JP2006089360A

JP2006089360A - 光ファイバ母材製造方法

Info

Publication number: JP2006089360A
Application number: JP2004280192A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Soma; 一之相馬; Tomoyuki Yokogawa; 知行横川; Masashi Onishi; 正志大西
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-09-27
Filing date: 2004-09-27
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2024-09-27
Also published as: JP4315086B2

Abstract

【課題】線引により所望の特性を有する光ファイバを得ることができる光ファイバ母材を高精度に製造することができる光ファイバ母材製造方法を提供する。
【解決手段】ステップＳ２において、光ファイバ母材の長手方向の複数の位置それぞれにおいて、該光ファイバ母材の屈折率プロファイルが測定される。ステップＳ３において、測定された複数の位置それぞれでの光ファイバ母材の屈折率プロファイルに基づいて、光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバが所望の特性となるような光ファイバ母材の長手方向の外径分布が決定される。ステップＳ５において、決定された光ファイバ母材の長手方向の外径分布となるよう、研削ツールにより光ファイバ母材の外周面が研削される。この研削に際しては、光ファイバ母材１の中心軸の振れ回り量が光ファイバ母材１の半径の２％以下となるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材を製造する方法に関するものである。

光通信において光伝送路として用いられる光ファイバは、一般に石英ガラスを主成分とする円柱形状の光ファイバ母材を加熱・軟化して線引することで製造される。光ファイバの屈折率プロファイルは、該光ファイバの諸特性に大きな影響を与える。また、光ファイバの屈折率プロファイルは、その元となる光ファイバ母材の屈折率プロファイルと相似形である。したがって、所望の特性を有する光ファイバを製造するには、その元となる光ファイバ母材の屈折率プロファイルおよび外径が適切なものでなければならない。

特許文献１に開示された発明では、光ファイバ母材の長手方向の複数の位置それぞれにおいて該光ファイバ母材の屈折率プロファイルを測定し、この測定した屈折率プロファイルに基づいて線引後の光ファイバが所望の特性となるような光ファイバ母材の長手方向の外径分布を決定し、この決定した長手方向の外径分布となるよう光ファイバ母材の外周面を研削する。

光ファイバ母材の外周面の研削の際には、光ファイバ母材の中心軸の周りに該光ファイバ母材を回転させ、この光ファイバ母材の中心軸に垂直な回転中心軸の周りに回転する円柱形状の研削ツールにより光ファイバ母材の外周面を研削する。そして、この外周研削後の光ファイバ母材を加熱・軟化して線引することで、所望の特性を有する光ファイバを得ようとする。
特開２００２−２９３５６３号公報

しかしながら、決定した長手方向の外径分布となるように研削ツールを用いて光ファイバ母材の外周面を研削したとしても、この外周研削後の光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバは、必ずしも所望の特性を有するものとはならない場合がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、線引により所望の特性を有する光ファイバを得ることができる光ファイバ母材を高精度に製造することができる光ファイバ母材製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、クラッド部の少なくとも一部とコア部とを含む光ファイバ母材を製造する方法であって、光ファイバ母材の中心軸の振れ回り量が光ファイバ母材の半径の２％以下となるように光ファイバ母材を回転させながら、光ファイバ母材の外周面を研削する研削ステップを備えることを特徴とする。ここで、光ファイバ母材は、直ちに線引装置により線引されて光ファイバが製造され得るものだけでなく、さらに外周にクラッド部が形成された後に線引される中間品をも含む。

この光ファイバ母材製造方法では、光ファイバ母材を回転させながら光ファイバ母材の外周面を研削する研削ステップにおいて、光ファイバ母材の中心軸の振れ回り量が光ファイバ母材の半径の２％以下となるようにすることにより、後に該光ファイバ母材を線引することで、所望の光学特性（例えば波長分散特性）を有する光ファイバを歩留りよく製造することができる。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、研削ステップの前に光ファイバ母材を加熱して光ファイバ母材の曲がりを修正する修正ステップを更に備えるのが好適である。

