JP2004091304A - Aligning method for optical fiber preform - Google Patents

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Hideya Morihira
森平 英也
Masamitsu Uehara
上原 正光
Tamotsu Kamiya
神谷 保
Tetsuo Suzuki
鈴木 哲雄
Kiyoshi Matsunaga
松永 清
Satoru Mizoguchi
溝口 悟
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to easily perform insert work while keeping an appropriate gap. <P>SOLUTION: An aligning method for an optical fiber preform is characterized by providing a taper 32 so that the tip end of a synthetic quartz tube 31 becomes thin and is sealed, further providing a taper 36 so that the tip end part of a core rod 35 becomes thin, and at the same time, providing a spacer 51 so that the synthetic quartz tube 31 and the core rod 35 are concentrically arranged when the optical fiber is manufactured by heating/unifying the tip end part of the optical fiber preform constituted of the core rod 35 and the synthetic quartz tube 31 in whose hollow part the core rod 35 is inserted, and simultaneously performing heating/unifying and drawing while reducing the pressure in the gap between the optical fiber preform and the inserted core rod 35. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信用光ファイバの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバは石英ガラスをベース素材とする。石英ガラスは、通常のガラス材と異なり、高純度を維持しながら溶融せしめるのが著しく困難である。そのため、あらかじめ所定の屈折率分布を持った母材を合成し、これを加熱炉を用いて溶融軟化させ、細く引き伸ばして紡糸する。
【0003】
母材の合成法としては、MCVD法、VAD法、○VD法などが考案されている。コアロッドを含む中心部(以下コアロッドと言う)をこれらの製法で製造し、クラッド部に石英管を用いて加熱一体化して母材とする方法や、一体化を線引と同時に実施する方法も知られている。
【0004】
線引用の加熱炉には通常電気炉を用い、温度は2000℃以上とする。電気炉に母材を挿入して先端部を加熱溶融し、引き伸ばして紡糸する。紡糸が定常状態になると、母材の先端形状は、母材の外径や粘度、加熱炉ヒータによる温度分布、線引速度等によって定まるメニスカスを形成して安定する。
【0005】
石英管の中空部を、例えば真空ポンプを用いて減圧すると、メニスカス部分では加熱によりコアロッドと石英管が一体化する。ついで、細く引き伸ばすことで線引することができる。線引装置ではガラス部を外径約125μmまで引き伸ばし、紫外線硬化樹脂を外径が約250μmになるように塗布し、UVランプを用いて紫外線を照射して硬化させファイバとする。
【0006】
ところで、コアロッドをクラッド部となる石英管の中空部に挿入するには、例えば、図13で示した方法が用いられる。すなわち、所定の寸法に加工したコアロッド135を垂直に作動可能な旋盤に固定し、コアロッド135を図13中の矢印方向に徐々に下げて、クラッド131の中空部に挿入する。
【0007】
【特許文献1】
特開昭63−002826号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、コアロッドをクラッド部の中空部に挿入するには縦型あるいは横型の旋盤を使うか、あるいは、他のジグを用いていた。ところが、光ファイバの製造コストを下げるために母材部分を長くしようとすると、挿入時にコアロッドと石英管が接触して傷がつくことがある。挿入にさいして、石英管やコアロッドが曲がっていたり、傾いている場合には、コアロッドが石英管内壁を擦ることになる。
【0009】
また、挿入後、石英管に対してコアロッドが偏心位置にあると、片側に寄ったまま石英管がファイバに取り込まれる。その結果、コアロッドがクラッドに対して偏芯することになる。
【0010】
これを防ぐには、石英管とコアロッドの隙間を小さくすれば良い。ところが、隙間が小さい場合には、石英管内にコアロッドを挿入するさい互いに擦れ合って、泡が発生する原因となる。また、線引時には石英管の溶着が不安定となり、ファイバの外径が変動する。そのため、適切な隙間を保ちながら挿入作業を容易にでき、かつ、コアロッドの偏芯を抑えたファイバを得ることが難しかった。
【0011】
特開昭63−002826号公報には、コア偏心量の少ない光ファイバ母材を製造するには、コアロッドと石英管とのクリアランスを0.3〜1.0mmとすることが望ましいとある。しかし、クリアランスを0.3〜1.0mmとすると、コアロッドを石英管に挿入するさいコアロッド表面及び石英管内面に擦り傷を発生させることが多く、気泡及び低強度破断の原因となり問題となっていた。また、線引時に管の溶着が不安定となりファイバ外径変動を引き起こすことがある。そのため、適切なクリアランスを保ちながら挿入作業を容易に実施でき、かつコア偏芯を抑制したファイバを得ることが難しかった。
【0012】
そのため、本発明は、コアロッドを石英管に挿入するさいコアロッド表面及び石英管内面に擦り傷を発生させることがないように、適切な隙間(クリアランス)を保ちながら挿入作業が容易に実施でき、かつ、コア偏芯を抑制したファイバを得ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第1の態様は、コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ母材の先端部を加熱一体化し、ついで、前記光ファイバ母材と挿入されたコアロッドとの間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造するさいに、
前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、
スペーサを設けて前記合成石英管と前記コアロッドとを同心円状に配置することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0014】
本発明の第2の態様は、前記合成石英管のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持管を設け、前記コアロッドのテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持棒を設け、前記支持管と前記支持棒との間に前記スペーサを設けることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0015】
本発明の第3の態様は、線引開始側は、前記合成石英管の先端部と前記コアロッドの先端部を突き当てて調芯し、線引終了側は前記スペーサを用いて調芯して、前記線引開始側と前期線引終了側との間で、前記合成石英管と前記コアロッドとを同心円状に配置することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0016】
本発明の第4の態様は、前記スペーサは、前記コアロッド挿入後に前記合成石英管の内側に設けることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0017】
本発明の第5の態様は、前記支持管の内周と前記合成石英管の内周とを同心円状に配置し、前記コアロッドの外周と前記支持棒の外周とを同心円状に配置して、前記支持管の内周に対し前記コアロッド又は前記支持棒の外周が同心円状に配置できるようにスペーサを設け、前記コアロッドと前記合成石英管とを同心円状に配置することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0018】
本発明の第6の態様は、前記コアロッドには、前記支持棒のほかに前記スペーサを保持するため、前記支持棒の外径より大きく、前期コアロッドの外径にほぼ等しい径の支持棒基部を、前記支持棒と同軸となるように設けることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0019】
本発明の第7の態様は、前記スペーサは、前記合成石英管内側に嵌めて調芯するために、外径が円形で、中心にコアロッドを支えるための開口部を設け、かつ、線引時に合成石英管内部を減圧できるようにガス抜きの孔を設けてあることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0020】
本発明の第8の態様は、前記ガス抜きの孔は、スリットを中心開口部の円周周辺に多数設けたものであることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0021】
本発明の第9の態様は、前記ガス抜きの孔は、小孔を多数設けたものであることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0022】
本発明の第10の態様は、前記合成石英管と前記コアロッドとのクリアランスが1.1〜10.0mmとなるように前記合成石英管の内径と前記コアロッドの外径を選定し、ついで前記合成石英管の先端部と前記コアロッドとの先端部が接触するまで挿入し、ついで前記スペーサを前記合成石英管と前記コアロッドとの隙間に挿入することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0023】
本発明の第11の態様は、前記スペーサの形状は、丸棒、角棒、丸棒や角棒の半割状、板状のロッド、または石英パイプのいずれかの形状であり、先端になるほど形状が小さくなるように形成されていることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0024】
本発明の第12の態様は、前記スペーサの先端が楔状に形成されていることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0025】
