JP2000203861A - 光ファイバ母材の熱処理方法 - Google Patents

光ファイバ母材の熱処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】光ファイバ母材表面の傷、凹凸、不純異物によ
る不均一性の除去、光ファイバ母材内部の残留歪みの除
去、および母材表面に付着したガラス微粒子による曇り
の除去ができる、光ファイバ母材の熱処理方法を提供す
る。 【解決手段】光ファイバ母材の熱処理方法は、軸芯を中
心に回転する光ファイバ母材１と、光ファイバ母材１の
側面を火炎により加熱するバーナ２とが、軸芯の方向へ
相対的に移動することによる光ファイバ母材の熱処理方
法において、光ファイバ母材１の表面の不均一性を除去
する第１の火炎研磨工程と、第１の火炎研磨工程より低
い温度で光ファイバ母材１の内部に残留する歪みを除去
するとともに光ファイバ母材１の表面の曇りを除去する
第２の火炎研磨工程とを連続して行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの原材
となる光ファイバ母材の表面を、火炎により平滑にする
熱処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバは、石英ガラスを主成分とす
る光ファイバ母材を原材として、製造されている。光フ
ァイバ母材を加熱して所定径に延伸したものは、光ファ
イバプリフォームと呼ばれる。これを線引機で線引きす
ると光ファイバが得られる。
【０００３】光ファイバ母材表面に傷や凹凸があると、
線引きの途中で切れたり、コア径とクラッド径との比が
不均一になったりする。表面に不純異物が付着している
と、光ファイバの品質が低下する。さらに、光ファイバ
母材内部に残留する歪みが大きいと、線引きの際あるい
は運搬途中に、わずかな衝撃でクラックを生じて破損し
てしまう。
【０００４】そのため、光ファイバ母材には、表面が平
滑で、不純異物の付着がなく、内部に残留する歪みが小
さいことが求められている。表面の傷や内部の残留歪み
等を除去するため、通常、回転している光ファイバ母材
の表面を、バーナにより約２０００℃に加熱する火炎研
磨が行われている。
【０００５】しかし、この温度では、光ファイバ母材表
面の石英ガラスＳｉＯ２の一部が分解してＳｉＯとなっ
て飛散する。ＳｉＯは、大気中の酸素と結合し再びガラ
ス微粒子となって、母材表面の火炎加熱部分近傍に付着
し、表面を曇らせてしまう。
【０００６】この曇りは弱い火炎加熱により除去できる
が、加熱が不十分であると母材内部に歪みが残り、逆に
必要以上に加熱すると再び曇りが発生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の課題を
解決するためなされたもので、光ファイバ母材表面の
傷、凹凸、不純異物による不均一性の除去、光ファイバ
母材内部の残留歪みの除去、および母材表面に付着した
ガラス微粒子による曇りの除去ができる、光ファイバ母
材の熱処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めになされた本発明の光ファイバ母材の熱処理方法は、
実施例に対応する図１を参照して説明すると、軸芯を中
心に回転する光ファイバ母材１と、光ファイバ母材１の
側面を火炎により加熱するバーナ２とが、軸芯の方向へ
相対的に移動することによる光ファイバ母材の熱処理方
法において、光ファイバ母材１の表面の不均一性を除去
する第１の火炎研磨工程と、第１の火炎研磨工程より低
い温度で光ファイバ母材１の内部に残留する歪みを除去
するとともに光ファイバ母材１の表面の曇りを除去する
第２の火炎研磨工程とを連続して行う方法である。
【０００９】光ファイバ母材の熱処理方法は、第１の火
炎研磨工程で少なくとも光ファイバ母材１の表面の不均
一性を有する部分を局所的に加熱し、第２の火炎研磨工
程で光ファイバ母材１の表面を全面にわたって加熱する
ものである。
【００１０】第１の火炎研磨工程では、光ファイバ母材
１の表面の温度を合成石英ガラスの軟化点である１６０
０℃より高くすることにより、表面の不均一性すなわ
ち、表面の傷、凹凸、不純異物が除去される。しかし、
母材１の表面の最も高温な部分は約２２００℃に達する
ことがあり、母材表面にガラス微粒子の付着による曇り
が生じる。第２の火炎研磨工程で、母材１の表面の温度
を軟化点前後にすることにより、この曇りおよび母材内
部の残留歪みを除去する。
【００１１】石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材
の場合、第１の火炎研磨工程における光ファイバ母材１
の表面温度が１８００℃以上２２００℃未満であること
が好ましく、１９００℃以上２１００℃未満であると一
層好ましい。表面温度が２２００℃より高いと、表面の
石英ガラスの分解が激しくなる。一方、１８００℃未満
であると光ファイバ母材１の表面から傷や凹凸、不純異
物が除去できない。第２の火炎研磨工程における光ファ
イバ母材１の表面温度を１０００℃以上１８００℃未満
に加熱していることが好ましく、１２００℃以上１６０
０℃未満であると一層好ましい。表面温度が１８００℃
よりも高温であると母材表面に新たな曇りが生じる。一
方、１０００℃以下では内部の残留歪みが除去できな
い。
【００１２】火炎は、水素および／または鎖状炭化水素
からなる可燃性ガスと、酸素からなる支燃性ガスとの燃
焼炎であることが好ましい。水素と酸素の燃焼炎、すな
わち酸水素炎であることがより好ましい。
【００１３】光ファイバ母材の熱処理方法によれば、光
ファイバ母材の表面には傷、凹凸および不純異物がなく
平滑で、ガラス微粒子による曇りがなく透明であり、光
ファイバ母材内部には残留歪みがない、高品質な光ファ
イバ母材を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を詳細に説
明する。図１には、本発明を適用する光ファイバ母材の
熱処理方法の実施例の概略図が示されている。
