JP2002249331A - 光ファイバ母材の製造装置および光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適切な減圧にした状態でロッドインチューブ
法を実行できる製造装置を提供すること。 【解決手段】 大型パイプ１１１の上端に取り付けられ
る治具１００と、治具１００を把持する把持部２００と
を備えた光ファイバ母材の製造装置である。治具１００
は、一次母材１１２が貫通する上部開口部１００ａおよ
び下部開口部１００ｂを有する筒体からなる。治具１０
０の側面には、第１開口部１１０と、第２開口部１２０
とが設けられており、大型パイプ１１１と一次母材１１
２との間隙は、第１開口部１１０からの粗排気と第２開
口部１２０からの主排気との差動排気によって減圧され
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、光ファイバ母材の
製造装置および光ファイバ母材の製造方法に関する。特
に、ロッドインチューブ法を用いて光ファイバ母材を製
造するための装置、およびその製造装置を用いた光ファ
イバ母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ母材を製造する方法として、
ＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）法、ＶＡＤ
（Vapor-phase Axial Deposition）法、およびＭＣＶＤ
（Modified Chemical Vapor Deposition）法の３つが主
に用いられている。ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法を用いて光フ
ァイバ母材を製造する場合、生産性を向上させる観点か
ら、光ファイバ母材の大部分を占めるクラッドを別工程
によって形成する手法が採用されている。この手法の１
つにロッドインチューブ法がある（特公昭５６−４５８
６７号公報、特開平１−２３０４４１号公報など参
照）。

【０００３】図１を参照しながら、ロッドインチューブ
法の一例を説明する。まず、ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法を用
いて作製したコア用ガラスロッド（コア及びクラッドの
一部となる部分を含むものもある）１２をクラッド用パ
イプ１１に挿入した後、ガラスロッド１２とクラッドパ
イプ１１とを電気炉（ヒータ）１３で加熱することによ
って両者を一体化させ、光ファイバ母材（プリフォー
ム）１４を得る。クラッドパイプ１１の内外の圧力差を
利用して、ガラスロッド１２とクラッドパイプ１１とを
一体化する場合、クラッドパイプ１１の内部１５を減圧
する。

【０００４】次に、図２を参照しながら、上記ロッドイ
ンチューブ法を実行するために使用される従来の光ファ
イバ母材の製造装置１０００を説明する。製造装置１０
００は、特開昭５３−１３３０４４号公報に開示されて
いる。

【０００５】製造装置１０００は、クラッドパイプ１１
を把持する第１把持部材１５１と、ガラスロッド１２を
把持する第２把持部材１５２と、ヒータ１３とを備えて
いる。第１把持部材１５１および第２把持部材１５２
は、クラッドパイプ１１およびガラスロッド１２をそれ
ぞれ独立した送り速度にて下方に移動させることができ
る。このため、クラッドパイプ１１およびガラスロッド
１２のそれぞれの送り速度を調整することによって、規
定のコア・クラッド比（Ｃ／Ｃ）を有する光ファイバ母
材１４を得ることができる。

【０００６】クラッドパイプ１１の上部には、真空ポン
プ（不図示）に接続される抜気部１６がクラッドパイプ
１１の枝管として形成されており、クラッドパイプ１１
の上端の開口１２１には、リング状の蓋体１７が設けら
れている。抜気部１６に接続された真空ポンプを用い
て、蓋体１７で上面を塞いだクラッドパイプ１１の内部
１５を減圧することができる。この状態でロッドインチ
ューブ法を実行すると、ヒータ１３によって加熱された
ガラスロッド１２とクラッドパイプ１１とが、クラッド
パイプ１１の内外圧力差によって一体化され、光ファイ
バ母材１４が得られる。その後、光ファイバ母材１４は
下方に移動し、線引き工程などを経て光ファイバ心線に
加工される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造装置１０００には、次のような問題がある。

【０００８】まず、製造装置１０００では、クラッドパ
イプ１１の上端の開口１２１にリング状の蓋体１７を単
に設けただけであるので、クラッドパイプ１１の内部１
５を、外気から遮断された適切な減圧状態にすることが
難しい。

【０００９】また、特に大口径のクラッドパイプ１１を
用いる場合、そのようなクラッドパイプ１１は非常に肉
厚であるため、クラッドパイプ１１に枝管状の抜気部１
６を形成することは極めて困難であり、外径が約１８０
ｍｍまたはそれ以上の大型パイプ１１に抜気部１６を形
成することは現実的ではない。

【００１０】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、適切な減圧状態にすることが
できる光ファイバ母材の製造装置、およびその製造装置
を用いた光ファイバ母材の製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による光ファイバ
母材の製造装置は、ロッドインチューブ法で用いられる
大型パイプの上端に取り付けられる治具と、前記治具を
把持する把持部とを備え、前記治具は、ロッドインチュ
ーブ法で用いられる一次母材が貫通する上部開口部およ
び下部開口部を有する筒体からなり、前記治具の側面に
は、前記上部開口部側に設けられた第１開口部と、前記
第１開口部よりも前記下部開口部側に設けられた第２開
口部とが設けられており、前記治具の前記下部開口部が
位置する端面は、前記大型パイプの上端と接触され、か
つ、前記大型パイプと前記一次母材との間隙は、前記第
１開口部からの粗排気と前記第２開口部からの主排気と
の差動排気によって減圧される。

【００１２】ある実施形態において、前記治具は、第１
治具、第２治具および第３治具から構成されており、前
記第１治具、第２治具および第３治具は、それぞれ、前
記一次母材が貫通する上部開口部および下部開口部を有
する筒体からなり、前記第１治具の前記下部開口部が位
置する端面は、前記大型パイプの上端に接触され、前記
第２治具の前記下部開口部が位置する端面は、前記第１
治具の前記上部開口部が位置する端面と接触し、かつ、
前記第２治具の前記上部開口部が位置する端面は、前記
第３治具の前記下部開口部が位置する端面と接触してお
り、前記第１開口部は、前記第３治具の側面に形成さ
れ、前記第２開口部は、前記第２治具の側面に形成され
ている。

