JP3576873B2

JP3576873B2 - 光ファイバ母材の製造方法

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Publication number: JP3576873B2
Application number: JP19051799A
Authority: JP
Inventors: 秀明伊藤; 貴陽木下; 正▲高▼ 金; 伸定長江
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2019-07-05
Also published as: JP2001019454A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、両者を加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ母材の製造方法の主なものとしては、ＯＶＤ（ＯｕｔｓｉｄｅＶａｐｏｒ−ｐｈａｓｅＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅＡｘｉａｌＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＭＣＶＤ（ＭｏｄｉｆｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の３つが挙げられる。ここで、ＶＡＤ法やＭＣＶＤ法においては、その生産性の観点から、コア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを製造した後に、光ファイバ母材の大部分を占めることとなるクラッドを上記ガラスロッドの外周に、別工程によって形成する手法が採用されている。
【０００３】
具体的に上記クラッドの形成方法としては、上記ガラスロッドに対してスートと呼ばれるガラス微粒子を堆積させ、これを加熱して透明ガラス化する、いわゆる外付け法が知られている。
【０００４】
これに対し、別工程において予め製造されたクラッド用ガラスパイプ内に、上記コア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、このガラスパイプとガラスロッドとを一体化させる、いわゆるロッドインチューブ法も知られている（例えば、特公昭５６−４５８６７号公報参照）。このロッドインチューブ法としては、例えばバーナ火炎によって上記ガラスパイプ及びガラスロッドを加熱し、このバーナ火炎のガスによって上記ガラスパイプをコアロッドに押し付けるようにして両者を一体化させる方法が知られている。また、これとは異なり、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを電気炉（ヒータ）などによって加熱しつつ、上記ガラスパイプ内の圧力を減圧するようにして、このガラスパイプ内外の圧力差によって、両者を一体化させる方法も知られている。
【０００５】
そして、上記のような製法によって製造された光ファイバ母材は線引き工程によって光ファイバとなるわけであるが、この線引き工程を上記ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造と同時に行う方法も知られている（例えば、特開昭５０−８５３４５号公報参照）。
【０００６】
ところで、近年、生産コストの低減化等の観点から、光ファイバ母材を大型化及び長尺化することが求められており、このため、上記光ファイバ母材を太径とすることが行われている。
【０００７】
ところが、このような太径の光ファイバ母材をそのまま線引きすると、目標径の光ファイバに安定させるまでに長時間を要することとなってしまい、大量の母材を初期安定化に消費してしまうようになってしまう。その結果、上記光ファイバ母材から光ファイバへの歩留まりが悪化してしまい、本来低コスト化の目的で行った光ファイバ母材の大型化が、逆にその目的を達成できないものとなってしまうという不都合がある。
【０００８】
そこで、このような不都合を解消するために、通常は製造された太径の光ファイバ母材を、線引き工程の前に歩留まりが最大となる最適の径まで縮径させるようにしている。そして、このような光ファイバ母材の縮径工程として、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化による光ファイバ母材の製造と同時に行うようにして、その生産性を向上させようとする方法が知られている（例えば、特開平７−１０５８０号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のガラスパイプとガラスロッドとを一体化させて光ファイバ母材を製造する場合においては、上記ガラスパイプとガラスロッドとを容易に一体化でき、しかも、両者を一体化した際にそのコアの偏心量が小さくなるという観点からは、上記ガラスパイプとガラスロッドとの間の隙間（クリアランス）を小さくする方が好ましい。
