JP2007137718A - 光ファイバ用多孔質母材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、割れおよび振れが生じにくい光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することにある。
【解決手段】 光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、ターゲットロッドの外径をｄ（ｍｍ）、光ファイバ用多孔質母材の完成時の中央部の外径をＤｓ（ｍｍ）とし、ガラス微粒子の堆積開始時に、補助バーナによりターゲットロッド表面が４００℃以上に加熱される領域Ｒの光ファイバ用多孔質母材の完成時の最小テーパ部外径をＤｔ１（ｍｍ）、最大テーパ部外径をＤｔ２（ｍｍ）、としたとき、Ｄｔ１およびＤｔ２が以下の式を満たすように、多孔質母材の端部に補助バーナを設置することを特徴とする。
Ｄｔ１＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ１＋ｄ
Ｄｔ２＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ２＋ｄ
Ａ１≧１０、Ａ２≦８０
Ａ２−Ａ１≧４０
ここで、Ａ１、Ａ２は、０以上、１００以下の任意の数である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外付け法による光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関するものであり、特に、光ファイバ用多孔質母材の割れの防止に関するものである。

光ファイバ用多孔質母材（以降、単に多孔質母材と呼ぶ。）のクラッド部の合成方法として、図１に示すような製造装置を用いる外付け法が知られている。具体的な方法は以下の通りである。
まず、ＶＡＤ法などによって製造されたコアを含むコア用多孔母材を、脱水、ガラス化し、コアロッドを形成する。得られたコアロッドを所定の外径に加熱延伸して、その両端に支持部材３ａ、３ｂを溶着し、ターゲットロッド１を形成する。次いで、得られたターゲットロッド１を図１に示すような製造装置の保持部材２ａ、２ｂにセットし、ターゲットロッド１を回転させながら該ターゲットロッド１の長手方向（矢印Ａ方向）に沿ってガラス微粒子合成用バーナ４を往復移動させ、該ターゲットロッド１の外周にガラス微粒子堆積層５を形成する。

しかしながら、この製造方法によってガラス微粒子堆積層５を合成すると、ガラス微粒子の堆積成長にともなってその両端部にテーパ部６が形成される。ここでテーパ部６とは、該ガラス微粒子堆積層５の外径が一定な部分（中央部７）に比べて外径が１％以上小さい部分を意味する。テーパ部６はガラス微粒子合成用バーナ４による加熱量が少なく、中央部７より密度が小さいため割れが生じやすい。
そこで、テーパ部６の密度を高くするために、多孔質母材の製造装置に、ガラス微粒子合成用バーナ４の他にテーパ部を焼き締める補助バーナ８ａ、８ｂを設ける方法がある。この方法によれば、ガラス微粒子堆積層５を製造中にテーパ部６を補助バーナ８ａ、８ｂによって焼き締め、テーパ部の密度を高くすることができる。

近年、技術の発達によって従来の多孔質母材よりも大型の多孔質母材を製造することが可能となってきた。
しかしながら、製造中の多孔質ガラス母材の外径が大きくになるとその両端部に位置するテーパ部６にさらに割れが生じやすくなるという問題が生じた。
これを解決する方法として、特許文献１にはテーパ部をリング状のバーナによって焼き締めながら多孔質母材を製造する方法が開示されている。

特開平６−３２９４３１号公報

しかしながら、特許文献１に示す方法では円周方向には一定した加熱が可能であるが、長手方向（回転軸方向）には加熱範囲が狭く、振れと呼ばれるターゲットロッド１の回転軸が一定に定まらず、円を成す様に移動してしまう現象が起きることがあった。振れが大きい状態で製造された多孔質母材は、それをガラス化して得られる光ファイバ母材およびさらにそれを線引きして得られる光ファイバの偏心が大きい問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型の光ファイバ用多孔質母材を製造しても振れおよび割れがともに生じにくい光ファイバ用多孔質母材の製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく本発明の請求項１記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法は、火炎加水分解反応により合成したガラス微粒子を回転するターゲットロッドの外周に堆積させる光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、前記ガラス微粒子の堆積成長にともなって前記光ファイバ用多孔質母材の端部に形成されるテーパ部を補助バーナによって焼き締めながら前記ガラス微粒子を堆積させ、前記ターゲットロッドの外径をｄ（ｍｍ）、前記光ファイバ用多孔質母材の完成時の中央部の外径をＤｓ（ｍｍ）とし、前記ガラス微粒子の堆積開始時に、前記補助バーナにより前記ターゲットロッド表面が４００℃以上に加熱される領域Ｒの前記光ファイバ用多孔質母材の完成時の最小テーパ部外径をＤｔ１（ｍｍ）、最大テーパ部外径をＤｔ２（ｍｍ）、としたとき、Ｄｔ１およびＤｔ２が以下の式を満たすように、前記補助バーナを設置することを特徴とする。
Ｄｔ１＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ１＋ｄ
Ｄｔ２＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ２＋ｄ
Ａ１≧１０、Ａ２≦８０
Ａ２−Ａ１≧４０
ここで、Ａ１、Ａ２は、０以上、１００以下の任意の数である。

