームの先端部分とバーナの位置関係を一定とする位置制御にともない変化した引き上げ速度を、一定時間後、設定速度からのずれを修正するために、センターコア用バーナへのガラス原料ガス流量を変化させセンターコア部のドーパント材の含有量を増加または減少させたとき、この変化に対応してセンターコアとサイドコア境界部及びサイドコア部のドーパント材による屈折率変化が一定となるよう、サイドコア用バーナのガラス原料ガス及びドーパント材ガスの供給量を制御することを特徴とする分散シフトファイバガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＡＤ法によるガラス母材の製造方法、特にスートの堆積工程における特性の安定化をはかる分散シフトファイバガラス母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＡＤ法では、バーナより酸水素火炎を生じさせてその中に四塩化ケイ素などのガラスの原料ガスを送り込み、加水分解反応によってガラス微粒子を生成させ、これをターゲット棒の下端に堆積させる。このとき、バーナに原料ガスと共にドーパント材ガスを送り込みガラス微粒子を生成させ、ドーパント材の含有量により屈折率を制御する。このスートの堆積により形成されたプリフォームの成長に応じてターゲットを引き上げることにより、円柱状の多孔質のスートプリフォームを形成させる。そして、このスートプリフォームを脱水、焼結処理して透明なプリフォームとし、これを溶融線引して光ファイバを作製する。
【０００３】
光ファイバ用のガラス母材の場合、酸水素火炎中で原料ガスとドーパント材ガスを加水分解して生成したガラス微粒子がターゲット下端に堆積されていく。ターゲットはスートプリフォームを安定して製造するため一定速度で引き上げられる。このスートの堆積により形成されるスートプリフォームの成長にともない、軸のずれや気圧変動など様々な要因が影響し、微妙にスートプリフォームの先端位置が変化する。先端位置の変化により、バーナとスートプリフォームの先端の位置関係が変化しないように引き上げ速度を微調整して、常に先端位置を一定とする。一定時間後、原料ガスの四塩化ケイ素流量を変化させることで、堆積速度を変化させ、平均引き上げ速度が一定になるように制御が行われてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コアがセンターコアとその周りがセンターコアより屈折率の低いサイドコアとからなり、更にサイドコアの周りがクラッド層からなる分散シフトファイバ（以下ＤＳＦとする）のガラス母材の製造においては、従来はセンターコア用原料ガスを変化させ、スートプリフォームの先端部の位置が一定となるよう制御されていたが、サイドコアおよびセンターコアとサイドコア境界部分の原料ガス量については検討されなかった。このため、原料ガス流量を変化させたときセンターコア用原料ガスの制御が行われると、火炎の干渉等の微妙な変化によりセンターコア境界からサイドコア部分のドーパント材の含有比率が変化し、この部分の屈折率分布が長手方向に変化し、零分散波長等の光ファイバ特性が変化する原因となっていた。
【０００５】
上記に鑑み、本発明は、ＤＳＦガラス母材の製造において、スートプリフォームの先端位置を一定にするためセンターコアの原料ガスの四塩化ケイ素ガス流量を変化させ、センターコア部のドーパント材のガス流量をそれに対応して変化させたときに、センターコア境界からサイドコア部分の屈折率分布が安定し、長手方向に光ファイバ特性が安定したスートプリフォームを形成するＤＳＦガラス母材の製造方法の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＤＳＦガラス母材の製造方法において、複数本のバーナの火炎中で合成したガラス微粒子をターゲットの下端に堆積させ多孔質光ファイバ母材を形成する光ファイバ母材の製造方法において、スートプリフォームの先端部分とバーナの位置関係を一定とする位置制御にともない変化した引き上げ速度を、一定時間後、設定速度からのずれを修正するために、センターコア用バーナへのガラス原料ガス流量を変化させセンターコア部のドーパント材の含有量を増加または減少させたとき、この変化に対応してセンターコアとサイドコア境界部及びサイドコア部のドーパント材による屈折率変化が一定となるよう、サイドコア用バーナのガラス原料ガス及びドーパント材ガスの供給量を制御することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に用いられるＤＳＦガラス母材製造装置の縦断面図で、チャンバー１内に、排気管２、スート生成用のクラッド用バーナ３、サイドコア用バーナ４、センターコア用バーナ５、スート付着によるスートプリフォーム７の成長に応じて引き上げられていくターゲット棒６、チャンバー内でスートプリフォーム７の先端位置を検出する先端検出器８、検出された先端位置の変化に応じて引き上げ速度を調整する引き上げ速度調整器（図示せず）を具備しており、更に、一定時間後平均引き上げ速度により原料ガスの流量を調節し、それに合わせてドーパント材のガス流量を調節する流量調節器９がサイドコア用バーナ４とセンターコア用バーナ５に配備されている。
【０００８】
スートプリフォーム７が成長に伴って徐々に引き上げられていくと、気圧変動、温度変化、引き上げ機の軸ずれ等様々な要因により、スートプリフォーム先端位置が微少に変化したり、堆積効率が変化したりすることになる。常にスートプリフォーム先端とバーナの位置関係を一定とするためには、この変化にともない引き上げ速度を微妙に変化させることが必要となる。しかし、引き上げ工程全般にわたり一定速度で引き上げを行うためには、一定時間後、設定速度からのずれを修正する目的で、原料ガス流量を調整する必要が生じる。原料ガス流量を変化させると、ドーパント材含有率が変化するため、センターコア部のドーパント材含有量を変化させる。ここで、センターコア用バーナの流量変化にともないセンターコア用バーナとサイドコア用バーナの火炎の微妙な関係に変化が生じるため、センターコアとサイドコア境界部およびサイドコア部の屈折率分布が変化する原因となる。このため、センターコア用バーナの火炎が変化したとき、この変化に対応してサイドコア部分のドーパント材の堆積スート中の含有率が一定となるようサイドコア用バーナのガス流量及びサイドコア中のドーパント材含有量を調整する。その結果、長手方向でセンターコア部とサイドコア部のドーパント含有量が一定のスートプリフォームを引き上げることができる。
