JP3559270B2 - 光ファイバ母材の製造方法、並びに該製造方法により製造された光ファイバ母材及び光ファイバ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入し、上記ガラスパイプ内を減圧しながら両者を加熱することで、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を行う光ファイバ母材の製造方法に関し、特に波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法、並びに該製造方法により製造された光ファイバ母材及び光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光ファイバ母材を線引きすることによって製造され、この光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、及びロッドインチューブ法等が知られている。
【０００３】
ところで、光ファイバの生産性の観点から、光ファイバ母材を大型化することが求められており、こうした大型の光ファイバ母材を製造する方法として、コア部とクラッド部とからなるガラスロッド（一次母材）の外周囲を、さらにクラッド部で覆うようにした製造方法が知られている。
【０００４】
具体的には、ＶＡＤ法やＯＶＤ法（以下、これらを総称してスート法ともいう）によって作製したガラスロッド（コア部とクラッド部とを有する一次母材）の外周囲に、さらにスート法によってスート（ガラス微粒子）を堆積させ、これを透明化させることで大型の光ファイバ母材を製造する方法が知られている。
【０００５】
また、これとは異なり、上記スート法によって作製したガラスロッドをガラスパイプに内挿し、このガラスパイプを縮径させてこのガラスロッドとガラスパイプとを一体化させることにより、大型の光ファイバ母材を製造する方法も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、波長の異なる複数の信号光を１本の光ファイバ（シングルモード光ファイバ）で同時に伝送する波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が注目されている。このＷＤＭ伝送方式で主に用いられる信号波長は１５５０ｎｍ帯であるが、これは、図５に示すように、この波長帯域は、光ファイバの損失値が最も小さいことが理由の１つである。
【０００７】
ここで、同図に示すように、光ファイバの波長損失特性は、１３８５ｎｍ帯において極めて大きいピークを有する。これは、光ファイバ中に残留するＯＨ−イオンによる吸収損失が主な原因であり、この吸収損失を無くせば、ＷＤＭ伝送システムで利用可能な波長帯域の拡大が図れ、そのことにより、ＷＤＭ伝送システムにおける伝送容量を大幅に増大させることができると考えられる。
【０００８】
そのためには、光ファイバ中に残留するＯＨ−イオンの濃度を低下させることが必要であり、ひいてはＯＨ−イオンの濃度が低濃度である光ファイバ母材を製造することが必要である。
【０００９】
こうしたＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、主として、以下の２つの方法が考えられる。
【００１０】
１つは、上述したように、スート法による光ファイバ母材の製造方法であり、スート法によって、ＯＨ−イオンの濃度が所定値以下の無水ガラス体（一次母材）を作製すると共に、これを延伸して無水ガラスロッドとし、この延伸した無水ガラスロッドの外周囲に、さらにスート法によってスートを堆積させる方法である。この方法では、無水ガラスロッドに堆積させたスートを透明化するときに、そのスートの収縮によって界面ずれが発生することを防止するため、スートを堆積させるときに、そのスートと無水ガラスロッドとを融着させるべく、無水ガラスロッドの表面を加熱する（例えば８００℃程度）必要がある。こうした加熱は、スートの堆積と同時に行うことから酸水素火炎により行うことになるため、無水ガラスロッドの外表面にＯＨ−イオンが混入することが避けられず、これにより、光ファイバ母材のＯＨ−イオンの濃度が増大してしまう。
【００１１】
そこで、無水ガラス体（無水ガラスロッド）として、コア部に対するクラッド部の外径比であるＣ／Ｃの大きいもの（例えばＣ／Ｃ≧７）を作製することにより、酸水素火炎による加熱によって、この無水ガラスロッドの外表面にＯＨ−イオンが混入したとしても、そのＯＨ−イオンがコア部から離れるようにし、このことにより、光ファイバ母材におけるコア部近傍のＯＨ−イオンの濃度を低濃度に保つことが考えられる。
【００１２】
しかしながらこの場合は、光ファイバ母材の生産性が低下してしまうこととなる。つまり、作製する無水ガラス体の外径は、製造装置に大きさにより制限されることから、無水ガラス体のＣ／Ｃを大きくするにはコア部の外径を小さくしなければならない。このため、無水ガラス体の製造装置で生産するコア部が著しく少なくなってコア部の生産性が低下してしまう。コア部の生産性が低下すると、相対的にクラッド部の生産が過剰になり、結果として製造装置の稼働率が低下して、光ファイバ母材の生産性が低下する。
【００１３】
ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造する２つ目の方法は、例えば特開平１１−１７１５７５号公報に記載されているように、ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法であり、スート法によって無水ガラス体を作製すると共に、これを延伸して無水ガラスロッドとし、この延伸した無水ガラスロッドの外周囲に、ガラスパイプを被覆する方法である。この方法では、無水ガラスロッドにガラスパイプを被覆する際に、ＯＨ−イオンが混入することがなく、このため、無水ガラス体のＣ／Ｃを大きくする必要がない。従って、ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、その生産性の観点からは、スート法よりも、ロッドインチューブ法が適している。
【００１４】
ところで、ロッドインチューブ法においても、作製した無水ガラス体を加熱し延伸させて無水ガラスロッドとするが、その延伸手法として、第１に、無水ガラス体を酸水素火炎により加熱して延伸することが考えられる。ところが、このように酸水素火炎を用いた場合には、上述したように、無水ガラス体（無水ガラスロッド）の外表面にＯＨ−イオンが混入し、これにより、光ファイバ母材のＯＨ−イオンの濃度が増大してしまう。そこで、この場合は、延伸した無水ガラスロッドの外表面部分（ＯＨ−イオンの混入した部分）を、プラズマ火炎研磨や、機械的研削により除去した上で、その無水ガラスロッドとガラスパイプと一体化させる必要がある。こうすることで、無水ガラスロッドのＯＨ−イオンの濃度を低下させることができるが、火炎研磨又は研削工程が新たに必要となり、工程数の増加により製造コストが増大してしまうこととなる。
【００１５】
また、第２の手法として、ＯＨ−イオンの発生しないプラズマ火炎によって無水ガラス体を加熱し、これを延伸することも考えられるが、この場合は、酸水素火炎を採用した場合に比べて、製造コストが大幅に増大してしまうようになる。
【００１６】
さらに、第３の手法として、無水ガラス体の加熱を電気炉を用いて行うことが考えられる。この場合は、無水ガラス体をＯＨ−イオンを混入させることなく延伸して無水ガラスロッドにすることができると共に、プラズマ火炎を用いた場合よりも低コストとなるため、無水ガラス体の延伸手法としては最も優れている。
【００１７】
ところが、延伸した無水ガラスロッドの外表面には、その製造過程において傷が生じていたり、異物が付着していたりする。電気炉としてカーボン抵抗加熱式の電気炉を用いた場合には、その加熱の際に灰等がガラスロッドの外表面に付着し易い。こうした傷や異物をそのままにしておくと、無水ガラスロッドとガラスパイプとを一体化したときに、そのロッドとパイプとの界面において気泡等が発生してしまい、その結果、光ファイバの損失増加を招いてしまう。
【００１８】
また、スート法によって無水ガラス体を作製した場合は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が比較的高くなる場合があることが実験により判明した。これは、次のような理由によるものと考えられる。つまり、スート法では、堆積させたスートを、先ず、約１２００℃の加熱炉により、ヘリウムガス及び塩素ガス雰囲気中で脱水処理する脱水工程を行った後に、約１５００℃以上の高温加熱炉により、ヘリウムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行って無水ガラス体を作製する。ここで、脱水工程において温度が低いと塩素ガスが十分に活性化せず、この場合は、脱水反応が不十分となってしまう。一方で、この脱水工程では、雰囲気ガスが塩素ガスだけでなく、ガラスの透明化を目的としてヘリウムガスを混合しているため、このヘリウムガスがスート表面を冷却する。これにより、スート表面部分は、脱水が不十分になる虞があり、その結果、こうしてスート法により作製した無水ガラス体は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が高くなる場合があると考えられる。
【００１９】
このように、無水ガラス体を延伸した無水ガラスロッドは、その外表面に傷や異物が存在していたり、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が高かったりすることから、より低損失の光ファイバを製造するには、その無水ガラスロッドの外表面を研磨・研削する必要がある。しなしながら、酸水素火炎を用いた研磨は、ＯＨ−イオンの混入を防止する観点から採用することができず、プラズマ火炎を用いた研磨は製造コストの観点から好ましくない。
【００２０】
従って、ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、製造コストが大幅に増大してしまうという不都合が生じることとなる。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、波長１３８５ｎｍ帯において低損失なシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材を安価に製造することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法に係る。
【００２３】
そして、第１の発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、該光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッド部とからなりかつ、その外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体を作製するガラス体作製工程と、上記ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体を加熱・延伸して無水ガラスロッドとするロッド延伸工程と、上記ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドを、ガラスパイプに内挿すると共に、該ガラスパイプ内を減圧しながら、該ガラスパイプ及び無水ガラスロッドの双方を、その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上記ガラスパイプと無水ガラスロッドとを順次一体化する一体化工程とを含み、上記ロッド延伸工程では、上記無水ガラス体を電気炉により加熱して該無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体を延伸するようにする。
【００２４】
この構成によると、ガラス体作製工程では、コア部とクラッド部とからなる無水ガラス体であって、その外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体を作製する。例えばスート法により作製すればよい。
【００２５】
