JP5380018B2

JP5380018B2 - 光ファイバ母材の製造方法

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Publication number: JP5380018B2
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Inventors: 成敏山田
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Description

本発明は、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法などによって光ファイバ母材を製造する方法に関する。

光ファイバ母材の製造には、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition ：外付け）法、ＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition：気相軸付け）法、ＭＣＶＤ（Modified CVD）法、プラズマ法などの方法が用いられる。
なかでも、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法は、大型化、高速堆積化を実現できる方法としてよく知られている。これらの方法では、ガラスロッドに、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）等を原料として、ガラス微粒子からなる多孔質の堆積部を形成してガラス微粒子堆積体とし、加熱により堆積部を透明化し、光ファイバ母材を得る。
光ファイバ母材は、必要に応じて所定の径に延伸して光ファイバ用プリフォームとし、このプリフォームを加熱線引きして光ファイバとすることができる。
近年では、光ファイバの製造コストを低減するため、光ファイバ母材を太径または長尺にする、すなわち大型化することが要望されている。
しかしながら、光ファイバ母材を大型化すると、次のような問題が発生しやすくなる。

図１１および図１２は、ガラス微粒子堆積体を加熱する加熱炉の例を模式的に示す図である。
図１１に示す加熱炉７０は、いわゆる傾斜焼結炉であり、炉心管７１と、上下動可能な把持部材７２と、ガラス微粒子堆積体４の長さ方向の一部に相当する位置に設けられた加熱源７３とを備えており、把持部材７２で把持したガラス微粒子堆積体４を、加熱源７３により長さ方向に順次加熱することができる。
図１２に示す加熱炉８０は、いわゆる均熱炉であり、炉心管８１と、把持部材８２と、ガラス微粒子堆積体４を全長にわたって加熱可能な加熱源８３とを備えている。

ガラス微粒子堆積体４は、ガラスロッド１の端部を把持部材７２、８２に把持されて加熱炉７０、８０内に垂下した状態とされる。堆積部３は、加熱源７３、８３により例えば１５００〜１６００℃に加熱され透明化される。
この透明化工程において、堆積部３の上端部までを無駄なく有効部として利用するには、この上端部も十分に加熱することが必要となる。
しかしながら、堆積部３の上端部を加熱する際には、ガラスロッド１も加熱されて軟化し、伸びなどの変形が生じるおそれがある。特に、大型のガラス微粒子堆積体４は重量も大きいため、ガラスロッド１の変形が起こりやすい。
加えて、堆積部３の透明化に必要な熱量は堆積部３の径が大きいほど大きいため、径が大きい堆積部３は、加熱炉７０、８０内の高温領域に配置する、または加熱時間を長くする必要がある。このため、ガラスロッド１が受ける熱量も多くなり、上記変形等の問題も起こりやすくなる。変形が生じたガラスロッド１は再利用ができないため、コスト上昇の原因となる。
ガラスロッド１の変形を防ぐためには、加熱炉７０、８０内において、ガラスロッド１があまり高温にならない位置にガラス微粒子堆積体４を配置すればよいが、この場合には、堆積部３の上端部の加熱が不十分となり、この部分が有効部とならなくなる場合がある。
すなわち、光ファイバ母材の大型化に伴い、堆積部を上端部まで透明化し、かつガラスロッドの変形を防止するのは難しくなっていた。

