JP3836298B2 - 光ファイバ用プリフォームの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＣＶＤ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに合成石英管をかぶせてコラップスするオーバージャケット法（Over Jacketing Method）に係り、特に、合成石英管を封止して真空排気するための上部ダミー管を、合成石英管に接続する光ファイバ用プリフォーム（以下、単にプリフォームと称する）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリフォームの製造方法として、ＭＣＶＤ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに石英管をかぶせ、加熱、溶着してコラップスするオーバージャケット法が挙げられる。この方法でプリフォームを製造するには、先ず、合成石英管の上端に、この石英管内を真空排気するため、封止用の上部ダミー管を溶着して接続することが行なわれている。
【０００３】
一方、オーバージャケット法に使用されるプリフォームは、近年、線引き技術が向上し、直径６０〜９０ｍｍφと大型化されてきた。プリフォームの直径の大型化に伴い、コアロッドと石英管とを溶着してコラップスする際の加熱手段に、バーナよりも電気炉を用いる方が熱効率上有利となってきた。大口径のプリフォームは、熱歪みによりクラックが発生し易いが、電気炉では温度勾配が緩く、熱歪みによるクラックが発生しにくい利点がある。
【０００４】
しかし、電気炉内での上部ダミー管と合成石英管との溶着は、電気炉内部が見えないため、技術的に困難であった。特に、電気炉は加熱ゾーンが長いため、肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管を電気炉内で同時に加熱すると、上部ダミー管の方が、肉厚が薄く熱容量が少ないため先に軟化して溶け落ち、管同士の接続がうまくできないという問題があった。
この対策として、合成石英管の肉厚に合わせて上部ダミー管の肉厚を厚くすると、製品とならない上部ダミー管の材料費コストがアップするという経済的な問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気炉内で、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続するプリフォームの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリフォームの製造方法は、コアロッドに合成石英管をかぶせてコラップスするプリフォームの製造工程において、合成石英管と該合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有する上部ダミー管とを溶着し接続するに際し、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで保持した後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に下降させて溶着し接続することを特徴としている。
【０００７】
肉厚の厚い合成石英管と、これより肉厚の薄い合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有する上部ダミー管とを溶着し接続する際、あらかじめ合成石英管内にコアロッドを、合成石英管の端面から５０ｍｍを超えない範囲で突出するように挿入しておき、上部ダミー管の溶着が完了するまでは、電気炉内の汚染ガスが進入するのを防止するために、パージガスを合成石英管内に流しながら、上部ダミー管と合成石英管との溶着を行なう。
なお、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のプリフォームの製造方法は、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域（電気炉の熱中心）に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで待ち、その後、上部ダミー管をゆっくりと電気炉内を下降させて、上部ダミー管を合成石英管の溶融面に溶着する。
なお、上部ダミー管は、低温領域から高温領域へと下降するにつれて加熱されるが、合成石英管の溶融面と接触するときに、上部ダミー管の少なくとも下端部の温度が溶着に適した温度（軟化度）に達しているように、下降速度の調節がなされる。
【０００９】
上部ダミー管の下降速度が速すぎると、上部ダミー管の下端部は充分軟化しておらず、硬度を維持しているため、下降用駆動装置に無理がかかったり石英管の破損につながる。なお、上部ダミー管を速く下降させて、合成石英管上端の溶融面の直上で、上部ダミー管が接合に適した温度に加熱されるまで保持してから溶着することも考えられが、この方法では、上部ダミー管が広範囲にわたって軟化し、真空吸引してコラップスを開始するとき、上部ダミー管が真空吸引でつぶれる長さがながくなり、上部ダミー管の溶着損失が大きく、好ましくない。
【００１０】
上部ダミー管をゆっくり適切な速度で下降させると、上部ダミー管の下端に近い部分ほど温度が高くなり、上部ダミー管の溶着が確実となり、また溶着損失も最小となる。しかし、下降速度が緩やか過ぎても、上部ダミー管が広範囲にわたって軟化するため好ましくない。従って、上部ダミー管の下降速度には、適切な速度が存在するが、下降速度は上部ダミー管の肉厚、外径、電気炉の加熱特性によってそれぞれ異なるため、これらの条件に対応させて適宜設定する必要がある
【００１１】
このように肉厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象を利用して接合する本発明の方法によれば、確実に上部ダミー管を合成石英管に接続でき、かつ上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済む。なお、溶着の間、電気炉内の汚染ガスを吸引しないように、あらかじめ合成石英管の下端に溶接した下部ダミー管からパージガスを合成石英管内に流しながら行なうとよい。