そして、ロッド延伸工程では、作製した無水ガラス体を加熱して延伸する。このとき、無水ガラスロッドは電気炉により加熱する。ここで、電気炉は、高周波加熱式や抵抗加熱式の電気炉とすればよい。こうすることで、加熱の際にＯＨ−イオンが発生せず、これにより、この無水ガラスロッドの表面にＯＨ−イオンが混入することがない。
【００２６】
また、このロッド延伸工程では、無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体を延伸する。このため、無水ガラス体の外表面に発生した傷や、その外表面に付着した異物は、その外表面部分と共に除去される。さらに、スート法により作製した無水ガラス体は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が比較的高くなる場合があるが、そのＯＨ−イオン濃度の高い外表面部分が除去される。その結果、ＯＨ−イオンの濃度が低濃度の無水ガラスロッドであって、表面が滑らかな無水ガラスロッドが得られる。
【００２７】
こうして延伸した無水ガラスロッドをガラスパイプに内挿し、ガラスパイプ内を減圧しながらパイプ及びロッド加熱して、このガラスパイプと無水ガラスロッドとを一体化する一体化工程を行う。このことにより、ＯＨ−イオンの濃度が低濃度の光ファイバ母材であって、内部に気泡が発生しない光ファイバ母材が製造される。その結果、この光ファイバ母材を線引きすることによって、ＯＨ−イオンによる吸収損失の小さい、具体的には波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが得られる。
【００２８】
このように、本発明では、ＯＨ−イオンの濃度が低い無水ガラス体を延伸する際に、ＯＨ−イオンの発生しない電気炉を用いて、無水ガラス体の外表面部分を除去しながら延伸を行うことにより、無水ガラス体の延伸と、その表面研磨（研削）とを１つの工程で行うことができる。このため、低損失の光ファイバを製造するための光ファイバ母材を、低コストで製造することが可能になる。
【００２９】
ここで、上記ロッド延伸工程では、電気炉による無水ガラスロッドの加熱温度を、２１００℃以上２３００℃以下に設定すればよい。
【００３０】
つまり、無水ガラス体を延伸するには、その加熱温度を１８００℃程度に設定すればよいが、加熱温度を２１００℃以上とすることによって、無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しつつ、これを延伸することが可能になる。こうして、無水ガラスロッドの外表面部分を研磨・研削したことと同様の作用が得られる。また、加熱温度を余りに高くしすぎると、電気炉の寿命が短くなることから、加熱温度は２３００℃以下とすることが好ましい。尚、無水ガラス体の加熱温度は、２２００℃〜２２５０℃とするのがさらに好ましく、こうすることで、無水ガラス体の外表面の傷や異物を確実になくすことが可能になると共に、電気炉の長寿命化も図られる。
【００３１】
また、ロッド延伸工程では、無水ガラス体を加熱・延伸することにより、外表面の凹凸が０．５μｍよりも小さい無水ガラスロッドとする。
【００３２】
上述したように、ロッド延伸工程では、無水ガラス体の外表面が研磨・研削されることになるため、その外表面は滑らかになり、外表面に０．５μｍ以上の凹凸はほとんど含まれない。
【００３３】
さらに、ガラス体作製工程では、コア部の外径に対するクラッド部の外径の比が３．５以上４．５以下に設定された無水ガラス体をＶＡＤ法により作製することが好ましい。
【００３４】
すなわち、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、いわゆるロッドインチューブ法により光ファイバ母材を製造する上に、無水ガラス体の延伸の際等に、この無水ガラス体の外表面にＯＨ−イオンが混入しない。このため、ＯＨ−イオンが混入することを考慮して、無水ガラス体におけるコア部に対するクラッド部の外径比（Ｃ／Ｃ）を大きくする必要がない。つまり、無水ガラス体のＣ／Ｃは比較的小さいものでよい。こうして、無水ガラス体のＣ／Ｃを小さくすることにより、ＶＡＤ法を採用しても光ファイバ母材の生産性は低下しない。
【００３５】
また、ガラスパイプは、ＯＨ−イオンの濃度が１ｐｐｍ以下に設定されたものとすればよい。
【００３６】
第２の発明は光ファイバ母材に係り、この光ファイバ母材は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造されることで、コア部のＯＨ-イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である光ファイバ母材である。この光ファイバ母材を線引きすることによって、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが製造される。
【００３７】
また、上記光ファイバ母材は、軸方向長さ１ｍ当りの気泡の数が、５以下であることが好ましい。光ファイバ母材の気泡は、光ファイバ中において、散乱損失を増大させる気泡となるためである。
【００３８】
第３の発明は光ファイバに係り、この光ファイバは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造された光ファイバ母材を線引きした光ファイバである。この光ファイバは、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が低く（０．４ｄＢ／ｋｍ以下）、その損失値が波長１３１０ｎｍ帯の損失値と同じか、又はそれよりも低くなる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無水ガラス体を電気炉により加熱してその無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、無水ガラス体を延伸するため、工程数が低減し、波長１３８５ｎｍ帯において低損失な光ファイバを製造するための光ファイバ母材を安価に製造することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、ロッドインチューブ法によるものであり、コア部１１ａとクラッド部１１ｂとからなる無水ガラス体１１’（図１参照）を作製するガラス体作製工程と、この無水ガラス体１１’を延伸して無水ガラスロッド１１とするロッド延伸工程と、延伸した無水ガラスロッド１１をガラスパイプ１２と一体化させる一体化工程とからなる。これにより、コア部１１ａと、このコア部１１ａの周囲を覆うクラッド部１３とからなる光ファイバ母材１が製造される（図４参照）。
【００４１】
（ガラス体作製工程、パイプ作製工程）
ガラス体作製工程では、光ファイバにおいてコアとなるコア部１１ａと、光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッド部１１ｂとからなり、その外表面部分以外の部分における（コア部１１ａ近傍における）ＯＨ−イオンの濃度が所定値以下、具体的には濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体１１’を作製する。
【００４２】
具体的には、ＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を作製し、これを脱水・焼結することにより、無水ガラス体１１’を作製する。この無水ガラス体１１’の作製は、通常行われている方法により行えばよい。具体的には、堆積させたスートを、先ず、約１２００℃の加熱炉により、ヘリウムガス及び塩素ガス雰囲気中で脱水処理する脱水工程を行った後に、約１５００℃以上の高温加熱炉により、ヘリウムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行って無水ガラス体１１’を作製する。
【００４３】
但し、上述したように、無水ガラス体１１’の外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度は２ｐｐｂ以下となるようにする。また、上記無水ガラス体１１’のＣ／Ｃ（コア部１１ａの外径ｄに対するクラッド部１１ｂの外径Ｄの比Ｄ／ｄ（図４参照））は、３．５〜４．５となるようにする。このＣ／Ｃは、光ファイバ母材１（無水ガラス体１１’）の生産性の観点からは、４程度が好ましい。
【００４４】
尚、この無水ガラス体１１’は、ＯＶＤ法によって作製するようにしてもよい。
【００４５】
また、無水ガラスロッド１１と一体化させるガラスパイプ１２は、例えばＯＶＤ法等によって作製するようにすればよい。但し、このガラスパイプ１２のＯＨ−イオン濃度は、１ｐｐｍ以下となるようにする。
【００４６】
（ロッド延伸工程）
図１は、ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体１１’を延伸させて無水ガラスロッド１１とする延伸装置Ａを示している。この延伸装置Ａにセットする無水ガラス体１１’には、その両端部に、この無水ガラス体１１’と同軸となるようにそれぞれ補助パイプ２１，２２が取り付けられる。
【００４７】
そして、上記延伸装置Ａは、それぞれチャック２３ａ，２４ａを有する上側把持部２３と、下側把持部２４とを備えており、この上側把持部２３と下側把持部２４とによって、無水ガラス体１１’を、Ｚ方向（同図における上下方向）に延びて配設するように構成されている。すなわち、上側把持部２３のチャック２３ａは、上記無水ガラス体１１’の上端に取り付けられた補助パイプ２１における上端部分を把持する一方、下側把持部２４のチャック２４ａは、無水ガラス体１１’の下端に取り付けられた補助パイプ２２における下端部分を把持する。
【００４８】
上記上側把持部２３は、無水ガラス体１１’（無水ガラスロッド１１）を挟んだ両側位置に、Ｚ方向に延びて配設された一対のガイド２５，２５に案内されて、第１移動機構３１によってＺ方向に移動するように構成されている。
【００４９】
上記第１移動機構３１は、Ｚ方向に延びて配設されかつ、上記上側把持部２３に対して螺合するボールねじ３１ａと、このボールねじ３１ａの上端部分に取り付けられた従動プーリ３１ｂと、第１モータ３１ｃによって駆動される駆動プーリ３１ｄと、この従動プーリ３１ｂと駆動プーリ３１ｄとの間に巻き掛けられたベルト３１ｅとから構成されている。そして、上記第１モータ３１ｃによって駆動プーリ３１ｄが駆動されると、ベルト３１ｅを介して従動プーリ３１ｂが回転し、これにより、ボールねじ３１ａが回転することによって、上側把持部２３がガイド２５，２５に案内されてＺ方向に移動する（無水ガラス体１１’の延伸を行う場合には、下方に移動する）ようになっている。
【００５０】
一方、上記下側把持部２４は、上記一対のガイド２５，２５に案内されて第２移動機構３２によってＺ方向に移動可能に構成されている。
【００５１】
上記第２移動機構３２は、第１移動機構３１と同様に、Ｚ方向に延びて配設されかつ、この下側把持部２４に対して螺合するボールねじ３２ａと、このボールねじ３２ａの下端部分に取り付けられた従動プーリ３２ｂと、第２モータ３２ｃによって駆動される駆動プーリ３２ｄと、この従動プーリ３２ｂと駆動プーリ３２ｄとの間に巻き掛けられたベルト３２ｅとから構成されている。そして、上記第２モータ３２ｃによって駆動プーリ３２ｄが駆動されることによって、ベルト３２ｅを介して従動プーリ３２ｂ及びボールねじ３２ａが回転し、これにより、下側把持部２４がガイド２５，２５に案内されてＺ方向に移動する（無水ガラス体１１’の延伸を行う場合には、下方に移動する）ようになっている。
【００５２】
このように、延伸装置Ａにおいては、上側把持部２３は、第１モータ３１ｃによって移動する一方、下側把持部２４は、第２モータ３２ｃによって移動するように構成されているため、これら第１及び第２モータ３１ｃ，３２ｃの回転速度を互いに異ならせることによって、上側把持部２３の移動速度と、下側把持部２４の移動速度とを互いに異ならせることが可能である（同図の白抜きの矢印参照）。つまり、下側把持部２４の移動速度を、上側把持部２３の移動速度よりも高くすることによって、無水ガラス体１１’を下方に引っ張るようにし、これにより、上記無水ガラス体１１’を延伸するようにしている。
