JPH0624784A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

光ファイバの製造方法

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JPH0624784A
JPH0624784A JP18225492A JP18225492A JPH0624784A JP H0624784 A JPH0624784 A JP H0624784A JP 18225492 A JP18225492 A JP 18225492A JP 18225492 A JP18225492 A JP 18225492A JP H0624784 A JPH0624784 A JP H0624784A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に大型のプリフォームから高品質、高強度
光ファイバを製造する。 【構成】 VAD法等でコアを有するガラスロッド外周
にガラス微粒子堆積体を合成した後焼結・透明ガラス
化、延伸する製法において、一方の端部に突起を持つダ
ミー棒の他の端を上記ガラスロッドの上下端に予め溶着
しておき、該ダミー棒の突起に対応した凹部を有する嵌
合部材に挿入し、該ダミー棒と嵌合部材とを嵌合部分で
共通して貫通するように設けておいた孔に耐熱性材のピ
ンを貫通させて両者を固定することによりガラスロッド
・ダミー棒を把持して上記合成以降の工程を行う。各工
程での、大型母材の把持が安定し、ガラス旋盤で延伸す
る場合も両端把持が可能であり、しかもガラスロッドの
傷つけ、不純物混入、割れ、クラック発生等なしにプリ
フォームを製造でき、大型プリフォームを断線なく線引
きでき、伝送損失特性も優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバの製造方法に
関するもので、特に大型のプリフォームから高品質で高
強度の光ファイバを効率よく製造することができる方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバの従来の製造方法を、例えば
気相軸付け法(Vapour-phase axial deposition metho
d, VAD法と略す)で説明する。VAD法は同心円状
多重管バーナにより酸水素火炎を形成し、この火炎中に
ガラス原料ガス、例えばSiCl 4 ,SiHCl3 等お
よび場合によってドーパント原料ガス例えばGeC
4 ,POCl3 ,BCl3 などを投入し、火炎加水分
解反応あいは酸化反応によりガラス微粒子を生成し、こ
のガラス微粒子を出発ロッドの先端あるいは外周にスス
付けし、、ガラス微粒子堆積体を合成し、その後これを
加熱炉にて透明化することにより、透明ガラスプリフォ
ームを得る方法である。次にこの方法を用いて光ファイ
バを具体的に作る方法を述べると、まず、上記方法を用
い、出発ロッド先端にドーパントを含むコアまたはコア
とその外周にクラッドの一部を有するコア母材を合成
し、ハロゲン系ガスで脱水した後、透明ガラス化する。
その後、図2に示すように、この透明ガラスロッド(コ
ア母材)を出発材1として、この外周に更にクラッド用
のガラス微粒子堆積体9を合成する。7はガラス微粒子
合成用バーナ、8は火炎である。こうして得られたガラ
スロッドとガラス微粒子堆積体からなる複合体を再び、
焼結炉で透明ガラス化し、光ファイバ用プリフォームを
得る。この後、光ファイバ用プリフォームの両端にダミ
ー棒を溶着し、ガラス表面を火炎研磨した後、電気炉あ
るいは酸水素バーナを用いて、延伸し、所定の太さのプ
リフォームロッドを作製する。このプリフォームロッド
を線引炉で紡糸することにより光ファイバが得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、コアまたはコア
およびクラッドの一部を有するコア母材の外周にクラッ
ド用ガラス微粒子堆積体を合成する際には、図2に示す