本発明の第13の態様は、前記スペーサを3本以上用いたことを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0026】
本発明の第14の態様は、前記スペーサが石英製であることを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0027】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1について以下に説明する。本発明は、コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ用母材の先端部を加熱一体化し、ついで、前記光ファイバ母材と挿入されたコアロッドとの間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造するさいに、前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、スペーサを設けて前記合成石英管と前記コアロッドとを同心円状に配置することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法である。
【0028】
本発明によれば、光ファイバを製造するにあたり、コアロッドを含む中心部を製造し、さらにクラッド部に相当する部分に石英管を使用し、これらを加熱して一体化と同時に線引するさいに、コアロッドを合成石英管に挿入後に同心円状に配置することで、得られたファイバのコアロッドの偏芯を小さくすることができる。
【0029】
本発明によれば、コアロッド材を合成石英管に挿入した後、調芯してコアロッドを合成石英管の中心に配置させ、線引後のファイバの寸法特性を良好に保つことができる。
【0030】
ところで、合成石英管の外径と内径の比率は所定のファイバ特性を得るためにコアの屈折率分布特性から規定される。当然、合成石英管の内径よりコアロッド外径は細い。従って、挿入にさいして合成石英管やコアロッドが曲がっていたり、傾いていたりするとファイバコアは偏芯することになる。
【0031】
光ファイバーの線引装置は、垂直に炉、樹脂コータ、樹脂硬化装置、引き取りキャプスタンが配置されている。炉でガラスを溶融し、キャプスタンで連続して引き取る。線引装置は垂直に配置されているので、母材も垂直に炉内に挿入される。そのため、合成石英管に固定されていない状態のコアロッドは、合成石英管の封止端内側で受け止められる。
【0032】
図3には本発明の実施形態例を示した。図3は、コアロッドを合成石英管に挿入する前を示したものである。図4は、コアロッドを挿入した状態を示したものである。上述のように、線引装置は垂直に配置され、母材も垂直に炉内に挿入されるので、合成石英管31に鏝されていないコアロッド35は、封止された合成石英管の先端部の接触部41で接触する。
【0033】
本発明では、合成石英管31の先端部にはテーパ32を設け、コアロッド35の先端部にはテーパ36を設け、テーパ部において合成石英管31とコアロッド35が接触部41で接触するようにする。すると、コアロッド35の長手方向の中心軸と合成石英管31の長手方向の中心軸とを一致させることができる。
【0034】
上端部分については、スペーサを用いてコアロッド35の長手方向の中心軸と合成石英管31の長手方向の中心軸とを一致させる。スペーサを用いることで、合成石英管31の全長にわたってコアロッド35が中心部に位置し、ファイバコアの偏芯を極めて小さくできる。
【0035】
本発明では、合成石英管31の先端部が細くなるようにテーパ32を設けて封止し、また、コアロッド35の先端部が細くなるようにテーパ36を設けるとともに、スペーサを設けて合成石英管31とコアロッド35との断面形状が同心円状となるようにする。すなわち、円筒状の合成石英管31と円柱状のコアロッド35とのそれぞれの長手方向の中心軸を一致させることにより、合成石英管31とコアロッド35との横断面形状は同心円状となる。同心円状に配置することにより、ファイバコアの偏芯は極めて小さくできる。
【0036】
本発明では、合成石英管31のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持管33を設け、コアロッド35のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持棒38を設け、支持管33と支持棒38との間にスペーサを設ける。
【0037】
図4を用いて説明する。母材部をできるかぎりファイバに利用するには、合成石英管31には支持管33を、コアロッド35には支持棒38を取り付けて、芯を一致させることが望ましい。この場合、合成石英管31とその支持管33、及びコアロッド35とその支持棒38はそれぞれ中心軸を一致させる必要がある。
【0038】
そのため、本発明では、支持管33の内周と合成石英管31の内周とを同心円状に配置し、コアロッド35の外周と支持棒38の外周とを同心円状に配置して、支持管33の内周に対しコアロッド35又は支持棒38の外周が同心円に配置できるようにスペーサを設ける。
【0039】
本発明では、コアロッド35には、支持棒38のほかに、スペーサを保持するため支持棒38の外径より大きく、コアロッド35の外径にほぼ等しい径の支持棒基部37を支持棒38と同軸となるように設ける。もちろん、支持棒基部37を設けないで、支持棒38を直接コアロッドに接合しても良い。
【0040】
図5には、本実施の形態における、スペーサの挿入例を示した。スペーサ51は、合成石英管31に設けた支持管33の内側で、スペーサ51に設けた貫通孔にコアロッド35の支持棒38を通して支持棒基部37の上端にまで挿入する。これにより、合成石英管31とコアロッド35の長手方向の中心軸が一致して、同心円状に配設できる。
【0041】
図6には、本実施の形態に用いるスペーサの例を示した。スペーサ61には、中心に支持棒を通すために、支持棒の外径とほぼ等しい径の、円形状の開口63が設けられている。スペーサ61の外径は、合成石英管の内側に挿入されるため、支持管の内径にほぼ等しい径の円形形状である。スペーサ61の厚みは、例えば本実施の形態では10mmであるが、実質的に本特許の目的を達成できる限り、厚みは自由に設定して構わない。
【0042】
また、線引のさいには、合成石英管の中空部から空気を抜く必要があるため、孔を設ける必要がある。孔65は、図6(a)、図6(b)のように、複数個の円形状や、複数個の楕円形状があるが、必要な孔面積が得られれば形状等にこだわる必要はない。材質は、線引き時に高温に曝されるので、耐熱性に優れる石英が望ましい。
【0043】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について以下に説明する。図7には本発明の実施の形態2であり、コアロッドを合成石英管に挿入し、かつスペーサを挿入した例を示したものである。
【0044】
前述のように、線引装置は垂直に配置されており、母材も垂直に炉内に挿入するので、合成石英管71に固定されていないコアロッド75は、封止された合成石英管の先端部で接触する。合成石英管71の先端部にはテーパを設け、コアロッド75の先端部にはテーパを設け、テーパ部において合成石英管71とコアロッド75が接触するようにする。すると、コアロッド75の長手方向の中心軸と合成石英管71の長手方向の中心軸とを一致させることができる。
【0045】
上部は、スペーサ81を用いてコアロッド75の長手方向の中心軸と合成石英管71の長手方向の中心軸とを一致させる。スペーサを用いることで、合成石英管71の全長にわたってコアロッド75が中心部に位置するので、ファイバコアの偏芯を極めて小さくできる。
【0046】
本発明では、合成石英管71の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、コアロッド75の先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、スペーサを設けて合成石英管71とコアロッド75との断面形状が同心円状となるようにする。すなわち、円筒状の合成石英管71と円柱状のコアロッド75とのそれぞれの長手方向の中心軸を一致させることにより、合成石英管71とコアロッド75との横断面形状は同心円状となる。同心円状に配置することにより、ファイバコアの偏芯は極めて小さくできる。
【0047】
本発明では、合成石英管71のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持管73を設け、コアロッド75のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持棒78を設け、支持管73と支持棒78との間にスペーサ81を設ける。スペーサ81は先端になるほど細くなった楔状の楔状部83を設けており、コアロッド75上端と合成石英管71上端との隙間に楔状部83を差込み、合成石英管上口で固定して、中心軸を合わせて断面形状を同心円状に配置できる。
【0048】
母材部をできるかぎりファイバに利用しようとすると、合成石英管71には支持管73を、コアロッド75には支持棒78を取り付けて、芯を一致させることが望ましい。この場合、合成石英管71とその支持管73、及びコアロッド75とその支持棒78はそれぞれ中心軸を一致させる必要がある。
【0049】
そのため、本発明では、支持管73の内周と合成石英管71の内周とを同心円状に配置し、コアロッド75の外周と支持棒78の外周とを同心円状に配置して、支持管73の内周に対しコアロッド75又は支持棒78の外周が同心円に配置できるようにスペーサ81を設ける。
【0050】
図8には、本実施の形態における、スペーサ81の挿入例を示した。図8は図7で示したスペーサ81の楔状部83が、合成石英管71と支持管73との溶接面の位置で、コアロッド75、支持棒78と合成石英管71と接している状態の断面を示したものである。スペーサ81は、合成石英管71に設けた支持管73とコアロッド75、支持棒78との間に挿入され、スペーサ81の楔状部83でしっかり固定される。
【0051】
スペーサの長さについて、図7では、石英製支持管73より長い寸法のものを示したが、特に限定されるものではなく、短くても良い。また、スペーサの形状については、丸棒、角棒、丸棒や角棒を半割状にしたもの及び板状等の形状のものを用いることができる。また、スペーサは3本以上挿入することが望ましい。スペーサの寸法や形状は、実質的に本特許の目的を達成できる限り、自由に設定して構わない。スペーサの材質は石英製のものを用いることが望ましい。
【0052】
スペーサは先端部に向かうに従って外径が細くなるように加工する。外形を細くする場合には、先端部を楔状に形成することが望ましい。また、図9に示したように、スペーサ91の両端を外径が細くなるように加工しても良い。このような形状とすることで、例えば、スペーサ先端部が破損した場合、逆端を使用することでスペーサ寿命を延ばすことが可能となる利点がある。
【0053】
また、図10で示したように、スペーサがずれたり、倒れたりしないように、材質は石英ガラスで形状がパイプ状の固定手段101を用いて固定しても良い。固定手段101は複数本挿入したスペーサの終端に石英パイプを乗せて一括固定したものである。
【0054】
【実施例】
(実施例1)
