JP4450533B2 - Optical fiber preform manufacturing method - Google Patents

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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P40/50Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

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、又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(Outside Vapor-phase Deposition)法、VAD(Vapor-phase Axial Deposition)法、MCVD(Modified Chemical Vapor Deposition)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、コア又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、上記コア又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、上記ガラスパイプ内の圧力を減圧した状態で、上記ガラスパイプ及びガラスロッドを、その一端から他端に向かって順次、加熱炉などによって加熱することで、このガラスパイプ内外の圧力差によって、上記両者をその一端から他端に向かって順次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大径とすることが行われている。
【0007】
ところが、このような大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、通常は製造された大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べく光ファイバ母材を延伸するようにしている。そして、このような光ファイバ母材の延伸工程として、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】
ところが、本発明者が、大径かつ長尺のガラスパイプと、これに対応した長尺のガラスロッドとを用いて大型かつ長尺の光ファイバ母材を製造したところ、その光ファイバ母材は、コアの偏心量が大きくなってしまった。
【0010】
このコア偏心量の増大は、上記大径のガラスパイプを十分に溶融させるために、加熱炉を大型かつ大出力のもの(例えば炉の外径が1000mm、内径が220mm、出力が700kVA)にしたことと、ガラスロッドを長尺にすることでこのガラスロッドの曲がりが生じてしまうこととが複合することによって生じたと考えられる。
【0011】
すなわち、こうした大型の加熱炉では、加熱炉の上端開口から熱が逃げやすいため、ガラスパイプの外表面の温度が低下し易くなってしまう。ガラスパイプの外表面の温度が低下してしまうと、製造された光ファイバ母材の外表面が粗くなってしまう。そこで、上記大型の加熱炉を用いるときは、その出力を、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化させるために必要な出力よりも高く設定してガラスパイプ外表面を高温に保つようにしている。
【0012】
ところが、加熱炉の出力を高めると、それだけ上記ガラスパイプやガラスロッドに大きな熱量が与えられる。このとき、上記ガラスパイプは純粋な石英により形成されているのに対し、ガラスロッドは、光ファイバにおいてコアとなる部分にGeO2等が添加された石英により形成されている。このため、ガラスロッドの軟化温度は、純粋石英であるガラスパイプの軟化温度よりも低い。その結果、上記加熱炉の出力を高めることで、上記ガラスロッドが容易に変形する状態まで溶融してしまうようになる。
【0013】
このようにガラスロッドが変形し易い状態であっても、上記ガラスロッドが長手方向に曲がりがなく、かつこのガラスロッドがガラスパイプに対し同軸に内挿されていれば、光ファイバ母材におけるコアの偏心は生じない。つまり、ガラスパイプは一体化の際にその周方向に均一に縮径するため、ガラスロッドに曲がり等がなければ、このガラスパイプはガラスロッドに対し、その周方向に均一に接触するようになる。このため、上記ガラスロッドがガラスパイプの中心位置に位置した状態で両者が一体化することになり、その結果、光ファイバ母材におけるコアの偏心は生じない。
【0014】
しかしながら、上記ガラスロッドには、その端部に補助杆が接合されるため、この補助杆の接合部分において曲がりが生じてしまう(尚、この補助杆は把持手段に把持されるものであって、この把持手段によって、上記ガラスロッドをガラスパイプ内に位置づけるようにしていると共に、このガラスロッドを加熱炉内に導入可能にしている)。特に上記ガラスロッド及び補助杆が長尺になるとその曲がり量は大きくなってしまう。こうした曲がりが生じているガラスロッド(ガラスロッド及び補助杆)をガラスパイプ内に内挿したときには、このガラスロッドをガラスパイプに対して同軸に内挿したとしても、ガラスロッドはガラスパイプに対して相対的に傾くようになってしまい、パイプ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)の大きさが、ガラスパイプの周方向に対してばらついて、クリアランスが小さい箇所ができてしまう。
【0015】
こうしたクリアランスが小さい箇所が存在する場合には、ガラスパイプが縮径したときに、このクリアランスが小さい箇所だけ他の箇所よりも先にガラスロッドと接触してしまうようになる。このときにガラスロッドがその形状を保つ程度の剛性を有していれば、コア偏心はそれほど大きくはならないものの、上述したように、上記ガラスロッドが溶融して変形し易い状態であるときは、このガラスロッドの溶融ガラスがその表面張力によってガラスパイプ側に引っ張られるようになる。これにより、上記ガラスパイプとガラスロッドとが一体化する付近では、このガラスパイプとガラスロッドとの相対位置がずれるようになってしまう。ガラスパイプとガラスロッドとの相対位置が一旦ずれてしまうと、このガラスパイプとガラスロッドとが一体化するに伴い、そのずれは大きくなってしまうようになる。
【0016】
こうして大径かつ長尺のガラスパイプと、長尺のガラスロッドとを用いて大型かつ長尺の光ファイバ母材を製造するときには、コアの偏心量が大きくなってしまうと考えられる。
【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、コアの偏心が抑制された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、本発明は、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化するときにガラスロッドの長手方向に張力を付与することによって、ガラスロッドの溶融ガラスをガラスパイプ側に引っ張る表面張力に対抗するようにした。
【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、又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を対象とし、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を、該ガラスロッドの長手方向に張力を付与し、それによって上記ガラスロッドが上記ガラスパイプの中心位置に位置するように、上記ガラスロッドを位置付勢した状態で行うことを特定事項とするものである。
【0020】
こうすることで、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化するときに、ガラスパイプにおける周方向の一部の箇所だけが上記ガラスロッドに接触して、ガラスロッドの溶融ガラスがその表面張力によりガラスパイプ側に引っ張られたときでも、ガラスロッドに作用する長手方向の張力によって、上記表面張力に対抗することができる。すなわち、ガラスロッドの長手方向に付与する張力によって、ガラスロッドがガラスパイプの中心位置に位置するように、このガラスロッドを位置付勢することができる。この状態で、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化することにより、コアの偏心が増大してしまうことを防止して、その偏心量を最小限に抑制することができる。
【0021】
その結果、大型かつ大出力の加熱炉を用いると共に、例えば外径が150mm以上の大径のガラスパイプ、及び外径が35mm以上の大径のガラスロッドを用いて光ファイバ母材を製造するときにも、コア偏心が抑制されて光ファイバ母材を製造することができる。
【0022】
尚、ガラスロッドの長手方向に張力を付与することで、コアの偏心を抑制するには、ガラスパイプとガラスロッドとが最初に一体化するときに、言い換えるとガラスパイプとガラスロッドとが一体化を開始する端部においては、上記ガラスロッドがガラスパイプの中心位置に位置していることが重要である。もしガラスパイプとガラスロッドとが一体化を開始する端部において、上記ガラスロッドがガラスパイプの中心位置からずれていると、ガラスロッドの長手方向に張力を付与しても、ガラスロッドは、ガラスパイプの中心位置からずれた位置のままで、位置付勢されてしまう。これに対し、ガラスパイプとガラスロッドとが一体化を開始する端部において、上記ガラスロッドがガラスパイプの中心位置に位置していると、ガラスロッドの長手方向に付与する張力によって、このガラスロッドはガラスパイプの中心位置において位置付勢され、これにより、コアの偏心が抑制されるようになる。
【0023】
ここで、ガラスロッドの長手方向に張力を付与するには、例えば加熱炉への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遅い速度に調整することにより行ってもよい。
【0024】
