JP4750088B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は光通信、光計測等の分野で用いられる光ファイバを製造するための半製品である光ファイバ母材の製造方法に関する。

光通信、光計測等の分野で用いられる光ファイバの製造方法の一つとして、外付け法は良く知られている。外付け法は、光ファイバのコアとなるコア部のみからなるガラスロッド、またはコア部とクラッドの一部を含むガラスロッドを製造し、このガラスロッドの両端にダミー棒を同軸に接続して出発部材とし、この出発部材を軸回りに回転させてその外周上に残部のクラッド部となるガラス微粒子を堆積させ、所定量のガラス微粒子が堆積されると堆積を停止し、さらに、前記出発部材上に堆積したガラス微粒子を加熱して透明ガラス化することにより、光ファイバ母材を製造する方法である。

しかし、従来の方法により製造された光ファイバ母材の中には、ガラス微粒子の堆積厚が不均一になり、透明ガラス化した後にも、コア部の偏心量が大きい光ファイバ母材が得られる場合がある。この場合、該光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバも、コア偏心量（コア中心とクラッド中心との距離）が大きくなり、接続損失が大きくなるおそれがある。従来、コア偏心量は、１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．８μｍ以下とすることが要望されているので、コア偏心量の大きい光ファイバは使用することができない。このため、光ファイバの歩留まりが低下し、問題となっている。

従って、本発明の課題は、外付け時のガラス微粒子の堆積量を周方向に極めて均一にすることができ、コア偏心量の小さな光ファイバを高い歩留まりにて製造できる光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。

前記課題は、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、前記出発部材と前記一方の回転チャックとの取り付け箇所を調整することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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により解決される。

また、前記課題は、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、出発部材を構成するガラスロッドの曲がりを除去することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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によって解決される。

また、前記課題は、ガラスロッドの両端にダミー棒がピンを介した嵌合によって同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、出発部材を構成するガラスロッドとダミー棒とのピン嵌合部の嵌合を修正することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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により解決される。

本発明においては、前記所定の値が１ｍｍであることが好ましい。

本発明によれば、回転チャックの取付け不良などによる出発部材の振れ回りを抑制することができるので、コア偏心量が極めて小さい光ファイバ母材および光ファイバを製造することができる。

以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図１は、外付け工程を実施する方法を説明する概略図である。同図において、符号１は、出発部材である。出発部材１は、コア部またはコア部とクラッド部の一部とを有するガラスロッドの両端に、ダミー棒を同軸に接続したものである。
ガラスロッドの種類は、特に制限されるものではなく、本発明は、シングルモード光ファイバ、グレーテッドインデックス型光ファイバ、偏波保持光ファイバ、分散シフト光ファイバ、カットオフシフト光ファイバ、分散補償光ファイバなど、いかなる種類の光ファイバのための光ファイバ母材の製造にも適用可能である。
ダミー棒としては、一般に、石英ガラス棒など、ガラスロッドと同種または類似の素材からなる棒状材が用いられる。このダミー棒と前記ガラスロッドとの接続は、ピン等を介した嵌合、または融着など、周知の方法により行われる。

出発部材１は鉛直に配置されており、その上端は第１の回転チャック２に把持されて、支持フレーム３から吊り下げられている。また、出発部材１の下端には第２の回転チャック４が取り付けられている。
第１の回転チャック２はモーター５の駆動力により回転可能であり、これにより出発部材１を軸回りに回転させることができる。

出発部材１の側方には、ガラス微粒子を合成するためのバーナー６が設けられている。このバーナー６は、出発部材１の外周面に向けて開口し、かつ出発部材１の長手方向に沿ってトラバース運動できるようになっている。これにより、バーナー６により合成されたガラス微粒子は、出発部材１の外周面に堆積し、ガラス微粒子層７を形成する。

本実施の形態においては、出発部材１の上端を第１の回転チャック２に把持させたのち、図２に示すように、該出発部材１を軸回りに回転させて振れ回りの振れ幅Ｗを測定する（ただし図面は振れ幅の大きさを誇張して描いてある）。
ここで、振れ幅Ｗとは、出発部材１を１回転させたときにその中心軸上の任意の点が回転軸回りに振れ回る最大の変位量である。

