JPH0761830A - シングルモード光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
シングルモード光ファイバ母材の製造方法Info
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- JPH0761830A JPH0761830A JP6134519A JP13451994A JPH0761830A JP H0761830 A JPH0761830 A JP H0761830A JP 6134519 A JP6134519 A JP 6134519A JP 13451994 A JP13451994 A JP 13451994A JP H0761830 A JPH0761830 A JP H0761830A
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- porous glass
- diameter
- glass body
- optical fiber
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01466—Means for changing or stabilising the diameter or form of tubes or rods
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 カットオフ波長の設計値からのズレの少ない
光ファイバ製造する。 【構成】 コア用多孔質ガラス体を加熱により縮径する
際に、その縮径率を０．９０を越える値とすれば、コア
の屈折率分布曲線における「スパイク」を抑えることが
でき、かつ、カットオフ波長の設計値からのズレを小さ
く抑え得ることが判明した。したがって、コア形成用バ
ーナで生成されたＳｉＯ2 微粒子およびＧｅＯ2 微粒子
を堆積して回転する出発棒の先端から軸方向にコア用多
孔質ガラス体を成長させる第１のステップと、コア用多
孔質ガラス体を成長させつつ、成長後のコア用多孔質ガ
ラス体を加熱手段によって加熱することにより縮径させ
る第２のステップと、コア用多孔質ガラス体の成長およ
び縮径を行ないつつ、クラッド形成用バーナで生成され
たＳｉＯ2 微粒子を堆積して縮径後のコア用多孔質ガラ
ス体の外周にクラッド用多孔質ガラス層を形成する第３
のステップとを備え、第２のステップによる縮径後のコ
ア用多孔質ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９０
倍を越えていることを特徴とする。
光ファイバ製造する。 【構成】 コア用多孔質ガラス体を加熱により縮径する
際に、その縮径率を０．９０を越える値とすれば、コア
の屈折率分布曲線における「スパイク」を抑えることが
でき、かつ、カットオフ波長の設計値からのズレを小さ
く抑え得ることが判明した。したがって、コア形成用バ
ーナで生成されたＳｉＯ2 微粒子およびＧｅＯ2 微粒子
を堆積して回転する出発棒の先端から軸方向にコア用多
孔質ガラス体を成長させる第１のステップと、コア用多
孔質ガラス体を成長させつつ、成長後のコア用多孔質ガ
ラス体を加熱手段によって加熱することにより縮径させ
る第２のステップと、コア用多孔質ガラス体の成長およ
び縮径を行ないつつ、クラッド形成用バーナで生成され
たＳｉＯ2 微粒子を堆積して縮径後のコア用多孔質ガラ
ス体の外周にクラッド用多孔質ガラス層を形成する第３
のステップとを備え、第２のステップによる縮径後のコ
ア用多孔質ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９０
倍を越えていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はシングルモード光ファイ
バ用母材の製造方法に係り、特に詳細には、コア材がＧ
ｅＯ2 を含むＳｉＯ2 からなり、クラッド材が高純度Ｓ
ｉＯ2 からなるガラス母材の製造に使用される。
バ用母材の製造方法に係り、特に詳細には、コア材がＧ
ｅＯ2 を含むＳｉＯ2 からなり、クラッド材が高純度Ｓ
ｉＯ2 からなるガラス母材の製造に使用される。
【０００２】
【従来の技術】シングルモード光ファイバ用母材の製造
方法の一例として、コア用バーナによってＧｅＯ2 およ
びＳｉＯ2 の微粒子を生成し、一方、クラッド用バーナ
によってＳｉＯ2 の微粒子を生成し、コア用バーナで形
成したコア用多孔質ガラス体の表面にクラッド用バーナ
でクラッド用多孔質ガラス層を形成するものが知られて
いる。そして、このようにして得られた多孔質母材を透
明ガラス化した透明ガラス母材、あるいはこれを紡糸し
た光ファイバにおいて、コア部分の屈折率分布を良好な
ステップ状にする技術として、特開昭６３−７４９３１
号公報、特開平１−１５３５４８号公報（対応する米国
特許第４９４４７８３号公報）などが知られている。
方法の一例として、コア用バーナによってＧｅＯ2 およ
びＳｉＯ2 の微粒子を生成し、一方、クラッド用バーナ
によってＳｉＯ2 の微粒子を生成し、コア用バーナで形
成したコア用多孔質ガラス体の表面にクラッド用バーナ
でクラッド用多孔質ガラス層を形成するものが知られて
いる。そして、このようにして得られた多孔質母材を透
明ガラス化した透明ガラス母材、あるいはこれを紡糸し
た光ファイバにおいて、コア部分の屈折率分布を良好な
ステップ状にする技術として、特開昭６３−７４９３１
号公報、特開平１−１５３５４８号公報（対応する米国
特許第４９４４７８３号公報）などが知られている。
【０００３】これら公報の技術は、コア用多孔質ガラス