この場合には、修正ステップにおいて光ファイバ母材が加熱されて光ファイバ母材の曲がりが修正された後に、研削ステップにおいて研削ツールにより光ファイバ母材の外周面が研削される。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、(1) 研削ステップの前に光ファイバ母材の長手方向の複数の位置それぞれにおいて該光ファイバ母材の屈折率プロファイルを測定する屈折率プロファイル測定ステップと、(2) 屈折率プロファイル測定ステップにおいて測定された複数の位置それぞれでの光ファイバ母材の屈折率プロファイルに基づいて、光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバが所望の特性となるような光ファイバ母材の長手方向の外径分布を決定する外径分布決定ステップと、を更に備えるのが好適である。さらに、記研削ステップにおいて、外径分布決定ステップにおいて決定された光ファイバ母材の長手方向の外径分布となるように光ファイバ母材の外周面を研削するのが好適である。

この場合には、屈折率プロファイル測定ステップにおいて、光ファイバ母材の長手方向の複数の位置それぞれにおいて、該光ファイバ母材の屈折率プロファイルが測定される。続く外径分布決定ステップにおいて、屈折率プロファイル測定ステップにおいて測定された複数の位置それぞれでの光ファイバ母材の屈折率プロファイルに基づいて、光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバが所望の特性となるような光ファイバ母材の長手方向の外径分布が決定される。そして、更に続く研削ステップにおいて、外径分布決定ステップにおいて決定された光ファイバ母材の長手方向の外径分布となるよう研削ツールにより光ファイバ母材の外周面が研削される。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、研削ステップにおいて、光ファイバ母材の中心軸に垂直な回転中心軸の周りに回転する円柱形状の研削ツールを用いて光ファイバ母材の外周面を研削するとともに、研削ツールの外周上にある砥粒の磨耗係数をμとし、研削ツールによる研削体積をＶとし、研削ツールによる研削の幅をＬとし、研削ツールの砥粒の存在率をｑとし、研削ツールの磨耗量をｘとし、光ファイバ母材の半径をＲとし、光ファイバ母材の半径に対する過剰研削量の割合の最大許容値をｙ（％）とし、光ファイバ母材における加工角度の最大値をθとしたときに、研削ツールの半径ｒが下記(1)式の関係式を満たすのが好適である。さらには、研削ツールの半径ｒが下記(2)式の関係式を満たすのが更に好適である。

この場合には、研削ステップにおいて、光ファイバ母材の中心軸の周りに光ファイバ母材が回転するとともに、光ファイバ母材の中心軸に垂直な回転中心軸の周りに研削ツールが回転する。また、この研削に際しては、上記(1)式（より好適には上記(2)式）で表される範囲内にある半径ｒを有する研削ツールが用いられる。このようにすることにより、線引により所望の特性を有する光ファイバを得ることができる光ファイバ母材を高精度に製造することができる。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、研削ステップにおいて、光ファイバ母材の中心軸と研削ツールの回転中心軸との間の距離を所望値に維持しつつ光ファイバ母材を回転させて研削ツールにより光ファイバ母材の外周面を研削するのが好適である。

この場合には、研削ステップにおいて光ファイバ母材の中心軸が振れ回っているときにも、光ファイバ母材の中心軸と研削ツールの回転中心軸との間の距離を所望値に維持することにより、この光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバの偏心が小さくなる。

本発明に係る光ファイバ母材製造方法は、既に研削された第１光ファイバ母材について外径分布決定ステップにおいて決定された外径ｒ１と、研削ステップにおいて研削された後に測定された第１光ファイバ母材の外径ｒ２との差Δｒ（＝ｒ２−ｒ１）に基づいて、以降に研削する第２光ファイバ母材について外径分布決定ステップにおいて決定された長手方向の外径分布を補正する外径分布補正ステップを更に備えるのが好適である。また、この外径分布補正ステップにおいて、外径分布決定ステップにおいて決定された第２光ファイバ母材の外径ｒ３から差Δｒを差し引いて得られる外径ｒ４（＝ｒ３−Δｒ）を、研削ステップにおいて第２光ファイバ母材を研削する際の所望外径とするのが好適である。

