JP2001019453A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び
延伸を同時に行う光ファイバ母材の製造において、簡易
かつ安価に光ファイバ母材を製造する。 【解決手段】 クラッド用ガラスパイプ１内に、コア若
しくはコア及びクラッド用ガラスロッド２を挿入し、両
者をヒータ３によって加熱しながらガラスパイプ内を減
圧して、ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸
とを同時に行う。ガラス微粒子堆積体を脱水・焼結した
ガラスロッドを、ガラスパイプに合う外径に調整する延
伸工程を行わずに用いる。ガラスロッドの加熱炉への送
り速度Ｖ_Rをガラスパイプの送り速度Ｖ_Pに対して相対的
に調整することによって、ガラスパイプ及びガラスロッ
ドが一体化する位置において所望のコア・クラッド比と
なるようにして両者を一体化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッド用ガラス
パイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びク
ラッド用ガラスロッドを挿入し、両者を加熱しながら上
記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプとガラ
スロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファイバ母
材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ母材の製造方法の主なものと
しては、ＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）
法、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ＭＣ
ＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法の３つ
が挙げられる。ここで、ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法において
は、その生産性の観点から、コア若しくはコア及びクラ
ッド用ガラスロッドを製造した後に、光ファイバ母材の
大部分を占めることとなるクラッドを上記ガラスロッド
の外周に、別工程によって形成する手法が採用されてい
る。

【０００３】具体的に上記クラッドの形成方法として
は、上記ガラスロッドに対してスートと呼ばれるガラス
微粒子を堆積させ、これを加熱して透明ガラス化する、
いわゆる外付け法が知られている。

【０００４】これに対し、別工程において予め製造され
たクラッド用ガラスパイプ内に、上記コア若しくはコア
及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、このガラスパイ
プとガラスロッドとを一体化させる、いわゆるロッドイ
ンチューブ法も知られている（例えば、特公昭５６−４
５８６７号公報参照）。このロッドインチューブ法とし
ては、例えばバーナ火炎によって上記ガラスパイプ及び
ガラスロッドを加熱し、このバーナ火炎のガスによって
上記ガラスパイプをコアロッドに押し付けるようにして
両者を一体化させる方法が知られている。また、これと
は異なり、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを電気炉
（ヒータ）などによって加熱しつつ、上記ガラスパイプ
内の圧力を減圧するようにして、このガラスパイプ内外
の圧力差によって、両者を一体化させる方法も知られて
いる。

【０００５】ところで、近年、生産コストの低減化等の
観点から、光ファイバ母材を大型化及び長尺化すること
が求められており、このため、上記光ファイバ母材を太
径とすることが行われている。

【０００６】ところが、このような太径の光ファイバ母
材をそのまま線引きすると、目標径の光ファイバに安定
させるまでに長時間を要することとなってしまい、大量
の母材を初期安定化に消費してしまうようになってしま
う。その結果、上記光ファイバ母材から光ファイバへの
歩留まりが悪化してしまい、本来低コスト化の目的で行
った光ファイバ母材の大型化が、逆にその目的を達成で
きないものとなってしまうという不都合がある。

【０００７】そこで、このような不都合を解消するため
に、通常は製造された太径の光ファイバ母材を、線引き
工程の前に歩留まりが最大となる最適の径まで縮径させ
るようにしている。そして、このような光ファイバ母材
の縮径工程として、上記ガラスパイプ及びガラスロッド
の一体化による光ファイバ母材の製造と同時に行うよう
にして、その生産性を向上させようとする方法が知られ
ている（例えば、特開平７−１０５８０号公報参照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そして、上記のガラス
パイプとガラスロッドとを一体化させて光ファイバ母材
を製造する製造方法についてさらに詳しく説明すると、
図２に示すような製造工程を経て光ファイバ母材が製造
されることになる。

【０００９】すなわち、ガラスパイプの製造工程Ｐ１
は、例えばＯＶＤ法等によってガラス微粒子を堆積させ
るガラス微粒子堆積工程Ｐ１１を行い、この円柱状のガ
ラス微粒子堆積体に対し、その軸心に沿って開孔してパ
イプ状に形成する開孔工程Ｐ１２を行う。そして、この
開孔されたガラス微粒子堆積体を脱水・焼結して透明ガ
ラス化する脱水・焼結工程Ｐ１３を行い、ガラスパイプ
が製造される。

