JP3525922B2

JP3525922B2 - 光ファイバプリフォームの製造方法

Info

Publication number: JP3525922B2
Application number: JP2001329395A
Authority: JP
Inventors: 敏弘大石; 裕一大賀; 佳生横山; 元宣中村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-10-30
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: JP2002293565A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はOVD法による光ファ
イバプリフォームの製造方法、特に堆積速度を小さくし
ないで、長手方向の外径変動がより小さく、かつ全体と
して目標の量のガラスが堆積した光ファイバプリフォー
ムを得る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】OVD法による光ファイバプリフォームの
製造方法において、大型の光ファイバプリフォームを高
速で製造するため、複数のガラス微粒子合成用バーナを
一定間隔で配置してバーナ列とし、出発ロッドとバーナ
列とを出発ロッドの軸とバーナ列とが平行になるように
対向させて、一方または両者を前記軸方向に動かす（ト
ラバースする）ことにより、両者を相対的に往復運動さ
せながら出発ロッド上にガラス微粒子を堆積させ、ガラ
ス微粒子堆積体とし、次いでこれを透明ガラス化して光
ファイバプリフォームとする方法が、特開平３−２２８
８４５号公報に開示されている。

【０００３】この方法では、ガラス微粒子堆積体の長手
方向の外径変動を小さくするために、往復運動の方法に
工夫がなされている。出発ロッドとバーナ列とを相対的
に往復運動させるたびに、往復運動の折り返し点を移動
させ、折り返し点を所定の位置まで移動させた後は逆方
向へ移動させて最初の開始位置に戻す。このようにし
て、堆積時間が長くなってしまう往復運動の折り返し点
を堆積体全体に分散させガラス微粒子の堆積量を長手方
向に等しくし、外径変動を低減する。なお、本明細書で
は、往復運動の開始位置が最初の位置に戻るまでの往復
運動の回数を「平均化ターン数」と呼ぶ。

【０００４】この方法では、折り返し点がガラス微粒子
堆積体の全長にわたり均一に分布するように、ガラス微
粒子堆積のスケジュールを決めることが重要である。ガ
ラス微粒子の付着量を重量検出装置などで連続的に計測
し、計測値が目標重量近くになったら、平均化ターン数
の整数倍でガラス微粒子の堆積が終了し、かつ目標重量
が得られるようにスケジュールを決定する。特開平３−
２２８８４５号公報には、目標重量の決定方法は開示さ
れていない。

【０００５】外径変動を低減する方法としては、ガラス
微粒子堆積体全体をモニタできるCCDカメラと中央情報
処理装置を用いて堆積体全体の外径変動を測定し、堆積
体全長を単独でトラバースできるメインのバーナより小
さい補助ガラス合成バーナによって、外径が小さい部分
におけるガラス微粒子の堆積を補うことで、外径変動の
低減を行う方法が特開平１０−１５８０２５号公報に提
案されている。

【０００６】また、堆積プロセス中にガラス微粒子堆積
体の重量測定を行い、そのデータをもとに重量の増加を
予測し、目標量のガラス微粒子堆積体が得られるように
最後のトラバースでの速度を決めることが特開平４−２
６０６３３号公報に開示され、同じようにして、最後の
トラバースでの、速度またはガラス原料の供給量を決め
ることが特開平３−５４１２９号公報に開示されてい
る。特開平４−２６０６３３号公報および特開平３−５
４１２９号公報では、テーパ部に堆積するガラス微粒子
を考慮した目標重量の決定方法は開示されていない。さ
らに、特開平２−１３７７４３号公報では、堆積プロセ
ス中にガラス微粒子堆積体の外径と重量を測定するとと
もに、堆積体の長さをバーナの移動距離とテーパ部長さ
の和とみなして、堆積体の単位長さあたりの重量を計算
し、この重量が所望の値になったらガラス微粒子堆積を
停止する方法を開示している。ここでも、テーパ部に堆
積するガラス微粒子を考慮した目標重量の決定方法は開
示されていない。また、テーパ部の形状および、有効部
とテーパ部でのかさ密度の相違は考慮されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、長手方向の
外径変動がより少なく、かつ全体としても目標の量のガ
ラスが堆積した光ファイバプリフォームを製造する方法
を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明者は種々検討を行い、下記の各発明に到達し
た。本発明は、出発ロッドとガラス微粒子合成用のバ
ーナとを相対的に往復移動させ前記出発ロッド上にガラ
ス微粒子を終了タイミングまで堆積させて透明化する光
ファイバプリフォームの製造方法であって、前記終了タ
イミングが前記往復移動の回数と前記往復移動の速度に
より決定され、前記出発ロッドの外径を第１の変数と
し、前記光ファイバプリフォームの外径（焼結体外径）
を第２の変数とし、前記終了タイミングを表す変数を第
３の変数として、前記第１〜第３の３変数の関係をあら
かじめ求め、前記出発ロッドの外径が与えられたとき
に、光ファイバプリフォーム外径と出発ロッド外径との
比であるＪ倍率により光ファイバプリフォームの外径を
決定し、さらに前記３変数の関係に基づき終了タイミン
グを決定して前記往復移動の回数と前記往復移動の速度
とを決定し、決定された回数と速度で前記出発ロッドと
前記バーナとを相対的に往復移動させることを特徴とす
る光ファイバプリフォームの製造方法を提供する。