【００５３】
また、上記上側及び下側把持部２３，２４のチャック２３ａ，２４ａは、Ｚ方向に延びる軸（Ｚ軸）回りに回転可能に構成されており、これら各チャック２３ａ，２４ａはそれぞれ、第１回転機構７１及び第２回転機構７２によってＺ軸回りに回転するように構成されている（同図の矢印参照）。
【００５４】
上記第１回転機構７１は、上記上側把持部２３のチャック２３ａと一体化された従動プーリ７１ａと、第３モータ７１ｂによって駆動される駆動プーリ７１ｃと、この従動プーリ７１ａと駆動プーリ７１ｃとの間に巻き掛けられたベルト７１ｄとから構成されている。これにより、上記第３モータ７１ｂによって駆動プーリ７１ｃが駆動されると、ベルト７１ｄ及び従動プーリ７１ａを介して上側把持部２３のチャック２３ａがＺ軸回りに回転するようになっている。
【００５５】
一方、上記第２回転機構７２も上記第１回転機構７１と同様に、従動プーリ７２ａと、第４モータ７２ｂと、駆動プーリ７２ｃと、ベルト７２ｄとから構成されており、第４モータ７３ｂによって駆動プーリ７２ｃが駆動されることによって、ベルト７２ｄ及び従動プーリ７２ａを介して下側把持部２４のチャック２４ａがＺ軸回りに回転するようになっている。
【００５６】
ここで、上記第１及び第２回転機構７１，７２は、各チャック２３ａ，２４ａを互いに同じ回転数で回転させるように構成されている。
【００５７】
そして、上記延伸装置Ａは、無水ガラス体１１’を加熱する電気炉４を備えており、この電気炉４は、上記上側把持部２３と下側把持部２４との中間位置に配設されている。この電気炉４は、図２に示すように、その中心軸がＺ方向に延びるような向きに配設された略リング状のカーボンヒータ４１と、このカーボンヒータ４１に内嵌されてＺ方向に延びるカーボン炉心管４２と、このカーボン炉心管４２の外周囲を囲むように配設された断熱材４３と、これらカーボンヒータ４１、カーボン炉心管４２及び断熱材４３を収容するケース４５とから構成されている。上記ケース４５には、その上端部及び下端部に、無水ガラス体１１’が通過可能な開口が形成されている。
【００５８】
上記カーボン炉心管４２は、Ｚ方向に延びて配設された無水ガラス体１１’と略同軸となる位置に配設されている。また、このカーボン炉心管４２は、無水ガラス体１１’の外径よりも大きい内径を有しており、これにより、上記無水ガラス体１１’はその軸方向に上記電気炉４内を通過可能にされている。こうして、上記無水ガラス体１１’は、その下端から上端に向かって順次、カーボンヒータ４１によって加熱されるように構成されている。
【００５９】
尚、電気炉４には、カーボンヒータ４１の近傍に配設された赤外線温度計４４を備えており、無水ガラス体１１’の延伸の最中には、この温度計４４によってカーボンヒータ４１の加熱温度を検出し、これをモニタするようにしている。尚、上記電気炉４は、高周波加熱式のヒータを有するものとしてもよい。
【００６０】
次に、この延伸装置１による無水ガラス体１１’の延伸方法について説明すると、先ず、無水ガラス体１１’の上側に取り付けられた補助パイプ２１の上端部分を、電気炉４の上方位置において、上側把持部２３のチャックによって把持すると共に、無水ガラス体１１’の下側に取り付けられた補助パイプ２２の下側部分を、電気炉４の下方位置において、下側把持部２４のチャックによって把持する。これにより上記無水ガラス体１１’（補助パイプ２２）は、電気炉４内を貫通した状態で、Ｚ方向に延びるように配設される。
【００６１】
この状態で、上記第１及び第２移動機構３１，３２の第１及び第２モータ３１ｃ，３２ｃをそれぞれ所定の回転数で駆動させ、これにより、上記無水ガラス体１１’を下方に移動させる。このときには、第１及び第２回転機構７１，７２の第３及び第４モータ７１ｂ，７２ｂをそれぞれ所定の回転数で駆動させることにより、無水ガラス体１１’を、Ｚ軸回りに回転させる。こうして、上記無水ガラス体１１’を回転させながら、その下端から上端に向かって順次電気炉４により加熱する。このとき、下側把持部２４の移動速度を、上側把持部２３の移動速度よりも高く設定する。これにより、電気炉４によって加熱された無水ガラス体１１’は、下方に引っ張られるようになり、これにより、上記無水ガラス体１１’は、所定の外径となるまで延伸されて無水ガラスロッド１１となる。
【００６２】
ここで、無水ガラス体１１’を延伸する際の、上記電気炉４による無水ガラス体１１’の加熱温度は、この無水ガラス体１１’の外表面部分が昇華する温度に設定する。具体的に加熱温度は、２１００℃〜２３００℃に設定する。
【００６３】
こうすることで、ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体１１’の外表面に傷が生じていたり、また、上記電気炉４内を通過する際に、灰等の異物が無水ガラス体１１’の外表面に付着したりしても、上記傷や異物を、無水ガラス体１１’の外表面部分と共に除去することができる。また、スート法により作製した無水ガラス体１１’の外表面部分は、ＯＨ−イオン濃度が比較的高い場合があるが、そのＯＨ−イオン濃度の高い外表面部分を除去することができる。このため、延伸した無水ガラスロッド１１の外表面を、改めて研磨・研削する必要がない。
【００６４】
尚、上記無水ガラス体１１’の加熱温度は、好ましくは２２００℃〜２２５０℃である。こうすることで、無水ガラス体１１’の外表面部分を確実に除去可能になると共に、必要以上に加熱温度を高めないことで電気炉４の長寿命化が図られる。
【００６５】
このように、上記延伸装置Ａは、電気炉４により無水ガラス体１１’を加熱するように構成されているため、この無水ガラス体１１’の外表面にＯＨ−イオンが混入することがなく、また、ＯＨ−イオンの濃度が比較的高くなり易い無水ガラス体１１’の外表面部分を除去することで、無水ガラスロッド１１のＯＨ−イオンの濃度がさらに低下する。さらに、無水ガラス体１１’の外表面部分を除去することで、無水ガラスロッド１１の外表面を滑らかにすることができる。具体的には、その外表面に、０．５μｍ以上の凹凸がほとんど含まれないようになる。
【００６６】
（一体化工程）
図３は、ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッド１１と、パイプ作製工程において作製したガラスパイプ１２とを一体化させる母材製造装置Ｂを示している。この母材製造装置Ｂは、ロッドインチューブ法により光ファイバ母材１を製造するものである。
【００６７】
上記母材製造装置Ｂには、Ｚ方向（同図における上下方向）に延びて配設された上記ガラスパイプ１２の上端部分を把持することで、このガラスパイプ１２を吊り下げ状態にする第１把持部５１と、同じくＺ方向に延びて配設された上記無水ガラスロッド１１の上端部分を把持することで、この無水ガラスロッド１１を吊り下げ状態にする第２把持部５２とが設けられている。この第１及び第２把持部５１，５２はそれぞれ、ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１の位置を、Ｘ方向（同図における紙面横方向）及びＹ方向（紙面に直行する方向）に移動可能に構成されていると共に、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１のＺ方向に対する傾きを調整可能に構成されている。この構成により、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１は、それぞれ鉛直にかつ、互いに同軸に位置付けられるようになる。
【００６８】
また、上記各把持部５１，５２はそれぞれ、Ｚ方向に移動可能に構成されており、この各把持部５１，５２の下方への移動に伴い、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１がそれぞれ下方に移動するようにしている。尚、上記第１及び第２把持部５１，５２の移動速度は、それぞれ変更可能であると共に、第１把持部５１と第２把持部５２とで互いに異なる速度に設定することも可能である。このため、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１の移動速度（後述するヒータ６への送り速度）が調整可能にされており、さらに、上記ガラスパイプ１２の送り速度と無水ガラスロッド１１の送り速度とを互いに異ならせることも可能にされている。
【００６９】
上記第１把持部５１の下方位置には、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１を加熱する略リング状のヒータ６が配設されている。このヒータ６は、図示省略の加熱炉内に配設されたものであって、上記ガラスパイプ１２の外径よりも大きい内径を有していると共に、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１と略同軸となる位置に配設されている。これにより、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１はその軸方向に上記ヒータ６内を通過可能にされている。
【００７０】
この構成によって、上記第１及び第２把持部５１，５２によってガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１が下方に移動されると、このガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１は上記ヒータ６内をその一端（下端）から順次通過するようになる。これにより、ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１が、その一端から他端に向かって順次加熱されることになる。
【００７１】
尚、このヒータ６を備える加熱炉としては、具体的には、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉が例示される。
【００７２】
上記ヒータ６の下方位置には、このヒータ６の中心軸を挟んだＸ方向の両側位置に、それぞれ２つのローラ５３，５３、…が配設されている。この各ローラ５３は、Ｙ軸回りに回転可能に構成されており、上記ヒータ６を通過することによって一体化したガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１との一体化物（光ファイバ母材１）を、Ｘ方向に相対向した二対のローラ５３，５３，…で挟み込んで、この一体化物を下方に引き取るように構成されている。この各ローラ５３，５３の回転速度は変更可能に構成されており、これにより、一体化物のヒータ６からの引き取り速度を調整することが可能にされている。こうして一体化物のヒータ６からの引き取り速度を調整することにより、この一体化物を延伸して、その外径が所定の径となった光ファイバ母材１にさせるようにしている。
【００７３】
また、上記第１把持部５１に把持されたガラスパイプ１２の上端面には、その上端開口を閉止する閉止キャップ７が取り付けられる。この閉止キャップ７には、図示省略の真空ポンプが接続されており、この真空ポンプを駆動させることによって、上記ガラスパイプ１２内を減圧することができるようになっている。
【００７４】
次に、この母材製造装置Ｂによる光ファイバ母材１の製造方法について説明すると、先ず、ガラスパイプ１２の上端部分を第１把持部５１によって把持し、この第１把持部５１によって、上記ガラスパイプ１２がヒータ６に対して同軸となるように上記ガラスパイプ１２のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれ調整すると共に、上記ガラスパイプ１２が鉛直に配設されるように上記ガラスパイプ１２の傾きを調整する。
【００７５】
次に、無水ガラスロッド１１の上端部分を第２把持部５２によって把持し、この第２把持部５２によって、上記無水ガラスロッド１１がガラスパイプ１２に対して同軸となるように上記無水ガラスロッド１１のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれ調整すると共に、上記無水ガラスロッド１１が鉛直に配設されるように上記無水ガラスロッド１１の傾きを調整する。そして、無水ガラスロッド１１をガラスパイプ１２内に内挿する。
【００７６】