出発部材１の中心軸と、第１の回転チャック２の回転軸とにズレがある場合、出発部材１が振れ回り、大きな振れ幅が生じる。出発部材１が大きく振れ回った状態でガラス微粒子の堆積を行うと、該出発部材１の外周上にガラス微粒子を均一に堆積させることが難しくなり、コア偏心の原因となる。従って、ガラス微粒子の堆積に先だって、出発部材１の振れ幅を測定することにより、出発部材１が十分に真っ直ぐになっているか、および、第１の回転チャック２の取り付け箇所に異常がないかを知ることができる。
出発部材１の振れ幅が所定値より大きい時は、出発部材１と第１の回転チャック２との取り付け箇所を調整し、所定の値以下となるようにする。前記所定の値としては１ｍｍとすることが好ましい。

出発部材１の前記振れ幅を測定する方法としては、例えば、外径測定器を用いた方法がある。外径測定器としては、レーザ等を用いた計測により、出発部材１の位置（所定の外部基準点から出発部材１の表面上の各点までの距離および方向）を測定可能な装置を用いることができる。

まず、外径測定器を用いて長手方向の一定間隔ごとに出発部材１の外径Ｄと、所定の外部基準点から所定の方向に出発部材１を観察したときの該ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定する。これにより、その位置における出発部材１の回転軸に垂直な断面の中心点は、前記所定の外部基準点から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２の距離だけ離れていることが分かる。

所定の外部基準点と、前記中心点との距離ｙを、出発部材１が少なくとも数回回転する間測定してそのデータをコンピュータ等に格納し、統計的に処理することにより、その位置における出発部材１の振れ幅は、ｙの最大値と最小値との差として求めることができる。さらに、同様の手法を用いて、出発部材１の長手方向に異なる少なくとも複数の点について、振れ幅を測定する。
振れ幅を測定する点の位置および個数としては、特に制限されるものではないが、例えば、出発部材１の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選び測定すると、徒に測定点の数を増やす必要がなくなり、効率的な測定が可能になるので、好ましい。そして、得られた測定値の最大値を出発部材１の振れ幅とし、これが前記所定の値以下であるか否かを判定する。

振れ幅が大きく、出発部材１が十分に真っ直ぐになっていない場合、公知の適切な方法により、出発部材１の曲がり取りを行う。ガラスロッドが曲がっている場合には、一般的に実施されているように、該ガラスロッドを加熱して軟化させた状態で適度な力を加えることにより、曲がりを除去することができる。また、ガラスロッドとダミー棒とのピン嵌合部に屈曲がある場合には、その嵌合をやり直して修正することにより、出発部材１を真っ直ぐにすることができる。
そして、出発部材１の振れ幅が前記所定の値以下になったのち、ガラス微粒子の堆積を開始して、光ファイバ母材の製造を行う。

本発明において、出発部材１の配置は、縦置きに限定されず、横置きとしてもよい。この場合、図１における支持フレーム３に代えて、図３に示すように、横置き用の旋盤８等が用いられる。図３に示す装置を用いた場合にも、上述の方法と同様にして、光ファイバ母材を製造することができる。

まず、出発部材１の一端を第１の回転チャック２にて把持した状態で、モーター５の駆動力により出発部材１を軸回りに回転させ、出発部材１の振れ回りの振れ幅を測定する。そして、この振れ幅が前記所定の値を超えた場合には、第１の回転チャック２と出発部材１との接続位置などを調整して、振れ幅が前記所定の値以下となるようにする。そして、振れ幅が前記所定の値以下となった場合には、出発部材１の他端を第２の回転チャック４により把持させ、出発部材１を軸回りに回転させながら、バーナー６を用いて合成されたガラス微粒子を出発部材１の外周上に堆積させ、光ファイバ母材を製造する。

