JP2024064628A - 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡便な焼結パラメータの調整で、不透明なガラス部位や伸びの発生を抑制可能な光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供する【解決手段】コアロッドの外周に多孔質ガラス層が形成された光ファイバ用多孔質母材を準備する光ファイバ用多孔質母材準備ステップと、光ファイバ用多孔質母材を焼結装置の炉心管内に垂下する焼結準備ステップと、ハロゲン系ガスと不活性ガスとの混合ガスを炉心管内に流入させながら、ヒータをコアロッドの一端の側から他端の側に相対的に移動させながら光ファイバ用多孔質母材を加熱することで透明ガラス化して光ファイバ用ガラス母材を得る焼結ステップと、を実行し、焼結ステップにおいて、ヒータを光ファイバ用多孔質母材に対して相対的に移動させる過程で、混合ガス中のハロゲン系ガスの濃度を低下させる。【選択図】図１
Description
本発明は、光ファイバ用多孔質母材を脱水及び焼結して光ファイバ用ガラス母材とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関する。
光ファイバ用ガラス母材は、ガラス微粒子を種棒などに堆積することにより製造される光ファイバ用多孔質母材を、脱水及び焼結して透明ガラス化することにより製造される。光ファイバ用多孔質母材の代表的な製造方法としては、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法などが挙げられる。これらの製造方法は、それぞれの利点を踏まえ複合的に採用することができる。例えば、ＶＡＤ法によりコアとクラッドの一部を含む種棒を製造し、製造された種棒の外周にＯＶＤ法でクラッドの残余部を形成することで光ファイバ用多孔質母材を製造してもよい。
特許文献１には、コアを含む種棒の外周に、ＯＶＤ法でクラッド部分となるガラス微粒子を堆積することで光ファイバ用多孔質母材を製造し、製造された光ファイバ用多孔質母材を焼結装置内に垂下し加熱することで脱水及び焼結して光ファイバ用ガラス母材を製造する方法が記載されている。
このように製造された光ファイバ用ガラス母材には、内部に透明ガラス化が不十分な部分が残存することがある。そこで、透明ガラス化を促進すべく焼結装置での加熱温度を上げることが考えられるが、加熱温度を上げ過ぎると、加熱により生じる軟化の影響で、透明ガラス化が進行している部分が当該部分より下方の部分の重量による荷重で引き伸ばされる。その結果、製造される光ファイバ用ガラス母材が、焼結前の光ファイバ用多孔質母材より長くなったり、母材の上端側と下端側とで直径が異なったりするおそれがあり、これにより、母材を焼結装置から取り出せない、焼結装置が破損する、又は所望の特性が得られないといった問題が生じうる。
特許文献１では、このような問題の解決方法として、加熱位置が母材の下端側から上端側に移動するにしたがい、（１）ガラス化温度を低下させる、（２）加熱位置の移動速度を低下させる、（３）ヘリウムガスの流量を減少させる、といった複数の手法を組み合わせる方法を開示している。
特許文献１の問題解決方法は、ガラス化温度、加熱位置の移動速度及びガスの流量という３つのパラメータを組み合わせて最適化を図る複雑なものであり、これらのパラメータを工場内に多数設置される焼結装置ごとに、装置の特徴に合わせて最適化し管理することは困難である。
本発明の目的は、簡便な焼結パラメータの調整で、不透明なガラス部位や伸びの発生を抑制可能な光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供することにある。
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法は、コアロッドの外周に多孔質ガラス層が形成された光ファイバ用多孔質母材を準備する光ファイバ用多孔質母材準備ステップと、光ファイバ用多孔質母材を炉心管内に垂下する焼結準備ステップと、ハロゲン系ガスと不活性ガスとの混合ガスを炉心管内に常時流入させ、ヒータをコアロッドの一端の側から他端の側に相対的に移動させながら光ファイバ用多孔質母材を加熱することで透明ガラス化して光ファイバ用ガラス母材を得る焼結ステップと、を実行し、焼結ステップにおいてヒータを光ファイバ用多孔質母材に対して相対的に移動させる過程で、混合ガス中のハロゲン系ガスの濃度を低下させる。
焼結ステップの実行開始時のハロゲン系ガスの濃度をＣ０、コアロッドの他端がヒータの鉛直方向の中点を通過する時点でのハロゲン系ガスの濃度をＣ１としたとき、０．２５×Ｃ０≦Ｃ１≦０．５×Ｃ０としてもよい。
