JP4348341B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、大型の光ファイバ母材の製造方法に係り、特には、長手方向に均一な厚さが得られる光ファイバ母材の製造方法に関する。
従来、光ファイバ母材を製造するために、様々な方法が提案されている。それらの方法の中でも、両端部にダミーロッドを溶着したコアロッドを出発部材として使用し、これを軸周りに回転させつつその長手方向に沿って、出発部材または複数のバーナを相対的に往復移動させて、出発母材の表面にガラス微粒子を堆積させ、これを電気炉内で脱水・焼結して透明ガラス化する外付け法（ＯＶＤ法）は、比較的任意の屈折率分布のものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材を量産できることから汎用されている。
長手方向に安定した光学特性を有する光ファイバ母材を得るには、コアロッド径（Ａ）に対する外付け後の外径（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）を長手方向で均一にすることが重要である。
しかしながら、ガラス微粒子を長手方向で均一な厚さに堆積させても、その後の透明ガラス化工程で生じる収縮の際に、変形、特に両末端部近傍において外径変動を生じる。
しかしながら、ガラス微粒子を長手方向で均一な厚さに堆積させても、その後の透明ガラス化工程で生じる収縮の際に、変形、特に両末端部近傍において外径変動を生じる。
このため、透明ガラス化後において、長手方向に均一なＡ／Ｂを有する光ファイバ母材の製造方法が特許文献１に提案されている。この方法は、Ａ／Ｂを長手方向で均一とするために、透明ガラス化後の厚さを考慮して、堆積時の厚さを長手方向で変化させている。
しかし、通常、堆積速度を速めるために複数のバーナが使用されているが、堆積時にその厚さを長手方向で調整しようとすると、各バーナの供給ガス量が同じ場合、最外側のバーナに対応する部分の堆積密度が上昇しすぎて割れが発生する。これを避けるために、バーナ毎に供給ガス量を調整しようとすると、制御が複雑になるという問題があった。
しかし、通常、堆積速度を速めるために複数のバーナが使用されているが、堆積時にその厚さを長手方向で調整しようとすると、各バーナの供給ガス量が同じ場合、最外側のバーナに対応する部分の堆積密度が上昇しすぎて割れが発生する。これを避けるために、バーナ毎に供給ガス量を調整しようとすると、制御が複雑になるという問題があった。
また、特許文献２は、焼結開始側に接続するダミーロッドの径を太くすることで、長手方向に均一な光ファイバ母材を製造する方法を提案している。しかしながら、この方法は、光ファイバ母材の大型化が進んでいる中で、使用するコアロッドの径も太くなってきており、さらに太いダミーロッドを使用することに伴う製造コストの増大が問題である。
特開２０００−００７３６９
特開２００１−０３９７３１
本発明の目的は、大型の光ファイバ母材を製造する場合においても、低いコストで割れが少なく、長手方向に均一な厚さが得られる光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。
本発明の光ファイバ母材の製造方法は、コアロッドの両端部にダミーロッドを溶着した出発母材を把持して軸周りに回転させつつ出発部材の長さ方向に沿って、出発母材または複数のバーナを相対往復移動させ、出発母材の表面にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造する方法において、相対往復移動の各折り返し点において移動領域に向けて最内側となるバーナに対して、コアロッドとダミーロッドの境界部が、一方の折り返し点においては移動領域内にあり、他方の折り返し点においては移動領域外にあるように、出発母材を設置しかつ移動領域を設定して、ガラス微粒子を堆積させることを特徴としている。
なお、コアロッドの両端部近傍への堆積厚を相対的に厚くすることが好ましい。これには、コアロッドの両端部近傍において、バーナへのガラス原料流量を増量するか、出発母材とバーナとの相対往復移動速度を遅くしてもよい。
堆積を終えた多孔質母材を加熱炉体に通過させて脱水・焼結し、透明ガラス化する際に、コアロッドとダミーロッドの境界部を、前記最内側バーナの移動領域内にあるように設置して堆積した側から加熱炉体を通過させるのが好ましい。
堆積を終えた多孔質母材を加熱炉体に通過させて脱水・焼結し、透明ガラス化する際に、コアロッドとダミーロッドの境界部を、前記最内側バーナの移動領域内にあるように設置して堆積した側から加熱炉体を通過させるのが好ましい。
本発明の光ファイバ母材の製造方法および装置によれば、割れが少なく低コストで、長手方向に均一な径を有する大型の光ファイバ母材が得られる。
以下、本発明の光ファイバ母材の製造方法について、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の光ファイバ母材の製造方法を説明する概略図である。図１において出発部材は、コアロッド１の両端部にダミーロッド２を溶着したものであり、不図示の基材支持部材により軸回りに回転自在に支持されている。この出発部材に向かって、バーナ３ａ，３ｂが移動自在のバーナ基台４上に配設されている。
図１は、本発明の光ファイバ母材の製造方法を説明する概略図である。図１において出発部材は、コアロッド１の両端部にダミーロッド２を溶着したものであり、不図示の基材支持部材により軸回りに回転自在に支持されている。この出発部材に向かって、バーナ３ａ，３ｂが移動自在のバーナ基台４上に配設されている。
