JP7068945B2 - 光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法に関する。
光ファイバ通信システムの伝送容量の増大を実現するために、近年、種々構造の光ファイバが提案されてきている。その一例として、例えばマルチコアファイバを挙げることができる。マルチコアファイバは、複数のコアの外周が1つのクラッドにより囲まれた構造であり、それぞれのコアを伝搬する光により、複数の信号を伝送させることができる。このため、マルチコアファイバは、コアが1本のみの光ファイバに比べて伝送情報量を飛躍的に増大させることができる。
光ファイバの構造に応じて光ファイバの製造に用いる母材の製造方法についても種々の提案が行なわれている。例えば、マルチコアファイバの製造のための母材(以下、マルチコアファイバ母材、とも言う)を得るための製造方法は、孔開法(穿孔法)やスタックアンドドロー法が知られている。
孔開法では、まず、クラッドとなるガラスロッドに複数の貫通孔をドリル等を用いて形成する。そして、マルチコアファイバのコアとなるコアロッドをそれぞれの貫通孔内に挿入し、これらを加熱一体化してマルチコアファイバ母材とする。
スタックアンドドロー法では、クラッドの外周部分となるガラス管の貫通孔内に、マルチコアファイバのコアとなるコアロッドがクラッドの一部となるクラッドガラス層で被覆されたコア被覆ロッドを挿入し、ガラス管とコア被覆ロッドとの隙間に複数のガラスロッドを挿入し、これらを加熱一体化してマルチコアファイバ母材とする。
上述の孔開法(穿孔法)やスタックアンドドロー法といった方法で製造された母材からマルチコアファイバを線引きする工程は、母材の線引き端とは逆端(以下、後端、とも言う)側から母材内を真空引きしながら行なうことが多い。
母材内の真空引きは、具体的には、母材後端に溶着して母材後端から母材と同軸に延出するように取り付けたガラス製のダミー管に配管接続用のコネクタを取り付け、コネクタに配管を介して真空ポンプを接続し、真空ポンプが発生した真空圧を配管、コネクタ、ダミー管を介して母材内に作用させる(例えば特許文献1)。
なお、孔開法(穿孔法)やスタックアンドドロー法による母材の製造、及び得られた母材の後端から真空引きしながら光ファイバを線引きすることは、マルチコアファイバ以外の光ファイバの製造に使用する母材の製造にも利用される(例えば、ガラス管の貫通孔にコアロッド以外のガラスロッドを挿入して母材を製造する)。
特開2014-201494号公報
母材後端にダミー管が溶着されたダミー管付き母材全体の長さは線引き装置に設置可能な範囲で制約がある。また、母材から伝達する熱による密閉用部品の加熱抑制のため、ダミー管に取り付けたコネクタの母材からの距離を大きく確保する必要がある。ダミー管に取り付けたコネクタの母材からの距離を大きく確保することは、母材において光ファイバの線引きに使用される領域(線引き有効領域)の長尺化の障害になっていた。
ダミー管は、母材後端外周部に突き合わせるようにして溶着され、内側に母材内の空隙と連通する空間を確保する筒状構成のものである。
ダミー管が溶着された母材を加熱炉に送り込んでいくと、加熱炉のヒートゾーン(最加熱領域)に入るよりもかなり手前で熱によってダミー管が母材よりも先に潰れてしまう可能性がある。このため、ダミー管の潰れを避けるために、母材に、線引きせずに残す残母材長をかなり長くとる必要があった。残母材長を長く確保することは、母材における線引き有効領域の長尺化の障害になっていた。
本発明は、残母材長の短縮、母材における線引き有効領域の長尺化を実現できる光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では以下の態様を提供する。
第1の態様の光ファイバ母材の製造方法は、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドを挿入するロッド挿入工程と、前記クラッドガラス体の一端部を加熱して前記クラッドガラス体一端部に前記貫通孔の開口部を塞ぐ中実のダミー石英棒を一体化するか、あるいは前記クラッドガラス体の一端部に前記貫通孔の開口部を塞ぐ基端側封止部を形成し前記基端側封止部に中実のダミー石英棒を一体化するダミー棒一体化工程と、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させることで前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐ先端側封止工程とを有し、前記ロッド挿入工程を前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程の一方または両方の完了前に行い、前記ロッド挿入工程と前記ダミー棒一体化工程と前記先端側封止工程とを完了させることで、前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成する。
前記クラッドガラス体は前記貫通孔に前記ガラスロッドを複数収容する筒状に形成され、前記ロッド挿入工程では、前記クラッドガラス体の前記貫通孔に前記ガラスロッドを複数挿入し、前記ダミー棒一体化工程では、前記クラッドガラス体の一端部に開口する前記貫通孔の開口部に前記ダミー石英棒を挿入し、前記クラッドガラス体の一端部を加熱して前記ダミー石英棒に一体化し前記貫通孔の開口部を塞いでも良い。
第2の態様の光ファイバ母材の製造方法は、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドを挿入するロッド挿入工程と、前記クラッドガラス体の一端部に予め溶着しておいた接続用ガラス管に中実のダミー石英棒を挿入し、前記接続用ガラス管を加熱して前記ダミー石英棒に一体化し前記接続用ガラス管の開口部を塞ぐダミー棒一体化工程と、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させることで前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐ先端側封止工程とを有し、前記ロッド挿入工程を前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程の一方または両方の完了前に行い、前記ロッド挿入工程と前記ダミー棒一体化工程と前記先端側封止工程とを完了させることで、前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成する。
前記ロッド挿入工程及び前記ダミー棒一体化工程の完了後に前記先端側封止工程を行なうとき、前記先端側封止工程は、前記クラッドガラス体の前記貫通孔内を前記クラッドガラス体の他端側から真空引きしながら、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させることで前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞いでも良い。
前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程は、前記ガラスロッドを前記クラッドガラス体の前記貫通孔の軸線方向片端あるいは両端から離隔させて前記貫通孔に前記ガラスロッドが挿入されていない領域を確保した状態で行い、前記先端側封止工程の完了時点で前記一端側に前記ガラスロッドが挿入されていない空隙部を確保しても良い。
第3の態様の光ファイバ母材の製造方法は、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドが挿入され、かつ前記クラッドガラス体の一端部に位置する前記貫通孔の一端部が封止された状態にて、前記クラッドガラス体の前記貫通孔にその他端から石英粉末を充填する石英粉末充填工程と、前記石英粉末充填工程の完了後に、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させ前記貫通孔の他端の開口部を封止して前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成する他端側封止工程とを有し、前記石英粉末充填工程では、前記クラッドガラス体にその一端部に中実のダミー石英棒が一体化されたものを用いる。
上述の光ファイバ母材の製造方法では、前記他端側封止工程にて前記貫通孔の他端の開口部を封止して形成された基端側封止部を加熱して前記基端側封止部に中実のダミー石英棒を一体化する基端側ダミー棒一体化工程をさらに有し、前記他端側封止工程では、前記クラッドガラス体の他端部における前記石英粉末が存在しない部分を加熱して変形させて前記基端側封止部を形成して、前記内孔における前記基端側封止部と前記貫通孔内に充填された前記石英粉末との間に空隙部を確保しても良い。
上述の光ファイバ母材の製造方法では、前記貫通孔の両端が封止された構成の前記内孔を20kPa以下の内圧を確保して形成しても良い。
上述の光ファイバ母材の製造方法では、前記内孔に確保する内圧が1kPa以下としても良い。
第4の態様の光ファイバ母材は、光ファイバのクラッドとなるロッド状のクラッドガラス体と、前記クラッドガラス体内に前記クラッドガラス体の軸線方向に沿って存在する内孔に収容されたガラスロッドと、前記クラッドガラス体の一端部に固定されて前記内孔の一端を塞ぐ中実のダミー石英棒、あるいは前記クラッドガラス体の前記内孔の一端を塞ぐ一端部に固定された中実のダミー石英棒、あるいは前記クラッドガラス体の一端部に固定された接続用ガラス管に収容、一体化されて前記接続用ガラス管の開口部を塞ぐ中実のダミー石英棒、とを有し、前記クラッドガラス体の他端部は前記内孔の他端を塞ぐ先端側封止部を備える。
上述の光ファイバ母材は、前記内孔の一端側の内部に前記ガラスロッドが挿入されていない空隙部が確保されていても良い。
上述の光ファイバ母材は、前記内孔にその全体を埋め込む量または前記内孔の一端部に空隙部を確保可能な量の石英粉末が収容されていても良い。
上述の光ファイバ母材は、前記内孔に20kPa以下の内圧が確保されていても良い。
上述の光ファイバ母材は、前記内孔の内圧が1kPa以下であっても良い。
第5の態様の光ファイバの製造方法は、第4の態様の光ファイバ母材を前記先端側封止部側から加熱炉に挿入して加熱し、前記光ファイバ母材の前記加熱炉への送り込みの継続により前記ガラスロッドを前記クラッドガラス体に一体化しながら、前記光ファイバ母材の前記加熱炉に挿入されている側の先端から光ファイバを線引きする。
本発明の態様に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法によれば、残母材長の短縮、母材における線引き有効領域の長尺化を実現でき、その結果、光ファイバの線引き長の長尺化を実現できる。
本発明の第1実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図1の工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図2の工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図3の工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図4の工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図5の先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材の構造を示す断面図である。 光ファイバ母材から光ファイバを線引きする線引き装置の一例を示す正面図である。 本発明の第2実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図8の工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図9の工程の後に行なう片端溶断工程を説明する断面図である。 図10の工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図11の工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図12の工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図13の先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のロッド挿入工程を説明する断面図である。 図15の工程の後に行なう片端溶断工程を説明する断面図である。 図16の工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図17の工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図18の工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図18の工程の後に行なう先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第4実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のロッド挿入工程を説明する断面図である。 図21の工程の後に行なうダミー棒一体化工程におけるクラッドガラス体一端部へのダミー石英棒の挿入を説明する断面図である。 ダミー棒一体化工程において図22の工程の後にクラッドガラス体の一端部を加熱してダミー石英棒に一体化する工程を説明する断面図である。 図23の工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図24の工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図25の先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第5実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のロッド挿入工程及びダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図27の工程の後に行なうダミー棒一体化工程におけるクラッドガラス体一端部へのダミー石英棒の挿入を説明する断面図である。 ダミー棒一体化工程において図28の工程の後に第1ダミー石英管を加熱してダミー石英棒に一体化する工程を説明する断面図である。 図29の工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図30の工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図31の先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第6実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図33Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図33Bの工程の後に行なう片端溶断工程を説明する断面図である。 図33Cの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図33Dの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図33Eの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図33Fの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第7実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図34Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図34Bの工程の後に行なう片端溶断工程を説明する断面図である。 図34Cの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図34Dの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図34Eの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図34Fの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第8実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図35Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図35Bの工程の後に行なう片端溶断工程を説明する断面図である。 図35Cの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図35Dの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図35Eの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図35Fの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材を示す断面図である。 本発明の第9実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図36Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図36Bの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図36Cの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図36Dの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図36Eの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材の構造を示す断面図である。 本発明の第10実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図37Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図37Bの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図37Cの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図37Dの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図37Eの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材の構造を示す断面図である。 本発明の第11実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法のダミー石英管溶着工程を説明する断面図である。 図38Aの工程の後に行なうロッド挿入工程を説明する断面図である。 図38Bの工程の後に行なうダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図38Cの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図38Dの工程の後に行なう先端側封止工程におけるクラッドガラス体の他端部先端の溶断を説明する断面図である。 図38Eの先端側封止工程の完了によって得られる光ファイバ母材の構造を示す断面図である。 本発明の第12実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の石英粉末充填工程に使用するガラス材ユニットの組立方法の一例を説明する断面図である。 図39Aの組立方法により組み立てられるガラス材ユニットを説明する断面図である。 本発明の第12実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の石英粉末充填工程を説明する断面図である。 図39Cの工程の後に行なう真空引き工程を説明する断面図である。 図39Dの工程の後に行なう先端側封止工程を説明する断面図である。 本発明の第13実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法の石英粉末充填工程の完了後に行う真空引き工程を説明する断面図である。 図40Aの工程の後に行なう基端側封止工程を説明する断面図である。 図40Bの工程の後に工程の後に行なう基端側ダミー棒一体化工程を説明する断面図である。 図40Cの工程の後に行なう先端側封止工程を説明する断面図である。 石英粉末充填工程に使用する変形例のガラス材ユニットの組立方法における一端側封止部を形成する工程を説明する断面図である。 図41Aの工程にて形成した一端側封止部を加熱してダミー棒を溶着、一体化する工程を説明する断面図である。 図41Bの工程を完了して得られるガラス材ユニットを示す断面図である。 石英粉末充填工程に使用する他の変形例のガラス材ユニットを示す断面図である。