コアロッドの長さをＬ、ハロゲン系ガスの濃度の低下を開始するコアロッドにおける位置の、他端からの距離をＨとしたとき、０．０５×Ｌ≦Ｈ≦０．３０Ｌとしてもよい。
光ファイバ用多孔質母材の垂下時において、光ファイバ用多孔質母材の一端を下側にある端部とし、他端を上側にある端部としてもよい。
ヒータによる加熱温度を１４００～１６５０℃としてもよい。
ハロゲン系ガスを塩素又は四塩化ケイ素としてもよい。
不活性ガスをヘリウム、窒素又はアルゴンとしてもよい。
本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、簡便な焼結パラメータの調整で、不透明なガラス部位や伸びの発生を抑制可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明及び図面では、同一の部位には同一の符号を付し、一度説明した部位については説明を省略又は必要に応じた程度の説明にとどめることとする。
図１は、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法のフローを示す図である。
まず、コアロッドの外周に多孔質ガラス層が形成された光ファイバ用多孔質母材を準備する（多孔質母材準備ステップＳ１）。
ＯＶＤ法を用いて光ファイバ用多孔質母材１００を準備する方法の一例を、図２(a)を用いて説明する。
まず、光ファイバのコアとなるコアロッド１１０を準備する。コアロッド１１０は、コア部材のほかクラッド部材の一部を含んでいてもよい。
コアロッド１１０の両端には、ガラスのハンドル１２０が溶接され、ターゲット棒１３０としてその両端部が回転チャック１１に把持される。なお、製造上問題がなければ、コアロッド１１０の片端にのみハンドル１２０を溶接してターゲット棒１３０とし、当該片端のみが回転チャック１１により把持される形態をとってもよい。
バーナー１２は、ターゲット棒１３０の延伸方向及びターゲット棒１３０に向かって前後方向に駆動するバーナー台１３に固定される。バーナー１２には、四塩化ケイ素、トリクロロ（メチル）シラン、オクタメチルシクロテトラシロキサンなどのガラス原料、及び酸素・水素が供給され、火炎１４中で火炎加水分解反応を生じさせることで、クラッド部材であるガラス微粒子が生成される。
このように生成され、バーナー１２から放出されるガラス微粒子を、回転チャック１１の回転に伴い軸中心に回転するターゲット棒１３０の外周に、バーナー台１３をターゲット棒１３０に沿って往復させつつ堆積させ、多孔質ガラス層を形成する。ガラス微粒子の堆積により多孔質ガラス層が厚くなるに従い、バーナー台１３を後退させ、所望の厚さが得られたところで、バーナー１２へのガラス原料及び酸素・水素の供給を停止する。これにより、コアロッド１１０の外周に所望の厚さの多孔質ガラス層が形成された、図２(b)に示すような光ファイバ用多孔質母材１００を製造することができる。なお、ガラス微粒子は、コアロッド１１０の外周だけでなく、ハンドル１２０のコアロッド１１０近傍部分の外周にも堆積させることで、より多くの光ファイバを得ることができる。
続いて、準備された光ファイバ用多孔質母材１００を焼結装置２０の炉心管２４内に垂下する（焼結準備ステップＳ２）。
図３(a)に示すように、焼結装置２０は、一端においてキャリッジ機構２２に懸垂されるシャフト２１、シャフト２１を軸中心に回転させながら鉛直上下に駆動するキャリッジ機構２２、シャフト２１の他端に光ファイバ用多孔質母材１００のいずれか一方の端部を接続する接続部材２３、反応容器として作用する石英製の炉心管２４、及び炉心管２４の外周に固定された加熱炉３０を備える。また、加熱炉３０は、発熱し光ファイバ用多孔質母材１００を加熱するヒータ３１、ヒータ３１が発する熱の外部への漏れを防ぐ断熱材３２及び筐体であるチャンバー３３を備える。
光ファイバ用多孔質母材１００は、キャリッジ機構２２の駆動により炉心管２４内に上方から挿入され、加熱を開始する前の位置に垂下される。光ファイバ用多孔質母材１００の挿入後、炉心管２４の上側の開口部は蓋などで密閉される。
なお、コアロッド１１０の片端のみにハンドル１２０を溶接した場合には、光ファイバ用多孔質母材１００の当該片端を接続部材２３に接続する。
続いて、ハロゲン系ガスと不活性ガスとの混合ガスを、炉心管２４の下方にある気体導入ポート２５から炉心管２４内に常時流入させ、ヒータ３１をコアロッド１１０の一端の側から他端の側に相対的に移動させながら光ファイバ用多孔質母材１００を加熱して透明ガラス化することにより、コアロッド１１０の外周にクラッド領域が形成された光ファイバ用ガラス母材２００を製造する（焼結ステップＳ３）。
ハロゲン系ガスとしては、塩素又は四塩化ケイ素が好適であり、不活性ガスとしては、例えば、窒素、アルゴン又はヘリウムが好適である。炉心管２４内は一定の圧力に保持され、圧力が過大になった場合は、気体排出ポート２６から余剰のガスが排出される。
