JP2003020239A - 光ファイバプリフォームの加工方法 - Google Patents

光ファイバプリフォームの加工方法

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JP2003020239A
JP2003020239A JP2001206279A JP2001206279A JP2003020239A JP 2003020239 A JP2003020239 A JP 2003020239A JP 2001206279 A JP2001206279 A JP 2001206279A JP 2001206279 A JP2001206279 A JP 2001206279A JP 2003020239 A JP2003020239 A JP 2003020239A
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JP
Japan
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optical fiber
fiber preform
polishing
burner
outer diameter
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JP2001206279A
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Shunichiro Hirafune
俊一郎 平船
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの長手方向の特性変動を抑制する
ため、光ファイバプリフォームの周囲を所望の外径に研
磨する方法を提供する。 【解決手段】 火炎研磨により、光ファイバプリフォー
ム1を所望の外径に研磨する。光ファイバプリフォーム
1の研磨量は、バーナ5の移動速度と、バーナ5に供給
されるガスの流量とのいずれか一方もしくは両方を制御
することによって調整することができ、これにより加工
の精度を向上させることができる。本発明によって製造
される光ファイバプリフォーム1を線引きすることによ
り得られる光ファイバは、長手方向の特性変動の小さい
ものとなり、歩留りが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバプリフ
ォームを所望の外径に研磨する光ファイバプリフォーム
の加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバは、通常、次のように製造さ
れている。まず、VAD法やCVD法などにより石英ガ
ラス微粒子からなるスート堆積体を作り、これを焼結し
て透明化することによりコアロッドを得る。次いで、こ
のコアロッドを石英ガラス管に挿入した後、加熱一体化
するロッドインチューブ法、または、コアロッドの外周
にスートを堆積させた後、このスートを透明ガラス化さ
せる外付け法などの方法によって、コアロッドの周囲に
クラッド部を形成させ、光ファイバプリフォームとす
る。次いで、この光ファイバプリフォームを線引きし紡
糸することによって、光ファイバが製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記光ファイバプリフ
ォームにおいて、コアロッドの周囲に形成されたクラッ
ド部の外径が、光ファイバプリフォームの長手方向に変
動している場合、該光ファイバプリフォームのコア部径
/クラッド部径の比に長手方向の変動が生じ、そのた
め、該光ファイバプリフォームを線引きして得られる光
ファイバに、長手方向の特性変動が発生していた。上記
光ファイバの長手方向の特性変動は、通常のシングルモ
ード光ファイバでは、特性変動の許容幅が大きいため、
問題とならなかった。しかし、波長多重伝送(WDM)
に使用される分散シフト光ファイバのように、特性変動
の許容幅が狭い種類の光ファイバでは、光ファイバの長
手方向の特性変動が大きいと、光ファイバの長手方向の
一部が特性不良となり、歩留りが低下することがある。
【0004】従って、本発明の課題は、光ファイバの長
手方向の特性変動を抑制するため、光ファイバプリフォ
ームの外径を修正する方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記課題は、バーナを用
