JP2001261362A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガラス多孔質層を合成する合成時間が短時間
とされるとともに、得られる多孔質ガラス母材に生じる
非有効部を短くすることが可能な光ファイバ母材の製造
方法を提供する。 【解決手段】 コアロッド１１の両端部にダミーロッド
１２ａ、１２ｂを溶着してなる出発ロッド１０に対し
て、その長手方向について略同一の位置に３本のガラス
合成用バーナ２５ａ〜２５ｃを配置し、それらのガラス
合成用バーナ２５ａ〜２５ｃから生成されて供給される
ススを、出発ロッド１０の外周上に堆積させて、ガラス
多孔質層１５を合成する。このとき、ガラス多孔質層１
５の合成時間を短時間化することが可能となるととも
に、多孔質ガラス母材１の両端部に生じる非有効部１ｂ
を極力短くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス合成用バー
ナを出発ロッドに対して移動させて、ガラス多孔質層を
合成する光ファイバ母材の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＯＶＤ法などの外付け法によって光ファ
イバ母材となる多孔質ガラス母材を作製する場合、出発
ロッドの長手方向に対してガラス合成用バーナを移動さ
せつつ、合成用バーナで合成されたガラス微粒子（ス
ス）を出発ロッドの外周上に堆積させて、ガラス多孔質
層を形成する方法が用いられる。

【０００３】図４は、従来の光ファイバ母材の製造方法
に用いられる製造装置の一例を模式的に示す構成図であ
る。コアロッド６１の両端にダミーロッド６２がそれぞ
れ溶着されてなる出発ロッド６０は、反応炉７０内に収
容されて、支持機構７１によって支持される。支持機構
７１は、長手方向が縦方向となるように出発ロッド６０
を支持し、出発ロッド６０を上下に移動させるととも
に、その支持軸を中心として出発ロッド６０を回転させ
る。

【０００４】この回転している出発ロッド６０の外周面
に対して、ガラス合成用バーナ７５から合成されたスス
が吹き付けられる。ここで、出発ロッド６０が、支持機
構７１によって上下方向（出発ロッド６０の長手方向）
に所定範囲内で往復するように移動されているので、合
成用バーナ７５に対向する出発ロッド６０の部位が長手
方向に移動される。これによって、出発ロッド６０の外
周上にススが堆積したガラス多孔質層６５が形成され
て、多孔質ガラス母材６が作製される。また、ガスや堆
積されなかった余分なスス等は、排気口７２を介して排
気管７３から外部に排気される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記したようなガラス
多孔質層６５の形成においては、その合成工程に必要と
される合成時間をできるだけ短時間とすることが望まれ
ている。ガラス多孔質層６５となるススの堆積を短時間
で終了するためには、合成用バーナ７５に供給される原
料ガスの流量を多くする方法がある。しかしながら、こ
の場合、出発ロッド６０の外周上へのススの堆積量のば
らつきが大きくなってしまい、得られる多孔質ガラス母
材毎にガラス多孔質層６５の外径が異なったり、多孔質
ガラス母材６の長手方向について外径が不均一になるな
どの問題を生じる。

【０００６】これに対して、図４中に第２のガラス合成
用バーナ７５ａを点線で示したように、多孔質ガラス母
材６の長手方向に複数本のバーナを配置して合成を行う
方法がある。しかしながら、この方法では、ガラス多孔
質層６５の両端部に生じる多孔質ガラス母材６の非有効
部６ｂの長さが、有効部６ａに対して長くなってしまう
という問題を生じる。この場合、作製された多孔質ガラ
ス母材６のうちで実際に光ファイバの母材として使用可
能な部分の割合が小さくなるので、製造効率が低下し
て、製造コスト高の原因となる。

【０００７】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、ガラス多孔質層を合成する合成時間が短時
間とされるとともに、得られる多孔質ガラス母材に生じ
る非有効部を短くすることが可能な光ファイバ母材の製
造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】このような目的を達成す
るために、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、
ガラス合成用バーナを、出発ロッドに対して長手方向に
所定範囲内で移動させて、出発ロッドの外周上にガラス
多孔質層を合成する光ファイバ母材の製造方法であっ
て、出発ロッドに対して、長手方向について略同一の位
置に配置された複数本のガラス合成用バーナを用いてガ
ラス多孔質層の合成を行うことを特徴とする。