如く、コア母材1の両端にダミー棒2,20を溶着し、上
部ダミー棒2を直接、あるいはメインシード棒6の嵌合
部5を介して把持することにより、合成している。ダミ
ー棒2,20、特に下端のダミー棒20は、VAD法の合成
では避けることのできない成長面のテーパ部がコア母材
1にかからないように設けられており、通常ダミー棒
2,20の先端あるいは、先端部近くまでガラス微粒子堆
積体9を合成する。例えば図3のような複合体が合成さ
れる。これを焼結炉にて透明化した後、延伸加工するた
め、図4に示すように当該プリフォーム10の先端にダミ
ー棒19を溶着し、図4の如き形状とする。この際、上部
ダミー棒も一度切断し、再度溶着することもある。こう
して、ダミー棒19を両端に溶着したプリフォーム10を、
電気炉等の加熱炉にて溶融延伸している。
【0004】ところで、上記した従来法において、透明
化後の延伸工程前にダミー棒を溶着するためには、横型
のガラス旋盤が用いられるが、プリフォームが大型化し
重量が増加すると、片端のダミー棒を片持ちで支えるこ
とが難しくなり、どうしてもプリフォームの有効部(径
が一定でファイバとなる部分)を把持せざるを得なくな
る。有効部を把持したり他のもので触れることは、ガラ
ス表面に傷をつくり強度の高い光ファイバを得ることが
できなくなり、かつ不純物の混入により伝送損失を多く
する要因となることから、母材の大型化には、この点が
品質上大きな問題であった。本発明は、このような問題
を解決した大型のプリフォームを高品質で高強度に合成
できる製造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
の本発明の構成は、バーナにより形成される火炎中にガ
ラス原料を投入し、火炎中での加水分解反応あるいは酸
化反応によりガラス微粒子を生成し、これをコアまたは
コアおよびクラッドの一部を有する石英系ガラスロッド
の外周に堆積させ、該ガラスロッドと上記バーナを相対
的に移動し、ガラスロッドとガラス微粒子堆積体の複合
体を合成し、次にこれを加熱炉にて焼結、透明化し、光
ファイバ用プリフォームを形成し、該プリフォームを細
径に延伸した後更に線引炉にて紡糸することにより光フ
ァイバを製造する方法において、上記石英系ガラスロッ
ドの両端部にそれぞれ円柱状あるいは円筒状のダミー棒
をあらかじめ溶着接続し、該ダミー棒の両側端部にはガ
ラス微粒子を堆積せずに残し、且つ該ダミー棒の中程か
らは外径をテーパ状に且つ該石英ロッド外周には外径一
定にガラス微粒子堆積体を形成してガラスロッド・ガラ
ス微粒子堆積体複合体を合成し、該複合体を焼結した
後、上記両端のダミー棒を把持して電気炉で加熱溶融す
ることにより延伸することを特徴とする。上記光ファイ
バ用プリフォームの両端のダミー棒の長さは、合成する
ガラス微粒子堆積体の外径Dに対して1〜3倍の範囲の
長さとすることが好ましく、ダミー棒の外径はコアおよ
びクラッドの一部を有する石英系ガラスロッド径dに対
して0.9〜1.3倍の範囲とすることが特に好まし
い。上記延伸は、光フアイバ用母材を鉛直方向に固定
し、鉛直方向に延伸することが特に好ましい。
【0006】図1に本発明の一実施態様を示す。まず少
なくともコアとなる部分を有する石英系ガラスロッド
(以下、コア母材と略する)1の上下に上部ダミー棒
2、下部ダミー棒3をそれぞれ溶着接続しておく。上下
ダミー棒2,3の端部にはメインロッド(回転軸)6や
延伸用旋盤チャックの嵌合部に嵌合支持できるように嵌
合部が設けてあり、この部分には固定用ピンを貫通させ
るための嵌合用貫通穴(ピン孔)4が開けてある。ガラ
ス微粒子堆積体合成用反応容器のメインロッド(回転
軸)6の下部の嵌合部5(この場合はダミー棒挿入用の
凹部)に上部ダミー棒2を挿嵌し、ダミー棒のピン孔位
置に対応し且つ中心軸に直行する方向に設けてある嵌合
部5の嵌合用貫通穴とダミー棒の嵌合用貫通穴4に1本
のピンを貫通させて両者を固定する。あるいは嵌合部分
で両者を固定する他の手段を採用してもよい。例えば図