【００１３】前記第２治具の前記側面には、窒素ガスま
たはアルゴンガスもしくはヘリウムガスを導入するため
の第３開口部がさらに形成されていることが好ましい。

【００１４】少なくとも前記第２治具および前記第３治
具の間には、半割れ構造を有するリング状のシール材が
挿入されていることが好ましい。

【００１５】ある実施形態において、前記大型パイプ
は、ダミーパイプが同心連結されたダミーパイプ付の大
型パイプであり、前記第１治具の前記下部開口部が位置
する前記端面は、前記ダミーパイプの上端に接触され
る。

【００１６】前記ダミーパイプの上端近傍の側面上に
は、前記ダミーパイプ部の中央部分の側面に対してテー
パ角３０°〜６０°のテーパ部を有する被保持部が設け
られており、前記第１治具には、前記被保持部を保持す
るための保持部が設けられていることが好ましい。

【００１７】ある実施形態において、前記大型パイプの
外径は約１８０ｍｍであり、前記大型パイプと前記一次
母材との間隙は、約２ｍｍまたはそれ以下である。

【００１８】本発明による光ファイバ母材の製造方法
は、ロッドインチューブ法で用いられる大型パイプにダ
ミーパイプが連結されたダミーパイプ付の大型パイプ
と、ロッドインチューブ法で用いられる一次母材とを用
意する第１工程と、前記ダミーパイプ付きの大型パイプ
の長手方向を垂直に位置づける第２工程と、前記一次母
材が貫通する上部開口部および下部開口部を有する筒体
からなる治具であって、当該治具の側面のうち前記上部
開口部側に設けられた第１開口部と、当該治具の側面の
うち前記第１開口部よりも前記下部開口部側に設けられ
た第２開口部および第３開口部とが設けられた治具を、
当該治具の前記下部開口部が位置する端面と前記ダミー
パイプ部の上端とが接触するように、前記ダミーパイプ
上に取り付ける第３工程と、前記治具内および前記ダミ
ーパイプ付きの大型パイプ内に、前記一次母材を挿入す
る第４工程と、前記第３開口部から窒素ガスまたはアル
ゴンガスもしくはヘリウムガスを導入することによっ
て、前記大型パイプと前記一次母材との間隙に存在する
空気を前記窒素ガスまたは前記アルゴンガスもしくは前
記ヘリウムガスで置換する第５工程と、前記第１開口部
からの粗排気と前記第２開口部からの主排気とによって
差動排気を行い、それによって前記大型パイプと前記一
次母材との間隙を減圧する第６工程と、前記第６工程を
行いながら、前記大型パイプおよび前記一次母材のそれ
ぞれを下方に移動して加熱炉内に入れ、それによって前
記大型パイプと前記一次部材とを一体化させる第７工程
とを包含する。

【００１９】ある実施形態において、前記第１工程にお
いては、前記ダミーパイプ付の大型パイプとして、前記
ダミーパイプの上端近傍の側面上に、前記ダミーパイプ
の中央部分の側面に対してテーパ角３０°〜６０°のテ
ーパ部を有する被保持部が設けられたダミーパイプを含
むダミーパイプ付の大型パイプを用意し、そして、前記
一次母材として、ダミーロッドが連結されたダミーロッ
ド付の一次母材を用意し、前記第３工程は、前記ダミー
パイプの被保持部を保持するための保持部を有する第１
治具と、前記第２開口部および前記第３開口部が側面に
形成された第２治具と、前記第１開口部が側面に形成さ
れた第３治具であって、それぞれ、前記一次母材が貫通
する上部開口部および下部開口部を有する筒体からなる
第１治具、第２治具および第３治具を用意する工程
（ａ）と、前記第１治具の前記下部開口部が位置する端
面を前記ダミーパイプの上端に接触させるとともに、前
記第１治具の前記保持部と前記ダミーパイプの被保持部
とを係合させて前記ダミーパイプ付の大型パイプを保持
する工程（ｂ）と、第１支柱に連結され且つ垂直方向に
昇降可能な把持手段によって、前記第１治具を把持する
工程（ｃ）と、前記第１治具の上端に前記第２治具の下
端を接触させて、前記第１治具の上端に前記第２治具を
取り付ける工程（ｄ）と、前記第２治具の上端に前記第
３治具の下端を接触させて、前記第２治具の上端に前記
第３治具を取り付ける工程（ｅ）とを包含し、前記第４
工程は、第２支柱に連結され且つ垂直方向に昇降可能な
ロッド用チャックを用いて、前記一次母材の前記ダミー
ロッドの部分を把持し、次いで、当該ロッド用チャック
を下方に移動することによって実行され、前記第４工程
を実行した後で、前記ダミーロッドが前記第２および第
３治具内に位置している時に、少なくとも前記第２治具
と前記第３治具との間の接触状態を解いてそれぞれを互
いに分離し、次いで、前記第２治具と前記第３治具との
間に、半割れにすることができるリング状のシール材を
挿入し、その後、前記リング状のシール材を介して、前
記第２治具と前記第３治具との間を接触させる工程を実
行する。

【００２０】ある実施形態において、前記大型パイプの
外径は約１８０ｍｍであり、前記一次母材のｃ／ｃ値
（クラッド／コア値）は３．６以上であり、そして、前
記第５工程における前記大型パイプと前記一次母材との
間隙は、約２ｍｍまたはそれ以下である。

【００２１】

【発明の実施の形態】図３および図４を参照しながら、
本発明による実施形態にかかる光ファイバ母材の製造装
置を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定さ
れない。