以下、本発明の実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
まず、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第1実施形態について、図1~図6を参照して説明する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図6に示す光ファイバ母材1Aを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、まず、図1に示すように、貫通孔12が複数形成された円柱状のクラッドガラス体11を用意し、このクラッドガラス体11の軸線方向片端にダミー石英管13を溶着して接続する(ダミー石英管溶着工程)。
クラッドガラス体11はその全体が石英ガラス製の一体成形品である。
クラッドガラス体11の複数の貫通孔12はクラッドガラス体11にその中心軸線に平行に貫通形成されている。貫通孔12の軸線方向両端はそれぞれ、クラッドガラス体11の軸線方向の端面に開口されている。
クラッドガラス体11の貫通孔12は、例えば、クラッドガラス体11の径方向中央部を取り囲むようにクラッドガラス体11の径方向中央部の周囲の複数箇所に形成される。
図1~図6では、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12の配置を模式的に示している。図1~図6に示すクラッドガラス体11の複数の貫通孔12は、必ずしもクラッドガラス体11のその径方向に垂直の特定断面(平面)に位置する貫通孔12を示すものではない。図1~図6に図示された貫通孔12は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12の一部または全部を示す。
ダミー石英管13は石英ガラス製の円筒状部材である。
図1に示すように、ダミー石英管13は、その軸線方向一端の端面をクラッドガラス体11の軸線方向片端の端面に突き合わせるようにしてクラッドガラス体11に溶着、一体化する。
ダミー石英管13は、クラッドガラス体11と同軸になるようにしてクラッドガラス体11に溶着する。
クラッドガラス体11の複数の貫通孔12は、クラッドガラス体11のその軸線方向に垂直の横断面における外周部よりも内側の領域に形成されている。クラッドガラス体11には、その横断面方向において貫通孔12が存在しない外周部が確保されている。
ダミー石英管13は、クラッドガラス体11に同軸に溶着したときに、クラッドガラス体11の軸線方向端面に開口する各貫通孔12の開口部を密封せず、各貫通孔12の開口部の少なくとも一部の開口状態を維持可能な内径を有するものを用いる。クラッドガラス体11に溶着されたダミー石英管13はクラッドガラス体11の各貫通孔12の開口部の一部に重なっていても良い。クラッドガラス体11に溶着されたダミー石英管13の内側空間は、クラッドガラス体11の全ての貫通孔12と連通する。
ダミー石英管溶着工程は、乾燥気体(例えば空気あるいは不活性ガス)をクラッドガラス体11の各貫通孔12にクラッドガラス体11のダミー石英管13を溶着する側とは反対の側(一端側)からダミー石英管13を溶着する側(他端側)へ通過するように流しながら行なっても良い。クラッドガラス体11の各貫通孔12に供給した乾燥空気は、クラッドガラス体11にダミー石英管13が接続(溶着)されるまでは、貫通孔12を通過した後にクラッドガラス体11とダミー石英管13との間から排出される。また、クラッドガラス体11にダミー石英管13が接続(溶着)された後は、クラッドガラス体11の各貫通孔12に供給した乾燥空気は、貫通孔12及びダミー石英管13の内側空間を通過して、ダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側(図1においては左側)の端の開口部(先端開口部)から排出される。
ダミー石英管溶着工程におけるクラッドガラス体11の各貫通孔12への乾燥空気の供給は、ダミー石英管13のクラッドガラス体11への溶着に使用する酸水素火炎によってクラッドガラス体11の各貫通孔12の中に水分が入ることを防ぐ。
また、ダミー石英管溶着工程におけるクラッドガラス体11の各貫通孔12への乾燥空気の供給は、クラッドガラス体11の貫通孔12に大気中の不純物が入り込むことの防止にも有効に寄与する。
また、ダミー石英管溶着工程におけるクラッドガラス体11の各貫通孔12への乾燥空気の供給は、溶着作業時の加熱によってクラッドガラス体11の端面が溶融して貫通孔12が塞がれてしまうことを防ぐ。
また、ダミー石英管溶着工程では、例えば、クラッドガラス体11の各貫通孔12の一端側、及びダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側の端の開口部(先端開口部)、の両方から乾燥気体を供給しながら、ダミー石英管13をクラッドガラス体11に溶着する作業を行なっても良い。貫通孔12の一端側、及びダミー石英管13の先端開口部の両方から供給した乾燥気体は、クラッドガラス体11にダミー石英管13が接続(溶着)されるまでは、クラッドガラス体11とダミー石英管13との間から排出される。但し、貫通孔12の一端側、及びダミー石英管13の先端開口部の両方から乾燥気体を供給する場合は、クラッドガラス体11の各貫通孔12一端側への乾燥気体の供給流量の合計が、ダミー石英管13の先端開口部からの乾燥気体の供給流量よりも大きくなるようにする。
クラッドガラス体11の各貫通孔12の一端側、及びダミー石英管13の先端開口部からの乾燥気体の供給は、クラッドガラス体11にダミー石英管13を当接させた後、クラッドガラス体11へのダミー石英管13の接続(溶着)が完了する前に停止する。クラッドガラス体11にダミー石英管13が接続(溶着)された後は、ダミー石英管13の先端開口部にリーク弁等の乾燥気体出口を確保し、クラッドガラス体11の各貫通孔12の一端側のみから乾燥気体を供給し、供給した乾燥気体をリーク弁等の乾燥気体出口から排出させる。
ダミー石英管溶着工程を完了したら、次に、図2に示すように、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれに、光ファイバ母材1A(図6参照)の線引きによって光ファイバのコアとなるガラスロッド14(以下、コア用ガラスロッド、とも言う)を挿入するロッド挿入工程を行なう。
コア用ガラスロッド14は、例えば、クラッドガラス体11のダミー石英管13とは反対側(一端側)の端面に開口する貫通孔12の開口部から貫通孔12に挿入する。但し、クラッドガラス体11の貫通孔12へのコア用ガラスロッド14の挿入は、ダミー石英管13側からダミー石英管13の内側空間を介して行なっても良い。
なお、ロッド挿入工程では、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア識別マーカ用ガラスロッドは、例えばクラッドガラス体11及びコア用ガラスロッド14の両方に対して屈折率が異なるガラスロッドや、色ガラスによって形成されたもの等、周知の構成のものを採用できる。クラッドガラス体11の貫通孔12へのコア識別マーカ用ガラスロッドの挿入は、クラッドガラス体11の貫通孔12へのコア用ガラスロッド14の挿入と同様に行なうことができる。
ロッド挿入工程によって、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU1が得られる。
なお、ガラス材ユニットU2について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、クラッドガラス体11の各貫通孔12の内面をエッチングガスもしくはエッチング液によりエッチングするエッチング工程、貫通孔12内を洗浄する洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程にて使用するエッチングガスは、例えば、SF(六フッ化硫黄)ガス、C(六フッ化エタン)ガス、等を採用できる。エッチング液には例えばフッ化水素酸(HF)などを採用できる。
洗浄工程では、例えばエタノール等のアルコールや純水などの洗浄液を貫通孔12に流して貫通孔12内を洗浄する。乾燥工程では、洗浄工程の後、貫通孔12に乾燥気体(空気または不活性ガス等)を流して貫通孔12を乾燥させる。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図3に示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)に石英ガラス製の中実なダミー石英棒15を溶着、一体化して、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する各貫通孔12の開口部をダミー石英棒15によって塞ぐ(気密に封止する)ダミー棒一体化工程を行なう。
この実施形態において、ダミー石英棒15は、クラッドガラス体11の一端側端面に突き合わせるようにしてクラッドガラス体11に同軸に位置合わせして溶着し一体化する。
ダミー石英棒15は円柱状に形成されている。ダミー石英棒15は、クラッドガラス体11に溶着したときに、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐことが可能な外径を有するものを使用する。
クラッドガラス体11へのダミー石英棒15の溶着は、ダミー石英管13の先端開口部からダミー石英管13内側空間を介してクラッドガラス体11の各貫通孔12へ乾燥気体を供給しながら行なっても良い。
ダミー石英管13の先端開口部からクラッドガラス体11の各貫通孔12へ供給された乾燥気体は、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する貫通孔12開口部がダミー石英棒15の端面によって塞がれるまで、貫通孔12開口部から継続的に放出される。このため、クラッドガラス体11の各貫通孔12には、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する貫通孔12開口部がダミー石英棒15の端面によって塞がれるまで、クラッドガラス体11他端側から一端側への乾燥気体の流れが維持される。その結果、クラッドガラス体11にダミー石英棒15を溶着する作業において、クラッドガラス体11の一端側から貫通孔12へ水分やその他の不純物等が入り込むことを防ぐことができる。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図4に示すように、ダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程では、クラッドガラス体11の全ての貫通孔12内を、ダミー石英管13の内側空間を介してクラッドガラス体11の一端部とは反対の他端部側から真空引きする。
真空引き工程では、例えば、ダミー石英管13の開口端に接続したガス送給装置からクラッドガラス体11の貫通孔12へのヘリウムガスの送給と、真空ポンプによる真空引きとを交互に行なうことも可能である。
図5、図6に示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU1他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程にて全ての貫通孔12の開口部を気密に封止した状態のガラス材ユニットU1他端部を、以下、先端側封止部17、とも言う。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
なお、クラッドガラス体11の貫通孔12の1つ以上にコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入した場合は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部及びコア識別マーカ用ガラスロッド先端部とともに加熱縮径して中実化した構成の先端側封止部17を形成する。
図6に示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU1他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU1他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11からダミー石英管13を除去する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図6に示す光ファイバ母材1Aを得ることができる。
図6の光ファイバ母材1Aのクラッドガラス体11の内部には、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空ポンプによる貫通孔12の真空引きを継続したまま先端側封止工程を行なって先端側封止部17を形成することで、先端側封止工程の完了後の光ファイバ母材1Aの内孔18内の圧力(気圧)が負圧(大気圧に対して陰圧)の状態を確保する。
先端側封止工程では、クラッドガラス体11他端部を加熱して縮径させて中実化し、加熱により軟化したクラッドガラス体11他端部をテーパ状に加工して先端側封止部17を形成する。
先端側封止工程において先端側封止部17の形成によって確保される内孔18の内圧は、真空ポンプが先端側封止部17を形成前のクラッドガラス体11の貫通孔12に作用させる真空圧と同等の圧力(内圧)となる。
先端側封止工程では、真空ポンプを使用してクラッドガラス体11の貫通孔12内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部17を形成する。先端側封止部17を形成後のクラッドガラス体11の貫通孔12の内圧は1kPa以下であることが好適である。先端側封止工程では、クラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が1kPa以下の内孔18を有する光ファイバ母材1Aが得られる。
図7は、線引き装置50に取り付けた光ファイバ母材1Aから線引きして光ファイバ2を製造する製造方法(光ファイバの製造方法。以下、線引き工程、とも言う)を説明する図である。
図7に示すように、線引き装置50は、光ファイバ母材1Aを吊支する母材昇降装置51と、母材昇降装置51に吊支された光ファイバ母材1Aの下端部(先端部)を加熱するリング状の加熱炉52とを有する。母材昇降装置51は、昇降フレーム51aと、昇降フレーム51aを昇降させる昇降装置本体51bとを有する。昇降フレーム51aは、加熱炉52の上方に配置され、昇降装置本体51bによって昇降される。
光ファイバ母材1Aは、クラッドガラス体11から突出するダミー石英棒15の突端部を線引き装置50の母材昇降装置51の昇降フレーム51aに取り付けて、先端側封止部17が下端部となるように昇降フレーム51aから吊り下げる。昇降フレーム51aに吊り下げ状態に支持させた光ファイバ母材1Aの下端部の先端側封止部17は、リング状の加熱炉52の内側貫通孔52a(母材挿入孔)に挿入する。
線引き装置50を用いた光ファイバ母材1Aからの光ファイバ2の製造(光ファイバ2の製造方法、線引き工程)は、昇降フレーム51aに吊り下げ状態に支持(吊支)させた光ファイバ母材1Aの加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)に挿入された下端部を加熱炉52によって加熱してガラス粘度を低下(軟化)させた状態を保ったまま、光ファイバ母材1A下端部から下方へ光ファイバ2を線引きする。
また、線引き装置50を用いた光ファイバ母材1Aからの光ファイバ2の製造では、昇降フレーム51aの下降によって光ファイバ母材1Aを加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)へ送り込みながら、光ファイバ母材1A下端部からの光ファイバ2の線引きを継続する。
光ファイバ母材1A下端部は、光ファイバ2の線引きが可能なレベルまでガラス粘度が低下(軟化)する温度(線引き時加熱温度)に加熱されることでガラス粘度の低下とともに光ファイバ母材1Aを形成するガラス材の収縮が起き、縮径したクラッドガラス体11がコア用ガラスロッド14に一体化する。クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア識別マーカ用ガラスロッドが存在する場合は、線引き時加熱温度に加熱された光ファイバ母材1A下端部にてクラッドガラス体11はコア用ガラスロッド14だけでなくコア識別マーカ用ガラスロッドにも一体化される。
クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといったガラスロッド(以下、挿入ガラスロッド、とも言う)に対するクラッドガラス体11の一体化は、昇降フレーム51aの下降による光ファイバ母材1Aの加熱炉52への送り込みに伴い進行する。
すなわち、ここで説明する光ファイバ母材1Aからの光ファイバ2の線引き(光ファイバ2の製造方法。線引き工程)は、光ファイバ母材1Aの加熱炉52への送り込み進行によって挿入ガラスロッドへのクラッドガラス体11の一体化を進行しながら行われる。
線引き時加熱温度に加熱された挿入ガラスロッド及びクラッドガラス体11は常温時に比べて軟化し表面張力が低下する。線引き時加熱温度に加熱されたクラッドガラス体11は内孔18の内圧の影響を受けやすくなる。
光ファイバ母材1A下端部が線引き時加熱温度に加熱されたとき、クラッドガラス体11はクラッドガラス体11を形成するガラスの収縮の他、負圧の内孔18の内圧の影響も受けて貫通孔12の縮径を伴う全体の縮径を生じ、挿入ガラスロッドに一体化される。したがい、この光ファイバ母材1Aによれば、その下端部(先端部)から光ファイバ2を線引きする工程(線引き工程)において、内圧が負圧の内孔18の存在により、クラッドガラス体11の挿入ガラスロッドへの一体化を効率良く行なえる。
挿入ガラスロッドへのクラッドガラス体11の一体化は、光ファイバ母材1Aの加熱炉52への送り込みに伴い、クラッドガラス体11の内孔18内面と挿入ガラスロッドとの間の隙間を潰しながら進行していく。
上述の光ファイバ2の製造方法ではクラッドガラス体11の貫通孔12内面とコア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドとの間の隙間が潰されて内孔18の容積が縮小する。
光ファイバ母材1Aのクラッドガラス体11のダミー石英棒15が溶着された側の端部(一端部。以下、基端部、とも言う)は、ダミー石英棒15との溶着の影響で、クラッドガラス体11の軸線方向両端部の間の部分に比べて大きい変形が生じやすい。このため、光ファイバ母材1A下端部(先端部)からの光ファイバ2の線引きは、光ファイバ2の断面構造の安定維持のため、クラッドガラス体11の基端部が線引きに使用される前に停止(完了)させる。光ファイバ母材1A下端部(先端部)からの光ファイバ2の線引きは、内孔18の容積が消滅する前に完了する。
線引き開始前の光ファイバ母材1Aの内孔18の内圧は、光ファイバ2の線引き完了時点で負圧であるように確保する。これにより、光ファイバ2の線引き開始から完了まで光ファイバ母材1Aの内孔18の内圧を負圧に維持できる。光ファイバ母材1Aの製造における先端側封止工程では、光ファイバ2の線引き完了時点で内孔18に負圧が確保されるように真空ポンプによってクラッドガラス体11の貫通孔12を真空引きしながら内孔18を形成する。
光ファイバ母材1Aの製造に使用するコア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドは、その外径がクラッドガラス体11の貫通孔12の内径の80~98%であるものを好適に使用できる。線引きによって得られる光ファイバ2におけるコア位置精度の安定確保の点で、コア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドの外径は、クラッドガラス体11の貫通孔12の内径の90~98%であることがより好ましく、95~98%であることがさらに好ましい。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部17を形成し、内圧が1kPa以下の内孔18を確保することに限定されない。
内孔18の内圧は、線引き工程の開始から完了まで負圧を維持できるように設定すれば良く、例えば1kPa超~20kPa程度であっても良い。
但し、先端側封止工程にて形成した内孔18の真空度が低い(例えば内孔18の内圧が1kPa超~20kPa)場合は、内孔18の内圧は、1kPa以下の場合に比べてクラッドガラス体11の温度の影響を受けやすくなる。このため、先端側封止工程にて真空ポンプが貫通孔12に作用させる真空圧は、線引き工程の進行に伴う内孔18容積の縮小に加えて、クラッドガラス体11等の母材1A構成部材の温度変化に伴う内孔18の内圧の変動も考慮して、線引き工程において内孔18内が負圧の状態を安定維持できるように設定する。