いた火炎研磨により、光ファイバプリフォームを所望の
外径に研磨することによって解決される。光ファイバプ
リフォームの研磨量は、バーナの移動速度と、バーナに
供給されるガスの流量とのいずれか一方もしくは両方を
制御することによって調整することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に基づいて、本
発明を詳しく説明する。本発明の光ファイバプリフォー
ムの加工方法は、火炎研磨を用いて光ファイバプリフォ
ームを所望の外径に研磨し、その外径を修正するもので
ある。本発明を用いれば、該光ファイバプリフォームの
コア部径/クラッド部径の比を修正することができ、該
光ファイバプリフォームを線引きして得られる光ファイ
バは、カットオフ波長、零分散スロープ等の特性の長手
方向の変動が小さいものとなる。
【0007】本発明においては、この外径の修正に火炎
研磨を利用するため、光ファイバプリフォームの傷や残
留歪み等を除去しながら研磨することができるので、加
工に伴う光ファイバプリフォームの傷つきや劣化を防止
することができる。しかも、従来実施されていた火炎研
磨と同様の装置を用いて研磨を実施することができるた
め、装置のコスト面でも有利である。
【0008】さらに、研磨の精度を向上させるため、バ
ーナの移動速度と、バーナに供給されるガスの流量との
いずれか一方もしくは両方を制御するのが好ましい。こ
の制御は、例えば、バーナの駆動手段であるモータまた
はガス流量を調整するバルブにコントローラから制御信
号を送り、モータの回転速度またはバルブの開き量を制
御することによって、自動的に行うことができる。本発
明において制御されるガスの流量は、水素等の燃料ガス
の流量と、酸素等の支燃性ガスの流量とのいずれか一方
でもまた両方でもよい。また、上記バーナの移動速度ま
たはガス流量のいずれか一方のみを時間的に変化させ、
他方を一定にしてもよい。
【0009】上記バーナの移動速度およびガス流量の制
御方法としては、例えば、次のように行うことができ
る。すなわち、所望の研磨量は、光ファイバプリフォー
ム上の長手方向における位置によって変動があるので、
バーナの移動速度をこの研磨量の変動に応じて変化さ
せ、所望の研磨量が多い位置により長時間、少ない位置
により短時間、バーナの火炎が当たるようにし、また、
ガス流量を研磨量の総量に応じて変化させ、上記研磨量
の総量が多い場合にはガス流量を多くし、少ない場合に
は少なくするとよい。
【0010】上述のような制御を効果的に行うため、ガ
ス流量と光ファイバプリフォームの研磨量との関係をあ
らかじめ測定しておくことが好ましい。この光ファイバ
プリフォームの研磨量として、例えば、一定時間に研磨
される重量として測定すれば、光ファイバプリフォーム
の外径に依存しない量として使用することができるた
め、その後の制御を容易にすることができる。上記ガス
流量と光ファイバプリフォームの研磨量との関係は、使
用するバーナの形状、構造、本数、配置などに左右され
るので、使用される装置ごとに測定するのが好ましい。
しかし、性能の安定性の高いバーナを使用すれば、この
測定は少なくともバーナの交換時に一度行えば足りる。
【0011】本発明を用いることによって、光ファイバ
プリフォームを、円筒状、テーパ状、逆テーパ状等、任
意の形状に研磨することができる。さらに、プリフォー
ムアナライザを用いて該光ファイバプリフォームのプロ
ファイルをその長手方向全体にわたって測定し、得られ
たデータをコンピュータ処理にて解析し、光ファイバの
長手方向の特性変動が最小になるような光ファイバプリ
フォームの外径を、光ファイバプリフォーム上、長手方
向の位置の関数として予測し、この予測された外径を火
炎研磨の目標径にとることによって、光ファイバの長手
方向の特性変動をさらに小さくすることができる。
【0012】上記目標径を、外径測定器により測定され
た該光ファイバプリフォームの外径と比較することによ
り、所望の研磨量を求めることができる。火炎研磨前の
外径と目標径とに基づいて、バーナの移動速度を制御す
るプログラムをコンピュータにより生成し、コントロー
ラ上でこのプログラムを実行してバーナを移動させ、火
炎研磨を行うことにより、精度と生産性が高い加工を行
うことができる。さらに、上記プリフォームアナライザ
による解析から、コントローラによる上記バーナの移動