5に示すように、ダミー棒の片端を通常部より太径に
し、嵌合部材の嵌合部の凹部側面の一部を切り欠いてお
いて、側面からダミー棒を挿入し太径部で重量を支える
構造が可能である。
【0007】この状態でバーナ7からガラス原料ガス、
燃焼ガス、支燃性ガスを噴出させて、火炎8中に生成す
るガラス微粒子を上部ダミー棒2の中程から堆積し始め
る〔図1の(a)〕。得られたダミー棒2,3、コア母
材1及びガラス微粒子堆積体9からなる複合体〔図1の
(b)〕を、上下ダミー棒2,3をそのままにして焼結
し、透明プリフオーム10〔図1の(c)〕とし、該透明
プリフオーム10の上下ダミー棒2,3の両端を例えば電
気炉等の加熱炉の延伸用上部嵌合部材12と延伸用下部嵌
合部材13の各嵌合部14,15においてピンにより嵌合支持
して、旋盤の延伸用上部チャック17,同下部チャック18
に取り付け、電気炉ヒータ11で加熱延伸し、延伸された
プリフオーム16を得る〔図1の(d)〕。
【0008】
【作用】本発明の方法を用いれば、コア母材の両端に予
めダミー棒を溶着しておいてからガラス微粒子堆積体を
合成してゆき、ダミー棒両端に嵌合部分を残しておくの
で、コア母材−ガラス微粒子堆積体複合体を焼結、透明
化後には最早ダミー棒を溶融する必要がないことから、
プリフォームのガラス表面を把持する必要がなくなり、
かつ表面に触れることもなく直ちに延伸可能になるの
で、表面の傷発生、または不純物の混入する機会をなく
すことが可能であり、高品質かつ高強度の光ファイバを
得ることができる。また、本発明者らは横型のガラス旋
盤での従来のダミー棒溶着を種々検討した結果、従来の
ダミー棒の片持ちによりダミー棒の割れなく作業できる
のは、母材重量が7〜8kg以下で、慎重に作業したと
しても10kg以下であった。ダミー棒には一般的に石
英ガラス材が用いられるため、太いダミー棒を用いたと
しても、傷があると荷重により簡単にクラックが進展し
割れてしまう。このため、この手段では大型のプリフォ
ームの作製には自ずと制限があった。これに対し、本発
明によれば7〜8kg以上、更には10kgを越えるプ
リフオームについても無理なく加工することができ、生
産効率の大幅な向上が見込まれる。
【0009】本発明においてコア母材の両端につけるダ
ミー棒としては、通常溶融法あるいは合成法で作られた
石英ガラスが用いられる。多少のドーパント、不純物な
どが含有されていても良いが、粘度が極端に低いもので
は、焼結、または延伸時にダミー棒が熱変形してしまい
好ましくない。また、本発明に用いるダミー棒の長さに
ついては、両端を把持するために必要な長さは勿論であ
るが、ガラス微粒子堆積体のテーパ部の堆積にも用いる
ため、把持用長さとテーパ部の長さにより限定される。
テーパ部の長さは、通常ガラス微粒子堆積体の外径Dに
対して0.5D〜1.0Dになっており、これに把持部
の長さを加えると、1.0D〜1.5D以上は必要とな
る。一方、ダミー棒が長すぎると、母材合成設備、焼結
炉などの大型化を招くことから、3.0D以下が好まし
い。
【0010】本発明に用いるダミー棒の太さは、コア母
材の外径に等しいことが最も好ましく、これが大きく異
なっていると、この溶着部でガラス微粒子堆積体が変形
し、ひどい場合はガラス微粒子堆積体にクラックが発生
することになる。このクラックを防止し、安定した製造
を行える範囲としては、コア母材の外径dに対して、
0.9d〜1.3dの範囲にあることが望ましい。さら
に望ましくは1.0d〜1.1dの範囲が良い。
【0011】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。 (1)実施例1 コアおよびクラッドの一部を有する、長さ800mmの
コア母材を準備した。コア母材の外径は18mmであっ
た。この両端に外径18mm、長さ400mmのダミー
棒を溶着接続した。なお、該ダミー棒の先端には、それ
ぞれ5mmφの貫通穴が開けられており、ガラス微粒子
堆積体合成時には、上部ダミー棒を該ダミー棒を挿入で