光ファイバ母材の製造方法としては、次の方法が知られている。
特許文献１では、多孔質スート体のガラス化部分の位置に応じて、ガラス化温度、光ファイバ母材の移動速度、供給ガス流量等を調整することで光ファイバ母材が支持棒から落下するのを防ぐことが提案されている。
しかし、この方法においても、光ファイバ母材が大型であるほど「多孔質スート体の上端部までの透明化」と「支持棒の変形防止」を両立させるのは難しい。また、母材サイズのばらつきへの対応が難しいという問題もあった。
特許文献２では、スート堆積体を支持するロッドの温度上昇を、反射板や熱遮蔽板等の温度上昇防止手段により防止する方法が開示されている。
しかし、この方法では、温度上昇防止手段を設けるため加熱炉の構造が複雑になり、しかも多孔質セラミックスなどの耐熱性材料からなる高価な温度上昇防止手段が必要となるため、高コストとなってしまうという問題があった。
特許文献３では、透明石英ガラス製の中心部と、不透明石英ガラス製の外層部を備えた母材把持部を使用する製造方法が提案されている。この方法では、外層部によって赤外線の透過量を抑え、母材把持部の変形を防止できるが、ロッドの変形防止という問題を解決するのは難しかった。
特開２００３−８１６５７号公報特開平７−２２３８３３号公報特開平８−３１０８２８号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ガラス微粒子の堆積部を透明化して光ファイバ母材を製造するにあたって、堆積部全体を透明化でき、かつガラスロッドの変形を防ぐことができ、しかも製造コストを抑制できる光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、ガラスロッドにガラス微粒子からなる堆積部を形成してガラス微粒子堆積体とし、このガラス微粒子堆積体を加熱炉内に垂下して加熱により前記堆積部を透明化する光ファイバ母材の製造方法において、前記加熱に先だって、前記ガラスロッドにおいて前記堆積部が形成されない領域の少なくとも一部に、前記ガラスロッドの表面部分を昇華、再付着させることにより透明度を低くした曇り部を形成するとともに、前記ガラスロッドに前記ガラス微粒子を堆積させて前記堆積部を形成し、前記加熱炉内で、前記ガラスロッドの前記曇り部が形成された側の端部を把持して前記ガラス微粒子堆積体を垂下させた状態で前記堆積部を透明化することを特徴とする。
本発明の請求項２にかかる発明は、請求項１において、前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に先だって行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
本発明の請求項３にかかる発明は、請求項２において、前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積装置にて行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
本発明の請求項４にかかる発明は、請求項２において、前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積装置に導入する前に行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
本発明の請求項５にかかる発明は、請求項１において、前記曇り部の形成と、前記堆積部の形成を、バーナーの一連の動作によって行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
本発明の請求項６にかかる発明は、請求項３において、前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積用バーナーを用いて行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。
本発明の請求項７にかかる発明は、請求項５において、前記バーナーは、前記堆積部の形成に用いる堆積用バーナーであることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法である。

ガラスロッドは、ガラス微粒子を堆積させるターゲットとなるものであり、石英ガラスなどからなり、例えばＯＶＤ法（外付け法）のコア材や、ＶＡＤ法の出発ロッドなどである。ガラスロッドは、有効部に相当するロッド本体と、このロッド本体を支えるために両端に溶着される支持棒（ダミーロッド）とを含むものであってもよい。
上記コア材は、光ファイバのコアとなる部分とクラッドとなる部分の両方を有するものであってもよいし、光ファイバのコアとなる部分のみからなるものであってもよい。
ガラス微粒子を堆積させる方法は、特に限定されず、原料ガスを供給して火炎中でガラス微粒子を堆積させる方法でもよいし、プラズマによりガラス微粒子を堆積させる方法でもよい。
ガラス微粒子は、石英を主成分とするガラス微粒子であってよく、光ファイバのコア、クラッドの屈折率や粘度を調整する添加剤、例えばＧｅ、Ｆ、Ｃｌ、Ｐ、Ｂなどを含んでいてもよい。
加熱炉は、堆積部を加熱して透明化することができるものであれば特に限定されず、例えばガラス微粒子堆積体と加熱源を相対的に移動させる、いわゆる傾斜焼結炉でもよいし、ガラス微粒子堆積体の全長に及ぶ加熱源を有する、いわゆる均熱炉であってもよい。
ガラスロッドに形成する曇り部は、堆積部に隣接して形成されていてもよいし、堆積部から離れた位置に形成されていてもよい。また、曇り部は、堆積部が形成される領域より一方の端部側の領域の一部に形成してもよいし、この領域全部に形成してもよい。

本発明によれば、ガラスロッドの表面に曇り部が形成されるため、加熱炉を用いて加熱する際に、ここで赤外線等のエネルギー線の反射、散乱が生じ、ガラスロッド内部の温度上昇が抑制される。このため、ガラスロッドの変形を防止できる。
従って、大型の光ファイバ母材を製造する場合でも、加熱炉において、堆積部の上端部を含む全体を十分に加熱でき、堆積部の全体を透明化し有効部とすることができる。よって、製造コストの点で有利となる。
また、ガラスロッドの伸び等の変形を防止できるため、透明化工程の途中で製造条件が変動することがなく、堆積部の透明化を確実に行うことができる。よって、信頼性の高い光ファイバ母材が得られる。
また、温度上昇防止用の熱遮蔽板などは不要であるため、この点でもコスト抑制が可能である。
また、ガラスロッドの変形が起こらないため、ガラスロッドの再利用も可能となる。

