JP3531647B2 - 光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディング装置及び方法と光ファイバの線引方法 - Google Patents
光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディング装置及び方法と光ファイバの線引方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の属する技術分野
本発明は大口径の光ファイバプリフォームロッド（pr
eform rod）の製造方法に関し、特に、ガラス管を炉で
予熱（preheat）し、該ガラス管を酸水素バーナーで加
熱してプリフォームロッド上にコラプス（collapse）さ
せることにより、プリフォームの製造時間を短縮する光
ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディング
装置及び方法と、ガラス管とプリフォームロッドを炉に
入れてガラス管をプリフォームロッド上にコラプスさせ
るように熱を加えてプリフォームを形成し、さらにこの
プリフォームに熱を加えて炉から光ファイバを引き出す
光ファイバ線引装置及び方法に関する。
eform rod）の製造方法に関し、特に、ガラス管を炉で
予熱（preheat）し、該ガラス管を酸水素バーナーで加
熱してプリフォームロッド上にコラプス（collapse）さ
せることにより、プリフォームの製造時間を短縮する光
ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディング
装置及び方法と、ガラス管とプリフォームロッドを炉に
入れてガラス管をプリフォームロッド上にコラプスさせ
るように熱を加えてプリフォームを形成し、さらにこの
プリフォームに熱を加えて炉から光ファイバを引き出す
光ファイバ線引装置及び方法に関する。
従来の技術
一般に、光ファイバを製造する方法には二つの工程、
すなわち、プリフォームロッドを製造した後、ロッド−
イン−チューブ（rod−in−tube）又はオーバークラッ
ディング（overcladding）方法でプリフォームを製造す
る工程と、製造されたプリフォームを溶融して125μｍ
の外径を有する光ファイバを線引きする工程とがある。
すなわち、プリフォームロッドを製造した後、ロッド−
イン−チューブ（rod−in−tube）又はオーバークラッ
ディング（overcladding）方法でプリフォームを製造す
る工程と、製造されたプリフォームを溶融して125μｍ
の外径を有する光ファイバを線引きする工程とがある。
この工程でのプリフォームロッドは外付け法（outsid
e deposition）又は内付け法（inside deposition）で
製造される。VAD（vapor phase axial deposition）工
程及びOVD（outside vapor deposition）工程などの外
付け法では、SiCl4及び他のドープ剤などの化学ガスを
酸素とともに火炎中で加水分解してスート（soot）を合
成しプリフォームロッドにこのガスを供給しながら、そ
のスートと呼ばれるSiO2粒子を外部からプリフォームロ
ッド上に堆積させる。その後、多孔性のプリフォームロ
ッドを炉に入れてCl2及びHeを用いて脱水及び焼結して
透明なプリフォームロッドを製造する。一方、CVD（che
mical vapor deposition）工程及びMCVD（modified CV
D）工程などの内付け法では、SiCl4及び他のドープ剤を
酸素とともにガラス管内に供給してガラス管の内部表面
にスートを多数発生させ、これを層として堆積させた
後、ガラス管にCl2及びHeを供給しながら、この堆積層
を高温で加熱して収縮させる。このようなMCVDは広く用
いられる工程であって、高品質のガラスプリフォームロ
ッドの製造を可能にする。
e deposition）又は内付け法（inside deposition）で
製造される。VAD（vapor phase axial deposition）工
程及びOVD（outside vapor deposition）工程などの外
付け法では、SiCl4及び他のドープ剤などの化学ガスを
酸素とともに火炎中で加水分解してスート（soot）を合
成しプリフォームロッドにこのガスを供給しながら、そ
のスートと呼ばれるSiO2粒子を外部からプリフォームロ
ッド上に堆積させる。その後、多孔性のプリフォームロ
ッドを炉に入れてCl2及びHeを用いて脱水及び焼結して
透明なプリフォームロッドを製造する。一方、CVD（che
mical vapor deposition）工程及びMCVD（modified CV
D）工程などの内付け法では、SiCl4及び他のドープ剤を
酸素とともにガラス管内に供給してガラス管の内部表面
にスートを多数発生させ、これを層として堆積させた
後、ガラス管にCl2及びHeを供給しながら、この堆積層
を高温で加熱して収縮させる。このようなMCVDは広く用
いられる工程であって、高品質のガラスプリフォームロ
ッドの製造を可能にする。
光ファイバ製造のためのMCVD及びCVD工程はその製造
方法上の特性により約23mm以上の直径を有するプリフォ
ームロッドを製造するのに限界がある。したがって、生
産性を向上させるためには、ガラス管を、内付け法によ
り予め製造したプリホームロッドに溶融・融着（fusion
−stuck）させるオーバークラッディング方法を用いる
ことが必要となる。
方法上の特性により約23mm以上の直径を有するプリフォ
ームロッドを製造するのに限界がある。したがって、生
産性を向上させるためには、ガラス管を、内付け法によ
り予め製造したプリホームロッドに溶融・融着（fusion
−stuck）させるオーバークラッディング方法を用いる
ことが必要となる。
大口径のプリフォームを得るために、予め製造したプ
リフォームロッドを大口径のガラス管に挿入した後、そ
れらを加熱してロード−イン−チューブ又はオーバーク
ラッディング方法によりガラス管をプリフォームロッド
上にコラプスさせる。なお、上述した方法は公知技術で
あり、例えば、米国特許出願第08/292,977号（Single−
Mode Primary Overcladding Method and Apparatus）及
び大口径のプリフォームを得るために垂直旋盤とロッド
−イン−チューブ又はオーバークラッディング方法を用
いる米国特許第4,820,322号（Method And Apparatus Fo
r Overcladding A Glass Rod）に詳しく開示されてい
る。これらによると、プリフォームロッドを大口径のガ
ラス管に挿入して加熱し、このガラス管とプリフォーム
ロッドの隙間圧力を真空状態まで低減しながら、ガラス
管をコラプスさせる。また、この特許に開示されている
他の方法によれば、光ファイバの線引工程において、ジ
ルコニウム誘導炉を用いてロッド上に管をコラプスさせ
る方法が開示されている。
リフォームロッドを大口径のガラス管に挿入した後、そ
れらを加熱してロード−イン−チューブ又はオーバーク
ラッディング方法によりガラス管をプリフォームロッド
上にコラプスさせる。なお、上述した方法は公知技術で
あり、例えば、米国特許出願第08/292,977号（Single−
Mode Primary Overcladding Method and Apparatus）及
び大口径のプリフォームを得るために垂直旋盤とロッド
−イン−チューブ又はオーバークラッディング方法を用
いる米国特許第4,820,322号（Method And Apparatus Fo
r Overcladding A Glass Rod）に詳しく開示されてい
る。これらによると、プリフォームロッドを大口径のガ
ラス管に挿入して加熱し、このガラス管とプリフォーム
ロッドの隙間圧力を真空状態まで低減しながら、ガラス
管をコラプスさせる。また、この特許に開示されている
他の方法によれば、光ファイバの線引工程において、ジ
ルコニウム誘導炉を用いてロッド上に管をコラプスさせ
る方法が開示されている。
上述したMCVD工程で製造されたプリフォームロッドを
70mmの外径を有する大口径ガラス管に挿入してオーバー
クラッディングすることについては特に問題はないが、
ガラス管の外径又は厚さが増すほど、オーバークラッデ
ィングに必要な熱量が増加し、さらにその熱は外部から
供給するため、バーナーによるオーバークラッディング
速度は遅くならざるをえない。プリフォームロッドとガ
ラス管の境界面に加えられる真空圧力を低める（よりい
真空へ近づける）と、このような問題は解決できるが、
非常に大きな負圧がプリフォーム断面の同心度や円状率
の低下をもたらす原因となる。
70mmの外径を有する大口径ガラス管に挿入してオーバー
クラッディングすることについては特に問題はないが、
ガラス管の外径又は厚さが増すほど、オーバークラッデ
ィングに必要な熱量が増加し、さらにその熱は外部から
供給するため、バーナーによるオーバークラッディング
速度は遅くならざるをえない。プリフォームロッドとガ
ラス管の境界面に加えられる真空圧力を低める（よりい
真空へ近づける）と、このような問題は解決できるが、
非常に大きな負圧がプリフォーム断面の同心度や円状率
の低下をもたらす原因となる。
一方、外部から供給される熱エネルギーは現状の酸水
素バーナーの供給流量を増加させることにより容易に増
大できるが、。ガラス管を加熱するとその外部表面は早