こうすることで、上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を開始する端部において両者が一体化すると、このガラスロッドの送り速度がガラスパイプの送り速度よりも遅いため、ガラスロッドは上記ガラスパイプによって長手方向に引っ張られるようになる。こうして、上記ガラスロッドの長手方向に張力を付与することが可能になる。
【0025】
ここで、上記ガラスロッドの送り速度は、このガラスロッドが破断しない程度の張力がこのガラスロッドに作用するように調整する必要がある。従って、ガラスロッドの送り速度VRは、ガラスパイプの送り速度をVPとしたときに、0.9≦VR/VP<1.0を満たすように設定するのが好ましい。
【0026】
上記ガラスパイプ及びガラスロッドの断面積は、該ガラスパイプとガラスロッドとが一体化するときに所定のコア・クラッド比となるように設定するのが好ましい。ここで、コア・クラッド比(以下、C/Cとも言う)とは、クラッド径をコア径で割った値をいう。
【0027】
すなわち、加熱炉への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遅い速度に調整したときには、ガラスロッドとガラスパイプとを同じ速度で送った場合と比べて、単位時間あたりのガラスロッドの送り量が、ガラスパイプの送り量に対して相対的に低下する。このため、ガラスパイプとガラスロッドとが一体化したときにガラスロッドの断面積がガラスパイプの断面積に対して相対的に小さくなり、完成した光ファイバ母材におけるC/Cが、所定のC/Cにならなくなってしまう。このため、上記ガラスロッドの送り量の低下分を考慮して、予めガラスパイプ及びガラスロッドの断面積を設定することで、具体的には、ガラスロッドの断面積を、ガラスパイプの送り速度とガラスロッドの送り速度とを同じにする場合よりも大に設定することで、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遅くしても、ガラスパイプとガラスロッドとは所定のC/Cで一体化する。
【0028】
請求項4又は請求項5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。
【0029】
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C/Cが長手方向に変化したものとなってしまう場合がある。
【0030】
この場合、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、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て、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。
【0031】
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ったりするなど問題が多い。
【0032】
この問題を解決するためには、請求項4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。
【0033】
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、又は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。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速するように微調整すれば、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増加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するように微調整すれば、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。これにより、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なり、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。
【0034】
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、その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。
【0035】
ここで、ガラスロッドの送り速度の制御としては、例えば、両者を一体化する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、又は予測しておき、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。尚、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。
【0036】
また、請求項5記載の如く、ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を、該ガラスパイプ及びガラスロッドのいずれか一方又は双方をその長手方向軸周りに回転させながら行うようにすると、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より一層低減される。また、このコア偏心量のさらなる低減化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。
【0037】
【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、ガラスロッドの長手方向に張力を付与した状態で、ガラスパイプとガラスロッドとの一体化及び延伸を行うことによって、コアの偏心を抑制した光ファイバ母材を製造することができる。
【0038】
【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。
【0039】
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はコア用、又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法等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に、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。
【0040】
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、図示省略の補助パイプ及び補助杆を介して把持装置(図示省略)に把持されている。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を必要に応じて回転させながらガラスパイプ1と一体化させることが可能にされている。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て両者1,2をヒータ3内に送るように構成されており、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とで互いに異なる速度(VP,VR)とすることができるように構成されている(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VP,VRは、ガラスロッド2の外径、及びガラスロッド2のC/C、又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。
【0041】
また、上記ガラスパイプ1内は図示省略の排気装置につながっており、この排気装置を作動させることで、上記ガラスパイプ1内が減圧されるように構成されている。さらに、上記ガラスパイプ1とガラスロッド2とを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るように構成されており、これにより上記光ファイバ母材4が延伸されるようになっている(図1の矢印参照)。こうして、ガラスパイプ1とガラスロッド2との一体化と、このガラスパイプ1とガラスロッド2とを一体化した光ファイバ母材4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4の製造方法について、さらに詳しく順を追って説明すると、まず、上記ガラスパイプ1及びガラスロッド2それぞれの上端に接合した補助パイプ及び補助杆を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(補助パイプ)の上部に、排気装置に接続が可能な蓋をセットする。これにより、上記ガラスロッド2は、この蓋の中央部に設けられた貫通孔内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。
【0042】
この状態で、上記ガラスパイプ1内を排気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)。このとき、ガラスロッド2の送り速度VRは、ガラスパイプ1の送り速度VPよりも遅い速度となるように制御されている。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VRが微調整されて、上記ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化したときに、所定のC/Cとなるようにされている。
【0043】
こうして、上記ガラスパイプ1及びガラスロッド2の下端部がヒータ3内に導入されるようになり、これにより、この両者1,2の下端部がヒータ3によって加熱されるようになる。そして、上記ガラスパイプ1の下端部が溶融すると共に、その内外の圧力差によって縮径することで、上記ガラスロッド2と一体化するようになる。この一体化を開始したガラスパイプ1及びガラスロッド2は、さらに下方へ送られるため、このガラスパイプ1及びガラスロッド2は、その下端から上端に向かって長手方向に順次加熱されるようになり、これにより、上記ガラスパイプ1及びガラスロッド2は、その下端から上端に向かって順次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ることで延伸される。このようにして、ガラスパイプ1とガラスロッド2との一体化と延伸とが同時に行われて、光ファイバ母材4が製造される。