以下に本発明を実施例を用いて説明する。本実施例では、VAD法により一部クラッドを含むコアロッド母材を製造し、さらに合成石英管を用いてクラッド部を付与することで、単一モード光ファイバを製造する例について説明する。なお、本発明を実施する場合には、本実施例以外のプロファイルであっても、コアロッド母材を他の方法で作製してもかまわない。
【0055】
図1に示したように、VAD法では多重管構造からなるコアバーナ5を通じて、気化させた四塩化珪素(SiCl)、四塩化ゲルマニウム(GeCl)、酸素(O)、及び水素(H)とで構成されるガス9を送り込み、点火燃焼させた。火炎中で加水分解反応させて、合成ガラス微拉子を得、これを種棒3に吹きつけて多孔質母材1を形成した。なお、種棒3と多孔質母材1は矢印で示すように反時計方向に回転しており、図面の上方向の矢印が引き上げられる方向である。
【0056】
多孔質母材1の特性を安定させるためにコアバーナー5の上部に類似のクラッドバーナ7を配置し、四塩化珪素(SiCl)、酸素(O)、及び水素(H)とで構成されるガス11を送り込み反応させて、コアスートの外周にクラッド部を付与した。この多孔質母材1を1500〜1600℃程度に加熱して透明なガラスとする。単一モードファイバではコアロッドとクラッドの寸法比は1:13程度となるが、VAD法で作製したものは1:4.5であった。次に、母材を引き伸ばして外径30mmのVADロッドを作製した。
【0057】
別に、合成石英管用として外径90mmで内径33mmの石英管を用意した。VADロッドを合成石英管に挿入すると所定の比率とすることができた。たとえば、図2には、VADコアロッドコア部分21を中心部に備えたVADコアロッドロッド23と合成石英管25の配置例を示した。
【0058】
図2中で矢印内で示した数字は、それぞれの寸法比を示しており、VADコアロッドのコア部分21の外形寸法を1とした場合、VADコアロッド23の寸法は4.5となった。合成石英管25は、VADコアロッドのコア部分21の外形寸法を1とした場合、合成石英管25の外形の寸法が13となった。
【0059】
図3には、延伸されたVADコアロッドを石英管に挿入させる場合の略図を示した。合成石英管に用いられる石英管の内側は、表面に異物の付着がなく、平滑に維持される。合成石英管はガラス加工施盤にセットし、一方端に外径が90mm、内径が70mmの石英製の支持管を溶着させた。冷却後、これを旋盤から外した。
【0060】
次に、所定の寸法に加工したVADコアロッドを旋盤にセットし、酸素/水素火炎で加熱して、引き伸ばした。ここで、外径30mmで長さ約300mmの石英製の支持棒基部と、支持棒基部の上側に設ける外径25mmで長さが約300mmの石英製の支持棒を予め接続した。そして、当該支持棒基部を厚さが約20mmになるように切断してから、VADコアロッドの上端とを直接溶着した。冷却後、旋盤から外した。
【0061】次に、VADロッドと合成石英管とを、垂直に駆動する旋盤にセットし、挿入作業を実施した。合成石英管は支持管でチャックを用いて把持し、同様に、支持棒部でチャックを用いて把持したコアロッドを徐々に下げて挿入した(図3参照)。次に、コアロッドの下端が合成石英管の中心にあり、合成石英管に正しく接触していることを確認した(図4参照)。
【0062】
次に、コアロッドを挿入するさいに使用したチャックをはずした。そして、支持管内側の開口部から、外径が69.5mm、厚みが約10mmで直径25.5mmの開口を設けた円盤状スペーサを支持棒に差込んで、支持管の内側に嵌め合うように落としこんだ。すなわち、線引開始側は、合成石英管の先端部とコアロッドの先端部を突き当てて調芯し、線引終了側はスペーサを用いて調芯して、母材の全長に渡って合成石英管とコアロッドとが同心円状となるように配置した。なお、図6には、実施例に用いた円盤状スペーサの代表的な形状を示した。
【0063】
上記のように準備したVADコアロッドを挿入した合成石英管上部の支持管部に真空装置を取り付け、内部を減圧に吸引できるようにし、線引装置にセットした。徐々に炉に挿入すると先端部が加熱されて溶着が起こり、さらにこの部分が伸びて線引が開始できた。あとは、通常の線引と同様にして、ファイバを引き取りながら母材を炉に押し込んで行き、内部を減圧にすると中実化とファイバ化が同時に進行した。
【0064】
ファイバは引取りキャプスタンを用いて引き伸ばしてガラス部分の外径を約125μmになるように線引し、さらに外径が約250μmになるように紫外線硬化樹脂を塗って光ファイバ素線を得た。得られたファイバを2km毎に切り出してコアロッドの偏芯を測定した。その結果、クラッド中心とコアロッド中心のずれ量は全て0.2μm以下となって良好な結果を示した。また、線引途中でファイバ外径が変動することも、気泡の発生も認められなかった。
【0065】
(実施例2)
本実施例では、合成石英管とコアロッドとの間のクリアランスとコアロッド偏芯量との関係、スペーサの効果を確認するために以下の試験を行った。まず、外径が150mm、内径が50mmの合成石英管の一方端に外径が140mm、内径が82mmの石英製支持管を溶着しており、他方端には先端封じ加工を施した合成石英管を複数本用意した。
【0066】
次に、VAD法により製造したコアロッドを所定の外径寸法に延伸し、クリアランスが1〜14mmとなるように調整したコアロッドを複数本用意した。これらのコアロッドを各々合成石英管に挿入した。なお、コアロッド挿入時に合成石英管内面とコアロッドが接触した場合には接触傷が発生するため、コアロッド挿入後の合成石英管の片端からハロゲンランプを入射して、評価サンプル全数に対して合成石英管の内面を全長にわたって傷の有無をチェックした。
【0067】
その後、スペーサ挿入試験品については、図7及び図8に示したようにスペーサ3本を合成石英管とコアロッドとの隙間に挿入して調芯した。尚、スペーサ使用本数が3本未満の場合にはうまく調芯することができなかった。そのため、スペーサの使用本数は3本とした。
【0068】
このようにして準備したVADロッドを挿入した管の上部管部に真空装置を取り付けて内部を減圧できるようにし、線引装置にセットし線引を行った。徐々に炉に挿入すると先端部が加熱されて溶着が起こり、さらにこの部分が伸びて線引が開始できる。あとは、通常の線引と同様、ファイバを引き取りながらガラス体を炉に押し込んで行き、内部を減圧にすると中実化とファイバ化が同時に進行する。ファイバは、引取りキャプスタンを用いて引き伸ばして125μmにし、紫外線硬化樹脂を250μm径になるように塗布しUV硬化させた。
【0069】
スペーサを挿入したもの、挿入しないものについてクリアランスを変化させて得たファイバを2km毎に切り出し、コアの偏芯を測定して平均値を算出した。また、コアロッド挿入後の外観を、ハロゲンランプによる目視確認方法により求めた。これらの結果は図11としての表1に示した。また、スペーサを挿入したもの、挿入しないものについてクリアランスと平均コアロッド偏芯量については図12のグラフにも示した。
【0070】
表1、図12から分かるように、スペーサ有りの場合にはクリアランスが10mm以下であれば、コアロッド偏心量が0.2μm以下を十分満足した好結果を得た。また、クリアランスを十分大きく確保することで、挿入時に発生する接触傷を防止できるため、コアロッド挿入後の外観も良好であることが分かる。
【0071】
スペーサ無しの場合、クリアランスが1mm以下ではコア偏心量が0.2μm以下を十分満足している。ところが、コアロッド挿入後の外観チェックでは接触傷が確認されており、コア偏芯量が小さいほど傷が多いという傾向にある。
【0072】
以上説明したように、スペーサを用いてコアロッドが合成石英管の中心に位置するよう調整することで、コア偏心量を抑制することができる。また、コア挿入作業が容易であり、コアロッド表面及び合成石英管内面の擦り傷を防止でき、気泡及び低強度破断の少ない光ファイバを製造することが可能である。
【0073】
【発明の効果】
合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けて、合成石英管とコアロッドとの断面形状が同心円状に配設されるようにスペーサを設けることにより、クラッド中心とコアロッド中心のずれ量は全て0.2μm以下となり、コアロッドの偏芯の少ないファイバを得ることができた。また、線引途中でファイバ外径が変動することも、気泡の発生も認められなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】VAD法の概略図である。
【図2】VAD法による、寸法比である。
【図3】合成石英管にコアロッドを挿入する、本発明の形態例を示した略図である。
【図4】合成石英管にコアロッドを挿入した、本発明の形態例を示した略図である。
【図5】合成石英管にコアロッドを挿入し、スペーサを挿入した本発明の形態例を示した略図である。
【図6】スペーサ形状例を示した略図である。
【図7】合成石英管にコアロッドを挿入し、スペーサを挿入した本発明の別の形態例を示した略図である。
【図8】合成石英管にコアロッドを挿入し、スペーサを挿入した本発明の別の形態例の断面図略図である。
【図9】本発明による、スペーサの例である。
【図10】本発明の形態例のスペーサの上端を固定した例である。
【図11】本発明に係る試験結果である。
【図12】スペーサ有無とコアの偏芯量を示した図である。
【図13】従来技術による、合成石英管にコアロッドを挿入する概略図である。
【符号の説明】
1 多孔質母材
3 VAD種棒
5 コアロッド用バーナー
7 クラッド用バーナー
9 ガス
11 ガス
21 VADコアロッドコア部分
23 VADコアロッド
25 合成石英管部
31 合成石英管
33 支持管
34 チャック
35 コアロッド
36 テーパ
37 支持棒基部
38 支持棒
39 チャック
41 接触部
51 スペーサ
61 スペーサ
63 開口
65 孔
71 合成石英管
73 支持管
75 コアロッド
78 支持棒
81 スペーサ
91 スペーサ
101 固定手段
131 合成石英管
135 コアロッド
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a communication optical fiber.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber is made of quartz glass as a base material. Quartz glass, unlike ordinary glass materials, is extremely difficult to melt while maintaining high purity. For this purpose, a base material having a predetermined refractive index distribution is synthesized in advance, melt-softened using a heating furnace, stretched thinly, and spun.
[0003]