先端側封止工程では、例えば内圧が20kPa以下の内孔18を形成して、線引き工程において負圧の内孔18の内圧を確保する。線引き開始前の光ファイバ母材1Aの内孔18の内圧が20kPa以下であれば、線引き工程において内孔18の内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔18の内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
光ファイバ母材1Aを用いた線引き工程では、別途、内孔18を真空引きするための真空ポンプを光ファイバ母材1Aに接続する必要が無い。光ファイバ母材1Aには真空ポンプを接続するためのコネクタを設ける必要が無い。光ファイバ母材1Aは、内孔18に真空ポンプを接続するためのコネクタを有していない。光ファイバ母材1Aでは、真空ポンプを接続するためのコネクタとともに設置される密閉用部品のその耐熱温度を超える温度への加熱を防ぐことの考慮の必要が無い。したがい、光ファイバ母材1Aのダミー石英棒15の長さ(軸線方向寸法)は、ダミー管を用いる従来構成の光ファイバ母材のダミー管の長さ(軸線方向寸法)に比べて短くすることができる。
従来構成の光ファイバ母材のダミー管は、ダミー管にコネクタとともに設置される密閉用部品への熱伝達の軽減あるいは防止のために、ひだ管加工、すりガラス加工、不透明化等の加工を行なえば、強度確保の点で不利となる。
これに対して本発明の実施形態に係る光ファイバ母材1Aは、構造が単純でダミー管に比べて強度確保に有利な中実のダミー石英棒15を使用するので、線引き装置50の母材昇降装置51の昇降フレーム51aへの吊支に要するダミー石英棒15強度の確保が容易である。中実のダミー石英棒15は、線引き工程において加熱されてもダミー管に比べて強度確保の点で有利であり、線引き装置50の母材昇降装置51の昇降フレーム51aに対する光ファイバ母材1Aの吊支に要する強度確保を容易に実現できる。
図7に示すように、線引き装置50の母材昇降装置51の昇降フレーム51aに吊支させた光ファイバ母材1Aのダミー石英棒15は光ファイバ母材1Aの最上部に位置する。
線引き工程において、ダミー石英棒15は、その下方の加熱炉52からの放射熱や、クラッドガラス体11から伝達する伝達熱によって加熱される。中実のダミー石英棒15は、ダミー管に比べて加熱に対して格段に変形しにくい。
ダミー管を用いる従来構成の光ファイバ母材は、母材を加熱炉へ送り込んで行くことでダミー管が母材よりも先に潰れてしまうことを防ぐために、線引きに使用しない残母材長を長く確保する必要があった。これに対して本発明の実施形態に係る光ファイバ母材1Aは、ダミー管に比べて加熱に対して格段に変形しにくい中実のダミー石英棒15を使用する構成であるため、ダミー管を用いる従来構成の光ファイバ母材に比べて残母材長を短くすることができる。その結果、光ファイバ母材1Aは、その軸線方向において残母材長部分よりも前側(先端側)の光ファイバ2の線引きに使用される領域(線引き有効領域)の軸線方向寸法を大きく確保でき、光ファイバ2の長尺化に有効に寄与する。
以上のことから、光ファイバ母材1Aは、ダミー管を用いる従来構成の光ファイバ母材に比べて、線引き有効領域の軸線方向寸法を大きくすることを容易に実現できる。その結果、光ファイバ母材1Aは、線引きによって得る光ファイバ2の長尺化を容易に実現できる。また、リング状の加熱炉52は内径がより大きいものを使用することが可能となる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第2実施形態について、図8~図14を参照して説明する。
なお、図8~図14において、図1~図6と同様の構成部分には共通の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。
図14は、この実施形態の光ファイバ母材1Bを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図14に示す光ファイバ母材1Bを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図8に示すように、まず、クラッドガラス体11を用意し、このクラッドガラス体11の軸線方向両端にダミー石英管131、132を溶着して接続する(ダミー石英管溶着工程)。
以下、クラッドガラス体11の軸線方向両端のうち、図8~図14における右側の端を一端、左側の端を他端とも言う。
また、以下、クラッドガラス体11の軸線方向両端に溶着されるダミー石英管131、132のうち、クラッドガラス体11の一端に溶着されるダミー石英管131を第1ダミー石英管、クラッドガラス体11の他端に溶着されるダミー石英管132を第2ダミー石英管、とも言う。
ダミー石英管131、132は石英ガラス製の円筒状部材である。
図8に示すように、ダミー石英管131、132は、その軸線方向一端の端面をクラッドガラス体11の軸線方向の端面に突き合わせるようにしてクラッドガラス体11に溶着、一体化する。
ダミー石英管131、132は、クラッドガラス体11と同軸になるようにしてクラッドガラス体11に溶着する。ダミー石英管131、132は、クラッドガラス体11に同軸に溶着したときに、クラッドガラス体11の軸線方向端面に開口する各貫通孔12の開口部を密封せず、各貫通孔12の開口部の少なくとも一部の開口状態を維持可能な内径を有するものを用いる。クラッドガラス体11に溶着されたダミー石英管131、132はクラッドガラス体11の各貫通孔12の開口部の一部に重なっていても良い。クラッドガラス体11に溶着されたダミー石英管131、132の内側空間は、クラッドガラス体11の全ての貫通孔12と連通する。
ダミー石英管溶着工程は、クラッドガラス体11の軸線方向両端の一方にダミー石英管を溶着する溶着作業(石英管第1溶着作業)の後に、クラッドガラス体11の軸線方向両端の他方にダミー石英管を溶着する溶着作業(石英管第2溶着作業)を行なう手順で、各溶着作業を、乾燥気体(例えば空気あるいは不活性ガス)をクラッドガラス体11の各貫通孔12にクラッドガラス体11のダミー石英管を溶着する側とは反対の側からダミー石英管を溶着する側へ通過させるように流しながら行なっても良い。
なお、以下、石英管第1溶着作業にてクラッドガラス体11に溶着するダミー石英管を第1溶着ダミー石英管、石英管第2溶着作業にてクラッドガラス体11に溶着するダミー石英管を第2溶着ダミー石英管、とも言う。
一例として、第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11の一端に溶着(石英管第1溶着作業)した後に、第2ダミー石英管132をクラッドガラス体11の他端に溶着(石英管第2溶着作業)する場合について説明する。この例は、第1溶着ダミー石英管に第1ダミー石英管131、第2溶着ダミー石英管に第2ダミー石英管132、を採用するものである。
この場合、第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11の一端に溶着する溶着作業(石英管第1溶着作業)は、クラッドガラス体11の貫通孔12にクラッドガラス体11他端側から一端側へ通過させるように乾燥気体を流しながら行なう。クラッドガラス体11の各貫通孔12に供給した乾燥空気は、クラッドガラス体11に第1ダミー石英管131が接続(溶着)されるまでは、貫通孔12を通過した後にクラッドガラス体11と第1ダミー石英管131との間から排出される。また、クラッドガラス体11に第1ダミー石英管131が接続(溶着)された後は、クラッドガラス体11の各貫通孔12に供給した乾燥空気は、貫通孔12及び第1ダミー石英管131の内側空間を通過して、第1ダミー石英管131のクラッドガラス体11とは反対側(図1においては右側)の端の開口部(先端開口部)から排出される。
第2ダミー石英管132をクラッドガラス体11の他端に溶着する溶着作業(石英管第2溶着作業)は、クラッドガラス体11一端に溶着済みの第1ダミー石英管131の内側空間にクラッドガラス体11とは反対の側(先端開口部)から乾燥気体を供給し、この乾燥気体をクラッドガラス体11の貫通孔12にクラッドガラス体11一端側から他端側へ通過させるように流しながら行なう。第1ダミー石英管131の内側空間から供給されクラッドガラス体11の各貫通孔12を通過した乾燥空気は、クラッドガラス体11に第2ダミー石英管132が接続(溶着)されるまでは、クラッドガラス体11と第2ダミー石英管132との間から排出される。また、クラッドガラス体11の貫通孔12を通過した乾燥空気は、クラッドガラス体11に第1ダミー石英管131が接続(溶着)された後は、貫通孔12から第2ダミー石英管132の内側空間を通過して第2ダミー石英管132のクラッドガラス体11とは反対側(図1においては左側)の端の開口部(先端開口部)から排出される。
クラッドガラス体11の軸線方向の端にダミー石英管を溶着する溶着作業を、クラッドガラス体11の各貫通孔12に乾燥気体をクラッドガラス体11のダミー石英管を溶着する側とは反対の側からダミー石英管を溶着する側へ通過させるように流しながら行なうことは、ダミー石英管のクラッドガラス体11への溶着に使用する酸水素火炎によってクラッドガラス体11の各貫通孔12の中に水分が入ることを防ぐ。また、このように、クラッドガラス体11の各貫通孔12に乾燥気体を流しながら行なうダミー石英管溶着工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に大気中の不純物が入り込むことの防止にも有効に寄与する。
また、ダミー石英管溶着工程におけるクラッドガラス体11の各貫通孔12への乾燥空気の供給は、溶着作業時の加熱によってクラッドガラス体11の端面が溶融して貫通孔12が塞がれてしまうことを防ぐ。
ダミー石英管溶着工程において、クラッドガラス体11の軸線方向両端の一方に第1溶着ダミー石英管を溶着する石英管第1溶着作業は、クラッドガラス体11の軸線方向両端の他方、及び第1溶着ダミー石英管のクラッドガラス体11とは反対側の端の開口部(先端開口部)の両方から乾燥気体を供給しながら行っても良い。石英管第1溶着作業の完了後、クラッドガラス体11の軸線方向両端の他方に第2ダミー石英管を溶着する石英管第2溶着作業は、クラッドガラス体11の軸線方向両端の一方、及び第2溶着ダミー石英管のクラッドガラス体11とは反対側の端の開口部(先端開口部)の両方から乾燥気体を供給しながら行っても良い。
石英管第1溶着作業では、クラッドガラス体11にダミー石英管(第1溶着ダミー石英管)が接続(溶着)されるまで、クラッドガラス体11の軸線方向両端の一方の貫通孔12開口部(一方側開口部)、及びダミー石英管のクラッドガラス体11とは反対側の端の開口部(先端開口部)、の両方から乾燥気体の供給を継続する。但し、クラッドガラス体11の各貫通孔12への乾燥気体の供給流量の合計は、ダミー石英管の先端開口部からの乾燥気体の供給流量よりも大きくする。クラッドガラス体11の各貫通孔12の一方側開口部、及びダミー石英管の先端開口部から供給された乾燥気体は、クラッドガラス体11にダミー石英管が接続(溶着)されるまでは、クラッドガラス体11とダミー石英管との間から排出される。
クラッドガラス体11の各貫通孔12の一方側開口部、及びダミー石英管の先端開口部からの乾燥気体の供給は、クラッドガラス体11にダミー石英管を当接させた後、クラッドガラス体11へのダミー石英管の接続(溶着)が完了する前に停止させる。クラッドガラス体11にダミー石英管が接続(溶着)された後は、ダミー石英管の先端開口部にリーク弁等の乾燥気体出口を確保し、クラッドガラス体11の各貫通孔12の一方側開口部のみから乾燥気体を供給し、供給した乾燥気体をリーク弁等の乾燥気体出口から排出させる。
石英管第2溶着作業では、クラッドガラス体11にダミー石英管(第2溶着ダミー石英管)が接続(溶着)されるまで、クラッドガラス体11に溶着済みの第1溶着ダミー石英管の先端開口部、及び第2溶着ダミー石英管のクラッドガラス体11とは反対側の端の開口部(先端開口部)、の両方から乾燥気体の供給を継続する。但し、第1溶着ダミー石英管の先端開口部からの乾燥気体の供給流量は、第2溶着ダミー石英管の先端開口部からの乾燥気体の供給流量よりも大きくする。第1溶着ダミー石英管の先端開口部、及び第2溶着ダミー石英管から供給された乾燥気体は、クラッドガラス体11に第2溶着ダミー石英管が接続(溶着)されるまでは、クラッドガラス体11と第2溶着ダミー石英管との間から排出される。
第1溶着ダミー石英管の先端開口部、及び第2溶着ダミー石英管の先端開口部からの乾燥気体の供給は、クラッドガラス体11に第2溶着ダミー石英管を当接させた後、クラッドガラス体11への第2溶着ダミー石英管の接続(溶着)が完了する前に停止させる。クラッドガラス体11に第2溶着ダミー石英管が接続(溶着)された後は、第2溶着ダミー石英管の先端開口部にリーク弁等の乾燥気体出口を確保し、第1溶着ダミー石英管の先端開口部のみから乾燥気体を供給し、供給した乾燥気体をリーク弁等の乾燥気体出口から排出させる。
なお、ダミー石英管溶着工程は、第1溶着ダミー石英管に第1ダミー石英管131、第2溶着ダミー石英管に第2ダミー石英管132を採用して、石英管第1溶着作業の完了後に石英管第2溶着作業を行なう構成、第1溶着ダミー石英管に第2ダミー石英管131、第2溶着ダミー石英管に第1ダミー石英管131を採用して、石英管第1溶着作業の完了後に石英管第2溶着作業を行なう構成、のいずれも採用可能である。
ダミー石英管溶着工程を完了したら、次に、図9に示すように、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14を挿入するロッド挿入工程を行なう。コア用ガラスロッド14は、第1ダミー石英管131の内側空間あるいは第2ダミー石英管132の内側空間を介してクラッドガラス体11の貫通孔12に挿入する。
コア用ガラスロッド14は、クラッドガラス体11の貫通孔12の長さ(軸線方向寸法)と同等の長さを有するものを使用する。
ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア識別マーカ用ガラスロッドは、例えばクラッドガラス体11及びコア用ガラスロッド14の両方に対して屈折率が異なるガラスロッドや、色ガラスによって形成されたもの等、周知の構成のものを採用できる。クラッドガラス体11の貫通孔12へのコア識別マーカ用ガラスロッドの挿入は、クラッドガラス体11の貫通孔12へのコア用ガラスロッド14の挿入と同様に行なうことができる。
ロッド挿入工程によって、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU2が得られる。
なお、ガラス材ユニットU2について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、クラッドガラス体11の各貫通孔12の内面をエッチングガスもしくはエッチング液によりエッチングするエッチング工程、貫通孔12内を洗浄する洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程にて使用するエッチングガスは、例えば、SF(六フッ化硫黄)ガス、C(六フッ化エタン)ガス、等を採用できる。エッチング液には例えばフッ化水素酸(HF)などを採用できる。
洗浄工程では、例えばエタノール等のアルコールや純水などの洗浄液を貫通孔12に流して貫通孔12内を洗浄する。乾燥工程では、洗浄工程の後、貫通孔12に乾燥気体(空気または不活性ガス等)を流して貫通孔12を乾燥させる。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図10に示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)の先端を溶断して第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11から除去するとともにクラッドガラス体11に各貫通孔12の一端側の端を塞ぐ(気密に封止する)基端側封止部を形成(片端溶断工程)し、図11に示すように基端側封止部にダミー石英棒15を溶着、一体化するダミー棒一体化工程を行なう。
この実施形態では、図10に示すように、片端溶断工程にて、クラッドガラス体11の一端部を貫通孔12内のコア用ガラスロッド14とともに先細りのテーパ状に形成する。
図11に示すように、ダミー棒一体化工程では、先細りのテーパ状に形成されたクラッドガラス体11一端部を加熱しながらダミー石英棒15を押し当て、ダミー石英棒15をクラッドガラス体11に同軸に位置合わせして溶着し一体化する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図12に示すように、第2ダミー石英管132のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程では、クラッドガラス体11の全ての貫通孔12内を、第2ダミー石英管132の内側空間を介してクラッドガラス体11の他端側から真空引きする。
真空引き工程では、例えば、第2ダミー石英管132の開口端に接続したガス送給装置からクラッドガラス体11の貫通孔12へのヘリウムガスの送給と、真空ポンプによる真空引きとを交互に行なうことも可能である。
図13、図14に示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU2他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程にて全ての貫通孔12の開口部を気密に封止した状態のガラス材ユニットU2他端部を、以下、先端側封止部17、とも言う。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図14に示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU2他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU2他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132を除去する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図14に示す光ファイバ母材1Bを得ることができる。
図14の光ファイバ母材1Bのクラッドガラス体11の内部には、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空ポンプによる貫通孔12の真空引きを継続したまま先端側封止工程を行なって先端側封止部17を形成することで、先端側封止工程の完了後の光ファイバ母材1Bの内孔18内の圧力(気圧)が負圧(大気圧に対して陰圧)の状態を確保する。
先端側封止工程では、ガラス材ユニットU2他端部を加熱して縮径させて中実化し、加熱により軟化したガラス材ユニットU2他端部をテーパ状に加工して先端側封止部17を形成する。
先端側封止工程において先端側封止部17の形成によって確保される内孔18の内圧は、真空ポンプが先端側封止部17を形成前のクラッドガラス体11の貫通孔12に作用させる真空圧と同等の圧力(内圧)となる。
先端側封止工程では、真空ポンプを使用してクラッドガラス体11の貫通孔12内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部17を形成する。真空ポンプがクラッドガラス体11の貫通孔12に作用させる真空圧は例えば1kPa以下であることが好適である。クラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が1kPa以下の内孔18を有する光ファイバ母材1Bが得られる。
光ファイバ母材1Bも、線引き装置50(図7参照)を用いた光ファイバ2の製造(光ファイバ2の製造方法、線引き工程)に適用できる。
線引き装置50を用いた光ファイバ母材1Bからの光ファイバ2の製造は、線引き装置50の昇降フレーム51aに吊り下げ状態に支持(吊支)させた光ファイバ母材1Bの下端部を加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)に挿入し、光ファイバ母材1B下端部を加熱炉52によって線引き時加熱温度に加熱してガラス粘度を低下(軟化)させた状態を保ったまま、光ファイバ母材1B下端部から下方へ光ファイバ2を線引きする。
また、線引き装置50を用いた光ファイバ母材1Bからの光ファイバ2の製造では、昇降フレーム51aの下降による光ファイバ母材1Bの加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)への送り込みを進行させることでクラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化を進行させながら、光ファイバ母材1B下端部からの光ファイバ2の線引きを継続する。
光ファイバ母材1B下端部(先端部)からの光ファイバ2の線引きは、挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化進行に伴い縮小する内孔18の容積が消滅する前に完了とする。線引き開始前の光ファイバ母材1Bの内孔18の内圧は、光ファイバ2の線引き完了時点で負圧であるように確保する。これにより、光ファイバ2の線引き開始から完了まで光ファイバ母材1Bの内孔18の内圧を負圧に維持できる。