く軟化して粘度が低下する一方、その内部表面は遅く軟
化して一定の粘度を維持するという特性を有するため、
酸水素バーナー供給流量の増加のさせかたによっては、
バーナーから発生する火炎圧力によりガラス管表面が歪
んでしまう、或いは、バーナーから発生した不純物粒子
が大口径のガラス管表面に付着するなどの問題が発生す
る。また、この酸水素バーナーは高温領域の長さが相対
的に短いため、十分な熱量をガラス管表面に伝達するこ
とができないのみならず、ガラス管周辺に温度不均一現
象を、もたらす。したがって、断面積が楕円状（ovalit
y）になるというような幾何構造の不均一現象が発生
し、かつ、ガラス管の外部表面と内部表面の粘性差によ
りマイクロベンディング損失（microbending loss）が
増加する。更に、プリフォームの製造に約２〜４時間を
所要するので、生産性が良いとは言えない。
素バーナーの供給流量を増加させることにより容易に増
大できるが、。ガラス管を加熱するとその外部表面は早
く軟化して粘度が低下する一方、その内部表面は遅く軟
化して一定の粘度を維持するという特性を有するため、
酸水素バーナー供給流量の増加のさせかたによっては、
バーナーから発生する火炎圧力によりガラス管表面が歪
んでしまう、或いは、バーナーから発生した不純物粒子
が大口径のガラス管表面に付着するなどの問題が発生す
る。また、この酸水素バーナーは高温領域の長さが相対
的に短いため、十分な熱量をガラス管表面に伝達するこ
とができないのみならず、ガラス管周辺に温度不均一現
象を、もたらす。したがって、断面積が楕円状（ovalit
y）になるというような幾何構造の不均一現象が発生
し、かつ、ガラス管の外部表面と内部表面の粘性差によ
りマイクロベンディング損失（microbending loss）が
増加する。更に、プリフォームの製造に約２〜４時間を
所要するので、生産性が良いとは言えない。
オーバークラッディング方法で製造したプリフォーム
からは、所定の線引荷重で125μｍの外径を有する光フ
ァイバを所定線速で溶融して引き出す。この線引工程の
キーポイントは線速を速めて単位時間当たりの生産性を
向上させることであり、現在の線速は約600〜1200m/min
である。
からは、所定の線引荷重で125μｍの外径を有する光フ
ァイバを所定線速で溶融して引き出す。この線引工程の
キーポイントは線速を速めて単位時間当たりの生産性を
向上させることであり、現在の線速は約600〜1200m/min
である。
しかしながら、上述した光ファイバ線引方法はその線
引速度が遅いことから光ファイバの大量生産が難しい。
加えて、光ファイバ線引工程前にプリフォームロッドか
らプリフォームを製造するオーバークラッディング工程
が追加されると、生産性の低下及び光ファイバの高コス
ト化などの問題はより顕著となる。
引速度が遅いことから光ファイバの大量生産が難しい。
加えて、光ファイバ線引工程前にプリフォームロッドか
らプリフォームを製造するオーバークラッディング工程
が追加されると、生産性の低下及び光ファイバの高コス
ト化などの問題はより顕著となる。
光ファイバプリフォームを製造する他の公知装置及び
方法と光ファイバの線引方法はJ.W.Hicks,Jr.による米
国特許第2,980,957号（Method And Apparatus For Use
In The Fabrication Of Light−Conducting Devices）
に開示されている。ここでは、垂直ホールディング装置
を用いてガラスロッド上にガラス管をコラプスさせる装
置及び方法を開示しており、この技術によるとガラス管
とロッドとの間のガスは真空吸引され、その後、該装置
の形成されたプリフォームから光ファイバが線引され
る。また、Andrew P.Harrisonなどによる米国特許第4,6
02,926号（Oprical Fibre Fabrication）にはロッドと
管を異なる速度で炉に入れ、この炉から引き出されるフ
ァイバ直径をモニタリングする光ファイバの製造方法が
開示されている。さらに、Hiroshi Yokotaなどによる米
国特許第4,793,842号（Method For Producing Glass Pr
eform For Optical Fiber）ではガラス管をロッド上に
コラプスさせてプリフォームを形成する方法が開示され
ている。それによると、ガラス管とロッドとの隙間はシ
リコンハロゲン化合物のガス混合物、フッ素含有複合物
及び酸素で充填されて500〜1900℃の温度範囲で予熱さ
れる。この予熱段階を経た後、隙間内の大気はハロゲン
含有複合物と酸素のガス混合物に取り替えられ、ガラス
管の一端部をロッド上にコラプスして密閉する。その
後、このガラス管は排気装置により隙間内の圧力が低め
られ、該ロッド上にコラプスされる。さらにまた、Masa
mi Itoなどによるヨーロッパ特許第501429−A1号（Meth
od For Producing Glass Preform Form Optical Fibe
r）によるとガラス管とロッドを垂直旋盤に取り付けて
このロッドをガラス管に挿入し、ガラス管とロッドの隙
間にハロゲン含有ガスと酸素ガスを充填した後、該ガラ
ス管をロッド上にコラプスさせて光ファイバプリフォー
ムを形成する工程が開示されている。
方法と光ファイバの線引方法はJ.W.Hicks,Jr.による米
国特許第2,980,957号（Method And Apparatus For Use
In The Fabrication Of Light−Conducting Devices）
に開示されている。ここでは、垂直ホールディング装置
を用いてガラスロッド上にガラス管をコラプスさせる装
置及び方法を開示しており、この技術によるとガラス管
とロッドとの間のガスは真空吸引され、その後、該装置
の形成されたプリフォームから光ファイバが線引され
る。また、Andrew P.Harrisonなどによる米国特許第4,6
02,926号（Oprical Fibre Fabrication）にはロッドと
管を異なる速度で炉に入れ、この炉から引き出されるフ
ァイバ直径をモニタリングする光ファイバの製造方法が
開示されている。さらに、Hiroshi Yokotaなどによる米
国特許第4,793,842号（Method For Producing Glass Pr
eform For Optical Fiber）ではガラス管をロッド上に
コラプスさせてプリフォームを形成する方法が開示され
ている。それによると、ガラス管とロッドとの隙間はシ
リコンハロゲン化合物のガス混合物、フッ素含有複合物
及び酸素で充填されて500〜1900℃の温度範囲で予熱さ
れる。この予熱段階を経た後、隙間内の大気はハロゲン
含有複合物と酸素のガス混合物に取り替えられ、ガラス
管の一端部をロッド上にコラプスして密閉する。その
後、このガラス管は排気装置により隙間内の圧力が低め
られ、該ロッド上にコラプスされる。さらにまた、Masa
mi Itoなどによるヨーロッパ特許第501429−A1号（Meth
od For Producing Glass Preform Form Optical Fibe
r）によるとガラス管とロッドを垂直旋盤に取り付けて
このロッドをガラス管に挿入し、ガラス管とロッドの隙
間にハロゲン含有ガスと酸素ガスを充填した後、該ガラ
ス管をロッド上にコラプスさせて光ファイバプリフォー
ムを形成する工程が開示されている。
発明の概要
上述した従来の問題点を解決するために、本発明の第
１目的は、光ファイバプリフォームの製造において、広
高温領域を有する炉を用いて十分な熱をガラス管に達す
ることによりガラス管周辺の不均一な温度分布を防止
し、酸素及び水素圧力を通じてプリフォームロッド上に
ガラス管を安定的にコラプスさせ、プリフォームの断面
における同心性を確保する光ファイバプリフォームロッ
ドのオーバークラッディング装置及び方法を提供するこ
とにある。
１目的は、光ファイバプリフォームの製造において、広
高温領域を有する炉を用いて十分な熱をガラス管に達す
ることによりガラス管周辺の不均一な温度分布を防止
し、酸素及び水素圧力を通じてプリフォームロッド上に
ガラス管を安定的にコラプスさせ、プリフォームの断面
における同心性を確保する光ファイバプリフォームロッ
ドのオーバークラッディング装置及び方法を提供するこ
とにある。
本発明の第２目的は、光ファイバロッドの製造におい
て、酸素と水素を低流量で流して不純物粒子からプリフ
ォームロッドの表面を保護し、高強度の光ファイバを製
造することができる光ファイバプリフォームロッドのオ
ーバークラッディング装置及び方法を提供することにあ
る。
て、酸素と水素を低流量で流して不純物粒子からプリフ
ォームロッドの表面を保護し、高強度の光ファイバを製
造することができる光ファイバプリフォームロッドのオ
ーバークラッディング装置及び方法を提供することにあ
る。
本発明の第３目的は、光ファイバプリフォームの製造
において、全体の熱エネルギーを増加して大口径のガラ
ス管のコラプス速度を最高５倍に増加させうるプリフォ
ームロッドのオーバークラッディング装置及び方法を提
供することにある。
において、全体の熱エネルギーを増加して大口径のガラ
ス管のコラプス速度を最高５倍に増加させうるプリフォ
ームロッドのオーバークラッディング装置及び方法を提
供することにある。
本発明の第４目的は、ガラス管の外径サイズに関わら
ず、プリフォームを製造することのできる光ファイバプ
