JPS6270243A

JPS6270243A - 光フアイバ母材の製造方法

Info

Publication number: JPS6270243A
Application number: JP20850785A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Tsuchiya; 一郎土屋; Hiroshi Yokota; 弘横田; Futoshi Mizutani; 太水谷; Masaya So; 宗　雅也
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-09-19
Filing date: 1985-09-19
Publication date: 1987-03-31
Also published as: JPH0324419B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

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

［従来技術］光ファイバ母材の製造方法としてＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法
、外付は法などがある。

このうち、ＶＡＤ法は、通常光ファ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、光ファイバ
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、これによって生成す
るガラス微粒子を光ファイバ中心部になる回転ガラス欅
の外周に堆積させ、これを軸方向に成長させる外付は工
程と、これをさらに脱水、透明化させる工程を組み合わ
せた外付は全合成法による場合がある。

また他の光ファイバ母材製造方法でもこの外付は工程を
利用することができる。

このうち、外付は工程に用いられる従来の光ファイバ母
材製造装置の一例を第５図（イ）に示す。

外付は工程に用いられる光ファイバ母材製造装置は、大
きくは、ガス供給Ｈ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。

反応装置は光ファ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
ス捧の外側にあり、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ァイバ母材の
外周部を外付けする工程を第５図（ロ）、（ハ）によっ
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ャ
ック７にはシード欅と呼ばれる石英棒８が把持され、石
英シード欅８の先端に光ファイバ中心部になる石英ガラ
ス棒９が精度高く、はめあいによっ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、
光ファイバ母材有効部分１０と製品にはならないダミ一
部１１とに区分することができる。

外付開始時には回転チャック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
部ダミ一部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ったら、受光素子６の受光量が一定
になるように回転チャック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Ｉ１１まで達し
たら、原料ガス、燃焼ガスの供給を断ち、外付は工程を
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Ｉ７は次に脱
水透明化させる工程をへて、全合成光ファイバ母材とな
る。

［解決しようとする問題点］以上説明した従来の外付は法において、ガラス微粒子は
、はぼ回転チャッ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の軸が回転チャック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、光ファイバ中心部になる石英ガラス棒９は外付は母
材１７の中心に位置しないようになり、ファイバ化した
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、回転チャック
７による振れ回り、回転チャック７と石英ンード捧の８
の把時角、石英／−ド欅８の真直度、石英ン一１′＋ａ
　ｇ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、
回転チャック７による振れ回りは引上機固有のものであ
って、これは引上機の精度改善によって少くすることが
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、この値は回転チャッ
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／−ド捧と光ファ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ァイバとして有効に
なる部分よりそれぞれ上下に３０ｍｗ［れた地点で振り
回り量をダイヤルケージを用いて測定したところ、回転
チャックから１１２０ｍ−の上部の地点で２゜２嘗−、
１８８０ｍ箇の下部で２．７ｍｍ振れ回っていた。

このような大きな振れ回りを修正するために、光ファイ
バ母材となる石英ガラス棒の有効部分と回転チャックの
間で、普通は石英ガラス棒の有効部分の」二部ダミ　Ｋ
をチャックを回転させながら、″−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（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．ｏｍｍとなる。しかし、有効部分の上
品振れ回りは０．８〜４．Ｏｌであった。ファイバ化し
たときの偏芯の原因は他工程にも存在しており、外付は
工程と１対１に対応しないが、外付は工程の影響として
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ァイバにおいては偏芯の少ない光
ファ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った。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ｌ！
Ｉ　ｆｆｌ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
いうものであって、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った。

このような従来の光ファイバ母材製造方法における欠点
を解消するには、外付は工程において生じる偏芯量を少
くする観点から、ガラス棒の光ファイバとしてのを動部
分の両端または両端に近い部分の振れ回りｎ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
。

従って、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ァ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ァ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ァ
イバ母材製造方法にあり、この方法の具現は、光ファイ
バ出発材に対するガラス微粒子の堆積によって光ファイ
バとして有効となる部分の両端部またはダミ一部の両端
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冶具、または修正用チャック
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、また光ファ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
たり光ファイバ母材中に傷をつけないようにするため、
出発材中の光ファ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冶具としては、出発材を
垂直方向に支持回転し、軸方向に移動するチャックと同
軸に配されたチャック、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。

［実施例コ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ァイバ母材製造装
置の反応装置の部分を示す。

外付は工程に用いられる光ファ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。

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ャッ
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何首して生
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にり１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。

Ｉ２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
ッドによって、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個の修正冶具１２がサポート１３に、支
持腕１３′によって同一方向に支持され、両支持腕！３
’の間隔は調節でき、サポート１３は垂直に立ち、支持
腕！３′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への外付は開始前に
、回転チャック７を第１図仲）の位置まで下げ、回転を
開始させる。この場合、修正治具１２は石英ガラス棒９
の光ファイバとして有効となる部分１０の両端に近いダ
ミ一部分にあるように調節される。この伏２ｇ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Ｉ４で上部ダミ一部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Ｍ部分が十分軟化した
ら、ＩＦＩ記測定方向またはその反対方向より２個の修
正１金具１２のマイクロメーターヘッドを当該ダミ一部
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った後、修正冶具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一部で０．８５〜１．
８５■嘗の間で振れ回っ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へンドを押し込み、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．！龍が最小の場合）までもって行く。