【０００９】
以下、図１に基づいて本発明の好ましい実施の形態を説明する。
チャンバー１内にターゲット棒６がつり下げられ回転しており、その下端にスートプリフォーム７が堆積される。センターコア用バーナ５、サイドコア用バーナ４、クラッド用バーナ３でそれぞれの部分を堆積させている。ターゲット棒６は引き上げ装置により吊り下げられており、スートプリフォーム７の成長にともない順次引き上げられるようになっている。
【００１０】
スートプリフォーム７の先端部の位置を計測するために取り付けられた先端検出器８により、先端位置が常に測定され、先端部分が一定の位置に置かれるよう、引き上げ速度制御器により引き上げ速度が制御される。一定時間後、引き上げ平均速度を一定とするため、センターコア用原料ガスの四塩化ケイ素のガス流量が制御される。この変化にともないドーパント材の四塩化ゲルマニウムのガス流量も制御される。次に、センターコア用バーナの火炎の変化によるサイドコア部の変化を抑制するような方向へ、サイドコア用原料ガスの四塩化ケイ素及びドーパント材の四塩化ゲルマニウムのガス流量を変化させる。なお原料ガス、ドーパント材のガス流量の制御は、センターコア用バーナ５及びサイドコア用バーナ４にそれぞれ備えられた流量調節器９により行われる。
この様にして、サイドコア部のガス流量をセンターコア部のガス流量変化に対応させて変化させることにより、ガラス母材のセンターコア及びサイドコアのドーパント含有量が一定となり屈折率分布が安定し、このガラス母材から長手方向にファイバ特性の安定したＤＳＦ光ファイバを容易に製造することができる。
【００１１】
【実施例】
（実施例）
図１の装置を用い、センターコア用バーナ５には四塩化珪素ガス25cc／分、四塩化ゲルマニウムガス15cc／分、水素ガス1.0リットル／分、酸素ガス3.0リットル／分、アルゴンガス1.0リットル／分を供給し、サイドコア用バーナ４には四塩化珪素ガス150 cc／分、四塩化ゲルマニウムガス40cc／分、水素ガス5.5リットル／分、酸素ガス7.0リットル／分、アルゴンガス1.5リットル／分を供給し、またクラッド用バーナ３には四塩化珪素ガス250 cc／分、水素ガス20リットル／分、酸素ガス20リットル／分、アルゴンガス25リットル／分を供給して、酸水素火炎加水分解反応により生成したガラス微粒子を回転するターゲット棒の下端に堆積させスートプリフォーム７を形成した。スートプリフォームの成長にともないターゲット棒６を上方に引き上げ、チャンバーに取り付けた先端検出器８によりスートプリフォーム７先端部の位置を計測し、先端部分が常に一定の位置に置かれるように、制御器により引き上げ速度が制御され、一定時間後、引き上げの平均速度を一定とするため、流量調節器９によりセンターコア用原料ガスの四塩化ケイ素のガス流量が制御され、この変化にともないセンターコア用ドーパント材の四塩化ゲルマニウムのガス流量も制御された。次に、センターコア用バーナの火炎の変化によるサイドコア部の変化を抑制するような方向へ、流量調節器９によりサイドコア用原料ガスの四塩化ケイ素及びドーパント材の四塩化ゲルマニウムのガス流量を変化させた。
このようにして、直径80mm、長さ1,000 mmの多孔質プリフォームを作製し、これを1,000 ℃で脱水し1,500 ℃で焼結・透明ガラス化して、直径40mm、長さ600 mmのＤＳＦガラス母材が得られた。この母材の長手方向の100 mm、150 mm、200 mm、250 mm、300 mm、350 mm、400 mm、450 mm及び500 mmの各位置における光ファイバの零分散波長を測定したところ、図２の○印の結果が得られ、目標値の1,550 nm（点線）に対して、長手方向のバラ付きがほとんどないことが確認された。
【００１２】
（比較例）
サイドコア用バーナの四塩化ケイ素のガス流量及びドーパント材の四塩化ゲルマニウムのガス流量を、センターコア用バーナのガス流量変化に対応して変化させる制御を行わなかった以外は実施例と同様に行って、直径80mm、長さ1,000 mmの多孔質プリフォームを作製し、同様に脱水・焼結・透明ガラス化して、直径40mm、長さ600 mmのＤＳＦガラス母材が得られた。この母材について、同様に長手方向の光ファイバの零分散波長を測定したところ、図２の●印の結果が得られ、目標値の1,550 nm（点線）に対して、バラ付きが見られることが判った。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、ＤＳＦガラス母材の製造において、平均引き上げ速度を一定に保つために、センターコア用原料ガス流量を変化させても、母材のセンターコア及びサイドコアのドーパント含有量が一定となり屈折率分布が安定し、この母材から、長手方向に特性の安定したＤＳＦ光ファイバを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に用いられるＤＳＦガラス母材の製造装置の縦断面図である。
【図２】  実施例と比較例で得られたＤＳＦガラス母材の長手方向の光ファイバの零分散波長のバラ付きを示したグラフである。
【符号の説明】
１…チャンバー
２…排気管
３…クラッド用バーナ
４…サイドコア用バーナ
５…センターコア用バーナ
６…ターゲット棒
７…スートプリフォーム
８…先端検出器
９…流量調節器
【図１】
0003741832.tif 000002
【図２】
0003741832.tif 000003