次に、本発明を具体例に基づいて説明する。
＜実施例＞
図１に示す装置を用いて光ファイバ母材の製造を行った。
まず、コア部を有するガラスロッドの両端にダミー棒を接続して出発部材１を得た。この出発部材１の一端を第１の回転チャック２に把持させた状態で、出発部材１を４８回転／分の回転数にて軸回りに回転させ、振れ幅を測定した。そして、振れ幅が１ｍｍを超えた場合、振れ幅が１ｍｍ以下になるように、出発部材１と第１の回転チャック２との接続位置を調整した。
次いで、出発部材１を軸回りに回転させながら外付けを行った。得られた光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造した。得られた光ファイバのコア偏心量を測定したところ、０．１μｍ以下であった。

＜試験例＞
次に、出発部材１の振れ幅と、光ファイバのコア偏心量との関係を調べるため、出発部材１と第１の回転チャック２との接続位置を調整することにより、出発部材１の振れ幅をそれぞれ変化させて外付けを行い、光ファイバ母材を製造し、さらにそれぞれの光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造した。得られた光ファイバのコア偏心量を測定したところ、図４に示すようになった。
同図から、出発部材１の振れ幅が大きいほど、光ファイバのコア偏心量が大きくなることが分かる。出発部材１の振れ幅が１ｍｍ以下の場合、光ファイバのコア偏心量はいずれも０．１μｍ以下となり、振れ幅が１．５ｍｍ、２ｍｍ、またはそれ以上の場合、コア偏心量はいずれも０．８μｍ以上となった。

本発明の実施に用いられる装置の一例を示す概略構成図である。 出発部材の振れ幅を説明する図である。 本発明の実施に用いられる装置の他の例を示す概略構成図である。 出発部材の振れ幅とコア偏心量との関係の一例を示すグラフである。

符号の説明

１…出発部材、２…第１の回転チャック、４…第２の回転チャック。

Claims (4)

1. ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
   前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
   そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
   前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、前記出発部材と前記一方の回転チャックとの取り付け箇所を調整することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
   その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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。
2. ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
   前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
   そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
   前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、出発部材を構成するガラスロッドの曲がりを除去することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
   その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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。
3. ガラスロッドの両端にダミー棒がピンを介した嵌合によって同軸に接続された棒状の出発部材の両端を一対の回転チャックに把持させて、前記出発部材をその軸回りに回転させながら、その外周上にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ母材を得る光ファイバ母材の製造方法において、
   前記ガラス微粒子の堆積に先立ち、ガラスロッドの両端にダミー棒が同軸に接続された出発部材の一端を一方の回転チャックに把持させた状態で、該出発部材を軸回りに回転させ、このとき、レーザを用いた計測により、出発部材の位置を、所定の外部基準点から出発部材の表面上の各点までの距離および方向として測定することが可能な装置である外径測定器を用いて、前記出発部材の外径Ｄと、前記外部基準点から所定の方向に出発部材を観察したときの前記出発部材における前記ガラスロッドの表面までの距離Ａを測定し、さらに、前記外部基準点から当該位置における出発部材の回転軸に垂直な断面の中心点までの距離ｙを、前記外径Ｄおよび前記距離Ａの測定値から、ｙ＝Ａ＋Ｄ／２として求め、前記距離ｙを、出発部材が少なくとも数回回転する間、測定してそのデータをコンピュータに格納し、統計的に処理することにより、当該位置における振れ幅を、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求めるという手法を用いて、出発部材の長手方向に異なる少なくとも複数の点として、出発部材の長手方向における一端寄り、中央付近、他端寄りの各領域からそれぞれ少なくとも一点を選んだそれぞれの位置について、前記距離ｙの最大値と最小値との差として求める前記振れ幅を測定し、
   そして、前記複数の点として選ばれた位置における前記振れ幅の測定値のなかから最大値を求めてこれを出発部材の振れ幅Ｗとし、この出発部材の振れ幅Ｗが所定の値以下であるか否かを判定し、
   前記出発部材の振れ幅が前記所定の値より大きいときは、出発部材を構成するガラスロッドとダミー棒とのピン嵌合部の嵌合を修正することにより、前記出発部材の振れ幅が所定の値以下となるようにし、
   その後に、前記出発部材の他端を他方の回転チャックに把持させ、しかる後、出発部材の外周上に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。
4. 前記所定の値が１ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３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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