バーナ３ａ，３ｂには、通常酸水素バーナが使用され、光ファイバ用原料、例えばＳｉＣｌ4 等の蒸気と燃焼ガス（水素ガスおよび酸素ガス）を吹き付け、酸水素火炎中で加水分解させてガラス微粒子（スート）を合成し、これを出発部材上に堆積させて多孔質母材５を形成している。
次に、このような外付け法（ＯＶＤ法）による本発明の光ファイバ母材の製造方法について説明する。
先ず、相対往復移動の各折り返し点において移動領域に向けて最内側となるバーナに対して、コアロッドとダミーロッドの境界部が、一方の折り返し点においては移動領域内にあり、他方の折り返し点においては移動領域外にあるように、出発母材を設置する。具体的には、図１に示すように、相対往復移動の一方の折り返し点（図の下方側）において、コアロッドとダミーロッドの境界部が、移動領域に向けて最内側となるバーナ３ａの移動領域内にあり、他方の折り返し点（図の上方側）においては、移動領域に向けて最内側となるバーナ３ｂ’の移動領域外にあるように出発母材を設置する。
先ず、相対往復移動の各折り返し点において移動領域に向けて最内側となるバーナに対して、コアロッドとダミーロッドの境界部が、一方の折り返し点においては移動領域内にあり、他方の折り返し点においては移動領域外にあるように、出発母材を設置する。具体的には、図１に示すように、相対往復移動の一方の折り返し点（図の下方側）において、コアロッドとダミーロッドの境界部が、移動領域に向けて最内側となるバーナ３ａの移動領域内にあり、他方の折り返し点（図の上方側）においては、移動領域に向けて最内側となるバーナ３ｂ’の移動領域外にあるように出発母材を設置する。
次に、不図示の基材支持部により支持された出発部材をその軸回りに回転モータで回転させながら、この出発部材に向けてバーナ３ａ，３ｂから火炎を噴射して、出発部材上にスートを堆積させる。
堆積中、バーナ３ａ，３ｂ（バーナ基台４）を不図示のバーナガイド機構により、出発部材に沿ってその長手方向に往復移動させることにより堆積層を形成し、多孔質母材を製造する。また、バーナ３ａ，３ｂの移動に代えて、出発部材をその長手方向に移動させる機構としても良い。
なお、バーナ基台４上に設置されるバーナ数は、製造しようとする光ファイバ母材の長さ、径を考慮して適宜設定されるものであり、ここでは、説明を容易にするために２本のバーナを図示している。
このようにして得られる多孔質母材５をヒータ６と断熱材からなる加熱炉体を通過させることにより脱水・焼結して透明ガラス化し、光ファイバ母材とされる。
堆積中、バーナ３ａ，３ｂ（バーナ基台４）を不図示のバーナガイド機構により、出発部材に沿ってその長手方向に往復移動させることにより堆積層を形成し、多孔質母材を製造する。また、バーナ３ａ，３ｂの移動に代えて、出発部材をその長手方向に移動させる機構としても良い。
なお、バーナ基台４上に設置されるバーナ数は、製造しようとする光ファイバ母材の長さ、径を考慮して適宜設定されるものであり、ここでは、説明を容易にするために２本のバーナを図示している。
このようにして得られる多孔質母材５をヒータ６と断熱材からなる加熱炉体を通過させることにより脱水・焼結して透明ガラス化し、光ファイバ母材とされる。
多孔質母材の透明ガラス化は、加熱炉体に通すことによって行われるが、このとき、コアロッドとダミーロッドの境界部が、折り返し点において移動領域内にあるように設置して堆積した側から焼結を開始すると、未焼結部がガラス化収縮する際に既ガラス化部分を引き込むために、結果として、ガラス化後の径比は均一な方向に進む。
好ましくは、折り返し点（移動領域端）付近の堆積量を相対的に増しておくことで、さらに径の均一な光ファイバ母材が得られる。堆積量を補正するには、相対移動速度やガラス原料の流量を調整する方法などが挙げられる。
好ましくは、折り返し点（移動領域端）付近の堆積量を相対的に増しておくことで、さらに径の均一な光ファイバ母材が得られる。堆積量を補正するには、相対移動速度やガラス原料の流量を調整する方法などが挙げられる。
（実施例１）
外径５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍのコアロッドの両端部に外径５０ｍｍのダミーロッドを溶着した出発部材を、図１に示すように、コアロッドとダミーロッドの境界部と、各折り返し点において移動領域に向かって最内側となるバーナの中心軸延長線との距離がa（=30mm）となるように設置し、図２に示すように、外付け法により外径３００ｍｍになるまでスート を堆積させ、多孔質母材を製造した。
得られた多孔質母材を図３に示すように、コアロッドとダミーロッドの境界部が、折り返し点において移動領域内にあるように設置して堆積した側から加熱炉体に通過させて脱水・透明ガラス化を行った。
その結果、図４に示すように、コアロッド部のコアロッド径（Ａ）と外付け外径（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）が長手方向で均一な光ファイバ母材７が得られた。
外径５０ｍｍ、長さ２０００ｍｍのコアロッドの両端部に外径５０ｍｍのダミーロッドを溶着した出発部材を、図１に示すように、コアロッドとダミーロッドの境界部と、各折り返し点において移動領域に向かって最内側となるバーナの中心軸延長線との距離がa（=30mm）となるように設置し、図２に示すように、外付け法により外径３００ｍｍになるまでスート を堆積させ、多孔質母材を製造した。
