JP3169358B2 - 光ファイバ母材の加熱加工方法 - Google Patents
光ファイバ母材の加熱加工方法Info
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの原材
料である母材を、完成する光ファイバのカットオフ波長
が変動しないように、加熱加工する方法に関するもので
ある。
料である母材を、完成する光ファイバのカットオフ波長
が変動しないように、加熱加工する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】石英ガラス系の光ファイバ母材は、通
常、気相成長などによって得られたガラス微粒子のスー
ト棒を加熱溶融して透明化することにより得られるが、
光ファイバの線引き工程に至るまでに数回の加熱処理工
程、例えば表面の火炎研磨、細径化のための溶融延伸な
どを経ている。火炎研磨や溶融延伸などの加熱処理は、
母材の両端部を保持し、母材の一部をバーナ、電気抵抗
炉、高周波電気炉などにより加熱軟化させ、あるいは軟
化部に引っ張り力を作用させることで延伸、溶断などの
加工を行うもので、石英ガラスを軟化させるため１６０
０℃以上の高温にする必要がある。
常、気相成長などによって得られたガラス微粒子のスー
ト棒を加熱溶融して透明化することにより得られるが、
光ファイバの線引き工程に至るまでに数回の加熱処理工
程、例えば表面の火炎研磨、細径化のための溶融延伸な
どを経ている。火炎研磨や溶融延伸などの加熱処理は、
母材の両端部を保持し、母材の一部をバーナ、電気抵抗
炉、高周波電気炉などにより加熱軟化させ、あるいは軟
化部に引っ張り力を作用させることで延伸、溶断などの
加工を行うもので、石英ガラスを軟化させるため１６０
０℃以上の高温にする必要がある。
【０００３】一方、完成した光ファイバの伝送光のカッ
トオフ波長はコア径、クラッド厚、コアおよびクラッド
の屈折率によって決まるが、基本的には光ファイバ母材
を相似的に縮少したものが光ファイバであるから、光フ
ァイバ母材のコア径、クラッド厚、コアおよびクラッド
の屈折率によって決まる。すなわち、所望の光ファイバ
のカットオフ波長は、光ファイバ母材のコア径、クラッ
ド厚、コアおよびクラッドの屈折率から予測され、光フ
ァイバ母材の製造段階でそれら値を設定していた。
トオフ波長はコア径、クラッド厚、コアおよびクラッド
の屈折率によって決まるが、基本的には光ファイバ母材
を相似的に縮少したものが光ファイバであるから、光フ
ァイバ母材のコア径、クラッド厚、コアおよびクラッド
の屈折率によって決まる。すなわち、所望の光ファイバ
のカットオフ波長は、光ファイバ母材のコア径、クラッ
ド厚、コアおよびクラッドの屈折率から予測され、光フ
ァイバ母材の製造段階でそれら値を設定していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが実際に光ファ
イバ母材段階でコア径、クラッド厚、コアおよびクラッ
ドの屈折率を正しく設計しても、完成した光ファイバの
カットオフ波長を実測すると設計値よりも変動し、所定
のカットオフ波長を得られないことが屡々ある。発明者
はその原因について究明した結果、光ファイバ母材から
光ファイバの線引き工程に至るまでに実行される数回の
加熱処理工程に問題があり、カットオフ波長の変動が生
じることを見いだした。軟化温度程度まで加熱する前後
における光ファイバ母材の状態について精査したとこ
ろ、このような重量減、成分変化は１６００℃以上にも
なる加熱処理により、SiO２→SiO＋１/２O２ という解離
反応に起因しているものと考えられる。この解離反応
は、加熱手段からの熱が直接あたるクラッドの周辺部で
多くなるため、最終的に光ファイバのカットオフ波長が
変動してしまう。
イバ母材段階でコア径、クラッド厚、コアおよびクラッ
ドの屈折率を正しく設計しても、完成した光ファイバの
カットオフ波長を実測すると設計値よりも変動し、所定
のカットオフ波長を得られないことが屡々ある。発明者
はその原因について究明した結果、光ファイバ母材から
光ファイバの線引き工程に至るまでに実行される数回の
加熱処理工程に問題があり、カットオフ波長の変動が生
じることを見いだした。軟化温度程度まで加熱する前後
における光ファイバ母材の状態について精査したとこ
ろ、このような重量減、成分変化は１６００℃以上にも
なる加熱処理により、SiO２→SiO＋１/２O２ という解離
反応に起因しているものと考えられる。この解離反応
は、加熱手段からの熱が直接あたるクラッドの周辺部で
