JP3862916B2 - 光ファイバプリフォーム母材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英管に挿入された石英製コアロッドと石英管とを熱溶着して、光ファイバの原材であるプリフォーム母材を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、屈折率の高いコアとその外周の屈折率の低いクラッドとからなる光ファイバプリフォーム母材を延伸した後、線引きしたものである。
【０００３】
光ファイバプリフォーム母材を製造する方法には、ＶＡＤ法（気相軸付け法）やＭＣＶＤ法（改良化学蒸着法）により形成したコアロッドにダミーロッドを接続し、ダミー管に連結した石英管にコアロッドを挿入後、ダミーロッドによりコアロッドを支持しつつ、カーボンヒータを内装した電気炉で石英管を周囲から加熱することにより、コアロッドと石英管とを熱溶着させるＯｖｅｒ Ｊａｃｋｅｔｉｎｇ法がある。この方法で太径の石英管を用いると、光ファイバの生産性が向上する大型な光ファイバプリフォーム母材が製造できる。
【０００４】
しかし、コアロッド毎にダミーロッドを溶接して接続しなければならず操作が煩雑であるうえ、ダミーロッドを繰返して使用することができないという問題があった。
【０００５】
さらに、太径の石英管への溶接が容易な細径のダミー管を用いると、石英管とダミー管との接合面近傍を加熱する際に、石英管とダミー管との外径の相違のためその隙間から外気が電気炉内へ侵入し、カーボンヒータを酸化して消耗させてしまう。また侵入した外気は、電気炉内の自然対流を発生させ炉内温度の低下を生じる結果、プリフォーム母材に径変動を生じたさせたり、コアロッドと石英管とを熱溶着した接合界面に気泡を発生させる。
【０００６】
プリフォーム母材は、径変動や気泡の生じた部位近傍を切除した後、線引きに供さなくてはならず、歩留まりが悪いという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、石英管に挿入されたコアロッドを簡便に支えつつ石英管とコアロッドとを熱溶着させ、径変動や気泡のない高品質な光ファイバプリフォーム母材を歩留まりよく製造する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の光ファイバプリフォーム母材の製造方法は、実施例に対応する図１を参照して説明すると、石英管１の下端にダミー管３を接続し、ダミー管３の外周を、断熱円筒６で取り囲みつつ、切り込溝５の設けられたコアロッド載置管４をダミー管３へ挿入してダミー管３の下端で支持し、石英管１へコアロッド２を挿入してコアロッド載置管４に載置後、電気炉１１を相対的に移動させて石英管１を周囲から加熱することにより、コアロッド２と石英管１とを熱溶着させるというものである。このコアロッド載置管４を用いると、コアロッド２を載置することにより、コアロッド２を簡便に支えることができる。さらに、切り込溝５を経て、石英管１内に不活性ガスを流したり、石英管１内から脱気して減圧することができる。
【０００９】
ダミー管３の外周を、断熱円筒６で取り囲むことが好ましい。断熱円筒６は、例えばカーボン断熱材からなっている。断熱円筒６により、コアロッド載置管４がコアロッド２に熱溶着してしまうことを防止できる。そのためコアロッド載置管４は繰り返し使用することができる。
【００１０】
断熱円筒６の外径が石英管１の外径と同径であることが好ましい。同径であると石英管１とダミー管３との当接部位近傍を加熱する際に、電気炉１１内に外気が侵入することを防止することができる。
【００１１】
本発明のコアロッド載置管４は、電気炉１１に貫通しており、外周を断熱円筒で取り囲まれたダミー管３を下端に接続した石英管１へ挿入されたコアロッド２を載置して支え、ダミー管３内で支持されているコアロッド載置管であって、図２に示すような切り込溝５を有している。切り込溝５は、コアロッド載置管４の両端に設けられていることが好ましい。切り込溝は、四角い溝、Ｖ字型の溝、Ｕ字型の溝のいずれであってもよく、円孔であってもよい。
【００１２】
なお、図３に示すようにこの製造方法は、上側ダミー管を石英管上端の同軸上に当接し加熱により溶接後、電気炉を相対的に移動させて該石英管を周囲から加熱することにより該コアロッドと該石英管とを熱溶着させるものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の実施例の製造途中を示す断面図である。