【００１０】
ところが、上記クリアランスを小さくすれば、上記ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入する際に両者が擦れ合ってしまい、その結果、ガラスパイプとガラスロッドとの間に気泡等が発生してしまうおそれがある。このような気泡が発生してしまうと損失特性不良や接続特性不良を引き起こしてしまうため、光ファイバ母材の内部に気泡の発生した部分は廃棄せざるを得ない。特に、長尺の光ファイバ母材を製造する場合には、長尺のガラスロッドを長尺のガラスパイプ内に挿入することとなるため、両者が擦れ合うことを回避することは極めて困難なこととなってしまう。
【００１１】
そこで、上記ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを大きくして両者の一体化及び延伸を行うことが考えられ、具体的には、以下の４つの手法が考えられる。
【００１２】
まず、第１に、上記ガラスパイプとして、その外径が従来と同じであって内径のみが従来よりも大きいものを用い、上記ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを大きくして、両者の一体化及び延伸を行う手法が考えられる。図２にこの手法による光ファイバ母材の製造中の状態を示す。なお、同図において、一点鎖線は、従来のガラスパイプの内径を示す。この場合、上記ガラスパイプとガラスロッドとの擦れ合いは回避されるものの、上記ガラスパイプの断面積が小さくなり、両者を一体化した際にクラッド部分の面積が不足してしまうという不都合がある。つまり、このような光ファイバ母材の製造においては、完成した光ファイバ母材の状態におけるコア・クラッド比（クラッド径をコア径で割った値、以下Ｃ／Ｃと略す）を所定の値にする必要があり、ガラスロッドのコアの断面積に応じたガラスパイプの断面積が必要となる。上記の場合、必要なガラスパイプの断面積を確保し、完成した光ファイバ母材のＣ／Ｃを所定の値にするには、不足したガラスパイプの断面積を持つ薄肉ガラスパイプを追加して被覆する必要があり２回以上のガラスパイプ被覆を行う手法となってしまう。このため、生産コストの増大、また、被覆回数が増加することに伴い、被覆界面に気泡の発生して不良母材となってしまうリスクが高くなってしまうという不都合がある。
【００１３】
第２に、上記ガラスパイプとして、その断面積は従来と同様であるが、内径及び外径が共に大きいものを用いて上記ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを大きくして、両者の一体化及び延伸を行う手法が考えられる。図３にこの手法による光ファイバ母材の製造中の状態を示す。この場合も、上記ガラスパイプとガラスロッドとの擦れ合いは回避されるものの、上記ガラスパイプの内径がガラスロッドの外径になるまで相当量の縮径を行う必要があり、上記ガラスパイプの均一な縮径が困難になってしまう。その結果、両者を一体化した際のコアの偏心量が大きくなってしまうおそれがあり、これに伴い、線引きした光ファイバのコア偏心量が大きくなって光ファイバとして不良品となってしまうおそれがある。また、ガラスパイプの断面積を維持することから、内径を大きくする分だけその外径も大きくなってしまう。特に、シングルモード光ファイバのように、コアに対してクラッドが大きい光ファイバを製造する場合には、上記ガラスパイプの断面積が大なるものを用いる必要があり、これに伴いガラスパイプはより一層太径のものとなってしまう。この場合、上述したような不都合が生じる他に、大型のガラスパイプなればなるほど入手が困難であり、かつ高価であるという不都合や、ガラスパイプの外径が大であることから、加熱炉等の製造設備も大型にしなければならず、設備コストや運転コストが大となってしまうという不都合もある。
【００１４】