尚、図示は省略するが、ガラスパイプ１２の上端に、このガラスパイプ１２と同軸となるように補助パイプを取り付け、この補助パイプの上端部分を上記第１把持部５１によって把持するようにしてもよい。また、無水ガラスロッド１１の上端に、この無水ガラスロッド１１と同軸となるように補助ロッドを取り付け、この補助ロッドの上端部分を上記第２把持部５２によって把持するようにしてもよい。
【００７７】
そして、上記ガラスパイプ１２の上端開口を閉止キャップ７により閉止し、真空ポンプを駆動させて上記ガラスパイプ１２内を減圧する。こうしてガラスパイプ１２内を減圧しながら、上記第１及び第２把持部５１，５２をそれぞれ所定の速度で下方に移動させることにより、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とをヒータ６内に送る。
【００７８】
これにより、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その軸方向に上記ヒータ６内を通過するようになって、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その下端から上端に向かって上記ヒータ６により順次加熱される。このため、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とは、その下端から上端に向かって順次溶融するが、このとき、ガラスパイプ１２内が減圧されているため、このガラスパイプ１２内外の圧力差によって溶融したガラスパイプ１２が縮径する。その結果、ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その長手方向に順次一体化する。
【００７９】
こうして一体化したガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１との一体化物は、ローラ５３，５３，…によって引き取られることで、所定の外径になるまで延伸され、光ファイバ母材１が製造されることになる。
【００８０】
こうして一体化工程において製造した光ファイバ母材１を、線引き装置（図示省略）によって線引きすることにより、光ファイバが製造されることとなる。
【００８１】
このように、本実施形態に係る光ファイバ母材１の製造方法によると、無水ガラス体１１’を、ロッド延伸工程において延伸するときに、この無水ガラス体１１’を電気炉４により加熱するようにしている。これにより、加熱の際にＯＨ−イオンが発生しないため、この無水ガラス体１１’の表面にＯＨ−イオンが混入することがない。
【００８２】
また、無水ガラス体１１’を延伸するときの、電気炉４の加熱温度を２１００℃〜２３００℃に設定することにより、この無水ガラス体１１’の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体１１’を延伸することができる。これにより、無水ガラス体１１’の外表面の傷や異物を除去することもできると共に、スート法により作製された無水ガラス体１１’において、ＯＨ−イオンの濃度が比較的高濃度となり易い外表面部分を除去することができる。その結果、この無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させることにより、ＯＨ−イオンの濃度の低い光ファイバ母材１、具体的には、コア部１１ａ近傍のＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である大型の光ファイバ母材１を製造することができる。また、ガラスロッド１１の表面が滑らかであるから、その外表面部分を研磨・研削等しなくても、気泡が混入していない光ファイバ母材１（具体的には、軸方向長さ１ｍ当りの気泡の数が５以下の光ファイバ母材１）を、容易に製造することができる。
【００８３】
こうして製造した光ファイバ母材１を線引きした光ファイバは、ＯＨ−イオンの吸収損失が低いため、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であって、その波長１３８５ｎｍ帯の損失値が、波長１３１０ｎｍ帯の損失値以下である光ファイバとなる。
【００８４】
このように、無水ガラス体１１’を延伸するときに、電気炉４を用いて、無水ガラス体１１’の外表面部分を除去しながらこれを延伸するため、ロッド延伸工程において、無水ガラス体の延伸とその表面研磨（研削）とが一度に行われることになり、これにより、低損失の光ファイバを製造し得る光ファイバ母材を、安価に製造することができる。
【００８５】
さらに、無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させるときには、ロッド１１とパイプ１２との一体化と同時に、これらを一体化した一体化物を延伸するようにしている。これにより、一体化の最中に、上記無水ガラスロッド１１には、その軸方向（Ｚ方向）の張力が付与される。このため、例えばガラスロッド１１とガラスパイプ１２との一体化のみを行い、その一体化物の延伸を行わない場合には、上記無水ガラスロッド１１に径方向の圧縮歪みが発生し、これにより、光ファイバ母材１を線引きした光ファイバにおいては、圧縮歪みに起因する損失（特に長波長側において損失が増大するマイクロベンドによる散乱損失）が発生してしまうが、ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１の一体化と同時に延伸を行うことで、こうした損失の発生が防止される。すなわち、無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させるときに、無水ガラスロッド１１に、軸方向の張力を付与することにより、この無水ガラスロッド１１に対する径方向の圧縮歪みが緩和された状態で無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とが一体化する。こうして製造された光ファイバ母材１を線引きして光ファイバとしたときには、圧縮歪みに起因する損失増加がなく、ＯＨ−イオンによる吸収損失の低下と相俟って、約１２００ｎｍ〜１６００ｎｍの広い波長帯域の全域に亘って低損失の光ファイバが得られる。
【００８６】
【実施例】
次に、本発明に関して具体的に実施した実施例について、表１を参照しながら説明する。
【００８７】
【表１】
【００８８】
先ず、実施例１，２及び比較例１，２に係る無水ガラスロッドをそれぞれ作製した。この無水ガラスロッドは、外径１００ｍｍの無水ガラス体をスート法によって作製し、これを、図１に示す延伸装置Ａを用いて延伸することにより外径５０ｍｍにしたものである。
【００８９】
ここで、延伸条件は、表１に示す通りであり、実施例１，２では、ヒータ温度（加熱温度）をそれぞれ２２５０℃、２１００℃に設定した。これに対し、比較例１では、ヒータ温度を、各実施例よりも低温の２０００℃に設定した。尚、比較例２は、ヒータ温度を、実施例１と同じく２２５０℃に設定した。
【００９０】
こうして作製した無水ガラスロッドを比較すると、加熱温度を比較的高くした実施例１，２及び比較例２の無水ガラスロッドは、その外表面における０．５μｍ以上の凹凸の個数が、０又は約２（個／３００ｍｍ）と極めて少なく、その外表面は滑らかであるのに対し、加熱温度を比較的低くした比較例１の無水ガラスロッドは、その外表面における０．５μｍ以上の凹凸の個数が、約５０（個／３００ｍｍ）と極めて多くなった。
【００９１】
次に、上記各例の無水ガラスロッドを用いて、光ファイバ母材を製造した。この内、実施例１，２及び比較例１は、図３に示す母材製造装置Ｂを用いて、無水ガラスロッドにガラスパイプを被覆して一体化させるロッドインチューブ法により母材を製造した。ここで、ガラスパイプは、外径が１８２ｍｍ、内径が５４ｍｍのものである。また、無水ガラスロッドとガラスパイプとの一体化と同時に延伸することで、光ファイバ母材の外径を６０ｍｍとした。
【００９２】
これに対し、比較例２は、無水ガラスロッド１１の外表面にスートを堆積させるスート法により光ファイバ母材を製造した。この光ファイバ母材の外径も６０ｍｍである。
【００９３】
こうして作製した各光ファイバ母材を比較すると、ロッドインチューブ法を採用した実施例１，２及び比較例１の内、無水ガラスロッドの外表面が滑らかであった実施例１，２の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１又は５（個／１ｍ）と極めて少ないのに対し、比較例の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１００（個／１ｍ）と極めて多くなった。
【００９４】
一方、スート法を採用した比較例２の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１（個／１ｍ）と極めて少なかった。
【００９５】
次に、上記各例の光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、１３１０ｎｍ帯の損失値と、１３８５ｎｍ帯の損失値とをそれぞれ測定した。その結果、各例の光ファイバは、１３１０ｎｍ帯の損失値は０．３３ｄＢ／ｋｍで同じであったが、実施例１，２の光ファイバは、１３８５ｎｍ帯の損失値がそれぞれ０．３０，０．３３ｄＢ／ｋｍと低く、１３１０ｎｍ帯の損失値と同じかそれよりも低くなった。
【００９６】
これに対し、比較例１の光ファイバは、１３８５ｎｍ帯の損失値が０．６８ｄＢ／ｋｍと高くなり、比較例２の光ファイバも同様に、１３８５ｎｍ帯の損失値が０．５８ｄＢ／ｋｍと高くなった。
【００９７】
以上の結果から、光ファイバ母材の製造方法としてロッドインチューブ法を採用すると共に、無水ガラス体を延伸する際の加熱温度を比較的高く（２１００℃以上に）設定することによって、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材であって、気泡の発生が防止された光ファイバ母材を製造し得ることが判る。
【図面の簡単な説明】
【図１】無水ガラスロッドを延伸する延伸装置の概略構成を示す図である。
【図２】延伸装置における電気炉の構成を示す図である。
【図３】無水ガラスロッドとガラスパイプとを一体化させる母材製造装置の概略構成を示す図である。
【図４】光ファイバ母材の断面を示す断面図である。
【図５】通常の光ファイバの波長損失特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ母材
１１ 無水ガラスロッド
１１’ 無水ガラス体
１１ａ コア部
１１ｂ クラッド部
１２ ガラスパイプ
４ 電気炉
Ａ 延伸装置
Ｂ 母材製造装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入し、上記ガラスパイプ内を減圧しながら両者を加熱することで、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を行う光ファイバ母材の製造方法に関し、特に波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法、並びに該製造方法により製造された光ファイバ母材及び光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、光ファイバ母材を線引きすることによって製造され、この光ファイバ母材の製造方法としては、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、及びロッドインチューブ法等が知られている。
【０００３】
ところで、光ファイバの生産性の観点から、光ファイバ母材を大型化することが求められており、こうした大型の光ファイバ母材を製造する方法として、コア部とクラッド部とからなるガラスロッド（一次母材）の外周囲を、さらにクラッド部で覆うようにした製造方法が知られている。
【０００４】
具体的には、ＶＡＤ法やＯＶＤ法（以下、これらを総称してスート法ともいう）によって作製したガラスロッド（コア部とクラッド部とを有する一次母材）の外周囲に、さらにスート法によってスート（ガラス微粒子）を堆積させ、これを透明化させることで大型の光ファイバ母材を製造する方法が知られている。