リフォームロッドのオーバークラッディング方法を提供
することにある。
ず、プリフォームを製造することのできる光ファイバプ
リフォームロッドのオーバークラッディング方法を提供
することにある。
本発明の第５目的は、プリフォームロッドをガラス管
に容易にオーバークラッディングできる光ファイバプリ
フォームロッドのオーバークラッディング方法を提供す
ることにある。
に容易にオーバークラッディングできる光ファイバプリ
フォームロッドのオーバークラッディング方法を提供す
ることにある。
本発明の第６目的は、プリフォームの生産性を向上さ
せうる光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッ
ディング方法を提供することにある。
せうる光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッ
ディング方法を提供することにある。
本発明の第７目的は、ガラス管の外部表面と内部表面
を均一に軟化させうる光ファイバプリフォームロッドの
オーバークラッディング方法を提供することにある。
を均一に軟化させうる光ファイバプリフォームロッドの
オーバークラッディング方法を提供することにある。
本発明の第８目的は、ガラス管の表面をバーナーから
発生する不純物から保護して高強度のプリフォームを製
造することのできる光ファイバプリフォームロッドのオ
ーバークラッディング方法を提供することにある。
発生する不純物から保護して高強度のプリフォームを製
造することのできる光ファイバプリフォームロッドのオ
ーバークラッディング方法を提供することにある。
本発明の第９目的は、プリフォームロッドとガラス管
の粘度を調節して該プリフォームロッドとガラス管の境
界面で発生する応力を防止することのできる光ファイバ
プリフォームロッドのオーバークラッディング方法を提
供することにある。
の粘度を調節して該プリフォームロッドとガラス管の境
界面で発生する応力を防止することのできる光ファイバ
プリフォームロッドのオーバークラッディング方法を提
供することにある。
本発明の第10目的は、光ファイバ製造時間を短縮させ
うる光ファイバ線引方法を提供することにある。
うる光ファイバ線引方法を提供することにある。
本発明の第11目的は、オーバークラッディング工程を
別に行うことなく、連続的に光ファイバを引き出すこと
のできる光ファイバの線引方法を提供することにある。
別に行うことなく、連続的に光ファイバを引き出すこと
のできる光ファイバの線引方法を提供することにある。
このような目的を達成するために本発明では、光ファ
イバプリフォームロッドのオーバークラッディング装置
を提供する。このオーバークラッディング装置では、垂
直旋盤と、該垂直旋盤の両端部に設けられるチャック
と、垂直旋盤に設けられて垂直旋盤の両端部の間で垂直
移動するキャリジと、該キャリジに設けられる酸水素バ
ーナーと、キャリジに設けられる炉と、垂直旋盤の一端
部に備えられる真空ポンプと、この真空ポンプを垂直旋
盤の一端部に連結するカップラと、垂直旋盤の外部に設
けられてキャリジの垂直移動、酸水素バーナーの流量及
びチャックの回転を制御する制御器と、を備える。ここ
で、前記炉は、ガラス管を予熱又は加熱してプリフォー
ムロッドにガラス管をオーバークラッディングさせる。
イバプリフォームロッドのオーバークラッディング装置
を提供する。このオーバークラッディング装置では、垂
直旋盤と、該垂直旋盤の両端部に設けられるチャック
と、垂直旋盤に設けられて垂直旋盤の両端部の間で垂直
移動するキャリジと、該キャリジに設けられる酸水素バ
ーナーと、キャリジに設けられる炉と、垂直旋盤の一端
部に備えられる真空ポンプと、この真空ポンプを垂直旋
盤の一端部に連結するカップラと、垂直旋盤の外部に設
けられてキャリジの垂直移動、酸水素バーナーの流量及
びチャックの回転を制御する制御器と、を備える。ここ
で、前記炉は、ガラス管を予熱又は加熱してプリフォー
ムロッドにガラス管をオーバークラッディングさせる。
また、本発明では、光ファイバプリフォームロッドの
オーバークラッディング方法を提供する。上記のような
オーバークラッディング装置を使用するオーバークラッ
ディング方法では、トップチャックにプリホームロッド
を留めて垂直にレベリング（leveling）し、ガラス管を
ボトムチャックに取り付けてそのガラス管をレベリング
（leveling）し、そしてプリホームロッドをガラス管に
同軸に挿入する。次いで、このガラス管を炉を用いて予
熱し、該ガラス管が軟化点に至るまでバーナーを用いて
加熱する。これらプリフォームロッドとガラス管との隙
間から負の真空圧を用いて空気を吸引し、ガラス管にプ
リフォームロッドを密着させてプリフォームを完成す
る。
オーバークラッディング方法を提供する。上記のような
オーバークラッディング装置を使用するオーバークラッ
ディング方法では、トップチャックにプリホームロッド
を留めて垂直にレベリング（leveling）し、ガラス管を
ボトムチャックに取り付けてそのガラス管をレベリング
（leveling）し、そしてプリホームロッドをガラス管に
同軸に挿入する。次いで、このガラス管を炉を用いて予
熱し、該ガラス管が軟化点に至るまでバーナーを用いて
加熱する。これらプリフォームロッドとガラス管との隙
間から負の真空圧を用いて空気を吸引し、ガラス管にプ
リフォームロッドを密着させてプリフォームを完成す
る。
さらに、本発明では、また別の光ファイバ線引方法を
提供する。この光ファイバ線引方法では、プリフォーム
ロッドとガラス管の一端部を密封し、該プリフォームロ
ッドとガラス管を光ファイバ線引装置のフィードモジュ
ールに備えられるチャックに支持させ、その密封端部に
真空ポンプを接続する。そして、該プリフォームロッド
及びガラス管の密封端部を光ファイバ線引装置の炉の高
温領域に一致させ、該炉を用いてプリフォームロッドの
密封端部を予熱する。続けてさらに、その密封端部が軟
化するまで密封端部を加熱して該プリフォームロッドと
ガラス管の隙間を密閉し、ガラス管をプリフォームロッ
ド上にコラプスさせてプリフォームを形成する。このプ
リフォームから前記炉を用いて光ファイバを引き出し、
この線引した光ファイバの外径を測定する。その後、光
ファイバを冷却し、硬化性樹脂でコーティングする。
提供する。この光ファイバ線引方法では、プリフォーム
ロッドとガラス管の一端部を密封し、該プリフォームロ
ッドとガラス管を光ファイバ線引装置のフィードモジュ
ールに備えられるチャックに支持させ、その密封端部に
真空ポンプを接続する。そして、該プリフォームロッド
及びガラス管の密封端部を光ファイバ線引装置の炉の高
温領域に一致させ、該炉を用いてプリフォームロッドの
密封端部を予熱する。続けてさらに、その密封端部が軟
化するまで密封端部を加熱して該プリフォームロッドと
ガラス管の隙間を密閉し、ガラス管をプリフォームロッ
ド上にコラプスさせてプリフォームを形成する。このプ
リフォームから前記炉を用いて光ファイバを引き出し、
この線引した光ファイバの外径を測定する。その後、光
ファイバを冷却し、硬化性樹脂でコーティングする。
図面の簡単な説明
図１は本発明の第１実施形態に係る光ファイバプリフ
ォーム製造工程で用いられる炉とオーバークラッディン
グ装置を示す斜視図。
ォーム製造工程で用いられる炉とオーバークラッディン
グ装置を示す斜視図。
図２は本発明の第１実施形態に係る図１の装置におい
てプリフォームロッドからプリフォームを製造する過程
を示す概略図。
てプリフォームロッドからプリフォームを製造する過程
を示す概略図。
図3Aは図２の断面線Ａ−Ａにおける断面図。
図3Bは図２の断面線Ｂ−Ｂにおける断面図。
図3Cは本発明の第１実施形態に係る図１の装置によっ
て製造したプリフォームを示す断面図。
て製造したプリフォームを示す断面図。
図４は本発明の第２実施形態に係る例るオーバークラ
ッディング装置を含み、炉にガラス形成物質を注入して
プリフォームロッドとガラス管の粘度を調節しながら行
うプリフォームの製造工程を示す概略図。
ッディング装置を含み、炉にガラス形成物質を注入して
プリフォームロッドとガラス管の粘度を調節しながら行
うプリフォームの製造工程を示す概略図。
図５は本発明の第３実施形態に係るる炉を用いて連続
的に行う光ファイバ線引工程を示す概略図。
的に行う光ファイバ線引工程を示す概略図。
実施形態に対する詳細な説明
図１に本発明の第１実施形態に係る炉とオーバークラ
ッディング装置を示す。この装置は、ガラス管102及び
プリフォームロッド100を垂直に支持するチャック20,30
を含む垂直旋盤10と、垂直旋盤10に設けられて垂直に移
動するキャリジ60と、キャリジ60に固定されてプリフォ
ームロッド100及びガラス管102を加熱する酸水素バーナ
ー40と、キャリジ60に取り付けられている酸水素バーナ
ー40の下方に位置してプリフォームロッド100とガラス
管102を加熱又は予熱する炉50と、垂直旋盤10の一端部
にカップラ（図示せず）により連結される真空ポンプ11
4と、チャック30に把持された支持（dummy）管103に接
続されるガラス管102の回転、キャリジ60の垂直移動速
度、バーナー40の流量及び真空ポンプ114の圧力などを
制御する制御器（図示せず）と、バス・バー（bus ba
r）53及びケーブル55を通じて炉50に接続されて炉50に
電源供給する電源供給部12と、を含む。
ッディング装置を示す。この装置は、ガラス管102及び
プリフォームロッド100を垂直に支持するチャック20,30