第３に、上記ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを確保することとして、ガラスパイプの内径を大とするのではなく、ガラスロッドを延伸して細径にすることが考えられる。図４にこの手法による光ファイバ母材の製造中の状態を示す。なお、同図において、一点鎖線は従来のガラスロッドの外径を示す。この場合、上記ガラスパイプとガラスロッドとの擦れ合いは回避されるものの、この手法では、ガラスパイプの断面積が過剰になってしまい、完成した光ファイバ母材のＣ／Ｃを所定の値にすることが困難となってしまうという不都合がある。つまり、ガラスロッドを細径とすることで、ガラスロッドのコアの断面積が極めて小さくなり、これに伴いこのガラスロッドのコアの断面積に対して必要なガラスパイプの断面積も小さくなる。ところが、上記ガラスパイプは、従来と同じ断面積を有するため、上記ガラスパイプとガラスロッドとを一体化及び延伸した場合、完成した光ファイバ母材のＣ／Ｃは所定値を大きく上回ってしまう。このような光ファイバ母材のＣ／Ｃを所定の値とするために、過剰のガラスパイプの部分を火炎研磨などによって除去することも考えられるが、このようにガラスパイプ部分を除去すれば、光ファイバ母材が小さくなってしまうという不都合がある。また、本来必要としない火炎研磨工程を必要とすることから、工程数の増大を招き、生産コストが増大してしまうという不都合もある。また、例えば細径のガラスロッドに応じた断面積のガラスパイプを用いて、両者を一体化及び延伸すれば、所定のＣ／Ｃとなった光ファイバ母材が得られるものの、光ファイバ母材のサイズが小さくなってしまい、生産性が低下するという問題がある。
【００１５】
第４に、特に、シングルモード光ファイバ用の光ファイバ母材を製造する場合、上記ガラスロッドを単に細径とするのではなく、ガラスロッドのコア径を維持したまま、そのクラッド部分を削除して外径を細径化し、ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを確保することが考えられる。図５に本手法による光ファイバ母材の製造中の状態を示す。なお、同図においては、図４と比較してガラスロッドのコアの径がその外径に対して大きくなっている。そして、この場合も、上記ガラスパイプとガラスロッドとの擦れ合いは回避されるものの、完成した光ファイバ母材を線引きした光ファイバの特性が悪く、特に、ＯＨ基による吸収損失が高く使用できないという不都合がある。つまり、上記ガラスロッドは、例えば１．３μｍ帯シングルモード用の場合、コア及びクラッドから構成されるが、コアの外径の約３．６倍以上のガラスロッドの外径がなければ、完成した光ファイバ母材を線引きして得られた光ファイバは上記ガラスロッドとガラスパイプとの界面に残留したＯＨ基などによる伝播信号光の吸収を受け、損失が高くなってしまうという問題を生じる。そのため、通常、上記ガラスロッドはＣ／Ｃが約４なるものを用いて、ガラスロッドとガラスパイプとの界面にＯＨ基が残留しても、伝播信号光の吸収の影響を受け難く設計されている。ところが、上記ガラスロッドに含まれるクラッド部分のみを削除し外径を細径化してしまうと、ガラスロッドとガラスパイプとの界面がより光ファイバの中心に近づき、界面に残留するＯＨ基による伝播信号光の吸収が著しく起こり、光ファイバの損失が高くて使用できないことになってしまう。
【００１６】
このように、気泡の防止を目的として上記の各手法を用いてクリアランスを大とすれば、コアの偏心量の増大や生産性低下、その他の問題を招いてしまうことになり、それらを共に防止することは極めて困難なものとなってしまう。
【００１７】
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、ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を同時に行う光ファイバ母材の製造において、気泡の発生、コア偏心、及び生産性に関する不都合を全て回避して光ファイバ母材を製造することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、ガラスパイプとガラスロッドとのクリアランスを確保することとして、ガラスパイプの内径を大とするのではなく、ガラスロッドを細径とする点に着目し改良加えた。すなわち、上述の第３の手法においては、ガラスロッドを細径としても、同時にガラスロッドのコアも細径化されることに伴う不都合が生じ、上記目的が達成されない。そこで、上記ガラスロッドの加熱炉への送り速度をガラスパイプの送り速度よりも速くすれば、上記ガラスロッドの送り速度とガラスパイプの送り速度とが同じ場合に比べて、両者が一体化する位置での上記ガラスロッドの断面積が大きくなる点に鑑みて本発明を完成するに至ったものである。
【００１９】
具体的に、本発明は、クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、この両者を加熱炉によって加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸とを同時に行う光ファイバ母材の製造方法を前提とし、この方法において、上記ガラスロッドのコア断面積を、目標のＣ／Ｃにするためにガラスパイプの断面積に対し要求される断面積よりも小さくし、上記加熱炉への上記ガラスロッドの送り速度を、上記ガラスパイプの送り速度の２倍以下の速度であって、上記ガラスパイプの送り速度よりも速い速度に設定することを特定事項とする方法である。ここで、ガラスロッドとしては、例えば延伸することにより細径にしたもの、すなわち、ガラスロッドのコア・クラッド比を変更しないように、細径にしたものを用いるのがよい。