体を酸水素火炎で棒状に形成しながら、クラッド用多孔
質ガラス層を酸水素火炎で棒状のコア用多孔質ガラス体
の外周に堆積するに際し、クラッド用多孔質ガラス層の
堆積される部分の手前、すなわちクラッド用微粒子の堆
積位置とコア用微粒子の堆積位置との間のコア用多孔質
ガラス体表面を加熱することによって縮径させている。
このようにすれば、透明ガラス化の際にコア用多孔質ガ
ラス体中のＧｅＯ2 が、クラッド用多孔質ガラス層中へ
移動するのを防ぐことができ、コアとクラッドの間の屈
折率変化をステップ状にできる、ということが上記米国
特許に開示されている。
体を酸水素火炎で棒状に形成しながら、クラッド用多孔
質ガラス層を酸水素火炎で棒状のコア用多孔質ガラス体
の外周に堆積するに際し、クラッド用多孔質ガラス層の
堆積される部分の手前、すなわちクラッド用微粒子の堆
積位置とコア用微粒子の堆積位置との間のコア用多孔質
ガラス体表面を加熱することによって縮径させている。
このようにすれば、透明ガラス化の際にコア用多孔質ガ
ラス体中のＧｅＯ2 が、クラッド用多孔質ガラス層中へ
移動するのを防ぐことができ、コアとクラッドの間の屈
折率変化をステップ状にできる、ということが上記米国
特許に開示されている。
【０００４】シングルモード光ファイバには、いわゆる
分散特性の良好なことが望まれる。ここで、「分散」と
は光パルスが光ファイバ中を伝播する間にその波形が時
間的に広がることを指すが、理想的なシングルモード光
ファイバであれば、いわゆるモード分散は零になる。こ
のため、コアの屈折率分布をステップ状にすることが大
切になる。
分散特性の良好なことが望まれる。ここで、「分散」と
は光パルスが光ファイバ中を伝播する間にその波形が時
間的に広がることを指すが、理想的なシングルモード光
ファイバであれば、いわゆるモード分散は零になる。こ
のため、コアの屈折率分布をステップ状にすることが大
切になる。
【０００５】一方、光ファイバのカットオフ波長λC と
は、光ファイバがシングルモード型からマルチモード型
になる境目の波長であって、それぞれの光ファイバに固
有の値になっている。伝播すべき信号光の波長λ1 に対
して光ファイバがシングルモード型であるためには、信
号光の波長λ1 はカットオフ波長λC より長いことが必
要である。
は、光ファイバがシングルモード型からマルチモード型
になる境目の波長であって、それぞれの光ファイバに固
有の値になっている。伝播すべき信号光の波長λ1 に対
して光ファイバがシングルモード型であるためには、信
号光の波長λ1 はカットオフ波長λC より長いことが必
要である。
【０００６】したがって、光ファイバを作製する際に
は、多孔質母材を透明ガラス化して紡糸した後に得られ
るべき光ファイバのカットオフ波長の仕様値が実現され
るように、多孔質母材の構造あるいは製造プロセスが設
計される。
は、多孔質母材を透明ガラス化して紡糸した後に得られ
るべき光ファイバのカットオフ波長の仕様値が実現され
るように、多孔質母材の構造あるいは製造プロセスが設
計される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】コア用の多孔質ガラス
体を縮径し、その外周にクラッド用の多孔質ガラス層を
形成することは、上記の公報にも示される通り、コアの
屈折率分布ををステップ状にする上で有効である。これ
とは別に、コア用の多孔質ガラス体を縮径し、その外周
にクラッド用の多孔質ガラス層を形成するにあたって、
得られるべき光ファイバのカットオフ波長λC が設計値
通り、または、これに近い値になることも必要である。
特に、光ファイバの伝送特性についての設計値からのズ
レに対する許容範囲が狭いとき、すなわち厳しい仕様が
要求される光ファイバを製造するときには、特に重要で
ある。しかし、この点での母材の製造プロセスの条件に
関する検討は未だなされていない。
体を縮径し、その外周にクラッド用の多孔質ガラス層を
形成することは、上記の公報にも示される通り、コアの
屈折率分布ををステップ状にする上で有効である。これ
とは別に、コア用の多孔質ガラス体を縮径し、その外周
にクラッド用の多孔質ガラス層を形成するにあたって、
得られるべき光ファイバのカットオフ波長λC が設計値
通り、または、これに近い値になることも必要である。
特に、光ファイバの伝送特性についての設計値からのズ
レに対する許容範囲が狭いとき、すなわち厳しい仕様が
要求される光ファイバを製造するときには、特に重要で
ある。しかし、この点での母材の製造プロセスの条件に
関する検討は未だなされていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は、こ
のような背景にもとづき、本発明者による研究、試作を
積み重ねた結果、はじめて完成されたものである。本発
明者の実験的検討によれば、コア用多孔質ガラス体を加
熱により縮径する際に、その縮径率を０．９０を越える
値とすれば、コアの屈折率分布曲線における「スパイ
ク」を抑えることができ、かつ、カットオフ波長λC の
設計値からのズレを小さく抑え得ることが判明した。
のような背景にもとづき、本発明者による研究、試作を
積み重ねた結果、はじめて完成されたものである。本発
明者の実験的検討によれば、コア用多孔質ガラス体を加
熱により縮径する際に、その縮径率を０．９０を越える
値とすれば、コアの屈折率分布曲線における「スパイ
ク」を抑えることができ、かつ、カットオフ波長λC の
設計値からのズレを小さく抑え得ることが判明した。
【０００９】したがって、本発明に係るシングルモード
光ファイバ母材の製造方法は、コア形成用バーナで生成
されたＳｉＯ2 微粒子およびＧｅＯ2 微粒子を堆積して