【０００９】また本発明は、出発ロッドとガラス微粒子
合成用のバーナとを相対的に往復移動させ前記出発ロッ
ド上にガラス微粒子を終了タイミングまで堆積させて透
明化する光ファイバプリフォームの製造方法であって、
前記終了タイミングが前記往復移動の回数と前記往復移
動の速度により決定され、前記出発ロッドの外径を第１
の変数とし、前記光ファイバプリフォームの外径を第２
の変数とし、前記終了タイミングを表す変数を第３の変
数として、前記第１〜第３の３変数の関係をあらかじめ
求め、前記光ファイバプリフォームの外径が与えられた
ときに、光ファイバプリフォーム外径と出発ロッド外径
との比であるＪ倍率により出発ロッドの外径を決定し、
さらに前記３変数の関係に基づき終了タイミングを決定
して前記往復移動の回数と前記往復移動の速度とを決定
し、決定された回数と速度で前記出発ロッドと前記バー
ナとを相対的に往復移動させることを特徴とする光ファ
イバプリフォームの製造方法を提供する。なお、所望の
光ファイバプリフォーム外径とＪ倍率とで決まる外径
に、出発ロッドを延伸してもよい。

【００１０】これらの発明の態様としては、往復運動の
折り返し点を初期位置から一定距離（間隔）ずつ一定方
向に移動させ、所定の距離（間隔）移動したところで、
前記初期位置まで一定距離（間隔）ずつ逆方向に移動さ
せてもよい。トラバース速度は、ガラス微粒子堆積開始
から終了まで一定としてもよく、途中から目標とするＪ
倍率を実現できる速度としてもよい。トラバース速度を
変えるとその前後でガラス微粒子堆積体の時系列の表面
温度の変化（表面温度の経時的な変化率）が変わってし
まう。そこで、バーナに供給する可燃性ガスの流量を、
トラバースの速度を変えた際に起きる時系列のガラス微
粒子堆積体の表面温度の変化を同一にする（トラバース
速度の変化の前後でのガラス微粒子堆積体の表面温度の
経時的な変化率が一致する）ように調整してもよい。

【００１１】前記発明の他の態様としては、コアを含有
する出発ロッドとバーナとを相対的に移動させ前記出発
ロッド上にガラス微粒子を堆積させていく方法におい
て、目標Ｊ倍率を達成できるトラバースの速度を決定
し、前記速度で所定の回数出発ロッドとバーナの相対運
動を行いガラス微粒子を堆積させることを特徴とする方
法がある。この方法で出発ロッドとバーナの相対運動の
所定回数は、バーナの種類、バーナ間隔、原料の投入
量、Ｊ付け工程以外での制限によりガラス微粒子堆積体
外径が変化するので、実際のガラス微粒子堆積工程にお
けるこれらの条件を加味して適宜に決定される。