この場合には、第１光ファイバ母材を研削した後に第２光ファイバ母材を研削するときに、外径分布補正ステップにおいて、既に研削された第１光ファイバ母材について外径分布決定ステップにおいて決定された外径ｒ１と、研削ステップにおいて研削された後に測定された第１光ファイバ母材の外径ｒ２との差Δｒ（＝ｒ２−ｒ１）が求められ、この差Δｒに基づいて、以降に研削する第２光ファイバ母材について外径分布決定ステップにおいて決定された長手方向の外径分布が補正される。そして、研削ステップにおいて、この補正された後の長手方向の外径分布となるよう研削ツールにより第２光ファイバ母材の外周面が研削される。

本発明によれば、線引により所望の特性を有する光ファイバを得ることができる光ファイバ母材を高精度に製造することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法を説明するフローチャートである。図２は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法における各ステップの説明図である。図２（ａ）は、ステップＳ１で用意される光ファイバ母材１の側面図であり、図２（ｂ）は、ステップＳ２で測定される光ファイバ母材１の長手方向の各位置における屈折率プロファイルを示す図であり、また、図２（ｃ）は、ステップＳ３で決定される光ファイバ母材１の研削後の長手方向の外径分布を示す図である。

初めに光ファイバ母材１を用意する（図１中のステップＳ１、図２（ａ））。ここで用意する光ファイバ母材１は、石英ガラスを主成分とする円柱形状のものであって、径方向に屈折率分布を有しており、クラッド部の少なくとも一部とコア部とを含む。光ファイバ母材１は、例えば、コア部にＧｅＯ_２が添加されており、或いは、コア部を取り囲むクラッド部にＦ元素が添加されている。光ファイバ母材１は、例えば、ＯＶＤ(Outside Vapor Deposition)法、ＭＣＶＤ(Modified Chemical Vapor Deposition)法、ＶＡＤ(Vapor phase Axial Deposition)法およびロッドインコラプス法などにより製造される。

また、必要に応じて、光ファイバ母材１を加熱して光ファイバ母材１の曲がりを修正する。このとき、光ファイバ母材１を温度１３００℃以上に加熱した後に徐冷して光ファイバ母材１の応力歪みを低減するのも好適である。このように光ファイバ母材１の応力歪みが低減されることにより、光ファイバ母材１の振れ回り修正やダミー材接続の際に、光ファイバ母材１の歪みが低減され、また、研削の際にクラック発生が回避される。

この光ファイバ母材１の長手方向の複数の位置ｘ_１〜ｘ_Ｍ（Ｍは２以上の整数）それぞれにおいて、該光ファイバ母材１の屈折率プロファイルを測定する（図１中のステップＳ２、図２（ｂ））。この測定に際しては、プリフォームアナライザ等の非破壊の屈折率分布測定装置が使用される。また、光ファイバ母材１において測定が行われる位置の間隔Δｘ_ｍ（＝ｘ_ｍ−ｘ_ｍ−１）は、該光ファイバ母材１を線引して得られる光ファイバの長さに換算して２０００ｋｍ以下であるのが好ましい。

続いて、ステップＳ２において測定された複数の位置ｘ_１〜ｘ_Ｍそれぞれでの光ファイバ母材１の屈折率プロファイルに基づいて、光ファイバ母材１を線引して得られる光ファイバが所望の特性となるような光ファイバ母材１の長手方向の外径分布を決定する（図１中のステップＳ３、図２（ｃ））。この外径の決定に際しては、光ファイバの波長分散特性を始めとする予想特性が求められて、その得られた予想特性が目標特性と異なる場合に、このずれを補償するように光ファイバ母材１が有すべき外径が決定される。

より具体的には、各測定位置ｘ_ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）において光ファイバ母材１が有すべき外径が決定され、その後に、位置ｘ_ｍ−１と位置ｘ_ｍとの間（１＜ｍ≦Ｍ）の長手方向の領域において光ファイバ母材１が有すべき外径分布が直線補間またはスムージング処理（多次元フィット）により決定される。この外径の決定には、このような処理に適した例えば有限要素法等のソフトウェアを搭載したコンピュータ等が好適に使用され得る。

