JP4395061B2 - 光ファイバ母材の延伸方法及びこれに用いる石英ダミー棒 - Google Patents

Description

本発明は、大型の光ファイバ母材を延伸してより細径のガラスロッドに縮径する光ファイバ母材の延伸方法及びこれに用いる石英ダミー棒に係り、特には、光ファイバ母材の延伸に最適な把持方法に関する。

光ファイバ母材は、ＯＶＤ法等で合成されたガラス微粒子（スート）を堆積して得た多孔質ガラス母材を脱水、焼結することで製造される。このようにして製造される光ファイバ母材の直径は通常１１０〜２００ｍｍであるが、これは熱源として電気炉を備えた延伸装置で一次延伸される。一次延伸された光ファイバ母材は、さらに、酸水素火炎で二次延伸して、光ファイバの線引きに適した直径３０〜８０ｍｍに縮径されプリフォームとされる。

一次延伸された光ファイバ母材及びプリフォームは、その長手方向に径変動が少ないことが要求される。
しかしながら、従来の方法では長手方向に径変動を生じることがあり、その原因を調べたところ、光ファイバ母材の延伸中にチャックの把持部で滑りを生じているものがあった。

図１に、ガラス旋盤を用いて光ファイバ母材を延伸する様子を示した。光ファイバ母材１の両端には、石英ダミー棒が溶着等で接続されており、この石英ダミー棒の部分でガラス旋盤のチャック２，３に取り付けられている。なお、符号４は加熱源としてのバーナーであり、符号５は外径測定器である。

ガラス旋盤を用いる一次延伸では、重く太径のものを水平に保持して延伸するため、加熱溶融は曲りや変形を生じない程度とし、最低限の加熱溶融で延伸する必要がある。そのため、延伸には極めて大きな力が必要とされる。

従来、光ファイバ母材１に接続された石英ダミー棒の表面は、滑らかで滑りやすかったり凸凹していたため、石英ダミー棒を把持する旋盤のチャック２，３に十分な把持力がないと、図２に示すように、把持しているチャックに滑りが生じ、延伸速度が制御できなくなり、プリフォームの外径を一定に保つことができなくなることが分かった。
このような滑りを防ぐため、必要以上に大きな力で把持すると、光ファイバ母材１の表面にクラックが発生することがあり、得られるプリフォームの品質及び生産性に悪影響を与える。

本発明は、上記課題に鑑み、ガラス旋盤を用いて光ファイバ母材を延伸する際、チャック機構の把持部で滑りが生じることなく、長手方向に均一な径で延伸することができる光ファイバ母材の延伸方法及びこれに用いる石英ダミー棒を提供することを目的としている。

本発明の光ファイバ母材の延伸方法は、ガラス旋盤に光ファイバ母材を取り付け、加熱溶融して所定の径に延伸加工する方法において、該光ファイバ母材の両端に、表面を研削して粗面部を設けた石英ダミー棒を接続し、該粗面部をチャック機構で把持して延伸加工することを特徴としている。なお、石英ダミー棒の粗面部の平均表面粗さは、５０μｍ以下とするのが好ましい。また、石英ダミー棒として、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドの端部を研削して直胴部を設けたものも使用することができ、この直胴部に前記粗面部を設けるのが好ましい。

本発明の延伸方法で用いる石英ダミー棒は、ガラス旋盤に光ファイバ母材を取り付け、加熱溶融して光ファイバ母材を所定の径に延伸加工するに際し、該光ファイバ母材の両端に接続される石英ダミー棒が、チャック機構で把持するための粗面部が研削により設けられていることを特徴としており、石英ダミー棒の粗面部の平均表面粗さは、５０μｍ以下とするのが好ましい。また、石英ダミー棒として、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドの端部を研削して直胴部を設けたものも使用することができ、この直胴部に前記粗面部を設けるのが好ましい。

本発明によれば、光ファイバ母材の延伸時において、把持部での滑りが防止され、延伸速度を精密に制御することができ、長手方向に均一な径を有する光ファイバ母材乃至プリフォームが得られる。また、石英ダミー棒として、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドを使用することもでき、製造コストの低減に寄与する。

以下、本発明の実施の形態について添付した図面に基づき具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の把持方法を説明する概略図であり、（ａ）は、長手方向に径変動のない石英ダミー棒に粗面部を形成した例であり、（ｂ）は、長手方向に径が変化している石英ダミー棒に粗面部を形成した例を示している。（ｃ）は、形成した粗面部をチャック機構のチャックで把持した状態を示している。