【００１４】
光ファイバプリフォーム母材は、具体的には以下のようにして製造される。
長さ１０００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径８０ｍｍの合成石英製の石英管１の下端に、長さ４００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径４０ｍｍの天然石英製の下側ダミー管３を同軸上に溶接する。長さ２４０ｍｍ、内径４２ｍｍ、外径８０ｍｍでカーボン断熱材からなる断熱円筒６で、下側ダミー管３を取り囲む。
【００１５】
通気管１７を有する栓体１５を下側ダミー管３の開放下端に押し込む。上下端の各々に四つの四角い切り込溝５（図２参照）の設けられた、長さ３８０ｍｍ、内径１４ｍｍ、外径２０ｍｍのコアロッド載置管４を、下側ダミー管３に挿入し栓体１５で支持する。バネ１４を搭載している下側チャック１６で、下側ダミー管３と栓体１５とを把持して固定する。このバネ１４により断熱円筒６は押し上げられ、同軸上の石英管１と密着する。
【００１６】
ＶＡＤ法で形成した長さ１０１０ｍｍ、外径２１ｍｍのコアロッド２を、石英管１の開放上端から挿入し、コアロッド載置管４上に載置する。
【００１７】
環状のカーボンヒータ１３が内装されておりアルゴンガスを内部へ導入している不活性ガス導入管１２が側面に取り付けられた電気炉１１に、石英管１を挿入する。アルゴンガスは石英管１と電気炉１１との隙間から漏出するので、外気が電気炉１１内へ侵入しない。
【００１８】
図３に示すように、長さ７００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径４０ｍｍの天然石英製の上側ダミー管２１を上側チャック２２で把持しつつ、上側ダミー管２１の下端と石英管１の上端とを同軸上に当接させる。次いで栓体１５の通気管からヘリウムガスを流す。するとヘリウムガスは、通気管１５からコアロッド載置管４の切り込溝５を経て下側ダミー管３内へ流れ込み、石英管１とコアロッド２との間を流れ、上側ダミー管２１の開放上端から排出される。
【００１９】
石英管１と上側ダミー管２１との当接部位の外周近傍に電気炉１１を移動する。電気炉１１を２０５０℃に加熱する。石英管１と上側ダミー管２１とは、当接部位近傍が軟化する。石英管１内や上側ダミー管２１内はヘリウムガスが流れており、石英管１と上側ダミー管２１とが完全に溶接されるまで当接した隙間からヘリウムガスが遺漏するため、ＳｉＯ２微粒子や不純物が侵入しない。完全に溶接されたら、ヘリウムガスの導入を停止する。
【００２０】
次いで、図１に示すように上側ダミー管２１の開放上端と、通気管１７とから減圧する。すると、石英管１内の気体は、上側ダミー管２１から排出されるとともに、コアロッド載置管４の切れ込溝５を経て栓体１５の通気管１７からも排出される。石英管１の内圧を１００ｔｏｒｒに維持する。同時に電気炉１１を降下させる。すると、加熱された部分で石英管１は軟化する。石英管１内が減圧されているため中空が潰れ、石英管１は細径化し、コアロッド２と熱溶着する。
【００２１】
石英管１の下端が加熱される際にも、石英管１の外径と断熱円筒６の外径とが同一であるため、電気炉１１内に外気が侵入しない。石英管２の下端まで加熱されて熱溶着が完了すると、径変動や気泡のない光ファイバプリフォーム母材が得られる。
【００２２】
コアロッド載置管４は、断熱円筒６により電気炉１１からの熱が遮蔽されているので、コアロッド２と熱溶着しない。そのため栓体１５を外すと、コアロッド載置管４を取り出すことができる。
【００２３】
なお、図３に示すように電気炉１１の上下端に、石英管１やダミー管３、２１と電気炉１１との隙間を覆う遮熱絞り具２３、２７、例えば、同一円周上に設けられた複数の軸２６に支持されて巴状に重なっている遮熱板２４を有し、遮熱板２４を形成する外辺の湾曲２５で石英管の外周を取り巻いているアイリス絞りが配置されていてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明のコアロッド載置管を用いた光ファイバプリフォーム母材の製造方法によれば、石英管に挿入されたコアロッドを簡便に支えつつ石英管とコアロッドとを熱溶着させることができる。コアロッド載置管は繰り返し使用することができる。さらに得られた光ファイバプリフォーム母材は、歩留まりがよく、気泡や径変動がない。この母材から高品質な光ファイバへと誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の実施例の製造途中を示す断面図である。
