JPS6325243A - 光フアイバ母材の製造方法 - Google Patents

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】 ｒ産業上の利用分野ｊ 本発明は簡易な偏心制御性、屈折率制御性を有する光フ
ァイバ母材の製造方法に関する。

ｒ従来の技術Ｊ ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法ナト、カラス堆積手段
を主体にじた光ファイバ母材の製造方法において、所定
屈折率分布の光ファイバ母材を得るとき、当該製造時の
母材にＸ線などの放射線を照射し、その透過線（透過放
射線）から得られる情報を測定して、コンピュータ処理
により製造条件を制御することとが行なわれている。

例えばＶＡＤ法において、５ｉ０２．ＧｅＯ２，Ｂ２Ｏ
３などの三元系光ファイバ母材を製造するとき、その元
素数以上の特性Ｘ線を含む単色Ｘ線を光ファイバ母材に
照射し、これらの透過線分布を、アベル変換処理、ＣＴ
処理などの通出手段で演算処理して各成分の密度分布、
母材の屈折率分布を求め　その測定値を基準値と比較し
、プロセスを制御しながら所望の屈折率分布を得る。

一方、ＭＣＶＤ法でも、ガラス層を一層ずつ堆積させる
際、これにＸ線を照射し、その透過線強度を前記と同様
に測定して堆積ガラスの厚さ、屈折率分布を所定の演算
処理により求め、その測定値を基準値と比較してプロセ
ス制御することにより、所望の屈折率を得ている。

「発明が解決しようとする問題点Ｊ 上述した従来例の場合、母材の測定にかなりの時間を要
し、外乱による製造状態の変化にすばやく追従できない
ため、制御性が問題となる。

その理由の一つとして、Ｘ線の単色化があげられ、単色
Ｘ線の場合は、十分な線源強度が得られないため、母材
の測定時間が長くなる。

他の理由の一つとして、演算処理の複雑化があげられ、
このような場合も、測定精度が測定時間と密接な関係を
有するので、その測定時間を長くし、母材屈折率分布、
組成密度等の高精度化をはからねばならない。

ちなみに、ＶＡＤ法における直径１００ｍｍの母材−断
面につき、０．５ａｍのピッチで屈折率分布、組成密度
を測定するとき、測定点：２００点、−測定点での測定
時間：１２０秒以上となるので、当該−断面測定に約６
．７時間かかり、しかも、これに演算処理時間が加算さ
れるので、母材−断面の測定と演算処理とを行ない、こ
れに基づく制御情報を母材製造系へフィードバックする
までに、約７時間も費やされる。

ナオ、ＭＣＶＤ法、ＯＶＤ法等ノ場合ｉｆ、ＶＡＤ法よ
りも測定点が減少するので、全体的な測定時間も減少す
るが、ガラスの製造に貢献しているバーナの移動速度（
例：　Ｂｏｓｓ／ｗｉｎ）に合わせて測定点のシフトを
行なうので、−測定点の測定時間が比較的短時間に制約
される。

しかし、演算処理後の母材屈折率分布、組成密度につき
、高い測定精度を得ようとするとき、前記と同様、１２
０秒以上の測定時間が必要になる。

このように、従来例では、光ファイバ母材を製造する際
の制御性に難点があるため、これを改善する方法が希求
されている。

本発明は上記の問題点に鑑み、制御性に優れた光ファイ
バ母材の製造方法を提供しようとするものである。

ｒ問題点を解決するための手段ｊ 本発明は所期の目的を達成するため、ガラス微粒子合成
手段、ガラス微粒子堆積手段を介して、合成石英を堆積
成長させることにより、半径方向の屈折率分布が長手方
向に連続する光ファイバ母材を製造する方法において、
当該製造時の光ファイバ母材に放射線を照射し、その光
ファイバ母材を透過した透過線強度を測定して透過線分
布を求めるとともに、その透過線分布に基づいて光ファ
イバ母材の外径を求め、該透過線分布上の母材中心ある
いは母材最外周縁を基準位置として、その基準位置に対
する他の特定位置が所定位置となるように、かつ、母材
中心位置、上記特定位置の透過線強度が所定値となるよ
うに、ガラス微粒子合成条件、ガラス微粒子堆積条件を
制御することを一括測定する。