回転する出発棒の先端から軸方向にコア用多孔質ガラス
体を成長させる第１のステップと、コア用多孔質ガラス
体を成長させつつ、成長後のコア用多孔質ガラス体を加
熱手段によって加熱することにより縮径させる第２のス
テップと、コア用多孔質ガラス体の成長および縮径を行
ないつつ、クラッド形成用バーナで生成されたＳｉＯ2
微粒子を堆積して縮径後のコア用多孔質ガラス体の外周
にクラッド用多孔質ガラス層を形成する第３のステップ
とを備え、第２のステップによる縮径後のコア用多孔質
ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９０倍を越えて
いることを特徴とする。
光ファイバ母材の製造方法は、コア形成用バーナで生成
されたＳｉＯ2 微粒子およびＧｅＯ2 微粒子を堆積して
回転する出発棒の先端から軸方向にコア用多孔質ガラス
体を成長させる第１のステップと、コア用多孔質ガラス
体を成長させつつ、成長後のコア用多孔質ガラス体を加
熱手段によって加熱することにより縮径させる第２のス
テップと、コア用多孔質ガラス体の成長および縮径を行
ないつつ、クラッド形成用バーナで生成されたＳｉＯ2
微粒子を堆積して縮径後のコア用多孔質ガラス体の外周
にクラッド用多孔質ガラス層を形成する第３のステップ
とを備え、第２のステップによる縮径後のコア用多孔質
ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９０倍を越えて
いることを特徴とする。
【００１０】ここで、加熱手段は、コア形成用バーナと
クラッド形成用バーナの間に設けられて酸水素火炎でコ
ア用多孔質ガラス体を加熱するバーナとしてもよい。縮
径のための加熱手段としては、セラミックスヒータ等の
輻射加熱装置、光照射による可熱装置でもよいが、コア
形成用バーナおよびクラッド形成用バーナの他に設けら
れた酸水素バーナが最も望ましい。なぜなら、水素の流
量を増減させ、あるいはバーナを多孔質ガラス体の方向
に前進または後退させ、あるいはバーナの火炎が吹き出
す開口の大きさを変更させることで、加熱の程度をコン
トロールして縮径率を一定値に調整できるからである。
また、クラッド形成用バーナからの酸水素炎が中心部に
おいて多くのガラス微粒子を含み、周辺部でガラス微粒
子をほとんど含まないようにしたときにも、本発明のよ
うに縮径率をコントロールすることが可能である。
クラッド形成用バーナの間に設けられて酸水素火炎でコ
ア用多孔質ガラス体を加熱するバーナとしてもよい。縮
径のための加熱手段としては、セラミックスヒータ等の
輻射加熱装置、光照射による可熱装置でもよいが、コア
形成用バーナおよびクラッド形成用バーナの他に設けら
れた酸水素バーナが最も望ましい。なぜなら、水素の流
量を増減させ、あるいはバーナを多孔質ガラス体の方向
に前進または後退させ、あるいはバーナの火炎が吹き出
す開口の大きさを変更させることで、加熱の程度をコン
トロールして縮径率を一定値に調整できるからである。
また、クラッド形成用バーナからの酸水素炎が中心部に
おいて多くのガラス微粒子を含み、周辺部でガラス微粒
子をほとんど含まないようにしたときにも、本発明のよ
うに縮径率をコントロールすることが可能である。
【００１１】また、第２のステップによる縮径後のコア
用多孔質ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９８倍
以下であるようにすれば、カットオフ波長の設計値から
のズレを低く抑えながら、コアの屈折率分布をステップ
状にして分散を抑えることができる。
用多孔質ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９８倍
以下であるようにすれば、カットオフ波長の設計値から
のズレを低く抑えながら、コアの屈折率分布をステップ
状にして分散を抑えることができる。
【００１２】さらに、第１のステップは、コア用多孔質
ガラス体を成長させつつ、縮径前のコア用多孔質ガラス
体の外径を測定するステップを含み、第２のステップ
は、コア用多孔質ガラス体を縮径させつつ、当該縮径後
のコア用多孔質ガラス体の外径を測定するステップを含
み、加熱手段による加熱は、測定された縮径後の外径が
縮径前の外径の０．９０倍を越えるよう制御されるとす
ることが望ましい。このようにすると、縮径率をリアル
タイムに求めて加熱の程度を制御できるので、長尺の多
孔質母材を形成したときにも、母材の上端から下端に至
るまで均一な品質にできる。このため、長距離光通信用
の極めて長い光ファイバを、均一な品質にできる。
ガラス体を成長させつつ、縮径前のコア用多孔質ガラス
体の外径を測定するステップを含み、第２のステップ
は、コア用多孔質ガラス体を縮径させつつ、当該縮径後
のコア用多孔質ガラス体の外径を測定するステップを含
み、加熱手段による加熱は、測定された縮径後の外径が
縮径前の外径の０．９０倍を越えるよう制御されるとす
ることが望ましい。このようにすると、縮径率をリアル
タイムに求めて加熱の程度を制御できるので、長尺の多
孔質母材を形成したときにも、母材の上端から下端に至
るまで均一な品質にできる。このため、長距離光通信用
の極めて長い光ファイバを、均一な品質にできる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照しつつ
説明する。なお、図の説明において同一要素には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。
説明する。なお、図の説明において同一要素には同一符
