JP2001294438A - 光ファイバ用プリフォームの製造方法 - Google Patents
光ファイバ用プリフォームの製造方法Info
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- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気炉内で、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚
の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続する光ファイバ
用プリフォームの製造方法を提供する。 【解決手段】 コアロッドに合成石英管をかぶせてコラ
ップスする光ファイバ用プリフォームの製造工程におい
て、肉厚の厚い合成石英管１と肉厚の薄い上部ダミー管
８とを溶着し接続するに際し、上部ダミー管８を電気炉
５上方の低温領域に支持し、合成石英管１を電気炉５の
最高温度領域に支持して合成石英管１の上端面９が充分
溶融した溶融面となるまで保持した後、該溶融面に上部
ダミー管８を徐々に下降させて溶着し接続することを特
徴としている。
の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続する光ファイバ
用プリフォームの製造方法を提供する。 【解決手段】 コアロッドに合成石英管をかぶせてコラ
ップスする光ファイバ用プリフォームの製造工程におい
て、肉厚の厚い合成石英管１と肉厚の薄い上部ダミー管
８とを溶着し接続するに際し、上部ダミー管８を電気炉
５上方の低温領域に支持し、合成石英管１を電気炉５の
最高温度領域に支持して合成石英管１の上端面９が充分
溶融した溶融面となるまで保持した後、該溶融面に上部
ダミー管８を徐々に下降させて溶着し接続することを特
徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＣＶＤ法やＶＡ
Ｄ法で製作されたコアロッドに合成石英管をかぶせてコ
ラップスするオーバージャケット法（Over Jacketing M
ethod）に係り、特に、合成石英管を封止して真空排気
するための上部ダミー管を、合成石英管に接続する光フ
ァイバ用プリフォーム（以下、単にプリフォームと称す
る）の製造方法に関する。
Ｄ法で製作されたコアロッドに合成石英管をかぶせてコ
ラップスするオーバージャケット法（Over Jacketing M
ethod）に係り、特に、合成石英管を封止して真空排気
するための上部ダミー管を、合成石英管に接続する光フ
ァイバ用プリフォーム（以下、単にプリフォームと称す
る）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プリフォームの製造方法として、ＭＣＶ
Ｄ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに石英管をかぶ
せ、加熱、溶着してコラップスするオーバージャケット
法が挙げられる。この方法でプリフォームを製造するに
は、先ず、合成石英管の上端に、この石英管内を真空排
気するため、封止用の上部ダミー管を溶着して接続する
ことが行なわれている。
Ｄ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに石英管をかぶ
せ、加熱、溶着してコラップスするオーバージャケット
法が挙げられる。この方法でプリフォームを製造するに
は、先ず、合成石英管の上端に、この石英管内を真空排
気するため、封止用の上部ダミー管を溶着して接続する
ことが行なわれている。
【０００３】一方、オーバージャケット法に使用される
プリフォームは、近年、線引き技術が向上し、直径６０
〜９０ｍｍφと大型化されてきた。プリフォームの直径
の大型化に伴い、コアロッドと石英管とを溶着してコラ
ップスする際の加熱手段に、バーナよりも電気炉を用い
る方が熱効率上有利となってきた。大口径のプリフォー
ムは、熱歪みによりクラックが発生し易いが、電気炉で
は温度勾配が緩く、熱歪みによるクラックが発生しにく
い利点がある。
プリフォームは、近年、線引き技術が向上し、直径６０
〜９０ｍｍφと大型化されてきた。プリフォームの直径
の大型化に伴い、コアロッドと石英管とを溶着してコラ
ップスする際の加熱手段に、バーナよりも電気炉を用い
る方が熱効率上有利となってきた。大口径のプリフォー
ムは、熱歪みによりクラックが発生し易いが、電気炉で
は温度勾配が緩く、熱歪みによるクラックが発生しにく
い利点がある。
【０００４】しかし、電気炉内での上部ダミー管と合成
石英管との溶着は、電気炉内部が見えないため、技術的
に困難であった。特に、電気炉は加熱ゾーンが長いた
め、肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管を
電気炉内で同時に加熱すると、上部ダミー管の方が、肉
厚が薄く熱容量が少ないため先に軟化して溶け落ち、管
同士の接続がうまくできないという問題があった。この
対策として、合成石英管の肉厚に合わせて上部ダミー管
の肉厚を厚くすると、製品とならない上部ダミー管の材
料費コストがアップするという経済的な問題があった。
石英管との溶着は、電気炉内部が見えないため、技術的
に困難であった。特に、電気炉は加熱ゾーンが長いた
め、肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管を
電気炉内で同時に加熱すると、上部ダミー管の方が、肉
厚が薄く熱容量が少ないため先に軟化して溶け落ち、管
同士の接続がうまくできないという問題があった。この
対策として、合成石英管の肉厚に合わせて上部ダミー管
の肉厚を厚くすると、製品とならない上部ダミー管の材
