WO2004035494A1 - 光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバ、光ファイバ母材の製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明の光ファイバ母材の製造方法は、次の各ステップを含む。パイプ２３を吊り下げ状態に保持するパイプ保持ステップ、ロッド２７をパイプ２３に内挿した状態で保持するロッド保持ステップ、保持したパイプ２３及びロッド２７を環状の加熱炉１５によってその軸方向に順次加熱する加熱ステップ、加熱したパイプ２３とロッド２７とをその軸方向に順次融着して一体化させる一体化ステップ、パイプ２３とロッド２７との一体化の進行に伴うパイプ２３の傾きの変化を検知する検知ステップ、パイプ２３とロッド２７とを一体化している最中に上記検知した傾きの変化を相殺するように上記パイプ２３の傾きを矯正する矯正ステップ。

Description

光ファイバ母材の製造方法、 光ファイバ母材、 光ファイバ、 光ファイバ母材の製造

技術分野

本発明は、 いわゆるロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法、 製 造装置、 及びその製造方法により製造した光ファイバ母材、 光ファイバに関する。 背景技術

光ファイバは、 通信を含む様々な分野で広く使用されている。 かかる光ファイバ は、 円柱状の光ファイバ母材に線引き加工を施すことによって製造される。 その光 ファイバ母材は、 例えば M C V D (Modified Chemical Vapor Deposition) 法、 O V D (Outside Vapor-phase Deposition)法、 V A D (Vapor-phase Axial Deposition) 法、 ロッドインチューブ法により製造される。

このうち、 ロッドインチューブ法は、 環状の加熱炉を用いて、 石英パイプと、 コ ァ部を含む石英口ッドとを一体化させることにより、 光ファイバ母材を製造する方 法である。 具体的には、 その軸方向が加熱炉の中心軸と同軸となるように、 パイプ 保持部によってパイプを吊り下げ状態に保持すると共に、 パイプの内部にその内周 面から間隔をおきかつその中心に位置付けられるようにロッドをロッド保持部で保 持する。 パイプ保持部及びロッド保持部は共に移動可能に構成されていて、 これら の保持部を移動させることにより、パイプとロッドとを環状の加熱炉内に順次送る。 こうすることで、 パイプとロッドとは、 加熱融着によりその軸方向に順次一体化す ることになり、 その結果、 光ファイバ母材が製造される （例えば特開平 7— 1 0 5 8 0号公報参照）。

このように、 ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造においては、 ノ イブとロッドとの間に生じている隙間を、 パイプを縮径変形させることによって潰 して、 パイプとロッドとを一体化させる。 このため、 光ファイバ母材のコア部が偏 心し易いという一般的な問題がある。

また、光ファイバ母材の生産性の観点からノ イプ及びロッドは大型化している。 そのことによって、 光ファイバ母材のコア部が偏心してしまう。 つまり、 パイプが 大型化することによってそのパイプは非常に重量の重いものになる。 パイプ保持部 は、 かかる重量物であるパイプを保持すると下向きに負荷を受けて橈みを生じる。 しかも、 パイプ保持部は固定された構造ではなく移動する構造であるため、 その撓 みは比較的大きくなる。 そのため、 パイプ保持部でパイプを保持する最初の段階で は、 パイプ保持部が橈んだ状態でパイプの軸が加熱炉の軸に一致するように、 パイ プ位置の調整が行われる。

しかしながら、 パイプ及びロッドの一体化が進行すると、 パイプ保持部に負荷さ れる荷重は小さくなつてパイプ保持部に生じる撓みも小さくなる。 そうすると、 パ イブの軸が加熱炉の軸からずれて、 ロッドがパイプの中心からずれてしまう。 その 結果、 それらを加熱融着させた際には、 パイプとロッドとの間のクリアランスの小 さい部分から順にそれらが一体化することとなる。 また、 パイプが加熱炉の中心軸 から外れることによって、 パイプに加わる熱量が周方向に不均一となり、 ロッ.ドと 一体化する前にパイプが偏肉してしまう。 その結果、 光ファイバ母材のコア部は偏 心してしまい、 その光ファイバ母材を線引き加工して得られる光ファイバもコアが 偏心したものとなる。 発明の開示