号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】図１は実施例方法が適用される多孔質母材
製造装置の全体構成を示している。土台１０にはＳＵＳ
金属からなるマッフル１１が載置され、これに隣接して
土台１０には柱１２が立設されている。柱１２には昇降
装置１３を介して支持バー１４が取り付けられ、支持バ
ー１４には回転装置１５を介して石英製のシード棒１６
が垂直に固定されている。そして、多孔質ファイバ母材
２０はシード棒１６の先端から、鉛直方向すなわち回転
装置１５によって回転するシード棒１６の軸方向に、マ
ッフル１１中で成長される。
製造装置の全体構成を示している。土台１０にはＳＵＳ
金属からなるマッフル１１が載置され、これに隣接して
土台１０には柱１２が立設されている。柱１２には昇降
装置１３を介して支持バー１４が取り付けられ、支持バ
ー１４には回転装置１５を介して石英製のシード棒１６
が垂直に固定されている。そして、多孔質ファイバ母材
２０はシード棒１６の先端から、鉛直方向すなわち回転
装置１５によって回転するシード棒１６の軸方向に、マ
ッフル１１中で成長される。
【００１５】マッフル１１は上記のシード棒１６の挿通
開口１７と排気口１８を有し、さらにコア形成用バーナ
３１、クラッド形成用バーナ３２の他に補助加熱バーナ
３３が設けられている。また、レーザビーム光を多孔質
ファイバ母材２０の下端に投射して反対側で受光するこ
とにより多孔質ファイバ母材２０の先端を検知する先端
検出器３４、同じくレーザビーム光を多孔質ファイバ母
材２０に投射して多孔質ファイバ母材２０の先端近傍の
コア用多孔質ガラス体２１の最大外径つまり縮径直前の
外径：Ｄを測定する最大径測定器３５と、同様にしてコ
ア用多孔質ガラス体２１の最小外径つまり縮径後の外
径：ｄを測定する最小径測定器３６とを有する。
開口１７と排気口１８を有し、さらにコア形成用バーナ
３１、クラッド形成用バーナ３２の他に補助加熱バーナ
３３が設けられている。また、レーザビーム光を多孔質
ファイバ母材２０の下端に投射して反対側で受光するこ
とにより多孔質ファイバ母材２０の先端を検知する先端
検出器３４、同じくレーザビーム光を多孔質ファイバ母
材２０に投射して多孔質ファイバ母材２０の先端近傍の
コア用多孔質ガラス体２１の最大外径つまり縮径直前の
外径：Ｄを測定する最大径測定器３５と、同様にしてコ
ア用多孔質ガラス体２１の最小外径つまり縮径後の外
径：ｄを測定する最小径測定器３６とを有する。
【００１６】コア形成用バーナ３１，クラッド形成用バ
ーナ３２および補助加熱バーナ３３は、それぞれパイプ
ラインを介してマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４
１，４２，４３に接続され、ＭＦＣ４１〜４３にはキャ
リアガスであるＡｒ（アルゴン）、火炎生成用ガスであ
るＯ2 （酸素）およびＨ2 （水素）、並びに原料ガスで
あるＳｉＣｌ4 （四塩化硅素）およびＧｅＣｌ4 （四塩
化ゲルマニウム）のボンベ（図示せず）が接続されてい
る。
ーナ３２および補助加熱バーナ３３は、それぞれパイプ
ラインを介してマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４
１，４２，４３に接続され、ＭＦＣ４１〜４３にはキャ
リアガスであるＡｒ（アルゴン）、火炎生成用ガスであ
るＯ2 （酸素）およびＨ2 （水素）、並びに原料ガスで
あるＳｉＣｌ4 （四塩化硅素）およびＧｅＣｌ4 （四塩
化ゲルマニウム）のボンベ（図示せず）が接続されてい
る。
【００１７】図２は、図１に示す製造装置のコントロー
ルシステムをブロック図で表現している。このシステム
は、全体の制御を司るメインコントローラ（ＭＣ）５１
と、２つのサブコントローラ（ＳＣ）５２，５３を有し
ている。メインコントローラ５１はコア形成用のＭＦＣ
４１とクラッド形成用のＭＦＣ４２を制御し、かつ、シ
ード棒１６の回転開始、終了および回転速度を回転装置
１５を介して制御する。さらにメインコントローラ５１
はサブコントローラ５２に指令を与え、先端検出器３４
の検知結果に従って昇降装置１３を制御せしめ、成長中
の多孔質ガラス母材２０の先端位置が常に同一の位置と
なるように支持バー１４を上昇させる。また、メインコ
ントローラ５１はサブコントローラ５３に指令を与え、
コア用多孔質ガラス体２１の縮径率が一定値になるよう
ＭＦＣ４２を制御する。すなわち、最大径測定器３５と
最小径測定器３６の測定結果：Ｄ，ｄから縮径率Ｓ＝ｄ
／Ｄを求め、これを設定値と比較してＭＦＣ４２をフィ
ードバック制御することにより、縮径率が一定値となる
よう補助加熱バーナ３３の酸水素火炎の出力を制御す
る。
ルシステムをブロック図で表現している。このシステム
は、全体の制御を司るメインコントローラ（ＭＣ）５１
と、２つのサブコントローラ（ＳＣ）５２，５３を有し
ている。メインコントローラ５１はコア形成用のＭＦＣ
４１とクラッド形成用のＭＦＣ４２を制御し、かつ、シ
ード棒１６の回転開始、終了および回転速度を回転装置
１５を介して制御する。さらにメインコントローラ５１
はサブコントローラ５２に指令を与え、先端検出器３４
の検知結果に従って昇降装置１３を制御せしめ、成長中
の多孔質ガラス母材２０の先端位置が常に同一の位置と
なるように支持バー１４を上昇させる。また、メインコ
ントローラ５１はサブコントローラ５３に指令を与え、
コア用多孔質ガラス体２１の縮径率が一定値になるよう
ＭＦＣ４２を制御する。すなわち、最大径測定器３５と
最小径測定器３６の測定結果：Ｄ，ｄから縮径率Ｓ＝ｄ
／Ｄを求め、これを設定値と比較してＭＦＣ４２をフィ
ードバック制御することにより、縮径率が一定値となる