【図２】本発明を適用するコアロッド載置管の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の別な実施例の製造途中を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１は石英管、２はコアロッド、３は下側ダミー管、４はコアロッド載置管、５は切り込溝、６は断熱円筒、１１は電気炉、１２は不活性ガス導入管、１３はカーボンヒータ、１４はばね、１５は栓体、１６は下側チャック、１７は通気管、２１は上側ダミー管、２２は上側チャック、２３は遮熱絞り具、２４は遮熱板、２５は湾曲、２６は軸、２７は遮熱絞り具である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英管に挿入された石英製コアロッドと石英管とを熱溶着して、光ファイバの原材であるプリフォーム母材を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、屈折率の高いコアとその外周の屈折率の低いクラッドとからなる光ファイバプリフォーム母材を延伸した後、線引きしたものである。
【０００３】
光ファイバプリフォーム母材を製造する方法には、ＶＡＤ法（気相軸付け法）やＭＣＶＤ法（改良化学蒸着法）により形成したコアロッドにダミーロッドを接続し、ダミー管に連結した石英管にコアロッドを挿入後、ダミーロッドによりコアロッドを支持しつつ、カーボンヒータを内装した電気炉で石英管を周囲から加熱することにより、コアロッドと石英管とを熱溶着させるＯｖｅｒ Ｊａｃｋｅｔｉｎｇ法がある。この方法で太径の石英管を用いると、光ファイバの生産性が向上する大型な光ファイバプリフォーム母材が製造できる。
【０００４】
しかし、コアロッド毎にダミーロッドを溶接して接続しなければならず操作が煩雑であるうえ、ダミーロッドを繰返して使用することができないという問題があった。
【０００５】
さらに、太径の石英管への溶接が容易な細径のダミー管を用いると、石英管とダミー管との接合面近傍を加熱する際に、石英管とダミー管との外径の相違のためその隙間から外気が電気炉内へ侵入し、カーボンヒータを酸化して消耗させてしまう。また侵入した外気は、電気炉内の自然対流を発生させ炉内温度の低下を生じる結果、プリフォーム母材に径変動を生じたさせたり、コアロッドと石英管とを熱溶着した接合界面に気泡を発生させる。
【０００６】
プリフォーム母材は、径変動や気泡の生じた部位近傍を切除した後、線引きに供さなくてはならず、歩留まりが悪いという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、石英管に挿入されたコアロッドを簡便に支えつつ石英管とコアロッドとを熱溶着させ、径変動や気泡のない高品質な光ファイバプリフォーム母材を歩留まりよく製造する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するためになされた本発明の光ファイバプリフォーム母材の製造方法は、実施例に対応する図１を参照して説明すると、石英管１の下端にダミー管３を接続し、ダミー管３の外周を、断熱円筒６で取り囲みつつ、切り込溝５の設けられたコアロッド載置管４をダミー管３へ挿入してダミー管３の下端で支持し、石英管１へコアロッド２を挿入してコアロッド載置管４に載置後、電気炉１１を相対的に移動させて石英管１を周囲から加熱することにより、コアロッド２と石英管１とを熱溶着させるというものである。このコアロッド載置管４を用いると、コアロッド２を載置することにより、コアロッド２を簡便に支えることができる。さらに、切り込溝５を経て、石英管１内に不活性ガスを流したり、石英管１内から脱気して減圧することができる。
【０００９】
ダミー管３の外周を、断熱円筒６で取り囲むことが好ましい。断熱円筒６は、例えばカーボン断熱材からなっている。断熱円筒６により、コアロッド載置管４がコアロッド２に熱溶着してしまうことを防止できる。そのためコアロッド載置管４は繰り返し使用することができる。
【００１０】