As a method for synthesizing a base material, an MCVD method, a VAD method, a VD method, and the like have been devised. There is also known a method in which a central part including a core rod (hereinafter referred to as a core rod) is manufactured by these manufacturing methods, and a cladding part is heated and integrated using a quartz tube as a base material, or the integration is performed simultaneously with the drawing. Have been.
[0004]
An electric furnace is usually used as a heating furnace for drawing, and the temperature is 2000 ° C. or higher. The base material is inserted into an electric furnace, the tip is heated and melted, stretched and spun. When the spinning is in a steady state, the tip shape of the base material is stabilized by forming a meniscus determined by the outer diameter and viscosity of the base material, the temperature distribution by the heating furnace heater, the drawing speed, and the like.
[0005]
When the hollow portion of the quartz tube is depressurized using, for example, a vacuum pump, the core rod and the quartz tube are integrated in the meniscus portion by heating. Then, it can be drawn by stretching it thinly. In the drawing apparatus, the glass portion is stretched to an outer diameter of about 125 μm, an ultraviolet curable resin is applied so that the outer diameter becomes about 250 μm, and the fiber is cured by irradiating ultraviolet rays using a UV lamp to form a fiber.
[0006]
Incidentally, in order to insert the core rod into the hollow portion of the quartz tube serving as the clad portion, for example, the method shown in FIG. 13 is used. That is, the core rod 135 processed to a predetermined size is fixed to a vertically operable lathe, and the core rod 135 is gradually lowered in the direction of the arrow in FIG.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-63-002826
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a vertical or horizontal lathe has been used to insert the core rod into the hollow portion of the clad portion, or another jig has been used. However, if an attempt is made to increase the length of the base material in order to reduce the manufacturing cost of the optical fiber, the core rod may come into contact with the quartz tube at the time of insertion, causing damage. If the quartz tube or the core rod is bent or inclined during insertion, the core rod will rub the inner wall of the quartz tube.
[0009]
After insertion, if the core rod is at an eccentric position with respect to the quartz tube, the quartz tube is taken into the fiber while being shifted to one side. As a result, the core rod is eccentric with respect to the clad.
[0010]
To prevent this, the gap between the quartz tube and the core rod may be reduced. However, when the gap is small, the core rods are rubbed against each other when the core rod is inserted into the quartz tube, causing bubbles to be generated. In addition, the welding of the quartz tube becomes unstable during drawing, and the outer diameter of the fiber fluctuates. For this reason, it has been difficult to obtain a fiber in which the insertion operation can be facilitated while maintaining an appropriate gap and the eccentricity of the core rod is suppressed.
[0011]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-002826 discloses that in order to manufacture an optical fiber preform having a small core eccentricity, it is desirable that the clearance between the core rod and the quartz tube be 0.3 to 1.0 mm. However, when the clearance is set to 0.3 to 1.0 mm, when the core rod is inserted into the quartz tube, abrasion often occurs on the surface of the core rod and the inner surface of the quartz tube. . In addition, the welding of the tube becomes unstable during drawing, which may cause a change in the outer diameter of the fiber. For this reason, it has been difficult to obtain a fiber in which the insertion operation can be easily performed while maintaining an appropriate clearance and the eccentricity of the core is suppressed.
[0012]
Therefore, according to the present invention, when the core rod is inserted into the quartz tube, the insertion operation can be easily performed while maintaining an appropriate gap (clearance) so as not to cause abrasion on the core rod surface and the inner surface of the quartz tube, and An object of the present invention is to obtain a fiber in which core eccentricity is suppressed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is to heat and integrate a distal end portion of an optical fiber preform composed of a core rod and a synthetic quartz tube into which the core rod is inserted into a hollow portion, When producing an optical fiber by simultaneously performing heating integration and drawing while reducing the gap between the optical fiber preform and the inserted core rod,
Sealing is provided by providing a taper so that the tip of the synthetic quartz tube becomes thin, and a taper is provided so that the tip of the core rod becomes thin,
A method of aligning an optical fiber preform, wherein a spacer is provided and the synthetic quartz tube and the core rod are concentrically arranged.