よう補助加熱バーナ３３の酸水素火炎の出力を制御す
る。
【００１８】図３は、縮径率を一定にする制御を説明す
るフローチャートである。まず、最大径測定器３５およ
び最小径測定器３６により、コア用多孔質ガラス体２１
の縮径前の外径Ｄと縮径後の外径ｄを測定し（ＳＴＥＰ
１）、縮径率Ｓ＝ｄ／Ｄを計算する（ＳＴＥＰ２）。そ
して、求めた縮径率Ｓ＝ｄ／Ｄを、あらかじめ設定され
ている設計値Ｓ0 ±ΔＳと比較する（ＳＴＥＰ３）。そ
の結果、測定値Ｓが設計値Ｓ0 ＋ΔＳを越えているとき
は、ＭＦＣ４２によってＨ2 （水素）の流量を１０％増
加し、その状態を１０分間続ける（ＳＴＥＰ４）。一
方、測定値Ｓが設計値Ｓ0 −ΔＳに達しないときは、Ｍ
ＦＣ４２によってＨ2 （水素）の流量を５％減少させ、
その状態を１０分間続ける（ＳＴＥＰ５）。設計値Ｓ0
±ΔＳの範囲内ならば、そのままの状態を１０分間続け
る。そして、１０分が経過したら、上記ＳＴＥＰ１から
同様の制御を再開する。
るフローチャートである。まず、最大径測定器３５およ
び最小径測定器３６により、コア用多孔質ガラス体２１
の縮径前の外径Ｄと縮径後の外径ｄを測定し（ＳＴＥＰ
１）、縮径率Ｓ＝ｄ／Ｄを計算する（ＳＴＥＰ２）。そ
して、求めた縮径率Ｓ＝ｄ／Ｄを、あらかじめ設定され
ている設計値Ｓ0 ±ΔＳと比較する（ＳＴＥＰ３）。そ
の結果、測定値Ｓが設計値Ｓ0 ＋ΔＳを越えているとき
は、ＭＦＣ４２によってＨ2 （水素）の流量を１０％増
加し、その状態を１０分間続ける（ＳＴＥＰ４）。一
方、測定値Ｓが設計値Ｓ0 −ΔＳに達しないときは、Ｍ
ＦＣ４２によってＨ2 （水素）の流量を５％減少させ、
その状態を１０分間続ける（ＳＴＥＰ５）。設計値Ｓ0
±ΔＳの範囲内ならば、そのままの状態を１０分間続け
る。そして、１０分が経過したら、上記ＳＴＥＰ１から
同様の制御を再開する。
【００１９】図４および図５を参照して、本発明者が実
験に使用した製造プロセスを説明する。図４に示す通
り、１個のコア形成用バーナ３１と２個のクラッド形成
用バーナ３２ａ，３２ｂの間に、補助加熱バーナ３３を
設ける。そして縮径前のコア用多孔質ガラス体２１ａの
外径はレーザ光源から送光されたレーザビームＬＢ1 を
光センサで受光することにより、縮径後のコア用多孔質
ガラス体２１ｂの外径は別のレーザ光源から送光された
レーザビームＬＢ2 を別の光センサで受光することによ
り測定する。コア形成用バーナ３１にはＳｉＣｌ4 とＧ
ｅＣｌ4 を供給し、内側および外側クラッド形成用バー
ナ３２ａ，３２ｂにはＳｉＣｌ4 を供給すると、下記化
学式で示す加水分解反応が生じる。
験に使用した製造プロセスを説明する。図４に示す通
り、１個のコア形成用バーナ３１と２個のクラッド形成
用バーナ３２ａ，３２ｂの間に、補助加熱バーナ３３を
設ける。そして縮径前のコア用多孔質ガラス体２１ａの
外径はレーザ光源から送光されたレーザビームＬＢ1 を
光センサで受光することにより、縮径後のコア用多孔質
ガラス体２１ｂの外径は別のレーザ光源から送光された
レーザビームＬＢ2 を別の光センサで受光することによ
り測定する。コア形成用バーナ３１にはＳｉＣｌ4 とＧ
ｅＣｌ4 を供給し、内側および外側クラッド形成用バー
ナ３２ａ，３２ｂにはＳｉＣｌ4 を供給すると、下記化
学式で示す加水分解反応が生じる。
【００２０】ＳｉＣｌ4 ＋４Ｈ2 ＋２Ｏ2 ＝ＳｉＯ2 ＋
２Ｈ2 Ｏ＋４ＨＣｌ ＧｅＣｌ4 ＋４Ｈ2 ＋２Ｏ2 ＝ＧｅＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４
ＨＣｌ コア形成用バーナ３１によって一旦形成された縮径前の
コア用多孔質ガラス体２１ａは、補助加熱バーナ３３の
酸水素炎にさらされて表面が加熱され、縮径される。こ
の縮径は、特にコア用多孔質ガラス体２１の表面の多孔
質ガラス体のカサ密度が高くなるために生じる。縮径後
のコア用多孔質ガラス体２１ｂは、内側クラッド形成用
バーナ３２ａからのＳｉＯ2 微粒子を含んだ火炎にさら
され、クラッド用多孔質ガラス層２２の内側層が形成さ
れ、さらに外側クラッド形成用バーナ３２ｂからのＳｉ
Ｏ2 微粒子を含んだ火炎にさらされ、クラッド用多孔質
ガラス層２２の外側層が形成される。なお、補助加熱バ
ーナの代りとして、図６および図７に示すような位置
に、赤外線等による輻射加熱用のヒータ３００を設けて
もよい。このヒータ３００は、母材２０をはさんでバー
ナ３２ａ、３２ｂの反対位置にヒータ３００を設けてい
る。
２Ｈ2 Ｏ＋４ＨＣｌ ＧｅＣｌ4 ＋４Ｈ2 ＋２Ｏ2 ＝ＧｅＯ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋４
ＨＣｌ コア形成用バーナ３１によって一旦形成された縮径前の
コア用多孔質ガラス体２１ａは、補助加熱バーナ３３の
酸水素炎にさらされて表面が加熱され、縮径される。こ
の縮径は、特にコア用多孔質ガラス体２１の表面の多孔
質ガラス体のカサ密度が高くなるために生じる。縮径後
のコア用多孔質ガラス体２１ｂは、内側クラッド形成用
バーナ３２ａからのＳｉＯ2 微粒子を含んだ火炎にさら
され、クラッド用多孔質ガラス層２２の内側層が形成さ
れ、さらに外側クラッド形成用バーナ３２ｂからのＳｉ
Ｏ2 微粒子を含んだ火炎にさらされ、クラッド用多孔質
ガラス層２２の外側層が形成される。なお、補助加熱バ
ーナの代りとして、図６および図７に示すような位置
に、赤外線等による輻射加熱用のヒータ３００を設けて
もよい。このヒータ３００は、母材２０をはさんでバー
ナ３２ａ、３２ｂの反対位置にヒータ３００を設けてい
る。
【００２１】実験にあたって本発明者は、コア形成用バ
ーナ３１によって直径３８ｍｍのコア用多孔質ガラス体