炉心管２４内に垂下された光ファイバ用多孔質母材１００を、キャリッジ機構２２により回転させながら降下させつつ、ヒータ３１により、コアロッド１１０の一端である下端の側から他端である上端の側、すなわち光ファイバ用多孔質母材１００の下端から上端に向かって、順次１４００～１６５０℃に加熱して脱水と焼結を同時に行い、透明ガラス化する（図３(b)）。これにより、光ファイバ用ガラス母材２００を得ることができる（図３(c)）。
脱水と焼結は分けて行ってもよい。例えば、まず、光ファイバ用多孔質母材１００を、キャリッジ機構２２により回転させながら降下させつつ、ヒータ３１により、下端から上端に向けて順次１０００～１２００℃に加熱して脱水処理のみを行う。続いて、光ファイバ用多孔質母材１００をキャリッジ機構２２により引き上げた後、再び回転させながら降下させつつ、ヒータ３１により、下端から上端に向けて順次１４００～１６５０℃に加熱することにより焼結を行い透明ガラス化する。
なお、光ファイバ用多孔質母材１００を加熱炉３０の下方にセットした上で、キャリッジ機構２２により回転させながら上昇させつつ、ヒータ３１により、コアロッド１１０の一端である上端の側から他端である下端の側、すなわち光ファイバ用多孔質母材１００の上端から下端に向けて順次加熱することにより脱水及び焼結を行って透明ガラス化してもよい。
また、固定された光ファイバ用多孔質母材１００に対して、ヒータ３１を移動させることでヒータ３１の相対的移動を実現してもよい。
単純に以上の方法により製造された光ファイバ用ガラス母材２００の内部には、透明ガラス化が最後に完了する側のコアロッド１１０の先端近傍に、不透明なガラス部位２０１が残存することがある。光ファイバ用多孔質母材１００の下端から上端に向けて透明ガラス化を行う場合、図４に示すように、光ファイバ用ガラス母材２００内のコアロッド１１０の上端近傍に、不透明なガラス部位２０１が残存することになる。不透明なガラス部位２０１は、特にコアロッド１１０とクラッド領域との境界に残存しやすい。
不透明なガラス部位２０１は、光ファイバ用ガラス母材２００を紡糸して光ファイバを形成する際、予期せぬ断線や外径変動などを誘発する可能性がある。
同一の光ファイバ用ガラス母材２００から、不透明なガラス部位２０１が残存するコアロッド１１０の上端近傍の部分と、コアロッド１１０の鉛直方向中点近傍の部分を、それぞれ円柱状に切り出して、円の中心（規格化半径位置＝０）から外縁（規格化半径位置＝１）にかけてガラス中の塩素含有量を測定した結果を図５に示す。実線が上端近傍部分の測定結果であり、破線が鉛直方向中点近傍部分の測定結果である。この測定結果から、コアロッド１１０である中心領域では、塩素含有量に大きな差異が見られないのに対し、ＯＶＤ法によりコアロッド１１０の周囲に形成されたクラッド領域では、鉛直方向中点近傍部分の塩素含有量より上端近傍部分の塩素含有量の方が多いことがわかる。
この測定結果に基づき鋭意研究の結果、ガラス中に含まれる塩素含有量が少ないほど、不透明なガラス部位２０１が形成されにくいことが確認された。これは、ガラス中の塩素含有量が多くなると、塩素ガス分子が塩素原子としてガラス中へ固溶しきれずに、ガス分子としてガラス中に残存することで不透明なガラス部位２０１が形成されるためであると考えられる。
一方で、ガラス中に塩素など二酸化ケイ素以外のドーパントを添加すると粘度が低下する傾向がある。ヒータ３１を光ファイバ用多孔質母材１００の下端から上端に向けて相対的に移動させつつ透明ガラス化を進める場合、加熱位置が移動するにつれ、加熱部分の下方にある透明ガラス化済の部分がより多くなる。これにより、加熱部分にかかる荷重は、加熱位置が上端側に移動するほど大きくなり、加熱部分が引き伸ばされる程度も大きくなる。その結果、光ファイバ用ガラス母材２００の外径は、図３に示すように下端側に比べ上端側の方が小さくなる。
そのため、この問題点に関しても、ガラス中の塩素含有量を少なくすることで、ガラスの粘度の低下を抑制して透明ガラス化時に伸びにくくし、光ファイバ用ガラス母材２００の上端側と下端側との外径の差異を小さくすることができる。
そこで、本発明では焼結ステップＳ３において、以下の方法により光ファイバ用ガラス母材２００における塩素含有量を低減して、不透明なガラス部位２０１の発生及び上端側と下端側との外径の差異の発生を抑制する。
図６は、光ファイバ用多孔質母材１００を降下させつつ、光ファイバ用多孔質母材１００の下端側から上端側に順次ヒータ３１を移動させて透明ガラス化を進めている様子を示したものである。図６においては、ヒータ３１の下方は透明ガラス化済みである一方、上方は透明ガラス化前の光ファイバ用多孔質母材の状態である。
