JP4568272B2 - 光ファイバおよびプリフォームの製造方法 - Google Patents
光ファイバおよびプリフォームの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4568272B2 JP4568272B2 JP2006512682A JP2006512682A JP4568272B2 JP 4568272 B2 JP4568272 B2 JP 4568272B2 JP 2006512682 A JP2006512682 A JP 2006512682A JP 2006512682 A JP2006512682 A JP 2006512682A JP 4568272 B2 JP4568272 B2 JP 4568272B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- quartz glass
- glass tube
- optical fiber
- core rod
- outer diameter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 41
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 179
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 13
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 6
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 claims 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 14
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012681 fiber drawing Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000007643 Phytolacca americana Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
- C03B37/02772—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres shaping the preform lower end or bulb, e.g. pre-gobbing, controlling draw bulb shape, or preform draw start-up procedures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B20/00—Processes specially adapted for the production of quartz or fused silica articles, not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
- C03B37/01251—Reshaping the ends
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/47—Shaping the preform draw bulb before or during drawing
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッドインチューブ法による光ファイバおよびプリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス系の光ファイバの主たる製造法であるVAD法(気相軸付法)またはMCVD法(内付法)などによって、コアのみ或いはクラッドの一部を含む石英ガラスロッド（コアロッド）を作成し、これを石英ガラス管に挿入して加熱溶融一体化を行うロッドインチューブ法においては、コアの偏芯(ＥＣＣ： Eccentricity )を小さく押さえるために石英ガラス管をコアロッドに円周方向に均等に融着させる事が重要である。
【０００３】
一方、大型の管を使用したロッドインチューブ法により、低コストで光ファイバを製造する方法が特願平5-312710で提示されている。このように、コアロッドを挿入した大型の石英ガラス管を加熱炉上部から投入し加熱溶融一体化しつつ延伸し、加熱炉下部からプリフォームを得るか或いは加熱溶融一体化しつつ線引き(光ファイバ化)まで行う方法においては、石英ガラス管の大型化に伴ってコスト高となる石英ガラス管のロス及び加工を最小限に押さえる事が望ましい。具体的には、単に切断しただけの石英ガラス管にコアロッドを挿入し、石英ガラス管の下端を加熱炉内に保持し、先端部が溶融落下してくる事を待って(口出し)、コラプスと同時に延伸または線引きを開始する。
【０００４】
しかしながら単に切断した下端形状を持つ石英ガラス管を使用した場合には、ECC の抑制が困難であるとゆう問題があった。
【０００５】
特開昭63-2826で示されているように、クリアランス(石英ガラス管の内径とコアロッドの外径の差)を小さくすればECCは改善されるが、ECC規格のタイト化により許容されるクリアランスが小さくなり、且つ母材の大型化及び長尺化によってコアロッドを石英ガラス管に接触させずに挿入する事が困難となる。コアロッドの挿入時に石英ガラス管内壁にコアロッドが接触すると、接触部にキズが発生して溶着界面部の泡の原因となり、ファイバ径変動や破断頻度悪化の原因となる。
【０００６】
石英ガラス管が円周方向に均等に溶着する事によってECCを低下させる方法に関しては、例えば特開昭57-118042にあるようにコアロッドを石英ガラス管の中心部にスペーサーによって固定したり、特開昭62-59546のように部分的に溶着しておく方法が提示されている。しかしながら、スペーサーの使用や部分的に溶着しておく方法は、石英ガラス管の内面が汚染されたり熱により荒れるため、石英ガラス管とコアロッドとの溶着界面に泡が発生し、ファイバ径変動や破断頻度悪化の原因となる。
【０００７】
特開昭62-59547では、溶着終了側のみで石英ガラス管とコアロッドとの芯合わせを行い溶着開始端のコアロッドは非接触にしておく方法が提示されている。この方法は、清浄に洗浄した石英ガラス管にコアロッドを挿入後、熱を受ける事のない上部のみでコアロッドを固定すれば良いため、実施し易くコストも抑えられる。しかしながら、この方法で石英ガラス管とコアロッドの芯を合わせて固定しておいても、単に切断した下端形状を持つ石英ガラス管を使用した場合には、ECC の抑制に効果は見られなかった。
【０００８】
ECCが悪化する原因を調査したところ、図１に示したように、石英ガラス管１の引き出し側下端が溶融して重力によって伸び始める際に斜めになり、その上部の肉厚に不均一が生じ内径の芯もずれる事が判明した。あらかじめ石英ガラス管１の芯とコアロッド２の芯を合わせておいても、石英ガラス管の下端溶融部が図１のように芯ずれを起こしてしまうと、石英ガラス管の芯とコアロッドの芯がずれた状態で溶着が始まるため、コアロッド周囲の石英ガラス管部の肉厚差となり、ECC悪化の原因となる。なお、図１において、符号１ａ，２ａで、石英ガラス管１およびコアロッド２の溶融変形前の形状を示した。
【０００９】
溶融開始する時に少しでも下端面が斜めになり始めると、下端面が下がった部分の上部の肉厚が他に比べて薄くなり、下部の重量を支える力が弱くなる。更に肉厚が薄い事によって加熱炉の熱が伝導し易い為に粘度が低下し、より下部の重量を支える力が他の部分に比べて弱くなり、下端面の下がった側が更に下がる事を助長する。つまりこの現象は、一度下端面が斜めになり始めると、より一層斜めになる方向へ向かう本質的不安定さをもっており、加熱炉の均熱向上や各部の寸法精度向上、石英ガラス管の楕円や偏肉及び下端切断面の直角性、石英ガラス管と加熱炉の芯合わせ、また振動などの外乱対策などを行っても、防止は困難である。
【発明の開示】
【００１０】