延伸は、光ファイバ母材を回転させながら行われるため、光ファイバ母材と石英ダミー棒とはそれぞれの中心軸線が一致して接続されている必要がある。中心軸線がずれていると、光ファイバ母材の回転に振れ回りを生じ、延伸外径が変動することになる。そのため、チャックの把持部となる粗面部を形成する際には、石英ダミー棒の中心軸に粗面部の中心軸が一致するように研削加工するのが望ましい。

研削加工は、例えば、＃６０〜＃１４０のダイヤモンドホイールを用いて円筒研削することにより、石英ダミー棒の表面に、平均表面粗さ５０μｍ以下の粗面部を形成することができる。粗面部の平均表面粗さがこの範囲から外れると、所望の効果が得られず、チャックで滑りを生じる。
なお、光ファイバ母材を把持するチャックの把持面は、光ファイバ母材の周面とほぼ同曲率面とするのが望ましい。これによって光ファイバ母材との接触面積を増すことができ、より確実に把持することができる。

また、石英ダミー棒として、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドを使用することもでき、この石英ガラスロッドの端部を研削して直胴部を設け、この直胴部に粗面部を設けることで石英ダミー棒として活用することができ、製造コストを低減することができる。

（実施例１）
ＶＡＤ法でスートを堆積して得た多孔質ガラス母材を脱水、焼結して、外径１１０ｍｍ、直胴部の長さが１,０００ｍｍの光ファイバ母材を製作した。この光ファイバ母材の両端に、直径６０ｍｍφ、長さ４００ｍｍの石英ダミー棒を溶着し、ガラス旋盤に取付け、酸水素バーナ火炎で加熱溶融し、平均延伸速度１３ｍｍ／ｍｉｎで延伸して直径８５ｍｍφに縮径した。なお、石英ダミー棒には、＃１００のダイヤモンドホイールを用いた円筒研削で平均表面粗さ２５μｍの粗面部が設けられている。
縮径された光ファイバ母材の長手方向への径変動を調べたところ、不良品の発生率が低減され、品質的にも安定していた。

（実施例２）
ＶＡＤ法でスートを堆積して得た多孔質ガラス母材を脱水、焼結して、外径１１０ｍｍ、直胴部の長さが１,０００ｍｍの光ファイバ母材を製作した。次に、直胴部の長さ１００ｍｍで、直径が６０ｍｍφから５５ｍｍφへと次第に径が小さくなっているテーパー形状を有する石英ガラスロッドを用意して石英ダミー棒とし、この直胴部に、＃１００のダイヤモンドホイールを用いた円筒研削で平均表面粗さ２５μｍの粗面部を設けた。この石英ダミー棒をその細径側で光ファイバ母材の両端にそれぞれ溶着してガラス旋盤に取付け、酸水素バーナ火炎で加熱溶融し、平均延伸速度１３ｍｍ／ｍｉｎで延伸して直径８５ｍｍφに縮径した。
縮径された光ファイバ母材の長手方向への径変動を調べたところ、不良品の発生率が低減され、品質的にも安定していた。

本発明によれば、長手方向に均一な径を有する光ファイバ母材乃至プリフォームが得られ、かつ製造コストの低減に寄与する。

本発明のチャック機構を備えた光ファイバ母材の延伸装置の一例を示す概略構成図である。 従来の把持方法を説明する概略図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の把持方法を説明する概略図であり、（ａ），（ｂ）は、石英ダミー棒に粗面部を形成する例を示し、（ｃ）は、形成した粗面部をチャック機構のチャックで把持した状態を示している。

符号の説明

１…………光ファイバ母材、
２…………固定チャック、
３…………移動チャック、
４…………バーナー、
５…………外径測定器。

Claims (6)

1. ガラス旋盤に光ファイバ母材を取り付け、加熱溶融して所定の径に延伸加工する方法において、該光ファイバ母材の両端に、表面を研削して粗面部を設けた石英ダミー棒を接続し、該粗面部をチャック機構で把持して延伸加工することを特徴とする光ファイバ母材の延伸方法。
2. 前記粗面部の平均表面粗さが、５０μｍ以下である請求項１に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
3. 前記石英ダミー棒が、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドの端部を研削して直胴部を設けてなる請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の延伸方法。
4. ガラス旋盤に光ファイバ母材を取り付け、加熱溶融して光ファイバ母材を所定の径に延伸加工するに際し、該光ファイバ母材の両端に接続される石英ダミー棒が、チャック機構で把持するための粗面部が研削により設けられていることを特徴とする石英ダミー棒。
5. 前記粗面部の平均表面粗さが、５０μｍ以下である請求項４に記載の石英ダミー棒。
6. 前記石英ダミー棒が、長手方向に径が変化している石英ガラスロッドの端部を研削して直胴部を設けてなる請求項４又は５に記載の石英ダミー棒。
   
   

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