ｒ実　施　例１ 以下１本発明に係る光ファイ／へ母材の製造方法を図示
例に基づいて説明する。

第１図、第２図は、本発明方法がＶＡＤ法かならる場合
の制御例を示したものである。

第１図、第２図において、多孔質の光ファイバ母材１は
、回転自在かつ上下動自在なターゲット（出発部材）２
が内装された、かつ、排気管３を有するベルジャ（反応
容器）４内において、多重管構造のコア用バーナ５、ま
たはそのコア用バーナ５と多重管構造のクラッド用バー
ナ８とを介して作製される。

この際、コア用バーナ５には、５ｉＣＩ４．ＧｅＣＩａ
　、Ｈ２。

０２、Ａｒなど、主原料ガス、ドープ原料ガス、燃料ガ
ス、助燃ガス、シールガスが供給され、クラッド用バー
ナ６には、Ｓｉｌ＋４．Ｈ２，０２、Ａｒなど、主原料
ガス、燃料ガス、助燃ガス、シールガスが供給されると
ともに、これら各ガスの燃焼状態において生成されたガ
ラス微粒子が、回転状態にあるターゲット２の下端に向
けて噴射かつ堆積され、その合成石英からなるガラス微
粒子堆積物、すなわち多孔質光ファイバ母材ｌの成長速
度に応じてターゲット２が引き上げられる。

本発明方法では、かかる多孔質母材の作製時、例えば管
電圧：　１００ｋＶ、管電流：　１０ｍＡとしたＸ線管
製のＸ線源ｌＯより発生させた白色Ｘ線！ｌを、コリメ
ータ１１により絞り、そのＸ線ビームを光ファイバ母材
１に照射する。

上記白色Ｘ線Ｒ１のビームは、ベルジャ４の前側壁、多
孔質の光ファイバ母材ｌ、ベルジャ４の後側壁を透過し
、その透過線（透過Ｘ線）　Ｒ２がコリメータ１２によ
り再度絞られ、該透過線Ｒ２の強度が検出装置１３によ
り測定される。

かかる測定時、Ｘ線源１０とコリメータ１１、およびコ
リメータ１２と検出装置１３は、ベルジャ４を挟んで前
後に配置された機台１４．１５の移動台ＩＢ、１７上に
それぞれ搭載されており、これらＸ線源ｌＯ１検出装置
１３等は、光ファイバ母材１の一断面の屈折率分布、組
成密度を測定すべく移動台１６．１７を介して走査され
る。

一方、シンチレーション管あるいは半導体検出器からな
る検出装置１３には、電気的、電子的な演算処理装置ｉ
！ｔ（コピュータ）１８、制御装置１９が順次接続され
ているとともに、その制御装置１９がバーナ用原料調整
系２０、ターゲット用駆動調整系２１と相互に接続され
ており、したがって、検出装置１３により測定された透
過線Ｒ２の強度（透過線分布）が演算処理装置１８へ入
力され、当該装置１８を介して母材−断面の屈折率分布
１組成密度が解析されるとともに、後述する光ファイバ
母材１の必要事項が求められ、さらに演算処理装置１８
からの演算処理信号が制御装置１９へ入力される。

これに基づき、制御装置１９はバーナ用原料調整系２０
、ターゲット用駆動調整系２１を制御して、各バーナ５
．６の原料ガス供給量、ターゲット２の回転速度、引き
上げ速度等を調整する。

以下、これらの事項を詳細に説明する。

上述したように透過線Ｒ２を解析するとき、ベルジャ４
内に光ファイバ母材ｌがない状態での透過線強度が、あ
らかじめ、上記検出装置１３、演算処理装置１８を介し
て求められ、その測定結果に基づき、白色Ｘ＆ｌＲ，が
光ファイバ母材１を透過したときの投影分布が求められ
る。

この際の投影分布は次式により求まる。

Ｐ（ｘ）＝Ｉｎ　（１０（り／Ｉ（り）　””（１）１
ｏ　（ｘ）　：光ファイバ母材ｌがベルジャ４内にない
ときの位置ｘでの透過 線強度。

Ｉ（Ｘ）：上記ＩＯ（りと同位置において光ファイバ母
材１を透過したとき の透過線強度。

ｘ：Ｘ線走査方向に沿う母材断面上 の位置。

第３図は上記投影分布と光ファイバ母材１との位置間系
を示した図である。

第４図（ａ）　（ｂ）はその具体的な測定例を示した図
であり、このうち、第４図（ａ）は近似的に放物型の屈
折率分布を有する光ファイバ母材１の測定例を示し、第
４図（ｂ）はステップ型の屈折率分布を有する光ファイ
バ母材１の測定例を示す。