速度または上記ガス流量の制御までを、一連のコンピュ
ータ処理によって行えば、一段と省人化することがで
き、生産性が向上する。
【0013】本発明の光ファイバプリフォームの加工方
法は、上述のようにフィードバック制御を行わずに実施
することもできるが、フィードバック制御と組み合わせ
て実施してもよい。これによって、加工精度をさらに向
上させることができる。例えば、研磨中に外径測定器、
変位計、またはラインセンサ等を用いて光ファイバプリ
フォームの外径をリアルタイムに測定し、このデータを
上記研磨量の制御にフィードバックさせる方法が挙げら
れる。また、例えば、所望の研磨量が多い場合には、研
磨を複数回に分けて行い、1回の研磨が終了するごとに
光ファイバプリフォームの外径を再測定し、このデータ
を次回の研磨における研磨量の制御にフィードバックさ
せてもよい。
【0014】次に、本発明の実施の形態を図面によって
説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例を示す図
である。図1において、符号10は、加工装置である。
加工装置10は、光ファイバプリフォーム1を回転させ
る旋盤2と、旋盤2上に取り付けられ、光ファイバプリ
フォーム1を把持するチャック3と、光ファイバプリフ
ォーム1を加熱するバーナ5とから概略構成されてい
る。バーナ5は、バーナ移動速度制御部6の制御を受
け、光ファイバプリフォーム1の長手方向に沿って設け
られたガイドレール7上を往復運動するようになってい
る。バーナ5には、ガス供給部9からガスが供給される
ようになっており、このガスの流量は、ガス流量制御部
8により制御されるようになっている。上記バーナ移動
速度制御部6およびガス流量制御部8は、これらに制御
信号を送るコントローラ11に接続されており、コント
ローラ11は、コンピュータ12からプログラムを受け
取れるようになっている。
【0015】上述の加工装置10を用いた場合、本発明
は、例えば、次のように実施することができる。まず、
光ファイバプリフォーム1の両端に、支持棒4を接続
し、これを介してチャック3に把持させる。光ファイバ
プリフォーム1は、旋盤2により回転させられながら、
ガイドレール7上を往復運動するバーナ5の火炎により
火炎研磨されるが、この際、コントローラ11からバー
ナ移動速度制御部6またはガス流量制御部8に制御信号
を送って、バーナの移動速度またはガス供給部9からの
ガス流量を制御することにより、光ファイバプリフォー
ム1の研磨量が調整される。コントローラ11による制
御は、研磨前に測定された光ファイバプリフォーム1の
外径の実測値と、コンピュータ12により予測された目
標径とに基づいて作成されたプログラムに従って行われ
る。プログラムが終了し、所望の研磨が完了すると、光
ファイバプリフォーム1は加工装置10から取り外され
て、次の工程に送られる。
【0016】図2は、本発明の実施の形態の別の例を示
す図である。図2において、図1で用いた符号と同一の
符号は、図1の構成と同一であることを意味する。この
例の加工装置10には、図示しない移動手段によりバー
ナ5と同期して移動する外径測定器13が取り付けら
れ、この外径測定器13は、光ファイバプリフォーム1
の外径を測定し、このデータをコンピュータ12にフィ
ードバックできるようになっている。このような装置を
用いた場合、研磨中、外径測定器13にて光ファイバプ
リフォーム1の外径をリアルタイムに測定し、この外径
のデータに基づいてコンピュータ12はプログラムを変
更し、この変更されたプログラムに従ってコントローラ
11はバーナ移動速度制御部6またはガス流量制御部8
の制御を調整することができるので、光ファイバプリフ
ォーム1は、さらに高い精度で加工される。
【0017】次に、本発明を実施例により説明する。図
3は、酸素の流量を160リットル/分にしたときの、
水素の流量と、時間当り研磨量の関係の実測値の一例を
示す図である。
【0018】図3に示される関係を用いて、バーナの移
動速度を変化させ、ガス流量を一定値にして、分散シフ
ト光ファイバ用光ファイバプリフォームの火炎研磨を行
った結果を図4に示す。図4において、火炎研磨前およ
び火炎研磨後の外径は、該光ファイバプリフォームにつ
いて、外径測定器により実測されたものであり、目標径
は、光ファイバの長手方向の特性変動が最小になるよう
にコンピュータによって予測された外径である。この実