【０００９】上記した製造方法においては、単一のガラ
ス合成用バーナに供給される原料ガスの流量を多くする
のではなく、合成用バーナの本数を複数本とすること
で、ガラス多孔質層の合成時間を短時間化している。こ
れによって、出発ロッドの外周上へのススの堆積量にお
けるばらつきの発生が防止される。

【００１０】さらに、これら複数本の合成用バーナにつ
いて、出発ロッドの長手方向に略同一の位置に配置して
いる。このとき、出発ロッド上でのススの堆積は、堆積
速度を除けば、単一の合成用バーナの場合とほぼ同様に
行われる。したがって、合成時間が短時間化されると同
時に、得られる多孔質ガラス母材に生じる非有効部を極
力短くすることが可能な製造方法が実現される。また、
非有効部が短くなることに伴って、必要な長さの光ファ
イバ母材を得るための、合成用バーナまたは出発ロッド
の移動距離（トラバース距離）を短くすることができ
る。

【００１１】また、出発ロッドは、少なくともコアを含
むコアロッドの両端にダミーロッドが溶着されて形成さ
れていることが好ましい。このような出発ロッドを用い
た場合、非有効部が短くなる上記した製造方法によっ
て、コアロッド部分を充分に覆うガラス多孔質層を効率
よく短時間で形成することが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光ファイバ母材の製造方法の好適な実施形態について詳
細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素に
は同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図
面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していな
い。

【００１３】図１は、本発明による光ファイバ母材の製
造方法の一実施形態に用いられる光ファイバ母材の製造
装置について概略的に示す構成図である。本製造装置
は、外付けのＯＶＤ法によって、多孔質ガラス母材１を
作製するものであり、多孔質ガラス母材１が収容される
反応炉２０と、多孔質ガラス母材１を支持するととも
に、上下に移動及び回転させる支持機構（図示していな
い）と、３本のガラス合成用バーナ２５ａ〜２５ｃと、
を備えて構成されている。

【００１４】ここで、図１（ａ）は、多孔質ガラス母材
１及び合成用バーナ２５ａ〜２５ｃの位置関係について
示す上面図であり、また、図１（ｂ）は、多孔質ガラス
母材１、及び合成用バーナ２５ａ〜２５ｃを含む製造装
置の構成について示すＩ−Ｉ側面断面図である。なお、
図１（ａ）においては、合成用バーナ２５ａ〜２５ｃ以
外の製造装置の各部については、図示を省略している。

【００１５】この製造装置は、出発ロッド１０（多孔質
ガラス母材１）が、その長手方向を装置の縦方向として
設置されるように構成されている。出発ロッド１０は、
コア（またはコア及びクラッドの一部）を含むコアロッ
ド１１に対して、図中の上端部に上部ダミーロッド１２
ａが、また、下端部に下部ダミーロッド１２ｂが溶着さ
れて構成されている。このとき、コアロッド１１の上端
部及び下端部は、それぞれダミーロッド１２ａ及び１２
ｂが接続される上部接合部１３ａ及び下部接合部１３ｂ
となる。

【００１６】出発ロッド１０は、反応炉２０内に収容さ
れ、支持機構（図示していない）によって、その長手方
向を縦方向の支持軸として支持される。支持機構は、出
発ロッド１０を支持し、上下にトラバース（移動）させ
るとともに、その支持軸を中心として出発ロッド１０を
回転させる（図４参照）。