本発明方法の場合、上記のごとく光ファイバ母材−断面
の透過線強度分布を求めることにより、その外径が判明
し、当該外径より光ファイバ母材１の中心位置、最外周
縁が求まる。

本発明方法では、こうして求めた母材中心の投影値（透
過線強度）が最大値であるか否か、その投影値が所定値
であるか否かを判別し、さらに母材偏心を詳細に判別す
るため、投影分布上の特徴ある点を捜し、その特定位置
と基準位置（母材中心または母材最外周縁）との位置関
係を求め、これらが設定通りの位盈関係となっているか
、設定した投影値になっているか否かを判別する。

なお、第４図（ａ）のごとく、光ファイバ母材１の屈折
率分布が放物型である場合は、Ｐ＋１が投影値の最大値
、ＰＨ／２がその最大値Ｐ）ｌの約半分となる箇所、Ｘ
ａが左側の最外周縁、！ｂが右側の最外周縁であるが、
この第４図（ａ）ではＰＨ／２点を上記特定位置とする
。

一方、第４図（ｂ）のごとく、光ファイバ母材ｌの屈折
率分布がステップ型である場合も、ＰＨが投影値の最大
値、　Ｘａが左側の最外周縁、ｘｂが右側の最外周縁で
あるが、この第４図（ｂ）では投影分布が急激に変化す
る箇所ＰＯ（！ｌ　、！２）を特定位置とする。

上述した判別段階において、設定値に対する誤差が認め
られる場合、その誤差を修正すべき誤差信号を制御装置
１９より発生させ、その誤差信号をバーナ用原料調整系
２０、ターゲット用駆動調整系２１へ入力してコア用バ
ーナ５、ターゲット２などを含む製造条件を制御する。

より具体的には、演算処理袋ｇｌｌＢからの演算処理信
号を制御装置１９へ入力し、該制御装置１９からの誤差
信号をバーナ用原料調整系２０、ターゲット用駆動調整
系２１へそれぞれ入力した場合、バーナ用原料調整系２
０は、上記特定位置、基準位置が設定値通りとなるよう
、コア用バーナ５の原料ガス流路（中心流路）に供給さ
れる５ｉＣＩａ　、ＧｅＣ１ａの流量を変えるとか、Ａ
ｒの流量を変えて当該バーナ５の全ガス流量を変えるよ
うになり、ターゲット用駆動調整系２１は、光ファイバ
母材１の外径変動を小さくすべく、ターゲット２を駆動
状態を７Ａ整して、光ファイバ母材１の回転速度、引き
上げ速度等を調整するようになる。

この際、上記コア用バーナ５の５ｉＣ１４、ＧｅＣ１ａ
のモル比を変えることにより、投影の大きさが設定値に
保持される。

一例として、その投影分布の測定時間は、母材回転数１
３ｒ、ｐ、ｍにおいて一例定点２０秒とするが、この測
定時間は母材二回転分に相当する。

測定ピッチは一例として０．５履■とする。

光ファイバ母材１がｌ／２回転する時間を測定時間をと
し、その母材回転と同期させて測定を行なう場合、同一
の測定点で二回測定することにより、光ファイバ母材１
の非対称性が評価できる。

なお、Ｘ線源１０の管電圧は、光ファイバ母材ｌの外径
、ドーパント量とその種類などにより異なるが、母材中
心での透過線強度の低下にともなう測定精度を補償する
上では、その管電圧を６０ｋＶ以上にするのが望ましい
。

本発明方法で用いる放射線としては、上記Ｘ線のほか、
γ線、アイソトープ（１？ａ、Ｉｒ、Ｇｏ）などもあげ
られるが、白色Ｘ線が使用できる利点を活用して、第５
図のごとき測定手段も採用できる。

第５図に示す測定手段は、Ｘ線源１０からの白色Ｘ線Ｒ
１を放射状の拡散状態にして、これを光ファイバ母材１
の一断面全体に照射し、その透過線Ｒ２を検出装ｆｉ１
３により検出する。