このようにしてなる本発明の請求項１記載の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、大型の光ファイバ用多孔質母材を製造しても振れおよび割れが生じにくく、歩留まりよく光ファイバ用多孔質母材の製造が可能である。
また、補助バーナの設定および配置を容易に最適化でき、多孔質母材の製造装置間におけるテーパ部の焼き締め具合のばらつきも小さくできる。

以上に述べたように本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、大型の光ファイバ用多孔質母材を製造しても振れおよび割れがともに生じにくい光ファイバ用多孔質母材の製造方法が提供される。

以下、図面を用いて本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を詳細に説明する。
まず、ＶＡＤ法などによって製造されたコアを含むコア用多孔質体を、脱水、ガラス化し、コアロッドを形成する。得られたコアロッドを所定の外径に加熱延伸して、その両端に支持部材３ａ、３ｂを溶着し、ターゲットロッド１を形成する。次いで、得られたターゲットロッド１を図１に示すような製造装置の保持部材２ａ、２ｂにセットし、ターゲットロッド１を回転させながら該ターゲットロッド１の長手方向（矢印Ａ方向）に沿ってガラス微粒子合成用バーナ４を往復移動させ、該ターゲットロッド１の外周にガラス微粒子堆積層５を形成する。
また、該ガラス微粒子堆積層５の両端部に位置するテーパ部６を焼き締めて、テーパ部６の密度を高くするための補助バーナ８ａ、８ｂが前記ターゲットロッド１の両端部に設けられている。

この製造方法を用いて、多孔質母材を製造した。具体的には、外径４０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのコアロッドの両端に支持部材３ａ、３ｂを溶着してターゲットロッド１を形成し、保持部材２ａ、２ｂに保持して回転させ、補助バーナ８ａ、８ｂでテーパ部６を焼き締めながら多孔質母材の外径が２００ｍｍになるまでガラス微粒子合成用バーナ４を往復移動させてガラス微粒子を堆積させた。
このとき、補助バーナ８ａ、８ｂを配置する場所および供給する酸水素量を種々に変化させて多孔質母材を製造し、割れおよび振れの発生を調べた。なお、本実施例においては、補助バーナに供給する酸水素量は合成開始から終了まで一定とした。

また、合成開始時のターゲットロッド１のテーパ部６が形成される領域における温度分布をサーモビュアにて測定し、表面温度が４００℃以上となる領域を調べた。表面温度が４００℃以上になる領域を広くするためには補助バーナ８ａ、８ｂをターゲットロッド１の回転軸方向と平行になる方向に角度を変えればよく、温度が低くなりすぎる場合は、供給する酸水素量を増やせばよい。逆に表面温度が４００℃以上になる領域を狭くするためには、補助バーナ８ａ、８ｂをターゲットロッド１の回転軸方向と垂直になる方向に角度を変えればよい。また、補助バーナ８ａ、８ｂをターゲットロッド１の回転軸方向に平行移動させることで、表面温度が４００℃以上になる領域を移動させることができる。

また、このとき合成開始時の補助バーナ８ａ、８ｂのターゲットロッド１の回転軸と垂直方向の火炎幅は、ターゲットロッド１とほぼ同等とした。ここで火炎幅とは目視にて観察できる火炎の幅を意味する。火炎幅をこのようにすることで、合成される多孔質母材を円周方向に均等に焼き締めることができる。補助バーナ８ａ、８ｂのターゲットロッド１の回転軸と垂直方向の火炎幅は、供給する酸水素量を増やすか、補助バーナ８ａ、８ｂをターゲットロッド１に近づけることで、広げることができる。

表１に表面温度が４００℃以上となる領域と割れ、振れの発生およびスート密度を示す。

表１において、「加熱領域」は、図２に示すガラス微粒子の堆積開始時に、補助バーナにより前記ターゲットロッド表面が４００℃以上に加熱される領域Ｒの、多孔質母材の完成時の最小テーパ部外径をＤｔ１（ｍｍ）、最大テーパ部外径をＤｔ２（ｍｍ）、としたとき、Ｄｔ１＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ１＋ｄ、Ｄｔ２＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ２＋ｄで表されるＡ１とＡ２の値を示している。
ここで、図２に示すようにｄはターゲットロッドの外径を、Ｄｓは多孔質母材の完成時の中央部の外径を示し、単位は何れも（ｍｍ）である。
すなわち、Ａ１とＡ２はターゲットロッドの外径ｄを０％、多孔質母材の完成時の中央部の外径Ｄｓを１００％としたときの４００℃以上に加熱される領域Ｒの完成時の最小外径と最大外径のＤｓに対する外径比率をそれぞれ示しており、０以上、１００以下の任意の数である。