【0044】
そして、本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法においては、ガラスパイプ1とガラスロッド2とを一体化するときに、このガラスロッド2の送り速度VRを、ガラスパイプ1の送り速度VPによりも遅く設定している。これにより、上記ガラスパイプ1とガラスロッド2とがその下端部において一体化すると、上記ガラスロッド2は上記ガラスパイプ1によって長手方向に引っ張られるようになる。その結果、上記ガラスロッド2は、その長手方向に張力が付与された状態にされている。
【0045】
こうして、ガラスロッド2の長手方向に張力を付与した状態で、このガラスパイプ1とガラスロッド2との一体化及び延伸を行うことにより、コアの偏心を抑制して光ファイバ母材4を製造することができる。
【0046】
すなわち、上記ガラスロッド2に曲がりが生じていることで、ガラスパイプ1が縮径したときに、このガラスパイプ1における周方向の一部の箇所だけがガラスロッド2が接触してしまい、上記ガラスロッド2の溶融ガラスがその表面張力によってガラスパイプ側に引っ張られるときでも、このガラスロッド2には、その長手方向の張力が付与されているため、その表面張力に対抗することができる。これにより、このガラスロッド2はガラスパイプ1の中心位置に位置するように位置付勢されるようになる。この状態で、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化するため、光ファイバ4におけるコアの偏心量は、最小限に抑制されるようになる。
【0047】
この方法によれば、大型かつ大出力の加熱炉を用い、例えば外径が150mm以上の大径のガラスパイプ1、及び外径が35mm以上の大径のガラスロッド2によって光ファイバ母材4を製造するときでも、コアの偏心を抑制して光ファイバ母材4を製造することができる。
【0048】
尚、ガラスロッド2の長手方向に張力を付与することにより、コアの偏心を抑制するには、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化を開始する端部においては、上記ガラスロッド2がガラスパイプ1の中心位置に位置していることが重要である。
【0049】
つまり、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化を開始する端部において、上記ガラスロッド2がガラスパイプ1の中心位置からずれている場合、言い換えると、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが最初に一体化したときにコアが偏心している場合は、ガラスロッド2の長手方向に張力を付与しても、このガラスロッド2がガラスパイプ1の中心位置に移動することはなく、このガラスロッド2は、ガラスパイプ1の中心位置からずれた位置において位置付勢されるようになる。このため、ガラスパイプ1とガラスロッド2との一体化が進むにつれてコアの偏心がさらに大きくなることは防止できるものの、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが最初に一体化したときに生じたコアの偏心を小さくすることはできない。
【0050】
従って、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化を開始する端部において、上記ガラスロッド2をガラスパイプ1の中心位置に位置させておくことが、コアの偏心量を低減させる上で重要になる。
【0051】
また、上記ガラスロッド2の送り速度VRは、このガラスロッド2が破断しない程度の張力がこのガラスロッド2に作用するように調整することが必要であり、例えば0.9≦VR/VP<1.0を満たすように設定するのが好ましい。
【0052】
さらに、ガラスロッド2の送り速度VRをガラスパイプ1の送り速度VPよりも遅くすると、単位時間あたりのガラスロッド2の送り量が、ガラスパイプ1の送り量に対して相対的に低下するため、ガラスパイプ1とガラスロッド2とが一体化したときにガラスロッド2の断面積がガラスパイプ1の断面積に対して相対的に小さくなる。このため、完成した光ファイバ母材4におけるC/Cが、所定のC/Cにならなくなる虞がある。そこで、ガラスロッド2の送り量が低下してしまう分を考慮して、予めガラスパイプ1及びガラスロッド2の断面積を設定しておくことが好ましい。こうすることで、ガラスロッド2の送り速度VRをガラスパイプ1の送り速度VPよりも遅くしても、所定のC/Cで、ガラスパイプ1とガラスロッド2とを一体化させることができる。
【0053】
また、ガラスロッド2のC/C、又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るときには、このガラスロッド2の送り速度VRを微増減させる制御をすることで、所望のC/Cとなった光ファイバ母材4を製造することができるようになる。
【0054】
さらに、ガラスロッド2を軸周りに回転させ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4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4のコア偏心量をより一層低減させることができるようになる。
【0055】
<他の実施形態>
尚、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VR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VR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。
【0056】
また、上記実施形態では、ガラスロッド2を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を回転させ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4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4のコア偏心量をより一層低減させることができるようになる。尚、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。
【0057】
【実施例】
本発明に係る光ファイバ母材4の製造方法に関し行った実験について説明する。
【0058】
表1は、コア及びクラッド用のガラスロッド2(VADロッド)の送り速度VRをガラスパイプ1(パイプ)の送り速度VPよりも遅くして光ファイバ母材4を製造した例(実施例)と、ガラスロッド2の送り速度VRをガラスパイプ1の送り速度VPと同じにして光ファイバ母材4を製造した例(比較例)とにおいて、光ファイバ母材4におけるコア偏心量について評価した実験結果を示している。
【0059】
【表1】

Figure 0004450533
【0060】
つまり、ガラスパイプ1の送り速度VPは、実施例及び比較例とも10mm/分とするのに対し、ガラスロッド2の送り速度VRは、実施例では9.6mm/分とする一方、比較例では10mm/分とした。
【0061】
また、実施例においては、ガラスロッド2の送り速度VRがガラスパイプ1の送り速度VPに比べて遅いことから、光ファイバ母材4におけるC/Cが所定の値となるように、ガラスロッド2の外径を、比較例におけるガラスロッド2の外径に比べて大きくしている(実施例51mm、比較例50mm)。また、実施例におけるガラスロッド2のコア径も、比較例におけるガラスロッド2のコア径に比べて大きくしている(実施例13.0mm、比較例12.5mm)。尚、ガラスパイプ1の内径及び外径は、実施例及び比較例ともにそれぞれ54mm及び182mmに設定されている。また、上記ガラスパイプ1とガラスロッド2とを一体化した光ファイバ母材4は、実施例及び比較例ともに、その外径が60mmとなるまで延伸されている。
【0062】
表1より、比較例では光ファイバ母材4におけるコア偏心量が0.3mmであるのに対し、ガラスロッド2の送り速度VRを遅くすることでこのガラスロッド2の長手方向に張力を付与した実施例では、光ファイバ母材4におけるコア偏心量が0.1mmと極めて小さくなっている。つまり、上述したように、ガラスロッド2の長手方向に付与する張力によって、ガラスロッド2がガラスパイプ1の中心位置において位置付勢され、その結果、コアの偏心量が抑制されたものと考えられる。
【0063】
以上の結果から、ガラスロッド2の長手方向に張力を付与してガラスパイプ1とガラスロッド2との一体化及び延伸を行う本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、コアの偏心量を低下して大型の光ファイバ母材を製造することができるといえる。
【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。
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention inserts a glass rod for a core or a glass rod for a core and a clad into a clad glass pipe, decompresses the glass pipe while heating both, and integrates the glass pipe and the glass rod. The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform that is simultaneously made and stretched.