上部ダミー管は、合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有するものを使用するが、この肉厚が合成石英管の肉厚の１０％未満では、下降速度の制御による上部ダミー管の軟化度の調節が困難であり、また、溶着後、合成石英管を吊引するために必要な強度が不足する。他方、８０％を超えると、下降速度を極めて遅くしなければならず、生産効率が悪くなる。さらに、上部ダミー管の材料コストがアップする。
【００１２】
また、上部ダミー管は電気炉内で接続できるので、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好ましい。例えば、長さ１，２５０ｍｍの長いダミー管を使用することで、１０回以上も同じ上部ダミー管を繰り返し利用できる。
【００１３】
なお、コアロッドは、合成石英管の端面から５０ｍｍを超えない範囲で突出するように合成石英管内にあらかじめ挿入しておくとよい。これは、コアロッドの上端位置が合成石英管の上端面より低いと、合成石英管のコアロッドの存在していない部分が不良となり、材料コストがアップする。また、合成石英管の上端面から５０ｍｍを超えて突出していると、合成石英管を加熱している間に、コアロッドが融けて曲がり、上部ダミー管の接続ができなくなる。
【００１４】
【実施例】
（実施例）
図１に示すように、外径８０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，０００ｍｍの合成石英管１の下端に、外径４０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ３００mmの天然石英製の下部ダミー管２を溶接し、さらに、合成石英管１内にＶＡＤ法で製造した外径２２ｍｍφ、長さ１，０５０ｍｍのコアロッド３を洗浄して挿入し、コアロッド支持管４で支持した後、支持管４の管端に合成石英管１内をＨｅガスでパージするためのガス栓（図示を省略）を取り付けた。この合成石英管１を電気炉５にセットし、ガラス旋盤（図示を省略）の下部チャック６に下部ダミー管２を装着し、上部チャック７に外径４７ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，２５０mmの天然石英製の上部ダミー管８を装着した。
【００１５】
電気炉５内にアルゴンガスを、電気炉の上部に１０リットル／分、中央部に１リットル／分、下部に１０リットル／分の流量で流し、さらに、上記ガス栓を開いて合成石英管１内にＨｅガスを流量０．５リットル／分で流した。
上部ダミー管８を、合成石英管１の上端から８０ｍｍ上の電気炉５の低温領域で保持し、合成石英管１を電気炉５の最高温度領域で支持して、電気炉５を２，０５０℃に昇温加熱し、合成石英管１の上端面９が溶融面となるまで３００秒間保持した。その後、上部ダミー管８を合成石英管１の直上５ｍｍの位置まで降下速度７０ｍｍ／分で下降し、その後、降下速度３５ｍｍ／分で上部ダミー管８の下端部を長さ２０ｍｍにわたって軟化させ、合成石英管１と溶着する。
【００１６】
上部ダミー管８を溶着後、加熱源である電気炉５を下方へ１０ｍｍ／分の速度で駆動し、合成石英管１内を１３．３×１０3Ｐａに減圧しながら、合成石英管１の上端部より順次コラップスを行なった。コラップス完了後、上部ダミー管８を軟化変形していないところで切断して再使用に供した。再利用を繰り返すことにより、長さ１，２５０ｍｍの上部ダミー管８では１１バッチの操業が可能であった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のプリフォームの製造方法は、肉厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、電気炉内で、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象を利用して溶着するようにしたことにより、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続することができ、かつ上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済むため、上部ダミー管を複数回再利用することができる。さらに、下降用駆動装置に無理がかかることもなく、合成石英管が破損することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 上部ダミー管と合成石英管とを溶着する様子を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ 合成石英管
２ 下部ダミー管
３ コアロッド
４ コアロッド支持管
５ 電気炉
６ 下部チャック
７ 上部チャック
８ 上部ダミー管
９ 上端面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＣＶＤ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに合成石英管をかぶせてコラップスするオーバージャケット法（Over Jacketing Method）に係り、特に、合成石英管を封止して真空排気するための上部ダミー管を、合成石英管に接続する光ファイバ用プリフォーム（以下、単にプリフォームと称する）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリフォームの製造方法として、ＭＣＶＤ法やＶＡＤ法で製作されたコアロッドに石英管をかぶせ、加熱、溶着してコラップスするオーバージャケット法が挙げられる。この方法でプリフォームを製造するには、先ず、合成石英管の上端に、この石英管内を真空排気するため、封止用の上部ダミー管を溶着して接続することが行なわれている。
【０００３】
一方、オーバージャケット法に使用されるプリフォームは、近年、線引き技術が向上し、直径６０〜９０ｍｍφと大型化されてきた。プリフォームの直径の大型化に伴い、コアロッドと石英管とを溶着してコラップスする際の加熱手段に、バーナよりも電気炉を用いる方が熱効率上有利となってきた。大口径のプリフォームは、熱歪みによりクラックが発生し易いが、電気炉では温度勾配が緩く、熱歪みによるクラックが発生しにくい利点がある。