本発明の光ファイバ母材の製造方法について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、堆積用バーナー１１を備えたＯＶＤ堆積装置１０を示すものである。堆積用バーナー１１は、ガラスロッド１の長さ方向に移動自在であり、所望の位置に酸水素火炎１２を当てることができることが好ましい。
ＯＶＤ堆積装置１０は、支持部１３によってガラスロッド１を軸回りに回転させつつ保持することによって、酸水素火炎１２をガラスロッド１の周面全体に均一に当てることができるように構成できる。
酸素ガスおよび水素ガスを堆積用バーナー１１に供給し、酸水素火炎１２をガラスロッド１に当てて、その表面を火炎研磨することによって、ガラスロッド１の表面を加熱して傷や異物を取り除くことができる。

堆積用バーナー１１において、供給する酸素ガスおよび水素ガスの量を適宜設定して酸水素火炎１２の条件を調整することによって、透明なガラスロッド１の一部に、曇り部１４を形成する。
曇り部１４は、ガラスロッド１の表面部分の材料が昇華、再付着して形成されたものである。具体的には、曇り部１４は、例えば次のようにして形成される。
ガラスロッド１の温度が約１８００℃を越えると、ガラスロッド１の表面の一部（ＳｉＯ_２）は酸化ケイ素（ＳｉＯ）となって昇華し、昇華した酸化ケイ素は、大気中の酸素や水分と結合し、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなるガラス微粒子となって、再びガラスロッド１の表面に付着する。これによって曇り部１４が形成される。
酸化ケイ素の昇華の量は温度が高いほど多くなり、２０００℃を越えると顕著になる。酸化ケイ素の昇華は、還元雰囲気において急激に進むことが知られており、逆に酸化雰囲気とすると抑制される。このため、雰囲気を調整することにより昇華、ひいては再付着するガラス微粒子の量を調整できる。

上記再付着は、昇華が進む高温領域（例えば２０００℃前後）の周辺領域、具体的には１５００℃前後の低温領域で顕著に起きる。昇華の進む高温領域と再付着が起きる低温領域とが近接し、高温領域から低温領域への温度変化が空間的に急激であると、上記ガラス微粒子がガラスロッド表面から離れて散逸してしまわないうちに再付着するため、付着量は多くなる。例えば、外周縁部から不活性ガス等を供給できるバーナーを用いれば、不活性ガス等により上記低温領域を容易に形成できる。

ガラスロッド１の表面を加熱する手段としては、酸水素火炎、その他の燃焼ガスによる火炎、プラズマ炎、ヒーター、レーザーなどが使用できるが、なかでも、光ファイバ製造工程で多く用いられる酸水素火炎を使用するのが好ましい。酸水素火炎は、酸素と水素の流量比を調節することで、酸化または還元雰囲気とすることが容易であるという利点がある。
酸素および水素以外の燃焼ガスを用いる場合にも、酸化性または還元性ガスを併用することで酸化または還元雰囲気とすることができる。

必要となる曇り部１４の曇りの程度は、ガラス微粒子堆積体４のサイズや加熱炉内の赤外線量等により変わるが、加熱温度、加熱時間、雰囲気等を設定することで、所望の曇り部１４を形成できる。
例えば、酸水素火炎１２を用いる場合には、酸素ガスおよび水素ガスの量、これらの流量比、堆積用バーナー１１の移動速度などを適宜設定することによって、所望の曇り部１４を形成できる。

曇りが形成されるとは、上記ガラス微粒子がガラスロッド１の表面に再付着し、この表面が不透明になる現象をいう。
例えば、再付着するガラス微粒子のサイズは、酸水素バーナーの場合、０．１μｍ〜数μｍであるが、付着した微粒子同士は熱による溶着がさほど進行しておらず、微粒子同士が完全に一体化した状態にはないため再付着部位は不透明になる。これは、再付着する部位が、昇華が起きる部位に比べ温度が低いことにより自然に実現される。
微粒子がある程度形状を維持しながら、つまり隙間がある状態で堆積しているため、赤外線だけではなく可視光線も散乱し、白く不透明な層、つまり曇りとして視認される。
このため、曇りはその不透明さの度合いによって、おおよそその程度の把握が可能となる。例えば、可視光線透過率にすると、可視光線透過率が２５％以下、好ましくは５％以下が本発明の目的には好適である。
曇りが少ない状態、例えば可視光線透過率が２５％より大きい場合には、赤外線の散乱効果も少なく、ロッドの変形を防ぐ効果は低くなる。
また、ガラス微粒子の再付着量を多くすれば赤外線の散乱効果も高まるが、ガラス微粒子を厚く堆積させると剥離等も起きやすくなるため、その厚さは１ｍｍ程度までとするのが好ましい。
上記光透過率は、ＪＩＳＲ３１０６に規定された方法に基づいて測定できる。

