JP3274821B2 - 光ファイバプリフォームの溶断方法及びその溶断装置 - Google Patents

光ファイバプリフォームの溶断方法及びその溶断装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に大型光ファイ
バ母材を電気炉で鉛直方向に加熱延伸し引き続き溶断す
ることにより両端がテーパ状のロッドを連続的に製造す
る際、溶断工程加熱時に発生するシリカクラウドの付着
を防止する光ファイバプリフォームの溶断方法及びその
溶断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバプリフォームは、通常、線引
機にあわせて所定の径に延伸され、曲がり等がある場合
には曲がりを修正し、ダミーガラス棒を溶着し、線引機
でファイバ状に線引されている。この石英系ガラスから
なる光ファイバは表面に傷が付くと非常に脆くなってし
まう。そのため、光ファイバプリフォームが線引される
際、光ファイバ表面に傷がつき、強度を低下させてしま
う。この傷の発生を抑制する目的で従来から所定の径に
仕上がった後に光ファイバプリフォーム表面を弱い火炎
を用いて表面に付着した異物を取り去るファイヤーポリ
ッシュが行われている。
【0003】プリフォームの表面温度が約2,000 ℃にも
達すると石英ガラスの1部はSiO となって昇華し、 雰囲
気に存在する水分により再びガラス微粒子となってプリ
フォーム表面に再付着することが知られており、石英ガ
ラスを火炎で溶断すると、強く熱せられた部分のすぐ外
側にシリカクラウドと呼ばれる曇りが発生してしまう。
この曇りは線引きの際、ファイバ表面に傷を付けてしま
う恐れがあるため、線引する前に除去する必要がある。
この曇りは比較的弱い火炎でゆっくり熱すると除去でき
るが、この場合のガス量やバーナーの移動速度によって
はプリフォームの加熱が不十分となり、強い歪みが残っ
てしまい、わずかな衝撃でクラックが発生する恐れがあ
る。逆に必要以上に加熱すると残留する歪は小さくなる
が、再び帯状の曇りを発生させてしまう。
【0004】そのため従来ファイヤーポリッシュの条件
出しとして、残留する歪を歪計等で測定し、残留する歪
が問題ないレベルになるガス条件、バーナー移動速度条
件、さらに外観検査を行い曇り発生のないガス条件、バ
ーナー移動速度条件を試行錯誤して見付け出していた。
この条件はプリフォームの径や個々のバーナーによって
も異なるため、条件出しの作業は莫大な労力を必要とし
ていた。さらに条件出しの結果をみると曇りが発生しな
いようにするために比較的弱い火炎でプリフォーム表面
温度を上げないようにし、さらに残留する歪を小さくす
るためにプリフォームの内部まで十分に熱を伝えるよう
にバーナーの移動速度を遅くしなければならないため、
この工程だけでかなりの時間を要していた。すなわち、
従来のプリフォームの溶断では表面にシリカクラウドが
付着してしまうため最終段階で再度ファイヤーポリッシ
ュを行う必要があり、さらにそのファイヤーポリッシュ
の条件を見い出す作業には莫大な時間を要していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題に鑑み、本
発明の課題は、大型光ファイバ母材を電気炉で鉛直方向
に加熱延伸し、引き続き溶断することにより、両端がテ
ーパ状のロッドを連続的に製造する際、溶断工程の加熱
時に発生するシリカクラウドの付着を防止する光ファイ
バプリフォームの溶断方法及びその溶断装置を提供する
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、大型光ファイ
バ母材を電気炉で鉛直方向に加熱延伸して得られるプリ
フォームを引き続き溶断することにより、両端がテーパ
状のロッドを連続的に製造する際に、溶断用バーナーの
上下方向からプリフォームに酸素ガスを吹付けることを
特徴とする光ファイバプリフォームの溶断方法を要旨と
するものであり、また、回転チャック、送り機構、電気
炉及び延伸チャックを備えた延伸機構部と、それに引続
いて設けられた溶断用バーナー及び溶断チャックを備え
た溶断機構部よりなる溶断装置において、前記溶断用バ
ーナーの上下にシリカクラウド付着防止用ノズルを、プ
リフォームの長さ方向に対する吹付け角度θが、20°≦
