(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナからドーパントを含む光ファイバ原料を出発母材に向けて吹付けて軸方向に光ファイバ母材を堆積した後、脱水、焼結して光ファイバプリフォームを製造し、この工程を繰返すようにした製造方法であって、製造した光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定し、測定した屈折率と目標の屈折率との差を求めて、この差をドーパント供給量の補正値に変換するとともに、次回の製造工程におけるドーパントの供給量を前記補正値で補正して供給することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバプリフォームの製造方法において、前記ドーパントの供給量の補正は、測定した屈折率と目標の屈折率との差が所定値を越えた時に行われることを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項３】
出発母材に向けてドーパントを含む光ファイバ原料を吹付けて軸方向に光ファイバ母材を堆積させるバーナと、前記ドーパントの供給量を調整する調整器と、脱水、焼結された光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定するプリフォームアナライザと、測定された屈折率と目標の屈折率との差を求め、この差をドーパント供給量の補正値に変換した後、この補正値で補正したドーパント供給量を前記調整器に指令するシーケンサを備えたことを特徴とする光ファイバプリフォームの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光ファイバプリフォームの製造装置において、前記バーナは、コア母材を吹付けるコア用バーナと、クラッド母材を吹付けるクラッド用バーナから構成され、前記ドーパントは、前記コア母材またはクラッド母材の少なくともいずれか一方側に含まれることを特徴とする光ファイバプリフォームの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば気相軸付け法（ＶＡＤ法）によって光ファイバプリフォームを製造する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気相軸付け法（ＶＡＤ法）による光ファイバプリフォームの製造は、石英棒等の出発母材を回転させつつ、下方のコア用バーナによって石英棒の軸方向にコア母材を堆積した後、クラッド用バーナによってこの周囲にクラッド母材を堆積し、その後、脱水、焼結して光ファイバプリフォームを製造するようにしているが、焼結後のコア母材とクラッド母材の間に所望の屈折率差を持たせたり、焼結後のコア母材に所望の屈折率分布を形成するために、コア母材またはクラッド母材に屈折率調整用のドーパントを添加するようにしている。
この際、コア母材に添加されるドーパントは、例えば石英系ガラス（ＳｉＯ2 ）の場合、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）、酸化リン（Ｐ2 Ｏ5 ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の屈折率を高める材料が使用されることが多く、またクラッド母材に添加されるドーパントとしては、酸化ほう素（Ｂ2 Ｏ3 ）、Ｆ（フッ素）等の屈折率を低める材料が使用されることが多いが、ドーパントの添加量によって屈折率が変わるため、供給量を調整しながら添加するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ドーパントの供給量を適正に調整しても、例えばその後の脱水、焼結工程で使用する炉芯管が劣化する等によって加熱温度が変化すると、屈折率に変化を与える等の影響があり、中間処理工程で特性にばらつきが生じるという問題があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、主として中間処理工程で生じる特性の変化を防止し、安定した特性の光ファイバプリフォームを製造することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、請求項１において、バーナからドーパントを含む光ファイバ原料を出発母材に向けて吹付けて軸方向に光ファイバ母材を堆積した後、脱水、焼結して光ファイバプリフォームを製造し、この工程を繰返すようにした製造方法において、製造した光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定し、測定した屈折率と目標の屈折率との差を求めて、この差をドーパント供給量の補正値に変換するとともに、次回の製造工程におけるドーパントの供給量を補正値で補正して供給するようにした。
【０００６】
このように前回の工程で製造した光ファイバプリフォームについて、中間処理工程の各種要因で生じる屈折率の変化を含めて、最終的な光ファイバ母材の屈折率の変化を確認し、次回の製造工程では、中間工程の処理条件の変化等に起因する屈折率の変化分をドーパント供給量の補正値に変換して補正し、これを繰返すようにする。
このような方法により、例えば中間処理条件が部品の劣化等によって経時的に変化するような時でも、また部品交換等で処理条件が変化するような時でも、ロットごとの特性の変化を微小に抑制することが出来、特性変化の少ない安定した光ファイバプリフォームを製造出来る。
【０００７】