内孔18の内圧は、線引き工程の開始から完了まで負圧を維持できるように設定すれば良く、例えば1kPa超~20kPa程度であっても良い。
先端側封止工程では、例えば内圧が20kPa以下の内孔18を形成して、線引き工程において負圧の内孔18の内圧を確保する。線引き開始前の光ファイバ母材1Bの内孔18の内圧が20kPa以下であれば、線引き工程において内孔18の内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔18の内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
光ファイバ母材1Bの製造に使用するコア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドは、その外径がクラッドガラス体11の貫通孔12の内径の80~98%であるものを好適に使用できる。線引きによって得られる光ファイバ2におけるコア位置精度の安定確保の点で、コア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドの外径は、クラッドガラス体11の貫通孔12の内径の90~98%であることがより好ましく、95~98%であることがさらに好ましい。
(第3実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第3実施形態について、図15~図20を参照して説明する。
図20は、この実施形態の光ファイバ母材1Cを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図20に示す光ファイバ母材1Cを製造するものである。
図15等に示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、円筒状のクラッドガラス体21を用いるものである。クラッドガラス体21は、光ファイバ母材1Cから線引きした光ファイバのクラッドの一部を形成する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図15に示すように、まず、クラッドガラス体21を用意し、クラッドガラス体21内側の貫通孔22にガラスロッド23を複数挿入するロッド挿入工程を行なう。
クラッドガラス体21内側の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23のうち1つ以上のガラスロッドは、光ファイバ母材1C(図20参照)の線引きによって光ファイバのコアとなるコア用ガラスロッドである。また、クラッドガラス体21内側の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23は、光ファイバ母材1Cの線引きによって光ファイバのクラッドの一部となるクラッド用ガラスロッドを1つ以上含んでいても良い。
この実施形態にて使用するコア用ガラスロッドは、線引きによって光ファイバのコアとなる部分の周囲が光ファイバのクラッドの一部となる部分によって覆われた構造のものである。但し、コア用ガラスロッドは、その全体が、光ファイバのコアとなる構成のものも採用可能である。
ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体21の貫通孔22にガラスロッド23が複数挿入された構成のガラス材ユニットU3が得られる。
なお、ガラス材ユニットU3について、クラッドガラス体21の貫通孔22の軸線方向を軸線方向として扱う。また、クラッドガラス体21及びガラス材ユニットU3について、図15~図20の右側を一端、左側を他端として説明する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図16に示すように、クラッドガラス体21の一端側の端部(一端部)の先端を溶断し、加熱したクラッドガラス体21一端部によってクラッドガラス体21の貫通孔22の開口部を塞ぐ(気密に封止する)基端側封止部24を形成し(片端溶断工程)、次いで図17に示すように、基端側封止部24にダミー石英棒25を溶着、一体化するダミー棒一体化工程を行なう。
この実施形態では、図16に示すように、片端溶断工程にて、ガラス材ユニットU3の一端部を先細りのテーパ状に形成する。先細りのテーパ状に形成したガラス材ユニットU3一端部は、クラッドガラス体21の一端部を貫通孔22内のガラスロッド23とともに加熱縮径させて中実化したものである。
図17に示すように、ダミー棒一体化工程では、先細りのテーパ状に形成されたクラッドガラス体21一端部を加熱しながら基端側封止部24に中実のダミー石英棒25を押し当て、ダミー石英棒25をクラッドガラス体21に同軸に位置合わせして基端側封止部24に溶着し一体化する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図18に示すように、クラッドガラス体21の他端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体21の貫通孔22内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程では、例えば、クラッドガラス体21の他端に接続したガス送給装置からクラッドガラス体21の貫通孔22へのヘリウムガスの送給と、真空ポンプによる真空引きとを交互に行なうことも可能である。
図19、図20に示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎26(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体21他端部を含むガラス材ユニットU3他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体21他端に開口する貫通孔22の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程にて貫通孔22の開口部を気密に封止した状態のガラス材ユニットU3他端部を、以下、先端側封止部27、とも言う。先端側封止部27は、クラッドガラス体21他端部をその内側のガラスロッド23先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図20に示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU3他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部27を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU3他端部の先端を溶断して、先細りのテーパ状の先端側封止部27を形成する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図20に示す光ファイバ母材1Cを得ることができる。
図20の光ファイバ母材1Cのクラッドガラス体21の内部には、貫通孔22の一端側が基端側封止部24によって気密に封止され、他端側が先端側封止部27によって気密に封止された内孔28が確保される。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空ポンプによる貫通孔22の真空引きを継続したまま先端側封止工程を行なって先端側封止部27を形成することで、先端側封止工程の完了後の光ファイバ母材1Cの内孔28内の圧力(気圧)が負圧(大気圧に対して陰圧)の状態を確保する。
先端側封止工程では、ガラス材ユニットU3他端部を加熱して縮径させて中実化し、加熱により軟化したガラス材ユニットU3他端部をテーパ状に加工して先端側封止部27を形成する。
先端側封止工程において先端側封止部27の形成によって確保される内孔28の内圧は、真空ポンプが先端側封止部27を形成前のクラッドガラス体21の貫通孔22に作用させる真空圧と同等の圧力(内圧)となる。
先端側封止工程では、真空ポンプを使用してクラッドガラス体21の貫通孔22内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部27を形成する。真空ポンプがクラッドガラス体21の貫通孔22に作用させる真空圧は例えば1kPa以下であることが好適である。クラッドガラス体21の貫通孔22に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部27を形成することで、内圧が1kPa以下の内孔28を有する光ファイバ母材1Cが得られる。
光ファイバ母材1Cからの光ファイバ2の製造(光ファイバ2の製造方法、線引き工程)も、線引き装置50(図7参照)を用いることで、ガラスロッド23に対するクラッドガラス体11の一体化を進行させながら光ファイバ2の線引きを継続できる。
線引き装置50を用いた光ファイバ母材1Cからの光ファイバ2の線引きは、線引き装置50の昇降フレーム51aに吊り下げ状態に支持(吊支)させた光ファイバ母材1Cの下端部を加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)に挿入して線引き時加熱温度に加熱しガラス粘度を低下(軟化)させた状態を保ったまま、光ファイバ母材1C下端部から下方へ光ファイバ2を線引きする。また、昇降フレーム51aの下降による光ファイバ母材1Cの加熱炉52(具体的にはその内側貫通孔52a)への送り込みを進行させることでガラスロッド23に対するクラッドガラス体11の一体化を進行させながら、光ファイバ母材1C下端部からの光ファイバ2の線引きを継続する。
線引き開始前の光ファイバ母材1Cの内孔28内圧は、線引き工程の開始から完了まで負圧を維持できるように設定すれば良く、例えば1kPa超~20kPa程度であっても良い。先端側封止工程では、例えば内圧が20kPa以下の内孔28を形成して、線引き工程において負圧の内孔28内圧を確保する。線引き開始前の光ファイバ母材1Cの内孔28内圧が20kPa以下であれば、線引き工程において内孔28内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔28内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
(第4実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第4実施形態について、図21~図26を参照して説明する。
なお、図21~図26において、図15~図20と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図26は、この実施形態の光ファイバ母材1Dを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図26に示す光ファイバ母材1Dを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図21に示すように、まず、円筒状のクラッドガラス体21を用意し、クラッドガラス体21内側の貫通孔22にガラスロッド23を複数挿入するロッド挿入工程を行なう。
このロッド挿入工程は、光ファイバ母材の製造方法の第3実施形態のロッド挿入工程と同様に行なうことができる。クラッドガラス体21内側の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23も、光ファイバ母材の製造方法の第3実施形態のロッド挿入工程と同様の構成を採用できる。すなわち、クラッドガラス体21内側の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23は、1つ以上のコア用ガラスロッドを含む。また、クラッドガラス体21内側の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23は、クラッド用ガラスロッドを1つ以上含んでいても良い。コア用ガラスロッドは、光ファイバ母材の製造方法の第3実施形態にて採用可能な構成のものを用いることができる。
ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体21の貫通孔22にガラスロッド23が複数挿入された構成のガラス材ユニットU4が得られる。
なお、ガラス材ユニットU4について、クラッドガラス体21の貫通孔22の軸線方向を軸線方向として扱う。また、クラッドガラス体21及びガラス材ユニットU4について、図21~図26の右側を一端、左側を他端として説明する。
但し、図21に示すように、ガラスロッド23は、クラッドガラス体21の長さ(軸線方向寸法)に比べて長さが短いものを使用する。
クラッドガラス体21の貫通孔22に挿入する複数のガラスロッド23は、互いに概ね同じ長さのものを用いる。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図22、図23に示すように、クラッドガラス体21の一端側の端部(一端部)に挿入したダミー石英棒25にクラッドガラス体21の一端部を加熱、一体化するダミー棒一体化工程を行なう。
このダミー棒一体化工程は、まず、図22に示すように、クラッドガラス体21の一端側の端部(一端部)にダミー石英棒25を挿入する。ここで、クラッドガラス体21の貫通孔22内の複数のガラスロッド23は、クラッドガラス体21の一端からクラッドガラス体21他端側へずれた位置に配置する。また、図22では、クラッドガラス体21の一端部に挿入したダミー石英棒25の先端を、クラッドガラス体21の貫通孔22内の複数のガラスロッド23のクラッドガラス体21一端側の先端に突き当てている。
クラッドガラス体21の一端部へのダミー石英棒25の挿入を完了したら、次いで、図23に示すように、クラッドガラス体21の一端部を火炎26(例えば酸水素炎)等を用いて加熱縮径させてダミー石英棒25に一体化する。その結果、クラッドガラス体21の一端側の開口部をダミー石英棒25に塞ぐ(気密に封止する)。
ダミー石英棒25は、クラッドガラス体21一端部に挿入した部分の他に、クラッドガラス体21一端から突出する部分を確保できる長さを有するものを使用する。ダミー石英棒25は、ダミー棒一体化工程の完了後も、クラッドガラス体21一端から突出する部分を有する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図24に示すように、クラッドガラス体21の他端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体21の貫通孔22内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程では、例えば、クラッドガラス体21の他端に接続したガス送給装置からクラッドガラス体21の貫通孔22へのヘリウムガスの送給と、真空ポンプによる真空引きとを交互に行なうことも可能である。
図25、図26に示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎26(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体21他端部を含むガラス材ユニットU4他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体21他端に開口する貫通孔22の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程では、ガラス材ユニットU4他端部に、クラッドガラス体21他端部をその内側のコア用ガラスロッド23先端部とともに加熱縮径して中実化した先端側封止部27を形成して、貫通孔22の開口部を気密に封止する。
図26に示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU4他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部27を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU4他端部の先端を溶断して、先細りのテーパ状の先端側封止部27を形成する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図26に示す光ファイバ母材1Dを得ることができる。
図26の光ファイバ母材1Dのクラッドガラス体21の内部には、貫通孔22の一端側が基端側封止部24によって気密に封止され、他端側が先端側封止部27によって気密に封止された内孔28が確保される。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法でも、光ファイバ母材の製造方法の第3実施形態と同様に、真空ポンプによる貫通孔22の真空引きを継続したまま先端側封止工程を行なって先端側封止部27を形成することで、先端側封止工程の完了後の光ファイバ母材1Dの内孔28内の圧力(気圧)が負圧(大気圧に対して陰圧)の状態を確保する。
先端側封止工程にて、真空ポンプを使用してクラッドガラス体21の貫通孔22内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部27を形成すること、も光ファイバ母材の製造方法の第3実施形態と同様である。先端側封止工程において先端側封止部27の形成によって確保される内孔28の内圧は、真空ポンプが先端側封止部27を形成前のクラッドガラス体21の貫通孔22に作用させる真空圧と同等の圧力(内圧)となる。
真空ポンプがクラッドガラス体21の貫通孔22に作用させる真空圧は例えば1kPa以下であることが好適である。
光ファイバ母材1Dを用いた光ファイバの製造(光ファイバの製造方法)は、線引き装置50(図7参照)を用いて第3実施形態の光ファイバ母材1Cからの光ファイバの製造と同様に行なう。
線引き開始前の光ファイバ母材1Dの内孔28内圧は20kPa以下とする。線引き開始前の内孔28内圧が20kPa以下の光ファイバ母材1Dであれば、線引き工程において内孔28内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔28内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
(第5実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第5実施形態について、図27~図32を参照して説明する。
なお、図27~図32において、図8~図14と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図32は、この実施形態の光ファイバ母材1Eを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図32に示す光ファイバ母材1Eを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図27に示すように、まず、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法と同様に、貫通孔12が複数形成されたクラッドガラス体11の軸線方向両端にダミー石英管131、132を溶着して接続するダミー石英管溶着工程と、クラッドガラス体11の貫通孔12にコア用ガラスロッド14を挿入するロッド挿入工程とを行なう。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法においても、第1実施形態の光ファイバ母材の製造方法と同様に、ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間にて、クラッドガラス体11の各貫通孔12の内面をエッチングガスもしくはエッチング液によりエッチングするエッチング工程、貫通孔12内を洗浄する洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
ダミー石英管溶着工程及びロッド挿入工程を完了したら、次に、図28に示すように第1ダミー石英管131にダミー石英棒15を挿入し、図29に示すように第1ダミー石英管131を加熱縮径させてダミー石英棒15に一体化するダミー棒一体化工程を行なう。
ダミー棒一体化工程では、酸水素炎等の火炎16を利用して第1ダミー石英管131を加熱縮径させてダミー石英棒15に一体化し、第1ダミー石英管131のクラッドガラス体11とは反対側に開口する開口部を塞ぐ(気密に封止する)。
ダミー石英棒15は第1ダミー石英管131を介してクラッドガラス体11に固定される。第1ダミー石英管131は、ダミー石英棒15をクラッドガラス体11に接続するための接続用ガラス管の役割を果たす。
図28では、第1ダミー石英管131に挿入したダミー石英棒15の先端をクラッドガラス体11の一端に突き当てている。ダミー石英棒15は、その先端をクラッドガラス体11の一端に突き当たときに、第1ダミー石英管131からクラッドガラス体11とは反対側に突出する長さを有するものを使用する。