[0002]
[Prior art]
There are three main methods of manufacturing an optical fiber preform: OVD (Outside Vapor-phase Deposition) method, VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method, and MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) method. Here, in the VAD method and the MCVD method, from the viewpoint of productivity, after manufacturing the glass rod for the core or the core and the cladding, the cladding that occupies most of the optical fiber preform is used as the outer periphery of the glass rod. In addition, a method of forming by a separate process is employed.
[0003]
Specifically, as a method for forming the clad, a so-called external attachment method is known in which glass fine particles called soot are deposited on the glass rod and heated to form a transparent glass.
[0004]
On the other hand, the so-called rod-in-tube method is also known, in which the core or the core and the glass rod for cladding are inserted into a glass pipe for cladding manufactured in advance in a separate process, and the glass pipe and the glass rod are integrated. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 56-45867). As the rod-in-tube method, for example, a method is known in which the glass pipe and the glass rod are heated by a burner flame, and the glass pipe is pressed against the core rod by the gas of the burner flame to integrate the two. In contrast, by heating the glass pipe and the glass rod in order from one end to the other end in a state where the pressure in the glass pipe is reduced, the inside and outside of the glass pipe are heated. There is also known a method in which both the above are sequentially integrated from one end to the other end due to the pressure difference.
[0005]
The optical fiber preform manufactured by the above-described manufacturing method becomes an optical fiber by a drawing process. A method of performing this drawing process simultaneously with the manufacturing of the optical fiber preform by the rod-in-tube method is also known. (See, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 50-85345).
[0006]
Incidentally, in recent years, from the viewpoint of reducing production costs, etc., it has been demanded to increase the size and length of an optical fiber preform. For this reason, the optical fiber preform is made to have a large diameter. ing.
[0007]
However, if such a large-diameter optical fiber preform is drawn as it is, it takes a long time to stabilize the optical fiber with the target diameter, and a large amount of preform is consumed for initial stabilization. It becomes like this. As a result, the yield from the optical fiber preform to the optical fiber deteriorates, and the increase in the size of the optical fiber preform originally performed for the purpose of lowering the cost cannot be achieved. There is an inconvenience.
[0008]
Therefore, in order to eliminate such inconveniences, the optical fiber preform is usually stretched to reduce the diameter of the manufactured large-diameter optical fiber preform to an optimum diameter that maximizes the yield before the drawing process. Like to do. And as such an optical fiber preform drawing process, a method for improving the productivity by performing the optical fiber preform by integrating the glass pipe and the glass rod is known. (See, for example, JP-A-7-10580).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the inventor manufactured a large and long optical fiber preform using a large diameter and long glass pipe and a corresponding long glass rod, the optical fiber preform was The amount of eccentricity of the core has increased.
[0010]
The increase in the amount of eccentricity of the core is to make the heating furnace large and have a large output (for example, the furnace has an outer diameter of 1000 mm, an inner diameter of 220 mm, and an output of 700 kVA) in order to sufficiently melt the large-diameter glass pipe. This is considered to be caused by the combination of the fact that the glass rod is bent by making the glass rod long.
[0011]
That is, in such a large-sized heating furnace, heat easily escapes from the opening at the upper end of the heating furnace, so that the temperature of the outer surface of the glass pipe tends to decrease. When the temperature of the outer surface of the glass pipe is lowered, the outer surface of the manufactured optical fiber preform becomes rough. Therefore, when the large heating furnace is used, its output is set to be higher than that required for integrating the glass pipe and the glass rod so that the outer surface of the glass pipe is kept at a high temperature.
[0012]
However, when the output of the heating furnace is increased, a large amount of heat is given to the glass pipe and the glass rod. At this time, the glass pipe is made of pure quartz, whereas the glass rod is formed of GeO at the core of the optical fiber. 2 It is formed of quartz to which etc. are added. For this reason, the softening temperature of a glass rod is lower than the softening temperature of the glass pipe which is pure quartz. As a result, by increasing the output of the heating furnace, the glass rod melts to a state where it is easily deformed.
[0013]
Even if the glass rod is easily deformed as described above, the core in the optical fiber preform is provided that the glass rod is not bent in the longitudinal direction and is inserted coaxially with the glass pipe. No eccentricity occurs. In other words, since the glass pipe is uniformly reduced in diameter in the circumferential direction when integrated, the glass pipe comes into contact with the glass rod uniformly in the circumferential direction unless the glass rod is bent. . For this reason, both will be integrated in the state in which the said glass rod was located in the center position of a glass pipe, As a result, eccentricity of the core in an optical fiber preform will not arise.
