JP2022128086A - 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スート密度の不均一化を抑制できる光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ母材の製造方法は、バーナ１に原料ガスを供給し、火炎中に生成したガラス微粒子をターゲットＴに堆積させて多孔質ガラス微粒子体１００を得る工程を有する。前記工程において、ガラス微粒子をターゲットＴに堆積させるにあたり、ターゲットＴを軸周りに回転させつつ、バーナ１とターゲットＴのうち少なくとも一方をターゲットＴの長手方向に相対的に往復動させる。前記往復動は、第１の向きの単方向経路と、前記第１の向きとは反対の第２の向きの単方向経路とを含む。少なくとも１つの前記単方向経路において、バーナ１とは異なる温度調整装置２を用いて、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度を、予め定められた範囲内となるように調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法に関する。

光ファイバ母材を製造する方法としては、外付け法がある。外付け法では、例えば、ターゲットの長手方向に沿ってバーナまたはターゲットを往復動させつつ、ガラス微粒子をターゲットの外周面に堆積させることによって多孔質ガラス微粒子体を得る。

バーナまたはターゲットの往復動の距離が短い場合、多孔質ガラス微粒子体には前回加熱時の熱が余熱として残りやすい。そのため、バーナ通過直前の多孔質ガラス微粒子体の表面温度は、バーナの折り返し位置に近いほど高く、折り返し位置から遠いほど低くなることがある。加熱前にこのような温度の差異があることにより、加熱後の多孔質ガラス微粒子体の表面温度に、長手方向の位置によって差異が生じる場合がある。この表面温度の差異は、スート密度に不均一を生じさせ、焼結後の光ファイバ母材の外径変動の原因となる可能性がある。

ガラス微粒子を堆積させる際には、例えば、多孔質ガラス微粒子体の表面温度および外径に基づいてバーナの酸水素ガス流量を調整することができる（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の製造方法では、バーナの酸水素ガス流量の調整によって、多孔質ガラス微粒子体の表面温度の差異を小さくできる可能性がある。

特開２０００－２５６０３４号公報

しかし、特許文献１に記載の製造方法では、往復動の距離が短い場合、酸水素ガス流量を短時間で変更する必要があるため、バーナの火炎が不安定になる場合がある。火炎の不安定化は、スート密度の不均一を招く可能性がある。

本発明の一態様は、スート密度の不均一化を抑制できる光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様は、バーナに原料ガスを供給し、火炎中に生成したガラス微粒子をターゲットに堆積させて多孔質ガラス微粒子体を得る工程を有し、前記工程において、ガラス微粒子をターゲットに堆積させるにあたり、前記ターゲットを軸周りに回転させつつ、前記バーナと前記ターゲットのうち少なくとも一方を前記ターゲットの長手方向に相対的に往復動させ、前記往復動は、第１の向きの単方向経路と、前記第１の向きとは反対の第２の向きの単方向経路とを含み、少なくとも１つの前記単方向経路において、前記バーナとは異なる温度調整装置を用いて、前記バーナの通過時の前記多孔質ガラス微粒子体の表面温度を、予め定められた範囲内となるように調整する、光ファイバ母材の製造方法を提供する。

前記光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置を用いて、多孔質ガラス微粒子体の表面温度を予め定められた範囲内となるように調整することによって、バーナの移動に起因するスート密度の不均一化を抑制できる。よって、光ファイバ母材の外径変動を抑制することができる。

前記光ファイバ母材の製造方法では、前記ガラス微粒子の堆積時における、前記バーナが通過する瞬間に前記バーナによって前記ガラス微粒子が堆積する領域の前記表面温度を、前記温度調整装置を用いて、予め定められた範囲内となるように調整することが好ましい。

前記温度調整装置は、温度調整ガスの供給源と、前記供給源からの温度調整ガスを前記多孔質ガラス微粒子体に向けて放出する１または複数のノズルとを備えることが好ましい。

前記温度調整装置は、前記バーナと近接して連動して前記ターゲットの長手方向に相対的に往復動することが好ましい。

少なくとも１つの前記温度調整装置の少なくとも一部は、少なくとも１つの前記単方向経路において、前記バーナに対して進行方向の前側に位置することが好ましい。

少なくとも１つの前記温度調整装置の少なくとも一部は、前記バーナを基準として、前記ターゲットの軸周り方向に±９０°の範囲内に設置されていることが好ましい。

前記工程において、前記バーナを、前記ターゲットに対して前記ターゲットの長手方向に往復動させることが好ましい。

前記多孔質ガラス微粒子体の外径の増加に応じて、前記バーナまたは前記温度調整装置を、前記多孔質ガラス微粒子体の径方向の外方に移動させることが好ましい。

本発明の他の態様は、前記光ファイバ母材の製造方法によって得られた光ファイバ母材を線引きすることによって光ファイバを得る、光ファイバの製造方法を提供する。

本発明の一態様によれば、スート密度の不均一化を抑制できる光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法を提供する。

