JP2006117496A - 光ファイバ用母材の製造方法、並びに光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバ用母材の製造方法、並びに光ファイバの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 容易に大きな光ファイバ用母材を製造することができ、かつ光ファイバ用母材の各製造工程において生産性を向上させることができ、光ファイバのコスト低減に寄与する光ファイバ用母材の製造方法、並びに光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】 コア母材７の両端にダミー用ガラスロッド６，６を融着した出発材ガラスロッドの外周に、火炎加水分解反応で生じたガラス微粒子を堆積させて多孔質母材８を形成し焼結して、透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法において、少なくとも２本のコア母材７を融着して出発材ガラスロッドとし、該出発材ガラスロッド上にガラス微粒子を堆積させ、焼結して透明ガラス化することを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、酸水素火炎中に原料ガスを供給し、生じたガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を形成し、透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法、並びに光ファイバの製造方法に関する。
光ファイバ用母材は、屈折率の高いコア部を形成するコア部製造工程、この上にコア部より屈折率の低いクラッド部を形成するクラッド部製造工程を経て製造される。
コア部製造工程は、図１に示すような装置を用いて行われる。反応容器１a内では、バーナ２aに水素や酸素などの燃焼ガスと共に原料ガスとなるSiCl4やGeCl4が供給され、次式に示すような火炎加水分解反応により、GeO2がドープされたガラス微粒子SiO2が生成する。
SiCl4＋２H2O ＝ SiO2＋４HCl
GeCl4＋２H2O ＝ GeO2＋４HCl
生成したガラス微粒子は、回転する出発ターゲット材３の先端に付着・堆積され、堆積体の成長に合わせて出発ターゲット材３を引き上げて行くことにより、ガラス微粒子が凝集したコア用多孔質母材４が形成される。未付着のガラス微粒子は、排気管５aから系外に排出される。堆積を終えたコア用多孔質母材４は、焼結工程において脱水・透明ガラス化が行われ、コア母材となる。このコア母材には、コアのみからなる場合と、コアと共にクラッドの一部が同時に形成されている場合がある。
クラッド部製造工程は、先に製造したコア母材を使用して、図２に示すような装置を用いて行われる。
先ず、ダミー用ガラスロッド６a，６bを、規定の長さ、径に延伸したコア母材７の両端に融着して出発材ガラスロッドとする。反応容器１b内において、出発材ガラスロッドを回転させながら、１本乃至複数本のバーナ２bに水素や酸素などの燃焼ガスと共に原料ガスとなるSiCl4を供給し、生じたガラス微粒子を出発材ガラスロッド７の外周に堆積させる。同時にバーナ２bをコア母材７の軸方向に沿って往復移動させることにより、ガラス微粒子が一様に堆積し凝集した、図３に示すような多孔質母材８が形成される。未付着のガラス微粒子は、排気管５bから系外に排出される。堆積を終えた多孔質母材８は、焼結工程において脱水・透明ガラス化が行われ、光ファイバ用母材とされる。
製造された光ファイバ用母材は、屈折率分布の測定や外観検査などの検査工程、ガラス旋盤などによる外径調整加工、表面の火炎研磨加工などの加工工程を経て製造され、線引き装置で光ファイバに線引きされる。
上記したように従来の方法には、出発材ガラスロッドとなるコア母材の製造可能な大きさに、設備的かつ技術的な制約があった。例えば、反応容器をクリーンルーム内に設置する必要があるため、反応容器の大きさは建屋の制約を受ける。さらに、反応容器内を減圧し、所定のガス雰囲気にする必要があるため、これらを無視して巨大な設備を設置すると、設備コストが巨額となり、製造コストが跳ね上がる。
このため、光ファイバ用母材の生産性の向上を図るには、製造可能なコア母材の大きさから来る制約があった。
本発明は、上記問題に鑑み、容易に大きな光ファイバ用母材を製造することができ、かつ光ファイバ用母材の各製造工程において生産性を向上させることができ、光ファイバのコスト低減に寄与する光ファイバ用母材の製造方法、並びに光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。
本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、コア母材の両端にダミー用ガラスロッドを融着した出発材ガラスロッドの外周に、火炎加水分解反応で生じたガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を形成し焼結して、透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法において、少なくとも２本のコア母材を融着して出発材ガラスロッドとし、該出発材ガラスロッド上にガラス微粒子を堆積させ、焼結して透明ガラス化することを特徴としており、このようにして得られた光ファイバ用母材を用いて、コア母材の融着部で分割することなく線引きすることで、光ファイバを低コストで製造することができる。