【００１７】反応炉２０内には、３本のガラス合成用バ
ーナ２５ａ〜２５ｃが設置されている。これらの合成用
バーナ２５ａ〜２５ｃは、出発ロッド１０の支持軸に垂
直な平面上に、出発ロッド１０の長手方向について略同
一の位置にそれぞれ配置されている。また、その平面内
での配置については、図１（ａ）に示すように、互いに
およそ１２０°の角度で、出発ロッド１０の支持軸（中
心軸）に対して略対称な構成となるように配置されてい
る。また、合成用バーナ２５ａ〜２５ｃのそれぞれの上
方には、ガスや余分なスス等を排気するための排気口２
２及び排気管２３が設けられている。なお、図１（ｂ）
においては、３個所の排気口及び排気管のうち、合成用
バーナ２５ａの上方に設けられた排気口２２及び排気管
２３のみを図示している。

【００１８】図１の製造装置を用いた光ファイバ母材の
製造方法においては、まず、支持機構によって支持され
るとともに、支持軸を中心として回転されている出発ロ
ッド１０の外周面に対して、合成用バーナ２５ａ〜２５
ｃからの火炎によって合成されたガラス微粒子（スス）
が吹き付けられ、外周上に堆積されてスス体であるガラ
ス多孔質層１５が形成される。

【００１９】また、出発ロッド１０は、支持機構によっ
て、所定範囲内で往復するように上下方向にトラバース
される。これによって、出発ロッド１０に対する合成用
バーナ２５ａ〜２５ｃの位置が長手方向に相対的に移動
される。そして、そのトラバース範囲内にある出発ロッ
ド１０の外周上にトラバース毎にススが堆積されること
によって、ガラス多孔質層１５が形成されて、多孔質ガ
ラス母材１が作製される。

【００２０】このとき、ガラス多孔質層１５が形成され
た範囲のうち、符号１ａで示した部分が、ガラス多孔質
層１５の外径がほぼ一定となって、光ファイバ母材とし
て使用可能な有効部１ａとなる。これに対して、ガラス
多孔質層１５が形成された範囲の上端部側及び下端部側
それぞれの一部は、ガラス多孔質層１５が充分に成長さ
れず、光ファイバ母材としては使用できない非有効部１
ｂとなる。この非有効部１ｂの領域では、ガラス多孔質
層１５の外径が一定とならず、有効部１ａでの外径より
も小さくなるように変化する。

【００２１】本実施形態においては、出発ロッド１０の
外周面にススを吹き付けて堆積させるガラス合成用バー
ナとして、３本（複数本）の合成用バーナ２５ａ〜２５
ｃを用いている。このとき、出発ロッド１０の外周面、
またはガラス多孔質層１５の堆積面に対して吹き付けら
れて堆積されるスス量がおよそ３倍に増大するので、ガ
ラス多孔質層１５を所定の外径及び厚さまで合成するた
めに必要な合成時間を短時間化することができる。

【００２２】また、複数本の合成用バーナ２５ａ〜２５
ｃとすることによって、単一の合成用バーナに供給され
るガスの流量を多くしてスス量を増加させる場合に比べ
て、ススの堆積量のばらつきを低減することができる。
以上より、外径等のばらつきが少なく安定した特性を有
するガラス多孔質層１５を、短時間で合成することが可
能となる。

【００２３】さらに、これらの合成用バーナ２５ａ〜２
５ｃを、出発ロッド１０に対して、長手方向について略
同一の位置となるように、それぞれ所定の配置角度（図
１では１２０°）で配置している。このとき、出発ロッ
ド１０のトラバース中の各時点において、合成用バーナ
２５ａ〜２５ｃからの火炎が供給されている部位の長手
方向についての範囲は、単一の合成用バーナの場合とほ
ぼ同様の範囲となる。したがって、出発ロッド１０を複
数回トラバースさせて形成されるガラス多孔質層１５に
ついて、その両端部に生じる非有効部１ｂの長さについ
ても、単一の合成用バーナを用いた場合とほぼ同じ長さ
に極力短くすることができる。

【００２４】図１に示した実施形態による光ファイバ母
材の製造方法における、合成工程の短時間化及び非有効
部の短尺化について、具体的な実施例及び比較例ととも
にさらに説明する。

