JPH0680434A

JPH0680434A - 光ファイバ用母材の製造方法

Info

Publication number: JPH0680434A
Application number: JP23250592A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Sato; 継男佐藤; Hiroshi Hihara; 弘日原; Takeshi Yagi; 健八木; Kazuaki Yoshida; 和昭吉田
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、偏心が極めて小さい光ファイバ用母
材を多孔質成形体の段階で破損させることなく得ること
ができる光ファイバ用母材の製造方法を提供することを
目的とする。【構成】コア材の外側に石英系粉末を成形してなるクラ
ッド材を設けて多孔質成形体を作製する工程、該多孔質
成形体の軸方向をほぼ鉛直方向に揃えて該多孔質成形体
の外周を切削して該コア材に対する該クラッド材の偏心
を修正する工程、並びに偏心を修正した後の該多孔質成
形体を脱脂・透明ガラス化する工程を具備することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野における光
ファイバ用母材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ用母材の製造方法としては、
特に、ハイブリッド法を用いた方法が工業的に有利であ
ると認められている。ハイブリッド法とは、コア材（コ
ア材の外側にクラッド材を一部被覆されたものも含む）
を気相法もしくは粉末成形法で作製し、必要に応じて透
明ガラス化し、このコア材の外側にクラッド材を粉末成
形法で作製し、クラッド材を透明ガラス化する方法であ
る。

【０００３】粉末成形法としては、特願平２−２４４８
１７号に開示されている加圧成形法、ＭＳＰ法（Journa
l of Optical Communications 誌、１０巻、１号、pp２
〜５、１９８９年）等の乾式成形法、特開昭６４−５６
３３１号公報に開示されている鋳込み成形法、特願平２
−２４４８１５号に開示されている押出成形法等の湿式
成形法が挙げられる。

【０００４】しかしながら、このハイブリッド法には、
コア材に対するクラッド材の偏心という問題がある。コ
ア材に対するクラッド材の偏心（以下、単にコアの偏心
という）は、光ファイバの特性に大きく影響する。この
偏心は、光ファイバ同士の接続あるいは光源と光ファイ
バとの接続における接続損失を大きくする原因となる。
このため、接続効率を良くするためには、コアの偏心量
をできる限り小さくする必要がある。特に、光ファイバ
の中で最も多く使用されているシングルモードファイバ
は、コア径が１０μｍ程度であり、ＮＡ（開口度）が
０．３〜０．４と小さいので、偏心が大きな問題とな
る。コアの偏心量は、まったくないことが好ましいが、
実用上０．５μｍ、好ましくは０．３μｍ以下にするこ
とが必要である。

【０００５】この値は、外径１２５μｍの光ファイバに
対して０．２〜０．４％の偏心に相当する。一方、光フ
ァイバの低コスト化のために、より大きい光ファイバ用
母材を作製するようになってきている。例えば、１ｍ当
たり約３００kmの光ファイバが得られる光ファイバ用母
材を上記の加圧成形法により作製する場合、光ファイバ
用母材の外径は約７０mm程度となる。したがって、透明
ガラス化前の多孔質成形体の外径は約９５mmとなる。こ
のような大型の多孔質成形体の場合、上記のような寸法
に精度良く作製することは極めて難しく、コアの偏心量
が大きくなってしまう。

【０００６】また、上記の乾式成形法により光ファイバ
用母材を作製する場合、多孔質成形体を作製する段階で
原料粉末であるシリカ粉末の充填密度が均一でなくなる
恐れがあり、このような多孔質成形体を透明ガラス化す
ると断面が真円でない光ファイバ用母材が得られる。こ
のような光ファイバ用母材を線引きして得られた光ファ
イバは、コアの偏心量が大きいので接続の際に接続損失
が大きくなる。

【０００７】そこで、従来からコア材の外周にクラッド
材を形成して多孔質成形体を作製した後に、多孔質成形
体の軸方向を水平にした状態でクラッド材の外周を切削
してコア材に対するクラッド材の偏心を修正している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバ長と光ファイバ用母材重量との関係は下記のように
なっており、端末のロス分を考慮すると、例えば、光フ
ァイバ長３００km用の光ファイバ用母材重量は１０kgを
超えてしまう。