図29に示すように、ダミー棒一体化工程では、ダミー石英棒15の先端をクラッドガラス体11の一端に突き当てた状態を維持したまま、第1ダミー石英管131を加熱縮径させてダミー石英棒15に一体化させる。その結果、ダミー石英棒15の第1ダミー石英管131内に挿入された部分の全体に第1ダミー石英管131が一体化される。
ダミー棒一体化工程を完了したら、次に、図30に示すように、第2ダミー石英管132のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に接続した図示略の真空ポンプを用いてクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程は、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法の真空引き工程と同様に行なうことができる。
また、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、図31、図32に示すように、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法の先端側封止工程と同様の先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程では、ガラス材ユニットU2他端部に先端側封止部17を形成する。
図32に示すように、ガラス材ユニットU2他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成すること、先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU2他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132を除去することも、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法の先端側封止工程と同様である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図32に示す光ファイバ母材1Eを得ることができる。
図32の光ファイバ母材1Eのクラッドガラス体11の内部には、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプを使用してクラッドガラス体11の貫通孔12内を大気圧から100kPa程度減圧した状態で先端側封止部17を形成する。真空ポンプがクラッドガラス体11の貫通孔12に作用させる真空圧は例えば1kPa以下であることが好適である。クラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が1kPa以下の内孔18を有する光ファイバ母材1Eが得られる。
光ファイバ母材1Eを用いた光ファイバの製造(光ファイバの製造方法)は、線引き装置50(図7参照)を用いて第2実施形態の光ファイバ母材1Bからの光ファイバの製造と同様に行なう。
線引き開始前の光ファイバ母材1Eの内孔18の内圧は20kPa以下とする。線引き開始前の内孔18の内圧が20kPa以下の光ファイバ母材1Eであれば、線引き工程において内孔18の内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔18の内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
光ファイバ母材1Eの製造に使用するコア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドは、その外径がクラッドガラス体11の貫通孔12の内径の80~98%であるものを好適に使用できる。線引きによって得られる光ファイバ2におけるコア位置精度の安定確保の点で、コア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドの外径は、クラッドガラス体11の貫通孔12の内径の90~98%であることがより好ましく、95~98%であることがさらに好ましい。
第1~第5実施形態の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材によれば、光ファイバ母材内に内圧が負圧の内孔が確保されるため、光ファイバの線引き時に母材内の真空引きを行なう必要が無い。その結果、光ファイバ母材における線引き有効領域の母材軸線方向寸法を大きく確保でき、光ファイバの線引き長の増大、長尺化を容易に実現できる。
なお、第2~第5実施形態の光ファイバ母材についても、第1実施形態の光ファイバ母材1Aと同様に、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用できる。
第2~第5実施形態の光ファイバ母材は、それぞれ、クラッドガラス体あるいはクラッドガラス体の一端に溶着された第1ダミー石英管131(図29参照)から、クラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出する突出部が確保されたダミー石英棒を有する。
第2~第5実施形態の光ファイバ母材は、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用する場合、クラッドガラス体あるいはクラッドガラス体の一端に溶着された第1ダミー石英管131(図29参照)からクラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出するダミー石英棒の突出部を昇降フレーム51aに取り付け、先端側封止部が下端となるように昇降フレーム51aに吊支させる。
第1~第5実施形態の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材によれば、光ファイバ母材内に内圧が負圧の内孔が確保されるため、光ファイバの線引き時に母材内の真空引きを行なう必要が無い。その結果、光ファイバ母材における線引き有効領域の母材軸線方向寸法を大きく確保でき、光ファイバの線引き長の増大、長尺化を容易に実現できる。
なお、第2~第5実施形態の光ファイバ母材についても、第1実施形態の光ファイバ母材1Aと同様に、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用できる。
第2~第5実施形態の光ファイバ母材は、それぞれ、クラッドガラス体あるいはクラッドガラス体の一端に溶着された第1ダミー石英管131(図29参照)から、クラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出する突出部が確保されたダミー石英棒を有する。
第2~第5実施形態の光ファイバ母材は、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用する場合、クラッドガラス体あるいはクラッドガラス体の一端に溶着された第1ダミー石英管131(図29参照)からクラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出するダミー石英棒の突出部を昇降フレーム51aに取り付け、先端側封止部が下端となるように昇降フレーム51aに吊支させる。
(第6実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第6実施形態について、図33A~図33Gを参照して説明する。
なお、図33A~図33Gにおいて、図8~図14(第2実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図33Gは、この実施形態の光ファイバ母材1Fを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図33Gに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Fを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態で、ダミー棒一体化工程(図33C及び図33D)及び先端側封止工程(図33F)を行なうように変更したものである。
図33Gに示す光ファイバ母材1Fの空隙部19は、ロッド挿入工程の後のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程によってクラッドガラス体11の貫通孔12の軸線方向両端を封止して確保される内孔18の一端(図33G右端)側に確保された、コア用ガラスロッド14が挿入されていない領域(空間)である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、まず、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法と同様に、ダミー石英管溶着工程(図33A)、及びロッド挿入工程(図33B)を行なう。
ダミー石英管溶着工程では、第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11の一端に溶着する石英管第1溶着作業と、第2ダミー石英管132をクラッドガラス体11の他端に溶着石英管第2溶着作業とを、クラッドガラス体11の各貫通孔12に乾燥空気を流しながら行なうこと等、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程にて採り得る種々の手法を採用できる。ダミー石英管溶着工程にて採用可能な手法は、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程と同様であるため、ここではその詳細説明を省略する。
ダミー石英管溶着工程の完了後、ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU6が得られる。
ガラス材ユニットU6について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
但し、この実施形態のロッド挿入工程は、図33Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とすることを含んでいても良い。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、クラッドガラス体11の各貫通孔12の内面をエッチングガスもしくはエッチング液によりエッチングするエッチング工程、貫通孔12内を洗浄する洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法にて説明したものと同様に行なうことができ、ここではその詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図33Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)の先端を溶断して第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11から除去(片端溶断工程)し、図33Dに示すように、第1ダミー石英管131を除去後のクラッドガラス体11の一端部にダミー石英棒15を溶着、一体化するダミー棒一体化工程を行なう。
ダミー棒一体化工程は、図33C、図33Dに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とする以外は、第2実施形態に係るダミー棒一体化工程と同様に行なうことができる。
図33Cに示すように、片端溶断工程では、クラッドガラス体11の一端部の先端を溶断するとともに、クラッドガラス体11の一端部を先細りのテーパ状に形成する。
第1ダミー石英管131を除去後のクラッドガラス体11の一端部にダミー石英棒15を溶着、一体化する作業(基端側ダミー棒一体化工程)は、先細りのテーパ状に形成されたクラッドガラス体11一端部を加熱しながらダミー石英棒15を押し当て、ダミー石英棒15をクラッドガラス体11に同軸に位置合わせして溶着し一体化する。
基端側ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を基端側封止部から貫通孔12の他端側へ離隔させた状態にて行うことで、コア用ガラスロッド14への基端側封止部の熱溶着等を回避できる。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図33Eに示すように、第2ダミー石英管132のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。真空引き工程は、第2実施形態にて説明した真空引き工程と同様に行なうことができる。
図33F、図33Gに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、ガラス材ユニットU6他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とする以外は、第2実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なうことができる。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU6他端部を加熱縮径させて、クラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止部17を形成する。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図33Gに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU6他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU6他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132及びコア用ガラスロッド14のうちクラッドガラス体11の他端部から突出した部分を除去する。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体11の内部に、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Fを得る。
但し、図33Fに示すように、先端側封止工程は、貫通孔12内のコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端側の端から他端側へ離隔させた状態で行なう。
このため、先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図33G右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図33Gに示すように、クラッドガラス体11の内部に空隙部19を有する内孔18が確保された光ファイバ母材1Fを得ることができる。
光ファイバ母材1Fを用いた光ファイバの製造(光ファイバの製造方法)は、線引き装置50(図7参照)を用いて第2実施形態の光ファイバ母材1Bからの光ファイバの製造と同様に行なう。
線引き開始前の光ファイバ母材1Fの内孔18の内圧は20kPa以下とする。
光ファイバ母材1Fを用いた光ファイバの製造は、クラッドガラス体11内のコア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化を進行させながら先端側封止部17からの光ファイバ2の線引きを継続する。クラッドガラス体11の内孔18の容積は、挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化進行に伴い縮小していく。
光ファイバ母材1Fを用いた光ファイバの製造では、挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化進行に伴い内孔18の容積が縮小しても、クラッドガラス体11内の空隙部19によって内孔18の内圧の上昇を抑えることができる。その結果、光ファイバ母材1Fを用いた光ファイバの製造では、線引き工程において内孔18の内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
(第7実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第7実施形態について、図34A~図34Gを参照して説明する。
なお、図34A~図34Gにおいて、図33A~図33G(第6実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図34Gは、この実施形態の光ファイバ母材1Gを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図34Gに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Gを製造するものである。
なお、図34Gの光ファイバ母材1Gの構成は、第6実施形態にて説明した光ファイバ母材1F(図33G)の構成と同様である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第6実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12軸線方向寸法に比べて短尺のコア用ガラスロッド14を用いるものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃えコア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態で、ダミー棒一体化工程(図34C及び図34D)及び先端側封止工程(図34F)を行なう。
図34Gに示す光ファイバ母材1Fの空隙部19は、ロッド挿入工程の後のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程によってクラッドガラス体11の貫通孔12の軸線方向両端を封止して確保される内孔18の一端(図34G右端)側の、コア用ガラスロッド14が挿入されていない領域(空間)である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、まず、第7実施形態の光ファイバ母材の製造方法と同様に、ダミー石英管溶着工程(図34A)、及びロッド挿入工程(図34B)を行なう。
ダミー石英管溶着工程にて採用可能な手法は、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程と同様であるため、ここではその詳細説明を省略する。例えば、ダミー石英管溶着工程では、第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11の一端に溶着する石英管第1溶着作業と、第2ダミー石英管132をクラッドガラス体11の他端に溶着石英管第2溶着作業とを、クラッドガラス体11の各貫通孔12に乾燥空気を流しながら行なうこと等、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程にて採り得る種々の手法を採用できる。
ダミー石英管溶着工程の完了後、ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU7が得られる。
ガラス材ユニットU7について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
但し、この実施形態のロッド挿入工程は、図34Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とすることを含んでいても良い。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、第6実施形態と同様に、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法にて説明したものと同様に行なうことができ、ここではその詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図34C、図34Dに示すように、ダミー棒一体化工程を行なう。
ダミー棒一体化工程では、まず、図34Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)の先端を溶断して第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11から除去(片端溶断工程)し、図34Dに示すように、第1ダミー石英管131を除去後のクラッドガラス体11の一端部にダミー石英棒15を溶着、一体化する。
図34C、図34Dに示すように、ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態で行う。
すなわち、この実施形態のダミー棒一体化工程は、コア用ガラスロッド14の片端の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とする以外は、第6実施形態に係るダミー棒一体化工程と同様に行なう。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図34Eに示すように、第2実施形態及び第6実施形態と同様に、真空引き工程を行なう。