【０００４】
しかし、電気炉内での上部ダミー管と合成石英管との溶着は、電気炉内部が見えないため、技術的に困難であった。特に、電気炉は加熱ゾーンが長いため、肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管を電気炉内で同時に加熱すると、上部ダミー管の方が、肉厚が薄く熱容量が少ないため先に軟化して溶け落ち、管同士の接続がうまくできないという問題があった。
この対策として、合成石英管の肉厚に合わせて上部ダミー管の肉厚を厚くすると、製品とならない上部ダミー管の材料費コストがアップするという経済的な問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気炉内で、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続するプリフォームの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリフォームの製造方法は、コアロッドに合成石英管をかぶせてコラップスするプリフォームの製造工程において、合成石英管と該合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有する上部ダミー管とを溶着し接続するに際し、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで保持した後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に下降させて溶着し接続することを特徴としている。
【０００７】
肉厚の厚い合成石英管と、これより肉厚の薄い合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有する上部ダミー管とを溶着し接続する際、あらかじめ合成石英管内にコアロッドを、合成石英管の端面から５０ｍｍを超えない範囲で突出するように挿入しておき、上部ダミー管の溶着が完了するまでは、電気炉内の汚染ガスが進入するのを防止するために、パージガスを合成石英管内に流しながら、上部ダミー管と合成石英管との溶着を行なう。
なお、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のプリフォームの製造方法は、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域（電気炉の熱中心）に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで待ち、その後、上部ダミー管をゆっくりと電気炉内を下降させて、上部ダミー管を合成石英管の溶融面に溶着する。
なお、上部ダミー管は、低温領域から高温領域へと下降するにつれて加熱されるが、合成石英管の溶融面と接触するときに、上部ダミー管の少なくとも下端部の温度が溶着に適した温度（軟化度）に達しているように、下降速度の調節がなされる。
【０００９】
上部ダミー管の下降速度が速すぎると、上部ダミー管の下端部は充分軟化しておらず、硬度を維持しているため、下降用駆動装置に無理がかかったり石英管の破損につながる。なお、上部ダミー管を速く下降させて、合成石英管上端の溶融面の直上で、上部ダミー管が接合に適した温度に加熱されるまで保持してから溶着することも考えられが、この方法では、上部ダミー管が広範囲にわたって軟化し、真空吸引してコラップスを開始するとき、上部ダミー管が真空吸引でつぶれる長さがながくなり、上部ダミー管の溶着損失が大きく、好ましくない。
【００１０】
上部ダミー管をゆっくり適切な速度で下降させると、上部ダミー管の下端に近い部分ほど温度が高くなり、上部ダミー管の溶着が確実となり、また溶着損失も最小となる。しかし、下降速度が緩やか過ぎても、上部ダミー管が広範囲にわたって軟化するため好ましくない。従って、上部ダミー管の下降速度には、適切な速度が存在するが、下降速度は上部ダミー管の肉厚、外径、電気炉の加熱特性によってそれぞれ異なるため、これらの条件に対応させて適宜設定する必要がある
【００１１】
このように肉厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象を利用して接合する本発明の方法によれば、確実に上部ダミー管を合成石英管に接続でき、かつ上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済む。なお、溶着の間、電気炉内の汚染ガスを吸引しないように、あらかじめ合成石英管の下端に溶接した下部ダミー管からパージガスを合成石英管内に流しながら行なうとよい。
上部ダミー管は、合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有するものを使用するが、この肉厚が合成石英管の肉厚の１０％未満では、下降速度の制御による上部ダミー管の軟化度の調節が困難であり、また、溶着後、合成石英管を吊引するために必要な強度が不足する。他方、８０％を超えると、下降速度を極めて遅くしなければならず、生産効率が悪くなる。さらに、上部ダミー管の材料コストがアップする。
【００１２】
また、上部ダミー管は電気炉内で接続できるので、上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用するのが好ましい。例えば、長さ１，２５０ｍｍの長いダミー管を使用することで、１０回以上も同じ上部ダミー管を繰り返し利用できる。
【００１３】
なお、コアロッドは、合成石英管の端面から５０ｍｍを超えない範囲で突出するように合成石英管内にあらかじめ挿入しておくとよい。これは、コアロッドの上端位置が合成石英管の上端面より低いと、合成石英管のコアロッドの存在していない部分が不良となり、材料コストがアップする。また、合成石英管の上端面から５０ｍｍを超えて突出していると、合成石英管を加熱している間に、コアロッドが融けて曲がり、上部ダミー管の接続ができなくなる。
【００１４】
【実施例】
（実施例）