【００１５】光ファイバ母材の熱処理方法は、光ファイ
バ母材１がガラス旋盤のチャック５に装着され、螺合棒
９に螺合したバーナ２を有する装置を用いて行われる。
【００１６】光ファイバ母材１の両端３、４を、ガラス
旋盤のチャック５、６に把持し、モータ７の駆動により
光ファイバ母材１を２５ｒｐｍの速度で回転させる。バ
ーナ２による加熱は、酸水素炎により行う。
【００１７】第１の火炎研磨工程として、光ファイバ母
材１の片端Ａから火炎による加熱を開始する。バーナ２
は、モータ８が駆動し螺合棒９が回転することにより母
材の軸芯と平行に移動しながら、母材表面温度を２００
０℃に加熱する。光ファイバ母材１の他端Ｂに到るまで
バーナを移動し、光ファイバ母材１の表面を全体にわた
って火炎研磨する。この工程により、母材１の表面の傷
や凸凹、不純異物が除去され、表面は平滑になる。この
とき、光ファイバ母材１の表面にはガラス微粒子が付着
し曇りが生じており、光ファイバ母材１の内部には歪み
が残留している。なお、この工程は、傷等を有する部分
を局所的な火炎研磨であってもよい。
【００１８】第１の火炎研磨工程が終了したら、螺合棒
９を逆回転させてバーナ２を加熱開始地点Ａへ移動さ
せ、第２の火炎研磨工程を行う。母材表面温度が１５０
０℃になるように加熱しながらバーナ２を移動する。光
ファイバ母材１の他端Ｂに到るまでバーナ２を移動し、
光ファイバ母材１の表面を全体にわたって火炎研磨す
る。第１の火炎研磨工程よりも低温で母材表面を全体を
熱処理することにより、光ファイバ母材１の表面のガラ
ス微粒子を除去し表面を透明化すること、および母材１
の内部残留歪みを除去することができる。
【００１９】以下に本発明を適用する光ファイバ母材の
熱処理方法の実施例を示す。布で払拭しても除去できな
い、直径約１mmの黒色斑点状不純異物が付着している平
均径６０ｍｍの光ファイバ母材を、ガラス旋盤に装着し
た。母材は２５ｒｐｍで回転させた。第１の火炎研磨工
程として、水素３００Ｌ／分、酸素１７０Ｌ／分による
酸水素炎で、不純異物の付着部分を２０００℃に加熱し
ながら火炎研磨を施した。不純異物は除去されたが、、
母材表面にはガラス微粒子が付着し白い曇りが確認され
た。続いて、第２の火炎研磨工程として、水素２３０Ｌ
／分、酸素１３０Ｌ／分による酸水素炎で、母材表面を
１５００℃に加熱しながら火炎研磨を施した。母材表面
にハロゲンランプまたは蛍光灯の光を照射して観察した
ところ、表面は傷、凹凸、不純異物およびガラス微粒子
がなく、透明かつ平滑であった。また、偏光板を用いて
歪みについて定性的な試験を行ったところ、母材内部の
歪みは除去されていることが確認できた。
【００２０】表面に直径約２０μｍの穴を有する光ファ
イバ母材を熱処理した場合も、同様に、母材表面は透明
かつ平滑であり、母材内部の歪みは除去されていた。
【００２１】比較のため、表面に不純異物が付着し凹凸
がある光ファイバ母材に対し、母材表面を１５００℃に
加熱する第２の火炎研磨工程のみを行ったところ、不純
異物や凹凸は除去できなかった。
【００２２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の光
ファイバ母材の熱処理方法によれば、光ファイバ母材表
面に傷、凹凸および不純異物がなく平滑で、ガラス微粒
子による曇りがなく透明であり、さらに光ファイバ母材
内部の残留歪みがない光ファイバ母材を得ることができ
る。この光ファイバ母材から、優れた品質の光ファイバ
を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバ母材の熱処理方法
の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１は光ファイバ母材、２はバーナ、３・４は端、５・６
はチャック、７・８はモータ、９は螺合棒、Ａは開始位
置、Ｂは終了位置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 星野 昇次 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者 島田 忠克 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 Ｆターム(参考） 4G021 BA00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸芯を中心に回転する光ファイバ母材
    と、該光ファイバ母材の側面を火炎により加熱するバー
    ナとが、該軸芯の方向へ相対的に移動することによる該
    光ファイバ母材の熱処理方法において、該光ファイバ母
    材表面の不均一性を除去する第１の火炎研磨工程と、該
    第１の火炎研磨工程より低い温度で該光ファイバ母材の
    内部に残留する歪みを除去するとともに該光ファイバ母
    材表面の曇りを除去する第２の火炎研磨工程とを連続し
    て行うことを特徴とする光ファイバ母材の熱処理方法。
  2. 【請求項２】 前記第１の火炎研磨工程で少なくとも
    前記光ファイバ母材表面の不均一性を有する部分を局所
    的に加熱し、前記第２の火炎研磨工程で該光ファイバ母
    材表面を全面にわたって加熱することを特徴とする請求
    項１に記載の光ファイバ母材の熱処理方法。
  3. 【請求項３】 石英ガラスを主成分とする光ファイバ
    母材の表面温度が、第１の火炎研磨工程では１８００℃
    以上２２００℃未満、第２の火炎研磨工程では１０００
    ℃以上１８００℃未満であることを特徴とする請求項１
    に記載の光ファイバ母材の熱処理方法。
  4. 【請求項４】 前記火炎が、水素および／または鎖状
    炭化水素からなる可燃性ガスと、酸素からなる支燃性ガ
    スとの燃焼炎であることを特徴とする請求項１に記載の
    光ファイバ母材の熱処理方法。
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