（Ａ）第１実施形態の製造装置の模式的な正面図である。（Ｂ）第１実施形態の製造装置の模式的な側面図である。 多孔質ガラス微粒子体の表面温度の変化を説明する図である。 （Ａ）第１実施形態の製造装置の模式的な正面図である。（Ｂ）第１実施形態の製造装置の模式的な側面図である。 多孔質ガラス微粒子体の表面温度の変化を説明する図である。 線引き装置の概略構成を示す模式図である。 （Ａ）比較形態における多孔質ガラス微粒子体の表面温度の変化を説明する図である。（Ｂ）比較形態におけるバーナの動作の例を示す説明図である。 （Ａ）多孔質ガラス微粒子体の表面温度の変化を説明する図である。（Ｂ）第２実施形態の製造装置の模式的な正面図である。（Ｃ）第２実施形態の製造装置の模式的な側面図である。 （Ａ）第３実施形態の製造装置の模式的な正面図である。（Ｂ）第３実施形態の製造装置の模式的な側面図である。

以下、本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、部材を認識可能な大きさとするため縮尺を変更している場合がある。

［光ファイバ母材の製造装置］（第１実施形態）
図１（Ａ）は、第１実施形態の光ファイバ母材の製造装置１０の模式的な正面図である。図１（Ｂ）は、製造装置１０の模式的な側面図である。
図１（Ａ）に示すように、製造装置１０は、複数のバーナ１と、温度調整装置２と、ガス供給源３と、複数の着火装置４（図１（Ｂ）参照）と、制御部５とを備える。

バーナ１は、例えば、ターゲットＴの中心軸に対して直交する姿勢とされている。バーナ１の先端（ガスの出口）は、ターゲットＴの中心軸に向けられている（図１（Ｂ）参照）。バーナ１には、例えば、可燃性ガス（例えば、水素ガスなど）と、支燃性ガス（例えば、酸素ガス）とが供給配管（図示略）を通して供給される。

複数のバーナ１は、ターゲットＴの長手方向に間隔をおいて設けられている。バーナ１は、ターゲットＴの長手方向と平行な方向に移動可能とされている。バーナ１は、例えば、ターゲットＴの長手方向と平行なレール（図示略）に沿って移動可能とすることができる。

バーナ１は、モータなどの駆動機構（図示略）によって、それぞれターゲットＴの長手方向に往復動することができる。図１（Ａ）に示す製造装置１０は、３つのバーナ１を備える。これらのバーナ１をそれぞれバーナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃという。３つのバーナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、それぞれ動作範囲Ｒ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）を往復動する。詳しくは、バーナ１Ａは、動作範囲Ｒ１を往復動することができる。バーナ１Ｂは、動作範囲Ｒ２を往復動することができる。バーナ１Ｃは、動作範囲Ｒ３を往復動することができる。動作範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、ターゲットＴの長手方向の位置が異なる。なお、動作範囲Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は長さが互いに異なっていてもよい。バーナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、可動範囲が互いに重なってもよい。バーナ１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、複数回の往復動における動作範囲が、往復動ごとに異なってもよい。

製造装置１０は、ターゲットＴの一方または両方の端を支持する回転チャック（図示略）を備える。回転チャックは、ターゲットＴを軸周り方向に回転可能に支持する。

なお、ここに示す製造装置１０は、バーナ１がターゲットＴの長手方向に移動可能となるように構成されているが、バーナ１は、ターゲットＴに対して相対的に往復動できればよい。例えば、製造装置１０は、バーナ１ではなく、ターゲットＴを長手方向に移動可能としてもよい。バーナ１とターゲットＴの両方を移動可能としてもよい。すなわち、製造装置１０は、バーナ１とターゲットＴの少なくとも一方をターゲットＴの長手方向に移動可能とすることができる。

温度調整装置２は、複数のノズル１１と、供給源１２とを備える。
供給源１２は、温度調整ガスを供給する。温度調整ガスは、例えば、可燃性ガス（例えば、水素ガスなど）と支燃性ガス（例えば、酸素ガス）とを含む。

ノズル１１は、供給源１２から供給された温度調整ガスを、ターゲットＴ（または多孔質ガラス微粒子体１００）に向けて放出し、吹きつけることができる。ノズル１１は、例えば、ターゲットＴの中心軸に対して直交する姿勢とされている。ノズル１１の先端（ガスの出口）は、ターゲットＴの中心軸に向けられている（図１（Ｂ）参照）。

ノズル１１は、バーナ１に対して進行方向の前側に位置することが好ましい。すなわち、ノズル１１の、ターゲットＴの長手方向の位置は、バーナ１に比べて、移動方向の前側の位置であることが好ましい。これにより、バーナ１による加熱に先だってスートの表面温度を調整できる。バーナ１で加熱する前に、バーナ１による加熱温度に近い温度までスートの表面温度を調整できるため、バーナ１による温度調整は容易となる。よって、スート密度の不均一化の抑制が容易となる。

本実施形態では、温度調整装置２は、ノズル１１のみがバーナ１に対して進行方向の前側に位置するが、温度調整装置２の全体がバーナに対して進行方向の前側に位置していてもよい。すなわち、温度調整装置は、少なくとも一部がバーナに対して進行方向の前側に位置していてもよい。