【０００５】
また、これとは異なり、上記スート法によって作製したガラスロッドをガラスパイプに内挿し、このガラスパイプを縮径させてこのガラスロッドとガラスパイプとを一体化させることにより、大型の光ファイバ母材を製造する方法も知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年、波長の異なる複数の信号光を１本の光ファイバ（シングルモード光ファイバ）で同時に伝送する波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が注目されている。このＷＤＭ伝送方式で主に用いられる信号波長は１５５０ｎｍ帯であるが、これは、図５に示すように、この波長帯域は、光ファイバの損失値が最も小さいことが理由の１つである。
【０００７】
ここで、同図に示すように、光ファイバの波長損失特性は、１３８５ｎｍ帯において極めて大きいピークを有する。これは、光ファイバ中に残留するＯＨ−イオンによる吸収損失が主な原因であり、この吸収損失を無くせば、ＷＤＭ伝送システムで利用可能な波長帯域の拡大が図れ、そのことにより、ＷＤＭ伝送システムにおける伝送容量を大幅に増大させることができると考えられる。
【０００８】
そのためには、光ファイバ中に残留するＯＨ−イオンの濃度を低下させることが必要であり、ひいてはＯＨ−イオンの濃度が低濃度である光ファイバ母材を製造することが必要である。
【０００９】
こうしたＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、主として、以下の２つの方法が考えられる。
【００１０】
１つは、上述したように、スート法による光ファイバ母材の製造方法であり、スート法によって、ＯＨ−イオンの濃度が所定値以下の無水ガラス体（一次母材）を作製すると共に、これを延伸して無水ガラスロッドとし、この延伸した無水ガラスロッドの外周囲に、さらにスート法によってスートを堆積させる方法である。この方法では、無水ガラスロッドに堆積させたスートを透明化するときに、そのスートの収縮によって界面ずれが発生することを防止するため、スートを堆積させるときに、そのスートと無水ガラスロッドとを融着させるべく、無水ガラスロッドの表面を加熱する（例えば８００℃程度）必要がある。こうした加熱は、スートの堆積と同時に行うことから酸水素火炎により行うことになるため、無水ガラスロッドの外表面にＯＨ−イオンが混入することが避けられず、これにより、光ファイバ母材のＯＨ−イオンの濃度が増大してしまう。
【００１１】
そこで、無水ガラス体（無水ガラスロッド）として、コア部に対するクラッド部の外径比であるＣ／Ｃの大きいもの（例えばＣ／Ｃ≧７）を作製することにより、酸水素火炎による加熱によって、この無水ガラスロッドの外表面にＯＨ−イオンが混入したとしても、そのＯＨ−イオンがコア部から離れるようにし、このことにより、光ファイバ母材におけるコア部近傍のＯＨ−イオンの濃度を低濃度に保つことが考えられる。
【００１２】
しかしながらこの場合は、光ファイバ母材の生産性が低下してしまうこととなる。つまり、作製する無水ガラス体の外径は、製造装置に大きさにより制限されることから、無水ガラス体のＣ／Ｃを大きくするにはコア部の外径を小さくしなければならない。このため、無水ガラス体の製造装置で生産するコア部が著しく少なくなってコア部の生産性が低下してしまう。コア部の生産性が低下すると、相対的にクラッド部の生産が過剰になり、結果として製造装置の稼働率が低下して、光ファイバ母材の生産性が低下する。
【００１３】
ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造する２つ目の方法は、例えば特開平１１−１７１５７５号公報に記載されているように、ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法であり、スート法によって無水ガラス体を作製すると共に、これを延伸して無水ガラスロッドとし、この延伸した無水ガラスロッドの外周囲に、ガラスパイプを被覆する方法である。この方法では、無水ガラスロッドにガラスパイプを被覆する際に、ＯＨ−イオンが混入することがなく、このため、無水ガラス体のＣ／Ｃを大きくする必要がない。従って、ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、その生産性の観点からは、スート法よりも、ロッドインチューブ法が適している。
【００１４】
ところで、ロッドインチューブ法においても、作製した無水ガラス体を加熱し延伸させて無水ガラスロッドとするが、その延伸手法として、第１に、無水ガラス体を酸水素火炎により加熱して延伸することが考えられる。ところが、このように酸水素火炎を用いた場合には、上述したように、無水ガラス体（無水ガラスロッド）の外表面にＯＨ−イオンが混入し、これにより、光ファイバ母材のＯＨ−イオンの濃度が増大してしまう。そこで、この場合は、延伸した無水ガラスロッドの外表面部分（ＯＨ−イオンの混入した部分）を、プラズマ火炎研磨や、機械的研削により除去した上で、その無水ガラスロッドとガラスパイプと一体化させる必要がある。こうすることで、無水ガラスロッドのＯＨ−イオンの濃度を低下させることができるが、火炎研磨又は研削工程が新たに必要となり、工程数の増加により製造コストが増大してしまうこととなる。
【００１５】
また、第２の手法として、ＯＨ−イオンの発生しないプラズマ火炎によって無水ガラス体を加熱し、これを延伸することも考えられるが、この場合は、酸水素火炎を採用した場合に比べて、製造コストが大幅に増大してしまうようになる。
【００１６】
さらに、第３の手法として、無水ガラス体の加熱を電気炉を用いて行うことが考えられる。この場合は、無水ガラス体をＯＨ−イオンを混入させることなく延伸して無水ガラスロッドにすることができると共に、プラズマ火炎を用いた場合よりも低コストとなるため、無水ガラス体の延伸手法としては最も優れている。
【００１７】
ところが、延伸した無水ガラスロッドの外表面には、その製造過程において傷が生じていたり、異物が付着していたりする。電気炉としてカーボン抵抗加熱式の電気炉を用いた場合には、その加熱の際に灰等がガラスロッドの外表面に付着し易い。こうした傷や異物をそのままにしておくと、無水ガラスロッドとガラスパイプとを一体化したときに、そのロッドとパイプとの界面において気泡等が発生してしまい、その結果、光ファイバの損失増加を招いてしまう。
【００１８】
また、スート法によって無水ガラス体を作製した場合は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が比較的高くなる場合があることが実験により判明した。これは、次のような理由によるものと考えられる。つまり、スート法では、堆積させたスートを、先ず、約１２００℃の加熱炉により、ヘリウムガス及び塩素ガス雰囲気中で脱水処理する脱水工程を行った後に、約１５００℃以上の高温加熱炉により、ヘリウムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行って無水ガラス体を作製する。ここで、脱水工程において温度が低いと塩素ガスが十分に活性化せず、この場合は、脱水反応が不十分となってしまう。一方で、この脱水工程では、雰囲気ガスが塩素ガスだけでなく、ガラスの透明化を目的としてヘリウムガスを混合しているため、このヘリウムガスがスート表面を冷却する。これにより、スート表面部分は、脱水が不十分になる虞があり、その結果、こうしてスート法により作製した無水ガラス体は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が高くなる場合があると考えられる。
【００１９】
このように、無水ガラス体を延伸した無水ガラスロッドは、その外表面に傷や異物が存在していたり、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が高かったりすることから、より低損失の光ファイバを製造するには、その無水ガラスロッドの外表面を研磨・研削する必要がある。しなしながら、酸水素火炎を用いた研磨は、ＯＨ−イオンの混入を防止する観点から採用することができず、プラズマ火炎を用いた研磨は製造コストの観点から好ましくない。
【００２０】
従って、ＯＨ−イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、製造コストが大幅に増大してしまうという不都合が生じることとなる。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、波長１３８５ｎｍ帯において低損失なシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材を安価に製造することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法に係る。
【００２３】
そして、第１の発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、該光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッド部とからなりかつ、その外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体を作製するガラス体作製工程と、上記ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体を加熱・延伸して無水ガラスロッドとするロッド延伸工程と、上記ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドを、ガラスパイプに内挿すると共に、該ガラスパイプ内を減圧しながら、該ガラスパイプ及び無水ガラスロッドの双方を、その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上記ガラスパイプと無水ガラスロッドとを順次一体化する一体化工程とを含み、上記ロッド延伸工程では、上記無水ガラス体を電気炉により加熱して該無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体を延伸するようにする。
【００２４】
この構成によると、ガラス体作製工程では、コア部とクラッド部とからなる無水ガラス体であって、その外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体を作製する。例えばスート法により作製すればよい。
【００２５】
そして、ロッド延伸工程では、作製した無水ガラス体を加熱して延伸する。このとき、無水ガラスロッドは電気炉により加熱する。ここで、電気炉は、高周波加熱式や抵抗加熱式の電気炉とすればよい。こうすることで、加熱の際にＯＨ−イオンが発生せず、これにより、この無水ガラスロッドの表面にＯＨ−イオンが混入することがない。
【００２６】
また、このロッド延伸工程では、無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体を延伸する。このため、無水ガラス体の外表面に発生した傷や、その外表面に付着した異物は、その外表面部分と共に除去される。さらに、スート法により作製した無水ガラス体は、その外表面部分のＯＨ−イオン濃度が比較的高くなる場合があるが、そのＯＨ−イオン濃度の高い外表面部分が除去される。その結果、ＯＨ−イオンの濃度が低濃度の無水ガラスロッドであって、表面が滑らかな無水ガラスロッドが得られる。
【００２７】
こうして延伸した無水ガラスロッドをガラスパイプに内挿し、ガラスパイプ内を減圧しながらパイプ及びロッド加熱して、このガラスパイプと無水ガラスロッドとを一体化する一体化工程を行う。このことにより、ＯＨ−イオンの濃度が低濃度の光ファイバ母材であって、内部に気泡が発生しない光ファイバ母材が製造される。その結果、この光ファイバ母材を線引きすることによって、ＯＨ−イオンによる吸収損失の小さい、具体的には波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが得られる。
【００２８】