料費コストがアップするという経済的な問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電気
炉内で、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英
管とを適切に溶着し接続するプリフォームの製造方法を
提供することにある。
炉内で、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英
管とを適切に溶着し接続するプリフォームの製造方法を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のプリフォームの
製造方法は、コアロッドに合成石英管をかぶせてコラッ
プスするプリフォームの製造工程において、肉厚の厚い
合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管とを溶着し接続す
るに際し、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持
し、合成石英管を電気炉の最高温度領域に支持して合成
石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで保持し
た後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に下降させて溶着
し接続することを特徴としている。
製造方法は、コアロッドに合成石英管をかぶせてコラッ
プスするプリフォームの製造工程において、肉厚の厚い
合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管とを溶着し接続す
るに際し、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持
し、合成石英管を電気炉の最高温度領域に支持して合成
石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで保持し
た後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に下降させて溶着
し接続することを特徴としている。
【０００７】肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダ
ミー管とを溶着し接続する際、あらかじめ合成石英管内
にコアロッドを、合成石英管の端面から５０ｍｍを超え
ない範囲で突出するように挿入しておき、上部ダミー管
の溶着が完了するまでは、電気炉内の汚染ガスが進入す
るのを防止するために、パージガスを合成石英管内に流
しながら、上部ダミー管と合成石英管との溶着を行な
う。上部ダミー管には、合成石英管の肉厚の１０％以上
８０％以下の肉厚を有するものを使用する。また、上部
ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラッ
プス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで
切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好まし
い。
ミー管とを溶着し接続する際、あらかじめ合成石英管内
にコアロッドを、合成石英管の端面から５０ｍｍを超え
ない範囲で突出するように挿入しておき、上部ダミー管
の溶着が完了するまでは、電気炉内の汚染ガスが進入す
るのを防止するために、パージガスを合成石英管内に流
しながら、上部ダミー管と合成石英管との溶着を行な
う。上部ダミー管には、合成石英管の肉厚の１０％以上
８０％以下の肉厚を有するものを使用する。また、上部
ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラッ
プス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで
切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好まし
い。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明のプリフォームの製造方法
は、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合
成石英管を電気炉の最高温度領域（電気炉の熱中心）に
支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面とな
るまで待ち、その後、上部ダミー管をゆっくりと電気炉
内を下降させて、上部ダミー管を合成石英管の溶融面に
溶着する。なお、上部ダミー管は、低温領域から高温領
域へと下降するにつれて加熱されるが、合成石英管の溶
融面と接触するときに、上部ダミー管の少なくとも下端
部の温度が溶着に適した温度（軟化度）に達しているよ
うに、下降速度の調節がなされる。
は、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合
成石英管を電気炉の最高温度領域（電気炉の熱中心）に
支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面とな
るまで待ち、その後、上部ダミー管をゆっくりと電気炉
内を下降させて、上部ダミー管を合成石英管の溶融面に
溶着する。なお、上部ダミー管は、低温領域から高温領
域へと下降するにつれて加熱されるが、合成石英管の溶
融面と接触するときに、上部ダミー管の少なくとも下端
部の温度が溶着に適した温度（軟化度）に達しているよ
うに、下降速度の調節がなされる。
【０００９】上部ダミー管の下降速度が速すぎると、上