図１に示すように、外径８０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，０００ｍｍの合成石英管１の下端に、外径４０ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ３００mmの天然石英製の下部ダミー管２を溶接し、さらに、合成石英管１内にＶＡＤ法で製造した外径２２ｍｍφ、長さ１，０５０ｍｍのコアロッド３を洗浄して挿入し、コアロッド支持管４で支持した後、支持管４の管端に合成石英管１内をＨｅガスでパージするためのガス栓（図示を省略）を取り付けた。この合成石英管１を電気炉５にセットし、ガラス旋盤（図示を省略）の下部チャック６に下部ダミー管２を装着し、上部チャック７に外径４７ｍｍφ、内径２４ｍｍφ、長さ１，２５０mmの天然石英製の上部ダミー管８を装着した。
【００１５】
電気炉５内にアルゴンガスを、電気炉の上部に１０リットル／分、中央部に１リットル／分、下部に１０リットル／分の流量で流し、さらに、上記ガス栓を開いて合成石英管１内にＨｅガスを流量０．５リットル／分で流した。
上部ダミー管８を、合成石英管１の上端から８０ｍｍ上の電気炉５の低温領域で保持し、合成石英管１を電気炉５の最高温度領域で支持して、電気炉５を２，０５０℃に昇温加熱し、合成石英管１の上端面９が溶融面となるまで３００秒間保持した。その後、上部ダミー管８を合成石英管１の直上５ｍｍの位置まで降下速度７０ｍｍ／分で下降し、その後、降下速度３５ｍｍ／分で上部ダミー管８の下端部を長さ２０ｍｍにわたって軟化させ、合成石英管１と溶着する。
【００１６】
上部ダミー管８を溶着後、加熱源である電気炉５を下方へ１０ｍｍ／分の速度で駆動し、合成石英管１内を１３．３×１０3Ｐａに減圧しながら、合成石英管１の上端部より順次コラップスを行なった。コラップス完了後、上部ダミー管８を軟化変形していないところで切断して再使用に供した。再利用を繰り返すことにより、長さ１，２５０ｍｍの上部ダミー管８では１１バッチの操業が可能であった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のプリフォームの製造方法は、肉厚が薄いため熱容量の少ない上部ダミー管を、電気炉内で、下端に近い部分ほど温度の高い熱平衡の過渡的現象を利用して溶着するようにしたことにより、肉厚の薄い上部ダミー管と肉厚の厚い合成石英管とを適切に溶着し接続することができ、かつ上部ダミー管の溶着損失が少なく、使用量が少くて済むため、上部ダミー管を複数回再利用することができる。さらに、下降用駆動装置に無理がかかることもなく、合成石英管が破損することもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 上部ダミー管と合成石英管とを溶着する様子を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ 合成石英管
２ 下部ダミー管
３ コアロッド
４ コアロッド支持管
５ 電気炉
６ 下部チャック
７ 上部チャック
８ 上部ダミー管
９ 上端面
Claims (4)
- コアロッドに合成石英管をかぶせてコラップスする光ファイバ用プリフォームの製造工程において、合成石英管と該合成石英管の肉厚の１０％以上８０％以下の肉厚を有する上部ダミー管とを溶着し接続するに際し、上部ダミー管を電気炉上方の低温領域に支持し、合成石英管を電気炉の最高温度領域に支持して合成石英管の上端面が充分溶融した溶融面となるまで保持した後、該溶融面に上部ダミー管を徐々に下降させて溶着し接続することを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 前記肉厚の厚い合成石英管と肉厚の薄い上部ダミー管とを溶着し接続するに際し、あらかじめ合成石英管内にコアロッドを、合成石英管の端面から５０ｍｍを超えない範囲で突出するように挿入しておく請求項１に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 前記上部ダミー管の溶着が完了するまでパージガスを合成石英管内に流しながら、上部ダミー管と合成石英管との溶着を行う請求項１又は２に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 前記上部ダミー管の長さを３００〜１，５００ｍｍとし、コラップス終了後は、上部ダミー管を変形していないところで切断して、上部ダミー管を複数回再利用する請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000107706A JP3836298B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光ファイバ用プリフォームの製造方法 |
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| JP2000107706A JP3836298B2 (ja) | 2000-04-10 | 2000-04-10 | 光ファイバ用プリフォームの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294438A JP2001294438A (ja) | 2001-10-23 |
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|---|---|---|---|---|
| DE102004039645B3 (de) * | 2004-08-14 | 2006-01-05 | Heraeus Tenevo Ag | Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils aus Quarzglas sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Vorprodukt |
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2000
- 2000-04-10 JP JP2000107706A patent/JP3836298B2/ja not_active Expired - Fee Related
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