多くなるため、最終的に光ファイバのカットオフ波長が
変動してしまう。
【０００５】重量減少を全く無視してカットオフ波長の
設計を行うと、例えば設計値λｃ＝１２５０nmだとし
て、重量が加工前に対し１％減少すると６.３nm、３％
減少すると１２.６nm、５％減少すると３１.７nmだけ各
々カットオフ波長が設計値より低くなってしまい、設計
値どおりに仕上がらない。
設計を行うと、例えば設計値λｃ＝１２５０nmだとし
て、重量が加工前に対し１％減少すると６.３nm、３％
減少すると１２.６nm、５％減少すると３１.７nmだけ各
々カットオフ波長が設計値より低くなってしまい、設計
値どおりに仕上がらない。
【０００６】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、光ファイバの原材料である母材の
加熱加工方法を改良して、完成する光ファイバのカット
オフ波長を安定なものにすることを目的としている。
めになされたもので、光ファイバの原材料である母材の
加熱加工方法を改良して、完成する光ファイバのカット
オフ波長を安定なものにすることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】課題を解決するための本
発明の光ファイバ母材の加熱加工方法は、石英ガラス系
の光ファイバ母材を加熱手段から加熱しながら加工する
際に、加熱前と加熱後の重量減少を抑制するように加熱
手段の加熱条件を制御することを特徴とする。
発明の光ファイバ母材の加熱加工方法は、石英ガラス系
の光ファイバ母材を加熱手段から加熱しながら加工する
際に、加熱前と加熱後の重量減少を抑制するように加熱
手段の加熱条件を制御することを特徴とする。
【０００８】この加熱条件は、石英ガラス系の光ファイ
バ母材の表面温度が２０００〜２２５０℃になるように
加熱手段を制御することが好ましい。
バ母材の表面温度が２０００〜２２５０℃になるように
加熱手段を制御することが好ましい。
【０００９】表面温度が前記の範囲内または範囲外であ
る場合でも、加熱手段が酸水素炎バーナーであって、酸
水素炎バーナーから供給する酸素および水素の線速を光
ファイバ母材の外径に合わせて調整することで、加熱条
件の制御ができ、適切に加熱前と加熱後の重量減少を抑
制できる。
る場合でも、加熱手段が酸水素炎バーナーであって、酸
水素炎バーナーから供給する酸素および水素の線速を光
ファイバ母材の外径に合わせて調整することで、加熱条
件の制御ができ、適切に加熱前と加熱後の重量減少を抑
制できる。
【００１０】重量減少は、３％以内に抑制されているこ
とがカットオフ波長の安定性の見地から好ましい。
とがカットオフ波長の安定性の見地から好ましい。
【００１１】加熱しながらなされる加工の一例は、光フ
ァイバ母材表面の火炎研磨である。同じく加熱しながら
なされる加工の別な例は、光ファイバ母材の溶融延伸で
ある。
ァイバ母材表面の火炎研磨である。同じく加熱しながら
なされる加工の別な例は、光ファイバ母材の溶融延伸で
ある。
【００１２】石英ガラス系の光ファイバ母材を加熱加工
する際に、加熱手段の加熱条件を制御することによって
光ファイバ母材の加熱前と加熱後の重量減少を抑制で
き、その結果、カットオフ波長が安定する。
する際に、加熱手段の加熱条件を制御することによって
光ファイバ母材の加熱前と加熱後の重量減少を抑制で
き、その結果、カットオフ波長が安定する。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を詳細に説明する。本発明の光ファイバ母材の加熱加
工方法を実施するのに、加熱手段としてバーナ、電気抵
抗炉、高周波電気炉等があるなかで、酸水素炎バーナが
適している。
態を詳細に説明する。本発明の光ファイバ母材の加熱加
工方法を実施するのに、加熱手段としてバーナ、電気抵
抗炉、高周波電気炉等があるなかで、酸水素炎バーナが
適している。
【００１４】光ファイバ母材の重量減少に影響を与える
重要な因子は、光ファイバ母材の表面温度とともに、供
給する酸素および水素の線速である。加工すべき光ファ
イバ母材の径が５０ｍｍ程度で、表面温度を１６００℃
にする場合、供給酸素量は多いときで１００l/min以上
となり、細いノズルから噴出される酸素の線速は数十m/
secにも及ぶ。この気流により、重量減少はより促進さ
れる。同じ温度に加熱した場合でも、酸水素炎バーナで
加熱した場合は電気抵抗炉で加熱した場合に較べその重
量減少は数倍〜数十倍にも及ぶ。それ故、酸水素炎バー
ナが使用される場合が、加熱手段の加熱条件を制御する