[0014]
In a second aspect of the present invention, a quartz support tube is provided at the opposite end of the tapered tip portion of the synthetic quartz tube, and a quartz support tube is provided at the opposite end of the tapered tip portion of the core rod. A method of aligning an optical fiber preform, wherein a support rod is provided, and the spacer is provided between the support tube and the support rod.
[0015]
In a third aspect of the present invention, the drawing start side abuts the tip of the synthetic quartz tube against the tip of the core rod to perform alignment, and the drawing end side performs alignment using the spacer. An optical fiber preform centering method, wherein the synthetic quartz tube and the core rod are arranged concentrically between the drawing start side and the previous drawing end side.
[0016]
A fourth aspect of the present invention is the method of aligning an optical fiber preform, wherein the spacer is provided inside the synthetic quartz tube after the insertion of the core rod.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, the inner periphery of the support tube and the inner periphery of the synthetic quartz tube are arranged concentrically, and the outer periphery of the core rod and the outer periphery of the support rod are arranged concentrically. An optical fiber mother, wherein a spacer is provided so that the outer periphery of the core rod or the support rod can be arranged concentrically with respect to the inner periphery of the support tube, and the core rod and the synthetic quartz tube are arranged concentrically. It is a method of aligning materials.
[0018]
In a sixth aspect of the present invention, the core rod includes a support rod base having a diameter larger than the outer diameter of the support rod and substantially equal to the outer diameter of the core rod in order to hold the spacer in addition to the support rod. And a method of aligning an optical fiber preform, which is provided so as to be coaxial with the support rod.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in order to fit the inside of the synthetic quartz tube and align the spacer, the spacer has a circular outer diameter, and an opening for supporting a core rod is provided at the center, and at the time of drawing, A method of aligning an optical fiber preform, characterized in that holes for venting gas are provided so that the inside of the synthetic quartz tube can be depressurized.
[0020]
An eighth aspect of the present invention is the method of aligning an optical fiber preform, wherein the vent holes are provided with a large number of slits around the circumference of a central opening.
[0021]
A ninth aspect of the present invention is the method of aligning an optical fiber preform, wherein the vent hole has a large number of small holes.
[0022]
According to a tenth aspect of the present invention, the inner diameter of the synthetic quartz tube and the outer diameter of the core rod are selected so that the clearance between the synthetic quartz tube and the core rod is 1.1 to 10.0 mm. Inserting until the tip of the quartz tube and the tip of the core rod come into contact with each other, and then inserting the spacer into the gap between the synthetic quartz tube and the core rod. is there.
[0023]
In an eleventh aspect of the present invention, the shape of the spacer is any of a round bar, a square bar, a half bar of a round bar or a square bar, a plate-like rod, or a quartz pipe. An optical fiber preform centering method characterized in that the optical fiber preform is formed to have a small size.
[0024]
A twelfth aspect of the present invention is the method of aligning an optical fiber preform, wherein the distal end of the spacer is formed in a wedge shape.
[0025]
A thirteenth aspect of the present invention is a method for aligning an optical fiber preform, wherein three or more spacers are used.
[0026]
A fourteenth aspect of the present invention is the method of aligning an optical fiber preform, wherein the spacer is made of quartz.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
Embodiment 1 of the present invention will be described below. The present invention heats and integrates the tip of an optical fiber preform composed of a core rod and a synthetic quartz tube into which the core rod is inserted into a hollow portion, and then forms the optical fiber preform with the inserted core rod. When producing the optical fiber by simultaneously performing heating integration and drawing while reducing the gap, the synthetic quartz tube is tapered and sealed so that the distal end of the synthetic quartz tube becomes thinner, and the distal end of the core rod. A method for aligning an optical fiber preform, characterized in that a taper is provided so that the diameter of the optical fiber becomes thinner, and a spacer is provided so that the synthetic quartz tube and the core rod are concentrically arranged.
[0028]
According to the present invention, in manufacturing an optical fiber, a center portion including a core rod is manufactured, and further, a quartz tube is used in a portion corresponding to a clad portion, and these are heated and integrated and drawn simultaneously. By arranging the core rod concentrically after insertion into the synthetic quartz tube, the eccentricity of the core rod of the obtained fiber can be reduced.
[0029]
According to the present invention, after inserting the core rod material into the synthetic quartz tube, the core rod is aligned and the core rod is arranged at the center of the synthetic quartz tube, so that the dimensional characteristics of the drawn fiber can be kept good.
[0030]
Incidentally, the ratio between the outer diameter and the inner diameter of the synthetic quartz tube is determined from the refractive index distribution characteristics of the core in order to obtain predetermined fiber characteristics. Naturally, the outer diameter of the core rod is smaller than the inner diameter of the synthetic quartz tube. Therefore, if the synthetic quartz tube or the core rod is bent or tilted upon insertion, the fiber core will be eccentric.
[0031]
In the optical fiber drawing apparatus, a furnace, a resin coater, a resin curing apparatus, and a take-up capstan are arranged vertically. The glass is melted in a furnace and continuously taken off with a capstan. Since the drawing device is arranged vertically, the base material is also inserted vertically into the furnace. Therefore, the core rod that is not fixed to the synthetic quartz tube is received inside the sealed end of the synthetic quartz tube.
[0032]
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a state before the core rod is inserted into the synthetic quartz tube. FIG. 4 shows a state where the core rod is inserted. As described above, since the drawing apparatus is disposed vertically and the base material is also vertically inserted into the furnace, the core rod 35 not ironed by the synthetic quartz tube 31 is connected to the tip of the sealed synthetic quartz tube. Contact at the contact portion 41.
[0033]
In the present invention, the synthetic quartz tube 31 is provided with a taper 32 at the distal end, and the tapered portion is provided with a taper 36 at the distal end of the core rod 35, so that the synthetic quartz tube 31 and the core rod 35 are in contact with each other at the taper portion. . Then, the central axis in the longitudinal direction of the core rod 35 and the central axis in the longitudinal direction of the synthetic quartz tube 31 can be matched.
[0034]
For the upper end portion, the central axis in the longitudinal direction of the core rod 35 is made to coincide with the central axis in the longitudinal direction of the synthetic quartz tube 31 by using a spacer. By using the spacer, the core rod 35 is located at the center over the entire length of the synthetic quartz tube 31, and the eccentricity of the fiber core can be extremely reduced.
[0035]
According to the present invention, the synthetic quartz tube 31 is provided with a taper 32 so that the tip of the synthetic quartz tube 31 becomes thinner and sealed, and a taper 36 is provided so that the tip of the core rod 35 becomes thinner, and a spacer is provided to provide a synthetic quartz tube. The cross section of the core rod 31 and the core rod 35 is made concentric. That is, by aligning the central axes in the longitudinal direction of the cylindrical synthetic quartz tube 31 and the cylindrical core rod 35, the cross-sectional shapes of the synthetic quartz tube 31 and the core rod 35 are concentric. By arranging concentrically, the eccentricity of the fiber core can be made extremely small.
[0036]
In the present invention, a quartz support tube 33 is provided at the opposite end of the tapered distal end of the synthetic quartz tube 31, and a quartz support rod 38 is provided at the opposite end of the tapered distal end of the core rod 35. A spacer is provided between the support tube 33 and the support rod 38.
[0037]
This will be described with reference to FIG. In order to use the preform as much as possible for the fiber, it is desirable to attach the support tube 33 to the synthetic quartz tube 31 and the support rod 38 to the core rod 35 so that the cores are aligned. In this case, it is necessary that the central axes of the synthetic quartz tube 31 and its support tube 33, and the core rod 35 and its support rod 38 coincide with each other.