曇り部１４の形成位置は、後述する堆積部３が形成される領域１５(以下、形成領域１５という)よりも、ガラスロッド１の一方の端部側（図１における右側）の領域１６（以下、非形成領域１６という）の少なくとも一部とされる。この非形成領域１６は、ガラス微粒子２が堆積されず、堆積部３が形成されない部分（非堆積部）である。
曇り部１４は、当初から非形成領域１６のみに形成してもよいし、非形成領域１６と形成領域１５の両方に形成し、形成領域１５の曇り部を、火力を弱めた火炎で再度加熱する、いわゆる曇り取りにより除去する方法をとってもよい。

曇り部１４の形成位置は、堆積用バーナー１１の位置調整により容易に定めることができる。このため、後述する透明化工程において高温になりやすい位置、例えば形成領域１５と非形成領域１６との境界に近い位置に曇り部１４を形成することができる。
曇り部１４は、形成領域１５と非形成領域１６との境界から端部側に所定距離の範囲に形成するのが効果的であることが多いが、加熱炉７０、８０内において堆積部３の上端部が加熱源７３、８３からの輻射熱の一部を遮る場合は、上記境界から離れた位置に曇り部１４を形成するのが効果的である場合もある。また、非形成領域１６の全部に曇り部１４を形成してもよい。

曇り部１４を形成する方法としては、他の方法、例えばサンドブラスト等も考えられるが、上述のように、ガラス材料を昇華、再付着させることにより形成する方法は、ガラスロッド１を傷つけることなく曇り部１４を形成できるため、クラック発生の心配はなく、ガラスロッド１の強度低下が起こらない点で有利である。
曇り部を有するガラスロッドとしては、発泡性の石英ガラスからなるガラスロッドもあるが、透明な石英ガラスからなるガラスロッド１の方が高強度であるため、透明なガラスロッド１に曇り部１４を形成する方が好ましい。
また、ガラス材料の昇華、再付着により曇り部１４を形成する場合は、曇り部１４がガラス微粒子からなるため、後述の脱水工程を行う場合において、脱水剤により曇り部１４が変質することがない。また、加熱炉を汚染することもない。
また、昇華、再付着により形成した曇り部１４は火炎研磨などで除去できるため、ガラスロッド１を再利用する場合などに不要となった場合は容易に除去できる。また、ガラスロッド１の材料を再付着させることにより曇り部１４を形成するため、他の材料を付着させて曇り部を形成する場合に比べ、不純物の混入が起こりにくい。

形成領域１５においては、堆積用バーナー１１にガラス原料ガスを供給し、ガラス微粒子２を生成させる。具体的には、例えばガラス原料ガスであるＳｉＣｌ_４が火炎中での加水分解反応および酸化反応（主として加水分解反応）することによってシリカ（ＳｉＯ_２）からなるガラス微粒子２を生成させる。
ガラスロッド１の一部の周面にガラス微粒子２を堆積させ、多孔質の堆積部３を形成することによって、ガラス微粒子堆積体４が得られる。
なお、堆積部３を形成するには、プラズマによりガラス微粒子２を堆積させる方法をとることもできる。

堆積部３を形成する際には、非形成領域１６における曇り部１４が残るようにする。曇り部１４が残るようにするには、非形成領域１６に酸水素火炎１２を当てないか、または非形成領域１６における酸水素火炎１２の火力を、曇り部１４が消失しない程度に調節するのが有効である。

図７は、ガラス微粒子堆積体４を加熱する加熱炉の例を模式的に示す図である。この加熱炉７０は、いわゆる傾斜焼結炉であり、炉心管７１と、上下動可能な把持部材７２と、ガラス微粒子堆積体４の長さ方向の一部に相当する位置に設けられた加熱源７３とを備えている。
ガラス微粒子堆積体４は、ガラスロッド１の上端部（堆積部３からの延出端部）を把持部材７２に把持させた状態で加熱炉７０内に垂下した状態とし、ガラス微粒子堆積体４を下降させつつ、加熱源７３により長さ方向に順次加熱する。
ガラスロッド１は、曇り部１４が形成された側の端部が把持される。これにより曇り部１４の少なくとも一部がこの把持位置より下方に位置する。図示例では、ガラスロッド１の上端部が把持部材７２に把持され、曇り部１４は把持部材７２より下方に位置している。
堆積部３は、加熱源７３により例えば１５００〜１６００℃に加熱され透明化される。これによって、ガラス微粒子堆積体４は光ファイバ母材となる。この工程を透明化工程という。
また、透明化工程の前に、塩素等を含む脱水剤を用いて脱水工程を行うこともできる。