効果が最も顕著に現れる。バーナ加熱による火炎研磨等
の表面処理を行う際も同様である。
重要な因子は、光ファイバ母材の表面温度とともに、供
給する酸素および水素の線速である。加工すべき光ファ
イバ母材の径が５０ｍｍ程度で、表面温度を１６００℃
にする場合、供給酸素量は多いときで１００l/min以上
となり、細いノズルから噴出される酸素の線速は数十m/
secにも及ぶ。この気流により、重量減少はより促進さ
れる。同じ温度に加熱した場合でも、酸水素炎バーナで
加熱した場合は電気抵抗炉で加熱した場合に較べその重
量減少は数倍〜数十倍にも及ぶ。それ故、酸水素炎バー
ナが使用される場合が、加熱手段の加熱条件を制御する
効果が最も顕著に現れる。バーナ加熱による火炎研磨等
の表面処理を行う際も同様である。
【００１５】完成した光ファイバのカットオフ波長を３
％以下に抑えるのは、前述したように光ファイバ母材の
カットオフ波長の設計値が１２５０nmの場合、重量減少
が３％あると１８.９nmのカットオフ波長のずれが生じ
てしまう。この値は設計値の約１.５％であり、３％以
内に重量減少を抑えるということはカットオフ波長の設
計値との誤差が２％以内に精度よく抑えられるというこ
とである。特に重量減少が３％を超えてからはそのバラ
ツキが大きくなるため、この３％以内に抑えることが重
要となる。
％以下に抑えるのは、前述したように光ファイバ母材の
カットオフ波長の設計値が１２５０nmの場合、重量減少
が３％あると１８.９nmのカットオフ波長のずれが生じ
てしまう。この値は設計値の約１.５％であり、３％以
内に重量減少を抑えるということはカットオフ波長の設
計値との誤差が２％以内に精度よく抑えられるというこ
とである。特に重量減少が３％を超えてからはそのバラ
ツキが大きくなるため、この３％以内に抑えることが重
要となる。
【００１６】以下、本発明を適用する実施例の加熱加工
方法と本発明を適用外の比較的の加熱加工方法を説明す
るが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。
方法と本発明を適用外の比較的の加熱加工方法を説明す
るが、本発明は下記の実施例に限定されるものではな
い。
【００１７】実施例１〜３ これらの実施例では、ガラス旋盤を使用して酸水素炎バ
ーナによる石英ガラスの光ファイバ母材の加熱延伸を実
施した。加熱延伸前後の光ファイバ母材の重量減少を
１.５〜２.５％と低く抑るように、酸水素炎バーナに供
給する水素および酸素の供給量を調整しながら加熱しつ
つ延伸を行った。このときの光ファイバ母材の表面温度
は２１００〜２１８０℃であった。この光ファイバ母材
を光ファイバに線引きしてカットオフ波長を実測したと
ころ、設計値からのズレが最大でも１.３％と非常に小
さく抑えることができた。
ーナによる石英ガラスの光ファイバ母材の加熱延伸を実
施した。加熱延伸前後の光ファイバ母材の重量減少を
１.５〜２.５％と低く抑るように、酸水素炎バーナに供
給する水素および酸素の供給量を調整しながら加熱しつ
つ延伸を行った。このときの光ファイバ母材の表面温度
は２１００〜２１８０℃であった。この光ファイバ母材
を光ファイバに線引きしてカットオフ波長を実測したと
ころ、設計値からのズレが最大でも１.３％と非常に小
さく抑えることができた。
【００１８】比較例１〜３ これらの比較例では、同じく加熱延伸を実施した。加熱
加工前後の光ファイバ母材の重量減少を３.５〜４.１％
となるように酸水素炎バーナに供給する水素および酸素
の供給量を調整しながら加熱しつつ延伸を行った。この
ときの光ファイバ母材の表面温度は２３００〜２３８０
℃であった。この比較例で得られた光ファイバ母材を線
引きした光ファイバは、カットオフ波長の変動が最小で
もも２.１％という大きな値になってしまった。
加工前後の光ファイバ母材の重量減少を３.５〜４.１％
となるように酸水素炎バーナに供給する水素および酸素
の供給量を調整しながら加熱しつつ延伸を行った。この
ときの光ファイバ母材の表面温度は２３００〜２３８０
℃であった。この比較例で得られた光ファイバ母材を線
引きした光ファイバは、カットオフ波長の変動が最小で
もも２.１％という大きな値になってしまった。
【００１９】表１には、実施例１〜３、比較例１〜３に
おける延伸前後の光ファイバ母材の外径とともに、酸水
素炎バーナに供給する水素および酸素の供給量(L/Mi
n.)、延伸前後の重量減少率（％）、カットオフ波長λ
ｃの設計値との変動（％）を示してある。
おける延伸前後の光ファイバ母材の外径とともに、酸水