【００２０】
そして、この場合、ガラスパイプの送り速度をガラスパイプの送り速度よりも大とすることによって、上記ガラスロッドの送り速度とガラスパイプの送り速度とが同じ場合と比較して、上記ガラスパイプの断面積が拡大した状態で上記ガラスパイプと一体化することになる。つまり、上記ガラスロッドの送り速度とガラスパイプの送り速度とが同じ場合は、ガラスロッドの断面積とガラスパイプの断面積との比は、常に一定に保たれるが、ガラスロッドの送り速度をガラスパイプの送り速度よりも速くすることによって、ガラスロッドの断面積とガラスパイプの断面積との比が変化し、ガラスパイプの断面積に対しガラスロッドの断面積が相対的に大になった状態で両者が一体化される。すなわち、このようなガラスパイプとガラスロッドとの断面積比率の増加効果を利用することによって、一体化前のガラスロッドを細径にしたことによるコア径の細径化をキャンセルし、一体化するときの光ファイバ母材のＣ／Ｃを目標通りのＣ／Ｃにすることが可能になる。
【００２１】
ここで、ガラスロッドの送り速度として、ガラスパイプの送り速度の２倍以下の速度とするのは、例えば、このカラスロッドの送り速度がガラスパイプの送り速度に対してあまりに速い速度であれば、ガラスパイプの送りストロークの数倍の長さの細径ガラスロッドを用意し、それを把持してガラスパイプ内に挿入し、さらに、それらを加熱炉に送って、その上で延伸母材を引き取ることができる極めて背の高いタワー設備を必要とするが、それらを全て実現するのが困難であるという不都合が生じるためであり、この観点からガラスロッドの送り速度としては、ガラスパイプの送り速度の２倍以下の速度とするのがよい。
【００２２】
そして、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法として特に有効となるのは、請求項２記載の如く、ガラスパイプとガラスロッドとの間の隙間が大となるようにガラスロッドとして細径のものを用い、上記ガラスロッドの送り速度を、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化するときに設定したコア・クラッド比となるように調整する場合である。この場合、ガラスロッドの外径を細径とすることによって隙間が比較的大となり、ガラスパイプとガラスロッドとの擦れ合いを回避して、気泡の発生が防止される。また、ガラスロッドを細径にすることによって隙間を大としているにも関わらず、ガラスロッドの送り速度を速く設定することにより結果的に単位時間当たりのガラスロッドの送り量を低下させることがなく、設定したＣ／Ｃの大型光ファイバ母材が製造される。この場合、断面積が同じでも、特に外径と内径との大きなガラスパイプを用意する必要もなく、また、ガラスパイプとガラスロッドとが一体化する際にガラスパイプの均一な縮径が困難になることやコア偏心不良になることが回避される。また、大型の加熱炉も必要としない。さらに、断面積がより小さなガラスパイプを使用する必要もないことから母材のサイズを小さくすることもない。
【００２３】
この方法によれば、例えば上記ガラスロッドとして、その外径が２５〜４５ｍｍ程度のものを用い、ガラスパイプとして、その内径が５０〜５５ｍｍ程度のものを用いることにより、そのクリアランスが５〜１５ｍｍ程度に設定されたような、大型かつ長尺の光ファイバ母材の製造する場合にも、上記ガラスパイプの送り速度Ｖ_Ｐとガラスロッドの送り速度Ｖ_Ｒの比（Ｖ_Ｒ／Ｖ_Ｐ）を１＜（Ｖ_Ｒ／Ｖ_Ｐ）≦２程度に設定することによって、気泡の発生及びコア偏心その他の不都合が確実に回避される。
【００２４】
そして、請求項３または請求項４に係る発明は、より高精度の光ファイバ母材が製造可能となる発明である。
【００２５】
すなわち、特に大型かつ長尺の光ファイバ母材の製造において問題となる点であるが、このような光ファイバ母材の製造に用いられる、例えばＶＡＤ法等によって製造されるガラスロッドは、そのコア径、コアとクラッド間の屈折率差、あるいはガラスロッドのコア・クラッド比が長手方向に変化したものとなってしまう場合がある。
【００２６】