θ≦60°の範囲になるように設置することを特徴とする
光ファイバプリフォームの溶断装置を要旨とするもので
ある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に基づいて詳細
に説明する。図1は、本発明の光ファイバプリフォーム
の溶断装置の縦断面図の一例であり、延伸機構部と溶断
機構部よりなり、延伸機構部は、回転チャック1、送り
機構2、電気炉3、延伸チャック4よりなり、溶断機構
部は、溶断用バーナー5、溶断チャック6、シリカクラ
ウド付着防止用ノズル7よりなる。まず、インゴット8
を回転チャック1に取り付け、送り機構2により送り速
度V1で電気炉3に送り、加熱軟化して延伸チャック4に
より、引き取り速度V2で延伸し、延伸プリフォーム9を
V2で移動する溶断用バーナー5とシリカクラウド付着防
止用ノズル7より酸素ガスを吹き付けながら、溶断チャ
ック6により溶断速度V3で延伸プリフォームを所定の長
さに溶断して、製品ロッドを得る。ただしここで、V1
V2、V3は、V2>V1、V3>V2である。
【0008】図2は、図1の溶断装置の溶断機構部の詳
細図で、延伸プリフォーム9を所定の長さに溶断して製
品ロッドとする工程を示したもので、延伸プリフォーム
9に溶断用バーナー5が2本対向して配置され、またシ
リカクラウド付着防止用ノズル7が4本延伸プリフォー
ムの長さ方向に対して角度θで配置されている。この角
度θは20°≦θ≦60°とすることが必要である。吹付け
角度θが20゜未満では、装置的に回転しているプリフォ
ームに接触する恐れがあり、60゜を超えると、シリカク
ラウド付着防止において同等の効果を得るためには多量
の吹きつけガスが必要である。
【0009】このガラスの昇華は還元雰囲気で急激に進
むことが知られており、加熱雰囲気を酸化性ガスとする
とSiO の昇華を抑制する効果がある。酸化性ガスとして
は、酸素、空気あるいは酸素過剰酸水素火炎が良い。ガ
スの吹付け量は、溶断用バーナーの加熱火炎ガス流量の
1/5 〜1/2 がよく、少ないとシリカクラウド付着防止が
不十分となり、多いと加熱火炎を乱してしまい、加熱が
不十分となる。また前記ノズルに小型バーナーを用いて
もよい。
【0010】本発明は、大型インゴット8を電気炉3で
鉛直方向に加熱延伸し引き続き溶断することにより、両
端がテーパ状の製品ロッドを連続的に製造する方法にお
いて、溶断用バーナー5の上下方向から酸化性ガスを吹
付けることでシリカクラウドの付着を防止する。プリフ
ォームの表面温度が約2,000 ℃にも達すると石英ガラス
の一部はSiO となって昇華し、雰囲気に存在する水分に
よって再びガラス微粒子となってプリフォーム表面に再
付着してしまうが、本発明は、そのとき火炎の上下方向
により酸化性ガスを吹付けることで昇華したSiO を吹き
飛ばし、ガラス微粒子のプリフォーム表面への再付着を
防止する。
【0011】
【実施例】
(実施例1)図1に示す装置において、外径150 mmφの
インゴットを回転チャックに取り付け、送り速度V1 20m
m /分、引き取り速度V2 125 mm /分、溶断チャック引
き取り速度V3 150 mm /分で外径60mmφのプリフォーム
に延伸した。この際溶断機構部では溶断用バーナーを18
0 °に対向させて2本設置し、シリカクラウド付着防止
用の小型ガスバーナーノズルを上下に2本づつ180 °対
向させて吹付け角度30°で4本設置した。溶断用バーナ
ーのガス流量はH2:400 l/分、O2:230 l/分とし、
シリカクラウド付着防止用の吹付け酸素ガス流量はO2
150 l/分とした。得られた長さ約1,000mm の外径60mm
φのプリフォームにはシリカクラウドの付着が見られな
かったので、仕上げ加工のファイヤーポリッシュを行う
必要がなく、工程時間が大幅に短縮できた。また残留歪
みがわずかに見られたが問題ないレベルであった。
【0012】(実施例2)実施例1と同じ延伸条件で行
い、溶断用バーナーのガス流量をH2:400 l/分、O2
230 l/分とし、シリカクラウド付着防止用の吹付けエ
アー流量をエアー:150 l/分として、実施例1と同様
に小型ガスバーナーノズル用い、吹付け角度30°で吹付
けた。その結果、得られた外径60mmφのプリフォームは