図34F、図34Gに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、ガラス材ユニットU7他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とする以外は第7実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なう。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU7他端部を加熱縮径させて、クラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止部17を形成する。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図34Gに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU7他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU7他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132を除去する。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体11の内部に、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Fを得る。
先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図34G右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図34Gに示すように、クラッドガラス体11の内部に空隙部19を有する内孔18が確保された光ファイバ母材1Fを得ることができる。
(第8実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第8実施形態について、図35A~図35Gを参照して説明する。
なお、図35A~図35Gにおいて、図33A~図33G(第6実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図35Gは、この実施形態の光ファイバ母材1Hを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図35Gに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Hを製造するものである。
なお、図35Gの光ファイバ母材1Hの構成は、第6実施形態にて説明した光ファイバ母材1F(図33G)の構成と同様である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第6実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12軸線方向寸法に比べて短尺のコア用ガラスロッド14を用いるものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で、ダミー棒一体化工程(図35C及び図35D)及び先端側封止工程(図35F)を行なう。
図35Gに示す光ファイバ母材1Hの空隙部19は、ロッド挿入工程の後のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程によってクラッドガラス体11の貫通孔12の軸線方向両端を封止して確保される内孔18の一端(図35G右端)側の、コア用ガラスロッド14が挿入されていない領域(空間)である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、まず、第6実施形態の光ファイバ母材の製造方法と同様に、ダミー石英管溶着工程(図35A)、及びロッド挿入工程(図35B)を行なう。
ダミー石英管溶着工程にて採用可能な手法は、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程と同様であるため、ここではその詳細説明を省略する。例えば、ダミー石英管溶着工程では、第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11の一端に溶着する石英管第1溶着作業と、第2ダミー石英管132をクラッドガラス体11の他端に溶着石英管第2溶着作業とを、クラッドガラス体11の各貫通孔12に乾燥空気を流しながら行なうこと等、第2実施形態に係るダミー石英管溶着工程にて採り得る種々の手法を採用できる。
ダミー石英管溶着工程の完了後、ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU8が得られる。
ガラス材ユニットU8について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
但し、この実施形態のロッド挿入工程は、図35Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態とすることを含んでいても良い。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、第6実施形態と同様に、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は、第2実施形態の光ファイバ母材の製造方法にて説明したものと同様に行なうことができ、ここではその詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図35C、図35Dに示すように、ダミー棒一体化工程を行なう。
ダミー棒一体化工程では、まず、図35Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)の先端を溶断して第1ダミー石英管131をクラッドガラス体11から除去(片端溶断工程)し、図35Dに示すように、第1ダミー石英管131を除去後のクラッドガラス体11の一端部にダミー石英棒15を溶着、一体化する。
図35C、図35Dに示すように、ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で行う。
すなわち、この実施形態のダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態とする以外は、第6実施形態に係るダミー棒一体化工程と同様に行なう。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図35Eに示すように、第2実施形態及び第6実施形態と同様に、真空引き工程を行なう。
図35F、図35Gに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、ガラス材ユニットU8他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してガラス材ユニットU8他端部及びコア用ガラスロッド14を加熱縮径させて、クラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止部17を形成する。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部及びコア用ガラスロッド14を加熱縮径して中実化したものである。
図35Gに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU8他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU8他端部の先端側を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132を除去する。
但し、先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で開始し、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14のクラッドガラス体11他端側の先端も除去するようにガラス材ユニットU8他端部を溶断して、クラッドガラス体11から第2ダミー石英管132を除去する。そして、この実施形態の先端側封止工程では、溶断後のガラス材ユニットU8他端部をその内部のコア用ガラスロッド14とともに加熱縮径させて先端側封止部17を形成する。
この実施形態の先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で開始し、ガラス材ユニットU8他端部の先端側を溶断してクラッドガラス体11から第2ダミー石英管132及びコア用ガラスロッド14先端を除去する以外は、第6実施形態の先端側封止工程と同様に行う。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体11の内部に、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Hを得る。
先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図35G右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図35Gに示すように、クラッドガラス体11の内部に空隙部19を有する内孔18が確保された光ファイバ母材1Hを得ることができる。
(第9実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第9実施形態について、図36A~図36Fを参照して説明する。
なお、図36A~図36Fにおいて、図1~図6(第1実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図36Fは、この実施形態の光ファイバ母材1Iを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図36Fに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Iを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第1実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態で、ダミー棒一体化工程(図36C及び図36D)及び先端側封止工程(図36F)を行なうように変更したものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図36Aに示すように、まず、第1実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に、クラッドガラス体11の軸線方向片端にダミー石英管13を溶着して接続するダミー石英管溶着工程を行う。
このダミー石英管溶着工程は、第1実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に行うものであり、その詳細説明を省略する。
次に、図36Bに示すように、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれに、コア用ガラスロッド14を挿入するロッド挿入工程を行なう。
ロッド挿入工程は、第1実施形態のロッド挿入工程と同様に行うことができる。
但し、ロッド挿入工程は、図36Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とすることを含んでいても良い。
ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU9が得られる。
ガラス材ユニットU9について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、第1実施形態と同様に、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は第1実施形態と同様のため、その詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図36Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)に石英ガラス製の中実なダミー石英棒15を溶着、一体化して、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する各貫通孔12の開口部をダミー石英棒15によって塞ぐ(気密に封止する)ダミー棒一体化工程を行なう。
但し、図36Cに示すように、ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態で行う。
ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とする以外は、第1実施形態のダミー棒一体化工程と同様に行う。このためダミー棒一体化工程の詳細説明を省略する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図36Dに示すように、第1実施形態の真空引き工程と同様に、ダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程は、第1実施形態の真空引き工程と同様であるので、詳細説明を省略する。
図36E、図36Fに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU9他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、コア用ガラスロッド14の反対側の端部をクラッドガラス体11の他端から突出させた状態とする以外は、第1実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なうことができる。
先端側封止工程にて全ての貫通孔12の開口部を気密に封止した状態のガラス材ユニットU9他端部を、以下、先端側封止部17、とも言う。先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図36Fに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU9他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU9他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11からダミー石英管13及びコア用ガラスロッド14のクラッドガラス体11他端部から突出した部分を除去する。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、先端側封止工程の完了によって完了し、図36Fに示す光ファイバ母材1Iを得ることができる。
図36Fの光ファイバ母材1Iのクラッドガラス体11の内部には、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Iを得る。
但し、図36Eに示すように、先端側封止工程は、貫通孔12内のコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端側の端から他端側へ離隔させた状態で行なう。
このため、先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図36F右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
(第10実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第10実施形態について、図37A~図37Fを参照して説明する。
なお、図37A~図37Fにおいて、図36A~図36F(第9実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図37Fは、この実施形態の光ファイバ母材1Jを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図37Fに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Jを製造するものである。
なお、図37Fの光ファイバ母材1Jの構成は、第9実施形態にて説明した光ファイバ母材1I(図36G)の構成と同様である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第9実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12軸線方向寸法に比べて短尺のコア用ガラスロッド14を用いるものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態で、ダミー棒一体化工程(図37C)及び先端側封止工程(図37E、図37F)を行なう。
図37Fに示す光ファイバ母材1Jの空隙部19は、ロッド挿入工程の後のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程によってクラッドガラス体11の貫通孔12の軸線方向両端を封止して確保される内孔18の一端(図37F右端)側の、コア用ガラスロッド14が挿入されていない領域(空間)である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図37Aに示すように、まず、第9実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に、クラッドガラス体11の軸線方向片端にダミー石英管13を溶着して接続するダミー石英管溶着工程を行う。
このダミー石英管溶着工程は、第9実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に行うものであり、その詳細説明を省略する。
次に、図37Bに示すように、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれに、コア用ガラスロッド14を挿入するロッド挿入工程を行なう。
ロッド挿入工程は、第9実施形態のロッド挿入工程と同様に行うことができる。
但し、ロッド挿入工程は、図37Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とすることを含んでいても良い。
ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU10が得られる。
ガラス材ユニットU10について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、第9実施形態と同様に、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は第9実施形態と同様のため、その詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図37Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)に石英ガラス製の中実なダミー石英棒15を溶着、一体化して、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する各貫通孔12の開口部をダミー石英棒15によって塞ぐ(気密に封止する)ダミー棒一体化工程を行なう。
但し、図37Cに示すように、ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態で行う。
ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とする以外は、第9実施形態のダミー棒一体化工程と同様であり、その詳細説明を省略する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図37Dに示すように、第9実施形態の真空引き工程と同様に、ダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程は、第9実施形態の真空引き工程と同様であるので、詳細説明を省略する。
図37E、図37Fに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、クラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU10他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の一端から他端側へ離隔させ、かつコア用ガラスロッド14の反対側の端部の位置をクラッドガラス体11の他端部に揃え、コア用ガラスロッド14をクラッドガラス体11の他端から突出させない状態とする以外は、第9実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なうことができる。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU7他端部を加熱縮径させて、クラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止部17を形成する。
