(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に光ファイバ母材用コアガラスロッドを挿入して加熱炉内で溶融し溶着一体化する光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法において、前記光ファイバ母材用石英ガラス管の下部開放端を前記加熱炉内に位置させた状態で管上部開放端からガスを供給しつつ溶融し、その溶融中ガス供給による陽圧を一定に保持しながら溶融変形させ、前記光ファイバ母材用石英ガラス管が重力により延伸されて光ファイバ母材用石英ガラス管の下端部が加熱炉下方から炉外に出た後で、ガス供給を停止し減圧に切り替え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２】
下端部にダミー管を接続した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て加熱炉内で溶融し溶着一体化する光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法において、前記ダミー管の下部開放端を前記加熱炉内に位置させた状態で管上部開放端からガスを供給しつつ溶融し、その溶融中ガス供給による陽圧を一定に保持しながら溶融変形させ、前記光ファイバ母材用石英ガラス管が重力により延伸されてダミー管の下端部が加熱炉下方から炉外に出た後で、ガスの供給を停止し減圧に切り替え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３】
請求項１又は２記載の光ファイバ用母材の製造方法において、ガスの供給を光ファイバ母材用石英ガラス管の上部開放端の直近に設けた圧力測定手段に基づいて制御することを特徴とする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、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と光ファイバ母材用コアガラスロッドとの溶着一体化において陽圧から減圧への切り替えを行い、良好な光ファイバ用母材を低コストで製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバが大量に利用されるようになるに従いその量産化、低コスト化が熱望されるようになってきた。前記量産化、低コスト化には大型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とされるが、従来実用化されてきた軸付け法（ＶＡＤ法）や外付け法（ＯＶＤ法）では、コア部もクラッド部も全てＶＡＤ法やＯＶＤ法で作成するところから、さらなる大型化を図ろうとすると、光ファイバ用母材の生産性を低下させかねないという欠点があった。また、スート体（光ファイバ用母材の前駆体であって、透明ガラス化される前の多孔質シリカ体のことである）自体を大きく形成しようとするとスート体にクラック等が発生したり、多孔質スート体の落下等のトラブルが生じたりすることにより著しく生産性を低下させる虞れがあった。これらの欠点を解消する光ファイバの製造方法として、断面積の８０％以上を占めるクラッド部用の管を高性能で低コスト化が可能な方法で作成し、このクラッド部用の管とＶＡＤ法やＯＶＤ法等で作成したコアガラスロッドとを加熱し溶着一体化する、いわゆるロッドインチューブ法による光ファイバ用母材の製造方法が特開平７−１０９１４１号公報等で提案されている。このロッドインチューブ法においては、不純物の混入等を防ぐため或はＯＨ基の調節等のため、光ファイバ母材用石英ガラス管と光ファイバ母材用コアガラスロッドとの隙間にガスを流すことが一般的に行われる（特開昭５２−２００４２号公報、特開平４−４２８３１号公報、特開昭５６−４１８４８号公報、特開昭６２−２１７２５号公報）。その一方、溶着一体化は減圧状態下で行われるところから、溶着一体化前に前記母材用石英ガラス管の一端を封止し減圧状態とする必要がある。かかる該石英ガラス管の一端の封止による減圧状態の維持は、例えば特開平７−１９６３３２号公報、特開平８−２７７１３８号公報等に例示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ロッドインチューブ法において低コスト化のためには、光ファイバ母材用石英ガラス管を無駄なく有効に使用することが肝要であり、そのためにはできるだけ前記母材用石英ガラス管の端部近くから加熱溶融を開始することが望ましい。また、前記母材用石英ガラス管が高価であることからその有効利用を図るため、溶着一体化後の光ファイバ用母材としての寸法安定までの部分にダミー管を使用することが一般的に行われている。このダミー管は、前記母材用石英ガラス管に接続されるものであって、該石英ガラス管よりも不純物や気泡等の含有が多い等品質が低く廉価な石英ガラス製であるが、該石英ガラス管とダミー管の合計重量の増加及びダミー管自体のコストを考慮すると、ダミー管をできるだけ短くして、その端部から加熱溶融を開始することが望ましい。この要求を満たすためには、光ファイバ母材用石英ガラス管の下端部、ダミー管を使用する場合にはダミー管の下端部が加熱溶融開始までの加熱時は加熱炉内に位置していることが必要とされる。しかしながら、この状態で加熱を行うと、清浄ではない加熱炉内の雰囲気ガスが前記母材用石英ガラス管内に入り込むこととなるため、該石英ガラス管の上端部からガスを供給し、管内を清浄に保つ必要がある。
【０００４】
一方、光ファイバ母材用石英ガラス管と光ファイバ母材用コアガラスロッドとを加熱し溶着一体化を開始する際にはガス供給から減圧に切り替える必要があるが、そのためには溶融開始側の端部が封止されなければならない。封止される前、特に開放端が加熱炉内にあるうちに減圧を開始してしまうと、清浄ではない加熱炉内の雰囲気を吸い込む事となり、製造された光ファイバ用母材において石英ガラス管とコアガラスロッドとの溶着界面に不純物が残存したり又は気泡が発生したりするため、光ファイバの特性を損なうこととなる。そのため、溶融開始側端部が溶融し重力によって延伸されて加熱炉下方から炉外に出た後で減圧にする必要がある。ところで、前記母材用石英ガラス管の溶融が進むと、表面張力及び重力による縦方向の延伸によって下部開放端の開口面積が次第に縮小するが、通常のレギュレータ等による一定圧や流量制御によるガス供給では、該石英ガラス管が溶融し開口部が小さくなってもガス供給量が変化しないため、縮小した開口部の直上部分がガス圧によって膨張し最後には破裂を起こしてしまう。溶融部分が観察可能であれば、その観察結果に基づいてガス供給量を減少させてゆく事ができるが、炉内を観察する事は困難である。