このように、本発明では、ＯＨ−イオンの濃度が低い無水ガラス体を延伸する際に、ＯＨ−イオンの発生しない電気炉を用いて、無水ガラス体の外表面部分を除去しながら延伸を行うことにより、無水ガラス体の延伸と、その表面研磨（研削）とを１つの工程で行うことができる。このため、低損失の光ファイバを製造するための光ファイバ母材を、低コストで製造することが可能になる。
【００２９】
ここで、上記ロッド延伸工程では、電気炉による無水ガラスロッドの加熱温度を、２１００℃以上２３００℃以下に設定すればよい。
【００３０】
つまり、無水ガラス体を延伸するには、その加熱温度を１８００℃程度に設定すればよいが、加熱温度を２１００℃以上とすることによって、無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しつつ、これを延伸することが可能になる。こうして、無水ガラスロッドの外表面部分を研磨・研削したことと同様の作用が得られる。また、加熱温度を余りに高くしすぎると、電気炉の寿命が短くなることから、加熱温度は２３００℃以下とすることが好ましい。尚、無水ガラス体の加熱温度は、２２００℃〜２２５０℃とするのがさらに好ましく、こうすることで、無水ガラス体の外表面の傷や異物を確実になくすことが可能になると共に、電気炉の長寿命化も図られる。
【００３１】
また、ロッド延伸工程では、無水ガラス体を加熱・延伸することにより、外表面の凹凸が０．５μｍよりも小さい無水ガラスロッドとする。
【００３２】
上述したように、ロッド延伸工程では、無水ガラス体の外表面が研磨・研削されることになるため、その外表面は滑らかになり、外表面に０．５μｍ以上の凹凸はほとんど含まれない。
【００３３】
さらに、ガラス体作製工程では、コア部の外径に対するクラッド部の外径の比が３．５以上４．５以下に設定された無水ガラス体をＶＡＤ法により作製することが好ましい。
【００３４】
すなわち、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法では、いわゆるロッドインチューブ法により光ファイバ母材を製造する上に、無水ガラス体の延伸の際等に、この無水ガラス体の外表面にＯＨ−イオンが混入しない。このため、ＯＨ−イオンが混入することを考慮して、無水ガラス体におけるコア部に対するクラッド部の外径比（Ｃ／Ｃ）を大きくする必要がない。つまり、無水ガラス体のＣ／Ｃは比較的小さいものでよい。こうして、無水ガラス体のＣ／Ｃを小さくすることにより、ＶＡＤ法を採用しても光ファイバ母材の生産性は低下しない。
【００３５】
また、ガラスパイプは、ＯＨ−イオンの濃度が１ｐｐｍ以下に設定されたものとすればよい。
【００３６】
第２の発明は光ファイバ母材に係り、この光ファイバ母材は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造されることで、コア部のＯＨ-イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である光ファイバ母材である。この光ファイバ母材を線引きすることによって、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバが製造される。
【００３７】
また、上記光ファイバ母材は、軸方向長さ１ｍ当りの気泡の数が、５以下であることが好ましい。光ファイバ母材の気泡は、光ファイバ中において、散乱損失を増大させる気泡となるためである。
【００３８】
第３の発明は光ファイバに係り、この光ファイバは、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造された光ファイバ母材を線引きした光ファイバである。この光ファイバは、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が低く（０．４ｄＢ／ｋｍ以下）、その損失値が波長１３１０ｎｍ帯の損失値と同じか、又はそれよりも低くなる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無水ガラス体を電気炉により加熱してその無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、無水ガラス体を延伸するため、工程数が低減し、波長１３８５ｎｍ帯において低損失な光ファイバを製造するための光ファイバ母材を安価に製造することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、ロッドインチューブ法によるものであり、コア部１１ａとクラッド部１１ｂとからなる無水ガラス体１１’（図１参照）を作製するガラス体作製工程と、この無水ガラス体１１’を延伸して無水ガラスロッド１１とするロッド延伸工程と、延伸した無水ガラスロッド１１をガラスパイプ１２と一体化させる一体化工程とからなる。これにより、コア部１１ａと、このコア部１１ａの周囲を覆うクラッド部１３とからなる光ファイバ母材１が製造される（図４参照）。
【００４１】
（ガラス体作製工程、パイプ作製工程）
ガラス体作製工程では、光ファイバにおいてコアとなるコア部１１ａと、光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッド部１１ｂとからなり、その外表面部分以外の部分における（コア部１１ａ近傍における）ＯＨ−イオンの濃度が所定値以下、具体的には濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体１１’を作製する。
【００４２】
具体的には、ＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を作製し、これを脱水・焼結することにより、無水ガラス体１１’を作製する。この無水ガラス体１１’の作製は、通常行われている方法により行えばよい。具体的には、堆積させたスートを、先ず、約１２００℃の加熱炉により、ヘリウムガス及び塩素ガス雰囲気中で脱水処理する脱水工程を行った後に、約１５００℃以上の高温加熱炉により、ヘリウムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行って無水ガラス体１１’を作製する。
【００４３】
但し、上述したように、無水ガラス体１１’の外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度は２ｐｐｂ以下となるようにする。また、上記無水ガラス体１１’のＣ／Ｃ（コア部１１ａの外径ｄに対するクラッド部１１ｂの外径Ｄの比Ｄ／ｄ（図４参照））は、３．５〜４．５となるようにする。このＣ／Ｃは、光ファイバ母材１（無水ガラス体１１’）の生産性の観点からは、４程度が好ましい。
【００４４】
尚、この無水ガラス体１１’は、ＯＶＤ法によって作製するようにしてもよい。
【００４５】
また、無水ガラスロッド１１と一体化させるガラスパイプ１２は、例えばＯＶＤ法等によって作製するようにすればよい。但し、このガラスパイプ１２のＯＨ−イオン濃度は、１ｐｐｍ以下となるようにする。
【００４６】
（ロッド延伸工程）
図１は、ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体１１’を延伸させて無水ガラスロッド１１とする延伸装置Ａを示している。この延伸装置Ａにセットする無水ガラス体１１’には、その両端部に、この無水ガラス体１１’と同軸となるようにそれぞれ補助パイプ２１，２２が取り付けられる。
【００４７】
そして、上記延伸装置Ａは、それぞれチャック２３ａ，２４ａを有する上側把持部２３と、下側把持部２４とを備えており、この上側把持部２３と下側把持部２４とによって、無水ガラス体１１’を、Ｚ方向（同図における上下方向）に延びて配設するように構成されている。すなわち、上側把持部２３のチャック２３ａは、上記無水ガラス体１１’の上端に取り付けられた補助パイプ２１における上端部分を把持する一方、下側把持部２４のチャック２４ａは、無水ガラス体１１’の下端に取り付けられた補助パイプ２２における下端部分を把持する。
【００４８】
上記上側把持部２３は、無水ガラス体１１’（無水ガラスロッド１１）を挟んだ両側位置に、Ｚ方向に延びて配設された一対のガイド２５，２５に案内されて、第１移動機構３１によってＺ方向に移動するように構成されている。
【００４９】
上記第１移動機構３１は、Ｚ方向に延びて配設されかつ、上記上側把持部２３に対して螺合するボールねじ３１ａと、このボールねじ３１ａの上端部分に取り付けられた従動プーリ３１ｂと、第１モータ３１ｃによって駆動される駆動プーリ３１ｄと、この従動プーリ３１ｂと駆動プーリ３１ｄとの間に巻き掛けられたベルト３１ｅとから構成されている。そして、上記第１モータ３１ｃによって駆動プーリ３１ｄが駆動されると、ベルト３１ｅを介して従動プーリ３１ｂが回転し、これにより、ボールねじ３１ａが回転することによって、上側把持部２３がガイド２５，２５に案内されてＺ方向に移動する（無水ガラス体１１’の延伸を行う場合には、下方に移動する）ようになっている。
【００５０】
一方、上記下側把持部２４は、上記一対のガイド２５，２５に案内されて第２移動機構３２によってＺ方向に移動可能に構成されている。
【００５１】
上記第２移動機構３２は、第１移動機構３１と同様に、Ｚ方向に延びて配設されかつ、この下側把持部２４に対して螺合するボールねじ３２ａと、このボールねじ３２ａの下端部分に取り付けられた従動プーリ３２ｂと、第２モータ３２ｃによって駆動される駆動プーリ３２ｄと、この従動プーリ３２ｂと駆動プーリ３２ｄとの間に巻き掛けられたベルト３２ｅとから構成されている。そして、上記第２モータ３２ｃによって駆動プーリ３２ｄが駆動されることによって、ベルト３２ｅを介して従動プーリ３２ｂ及びボールねじ３２ａが回転し、これにより、下側把持部２４がガイド２５，２５に案内されてＺ方向に移動する（無水ガラス体１１’の延伸を行う場合には、下方に移動する）ようになっている。
【００５２】
このように、延伸装置Ａにおいては、上側把持部２３は、第１モータ３１ｃによって移動する一方、下側把持部２４は、第２モータ３２ｃによって移動するように構成されているため、これら第１及び第２モータ３１ｃ，３２ｃの回転速度を互いに異ならせることによって、上側把持部２３の移動速度と、下側把持部２４の移動速度とを互いに異ならせることが可能である（同図の白抜きの矢印参照）。つまり、下側把持部２４の移動速度を、上側把持部２３の移動速度よりも高くすることによって、無水ガラス体１１’を下方に引っ張るようにし、これにより、上記無水ガラス体１１’を延伸するようにしている。
【００５３】
また、上記上側及び下側把持部２３，２４のチャック２３ａ，２４ａは、Ｚ方向に延びる軸（Ｚ軸）回りに回転可能に構成されており、これら各チャック２３ａ，２４ａはそれぞれ、第１回転機構７１及び第２回転機構７２によってＺ軸回りに回転するように構成されている（同図の矢印参照）。
【００５４】
上記第１回転機構７１は、上記上側把持部２３のチャック２３ａと一体化された従動プーリ７１ａと、第３モータ７１ｂによって駆動される駆動プーリ７１ｃと、この従動プーリ７１ａと駆動プーリ７１ｃとの間に巻き掛けられたベルト７１ｄとから構成されている。これにより、上記第３モータ７１ｂによって駆動プーリ７１ｃが駆動されると、ベルト７１ｄ及び従動プーリ７１ａを介して上側把持部２３のチャック２３ａがＺ軸回りに回転するようになっている。
【００５５】
一方、上記第２回転機構７２も上記第１回転機構７１と同様に、従動プーリ７２ａと、第４モータ７２ｂと、駆動プーリ７２ｃと、ベルト７２ｄとから構成されており、第４モータ７３ｂによって駆動プーリ７２ｃが駆動されることによって、ベルト７２ｄ及び従動プーリ７２ａを介して下側把持部２４のチャック２４ａがＺ軸回りに回転するようになっている。
【００５６】
ここで、上記第１及び第２回転機構７１，７２は、各チャック２３ａ，２４ａを互いに同じ回転数で回転させるように構成されている。
【００５７】