[0014]
However, since the auxiliary rod is joined to the end portion of the glass rod, bending occurs at the joined portion of the auxiliary rod (note that the auxiliary rod is gripped by the gripping means, The gripping means allows the glass rod to be positioned in the glass pipe and allows the glass rod to be introduced into the heating furnace). In particular, when the glass rod and the auxiliary rod are long, the amount of bending becomes large. When a glass rod (glass rod and auxiliary rod) with such a bend is inserted into the glass pipe, even if the glass rod is inserted coaxially with the glass pipe, the glass rod It will come to incline relatively, and the magnitude | size of the clearance gap (clearance) between a pipe glass pipe and a glass rod will vary with respect to the circumferential direction of a glass pipe, and the location where a clearance is small will be made.
[0015]
When there is a portion with such a small clearance, when the diameter of the glass pipe is reduced, only the portion with the small clearance comes into contact with the glass rod before the other portions. At this time, if the glass rod has rigidity enough to maintain its shape, the core eccentricity does not become so large, but as described above, when the glass rod is in a state of being easily melted and deformed, The molten glass of the glass rod is pulled toward the glass pipe by the surface tension. Thereby, in the vicinity where the glass pipe and the glass rod are integrated, the relative position between the glass pipe and the glass rod is shifted. Once the relative position between the glass pipe and the glass rod is shifted, the shift becomes larger as the glass pipe and the glass rod are integrated.
[0016]
Thus, when a large and long optical fiber preform is manufactured using a large diameter and long glass pipe and a long glass rod, it is considered that the amount of eccentricity of the core becomes large.
[0017]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the purpose of the present invention is to produce an optical fiber preform in which the glass pipe and the glass rod are integrated and stretched at the same time. The object is to produce a suppressed optical fiber preform.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a surface tension that pulls the molten glass of the glass rod toward the glass pipe by applying tension in the longitudinal direction of the glass rod when the glass pipe and the glass rod are integrated. To counter.
[0019]
Specifically, the present invention inserts the glass rod for the core or the glass rod for the core and the clad into the clad glass pipe, and depressurizes the inside of the glass pipe while heating both by a heating furnace, Targeting a manufacturing method of an optical fiber preform in which the glass pipe and the glass rod are integrated and stretched at the same time, the glass pipe and the glass rod are integrated with each other by applying a tension in the longitudinal direction of the glass rod. , Thereby biasing the glass rod so that the glass rod is positioned at the center of the glass pipe. It is a specific matter to do in the state.
[0020]
Thus, when the glass pipe and the glass rod are integrated, only a part of the glass pipe in the circumferential direction comes into contact with the glass rod, and the molten glass of the glass rod is brought into contact with the glass pipe by its surface tension. Even when pulled to the side, the surface tension can be countered by the longitudinal tension acting on the glass rod. That is, the glass rod can be biased by the tension applied in the longitudinal direction of the glass rod so that the glass rod is positioned at the center position of the glass pipe. In this state, by integrating the glass pipe and the glass rod, it is possible to prevent the eccentricity of the core from increasing, and to suppress the eccentricity to a minimum.
[0021]
As a result, when using a large-sized and high-power heating furnace and manufacturing an optical fiber preform using, for example, a large-diameter glass pipe having an outer diameter of 150 mm or more and a large-diameter glass rod having an outer diameter of 35 mm or more. In addition, the core eccentricity is suppressed, and the optical fiber preform can be manufactured.
[0022]
In order to suppress the eccentricity of the core by applying tension in the longitudinal direction of the glass rod, when the glass pipe and the glass rod are first integrated, in other words, the glass pipe and the glass rod are integrated. It is important that the glass rod is located at the center position of the glass pipe at the end where the starting is started. If the glass rod is shifted from the center position of the glass pipe at the end where the glass pipe and the glass rod start to be integrated, the glass rod will be glass even if tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod. The position is biased with the position shifted from the center position of the pipe. On the other hand, when the glass rod is located at the center position of the glass pipe at the end where the glass pipe and the glass rod start to be integrated, this glass rod is applied by the tension applied in the longitudinal direction of the glass rod. Is biased at the central position of the glass pipe, thereby suppressing the eccentricity of the core.
[0023]
Here, in order to apply tension in the longitudinal direction of the glass rod, for example, the feeding speed of the glass rod to the heating furnace may be adjusted to a speed slower than the feeding speed of the glass pipe.
[0024]
By doing so, when both of the glass pipe and the glass rod are integrated at the end where the glass pipe and the glass rod are integrated, the feed rate of the glass rod is slower than the feed rate of the glass pipe. To be pulled in the longitudinal direction. Thus, tension can be applied in the longitudinal direction of the glass rod.
[0025]
Here, it is necessary to adjust the feeding speed of the glass rod so that a tension that does not break the glass rod acts on the glass rod. Therefore, the feed speed V of the glass rod R Is the glass pipe feed speed V P 0.9 ≦ V R / V P It is preferable to set so as to satisfy <1.0.
[0026]
The cross-sectional areas of the glass pipe and the glass rod are preferably set so as to have a predetermined core / cladding ratio when the glass pipe and the glass rod are integrated. Here, the core / cladding ratio (hereinafter also referred to as C / C) refers to a value obtained by dividing the clad diameter by the core diameter.
[0027]
That is, when the feeding speed of the glass rod to the heating furnace is adjusted to a speed slower than the feeding speed of the glass pipe, the glass rod per unit time is compared with the case where the glass rod and the glass pipe are fed at the same speed. The feed amount of the glass pipe decreases relative to the feed amount of the glass pipe. For this reason, when the glass pipe and the glass rod are integrated, the cross-sectional area of the glass rod becomes relatively smaller than the cross-sectional area of the glass pipe, and the C / C in the completed optical fiber preform is a predetermined C / C will not become. For this reason, considering the amount of decrease in the feed amount of the glass rod, by setting the cross-sectional area of the glass pipe and the glass rod in advance, specifically, the cross-sectional area of the glass rod is determined as the feed speed of the glass pipe. Even if the feeding speed of the glass rod is set slower than the feeding speed of the glass pipe by setting the feeding speed of the glass rod to be the same as that of the glass rod, the glass pipe and the glass rod have a predetermined C / C. Integrate with.
[0028]
The invention according to claim 4 or claim 5 is an invention in which a highly accurate optical fiber preform can be manufactured.