部ダミー管の下端部は充分軟化しておらず、硬度を維持
しているため、下降用駆動装置に無理がかかったり石英
管の破損につながる。なお、上部ダミー管を速く下降さ
せて、合成石英管上端の溶融面の直上で、上部ダミー管
が接合に適した温度に加熱されるまで保持してから溶着
することも考えられが、この方法では、上部ダミー管が
広範囲にわたって軟化し、真空吸引してコラップスを開
始するとき、上部ダミー管が真空吸引でつぶれる長さが
ながくなり、上部ダミー管の溶着損失が大きく、好まし
くない。
部ダミー管の下端部は充分軟化しておらず、硬度を維持
しているため、下降用駆動装置に無理がかかったり石英
管の破損につながる。なお、上部ダミー管を速く下降さ
せて、合成石英管上端の溶融面の直上で、上部ダミー管
が接合に適した温度に加熱されるまで保持してから溶着
することも考えられが、この方法では、上部ダミー管が
広範囲にわたって軟化し、真空吸引してコラップスを開
始するとき、上部ダミー管が真空吸引でつぶれる長さが
ながくなり、上部ダミー管の溶着損失が大きく、好まし
くない。
【００１０】上部ダミー管をゆっくり適切な速度で下降
させると、上部ダミー管の下端に近い部分ほど温度が高
くなり、上部ダミー管の溶着が確実となり、また溶着損
失も最小となる。しかし、下降速度が緩やか過ぎても、
上部ダミー管が広範囲にわたって軟化するため好ましく
ない。従って、上部ダミー管の下降速度には、適切な速
度が存在するが、下降速度は上部ダミー管の肉厚、外
径、電気炉の加熱特性によってそれぞれ異なるため、こ
れらの条件に対応させて適宜設定する必要がある
させると、上部ダミー管の下端に近い部分ほど温度が高
くなり、上部ダミー管の溶着が確実となり、また溶着損
失も最小となる。しかし、下降速度が緩やか過ぎても、
上部ダミー管が広範囲にわたって軟化するため好ましく
ない。従って、上部ダミー管の下降速度には、適切な速
度が存在するが、下降速度は上部ダミー管の肉厚、外
径、電気炉の加熱特性によってそれぞれ異なるため、こ
れらの条件に対応させて適宜設定する必要がある
【００１１】このように肉厚が薄いため熱容量の少ない
上部ダミー管を、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡
の過渡的現象を利用して接合する本発明の方法によれ
ば、確実に上部ダミー管を合成石英管に接続でき、かつ
上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済
む。なお、溶着の間、電気炉内の汚染ガスを吸引しない
ように、あらかじめ合成石英管の下端に溶接した下部ダ
ミー管からパージガスを合成石英管内に流しながら行な
うとよい。上部ダミー管は、合成石英管の肉厚の１０％
以上８０％以下の肉厚を有するものを使用するが、この
肉厚が合成石英管の肉厚の１０％未満では、下降速度の
制御による上部ダミー管の軟化度の調節が困難であり、
また、溶着後、合成石英管を吊引するために必要な強度
が不足する。他方、８０％を超えると、下降速度を極め
て遅くしなければならず、生産効率が悪くなる。さら
に、上部ダミー管の材料コストがアップする。
上部ダミー管を、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡
の過渡的現象を利用して接合する本発明の方法によれ
ば、確実に上部ダミー管を合成石英管に接続でき、かつ
上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済
む。なお、溶着の間、電気炉内の汚染ガスを吸引しない
ように、あらかじめ合成石英管の下端に溶接した下部ダ
ミー管からパージガスを合成石英管内に流しながら行な
うとよい。上部ダミー管は、合成石英管の肉厚の１０％
以上８０％以下の肉厚を有するものを使用するが、この
肉厚が合成石英管の肉厚の１０％未満では、下降速度の
制御による上部ダミー管の軟化度の調節が困難であり、
また、溶着後、合成石英管を吊引するために必要な強度
が不足する。他方、８０％を超えると、下降速度を極め
て遅くしなければならず、生産効率が悪くなる。さら
に、上部ダミー管の材料コストがアップする。
【００１２】また、上部ダミー管は電気炉内で接続でき
るので、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍ
とし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形してい
ないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用す
るのが好ましい。例えば、長さ１，２５０ｍｍの長いダ
ミー管を使用することで、１０回以上も同じ上部ダミー
管を繰り返し利用できる。
るので、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍ
とし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形してい
ないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用す
るのが好ましい。例えば、長さ１，２５０ｍｍの長いダ
ミー管を使用することで、１０回以上も同じ上部ダミー
管を繰り返し利用できる。
【００１３】なお、コアロッドは、合成石英管の端面か
ら５０ｍｍを超えない範囲で突出するように合成石英管
内にあらかじめ挿入しておくとよい。これは、コアロッ
ドの上端位置が合成石英管の上端面より低いと、合成石
英管のコアロッドの存在していない部分が不良となり、
材料コストがアップする。また、合成石英管の上端面か
ら５０ｍｍを超えて突出していると、合成石英管を加熱