このような現状に対し本発明は、石英ガラス管にコアロッドを挿入した複合母材を加熱炉上部から投入し、加熱溶融一体化しつつ延伸し加熱炉下部からプリフォームを得てさらに線引を行うか、或いは加熱溶融一体化しつつ一気に線引まで行い光ファイバを製造する方法において、石英ガラス管の下端に最小限の加工を施しておく事により、コアロッド挿入時の困難が軽減される広いクリアランスでありながら、良好なECCを得る事のできる光ファイバおよびプリフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記の目的は、下記１．〜１２．のいずれかの構成により達成できる。
１．コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、かつ先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバの製造方法。
２．使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする上記１．に記載の光ファイバの製造方法。
３．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする上記１．または２．に記載の光ファイバの製造方法。
４．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする上記１．または２．に記載の光ファイバの製造方法。
５．使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする上記１．〜４．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
６．コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に目的の光ファイバ径まで延伸し、直接光ファイバを得る事を特徴とする上記１．〜５．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
７．コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に延伸してプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機によって光ファイバを得る事を特徴とする上記１．〜５．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
８．コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
９．使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする上記８．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１０．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする上記８．または９．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１１．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする上記８．または９．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１２．使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする上記８．〜１１．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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図１は、従来の光ファイバの製造方法により光ファイバを製造する際の石英ガラス管の溶融開始時の状態の１例を示した図である。
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した例を示す図である。
図３は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した他の例を示す図である。
図４は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した更に他の例を示す図である。
図５は、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量を説明するための図である。
図６は、石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面における各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差を説明するための図である。
図７は、本発明の実施の態様に従いプリフォームを製造する場合の態様を説明するための説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光ファイバおよびプリフォームの製造方法において、実際の線引きあるいはプリフォーム製造に関しては、コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバおよびプリフォームを製造するといった従来のものを用いることができる。石英ガラス管の製造方法等は、本出願の出願人が出願人の一人である特開平０７−１０９１４１号に開示されているものを用いることができる。
【００１５】
本発明においては、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下である形状を有している石英ガラス管を使用する。
【００１６】
上記芯ズレ量が、上記の値を超えると、本発明の所期の目的であるＥＣＣの低減を測ることができない。また、この芯ズレ量は少なければ少ない程良いが、石英管自体の真直性程度以下であれば良い。
【００１７】
実際には図２の（ａ）のように石英ガラス管の外周を先細り形状に機械加工を行い先細り形状部とすれば良い。この加工はNC旋盤などにより容易に行える。なお、図において、符号２は、コアロッドを示す。
【００１８】
また、熱加工により図２の（ｂ）のように先細り形状に封止しても良い。この加工はガラス旋盤に長い石英ガラス管をセットし、加工部分をバーナーまたは電気炉の熱によって溶融し、溶断する事などにより容易に作成可能である。この場合も先細り形状封止部の芯が石英ガラス管の芯とずれないようにする必要があるため、グラファイトのコテなどを補助的に用いれば良い。なお封止した場合には、石英ガラス管の内面の洗浄を容易にするために図２の（ｃ）のように先端に開口部を設けても良い。上記（ｂ）、（ｃ）が石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状の例である。そして、図２に示したように、石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく。
【００１９】
斜めの面の加工が困難な場合は、図３に示したように先細り形状部を細かな階段状に研削しても、ECCの低減という本発明の効果上は問題がないが、口出し後の寸法制御への悪影響などがあり、好ましくは滑らかな方が良い。また、加工方法によっては先端部に図４のような直線部が残っても問題は無い。これらの図３および図４において、符号１０は石英ガラス管、符号１２はホイール型砥石、符号１４は砥石の動きの態様をそれぞれ示す。
【００２０】
溶融加工の場合には、グラファイトの先細り形状の型を使用したり、先細り形状部の先端に細い石英ガラス管や石英ガラス棒を溶接しても本発明の効果には問題は無いが、出来るだけ簡単でコストが掛からない方法が望ましい。
【００２１】
先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量は、以下のとおり定義される。図５の右図のように、石英ガラス管直胴部の例えば３箇所(最低２箇所)ａ，ｂ、ｃに関して、各断面毎に平均外径を外径とする正円の中心を求め、各断面の中心とする。断面が２箇所であれば、２つの断面の中心を通る直線を石英ガラス管直胴部の中心線３０とする。断面が図のように３箇所やそれ以上であれば、最小二乗法などを用いて、すべての断面の中心との差が最小となる直線を求め、これを中心線３０とすれば良い。先細り形状部も、例えば図５のｄ１〜ｄ３のように何箇所かの断面において、各断面の中心を同様の方法によって求め、先に求めた石英ガラス管直胴部の中心線３０とのズレ量を算出し、このズレ量を石英ガラス管直胴部の平均外径に対する百分率で表し、最大であった値をズレ量とする。実際の測定断面数や各測定断面内の測定数などは、加工精度や測定精度に応じて必要な精度が得られるように、増減すれば良い。なお、図５の右図において、符号３２は例えば左図のｄ１断面での実際の外径形状、符号３４は外径形状３２から求めた平均外径をもつ正円、符号３６は正円３４の中心、符号３８はこの断面での石英ガラス管直胴部の中心線３０との芯ズレ量をそれぞれ示す。