そして、光ファイバ母材１の中心軸と装置の回転軸とを合わせ（図１中のステップＳ４）、ステップＳ３において決定された光ファイバ母材１の長手方向の外径分布となるよう、光ファイバ母材１の外周面を研削する（図１中のステップＳ５）。このとき、光ファイバ母材１の中心軸の周りに光ファイバ母材１を回転させながら、光ファイバ母材１の中心軸に垂直な回転中心軸の周りに回転する円柱形状の研削ツールにより光ファイバ母材１の外周面を研削する。特に、光ファイバ母材１の中心軸の振れ回り量が光ファイバ母材１の半径の２％以下となるようにすることにより、後に該光ファイバ母材１を線引することで、所望の光学特性（例えば波長分散特性）を有する光ファイバを歩留りよく製造することができる。

また、この研削ステップＳ５において、光ファイバ母材１の中心軸と研削ツール３２の回転中心軸との間の距離を所望値に維持しつつ光ファイバ母材１を回転させて、研削ツール３２により光ファイバ母材１の外周面を研削するのが好適である。この場合には、研削ステップＳ５において光ファイバ母材１の中心軸が振れ回っているときにも、光ファイバ母材１の中心軸と研削ツール３２の回転中心軸との間の距離を所望値に維持することにより、この光ファイバ母材１を線引して得られる光ファイバの偏心が小さくなる。

また、この研削ステップＳ５において、外径分布決定ステップＳ３において決定された光ファイバ母材１の外径に対して研削後の光ファイバ母材１の外径の誤差が±１％以内となるように、光ファイバ母材１の外周面を研削するのが好適である。また、研削後の光ファイバ母材１の外周面の表面粗さＲａが０.２ｍｍ以下となるように、光ファイバ母材１の外周面を研削するのが好適である。また、研削後の光ファイバ母材１の偏心率が２％以下となるように、光ファイバ母材１の外周面を研削するのが好適である。このようにして研削された光ファイバ母材１を線引することにより、良好な特性を有する光ファイバを得ることができる。

図３は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法において光ファイバ母材１の外周面を研削する研削ステップＳ５で用いられる数値制御型旋盤３の説明図である。この図には、説明の便宜のためにｘｙｚ直交座標系が示されている。この図に示されるように、光ファイバ母材１の両端にダミー材２Ａ，２Ｂが接続され、これらダミー材２Ａ，２Ｂが旋盤３の把持冶具３１Ａ，３１Ｂにより保持される。そして、旋盤３の架台３０に対して把持冶具３１Ａ，３１Ｂが回転することで、光ファイバ母材１も回転する。このとき、光ファイバ母材１の中心軸はｘ軸方向に平行であるとする。

研削ツール３２は、円柱形状のものであって、その外周面に砥粒が存在しており、ｙ軸方向に平行な回転中心軸の周りに回転する。また、研削ツール３２は、ｘ軸方向およびｚ軸方向それぞれに移動が可能である。研削ステップＳ５において光ファイバ母材１の外周面を研削する際の研削ツール３２の移動は、外径分布決定ステップＳ３において決定された光ファイバ母材１の長手方向の外径分布に基づいて為される。光ファイバ母材１の回転ならびに研削ツール３２の回転および移動により光ファイバ母材１の外周面を研削して、これにより、外径分布決定ステップＳ３において決定された長手方向の外径分布を有する光ファイバ母材１を作成することができる。さらに、この外周研削後の光ファイバ母材１を加熱・軟化して線引することで、所望の特性を有する光ファイバを得ることができる。

ところで、以上のようにして決定した長手方向の外径分布となるように研削ツール３２を用いて光ファイバ母材１の外周面を研削したとしても、この外周研削後の光ファイバ母材１を線引して得られる光ファイバは、必ずしも所望の特性を有するものとはならない場合がある。この点について以下に説明する。