[0038]
Therefore, in the present invention, the inner periphery of the support tube 33 and the inner periphery of the synthetic quartz tube 31 are arranged concentrically, and the outer periphery of the core rod 35 and the outer periphery of the support rod 38 are arranged concentrically. A spacer is provided so that the outer circumference of the core rod 35 or the support rod 38 can be arranged concentrically with respect to the inner circumference of.
[0039]
In the present invention, in addition to the support rod 38, a support rod base 37 having a diameter larger than the outer diameter of the support rod 38 for holding the spacer and substantially equal to the outer diameter of the core rod 35 is coaxial with the support rod 38. It is provided so that Of course, the support rod 38 may be directly joined to the core rod without providing the support rod base 37.
[0040]
FIG. 5 shows an example of inserting a spacer in the present embodiment. The spacer 51 is inserted into the through hole provided in the spacer 51 through the support rod 38 of the core rod 35 to the upper end of the support rod base 37 inside the support tube 33 provided in the synthetic quartz tube 31. Thus, the central axes of the synthetic quartz tube 31 and the core rod 35 in the longitudinal direction coincide with each other and can be arranged concentrically.
[0041]
FIG. 6 shows an example of the spacer used in this embodiment. The spacer 61 is provided with a circular opening 63 having a diameter substantially equal to the outer diameter of the support rod so that the support rod passes through the center. Since the outer diameter of the spacer 61 is inserted inside the synthetic quartz tube, it has a circular shape having a diameter substantially equal to the inner diameter of the support tube. The thickness of the spacer 61 is, for example, 10 mm in the present embodiment, but the thickness may be freely set as long as the object of the present invention can be substantially achieved.
[0042]
In addition, since it is necessary to bleed air from the hollow portion of the synthetic quartz tube during drawing, it is necessary to provide a hole. The hole 65 has a plurality of circular shapes and a plurality of elliptical shapes as shown in FIGS. 6A and 6B, but it is not necessary to stick to the shape and the like as long as a required hole area is obtained. . Since the material is exposed to a high temperature at the time of drawing, quartz having excellent heat resistance is desirable.
[0043]
(Embodiment 2)
Embodiment 2 of the present invention will be described below. FIG. 7 shows Embodiment 2 of the present invention, in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube and a spacer is inserted.
[0044]
As described above, since the drawing device is arranged vertically and the base material is also inserted vertically into the furnace, the core rod 75 not fixed to the synthetic quartz tube 71 is attached to the tip of the sealed synthetic quartz tube. Contact at the part. The distal end of the synthetic quartz tube 71 is tapered, and the distal end of the core rod 75 is tapered so that the synthetic quartz tube 71 and the core rod 75 are in contact at the tapered portion. Then, the central axis in the longitudinal direction of the core rod 75 and the central axis in the longitudinal direction of the synthetic quartz tube 71 can be matched.
[0045]
In the upper part, the central axis in the longitudinal direction of the core rod 75 is made to coincide with the central axis in the longitudinal direction of the synthetic quartz tube 71 by using the spacer 81. By using the spacer, the core rod 75 is located at the center over the entire length of the synthetic quartz tube 71, so that the eccentricity of the fiber core can be extremely reduced.
[0046]
In the present invention, sealing is performed by providing a taper so that the tip of the synthetic quartz tube 71 is thinner, and is provided by providing a taper so that the tip of the core rod 75 is thinner, and by providing a spacer to the synthetic quartz tube 71. The sectional shape with the core rod 75 is made concentric. That is, by aligning the central axes of the cylindrical synthetic quartz tube 71 and the cylindrical core rod 75 in the longitudinal direction, the cross-sectional shapes of the synthetic quartz tube 71 and the core rod 75 become concentric. By arranging concentrically, the eccentricity of the fiber core can be made extremely small.
[0047]
In the present invention, a quartz support tube 73 is provided at the opposite end of the tapered tip of the synthetic quartz tube 71, and a quartz support rod 78 is provided at the opposite end of the tapered tip of the core rod 75. The spacer 81 is provided between the support tube 73 and the support rod 78. The spacer 81 is provided with a wedge-shaped portion 83 having a wedge-like shape that becomes thinner toward the tip. Can be arranged concentrically.
[0048]
In order to use the preform as much as possible, it is desirable to attach the support tube 73 to the synthetic quartz tube 71 and the support rod 78 to the core rod 75 so that the cores are aligned. In this case, the central axes of the synthetic quartz tube 71 and its support tube 73, and the core rod 75 and its support rod 78 must be aligned.
[0049]
Therefore, in the present invention, the inner periphery of the support tube 73 and the inner periphery of the synthetic quartz tube 71 are arranged concentrically, and the outer periphery of the core rod 75 and the outer periphery of the support rod 78 are arranged concentrically. A spacer 81 is provided so that the outer circumference of the core rod 75 or the support rod 78 can be arranged concentrically with respect to the inner circumference.
[0050]
FIG. 8 shows an example of insertion of the spacer 81 in the present embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of a state in which the wedge-shaped portion 83 of the spacer 81 shown in FIG. 7 is in contact with the core rod 75, the support rod 78, and the synthetic quartz tube 71 at the position of the welding surface between the synthetic quartz tube 71 and the support tube 73. It is shown. The spacer 81 is inserted between the support tube 73 provided on the synthetic quartz tube 71, the core rod 75, and the support rod 78, and is firmly fixed by the wedge-shaped portion 83 of the spacer 81.
[0051]
Although the length of the spacer is shown in FIG. 7 as being longer than the quartz support tube 73, the length is not particularly limited and may be shorter. Further, as the shape of the spacer, a round bar, a square bar, a half bar-shaped round bar or a square bar, or a plate-shaped spacer can be used. It is desirable to insert three or more spacers. The size and shape of the spacer may be freely set as long as the object of the present invention can be substantially achieved. It is desirable that the spacer be made of quartz.
[0052]
The spacer is processed so that the outer diameter becomes smaller toward the tip. When the outer shape is reduced, it is desirable to form the tip portion in a wedge shape. In addition, as shown in FIG. 9, both ends of the spacer 91 may be processed so that the outer diameter is reduced. By adopting such a shape, for example, when the distal end of the spacer is damaged, there is an advantage that the life of the spacer can be extended by using the opposite end.
[0053]
Further, as shown in FIG. 10, the spacer may be fixed by using a fixing means 101 having a shape of a pipe made of quartz glass so that the spacer does not shift or fall. The fixing means 101 is one in which a quartz pipe is placed on the end of a plurality of inserted spacers and fixed collectively.
[0054]
【Example】
(Example 1)
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. In the present embodiment, an example will be described in which a core rod preform partially including a clad is manufactured by the VAD method, and a cladding portion is provided using a synthetic quartz tube to manufacture a single mode optical fiber. In practicing the present invention, the core rod base material may be manufactured by another method, even if the profile is other than that of the present embodiment.
[0055]
As shown in FIG. 1, in the VAD method, vaporized silicon tetrachloride (SiCl 4) is passed through a core burner 5 having a multi-tube structure. 4 ), Germanium tetrachloride (GeCl 4 ), Oxygen (O 2 ) And hydrogen (H 2 ), And the mixture was ignited and burned. A hydrolysis reaction was performed in a flame to obtain synthetic glass fine particles, which were sprayed onto a seed rod 3 to form a porous preform 1. The seed rod 3 and the porous preform 1 are rotating counterclockwise as indicated by the arrows, and the upward arrow in the drawing is the direction in which the arrow is pulled up.