【００２２】
本発明においては、使用する石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下であることが必要である。各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が上記値を超えると、上記と同様にＥＣＣの低減という本発明の所期の目的が達成できなくなる傾向がある。
【００２３】
石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差は、図６のとおり、最大肉厚Ｍｘから最小肉厚Ｍｎを減算したものである。
【００２４】
すでに上記したように、使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状であってもよい。
本発明においては、直接光ファイバを製造するばあいには、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に目的の光ファイバ径まで延伸し、直接光ファイバを得てもよいし、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に延伸してプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機によって光ファイバを得てもよい。
【００２５】
本発明の光ファイバの製造方法によれば、外径１００〜２５０ｍｍ、内径４０〜７０ｍｍ程度の石英ガラス管に、クリアランスが４ｍｍ〜２０ｍｍ程度となる外径のコアロッドを用いても、０．２μｍ以下のＥＣＣを達成できる。この程度の大きさの母材に対して、本発明を用いない場合はクリアランスを４ｍｍ以下にしないと０．２μｍ以下のＥＣＣの達成は困難であり、コアロッド挿入時にコアロッドと石英ガラス管の内面の接触を防止することが困難となる。
【００２６】
光ファイバー母材の先端を先細りにする事について、石英ガラス管とコアロッドの溶着と同時に延伸するものに関するものでは特開2003-327440がある。また、プリフォームに関する特開2002-80238では長手方向の形状が規定されている。しかしこれらの発明はスタートロス及びロスタイム低減を目的としており、当発明とは目的がまったく異なる。
【００２７】
本発明は先細り形状によりECCを低減する事を目的としたもので、先細り形状部の円周方法の寸法精度が重要である。
【００２８】
また先端部に溶融変形しない部分を多めに設ける方法、つまり先端部から十分に上部を溶融開始位置とすれば、下端の溶融変形しない部分が斜めになる効果が減少し、当発明のように先端部を加工する必要は無い。しかし先端部の溶融変形しない部分の石英ガラス管のロスが大きくなるためコスト高となり、また廃石英ガラスの増大にもなる。
【００２９】
また内径も縮小している先細り形状部の内径部にあらかじめコアロッドの先端を接触させておけば、先細り形状部の円周方向の寸法精度とは無関係にECCが改善されるが、この方法は実質的に先端部でも固定しておく従来方法と同質である。なお、この方法の場合、コアロッドと石英ガラス管の長さを調整する事に難があり、またコアロッドの先端が石英ガラス管内壁を擦る事により発生する石英ガラス粉が舞い上がり、コラプス後の溶着界面の泡の原因となり、ファイバー径変動の増大やファイバーの破断頻度の増加となる。
【００３０】
なお本発明を用いる場合には、石英ガラス管とコアロッドの芯を少なくとも下端部では正確に合わせておく必要があるが、下端部以外での芯合わせは適当であっても、影響は少ない。
【実施例１】
【００３１】
外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管の下端を外表面に対して４０゜の角度で先細り形状に機械研削を施した。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．５％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．８％であった。その内部にVAD法により作成した外径４０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１２mm(片側６ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事はなく挿入可能であった。図７に示したように、コアロッド２の下端部は、石英ガラス管１の下端部より上方に位置させた。挿入後、図７のようにコアロッド２と石英ガラス管の芯を正確に合わせて金属治具４０により石英ガラス管１の上部２箇所４０ａ，４０ｂで固定した。図７においてこの複合母材の下端を電気炉内に保持し、下端が溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームから線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成したところ、ＥＣＣは０．１４μｍと良好な値であった。
【実施例２】
【００３２】
外径２００ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。封止加工後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．９％であり、先細り形状部の穴が閉じている部分を除くすべての断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の１．３％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５mm(片側７．５ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事なく挿入可能であった。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径１２５μｍの光ファイバを直接作成した。得られた光ファイバのＥＣＣ０．１９μｍと良好な値であった。
【実施例３】
【００３３】
外径１６０ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。さらにその先端部を直径１０ｍｍの穴が空くよう切断し、石英ガラス管の洗浄時の水抜き穴とした。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．５％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．８％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５mm(片側７．５ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事なく挿入可能であった。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しして石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径６０ｍｍのプリフォームを作成し、線引機によって外径１２５μｍの光ファイバを得たところ、ＥＣＣは０．１２μｍと良好な値であった。
【００３４】
（比較例１）
実施例１と同じ寸法である外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管を準備し、下端は単なる切断面のままで、その内部にVAD法により作成した外径４０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスも実施例と同様１２ｍｍ（片側６ｍｍ）である。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所でコアロッドを固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームから光ファイバー線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成しECCを測定したところ、０．６１μｍと悪い値であった。