図１（Ｂ）に示すように、ノズル１１は、バーナ１に対してターゲットＴの軸周り方向に異なる位置に設けてもよい。
ノズル１１の、ターゲットＴの軸周り方向の位置は、バーナ１を基準として（すなわち、バーナ１の位置を０°として）、±９０°以内の範囲にあることが好ましい。すなわち、ターゲットＴの軸方向から見て、バーナ１の中心軸に対するノズル１１の中心軸の傾斜角度θは、９０°以下が好ましい。図１（Ｂ）には、バーナ１に対して±９０°以内の範囲を仮想線で示した。ノズル１１がバーナ１に対して±９０°以内の範囲にあると、温度調整ガスがバーナ１の火炎Ｆの流れを阻害するのを抑えることができる。

温度調整装置２は、ノズル１１だけでなく、装置全体がバーナ１を基準としてターゲットＴの軸周り方向に±９０°の範囲内に設置されていてもよい。すなわち、温度調整装置は、少なくとも一部がバーナを基準としてターゲットの軸周り方向に±９０°の範囲内に設置されていてもよい。

図１（Ａ）に示すように、複数のノズル１１は、ターゲットＴの長手方向に間隔をおいて設けられている。ノズル１１は、ターゲットＴの長手方向と平行な方向に移動可能とされている。ノズル１１は、例えば、ターゲットＴの長手方向と平行なレール（図示略）に沿って移動可能とすることができる。

ノズル１１は、モータなどの駆動機構（図示略）によって、それぞれターゲットＴの長手方向に往復動することができる。図１（Ａ）に示す製造装置１０は、３つのノズル１１を備える。これらのノズル１１をそれぞれノズル１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃという。３つのノズル１１は、それぞれバーナ１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）に近接して位置する。３つのノズル１１は、それぞれバーナ１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）と連動して往復動することができる。
なお、温度調整装置２は、ノズル１１だけでなく、装置全体（温度調整装置２の全体）がバーナ１と連動して往復動してもよい。

ガス供給源３は、原料ガスを含むガスをバーナ１に供給する。原料ガスとしては、例えば、四塩化ケイ素を用いることができる。原料ガスとしては、ケイ素含有有機化合物を用いてもよい。ケイ素含有有機化合物としては、環状シロキサンＤ３（ヘキサメチルシクロトリシロキサン）、Ｄ４（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、Ｄ５（デカメチルシクロペンタシロキサン）などがある。ガス供給源３は、原料ガスと酸素ガスとの混合ガスをバーナ１に供給してもよい。

制御部５は、バーナ１、温度調整装置２、ガス供給源３および着火装置４の動作を制御する。

［光ファイバ母材の製造方法］（第１実施形態）
第１実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法を、図１（Ａ）～図４を参照して説明する。

第１実施形態の製造方法は、（１）堆積工程と、（２）焼結工程とを有する。

（１）堆積工程
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、原料ガスを含むガスをガス供給源３からバーナ１に供給する。バーナ１の出口では、可燃性ガスの燃焼により火炎Ｆが生じる。火炎Ｆ中で原料ガスが反応することでガラス微粒子が生成される。ガラス微粒子はターゲットＴの表面に堆積し、スートが形成される。これにより、多孔質ガラス微粒子体１００が得られる。

この工程では、ガラス微粒子をターゲットＴの表面に堆積させるにあたり、回転チャック（図示略）によってターゲットＴを軸周りに回転させつつ、バーナ１とターゲットＴのうち少なくとも一方をターゲットＴの長手方向に相対的に往復動させる。往復動は、往路となる単方向経路と、復路となる単方向経路とを含む。
「往復動」について詳しく説明する。ここでは、バーナ１とターゲットＴのうち、ターゲットＴは動作せず、バーナ１のみが動作する場合を例として挙げる。

図１（Ａ）に示すように、制御部５は、バーナ１およびノズル１１を、ターゲットＴの長手方向に、動作範囲Ｒの一端（第１端Ｅ１）から他端（第２端Ｅ２）に向けて移動させる。動作範囲Ｒの第１端Ｅ１から第２端Ｅ２に至る経路は、第１の向き（図１（Ａ）の左方）の単方向経路（往路）である。この経路を「第１経路」という。

バーナ１が第２端Ｅ２に達すると、制御部５は、第２端Ｅ２を折り返し点としてバーナ１およびノズル１１を方向変換させ、バーナ１およびノズル１１を、ターゲットＴの長手方向に、第１端Ｅ１に向けて移動させる。動作範囲Ｒの第２端Ｅ２から第１端Ｅ１に至る経路は、第２の向き（図１（Ａ）の右方）の単方向経路（復路）である。この経路を「第２経路」という。第２の向きは、第１の向きの反対の向きである。
バーナ１が第２端Ｅ２に達すると、制御部５は、第１端Ｅ１を折り返し点としてバーナ１およびノズル１１を方向変換させる。
「往復動」は、第１経路と第２経路とを繰り返す動作である。

単方向経路（第１経路および第２経路）は、それぞれ（１－１）冷却工程と、（１－２）加熱工程とを有する。第１経路を例として、各工程について説明する。なお、本実施形態では、単方向経路は冷却工程と加熱工程とを有するが、単方向経路は冷却工程のみ、または加熱工程のみを有していてもよい。すなわち、単方向経路は、冷却工程と加熱工程のいずれか一方または両方を有する。