【００２５】（実施例）本実施例においては、コア及び
クラッドの一部を有する直径φ４０ｍｍ、長さ５００ｍ
ｍのコアロッド１１を用い、このコアロッド１１の両端
部に石英ガラス製のダミーロッド１２ａ及び１２ｂを溶
着して出発ロッド１０を作製した。そして、出発ロッド
１０を図１に示すように縦方向に設置して４０ｒｐｍで
回転させるとともに、上下方向に往復トラバースさせ、
３本の合成用バーナ２５ａ〜２５ｃから生成されるガラ
ス微粒子を出発ロッド１０の外周上に堆積させて、ガラ
ス多孔質層１５を形成した。

【００２６】合成用バーナ２５ａ〜２５ｃのそれぞれに
は、原料ガスとして、ＳｉＣｌ₄を３ｌ／ｍ（ｓｌｍ、s
tandard ｌ／ｍ）の流量で供給し、また、火炎を形成す
るための燃料ガスとして、Ｈ₂を６０ｌ／ｍ、Ｏ₂を４０
ｌ／ｍ、シールガスとしてＡｒを４ｌ／ｍの流量でそれ
ぞれ供給して、ガラス多孔質層１５の合成を行った。

【００２７】また、出発ロッド１０の上下方向へのトラ
バースについては、出発ロッド１０の下降時には合成用
バーナ２５ａ〜２５ｃが接合部１３ａの位置となったと
き、上昇時には接合部１３ｂの位置となったときに、ト
ラバース方向を反転した。このとき、トラバース距離は
５００ｍｍとなる。

【００２８】以上の条件によって、ガラス多孔質層１５
の外径が所定の径になるまで、往復トラバースを行って
ススを堆積させた。得られた多孔質ガラス母材１を加熱
焼結して透明ガラス母材としたところ、その外径がほぼ
一定となる有効部１ａの長さが４００ｍｍ、非有効部１
ｂの長さが両端でそれぞれ１００ｍｍとなった。また、
ガラス多孔質層１５の合成時間は５０時間であった。

【００２９】（比較例１）本比較例においては、図２に
示す構成の製造装置を用いてガラス多孔質層１５の合成
を行った。この製造装置は、図１に示した製造装置と同
様に構成されているが、図１においては、３本の合成用
バーナ２５ａ〜２５ｃが、出発ロッド１０の長手方向に
ついて略同一の位置に配置されているのに対して、図２
においては、３本の合成用バーナ２６ａ〜２６ｃが、出
発ロッド１０の回転方向について略同一の位置に、トラ
バース方向に所定間隔をおいて配置されている。なお、
図２においては、排気口等については図示を省略してい
る。

【００３０】この製造装置を用い、上記した実施例と同
様の出発ロッド１０に対してガラス多孔質層１５を形成
した。出発ロッド１０の回転等の条件、合成用バーナ２
６ａ〜２６ｃに供給されるガスの組成及び流量等につい
ては、実施例と同様とした。

【００３１】また、出発ロッド１０の上下方向へのトラ
バースについては、出発ロッド１０の下降時には最下方
の合成用バーナ２６ｃが接合部１３ａの位置となったと
き、上昇時には同じ合成用バーナ２６ｃが接合部１３ｂ
の位置となったときに、トラバース方向を反転した。こ
のとき、トラバース距離は実施例と同様に５００ｍｍと
なる。

【００３２】以上の条件によって、ガラス多孔質層１５
の外径が所定の径になるまで、往復トラバースを行って
ススを堆積させた。得られた多孔質ガラス母材１を加熱
焼結して透明ガラス母材としたところ、その外径がほぼ
一定となる有効部１ａの長さが２００ｍｍ、非有効部１
ｂの長さが両端でそれぞれ２５０ｍｍとなった。また、
ガラス多孔質層１５の合成時間は５０時間であった。

【００３３】（比較例２）本比較例においては、比較例
１とほぼ同様の条件でガラス多孔質層１５の合成を行っ
たが、出発ロッド１０の上下方向へのトラバースについ
ては、出発ロッド１０の下降時には最下方の合成用バー
ナ２６ｃが接合部１３ａの位置となったとき、上昇時に
は最上方の合成用バーナ２６ａが接合部１３ｂの位置と
なったときに、トラバース方向を反転した。このとき、
トラバース距離は７００ｍｍとなる。