【００１２】前記発明の更なる他の態様としては、コア
を含有する出発ロッドとバーナとを相対的に移動させ前
記出発ロッド上にガラス微粒子を堆積させていく方法に
おいて、出発ロッド径が変更されても透明ガラス化後の
母材径を同一若しくはほぼ同一とすることができるトラ
バース速度を決定し、前記速度で所定の回数出発ロッド
とバーナの相対運動を行いガラス微粒子を堆積させるこ
とからなり、その際、出発ロッド径を変更することで直
径比を調節することを特徴とする方法がある。この方法
は、出発ロッド径に合わせてトラバース速度を制御して
ガラス微粒子堆積を行い、得られたガラス微粒子堆積体
の焼結透明化後のガラス径（焼結体外径）を一定とする
ことが可能なガラス微粒子堆積工程を含む。この場合、
トラバース速度がガラス微粒子堆積停止時間を操るのに
適用される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明では、出発ロッド外径、光
ファイバプリフォーム外径と、ガラス微粒子の堆積を終
了するタイミングとの関係を、あらかじめ実験的に求め
ておく。そして、製造時には、光ファイバプリフォーム
外径、出発ロッド外径とこの関係を使い、堆積を終了す
るタイミングを決定する。

【００１４】具体的には、出発ロッド外径と堆積を終了
するタイミング、たとえばガラス微粒子堆積時間を変え
てガラス微粒子を堆積させ、光ファイバプリフォーム外
径を求める。すると、たとえば、図2の曲面21で示され
るデータが得られる。このデータを表現するのに適した
関数を探し、具体的な関数形を最小二乗法により求め
る。関数としては、三変数の関数として近似すればよ
く、たとえば、ロッド径をR、光ファイバプリフォーム
外径をS、堆積を終了するタイミングをCで表して、

【式１】S＝k₁×R×Exp (k₂×C) （式1）のような指数関係で近似する。

【００１５】特開平3-228845号公報に開示される方法で
ガラス微粒子の堆積を行う場合は、出発ロッドとバーナ
ーの往復運動の運動回数を平均化ターン数の整数倍にあ
らかじめ決めておき、堆積を終了するタイミングを与え
る製造パラメーターとしてトラバース速度を使うことも
できる。トラバース速度は機械的に、正確に、連続的に
変更可能であるので、ガラス微粒子の堆積量を、正確か
つ連続的に調整できる。

【００１６】出発ロッド外径を一定の値とし、これに目
標Ｊ倍率をかけて光ファイバプリフォーム外径を決めて
もよい。こうすると、定型的に出発ロッドを作製するこ
とができるので、出発ロッド径の精度の管理が容易であ
り、歩留が向上する。一方、光ファイバプリフォーム外
径には後工程の都合で決まる好適値があるので、この好
適値と目標Ｊ倍率から出発ロッド外径を決めてもよい。

【００１７】以下では、本発明と、他の方法との比較を
行う。（1）あらかじめ決めたターン数でガラス微粒子堆積を
終了する方法：この方法では、ターン数が離散的な量で
あるので堆積量を連続的に調節することはできない。特
に、特開平3−228845号公報に開示されたガラス微粒子
堆積方法にこの方法を適用した場合、もっとも目標Ｊ倍
率に近くなる平均化ターン数でガラス微粒子堆積を停止
しさせることになるが、これでは堆積量の細かな調節は
不可能である。これに対して、本発明では、あらかじめ
求めた、出発ロッド外径、光ファイバプリフォーム外径
と、連続的な量で表される堆積を終了するタイミングと
の関係を使って終了タイミングを決めるので、堆積量を
細かく調節することができる。

【００１８】（2）特開平３−２２８８４５号公報、特
開平２−１３７７４３号公報、特開平４−２６０６３３
号公報および特開平３−５４１２９号公報に記載の方
法：出発ロッドの両端にテーパ状に堆積し非有効部とな
るガラス微粒子堆積体の重量の見積もりが不正確であ
る。これを解決する方法は、いずれの公報にも開示され
ていない。したがって、これらの方法では、非有効部の
重量の誤差により、堆積体のJ倍率または外径が設計値
から乖離してしまうことがあった。これに対して、本発
明では、あらかじめ求めた、出発ロッド外径、光ファイ
バプリフォーム外径と、堆積を終了するタイミングとの
関係を使って終了タイミングを決めているので、非有効
部の影響が相殺され、堆積体の外径またはJ倍率をほぼ
設計値どおりとすることができる。なお、特開平４−２
６０６３３号公報および特開平３−５４１２９号公報に
記載の方法では、最終のトラバース速度のみ変更するの
で、トラバース速度を非常に幅広く変更する必要があ
る。さらに、特開平２−１３７７４３号公報に示された
ようなガラス微粒子堆積体の外径を測定してガラス微粒
子堆積を終了するタイミングを決定する場合には、外径
測定器が必要であり設備コストが高くなるという問題が
ある。さらに、外径測定器の精度が必ずしもよくなく、
堆積体が振れ回ったり、揺れたりした場合、正しい測定
ができないという問題もある。