また、表１において補助バーナの火力は補助バーナ１本あたりに供給する酸水素の量を示し、単位は（リットル／分）である。さらに、「割れ」は、製造途中で割れた場合を×、割れなかったものは○としている。また、「振れ」は、中心軸に対する振れ量が１ｍｍ以上だったものを×、０．５ｍｍ以上だったものを△、０．５ｍｍ未満だったものを○としている。
なお、中央部とテーパ部の密度は製造終了後、多孔質母材の形状を計測した後に破壊し、中央部とテーパ部に堆積していたスートの重量を測定することにより求めた。

表１からわかるように、前記ガラス微粒子の堆積開始時に、前記補助バーナにより前記ターゲットロッド表面が４００℃以上に加熱される領域が、Ａ１が１０以上、Ａ２が８０以下の範囲以内であり、Ａ２−Ａ１が４０以上となるように、前記補助バーナを設置することで、割れ、振れの両方が良好な結果が得られている。

Ａ１が５以下となるとターゲットロッドが高温に加熱されてしまい、振れが大きくなってしまう。また、Ａ２が９０以上となると合成用バーナと補助バーナが干渉して、割れが発生しやすくなる。
また、Ａ２−Ａ１が３０以下ではテーパ部の一部分のみが高温となるため、ターゲットロッドが軟化しやすく、振れが発生しやすい。
割れ、振れともに良好であったものの中央部とテーパ部の密度比は１．１５倍以上２．００倍以下であった。
なお、補助バーナ火炎の最高温度は４５０℃以上６５０℃以下となるように、酸水素の供給量を調整することが好ましい。

本発明の多孔質母材の製造方法を用いれば、大型の光ファイバ用多孔質母材を製造しても振れおよび割れがともに生じにくいだけでなく、補助バーナの位置を容易に最適化でき、多孔質母材の製造装置間におけるテーパ部の焼き締め具合のばらつきも小さくできる。

なお、本実施例では、供給する酸水素量を変化させずに製造した例についてのみ説明しているが、製造過程で徐々に酸水素量を変化させてもよい。この場合も補助バーナ火炎の最高温度が４５０℃以上６５０℃以下となるように、酸水素の供給量を調整することが好ましい。
また、本実施例では、ターゲットロッド１を固定し、ガラス微粒子合成用バーナ４を所定速度で移動させる製造装置についてのみ説明しているが、これはガラス微粒子合成用バーナ４を固定し、ターゲットロッド１を所定速度で移動させる製造装置においても同様である。また、前記実施例ではターゲットロッド１を鉛直に保持した、いわゆる縦型の製造装置についてのみ説明しているが、ターゲットロッド１を水平に保持する横型の製造装置においても本発明は適用できる。

外付け法によるコアスートの製造装置の一例を示す模式図である。 本発明の光ファイバ用多孔質母材のテーパ部を示す模式図である。

符号の説明

１ ターゲットロッド
２ａ、２ｂ 保持部材
３ａ、３ｂ 支持部材
４ ガラス微粒子合成用バーナ
５ ガラス微粒子堆積層
６ テーパ部
７ 中央部
８ａ、８ｂ 補助バーナ

Claims (1)

1. 火炎加水分解反応により合成したガラス微粒子を回転するターゲットロッドの外周に堆積させる光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
   前記ガラス微粒子の堆積成長にともなって前記光ファイバ用多孔質母材の端部に形成されるテーパ部を補助バーナによって焼き締めながら前記ガラス微粒子を堆積させ、
   前記ターゲットロッドの外径をｄ（ｍｍ）、前記光ファイバ用多孔質母材の完成時の中央部の外径をＤｓ（ｍｍ）とし、
   前記ガラス微粒子の堆積開始時に、前記補助バーナにより前記ターゲットロッド表面が４００℃以上に加熱される領域Ｒの前記光ファイバ用多孔質母材の完成時の最小テーパ部外径をＤｔ１（ｍｍ）、最大テーパ部外径をＤｔ２（ｍｍ）、としたとき、
   Ｄｔ１およびＤｔ２が以下の式を満たすように、前記補助バーナを設置することを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。
   Ｄｔ１＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ１＋ｄ
   Ｄｔ２＝（Ｄｓ−ｄ）／１００×Ａ２＋ｄ
   Ａ１≧１０、Ａ２≦８０
   Ａ２−Ａ１≧４０
   ここで、Ａ１、Ａ２は、０以上、１００以下の任意の数である。

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