を含む垂直旋盤10と、垂直旋盤10に設けられて垂直に移
動するキャリジ60と、キャリジ60に固定されてプリフォ
ームロッド100及びガラス管102を加熱する酸水素バーナ
ー40と、キャリジ60に取り付けられている酸水素バーナ
ー40の下方に位置してプリフォームロッド100とガラス
管102を加熱又は予熱する炉50と、垂直旋盤10の一端部
にカップラ（図示せず）により連結される真空ポンプ11
4と、チャック30に把持された支持（dummy）管103に接
続されるガラス管102の回転、キャリジ60の垂直移動速
度、バーナー40の流量及び真空ポンプ114の圧力などを
制御する制御器（図示せず）と、バス・バー（bus ba
r）53及びケーブル55を通じて炉50に接続されて炉50に
電源供給する電源供給部12と、を含む。
このように構成された光ファイバプリフォームロッド
のオーバークラッディング装置の構成要素を詳しく説明
すると次の通りである。
のオーバークラッディング装置の構成要素を詳しく説明
すると次の通りである。
垂直旋盤10にはキャリジ60を移動させる移動手段（図
示せず）とガイドロッド11が設けられ、垂直旋盤10の両
端にはトップチャック20とボトムチャック30が設けられ
ている。トップチャック20はプリフォームロッド100を
回転自在に留めており、ボトムチャック30はガラス管10
2が取り付けられる支持管103を回転自在に留めている。
バーナー40の装着されるキャリジ60は垂直旋盤10のガイ
ドロッド11に応じて垂直移動する。バーナー40の下方に
は炉50が設けられ、上方には伸長及び収縮可能な換気用
ダクト42が設けられている。すなわち、ダクト42、バー
ナー40及び炉50はキャリジ60において一体的に装着され
ており、制御器（図示せず）によりその垂直移動が制御
される。
示せず）とガイドロッド11が設けられ、垂直旋盤10の両
端にはトップチャック20とボトムチャック30が設けられ
ている。トップチャック20はプリフォームロッド100を
回転自在に留めており、ボトムチャック30はガラス管10
2が取り付けられる支持管103を回転自在に留めている。
バーナー40の装着されるキャリジ60は垂直旋盤10のガイ
ドロッド11に応じて垂直移動する。バーナー40の下方に
は炉50が設けられ、上方には伸長及び収縮可能な換気用
ダクト42が設けられている。すなわち、ダクト42、バー
ナー40及び炉50はキャリジ60において一体的に装着され
ており、制御器（図示せず）によりその垂直移動が制御
される。
炉50は内部にグラファイト材質の発熱体を備え、電源
供給部12から電源を受けて2000〜2500℃範囲の加熱を行
うことができる。この熱はガラス管102とプリフォーム
ロッド100に放射現象により伝えられ、プリフォームロ
ッド100とガラス管102において高温領域を形成する。こ
の炉50の軸方向に操作ユニット（制御パネル）54が設け
ることで使用者の操作を容易にする。
供給部12から電源を受けて2000〜2500℃範囲の加熱を行
うことができる。この熱はガラス管102とプリフォーム
ロッド100に放射現象により伝えられ、プリフォームロ
ッド100とガラス管102において高温領域を形成する。こ
の炉50の軸方向に操作ユニット（制御パネル）54が設け
ることで使用者の操作を容易にする。
本例の炉50は、放射熱の伝達効果をより良くするため
に、光ファイバ線引工程で一般に用いられる炉と比べて
発熱部分が垂直方向に長く、また、炉50自身の厚さが薄
い構造となっている。。この構造は炉50の内部ライナー
（図示せず）の厚さを部分的に減少させることにより得
られる。また、炉50の発熱体には電気抵抗形態のグラフ
ァイト（Ｃ）又はインダクション形態のジルコニア（Zr
O2）が用いられ、炉50にはヘリウム（He）、アルゴン
（Ar）又はヘリウムとアルゴンの混合ガス（He＋Ar）を
注入するために多数の管58が接続される。また、炉50の
上下部にはそれぞれカバーフランジ52及びコンダクター
フランジ51a,51bが取付られており、コンダクターフラ
ンジ51a,51bには複数のバス・バー53が装着されて電源
供給部12からケーブル55を通じて電源供給を受ける。コ
ンダクターフランジ51a,51bはタイ・バー（tie bar）56
によりそれらの四隅が連結されて炉50に固定される。
に、光ファイバ線引工程で一般に用いられる炉と比べて
発熱部分が垂直方向に長く、また、炉50自身の厚さが薄
い構造となっている。。この構造は炉50の内部ライナー
（図示せず）の厚さを部分的に減少させることにより得
られる。また、炉50の発熱体には電気抵抗形態のグラフ
ァイト（Ｃ）又はインダクション形態のジルコニア（Zr
O2）が用いられ、炉50にはヘリウム（He）、アルゴン
（Ar）又はヘリウムとアルゴンの混合ガス（He＋Ar）を
注入するために多数の管58が接続される。また、炉50の
上下部にはそれぞれカバーフランジ52及びコンダクター
フランジ51a,51bが取付られており、コンダクターフラ
ンジ51a,51bには複数のバス・バー53が装着されて電源
供給部12からケーブル55を通じて電源供給を受ける。コ
ンダクターフランジ51a,51bはタイ・バー（tie bar）56
によりそれらの四隅が連結されて炉50に固定される。
不活性ガスであるHeやArなどは高温の炉50の内部に注
入されてプリフォームロッド100やガラス管102の外部表
面で発生するグラファイトの酸化を防止し、さらに、そ
の不活性ガスは熱伝導率が優れていることからプリフォ
ームロッド100やガラス管102の外部表面の熱分布を均一
にする役割を担う。炉50の胴体には温度センサーをもつ
パイロメータ（pyrometer）57を設けており内部温度を
感知する。また、高温の炉50を冷却するためにクーリン
グライン（図示せず）を設ける。
入されてプリフォームロッド100やガラス管102の外部表
面で発生するグラファイトの酸化を防止し、さらに、そ
の不活性ガスは熱伝導率が優れていることからプリフォ
ームロッド100やガラス管102の外部表面の熱分布を均一
にする役割を担う。炉50の胴体には温度センサーをもつ
パイロメータ（pyrometer）57を設けており内部温度を
感知する。また、高温の炉50を冷却するためにクーリン
グライン（図示せず）を設ける。
上述したプリフォームロッドのオーバークラッディン
グ装置は、０〜40℃範囲の温度及び50％以内の湿度を維
持する場所に設けることが望ましい。
グ装置は、０〜40℃範囲の温度及び50％以内の湿度を維
持する場所に設けることが望ましい。
このように構成されたオーバークラッディング装置で
は、プリフォームロッド100がトップチャック20に固定
されて垂直にレベリング（leveling）される。望ましく
は、プリフォームロッド100と同一の直径を持つハンド
ルロッド（図示せず）にプリフォームロッド100を取り
付け、このハンドルロッドをトップチャック20に取り付
けるとよい。一方、大口径のガラス管102の一端部は支
持管103に装着される。、この支持管103がボトムチャッ
ク30に固定されてガラス管102がレベリング（levelin
g）される。
は、プリフォームロッド100がトップチャック20に固定
されて垂直にレベリング（leveling）される。望ましく
は、プリフォームロッド100と同一の直径を持つハンド
ルロッド（図示せず）にプリフォームロッド100を取り
付け、このハンドルロッドをトップチャック20に取り付
けるとよい。一方、大口径のガラス管102の一端部は支
持管103に装着される。、この支持管103がボトムチャッ
ク30に固定されてガラス管102がレベリング（levelin
g）される。
その後、制御器を用いてトップチャック20に固定され
ているプリフォームロッド100を下方に移動させてガラ
ス管102に同軸挿入し、制御器を用いてキャリジ60を移
動させ、炉50の高温領域をプリフォームロッド100の挿
入されたガラス管102の上側所定部分に位置させる。そ
の後、制御器を用いて両チャック20,30を駆動し、結合
したプリフォームロッド100とガラス管102を20〜30rpm
の速度で回転させながら、炉50に不活性ガスと電源供給
電圧を供給してガラス管102の上側所定部分を10〜30分
間予熱する。この際に、酸水素バーナー40は初期ガス流
量にターンオンされる。
ているプリフォームロッド100を下方に移動させてガラ
ス管102に同軸挿入し、制御器を用いてキャリジ60を移
動させ、炉50の高温領域をプリフォームロッド100の挿
入されたガラス管102の上側所定部分に位置させる。そ
の後、制御器を用いて両チャック20,30を駆動し、結合
したプリフォームロッド100とガラス管102を20〜30rpm
の速度で回転させながら、炉50に不活性ガスと電源供給
電圧を供給してガラス管102の上側所定部分を10〜30分
間予熱する。この際に、酸水素バーナー40は初期ガス流
量にターンオンされる。
ガラス管102の予熱部分の粘度が低下して軟化した
ら、制御器を用いて真空ポンプ114を作動させてプリフ
ォームロッド100とガラス管102の隙間を吸引し、プリフ
ォームロッド100とガラス管102を密封する。この隙間に
SiCl4及びO2を流すことにより、プリフォームロッド100
とガラス管102の境界面の応力を最小化することがで
き、ガラス形成物質POCl4のような接触物質の蒸着を可
能にする。その後、キャリジ60を下方に移動させ、酸水
素バーナー40の流量をそれぞれ酸素75LPM（liter per m