【００１９】（3）特開平10−158025号公報の方法：補
助ガラス合成バーナはメインバーナより小規模なので、
ガラス微粒子堆積の堆積効率を低下させてしまう。ま
た、補助ガラス合成バーナの動作機構を設置する必要が
ある。動作機構をマッフル外に設置すると、マッフルに
大きな穴をあける必要があり、マッフル外部からの異物
混入で光ファイバプリフォームに気泡が発生するおそれ
がある。動作機構をマッフル内に設置しても、動作機構
で発生した異物がガラス微粒子堆積体に異物が混入し、
気泡が発生するおそれがある。本発明では、堆積速度を
落とさないで光ファイバプリフォームを製造することが
でき、光ファイバプリフォームに異物が混入することも
避けられる。

【００２０】次に、本発明の第一の実施形態について説
明する。ここでは、トラバース速度を調節してガラス微
粒子の堆積量を所望の値とする。一例として、ガラス微
粒子堆積停止までの往復運動数を10ターン、1ターンで
トラバースされる距離を100 mmとする。トータルでは10
00 mmトラバースされる。トラバース速度を200、500、1
000 mm／分と変更してガラス微粒子堆積を実施する。つ
まり、ガラス微粒子堆積時間を5、2、1分と変えてガラ
ス微粒子堆積を行う。このガラス微粒子堆積時間の変化
は、トラバース1回で堆積するガラス微粒子の厚みの変
化として表れる。1000 mm／分の場合、500 mm／分の場
合と比べて、ガラス微粒子の厚みは約半分になる。但
し、ガラス微粒子堆積終了までの時間も半分になるので
時間あたりの堆積量は低下しない。次に、このようにし
て得られたプリフォームを焼結し、Ｊ倍率を測定する。
トラバース速度とＪ倍率との関係は図3に示され曲線2に
なる。曲線2を直線または二次関数など適当な関数で近
似を行えばトラバース速度とＪ倍率の関係式が求まり、
その式から求めたいＪ倍率に合ったトラバース速度を算
出することができる。この実施形態において、出発ロッ
ドの寸法とバーナの相対運動の回数は、バーナの種類、
バーナ間隔、原料の投入量、設備や後工程での制限を加
味して別途あらかじめ求めておく。このようにトラバー
ス速度を変更することで、トラバースターン数を決めた
場合のガラス微粒子堆積時間を自由に変え、ガラス微粒
子堆積量を調整することができる。

【００２１】この実施形態では、トラバース速度とＪ倍
率の関係を実験的に求めるので、非有効部の影響は既に
考慮されている。また、トラバース速度は機械的に制御
されており非常に正確である。所定のトラバース回数の
間にガラス微粒子が堆積する量を、トラバース速度で調
節するので、細かい制御が可能である。

【００２２】第一の実施形態は、同じ径の出発ロッドに
対してトラバース速度を変更することで光ファイバプリ
フォームの外径を調節している。しかしながら、ガラス
微粒子堆積以降の工程での設備の大きさに光ファイバプ
リフォームの外径を合わせ、出発ロッド外径を変更する
ことでＪ倍率の調整を行いたいという要求もある。

【００２３】本発明の第二の実施形態は、このような要
求に対応し、出発ロッド外径に合わせてトラバース速度
を設定してガラス微粒子堆積を行い、光ファイバプリフ
ォーム外径を所望の値にする方法である。この場合も、
トラバース速度がガラス微粒子堆積を終了するタイミン
グを調節するために用いられる。より具体的には、ガラ
ス微粒子堆積停止までのターン数を決定することでガラ
スロッドとバーナのトータルのトラバース距離を決め、
トラバースの速度を変えて、ガラス微粒子堆積終了まで
の時間を変える。以下で、出発ロッド外径が変わる場
合、どのようなことが起こるのかを説明する。

【００２４】図4は、ガラス微粒子堆積停止までのター
ン数を同じとした、出発ロッド外径が40 mmと20 mmの場
合のトラバース速度と光ファイバプリフォーム外径との
関係を示している。図4の直線は、トラバース速度と光
ファイバプリフォーム外径の関係を、出発ロッド外径を
パラメーターとして示したものであるが、これら三つの
量の関係を三次元で示すと、図5の平面51となる。