このような場合、線引きした光ファイバのカットオフ波長が、所望の値に仕上がるように、本来はガラスロッドを長手方向に分割した上で、この分割したガラスロッドの構造に適した目標Ｃ／Ｃを求め、その値に光ファイバ母材が仕上がるように、分割したガラスロッド単位で製造工程を個別に調整する必要がある。つまり、コア径が大きめのガラスロッド部分や、Ｃ／Ｃが小さめのガラスロッド部分が存在する場合、ガラスパイプとガラスロッドとを同じ送り速度で一体化すれば、製造された光ファイバ母材のＣ／Ｃは、その長手方向にガラスロッドの構造ばらつきを反映した形で変化してしまうようになる。このため、上記コア径が大きいガラスロッド部分は、この部分を切り出し、この切り出したガラスロッドをより細径に修正して使用していた。また、コアとクラッドとの間の屈折率差が高いガラスロッド部分は、当該ガラスロッド部分を切り出した上で目標Ｃ／Ｃを高めに設定して母材化していた。
【００２７】
しかし、分割した短尺のガラスロッド単位で、個別に製造工程を調整することは、せっかく大型に製造したガラスロッドを小型で多数の光ファイバ母材に仕上げることとなってしまい、歩留まりの低下を招いたり、製造工程管理が複雑になるなど問題が多い。
【００２８】
そこで、請求項３記載の如く、ガラスロッドの送り速度を、ガラスパイプとガラスロッドとが長手方向に所望のコア・クラッド比で一体化するように調整してもよい。ここで、「ガラスパイプとガラスロッドとが長手方向に所望のコア・クラッド比で一体化する」とは、ガラスロッドのコア径、又はコアとクラッドとの間の屈折率差とが長手方向にばらついているものであっても、これらのばらつきがキャンセルされた、目標コア・クラッド比の光ファイバ母材となるように上記ガラスパイプとガラスロッドとを一体化することを意味する。
【００２９】
そして、この場合、長手方向にコア径、コアとクラッドとの間の屈折率差、あるいはＣ／Ｃが変化したようなガラスロッドであっても、ガラスパイプとガラスロッドとが、所望のＣ／Ｃとした状態で一体化される。すなわち、例えばコアとクラッドとの間の屈折率差は長手方向にそろっているもののＣ／Ｃが一体化が開始される端部から一体化が終了する端部に向かって増加しているようなガラスロッドの場合には、このガラスロッドの送り速度を一体化が進むにつれて増加させるようにすれば、長手方向に所望のＣ／Ｃとなった光ファイバ母材が製造される。また、例えばＣ／Ｃが長手方向にそろっているものの、コアとクラッドとの間の屈折率差は一体化が開始される端部から一体化が終了する端部に向かって減少しているようなガラスロッドの場合には、上記とは逆にこのガラスロッドの送り速度を一体化が進むにつれて減速させるようにすれば、長手方向に所望のＣ／Ｃとなった光ファイバ母材が製造される。さらに、例えばコアとクラッドとの間の屈折率差、及びＣ／Ｃの双方が一体化が開始される端部から一体化が終了する端部に向かって増加しているようなガラスロッドの場合には、微少区間毎の目標Ｃ／Ｃを求め、このガラスロッドの送り速度を増減調整することによって各位置におけるコア構造に応じた目標Ｃ／Ｃなる構造が連続的に得られるようにすれば、長手方向に所望のＣ／Ｃとなった光ファイバ母材が製造される。
【００３０】
そして、このような処理を行った大型光ファイバ母材から線引きした光ファイバは、長手方向に安定したカットオフ波長を持つことになり、光ファイバの歩留まりが向上して低コストの光ファイバの製造が実現する。
【００３１】
ここで、ガラスロッドの送り速度の制御としては、例えば、両者の一体化の前に予めガラスロッドのコア径、コアとクラッドとの間の屈折率差、あるいはＣ／Ｃの長手方向に対する変化量を測定、または予測しておき、これに基づいて組まれた制御プログラムによって、ガラスロッドの送り速度を制御するようにしてもよい。また、ガラスロッドのコアとクラッドとの間の屈折率差が長手方向にそろっている場合には、両者の一体化の最中にＣ／Ｃを測定して、この測定値に基づいてガラスロッドの送り速度を制御するフィードバック制御を行うようにしてもよい。また、ガラスロッドではなく、ガラスパイプの送り速度を制御するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、特に大型かつ長尺の光ファイバ母材の製造においては、ガラスパイプ等が大型化することから、ガラスロッドやガラスパイプの曲がりを修正できないまま使用することになり、コア偏心量が大きくなってしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、請求項４記載の如く、ガラスパイプ及びガラスロッドのいずれか一方または双方を、その長手方向軸周りに回転させながら上記ガラスパイプとガラスロッドとを一体化すれば、光ファイバ母材の長手方向中心軸に対する軸対称性が向上することからコア偏心量が低減される。また、このコア偏心量の低減に伴い偏波分散特性が向上し、より高精度の光ファイバが得られる光ファイバ母材が製造される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明における光ファイバ母材の製造方法によれば、気泡の発生及びコア偏心の発生等の不都合を全て回避して、光ファイバ母材を製造することができる。また、より高精度の光ファイバ母材を製造することができる。