【０００９】光ファイバ長（km）母材重量（kg）１００２．７３００８．１５００１３．５１０００２１．６このように大重量の光ファイバ用母材を得る場合、多孔
質成形体の段階においてこれを軸方向を水平にした状態
で支持して多孔質成形体の外周を切削すると、支持ロッ
ドまたは多孔質成形体の中央部で折れてしまう恐れがあ
る。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、偏心が極めて小さい光ファイバ用母材を多孔質成
形体の段階で破損させることなく得ることができる光フ
ァイバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、コア材の外側
に石英系粉末を成形してなるクラッド材を設けて多孔質
成形体を作製する工程、該多孔質成形体の軸方向をほぼ
鉛直方向に揃えて該多孔質成形体の外周を切削して該コ
ア材に対する該クラッド材の偏心を修正する工程、並び
に偏心を修正した後の該多孔質成形体を脱脂・透明ガラ
ス化する工程を具備することを特徴とする光ファイバ用
母材の製造方法を提供する。

【００１２】ここで、コア材とは、コア用ロッド単独、
またはコア用ロッドの少なくとも一方の端部に支持ロッ
ドを取り付けたものいい、コア材の外側にクラッド材を
一部被覆されたものも含む。また、コア用ロッドとして
は、透明ガラス材の他、多孔質体も含まれる。

【００１３】本発明の方法において切削とは、多孔質成
形体の外周を刃物で削ることをいい、多孔質成形体の外
周を一部除去することを目的とする。この切削は、偏心
している多孔質成形体を修正するために行うので、切削
量は多孔質成形体の偏心の状態に応じて決定する。実際
に切削を行う場合、例えば、多孔質成形体の断面におい
てコア材の中心からクラッド材の外周までの距離が等し
くなるようにクラッド材を除去する。

【００１４】多孔質成形体の切削を良好に行うことがで
きるか否かは、主として多孔質成形体の強度および硬さ
に影響する。すなわち、多孔質成形体の強度が低いと切
削の際に多孔質成形体自身が破壊されてしまい、多孔質
成形体があまり硬すぎるとバイトの寿命が短くなった
り、バイトの破片が異物として混入してしまう問題を生
じる。このため、多孔質成形体の含水率を５％以下に設
定することが好ましい。これは、多孔質成形体の含水率
が多いと多孔質成形体の強度が低下するからである。

【００１５】多孔質成形体の軸方向をほぼ鉛直方向に揃
えて多孔質成形体の外周を切削する場合、例えば縦型切
削機を用いる。この場合、切削方向は切削片が下に落ち
やすいことを考慮すると上方から下方に向かう方向が望
ましいが、特に限定しない。また、多孔質成形体を切削
する場合、外径測定器等を設置してバイトの切り込み量
や仕上り外径を正確に制御しながら行うことが好まし
い。

【００１６】また、偏心量は、コア用ロッドの中心と支
持ロッドの中心を一致させることにより、少なくするこ
とができる。上記の縦型切削機を用いてコア用ロッドに
支持ロッドを取り付けることにより、横型切削機を用い
て取り付ける際に起こる問題、すなわちコア用ロッドの
撓みを解消することができる。

【００１７】多孔質成形体に可塑性を与えるために、あ
らかじめ石英系粉末にバインダーとして有機系の成形助
材を加えてもよい。この成形助材は、後工程の脱脂工程
において除去される。

【００１８】多孔質成形体の脱脂工程、透明ガラス化工
程は、通常行われている条件を採用する。

【００１９】

【作用】本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、多孔
質成形体を作製し、この多孔質成形体をその軸方向をほ
ぼ鉛直方向に揃えた状態で切削することを特徴としてい
る。

【００２０】コア用ロッドの材料である石英ガラスの引
張強度は室温で５００kg／cm²である。このことから、
断面積が１cm²のコア用ロッドであっても３９０kgの荷
重に耐えられる計算となる。このため、多孔質成形体を
その軸方向をほぼ鉛直方向に揃えた状態に設置すること
により、コア材、多孔質成形体自身を破損させることな
く良好に切削することができる。

【００２１】また、多孔質成形体の含水率を調整するこ
とにより、多孔質成形体の強度を向上させることがで
き、良好に切削を行うことができる。

【００２２】さらに、後工程である脱脂工程や透明ガラ
ス化工程が多孔質成形体の軸方向をほぼ鉛直方向に揃え
た状態で行われるので、ハンドリング、運搬の点でも非
常に有利となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。