【００２５】平面51は、光ファイバプリフォーム外径を
S、トラバース速度をT、出発ロッド外径をRとすると係
数a，b，cを用いて次のように近似的に表すことができ
る：

【式２】T＝a×R＋b×S＋c （式2）

【００２６】式2における係数a，b，cは、幾度かの実験
データをもとに決めることができる。そこで所望の光フ
ァイバプリフォーム外径と目標Ｊ倍率から計算される出
発ロッド外径を式2に代入すれば、トラバース速度を求
めることができる。図5の平面51を考えることで出発ロ
ッド外径を変えた場合に焼結透明化後のガラス径を一定
にするためのトラバース速度を決定することができ、こ
のことはガラス微粒子堆積時間の調整が第一の実施形態
と同様にトラバース速度のみで可能であることを意味す
る。

【００２７】上記のパラメーター（出発ロッド外径、光
ファイバプリフォーム外径、トラバース速度）は、いず
れも正確な測定ができ精度の高いものなので、正確に制
御できる。また、一旦式が求まり、この式に基づいて生
産が開始された後でも、生産品の外径等を新たなデータ
として用い、式2をより正確にすることができる。図5で
は、三次元空間中の平面51を例示したが、平面でない場
合もこれに適した関数を選べばよい。

【００２８】本発明において、係数の導出には、最小二
乗法を用いることができる。しかし、これに限定するも
のではない。また、上記の説明では、ガラス微粒子堆積
工程の終了タイミングを表す変数としてトラバース速度
を用いているが、これに限定されるものではなく、ガラ
ス微粒子堆積時間自体を用いてもよいし、ガラス微粒子
堆積体重量等を用いてもよい。

【００２９】本発明の第三の実施形態では、ガラス微粒
子を堆積する間に起きるガラス微粒子堆積体の表面温度
の変化を調整する。図６は、三通りのトラバース速度の
堆積プロセス（A、B、C）中での表面温度の変化を示し
たグラフである。表面温度は、一般的には500〜850℃の
範囲にある。図6に示されるように、表面温度は、一連
のガラス微粒子の堆積の間に変化するだけでなく、変化
の仕方がトラバース速度を変更したそれぞれの堆積プロ
セス（A、B、C）で異なる。表面温度が変わると堆積体
の嵩密度が変化する。嵩密度の変化は、焼結透明化の際
にドーパントを添加するような場合には、屈折率の変化
になってしまう。トラバース速度を変更した場合であっ
ても表面温度の時間的変化が変わらず、屈折率が各光フ
ァイバプリフォームで等しくなることが好ましい。そこ
で、表面温度の時間的変化が各堆積体で同じになるよう
に、バーナに供給しているH₂またはCH₄のような可燃性
ガスで調整する。

【００３０】特開平３−２２８８４５号公報のような方
法の場合、目標Ｊ倍率となる往復運動数を平均化ターン
の整数倍に設定することが難しいという問題がある。第
四の実施形態は、このような問題を解決するためになさ
れた。平均化ターン数が40である場合について説明す
る。本実施形態では、目標Ｊ倍率となる往復運動数を、
先ず、40回目の平均化ターン数である1600ターンと決め
てしまう。そして、この条件の下で、トラバース速度で
ガラス微粒子の堆積量を調整する。たとえば、トラバー
ス速度がB mm/minとB±C mm/minの三つのトラバース速
度について考えると三者はガラス微粒子堆積時間が異な
り、ガラス微粒子の堆積量も異なる。三者の堆積量を比
較すると［B＋C mm/minのとき］＜［B mm/minのとき］
＜［B−C mm/minのとき］という関係になる。このよう
にしてガラス微粒子の堆積量を調整することが可能であ
る。

【００３１】第一から四の実施形態は、目標Ｊ倍率に適
合したロッドトラバース速度またはバーナートラバース
速度を選択し、ガラス微粒子堆積開始から終了までこの
速度を維持している。ところで、ガラス微粒子堆積開始
直後のような出発ロッドにガラス微粒子が堆積していな
い状況では、ターゲットが小さいためガラス微粒子の堆
積効率が悪い。このような場合、ある程度ガラス微粒子
堆積体径が大きくなるまでは、一定のトラバース速度と
し、堆積体の径が大きくなった安定領域に入ってからト
ラバース速度を目的とするＪ倍率が達成できる速度にす
ることも好ましい。