【００３５】
【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。
【００３６】
図１は、光ファイバ母材の製造中の状態を示し、１はクラッド用ガラスパイプ、２はコア若しくはコア及びクラッド用ガラスロッド、３は上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２の双方を加熱するヒータである。上記ガラスパイプ１としては、例えば、ＯＶＤ法などにて製造されたものを用いるようにすればよい。また、上記ガラスロッド２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焼結した後、延伸して製造したものや、ＭＣＶＤ法でクラッドパイプ内面にコアガラスを形成し中実化したものとすればよい。さらに、上記ヒータ３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を用いるようにすればよい。
【００３７】
そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２は、それぞれの上端が、図示省略の把持装置によって把持されるようになっている。この把持装置は、ガラスロッド２をその長手方向軸周りに回転させるように構成されており、これにより、上記ガラスロッド２は必要に応じて回転しながらガラスパイプ１と一体化するようになっている。また、この把持装置は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とをそれぞれ下方に移動させるようになっており、その移動速度、すなわちヒータ３への送り速度は、上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とで異なる速度とすることができるようになっている。（図１の矢印参照）。このガラスパイプ１及びガラスロッド２の送り速度は、ガラスロッド２の外径、及びガラスロッド２のＣ／Ｃ、またはコアとクラッドとの間の屈折率差の長手方向に対する変化量の測定値に基づいて組まれた制御プログラムによって、制御するようにしている。
【００３８】
また、上記ガラスパイプ１内は、図示省略の減圧装置につながっており、この減圧装置によって、上記ガラスパイプ１内が減圧されるようになっている。さらに、一体化した光ファイバ母材４は、その下方に備えられた図示省略の引取り装置によって引取られて延伸されるようになっている（図１の矢印参照）。これにより、ガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化と、両者の延伸とが同時に行われるようになっている
次に、上記光ファイバ母材の製造について説明する。
【００３９】
まず、図６に示すように、本実施形態において用いられるガラスロッド２は、比較的細径にされている（同図のｄ参照）。これにより、このガラスロッド２とガラスパイプ１との間の隙間（クリアランス）が、比較的大になっている。
【００４０】
そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２の上端を、それぞれ把持装置によって把持した状態で、このガラスパイプ１内にガラスロッド２を挿入する。そして、上記ガラスパイプ１の上部に排気チューブが取り付けられた蓋をセットする。上記ガラスロッド２はこの蓋の中央部を摺動可能な状態で上記ガラスパイプ１と同軸に把持される。
【００４１】
この状態で、上記ガラスパイプ１内を減圧装置によって減圧しながら上記ガラスパイプ１とガラスロッド２とをそれぞれ下方に移動させる（図１の矢印参照）。
【００４２】
このとき、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒは、ガラスパイプ１の送り速度Ｖ_Ｐよりも速い送り速度となるように制御されている。すなわち、一体化した光ファイバ母材が設定Ｃ／Ｃとするのに必要なガラスロッド２の外径は、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒがガラスパイプ１の送り速度Ｖ_Ｐと同じ送り速度とした場合の外径よりも大きい外径であるため、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒをガラスパイプ１の送り速度Ｖ_Ｐよりも速くすることによって、上記ガラスロッド２がガラスパイプ１と一体化する位置において、ガラスロッド２の外径がｄ１となるようにしている（図６参照）。
【００４３】