【００２２】本実施形態の製造装置は、ロッドインチュ
ーブ法において実行される減圧工程を差動排気によって
実行することができる装置であり、図３は、本実施形態
の製造装置の断面構成を模式的に示している。以下、そ
の構成を説明する。

【００２３】図３に示した製造装置は、ロッドインチュ
ーブ法で用いられる大型パイプ１１１の上端に取り付け
られる治具１００と、治具１００を把持する把持部（タ
ワーホルダー）２００とを備えている。把持部２００
は、治具１００を把持した状態で昇降可能な構成を有し
ており、タワーフレーム３００に連結されている。

【００２４】治具１００は、ロッドインチューブ法で用
いられる一次母材１１２が貫通する上部開口部１００ａ
および下部開口部１００ｂを有する筒体からなり、治具
１００の側面には、上部開口部１００ａ側に設けられた
第１開口部１１０と、第１開口部１１０よりも下部開口
部１００ｂ側に設けられた第２開口部１２０とが設けら
れている。治具１００の下部開口部１００ｂが位置する
端面１００ｃは、大型パイプ１１１の上端１１１ｃと接
触され、そして、大型パイプ１１１と一次母材１１２と
の間隙は、第１開口部１１０からの粗排気と第２開口部
１２０からの主排気との差動排気によって減圧されるこ
とになる。

【００２５】本実施形態における大型パイプ１１１は、
大型パイプ１１１の上部にダミーパイプ１１１ａが同心
連結されたものである。すなわち、ダミーパイプ１１１
ａ付きの大型パイプ１１１を用いている。ダミーパイプ
１１１ａは、大型パイプ１１１の長さを延長する延長パ
イプとしての役割を有し、ダミーパイプ１１１ａを設け
ることによって、大型パイプ１１１の末端付近まで、ロ
ッドインチューブ法における光ファイバ母材の材料とし
て大型パイプ１１１を使用することが可能となる。本実
施形態では、大型パイプ１１１に含まれるダミーパイプ
１１１ａの上端１１１ｃを治具１００の端面１００ｃに
接触させるようにしている。

【００２６】大型パイプ１１１は、例えば、ＯＶＤ法な
どによって作製されたガラスパイプであり、一方、一次
母材１１２は、例えば、コア用ガラスロッド、またはコ
ア及びクラッド用ガラスロッドである。一次母材１１２
として、例えばＶＡＤ法でガラス微粒子を堆積させたガ
ラス微粒子堆積体を焼結した後に延伸することによって
得たガラスロッドや、ＭＣＶＤ法を用いてクラッドパイ
プ内面にコアガラスを形成することによって中実化した
ガラスロッドを用いることができる。また、本実施形態
で使用した大型パイプの外径Ｄ１は１８０ｍｍであり、
内径Ｄ２は４９ｍｍである。一方、円柱状の一次母材１
１２の外径Ｄ３は４５ｍｍであり、一次母材１１２と大
型パイプ１１１との間のすき間（間隙）は２ｍｍとなっ
ている。なお、ダミーパイプ１１１ａ上部の外径Ｄ１
も、大型パイプの外径Ｄ１と同じく１８０ｍｍである。

【００２７】本実施形態における治具１００は、３つの
部分が積み重ねられた構造を有しており、第１治具１０
１、第２治具１０２および第３治具１０３から構成され
ている。第１治具、第２治具および第３治具は、それぞ
れ、一次母材１１２が貫通する上部開口部および下部開
口部を有する筒体からなり、ステンレス（例えばＳＵＳ
３１６）から形成されている。また、筒体の内径Ｄ４
は、一次母材１１２の外径Ｄ３（４５ｍｍ）よりも１０
ｍｍ大きい、５５ｍｍである。なお、本実施形態では、
治具１００を３つの部分から構成したが、第１治具１０
１と第２治具１０２とを一体にして、２つの部分から治
具１００を構成してもよい。

【００２８】第１治具１０１は、最も大型パイプ１１１
寄りに設けられており、第１治具１０１の下部開口部１
００ｂが位置する端面１００ｃと、大型パイプ１１１の
上端１１１ｃとが互いに接触される。第１治具１０１に
は、把持部２００によって把持される被把持部１０１ｄ
が設けられており、把持部２００が第１治具１０１の被
把持部１０１ｄを把持することによって、治具１００お
よび大型パイプ１０１は、把持部２００を介してタワー
フレーム３００に連結されている。

【００２９】また、第１治具１０１は、大型パイプ１１
１への一次母材１１２の芯出し（軸出し）を良好にする
役割も担っている。なお、図３には示していないが、一
次母材１１２も、把持部２００と独立して昇降可能な把
持部（不図示）によって把持されている。このような構
成の場合、大型パイプ１１１と一次母材１１２とをそれ
ぞれ独立した送り速度で移動させることが可能となる。
それゆえ、大型パイプ１１１と一次母材１１２とのそれ
ぞれの送り速度を適宜調整することができ、所望のコア
／クラッド比（Ｃ／Ｃ）を有する光ファイバ母材を容易
に得ることができる。なお、一次母材（ＶＡＤロッド）
１１２として、ダミーロッド（延長ロッド）を同心連結
させた一次母材を用いてもよく、ダミーロッド部分をロ
ッド用チャックによって把持するようにしてもよい。

【００３０】第２治具１０２は、第１治具１０１と第３
治具１０３の間に設けられており、第２治具１０２の下
部開口部が位置する端面は、第１治具１０１の上部開口
部が位置する端面と接触している。さらに、第２治具１
０３の上部開口部が位置する端面は、第３治具１０３の
下部開口部が位置する端面と接触している。