[0056]
In order to stabilize the characteristics of the porous base material 1, a similar clad burner 7 is disposed above the core burner 5, and silicon tetrachloride (SiCl 4 ), Oxygen (O 2 ) And hydrogen (H 2 ) To cause a reaction, thereby providing a clad portion on the outer periphery of the core soot. The porous base material 1 is heated to about 1500 to 1600 ° C. to obtain a transparent glass. In the single mode fiber, the dimensional ratio between the core rod and the clad is about 1:13, but that produced by the VAD method is 1: 4.5. Next, the base material was stretched to produce a VAD rod having an outer diameter of 30 mm.
[0057]
Separately, a quartz tube having an outer diameter of 90 mm and an inner diameter of 33 mm was prepared for a synthetic quartz tube. When the VAD rod was inserted into the synthetic quartz tube, a predetermined ratio could be achieved. For example, FIG. 2 shows an example of the arrangement of a VAD core rod rod 23 having a VAD core rod core portion 21 at the center and a synthetic quartz tube 25.
[0058]
The numbers shown in the arrows in FIG. 2 indicate the respective dimensional ratios, and when the outer dimension of the core portion 21 of the VAD core rod is set to 1, the dimension of the VAD core rod 23 is 4.5. In the synthetic quartz tube 25, when the outer size of the core portion 21 of the VAD core rod is 1, the outer size of the synthetic quartz tube 25 is 13.
[0059]
FIG. 3 is a schematic view showing a case where the stretched VAD core rod is inserted into a quartz tube. The inside of the quartz tube used for the synthetic quartz tube is kept smooth without any foreign matter adhering to its surface. The synthetic quartz tube was set on a glass working lathe, and a quartz support tube having an outer diameter of 90 mm and an inner diameter of 70 mm was welded to one end. After cooling, it was removed from the lathe.
[0060]
Next, the VAD core rod processed to a predetermined size was set on a lathe, heated by an oxygen / hydrogen flame, and stretched. Here, a quartz support rod base having an outer diameter of 30 mm and a length of about 300 mm and a quartz support rod having an outer diameter of 25 mm and a length of about 300 mm provided above the support rod base were connected in advance. Then, the support rod base was cut so as to have a thickness of about 20 mm, and then directly welded to the upper end of the VAD core rod. After cooling, it was removed from the lathe.
Next, the VAD rod and the synthetic quartz tube were set on a lathe driven vertically, and an insertion operation was performed. The synthetic quartz tube was gripped by the support tube using a chuck, and similarly, the core rod gripped by the chuck at the support rod portion was gradually lowered and inserted (see FIG. 3). Next, it was confirmed that the lower end of the core rod was at the center of the synthetic quartz tube and was correctly in contact with the synthetic quartz tube (see FIG. 4).
[0062]
Next, the chuck used for inserting the core rod was removed. A disk-shaped spacer having an outer diameter of 69.5 mm, a thickness of about 10 mm, and a diameter of 25.5 mm is inserted into the support rod from the opening inside the support tube, and fitted to the inside of the support tube. I dropped it. That is, on the drawing start side, the tip of the synthetic quartz tube and the tip of the core rod are abutted to perform alignment, and on the drawing end side, alignment is performed using a spacer, and the synthetic quartz is drawn over the entire length of the base material. The tube and the core rod were arranged so as to be concentric. FIG. 6 shows a representative shape of the disk-shaped spacer used in the example.
[0063]
A vacuum device was attached to the support tube at the top of the synthetic quartz tube into which the VAD core rod prepared as described above was inserted, so that the inside could be sucked under reduced pressure and set in a drawing device. When it was gradually inserted into the furnace, the tip was heated and welding occurred, and this portion was further extended to start drawing. After that, in the same manner as in the ordinary drawing, the preform was pushed into the furnace while the fiber was being pulled, and the inside was depressurized.
[0064]
The fiber was drawn using a take-off capstan, drawn so that the outer diameter of the glass portion became about 125 μm, and further coated with an ultraviolet curable resin so that the outer diameter became about 250 μm to obtain an optical fiber. . The obtained fiber was cut out every 2 km, and the eccentricity of the core rod was measured. As a result, all the amounts of displacement between the center of the clad and the center of the core rod were 0.2 μm or less, showing good results. In addition, no change was observed in the fiber outer diameter during drawing, and no bubbles were generated.
[0065]
(Example 2)
In this example, the following tests were performed to confirm the relationship between the clearance between the synthetic quartz tube and the core rod and the eccentricity of the core rod, and the effect of the spacer. First, a synthetic quartz tube having an outer diameter of 140 mm and an inner diameter of 82 mm is welded to one end of a synthetic quartz tube having an outer diameter of 150 mm and an inner diameter of 50 mm, and a distal end-sealed synthetic quartz tube at the other end. Were prepared.
[0066]
Next, the core rod manufactured by the VAD method was stretched to a predetermined outer diameter, and a plurality of core rods adjusted so that the clearance became 1 to 14 mm were prepared. Each of these core rods was inserted into a synthetic quartz tube. If the inner surface of the synthetic quartz tube comes into contact with the core rod when the core rod is inserted, a contact flaw may occur.Therefore, a halogen lamp is incident from one end of the synthetic quartz tube after the core rod is inserted, and the synthetic quartz tube is used for all evaluation samples. The inside surface was checked for scratches over the entire length.
[0067]
Thereafter, as for the test piece for inserting a spacer, three spacers were inserted into the gap between the synthetic quartz tube and the core rod as shown in FIGS. When the number of spacers used was less than 3, the alignment could not be performed well. Therefore, the number of spacers used was set to three.
[0068]
A vacuum device was attached to the upper tube portion of the tube into which the VAD rod prepared as described above was inserted so that the inside of the tube could be depressurized. When it is gradually inserted into the furnace, the tip is heated and welding occurs, and this portion is further extended to start drawing. After that, as in the case of ordinary drawing, the glass body is pushed into the furnace while drawing the fiber, and when the inside is depressurized, the solidification and the fiberization proceed simultaneously. The fiber was stretched using a take-off capstan to 125 μm, and an ultraviolet curable resin was applied to a diameter of 250 μm and UV cured.
[0069]
Fibers obtained by changing the clearance for the one with and without the spacer inserted were cut out every 2 km, the eccentricity of the core was measured, and the average value was calculated. The appearance after the insertion of the core rod was determined by a visual confirmation method using a halogen lamp. These results are shown in Table 1 as FIG. Further, the clearance and the average core rod eccentricity with and without the spacer inserted are also shown in the graph of FIG.
[0070]
As can be seen from Table 1 and FIG. 12, in the case where the spacer was used, if the clearance was 10 mm or less, good results were obtained in which the core rod eccentricity was sufficiently satisfied to be 0.2 μm or less. In addition, it can be seen that, by ensuring a sufficiently large clearance, a contact flaw generated at the time of insertion can be prevented, so that the appearance after inserting the core rod is also good.
[0071]
In the case where there is no spacer, the core eccentricity of 0.2 μm or less is sufficiently satisfied when the clearance is 1 mm or less. However, a contact flaw was confirmed in the appearance check after the insertion of the core rod, and the smaller the amount of eccentricity of the core, the more the flaws tended to be.
[0072]
As described above, the core eccentricity can be suppressed by adjusting the core rod to be located at the center of the synthetic quartz tube using the spacer. Further, the core insertion operation is easy, the abrasion on the surface of the core rod and the inner surface of the synthetic quartz tube can be prevented, and an optical fiber with few bubbles and low strength breakage can be manufactured.
[0073]
【The invention's effect】
The distal end of the synthetic quartz tube is tapered so as to be thinner and sealed, and the distal end of the core rod is tapered so as to be thinner, and the cross-sectional shapes of the synthetic quartz tube and the core rod are arranged concentrically. By providing the spacers as described above, the amount of displacement between the center of the clad and the center of the core rod was all 0.2 μm or less, and a fiber with less eccentricity of the core rod could be obtained. In addition, no change was observed in the fiber outer diameter during drawing, and no bubbles were generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a VAD method.