光ファイバ用多孔質母材１００が焼結装置２０の炉心管２４内に垂下された状態において、コアロッド１１０の上端の位置をＯ点、Ｏ点から鉛直下方に距離Ｈだけ離れた位置をＰ点、ヒータ３１の鉛直方向の中点をＱ点とする。すなわち、Ｑ点はヒータ３１が固定されているため移動しない一方、Ｐ点とＯ点は光ファイバ用多孔質母材１００の降下に伴い鉛直下方に移動し、先にＰ点が、続いてＯ点がＱ点を通過することになる。
本発明では、光ファイバ用ガラス母材２００における塩素含有量を低減するため、ヒータ３１を光ファイバ用多孔質母材１００に対して相対的に移動させる過程で、混合ガス中のハロゲン系ガスの濃度を低下させる。
例えば、光ファイバ用多孔質母材１００が降下してＰ点がＱ点を通過した時点で、炉心管２４内のハロゲン系ガスの体積流量を不活性ガスの体積流量に対して相対的に減少させることで、混合カス中のハロゲン系ガスの濃度を低下させることができる。ハロゲン系ガスの体積流量を相対的に減少させる２つの手法を、図７を用いて説明する。図７では、不活性ガスの体積流量の焼結開始からの時間変化を実線で示しており、ハロゲン系ガスの体積流量の焼結開始からの時間変化を鎖線で示している。図７(a)は第１の手法を説明する図であり、この手法ではＰ点がＱ点を通過した時間Ｔの直後にハロゲン系ガスの体積流量を０とする。ハロゲン系ガスの体積流量は必ずしも０とする必要はなく、時間に対する勾配を持って減少させても良い。図７(b)は第２の手法を説明する図であり、この手法ではＰ点がＱ点を通過した時間Ｔの直後に不活性ガスの体積流量を上昇させる。不活性ガスの体積流量は図７(b)のように階段状で増加させる必要はなく、時間に対する勾配を持って増加させてもよい。いずれの手法を採用しても同様な効果を得られるが、不活性ガスの体積流量の増加はコストアップの要因となるため、ハロゲン系ガスの体積流量を不活性ガスの体積流量に対して減少させる手法の方が好ましい。
ハロゲン系ガスの濃度は、具体的には例えば、Ｐ点がＱ点を通過する以前のハロゲン系ガスの濃度をＣ０、Ｏ点がＱ点を通過する時点でのハロゲン系ガスの濃度をＣ１としたとき、Ｃ０とＣ１との関係が、０．２５×Ｃ０≦Ｃ１≦０．５×Ｃ０を満たすように濃度を減少させるとよい。
また例えば、コアロッド１１０の長さをＬとしたとき、長さＬとＰ点からＯ点までの距離Ｈとの関係が、０．０５×Ｌ≦Ｈ≦０．３０Ｌを満たすように距離Ｈを決定するとよい。
なお、ハロゲン系ガスの濃度Ｃ１及びＰ点からＯ点までの距離Ｈは、本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法で製造された光ファイバ用ガラス母材のＯ点近傍を紡糸して得られる光ファイバにおいて、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が０．３１ｄＢ／ｋｍ以下となるように決定するのが望ましい。
以上説明した本発明の光ファイバ用ガラス母材の製造方法によれば、例えば、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量０に減少させるといった焼結パラメータの簡便な調整で、光ファイバ用ガラス母材における塩素含有量を低減することができるため、不透明なガラス部位の発生及び上端側の伸びによる上端側と下端側との外径の差異の発生を容易に抑制することができる。
以下、本発明の実施例と比較例を示す。それぞれについて、ハロゲン系ガスとして塩素ガス、不活性ガスとしてヘリウムガスを使用し、コアロッド１１０の長さをＬ、Ｐ点がＱ点に到達する前の炉心管２４中の塩素濃度をＣ０として実施結果を得た。図８は実施結果をまとめたものである。
＜実施例１＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．０８ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．４８Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１５３ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．０８ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．４８Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１５３ｍｍであった。
＜実施例２＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．１７ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．４３Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１５６ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．１７ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．４３Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１５６ｍｍであった。