（１－１）冷却工程
図１（Ａ）に示すように、開始時において、バーナ１は、動作範囲Ｒの第１端Ｅ１にある。バーナ１は、第１経路に従って動作範囲Ｒの第２端Ｅ２に向かう。この冷却工程は、バーナ１が第１経路の中間地点Ｍ１（図４参照）に至るまでの工程である。

図２は、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度の変化を説明する図である。
図２に示すように、多孔質ガラス微粒子体１００は、前回の第２経路によって加熱されている。そのため、バーナ１が通過する直前の多孔質ガラス微粒子体１００には余熱が残っており、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度ｔ１は、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１に向かって低くなる勾配を有する。

図１（Ａ）に示すように、制御部５は、供給源１２からノズル１１に温度調整ガスを供給する。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、ノズル１１は、温度調整ガスを多孔質ガラス微粒子体１００に吹きつける。着火装置４（図１（Ｂ）参照）は稼働しない。そのため、温度調整ガスは、燃焼せずに多孔質ガラス微粒子体１００に吹きつけられる。

図２に示すように、温度調整ガスの温度は、バーナ１が通過する直前の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度ｔ１より低い温度である。そのため、多孔質ガラス微粒子体１００は冷却される。

制御部５は、温度調整ガスの吹きつけ量、温度調整ガスの温度などの設定によって、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度が、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１にかけて、予め定められた範囲内となるように調整することができる。「予め定められた範囲」とは、例えば、最大値と最小値との差が２０℃（または２０℃以下の温度）の範囲である。

例えば、前述の表面温度ｔ１の勾配に合わせて、開始時には温度調整ガスの吹きつけ量を多くし、工程の進行に伴って吹きつけ量を徐々に減らすことができる。これにより、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度が高い初期には温度の下げ幅を大きくし、工程の進行に伴って温度の下げ幅を徐々に小さくすることができる。これにより、多孔質ガラス微粒子体１００の温度勾配を緩和または解消し、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度を前記範囲内に調整することができる。

図２に示す例では、バーナ１が通過する直前の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度（バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度）は、ｔ１より低い「ｔ２」となる。温度ｔ２は、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１にかけて一定（または略一定）である。このように、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１にかけて、予め定められた範囲内となる。
バーナ１により加熱されることによって、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、ｔ２より高い「ｔ３」となる。表面温度ｔ３は、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１の経路にかけて一定（または略一定）である。

（１－２）加熱工程
図３（Ａ）は、製造装置１０の模式的な正面図である。図３（Ｂ）は、製造装置１０の模式的な側面図である。図４は、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度の変化を説明する図である。
図４に示すように、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度ｔ４は、中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２に向かって低くなる勾配を有する。

図３（Ａ）に示すように、バーナ１は、中間地点Ｍ１から、第１経路に従って第２端Ｅ２に向かう。この加熱工程は、バーナ１が中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２に至るまでの工程である。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、ノズル１１は、温度調整ガスを多孔質ガラス微粒子体１００に向かって噴出（放出）させる。制御部５は、着火装置４（図１（Ｂ）参照）を稼働させる。そのため、温度調整ガスは燃焼し、多孔質ガラス微粒子体１００を加熱する。

制御部５は、温度調整ガスの噴出量の設定などによって、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度が、中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２にかけて、予め定められた範囲内となるように調整することができる。
例えば、前述の表面温度ｔ４の勾配に合わせて、温度調整ガスの噴出量を徐々に増加させることができる。これにより、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度が高い初期には温度の上げ幅を小さくし、工程の進行に伴って温度の上げ幅を徐々に大きくすることができる。これにより、多孔質ガラス微粒子体１００の温度勾配を緩和または解消し、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度を前記範囲内に調整することができる。

図４に示す例では、バーナ１が通過する直前の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度（バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度）は、ｔ４より高い「ｔ５」となる。温度ｔ５は、中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２にかけて一定（または略一定）である。このように、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２にかけて、予め定められた範囲内となる。

バーナ１により加熱されることによって、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、ｔ５より高い「ｔ６」となる。表面温度ｔ６は、中間地点Ｍ１から第２端Ｅ２の経路にかけて一定（または略一定）である。表面温度ｔ６は、第１端Ｅ１から中間地点Ｍ１までの範囲の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度ｔ３（図２参照）と同じ温度である。よって、バーナ１により加熱された多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、第１端Ｅ１から第２端Ｅ２にかけて一定（または略一定）となる。

第２経路は、第１経路と同様に、（１－１）冷却工程と、（１－２）加熱工程とを有する。第２経路は、冷却工程のみ、または加熱工程のみを有していてもよい。すなわち、第２経路は、冷却工程と加熱工程のいずれか一方または両方を有すればよい。

（２）焼結工程
多孔質ガラス微粒子体１００（図１（Ａ）および図３（Ａ）参照）を焼結させることで、光ファイバ母材を得る。必要に応じて光ファイバ母材に脱水処理やドープ処理を施してもよい。

［光ファイバの製造方法］
実施形態の光ファイバの製造方法では、前述の光ファイバ母材を線引きして光ファイバ素線（光ファイバ）を得る。
実施形態に係る光ファイバの製造方法の線引き工程の例を、図５を参照して説明する。