この際の検出装置１３としては、Ｘ線用のイメージイン
テンシフイヤ１３ａ　、　Ｘ線撮影用ＴＶカメラ１３ｂ
、ＴＶモニタ１３ｃ、イメージメモリ１３ｄを備えたＸ
線テレビジョン系のものを用い、上記透過線Ｒ２をイメ
ージインテンシフイヤ１３ａにより可視光に変え、それ
をＴＶカメラ１３ｂで撮影し、ＴＶモニタ１３ｃに映し
出す。

しかもこの際、画像信号をイメージメモリ１３ｄにより
デジタル信号に変換し、リアルタイムで加算かつ記憶す
る一方、当該信号を演算処理袋２ｔｌＢに入力する。

以下は前記と同様、演算処理装置１８からの演算処理信
号を制御装置１３へ入力し、該制御装置１９からの誤差
信号をバーナ用原料調整系２０．ターゲット用駆動調整
系２１へそれぞれ入力して、ターゲット２およびコア用
バーナ５を制御する。

前記第１図、第２図と同様にして多孔質光ファイバ母材
１を作製するとき、特に外径変動が小さく、ステップ型
屈折率分布の光ファイバ母材１を作製するとき、Ｘ線源
ｌＯを走査しながら、第５図の検出装置１３を用いると
、その透過線強度は第６図（ｘａ：母材の左側最外周縁
、ｘｃ：母材の中心位置、Ｘド母材の特定位置）のよう
になる。

第６図を参照して明らかなように、光ファイバ母材ｌと
その外部との境界、該母材ｌにおけるコア部とクラッド
部との境界において、透過線強度の急俊な変化がみられ
る。

したがって、第６図のような場合は、上記境界点に着目
して、！ｌ−！Ｊ”ΔＩが一定となるように、コア用バ
ーナ５における５ｉＣ１ａ　、ＧｅＣｌ４のＦＲ，量を
変えるとともに、Ａｒの流量を増減させてコア用バーナ
５の全ガス流量を変えることにより偏心を制御する。

一方、屈折率分布については、１１（＝ＩＩＩｏ／Ｉ（
Ｉｃ）。

ｂ＋１ｎＩｏ／Ｉ（ｘ＋）、　（ただしＩｏは！６の透
過線強度〕より、それぞれｗｅと！ｌとの投影を求め、
これらの大きさがほぼ一定となるよう、コア用バーナ５
における５ｒＣＩｓ　、ＧｅＣ１ａ　（１）モル比を変
える。

このような、外径変動の小さい光ファイバ母材１の製造
では、その母材１についての測定データが半分で足りる
。

なお、上述した実施例では、ＶＡＤ法を介して光ファイ
バ母材１を作製する例を参照して述べたが、マンドレル
の外周にガラス微粒子を堆積させて多孔賀光ファイバ母
材を作製するＯＶＤ法、ガラスパイプの内周面に透明ガ
ラス層を堆積させて透明光ファイバ母材を作製するＭＣ
ＶＤ法においても、本発明の検出手段、演算処理手段、
制御手段は適用できる。

ｒ発明の効果ｊ 以上説明した通り、本発明方法によるときは、ガラス微
粒子合成手段、ガラス微粒子堆積手段により製造中の光
ファイバ母材に放射線を照射し、その光ファイバ母材を
透過した透過線強度を測定して透過線分布を求めるとと
もに、その透過線分布に基づいて光ファイバ母材の外径
を求め、該透過線分布上の母材中心あるいは母材最外周
縁を基準位置として、その基準位置に対する他の特定位
置が所定位置となるように、かつ、母材中心位置、上記
特定位置の透過線強度が所定値となるように、ガラス微
粒子合成条件、ガラス微粒子堆積条件を制御するから、
母材全体につき精密なデータを求めて製造条件を制御す
る場合と比較し、以下の点で優れている。

１）基準位鐙、特定位置についての測定データを求める
ので、測定時間が短縮され、特に放射線として白色Ｘ線
を用いる場合は、一般的な測定時間の１１５以下となり
、これに基づくフィードバック制御速度が高速化されて
、制御性が格段に向上する。

２）基準位置、特定位置についてｙＩ算処理すればよい
から、その演算処理が簡易かつ短縮され、測定データも
従来精度の１１５〜１７１０以下でよいから精密さが要
求されない。