きる円筒形状を先端に持ち且つ該円筒形状部分において
ダミー棒の貫通穴に対応する位置に中心軸に直交する5
mmφの貫通穴を有する嵌合部材ロッドに嵌合し、セラ
ミックス製の4.5mmφのピンを両者の貫通穴に挿入
することにより把持した。次に該嵌合部材を回転軸に取
り付け、ガラス微粒子堆積体をコア母材の外周に外径が
一定になるように合成した。コア母材の外周のガラス微
粒子堆積体の外径は220mmであり、両端のダミー部
には、ガラス微粒子堆積体のテーパ部が上部に160m
m長さ、下部に180mm長さで堆積した。得られたコ
ア母材−ガラス微粒子堆積体の複合体の重量は全部で1
3.4kgになった。該複合体を焼結炉にて透明ガラス
化した後、電気ヒータを有する電気炉に挿入し、上下の
ダミー棒の端部をセラミックスピンでチャックに嵌合把
持し、加熱しながら上下チャックをトラバースすること
により延伸した。電気炉は2000℃に設定し、上部チ
ャックは10mm/minでトラバースし、下部チャッ
クはプリフォーム外径が35mmφとなるようにトラバ
ース速度を制御した。こうして得られたプリフォームを
線引炉にて紡糸したところ、100kmの線引のあい
だ、一度も断線することはなく、かつ伝送損失も波長
1.3μmで0.35dB/kmと良好なものが得られ
た。
【0012】(2)実施例2 ダミー棒外径とコア母材外径の関係の割れ発生への影響
を明らかにするため、実施例1と同じ構成でダミー棒の
外径を16mm、18mm、19mm、22mm、24
mmと5種類用意し、それぞれ5本ずつのガラス微粒子
堆積体の合成を行った。それぞれコア母材の外径18m
mに対して0.88、1.0、1.05、1.22、
1.33倍の外径である。この結果、18mm、19m
mの場合は、それぞれ5本とも良好な母材が得られた。
また、22mmではガラス微粒子堆積体が下部の溶着部
にかかったときにクラックが入って先端が割れてしまっ
たものが1本あったが、残り4本は良好であった。16
mmおよび24mmについては、5本中良好に製造でき
たものは16mmで2本、24mmで1本のみと、安定
性が著しく低下してしまった。
【0013】(3)比較例1 コアおよびクラッドの一部を有する外径18mmφのコ
ア母材に、外径18mmで長さ400mmのダミー棒を
上部に、下部には外径18mmで長さが200mmのダ
ミー棒をつけて、実施例1と同様のガラス微粒子堆積体
の合成を行った。下部のダミー棒は短く、先端にガラス
微粒子堆積体の付着していない領域が約20mm残っ
た。重量は全体で13.3kmあった。この母材を透明
化した後、横型ガラス旋盤で上部ダミー棒を把持し下端
にダミー棒を溶着しようとしたが、ダミー棒が折れて、
溶着出来なかった。このため、プリフォームの有効部を
チャッキングし、ダミー棒を両端に溶着した。こうして
作製したダミー棒付プリフォームを35mmφに延伸
し、線引炉で紡糸したところ、100kmの紡糸中に1
1回断線した。特にチャックで把持した部分の近傍で破
断が多かった。伝送損失も一部波長1.3μmで0.4
5dB/kmのものが見られた。
【0014】上記実施例では嵌合用ピンとしてセラミッ
クピン、アルミナピンを用いた例を挙げたが、カーボン
製、あるいはカーボンにSiコートしたものなど、耐熱
性、強度に優れたものであれば他のいずれを用いてもよ
い。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いれば
プリフォームの表面に触れることなく、線引き用のプリ
フォームまで加工することができ、かつ安定したガラス
微粒子堆積体の合成を行うことができる。このため、特
に重量が8〜10kgを越える大型のプリフォームの製
造を伴う光ファイバの製造においては、高品質、高強度
の光ファイバを得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製法を工程の順に説明する概略図であ
る。
【図2】従来法のガラス微粒子堆積体の形成工程を説明
する概略図である。