している間に、コアロッドが融けて曲がり、上部ダミー
管の接続ができなくなる。
ら５０ｍｍを超えない範囲で突出するように合成石英管
内にあらかじめ挿入しておくとよい。これは、コアロッ
ドの上端位置が合成石英管の上端面より低いと、合成石
英管のコアロッドの存在していない部分が不良となり、
材料コストがアップする。また、合成石英管の上端面か
ら５０ｍｍを超えて突出していると、合成石英管を加熱
している間に、コアロッドが融けて曲がり、上部ダミー
管の接続ができなくなる。
【００１４】
【実施例】（実施例）図１に示すように、外径８０ｍｍ
φ、内径２４ｍｍφ、長さ１，０００ｍｍの合成石英管
１の下端に、外径４０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ３
００mmの天然石英製の下部ダミー管２を溶接し、さら
に、合成石英管１内にＶＡＤ法で製造した外径２２ｍｍ
φ、長さ１，０５０ｍｍのコアロッド３を洗浄して挿入
し、コアロッド支持管４で支持した後、支持管４の管端
に合成石英管１内をＨｅガスでパージするためのガス栓
（図示を省略）を取り付けた。この合成石英管１を電気
炉５にセットし、ガラス旋盤（図示を省略）の下部チャ
ック６に下部ダミー管２を装着し、上部チャック７に外
径４７ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，２５０mmの天
然石英製の上部ダミー管８を装着した。
φ、内径２４ｍｍφ、長さ１，０００ｍｍの合成石英管
１の下端に、外径４０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ３
００mmの天然石英製の下部ダミー管２を溶接し、さら
に、合成石英管１内にＶＡＤ法で製造した外径２２ｍｍ
φ、長さ１，０５０ｍｍのコアロッド３を洗浄して挿入
し、コアロッド支持管４で支持した後、支持管４の管端
に合成石英管１内をＨｅガスでパージするためのガス栓
（図示を省略）を取り付けた。この合成石英管１を電気
炉５にセットし、ガラス旋盤（図示を省略）の下部チャ
ック６に下部ダミー管２を装着し、上部チャック７に外
径４７ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，２５０mmの天
然石英製の上部ダミー管８を装着した。
【００１５】電気炉５内にアルゴンガスを、電気炉の上
部に１０リットル／分、中央部に１リットル／分、下部
に１０リットル／分の流量で流し、さらに、上記ガス栓
を開いて合成石英管１内にＨｅガスを流量０．５リット
ル／分で流した。上部ダミー管８を、合成石英管１の上
端から８０ｍｍ上の電気炉５の低温領域で保持し、合成
石英管１を電気炉５の最高温度領域で支持して、電気炉
５を２，０５０℃に昇温加熱し、合成石英管１の上端面
９が溶融面となるまで３００秒間保持した。その後、上
部ダミー管８を合成石英管１の直上５ｍｍの位置まで降
下速度７０ｍｍ／分で下降し、その後、降下速度３５ｍ
ｍ／分で上部ダミー管８の下端部を長さ２０ｍｍにわた
って軟化させ、合成石英管１と溶着する。
部に１０リットル／分、中央部に１リットル／分、下部
に１０リットル／分の流量で流し、さらに、上記ガス栓
を開いて合成石英管１内にＨｅガスを流量０．５リット
ル／分で流した。上部ダミー管８を、合成石英管１の上
端から８０ｍｍ上の電気炉５の低温領域で保持し、合成
石英管１を電気炉５の最高温度領域で支持して、電気炉
５を２，０５０℃に昇温加熱し、合成石英管１の上端面
９が溶融面となるまで３００秒間保持した。その後、上
部ダミー管８を合成石英管１の直上５ｍｍの位置まで降
下速度７０ｍｍ／分で下降し、その後、降下速度３５ｍ
ｍ／分で上部ダミー管８の下端部を長さ２０ｍｍにわた
って軟化させ、合成石英管１と溶着する。
【００１６】上部ダミー管８を溶着後、加熱源である電
気炉５を下方へ１０ｍｍ／分の速度で駆動し、合成石英
管１内を１３．３×１０3Ｐａに減圧しながら、合成石
英管１の上端部より順次コラップスを行なった。コラッ
プス完了後、上部ダミー管８を軟化変形していないとこ
ろで切断して再使用に供した。再利用を繰り返すことに
より、長さ１，２５０ｍｍの上部ダミー管８では１１バ
ッチの操業が可能であった。
気炉５を下方へ１０ｍｍ／分の速度で駆動し、合成石英
管１内を１３．３×１０3Ｐａに減圧しながら、合成石
英管１の上端部より順次コラップスを行なった。コラッ
プス完了後、上部ダミー管８を軟化変形していないとこ
ろで切断して再使用に供した。再利用を繰り返すことに
より、長さ１，２５０ｍｍの上部ダミー管８では１１バ
ッチの操業が可能であった。
【００１７】
【発明の効果】本発明のプリフォームの製造方法は、肉
厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、電気炉内
で、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象
を利用して溶着するようにしたことにより、肉厚の薄い
上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し
接続することができ、かつ上部ダミー管の溶着損失が少
なく、使用量が少くて済むため、上部ダミー管を複数回
再利用することができる。さらに、下降用駆動装置に無
理がかかることもなく、合成石英管が破損することもな
い。
厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、電気炉内
で、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象
を利用して溶着するようにしたことにより、肉厚の薄い
上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し