これに対し、下部ダミ一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って加熱されるのは、
上部ダミ一部であるが、修正において振れ回りの監視、
修正を行っているのは上下ダミ一部の２点であり、マイ
クロメータのヘッドの押し込み、ダイヤルゲージによる
振れ回りの指示によって、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
できる而を何するものでよい。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岳は
引上機１のチャック７の精度による振れ回り、ダミ一部
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、回転チャック７よりの距
離が８５０〜９００　ｍｍの上部修正点で平均１５５μ
ｍ、　１１１ｉ００〜１７５０■嘗の下部修正点で平均
１８０μｍであった。

修正が終了したら、第１図（ハ）に示す位置まで回転チ
ャック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の上部ダミ一部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より光線の一部をさえぎるようになった
ら、受光素子６の受光ｎが一定になるように、回転チャ
ック７の引上げを開始する。ガラス微粒子の先端が下部
ダミ一部まで達したら、原料ガス、燃料ガスの供給を終
了し、第１図に）に示すように、外付は工程を終了する
。外付けを終了した光ファイバ母材１７は脱水、透明さ
せる工程を経て全合成光ファイバ母材となる。

本実施例によれば、光ファ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った場合に
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ァイバ母材を線引きしてで
きた光ファイバはコア偏芯の少いものとなる。

以上説明のように、本発明では光ファイバ母材製造出発
材、つまり石英ガラス棒のうちガラス微粒子を堆積して
光ファイバとして有効になる部分の両端部またはその近
くの膏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）に外付は用
の石英ガラス棒９を支持、回転、軸方向へ移動する回転
チャック７と同軸に２個の二つ割り型のチャック１５を
修正治具として配置する。

この２個のチャック１５はガラス棒９が下降した位置で
、石英ガラス棒９の上、下ダミ一部１１を把ｔ、＋ｊで
きる位置にある。これらチャ、り■５の中心軸はチャッ
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ｉ１１を把持して、上部ダミ
一部に対する加熱、軟化によって、石英ガラス棒９の中
心軸を回転チャック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個のチャック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！１に長さがあり、十分に弾性があ
るので問題を生しない。

第３図は上部ダミ一部において第１図で説明した修正治
具１２、下部に回転チャック７と同期回転できる回転チ
ャック１６を修正治具として用いた例である。チャック
１８の回転軸はチャック７の回転軸とにあるようにセッ
トされ、下部ダミー品目を把持して回転する。ここで、
修正冶具１２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一９１定し、その後ハンドバーナー
Ｈによって上部ダミ一部を加熱、軟化させ、修正治具Ｉ
２のマイクロメーターへ・ノドをｍＩ記測測定方向たは
反対方向より上部ダミ一部Ｉｉ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ェ、りし、最少となったことを確
認して、ハンドバーナー目を消火する。

第４図は第３図に説明したものと同様に回転チャック７
と同期回転できる回転チャック１６を用い、回転チャツ
クＩＧの回転軸は回転チャック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、上下ダミ一部１１において修
正治具１２によって修正作業を行うものである。

第１図、第４図の修正冶具１２、第２図の修正用のチャ
ックはいずれも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
の冶具、チャックは一つしかなくても本発明を実施する
ことができる。

［効果コ以上説明のように、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
すくない光ファ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
ァ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、仲〕、（ハ）
、に）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）は従来の光ファイバ母材製造用反応装置概
略図、（ロ）、（ハ）は外付は説明図である。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、？、　＋５．　ＩＧ・・・回転チャック、８・・・
石英シード棒、９・・・石英ガラス棒、１０・・・光フ
ァイバ母材有効部、■・・・ダミ一部、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。第４図第５図（イ）　　　　　　　　　　　　（ロ）い）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）垂直方向に上下し、且つ回転する光ファイバ母材
製造出発材に対し、ガラス微粒子の堆積を行う光ファイ
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ァ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ァイバ母材の製造方法。
（２）光ファ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
載の光ファイバ母材の製造方法。
（３）光ファ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
項記載の光ファイバ母材の製造方法。
（４）光ファ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ャックの回転軸と同軸の２個
のチャックで、前記出発材の光ファ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項記載の光ファイバ母材の製造方法。
（５）光ファ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
回転チャックで、前記出発材の光ファイバとして有効に
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つの回転チャックで回転させなが
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
ァイバ母材の製造方法。
（６）光ファ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ャック
の回転軸と同軸で、かつ同期回転する回転チャックで把
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ャッ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項記載の光ファイバ母材の製造方法。