本発明は、 かかる点に鑑みてなされたものであり、 その目的とするところは、 パ イブと口ッドとを一体化させて光ファイバ母材を製造する際に、 光ファイバ母材の コア部の偏心を抑制することにある。

本発明の光ファイバ母材の製造方法は、 石英パイプを吊り下げ状態に保持するパ イブ保持ステップと、 コア部を含む石英ロッドを上記パイプに内挿した状態で保持 するロッド保持ステップと、 上記保持したパイプ及びロッドを、 中心軸方向が鉛直 方向である環状の加熱炉によって、 その軸方向に順次加熱する加熱ステップと、 上 記加熱したパイプと口ッドとをその軸方向に順次融着して一体化させる一体化ステ ップと、 上記パイプとロッドとの一体化の進行に伴う上記パイプの傾きの変化を検 知する検知ステップと、 上記パイプとロッドとを一体化している最中に、 上記検知 した傾きの変化を相殺するように上記パイプの傾きを矯正する矯正ステップと、 を 含む。

パイプ及びロッドの一体化が進行すると、 パイプを保持するパイプ保持部に負荷 される荷重が小さくなる。 それによつて、 上記パイプ保持部に生じる撓みが小さく なり、 パイプの傾きが変化する。

上記パイプの傾きが変化したときには、 その傾きの変化を相殺するようにパイプ の傾きが矯正される。 その結果、 上記パイプの姿勢を一定に保ったままで、 そのパ イブとロッドとを一体化させることができる。

上記パイブ保持ステップは、 上記保持したパイプの中心軸が上記加熱炉の中心軸. と同軸となるように、 上記パイプの位置決めを行ってもよい。

そうすることで、 パイプ及びロッドの一体化の最中にパイプ保持部の撓みが小さ くなつても、 パイプの軸は加熱炉の中心軸と常に 致する。 その結果、 光ファイバ 母材のコア部の偏心が抑制される。

上記パイプの位置決めは、 下端に重錘を取り付けた糸を用い、 その糸を上記パイ プの側方位置で垂らし、 上記パイプの軸方向を上記糸の延びる方向に一致させる位 置調整を、 複数の方向から実施することによって行ってもよい。

重錘は一般に、 建築物の柱の傾き等、 比較的大きい物の鉛直性を見るために使わ れ、 その精度は高いことが知られている。 従って、 重錘を用いてパイプの位置調整 を行うことによって、 パイプの軸方向を高い精度で鉛直方向にすることが可能にな る。

上記パイプの位置決めは、 上記パイプの側方位置で鉛直方向に互いに離れて配置 された複数のレーザ変位計を用い、 その各レーザ変位計からパイプにレーザ光を照 射し、 該各レーザ変位計が計測した上記パイプまでの距離を互いに一致させる位置 調整を、 複数の方向から実施することによって行ってもよい。

レーザ変位計は、 被測定物の表面に対して傾斜してレーザ光を照射するレーザ光 源と、 被測定物の表面からの反射光が入射する受光部とから構成される。 被測定物 の表面の位置が変化すると反射光の光軸が平行に移動するため、 受光器における入 射点の位置を検出することにより表面の変位量が判明する。

レーザ変位計を用いてパイプの変位量を測定することによって、 機械的にパイプ の位置決めが可能になる。 手動で変位量を測定する場合に比べて高精度の位置決め が期待できる。

ロッドインチューブ法では、 光ファイバ母材の収率を高めるため、 パイプ有効部 とその上端及び下端にそれぞれ接合された上側及ぴ下側ダミーパイプとからなるパ イブを用いる。 また、 ロッド有効部とその上端及び下端にそれぞれ接合された上側 及び下側ダミーロッドとからなるロッドを用いる。 そして、 上記パイプとロッドと を一体化させた一体化物において、 上記各有効部に対応する部分を切り出して、 そ れを光ファイバ母材とする。