図５は、線引き装置２００の概略構成を示す模式図である。
図５に示すように、紡糸部１１０において、加熱炉１１２によって光ファイバ母材１０２を加熱する。これにより、光ファイバ母材１０２を溶融紡糸して光ファイバ裸線１０３を形成する。外径測定部１２０において、光ファイバ裸線１０３の外径を測定してもよい。光ファイバ裸線１０３を冷却部１３０で冷却する。

コーティング部１４０において、光ファイバ裸線１０３の外周に、被覆材を塗布（コーティング）して被覆層とすることによって被覆光ファイバ１０４を得る。硬化部１５０において、加熱、ＵＶ照射などにより被覆光ファイバ１０４の被覆層を硬化させて光ファイバ素線１０５（光ファイバ）を得る。光ファイバ素線１０５は、引取り部１６０により引き取られ、巻取り部１７０により巻き取られる。

［実施形態の光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法が奏する効果］
前述の光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置２を用いて、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度を予め定められた範囲内となるように調整することによって、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度の差異を小さくできるため、バーナの移動に起因するスート密度の不均一化を抑制することができる。よって、光ファイバ母材の外径変動を抑制することができる。

前述の光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置２を使用するため、バーナの酸水素ガス流量によって多孔質ガラス微粒子体の温度調整を図る場合に比べて、バーナ１におけるガス流量の調整を少なくできる。そのため、バーナ１の火炎Ｆを安定化させることができる。よって、スート密度の不均一化の抑制の点で有利となる。

比較のため、温度調整装置２（図１参照）を備えていない製造装置を用いた場合の製造方法を比較形態として想定する。
図６（Ａ）は、比較形態における多孔質ガラス微粒子体１００Ａの表面温度の変化を説明する図である。図６（Ｂ）は、比較形態におけるバーナ１の動作の例を示す説明図である。

図６（Ａ）に示すように、バーナ１が通過する直前の多孔質ガラス微粒子体１００Ａの表面温度ｔ１１は、第１端Ｅ１から第２端Ｅ２に向けて低くなる勾配を有する。図６（Ｂ）に示すように、バーナ１を、動作範囲Ｒの第１端Ｅ１から第２端Ｅ２に向けて移動させる。図６（Ａ）に示すように、加熱された多孔質ガラス微粒子体１００Ａの表面温度ｔ１２も勾配を有する。このように、比較形態では、多孔質ガラス微粒子体１００Ａの表面温度が長さ方向に不均一となるため、スート密度も不均一となりやすい。

温度調整装置２は、供給源１２とノズル１１とを備えるため、ノズル１１を多孔質ガラス微粒子体１００に近い位置に配置し、ノズル１１を用いて効率よく多孔質ガラス微粒子体１００の温度を調整できる。

ノズル１１は、バーナ１と近接して連動して往復動することができるため、バーナ１と温度調整装置とが互いに近い温度で調整でき、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度を容易に調整できる。

前述の光ファイバ母材の製造方法では、バーナ１をターゲットＴの長手方向に移動させるため、ターゲットＴを移動させる場合に比べ、調整可能なパラメータが多くなる。例えば、加熱温度、移動方向、移動速度などをバーナ１ごとに設定できる。また、バーナ１が複数設けられている場合は、それぞれのパラメータを変えることができ得る。そのため、高精度の温度調整が可能であり、スート密度の不均一化を精度よく抑制できる。

バーナ１の火炎Ｆの多孔質ガラス微粒子体１００への当たりやすさは、多孔質ガラス微粒子体１００の外径によって変わることがある。例えば、多孔質ガラス微粒子体１００の外径が小さいと火炎Ｆが当たりにくく、多孔質ガラス微粒子体１００の外径が大きいと火炎Ｆが当たりやすくなる可能性がある。そのため、多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度の差異は、多孔質ガラス微粒子体１００の外径に影響を受けることが考えられる。よって、温度調整装置２による温度の調整の条件は、多孔質ガラス微粒子体１００の外径に応じて定めてもよい。

前述の光ファイバ母材の製造方法では、多孔質ガラス微粒子体１００の外径の増加に応じて、バーナ１または温度調整装置２を、多孔質ガラス微粒子体１００の径方向の外方に移動させてもよい。バーナ１と温度調整装置２は、一方のみを多孔質ガラス微粒子体１００の径方向の外方に移動させてもよいし、両方を多孔質ガラス微粒子体１００の径方向の外方に移動させてもよい。この手法によれば、バーナ１の火炎Ｆまたは温度調整装置２と、多孔質ガラス微粒子体１００の表面との距離を適正化できる。

多孔質ガラス微粒子体１００の表面温度は、各単方向経路内で定められた範囲にあればよく、例えば、堆積工程の初期と終期とで異なっていてもよい。単方向経路内で表面温度が定められた範囲にあれば（好ましくは一定であれば）、スート密度の長手方向の不均一化を抑制できるためである。