【００３５】
（比較例２）
実施例１と同じ寸法である外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管を準備し、下端は単なる切断面のままで、その内部にVAD法により作成した外径５０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスが片側１ｍｍと小さかったため、コアロッドを石英ガラス管に挿入する際にコアロッド外表面が石英ガラス管内表面に接触しキズを発生した。コアロッドと石英ガラス管の芯を合わせて石英ガラス管の上部２箇所でコアロッドを固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームを観察したところコアロッドと石英ガラス管との溶着界面に、コアロッド挿入時に付いたキズが原因と思われる多数の泡が見られた。このプリフォームから光ファイバー線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成しECCを測定したところ、０．１８μｍと良好な値であった。しかし界面の泡が原因と思われるファイバ径の大きな変動が見られ、破断も発生した。
【００３６】
（比較例３）
実施例３と同様に、外径１６０ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。さらにその先端部を直径１０ｍｍの穴が空くよう切断し、石英ガラス管の洗浄時の水抜き穴とした。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の１．２％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．７％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５ｍｍ（片側７．５ｍｍ）である。コアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しして石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径６０ｍｍのプリフォームを作成し、線引機によって外径１２５μｍの光ファイバを得た。しかしＥＣＣは０．２８μｍと良好とは言えない値であった。
【００３７】
（比較例４）
実施例２と同様に外径２００ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。封止加工後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．８％であり、先細り形状部の穴が閉じている部分を除くすべての断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の１．７％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５ｍｍ（片側７．５ｍｍ）である。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径１２５μｍの光ファイバを直接作成した。得られた光ファイバのＥＣＣは０．２４μｍであり、やや良好とは言えない値であった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明した本発明によれば、石英ガラス管の口出し側下端を先細り形状にする事によりコストアップを最小限に押さえながら良好なECCが得られた光ファイバおよびプリフォームを得ることができる。
【０００１】
本発明は、ロッドインチューブ法による光ファイバおよびプリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英ガラス系の光ファイバの主たる製造法であるVAD法(気相軸付法)またはMCVD法(内付法)などによって、コアのみ或いはクラッドの一部を含む石英ガラスロッド（コアロッド）を作成し、これを石英ガラス管に挿入して加熱溶融一体化を行うロッドインチューブ法においては、コアの偏芯(ＥＣＣ： Eccentricity )を小さく押さえるために石英ガラス管をコアロッドに円周方向に均等に融着させる事が重要である。
【０００３】
一方、大型の管を使用したロッドインチューブ法により、低コストで光ファイバを製造する方法が特願平5-312710で提示されている。このように、コアロッドを挿入した大型の石英ガラス管を加熱炉上部から投入し加熱溶融一体化しつつ延伸し、加熱炉下部からプリフォームを得るか或いは加熱溶融一体化しつつ線引き(光ファイバ化)まで行う方法においては、石英ガラス管の大型化に伴ってコスト高となる石英ガラス管のロス及び加工を最小限に押さえる事が望ましい。具体的には、単に切断しただけの石英ガラス管にコアロッドを挿入し、石英ガラス管の下端を加熱炉内に保持し、先端部が溶融落下してくる事を待って(口出し)、コラプスと同時に延伸または線引きを開始する。
【０００４】
しかしながら単に切断した下端形状を持つ石英ガラス管を使用した場合には、ECC の抑制が困難であるとゆう問題があった。
【０００５】
特開昭63-2826で示されているように、クリアランス(石英ガラス管の内径とコアロッドの外径の差)を小さくすればECCは改善されるが、ECC規格のタイト化により許容されるクリアランスが小さくなり、且つ母材の大型化及び長尺化によってコアロッドを石英ガラス管に接触させずに挿入する事が困難となる。コアロッドの挿入時に石英ガラス管内壁にコアロッドが接触すると、接触部にキズが発生して溶着界面部の泡の原因となり、ファイバ径変動や破断頻度悪化の原因となる。
【０００６】
石英ガラス管が円周方向に均等に溶着する事によってECCを低下させる方法に関しては、例えば特開昭57-118042にあるようにコアロッドを石英ガラス管の中心部にスペーサーによって固定したり、特開昭62-59546のように部分的に溶着しておく方法が提示されている。しかしながら、スペーサーの使用や部分的に溶着しておく方法は、石英ガラス管の内面が汚染されたり熱により荒れるため、石英ガラス管とコアロッドとの溶着界面に泡が発生し、ファイバ径変動や破断頻度悪化の原因となる。
【０００７】
特開昭62-59547では、溶着終了側のみで石英ガラス管とコアロッドとの芯合わせを行い溶着開始端のコアロッドは非接触にしておく方法が提示されている。この方法は、清浄に洗浄した石英ガラス管にコアロッドを挿入後、熱を受ける事のない上部のみでコアロッドを固定すれば良いため、実施し易くコストも抑えられる。しかしながら、この方法で石英ガラス管とコアロッドの芯を合わせて固定しておいても、単に切断した下端形状を持つ石英ガラス管を使用した場合には、ECC の抑制に効果は見られなかった。
【０００８】
ECCが悪化する原因を調査したところ、図１に示したように、石英ガラス管１の引き出し側下端が溶融して重力によって伸び始める際に斜めになり、その上部の肉厚に不均一が生じ内径の芯もずれる事が判明した。あらかじめ石英ガラス管１の芯とコアロッド２の芯を合わせておいても、石英ガラス管の下端溶融部が図１のように芯ずれを起こしてしまうと、石英ガラス管の芯とコアロッドの芯がずれた状態で溶着が始まるため、コアロッド周囲の石英ガラス管部の肉厚差となり、ECC悪化の原因となる。なお、図１において、符号１ａ，２ａで、石英ガラス管１およびコアロッド２の溶融変形前の形状を示した。
【０００９】
溶融開始する時に少しでも下端面が斜めになり始めると、下端面が下がった部分の上部の肉厚が他に比べて薄くなり、下部の重量を支える力が弱くなる。更に肉厚が薄い事によって加熱炉の熱が伝導し易い為に粘度が低下し、より下部の重量を支える力が他の部分に比べて弱くなり、下端面の下がった側が更に下がる事を助長する。つまりこの現象は、一度下端面が斜めになり始めると、より一層斜めになる方向へ向かう本質的不安定さをもっており、加熱炉の均熱向上や各部の寸法精度向上、石英ガラス管の楕円や偏肉及び下端切断面の直角性、石英ガラス管と加熱炉の芯合わせ、また振動などの外乱対策などを行っても、防止は困難である。
【発明の開示】
【００１０】