inute）、水素150LPMに増加させる。
ら、制御器を用いて真空ポンプ114を作動させてプリフ
ォームロッド100とガラス管102の隙間を吸引し、プリフ
ォームロッド100とガラス管102を密封する。この隙間に
SiCl4及びO2を流すことにより、プリフォームロッド100
とガラス管102の境界面の応力を最小化することがで
き、ガラス形成物質POCl4のような接触物質の蒸着を可
能にする。その後、キャリジ60を下方に移動させ、酸水
素バーナー40の流量をそれぞれ酸素75LPM（liter per m
inute）、水素150LPMに増加させる。
キャリジ60の速度を1CPM（centimeter per minute）
から３〜5CPMに徐々に増加させてキャリジ60を下方に移
動させ、ガラス管102をプリフォームロッド100の全長に
わたって一体にコラプスさせる。その後、炉50の電源を
オフ状態とし、ガラス管102と支持管103の連結部に酸水
素バーナー40を固定してその流量を酸素75LPM、水素150
LPMとし３〜５分間加熱して連結部を軟化させる。その
後、トップチャック20を１〜3mm/min（millimeters per
minute）の速度で徐々に上方へ移動させることによ
り、軟化連結部を薄くする。
から３〜5CPMに徐々に増加させてキャリジ60を下方に移
動させ、ガラス管102をプリフォームロッド100の全長に
わたって一体にコラプスさせる。その後、炉50の電源を
オフ状態とし、ガラス管102と支持管103の連結部に酸水
素バーナー40を固定してその流量を酸素75LPM、水素150
LPMとし３〜５分間加熱して連結部を軟化させる。その
後、トップチャック20を１〜3mm/min（millimeters per
minute）の速度で徐々に上方へ移動させることによ
り、軟化連結部を薄くする。
製作中のプリフォームの外径が完成プリフォームの2/
3程度になると、操作ユニット54を用いてトップチャッ
ク20を迅速に上方へ移動させ、支持管103にコラプスさ
れたプリフォームを支持管103から完全に取り除く。そ
の後、完成プリフォームをチャック20,30から取り外し
た後、保管台で所定の時間冷却する。これにより、プリ
フォームロッドのオーバークラッディング工程は完了す
る。
3程度になると、操作ユニット54を用いてトップチャッ
ク20を迅速に上方へ移動させ、支持管103にコラプスさ
れたプリフォームを支持管103から完全に取り除く。そ
の後、完成プリフォームをチャック20,30から取り外し
た後、保管台で所定の時間冷却する。これにより、プリ
フォームロッドのオーバークラッディング工程は完了す
る。
図２及び図3A〜3Cを参照して炉とオーバークラッディ
ング装置を用いてプリフォームを製造するオーバークラ
ッディング工程を説明すると次の通りである。プリフォ
ームロッド100は外付け法又は内付け法で製造され、ガ
ラス管102はその内径が10mm以上で、外径の大きい合成
石英管又は天然石英管を用いる。プリフォームロッド10
0はトップチャック20に固定されて垂直にレベリング（l
eveling）される。大口径のガラス管102の一端部は支持
管103に連結され、支持管103はボトムチャック30に固定
され、そしてガラス管102は垂直にレベリング（levelin
g）される。これにより、プリフォームロッド100とガラ
ス管102との間には図２及び図3Bに示したように隙間108
が形成される。
ング装置を用いてプリフォームを製造するオーバークラ
ッディング工程を説明すると次の通りである。プリフォ
ームロッド100は外付け法又は内付け法で製造され、ガ
ラス管102はその内径が10mm以上で、外径の大きい合成
石英管又は天然石英管を用いる。プリフォームロッド10
0はトップチャック20に固定されて垂直にレベリング（l
eveling）される。大口径のガラス管102の一端部は支持
管103に連結され、支持管103はボトムチャック30に固定
され、そしてガラス管102は垂直にレベリング（levelin
g）される。これにより、プリフォームロッド100とガラ
ス管102との間には図２及び図3Bに示したように隙間108
が形成される。
制御器（図示せず）を用いてトップチャック20に固定
されているプリフォームロッド100を下方に移動させて
ガラス管102に同軸挿入する。次に、制御器を用いてキ
ャリジ60を移動させ、炉50の高温領域をプリフォームロ
ッド100の挿入されたガラス管102の上側所定部分に位置
させる。プリフォームロッド100とガラス管102をチャッ
ク20,30で回転させながら、炉50に電源を供給し、不活
性ガスのAr、He又はＮを隙間108に５〜10LPMで注入す
る。その後、ガラス管102の表面が1700℃に至ったら、
酸水素バーナー40の流量を酸素5LPM、水素10LPMとして
加熱温度を低めてキャリジ60を下方に３〜5CPMの速度で
移動させながら、ガラス管102の表面を加熱する。ガラ
ス管102の内部表面は外部表面の熱伝導と不活性ガスに
より加熱されて内部表面のマイクロダスト粒子が焼か
れ、さらにプリフォームロッド100の外部表面がガラス
管102の内部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱され
て外部表面のマイクロダストが焼かれる。
されているプリフォームロッド100を下方に移動させて
ガラス管102に同軸挿入する。次に、制御器を用いてキ
ャリジ60を移動させ、炉50の高温領域をプリフォームロ
ッド100の挿入されたガラス管102の上側所定部分に位置
させる。プリフォームロッド100とガラス管102をチャッ
ク20,30で回転させながら、炉50に電源を供給し、不活
性ガスのAr、He又はＮを隙間108に５〜10LPMで注入す
る。その後、ガラス管102の表面が1700℃に至ったら、
酸水素バーナー40の流量を酸素5LPM、水素10LPMとして
加熱温度を低めてキャリジ60を下方に３〜5CPMの速度で
移動させながら、ガラス管102の表面を加熱する。ガラ
ス管102の内部表面は外部表面の熱伝導と不活性ガスに
より加熱されて内部表面のマイクロダスト粒子が焼か
れ、さらにプリフォームロッド100の外部表面がガラス
管102の内部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱され
て外部表面のマイクロダストが焼かれる。
次に、キャリジ60を炉50がガラス管102の上側所定部
分に再配置されるように移動させる。その後、ガラス管
102とプリフォームロッド100をチャック20,30で20〜30r
pmの速度で回転させながら、不活性ガスを炉50に供給し
てガラス管102を10〜30分間予熱する。この際、炉50の
上方にあるバーナー40は水素30LPM、酸素15LPMで点火す
る。この工程におけるプリフォームロッド100とガラス
管102は図3Bのような構造をもつ。
分に再配置されるように移動させる。その後、ガラス管
102とプリフォームロッド100をチャック20,30で20〜30r
pmの速度で回転させながら、不活性ガスを炉50に供給し
てガラス管102を10〜30分間予熱する。この際、炉50の
上方にあるバーナー40は水素30LPM、酸素15LPMで点火す
る。この工程におけるプリフォームロッド100とガラス
管102は図3Bのような構造をもつ。
ガラス管102の予熱部分の粘度が低下して軟化した
ら、制御器を用いてプリフォームロッド100とガラス管1
02の隙間に対し真空ポンプ114を作動させて吸引し、ガ
ラス管102の端部において、そのガラス管102の内側をプ
リフォームロッド100に密着させる。その後、キャリジ6
0の速度を1CPMから３〜5CPMに徐々に増加させるととも
に、バーナー40の流量をそれぞれ酸素75LPM、水素150LP
Mに増加させてガラス管102とプリフォームロッド100を
所定の速度で回転させながら、ガラス管102をプリフォ
ームロッド100の全長にわたってコラプスさせる。次い
で炉50の電源を切りし、ガラス管100と支持管103の接続
部の周囲に酸水素バーナー40を配置し、その流量を酸素
75LPM、水素150LPMとし３〜５分かけてその接続部を軟
化させる。ガラス管100と支持管103の接続部が軟化した
ら、トップチャック20を１〜3mm/minの速度で徐々に上
方へ移動させ、この作業により、その軟化接続部を薄く
する。その後、製作中のプリフォームの外径が完成プリ
フォーム112の外径の2/3程度になったら、操作ユニット
54を用いてトップチャック20を迅速に上方へ移動させて
支持管103にコラプスされたプリフォーム112を支持管10
3から完全に取り除き、その後、保管台で所定の時間冷
却する。これにより、オーバークラッディング工程は完
了し、プリフォーム112は図3Cに示すような構造を持
つ。
ら、制御器を用いてプリフォームロッド100とガラス管1
02の隙間に対し真空ポンプ114を作動させて吸引し、ガ
ラス管102の端部において、そのガラス管102の内側をプ
リフォームロッド100に密着させる。その後、キャリジ6
0の速度を1CPMから３〜5CPMに徐々に増加させるととも
に、バーナー40の流量をそれぞれ酸素75LPM、水素150LP
Mに増加させてガラス管102とプリフォームロッド100を
所定の速度で回転させながら、ガラス管102をプリフォ
ームロッド100の全長にわたってコラプスさせる。次い