図４は、研削ステップＳ５における光ファイバ母材の中心軸の振れ回りの説明図である。この図において、実線で示された光ファイバ母材１は、中心軸が−ｚ方向に最も偏ったときのものであり、破線で示された光ファイバ母材１は、中心軸が＋ｚ方向に最も偏ったときのものである。図中に示されるように、光ファイバ母材１の中心軸の振れ回り量は、回転時に中心軸上の各点が描く軌跡の直径の最大値である。

光ファイバ母材１の中心軸の振れ回りには２つの原因がある。光ファイバ母材１の中心軸が直線でない場合（第１の原因）には、光ファイバ母材１の中心軸の凸部に向かう方向に研削ツール３２が移動していくときと、光ファイバ母材１の中心軸の凸部から離れる方向に研削ツール３２が移動していくときとでは、過剰研削量が相違する。また、光ファイバ母材１の中心軸と設備の回転軸とが合っていない場合（第２の原因）には、光ファイバ母材１の中心軸と研削ツール３２とが互いに近いときと遠いときとでは、研削ツール３２が光ファイバ母材１から受ける力が相違するので、研削ツール３２の撓み具合が相違して、これに因り研削量が相違する。

光ファイバ母材１が曲がっていたり、把持冶具３１Ａ，３１Ｂの回転中心がずれていたりすると、研削ステップＳ５において光ファイバ母材１の中心軸が振れ回り、その振れ回り量に応じて、決定した外径分布どおりに研削ができなくなる。
そこで、研削ステップＳ５において光ファイバ母材１の中心軸の振れ回り量を光ファイバ母材１の半径の２％以下とすれば、この光ファイバ母材１を線引することで、所望の光学特性を有する光ファイバを高い歩留りで得ることができる。

なお、国際規格ＩＴＵ-ＴＧ.６５２で規定されるシングルモード光ファイバでは、偏心量が０.８μｍ以下であることが要求される。また、分散補償光ファイバでは、偏心量が２.０μｍ以下であることが要求され、長手方向の波長分散値の変動が±１.５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが要求される。

図５は、研削ステップＳ５における光ファイバ母材の中心軸の振れ回り量と、該光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバの分散歩留りと、の関係を示すグラフである。このグラフから判るように、研削ステップＳ５において光ファイバ母材１の中心軸の振れ回り量を光ファイバ母材１の半径の２％以下とすれば、この光ファイバ母材１を線引することで、所望の分散特性を有する光ファイバを高い歩留りで得ることができる。

図６は、本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法において光ファイバ母材１の外周面を研削する際の研削ツール３２の周辺の説明図である。この図に示されるように、位置ｘ_ｍにおいて光ファイバ母材１が有すべき外径が決定され、その後に、位置ｘ_ｍ−１と位置ｘ_ｍとの間の長手方向の領域において光ファイバ母材１が有すべき外径分布が直線補間により決定され、また、位置ｘ_ｍと位置ｘ_ｍ＋１との間の長手方向の領域において光ファイバ母材１が有すべき外径分布が直線補間により決定される。したがって、研削後の光ファイバ母材１が有すべき外径分布は、位置ｘ_ｍの前後の領域それぞれにおいて線形であり、位置ｘ_ｍにおいて或る角度θだけ異なる。

研削ツール３２が円柱形状のものであるから、研削後の光ファイバ母材１が有すべき外径分布の位置ｘ_ｍにおける加工角度θが大きいと、その位置ｘ_ｍを含む長手方向の或る範囲において光ファイバ母材１が過剰に研削されて加工精度が悪くなる。すなわち、研削ツール３２の半径ｒが大きいほど、また、光ファイバ母材１における加工角度θが大きいほど、光ファイバ母材１は過剰に研削される。一方、研削ツール３２の半径ｒが小さい場合には、研削ツール３２の外周面の砥粒の磨耗が大きくなって、光ファイバ母材１の加工精度が悪くなる。このようなことから、外周研削後の光ファイバ母材１を線引して得られる光ファイバは、必ずしも所望の特性を有するものとはならない場合がある。