【００３２】そこで、第五の実施形態では、ガラス微粒
子堆積の一定のトラバースターンまでは、トラバースの
速度を所定値とし、そのターン以後のトラバース速度を
目標とするＪ倍率を実現できる速度とする。ここでいう
一定のトラバースターンまでとは、ガラス微粒子堆積体
の外径が大きくなりトラバース速度を変更してもガラス
微粒子の堆積効率が変化しない程度まで堆積体外径が大
きくなるターンまでという意味である。この実施形態の
場合は、初めに出発ロッド外径、光ファイバプリフォー
ム外径とガラス微粒子の堆積を終了するタイミングとの
関係を求める際にも、一定のトラバースターンまでは、
トラバースの速度を所定値とする。この方法では、上記
のようなガラス微粒子の堆積の安定化効果以外に、トラ
バース速度とＪ倍率のグラフの傾斜が緩やかになり、Ｊ
倍率の制御性を良くする効果が奏せられる。

【００３３】

【実施例】（実施例１）図１に示すように、容器４内に
設置した出発ロッド１に対向させて複数のガラス合成バ
ーナ２を一定間隔で配置し、回転する出発ロッド１と前
記バーナ２の列を相対的に往復移動させてガラス微粒子
堆積体を製造した。本実施例では、図7に示すように、2
00 mmの間隔で配置された4本のガラス合成バーナ71を用
い、これらのバーナを出発ロッド72の有効部73の長さ+1
000 mm往復させ、出発ロッド外径とガラス微粒子堆積時
間を変え、光ファイバプリフォーム外径を測定する実験
を行った。各バーナが出発ロッドの有効部に対向してい
るとき、各バーナに等量のSiCl₄74を供給した。この実
施例ではロッドのトラバースの速さは、740 mm/minとし
た。表１に結果を示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】三変数の関係を、（時間）=a×S²+ b×S+ c×R で近似することにして、a, b, cを最小二乗法により求
めると、この関係式は（時間）=0.04554×S²− 1.7403×S −2.632 ×R となった。関係式から求められる値と、実験値との相関
係数は0．98であり、関数式は精度で±1%で実験結果を
近似することができた。次に、外径が36 mmφの出発ロ
ッドに、光ファイバプリフォーム外径が130mmφとなる
ようにガラス微粒子堆積を実施した。堆積時間は、関係
式から計算されるとおり449 分とした。得られたプリフ
ォーム外径は131mmφであり、目標値とのズレは0．8%で
あった。目標値とのずれは、±2%以下であればよく、±
1 %以下であればより好ましく、±0.5 %以下であればさ
らに好ましい。

【００３６】（実施例２）図7に示すように、200 mmの
間隔で配置された4本のガラス合成バーナ71を用い、こ
れらのバーナを出発ロッド72の有効部73の長さ+1000 mm
往復させガラス微粒子堆積を行った。目標Ｊ倍率を3．0
倍とし、ガラス微粒子堆積の終了タイミングの決め方
を、(1)あらかじめ決めた重量、(2)あらかじめ決めたタ
ーン数、(3)あらかじめ決めたガラス微粒子堆積体外
径、(4)本発明の方法の4とおりとした。ここで、(1)
は、従来行われている方法であり、堆積体外径、出発ロ
ッド外径、Ｊ倍率から、堆積するべきガラス微粒子の堆
積を算出し、該体積に嵩密度をかけて堆積するべきガラ
ス微粒子の重量をあらかじめ算出し、その重量のガラス
微粒子が出発ロッドに堆積された時点でガラス微粒子堆
積を停止することである。また、(4)では、停止までの
ターン数を1600ターンとし、終了タイミングを決める製
造パラメーターをトラバース速度とした。(1)〜(3)での
トラバース速度は800 mm/min、(4)でのトラバース速度
は、740 mm/minであった。｜実測Ｊ倍率−目標Ｊ倍率｜
÷目標Ｊ倍率×100で定義される変動率は、(1)〜(4)の
場合、それぞれ、1．5%、1．3%、2%、1%であった。(1)
の場合、非有効部の重量の見積もりの問題に加えて、ロ
ッドトラバースであったために重量測定が不安定とな
り、変動率が大きくなっていると考えられる。(3)の場
合、各層の嵩密度差による誤差および測定物である堆積
体がロッドトラバースで動いていることによる外径測定
誤差が乗っていると考えられる。