【００３１】第３治具１０３は、第２治具１０２上に設
けられており、第３治具１０３の側面には、粗排気を行
うための第１開口部１１０が形成されている。本実施形
態では、第３治具１０３の側面に２つの第１開口部１１
０が形成されている。一方、第２治具１０２の側面に
は、主排気を行うための第２開口部１２０が形成されて
いる。本実施形態では、第２開口部１２０の他に、窒素
ガス（またはアルゴンガスもしくはヘリウムガス）を導
入するための第３開口部１３０も第２治具１０２の側面
に形成されている。なお、第３開口部１３０は、窒素ガ
スを導入するためだけでなく、主排気のためにも使用す
ることができる。また、第１〜３開口部１１０、１２
０、１３０には、減圧排気を行うため又は窒素ガス導入
のためのホースジョイント１５０が取り付けられてい
る。

【００３２】なお、本実施形態には、第１治具１０１の
側面にも、ホースジョイント１６０が取り付けられてい
るが、これは、第１治具１０１を構成する筒体の内部に
水を供給して、第１治具１０１の水冷を実行するための
ものである。本実施形態のように、外径Ｄ１が１８０ｍ
ｍの超大型タイプの大型パイプ１１１を使用する場合、
ロッドインチューブ法にて使用する炉も大型となり、そ
の炉の熱によって第１治具１０１が過度に加熱されてし
まうことがある。このため、本実施形態では、第１治具
１０１を冷却する目的で、第１治具１０１を構成する筒
体の内部に水を供給することができる。

【００３３】本実施形態における第１治具１０１、第２
治具１０２および第３治具１０３のの高さＨ１、Ｈ２お
よびＨ３は、それぞれ、約２６０ｍｍ、約１１５ｍｍお
よび約１００ｍｍである。また、本実施形態において
は、治具１００と大型パイプ１１１との間の密閉性およ
び治具１００内の密閉性を良好にするために、ダミーパ
イプ１１１ａと第１治具１０１との間、第１治具１０１
と第２治具１０２との間、および第２治具１０２と第３
治具１０３との間には、それぞれ、シール材１８１、１
８２、１８３が挿入されており、シール材を介してそれ
ぞれは互いに接触している。これらのシール材のうち少
なくともシール材１８３には、半割りのものが使用され
ている。言い換えると、シール材１８３は、一対の半円
環状のシール材から構成されている。シール材１８３が
半割り構造を有しているので、第２治具１０２上に第３
治具１０３を一度設けた後であっても、第２治具１０２
と第３治具１０３との接触状態を解除すれば、第２治具
１０２と第３治具１０３との間にシール材１８３を容易
に挿入することができる。さらに、本実施形態では、第
３治具１０３の上部にも、半割り構造のシール材１８４
を設けている。第３治具１０３の上部のシール材１８４
および第２治具１０２と第３治具１０３との間のシール
材１８３は、シェルクランプ１８０によって固定されて
いる。

【００３４】さらに、治具１００と大型パイプ１１１と
の間は、第１治具１１０に設けられた保持部１９０によ
りダミーパイプ１１１ａの被保持部１１１ｄを保持する
ことによって、互いに固定されている。被保持部１１１
ｄは、ダミーパイプ１１１ａの上端近傍の側面に設けら
れており、保持部１９０による固定を良好にするため
に、被保持部１１１ｄには、ダミーパイプ１１１の中央
部分の側面に対してテーパ角３０°〜６０°のテーパ部
が形成されている。すなわち、このテーパ部によって保
持部１９０が被保持部１１１ｄを係合することが容易と
なる。

【００３５】大型パイプ１１１および一次母材１１２の
下方には、ヒータを備えた加熱炉（不図示）が設けられ
ている。このような加熱炉としては、例えば、カーボン
抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉を用いることができる。
大型パイプ１１１の内部を減圧した状態で、大型パイプ
１１１および一次母材１１２をそれぞれ所望の送り速度
で加熱炉まで移動させると、ヒータの加熱よって、大型
パイプ１１１と一次母材１１２との一体化が順次実行さ
れ、光ファイバ母材が得られる。得られた光ファイバ母
材は、公知の延伸工程や線引き工程などを経て光ファイ
バ心線に加工される。

【００３６】本実施形態の製造装置では、大型パイプ１
１１の上に設けられた治具１００における第１開口部１
１０からの粗排気と第２開口部１２０からの主排気とに
よる差動排気を実行することができるので、大型パイプ
１１１と一次母材１１２との間隙を適切な減圧状態にす
ることができる。大型パイプ１１１と一次母材１１２と
の間隙を適切な減圧状態にする必要がある理由を以下に
説明する。

【００３７】ロッドインチューブ法においては、上述し
たように、大型パイプ１１１と一次母材１１２との間隙
を減圧しなければならないが、減圧度が低い場合には、
大型パイプ１１１の内周面に吸着した残留ガスの影響に
よって、製造される光ファイバ母材の内部に気泡が発生
してしまう。気泡の発生は、損失不良や接続不良を引き
起こすため、気泡が発生した部分は廃棄せざるを得な
い。一方、減圧度を高くすれば、気泡の発生は防止する
ことができるが、大型パイプ１１１が急激に縮径しよう
とすることから、その縮径部分の曲率が大となり、偏肉
量の増加を招き、その結果、大型パイプ１１１と一次母
材１１２とを一体化した際に、コアが偏心するという不
都合が生じる。このようなコアの偏心は、本実施形態で
使用した大型のガラスパイプ（大型パイプ１１１）の場
合、特に大きくなりやすい。どの程度の減圧度にするか
は、使用する大型パイプ１１１や一次母材１１２の寸法
等の製造条件に応じて、適切な値を適宜決定すればよ
い。下記表１に、本願発明者の実験によって得られたパ
イプ減圧度（ｋＰａ）と、母材内部の泡（個／母材１０
０ｍｍ）および光ファイバのモードフィールド偏心量
（μｍ）との関係を製造条件とともに示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１中において、サンプルａ〜ｋのそれぞ
れのＤ０、ｄ０は、延伸前の大型パイプ１１１の外径お
よび内径（ｍｍ）であり、ｄは、延伸前の一次母材（ガ
ラスロッド）１１２の径（ｍｍ）である。また、ここで
「減圧度」とは、大気圧を基準にして減圧された圧力の
程度を意味している。なお、サンプルａ〜ｇは、比較的
小さい大型パイプ１１１を用いた場合の例であり、サン
プルｈ〜ｋは、比較的大きい大型パイプ１１１を用いた
場合の例である。