３）その結果、母材長手方向にわたる偏心制御が短詩間
隔で実施でき、同方向の母材変動が大幅に減少するとと
もに、屈折率分布のずれも小さくなり、かくて、品質の
高い光ファイバ母材が歩留まりよく得られる。

特に、ステップ型の屈折率分布をもつ光ファイバ母材の
場合は、その屈折率分布の急便さが明快なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明方法の一実施例を略示した正面
図と乎面図、第３図は同上の記実施例において放射線照
射による光ファイバ母材の投影分布をその母材の断面形
状とともに示した図、第４図（ａ）（ｂ）は同上の実施
例において放射線照射による各種光ファイバ母材の投影
分布を示した図、第５図は本発明方法の他実施例を略示
した平面図、第６図は同上の実施例において放射線照射
による光ファイバ母材の投影分布を示した図である。 ｌ・・・・・・・・・・光ファイバ母材２・・・・・・
・・・・ターゲット（出発部材）３・・・・・・・・・
・ベルジャの排気管４・・・・・・・・・・ベルジャ（
反応容器）５・・・・・・・・・・コア用バーナ ６・・・・・・・・・・クラッド用バーナ１０・・・・
・・・・・・Ｘ線源 １１・・・・・・・・・・コリメータ １２・・・・・・・・・・コリメータ １３・・・・・・・・・・検出装置 １３ａ・・・・・・・・イメージインテンシフイヤ１３
ｂ・・・・・・・・ＴＶカメラ １３ｃ・・・・・・拳・ＴＶモニタ １３ｄ・・・・・・・・イメージメモリ１４・・・・・
・・・・・Ｘ線源用機台１５・・・・・・・・・・検出
装置用機台１６・・・・・・・・・・Ｘ線源用移動台１
７・・・・・・・・・・検出装置用移動台１８・・・・
・・・・・・演算処理装置１９・・・・・・・・・・制
御装置 ２０・・・・・・・・・・バーナ用原料調整系２１・・
・・・・・・・・ターゲット用駆動調整系Ｒ１・・・・
・・・・・・白色Ｘ線 Ｒ２・・・・・・・・・・透過線 ！、・・・・・・・・・・光ファイバ母材の左側最外周
縁Ｘｂ・・・・・・・・・・光ファイバ母材の右側最外
周縁ｘｃ・・・・・・・・・・光ファイバ母材の中心位
置！！、ｘ２・・・・・・光ファイバ母材の特定位置代
理人　弁理士　斎　藤　義　雄 Ｉｆ　　図 ａ ＪＩ　２　図 第３図 第４図 （２）（ｂ） 第５図 χ１　　　　ｚｌ　　　２Ｃχ 手続補正書 １　事件の表示　　　　特願昭６１−１６９６０１、発
明の名称　　　　光ファイバ母材の製造方法３　補正を
する者 事件との関係　特許出願人 古河電気工業株式会社 ４代理人〒１００ 東京都千代田区有楽町１丁目６番６号小谷ビル５　補正
命令の日付（自発） ６　補正の対象 明細書のｒ発明の詳細な説明」の欄。 ７　補正の内容 明細書第７頁６行目の１白色Ｘ線ｘ１１を「白色Ｘ線Ｒ
ＩＪと９つ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス微粒子合成手段、ガラス微粒子堆積手段を
   介して、合成石英を堆積成長させることにより、半径方
   向の屈折率分布が長手方向に連続する光ファイバ母材を
   製造する方法において、当該製造時の光ファイバ母材に
   放射線を照射し、その光ファイバ母材を透過した透過線
   強度を測定して透過線分布を求めるとともに、その透過
   線分布に基づいて光ファイバ母材の外径を求め、該透過
   線分布上の母材中心あるいは母材最外周縁を基準位置と
   して、その基準位置に対する他の特定位置が所定位置と
   なるように、かつ、母材中心位置、上記特定位置の透過
   線強度が所定値となるように、ガラス微粒子合成条件、
   ガラス微粒子堆積条件を制御することを特徴とする光フ
   ァイバ母材の製造方法。
2. （２）透過線分布を測定する手段として、Ｘ線テレビジ
   ョン系からなる検出装置を用い、その検出装置を介して
   透過線分布を一括測定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。