【００３７】（実施例３）図7に示すように、200 mmの
間隔で配置された4本のガラス合成バーナ71を用い、こ
れらのバーナを出発ロッド72の有効部73の長さ+1000 mm
往復させ、出発ロッド外径とトラバース速度を変え1600
ターンのガラス微粒子堆積を行い、光ファイバプリフォ
ーム外径を測定する実験を行った。得られた結果を表２
に示す。

【００３８】

【表２】

【００３９】この実験結果を平面で近似し、係数を最小
二乗法で決め、式3を得た。

【式３】T＝11.68×R−9.22×S＋1783.82 （式3）

【００４０】次に外径が40 mmの出発ロッドに、光ファ
イバプリフォーム外径が145 mmとなるように、ガラス微
粒子堆積を実施した。バーナのトラバース速度は、式3
から計算される913.7 mm/minとした。得られたプリフォ
ームの外径は、1465 mmであり、目標値とのズレは約1%
であった。

【００４１】（実施例４）図8に示すように、200 mmの
間隔で配置された4本のガラス合成バーナを用い、バー
ナーの往復運動の振幅をほぼバーナ間隔として、38 mm
径の出発ロッドにガラス微粒子の堆積を行った。1往復
毎に折り返し位置がずれる量を10 mmとし、40往復で折
り返し位置のガラス微粒子堆積体全体への分散が終了す
るようにした。ガラス微粒子堆積の終了タイミングの決
め方も、実施例2と同じく(1)〜(4)の四通り行い、(4)で
は、停止までのターン数を1600ターン、トラバース速度
を740 mm/minとした。その結果、それぞれの場合の変動
率と外径変動は、表３のようになった。

【００４２】

【表３】

【００４３】(1)〜(3)の変動率は、実施例２より悪くな
った。これは、堆積体外径が目標Ｊ倍率に対応する値と
なったときにトラバースを停止したのでトラバースの折
り返し位置を堆積体全体に分散する途中でガラス微粒子
堆積停止が行われた結果、堆積体の外径変動が悪くなっ
たため、変動率も悪くなったことを表している。これに
対して(4)の変動率は、1.3%であった。これは、停止タ
ーン数を変えないでＪ倍率調整が行えるため、外径変動
が小さく抑えられている結果である。但し、このトラバ
ース方法では、4本のバーナが有効部を分担する形でガ
ラス微粒子の堆積を行っているので実施例1のトラバー
ス速度によるＪ倍率調整のデータと比較すると外径変動
が幾分大きくなっているため、変動率が少し悪くなって
いる。

【００４４】（実施例５）図7に示すように、200 mmの
間隔で配置された4本のガラス合成バーナ71を用い、こ
れらのバーナを出発ロッド72の有効部73の長さ+1000 mm
往復させ、ガラス微粒子堆積を行った。その際、ガラス
微粒子堆積停止までのターン数を1600ターンで固定し、
トラバース速度を703、803、983 mm/minと変え、Ｊ倍率
とガラス微粒子堆積体の嵩密度を測定した。Ｊ倍率は、
図9の破線で示したように、トラバース速度とほぼ一次
の関係にあった。また、ガラス微粒子堆積体の嵩密度
は、0．5〜0．7 g/cm³であった。

【００４５】（実施例６）実施例5の三つのケースにお
いて、1200ターンまでのトラバース速度は803 mm／分で
固定し、1200ターン後のトラバース速度を703，803，98
3 mm／分と変え、ガラス微粒子堆積を行った。1200ター
ン後のトラバース速度とＪ倍率の関係を図9に示す。本
実施例のトラバース速度が703 mm／分の場合、1200ター
ンまでのトラバース速度が803 mm／分と実施例5より速
かった分、Ｊ倍率が小さくなっている。逆に983 mm／分
の場合、1200ターンまでのトラバース速度が803 mm／分
と実施例5より遅かった分、Ｊ倍率が大きくなってい
る。近似直線の傾きは、実施例６の場合のほうが緩やか
になっており、Ｊ倍率制御性が高くなっていることがわ
かる。

【００４６】（実施例７）実施例5において、ガラス微
粒子堆積体の表面温度の時間的変化率が一定になるよう
にバーナに供給するH₂流量のみを調整して、ガラス微粒
子堆積を実施した。その結果、嵩密度は、0．6〜0．65g
／cm³の範囲であった。嵩密度のばらつきは、実施例5
で得られたガラス微粒子堆積体よりも小さくなってい
る。焼結透明化の工程などでドーパントを添加する場合
に本方法により製造された堆積体を使用することが有効
であると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる装置の一実施形態を示す模式図
である。