そして、上記延伸装置Ａは、無水ガラス体１１’を加熱する電気炉４を備えており、この電気炉４は、上記上側把持部２３と下側把持部２４との中間位置に配設されている。この電気炉４は、図２に示すように、その中心軸がＺ方向に延びるような向きに配設された略リング状のカーボンヒータ４１と、このカーボンヒータ４１に内嵌されてＺ方向に延びるカーボン炉心管４２と、このカーボン炉心管４２の外周囲を囲むように配設された断熱材４３と、これらカーボンヒータ４１、カーボン炉心管４２及び断熱材４３を収容するケース４５とから構成されている。上記ケース４５には、その上端部及び下端部に、無水ガラス体１１’が通過可能な開口が形成されている。
【００５８】
上記カーボン炉心管４２は、Ｚ方向に延びて配設された無水ガラス体１１’と略同軸となる位置に配設されている。また、このカーボン炉心管４２は、無水ガラス体１１’の外径よりも大きい内径を有しており、これにより、上記無水ガラス体１１’はその軸方向に上記電気炉４内を通過可能にされている。こうして、上記無水ガラス体１１’は、その下端から上端に向かって順次、カーボンヒータ４１によって加熱されるように構成されている。
【００５９】
尚、電気炉４には、カーボンヒータ４１の近傍に配設された赤外線温度計４４を備えており、無水ガラス体１１’の延伸の最中には、この温度計４４によってカーボンヒータ４１の加熱温度を検出し、これをモニタするようにしている。尚、上記電気炉４は、高周波加熱式のヒータを有するものとしてもよい。
【００６０】
次に、この延伸装置１による無水ガラス体１１’の延伸方法について説明すると、先ず、無水ガラス体１１’の上側に取り付けられた補助パイプ２１の上端部分を、電気炉４の上方位置において、上側把持部２３のチャックによって把持すると共に、無水ガラス体１１’の下側に取り付けられた補助パイプ２２の下側部分を、電気炉４の下方位置において、下側把持部２４のチャックによって把持する。これにより上記無水ガラス体１１’（補助パイプ２２）は、電気炉４内を貫通した状態で、Ｚ方向に延びるように配設される。
【００６１】
この状態で、上記第１及び第２移動機構３１，３２の第１及び第２モータ３１ｃ，３２ｃをそれぞれ所定の回転数で駆動させ、これにより、上記無水ガラス体１１’を下方に移動させる。このときには、第１及び第２回転機構７１，７２の第３及び第４モータ７１ｂ，７２ｂをそれぞれ所定の回転数で駆動させることにより、無水ガラス体１１’を、Ｚ軸回りに回転させる。こうして、上記無水ガラス体１１’を回転させながら、その下端から上端に向かって順次電気炉４により加熱する。このとき、下側把持部２４の移動速度を、上側把持部２３の移動速度よりも高く設定する。これにより、電気炉４によって加熱された無水ガラス体１１’は、下方に引っ張られるようになり、これにより、上記無水ガラス体１１’は、所定の外径となるまで延伸されて無水ガラスロッド１１となる。
【００６２】
ここで、無水ガラス体１１’を延伸する際の、上記電気炉４による無水ガラス体１１’の加熱温度は、この無水ガラス体１１’の外表面部分が昇華する温度に設定する。具体的に加熱温度は、２１００℃〜２３００℃に設定する。
【００６３】
こうすることで、ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体１１’の外表面に傷が生じていたり、また、上記電気炉４内を通過する際に、灰等の異物が無水ガラス体１１’の外表面に付着したりしても、上記傷や異物を、無水ガラス体１１’の外表面部分と共に除去することができる。また、スート法により作製した無水ガラス体１１’の外表面部分は、ＯＨ−イオン濃度が比較的高い場合があるが、そのＯＨ−イオン濃度の高い外表面部分を除去することができる。このため、延伸した無水ガラスロッド１１の外表面を、改めて研磨・研削する必要がない。
【００６４】
尚、上記無水ガラス体１１’の加熱温度は、好ましくは２２００℃〜２２５０℃である。こうすることで、無水ガラス体１１’の外表面部分を確実に除去可能になると共に、必要以上に加熱温度を高めないことで電気炉４の長寿命化が図られる。
【００６５】
このように、上記延伸装置Ａは、電気炉４により無水ガラス体１１’を加熱するように構成されているため、この無水ガラス体１１’の外表面にＯＨ−イオンが混入することがなく、また、ＯＨ−イオンの濃度が比較的高くなり易い無水ガラス体１１’の外表面部分を除去することで、無水ガラスロッド１１のＯＨ−イオンの濃度がさらに低下する。さらに、無水ガラス体１１’の外表面部分を除去することで、無水ガラスロッド１１の外表面を滑らかにすることができる。具体的には、その外表面に、０．５μｍ以上の凹凸がほとんど含まれないようになる。
【００６６】
（一体化工程）
図３は、ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッド１１と、パイプ作製工程において作製したガラスパイプ１２とを一体化させる母材製造装置Ｂを示している。この母材製造装置Ｂは、ロッドインチューブ法により光ファイバ母材１を製造するものである。
【００６７】
上記母材製造装置Ｂには、Ｚ方向（同図における上下方向）に延びて配設された上記ガラスパイプ１２の上端部分を把持することで、このガラスパイプ１２を吊り下げ状態にする第１把持部５１と、同じくＺ方向に延びて配設された上記無水ガラスロッド１１の上端部分を把持することで、この無水ガラスロッド１１を吊り下げ状態にする第２把持部５２とが設けられている。この第１及び第２把持部５１，５２はそれぞれ、ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１の位置を、Ｘ方向（同図における紙面横方向）及びＹ方向（紙面に直行する方向）に移動可能に構成されていると共に、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１のＺ方向に対する傾きを調整可能に構成されている。この構成により、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１は、それぞれ鉛直にかつ、互いに同軸に位置付けられるようになる。
【００６８】
また、上記各把持部５１，５２はそれぞれ、Ｚ方向に移動可能に構成されており、この各把持部５１，５２の下方への移動に伴い、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１がそれぞれ下方に移動するようにしている。尚、上記第１及び第２把持部５１，５２の移動速度は、それぞれ変更可能であると共に、第１把持部５１と第２把持部５２とで互いに異なる速度に設定することも可能である。このため、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１の移動速度（後述するヒータ６への送り速度）が調整可能にされており、さらに、上記ガラスパイプ１２の送り速度と無水ガラスロッド１１の送り速度とを互いに異ならせることも可能にされている。
【００６９】
上記第１把持部５１の下方位置には、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１を加熱する略リング状のヒータ６が配設されている。このヒータ６は、図示省略の加熱炉内に配設されたものであって、上記ガラスパイプ１２の外径よりも大きい内径を有していると共に、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１と略同軸となる位置に配設されている。これにより、上記ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１はその軸方向に上記ヒータ６内を通過可能にされている。
【００７０】
この構成によって、上記第１及び第２把持部５１，５２によってガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１が下方に移動されると、このガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１は上記ヒータ６内をその一端（下端）から順次通過するようになる。これにより、ガラスパイプ１２及び無水ガラスロッド１１が、その一端から他端に向かって順次加熱されることになる。
【００７１】
尚、このヒータ６を備える加熱炉としては、具体的には、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉が例示される。
【００７２】
上記ヒータ６の下方位置には、このヒータ６の中心軸を挟んだＸ方向の両側位置に、それぞれ２つのローラ５３，５３、…が配設されている。この各ローラ５３は、Ｙ軸回りに回転可能に構成されており、上記ヒータ６を通過することによって一体化したガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１との一体化物（光ファイバ母材１）を、Ｘ方向に相対向した二対のローラ５３，５３，…で挟み込んで、この一体化物を下方に引き取るように構成されている。この各ローラ５３，５３の回転速度は変更可能に構成されており、これにより、一体化物のヒータ６からの引き取り速度を調整することが可能にされている。こうして一体化物のヒータ６からの引き取り速度を調整することにより、この一体化物を延伸して、その外径が所定の径となった光ファイバ母材１にさせるようにしている。
【００７３】
また、上記第１把持部５１に把持されたガラスパイプ１２の上端面には、その上端開口を閉止する閉止キャップ７が取り付けられる。この閉止キャップ７には、図示省略の真空ポンプが接続されており、この真空ポンプを駆動させることによって、上記ガラスパイプ１２内を減圧することができるようになっている。
【００７４】
次に、この母材製造装置Ｂによる光ファイバ母材１の製造方法について説明すると、先ず、ガラスパイプ１２の上端部分を第１把持部５１によって把持し、この第１把持部５１によって、上記ガラスパイプ１２がヒータ６に対して同軸となるように上記ガラスパイプ１２のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれ調整すると共に、上記ガラスパイプ１２が鉛直に配設されるように上記ガラスパイプ１２の傾きを調整する。
【００７５】
次に、無水ガラスロッド１１の上端部分を第２把持部５２によって把持し、この第２把持部５２によって、上記無水ガラスロッド１１がガラスパイプ１２に対して同軸となるように上記無水ガラスロッド１１のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれ調整すると共に、上記無水ガラスロッド１１が鉛直に配設されるように上記無水ガラスロッド１１の傾きを調整する。そして、無水ガラスロッド１１をガラスパイプ１２内に内挿する。
【００７６】
尚、図示は省略するが、ガラスパイプ１２の上端に、このガラスパイプ１２と同軸となるように補助パイプを取り付け、この補助パイプの上端部分を上記第１把持部５１によって把持するようにしてもよい。また、無水ガラスロッド１１の上端に、この無水ガラスロッド１１と同軸となるように補助ロッドを取り付け、この補助ロッドの上端部分を上記第２把持部５２によって把持するようにしてもよい。
【００７７】
そして、上記ガラスパイプ１２の上端開口を閉止キャップ７により閉止し、真空ポンプを駆動させて上記ガラスパイプ１２内を減圧する。こうしてガラスパイプ１２内を減圧しながら、上記第１及び第２把持部５１，５２をそれぞれ所定の速度で下方に移動させることにより、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とをヒータ６内に送る。
【００７８】
これにより、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その軸方向に上記ヒータ６内を通過するようになって、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その下端から上端に向かって上記ヒータ６により順次加熱される。このため、上記ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とは、その下端から上端に向かって順次溶融するが、このとき、ガラスパイプ１２内が減圧されているため、このガラスパイプ１２内外の圧力差によって溶融したガラスパイプ１２が縮径する。その結果、ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１とが、その長手方向に順次一体化する。