多孔質ガラス微粒子体１００のスート密度は、径方向外方に行くほど低下することが好ましい。これにより、脱水時に用いる塩素の拡散が容易となる。

［光ファイバ母材の製造装置］（第２実施形態）
図７（Ａ）は、多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度の変化を説明する図である。図７（Ｂ）は、第２実施形態の光ファイバ母材の製造装置２１０の模式的な正面図である。図７（Ｃ）は、製造装置２１０の模式的な側面図である。図１（Ａ）等に示す第１実施形態の製造装置１０との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図７（Ｂ）に示すように、製造装置２１０は、バーナ１と、温度調整装置２０２と、ガス供給源３と、着火装置４（図７（Ｃ）参照）と、制御部２０５とを備える。

温度調整装置２０２は、第１ノズル２１１Ａと、第２ノズル２１１Ｂと、第３ノズル２１１Ｃと、供給源２１２とを備える。第１ノズル２１１Ａ、第２ノズル２１１Ｂ、および第３ノズル２１１Ｃは、ノズルの例である。
供給源２１２は、温度調整ガスを供給する。
第１ノズル２１１Ａ、第２ノズル２１１Ｂおよび第３ノズル２１１Ｃは、供給源２１２から供給された温度調整ガスを、ターゲットＴ（または多孔質ガラス微粒子体３００）に向けて放出することができる。

図７（Ｂ）に示すように、第１経路（第１端Ｅ１から第２端Ｅ２に向かう単方向経路）において、第１ノズル２１１Ａは、バーナ１に比べて進行方向の前方に位置する。第２ノズル２１１Ｂは、進行方向についてバーナ１と並ぶ位置にある。第３ノズル２１１Ｃは、バーナ１に比べて進行方向の後方に位置する。

図７（Ｃ）に示すように、第１ノズル２１１Ａ、第２ノズル２１１Ｂ、および第３ノズル２１１Ｃは、バーナ１に対してターゲットＴの軸周り方向に±９０°以内の範囲にあると、温度調整ガスがバーナ１の火炎Ｆの流れを阻害するのを抑えることができる。第２ノズル２１１Ｂは、バーナ１に対してターゲットＴの軸周り方向に異なる位置に設けられる。第１ノズル２１１Ａおよび第３ノズル２１１Ｃについては、バーナ１に対する、ターゲットＴの軸周り方向の位置に制約はない。

制御部２０５は、バーナ１、温度調整装置２０２、ガス供給源３および着火装置４の動作を制御する。

［光ファイバ母材の製造方法］（第２実施形態）
第２実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法を説明する。
図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、堆積工程において、原料ガスを含むガスをガス供給源３からバーナ１に供給する。バーナ１の出口では、可燃性ガスの燃焼により火炎Ｆが生じる。火炎Ｆ中で原料ガスが反応することでガラス微粒子が生成される。ガラス微粒子はターゲットＴの表面に堆積し、スートが形成される。これにより、多孔質ガラス微粒子体３００が得られる。

この工程では、ガラス微粒子をターゲットＴの表面に堆積させるにあたり、ターゲットＴを軸周りに回転させつつ、バーナ１をターゲットＴの長手方向に相対的に往復動させる。

図７（Ａ）に示すように、温度調整装置２０２による温度調整を行わない場合を想定する。この場合には、多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度ｔ７は、バーナ１の火炎Ｆの中心軸の延長線上の点で最も高くなる。
Ａ１は、多孔質ガラス微粒子体３００の表面のうち、バーナ１によってガラス微粒子が堆積する領域（以下、堆積領域Ａ１という）である。堆積領域Ａ１は、例えば、微粒子の９５%が堆積する領域である。堆積領域Ａ１では、バーナ１の火炎Ｆの中心軸の延長線上の点で最もガラス微粒子の堆積量が多くなる。堆積領域Ａ１のなかでも火炎Ｆの中心軸の延長線上の点から離れた位置では、堆積量は少なくなる。

制御部２０５は、供給源２１２からノズル２１１Ａ～２１１Ｃに温度調整ガスを供給する。第１ノズル２１１Ａおよび第２ノズル２１１Ｂは、温度調整ガスを多孔質ガラス微粒子体３００に吹きつける。温度調整ガスは、燃焼せずに多孔質ガラス微粒子体３００に吹きつけられる。そのため、第１ノズル２１１Ａおよび第２ノズル２１１Ｂによって、多孔質ガラス微粒子体３００は冷却される。

制御部２０５は、第３ノズル２１１Ｃについてのみ、着火装置４（図７（Ｃ）参照）を稼働させる。そのため、温度調整ガスは燃焼し、多孔質ガラス微粒子体３００を加熱する。

図７（Ａ）に示すように、第１ノズル２１１Ａおよび第２ノズル２１１Ｂが多孔質ガラス微粒子体３００を冷却し、第３ノズル２１１Ｃが多孔質ガラス微粒子体３００を加熱すると、堆積領域Ａ１のうち高温の領域の温度が下がり、低温の領域の温度が上がる。そのため、堆積領域Ａ１内の温度を、全域にわたって予め定められた範囲内となるように調整することができる。すなわち、ガラス微粒子の堆積時の多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度を、予め定められた範囲内となるように調整することができる。ガラス微粒子の堆積時の多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度は、バーナ１が通過する瞬間の表面温度であってよい。
図７（Ａ）では、多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度は、一定（または略一定）の温度「ｔ８」となる。