【００３４】以上の条件によって、ガラス多孔質層１５
の外径が所定の径になるまで、往復トラバースを行って
ススを堆積させた。得られた多孔質ガラス母材１を加熱
焼結して透明ガラス母材としたところ、その外径がほぼ
一定となる有効部１ａの長さが４００ｍｍ、非有効部１
ｂの長さが両端でそれぞれ２５０ｍｍとなった。また、
ガラス多孔質層１５の合成時間は８０時間であった。

【００３５】（比較例３）本比較例においては、比較例
２とほぼ同様の条件でガラス多孔質層１５の合成を行っ
たが、出発ロッド１０の下降時には、合成用バーナ２６
ａ及び２６ｂについて、接合部１３ａを通過した時点で
それぞれ原料ガスの流量を０ｌ／ｍとし、上昇時には、
合成用バーナ２６ｃ及び２６ｂについて、接合部１３ｂ
を通過した時点でそれぞれ原料ガスの流量を０ｌ／ｍと
した。

【００３６】以上の条件によって、ガラス多孔質層１５
の外径が所定の径になるまで、往復トラバースを行って
ススを堆積させた。得られた多孔質ガラス母材１を加熱
焼結して透明ガラス母材としたところ、その外径がほぼ
一定となる有効部１ａの長さが４００ｍｍ、非有効部１
ｂの長さが両端でそれぞれ１００ｍｍとなった。また、
ガラス多孔質層１５の合成時間は８０時間であった。

【００３７】（実施例及び比較例について）３本の合成
用バーナ２５ａ〜２５ｃを長手方向について略同一の位
置に配置する図１に示した製造方法を適用した実施例に
おいては、上記したように、有効部長が４００ｍｍ、非
有効部長が１００ｍｍ×２、合成時間５０時間との結果
が得られた。これに対して、３本の合成用バーナ２６ａ
〜２６ｃを長手方向に所定間隔で並べて配置する図２に
示した従来の製造方法を適用した比較例においては、比
較例１では、有効部長が２００ｍｍ、非有効部長が２５
０ｍｍ×２、合成時間５０時間となった。この場合、ト
ラバース距離及び合成時間は同じであるが、得られる有
効部長が短くなるとともに、非有効部長が非常に長い範
囲となっている。これは、３本の合成用バーナ２６ａ〜
２６ｃがトラバース方向に配置されているために、その
すべてからのススが堆積される領域が、トラバース距離
よりも短くなってしまうためである。

【００３８】また、比較例２では、有効部長が４００ｍ
ｍ、非有効部長が２５０ｍｍ×２、合成時間８０時間と
なった。この場合、トラバース距離を長くすることによ
って実施例と同様の有効部長が得られているが、非有効
部長については、比較例１と同様に長い。また、トラバ
ース距離を長くしたことによって、合成時間が長時間と
なっている。

【００３９】また、比較例３では、有効部長が４００ｍ
ｍ、非有効部長が１００ｍｍ×２、合成時間８０時間と
なった。この場合、トラバース距離を長くするととも
に、接合部１３ａ、１３ｂよりも外側の位置となった合
成用バーナについて、原料ガスの供給を止めることによ
って、実施例と同様の有効部長及び非有効部長が得られ
ている。しかしながら、３本の合成用バーナ２６ａ〜２
６ｃのすべてが用いられる時間が限られてしまい、ガラ
ス多孔質層１５の端部付近へのスス堆積では２本もしく
は１本の合成用バーナしか使用されないため、合成時間
が長時間となっている。

【００４０】以上より、出発ロッド１０の外周上にスス
を堆積させるための合成用バーナを複数本とした場合で
あっても、それらのバーナをトラバース方向に配置（図
２）すると、比較例１〜３に示すように、合成時間の短
時間化と、有効部の長尺化／非有効部の短尺化とを両立
させることができない。