【００２４】本発明の方法においては、まず、図１に示
すように、コア用ロッド１０の両端に支持ロッド１１を
取り付けてコア材を作製し、これにクラッド材１２を形
成してなる多孔質成形体１を作製する。次に、この多孔
質成形体を図２に示すような縦型切削機に装着して、多
孔質成形体の周面を切削し、その後、これを常法により
脱脂・透明ガラス化して光ファイバ用母材を作製する。

【００２５】図２に示す縦型切削機は、以下のような構
成を有している。すなわち、切削機本体２０には、上下
動可能な上支持板２１が取り付けられている。上支持板
２１の下面および切削機本体の基台部２２の上面には、
それぞれ多孔質成形体の支持ロッドを把持する回転チャ
ック２３が取り付けられている。また、切削機本体２０
の側壁部２４には、ダイヤモンドバイト等のバイト２５
が上下動可能に取り付けられている。

【００２６】多孔質成形体１の外側には、外径測定器２
６が配置されており、ねじ切りされた棒２７に螺合され
ることにより上支持板２１と基台部２２の間を上下動可
能になっている。また、バイト２５の上下動に合わせて
吸引手段２８が上下動可能に設置されており、バイト２
５により切削された切削屑を吸引できるようになってい
る。吸引手段２８は、真空ポンプ２９等に接続されてい
る。

【００２７】このような構成の縦型切削機を用いて、多
孔質成形体を回転させながらその周面を切削ることによ
り、大型の多孔質成形体をコア材の破損なく切削するこ
とができる。

【００２８】次に、本発明の効果を明確にするために行
った実験例を説明する。

【００２９】実験例１平均粒径８μｍのシリカ粉末１００重量部に対してバイ
ンダーとしてメチルセルロース３重量部、純水２２重量
部、および界面活性剤としてＳＮウェット３６６（サン
ノプコ社製、商品名）０．３重量部を混合し、均質に混
練して可塑性材料を調製した。

【００３０】次いで、コア／クラッド比が１／３であ
り、コア・クラッドの屈折率差が０．３％であり、一端
に支持ロッド１１を有する外径１２mm、長さ１０００mm
であるコア用ロッドをＶＡＤ法およびこれに続く脱水・
透明ガラス化工程を経て形成した。このコア用ロッドの
他端に外径１８mm、長さ２００mmの支持ロッドを縦型切
削機で取り付けてコア材を作製した。

【００３１】これに上記可塑性材料を押出成形して外径
７５mm、長さ９５０mmの多孔質成形体を作製した。その
後、この多孔質成形体を１１０℃で５時間乾燥した。こ
の多孔質成形体の一部について含水率を測定したところ
０．５％であった。

【００３２】次いで、この多孔質成形体を図２に示す縦
型切削機に装着し、多孔質成形体の周面をダイヤモンド
バイトで切削して外径を７１mmとした。このときの切削
条件は、バイト回転数２５０rpm 、切削速度（バイト移
動速度）２０mm／min 、切削深さ１mmとし、バイトは多
孔質成形体の上部から下部に向かって２回移動させた。
このとき、多孔質成形体の含水率が５％以下であったの
で、破損等が起こらず良好に切削を行うことができた。

【００３３】次いで、切削後の多孔質成形体にＮ₂、空
気等の清浄なガスを吹き付けて切削片を除去し、これに
大気中で５００℃、５時間の脱脂処理を施した。次い
で、常法によりＣｌ₂を含むＨｅ雰囲気中で１２００℃
下で脱水処理し、続いてＨｅ雰囲気中で１６００℃下で
透明ガラス化処理を施して、外径５０mm、長さ８００mm
の光ファイバ用母材を作製した。得られた光ファイバ用
母材を線引きして長さ１１０kmの光ファイバを作製し
た。この光ファイバについて１０km毎の偏心量を調べた
ところ、０．１２μｍであり実用上問題ない値であっ
た。

【００３４】上記の方法により１０本の光ファイバ用母
材を作製して、これらを線引きして光ファイバを作製し
てそれらを評価したところ、いずれの光ファイバも１０
km毎の偏心量が０．３μｍ以下であり、実用上問題ない
値であった。また、いずれの多孔質成形体も含水率が
０．０４〜２．８％であったので、破損等が起こらず良
好に切削を行うことができた。