２１を形成し、補助加熱バーナ３３で縮径した。そし
て、クラッド用多孔質ガラス層２２を形成し、直径１５
０ｍｍの多孔質光ファイバ母材を得た。例えば、直径３
８ｍｍのガラス体２１を直径３５ｍｍまで縮径すると、
縮径率は０．９２である。このとき、加熱によって透明
ガラス化したファイバ母材に気泡等は含まれておらず、
またスソダレＴ／Ｃは約６％と良好であった。
ーナ３１によって直径３８ｍｍのコア用多孔質ガラス体
２１を形成し、補助加熱バーナ３３で縮径した。そし
て、クラッド用多孔質ガラス層２２を形成し、直径１５
０ｍｍの多孔質光ファイバ母材を得た。例えば、直径３
８ｍｍのガラス体２１を直径３５ｍｍまで縮径すると、
縮径率は０．９２である。このとき、加熱によって透明
ガラス化したファイバ母材に気泡等は含まれておらず、
またスソダレＴ／Ｃは約６％と良好であった。
【００２２】多孔質ファイバ母材２０におけるカサ密度
（ｇ／ｃｍ3 ）の径方向分布と、紡糸された光ファイバ
の屈折率分布の関係を、対比させて図示すると図８，９
のようになる。図８は補助加熱バーナ３３による縮径を
ほとんどせず、あるいは全く縮径しないときを示し、図
９は補助加熱バーナ３３による縮径をした場合を示す。
図示の通り、縮径をすればするほど、第１に多孔質ファ
イバ母材２０のカサ密度のピーク値は高くなり、第２に
光ファイバにおける、いわゆるスソダレＴ／Ｃは小さく
なることがわかる。このＴ／Ｃが小さくなるということ
は、屈折率分布がコアとクラッドの界面でステップ状に
変化することを意味し、いわゆる分散特性が向上する。
また、第３に、縮径すればする程、光ファイバのコアと
クラッドの界面に屈折率の高くなる、いわゆる「スパイ
ク」が生じることも、主に図９から理解できる。
（ｇ／ｃｍ3 ）の径方向分布と、紡糸された光ファイバ
の屈折率分布の関係を、対比させて図示すると図８，９
のようになる。図８は補助加熱バーナ３３による縮径を
ほとんどせず、あるいは全く縮径しないときを示し、図
９は補助加熱バーナ３３による縮径をした場合を示す。
図示の通り、縮径をすればするほど、第１に多孔質ファ
イバ母材２０のカサ密度のピーク値は高くなり、第２に
光ファイバにおける、いわゆるスソダレＴ／Ｃは小さく
なることがわかる。このＴ／Ｃが小さくなるということ
は、屈折率分布がコアとクラッドの界面でステップ状に
変化することを意味し、いわゆる分散特性が向上する。
また、第３に、縮径すればする程、光ファイバのコアと
クラッドの界面に屈折率の高くなる、いわゆる「スパイ
ク」が生じることも、主に図９から理解できる。
【００２３】本発明者の検討によれば、この「スパイ
ク」の屈折率の高さΔＬとコア全体の屈折率の高さＬ0
との比：ΔＬ／Ｌ0 が、大きくなればなる程、光ファイ
バのカットオフ波長λC の設計値からのズレが大きくな
る。この関係を定量化すべく、本発明は次のような試作
実験をした。
ク」の屈折率の高さΔＬとコア全体の屈折率の高さＬ0
との比：ΔＬ／Ｌ0 が、大きくなればなる程、光ファイ
バのカットオフ波長λC の設計値からのズレが大きくな
る。この関係を定量化すべく、本発明は次のような試作
実験をした。
【００２４】すなわち、多孔質ファイバ母材２０におけ
るコア用多孔質ガラス体２１の縮径前のカサ密度を０．
１８，０．２０，０．２５，０．２８および０．３０ｇ
／ｃｍ3 とし、補助加熱バーナ３３による縮径率を０．
９８，０．９７，０．９５，０．９１，０．９０，０．
８９，０．８５および０．８０として、光ファイバのス
パイクの高さについてのΔＬ／Ｌ0 （％）の値およびカ
ットオフ波長λｃの設計値からのズレ（μｍ）を測定し
た。
るコア用多孔質ガラス体２１の縮径前のカサ密度を０．
１８，０．２０，０．２５，０．２８および０．３０ｇ
／ｃｍ3 とし、補助加熱バーナ３３による縮径率を０．
９８，０．９７，０．９５，０．９１，０．９０，０．
８９，０．８５および０．８０として、光ファイバのス
パイクの高さについてのΔＬ／Ｌ0 （％）の値およびカ
ットオフ波長λｃの設計値からのズレ（μｍ）を測定し
た。
【００２５】図１０はピークカサ密度（ｇ／ｃｍ3 ）が
縮径率によって変化する様子を示している。Ｓ＝ｄ／Ｄ
＝０．９０を境目として、ピークカサ密度の縮径率への
依存性が、著しく変化していることが理解できる。図１
１は、スパイクの高さが縮径率に依存することを示し、
図１２はカットオフ波長λｃの設計値からのズレが、縮
径率に依存することを示している。スパイクの高さとカ
ットオフ波長λｃのズレについては、互いに相関関係に
あり、これは図１３により実証される。カットオフ波長
λｃの設計値からのズレが０．０２μｍ程度以下であれ
ば、実用上は十分であり、このような光ファイバは、コ
ア用多孔質ガラス体２１の縮径前のカサ密度が０．３０
ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝ｄ／Ｄ＝０．９５以上で、０．
２８ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝０．９１以上で、０．１８
ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝０．８５以上で実現できること
が、図１２から読み取ることができる。
縮径率によって変化する様子を示している。Ｓ＝ｄ／Ｄ
＝０．９０を境目として、ピークカサ密度の縮径率への
依存性が、著しく変化していることが理解できる。図１
１は、スパイクの高さが縮径率に依存することを示し、
図１２はカットオフ波長λｃの設計値からのズレが、縮
径率に依存することを示している。スパイクの高さとカ