【図3】図2の形成工程で得られたコア母材とガラス微
粒子堆積体との複合体を説明する概略図である。
【図4】図3で得た複合体を焼結して得た透明ガラス体
の概略説明図である。
【符号の説明】
【図5】本発明におけるダミー棒と嵌合部材の組合せの
他の具体例を示す概略図。
【符号の説明】
1 コア母材(出発材) 2 上部ダミー棒 3 下部ダミー棒 4 ピン孔 5 嵌合部 6 メインロッド( 回転軸) 7 ガラス微粒子合成用バーナ 8 火炎 9 ガラス微粒子堆積体 10 透明プリフオーム 11 電気炉ヒータ 12 延伸用上部嵌合部材 13 延伸用下部嵌合部材 14 延伸用上部嵌合部 15 延伸用下部嵌合部 16 延伸されたプリフオーム 17 延伸用上部チャック 18 延伸用下部チャック 19 従来法におけるプリフオームに溶着したダミー棒 20 下部ダミー棒
フロントページの続き (72)発明者 星野 寿美夫 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バーナにより形成される火炎中にガラス
    原料を投入し、火炎中での加水分解反応あるいは酸化反
    応によりガラス微粒子を生成し、これをコアまたはコア
    およびクラッドの一部を有する石英系ガラスロッドの外
    周に堆積させ、該ガラスロッドと上記バーナを相対的に
    移動し、ガラスロッドとガラス微粒子堆積体の複合体を
    合成し、次にこれを加熱炉にて焼結、透明化し、光ファ
    イバ用プリフォームを形成し、該プリフォームを細径に
    延伸した後更に線引炉にて紡糸することにより光ファイ
    バを製造する方法において、上記石英系ガラスロッドの
    両端部にそれぞれ円柱状あるいは円筒状のダミー棒を予
    め溶着接続し、該ダミー棒の両側端部にはガラス微粒子
    を堆積せずに残し、且つ該ダミー棒の中程からは外径を
    テーパ状に且つ該石英ロッド外周には外径一定にガラス
    微粒子堆積体を形成してガラスロッド・ガラス微粒子堆
    積体複合体を合成し、該複合体を焼結した後、上記両端
    のダミー棒を把持して電気炉で加熱溶融することにより
    延伸することを特徴とする光ファイバの製造方法。
  2. 【請求項2】 ダミー棒の端部に円柱状のピンを挿入し
    得るダミー棒中心軸を横切る貫通穴が設けられ、該ダミ
    ー棒を挿入し得る凹部を一端に有し且つダミー棒貫通穴
    に対応する位置に中心軸に直交する貫通穴を有する嵌合
    部材に該ダミー棒を嵌挿し、嵌合部分において両者の貫
    通穴に耐熱性のピンを挿入することにより光ファイバ用
    プリフォームの両端を嵌合部材で把持し、回転軸に取り
    付けて電気炉で加熱溶融することにより延伸することを
    特徴とする請求項1記載の光ファイバの製造方法。
  3. 【請求項3】 上記光ファイバ用プリフォームの両端の
    ダミー棒の長さを、合成するガラス微粒子堆積体の外径
    Dに対して1D〜3Dの範囲の長さとすることを特徴と
    する請求項1または請求項2に記載の光ファイバの製造
    方法。
  4. 【請求項4】 上記光フアイバ用プリフォームの両端の
    ダミー棒の太さを、コアおよびクラッドの一部を有する
    石英系ガラスロッド径dに対して0.9d〜1.3dの
    範囲とすることを特徴とする請求項1ないし請求項3の
    いずれかに記載の光ファイバの製造方法。
  5. 【請求項5】 上記延伸は、光フアイバ用母材を鉛直方
    向に固定し、鉛直方向に延伸することを特徴とする請求
    項1ないし請求項3のいずれかに記載の光フアイバの製
    造方法。
JP18225492A 1992-07-09 1992-07-09 光ファイバの製造方法 Expired - Lifetime JP3191418B2 (ja)

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