で炉50の電源を切りし、ガラス管100と支持管103の接続
部の周囲に酸水素バーナー40を配置し、その流量を酸素
75LPM、水素150LPMとし３〜５分かけてその接続部を軟
化させる。ガラス管100と支持管103の接続部が軟化した
ら、トップチャック20を１〜3mm/minの速度で徐々に上
方へ移動させ、この作業により、その軟化接続部を薄く
する。その後、製作中のプリフォームの外径が完成プリ
フォーム112の外径の2/3程度になったら、操作ユニット
54を用いてトップチャック20を迅速に上方へ移動させて
支持管103にコラプスされたプリフォーム112を支持管10
3から完全に取り除き、その後、保管台で所定の時間冷
却する。これにより、オーバークラッディング工程は完
了し、プリフォーム112は図3Cに示すような構造を持
つ。
図４は本発明の第２実施形態に係る炉とオーバークラ
ッディング装置において、ガラス形成物質をプリフォー
ムロッドとガラス管の隙間に注入することにより粘度を
調節するプリフォームを製造するためのオーバークラッ
ディング工程を示した概略図である。
ッディング装置において、ガラス形成物質をプリフォー
ムロッドとガラス管の隙間に注入することにより粘度を
調節するプリフォームを製造するためのオーバークラッ
ディング工程を示した概略図である。
プリフォームロッド100は外付け法又は内付け法で製
造され、ガラス管102はその内径が10mmで、外径の大き
い合成石英管又は天然石英管を用いる。プリフォームロ
ッド100はトップチャック20に固定されて垂直にレベリ
ング（leveling）される。ガラス管102の一端部は支持
管103に接続され、支持管103はボトムチャック30に固定
される。そして、ガラス管102を垂直にレベリング（lev
eling）することによりプリフォームロッド100とガラス
管102との間に隙間108が形成される。その後、制御器を
用いてトップチャック20に固定されているプリフォーム
ロッド100を下方に移動させてガラス管102に同軸となる
よう挿入し、制御器を用いてキャリジ60を移動させ、炉
50の高温領域をプリフォームロッド100の挿入されたガ
ラス管102の上側所定部分に位置させる。図４に示した
ように、プリフォームロッド100とガラス管102をチャッ
ク20,30で回転させながら、炉50に電源を供給し、ロー
タリユニオン106（ROTARY UNION）を介して５〜10LPMの
速度で不活性ガスのAr、He又はＮを隙間108に注入す
る。その後、ガラス管102の表面温度が1700℃に至った
ら、酸水素バーナー40の流量をそれぞれ酸素＝5LPM、水
素＝10LPMとして加熱温度を低め、キャリジ60を下方に
３〜5CPMの速度で移動させながら、ガラス管102の表面
を加熱する。この工程によりガラス管102の内部表面は
外部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱されて内部表
面に取り付いているマイクロダスト粒子が焼かれれ、さ
らに、プリフォームロッド100の外部表面がガラス管102
の内部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱されて外部
表面に取り付いているマイクロダストが焼かれる。
造され、ガラス管102はその内径が10mmで、外径の大き
い合成石英管又は天然石英管を用いる。プリフォームロ
ッド100はトップチャック20に固定されて垂直にレベリ
ング（leveling）される。ガラス管102の一端部は支持
管103に接続され、支持管103はボトムチャック30に固定
される。そして、ガラス管102を垂直にレベリング（lev
eling）することによりプリフォームロッド100とガラス
管102との間に隙間108が形成される。その後、制御器を
用いてトップチャック20に固定されているプリフォーム
ロッド100を下方に移動させてガラス管102に同軸となる
よう挿入し、制御器を用いてキャリジ60を移動させ、炉
50の高温領域をプリフォームロッド100の挿入されたガ
ラス管102の上側所定部分に位置させる。図４に示した
ように、プリフォームロッド100とガラス管102をチャッ
ク20,30で回転させながら、炉50に電源を供給し、ロー
タリユニオン106（ROTARY UNION）を介して５〜10LPMの
速度で不活性ガスのAr、He又はＮを隙間108に注入す
る。その後、ガラス管102の表面温度が1700℃に至った
ら、酸水素バーナー40の流量をそれぞれ酸素＝5LPM、水
素＝10LPMとして加熱温度を低め、キャリジ60を下方に
３〜5CPMの速度で移動させながら、ガラス管102の表面
を加熱する。この工程によりガラス管102の内部表面は
外部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱されて内部表
面に取り付いているマイクロダスト粒子が焼かれれ、さ
らに、プリフォームロッド100の外部表面がガラス管102
の内部表面の熱伝導と不活性ガスにより加熱されて外部
表面に取り付いているマイクロダストが焼かれる。
ガラス管102とプリフォームロッド100の境界面の粘度
を調節するために、隙間108にガラス形成物質110をSiCl
4とともに注入する。この場合にガス流量制御部104は、
500mg/min（milligrams per minute）のSiCl4、30mg/mi
nのPOCl3又は所定率のフレオン又は硼素をロータリユニ
オン106に供給し、ロータリユニオン106はSiCl4とガラ
ス形成物質110を混合して隙間108に注入する。
を調節するために、隙間108にガラス形成物質110をSiCl
4とともに注入する。この場合にガス流量制御部104は、
500mg/min（milligrams per minute）のSiCl4、30mg/mi
nのPOCl3又は所定率のフレオン又は硼素をロータリユニ
オン106に供給し、ロータリユニオン106はSiCl4とガラ
ス形成物質110を混合して隙間108に注入する。
SiCl4とガラス形成物質110は下記のような化学式で結
合して境界面の粘度を調節する。
合して境界面の粘度を調節する。
［化学式］
SiCl4＋POCl3＋O2→SiO2＋P2O5＋2Cl2↑（気体）
SiCl4＋POCl3＋Freon＋O2→SiO2＋P2O5＋Ｆ＋2Cl2↑（気体）
SiCl4＋POCl3＋Freon＋Boron＋O2→SiO2＋P2O5＋Ｆ＋B2O3＋2Cl2↑（気体）
隙間108にあるSiCl4とガラス形成物質110を加熱して
マッチング粘度を有する層を徐々に堆積する。ここで、
ガラス管102の表面は1800℃で加熱され、バーナー40の
速度は1.5〜2CPMである。
マッチング粘度を有する層を徐々に堆積する。ここで、
ガラス管102の表面は1800℃で加熱され、バーナー40の
速度は1.5〜2CPMである。
ガラス管102とプリフォームロッド100をチャック20,3
0で20〜30rpmの速度で回転させながら、炉50に不活性ガ
スを供給してガラス管102の所定部位を10〜30分間かけ
て予熱する。このとき、炉50の上方にあるバーナー40は
水素30LPM、酸素15LPMで点火する。
0で20〜30rpmの速度で回転させながら、炉50に不活性ガ
スを供給してガラス管102の所定部位を10〜30分間かけ
て予熱する。このとき、炉50の上方にあるバーナー40は
水素30LPM、酸素15LPMで点火する。
ガラス管102の予熱部分の粘度が低下して軟化する
と、制御器を用いて真空ポンプ114を作動させてプリフ
ォームロッド100とガラス管102の隙間108を吸引し、プ
リフォームロッド100とガラス管102の端部を密封する。
その後、キャリッジ60の速度を1CPMから３〜5CPMに徐々
に増加させるとともに、バーナー40の酸素及び水素流量
をそれぞれ75LPM及び150LPMに増加させてガラス管102と
プリフォームロッド100を一定の速度で回転させなが
ら、ガラス管102をプリフォーム100の全長にかけてコラ
プスさせる。そして、炉50の電源をオフ状態とし、ガラ
ス管102と支持管103の接続部の周囲にバーナー40を配置
してその流量を酸素75LPM、水素150LPMとして接続部を
３〜５分間かけて軟化させる。次に、支持管103とガラ
ス管102の接続部が軟化したら、トップチャック20を１
〜3mm/minの速度で徐々に上方へ移動させる。この作業
により、軟化接続部が薄くなる。製作中のプリフォーム
の外径が完成プリフォーム112の外径の2/3程度になった
ら、操作ユニット54を用いてトップチャック20を迅速に
上方へ移動させて支持管103にコラプスされたプリフォ
ーム112を支持管103から完全に取り除き、その後保管台
で所定の時間冷却する。これにより、オーバークラッデ
ィング工程は完了する。上述したオーバークラッディン
グ方法により製造されたプリフォーム112は外部の衝撃
を吸収するのみならず、プリフォームロッド100とガラ
ス管102の境界面で発生する応力を最小化する。
と、制御器を用いて真空ポンプ114を作動させてプリフ
ォームロッド100とガラス管102の隙間108を吸引し、プ
リフォームロッド100とガラス管102の端部を密封する。
その後、キャリッジ60の速度を1CPMから３〜5CPMに徐々
に増加させるとともに、バーナー40の酸素及び水素流量
をそれぞれ75LPM及び150LPMに増加させてガラス管102と
プリフォームロッド100を一定の速度で回転させなが