また、上記ガラスロッド２のＣ／Ｃ等が長手方向に対して変化している場合には、予め設定した制御プログラムによって、その送り速度Ｖ_Ｒが調整されて所定のＣ／Ｃとなるようになっている。
【００４４】
そして、上記ガラスパイプ１及びガラスロッド２が、ヒータ３によって加熱されるようになる。これにより、上記ガラスパイプ１が溶融され、かつその内外の圧力差によって上記ガラスロッド２と一体化するようになる。この一体化した光ファイバ母材４は、引取り装置によって引取られて延伸されるようになる。このようにして、ガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化と、両者の延伸とが同時に行われるようにしている。
【００４５】
次に、上記実施形態の作用・効果について説明する。
【００４６】
ガラスロッド２の外径を細径とすることによって、クリアランスが比較的大となり、ガラスパイプ１とガラスロッド２との擦れ合いを回避して、気泡の発生を防止することができるようになる。また、ガラスロッド２を細径にすることによってクリアランスを大としているにも関わらず、ガラスロッド２の送り速度を速く設定することにより結果的に単位時間当たりのガラスロッド２の送り量を低下させることがない。このため、ガラスパイプ１としては断面積のより小さなものを使用する必要がなく、母材サイズが小さくなることを回避することができる。また、断面積が同じでも、特に外径と内径との大きなガラスパイプ１を準備する必要もないことから、使用するガラスパイプ１を新しいサイズのガラスパイプ１に変更することによるコストの増大を防止することができる。さらに、従来の外径のガラスパイプ１を用いることが可能であるため、大型の加熱炉も必要とせず、設備コストの増大を防止することもできるようになる。同時に、断面積が同じでも、特に外径と内径との大きなガラスパイプ１ではないため、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが一体化する際にガラスパイプが均一に縮径するようになる。このため、コア偏心が回避される。そして、これらの問題を全て回避した上で、設定通りのＣ／Ｃの大型光ファイバ母材を気泡を含むことなく製造することができる。
【００４７】
また、ガラスロッド２のＣ／Ｃ、またはコアとクラッドと間の屈折率差が長手方向に変化していても、このガラスロッドの送り速度Ｖ_Ｒを制御することによって、所望のＣ／Ｃとなった光ファイバ母材を製造することができるようになる。
【００４８】
さらに、ガラスロッド２が軸周りに回転しながらガラスパイプ１と一体化することによって、光ファイバ母材の長手方向中心軸に対する軸対称性が向上するようになり、光ファイバ母材のコア偏心量を低減することができるようになる。
＜他の実施形態＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒの制御として、予め制御プログラムを組み、これによって制御するようにしているが、これに限らず、例えばガラスパイプ１とガラスロッド２との一体化の最中にコア径を測定して、この測定したコア径に基づいて送り速度Ｖ_Ｒを制御するフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施形態では、ガラスロッド２の送り速度を制御しているが、これに限らず、例えばガラスパイプ１の送り速度を制御するようにしてもよい。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、把持装置によってガラスロッド２を軸周りに回転させるようにしているが、これに限らず、例えばガラスパイプ１を回転するようにしてもよい。この場合であっても、光ファイバ母材の長手方向中心軸に対する軸対称性が向上するようになり、光ファイバ母材のコア偏心量を低減することができるようになる。また、ガラスパイプ１及びガラスロッド２の双方を回転させるようにしてもよい。
【００５１】
加えて、この技術は延伸の上下方向にとらわれるものではなく、上記実施形態とは逆に下から上方に延伸を行った場合にも有効である。
【００５２】
【実施例】
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について行った実験について説明する。
【００５３】
表１は、各種のガラスパイプ１及びガラスロッド２を用いてパラメータとしてのクリアランスの大きさ、及び、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒを変えて光ファイバ母材を製造した場合の、光ファイバ母材内部の気泡と光ファイバに線引きして測定したコア偏心量とについて評価した実験結果を示している。
【００５４】
【表１】

【００５５】