【０００５】
こうした現状に鑑み、本発明者等は、鋭意研究を続けた結果、光ファイバ母材用石英ガラス管とコアガラスロッドの間隙のガス供給に対する圧力損失を測定し、この圧力損失が一定になるようにガス供給量を制御することにより、上記問題を克服し、良好な光ファイバ用母材が低コストで製造できることを見出して本発明を完成したものである。すなわち、
【０００６】
本発明は、光ファイバ母材用石英ガラス管内のガス供給状態から減圧状態への移行を良好に行うことで、石英ガラス管の有効利用長を長くでき、良好な光ファイバ用母材を低コストで製造する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、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て縦型加熱炉内で溶融し溶着一体化する光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法において、前記光ファイバ母材用石英ガラス管の下部開放端を前記縦型加熱炉内に位置させた状態で管上部開放端からガスを供給しつつ溶融を開始し、前記光ファイバ母材用石英ガラス管の下端部が溶融変形し重力により延伸されて前記加熱炉下方から炉外に出た後に、ガス供給を停止し減圧に切り替えることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法に係る。
【０００８】
上述のとおり本発明の光ファイバ用石英ガラス母材の製造方法では、光ファイバ母材用石英ガラス管の上部開放端からガスを供給しつつ溶融を開始し、光ファイバ母材用石英ガラス管の下端部が溶融変形し、自身の重力で延伸され、加熱炉下方から炉外に出た後で、ガス供給を停止し陽圧から減圧に切り替えるが、前記ガスの供給は、光ファイバ母材用石英ガラス管の上部開放端の近傍に設けた圧力測定手段でガス圧の変動を測定し、その測定値に基づいて行うのがよい。この制御で石英ガラス管とコアガラスロッドとが溶融して両者の間隙が狭くなっても陽圧を一定に保持することができる。そして、陽圧から減圧への切り替えは、石英ガラス管の下端部（ダミー管を使用する場合にはダミー管の下端部）が加熱炉下方から炉外に出たことが検出センサー又は目視で知見された時点で行う。このように溶融開始下端部が加熱炉外に出た後に陽圧から減圧に切り替えるので、開口面積は十分小さく且つ粘度も十分低下し、即座に封止状態となっても、雰囲気を吸い込むことがないので、加熱炉内の汚染物質による汚染が防止できる上に、光ファイバ母材用石英ガラス管を無駄なく有効に使用することができる。前記陽圧とは、石英ガラス管とコアガラスロッドとの隙間にガスを流し、圧力を常圧を超える圧力に高めた状態をいい、使用するガスとしては、洗浄用ガス、汚染防止用ガス、ＯＨ基調節用ガス等が挙げられ、具体的には加熱炉を損なうことのないように清浄なＮ２ガス、Ａｒガス等が好ましい。また、減圧とは、石英ガラス管とコアガラスロッドとの隙間の圧力を常圧未満の状態にすることをいう。なお、この減圧は、石英ガラス管の下端部を封止し、上端部を減圧装置に接続しガス等を吸引することによって行われる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上記光ファイバ用母材の製造方法を実施するための概略説明図を図１に示す。図１において、光ファイバ母材用石英ガラス管１中に光ファイバ母材用コアガラスロッド２を挿入し、縦型ロッドインチューブ装置の送り込み機構（図示せず）に固定し、切り替えバルブ９をガス供給路に切り替え、ガス供給装置３から該石英ガラス管１にガスを上方より流し込み、前記母材用石英ガラス管１下方より放出する。ガス供給量の初期値は該石英ガラス管の開口面積等から必要な供給量を決定する。初期値でのガス供給を開始すると、その供給量での圧力測定器６の測定値が維持されるように制御手段５に圧力測定器６の信号が伝達される。制御手段５はガス流量制御バルブ８に信号を送り、圧力測定器６の信号が一定になるように制御を行う。加熱を開始して該石英ガラス管１の下端部が溶融し重力によって延伸されて縦型加熱炉７の下方から出てくる。炉外にでた石英ガラス管１の下端部は、縦型ロッドインチューブ装置の母材引き出し装置に固定する（図示せず）。制御手段５は、石英ガラス管検出センサー１０からの信号によって該石英ガラス管の下端部が溶融して縦型加熱炉７の下方から出たことを検出し、ガス流量制御バルブ８と切り替えバルブ９に信号を送りガス供給を停止し減圧装置４による減圧状態に切り替える。なお、減圧装置４は事前に作動させておけば制御手段５からの信号を受ける必要が無いが、切り替えバルブ９の切り替えと同時に減圧を開始する信号を制御手段５から受け取って作動を開始しても良い。また、石英ガラス管が炉外に出たことは観察可能であるため、検出センサー１０を省略し、手動によりガス供給から減圧に切り替えても良い。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の製造方法では、溶着開始までのガス供給状態から、溶着開始後の減圧状態への移行が滑らかにでき、溶着開始部分の膨張が防止できる一方、溶着一体化で石英ガラス管が封止されるまでガスを流すことで汚染物質による汚染が防止でき、界面に気泡や異物の混入のない光ファイバ用母材が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法の概略説明図である。
【符号の説明】
１    光ファイバ母材用石英ガラス管
２    光ファイバ母材用コアガラスロッド
３    ガス供給装置
４    減圧装置
５    制御手段
６    圧力測定手段
７    縦型加熱炉
８    ガス流量コントロールバルブ
９    切替バルブ
１０    石英ガラス管検出センサー
【図１】
0003859189.tif 000002