ここで、研削ツール３２が円柱形状のものであることに因る過剰研削量は、図６に示されるように、研削ツール３２が位置ｘ_ｍに在るときに、研削ツール３２の回転中心から光ファイバ母材１の一方の目標研削面に下ろした垂線の足と他方の目標研削面との間の距離で定義する。光ファイバ母材１の半径をＲとすると、光ファイバ母材１の半径Ｒに対する過剰研削量の割合ｙ（％）は、下記(3)式で表される。高機能光ファイバ（特に分散補償光ファイバ）を得るには、光ファイバ母材１における過剰研削量割合ｙの最大許容値は１％以下である。

一方、研削ツール３２の砥粒の磨耗に因る加工精度劣化については以下のように表される。すなわち、研削ツール３２の外周上にある砥粒の径をａとし、研削ツール３２による研削の幅（ｙ軸方向の幅）をＬとし、研削ツール３２の砥粒の存在率をｑとし、研削ツール３２の砥粒の埋めこみ係数をｐとし、研削ツール３２の砥粒の磨耗係数をμとする。このとき、研削ツール３２による研削が可能な体積Ｖ_ｐは、研削ツール３２の外周面に存在する砥粒のうち研削に作用する砥粒の体積に依存し、下記(4)式で表される。

なお、研削ツール３２の外周面における砥粒の高さは２ａｐで表される。研削ツール３２による研削の幅Ｌは１ｍｍ〜３ｍｍ程度であり、研削ツール３２の砥粒の存在率ｑは０.２〜０.６程度であり、研削ツール３２の砥粒の磨耗係数μは１０^−５〜１０^−７程度である。

研削ツール３２の砥粒の磨耗量ｘは、光ファイバ母材１の積算研削体積Ｖに比例すると近似することができ、下記(5)式で表される。

上記(3)式および(5)式から、研削ツール３２の半径ｒの好適な範囲は、下記(6)式で表される。さらに加工精度に関して安全係数Ａ，Ｂを考慮すると、研削ツール３２の半径ｒの好適な範囲は、下記(7)式で表される。

上記(6)式および(7)式それぞれにおいて、Ｖ／ｘは、光ファイバ母材１の研削体積と研削ツール３２の磨耗量との比であり、研削ツール３２の単位磨耗量あたりの光ファイバ母材１の研削体積を表している。また、θは、光ファイバ母材１における加工角度の最大値である。

これら(6)式および(7)式それぞれの最右辺は、上記(3)式により表される過剰研削割合の最大許容値ｙ等により表される。また、(6)式および(7)式それぞれの最左辺は、上記(5)式により表される研削ツール３２の砥粒の磨耗に関する諸パラメータにより表される。すなわち、研削ツール３２の半径ｒの好適範囲の上限値は過剰研削に因る加工精度の許容値により定まり、下限値は研削ツール３２の磨耗に因る加工精度の許容値により定まる。

研削ツール３２の砥粒の実際の磨耗が理論による推定値より早い可能性があることを考慮して、研削ツール３２の半径ｒの好適な範囲を(6)式から(7)式へ狭めるに際して最左辺をＡ倍（２≦Ａ≦１０）した。また、実際の研削の際には研削ツール３２の撓みや光ファイバ母材１の逃げがあることに因り加工精度が落ちることを考慮して、研削ツール３２の半径ｒの好適な範囲を(6)式から(7)式へ狭めるに際して最右辺をＢ倍（１／２０≦Ｂ≦１／５）した。

この(7)式で表される研削ツール３２の半径ｒの範囲は、安全係数Ａが２であって安全係数Ｂが１／５であるとき（上記(1)式）に最も広く、安全係数Ａが１０であって安全係数Ｂが１／２０であるとき（上記(2)式）に最も狭い。この(7)式（(1)式または(2)式）で表される範囲内にある半径ｒを有する研削ツール３２を用いることで、線引により所望の特性を有する光ファイバを得ることができる光ファイバ母材１を高精度に製造することができる。

図７は、安全係数Ｂを値１／５に固定したときの安全係数Ａと分散歩留りとの関係を示すグラフである。ここで、分散歩留りは、安全係数Ａの各値および安全係数Ｂの上記値について上記(7)式の範囲内の条件で光ファイバ母材を研削したときに、該光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバでの分散成功率を表す。