堆積部３を加熱する際には、赤外線等によりガラスロッド１の非形成領域１６も加熱されるが、非形成領域１６には表面に曇り部１４が形成されているため、ここで赤外線等のエネルギー線の反射、散乱が生じ、ガラスロッド１内部の温度上昇が抑制される。このため、ガラスロッド１の変形を防止できる。
従って、堆積部３の長さや径が大きい大型の光ファイバ母材を製造する場合でも、加熱炉７０において、堆積部３の上端部を含む全体を十分に加熱でき、堆積部３の全体を透明化し有効部とすることができる。よって、製造コストの点で有利となる。
また、ガラスロッド１の伸び等の変形を防止できるため、透明化工程の途中で製造条件が変動することがなく、堆積部３の透明化を確実に行うことができる。よって、信頼性の高い光ファイバ母材が得られる。
また、温度上昇防止用の熱遮蔽板などは不要であるため、この点でもコスト抑制が可能である。
また、ガラスロッド１の変形が起こらないため、ガラスロッド１の再利用も可能となる。

一般に、光ファイバ母材の製造においては、ガラス表面の曇りは光ファイバの強度低下を招くとして除去すべきとされており、曇り取りまたは曇り除去工程などと呼ばれる処理によって除去されるものであった。
これに対し、本発明では、敢えて曇り部１４を残すことによって、大型の光ファイバ母材を製造できるという効果を奏する。曇り部１４は、非有効部であるガラスロッド１の非形成領域１６に形成されるため、光ファイバの強度低下の心配はない。

上記方法では、堆積部３を形成する工程の前に曇り部１４を形成するため、曇り部１４の形成をやり直すことができる。
例えばガラスロッド１のサイズ変更などによって従前の条件では所定の曇り部１４が得られなかった場合には、異なる条件で曇り部１４の形成を再度試行することができる。よって、最適な曇り部１４を形成することができる。
また、曇り部１４の形成を、堆積部３を形成可能なＯＶＤ堆積装置１０にて行うので、形成領域１５と非形成領域１６（非堆積部）との境界となる位置を正確に把握でき、曇り部１４の形成位置を精度よく定めることができる。
また、堆積部３の形成に使用される堆積用バーナー１１により曇り部１４を形成するため、曇り部１４の形成のための専用の構成が不要であり、装置構成を簡略化してもよいし、火炎研磨専用のバーナーを有したＯＶＤ装置を用いてもよく、特に制限するものではない。

上記透明化工程は、図７に示す加熱炉７０（傾斜焼結炉）に限らず、図８に示す加熱炉８０で行うこともできる。加熱炉８０は、いわゆる均熱炉であり、炉心管８１と、把持部材８２と、堆積部３を全長にわたって加熱可能な加熱源８３とを備えている。
図８に示すように、ガラスロッド１の上端部を把持部材８２に把持させて、ガラス微粒子堆積体４を加熱炉８０内に垂下した状態で、加熱源８３により堆積部３全体を加熱する。堆積部３は加熱により透明化され、ガラス微粒子堆積体４は光ファイバ母材となる。
加熱の際には、曇り部１４で赤外線等のエネルギー線の反射、散乱が生じ、ガラスロッド１内部の温度上昇が抑制される。このため、ガラスロッド１の変形を防止できる。

（第２の実施形態）
次に、コア用バーナー１７およびクラッド用バーナー１８を備えたＶＡＤ装置３０を用いる方法について説明する。
なお、以下の説明において、既出の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
図２に示すように、出発ロッド２１（ガラスロッド）に堆積部２３を形成するに先だって、コア用バーナー１７またはクラッド用バーナー１８により酸水素火炎１２を出発ロッド２１に当てて曇り部１４を形成する。
曇り部１４は、後述する非形成領域２６の一部または全部に形成する。
曇り部１４の形成後、出発ロッド２１の下端部を含む形成領域２５に、コア用バーナー１７およびクラッド用バーナー１８によってガラス微粒子２を堆積させて堆積部２３を形成し、ガラス微粒子堆積体２４を得る。
図２において形成領域２５より上端側の領域は、堆積部２３が形成されない領域２６（非形成領域２６）となる。