【００１０】一方、ガラスロッドの製造工程Ｐ２は、例
えばＶＡＤ法等によって、ガラス微粒子を堆積させるガ
ラス微粒子堆積工程Ｐ２１を行い、このガラス微粒子堆
積体を脱水・焼結して透明ガラス化する脱水・焼結工程
Ｐ２２を行う。そして、上記ガラスパイプ製造工程Ｐ１
によって製造されたガラスパイプと一体化した際に設定
コア・クラッド比（Ｃ／Ｃ）となるように、透明ガラス
化したガラスロッドの延伸を行って、その外径を調整す
る延伸工程Ｐ２３を行いガラスパイプに応じたガラスロ
ッドが製造される。

【００１１】このような工程を経て製造されたガラスパ
イプ及びガラスロッドを用いて、両者を一体化して延伸
する一体化・延伸工程Ｐ３を行って、光ファイバ母材が
製造される。そして、この光ファイバ母材は、線引き工
程Ｐ４により光ファイバとなる。

【００１２】このように、従来の光ファイバ母材の製造
方法においては、上記ガラスロッドの外径を調整する工
程（延伸工程Ｐ２３）を要し、工程数の増大を招いてコ
ストの増大を招いてしまうという不都合がある。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、ガラスパイプ
とガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファ
イバ母材の製造において、簡易かつ安価に光ファイバ母
材を製造することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、つぎの点に着目した。すなわち、ガラ
スパイプとガラスロッドの一体化の際には、従来、ガラ
スロッドとガラスパイプとは同じ送り速度で加熱炉に送
られて一体化がなされる。ところが、このガラスロッド
の加熱炉への送り速度を、ガラスパイプの送り速度に対
して相対的に異なる速度とすれば、両者の一体化の際に
ガラスパイプとガラスロッドとの断面積比が変更し得る
ことを見出した。そこで、ガラスパイプとガラスロッド
との送り速度の調整によって断面積を変更し得ることを
利用すれば、ガラスロッドの外径を延伸工程によって調
整しなくても、所望のＣ／Ｃの光ファイバ母材が製造し
得る点に着目して本発明を完成するに至ったものであ
る。

【００１５】具体的に、本発明は、クラッド用ガラスパ
イプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラ
ッド用ガラスロッドを挿入し、この両者を加熱炉によっ
て加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガ
ラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸とを同時に
行う光ファイバ母材の製造方法を前提とし、この方法に
おいて、上記ガラスロッドとして、ガラス微粒子堆積体
を脱水・焼結したそのままの外径のものを用い、上記加
熱炉への上記ガラスパイプとガラスロッドとの送り速度
を、このガラスロッドのコア径に応じたクラッド径とな
るように相対的に調整することを特定事項とする方法で
ある。ここで、「ガラス微粒子堆積体を脱水・焼結した
そのままの外径のものを用い」とは、例えばＶＡＤ法等
によってガラス微粒子堆積体を成形し、脱水・焼結工程
を行ったガラスロッドを延伸工程を行うことなく、その
ままガラスパイプとの一体化・延伸工程を行うことを意
味する。また、「加熱炉への上記ガラスパイプとガラス
ロッドとの送り速度を、このガラスロッドのコア径に応
じたクラッド径となるように相対的に調整する」とは、
例えば、ガラスロッドの送り速度をガラスパイプの送り
速度よりも速くすれば、このガラスロッドの断面積が拡
大した状態でガラスパイプと一体化するようになる一
方、ガラスロッドの送り速度をガラスパイプの送り速度
よりも遅くすれば、このガラスロッドの断面積が縮小し
た状態でガラスパイプと一体化するようになる。このよ
うにガラスパイプとガラスロッドとの送り速度を相対的
に調整して、ガラスロッドのコア径に応じたクラッド径
となるように両者の一体化が行うことを意味する。

【００１６】そして、この場合、ガラスロッドの延伸工
程を省略することによって、工程数の低減が図られ、光
ファイバの製造が安価に行い得る。

【００１７】また、例えばガラスロッドを延伸すればそ
の長さが長くなってしまう。これにより、ガラスパイプ
とガラスロッドとの一体化・延伸を行う装置は大型化し
てしまうという不都合がある。