ら、ガラス管102をプリフォーム100の全長にかけてコラ
プスさせる。そして、炉50の電源をオフ状態とし、ガラ
ス管102と支持管103の接続部の周囲にバーナー40を配置
してその流量を酸素75LPM、水素150LPMとして接続部を
３〜５分間かけて軟化させる。次に、支持管103とガラ
ス管102の接続部が軟化したら、トップチャック20を１
〜3mm/minの速度で徐々に上方へ移動させる。この作業
により、軟化接続部が薄くなる。製作中のプリフォーム
の外径が完成プリフォーム112の外径の2/3程度になった
ら、操作ユニット54を用いてトップチャック20を迅速に
上方へ移動させて支持管103にコラプスされたプリフォ
ーム112を支持管103から完全に取り除き、その後保管台
で所定の時間冷却する。これにより、オーバークラッデ
ィング工程は完了する。上述したオーバークラッディン
グ方法により製造されたプリフォーム112は外部の衝撃
を吸収するのみならず、プリフォームロッド100とガラ
ス管102の境界面で発生する応力を最小化する。
図５はオーバークラッディング工程を別途行うことな
く、炉を用いて連続的に光ファイバを引き出す方法を示
した本発明の第３実施形態の概略図である。このような
光ファイバ線引方法においては、プリフォームロッド15
8をガラス管156に垂直にレベリング（leveling）するよ
うに挿入する。その後、プリフォームロッド158とガラ
ス管156の一端部のみを密封して光ファイバ線引装置の
フィードモジュール150に設けられるチャック154にプリ
フォームロッド158とガラス管156を固定させる。
く、炉を用いて連続的に光ファイバを引き出す方法を示
した本発明の第３実施形態の概略図である。このような
光ファイバ線引方法においては、プリフォームロッド15
8をガラス管156に垂直にレベリング（leveling）するよ
うに挿入する。その後、プリフォームロッド158とガラ
ス管156の一端部のみを密封して光ファイバ線引装置の
フィードモジュール150に設けられるチャック154にプリ
フォームロッド158とガラス管156を固定させる。
次に、プリフォームロッド158とガラス管156の非密封
端部に真空ポンプ152を連結する。その後、密封端部を
炉162内に垂直に固定して炉162の高温領域の温度と一致
させる。ここで、熱伝導率を向上させるために、炉162
はグラファイト材質で形成される。次に、電源供給部
（図示せず）の電源をオンにして炉162を作動させ、炉1
62の内部にグラファイトの酸化を防止するために10LPM
の速度でArガスを注入する。その後、プリフォームロッ
ド158とガラス管156の密封端部を炉162で20分以上予熱
・加熱（heated）して軟化させる。真空ポンプ152から
約−700mm Barの圧力をガラス管156とプリフォームロッ
ド158の境界面に加えながら、プリフォームロッド158の
固定されたフィードモジュール150を作動させる。
端部に真空ポンプ152を連結する。その後、密封端部を
炉162内に垂直に固定して炉162の高温領域の温度と一致
させる。ここで、熱伝導率を向上させるために、炉162
はグラファイト材質で形成される。次に、電源供給部
（図示せず）の電源をオンにして炉162を作動させ、炉1
62の内部にグラファイトの酸化を防止するために10LPM
の速度でArガスを注入する。その後、プリフォームロッ
ド158とガラス管156の密封端部を炉162で20分以上予熱
・加熱（heated）して軟化させる。真空ポンプ152から
約−700mm Barの圧力をガラス管156とプリフォームロッ
ド158の境界面に加えながら、プリフォームロッド158の
固定されたフィードモジュール150を作動させる。
これにより、炉162の下部から125μｍの外径を有する
光ファイバ160が引き出され、炉162の高温領域ではガラ
ス管156の加熱及び真空ポンプ152からの負圧により、プ
リフォームロッド158とガラス管156に対し連続的にコラ
プス過程が発生する。ここで、フィードモジュール150
は光ファイバ160の引き出し量だけ、まだ密着していな
いプリフォームロッド158とガラス管156を炉162の下方
へ提供する。
光ファイバ160が引き出され、炉162の高温領域ではガラ
ス管156の加熱及び真空ポンプ152からの負圧により、プ
リフォームロッド158とガラス管156に対し連続的にコラ
プス過程が発生する。ここで、フィードモジュール150
は光ファイバ160の引き出し量だけ、まだ密着していな
いプリフォームロッド158とガラス管156を炉162の下方
へ提供する。
外径測定器164は光ファイバ160の直径が所定の値、一
般に、125μｍであるかを検査して直径制御器（図示せ
ず）に知らせる。そして、直径制御器は光ファイバ160
の直径が125μｍを維持するようにキャプスタン（capst
an）172を制御する。このキャプスタン172は直径制御器
の制御に応答して光ファイバ160にかけるテンションを
調節する。炉から引き出された後に冷却装置166で冷却
された光ファイバ160を保護するために、コーティング
装置168で、下降する光ファイバ160をアクリル樹脂又は
シリコン樹脂でコーティング処理する。その後、光ファ
イバ160を紫外線硬化装置170で硬化し、キャプスタン17
2を経てスプール174に巻きとる。これにより、光ファイ
バ線引工程が完了する。
般に、125μｍであるかを検査して直径制御器（図示せ
ず）に知らせる。そして、直径制御器は光ファイバ160
の直径が125μｍを維持するようにキャプスタン（capst
an）172を制御する。このキャプスタン172は直径制御器
の制御に応答して光ファイバ160にかけるテンションを
調節する。炉から引き出された後に冷却装置166で冷却
された光ファイバ160を保護するために、コーティング
装置168で、下降する光ファイバ160をアクリル樹脂又は
シリコン樹脂でコーティング処理する。その後、光ファ
イバ160を紫外線硬化装置170で硬化し、キャプスタン17
2を経てスプール174に巻きとる。これにより、光ファイ
バ線引工程が完了する。
上述したように、本発明の実施形態による光ファイバ
プリフォームロッドのオーバークラッディング方法及び
装置と光ファイバ線引方法は次のような効果がある。
プリフォームロッドのオーバークラッディング方法及び
装置と光ファイバ線引方法は次のような効果がある。
（１）従来の技術による酸水素バーナーより広い高温領
域を有する炉をもちいることにより十分な熱量をガラス
管の表面に伝えて温度不均衡現象を防止するのみなら
ず、均質かつ安定的なコラプスが可能である。
域を有する炉をもちいることにより十分な熱量をガラス
管の表面に伝えて温度不均衡現象を防止するのみなら
ず、均質かつ安定的なコラプスが可能である。
（２）十分な熱量によりプリフォームロッドと大口径の
ガラス管の相互接触面の粘性が同一になるため、マイク
ロベンディング損失を大幅に減少させる。
ガラス管の相互接触面の粘性が同一になるため、マイク
ロベンディング損失を大幅に減少させる。
（３）従来の技術では酸水素バーナーの不純物によりプ
リホームロッド表面の汚れが生じていたが、酸水素バー
ナーを低流量（すなわち、酸素を100LPM、水素を200LP
M）で使用することにより、プリホームロッド表面を不
純物から保護して高強度の光ファイバ製造が可能であ
る。
リホームロッド表面の汚れが生じていたが、酸水素バー
ナーを低流量（すなわち、酸素を100LPM、水素を200LP
M）で使用することにより、プリホームロッド表面を不
純物から保護して高強度の光ファイバ製造が可能であ
る。
（４）大口径のガラス管表面を炉で加熱し、酸水素バー
ナーの圧力によりコラプス形成を行うこと及び炉内の均
一な温度分布によって、正確なプリフォーム断面の集中
度を維持しながら、プリフォームを製造することができ
る。
ナーの圧力によりコラプス形成を行うこと及び炉内の均
一な温度分布によって、正確なプリフォーム断面の集中
度を維持しながら、プリフォームを製造することができ
る。
（５）従来よりも熱の総供給量を多くして大口径のガラ
ス管のコラプス速度を最高５倍速めることができ、この
工程を自動制御するのみならず、その製造工程時間をは
るかに短縮させうる。
ス管のコラプス速度を最高５倍速めることができ、この
工程を自動制御するのみならず、その製造工程時間をは
るかに短縮させうる。
（６）プリフォームロッドのサイズに関わらず、どのサ
イズのロッドにもオーバークラッディングが可能であ
る。
イズのロッドにもオーバークラッディングが可能であ
る。
（７）真空ポンプを用いてコラプス工程を容易にするの
みならず、プリフォームロッドとガラス管の隙間にSiCl
4及びO2、ガラス形成物質のPOCl3、硼素、フレオンなど
を流すことにより、接触剤の堆積が可能で境界面で発生
する応力を軽減させうる。
みならず、プリフォームロッドとガラス管の隙間にSiCl
4及びO2、ガラス形成物質のPOCl3、硼素、フレオンなど
を流すことにより、接触剤の堆積が可能で境界面で発生
する応力を軽減させうる。
（８）本発明の炉を、光ファイバ線引装置においてプリ
フォームロッドを装着する部分に設けることにより、オ
ーバークラッディング工程を行わず、連続的に光ファイ
バを引き出すことができる。これにより、製造工程時間
が大幅に短縮するのみならず、生産性も向上する。
フォームロッドを装着する部分に設けることにより、オ
ーバークラッディング工程を行わず、連続的に光ファイ
バを引き出すことができる。これにより、製造工程時間