【００４０】サンプルａおよびｈからわかるように、減
圧度が高い場合（１００．０ｋＰａ）には、泡の発生は
抑制できるが、偏心量は大きくなってしまう。一方、サ
ンプルｇおよびｋからわかるように、減圧度が低い場合
（３．３ｋＰａ）には、偏心量は抑制できるが、泡の発
生が多くなってしまう。したがって、光ファイバ母材を
製造する際には、適切な減圧度を決定して、そのような
減圧状態を維持する必要がある。

【００４１】本実施形態の製造装置によれば、第１開口
部１１０からの粗排気と第２開口部１２０からのとによ
る差動排気を実行するため、大型パイプ１１１と一次母
材１１２との間隙の圧力を容易に微調整することがで
き、適切な減圧状態にすることができる。つまり、治具
１００は、上部開口部１００ａを有しているので、粗排
気と主排気とを適切に調節することによって、必要以上
に高くも低くもなく、かつ、適切な減圧度を容易に維持
することができる。

【００４２】本実施形態では、粗排気および主排気に使
用するための真空ポンプとして、５００リットル／分以
上の排気能力、好ましくは１０００リットル／分程度の
排気能力を有するポンプを使用している。なお、第３開
口部１３０から窒素ガスを導入できるようにしている
が、これは、気泡の発生をできるだけ抑制するために、
一体化する前の大型パイプ１１１と一次母材１１２との
間隙にある空気を窒素置換できるような構成にしたもの
である。窒素置換した後に、大型パイプ１１１と一次母
材１１２との一体化が実行され、一体化の際には、第３
開口部１３０からは主排気を実行するようにしている。
本実施形態の製造装置では、真空ポンプ（不図示）は、
ホースジョイント１５０を介して第１〜３開口部１１
０、１２０、１３０に接続されることになる。

【００４３】本実施形態の製造装置と異なり、図２に示
した従来の製造装置１０００は、一段排気である。した
がって、本実施形態の製造装置と比較すると、従来の製
造装置１０００では、適切な減圧状態にすることが難し
い。すなわち、図２に示すように、従来の製造装置１０
００は、リング状の蓋体１７でクラッドパイプ１１の上
端の開口１２１を塞いでいるものの、ガラスロッド１２
を下方に移動させるために蓋体１７とガラスロッド１２
との間に隙間があり、それゆえ、減圧度の調整を行うこ
とが難しい。仮に、その隙間をなくしてしまうと、クラ
ッドパイプ１１が蓋体１７と擦れて、クラッドパイプ１
１に傷が付いてしまう。この傷は気泡の元になるため、
不良の光ファイバ母材が製造されてしまう可能性が生じ
る。

【００４４】また、特開２０００−１８５９２８号公報
や特許第３０４８３３８号公報には、ガラスロッドが貫
通しないタイプの蓋体によって、クラッドパイプの上端
の開口を確実に塞ぐことができる構成の製造装置が開示
されているが、これらの公報に開示されたものも一段排
気であり、本実施形態の製造装置と比較すると、適切な
減圧状態にすることが難しいと考えられる。それは、ク
ラッドパイプの上端の開口を確実に塞ぐことによって、
減圧度が高くなりすぎて、適切な減圧度を維持すること
が容易でないと考えられるからある。また、上記公報に
開示された製造装置は、ガラスロッドが貫通しないタイ
プの蓋体を用いているため、ガラスロッドとクラッドパ
イプとをそれぞれ独立して下方に移動することができな
い構成となっている。

【００４５】本実施形態では、大型パイプ１１１および
一次母材１１２のそれぞれの送り速度を調節して、コア
・クラッド比（Ｃ／Ｃ）が３．６以上（典型的には、約
４）である光ファイバ母材を製造している。これは、ロ
ッドインチューブ法を用いる場合において、コア・クラ
ッド比（Ｃ／Ｃ）が３．６未満であると、大型パイプ１
１１と一次母材１１２との間の界面に残っている不純物
（例えばＯＨ^-）による吸収損失によって、ファイバの
損失が著しく大きくなることが経験的に知られているか
らである。

【００４６】また、本願発明者は、外径１８０ｍｍの大
型パイプ１１１を用いる場合、大型パイプ１１１と一次
母材１１２との間隙（クリアランス）を２ｍｍ程度にす
ると、ファイバ偏心（μｍ）を少なくできることを実験
により見出した。その結果を図４に示す。

【００４７】図４は、クリアランス（ｍｍ）とファイバ
偏心（光ファイバのモードフィールド偏心量；μｍ）と
の関係を表しており、サンプル＃１〜＃１５のうち、＃
１５がクリアランスが２ｍｍの例を示している。図４か
らわかるように、クリアランスが小さいほどファイバ偏
心は減少する傾向にあり、クリアランスが２ｍｍのとき
には、ファイバ偏心は約０．１μｍとなった。なお、一
次母材１１２の芯出しが良好になるように、ダミーパイ
プ１１１ａの長さを調整したり、第１治具１０１や把持
部２００を調整したりすることが望ましい。