【００４１】これに対して、本発明による光ファイバ母
材の製造方法は、複数本の合成用バーナをトラバース方
向（長手方向）について略同一の位置に配置（図１）す
ることによって、合成時間の短時間化と、有効部の長尺
化／非有効部の短尺化とを同時に実現するものである。
このとき、出発ロッドのトラバース距離（移動距離）に
ついても短くすることができる。また、出発ロッドに対
して、ダミーロッドを除くコアロッド部分を充分に覆う
ガラス多孔質層を効率よく短時間で形成することが可能
となる。

【００４２】本発明による光ファイバ母材の製造方法
は、上記した実施形態及び実施例に限られず、様々な変
形が可能である。例えば、スス堆積に用いる合成用バー
ナの本数については、上記した実施形態における３本に
限らず、製造装置の構成や、要求される堆積速度等によ
って、適宜その本数を設定して良い。

【００４３】また、それぞれの合成用バーナの設置方法
や、相互の位置関係などについても、適宜変更すること
が可能である。図３は、図１に示した製造装置の変形例
を示している。ここでは、それぞれの合成用バーナ２５
ａ〜２５ｃが、その上方に排気口２２及び排気管２３が
配置されていることに対応して、それぞれやや上向きに
設置されている。このとき、図３中に矢印で示すよう
に、余分なガスやスス等の排気条件が改善される。

【００４４】また、上記した実施形態においては、合成
用バーナ２５ａ〜２５ｃを固定として、出発ロッド１０
（多孔質ガラス母材１）をトラバースさせているが、出
発ロッドを固定として、合成用バーナをトラバースさせ
ても良い。また、ロッド及び母材の支持軸については、
上記した縦方向に限られず、横方向としても良い。

【００４５】

【発明の効果】本発明による光ファイバ母材の製造方法
は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得
る。すなわち、出発ロッドまたはガラス合成用バーナの
トラバースによって、出発ロッドに対して長手方向に合
成用バーナを移動させて、出発ロッドの外周上にガラス
多孔質層を堆積していく合成方法において、出発ロッド
に対して、長手方向について略同一の位置に配置された
複数本のガラス合成用バーナを用い、それらの合成用バ
ーナからのススを堆積させてガラス多孔質層の合成を行
う。

【００４６】これによって、ガラス多孔質層の合成時間
が短時間化されるとともに、非有効部の長さを極力短く
することが可能となる。また、単一の合成用バーナに供
給するガスの流量を多くする場合に比べて、得られるガ
ラス多孔質層の外径のばらつきを低減することができ
る。このように、非有効部の長さを極力短くしつつ合成
の短時間化を実現することによって、作製される多孔質
ガラス母材のうちで実際に光ファイバの母材として使用
可能な部分の割合が大きくなり、製造効率や歩留まりが
向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバ母材の製造方法の一実施形態に用い
られる光ファイバ母材の製造装置を示す構成図である。

【図２】光ファイバ母材の製造方法の比較例に用いられ
る光ファイバ母材の製造装置を示す構成図である。

【図３】図１に示した光ファイバ母材の製造装置の変形
例を示す構成図である。

【図４】従来の光ファイバ母材の製造方法に用いられる
光ファイバ母材の製造装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】 １…多孔質ガラス母材、１ａ…有効部、１ｂ…非有効
部、１０…出発ロッド、１１…コアロッド、１２ａ、１
２ｂ…ダミーロッド、１３ａ、１３ｂ…接合部、１５…
ガラス多孔質層、２０…反応炉、２２…排気口、２３…
排気管、２５ａ〜２５ｃ…ガラス合成用バーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 出発ロッドに対して、ガラス合成用バー
   ナを長手方向に所定範囲内で移動させて、前記出発ロッ
   ドの外周上にガラス多孔質層を合成する光ファイバ母材
   の製造方法であって、 前記出発ロッドに対して、長手方向について略同一の位
   置に配置された複数本の前記ガラス合成用バーナを用い
   て前記ガラス多孔質層の合成を行うことを特徴とする光
   ファイバ母材の製造方法。