なお、バーナ１の火炎Ｆの多孔質ガラス微粒子体３００への当たりやすさは、多孔質ガラス微粒子体３００の外径によって変わることがある。例えば、多孔質ガラス微粒子体３００の外径が小さいと火炎Ｆが当たりにくく、多孔質ガラス微粒子体３００の外径が大きいと火炎Ｆが当たりやすくなる可能性がある。そのため、多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度の差異は、多孔質ガラス微粒子体３００の外径に影響を受けることが考えられる。温度調整装置２による温度の調整の条件は、多孔質ガラス微粒子体３００の外径に応じて定めてもよい。

［実施形態の光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法が奏する効果］
この光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置２０２を用いて、ガラス微粒子体の堆積時における堆積領域Ａ１の表面温度を、予め定められた範囲内となるように調整することによって、バーナ１の移動に起因するスート密度の不均一化の抑制を図ることができる。よって、光ファイバ母材の外径変動を抑制することができる。

工程の進行に伴ってスートの厚さが増すことによってバーナ１とスート表面とが近くなった場合、火炎の熱が多孔質ガラス微粒子体３００の背面側に十分に伝わらなくなり、スート密度の不均一化が起こりやすくなることが考えられる。しかし、この光ファイバ母材の製造方法によれば、前述のように、不均一化を抑えたスート形成が可能であるため、スート密度の不均一化を抑制することができる。

また、この光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置２０２を用いて、バーナ１の通過時の多孔質ガラス微粒子体３００の表面温度を予め定められた範囲内となるように調整するため、バーナの移動に起因するスート密度の不均一化を抑制することができる。よって、光ファイバ母材の外径変動を抑制することができる。

また、この光ファイバ母材の製造方法によれば、温度調整装置２０２を使用するため、バーナの酸水素ガス流量によって多孔質ガラス微粒子体の温度調整を図る場合に比べて、バーナ１におけるガス流量の調整を少なくできる。そのため、バーナ１の火炎Ｆを安定化させることができる。よって、スート密度の不均一化の抑制の点で有利となる。

［光ファイバ母材の製造装置および製造方法］（第３実施形態）
図８（Ａ）は、第３実施形態の光ファイバ母材の製造装置３１０の模式的な正面図である。図８（Ｂ）は、製造装置３１０の模式的な側面図である。図１（Ａ）等に示す第１実施形態の製造装置１０との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

図８（Ａ）に示すように、製造装置３１０は、第１実施形態の製造装置１０（図１（Ａ）参照）に比べてノズル１１の数が多い。複数のノズル１１は、ターゲットＴの長手方向に並べられている。そのほかの構成は、第１実施形態の製造装置１０と同様とすることができる。

第３実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法を説明する。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、この製造方法では、堆積工程において、複数のノズル１１のうち、バーナ１の位置に近いノズル１１を適宜用いて温度調整ガスを放出させればよい。そのため、ノズル１１をバーナ１とともに移動させる必要はない。

この光ファイバ母材の製造方法によれば、第１実施形態と同様に、バーナ１の移動に起因するスート密度の不均一化の抑制を図ることができる。よって、光ファイバ母材の外径変動を抑制することができる。
この光ファイバ母材の製造方法によれば、第１実施形態と同様に、バーナ１の火炎Ｆを安定化させることができる。よって、スート密度の不均一化の抑制の点で有利となる。
この光ファイバ母材の製造方法によれば、ノズル１１を移動させる必要がないため、操作が容易となる。

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

（実施例１）
光ファイバ母材の製造装置を用いて多孔質ガラス微粒子体を製造した。この製造装置は、ターゲットの長手方向に２００ｍｍの間隔をおいて設置した５つのバーナと、温度調整装置とを備える。
原料ガスとして四塩化ケイ素を用いた。可燃性ガスとして水素ガスを用いた。支燃性ガスとして酸素ガスを用いた。バーナでは、酸水素火炎中で原料ガスを反応させてガラス微粒子を生成させた。
単方向経路に要する時間が３０秒となるようにターゲットを長手方向に往復動させた。多孔質ガラス微粒子体（またはターゲット）の表面温度は、非接触型のレーザー温度測定器によって測定した。表面温度は、バーナの火炎の中心軸の延長線上となる位置で測定した。
バーナに対してターゲットの長手方向の一方および他方に、それぞれ温度調整装置のノズルを設置した。ノズルは、バーナからターゲットの長手方向に２０ｍｍの距離に設置した。
堆積工程において、バーナ１の通過時の前記表面温度の最大値と最小値との差が２０℃の範囲内になるように、ノズルの酸素ガスと酸水素ガス火炎の出力を調整した。外径１００ｍｍ位置での多孔質ガラス微粒子体の最大スート密度と最小スート密度の差は０．１９ｇ/ｃｍ^３であった。

（実施例２）
原料ガスとして有機シリコン化合物を用いた。それ以外の条件は実施例１と同様にして、多孔質ガラス微粒子体を製造した。
外径１００ｍｍ位置での多孔質ガラス微粒子体の最大スート密度と最小スート密度の差は０．２１ｇ/ｃｍ^３であった。