素炎バーナに供給する水素および酸素の供給量(L/Mi
n.)、延伸前後の重量減少率（％）、カットオフ波長λ
ｃの設計値との変動（％）を示してある。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例４〜６ これらの実施例では、ガラス旋盤を使用して酸水素炎バ
ーナによる石英ガラスの光ファイバ母材の火炎研磨を実
施した。火炎研磨前後の光ファイバ母材の重量減少を
０.５〜０.８％と低く抑るように、酸水素炎バーナに供
給する水素および酸素の供給量を調整しながら加熱し
た。このときの光ファイバ母材の表面温度は２０２０〜
２０７０℃であった。この光ファイバ母材を光ファイバ
に線引きしてカットオフ波長を実測したところ、設計値
からの変動が最大でも０，５％と非常に小さく抑えるこ
とができ、略設計どおりの光ファイバが完成した。
ーナによる石英ガラスの光ファイバ母材の火炎研磨を実
施した。火炎研磨前後の光ファイバ母材の重量減少を
０.５〜０.８％と低く抑るように、酸水素炎バーナに供
給する水素および酸素の供給量を調整しながら加熱し
た。このときの光ファイバ母材の表面温度は２０２０〜
２０７０℃であった。この光ファイバ母材を光ファイバ
に線引きしてカットオフ波長を実測したところ、設計値
からの変動が最大でも０，５％と非常に小さく抑えるこ
とができ、略設計どおりの光ファイバが完成した。
【００２２】比較例４〜６ これらの比較例では、同じく火炎研磨を実施した。火炎
研磨前後の光ファイバ母材の重量減少を４.０〜５.６％
となるように酸水素炎バーナに供給する水素および酸素
の供給量を調整しながら加熱した。このときの光ファイ
バ母材の表面温度は２２７０〜２３００℃であった。こ
の加熱加工方法で得られた光ファイバ母材を線引きした
光ファイバは、カットオフ波長の変動が最小でも２.５
％という大きな値になってしまった。
研磨前後の光ファイバ母材の重量減少を４.０〜５.６％
となるように酸水素炎バーナに供給する水素および酸素
の供給量を調整しながら加熱した。このときの光ファイ
バ母材の表面温度は２２７０〜２３００℃であった。こ
の加熱加工方法で得られた光ファイバ母材を線引きした
光ファイバは、カットオフ波長の変動が最小でも２.５
％という大きな値になってしまった。
【００２３】表２には、実施例４〜６、比較例４〜６で
火炎研磨を実施した光ファイバ母材の研磨前外径ととも
に、酸水素炎バーナに供給する水素および酸素の供給量
（L/Min）、延伸前後の重量減少率、カットオフ波長λ
ｃの設計値との変動（％）を示してある。
火炎研磨を実施した光ファイバ母材の研磨前外径ととも
に、酸水素炎バーナに供給する水素および酸素の供給量
（L/Min）、延伸前後の重量減少率、カットオフ波長λ
ｃの設計値との変動（％）を示してある。
【００２４】
【表２】
【００２５】尚、本発明の光ファイバ母材の加熱加工方
法は、上記実施例に示したとおりの加熱手段として酸水
素炎バーナを使用する場合に限らず、他の種類のバー
ナ、電気抵抗炉、高周波電気炉などを加熱手段として使
用する場合の加熱加工方法でも有効である。
法は、上記実施例に示したとおりの加熱手段として酸水
素炎バーナを使用する場合に限らず、他の種類のバー
ナ、電気抵抗炉、高周波電気炉などを加熱手段として使
用する場合の加熱加工方法でも有効である。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明を適
用した方法で加熱加工した母材から線引きした光ファイ
バは、カットオフ波長が安定したものとなっている。し
たがって本発明の加熱加工方法は、光ファイバのカット
オフ波長を設計どおりのものに仕上げるためにきわめて
有効な方法である。
用した方法で加熱加工した母材から線引きした光ファイ
バは、カットオフ波長が安定したものとなっている。し
たがって本発明の加熱加工方法は、光ファイバのカット
オフ波長を設計どおりのものに仕上げるためにきわめて
有効な方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 忠克 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 平沢 秀夫 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越 化学工業株式会社精密機能材料研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−217442（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−106230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 37/00 - 37/16 C03B 8/04 C03B 20/00