図９に示す加熱炉７０を用いる場合には、出発ロッド２１の上端部（堆積部２３からの延出端部）を把持部材７２に把持させてガラス微粒子堆積体２４を加熱炉７０内に垂下した状態で、ガラス微粒子堆積体２４を下降させつつ、加熱源７３により長さ方向に順次加熱する。出発ロッド２１は、曇り部１４が形成された側の端部が把持され、曇り部１４の少なくとも一部がこの把持位置より下方に位置する。図示例では、出発ロッド２１の上端部が把持部材７２に把持され、曇り部１４は把持部材７２より下方に位置している。
堆積部２３は加熱により透明化され、ガラス微粒子堆積体２４は光ファイバ母材となる。
加熱の際には、曇り部１４で赤外線等のエネルギー線の反射、散乱が生じ、出発ロッド２１内部の温度上昇が抑制される。このため、出発ロッド２１の変形を防止できる。

図１０に示す加熱炉８０を用いる場合には、出発ロッド２１の上端部を把持部材８２に把持させて、ガラス微粒子堆積体２４を加熱炉８０内に垂下した状態で、加熱源８３により堆積部２３全体を加熱し、透明化する。
加熱の際には、曇り部１４で赤外線等のエネルギー線の反射、散乱が生じ、出発ロッド２１内部の温度上昇が抑制される。このため、出発ロッド２１の変形を防止できる。

第２の実施形態においても、第１の実施形態の方法と同様に、大型の光ファイバ母材を製造する場合でも、堆積部２３の全体を透明化し、有効部とすることができる。また、製造コストの点で有利となる。

（第３の実施形態）
図３に示すように、加工用バーナー３１を備えたガラス加工旋盤４０を使用して曇り部１４を形成することもできる。
ガラス加工旋盤４０を用いて、必要に応じて加工を施してガラスロッド１を得る。例えば、加工用バーナー３１を用いて、ガラス製のコア材にガラス製の支持棒を溶着してガラスロッド１とすることができる。
次いで、加工用バーナー３１を用いて酸水素火炎１２により非形成領域１６の一部に曇り部１４を形成する。

次いで、図１に示すＯＶＤ堆積装置１０を用いて、上述の工程に従ってガラスロッド１に堆積部３を形成する。
次いで、図７に示す加熱炉７０、または図８に示す加熱炉８０を用いて、上述の工程に従って堆積部３を加熱し、透明化させ、光ファイバ母材を得る。

この実施形態においても、大型の光ファイバ母材を製造する場合でも、堆積部３の全体を透明化し、有効部とすることができる。また、製造コストの点で有利となる。
また、堆積部３を形成する工程の前に曇り部１４を形成するため、曇り部１４の形成をやり直すことができることから、上述のとおり、最適な曇り部１４を形成することができる。
さらに、曇り部１４の形成を、ＯＶＤ堆積装置１０に導入する前に行うため、堆積部３の形成工程に先だって、予めガラスロッド１に曇り部１４を形成しておくことができる。
よって、曇り部１４の形成工程が堆積部３の形成工程の効率に影響を与えることがなく、生産性を高く維持できる。

（第４の実施形態）
図４に示すように、ＶＡＤ装置を使用する場合においては、堆積部の形成に先だって、ガラス加工旋盤４０の加工用バーナー３１により出発ロッド２１（ガラスロッド）に曇り部１４を形成することができる。

（第５の実施形態）
図５に示すように、ガラスロッド１をＯＶＤ堆積装置１０にセットする。
酸素ガス、水素ガスおよびガラス原料ガスを堆積用バーナー１１に供給し、堆積用バーナー１１をガラスロッド１の軸方向に沿って移動させつつ、酸水素火炎１２をガラスロッド１に当てて形成領域１５に堆積部３を形成する。
酸水素火炎１２が非形成領域１６に至ると、ガラス原料ガスの供給を停止する。非形成領域１６の少なくとも一部においては、酸素ガスおよび水素ガスの供給量等を適宜設定して曇り部１４が形成されるようにする。
堆積用バーナー１１が再び形成領域１５に至ると、ガラス原料ガスの供給を再開し、堆積部３の形成を進める。
このように、堆積用バーナー１１をガラスロッド１の長さ方向に往復移動させつつ、曇り部１４が消失しないように注意しながら、堆積部３の形成を進行させる。
曇り部１４が消失しないようにするには、非形成領域１６に酸水素火炎１２を当てないか、または非形成領域１６における酸水素火炎１２の火力を、曇り部１４が消失しない程度に調節するのが有効である。

この実施形態においても、大型の光ファイバ母材を製造する場合において加熱炉７０、８０において堆積部３の全体を透明化し有効部とすることができる。また、製造コストの点で有利となる。
さらには、堆積部３と曇り部１４を堆積用バーナー１１の一連の動作で形成できるため、正確な位置に曇り部１４を形成するとともに、生産効率を高めることができる。
また、堆積部３の形成に使用される堆積用バーナー１１により曇り部１４を形成するため、曇り部１４の形成のための専用の構成が不要であり、装置構成を簡略化できる。