【００１８】ところが、本発明においては、ガラスロッ
ドの延伸を行わないことから、短いガラスロッドで、ガ
ラスパイプとの一体化を行うことになる。このため、装
置の大型化を回避して、設備コストの低減化が図られ
る。

【００１９】ところで、特に大型かつ長尺の光ファイバ
母材の製造において問題となる点であるが、このような
光ファイバ母材の製造に用いられる、例えばＶＡＤ法等
によって製造されるガラスロッドは、そのコア径、コア
とクラッド間の屈折率差、あるいはガラスロッドのコア
・クラッド比が長手方向に変化したものとなってしまう
場合がある。

【００２０】このような場合、線引きした光ファイバの
カットオフ波長が、所望の値に仕上がるように、本来は
ガラスロッドを長手方向に分割した上で、この分割した
ガラスロッドの構造に適した目標Ｃ／Ｃを求め、その値
に光ファイバ母材が仕上がるように、分割したガラスロ
ッド単位で、製造工程を個別に調整する必要がある。つ
まり、コア径が大きめのガラスロッド部分や、Ｃ／Ｃが
小さめのガラスロッド部分が存在する場合、ガラスパイ
プとガラスロッドとを同じ送り速度で一体化すれば、製
造された光ファイバ母材のＣ／Ｃは、その長手方向にガ
ラスロッドの構造ばらつきを反映した形で変化してしま
うようになる。このため、上記コア径が大きいガラスロ
ッド部分を切り出した上で、この切り出したガラスロッ
ドをより細径に修正して使用していた。また、コアとク
ラッドとの間の屈折率差が高いガラスロッド部分は、当
該ガラスロッド部分を切り出した上で目標Ｃ／Ｃを高め
に設定して母材化していた。

【００２１】しかし、分割した短尺のガラスロッド単位
で、個別に製造工程を調整することは、せっかく大型に
製造したガラスロッドを小型で多数の光ファイバ母材に
仕上げることとなってしまい、歩留まりの低下を招いた
り、製造工程管理が複雑になるなど問題が多い。

【００２２】そこで、請求項２記載の如く、ガラスパイ
プとガラスロッドとの送り速度を、このガラスパイプと
ガラスロッドとが長手方向に所望のコア・クラッド比で
一体化するように相対的に調整してもよい。ここで、
「ガラスパイプとガラスロッドとが長手方向に所望のコ
ア・クラッド比で一体化する」とは、ガラスロッドのコ
ア径、又はコアとクラッドとの間の屈折率差とが長手方
向にばらついているものであっても、これらのばらつき
がキャンセルされた、目標コア・クラッド比の光ファイ
バ母材となるように上記ガラスパイプとガラスロッドと
を一体化することを意味する。

【００２３】そして、この場合、長手方向にコア径、コ
アとクラッドとの間の屈折率差、あるいはＣ／Ｃが変化
したようなガラスロッドであっても、ガラスパイプとガ
ラスロッドとが、所望のＣ／Ｃとした状態で一体化され
る。すなわち、例えばコアとクラッドとの間の屈折率差
は長手方向にそろっているもののＣ／Ｃが一体化が開始
される端部から一体化が終了する端部に向かって増加し
ているようなガラスロッドの場合には、このガラスロッ
ドの送り速度を一体化が進むにつれて増加させるように
すれば、長手方向に所望のＣ／Ｃとなった光ファイバ母
材が製造される。また、例えばＣ／Ｃが長手方向にそろ
っているものの、コアとクラッドとの間の屈折率差は一
体化が開始される端部から一体化が終了する端部に向か
って減少しているようなガラスロッドの場合には、上記
とは逆にこのガラスロッドの送り速度を一体化が進むに
つれて減速させるようにすれば、長手方向に所望のＣ／
Ｃとなった光ファイバ母材が製造される。さらに、例え
ばコアとクラッドとの間の屈折率差、及びＣ／Ｃの双方
が一体化が開始される端部から一体化が終了する端部に
向かって増加しているようなガラスロッドの場合には、
微少区間毎の目標Ｃ／Ｃを求め、このガラスロッドの送
り速度を増減調整することによって各位置におけるコア
構造に応じた目標Ｃ／Ｃなる構造が連続的に得られるよ
うにすれば、長手方向に所望のＣ／Ｃとなった光ファイ
バ母材が製造される。