Claims (6)
- 【請求項１】 加熱手段により石英ガラス系の光ファ
イバ母材を軟化温度近辺に加熱しながら加工する際に、
加熱前と加熱後の重量減少を抑制するように加熱手段の
加熱条件を制御することを特徴とする光ファイバ母材の
加熱加工方法。 - 【請求項２】 該石英ガラス系の光ファイバ母材の表
面温度が２０００〜２２５０℃になるように該加熱手段
を制御することを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
バ母材の加熱加工方法。 - 【請求項３】 該加熱手段が酸水素炎バーナーであっ
て、酸水素炎バーナーから供給する酸素および水素の線
速を光ファイバ母材の外径に合わせて調整することによ
り前記加熱条件を制御することを特徴とする請求項１に
記載の光ファイバ母材の加熱加工方法。 - 【請求項４】 該重量減少が３％以内に抑制されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の
加熱加工方法。 - 【請求項５】 前記加熱加工が光ファイバ母材表面の
火炎研磨であることを特徴とする請求項１に記載の光フ
ァイバ母材の加熱加工方法。 - 【請求項６】 前記加熱加工が光ファイバ母材の溶融
延伸であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイ
バ母材の加熱加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6683899A JP3169358B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 光ファイバ母材の加熱加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6683899A JP3169358B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 光ファイバ母材の加熱加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000264659A JP2000264659A (ja) | 2000-09-26 |
| JP3169358B2 true JP3169358B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=13327401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6683899A Expired - Fee Related JP3169358B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 光ファイバ母材の加熱加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3169358B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101558126B1 (ko) | 2015-01-16 | 2015-10-06 | 이승철 | 장신구 고정용 기구 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4628613B2 (ja) * | 2001-09-11 | 2011-02-09 | 株式会社フジクラ | 光ファイバプリフォームの火炎研磨方法 |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP6683899A patent/JP3169358B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101558126B1 (ko) | 2015-01-16 | 2015-10-06 | 이승철 | 장신구 고정용 기구 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000264659A (ja) | 2000-09-26 |
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