先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図37Fに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU10他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU10他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11からダミー石英管13を除去する。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体11の内部に、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Jを得る。
先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図37F右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
(第11実施形態)
次に、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第11実施形態について、図38A~図38Fを参照して説明する。
なお、図38A~図38Fにおいて、図36A~図36F(第9実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図38Fは、この実施形態の光ファイバ母材1Kを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図38Fに示すように内部に空隙部19が確保された光ファイバ母材1Kを製造するものである。
なお、図38Fの光ファイバ母材1Kの構成は、第9実施形態にて説明した光ファイバ母材1I(図36G)の構成と同様である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、第9実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、クラッドガラス体11の貫通孔12軸線方向寸法に比べて短尺のコア用ガラスロッド14を用いるものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で、ダミー棒一体化工程(図38C)及び先端側封止工程(図38E、図38F)を行なう。
図38Fに示す光ファイバ母材1Kの空隙部19は、ロッド挿入工程の後のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程によってクラッドガラス体11の貫通孔12の軸線方向両端を封止して確保される内孔18の一端(図38F右端)側の、コア用ガラスロッド14が挿入されていない領域(空間)である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図38Aに示すように、まず、第9実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に、クラッドガラス体11の軸線方向片端にダミー石英管13を溶着して接続するダミー石英管溶着工程を行う。
このダミー石英管溶着工程は、第9実施形態のダミー石英管溶着工程と同様に行うものであり、その詳細説明を省略する。
次に、図38Bに示すように、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれに、コア用ガラスロッド14を挿入するロッド挿入工程を行なう。
ロッド挿入工程は、第9実施形態のロッド挿入工程と同様に行うことができる。
但し、ロッド挿入工程は、図38Bに示すように、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入したコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態とすることを含んでいても良い。
ロッド挿入工程を行なうことで、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のそれぞれにコア用ガラスロッド14が挿入された構成のガラス材ユニットU11が得られる。
ガラス材ユニットU11について、クラッドガラス体11軸線方向を軸線方向、クラッドガラス体11軸線方向一端を一端、クラッドガラス体11軸線方向他端を他端として説明する。
なお、ロッド挿入工程は、クラッドガラス体11の複数の貫通孔12のうち1つ以上の貫通孔に、コア用ガラスロッド14ではなくコア識別マーカ用ガラスロッドを挿入することを含んでも良い。コア用ガラスロッド14、コア識別マーカ用ガラスロッドといった挿入ガラスロッドは、いずれも、クラッドガラス体11に対して、この実施形態にて説明するコア用ガラスロッド14の挿入形態と同様の挿入形態を採用する。
ダミー石英管溶着工程とロッド挿入工程との間では、第9実施形態と同様に、エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程を行なっても良い。
エッチング工程、洗浄工程、乾燥工程は第9実施形態と同様のため、その詳細説明を省略する。
ロッド挿入工程が完了したら、次に、図38Cに示すように、クラッドガラス体11の一端側の端部(一端部)に石英ガラス製の中実なダミー石英棒15を溶着、一体化して、クラッドガラス体11の一端側端面に開口する各貫通孔12の開口部をダミー石英棒15によって塞ぐ(気密に封止する)ダミー棒一体化工程を行なう。
但し、図38Cに示すように、ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で行う。
ダミー棒一体化工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態とする以外は、第9実施形態のダミー棒一体化工程と同様であり、その詳細説明を省略する。
ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図38Dに示すように、第9実施形態の真空引き工程と同様に、ダミー石英管13のクラッドガラス体11とは反対側の開口端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔12内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程は、第9実施形態の真空引き工程と同様であるので、詳細説明を省略する。
図38E、図38Fに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、クラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU11他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止工程を行なう。
先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されたコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態とする以外は、第9実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なうことができる。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎16(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体11他端部を含むガラス材ユニットU7他端部を加熱縮径させて、クラッドガラス体11他端部に開口する全ての貫通孔12の開口部を塞ぐ(気密に封止する)先端側封止部17を形成する。
先端側封止部17は、クラッドガラス体11他端部をその内側のコア用ガラスロッド14先端部とともに加熱縮径して中実化したものである。
図38Fに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU11他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部17を形成する。
また、この実施形態の先端側封止工程では、先細りのテーパ状の先端側封止部17を形成する過程においてガラス材ユニットU11他端部の先端を溶断してクラッドガラス体11からダミー石英管13を除去する。
但し、先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で開始し、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14のクラッドガラス体11他端側の先端も除去するようにガラス材ユニットU11他端部を溶断して、クラッドガラス体11からダミー石英管13を除去する。そして、この実施形態の先端側封止工程では、溶断後のガラス材ユニットU11他端部をその内部のコア用ガラスロッド14とともに加熱縮径させて先端側封止部17を形成する。
この実施形態の先端側封止工程は、クラッドガラス体11の貫通孔12に挿入されているコア用ガラスロッド14を貫通孔12の軸線方向両端から中央部側へ離隔させた状態で開始し、ガラス材ユニットU11他端部の先端側を溶断してクラッドガラス体11からダミー石英管13及びコア用ガラスロッド14先端を除去する以外は、第10実施形態の先端側封止工程と同様に行う。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体11の内部に、貫通孔12の一端側がダミー石英棒13によって気密に封止され、他端側が先端側封止部17によって気密に封止された内孔18が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体11の貫通孔12に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部17を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔18を有する光ファイバ母材1Kを得る。
先端側封止工程が完了したとき、クラッドガラス体11内には、一端(図38F右端)側にコア用ガラスロッド14が挿入されていない空隙部19を有する構成の内孔18が確保される。内孔18の空隙部19以外の領域にはコア用ガラスロッド14が挿入されている。
本発明に係る実施形態の光ファイバ母材の製造に使用するコア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドは、その外径がクラッドガラス体11の貫通孔12の内径の80~98%であるものを好適に使用できる。線引きによって得られる光ファイバ2におけるコア位置精度の安定確保の点で、コア用ガラスロッド14等の挿入ガラスロッドの外径は、クラッドガラス体11の貫通孔12の内径の90~98%であることがより好ましく、95~98%であることがさらに好ましい。
第6~第11実施形態の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材においても、光ファイバ母材内に内圧が負圧の内孔が確保されるため、光ファイバの線引き時に母材内の真空引きを行なう必要が無い。その結果、光ファイバ母材における線引き有効領域の母材軸線方向寸法を大きく確保でき、光ファイバの線引き長の増大、長尺化を容易に実現できる。
また、第6実施形態のみならず第7~第11実施形態の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材においても、光ファイバ母材を用いた光ファイバの製造では、挿入ガラスロッドに対するクラッドガラス体11の一体化進行に伴い内孔18容積が縮小しても、クラッドガラス体11内の空隙部19によって内孔18の内圧の上昇を抑えることができる。その結果、光ファイバ母材を用いた光ファイバの製造では、線引き工程において内孔18の内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
なお、第7~第11実施形態の光ファイバ母材についても、第1実施形態の光ファイバ母材1Aと同様に、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用できる。
第7~第11実施形態の光ファイバ母材は、それぞれ、クラッドガラス体からクラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出する突出部が確保されたダミー石英棒を有する。
第7~第11実施形態の光ファイバ母材は、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用する場合、クラッドガラス体からクラッドガラス体軸線方向他端とは反対の方向に突出するダミー石英棒の突出部を昇降フレーム51aに取り付け、先端側封止部が下端となるように昇降フレーム51aに吊支させる。
(第12実施形態)
次に、光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第12実施形態について、図39A~図39Eを参照して説明する。
なお、図39A~図39Eにおいて、図15~図20(第3実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図39Eは、この実施形態の光ファイバ母材1Lを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図39Eに示すように石英粉末41が充填された内孔28を内部に有する光ファイバ母材1Lを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、まず、図39Bに示す構成のガラス材ユニットU12を用意し、図39Cに示すように、ガラス材ユニットU12の円筒状のクラッドガラス体21の貫通孔22に石英粉末41を充填する石英粉末充填工程を行う。
ガラス材ユニットU12は、円筒状のクラッドガラス体21の一端部にクラッドガラス体21内側の貫通孔22の端部(一端部)を封止する中実のダミー石英棒25が溶着、一体化され、ダミー石英棒25に一端が溶着されたガラスロッド23がクラッドガラス体21の貫通孔22内に複数配置された構成である。
ガラスロッド23は、ダミー石英棒25によってクラッドガラス体21の貫通孔22の軸線に沿った向きに支持されている。
図39Bに示すガラス材ユニットU12の複数本のガラスロッド23は、ダミー石英棒25によって、互いに間隔を空けて支持されている。また、ガラスロッド23は、ダミー石英棒25によって、クラッドガラス体21の貫通孔22内面から離間した位置に支持されている。
ガラス材ユニットU12は、例えば、図39Aに示すように、クラッドガラス体21の貫通孔22にガラスロッド23を挿入し、ガラスロッド23のクラッドガラス体21一端部から突出させた一端部をダミー石英棒25に溶着して、ガラスロッド23がダミー石英棒25の片端に固定された構成のロッドユニット42を作製し、ダミー石英棒25をクラッドガラス体21の一端部に溶着、一体化して組み立てられる。
但し、ガラス材ユニットU12の組み立て方法は図39Aに例示した方法に限定されず、適宜変更可能である。
図39Cに示すように、石英粉末充填工程は、クラッドガラス体21の他端部に開口する貫通孔22の他端部から貫通孔22内に石英粉末を充填する工程である。
図39Cでは、石英粉末充填工程にて、ガラスロッド23のダミー石英棒25側とは逆側の他端部を残して、クラッドガラス体21の貫通孔22内におけるガラスロッド23他端部よりも一端部側の領域全体を埋め込むように貫通孔22内に石英粉末41を充填する構成を例示した。図39Cに示す石英粉末充填工程では、クラッドガラス体21の貫通孔22軸線方向におけるガラスロッド23他端部が位置する領域及びこの領域から貫通孔22他端側の領域には石英粉末41を充填しない。
但し、石英粉末充填工程では、クラッドガラス体21の貫通孔22軸線方向における石英粉末41の充填長が、クラッドガラス体21の貫通孔22内におけるガラスロッド23の収容長(収容ロッド長)よりも長く、貫通孔22内に位置するガラスロッド23の収容ロッド長全体を石英粉末41によって埋め込んで良い。
石英粉末充填工程が完了したら、次に、図39Dに示すように、クラッドガラス体21の他端に図示略の真空ポンプを接続し、真空ポンプの駆動によってクラッドガラス体11の貫通孔22内を真空引きする真空引き工程を行なう。
真空引き工程は、第1実施形態及び第3実施形態の真空引き工程と同様であるので詳細説明を省略する。
図39D、図39Eに示すように、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、真空引き工程の開始後に、クラッドガラス体21他端部を含むガラス材ユニットU12他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体21他端部に開口する貫通孔22の開口部を塞ぐ(気密に封止する)他端側封止工程を行なう。
他端側封止工程は、第3実施形態に係る先端側封止工程と同様に行なうことができる。
他端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きを継続した状態で、火炎26(例えば酸水素炎)等を利用してクラッドガラス体21他端部を含むガラス材ユニットU12他端部を加熱縮径させて、クラッドガラス体21他端部に開口する貫通孔22の開口部を塞ぐ先端側封止部27を形成する。
先端側封止部27は、クラッドガラス体21他端部をその内側のガラスロッド23先端部(他端部)とともに加熱縮径して中実化したものである。
なお、本実施形態において、以下、他端側封止工程を先端側封止工程とも言う。
図39Eに示すように、この実施形態の先端側封止工程では、ガラス材ユニットU12他端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部27を形成する。
先端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体21の内部に、貫通孔22の一端側がダミー石英棒25によって気密に封止され、他端側が先端側封止部27によって気密に封止された内孔28が確保される。
先端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体21の貫通孔22に1kPa以下の真空圧を作用させながら先端側封止部27を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔28を有する光ファイバ母材1Lを得る。
また、この実施形態の光ファイバ母材の製造方法では、図39Eに示すように、内孔28に石英粉末41が充填された構成の光ファイバ母材1Lが得られる。
図39Eに示す光ファイバ母材1Lは、内孔28にその全体を埋め込む量の石英粉末41が充填された構成となっている。
第12実施形態の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材においても、光ファイバ母材12M内に内圧が負圧の内孔28が確保されるため、光ファイバの線引き時に母材内の真空引きを行なう必要が無い。その結果、光ファイバ母材における線引き有効領域の母材軸線方向寸法を大きく確保でき、光ファイバの線引き長の増大、長尺化を容易に実現できる。
また、内孔28内に充填された石英粉末41の領域(以下、石英粉末領域41A)中には無数の微小な空隙が存在する。
石英粉末41が充填された内孔28を有する光ファイバ母材を用いた光ファイバの製造では、ガラスロッド23に対するクラッドガラス体21の一体化進行に伴い内孔28容積が縮小しても、クラッドガラス体21内の石英粉末領域41A中の空隙によって内孔28内圧の上昇を抑えることができる。その結果、光ファイバ母材を用いた光ファイバの製造では、線引き工程において内孔28内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
(第13実施形態)
次に、光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバの製造方法の第13実施形態について、図40A~図40Dを参照して説明する。
なお、図40A~図40Dにおいて、図39A~図39E(第12実施形態)と同様の構成部分については共通の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図40Dは、この実施形態の光ファイバ母材1Mを示す断面図である。
この実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、図40Dの光ファイバ母材1Mを製造するものである。