接続することができ、かつ上部ダミー管の溶着損失が少
なく、使用量が少くて済むため、上部ダミー管を複数回
再利用することができる。さらに、下降用駆動装置に無
理がかかることもなく、合成石英管が破損することもな
い。
【図１】 上部ダミー管と合成石英管とを溶着する様子
を示す概略縦断面図である。
を示す概略縦断面図である。
１ 合成石英管 ２ 下部ダミー管 ３ コアロッド ４ コアロッド支持管 ５ 電気炉 ６ 下部チャック ７ 上部チャック ８ 上部ダミー管 ９ 上端面
Claims (5)
- 【請求項１】 コアロッドに合成石英管をかぶせてコラ
ップスする光ファイバ用プリフォームの製造工程におい
て、肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管と
を溶着し接続するに際し、上部ダミー管を電気炉上方の
低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域
に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面と
なるまで保持した後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に
下降させて溶着し接続することを特徴とする光ファイバ
用プリフォームの製造方法。 - 【請求項２】 前記肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い
上部ダミー管とを溶着し接続するに際し、あらかじめ合
成石英管内にコアロッドを、合成石英管の端面から５０
ｍｍを超えない範囲で突出するように挿入しておく請求
項１に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。 - 【請求項３】 前記上部ダミー管の溶着が完了するまで
パージガスを合成石英管内に流しながら、上部ダミー管
と合成石英管との溶着を行なう請求項１又は２に記載の
光ファイバ用プリフォームの製造方法。 - 【請求項４】 前記上部ダミー管が、合成石英管の肉厚
の１０％以上８０％以下の肉厚を有する請求項１乃至３
のいずれかに記載の光ファイバ用プリフォームの製造方
法。 - 【請求項５】 前記上部ダミー管の長さを３００〜１，
５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を
変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数
回再利用する請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファ
イバ用プリフォームの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107706A JP3836298B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光ファイバ用プリフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107706A JP3836298B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光ファイバ用プリフォームの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294438A true JP2001294438A (ja) | 2001-10-23 |
| JP3836298B2 JP3836298B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=18620660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8015846B2 (en) * | 2004-08-14 | 2011-09-13 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Elongation method for producing an optical component of quartz glass and preliminary product suited for performing the method |
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2000
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|---|---|---|---|---|
| US8015846B2 (en) * | 2004-08-14 | 2011-09-13 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Elongation method for producing an optical component of quartz glass and preliminary product suited for performing the method |
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| Publication number | Publication date |
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| JP3836298B2 (ja) | 2006-10-25 |
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