【００２４】そして、このような処理を行った大型光フ
ァイバ母材から線引きした光ファイバは、長手方向に安
定したカットオフ波長を持つことになり、光ファイバの
歩留まりが向上して低コストの光ファイバの製造が実現
する。

【００２５】ここで、ガラスロッドの送り速度の制御と
しては、例えば、両者の一体化の前に予めガラスロッド
のコア径、コアとクラッドとの間の屈折率差、あるいは
Ｃ／Ｃの長手方向に対する変化量を測定、または予測し
ておき、これに基づいて組まれた制御プログラムによっ
て、ガラスロッドの送り速度を制御するようにしてもよ
い。また、コアとクラッドとの間の屈折率差が長手方向
にそろっている場合には、両者の一体化の最中にＣ／Ｃ
を測定して、この測定値に基づいてガラスロッドの送り
速度を制御するフィードバック制御を行うようにしても
よい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における光
ファイバ母材の製造方法によれば、ガラスロッドの延伸
工程を省略して、光ファイバ母材を製造することができ
る。これによって、工程数の低減による生産コストの低
コスト化を図ることができるよになる。また、短いガラ
スロッドでガラスパイプとの一体化を行うことから、設
備コストの低減化を図ることができる。

【００２７】さらに、ガラスロッドの送り速度を調整す
ることによって、Ｃ／Ｃが長手方向に所望の値となった
高精度の光ファイバ母材を製造することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００２９】図１は、光ファイバ母材の製造中の状態を
示し、１はクラッド用ガラスパイプ、２はコア若しくは
コア及びクラッド用ガラスロッド、３は上記ガラスパイ
プ１及びガラスロッド２の双方を加熱するヒータであ
る。このヒータ３を備える加熱炉としては、具体的に
は、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉を用いるよ
うにすればよい。

【００３０】そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロ
ッド２は、それぞれの上端が、図示省略の把持装置によ
って把持されるようになっている。この把持装置は、上
記ガラスパイプ１とガラスロッド２とをそれぞれ下方に
移動させるようになっており、その移動速度、すなわち
ヒータ３への送り速度Ｖ_P，Ｖ_Rは、上記ガラスパイプ１
とガラスロッド２とで異なる速度とすることができるよ
うになっている（図１の矢印参照）。このガラスパイプ
１及びガラスロッド２の送り速度Ｖ_P，Ｖ_Rは、ガラスロ
ッド２の外径、及びガラスロッド２のＣ／Ｃ等の長手方
向に対する変化量の測定値に基づいて組まれた制御プロ
グラムによって制御するようにしている。

【００３１】また、上記ガラスパイプ１内は、図示省略
の減圧装置につながっており、この減圧装置によって、
上記ガラスパイプ１内が減圧されるようになっている。
さらに、一体化した光ファイバ母材４は、その下方に備
えられた図示省略の引取り装置によって引取られて延伸
されるようになっている（図１の矢印参照）。これによ
り、ガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化と、両
者の延伸とが同時に行われるようになっている次に、上
記光ファイバ母材の製造について説明する。

【００３２】上記ガラスパイプ１は、図２に示すよう
に、例えば、ＯＶＤ法などにて、ガラス微粒子を堆積さ
せるガラス微粒子堆積工程Ｐ１１を行い、このガラス微
粒子堆積体に対し、開孔工程Ｐ１２においてその軸心に
孔を形成する。そして、脱水・焼結工程Ｐ１３によっ
て、透明ガラス化されてガラスパイプとなる（ガラスパ
イプ１の製造工程Ｐ１）。

【００３３】一方、ガラスロッド２は、ＶＡＤ法によっ
てガラス微粒子を堆積させるガラス微粒子堆積工程Ｐ２
１によって製造されたガラス微粒子堆積体を、脱水・焼
結工程Ｐ２２によって脱水・焼結して透明ガラス化させ
る。そして、本実施形態においては、この脱水・焼結工
程Ｐ２２後のガラスロッド２を延伸工程Ｐ２３を行うこ
となく、そのまま、一体化・延伸工程Ｐ３を行うように
する。すなわち、本実施形態においては、延伸工程Ｐ２
３を省略している（ガラスロッド２の製造工程Ｐ２）。