【００７９】
こうして一体化したガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１との一体化物は、ローラ５３，５３，…によって引き取られることで、所定の外径になるまで延伸され、光ファイバ母材１が製造されることになる。
【００８０】
こうして一体化工程において製造した光ファイバ母材１を、線引き装置（図示省略）によって線引きすることにより、光ファイバが製造されることとなる。
【００８１】
このように、本実施形態に係る光ファイバ母材１の製造方法によると、無水ガラス体１１’を、ロッド延伸工程において延伸するときに、この無水ガラス体１１’を電気炉４により加熱するようにしている。これにより、加熱の際にＯＨ−イオンが発生しないため、この無水ガラス体１１’の表面にＯＨ−イオンが混入することがない。
【００８２】
また、無水ガラス体１１’を延伸するときの、電気炉４の加熱温度を２１００℃〜２３００℃に設定することにより、この無水ガラス体１１’の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体１１’を延伸することができる。これにより、無水ガラス体１１’の外表面の傷や異物を除去することもできると共に、スート法により作製された無水ガラス体１１’において、ＯＨ−イオンの濃度が比較的高濃度となり易い外表面部分を除去することができる。その結果、この無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させることにより、ＯＨ−イオンの濃度の低い光ファイバ母材１、具体的には、コア部１１ａ近傍のＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である大型の光ファイバ母材１を製造することができる。また、ガラスロッド１１の表面が滑らかであるから、その外表面部分を研磨・研削等しなくても、気泡が混入していない光ファイバ母材１（具体的には、軸方向長さ１ｍ当りの気泡の数が５以下の光ファイバ母材１）を、容易に製造することができる。
【００８３】
こうして製造した光ファイバ母材１を線引きした光ファイバは、ＯＨ−イオンの吸収損失が低いため、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であって、その波長１３８５ｎｍ帯の損失値が、波長１３１０ｎｍ帯の損失値以下である光ファイバとなる。
【００８４】
このように、無水ガラス体１１’を延伸するときに、電気炉４を用いて、無水ガラス体１１’の外表面部分を除去しながらこれを延伸するため、ロッド延伸工程において、無水ガラス体の延伸とその表面研磨（研削）とが一度に行われることになり、これにより、低損失の光ファイバを製造し得る光ファイバ母材を、安価に製造することができる。
【００８５】
さらに、無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させるときには、ロッド１１とパイプ１２との一体化と同時に、これらを一体化した一体化物を延伸するようにしている。これにより、一体化の最中に、上記無水ガラスロッド１１には、その軸方向（Ｚ方向）の張力が付与される。このため、例えばガラスロッド１１とガラスパイプ１２との一体化のみを行い、その一体化物の延伸を行わない場合には、上記無水ガラスロッド１１に径方向の圧縮歪みが発生し、これにより、光ファイバ母材１を線引きした光ファイバにおいては、圧縮歪みに起因する損失（特に長波長側において損失が増大するマイクロベンドによる散乱損失）が発生してしまうが、ガラスパイプ１２と無水ガラスロッド１１の一体化と同時に延伸を行うことで、こうした損失の発生が防止される。すなわち、無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化させるときに、無水ガラスロッド１１に、軸方向の張力を付与することにより、この無水ガラスロッド１１に対する径方向の圧縮歪みが緩和された状態で無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とが一体化する。こうして製造された光ファイバ母材１を線引きして光ファイバとしたときには、圧縮歪みに起因する損失増加がなく、ＯＨ−イオンによる吸収損失の低下と相俟って、約１２００ｎｍ〜１６００ｎｍの広い波長帯域の全域に亘って低損失の光ファイバが得られる。
【００８６】
【実施例】
次に、本発明に関して具体的に実施した実施例について、表１を参照しながら説明する。
【００８７】
【表１】
先ず、実施例１，２及び比較例１，２に係る無水ガラスロッドをそれぞれ作製した。この無水ガラスロッドは、外径１００ｍｍの無水ガラス体をスート法によって作製し、これを、図１に示す延伸装置Ａを用いて延伸することにより外径５０ｍｍにしたものである。
【００８９】
ここで、延伸条件は、表１に示す通りであり、実施例１，２では、ヒータ温度（加熱温度）をそれぞれ２２５０℃、２１００℃に設定した。これに対し、比較例１では、ヒータ温度を、各実施例よりも低温の２０００℃に設定した。尚、比較例２は、ヒータ温度を、実施例１と同じく２２５０℃に設定した。
【００９０】
こうして作製した無水ガラスロッドを比較すると、加熱温度を比較的高くした実施例１，２及び比較例２の無水ガラスロッドは、その外表面における０．５μｍ以上の凹凸の個数が、０又は約２（個／３００ｍｍ）と極めて少なく、その外表面は滑らかであるのに対し、加熱温度を比較的低くした比較例１の無水ガラスロッドは、その外表面における０．５μｍ以上の凹凸の個数が、約５０（個／３００ｍｍ）と極めて多くなった。
【００９１】
次に、上記各例の無水ガラスロッドを用いて、光ファイバ母材を製造した。この内、実施例１，２及び比較例１は、図３に示す母材製造装置Ｂを用いて、無水ガラスロッドにガラスパイプを被覆して一体化させるロッドインチューブ法により母材を製造した。ここで、ガラスパイプは、外径が１８２ｍｍ、内径が５４ｍｍのものである。また、無水ガラスロッドとガラスパイプとの一体化と同時に延伸することで、光ファイバ母材の外径を６０ｍｍとした。
【００９２】
これに対し、比較例２は、無水ガラスロッド１１の外表面にスートを堆積させるスート法により光ファイバ母材を製造した。この光ファイバ母材の外径も６０ｍｍである。
【００９３】
こうして作製した各光ファイバ母材を比較すると、ロッドインチューブ法を採用した実施例１，２及び比較例１の内、無水ガラスロッドの外表面が滑らかであった実施例１，２の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１又は５（個／１ｍ）と極めて少ないのに対し、比較例の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１００（個／１ｍ）と極めて多くなった。
【００９４】
一方、スート法を採用した比較例２の母材は、母材中に含まれる気泡の個数が、約１（個／１ｍ）と極めて少なかった。
【００９５】
次に、上記各例の光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、１３１０ｎｍ帯の損失値と、１３８５ｎｍ帯の損失値とをそれぞれ測定した。その結果、各例の光ファイバは、１３１０ｎｍ帯の損失値は０．３３ｄＢ／ｋｍで同じであったが、実施例１，２の光ファイバは、１３８５ｎｍ帯の損失値がそれぞれ０．３０，０．３３ｄＢ／ｋｍと低く、１３１０ｎｍ帯の損失値と同じかそれよりも低くなった。
【００９６】
これに対し、比較例１の光ファイバは、１３８５ｎｍ帯の損失値が０．６８ｄＢ／ｋｍと高くなり、比較例２の光ファイバも同様に、１３８５ｎｍ帯の損失値が０．５８ｄＢ／ｋｍと高くなった。
【００９７】
以上の結果から、光ファイバ母材の製造方法としてロッドインチューブ法を採用すると共に、無水ガラス体を延伸する際の加熱温度を比較的高く（２１００℃以上に）設定することによって、波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材であって、気泡の発生が防止された光ファイバ母材を製造し得ることが判る。
【図面の簡単な説明】
【図１】無水ガラスロッドを延伸する延伸装置の概略構成を示す図である。
【図２】延伸装置における電気炉の構成を示す図である。
【図３】無水ガラスロッドとガラスパイプとを一体化させる母材製造装置の概略構成を示す図である。
【図４】光ファイバ母材の断面を示す断面図である。
【図５】通常の光ファイバの波長損失特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 光ファイバ母材
１１ 無水ガラスロッド
１１’ 無水ガラス体
１１ａ コア部
１１ｂ クラッド部
１２ ガラスパイプ
４ 電気炉
Ａ 延伸装置
Ｂ 母材製造装置
Claims (8)
- 波長１３８５ｎｍ帯の損失値が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の製造方法であって、
上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、該光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッド部とからなりかつ、その外表面部分以外の部分におけるＯＨ−イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である無水ガラス体を作製するガラス体作製工程と、
上記ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体を加熱・延伸して無水ガラスロッドとするロッド延伸工程と、
上記ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドを、ガラスパイプに内挿すると共に、該ガラスパイプ内を減圧しながら、該ガラスパイプ及び無水ガラスロッドの双方を、その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上記ガラスパイプと無水ガラスロッドとを順次一体化する一体化工程とを含み、
上記ロッド延伸工程では、上記無水ガラス体を電気炉により加熱して該無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しながら、上記無水ガラス体を延伸する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 請求項１において、
ロッド延伸工程では、電気炉による無水ガラス体の加熱温度を、２１００℃以上２３００℃以下に設定する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 請求項１において、
ロッド延伸工程では、無水ガラス体を加熱・延伸することにより、外表面の凹凸が０．５μｍよりも小さい無水ガラスロッドとする
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 請求項１において、
ガラス体作製工程では、コア部の外径に対するクラッド部の外径の比が３．５以上４．５以下に設定された無水ガラス体をＶＡＤ法により作製する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 請求項１において、
ガラスパイプは、ＯＨ−イオンの濃度が１ｐｐｍ以下に設定されたものである
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造された光ファイバ母材であって、
コア部のＯＨ-イオンの濃度が２ｐｐｂ以下である
ことを特徴とする光ファイバ母材。 - 請求項６において、
軸方向長さ１ｍ当りの気泡の数が５以下である
ことを特徴とする光ファイバ母材。 - 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の製造方法により製造された光ファイバ母材を線引きした光ファイバであって、
波長１３８５ｎｍ帯の損失値が、波長１３１０ｎｍ帯の損失値以下である
ことを特徴とする光ファイバ。
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