ここでドーパントは光ファイバ母材のうちコア母材に添加される場合でも、クラッド母材に添加される場合でもどちらでも適用出来る。
この際必要に応じて、測定した屈折率と目標の屈折率との差と、ドーパントの供給量補正値との関係を表わす検量線を定めておくと良い。
【０００８】
また請求項２では、ドーパントの供給量の補正は、測定した屈折率と目標の屈折率との差が所定値を越えた時に行うようにした。
すなわち、各製造工程ごとに毎回補正すれば、より特性の安定した光ファイバプリフォームの製造が可能であるが、反面、複雑な設備構成になりやすく、また設備コストもかかるようになる。
そこで、上記屈折率の差が所定値を越えた時にドーパント供給量の補正を行うようにし、屈折率を所望の範囲内に管理するようにすれば、より実用的また経済的である。
【０００９】
また請求項３では、光ファイバプリフォームの製造装置として、出発母材に向けてドーパントを含む光ファイバ原料を吹付けて軸方向に光ファイバ母材を堆積させるバーナと、ドーパントの供給量を調整する調整器と、脱水、焼結された光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定するプリフォームアナライザと、測定された屈折率と目標の屈折率との差を求め、この差をドーパント供給量の補正値に変換した後、この補正値で補正したドーパント供給量を前記調整器に指令するシーケンサを設けた。
【００１０】
そして、製造された光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率分布をプリフォームアナライザで測定し、シーケンサで目標の屈折率との差を求めて、ドーパント供給量の補正値に変換するとともに、調整器に指令を発して次回製造工程でのドーパント供給量を補正する。
この際、上記屈折率の差が所定の管理幅を越えた時にドーパント供給量の補正を行うようにすることも出来る。
【００１１】
また請求項４では、前記バーナを、コア母材を吹付けるコア用バーナと、クラッド母材を吹付けるクラッド用バーナから構成し、ドーパントは、コア母材またはクラッド母材の少なくともいずれか一方側に含まれるようにした。
そしてドーパントがコア母材に含まれる場合は、上記要領でコア母材の屈折率を補正するようにし、クラッド母材に含まれる場合は、クラッド母材の屈折率を補正する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
ここで図１は本発明に係る光ファイバプリフォームの製造装置の構成概要図である。
【００１３】
本発明に係る光ファイバプリフォームの製造装置は、図１に示すように、出発母材Ｓの軸端部が挿入されるチャンバ１と、出発母材Ｓの軸端部に向けてチャンバ１内でコア母材を吹き付けることの出来るコア用バーナ２と、コア母材の表面にクラッド用母材を吹き付けることの出来るクラッド用バーナ３と、チャンバ１内のガス等を排気する排気管４を備え、前記コア用母材とクラッド用母材の少なくとも一方側には、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ4 ）等の光ファイバ原料の他に四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4 ）等のドーパントが添加されるようにしている。
【００１４】
ここで用いられるドーパントとしては、特に限定されるものではないが、高純度で蒸気圧が高く、気相で酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）を合成しやすいという特徴を有することから、通常四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4 ）が用いられる。
【００１５】
そして、この四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4 ）等のドーパントの供給ラインには、ドーパントの供給量を調整する調整器５が設けられ、この調整器５にはドーパントの供給量の補正を指令するシーケンサ６が接続されている。
また本装置は、製造された光ファイバプリフォームの屈折率または屈折率分布を測定するプリフォームアナライザ７を備えており、測定した屈折率データを前記シーケンサ６に送り込むことが出来るようにしている。
【００１６】
以上のような製造装置において、出発母材Ｓをチャンバ１内にセットして回転させながら引上げて軸方向に多孔質コア母材と多孔質クラッド母材を堆積した後、チャンバ１から取り出して不図示の焼結炉で脱水、焼結して透明ガラス化することで光ファイバプリフォームを製造し、このような一連の製造工程を繰返して多数ロットの光ファイバプリフォームを製造していくようにしているが、本発明では、製造した光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率をプリフォームアナライザ７で測定し、この測定データをシーケンサ６に送り、測定した屈折率が目標の屈折率とずれた屈折率の差を、ずれ分に対応するドーパントの供給量の補正値に変換して補正するようにしている。
このため、上記屈折率の差とドーパントの供給量補正値の関係を表わす検量線を定めている。
【００１７】
この際、ドーパントの供給量の補正は、各製造ごとに毎回行っても良いが、本実施形態では、上記屈折率の差が所定の管理幅を越えた時に行うようにしている。
【００１８】
本発明において測定される屈折率および目標の屈折率には、特に限定されるものではないが、光ファイバプリフォームの屈折率分布を測定し、それから得られる屈折率差Δｎ（％）を用いることが好ましい。