[0029]
That is, it is a problem particularly in the production of a large and long optical fiber preform. A glass rod used for the production of such an optical fiber preform, for example, manufactured by the VAD method or the like, has its core. The diameter, the refractive index difference between the core and the clad, or the C / C of the glass rod may change in the longitudinal direction.
[0030]
In this case, after dividing the glass rod in the longitudinal direction so that the cut-off wavelength of the drawn optical fiber is finished to a desired value, a target C / C suitable for the structure of the divided glass rod is obtained, and the value is obtained. It is necessary to individually adjust the manufacturing process for each glass rod divided so that the optical fiber preform is finished. That is, when there is a glass rod portion with a larger core diameter or a glass rod portion with a smaller C / C, if the glass pipe and the glass rod are integrated at the same feed rate, the manufactured optical fiber preform C / C changes in the longitudinal direction in a manner reflecting the structural variation of the glass rod. For this reason, the glass rod part with a large core diameter cut out this part, and corrected and used this cut-out glass rod more narrowly. Further, the glass rod portion having a high refractive index difference between the core and the clad has been made into a base material by cutting the glass rod portion and setting the target C / C higher.
[0031]
However, adjusting the manufacturing process individually for each divided short glass rod results in finishing the glass rod manufactured in a large size into a small number of optical fiber preforms, resulting in a decrease in yield. And there are many problems such as complicated manufacturing process management.
[0032]
In order to solve this problem, as described in claim 4, the feeding speed of the glass rod may be adjusted so that the glass pipe and the glass rod are integrated at a desired core / cladding ratio in the longitudinal direction. . Here, “the glass pipe and the glass rod are integrated in the longitudinal direction with a desired core / cladding ratio” means that the core diameter of the glass rod or the refractive index difference between the core and the cladding is in the longitudinal direction. Even if there is variation, this means that the glass pipe and the glass rod are integrated so as to become an optical fiber preform having a target core / cladding ratio in which these variations are canceled.
[0033]
In this case, even if the glass rod is such that the core diameter, the refractive index difference between the core and the clad, or the C / C changes in the longitudinal direction, the glass pipe and the glass rod have the desired C / C. It is integrated in the state. For example, although the refractive index difference between the core and the clad is aligned in the longitudinal direction, C / C is increased from the end where integration is started toward the end where integration is completed In the case of a rod, if the feed rate of the glass rod is finely adjusted to increase as integration proceeds, an optical fiber preform having a desired C / C in the longitudinal direction is manufactured. For example, although C / C is aligned in the longitudinal direction, the refractive index difference between the core and the clad seems to increase from the end where integration is started toward the end where integration is completed. In the case of a simple glass rod, the optical fiber preform having a desired C / C in the longitudinal direction can be obtained by finely adjusting the feed rate of the glass rod to decelerate as integration progresses. Manufactured. Further, for example, in the case of a glass rod in which both the refractive index difference between the core and the clad and C / C are increasing from the end where integration is started toward the end where integration is completed First, the target C / C for each minute section is obtained, and the feed rate of the glass rod is adjusted to increase or decrease. As a result, a target C / C structure corresponding to the core structure at each position can be continuously obtained, and an optical fiber preform having a desired C / C in the longitudinal direction is manufactured.
[0034]
An optical fiber drawn from a large optical fiber preform subjected to such a process has a stable cutoff wavelength in the longitudinal direction, which improves the yield of the optical fiber and reduces the cost of the optical fiber. Manufacturing is realized.
[0035]
Here, as control of the feeding speed of the glass rod, for example, before integrating the two, the core diameter of the glass rod, the refractive index difference between the core and the clad, or the amount of change in the longitudinal direction of C / C May be measured or predicted, and the feed rate of the glass rod may be controlled by a control program built based on this. Further, when the refractive index difference between the core and the clad of the glass rod is aligned in the longitudinal direction, C / C is measured during the integration of the two, and the glass rod is based on the measured value. Feedback control for controlling the feed speed of the head may be performed. In addition, you may make it control the feed rate of a glass pipe instead of a glass rod.
[0036]
Further, as described in claim 5, when the integration of the glass pipe and the glass rod is performed while rotating one or both of the glass pipe and the glass rod around the longitudinal axis thereof, the optical fiber mother Since the axial symmetry with respect to the longitudinal center axis of the material is improved, the amount of core eccentricity is further reduced. In addition, with further reduction in the amount of core eccentricity, the polarization dispersion characteristic is improved, and an optical fiber preform is manufactured from which a more accurate optical fiber can be obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber preform in the present invention, the glass pipe and the glass rod are integrated and stretched in a state where tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod. An optical fiber preform that suppresses the eccentricity of can be manufactured.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0039]
FIG. 1 shows a state in which an optical fiber preform is being manufactured, where 1 is a glass pipe for cladding, 2 is for a core, or a glass rod for core and cladding, and 3 is for heating both the glass pipe 1 and the glass rod 2. It is a heater. What is necessary is just to use what was manufactured by the OVD method etc. as the said glass pipe 1, for example. In addition, the glass rod 2 is produced by sintering a glass fine particle deposited body in which glass fine particles are deposited by the VAD method and then stretching or forming a core glass on the inner surface of the clad pipe by the MCVD method. What should I do? Furthermore, as the heating furnace provided with the heater 3, specifically, a carbon resistance heating furnace or a high frequency induction heating furnace may be used.
[0040]
The upper ends of the glass pipe 1 and the glass rod 2 are held by a holding device (not shown) via an auxiliary pipe and an auxiliary rod (not shown). The gripping device is configured to rotate the glass rod 2 around its longitudinal axis, thereby enabling the glass rod 2 to be integrated with the glass pipe 1 while rotating as necessary. Has been. The gripping device is configured to move the glass pipe 1 and the glass rod 2 downward to send both 1 and 2 into the heater 3. The speed is different between the glass pipe 1 and the glass rod 2 (V P , V R ) (See arrows in FIG. 1). Feed speed V of this glass pipe 1 and glass rod 2 P , V R Is controlled by a control program built on the basis of the measured values of the outside diameter of the glass rod 2 and the C / C of the glass rod 2 or the change in the refractive index difference between the core and the cladding with respect to the longitudinal direction. I have to.