図８は、安全係数Ａを値２に固定したときの安全係数Ｂと分散歩留りとの関係を示すグラフである。ここで、分散歩留りは、安全係数Ａの上記値および安全係数Ｂの各値について上記(7)式の範囲内の条件で光ファイバ母材を研削したときに、該光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバでの分散成功率を表す。

図９は、加工角度θと研削ツール外径２ｒとがなす２次元平面における分散規格内および分散規格外それぞれを示す図である。ここで、光ファイバ長手方向の波長分散値の変動が±１.５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下（すなわち、過剰研削量が２００μｍ以下）となる場合を分散規格内として、その分散規格内となる場合を図中において○印で表し、分散規格外となる場合を図中において×印で表した。また、この図中において、安全係数Ａが値２および１０それぞれとなる曲線、ならびに、安全係数Ｂが値１／５および１／２０それぞれとなる曲線、も示されている。

これら図７〜図９から判るように、安全係数Ａが２以上であって、安全係数Ｂが１／５以下であれば、分散特性が良好な光ファイバを歩留りよく得ることができる光ファイバ母材を製造することができる。

ただし、安全係数Ａが１０より大きいと、使用できる研削ツールの外径が１００ｍｍ以上と大きくなることから、例えば研削ツールとチャックが干渉して、光ファイバ母材において研削できない部分が多くなり、設備的負荷が大きくなるので、好ましくない。また、安全係数Ｂが１／２０より小さいと、研削可能な光ファイバ母材の加工角度θが２.３度以下となる可能性があり、実際の光ファイバ母材の研削において加工角度θが２.５度以上である場合があることを考慮すると、これも好ましくない。したがって、安全係数Ａが２以上１０以下であって、安全係数Ｂが１／２０以上１／５以下であることが好ましい。

本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法の具体的な一実施例は以下のとおりである。半径Ｒが４０ｍｍである光ファイバ母材１を線引して典型的な分散補償光ファイバを得る場合を考えると、研削ツール３２の磨耗係数μは砥粒の材質や径に依存するが、研削ツール３２による最大研削体積Ｖを１０^６ｍｍ^３とし、研削ツール３２による研削の幅Ｌを３ｍｍとし、研削ツール３２の最大磨耗量ｘを０.２ｍｍとする。過剰研削量の許容値は２００μｍ以下である。そして、上記(1)式を満たす条件で研削した光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造したところ、光ファイバの波長分散値が規格内となる確率が高い。

なお、本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法は、第１光ファイバ母材を研削した後に第２光ファイバ母材を研削する場合に外径分布補正ステップを更に備えるのが好適である。この外径分布補正ステップにおいては、既に研削された第１光ファイバ母材について外径分布決定ステップＳ３において決定された外径ｒ１と、研削ステップＳ５において研削された後に測定された第１光ファイバ母材の外径ｒ２との差Δｒ（＝ｒ２−ｒ１）を求め、この差Δｒに基づいて、以降に研削する第２光ファイバ母材について外径分布決定ステップＳ３において決定された長手方向の外径分布を補正する。また、この外径分布補正ステップにおいて、外径分布決定ステップＳ３において決定された第２光ファイバ母材の外径ｒ３から差Δｒを差し引いて得られる外径ｒ４（＝ｒ３−Δｒ）を、研削ステップＳ５において第２光ファイバ母材を研削する際の所望外径とする。そして、研削ステップＳ５において、この補正された後の長手方向の外径分布となるよう研削ツールにより第２光ファイバ母材の外周面が研削される。このように外径分布補正ステップを設けることにより、第１光ファイバ母材の研削結果を第２光ファイバ母材の研削条件に反映させることができて、第２光ファイバ母材の外周面の研削を更に高精度に行うことができる。