FIG. 2 is a dimensional ratio according to a VAD method.
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the present invention in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube.
FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of the present invention in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube.
FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of the present invention in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube and a spacer is inserted.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a spacer shape.
FIG. 7 is a schematic view showing another embodiment of the present invention in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube and a spacer is inserted.
FIG. 8 is a schematic sectional view of another embodiment of the present invention in which a core rod is inserted into a synthetic quartz tube and a spacer is inserted.
FIG. 9 is an example of a spacer according to the present invention.
FIG. 10 is an example in which the upper end of the spacer according to the embodiment of the present invention is fixed.
FIG. 11 shows test results according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the presence / absence of a spacer and the amount of eccentricity of a core.
FIG. 13 is a schematic view of inserting a core rod into a synthetic quartz tube according to the prior art.
[Explanation of symbols]
1 porous base material
3 VAD seed stick
5 Burner for core rod
7 Burner for cladding
9 Gas
11 gas
21 VAD core rod core part
23 VAD core rod
25 Synthetic quartz tube
31 Synthetic quartz tube
33 Support tube
34 chuck
35 core rod
36 Taper
37 Support rod base
38 Support rod
39 chuck
41 Contact
51 Spacer
61 Spacer
63 opening
65 holes
71 Synthetic quartz tube
73 Support tube
75 core rod
78 Support rod
81 Spacer
91 Spacer
101 Fixing means
131 Synthetic quartz tube
135 core rod

Claims (14)

コアロッドと、前記コアロッドを中空部に挿入する合成石英管とで構成される光ファイバ母材の先端部を加熱一体化し、ついで、前記光ファイバ母材と挿入されたコアロッドとの間隙を減圧しながら加熱一体化と線引を同時に行って光ファイバを製造するさいに、
前記合成石英管の先端部が細くなるようにテーパを設けて封止し、また、前記コアロッドの先端部が細くなるようにテーパを設けるとともに、
スペーサを設けて前記合成石英管と前記コアロッドとを同心円状に配置することを特徴とする光ファイバ母材の調芯方法。
A core rod and a distal end of an optical fiber preform composed of a synthetic quartz tube into which the core rod is inserted into a hollow portion are heated and integrated, and then, while reducing the gap between the optical fiber preform and the inserted core rod, the pressure is reduced. When producing an optical fiber by simultaneous heating and drawing,
Sealing is provided by providing a taper so that the tip of the synthetic quartz tube becomes thin, and a taper is provided so that the tip of the core rod becomes thin,
A method of aligning an optical fiber preform, wherein a spacer is provided to arrange the synthetic quartz tube and the core rod concentrically.
前記合成石英管のテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持管を設け、前記コアロッドのテーパを設けた先端部の反対端には石英製の支持棒を設け、前記支持管と前記支持棒との間に前記スペーサを設けることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ母材の調芯方法。A quartz support tube is provided at the opposite end of the tapered tip of the synthetic quartz tube, and a quartz support bar is provided at the opposite end of the tapered tip of the core rod. The method for aligning an optical fiber preform according to claim 1, wherein the spacer is provided between the support rod and the support rod. 線引開始側は、前記合成石英管の先端部と前記コアロッドの先端部を突き当てて調芯し、線引終了側は前記スペーサを用いて調芯して、前記線引開始側と前期線引終了側との間で、前記合成石英管と前記コアロッドとを同心円状に配置することを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The drawing start side is aligned by aligning the tip of the synthetic quartz tube with the tip of the core rod, and the drawing end side is aligned using the spacer. The optical fiber preform centering method according to claim 1 or 2, wherein the synthetic quartz tube and the core rod are concentrically arranged between the drawing end side and the drawing end side. 前記スペーサは、前記コアロッド挿入後に前記合成石英管の内側に設けることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The method for aligning an optical fiber preform according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacer is provided inside the synthetic quartz tube after the insertion of the core rod. 前記支持管の内周と前記合成石英管の内周とを同心円状に配置し、前記コアロッドの外周と前記支持棒の外周とを同心円状に配置して、前記支持管の内周に対し前記コアロッド又は前記支持棒の外周が同心円状に配置できるようにスペーサを設け、前記コアロッドと前記合成石英管とを同心円状に配置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The inner periphery of the support tube and the inner periphery of the synthetic quartz tube are arranged concentrically, the outer periphery of the core rod and the outer periphery of the support rod are arranged concentrically, and the inner periphery of the support tube is The spacer is provided so that the outer periphery of the core rod or the support rod can be arranged concentrically, and the core rod and the synthetic quartz tube are arranged concentrically. The method according to claim 1, wherein the core rod and the synthetic quartz tube are arranged concentrically. Alignment method for optical fiber preform. 前記コアロッドには、前記支持棒のほかに前記スペーサを保持するため、前記支持棒の外径より大きく、前期コアロッドの外径にほぼ等しい径の支持棒基部を、前記支持棒と同軸となるように設けることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。In order to hold the spacer in addition to the support rod on the core rod, a support rod base having a diameter larger than the outer diameter of the support rod and substantially equal to the outer diameter of the core rod is coaxial with the support rod. The method for aligning an optical fiber preform according to any one of claims 1 to 5, wherein: 前記スペーサは、前記合成石英管内側に嵌めて調芯するために、外径が円形で、中心にコアロッドを支えるための開口部を設け、かつ、線引時に合成石英管内部を減圧できるようにガス抜きの孔を設けてあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The spacer has a circular outer diameter and an opening for supporting a core rod at the center thereof in order to fit and align the inside of the synthetic quartz tube, so that the inside of the synthetic quartz tube can be depressurized at the time of drawing. The method for aligning an optical fiber preform according to any one of claims 1 to 7, wherein a hole for venting gas is provided. 前記ガス抜きの孔は、スリットを中心開口部の円周周辺に多数設けたものであることを特徴とする請求項8に記載の光ファイバ母材の調芯方法。9. The optical fiber preform centering method according to claim 8, wherein the gas vent hole has a large number of slits provided around the circumference of a central opening. 前記ガス抜きの孔は、小孔を多数設けたものであることを特徴とする請求項8又は9に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The method for aligning an optical fiber preform according to claim 8 or 9, wherein the gas vent hole has a large number of small holes. 前記合成石英管と前記コアロッドとのクリアランスが1.1〜10.0mmとなるように前記合成石英管の内径と前記コアロッドの外径を選定し、ついで前記合成石英管の先端部と前記コアロッドとの先端部が接触するまで挿入し、ついで前記スペーサを前記合成石英管と前記コアロッドとの隙間に挿入することを特徴とする請求項1〜5に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The inner diameter of the synthetic quartz tube and the outer diameter of the core rod are selected so that the clearance between the synthetic quartz tube and the core rod is 1.1 to 10.0 mm, and then the tip of the synthetic quartz tube, the core rod, 6. The optical fiber preform centering method according to claim 1, wherein the spacer is inserted into the gap between the synthetic quartz tube and the core rod. 前記スペーサの形状は、丸棒、角棒、丸棒や角棒の半割状、板状のロッド、または石英パイプのいずれかの形状であり、先端になるほど形状が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項10に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The shape of the spacer is a round bar, a square bar, a half bar shape of a round bar or a square bar, a plate-shaped rod, or a shape of a quartz pipe, and is formed so that the shape becomes smaller toward the tip. The method for aligning an optical fiber preform according to claim 10, wherein: 前記スペーサの先端が楔状に形成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The centering method for an optical fiber preform according to claim 10, wherein a tip of the spacer is formed in a wedge shape. 前記スペーサを3本以上用いたことを特徴とする請求項10〜12のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The method for aligning an optical fiber preform according to claim 10, wherein three or more spacers are used. 前記スペーサが石英製であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の調芯方法。The method for aligning an optical fiber preform according to claim 1, wherein the spacer is made of quartz.
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