本発明によれば、コア母材の両端に融着されるダミー用ガラスロッドの使用量が節減でき、かつ出発材ガラスロッドの径を太くできるため、ガラス微粒子の付着速度を増すことができる。
さらに、光ファイバ用母材としての製品重量が増すことから、ガラス旋盤による加工工程、検査工程、線引き工程等での単位製品重量当たりの加工コストが下がり、生産性が向上する。また、光ファイバの線引き工程において、光ファイバの径変動も小さく、かつ従来の２本分に相当する母材を融着部で断線することなく連続して線引きでき、線引きの段取り作業を軽減でき、低コスト化が可能となる。
本発明の態様について、実施例、比較例を挙げて説明する。
（実施例１）
図４に示す装置を使用して、多孔質母材８の製造を行った。先ず、コア部製造工程で製造したコア母材７を２本融着し、規定の長さ、径に延伸した後、その両端にダミー用ガラスロッド６a,６bをそれぞれ融着し、出発材ガラスロッドとした。規定の長さに達しない場合は、さらにコア母材７を融着すればよい。このとき、コア母材７同士の融着部９の外径は、コア母材７の外径の±0.5ｍｍの幅に納まるように調整した。
反応容器１b内に、コア母材７を規定の長さに融着した出発材ガラスロッドを取り付け、回転させながらこれに沿ってバーナ２ｂを往復移動させ、多孔質母材８を製造した。この多孔質母材８を焼結し、脱水・透明ガラス化を行って、図５に示すような光ファイバ用母材を得た。この光ファイバ用母材は、融着部９の外径変動幅がこの母材外径の±0.5ｍｍに抑えられ、品質的にも安定しており、１本のコア母材７で得られるものよりも、太径で長大な光ファイバ用母材が得られた。
これにより、コア母材７の両端に融着されるダミー用ガラスロッド６a,６bは、コア母材１本当たり従来の1／2の量で済み、節減できた。また、２本のコア母材７を融着したことにより、出発材ガラスロッドの径も太くでき、これに伴いガラス微粒子の付着速度は従来より20％アップした。製造された光ファイバ用母材は長大で重量も増したことから、屈折率分布測定や外観検査などの検査工程、ガラス旋盤による加工工程、線引き工程等での単位製品重量当たりの加工コストが下がり、生産性が向上した。さらに、線引き工程では、光ファイバの径変動も小さく、かつ従来の２本分に相当する母材を融着部９で断線することなく連続して線引きでき、線引きの段取り作業を軽減できた。
（比較例１）
この比較例では、２本のコア母材７を融着した出発材ガラスロッドにガラス微粒子を堆積させて多孔質母材８を製造し、脱水・透明ガラス化して光ファイバ用母材とするのではなく、図６に示すように、それぞれ１本のコア母材７からなる２本の光ファイバ用母材を融着して光ファイバ用母材を製作したところ、融着時に、コア部のGeO2がクラッド側に拡散し、線引き時において、母材融着部10の溶融が進みすぎ、母材融着部10近傍で光ファイバ径の変動幅が大きくなったり、断線が生じ、線引きが中断された。
光ファイバ用母材の製造コスト及び光ファイバ製造コストの低減に寄与する。
コア部製造装置の概略を示す概略説明図である。 従来のクラッド部製造装置の概略を示す概略説明図である。 従来の多孔質母材を示す概略断面図である。 本発明によるクラッド部製造装置の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施例で製造した光ファイバ用母材を示す概略断面図である。 比較例で製造した光ファイバ用母材を示す概略断面図である。
符号の説明
１a，１b……反応容器、
２a，２b……バーナ、
３……出発ターゲット材、
４……コア用多孔質母材、
５a，５b……排気管、
６a，６b……ダミー用ガラスロッド、
７……コア母材、
８……多孔質母材、
９……コア母材の融着部、
10……母材融着部。


Claims (4)

  1. コア母材の両端にダミー用ガラスロッドを融着した出発材ガラスロッドの外周に、火炎加水分解反応で生じたガラス微粒子を堆積させて多孔質母材を形成し焼結して、透明ガラス化する光ファイバ用母材の製造方法において、少なくとも２本のコア母材を融着して出発材ガラスロッドとし、該出発材ガラスロッド上にガラス微粒子を堆積させ、焼結して透明ガラス化することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
  2. 請求項１に記載の製造方法を用いて製造してなることを特徴とする光ファイバ用母材。
  3. 請求項２に記載の光ファイバ用母材を、コア母材の融着部で分割することなく線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
  4. 請求項３に記載の製造方法を用いて製造してなることを特徴とする光ファイバ。


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