＜実施例３＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．２０ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．３７Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２９ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６１ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．２０ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．３７Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２９ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６１ｍｍであった。
＜実施例４＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．２６ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．２６Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．３０ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６３ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．２６ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．２６Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１は形成されず、当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．３０ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６３ｍｍであった。
＜比較例１＞
塩素ガスの体積流量を減少させずに焼結を完了させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１４５ｍｍであった。
塩素ガスの体積流量を減少させずに焼結を完了させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１４５ｍｍであった。
＜比較例２＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．０３ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．８７Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１４７ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．０３ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．８７Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．２８ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１４７ｍｍであった。
＜比較例３＞
Ｏ点からの距離Ｈを０．３９ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．１５Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．３４ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６７ｍｍであった。
Ｏ点からの距離Ｈを０．３９ＬとしてＰ点を決定し、Ｐ点がＱ点を通過した直後に塩素ガスの体積流量を０へと減少させて光ファイバ用ガラス母材２００を得た。Ｏ点がＱ点を通過した直後の炉心管２４中の塩素濃度は０．１５Ｃ０であった。Ｏ点近傍には不透明なガラス部位２０１が形成された。当該部位を紡糸して得られた光ファイバの波長１３８３ｎｍにおける伝送損失は０．３４ｄＢ／ｋｍであった。また、この部位の外径は１６７ｍｍであった。