このような現状に対し本発明は、石英ガラス管にコアロッドを挿入した複合母材を加熱炉上部から投入し、加熱溶融一体化しつつ延伸し加熱炉下部からプリフォームを得てさらに線引を行うか、或いは加熱溶融一体化しつつ一気に線引まで行い光ファイバを製造する方法において、石英ガラス管の下端に最小限の加工を施しておく事により、コアロッド挿入時の困難が軽減される広いクリアランスでありながら、良好なECCを得る事のできる光ファイバおよびプリフォームの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記の目的は、下記１．〜１２．のいずれかの構成により達成できる。
１．コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、かつ先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバの製造方法。
２．使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする上記１．に記載の光ファイバの製造方法。
３．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする上記１．または２．に記載の光ファイバの製造方法。
４．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする上記１．または２．に記載の光ファイバの製造方法。
５．使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする上記１．〜４．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
６．コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に目的の光ファイバ径まで延伸し、直接光ファイバを得る事を特徴とする上記１．〜５．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
７．コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に延伸してプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機によって光ファイバを得る事を特徴とする上記１．〜５．のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
８．コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
９．使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする上記８．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１０．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする上記８．または９．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１１．使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする上記８．または９．に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
１２．使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする上記８．〜１１．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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
図１は、従来の光ファイバの製造方法により光ファイバを製造する際の石英ガラス管の溶融開始時の状態の１例を示した図である。
図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した例を示す図である。
図３は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した他の例を示す図である。
図４は、本発明の実施の態様に従い石英ガラス管の先端を加工した更に他の例を示す図である。
図５は、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量を説明するための図である。
図６は、石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面における各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差を説明するための図である。
図７は、本発明の実施の態様に従いプリフォームを製造する場合の態様を説明するための説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の光ファイバおよびプリフォームの製造方法において、実際の線引きあるいはプリフォーム製造に関しては、コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバおよびプリフォームを製造するといった従来のものを用いることができる。石英ガラス管の製造方法等は、本出願の出願人が出願人の一人である特開平０７−１０９１４１号に開示されているものを用いることができる。
【００１５】
本発明においては、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下である形状を有している石英ガラス管を使用する。
【００１６】
上記芯ズレ量が、上記の値を超えると、本発明の所期の目的であるＥＣＣの低減を測ることができない。また、この芯ズレ量は少なければ少ない程良いが、石英管自体の真直性程度以下であれば良い。
【００１７】
実際には図２の（ａ）のように石英ガラス管の外周を先細り形状に機械加工を行い先細り形状部とすれば良い。この加工はNC旋盤などにより容易に行える。なお、図において、符号２は、コアロッドを示す。
【００１８】
また、熱加工により図２の（ｂ）のように先細り形状に封止しても良い。この加工はガラス旋盤に長い石英ガラス管をセットし、加工部分をバーナーまたは電気炉の熱によって溶融し、溶断する事などにより容易に作成可能である。この場合も先細り形状封止部の芯が石英ガラス管の芯とずれないようにする必要があるため、グラファイトのコテなどを補助的に用いれば良い。なお封止した場合には、石英ガラス管の内面の洗浄を容易にするために図２の（ｃ）のように先端に開口部を設けても良い。上記（ｂ）、（ｃ）が石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状の例である。そして、図２に示したように、石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく。
【００１９】
斜めの面の加工が困難な場合は、図３に示したように先細り形状部を細かな階段状に研削しても、ECCの低減という本発明の効果上は問題がないが、口出し後の寸法制御への悪影響などがあり、好ましくは滑らかな方が良い。また、加工方法によっては先端部に図４のような直線部が残っても問題は無い。これらの図３および図４において、符号１０は石英ガラス管、符号１２はホイール型砥石、符号１４は砥石の動きの態様をそれぞれ示す。
【００２０】
溶融加工の場合には、グラファイトの先細り形状の型を使用したり、先細り形状部の先端に細い石英ガラス管や石英ガラス棒を溶接しても本発明の効果には問題は無いが、出来るだけ簡単でコストが掛からない方法が望ましい。
【００２１】
先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量は、以下のとおり定義される。図５の右図のように、石英ガラス管直胴部の例えば３箇所(最低２箇所)ａ，ｂ、ｃに関して、各断面毎に平均外径を外径とする正円の中心を求め、各断面の中心とする。断面が２箇所であれば、２つの断面の中心を通る直線を石英ガラス管直胴部の中心線３０とする。断面が図のように３箇所やそれ以上であれば、最小二乗法などを用いて、すべての断面の中心との差が最小となる直線を求め、これを中心線３０とすれば良い。先細り形状部も、例えば図５のｄ１〜ｄ３のように何箇所かの断面において、各断面の中心を同様の方法によって求め、先に求めた石英ガラス管直胴部の中心線３０とのズレ量を算出し、このズレ量を石英ガラス管直胴部の平均外径に対する百分率で表し、最大であった値をズレ量とする。実際の測定断面数や各測定断面内の測定数などは、加工精度や測定精度に応じて必要な精度が得られるように、増減すれば良い。なお、図５の右図において、符号３２は例えば左図のｄ１断面での実際の外径形状、符号３４は外径形状３２から求めた平均外径をもつ正円、符号３６は正円３４の中心、符号３８はこの断面での石英ガラス管直胴部の中心線３０との芯ズレ量をそれぞれ示す。