【００４８】次に、図３および図５を参照しながら、上
述した製造装置による光ファイバ母材の製造方法を説明
する。図５は、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法
を説明するためのフローチャートである。

【００４９】まず、ダミーパイプ１１１ａ付の大型パイ
プ１１１と、一次母材１１２とを用意する（工程Ｓ
１）。本実施形態で使用する大型パイプ１１１は、外径
１８０ｍｍの超大型のガラスパイプである。当該ダミー
パイプ１１１ａ付の大型パイプ１１１は購入することが
可能である。なお、ダミーパイプ１１１ａの部分は、再
利用可能であり、５回程度再び使用することができる。
また、一次母材１１２は公知の技術によって製造するこ
とが可能である。一次母材１１２として、ダミーロッド
が同心連結されたダミーロッド付の一次母材を用意して
もよい。

【００５０】次に、大型パイプ１１１の長手方向を垂直
に位置づける（工程Ｓ２）。例えば、大型パイプ搬送装
置にて大型パイプ１１１を横から縦に起こせばよい。図
３中の大型パイプ１１１の周辺には、大型パイプ搬送装
置のカゴ３５０が示してある。

【００５１】次に、大型パイプ１１１のダミーパイプ１
１１ａ上に治具１００を取り付ける（工程Ｓ３）。治具
１００の取り付けは、以下のようにして実行すればよ
い。

【００５２】まず、第１治具の取り付けを行う。最初
に、第１治具１０１の下部端面１００ｃをダミーパイプ
１１１ａの上端１１１ｃに接触するように配置し、次い
で、第１治具１０１の保持部１９０でダミーパイプ１１
１ａの被保持部１１１ｄを係合させる。第１治具１０１
の保持部１９０の先端部分は、ダミーパイプ１１１ａの
被保持部１１１ｄのテーパー部に良好に引っかかるよう
に構成されているので、第１治具１０１は、確実にダミ
ーパイプ１１１ａ付きの大型パイプ１１１に固定される
ことになる。なお、第１治具１０１の下部端面１００ｃ
とダミーパイプ１１１ａの上端１１１ｃとの間には、シ
ール材１８１を配置しておくことが好ましい。

【００５３】次に、大型パイプ１１１をカゴ３５０ごと
電気炉（不図示）の上部へ移動し、電気炉のタワーフレ
ーム３００に連結された把持部（タワーフレームの受
台）２００に第１治具１０１の被把持部１０１ｄをセッ
トし、カゴ３５０を外す。これによって、把持部２００
で被把持部１０１ｄを把持し、第１治具１０１および大
型パイプ１１１をタワーフレーム３００に固定する。そ
の後、第１治具１０１の上に第２治具１０２を設け、次
いで、第２治具１０２の上に第３治具１０３を設ける。
なお、この時点では、第２治具１０２と第３治具１０３
との間にシール材１８３は設けずに、後の工程で当該シ
ール材１８３を挿入する。

【００５４】次に、治具１００内および大型パイプ１１
１内に、一次母材（ガラスロッド）１１２を挿入する
（工程Ｓ４）。一次母材１１２の挿入は、次のようにし
て実行すればよい。

【００５５】まず、工程Ｓ１で用意した一次母材１１２
の一端を、治具１００の上方にあるロッド用チャック
（不図示）で把持する。本実施形態では、工程Ｓ１にお
いてダミーロッド付きの一次母材１１２を用意し、一次
母材１１２のダミーロッド部分をロッド用チャックに把
持して固定する。ロッド用チャックは、把持部２００が
連結されたタワーフレーム３００とは異なるタワーフレ
ーム（不図示）に連結されており、把持部２００と独立
して昇降可能なように構成されている。

【００５６】次いで、ロッド用チャック（不図示）を引
き下げて、第３治具１０３、第２治具１０２、第１治具
１０１、ダミーパイプ１１１ａ、大型パイプ１１１のそ
れぞれの内部に順次挿入していく。挿入後の段階におい
て、第３治具１０３と第２治具１０２との間には、一次
母材１１２のダミーロッド部分が位置しているので、第
３治具１０３と第２治具１０２との間を緩めて、その間
に半割れのシール材１８３を挿入し、その後、シェルク
ランプ１８０で締めて、第３治具１０３と第２治具１０
２とを固定する。シール材１８３は、その内側が一次母
材１１２のダミーロッド部分の表面に接触はしないもの
の、ダミーロッド部分の表面に近づいた形状となってい
る。このような形状のシール材１８３は、差動排気時
に、圧力隔壁として機能させることができる。

【００５７】一次母材１１２を挿入する前に、第３治具
１０３と第２治具１０２との間にシール材１８３を挿入
しなかった理由を次に説明する。すなわち、一次母材１
１２の挿入前にシール材１８３が存在していると、治具
１００内の開口部が狭くなり、一次母材１１２の挿入の
際に、一次母材１１２とシール材１８３とが擦れ、その
結果、一次母材１１２に傷が付き、光ファイバ母材中に
気泡が発生するおそれが生じるからである。本実施形態
のように、一次母材１１２を挿入した後にシール材１８
３を挿入すれば、シール材１８３が仮にダミーロッド部
分に接触したとしても、一次母材１１２の部分に傷が付
くことはない。

【００５８】なお、本実施形態では、第３治具１０３の
上部にも、シール材１８３と同様の形状のシール材１８
４が設けられており、このシール材１８４によって、差
動排気時に、治具１００の上部開口部１００ａから空気
やゴミまたは水分ができるだけ入らないようにすること
ができる。