すなわち、製造した光ファイバプリフォームの屈折率差Δｎ（％）を測定し、これと目標の屈折率差Δｎ（％）との差を求め、この屈折率差Δｎ（％）の差をドーパントの供給量の補正値に変換し、これによりドーパントの供給量を補正することが好ましい。
なお、ここでいう屈折率差Δｎとは、光ファイバプリフォームのコア部とクラッド部との屈折率の差を示すものであり、この差を１００倍したものを（％）として表示したものである。
【００１９】
【実施例】
次に本発明の実施例と比較例について説明する。
尚、本実施例及び比較例では、コア用バーナ２からのみドーパントを添加するようにしている。
（実施例）
上記装置を使用して、コア用バーナ２からＨ2 ガスを５リットル/min、Ｏ2 ガスを５リットル/min、シールガスを２リットル/min、光ファイバ原料としての四塩化ケイ素ＳｉＣｌ4 を０．２リットル/min、ドーパントとしての四塩化ゲルマニウムＧｅＣｌ4 を０．０５リットル/minで吹き付けて多孔質コア母材を堆積し、その表面にクラッド用バーナ３からＨ2 ガスを５０リットル/min、Ｏ2 ガスを３０リットル/min、シールガスを５リットル/min、光ファイバ原料としての四塩化ケイ素ＳｉＣｌ4 を３リットル/minで吹き付けて多孔質クラッド母材を堆積した。
【００２０】
これを焼結炉に入れて脱水、焼結することで光ファイバプリフォームを製造し、このような製造工程を繰返したところ、図２に示すように、製造３本目で屈折率差Δｎ（％）が０．３６５となり、目標の屈折率差Δｎ（％）の０．３６に較べて０．００５％上まわったため、この屈折率差Δｎ（％）の差と四塩化ゲルマニウムＧｅＣｌ4 の供給量の関係を定めた検量線から、屈折率差が０．００５％低くなるようシーケンサ６から調整器５に指令を流し、四塩化ゲルマニウムＧｅＣｌ4 を０．０４８リットル/minにして次回の製造を行ったところ、屈折率差は目標値に戻った。
【００２１】
またその後、目標の屈折率差Δｎ（％）との差異が０．００５％以上となった場合に、ドーパント量を変化させて製造したところ、屈折率差が管理幅内におさまる光ファイバプリフォームを製造することが出来た。
また、焼結炉の炉芯管を交換した時でも、次回の製造から管理幅内におさまる光ファイバプリフォームを製造することが出来た。
因みに、この時の四塩化ゲルマニウムＧｅＣｌ4 の供給量の変化は、図２（Ｂ）の通りである。
【００２２】
（比較例）
同一の装置を用いて、プリフォームアナライザ７による測定結果のフィードバックをかけないで、その他を同一条件にして光ファイバプリフォームの製造を行った。
この結果、図３に示すように、屈折率差は経時的に変化してゆき、特に炉芯管を交換して透明ガラス化を行った時は、屈折率差が大きく変化し、その後も変化し続けて目標値から大きくずれるようになった。
この結果から本発明の有効性が確認された。
【００２３】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えばドーパントはコア母材でなくクラッド母材に添加される場合にも適用出来る。またドーパントの種類等も任意である。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る光ファイバプリフォームの製造方法は、製造した光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定し、測定した屈折率と目標の屈折率との差を求めて、この差をドーパント供給量の補正値に変換するとともに、次回の製造工程におけるドーパントの供給量を補正値で補正して供給するようにしたため、例えば中間処理条件が部品の劣化等によって経時的に変化するような時でも、また部品交換等で処理条件が変化するような時でも、ロットごとの特性の変化を微小に抑制することが出来、特性変化の少ない安定した光ファイバプリフォームを製造出来る。
この際、屈折率の差が所定値を越えた時にドーパントの供給量の補正を行うようにすれば、より実用的で設備を安価に構成出来る。
【００２５】
また光ファイバプリフォームの製造装置として、光ファイバプリフォームのドーパントが含まれる箇所の屈折率を測定するプリフォームアナライザと、屈折率の差をドーパント供給量の補正値に変換するシーケンサを設け、このシーケンサでドーパント供給量を制御すれば、光ファイバプリフォームの特性を安定させて製造することが出来る。
そして、バーナを、コア母材を吹付けるコア用バーナと、クラッド母材を吹付けるクラッド用バーナから構成すれば、従来の設備を活用して簡易に構成出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造装置の構成概要図である。
【図２】本発明の製造方法で製造した時の測定データで、（Ａ）は屈折率差（縦軸）とロット数（横軸）の関係を表わすグラフ、（Ｂ）はドーパントの添加量（縦軸）とロット数（横軸）の関係を表わすグラフである。
【図３】従来の製造方法で製造した時の屈折率差の変化を表わすグラフで、縦軸は屈折率差で横軸はロット数である。
【符号の説明】
１…チャンバ、                      ２…コア用バーナ、
３…クラッド用バーナ、              ４…排気管、
５…調整器、                        ６…シーケンサ、
７…プリフォームアナライザ、
Ｓ…出発母材。
【図１】
0003754843.tif 000002
【図２】
0003754843.tif 000003
【図３】
0003754843.tif 000004