ここで、ｄは延伸前のガラスロッド２の径、ｄ１，ｄ２は一体化した位置におけるガラスロッド２の外径（ガラスパイプ１の内径）、である。また、Ｖ_Ｒ，Ｖ_Ｐはそれぞれガラスロッド２の送り速度、ガラスパイプ１の送り速度である。
【００５６】
そして、表１における実施例、比較例１または比較例２は、クリアランスが比較的大の場合（図３、図４または図６参照）にガラスパイプ１とガラスロッド２とが擦らずに光ファイバ母材が製造可能な例であり、特に、実施例は、ガラスロッド２をガラスパイプ１よりも速い送り速度で送って（Ｖ_Ｒ／Ｖ_Ｐ＞１）、光ファイバ母材を製造したものである（図６参照）。一方、比較例３はクリアランスが小の場合であり、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが擦れ合って光ファイバ母材が製造された例である（図７参照）。
【００５７】
この表１より、クリアランスが大きい場合、ガラスパイプ１とガラスロッド２とが擦れることに起因する気泡は発生していないが、カットオフ波長が目標値と大きく異なったり（比較例１）、コア偏心量が大きくなってしまっている（比較例２）。
【００５８】
また、クリアランスを小さくした場合には、とガラスパイプ１ガラスロッド２とが擦れ合うことに起因する気泡が発生していることがわかる（比較例３）。これに対し、クリアランスが大きい場合に、ガラスロッド２の送り速度Ｖ_Ｒを速くした場合には、気泡の発生及びコア偏心量共に防止され、かつ、目標カットオフ波長に近い値で仕上がっていることがわかる。
【００５９】
以上の結果から、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、気泡の発生とコア偏心とを確実に防止し、かつ目標カットオフ波長通りの大型光ファイバ母材が製造し得るといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ母材の製造中の状態を示す斜視説明図である。
【図２】ガラスパイプとして、その内径が大きいものを用いた場合の光ファイバ母材の製造の様子を示す斜視説明図である。
【図３】ガラスパイプとして、その内径及び外径が共に大きいものを用いた場合の光ファイバ母材の製造の様子を示す図２対応図である。
【図４】ガラスロッドとして、延伸することによりその外径を小さくしたものを用いた場合の光ファイバ母材の製造の様子を示す図２対応図である。
【図５】ガラスロッドとして、クラッド部分を削除してその外径を小さくしたものを用いた場合の光ファイバ母材の製造の様子を示す図２対応図である。
【図６】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によってガラスパイプとガラスロッドとを一体化させたときの様子を示す図２対応図である。
【図７】クリアランスを小さくした場合の光ファイバ母材の製造の様子を示す図２対応図である。
【符号の説明】
１ガラスパイプ
２ガラスロッド
３ヒータ（加熱炉）
４光ファイバ母材

Claims

クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、若しくはコア及びクラッド用ガラスロッドを挿入し、この両者を加熱炉によって加熱しながら上記ガラスパイプ内を減圧して、上記ガラスパイプ及びガラスロッドの一体化と延伸とを同時に行う光ファイバ母材の製造方法において、
上記ガラスロッドのコア断面積は、目標のＣ／Ｃにするためにガラスパイプの断面積に対し要求される断面積よりも小さく、
上記加熱炉への上記ガラスロッドの送り速度を、上記ガラスパイプの送り速度の２倍以下の速度であって、上記ガラスパイプの送り速度よりも速い速度に調整する
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、
ガラスパイプとガラスロッドとの間の隙間が大となるようにガラスロッドとして細径のものを用い、
上記ガラスロッドの送り速度を、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化するときに設定コア・クラッド比となるように調整する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
請求項１または請求項２において、
ガラスロッドの送り速度を、ガラスパイプとガラスロッドとが長手方向に所望のコア・クラッド比で一体化するように調整する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
ガラスパイプ及びガラスロッドのいずれか一方または双方を、その長手方向軸周りに回転させながら上記ガラスパイプとガラスロッドとを一体化する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。