本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法を説明するフローチャートである。本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法における各ステップの説明図である。本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法において光ファイバ母材１の外周面を研削する研削ステップＳ５で用いられる数値制御型旋盤３の説明図である。研削ステップＳ５における光ファイバ母材の中心軸の振れ回りの説明図である。研削ステップＳ５における光ファイバ母材の中心軸の振れ回り量と、該光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバの分散歩留りと、の関係を示すグラフである。本実施形態に係る光ファイバ母材製造方法において光ファイバ母材１の外周面を研削する際の研削ツール３２の周辺の説明図である。安全係数Ｂを値１／５に固定したときの安全係数Ａと分散歩留りとの関係を示すグラフである。安全係数Ａを値２に固定したときの安全係数Ｂと分散歩留りとの関係を示すグラフである。加工角度θと研削ツール外径２ｒとがなす２次元平面における分散規格内および分散規格外それぞれを示す図である。

符号の説明

１…光ファイバ母材、２Ａ，２Ｂ…ダミー材、３…旋盤、３０…架台、３１Ａ，３１Ｂ…把持冶具、３２…研削ツール。

Claims

クラッド部の少なくとも一部とコア部とを含む光ファイバ母材を製造する方法であって、
前記光ファイバ母材の中心軸の振れ回り量が前記光ファイバ母材の半径の２％以下となるように前記光ファイバ母材を回転させながら、前記光ファイバ母材の外周面を研削する研削ステップを備えることを特徴とする光ファイバ母材製造方法。
前記研削ステップの前に前記光ファイバ母材を加熱して前記光ファイバ母材の曲がりを修正する修正ステップを更に備えることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材製造方法。
前記研削ステップの前に光ファイバ母材の長手方向の複数の位置それぞれにおいて該光ファイバ母材の屈折率プロファイルを測定する屈折率プロファイル測定ステップと、
前記屈折率プロファイル測定ステップにおいて測定された複数の位置それぞれでの前記光ファイバ母材の屈折率プロファイルに基づいて、前記光ファイバ母材を線引して得られる光ファイバが所望の特性となるような前記光ファイバ母材の長手方向の外径分布を決定する外径分布決定ステップと、
を更に備え、
前記研削ステップにおいて、前記外径分布決定ステップにおいて決定された前記光ファイバ母材の長手方向の外径分布となるように前記光ファイバ母材の外周面を研削する、
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材製造方法。
前記研削ステップにおいて、前記光ファイバ母材の中心軸に垂直な回転中心軸の周りに回転する円柱形状の研削ツールを用いて前記光ファイバ母材の外周面を研削するとともに、前記研削ツールの外周上にある砥粒の磨耗係数をμとし、前記研削ツールによる研削体積をＶとし、前記研削ツールによる研削の幅をＬとし、前記研削ツールの砥粒の存在率をｑとし、前記研削ツールの磨耗量をｘとし、前記光ファイバ母材の半径をＲとし、前記光ファイバ母材の半径に対する過剰研削量の割合の最大許容値をｙ（％）とし、前記光ファイバ母材における加工角度の最大値をθとしたときに、前記研削ツールの半径ｒが

なる関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材製造方法。
前記研削ツールの半径ｒが

なる関係式を満たすことを特徴とする請求項４記載の光ファイバ母材製造方法。
前記研削ステップにおいて、前記光ファイバ母材の中心軸と前記研削ツールの回転中心軸との間の距離を所望値に維持しつつ前記光ファイバ母材を回転させて前記研削ツールにより前記光ファイバ母材の外周面を研削する、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材製造方法。
既に研削された第１光ファイバ母材について前記外径分布決定ステップにおいて決定された外径ｒ１と、前記研削ステップにおいて研削された後に測定された前記第１光ファイバ母材の外径ｒ２との差Δｒ（＝ｒ２−ｒ１）に基づいて、以降に研削する第２光ファイバ母材について前記外径分布決定ステップにおいて決定された長手方向の外径分布を補正する外径分布補正ステップを更に備える、ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材製造方法。
前記外径分布補正ステップにおいて、前記外径分布決定ステップにおいて決定された前記第２光ファイバ母材の外径ｒ３から前記差Δｒを差し引いて得られる外径ｒ４（＝ｒ３−Δｒ）を、前記研削ステップにおいて前記第２光ファイバ母材を研削する際の所望外径とする、ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバ母材製造方法。