[0041]
Further, the inside of the glass pipe 1 is connected to an exhaust device (not shown). By operating the exhaust device, the inside of the glass pipe 1 is decompressed. Further, the optical fiber preform 4 in which the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated is constructed so as to be taken up by a take-off device (not shown) provided below the optical fiber preform 4, thereby the optical fiber preform. The material 4 is drawn (see the arrow in FIG. 1). Thus, the integration of the glass pipe 1 and the glass rod 2 and the stretching of the optical fiber preform 4 in which the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated are performed simultaneously.
Next, the manufacturing method of the optical fiber preform 4 will be described in more detail in order. First, the auxiliary pipe and auxiliary rod joined to the upper ends of the glass pipe 1 and the glass rod 2 are held by the holding device. Then, the glass rod 2 is inserted into the glass pipe 1. And the lid | cover which can be connected to an exhaust apparatus is set to the upper part of the said glass pipe 1 (auxiliary pipe). Thereby, the said glass rod 2 is hold | gripped coaxially with the said glass pipe 1 in the state which can slide within the through-hole provided in the center part of this lid | cover.
[0042]
In this state, the glass pipe 1 and the glass rod 2 are respectively moved downward while the inside of the glass pipe 1 is depressurized by an exhaust device (see the arrow in FIG. 1). At this time, the feed speed V of the glass rod 2 R Is the feed speed V of the glass pipe 1 P It is controlled to be a slower speed. Further, when the C / C or the like of the glass rod 2 is changed with respect to the longitudinal direction, the feed speed V is set by a preset control program. R Is finely adjusted so that when the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated, a predetermined C / C is obtained.
[0043]
Thus, the lower end portions of the glass pipe 1 and the glass rod 2 are introduced into the heater 3, whereby the lower end portions of the both 1 and 2 are heated by the heater 3. And while the lower end part of the said glass pipe 1 fuse | melts, it will integrate with the said glass rod 2 by reducing in diameter by the pressure difference inside and outside. Since the glass pipe 1 and the glass rod 2 that have started the integration are sent further downward, the glass pipe 1 and the glass rod 2 are sequentially heated in the longitudinal direction from the lower end to the upper end, Thereby, the said glass pipe 1 and the glass rod 2 come to integrate sequentially from the lower end toward an upper end. The integrated optical fiber preform 4 is drawn by being drawn by a drawing device. In this way, the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated and stretched simultaneously, and the optical fiber preform 4 is manufactured.
[0044]
And in the manufacturing method of the optical fiber preform which concerns on this embodiment, when integrating the glass pipe 1 and the glass rod 2, the feeding speed V of this glass rod 2 R The feed speed V of the glass pipe 1 P Depending on the setting. Thereby, when the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated at the lower end portion thereof, the glass rod 2 is pulled by the glass pipe 1 in the longitudinal direction. As a result, the glass rod 2 is in a state in which tension is applied in the longitudinal direction.
[0045]
Thus, by integrating and stretching the glass pipe 1 and the glass rod 2 in a state where tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod 2, the eccentricity of the core is suppressed and the optical fiber preform 4 is manufactured. be able to.
[0046]
That is, since the glass rod 2 is bent, when the glass pipe 1 is reduced in diameter, only a part of the glass pipe 1 in the circumferential direction is in contact with the glass rod 2, and the glass Even when the molten glass of the rod 2 is pulled to the glass pipe side by its surface tension, the glass rod 2 is given the tension in the longitudinal direction, so that it can counter the surface tension. Accordingly, the glass rod 2 is biased so as to be positioned at the center position of the glass pipe 1. In this state, since the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated, the amount of eccentricity of the core in the optical fiber 4 is suppressed to the minimum.
[0047]
According to this method, a large-sized and high-power heating furnace is used, and the optical fiber preform 4 is formed by, for example, a large-diameter glass pipe 1 having an outer diameter of 150 mm or more and a large-diameter glass rod 2 having an outer diameter of 35 mm or more. Even when manufacturing, the optical fiber preform 4 can be manufactured while suppressing the eccentricity of the core.
[0048]
In order to suppress the eccentricity of the core by applying tension in the longitudinal direction of the glass rod 2, the glass rod 2 is made of glass at the end where the glass pipe 1 and the glass rod 2 start to be integrated. It is important that the pipe 1 is located at the center position.
[0049]
That is, when the glass rod 2 is shifted from the center position of the glass pipe 1 at the end where the glass pipe 1 and the glass rod 2 start to be integrated, in other words, the glass pipe 1 and the glass rod 2 are the first. When the core is eccentric when integrated into the glass rod 2, even if tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod 2, the glass rod 2 does not move to the center position of the glass pipe 1. Is biased at a position shifted from the center position of the glass pipe 1. For this reason, although the eccentricity of the core can be prevented from further increasing as the integration of the glass pipe 1 and the glass rod 2 proceeds, the core generated when the glass pipe 1 and the glass rod 2 are first integrated is prevented. The eccentricity cannot be reduced.
[0050]
Therefore, in order to reduce the amount of eccentricity of the core, it is important to keep the glass rod 2 at the center of the glass pipe 1 at the end where the glass pipe 1 and the glass rod 2 start to be integrated. Become.
[0051]
Further, the feeding speed V of the glass rod 2 R Needs to be adjusted so that a tension that does not break the glass rod 2 acts on the glass rod 2. For example, 0.9 ≦ V R / V P It is preferable to set so as to satisfy <1.0.
[0052]
Furthermore, the feed speed V of the glass rod 2 R The feed speed V of the glass pipe 1 P If the speed is slower than that, the feed amount of the glass rod 2 per unit time is relatively decreased with respect to the feed amount of the glass pipe 1, so that the glass rod 2 is integrated when the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated. Is relatively small with respect to the cross-sectional area of the glass pipe 1. For this reason, C / C in the completed optical fiber preform 4 may not become a predetermined C / C. Therefore, it is preferable to set the cross-sectional areas of the glass pipe 1 and the glass rod 2 in advance in consideration of the amount by which the feed amount of the glass rod 2 decreases. In this way, the feed speed V of the glass rod 2 R The feed speed V of the glass pipe 1 P Even later, the glass pipe 1 and the glass rod 2 can be integrated at a predetermined C / C.