（実施例３）
原料ガスとして四塩化ケイ素を用いた。温度調整装置のノズルは、ターゲット長手方向にバーナと重なる位置に１つと、バーナに対してターゲットの長手方向の一方および他方に２つずつ設けた。２つのノズルは、バーナからターゲットの長手方向に２０ｍｍと４０ｍｍの距離に設置した。バーナ１が通過する瞬間の堆積領域（微粒子の９５%が堆積する領域）の表面温度の最大値と最小値との差が２０℃の範囲内となるように、ノズルの酸素ガスと酸水素ガス火炎の出力を調整した。
外径１００ｍｍ位置での多孔質ガラス微粒子体の最大スート密度と最小スート密度の差は０．１４ｇ/ｃｍ^３であった。

（比較例１）
温度調整を行わないこと以外は実施例１と同様にして多孔質ガラス微粒子体を製造した。外径１００ｍｍ位置でのターゲット表面の最大スート密度と最小スート密度の差は０．４０ｇ/ｃｍ^３であった。

（比較例２）
多孔質ガラス微粒子体の表面温度が２０℃の範囲内となるようにバーナの酸水素ガスの流量の調整を行ったこと以外は実施例１と同様にして多孔質ガラス微粒子体を製造した。その結果、バーナの火炎が不安定になった。外径１００ｍｍ位置でのターゲット表面の最大スート密度と最小スート密度の差は０．３０ｇ/ｃｍ^３であった。

（比較例３）
原料ガスとして有機シリコン化合物を用いたこと以外は比較例２と同様にして多孔質ガラス微粒子体を製造した。その結果、バーナの火炎が不安定になった。また、原料ガスの不完燃焼によるすすが多孔質ガラス微粒子体の表面に付着した。外径１００ｍｍ位置でのターゲット表面の最大スート密度と最小スート密度の差は０．３３ｇ/ｃｍ^３であった。

実施例１～３では、最大スート密度と最小スート密度の差を小さくできた。
温度調整を行わなかった比較例１では、最大スート密度と最小スート密度の差が大きくなった。
バーナの酸水素ガスの流量によって多孔質ガラス微粒子体の表面温度の調整を試みた比較例２および比較例３では、バーナの火炎が不安定になった。また、最大スート密度と最小スート密度の差が大きくなった。原料ガスとして有機シリコン化合物を用いた比較例３では、すすが多孔質ガラス微粒子体の表面に付着した。

以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図１（Ａ）等に示す温度調整装置２は、ノズル１１と供給源１２とを有するが、温度調整装置の構成はこれに限定されない。温度調整装置としては、例えば、水冷管（冷却装置）を用いてもよい。加熱装置としてメタンバーナなどを用いてもよい。加熱装置としては、発熱体（ヒータ）を用いてもよい。

１…バーナ、２，２０２…温度調整装置、１１…ノズル、２１１Ａ…第１ノズル（ノズル）、２１１Ｂ…第２ノズル（ノズル）、２１１Ｃ…第３ノズル（ノズル）、１００，３００…多孔質ガラス微粒子体。

Claims (9)

1. バーナに原料ガスを供給し、火炎中に生成したガラス微粒子をターゲットに堆積させて多孔質ガラス微粒子体を得る工程を有し、
   前記工程において、ガラス微粒子をターゲットに堆積させるにあたり、前記ターゲットを軸周りに回転させつつ、前記バーナと前記ターゲットのうち少なくとも一方を前記ターゲットの長手方向に相対的に往復動させ、
   前記往復動は、第１の向きの単方向経路と、前記第１の向きとは反対の第２の向きの単方向経路とを含み、
   少なくとも１つの前記単方向経路において、前記バーナとは異なる温度調整装置を用いて、前記バーナの通過時の前記多孔質ガラス微粒子体の表面温度を、予め定められた範囲内となるように調整する、光ファイバ母材の製造方法。
2. 前記ガラス微粒子の堆積時における、前記バーナが通過する瞬間に前記バーナによって前記ガラス微粒子が堆積する領域の前記表面温度を、前記温度調整装置を用いて、予め定められた範囲内となるように調整する、請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
3. 前記温度調整装置は、温度調整ガスの供給源と、前記供給源からの温度調整ガスを前記多孔質ガラス微粒子体に向けて放出する１または複数のノズルとを備える、請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
4. 前記温度調整装置は、前記バーナと近接して連動して前記ターゲットの長手方向に相対的に往復動する、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
5. 少なくとも１つの前記温度調整装置の少なくとも一部は、少なくとも１つの前記単方向経路において、前記バーナに対して進行方向の前側に位置する、請求項１～４のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
6. 少なくとも１つの前記温度調整装置の少なくとも一部は、前記バーナを基準として、前記ターゲットの軸周り方向に±９０°の範囲内に設置されている、請求項１～５のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
7. 前記工程において、前記バーナを、前記ターゲットに対して前記ターゲットの長手方向に往復動させる、請求項１～６のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
8. 前記多孔質ガラス微粒子体の外径の増加に応じて、前記バーナまたは前記温度調整装置を、前記多孔質ガラス微粒子体の径方向の外方に移動させる、請求項１～７のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
9. 請求項１～８のうちいずれか１項に記載の光ファイバ母材の製造方法によって得られた光ファイバ母材を線引きすることによって光ファイバを得る、光ファイバの製造方法。

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