断熱円筒６の外径が石英管１の外径と同径であることが好ましい。同径であると石英管１とダミー管３との当接部位近傍を加熱する際に、電気炉１１内に外気が侵入することを防止することができる。
【００１１】
本発明のコアロッド載置管４は、電気炉１１に貫通しており、外周を断熱円筒で取り囲まれたダミー管３を下端に接続した石英管１へ挿入されたコアロッド２を載置して支え、ダミー管３内で支持されているコアロッド載置管であって、図２に示すような切り込溝５を有している。切り込溝５は、コアロッド載置管４の両端に設けられていることが好ましい。切り込溝は、四角い溝、Ｖ字型の溝、Ｕ字型の溝のいずれであってもよく、円孔であってもよい。
【００１２】
なお、図３に示すようにこの製造方法は、上側ダミー管を石英管上端の同軸上に当接し加熱により溶接後、電気炉を相対的に移動させて該石英管を周囲から加熱することにより該コアロッドと該石英管とを熱溶着させるものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を詳細に説明する。
図１は、本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の実施例の製造途中を示す断面図である。
【００１４】
光ファイバプリフォーム母材は、具体的には以下のようにして製造される。
長さ１０００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径８０ｍｍの合成石英製の石英管１の下端に、長さ４００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径４０ｍｍの天然石英製の下側ダミー管３を同軸上に溶接する。長さ２４０ｍｍ、内径４２ｍｍ、外径８０ｍｍでカーボン断熱材からなる断熱円筒６で、下側ダミー管３を取り囲む。
【００１５】
通気管１７を有する栓体１５を下側ダミー管３の開放下端に押し込む。上下端の各々に四つの四角い切り込溝５（図２参照）の設けられた、長さ３８０ｍｍ、内径１４ｍｍ、外径２０ｍｍのコアロッド載置管４を、下側ダミー管３に挿入し栓体１５で支持する。バネ１４を搭載している下側チャック１６で、下側ダミー管３と栓体１５とを把持して固定する。このバネ１４により断熱円筒６は押し上げられ、同軸上の石英管１と密着する。
【００１６】
ＶＡＤ法で形成した長さ１０１０ｍｍ、外径２１ｍｍのコアロッド２を、石英管１の開放上端から挿入し、コアロッド載置管４上に載置する。
【００１７】
環状のカーボンヒータ１３が内装されておりアルゴンガスを内部へ導入している不活性ガス導入管１２が側面に取り付けられた電気炉１１に、石英管１を挿入する。アルゴンガスは石英管１と電気炉１１との隙間から漏出するので、外気が電気炉１１内へ侵入しない。
【００１８】
図３に示すように、長さ７００ｍｍ、内径２４ｍｍ、外径４０ｍｍの天然石英製の上側ダミー管２１を上側チャック２２で把持しつつ、上側ダミー管２１の下端と石英管１の上端とを同軸上に当接させる。次いで栓体１５の通気管からヘリウムガスを流す。するとヘリウムガスは、通気管１５からコアロッド載置管４の切り込溝５を経て下側ダミー管３内へ流れ込み、石英管１とコアロッド２との間を流れ、上側ダミー管２１の開放上端から排出される。
【００１９】
石英管１と上側ダミー管２１との当接部位の外周近傍に電気炉１１を移動する。電気炉１１を２０５０℃に加熱する。石英管１と上側ダミー管２１とは、当接部位近傍が軟化する。石英管１内や上側ダミー管２１内はヘリウムガスが流れており、石英管１と上側ダミー管２１とが完全に溶接されるまで当接した隙間からヘリウムガスが遺漏するため、ＳｉＯ２微粒子や不純物が侵入しない。完全に溶接されたら、ヘリウムガスの導入を停止する。
【００２０】
次いで、図１に示すように上側ダミー管２１の開放上端と、通気管１７とから減圧する。すると、石英管１内の気体は、上側ダミー管２１から排出されるとともに、コアロッド載置管４の切れ込溝５を経て栓体１５の通気管１７からも排出される。石英管１の内圧を１００ｔｏｒｒに維持する。同時に電気炉１１を降下させる。すると、加熱された部分で石英管１は軟化する。石英管１内が減圧されているため中空が潰れ、石英管１は細径化し、コアロッド２と熱溶着する。
【００２１】
石英管１の下端が加熱される際にも、石英管１の外径と断熱円筒６の外径とが同一であるため、電気炉１１内に外気が侵入しない。石英管２の下端まで加熱されて熱溶着が完了すると、径変動や気泡のない光ファイバプリフォーム母材が得られる。