【００３５】実験例２平均粒径８μｍのシリカ粉末１００重量部に対してバイ
ンダーとしてポリビニルアルコール（信越化学社製、Ｐ
Ａ−０５）３重量部、および純水６７重量部を混合して
スラリーを作製し、このスラリーをスプレードライ法に
より造粒して平均粒径１００μｍの造粒粉末を得た。

【００３６】一方、コア／クラッド比が１／３であり、
コア・クラッドの屈折率差が０．３％であり、外径１
６．８mm、長さ１０００mmであるコア用ロッドをＶＡＤ
法により作製し、これを脱水・透明ガラス化して形成し
た。このコア用ロッドの両端に外径２０mm、長さ２００
mmの支持ロッドを縦型切削機で取り付けてコア材を作製
した。

【００３７】このコア材を内径１２０mm、長さ１０００
mmのウレタンゴム製の管状成形型のキャビティーの中央
に機械的に設置し、成形型に振動を加えながらキャビテ
ィー内に上記造粒粉末を充填し、ＣＩＰ装置において成
形型を１０００kgf/cm²の静水圧で加圧して外径１００
mm、長さ１０００mmの多孔質成形体を作製した。この多
孔質成形体をＣＩＰ装置から取り出し、その一部につい
て含水率を測定したところ２．５％であった。

【００３８】次いで、この多孔質成形体を図２に示す縦
型切削機に装着し、多孔質成形体の周面を実験例１と同
様にして切削して外径を９６mmとした。このとき、多孔
質成形体の含水率が５％以下であったので、破損等が起
こらず良好に切削を行うことができた。

【００３９】以後、切削後の多孔質成形体に実験例１と
同様の処理を施して外径７０mm、長さ９００mmの光ファ
イバ用母材を作製した。得られた光ファイバ用母材を線
引きして長さ２５０kmの光ファイバを作製した。この光
ファイバについて５０km毎の偏心量を調べたところ、
０．１２μｍであり実用上問題ない値であった。

【００４０】上記の方法により１０本の光ファイバ用母
材を作製して、これらを線引きして光ファイバを作製し
てそれらを評価したところ、いずれの光ファイバも５０
km毎の偏心量が０．３μｍ以下であり、実用上問題ない
値であった。また、いずれの多孔質成形体も含水率が
０．９〜４．５％であったので、破損等が起こらず良好
に切削を行うことができた。なお、この含水率のバラツ
キは造粒粉末の造粒条件により生じたものと考えられ
る。

【００４１】比較例実験例２と同様にして多孔質成形体を１０本作製した。
この場合、コア材の両端に支持ロッドを取り付けるとき
には、通常の横型のガラス旋盤を用いた。この多孔質成
形体を１１０℃で５時間乾燥した。次に、この多孔質成
形体を両心間距離が２０００mmである機械旋盤に取り付
け、多孔質成形体の周面を実験例１と同じ条件で切削し
た。

【００４２】以後、切削後の多孔質成形体に実験例１と
同様の処理を施して光ファイバ用母材を作製した。得ら
れた光ファイバ用母材を線引きして光ファイバを作製し
た。この光ファイバについて５０km毎の偏心量を調べた
ところ、両端部で０．２〜１．２μｍ、中心付近で０．
５〜２．４μｍであり実用上問題のある値であった。な
お、中心付近で偏心量が大きかったのは光ファイバ用母
材の撓みが影響していると考えられる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した如く本発明の光ファイバ用
母材の製造方法は、偏心が極めて小さい光ファイバ用母
材を破損させることなく得ることができる。これによ
り、光ファイバの低コスト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ハイブリッド法により作製された多孔質成形体
を示す説明図。

【図２】本発明の方法に用いられる縦型切削機の一例を
示す概略図。

【符号の説明】１…多孔質成形体、１０…コア用ロッド、１１…支持ロ
ッド、１２…クラッド材、２０…切削機本体、２１…上
支持板、２２…基台部、２３…回転チャック、２４…側
壁部、２５…バイト、２６…外径測定器、２７…棒、２
８…吸引手段、２９…真空ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田和昭東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア材の外側に石英系粉末を成形してな
るクラッド材を設けて多孔質成形体を作製する工程、該
多孔質成形体の軸方向をほぼ鉛直方向に揃えて該多孔質
成形体の外周を切削して該コア材に対する該クラッド材
の偏心を修正する工程、並びに偏心を修正した後の該多
孔質成形体を脱脂・透明ガラス化する工程を具備するこ
とを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。