[0053]
When the C / C of the glass rod 2 or the difference in refractive index between the core and the clad changes in the longitudinal direction, the feeding speed V of the glass rod 2 R By controlling to slightly increase / decrease, the optical fiber preform 4 having a desired C / C can be manufactured.
[0054]
Further, by integrating the glass rod 2 with the glass pipe 1 while rotating the glass rod 2 around the axis, the axial symmetry with respect to the longitudinal central axis of the optical fiber preform 4 is improved, and the core of the optical fiber preform 4 is improved. The amount of eccentricity can be further reduced.
[0055]
<Other embodiments>
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Other various embodiment is included. That is, in the above embodiment, the feed speed V of the glass rod 2 R As a control, a control program is set in advance and controlled by this. However, the present invention is not limited to this. For example, the core diameter is measured during the integration of the glass pipe 1 and the glass rod 2, and this measurement is performed. Feed speed V based on the measured core diameter R You may make it perform the feedback control which controls.
[0056]
Moreover, in the said embodiment, although the glass rod 2 is rotated, you may make it rotate not only this but the glass pipe 1, for example. Even in this case, the axial symmetry of the optical fiber preform 4 with respect to the central axis in the longitudinal direction is improved, and the core eccentricity of the optical fiber preform 4 can be further reduced. Note that both the glass pipe 1 and the glass rod 2 may be rotated.
[0057]
【Example】
An experiment conducted on the method for manufacturing the optical fiber preform 4 according to the present invention will be described.
[0058]
Table 1 shows the feed speed V of the glass rod 2 (VAD rod) for the core and cladding. R Feed rate V of glass pipe 1 (pipe) P Example (Example) in which the optical fiber preform 4 was manufactured at a later time and the feed speed V of the glass rod 2 R The feed speed V of the glass pipe 1 P The experiment result evaluated about the amount of core eccentricity in optical fiber base material 4 in the example (comparative example) which manufactured optical fiber base material 4 in the same way is shown.
[0059]
[Table 1]
Figure 0004450533
[0060]
That is, the feed speed V of the glass pipe 1 P Is 10 mm / min for both the example and the comparative example, whereas the feed speed V of the glass rod 2 is R Was 9.6 mm / min in the example, while 10 mm / min in the comparative example.
[0061]
In the embodiment, the feeding speed V of the glass rod 2 R Is the feed speed V of the glass pipe 1 P Therefore, the outer diameter of the glass rod 2 is made larger than the outer diameter of the glass rod 2 in the comparative example so that C / C in the optical fiber preform 4 becomes a predetermined value ( Example 51 mm, comparative example 50 mm). Moreover, the core diameter of the glass rod 2 in an Example is also larger than the core diameter of the glass rod 2 in a comparative example (Example 13.0 mm, Comparative example 12.5 mm). The inner diameter and outer diameter of the glass pipe 1 are set to 54 mm and 182 mm in both the examples and the comparative examples, respectively. Further, the optical fiber preform 4 in which the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated is stretched until the outer diameter becomes 60 mm in both the examples and the comparative examples.
[0062]
From Table 1, in the comparative example, the core eccentric amount in the optical fiber preform 4 is 0.3 mm, whereas the feed speed V of the glass rod 2 is R In the embodiment in which tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod 2 by slowing down the core, the core eccentricity in the optical fiber preform 4 is as small as 0.1 mm. That is, as described above, the glass rod 2 is biased at the center position of the glass pipe 1 by the tension applied in the longitudinal direction of the glass rod 2, and as a result, the eccentric amount of the core is considered to be suppressed. .
[0063]
From the above results, the manufacturing method of the optical fiber preform according to the present invention in which the glass pipe 1 and the glass rod 2 are integrated and stretched by applying a tension in the longitudinal direction of the glass rod 2 has the eccentricity of the core. It can be said that a large-sized optical fiber preform can be manufactured by lowering.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing a state in which an optical fiber preform is being manufactured.
[Explanation of symbols]
1 Glass pipe
2 Glass rod
3 Heater (heating furnace)
4 Optical fiber preform

Claims (4)

クラッド用ガラスパイプ内に、コア用ガラスロッド、又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であって、
上記ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を、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よりも遅い速度に調整することにより該ガラスロッドの長手方向に張力を付与し、それによって上記ガラスロッドが上記ガラスパイプの中心位置に位置するように、上記ガラスロッドを位置付勢した状態で行う
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
Insert the glass rod for the core or the glass rod for the core and the clad into the clad glass pipe, and decompress the inside of the glass pipe while heating both with a heating furnace, so that the glass pipe and the glass rod are integrated. A method for manufacturing an optical fiber preform that simultaneously performs crystallization and stretching,
Tension is applied in the longitudinal direction of the glass rod by adjusting the glass rod and glass rod integration to the heating furnace at a speed slower than that of the glass pipe. The method of manufacturing an optical fiber preform, wherein the glass rod is positioned and biased so that the glass rod is positioned at the center of the glass pipe.
請求項において、
ガラスパイプ及びガラスロッドの断面積を、該ガラスパイプとガラスロッドとが一体化するときに所定のコア・クラッド比となるように設定する
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
In claim 1 ,
A method of manufacturing an optical fiber preform, wherein the cross-sectional areas of a glass pipe and a glass rod are set so as to have a predetermined core / cladding ratio when the glass pipe and the glass rod are integrated.
請求項において、
加熱炉への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。
In claim 1 ,
A method for producing an optical fiber preform, wherein a feed rate of a glass rod to a heating furnace is adjusted so that the glass pipe and the glass rod are integrated in a longitudinal direction at a desired core / cladding ratio.
請求項において、
ガラスパイプとガラスロッドとの一体化を、該ガラスパイプ及びガラスロッドのいずれか一方又は双方をその長手方向軸周りに回転させながら行う
ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
In claim 1 ,
A method for producing an optical fiber preform, wherein the glass pipe and the glass rod are integrated while rotating either one or both of the glass pipe and the glass rod about the longitudinal axis thereof.
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