【００５９】次に、第２治具１０２の第３開口部１３０
から、パージガスとして窒素ガスを導入することによっ
て、大型パイプ１１１と一次母材１１２との間隙に存在
する空気を窒素ガスで置換する（工程Ｓ５）。なお、窒
素ガスに代えて、アルゴンガス等の他のガスを用いても
よい。本実施形態では、外径１８０ｍｍの非常に大きい
大型パイプ１１１を使用しているので、大型パイプ１１
１と一次母材１１２とのクリアランスが２ｍｍ程度で
も、その間隙の容量は大きい。それゆえ、気泡の発生を
防止するためには、大型パイプ１１１と一次母材１１２
との間隙に存在する空気を窒素ガスで置換することが好
ましい。

【００６０】窒素ガスによる置換が完了したら、第３開
口部１３０からの窒素ガスの導入を停止し、次いで、第
３治具１０３の第１開口部１１０からの粗排気と、第２
治具１０２の第２開口部１２０および第３開口部１３０
からの主排気とによって差動排気を実行する（工程Ｓ
６）。この差動排気によって、大型パイプ１１１と一次
母材１１２との間隙を減圧することができ、かつ、適切
な減圧度になるように微調整を行うことが可能となる。
仮に、主排気だけの一段排気を実行した場合、治具１０
０の上部開口部１００ａから空気やゴミまたは水分が入
るおそれがある。主排気とともに粗排気を行うことによ
って、大型パイプ１１１の内部に空気やゴミまたは水分
が入ることを防止することができ、そして、上部が密閉
された状態と同様に容易に圧力の微調整を行うことがで
きる。本実施形態では、治具１００内にシール材１８３
および１８４を設けているので、より好適に減圧工程を
実行することができる。適切な減圧度は製造条件に依存
するので、条件に応じて適時設定すればよい。

【００６１】なお、この差動排気の際に窒素ガスの導入
を停止する理由は、窒素ガスを導入しながら、大型パイ
プ１１１と一次母材１１２との一体化を実行すると、気
泡が発生しやすくなるためである。それゆえ、工程Ｓ６
においては、窒素ガスの導入を停止して、第３開口部１
３０は、主排気するための開口部として機能させてい
る。

【００６２】最後に、工程Ｓ６によって適切な減圧度に
した状態で、大型パイプ１１１および一次母材１１２を
下方に移動して電気炉内に入れることによって、大型パ
イプ１１１と一次部材１１２との一体化を実行する（工
程Ｓ７）。この一体化によって、光ファイバ母材が得ら
れる。工程Ｓ７の実行の際には、電気炉の熱から治具１
００やシール材１８１を保護するために、第１治具１０
１を水冷することが好ましい。なお、光ファイバ母材を
最終製品とせずに、工程Ｓ７の後、得られた光ファイバ
母材に対して公知の線引き工程などを実行して、光ファ
イバ心線にまで加工してもよい。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、第１開口部からの粗排
気と第２開口部からの主排気との差動排気によって、大
型パイプと一次母材との間隙を減圧することができる。
このため、外気と確実に遮断された状態でかつ適切な減
圧状態で、ロッドインチューブ法を実行することが可能
となる。その結果、気泡が少なく、コア偏心量も少ない
光ファイバ母材を良好に製造することができる。特に、
外径が１８０ｍｍまたはそれ以上の大型パイプを用いる
ロッドインチューブ法に好適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロッドインチューブ法を説明するための図であ
る。

【図２】従来の光ファイバ母材の製造装置を示す断面図
である。

【図３】本発明による実施形態にかかる光ファイバ母材
の製造装置を模式的に示す断面図である。

【図４】クリアランスとファイバ偏心との関係を示すグ
ラフである。

【図５】本実施形態にかかる光ファイバ母材の製造方法
を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１１ クラッドパイプ １２ ガラスロッド １３ ヒータ １４ 光ファイバ母材（プリフォーム） １５ クラッドパイプの内部 １６ 抜気部 １７ 蓋体 １００ 治具 １０１ 第１治具 １０２ 第２治具 １０３ 第３治具 １１０ 第１開口部 １２０ 第２開口部 １３０ 第３開口部 １１１ 大型パイプ １１１ａ ダミーパイプ １１２ 一次母材 １５０、１６０ ホースジョイント １８０ シェルクランプ １８１、１８２、１８３、１８４ シール材 １９０ 保持部 ２００ 把持部 ３００ タワーホルダー