ットオフ波長λｃのズレについては、互いに相関関係に
あり、これは図１３により実証される。カットオフ波長
λｃの設計値からのズレが０．０２μｍ程度以下であれ
ば、実用上は十分であり、このような光ファイバは、コ
ア用多孔質ガラス体２１の縮径前のカサ密度が０．３０
ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝ｄ／Ｄ＝０．９５以上で、０．
２８ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝０．９１以上で、０．１８
ｇ／ｃｍ3 のときはＳ＝０．８５以上で実現できること
が、図１２から読み取ることができる。
【００２６】このように、カットオフ波長λｃの設計値
からのズレ値の絶対値と縮径率との関係は、縮径前のコ
ア用多孔質ガラス体２１のカサ密度によって異なってい
る。しかし、縮径率が０．９０以下の場合と０．９０を
越える場合とでは、縮径率に対するカットオフ波長λｃ
のズレ値の変化の依存性は特徴的に異なる。本発明者
は、鋭意研究と実験を積み重ねる中で、このような法則
性を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、縮
径率が０．９０を越えるように補助加熱バーナ３３で加
熱することにより、カットオフ波長λｃの設計値からの
ズレを小さくできる製造方法を発明したのである。な
お、縮径率が０．９８を越えると、コアの屈折率分布を
ステップ状にすることが難しくなるので、縮径率は好適
には０．９８以下にされる。
からのズレ値の絶対値と縮径率との関係は、縮径前のコ
ア用多孔質ガラス体２１のカサ密度によって異なってい
る。しかし、縮径率が０．９０以下の場合と０．９０を
越える場合とでは、縮径率に対するカットオフ波長λｃ
のズレ値の変化の依存性は特徴的に異なる。本発明者
は、鋭意研究と実験を積み重ねる中で、このような法則
性を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、縮
径率が０．９０を越えるように補助加熱バーナ３３で加
熱することにより、カットオフ波長λｃの設計値からの
ズレを小さくできる製造方法を発明したのである。な
お、縮径率が０．９８を越えると、コアの屈折率分布を
ステップ状にすることが難しくなるので、縮径率は好適
には０．９８以下にされる。
【００２７】また、図１０〜１２に示されるように、縮
径前のコア用多孔質ガラス体２１のカサ密度が０．２５
ｇ／ｃｍ3 を越えるときは、特に縮径率が０．９０未満
のときと０．９０を越えたときとの相互間で、縮径率に
対するカットオフ波長λｃのズレの依存性が著しく異な
る。したがって、より長尺の光ファイバを紡糸するため
に、透明ガラス化された光ファイバ母材を大型化すると
きには、本発明の如く縮径率を０．９０を越える値にす
ることが特に望まれる。なぜなら、多孔質ファイバ母材
２０の形成炉すなわち図１のマッフル１１のサイズを変
更することなく、大型つまり長尺の透明ガラス母材を作
成するためには、多孔質ファイバ母材２０のカサ密度を
当初から高くしておくことが望まれるからである。
径前のコア用多孔質ガラス体２１のカサ密度が０．２５
ｇ／ｃｍ3 を越えるときは、特に縮径率が０．９０未満
のときと０．９０を越えたときとの相互間で、縮径率に
対するカットオフ波長λｃのズレの依存性が著しく異な
る。したがって、より長尺の光ファイバを紡糸するため
に、透明ガラス化された光ファイバ母材を大型化すると
きには、本発明の如く縮径率を０．９０を越える値にす
ることが特に望まれる。なぜなら、多孔質ファイバ母材
２０の形成炉すなわち図１のマッフル１１のサイズを変
更することなく、大型つまり長尺の透明ガラス母材を作
成するためには、多孔質ファイバ母材２０のカサ密度を
当初から高くしておくことが望まれるからである。
【００２８】
【発明の効果】本発明のシングルモード光ファイバ母材
の製造方法によれば、コアの屈折率分布をステップ状に
して分散特性を良くしながら、カットオフ波長λｃの設
計値からのズレを小さく抑えた光ファイバを、歩留りよ
く実現できる。したがって、厳しい仕様の要求される光
ファイバの製造に適している。
の製造方法によれば、コアの屈折率分布をステップ状に
して分散特性を良くしながら、カットオフ波長λｃの設
計値からのズレを小さく抑えた光ファイバを、歩留りよ
く実現できる。したがって、厳しい仕様の要求される光
ファイバの製造に適している。
【図１】実施例の方法が適用される装置の全体構成を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の装置におけるコントロールシステムのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】補助加熱バーナのコントロールを示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】本発明者の実験に係る製造プロセスを示す側面
図である。
図である。
【図５】図４を下から見た図である。
【図６】別の製造プロセスを示す側面図である。
【図７】図６を下から見た図である。
【図８】縮径しない場合の多孔質母材のカサ密度と紡糸
された光ファイバの屈折率分布の関係を示す図である。
された光ファイバの屈折率分布の関係を示す図である。
【図９】縮径した場合の多孔質母材のカサ密度と紡糸さ
れた光ファイバの屈折率分布の関係を示す図である。
れた光ファイバの屈折率分布の関係を示す図である。
【図１０】ピークカサ密度の縮径率依存性を示す図であ
る。
る。
【図１１】スパイクの高さの縮径率依存性を示す図であ
る。
る。