得られた多孔質母材を図３に示すように、コアロッドとダミーロッドの境界部が、折り返し点において移動領域内にあるように設置して堆積した側から加熱炉体に通過させて脱水・透明ガラス化を行った。
その結果、図４に示すように、コアロッド部のコアロッド径（Ａ）と外付け外径（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）が長手方向で均一な光ファイバ母材７が得られた。
（比較例１）
図５に示すように、コアロッドの境界部と、折り返し点において移動領域に向かって最内側となるバーナの中心軸延長線とを合わせた以外は、実施例１と同一の条件で堆積し、多孔質母材を製造した。
得られた多孔質母材を図６に示すように焼結し、光ファイバ母材を得た。その結果、焼結終了側（図の上方側）は適正な外付け厚さが得られたが、焼結開始側（図の下方側）はテーパ部の影響で外付け厚さが不足し、特性不合格部分が発生した。また、焼結終了側では、ダミーロッド部にまで適正な厚さで外付けされていたが、この部分は光ファイバ母材としては使用できない。
図５に示すように、コアロッドの境界部と、折り返し点において移動領域に向かって最内側となるバーナの中心軸延長線とを合わせた以外は、実施例１と同一の条件で堆積し、多孔質母材を製造した。
得られた多孔質母材を図６に示すように焼結し、光ファイバ母材を得た。その結果、焼結終了側（図の上方側）は適正な外付け厚さが得られたが、焼結開始側（図の下方側）はテーパ部の影響で外付け厚さが不足し、特性不合格部分が発生した。また、焼結終了側では、ダミーロッド部にまで適正な厚さで外付けされていたが、この部分は光ファイバ母材としては使用できない。
光ファイバ母材の製造コスト低減に寄与する。
１・・・コアロッド、
２・・・ダミーロッド、
３ａ，３ｂ，３ａ’，３ｂ’・・・バーナ、
４・・・バーナ基台、
５・・・多孔質母材、
６・・・ヒータ、
７・・・光ファイバ母材。
２・・・ダミーロッド、
３ａ，３ｂ，３ａ’，３ｂ’・・・バーナ、
４・・・バーナ基台、
５・・・多孔質母材、
６・・・ヒータ、
７・・・光ファイバ母材。
Claims (5)
- コアロッドの両端部にダミーロッドを溶着した出発母材を把持して軸周りに回転させつつ出発部材の長さ方向に沿って、出発母材または複数のバーナを相対往復移動させ、出発母材の表面にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を製造する方法において、相対往復移動の各折り返し点において移動領域に向けて最内側となるバーナに対して、コアロッドとダミーロッドの境界部が、一方の折り返し点においては移動領域内にあり、他方の折り返し点においては移動領域外にあるように、出発母材を設置しかつ移動領域を設定してガラス微粒子を堆積させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
- コアロッドの両端部近傍への堆積厚を相対的に厚くする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
- コアロッドの両端部近傍において、バーナへのガラス原料流量を増量する請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
- コアロッドの両端部近傍において、出発母材とバーナとの相対往復移動速度を遅くする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
- 堆積を終えた多孔質母材を加熱炉体に通過させて脱水・焼結し、透明ガラス化する際に、コアロッドとダミーロッドの境界部を、前記最内側バーナの移動領域内にあるように設置して堆積した側から加熱炉体を通過させる請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
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| JP2006034044A JP4348341B2 (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | 光ファイバ母材の製造方法 |
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| JP2006034044A JP4348341B2 (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | 光ファイバ母材の製造方法 |
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| JP2006034044A Active JP4348341B2 (ja) | 2006-02-10 | 2006-02-10 | 光ファイバ母材の製造方法 |
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| CN112939446B (zh) * | 2021-03-29 | 2022-12-23 | 浙江富通光纤技术有限公司 | 一种预制棒的制造方法 |
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2006
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