【図２】本発明の一実施形態における出発ロッド外径、
堆積時間および光ファイバプリフォーム外径の関係を示
すグラフである。

【図３】本発明におけるトラバース速度とＪ倍率との関
係を示すグラフである。

【図４】バーナ往復回数を一定値とした場合の、トラバ
ース速度と光ファイバプリフォーム外径との関係を示す
グラフである。

【図５】トラバース速度、出発ロッド外径、光ファイバ
プリフォーム外径の関係を示すグラフである。

【図６】ガラス微粒子堆積時間とガラス微粒子堆積体の
表面温度との関係を示すグラフである。

【図７】実施例1のガラス微粒子堆積工程におけるロッ
ドのトラバースを模式的に示す図である。

【図８】実施例4のガラス微粒子堆積工程におけるロッ
ドのトラバースを模式的に示す図である。

【図９】実施例５及び６におけるトラバース速度とＪ倍
率との関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村元宣神奈川県横浜市栄区田谷町１番地住友電気工業株式会社横浜製作所内 (56)参考文献特開平11−35335（ＪＰ，Ａ) 特開平１−242434（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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】出発ロッドとガラス微粒子合成用のバー
ナとを相対的に往復移動させ前記出発ロッド上にガラス
微粒子を終了タイミングまで堆積させて透明化する光フ
ァイバプリフォームの製造方法であって、前記終了タイ
ミングが前記往復移動の回数と前記往復移動の速度によ
り決定され、前記出発ロッドの外径を第１の変数とし、
前記光ファイバプリフォームの外径を第２の変数とし、
前記終了タイミングを表す変数を第３の変数として、前
記第１〜第３の３変数の関係をあらかじめ求め、前記出
発ロッドの外径が与えられたときに、光ファイバプリフ
ォーム外径と出発ロッド外径との比であるＪ倍率により
光ファイバプリフォームの外径を決定し、さらに前記３
変数の関係に基づき終了タイミングを決定して前記往復
移動の回数と前記往復移動の速度とを決定し、決定され
た回数と速度で前記出発ロッドと前記バーナとを相対的
に往復移動させることを特徴とする光ファイバプリフォ
ームの製造方法。
【請求項２】出発ロッドとガラス微粒子合成用のバー
ナとを相対的に往復移動させ前記出発ロッド上にガラス
微粒子を終了タイミングまで堆積させて透明化する光フ
ァイバプリフォームの製造方法であって、前記終了タイ
ミングが前記往復移動の回数と前記往復移動の速度によ
り決定され、前記出発ロッドの外径を第１の変数とし、
前記光ファイバプリフォームの外径を第２の変数とし、
前記終了タイミングを表す変数を第３の変数として、前
記第１〜第３の３変数の関係をあらかじめ求め、前記光
ファイバプリフォームの外径が与えられたときに、光フ
ァイバプリフォーム外径と出発ロッド外径との比である
Ｊ倍率により出発ロッドの外径を決定し、さらに前記３
変数の関係に基づき終了タイミングを決定して前記往復
移動の回数と前記往復移動の速度とを決定し、決定され
た回数と速度で前記出発ロッドと前記バーナとを相対的
に往復移動させることを特徴とする光ファイバプリフォ
ームの製造方法。
【請求項３】前記出発ロッドと前記バーナとの相対的
往復移動の折り返し位置を一定間隔ずつ一定方向に移動
させ、折り返し位置が所定の間隔分移動したところでず
らす方向を逆方向にし、一番初めの位置までずらすこと
を特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバプリフ
ォームの製造方法。
【請求項４】ガラス微粒子付け開始から終了まで前記
出発ロッドと前記バーナとの相対的往復移動の速度を一
定とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項５】ガラス微粒子付けの一定のトラバースタ
ーンまでは前記出発ロッドと前記バーナとの相対的往復
移動の速度を一定の所定値とし、そのターン以後の前記
速度を目標とする前記Ｊ倍率を実現できる速度とするこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光
ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項６】前記バーナに供給する可燃性ガス流量条
件を前記出発ロッドと前記バーナとの往復移動の速度を
変えた際に起きる時系列のガラス微粒子堆積体の表面温
度の変化を同一にするように調整することを特徴とする
請求項５に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。