【００２２】
本発明においては、使用する石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下であることが必要である。各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が上記値を超えると、上記と同様にＥＣＣの低減という本発明の所期の目的が達成できなくなる傾向がある。
【００２３】
石英ガラス管の先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差は、図６のとおり、最大肉厚Ｍｘから最小肉厚Ｍｎを減算したものである。
【００２４】
すでに上記したように、使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状であってもよい。
本発明においては、直接光ファイバを製造するばあいには、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に目的の光ファイバ径まで延伸し、直接光ファイバを得てもよいし、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に延伸してプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機によって光ファイバを得てもよい。
【００２５】
本発明の光ファイバの製造方法によれば、外径１００〜２５０ｍｍ、内径４０〜７０ｍｍ程度の石英ガラス管に、クリアランスが４ｍｍ〜２０ｍｍ程度となる外径のコアロッドを用いても、０．２μｍ以下のＥＣＣを達成できる。この程度の大きさの母材に対して、本発明を用いない場合はクリアランスを４ｍｍ以下にしないと０．２μｍ以下のＥＣＣの達成は困難であり、コアロッド挿入時にコアロッドと石英ガラス管の内面の接触を防止することが困難となる。
【００２６】
光ファイバー母材の先端を先細りにする事について、石英ガラス管とコアロッドの溶着と同時に延伸するものに関するものでは特開2003-327440がある。また、プリフォームに関する特開2002-80238では長手方向の形状が規定されている。しかしこれらの発明はスタートロス及びロスタイム低減を目的としており、当発明とは目的がまったく異なる。
【００２７】
本発明は先細り形状によりECCを低減する事を目的としたもので、先細り形状部の円周方法の寸法精度が重要である。
【００２８】
また先端部に溶融変形しない部分を多めに設ける方法、つまり先端部から十分に上部を溶融開始位置とすれば、下端の溶融変形しない部分が斜めになる効果が減少し、当発明のように先端部を加工する必要は無い。しかし先端部の溶融変形しない部分の石英ガラス管のロスが大きくなるためコスト高となり、また廃石英ガラスの増大にもなる。
【００２９】
また内径も縮小している先細り形状部の内径部にあらかじめコアロッドの先端を接触させておけば、先細り形状部の円周方向の寸法精度とは無関係にECCが改善されるが、この方法は実質的に先端部でも固定しておく従来方法と同質である。なお、この方法の場合、コアロッドと石英ガラス管の長さを調整する事に難があり、またコアロッドの先端が石英ガラス管内壁を擦る事により発生する石英ガラス粉が舞い上がり、コラプス後の溶着界面の泡の原因となり、ファイバー径変動の増大やファイバーの破断頻度の増加となる。
【００３０】
なお本発明を用いる場合には、石英ガラス管とコアロッドの芯を少なくとも下端部では正確に合わせておく必要があるが、下端部以外での芯合わせは適当であっても、影響は少ない。
【実施例１】
【００３１】
外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管の下端を外表面に対して４０゜の角度で先細り形状に機械研削を施した。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．５％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．８％であった。その内部にVAD法により作成した外径４０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１２mm(片側６ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事はなく挿入可能であった。図７に示したように、コアロッド２の下端部は、石英ガラス管１の下端部より上方に位置させた。挿入後、図７のようにコアロッド２と石英ガラス管の芯を正確に合わせて金属治具４０により石英ガラス管１の上部２箇所４０ａ，４０ｂで固定した。図７においてこの複合母材の下端を電気炉内に保持し、下端が溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームから線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成したところ、ＥＣＣは０．１４μｍと良好な値であった。
【実施例２】
【００３２】
外径２００ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。封止加工後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．９％であり、先細り形状部の穴が閉じている部分を除くすべての断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の１．３％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５mm(片側７．５ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事なく挿入可能であった。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径１２５μｍの光ファイバを直接作成した。得られた光ファイバのＥＣＣ０．１９μｍと良好な値であった。
【実施例３】
【００３３】
外径１６０ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。さらにその先端部を直径１０ｍｍの穴が空くよう切断し、石英ガラス管の洗浄時の水抜き穴とした。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．５％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．８％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５mm(片側７．５ｍｍ)であり、コアロッドの石英ガラス管への挿入時には、コアロッドの外表面が石英ガラス管の内面に擦れる事なく挿入可能であった。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しして石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径６０ｍｍのプリフォームを作成し、線引機によって外径１２５μｍの光ファイバを得たところ、ＥＣＣは０．１２μｍと良好な値であった。
【００３４】
（比較例１）
実施例１と同じ寸法である外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管を準備し、下端は単なる切断面のままで、その内部にVAD法により作成した外径４０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスも実施例と同様１２ｍｍ（片側６ｍｍ）である。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所でコアロッドを固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームから光ファイバー線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成しECCを測定したところ、０．６１μｍと悪い値であった。