施例において、バーナは2本用いた。また、バーナ1本
当りのガス流量は、水素200リットル/分、酸素80
リットル/分とした。全体では、水素の流量は400リ
ットル/分、酸素の流量は160リットル/分である。
また、これらのガス流量は、時間的に一定にされた。
【0019】火炎研磨前の外径と目標径とに基づいて、
バーナの移動速度を制御するプログラムをコンピュータ
により生成し、このプログラムに従ってバーナを移動さ
せ、火炎研磨を行った。図4に示されるように、前記目
標径の通りに光ファイバプリフォームの外径を修正する
ことができた。この光ファイバプリフォームの火炎研磨
後の外径の、目標径とのずれを図5に示す。図5に示さ
れるように、前記目標径とのずれは、平均0.1mm、
最大0.2mmであった。
【0020】次いで、前記火炎研磨によって外径を修正
された光ファイバプリフォームを紡糸して、分散シフト
光ファイバを製造した。図6に、この分散シフト光ファ
イバにおける分散の変動幅を示す。図6における分散の
変動幅とは、該分散シフト光ファイバの分散をD、この
種の分散シフト光ファイバの許容スペックの中央値をD
mとしたとき、100×(D−Dm)/Dm(%)で表
される量である。図6に示されるように、本発明を用い
て研磨された光ファイバプリフォームを紡糸して得られ
る光ファイバは、分散の変動幅が長手方向の全区間にわ
たって±0.5%以内に収まるものとなった。
【0021】
【発明の効果】本発明の光ファイバプリフォームの加工
方法は、バーナを用いた火炎研磨によって光ファイバプ
リフォームを所望の外径に研磨し、コア部径/クラッド
部径を修正するものである。これにより、長手方向の特
性変動の小さい光ファイバを製造することができ、歩留
りが向上する。本発明は火炎研磨を利用するため、光フ
ァイバプリフォームの傷または残留歪み等を同時に除去
することができるので、加工に伴う光ファイバプリフォ
ームの劣化や傷つきを防止することができる。しかも、
従来実施されていた火炎研磨と同様の装置を用いて実施
することができるため、装置のコスト面で有利である。
【0022】本発明においては、バーナの移動速度と、
バーナに供給されるガスの流量とのいずれか一方もしく
は両方を制御することにより、研磨の精度を向上させる
ことができる。また、光ファイバの長手方向の特性変動
が最小になるようにコンピュータによって予測された外
径を目標径とし、外径測定器により測定された外径の実
測値と比較して所望の研磨量を求め、これに合わせて光
ファイバプリフォームを加工すれば、精度と生産性を一
層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光ファイバプリフォームの加工方法
の実施の形態の一例を示す図である。
【図2】 本発明の光ファイバプリフォームの加工方法
の実施の形態の別の例を示す図である。
【図3】 バーナのガス流量と、時間当り研磨量との関
係の実測値の一例を示す図表である。
【図4】 本発明の実施例の光ファイバプリフォームに
おける、目標径および火炎研磨後の一例を示す図表であ
る。
【図5】 本発明の実施例の光ファイバプリフォームの
火炎研磨後の外径の、目標径とのずれの一例を示す図表
である。
【図6】 本発明の実施例の光ファイバプリフォームを
紡糸して得られる分散シフト光ファイバにおける分散の
変動幅の一例を示す図表である。
【符号の説明】
1…光ファイバプリフォーム、5…バーナ、6…バーナ
移動速度制御部、8…ガス流量制御部、11…コントロ
ーラ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナを用いた火炎研磨によって、光フ
    ァイバプリフォームを所望の外径に研磨することを特徴
    とする光ファイバプリフォームの加工方法。
  2. 【請求項2】 バーナの移動速度と、バーナに供給され
    るガスの流量とのいずれか一方もしくは両方を制御する
    ことによって光ファイバプリフォームの研磨量を調整
    し、所望の外径に研磨することを特徴とする請求項1に
    記載の光ファイバプリフォームの加工方法。
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Cited By (4)

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