全くシリカクラウドの付着が見られず、実施例1の場合
と同様の効果が得られた。
【0013】(実施例3)実施例1と同じ延伸条件で行
い、溶断用バーナーのガス流量をH2:400 l/分、O2
230 l/分とし、シリカクラウド付着防止用の吹付け火
炎ガス流量をH2:100 l/分、O2:60l/分の酸素過剰
状態の酸水素火炎として、実施例1と同様に小型ガスバ
ーナーノズルを用いて、吹付け角度30°で吹付けた。そ
の結果、得られた外径60mmφのプリフォームは全くシリ
カクラウドの付着が見られず、実施例1の場合と同様の
効果が得られた。さらに残留する歪みは全く見られなか
った。
【0014】
【発明の効果】本発明によると、従来行っていたプリフ
ォーム表面に付着したシリカクラウドの除去を目的とし
た仕上げ加工のファイヤーポリッシュを行う必要がなく
なるため、工程時間の大幅な短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光ファイバプリフォームの溶断装置の
縦断面図である。
【図2】本発明の光ファイバプリフォームの溶断装置の
溶断機構部の詳細を示した図である。
【符号の説明】
1…回転チャック 2…送り機構 3…電気炉 4…延伸チャック 5…溶断用バーナー 6…溶断チャック 7…シリカクラウド付着防止用ノズル 8…インゴット 9…延伸プリフォーム V1…送り速度 V2…引き取り速度 V3…溶断チャック引き取り速度
───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平1−179103(JP,A) 特開 平3−46602(JP,A) 特開 平7−330363(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 37/16 C03B 37/012

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大型光ファイバ母材を電気炉で鉛直方向
    に加熱延伸して得られるプリフォームを引き続き溶断す
    ることにより、両端がテーパ状のロッドを連続的に製造
    する際に、溶断用バーナーの上下方向からプリフォーム
    に酸素ガスを吹付けることを特徴とする光ファイバプリ
    フォームの溶断方法。
  2. 【請求項2】 酸素ガスの吹付け角度θがプリフォーム
    の長さ方向に対して20°≦θ≦60°の範囲である請求項
    1に記載の光ファイバプリフォームの溶断方法。
  3. 【請求項3】 酸素ガスの代わりにエアーを用いる請求
    項1または2に記載の光ファイバプリフォームの溶断方
    法。
  4. 【請求項4】 酸素ガスの代わりに酸素過剰状態の酸水
    素火炎を用いる請求項1または2に記載の光ファイバプ
    リフォームの溶断方法。
  5. 【請求項5】 酸素ガスまたはエアーの吹付けをバーナ
    ーのノズルを用いて行う請求項1乃至3のいずれかに記
    載の光ファイバプリフォームの溶断方法。
  6. 【請求項6】 回転チャック、送り機構、電気炉及び延
    伸チャックを備えた延伸機構部と、それに引続いて設け
    られた溶断用バーナー及び溶断チャックを備えた溶断機
    構部よりなる溶断装置において、前記溶断用バーナーの
    上下にシリカクラウド付着防止用ノズルを、プリフォー
    ムの長さ方向に対する吹付け角度θが、20°≦θ≦60°
    の範囲になるように設置することを特徴とする光ファイ
    バプリフォームの溶断装置。
  7. 【請求項7】 シリカクラウド付着防止用ノズルに小型
    バーナーを用いる請求項6に記載の光ファイバプリフォ
    ームの溶断装置。
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EP19980305070 EP0887318B1 (en) 1997-06-27 1998-06-26 Method and apparatus for separating an optical fiber preform by fusion
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