【００３５】
（比較例２）
実施例１と同じ寸法である外径１８０ｍｍで内径５２ｍｍの石英ガラス管を準備し、下端は単なる切断面のままで、その内部にVAD法により作成した外径５０ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスが片側１ｍｍと小さかったため、コアロッドを石英ガラス管に挿入する際にコアロッド外表面が石英ガラス管内表面に接触しキズを発生した。コアロッドと石英ガラス管の芯を合わせて石英ガラス管の上部２箇所でコアロッドを固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径９０ｍｍのプリフォームを得た。このプリフォームを観察したところコアロッドと石英ガラス管との溶着界面に、コアロッド挿入時に付いたキズが原因と思われる多数の泡が見られた。このプリフォームから光ファイバー線引機により外径１２５μｍの光ファイバを作成しECCを測定したところ、０．１８μｍと良好な値であった。しかし界面の泡が原因と思われるファイバ径の大きな変動が見られ、破断も発生した。
【００３６】
（比較例３）
実施例３と同様に、外径１６０ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。さらにその先端部を直径１０ｍｍの穴が空くよう切断し、石英ガラス管の洗浄時の水抜き穴とした。研削後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の１．２％であり、先細り形状部の各断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の０．７％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５ｍｍ（片側７．５ｍｍ）である。コアロッドと石英ガラス管の芯を正確に合わせて石英ガラス管の上部２箇所で固定し、石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し、溶け落ちるのを待って口出しして石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径６０ｍｍのプリフォームを作成し、線引機によって外径１２５μｍの光ファイバを得た。しかしＥＣＣは０．２８μｍと良好とは言えない値であった。
【００３７】
（比較例４）
実施例２と同様に外径２００ｍｍで内径５０ｍｍの石英ガラス管の下端を酸水素バーナーを用いて溶融し、先細り形状に封止加工を施した。封止加工後の先細り形状部の芯と石英ガラス管の芯とのズレはすべての断面において外径の０．８％であり、先細り形状部の穴が閉じている部分を除くすべての断面での最大肉厚と最小肉厚との差は平均肉厚の１．７％であった。その内部にＶＡＤ法により作成した外径３５ｍｍのコアロッドを挿入した。コアロッドと石英ガラス管のクリアランスは１５ｍｍ（片側７．５ｍｍ）である。実施例１と同様にコアロッドと石英ガラス管の下端を電気炉内に保持し溶け落ちるのを待って口出しし、石英ガラス管とコアロッドのコラプスと同時に延伸して外径１２５μｍの光ファイバを直接作成した。得られた光ファイバのＥＣＣは０．２４μｍであり、やや良好とは言えない値であった。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明した本発明によれば、石英ガラス管の口出し側下端を先細り形状にする事によりコストアップを最小限に押さえながら良好なECCが得られた光ファイバおよびプリフォームを得ることができる。
Claims (12)
- コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、かつ先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
- コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に目的の光ファイバ径まで延伸し、直接光ファイバを得る事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
- コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化の溶融一体化と同時に延伸してプリフォームを作成し、そのプリフォームから線引機によって光ファイバを得る事を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
- コアのみまたはクラッドの一部を含むコアロッドを、クラッド用石英ガラス管に挿入して形成された複合母材を垂直方向に配し、その下端部を加熱することにより溶け落として、コアロッドと石英ガラス管との溶着一体化と共に延伸を開始する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、石英ガラス管の最初に溶け落ちる部分を含む下端部は、外周および内周が実質的に円の状態で、全体としてその外径が先端に向けて縮小している先細り形状であり、先細り形状部の各輪切り断面での平均外径の円中心と該石英ガラス管の直胴部との芯ズレ量が石英ガラス管直胴部の外径の１％以下であり、先細り形状部を含むすべての輪切り断面において、各断面毎での最大肉厚と最小肉厚の差が平均肉厚の１．５％以下である形状に加工した石英ガラス管を使用し、また石英ガラス管とコアロッドが接触しない状態で、それらの少なくとも下端部の芯を合わせて固定しておく事を特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状部の内径も先端に向けて縮小している形状である事を特徴とする請求項８に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が封止されている事を特徴とする請求項８または９に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状の先端が開口している事を特徴とする請求項８または９に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
- 使用する石英ガラス管の先細り形状部の外径または内径あるいはその両方の径変化が階段状、あるいは一部が階段状である事を特徴とする請求項８〜１１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。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2004/006063 WO2005105683A1 (ja) | 2004-04-27 | 2004-04-27 | 光ファイバおよびプリフォームの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2005105683A1 JPWO2005105683A1 (ja) | 2008-03-13 |
| JP4568272B2 true JP4568272B2 (ja) | 2010-10-27 |
Family
ID=35241588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006512682A Expired - Lifetime JP4568272B2 (ja) | 2004-04-27 | 2004-04-27 | 光ファイバおよびプリフォームの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4568272B2 (ja) |
| KR (1) | KR101117778B1 (ja) |
| WO (1) | WO2005105683A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017154931A (ja) * | 2016-03-02 | 2017-09-07 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ製造方法 |
| JP6755028B2 (ja) * | 2018-12-19 | 2020-09-16 | ネクサス株式会社 | 石英バイアル瓶の製造方法 |