以上の各実施結果から、次のことが確認された。
Ｏ点からの距離Ｈが０．０５Ｌより短くなると、Ｏ点近傍のガラス中に含まれる塩素量が低下せず、不透明なガラス部位が形成される。また、当該部位は伸びやすく、外径も細くなる。
また、Ｏ点からの距離Ｈが０．３０Ｌより長くなると、Ｏ点近傍のガラス中に含まれる塩素量が低下して透明なガラスが形成され、かつ外径も伸びにくくなる。しかし、塩素濃度の低下の程度が大きいことで、Ｏ点近傍を十分に脱水することができなくなるため、波長１３８３ｎｍの伝送損失が０．３１ｄＢ／ｋｍより高くなってしまう。
一方、Ｏ点からの距離Ｈを、０．０５×Ｌ≦Ｈ≦０．３０Ｌを満たすように決定し、Ｃ１を０．２５×Ｃ０≦Ｃ１≦０．５×Ｃ０を満たす条件で光ファイバ用ガラス母材２００を製造すると、Ｏ点近傍の部位を紡糸して得られる光ファイバは、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が０．３１ｄＢ／ｋｍ以下となり、製品として必要とされる特性を得ることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。すなわち、本発明において表現されている技術的思想の範囲内で適宜変更が可能であり、その様な変更や改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含む。
１１ 回転チャック
１２ バーナー
１３ バーナー台
１４ 火炎
２０ 焼結装置
２１ シャフト
２２ キャリッジ機構
２３ 接続部材
２４ 炉心管
２５ 気体導入ポート
２６ 気体排出ポート
３０ 加熱炉
３１ ヒータ
３２ 断熱材
３３ チャンバー
１００ 光ファイバ用多孔質母材
１１０ コアロッド
１２０ ハンドル
１３０ ターゲット棒
２００ 光ファイバ用ガラス母材
２０１ 不透明なガラス部位
Ｈ 距離
Ｌ 長さ
１２ バーナー
１３ バーナー台
１４ 火炎
２０ 焼結装置
２１ シャフト
２２ キャリッジ機構
２３ 接続部材
２４ 炉心管
２５ 気体導入ポート
２６ 気体排出ポート
３０ 加熱炉
３１ ヒータ
３２ 断熱材
３３ チャンバー
１００ 光ファイバ用多孔質母材
１１０ コアロッド
１２０ ハンドル
１３０ ターゲット棒
２００ 光ファイバ用ガラス母材
２０１ 不透明なガラス部位
Ｈ 距離
Ｌ 長さ
Claims (7)
- コアロッドの外周に多孔質ガラス層が形成された光ファイバ用多孔質母材を準備する光ファイバ用多孔質母材準備ステップと、
前記光ファイバ用多孔質母材を焼結装置の炉心管内に垂下する焼結準備ステップと、
ハロゲン系ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記炉心管内に常時流入させ、ヒータを前記コアロッドの一端の側から他端の側に相対的に移動させながら前記光ファイバ用多孔質母材を加熱することで透明ガラス化して光ファイバ用ガラス母材を得る焼結ステップと、
を実行し、
前記焼結ステップにおいて、前記ヒータを前記光ファイバ用多孔質母材に対して相対的に移動させる過程で、前記混合ガス中の前記ハロゲン系ガスの濃度を低下させる光ファイバ用ガラス母材の製造方法。 - 前記焼結ステップの実行開始時の前記ハロゲン系ガスの濃度をＣ０、前記コアロッドの前記他端が前記ヒータの鉛直方向の中点を通過する時点での前記ハロゲン系ガスの濃度をＣ１としたとき、０．２５×Ｃ０≦Ｃ１≦０．５×Ｃ０である請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記コアロッドの長さをＬ、前記ハロゲン系ガスの濃度の低下を開始する、前記コアロッドの前記他端からの距離をＨとしたとき、０．０５×Ｌ≦Ｈ≦０．３０Ｌである請求項２に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記光ファイバ用多孔質母材の垂下時において、前記コアロッドの前記一端が前記コアロッドの下端であり、前記他端が前記コアロッドの上端である請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記ヒータによる加熱温度が１４００～１６５０℃である請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記ハロゲン系ガスが塩素又は四塩化ケイ素である請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記不活性ガスがヘリウム、窒素又はアルゴンである請求項１に記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
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