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

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロッドインチューブ法で用いられる大型
   パイプの上端に取り付けられる治具と、 前記治具を把持する把持部とを備え、 前記治具は、ロッドインチューブ法で用いられる一次母
   材が貫通する上部開口部および下部開口部を有する筒体
   からなり、 前記治具の側面には、前記上部開口部側に設けられた第
   １開口部と、前記第１開口部よりも前記下部開口部側に
   設けられた第２開口部とが設けられており、 前記治具の前記下部開口部が位置する端面は、前記大型
   パイプの上端と接触され、かつ、前記大型パイプと前記
   一次母材との間隙は、前記第１開口部からの粗排気と前
   記第２開口部からの主排気との差動排気によって減圧さ
   れる、光ファイバ母材の製造装置。
2. 【請求項２】 前記治具は、第１治具、第２治具および
   第３治具から構成されており、 前記第１治具、第２治具および第３治具は、それぞれ、
   前記一次母材が貫通する上部開口部および下部開口部を
   有する筒体からなり、 前記第１治具の前記下部開口部が位置する端面は、前記
   大型パイプの上端に接触され、 前記第２治具の前記下部開口部が位置する端面は、前記
   第１治具の前記上部開口部が位置する端面と接触し、か
   つ、前記第２治具の前記上部開口部が位置する端面は、
   前記第３治具の前記下部開口部が位置する端面と接触し
   ており、 前記第１開口部は、前記第３治具の側面に形成され、前
   記第２開口部は、前記第２治具の側面に形成されてい
   る、請求項１に記載の光ファイバ母材の製造装置。
3. 【請求項３】 前記第２治具の前記側面には、窒素ガス
   またはアルゴンガスもしくはヘリウムガスを導入するた
   めの第３開口部がさらに形成されている、請求項２に記
   載の光ファイバ母材の製造装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記第２治具および前記第３
   治具の間には、半割れ構造を有するリング状のシール材
   が挿入されている、請求項２または３に記載の光ファイ
   バ母材の製造装置。
5. 【請求項５】 前記大型パイプは、ダミーパイプが同心
   連結されたダミーパイプ付の大型パイプであり、 前記第１治具の前記下部開口部が位置する前記端面は、
   前記ダミーパイプの上端に接触される、請求項２から４
   の何れか一つに記載の光ファイバ母材の製造装置。
6. 【請求項６】 前記ダミーパイプの上端近傍の側面上に
   は、前記ダミーパイプ部の中央部分の側面に対してテー
   パ角３０°〜６０°のテーパ部を有する被保持部が設け
   られており、 前記第１治具には、前記被保持部を保持するための保持
   部が設けられている、請求項５に記載の光ファイバ母材
   の製造装置。
7. 【請求項７】 前記大型パイプの外径は約１８０ｍｍで
   あり、前記大型パイプと前記一次母材との間隙は、約２
   ｍｍまたはそれ以下である、請求項１から６の何れか一
   つに記載の光ファイバ母材の製造装置。
8. 【請求項８】 ロッドインチューブ法で用いられる大型
   パイプにダミーパイプが連結されたダミーパイプ付の大
   型パイプと、ロッドインチューブ法で用いられる一次母
   材とを用意する第１工程と、 前記ダミーパイプ付きの大型パイプの長手方向を垂直に
   位置づける第２工程と、 前記一次母材が貫通する上部開口部および下部開口部を
   有する筒体からなる治具であって、当該治具の側面のう
   ち前記上部開口部側に設けられた第１開口部と、当該治
   具の側面のうち前記第１開口部よりも前記下部開口部側
   に設けられた第２開口部および第３開口部とが設けられ
   た治具を、当該治具の前記下部開口部が位置する端面と
   前記ダミーパイプ部の上端とが接触するように、前記ダ
   ミーパイプ上に取り付ける第３工程と、 前記治具内および前記ダミーパイプ付きの大型パイプ内
   に、前記一次母材を挿入する第４工程と、 前記第３開口部から窒素ガスまたはアルゴンガスもしく
   はヘリウムガスを導入することによって、前記大型パイ
   プと前記一次母材との間隙に存在する空気を前記窒素ガ
   スまたは前記アルゴンガスもしくは前記ヘリウムガスで
   置換する第５工程と、 前記第１開口部からの粗排気と前記第２開口部からの主
   排気とによって差動排気を行い、それによって前記大型
   パイプと前記一次母材との間隙を減圧する第６工程と、 前記第６工程を行いながら、前記大型パイプおよび前記
   一次母材のそれぞれを下方に移動して加熱炉内に入れ、
   それによって前記大型パイプと前記一次部材とを一体化
   させる第７工程とを包含する、光ファイバ母材の製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記第１工程においては、 前記ダミーパイプ付の大型パイプとして、前記ダミーパ
   イプの上端近傍の側面上に、前記ダミーパイプの中央部
   分の側面に対してテーパ角３０°〜６０°のテーパ部を
   有する被保持部が設けられたダミーパイプを含むダミー
   パイプ付の大型パイプを用意し、そして、前記一次母材
   として、ダミーロッドが連結されたダミーロッド付の一
   次母材を用意し、 前記第３工程は、 前記ダミーパイプの被保持部を保持するための保持部を
   有する第１治具と、前記第２開口部および前記第３開口
   部が側面に形成された第２治具と、前記第１開口部が側
   面に形成された第３治具であって、それぞれ、前記一次
   母材が貫通する上部開口部および下部開口部を有する筒
   体からなる第１治具、第２治具および第３治具を用意す
   る工程（ａ）と、 前記第１治具の前記下部開口部が位置する端面を前記ダ
   ミーパイプの上端に接触させるとともに、前記第１治具
   の前記保持部と前記ダミーパイプの被保持部とを係合さ
   せて前記ダミーパイプ付の大型パイプを保持する工程
   （ｂ）と、 第１支柱に連結され且つ垂直方向に昇降可能な把持手段
   によって、前記第１治具を把持する工程（ｃ）と、 前記第１治具の上端に前記第２治具の下端を接触させ
   て、前記第１治具の上端に前記第２治具を取り付ける工
   程（ｄ）と、 前記第２治具の上端に前記第３治具の下端を接触させ
   て、前記第２治具の上端に前記第３治具を取り付ける工
   程（ｅ）とを包含し、 前記第４工程は、第２支柱に連結され且つ垂直方向に昇
   降可能なロッド用チャックを用いて、前記一次母材の前
   記ダミーロッドの部分を把持し、次いで、当該ロッド用
   チャックを下方に移動することによって実行され、 前記第４工程を実行した後で、前記ダミーロッドが前記
   第２および第３治具内に位置している時に、少なくとも
   前記第２治具と前記第３治具との間の接触状態を解いて
   それぞれを互いに分離し、次いで、前記第２治具と前記
   第３治具との間に、半割れにすることができるリング状
   のシール材を挿入し、その後、前記リング状のシール材
   を介して、前記第２治具と前記第３治具との間を接触さ
   せる工程を実行する、請求項８に記載の光ファイバ母材
   の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記大型パイプの外径は約１８０ｍｍ
    であり、前記一次母材のｃ／ｃ値（クラッド／コア値）
    は３．６以上であり、そして、前記第５工程における前
    記大型パイプと前記一次母材との間隙は約２ｍｍまたは
    それ以下である、請求項８または９に記載の光ファイバ
    母材の製造方法。