図６に示すように、ＶＡＤ装置５０を使用して堆積部２３を形成する場合においては、コア用バーナー１７によって、出発ロッド２１の形成領域２５にガラス微粒子２を堆積させて、堆積部２３の一部となるコアスート１９の形成を開始した後、クラッドスート（図示略）の形成を開始する前に、クラッド用バーナー１８により出発ロッド２１の非形成領域２６に曇り部１４を形成し、続いてクラッド用バーナー１８にガラス原料ガスを供給してクラッドスート（図示略）の形成を行うことができる。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図２に示すように、外径２８ｍｍの出発ロッド２１を移動速度８０ｍｍ／分で下降させつつ、最外層用のクラッド用バーナー１８により非形成領域２６に酸水素火炎１２を当てて曇り部１４を形成した。曇り部１４は、形成領域２５と非形成領域２６の境界から上端部側に２００ｍｍの長さにわたって形成した。曇り部１４の形成の際には、クラッド用バーナー１８に供給する水素ガスの供給流量（２００リットル／分）を酸素ガスの供給流量（５５リットル／分）の約３．６倍に設定した。
次いで、コア用バーナー１７およびクラッド用バーナー１８を用いてＶＡＤ法により形成領域２５に堆積部２３を形成した。これによって、外径３００ｍｍ、長さ１５００ｍｍの堆積部２３を有するガラス微粒子堆積体２４を得た。
次いで、図９に示すように、加熱炉７０（傾斜焼結炉）を用いて、出発ロッド２１の上端部を把持部材７２に把持させてガラス微粒子堆積体２４を加熱炉７０内に垂下させ、ガラス微粒子堆積体２４を移動速度３００ｍｍ／ｈで上下動させつつ１２５０℃で加熱し脱水した。
次いで、ガラス微粒子堆積体２４を加熱炉７０内で移動速度１８０ｍｍ／ｈで下降させつつ１５００℃で加熱し透明化させた。この際、ガラス微粒子堆積体２４は、堆積部２３上端部が加熱源７３の高さ方向中央位置に達するまで下降させた。堆積部２３は、上端部を含め全体が良好に透明化されたが、出発ロッド２１には伸び等の変形が見られなかった。
上記出発ロッド２１と同じガラスロッドサンプルを用意し、同条件で曇り部１４を形成したものについて、曇り部１４の可視光線透過率をＪＩＳＲ３１０６に準拠して測定した結果、可視光線透過率は２５％であった。

（比較例１）
曇り部を形成しないこと以外は実施例１と同様にしてガラス微粒子堆積体を作製し、実施例１と同条件で加熱し堆積部を透明化した。
その結果、加熱により出発ロッドの一部が伸び、外径が２６ｍｍとなっていたことが確認された。

（参考例１）
堆積部の長さを２０００ｍｍとすること以外は実施例１と同様にしてガラス微粒子堆積体を作製し、実施例１と同条件で加熱し堆積部を透明化した。
その結果、加熱により出発ロッドの一部が伸び、外径が２３ｍｍとなっていたことが確認された。

（実施例２）
図２に示すように、外径２８ｍｍの出発ロッド２１を移動速度６５ｍｍ／分で下降させつつ、最外層用のクラッド用バーナー１８により非形成領域２６に酸水素火炎１２を当てて曇り部１４を形成した。曇り部１４は、形成領域２５と非形成領域２６の境界から上端部側に２００ｍｍの長さにわたって形成した。曇り部１４の形成の際には、クラッド用バーナー１８に供給する水素ガスの供給流量（２８０リットル／分）を酸素ガスの供給流量（６０リットル／分）の約４．７倍に設定した。それ以外の条件は参考例１と同様として、透明化工程を行った。
堆積部２３は、上端部を含め全体が良好に透明化されたが、出発ロッド２１には伸び等の変形が見られなかった。
上記出発ロッド２１と同じガラスロッドサンプルを用意し、同条件で曇り部１４を形成したものについて、曇り部１４の可視光線透過率をＪＩＳＲ３１０６に準拠して測定した結果、可視光線透過率は５％であった。