| CN115286233B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-11-21 | 富通集团有限公司 | 预制棒的加工方法及其加工设备 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6259546A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-16 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバの同時線引用プリフオ−ム |
| JP2002012433A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 石英ガラスシリンダおよび石英ガラス管とその製造方法 |
| JP2004091304A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-03-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ母材の調芯方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3975709B2 (ja) * | 2001-09-17 | 2007-09-12 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法 |
-
2004
- 2004-04-27 KR KR1020067022567A patent/KR101117778B1/ko active IP Right Grant
- 2004-04-27 WO PCT/JP2004/006063 patent/WO2005105683A1/ja active Application Filing
- 2004-04-27 JP JP2006512682A patent/JP4568272B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6259546A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-16 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバの同時線引用プリフオ−ム |
| JP2002012433A (ja) * | 2000-06-26 | 2002-01-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 石英ガラスシリンダおよび石英ガラス管とその製造方法 |
| JP2004091304A (ja) * | 2002-07-08 | 2004-03-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバ母材の調芯方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070005708A (ko) | 2007-01-10 |
| KR101117778B1 (ko) | 2012-03-20 |
| JPWO2005105683A1 (ja) | 2008-03-13 |
| WO2005105683A1 (ja) | 2005-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6484540B1 (en) | Method for welding a quartz glass tube for use as an optical fiber preform | |
| US5788734A (en) | Method for drawing glass preform for optical fiber | |
| US8015846B2 (en) | Elongation method for producing an optical component of quartz glass and preliminary product suited for performing the method | |
| US20090272152A1 (en) | Method for manufacturing optical fiber | |
| US7854146B2 (en) | Method for production of an optical component from quartz glass | |
| EP1426339B1 (en) | Rod-in-tube optical fibre preform and methods of manufacturing and drawing it | |
| EP3180293B1 (en) | Method for forming a quartz glass optical component and system | |
| US7016582B2 (en) | Polarized wave holding optical fiber, and method of producing the same | |
| JP4809348B2 (ja) | 石英ガラスから成る光学的なコンポーネントを製造する方法 | |
| JP4568272B2 (ja) | 光ファイバおよびプリフォームの製造方法 | |
| US20070147748A1 (en) | Optical fiber base material, connecting and processing method and apparatus of the same | |
| JP5728375B2 (ja) | ダミー棒が接続された光ファイバ母材の製造方法、および、ダミー棒の製造方法 | |
| JP5298125B2 (ja) | 保持具を用いて石英ガラス円筒を製造する方法およびその方法に適した保持具 | |
| JP4704760B2 (ja) | 光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材 | |
| JP4712360B2 (ja) | 光ファイバ用プリフォームの製造方法及び光ファイバの製造方法 | |
| EP0994078B1 (en) | Method for producing quartz glass preform for optical fibers | |
| JP4728605B2 (ja) | 光ファイバ用母材及びその製造方法 | |
| JP2019006676A (ja) | 石英ガラス製品及び石英ガラス光学部材の形成方法 | |
| JP2004091304A (ja) | 光ファイバ母材の調芯方法 | |
| JP2004143016A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JP4413738B2 (ja) | 光ファイバ製造用石英ガラスチューブ、ならびに光ファイバ製造用石英ガラスチューブ、光ファイバ製造用プリフォームおよび光ファイバの製造方法 | |
| KR101184118B1 (ko) | 유리 모재의 제조 방법 | |
| JP2010173933A (ja) | 光ファイバ用母材およびガス封入方法 | |
| JPH09249428A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JP2004277245A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20090331 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100112 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100315 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100803 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100806 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4568272 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130813 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |