JPH0324419B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光フアイバ母材の製造方法に関する。

［従来技術］ 光フアイバ母材の製造方法としてVAD法、
MCVD法、外付け法などがある。

このうち、VAD法は、通常光フアイバ中心部
になる部分のみを火炎加水分解により多孔質母材
として作成し、これを脱水透明化させて石英ガラ
ス棒とし、光フアイバの外周部となる部分は石英
ガラスパイプを使い、中心部となる石英ガラス棒
と一体化するコラプス工程による場合と反応容器
内において気体のガラス原料を燃焼バーナーから
噴出させて火炎加水分解し、これによつて生成す
るガラス微粒子を光フアイバ中心部になる回転ガ
ラス棒の外周に堆積させ、これを軸方向に成長さ
せる外付け工程と、これをさらに脱水、透明化さ
せる工程を組み合わせた外付け全合成法による場
合がある。

また他の光フアイバ母材製造方法でもこの外付
け工程を利用することができる。

このうち、外付け工程に用いられる従来の光フ
アイバ母材製造装置の一例を第５図イに示す。

外付け工程に用いられる光フアイバ母材製造装
置は、大きくは、ガス供給装置、反応装置、操
作・制御盤よりなるが、第５図イはそのうち反応
装置を示している。

反応装置は光フアイバ母材を回転させながら軸
方向に引上げる引上機１、ガラス微粒子を発生
し、堆積させる部分を囲む反応容器２、原料ガ
ス、燃焼ガス等のガスを原料およびガス供給装置
より供給し、反応させるためのバーナー３、反応
容器内の未堆積ガラス微粒子や反応副生成物の塩
化水素ガスなどを排気する排気管４、中心ガラス
棒の外側にあり、多孔質母材の先端をモニターす
るためのレーザー５および受光素子６等よりな
る。

第５図イの装置を使用して実際に光フアイバ母
材の外周部を外付けする工程を第５図ロ，ハによ
つて説明する。

ロ図に示すように、引上機に取付けられた回転
チヤツク７にはシード棒と呼ばれる石英棒８が把
持され、石英シード棒８の先端に光フアイバ中心
部になる石英ガラス棒９が精度高く、はめあいに
よつて取り付けられている。石英ガラス棒９は図
示のように製品として必要な、光フアイバ母材有
効部分１０と製品にはならないダミー部１１とに
区分することができる。

外付開始時には回転チヤツク７を図示の位置ま
で下げ、回転を開始する。バーナー３より燃焼ガ
ス等のガスを導入して燃焼させ、ついで原料ガス
を導入して、火炎中にガラス微粒子を発生させ、
回転する石英ガラス棒９の上部ダミー部１１に堆
積を開始する。堆積を開始し、ガラス微粒子が成
長し、レーザー５によるレーザー光の一部をさえ
ぎるようになつたら、受光素子６の受光量が一定
になるように回転チヤツク７の引上げを開始す
る。ガラス微粒子の堆積の先端が下部ダミー部１
１まで達したら、原料ガス、燃焼ガスの供給を断
ち、外付け工程を終了する。

終了時のガラス微粒子堆積母材１７は第５図ハ
に示すようになる。外付けを終了した前記母材１
７は次に脱水透明化させる工程をへて、全合成光
フアイバ母材となる。

［解決しようとする問題点］ 以上説明した従来の外付け法において、ガラス
微粒子は、ほぼ回転チヤツクの回転中心を軸にし
て軸方向に成長していくことになるはずである
が、第５図に示した装置では、通常石英ガラス棒
９の軸が回転チヤツク７の回転中心軸と一致せ
ず、石英ガラス棒９は振れ回る。この結果、光フ
アイバ中心部になる石英ガラス棒９は外付け母材
１７の中心に位置しないようになり、フアイバ化
した時にコアの偏芯を生じるという問題が生じ
る。

石英ガラス棒９が振れ回る原因としては、回転
チヤツク７による振れ回り、回転チヤツク７と石
英シード棒の８の把時角、石英シード棒８の真直
度、石英シード棒８と石英ガラス棒９のはめ合い
の軸ずれおよびはめ合い角、石英ガラス棒９の真
直度などがある。このうち、回転チヤツク７によ
る振れ回りは引上機固有のものであつて、これは
引上機の精度改善によつて少くすることができ
る。

一方、他の要因は全て石英ガラス棒の加工精度
がよくないために起こる問題である。通常、この
値は回転チヤツクによる振れ回りにみられる値よ
りも大きい。実際にある引上機に石英シード棒と
光フアイバ母材となるガラス棒を取り付けて石英
ガラス棒の光フアイバとして有効になる部分より
それぞれ上下に30mm離れた地点で振り回り量をダ
イヤルゲージを用いて測定したところ、回転チヤ
ツクから1120mmの上部の地点で2.2mm、1880mmの
下部で2.7mm振れ回つていた。

このような大きな振れ回りを修正するために、
光フアイバ母材となる石英ガラス棒の有効部分と
回転チヤツクの間で、普通は石英ガラス棒の有効
部分の上部ダミー部をチヤツクを回転させなが
ら、バーナーで加熱・軟化させてやり、他端に一
方から押す力を加えてやり、目で振れ回りが少く
なるようにしてやる方法が考えられる。この方法
によれば、石英ガラス棒の有効部分の下部振り回
りは0.3〜1.0mmとなる。しかし、有効部分の上部
振れ回りは0.8〜4.0mmであつた。フアイバ化した
ときの偏芯の原因は他工程にも存在しており、外
付け工程と１対１に対応しないが、外付け工程の
影響としては、振れ回り量500μmで偏芯が最大１
％程度生じる可能性がある。

特にシングルモードフアイバにおいては偏芯の
少ない光フアイバが求められているため、現在の
振れ回り量では十分良質のものを作ることはでき
ない。

［問題を解決するための手段］ 以上説明のように、従来の方法では振れ回り量
を十分小さくすることはできなかつた。これは、
すでに説明したように、振れ回りの主な原因が引
上機の精度向上の問題もさることながら、石英ガ
ラス棒の加工精度にあることと、ガラス棒を加
熱・軟化させて振れ回り量を修正するとしても、
単に他端を押しながら修正するというものであつ
て、従来はいずれかといえば作業者のスキルにた
よるというものであつた。

このような従来の光フアイバ母材製造方法にお
ける欠点を解消するには、外付け工程において生
じる偏芯量を少くする観点から、ガラス棒の光フ
アイバとしての有効部分の両端または両端に近い
部分の振れ回り量をガラス微粒子の堆積を始める
前に修正すればよいことを見出した。

従つて、本発明は回転し、上下に移動する実質
的に円柱状または円筒状の光フアイバ母材製造出
発材に対し、ガラス微粒子の堆積を始める前に、
前記出発材のうち、ガラス微粒子を堆積して光フ
アイバとして有効になる部分の両端部またはその
近くの有効にならない部分の振れ回りを修正して
出発材を回転させる軸と出発材の中心軸をほぼ一
致させ、その後ガラス微粒子の堆積を行う光フア
イバ母材製造方法にあり、この方法の具現は、光
フアイバ出発材に対するガラス微粒子の堆積によ
つて光フアイバとして有効となる部分の両端部ま
たはダミー部の両端部またはこれらに近い部分の
振れ回り量を、ガラス堆積を始める前に少くする
修正治具、または修正用チヤツク等を使用するこ
とにより可能となる。

ここで、振れ回りを小さくする修正点位置は、
出発材自体が真直でないこと、また光フアイバと
して有効となる部分の出発材部分に修正の際に使
用する修正治具等があたり光フアイバ母材中に傷
をつけないようにするため、出発材中の光フアイ
バとして有効となる部分の両端またはその近くに
するのが最適である。

また、振れ回りを少くする修正治具としては、
出発材を垂直方向に支持回転し、軸方向に移動す
るチヤツクと同軸に配されたチヤツク、出発材の
振れ回りを一方向で測定しながら、同一方向又は
反対方向より出発材を押す治具、これらの組み合
せ、および出発材を加熱軟化させる手段を備えて
いればよい。

［実施例］ 以下実施例に基づいて本発明を説明する。

第５図と同一部分は同一符号で示す。

第１図イは本発明を実施する光フアイバ母材製
造装置の反応装置の部分を示す。

外付け工程に用いられる光フアイバ母材製造装
置はすでに説明したところであるが、原料および
ガス供給装置、反応装置、操作・制御盤に大きく
区分されてなる。

第１図イの反応装置は竪型であり、光フアイバ
母材製造の出発材（石英ガラス棒）を回転させな
がら、軸方向へ引上げる引上機１、これに係合す
る回転チヤツク、ガラス微粒子を発生し、堆積さ
せる部分を囲む反応容器２、原料ガス、燃焼ガス
等のガスの原料およびガス供給装置より供給し、
反応させるためのバーナー３、反応容器２内未堆
積ガラス微粒子や反応副生成物の塩化水素ガスな
どを排気する排気管４、出発材の外側にあり、回
転し引上げられる石英ガラス棒の外周面に付着し
て生成される多孔質母材の先端をモニターして引
上げ速度を制御するためのレーザ５、レーザ５に
対応する受光素子６等よりなる。この点は従来の
装置と変るところはない。

１２はガラス棒の振れ回りを一方よりダイヤル
ゲージをあてることにより測定し、他方よりマイ
クロメーターヘツドによつて、ガラス棒に対し、
押しこむことのできる修正治具である。

図示のように２個の修正治具１２がサポート１
３に、支持腕１３′によつて同一方向に支持され、
両支持腕１３′の間隔は調節でき、サポート１３
は垂直に立ち、支持腕１３′は回転できるように
構成されている。

ガラス微粒子による石英ガラス棒９への外付け
開始前に、回転チヤツク７を第１図ロの位置まで
下げ、回転を開始させる。この場合、修正治具１
２は石英ガラス棒９の光フアイバとして有効とな
る部分１０の両端に近いダミー部分にあるように
調節される。この状態で一方向よりガラス棒９に
上、下のダイヤルゲージのみをあてて、振れ回り
量とその中心を測定する。次にハンドバーナー１
４で上部ダミー部１１の修正治具１２の上を加
熱・軟化させる。石英ガラス棒９の加熱部分が十
分軟化したら、前記測定方向またはその反対方向
より２個の修正治具１２のマイクロメーターヘツ
ドを当該ダミー部に押し込んで行き、ダイヤルゲ
ージの振れ回り量が最初に測定した中心値になる
ようにし、その状態でダイヤルゲージの振れ回り
量が少いことを確認する。その状態でハンドバー
ナー１４を消火し、加熱点の温度が十分下がつた
後、修正治具１２を取り除く。

前記修正の一例を具体的に説明する。最初にダ
イヤルゲージを当てた時の読みが上部ダミー部で
0.85〜1.85mmの間で振れ回つた状態にあるものと
すれば、中心値は1.35mmである。ここでハンドバ
ーナーの火炎で加熱してマイクロメータヘツドを
押し込み、ダイヤルゲージの振れが、例えば1.30
〜1.40mmになるところ（差0.1mmが最小の場合）
までもつて行く。これに対し、下部ダミー部にお
いても修正を行い、これを上下で交互に繰返して
修正する。

本例の場合、ハンドバーナーによつて加熱され
るのは、上部ダミー部であるが、修正において振
れ回りの監視、修正を行つているのは上下ダミー
部の２点であり、マイクロメータのヘツドの押し
込み、ダイヤルゲージによる振れ回りの指示によ
つて、振れ回りを十分に修正することができる。
なおマイクロメータは必ずしも必要でなく、押し
込みのできる面を有するものでよい。同様に測定
器はダイヤルゲージ以外のものでも良い（例電気
マイクロ）。

この修正作業で石英ガラス棒９の修正部の振れ
回り量は引上機１のチヤツク７の精度による振れ
回り、ダミー部１１が真円でないことにより生じ
る振れ回り、修正時の誤差による振れ回りだけに
なる。本実施例に従い５本の振れ回り量を測定し
たところ、回転チヤツク７よりの距離が850〜900
mmの上部修正点で平均155μm、1600〜1750mmの下
部修正点で平均180μmであつた。

修正が終了したら、第１図ハに示す位置まで回
転チヤツク７を引下げ、この状態でバーナー３よ
り燃焼ガス等のガスを導入して燃焼させ、つづい
て原料ガスを導入し、火炎中にガラス微粒子を発
生させ、回転する石英ガラス棒９の上部ダミー部
１１に堆積を開始させる。堆積を開始したガラス
微粒子の堆積が石英ガラス棒上で成長し、レーザ
ー５より光源の一部をさえぎるようになつたら、
受光素子６の受光量が一定になるように、回転チ
ヤツク７の引上げを開始する。ガラス微粒子の先
端が下部ダミー部まで達したら、原料ガス、燃料
ガスの供給を終了し、第１図ニに示すように、外
付け工程を終了する。外付けを終了した光フアイ
バ母材１７は脱水、透明させる工程を経て全合成
光フアイバ母材となる。

本実施例によれば、光フアイバ中心部となる石
英ガラス棒の振れ回りは、振れ回り修正作業を行
わない場合に比較して１桁、前述の従来方法によ
る修正を行つた場合に比較して数分の１に振れ回
りが減少し、しかも治具を使うためにバラツキが
少いという特徴がある。この結果、本実施例によ
り製作した光フアイバ母材を線引きしてできた光
フアイバはコア偏芯の少いものとなる。

以上説明のように、本発明では光フアイバ母材
製造出発材、つまり石英ガラス棒のうちガラス微
粒子を堆積して光フアイバとして有効になる部分
の両端部またはその近くの有効にならない部分の
振れ回りを修正してこの２点により出発材を回転
させる軸と出発材の中心軸をほぼ一致させ、しか
るのち、ガラス微粒子の堆積を行うものである
が、２点において出発材を回転させる軸と出発材
の中心軸をほぼ一致させる手段としては次のよう
な実現方法がある。

第２図、第３図、第４図はそれぞれ異なる実施
例を示す。第１図と同一部分は同一符号で示す。

第２図において、引上機（図示していない）に
外付け用の石英ガラス棒９を支持、回転、軸方向
へ移動する回転チヤツク７と同軸に２個の二つ割
り型のチヤツク１５を修正治具として配置する。

この２個のチヤツク１５はガラス棒９が下降し
た位置で、石英ガラス棒９の上、下ダミー部１１
を把持できる位置にある。これらチヤツク１５の
中心軸はチヤツク７の回転軸と精度高く一致する
ように配置され、修正作業時のみ、上、下ダミー
部１１を把持して、上部ダミー部に対する加熱、
軟化によつて、石英ガラス棒９の中心軸を回転チ
ヤツク７の回転軸と一致させる方法で修正され
る。石英ガラス棒９を２個のチヤツク１５で把持
する際、振れ回りがあると石英棒に歪が加わる
が、ガラス棒９、石英シード棒１１に長さがあ
り、十分に弾性があるので問題は生じない。

第３図は上部ダミー部において第１図で説明し
た修正治具１２、下部に回転チヤツク７と同期回
転できる回転チヤツク１６を修正治具として用い
た例である。チヤツク１６の回転軸はチヤツク７
の回転軸上にあるようにセツトされ、下部ダミー
部１１を把持して回転する。ここで、修正治具１
２のダイヤルゲージで、振れ回り量を一方向より
の変位量として測定し、その後ハンドバーナー１
４によつて上部ダミー部を加熱、軟化させ、修正
治具１２のマイクロメーターヘツドを前記測定方
向または反対方向より上部ダミー部１１上におし
こんで、振れ回りの変位の中点となるまで、押し
て修正し、修正しながら振れ回りの減少をチエツ
クし、最少となつたことを確認して、ハンドバー
ナー１４を消火する。

第４図は第３図に説明したものと同様に回転チ
ヤツク７と同期回転できる回転チヤツク１６を用
い、回転チヤツク１６の回転軸は回転チヤツク７
の回転軸と同一回転軸に配置したものである。

本例においては、石英ガラス棒９の回転中に、
第１図で説明したところと同様に、上下ダミー部
１１において修正治具１２によつて修正作業を行
うものである。

第１図、第４図の修正治具１２、第２図の修正
用のチヤツクはいずれも２個用いているが、上下
端または上下端付近に位置換えして交互に繰り返
し芯出しすればこれらの治具、チヤツクは一つし
かなくても本発明を実施することができる。

［効果］ 以上説明のように、本発明は出発材を回転させ
る軸とこれに結合される出発材の軸を２点におい
て修正しているので、その後のガラス微粒子の堆
積工程において偏芯のすくない光フアイバ全合成
母材を製作することが可能となり、これを線引し
た場合、コアの偏芯のすくない光フアイバを得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図イは本発明実施の装置概略図、ロ，ハ，
ニは本発明実施工程の説明図である。第２図、第
３図、第４図は本発明における振れ回り修正の例
を示す。第５図イは従来の光フアイバ母材製造用
反応装置概略図、ロ，ハは外付け説明図である。 １……引上機、２……反応容器、３……バーナ
ー、４……排気管、５……レーザー、６……受光
素子、７，１５，１６……回転チヤツク、８……
石英シード棒、９……石英ガラス棒、１０……光
フアイバ母材有効部、１１……ダミー部、１２…
…修正治具、１３……サポート、１４……ハンド
バーナー、１７……ガラス微粒子堆積母材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直方向に上下し、且つ回転する光フアイバ
   母材製造出発材に対し、ガラス微粒子の堆積を行
   う光フアイバ母材製造の開始にさきだち、前記出
   発材のうちガラス微粒子を堆積して光フアイバと
   して有効になる部分の両端またはその近くの有効
   とならない部分の振れ回りを修正して、前記出発
   材を回転させる軸と出発材の中心軸を一致させ、
   その後前記出発材にガラス微粒子の堆積を開始す
   ることを特徴とする光フアイバ母材の製造方法。 ２ 光フアイバ母材製造出発材のうち、ガラス微
   粒子を堆積して有効となる部分の両端、またはそ
   の近くの有効とならない部分の振れ回りを修正す
   るために、修正部分の振れ回りを機械的に少くす
   る手段と、修正に伴う前記出発材の変形を可能に
   するため、前記出発材の有効になる部分の上端側
   修正点の上側の部分の出発材の加熱軟化手段を伴
   うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   光フアイバ母材の製造方法。 ３ 光フアイバ母材製造出発材を回転させる軸と
   前記出発材の有効になる部分の中心軸を一致させ
   るため、各修正点における前記出発材の振れ回り
   量を測定器を用いて、少くとも一方向よりの変位
   量として測定し、前記出発材の上端側修正点の上
   側を加熱軟化させ、前記出発材を回転させながら
   前記変位測定方向、または反対方向より該出発材
   を、測定した振れ回りの変位の中点となるまで押
   して修正することを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の光フアイバ母材の製造方法。 ４ 光フアイバ母材製造出発材を回転させる軸と
   前記出発材の有効になる部分の中心軸を一致させ
   るため、前記出発材を把持する回転チヤツクの回
   転軸と同軸の２個のチヤツクで、前記出発材の光
   フアイバとして有効になる部分の両端またはその
   近くの有効とならない部分を、前記出発材の上端
   側修正点の上側を加熱軟化させながら把持するこ
   とにより修正することを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の光フアイバ母材の製造方法。 ５ 光フアイバ母材製造出発材を回転させる軸と
   上記出発材の有効になる部分の中心軸を一致させ
   るため、前記出発材を把持する回転軸と同軸で、
   かつ同期回転する回転チヤツクで、前記出発材の
   光フアイバとして有効になる部分の下端付近を把
   持し、上端付近の前記出発材の振れ回り量を測定
   器を用いて少なくとも一方向よりの変位量として
   測定し、前記出発材の上端側修正点の上側を加熱
   軟化させ、前記２つの回転チヤツクで回転させな
   がら、前記変位測定方向または反対方向より該出
   発材を前記測定した振れ回りの変位の中点となる
   まで押して修正することを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の光フアイバ母材の製造方法。 ６ 光フアイバ母材製造出発材を回転させる軸と
   前記出発材の有効となる部分の中心軸を一致させ
   るため、前記出発材の下端を、前記出発材を把持
   する回転チヤツクの回転軸と同軸で、かつ同期回
   転する回転チヤツクで把持し、各修正点における
   前記出発材の振れ回り量を測定器を用いて、少く
   とも一方向よりの変位量として測定し、前記出発
   材の両端の修正のチヤツク側を加熱軟化させ、前
   記出発材を回転させながら前記変位測定方向、ま
   たは反対向より該出発材を前記測定した振れ回り
   の変位の中点となるまで修正することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の光フアイバ母材の
   製造方法。