（実施例３）
図３に示すように、ガラス加工旋盤４０を用いて、加工用バーナー３１により外径３０ｍｍのガラス製のコア材（ロッド本体）の両端に外径３０ｍｍのガラス製の支持棒を溶着して、有効部長さが１５００ｍｍのガラスロッド１を得た。
次いで、加工用バーナー３１を用いて酸水素火炎１２によりガラスロッド１の非形成領域１６の一部に曇り部１４を形成した。曇り部１４は、加工用バーナー３１を移動速度６５ｍｍ／ｈでトラバースさせつつ、加工用バーナー３１に水素ガス（供給流量３００リットル／分）および酸素ガス（供給流量を６０リットル／分）を供給して形成した。曇り部の形成が不要な部分には、加工用バーナー３１により曇り取りを施して曇りを除去した。
図１に示すように、ガラスロッド１をＯＶＤ堆積装置１０にセットし、曇り部１４を消失させないようにしつつ、形成領域１５に堆積部３を形成し、外径３００ｍｍのガラス微粒子堆積体４を得た。
次いで、図８に示す加熱炉８０（均熱炉）を用いて、ガラス微粒子堆積体４を１５００℃で加熱して堆積部３を透明化させた。この際、ガラス微粒子堆積体４は、堆積部３上端部が加熱源８３の上端位置とほぼ同じ高さとなるように配置した。
堆積部３は、上端部を含め全体が良好に透明化されたが、ガラスロッド１には伸び等の変形が見られなかった。

（比較例２）
曇り部を形成しないこと以外は実施例３と同様にしてガラス微粒子堆積体を作製し、実施例３と同条件で加熱し堆積部を透明化した。
その結果、加熱によりガラスロッド１の一部が伸び、堆積部が透明化されたガラス微粒子堆積体の下端が加熱炉の底部に達したことが確認された。

比較例において出発ロッド（ガラスロッド）に伸びが生じたのは、その温度が高くなり、軟化したためである。この温度上昇は、主に加熱炉の加熱源から生じる赤外線によるものである。赤外線は透明ガラスを透過するため、透明な出発ロッド（ガラスロッド）では、赤外線が深部にまで達し、温度が上昇して粘度が低下し、軟化する。
これに対し、実施例においては、出発ロッド２１（またはガラスロッド１）の表面に曇り部１４が形成されているため、ここで赤外線が反射、散乱することから、深部に達する赤外線の量を少なくでき、温度上昇を抑えることができた。このため、変形には至らなかった。
従って、大型の光ファイバ母材を製造する場合でも、堆積部の全体を透明化することができたことが確認された。
傾斜焼結炉を用いた場合、均熱炉を用いた場合のいずれにおいてもガラスロッドの変形という問題は起こり得るが、本発明によれば、ガラスロッドに曇り部を形成することによりこの問題を解決できる。

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なＯＶＤ堆積装置を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なＶＡＤ装置を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なガラス加工旋盤を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なガラス加工旋盤を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なＯＶＤ堆積装置を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能なＶＡＤ装置を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。本発明に係る光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。従来の光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。従来の光ファイバ母材の製造方法に使用可能な加熱炉を示す概略図である。

符号の説明

１・・・ガラスロッド、２・・・ガラス微粒子、３、２３・・・堆積部、４、２４・・・ガラス微粒子堆積体、１０・・・ＯＶＤ堆積装置、１１・・・堆積用バーナー、１４・・・曇り部、１５、２５・・・形成領域（堆積部が形成される領域）、１６、２６・・・非形成領域（堆積部が形成されない領域）、２１・・・出発ロッド（ガラスロッド）、３０、５０・・・ＶＡＤ装置、７０、８０・・・加熱炉。

Claims

ガラスロッド（１、２１）にガラス微粒子（２）からなる堆積部（３、２３）を形成してガラス微粒子堆積体（４、２４）とし、このガラス微粒子堆積体を加熱炉（７０、８０）内に垂下して加熱により前記堆積部を透明化する光ファイバ母材の製造方法において、
前記加熱に先だって、前記ガラスロッドにおいて前記堆積部が形成されない領域（１６、２６）の少なくとも一部に、前記ガラスロッドの表面部分を昇華、再付着させることにより透明度を低くした曇り部（１４）を形成するとともに、前記ガラスロッドに前記ガラス微粒子を堆積させて前記堆積部を形成し、
前記加熱炉内で、前記ガラスロッドの前記曇り部が形成された側の端部を把持して前記ガラス微粒子堆積体を垂下させた状態で前記堆積部を透明化することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に先だって行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積装置（１０）にて行うことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積装置に導入する前に行うことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記曇り部の形成と、前記堆積部の形成を、バーナー（１１）の一連の動作によって行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記曇り部の形成を、前記堆積部の形成に用いる堆積用バーナー（１１）を用いて行うことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ母材の製造方法。
前記バーナーは、前記堆積部の形成に用いる堆積用バーナーであることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造方法。