【００２２】
コアロッド載置管４は、断熱円筒６により電気炉１１からの熱が遮蔽されているので、コアロッド２と熱溶着しない。そのため栓体１５を外すと、コアロッド載置管４を取り出すことができる。
【００２３】
なお、図３に示すように電気炉１１の上下端に、石英管１やダミー管３、２１と電気炉１１との隙間を覆う遮熱絞り具２３、２７、例えば、同一円周上に設けられた複数の軸２６に支持されて巴状に重なっている遮熱板２４を有し、遮熱板２４を形成する外辺の湾曲２５で石英管の外周を取り巻いているアイリス絞りが配置されていてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明のコアロッド載置管を用いた光ファイバプリフォーム母材の製造方法によれば、石英管に挿入されたコアロッドを簡便に支えつつ石英管とコアロッドとを熱溶着させることができる。コアロッド載置管は繰り返し使用することができる。さらに得られた光ファイバプリフォーム母材は、歩留まりがよく、気泡や径変動がない。この母材から高品質な光ファイバへと誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の実施例の製造途中を示す断面図である。
【図２】本発明を適用するコアロッド載置管の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明を適用する光ファイバプリフォーム母材の製造方法の別な実施例の製造途中を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１は石英管、２はコアロッド、３は下側ダミー管、４はコアロッド載置管、５は切り込溝、６は断熱円筒、１１は電気炉、１２は不活性ガス導入管、１３はカーボンヒータ、１４はばね、１５は栓体、１６は下側チャック、１７は通気管、２１は上側ダミー管、２２は上側チャック、２３は遮熱絞り具、２４は遮熱板、２５は湾曲、２６は軸、２７は遮熱絞り具である。
Claims (3)
- 石英管の下端にダミー管を接続し、前記ダミー管の外周を、断熱円筒で取り囲みつつ、切り込溝の設けられたコアロッド載置管を該ダミー管へ挿入して該ダミー管の下端で支持し、該石英管へコアロッドを挿入して該コアロッド載置管に載置後、電気炉を相対的に移動させて該石英管を周囲から加熱することにより、該コアロッドと該石英管とを熱溶着させる光ファイバプリフォーム母材の製造方法。
- 前記断熱円筒の外径が該石英管の外径と同径であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバプリフォーム母材の製造方法。
- 電気炉に貫通しており、外周を断熱円筒で取り囲まれたダミー管を下端に接続した石英管へ挿入されたコアロッドを載置して支え、該ダミー管内で支持されているコアロッド載置管であって、切り込溝を有していることを特徴とするコアロッド載置管。
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|---|---|---|---|
| JP2000062083A JP3862916B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 光ファイバプリフォーム母材の製造方法 |
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| JP2000062083A JP3862916B2 (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 光ファイバプリフォーム母材の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001247326A JP2001247326A (ja) | 2001-09-11 |
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2000
- 2000-03-07 JP JP2000062083A patent/JP3862916B2/ja not_active Expired - Fee Related
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