【図１２】カットオフ波長のズレの縮径率依存性を示す
図である。
図である。
【図１３】カットオフ波長のズレとスパイクの高さの相
関関係を示す図である。
関関係を示す図である。
１１…マッフル、１３…昇降装置、１５…回転装置、２
０…多孔質ファイバ母材、２１…コア用多孔質ガラス
体、２２…クラッド用多孔質ガラス層、３１…コア形成
用バーナ、３２…クラッド形成用バーナ、３３…補助加
熱バーナ、４１，４２，４３…ＭＦＣ。
０…多孔質ファイバ母材、２１…コア用多孔質ガラス
体、２２…クラッド用多孔質ガラス層、３１…コア形成
用バーナ、３２…クラッド形成用バーナ、３３…補助加
熱バーナ、４１，４２，４３…ＭＦＣ。
Claims (4)
- 【請求項１】 コア形成用バーナで生成されたＳｉＯ2
微粒子およびＧｅＯ2 微粒子を堆積して回転する出発棒
の先端から軸方向にコア用多孔質ガラス体を成長させる
第１のステップと、 前記コア用多孔質ガラス体を成長させつつ、成長後の前
記コア用多孔質ガラス体を加熱手段によって加熱するこ
とにより縮径させる第２のステップと、 前記コア用多孔質ガラス体の成長および縮径を行ないつ
つ、クラッド形成用バーナで生成されたＳｉＯ2 微粒子
を堆積して縮径後の前記コア用多孔質ガラス体の外周に
クラッド用多孔質ガラス層を形成する第３のステップと
を備え、 前記第２のステップによる前記縮径後の前記コア用多孔
質ガラス体の外径が、縮径前の外径の０．９０倍を越え
ていることを特徴とするシングルモード光ファイバ母材
の製造方法。 - 【請求項２】 前記加熱手段は、前記コア形成用バーナ
と前記クラッド形成用バーナの間に設けられて酸水素火
炎で前記コア用多孔質ガラス体を加熱するバーナである
請求項１記載のシングルモード光ファイバ母材の製造方
法。 - 【請求項３】 前記第２のステップによる前記縮径後の
前記コア用多孔質ガラス体の外径が、縮径前の外径の
０．９８倍以下である請求項１記載のシングルモード光
ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項４】 前記第１のステップは、前記コア用多孔
質ガラス体を成長させつつ、前記縮径前の前記コア用多
孔質ガラス体の外径を測定するステップを含み、 前記第２のステップは、前記コア用多孔質ガラス体を縮
径させつつ、当該縮径後の前記コア用多孔質ガラス体の
外径を測定するステップを含み、 前記加熱手段による加熱は、前記測定された前記縮径後
の外径が前記縮径前の外径の０．９０倍を越えるよう制
御される請求項１記載のシングルモード光ファイバ母材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6134519A JPH0761830A (ja) | 1993-06-18 | 1994-06-16 | シングルモード光ファイバ母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-147209 | 1993-06-18 | ||
| JP14720993 | 1993-06-18 | ||
| JP6134519A JPH0761830A (ja) | 1993-06-18 | 1994-06-16 | シングルモード光ファイバ母材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0761830A true JPH0761830A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=26468619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6134519A Pending JPH0761830A (ja) | 1993-06-18 | 1994-06-16 | シングルモード光ファイバ母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761830A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010042983A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 光ファイバ用母材の製造方法および光ファイバ用母材の製造装置 |
| US11269138B2 (en) | 2019-07-22 | 2022-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Single mode optical fiber and manufacturing method thereof |
-
1994
- 1994-06-16 JP JP6134519A patent/JPH0761830A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010042983A (ja) * | 2008-07-18 | 2010-02-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 光ファイバ用母材の製造方法および光ファイバ用母材の製造装置 |
| US11269138B2 (en) | 2019-07-22 | 2022-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Single mode optical fiber and manufacturing method thereof |
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