この実施形態の光ファイバ母材1Mの製造方法は、まず、第12実施形態と同様にガラス材ユニットU12に対して石英粉末充填工程及び真空引き工程を行う。次いで、図40A、図40Bに示すように、真空引き工程を継続しながら、クラッドガラス体21他端部を含むガラス材ユニットU12他端部を加熱縮径させてクラッドガラス体21他端部に開口する貫通孔22の開口部を塞ぐ(気密に封止する)他端側封止工程を行い、先端側封止部27と同様の構成の基端側封止部43を形成する。
なお、この実施形態における他端側封止工程を、以下、基端側封止工程、とも言う。
基端側封止工程が完了すれば、クラッドガラス体21の内部に、貫通孔22の一端側がダミー石英棒25によって気密に封止され、他端側が基端側封止部43によって気密に封止された内孔28が確保される。
基端側封止工程では、真空ポンプによる真空引きによってクラッドガラス体21の貫通孔22に1kPa以下の真空圧を作用させながら基端側封止部43を形成することで、内圧が負圧(例えば1kPa以下)の内孔28を形成する。
また、図40Bに示すように、基端側封止工程では、内孔28の他端部、具体的には、内孔28における基端側封止部43と貫通孔22内の石英粉末領域41Aとの間に石英粉末41が充填されていない空隙部44を確保する。
ガラス材ユニットU12について、以下、クラッドガラス体21の一端部が位置する部分を一端部、クラッドガラス体21の他端部が位置する部分を他端部、として説明する。
第12実施形態の先端側封止工程(他端側封止工程)では、火炎26(例えば酸水素炎)等を利用してガラス材ユニットU12における石英粉末領域41Aのクラッドガラス体21軸線方向他端側の端部(図39Dにおける石英粉末領域41Aの左側端部)に対応する領域、及びこの領域からガラス材ユニットU12他端側の領域を加熱縮径して先端側封止部27を形成する。
これに対して、図40Aに示すように、第13実施形態の基端側封止工程(他端側封止工程)では、火炎26(例えば酸水素炎)等を利用して、クラッドガラス体21の他端部における石英粉末41が存在しない部分を加熱縮径させて基端側封止部43を形成し(図40B参照)、内孔28における基端側封止部43と石英粉末領域41Aとの間の空隙部44を確保する。
基端側封止工程が完了したら、図40Cに示すように、基端側封止部43を加熱して基端側封止部43に中実のダミー石英棒45を溶着、一体化する基端側ダミー棒一体化工程を行う。
ダミー石英棒45は、ガラス材ユニットU12に対してクラッドガラス体21と同軸になるように位置合わせして、その片端を基端側封止部43に溶着する。
基端側ダミー棒一体化工程が完了したら、次に、図40C、図40Dに示すように、ガラス材ユニットU12の一端部を加工して先端側封止部46を形成するとともにクラッドガラス体21一端部からダミー石英棒25を除去する一端側加工工程を行い、図40Cに示す光ファイバ母材1Mを得る。
図40C、図40Dに示すように、一端側加工工程では、ガラス材ユニットU12の一端部を火炎26(例えば酸水素炎)等を利用して加熱縮径してガラス材ユニットU12一端部を先細りのテーパ状に加工した先端側封止部46を形成する。また、一端側加工工程では、先端側封止部46を形成する過程において、クラッドガラス体21一端部からダミー石英棒25を除去する。
先端側封止部46は、クラッドガラス体21一端部をその内側のガラスロッド23先端部(他端部)とともに加熱縮径して中実化したものである。先端側封止部46は、クラッドガラス体21の貫通孔22内の石英粉末41が加熱によってガラス化したものを含んでいても良い。
先端側封止部46は、内孔28の一端部を気密に封止する。
図40Dの光ファイバ母材1Mを製造する製造方法は、基端側封止工程の完了後の基端側ダミー棒一体化工程及び一端側加工工程の順序を逆にした構成も採用可能である。
また、図40Dの光ファイバ母材1Mを製造する製造方法は、上述の製造方法について、一端側加工工程を、石英粉末充填工程の前、あるいは石英粉末充填工程の完了後かつ真空引き工程の前、に行うように変更した構成も採用可能である。
図40Dの光ファイバ母材1Mについては、ダミー石英棒45が位置する側を一端(あるいは基端)、先端側封止部46が位置する側を他端(あるいは先端)、として扱う。
図40Dの光ファイバ母材1Mを用いた光ファイバの製造では、ガラスロッド23に対するクラッドガラス体21の一体化進行に伴い内孔28容積が縮小しても、クラッドガラス体21内の石英粉末領域41A)中の空隙及び内孔28内の空隙部44が内孔28内圧の上昇抑制に寄与する。その結果、光ファイバ母材1Mを用いた光ファイバの製造では、線引き工程において内孔28内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
第12実施形態、第13実施形態に係る光ファイバ母材1Mの製造方法では、真空引き工程にて、クラッドガラス体21の他端に接続したガス送給装置からクラッドガラス体21の貫通孔22へのヘリウムガスの送給と、真空ポンプによる真空引きとを交互に行なった後、真空引きを継続しながら基端側封止工程を行うことがより好ましい。この構成であれば、クラッドガラス体21の貫通孔22内に残存するガスをヘリウムガスに限定することができる。ヘリウムガスは基端側封止工程によって形成される内孔28内に残留しても、光ファイバ母材1Mからの光ファイバの線引きに伴う石英粉末41のガラス化時にガラスから抜けやすい。このため、クラッドガラス体21の貫通孔22内に残存するガスをヘリウムガスに限定することは、光ファイバへの気泡混入防止に有効に寄与する。
第12実施形態、第13実施形態にて使用するガラス材ユニットは、図39Bに例示した構成に限定されない。
ガラス材ユニットは、例えば図41Cに示すように、クラッドガラス体21一端部に開口する貫通孔22の開口部を気密に封止して形成された一端側封止部47にダミー石英棒25が溶着、一体化された構成のもの(ガラス材ユニットU12A)も採用可能である。
図41Cのガラス材ユニットU12Aの組み立て方法は、まず、図41Aに示すように、クラッドガラス体21の貫通孔22にガラスロッド23を挿入する。次いで、図41A、図41Bに示すように、酸水素炎等の火炎26を用いてクラッドガラス体21一端部とその内側のガラスロッド23一端部とを加熱縮径して一端側封止部47を形成して、クラッドガラス体21一端部に開口する貫通孔22の開口部を気密に封止する。次いで、図41B、図41Cに示すように、一端側封止部47にダミー石英棒25を溶着、一体化する。
なお、図41A~図41Cに示すガラス材ユニットU12Aの組み立て方法では、クラッドガラス体21の貫通孔22に、ガラスロッド23を複数本束ねたガラスロッド束を挿入し、クラッドガラス体21一端部とその内側のガラスロッド束一端部とを加熱縮径した一端側封止部47を形成している。
但し、ガラス材ユニットは、例えばガラスロッド23から取り外し可能なロッド支持具等を用いて互いに間隔を空けて支持した複数本のガラスロッド23のそれぞれの一端部をクラッドガラス体21一端部とともに加熱縮径した一端側封止部を有する構成も採用可能である。
ガラス材ユニットは、例えば図42に示すように、クラッドガラス体21の一端部に貫通孔22の開口部を気密に封止するダミー石英棒25が溶着され、クラッドガラス体21の貫通孔22に、ガラスロッド23と、ロッド支持孔48aが貫通形成されたロッド支持具48が収容された構成(ガラス材ユニットU12B)も採用可能である。
図42のガラス材ユニットU12Bのガラスロッド23は、ロッド支持具48のロッド支持孔48aに挿入され、ロッド支持具48によってクラッドガラス体21の軸線に沿った向きに支持されている。
図42のロッド支持具48には、複数のロッド支持孔48aがクラッドガラス体21の軸線に沿った向きに貫通形成されている。図42のロッド支持具48は、複数本のガラスロッド23を互いに間隔を空けた状態に支持することができる。
図42のガラス材ユニットU12Bを用いた光ファイバ母材1Mの製造では、基端側封止工程の完了後に行う一端側加工工程にて、先端側封止部46を形成する過程において、ロッド支持具48をダミー石英棒25とともにクラッドガラス体21から除去する。
また、ロッド支持具48に光ファイバのクラッドの一部となるガラス製のものを採用した場合は、基端側封止工程の完了後に行う一端側加工工程にて、ロッド支持具48の一部を含む先端側封止部46を形成しても良い。
石英粉末充填工程及び先端側封止工程を有する光ファイバ母材の製造方法は、第12実施形態及び第13実施形態に限定されず、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法の種々の実施形態に適用可能である。
なお、第12、第13実施形態の光ファイバ母材についても、第1実施形態の光ファイバ母材1Aと同様に、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用できる。
第12、第13実施形態の光ファイバ母材は、図7に例示した線引き装置50を光ファイバの線引きに利用する場合、ダミー石英棒45を昇降フレーム51aに取り付け、先端側封止部46が下端となるように昇降フレーム51aに吊支させる。
本発明に係る実施形態の光ファイバ母材の内孔の線引き開始前の内圧は、線引き工程の開始から完了まで負圧を維持できるように設定すれば良く、例えば1kPa超~20kPa程度であっても良い。光ファイバ母材の製造では、例えば内圧が20kPa以下の内孔を形成して、線引き工程において負圧の内孔内圧を確保する。線引き開始前の光ファイバ母材の内孔内圧が20kPa以下であれば、線引き工程において内孔内圧の負圧を維持したまま充分な長さの光ファイバを線引きすることが可能である。
内孔内圧は、例えば20kPa以下であるが、10kPa以下、あるいは1kPa以下であっても良い。
以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、内圧が10kPa以下の内孔を有する光ファイバ母材を製造する方法(光ファイバ母材の製造方法)は、真空引き工程を省略し、先端側封止工程にて加熱した光ファイバ母材の先端側封止工程完了後の冷却に伴う内孔内圧の低下によって10kPa以下の内孔内圧を確保しても良い。
また、光ファイバ母材の製造方法のロッド挿入工程は、ダミー棒一体化工程及び先端側封止工程の一方または両方の完了前に行えば良く、上述した実施形態の工程順に限定されない。
光ファイバ母材の製造方法では、ダミー棒一体化工程を、クラッドガラス体の貫通孔に挿入されているコア用ガラスロッド14を貫通孔の他端から一端側に離隔させ、貫通孔一端側には空隙部を確保せず貫通孔他端側のみに空隙部を確保した状態で行ない、先端側封止工程を、コア用ガラスロッド14を貫通孔の他端から一端側に離隔させ貫通孔他端側のみに空隙部を確保した状態で開始する構成も採用可能である。この場合、先端側封止工程では、ガラス材ユニット他端部を加熱縮径する際に、クラッドガラス体11からダミー石英管13及びコア用ガラスロッド14先端を除去するガラス材ユニット他端部先端側を溶断し、溶断後のガラス材ユニット他端部の加熱縮径により先端側封止部を形成する。
光ファイバ母材の製造方法は、例えば、第6~11実施形態の光ファイバ母材の製造方法について、ダミー棒一体化工程及び先端側封止工程を上述のダミー棒一体化工程及び先端側封止工程に変更した構成も採用可能である。
1A~1M…光ファイバ母材、2…光ファイバ、11…クラッドガラス体、12…貫通孔、13…ダミー石英管、131…第1ダミー石英管、132…第2ダミー石英管、14…ガラスロッド(コア用ガラスロッド)、15…ダミー石英棒、16…火炎、17…先端側封止部、18…内孔、19…空隙部、21…クラッドガラス体、22…貫通孔、23…ガラスロッド、24…基端側封止部、25…ダミー石英棒、26…火炎、27…先端側封止部、28…内孔、31…クラッドガラス体、32…貫通孔、33…先端側封止部、34…内孔、41…石英粉末、41A…石英粉末領域、42…ロッドユニット、43…基端側封止部、44…空隙部、45…ダミー石英棒、46…先端側封止部、47…一端側封止部、48…ロッド支持具、48a…ロッド支持孔、50…線引き装置。

Claims (17)

  1. 光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドを挿入するロッド挿入工程と、
    前記クラッドガラス体の一端部を加熱して前記クラッドガラス体一端部に前記貫通孔の開口部を塞ぐ中実のダミー石英棒を一体化するか、あるいは前記クラッドガラス体の一端部に前記貫通孔の開口部を塞ぐ基端側封止部を形成し前記基端側封止部に中実のダミー石英棒を一体化するダミー棒一体化工程と、
    前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させることで前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐ先端側封止工程とを有し、
    前記ロッド挿入工程を前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程の一方または両方の完了前に行い、前記ロッド挿入工程と前記ダミー棒一体化工程と前記先端側封止工程とを完了させることで、前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成し、
    前記ロッド挿入工程及び前記ダミー棒一体化工程の完了後に前記先端側封止工程を行なうとき、前記先端側封止工程は、前記クラッドガラス体の前記貫通孔内を前記クラッドガラス体の他端側から真空引きしながら、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させて前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐことで、前記内孔の内圧を負圧とする光ファイバ母材の製造方法。
  2. 前記クラッドガラス体は前記貫通孔に前記ガラスロッドを複数収容する筒状に形成され、
    前記ロッド挿入工程では、前記クラッドガラス体の前記貫通孔に前記ガラスロッドを複数挿入し、
    前記ダミー棒一体化工程では、前記クラッドガラス体の一端部に開口する前記貫通孔の開口部に前記ダミー石英棒を挿入し、前記クラッドガラス体の一端部を加熱して前記ダミー石英棒に一体化し前記貫通孔の開口部を塞ぐ請求項1に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  3. 光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドを挿入するロッド挿入工程と、
    前記クラッドガラス体の一端部に予め溶着しておいた接続用ガラス管に中実のダミー石英棒を挿入し、前記接続用ガラス管を加熱して前記ダミー石英棒に一体化し前記接続用ガラス管の開口部を塞ぐダミー棒一体化工程と、
    前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させることで前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐ先端側封止工程とを有し、
    前記ロッド挿入工程を前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程の一方または両方の完了前に行い、前記ロッド挿入工程と前記ダミー棒一体化工程と前記先端側封止工程とを完了させることで、前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成し、
    前記ロッド挿入工程及び前記ダミー棒一体化工程の完了後に前記先端側封止工程を行なうとき、前記先端側封止工程は、前記クラッドガラス体の前記貫通孔内を前記クラッドガラス体の他端側から真空引きしながら、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させて前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐことで、前記内孔の内圧を負圧とする光ファイバ母材の製造方法。
  4. 前記ダミー棒一体化工程及び前記先端側封止工程を、前記ガラスロッドを前記クラッドガラス体の少なくとも前記一端部から離隔させて前記貫通孔に前記ガラスロッドが挿入されていない領域を確保した状態で行い、前記領域を含む空隙部を確保する請求項1~のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  5. 光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を貫通する貫通孔にガラスロッドが挿入され、かつ前記クラッドガラス体の一端部に位置する前記貫通孔の一端部が封止された状態にて、前記クラッドガラス体の前記貫通孔にその他端から石英粉末を充填する石英粉末充填工程と、
    前記石英粉末充填工程の完了後に、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させ前記貫通孔の他端の開口部を封止して前記貫通孔の両端が封止された構成の内孔を形成する他端側封止工程とを有し、
    前記石英粉末充填工程では、前記クラッドガラス体にその一端部に中実のダミー石英棒が一体化されたものを用い
    前記他端側封止工程では、前記クラッドガラス体の前記貫通孔内を前記クラッドガラス体の他端側から真空引きしながら、前記クラッドガラス体の他端部を加熱して変形させて前記クラッドガラス体の他端部に開口する前記貫通孔の開口部を塞ぐことで、前記内孔の内圧を負圧とする光ファイバ母材の製造方法。
  6. 前記他端側封止工程にて前記貫通孔の他端の開口部を封止して形成された基端側封止部を加熱して前記基端側封止部に中実のダミー石英棒を一体化する基端側ダミー棒一体化工程をさらに有し、
    前記他端側封止工程では、前記クラッドガラス体の他端部における前記石英粉末が存在しない部分を加熱して変形させて前記基端側封止部を形成して、前記内孔における前記基端側封止部と前記貫通孔内に充填された前記石英粉末との間に空隙部を確保する請求項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  7. 前記貫通孔の両端が封止された構成の前記内孔を20kPa以下の内圧を確保して形成する請求項1~のいずれか1項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  8. 前記内孔に確保する内圧が1kPa以下である請求項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  9. 光ファイバのクラッドとなるロッド状のクラッドガラス体と、
    前記クラッドガラス体内に前記クラッドガラス体の軸線方向に沿って存在する、気密に封止された内孔に収容されたガラスロッドと、
    前記クラッドガラス体の一端部に固定されて前記内孔の一端を塞ぐ中実のダミー石英棒、あるいは前記クラッドガラス体の前記内孔の一端を塞ぐ一端部に固定された中実のダミー石英棒、あるいは前記クラッドガラス体の一端部に固定された接続用ガラス管に収容、一体化されて前記接続用ガラス管の開口部を塞ぐ中実のダミー石英棒、とを有し、
    前記クラッドガラス体の他端部は前記内孔の他端を塞ぐ先端側封止部を備え
    前記内孔の内圧が負圧である光ファイバ母材。
  10. 前記ガラスロッドのうち、前記軸線方向において前記ダミー石英棒に近い側の端部は、前記クラッドガラス体の一端部から離隔して配置され、
    前記内孔の一端側の内部に前記ガラスロッドが挿入されていない空隙部が確保され、
    前記空隙部は、少なくとも、前記ガラスロッドの前記端部と前記クラッドガラス体の前記一端部との間に存在している請求項9に記載の光ファイバ母材。
  11. 前記内孔にその全体を埋め込む量または前記内孔の一端部に空隙部を確保可能な量の石英粉末が収容されている請求項9または10に記載の光ファイバ母材。
  12. 前記内孔に20kPa以下の内圧が確保されている請求項9~11のいずれか1項に記載の光ファイバ母材。
  13. 前記内孔の内圧が1kPa以下である請求項12に記載の光ファイバ母材。
  14. 前記ダミー石英棒の端面が、前記クラッドガラス体の端面と面接触している請求項9~13のいずれか1項に記載の光ファイバ母材。
  15. 前記クラッドガラス体の一端部に固定された接続用ガラス管に収容、一体化されて前記接続用ガラス管の開口部を塞ぐ中実のダミー石英棒を有し、
    前記接続用ガラス管の先端は、前記ダミー石英棒と一体化されている請求項9~14のいずれか1項に記載の光ファイバ母材。
  16. 前記クラッドガラス体内には、コアとなる複数の前記ガラスロッドがそれぞれ収容された複数の前記内孔が存在している請求項9~15のいずれか1項に記載の光ファイバ母材。
  17. 請求項9~16のいずれか1項に記載の光ファイバ母材を前記先端側封止部側から加熱炉に挿入して加熱し、前記光ファイバ母材の前記加熱炉への送り込みの継続により前記ガラスロッドを前記クラッドガラス体に一体化しながら、前記光ファイバ母材の前記加熱炉に挿入されている側の先端から光ファイバを線引きする光ファイバの製造方法。
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