が大幅に短縮するのみならず、生産性も向上する。
以上、本発明を特定の例を参照して説明したが、特許
請求の範囲により定まる本発明の範囲及び思想を逸脱し
ない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知
識を持つ者により可能なことは明らかである。
請求の範囲により定まる本発明の範囲及び思想を逸脱し
ない限り、各種の変形が当該技術分野における通常の知
識を持つ者により可能なことは明らかである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ソ マン ソク
大韓民国 442―370 キョンギ―ド ス
ウォン―シティ パルダル―グ メタン
―ドン 2018―12
(72)発明者 ペク ウン チョル
大韓民国 506―303 カンジュカンヨク
―シティ カンサン―グ サンガン―ド
ン 572
(72)発明者 オ キョン ハン
大韓民国 137―070 ソウル ソチョ―
グ ソチョ―ドン 1563―８
(72)発明者 ソン ギ フ
大韓民国 137―040 ソウル ソチョ―
グ パンポ―ドン ハンヤンアパート
＃６―612
(72)発明者 ド ムン ヒョン
大韓民国 730―090 キョンサンブク―
ド クミ―シティ ソンジョン―ドン
37
(72)発明者 チョン ヨン ジュ
大韓民国 506―303 カンジュカンヨク
―シティ カンサン―グ サンガン―ド
ン 572
(56)参考文献 特開 昭62−260727（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−20042（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−291829（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−227938（ＪＰ，Ａ)
特公 昭57−42570（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 37/00 - 37/16
Claims (17)
- 【請求項１】垂直旋盤と、該垂直旋盤の両端部にそれぞ
れ設けられる二つのチャックと、前記垂直旋盤に設けら
れてこの垂直旋盤の両端部の間で垂直移動するキャリジ
と、該キャリジに上下に並べて一体的に設けられた酸水
素バーナー及び炉と、前記垂直旋盤の一端部に備えられ
る真空ポンプと、該真空ポンプを前記垂直旋盤の一端部
に連結するカップラと、前記垂直旋盤の外部に設けられ
て前記キャリジの垂直移動、前記酸水素バーナーの流量
及び前記チャックの回転を制御する制御器と、を備え、
前記炉は、ガラス管を予熱又は加熱してプリホームロッ
ドに前記ガラス管をオーバークラッディングするために
使用されることを特徴とする光ファイバプリフォームロ
ッドのオーバークラッディング装置。 - 【請求項２】炉はキャリジのバーナーの下方に設置され
る請求項１に記載の光ファイバプリフォームロッドのオ
ーバークラッディング装置。 - 【請求項３】炉はグラファイト発熱体を備え、電力供給
源から電力供給を受け及びる請求項１に記載の光ファイ
バプリフォームロッドのオーバークラッディング装置。 - 【請求項４】炉はヘリウム（He）、アルゴン（Ar）、ヘ
リウムとアルゴンの混合物又は窒素（N2）のいずれかの
不活性ガスを用いてプリフォームロッド及びガラス管の
酸化を防止する請求項１に記載の光ファイバプリフォー
ムロッドのオーバークラッディング装置。 - 【請求項５】トップ及びボトムチャックを備える垂直旋
盤と、前記チャック間で垂直移動するキャリジと、該キ
ャリジに上下に並べて一体的に設けられたリング状の酸
水素バーナー及び炉と、前記垂直旋盤の一端部に備えら
れる真空ポンプと、該真空ポンプと前記チャックの一方
との間に接続されるカップラと、前記キャリジの垂直移
動、前記酸水素バーナーの流量及び前記チャックの回転
を制御する制御器と、を備えるオーバークラッディング
装置による光ファイバプリホームロッドのオーバークラ
ッディング方法であって、 前記トップチャックに光ファイバプリフォームロッドを
固定して垂直にレベリングする過程と、ガラス管を支持
管に装着する過程と、該支持管を前記ボトムチャックに
固定し、前記ガラス管を垂直にレベリングする過程と、
前記トップチャックを下降させて前記プリフォームロッ
ドを前記ガラス管に同軸挿入する過程と、前記炉を用い
て該ガラス管を予熱し、このガラス管が軟化点に至るま
で前記バーナーを用いて該ガラス管を加熱する過程と、
前記プリフォームロッドと前記ガラス管の隙間に対し負
圧による吸引を行い、これらガラス管とプリフォームロ
ッドを密着させてプリホームを完成する過程と、を含む
ことを特徴とする光ファイバプリフォームロッドのオー
バークラッディング方法。 - 【請求項６】プリホームロッドは外付け法又は内付け法
のいずれか一の方法で製造される請求項５に記載の光フ
ァイバプリフォームロッドのオーバークラッディング方
法。 - 【請求項７】ガラス管は合成石英管又は天然石英管のい
ずれかである請求項５に記載の光ファイバプリフォーム
ロッドのオーバークラッディング方法。 - 【請求項８】ガラス管は内径が10mm以上である請求項７
に記載の光ファイバプリフォームロッドのオーバークラ
ッディング方法。 - 【請求項９】プリホームロッドとガラス管の隙間に不活
性ガスを注入して該隙間から異物質を取り除く請求項５
に記載の光ファイバプリフォームロッドのオーバークラ
ッディング方法。 - 【請求項１０】プリフォームロッド外部表面の異物質が
ガラス管から伝わる熱と不活性ガスにより取り除かれる
請求項９に記載の光ファイバプリフォームロッドのオー
バークラッディング方法。 - 【請求項１１】ガラス管内部表面の異物質は炉又はバー
ナーから発生する熱と不活性ガスにより取り除かれる請
求項９に記載の光ファイバプリフォームロッドのオーバ
ークラッディング方法。 - 【請求項１２】不活性ガスはヘリウム（He）、アルゴン
（Ar）、ヘリウムとアルゴンの混合物又は窒素（N2）の
いずれかである請求項９に記載の光ファイバプリフォー
ムロッドのオーバークラッディング方法。 - 【請求項１３】トップ及びボトムチャックを備える垂直
旋盤と、前記チャック間で垂直移動するキャリジと、該
キャリジに上下に並べて一体的に設けられたリング状の
酸水素バーナー及び炉と、前記垂直旋盤の一端部に備え
られる真空ポンプと、該真空ポンプと前記チャックの一
方との間に装着されるカップラと、前記キャリジの垂直
移動、前記酸水素バーナーの流量及び前記チャックの回
転を制御する制御器と、を備えるオーバークラッディン
グ装置による光ファイバプリホームロッドのオーバーク
ラッディング方法であって、 前記トップチャックに光ファイバプリフォームロッドを
固定して垂直にレベリングする過程と、ガラス管を支持
管に連結する過程と、該支持管を前記ボトムチャックに
取り付け、前記ガラス管を垂直にレベリングする過程
と、前記トップチャックを下降させて前記プリフォーム
ロッドを前記ガラス管に同軸挿入する過程と、該プリフ
ォームロッドとガラス管の隙間にSiCl4とガラス形成物
質を注入してこれらプリフォームロッドとガラス管の粘
度を調節しながら、該プリフォームロッドとガラス管の
隙間にマッチング粘度を有するシリカ層を堆積する過程
と、前記炉を用いて前記ガラス管を予熱し、このガラス
管が軟化点に至るまで前記バーナーを用いて該ガラス管
を加熱する過程と、前記プリフォームロッドと前記ガラ
ス管の隙間に対し負圧による吸引を行い、これらガラス
管とプリフォームロッドを密着させプリフォームを完成
する過程と、を含むことを特徴とする光ファイバプリフ
ォームロッドのオーバークラッディング方法。 - 【請求項１４】ガラス形成物質は低粘度を有するPOC
l3、フロン又は硼素のいずれかである請求項13に記載の
光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディン
グ方法。 - 【請求項１５】プリホームロッドとガラス管の隙間にSi
Cl4及びPOCl3を注入する請求項13に記載の光ファイバプ
リフォームロッドのオーバークラッディング方法。 - 【請求項１６】プリフォームロッドとガラス管の隙間に
SiCl4、POCl3及びフロンを注入する請求項13に記載の光
ファイバプリフォームロッドのオーバークラッディング
方法。 - 【請求項１７】プリフォームロッドとガラス管の隙間に
SiCl4、POCl3、フロン及び硼素を注入する請求項13に記
載の光ファイバプリフォームロッドのオーバークラッデ
ィング方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019970010741A KR100251773B1 (ko) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 광섬유 모재 오버 클래딩 제조장치 |
| KR1997/11510 | 1997-03-29 | ||
| KR1997/10741 | 1997-03-29 | ||
| KR1019970011510A KR100251774B1 (ko) | 1997-03-29 | 1997-03-29 | 광섬유 모재 오버 클래딩 방법 및 광섬유 인출방법 |
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