【００３４】そして、上記各製造工程Ｐ１，Ｐ２を経て
製造されたガラスパイプ１及びガラスロッド２の上端を
それぞれ把持装置によって把持した状態で、このガラス
パイプ１内にガラスロッド２を挿入する。

【００３５】この状態で、上記ガラスパイプ１内を減圧
装置によって減圧しながら、上記ガラスパイプ１とガラ
スロッド２とをそれぞれ下方に移動させる（図１の矢印
参照）。

【００３６】このとき、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_R
は、所望のＣ／Ｃとなるようにガラスパイプ１の送り速
度Ｖ_Pに対して相対的に変化させるようにしている。ま
た、上記ガラスロッド２のＣ／Ｃ等が長手方向に対して
変化している場合には、予め設定した制御プログラムに
よって、その送り速度Ｖ_Rが調整されて所望のＣ／Ｃと
なるようになっている。

【００３７】そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロ
ッド２は、ヒータ３内に導入され、このヒータ３によっ
て加熱されるようになる。これにより、上記ガラスパイ
プ１が溶融され、かつその内外の圧力差によって上記ガ
ラスパイプ１が縮径して上記ガラスロッド２と一体化す
るようになる。この一体化した光ファイバ母材４は、引
取り装置によって引取られて延伸されるようになる。こ
のようにして、ガラスパイプ１とガラスロッド２との一
体化と、両者の延伸とが同時に行われるようにしてい
る。

【００３８】次に、上記実施形態の作用・効果について
説明する。

【００３９】ガラスロッド２の延伸工程Ｐ２３による外
径調整を行わなくても、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_R
をガラスパイプ１の送り速度Ｖ_Pに対して相対的に調整
することによって、ガラスパイプ１と一体化する位置に
おいて所定のガラスロッド２の外径になった状態で一体
化する。これにより、所望のＣ／Ｃの光ファイバ母材を
製造することができるようになる。

【００４０】このように、ガラスロッド２の延伸工程Ｐ
２３を省略することによって、工程数の低減による製造
コストの低減化を図ることができるようになる。

【００４１】また、ガラスロッド２の延伸を行わないこ
とから、このガラスロッド２の長さは短いものとなって
いる。このため、一体化・延伸工程Ｐ３を行う設備を小
型化することができるようになり、設備コストの低減化
を図ることができるようになる。

【００４２】さらに、ガラスロッド２のＣ／Ｃ等が長手
方向に変化していても、このガラスロッドの送り速度Ｖ
_Rを制御することによって、長手方向に所望の値のＣ／
Ｃとなった光ファイバ母材を製造することができるよう
になる。 ＜他の実施形態＞なお、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではなく、その他種々の実施形態を包含するも
のである。すなわち、上記実施形態では、ガラスロッド
２の送り速度Ｖ_Rの制御として、予め制御プログラムを
組み、これによって制御するようにしているが、これに
限らず、例えばガラスパイプ１とガラスロッド２との一
体化の最中にコア径を測定して、この測定したコア径に
基づいて送り速度Ｖ_Rを制御するフィードバック制御を
行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバ母材の製造中の状態を示す斜視説明
図である。

【図２】従来の光ファイバ母材の製造工程を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ ガラスパイプ ２ ガラスロッド ３ ヒータ（加熱炉） ４ 光ファイバ母材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 正▲高▼ 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 長江 伸定 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 4G021 BA01 BA03 BA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガ
   ラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッド
   を挿入し、この両者を加熱炉によって加熱しながら上記
   ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプ及びガラ
   スロッドの一体化と延伸とを同時に行う光ファイバ母材
   の製造方法において、 上記ガラスロッドとして、ガラス微粒子堆積体を脱水・
   焼結したそのままの外径のものを用い、 上記加熱炉への上記ガラスパイプとガラスロッドとの送
   り速度を、このガラスロッドのコア径に応じたクラッド
   径となるように相対的に調整することを特徴とする光フ
   ァイバ母材の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ガラスパイプとガラスロッドとの送り速度を、このガラ
   スパイプとガラスロッドとが長手方向に所望のコア・ク
   ラッド比で一体化するように相対的に調整することを特
   徴とする光ファイバ母材の製造方法。