光ファイバ母材の製造時には、 上記パイプは、 上記上側ダミーパイプがパイプ保 持部に保持されることによって吊り下げ状態に保持される。 ' . 上記パイプ有効部と上側ダミーパイプとがー直線上に正確に接合されているとき は、 そのパイプの重心はダミーパイプの中心軸上にある。 この場合はパイプをどの ような向き （周方向の向き） で保持したとしても、 パイプとロッドとの一体化の進 行に伴い、 パイプの重心位置は一平面上で移動する。 それによつて、 パイプ保持部 の撓みの戻り方向が一定の方向になる。

しかし、 上記パイプ有効部と上側ダミーパイプとは、 通常、 互いに突き合わせた 状態で溶接により接合される。 このため、 両者間で曲がりが生じる場合がある。 パ イブ有効部と上側ダミーパイプとの間に曲がりが生じているときには、 パイプの重 心が上側ダミーパイプの中心軸上からずれる。 このときに、 上記パイプ有効部の中 心軸と上側ダミ一パイプの中心軸との 2つの軸上を通る平面と、 パイプを保持した パイプ保持部の撓みによつてパイプ有効部が鉛直方向から傾く方向と、 が異なるよ うな向きにパイプを保持すると仮定する。 この場合、 一体化の進行に伴うパイプ保 持部の橈みの戻り方向が一定の方向とはならない。 つまり、 パイプ （有効部） 傾き の変化の方向が一定の方向とならないため、 矯正ステップにおいて、 パイプの傾き の変化を矯正することが困難となる。 その結果、 パイプの傾きが変化することによ つてその中心軸と加熱炉及びロッドの軸とが互いにずれてしまい、 光ファイバ母材 のコア部の偏心を招き易い。

そこで、 上記製造方法は、 上記パイプ有効部と上側ダミーパイプとの曲がり具合 を判定するパイプ判定ステップをさらに含んでもよい。 そして、 上記パイプ保持ス テツプは、 上記パイプ判定ステップの判定結果に基づいて、 上記パイプ有効部の中 心軸と上側ダミーパイプの中心軸との 2軸を含む平面と、 上記パイプを保持したパ ィプ保持部の橈みによつて上記パイプ有効部が鉛直方向に対して傾く方向とが平行 になるように、 上記パイプを保持するステップとしてもよい。

パイプ有効部と上側ダミーパイプとの間に曲がりが生じているときには、 各々の 中心軸上を通る平面と、 パイプ保持部の撓みにより上記パイプ有効部が鉛直方向か ら傾く方向とが平行になるように、 上記上側ダミ一パイプがパイプ保持部によって 保持される。 つまり、 パイプの曲がり方向とパイプ保持部の橈み方向とを一致させ る。 これにより、 一体化の進行に伴うパイプの重心位置の移動範囲は略一平面上に 保たれ、 パイプ保持部の撓みの戻り方向は一定の方向になる。 その結果、 矯正ステ ップにおけるパイプの傾きの矯正が容易になり、 光フアイバ母材のコァの偏心が抑 制される。

ところで、 本発明者が検討を重ねたところ、 光ファイバ母材のコア部が偏心する 原因の一つとして、 パイプとロッドとを加熱する環状加熱炉内における周方向の温 度分布の不均一が影響していることが判明した。 つまり、 ロッドィンチューブ法で は、 カーボン抵抗加熱炉ゃ高周波誘導加熱炉が加熱炉として用いられるが、 例えば その加熱炉のヒータの組み付け状態等による構造的要因や、 ヒータの経時劣化の不 均一等による経時的要因で、 加熱炉内の周方向の温度分布が不均一になる場合があ る。 この加熱炉内の周方向温度分布の不均一性は、 パイプの溶融状態を周方向に不均 一にする。 その結果、 パイプの縮径変形が周方向に不均一になって光ファイバ母材 のコア部が偏心してしまう。 具体的には、 加熱炉の中心軸に対して最も温度の高い 位置の方向にコア部が偏心してしまう。

そこで、 上記製造方法は、 上記加熱炉内における周方向の温度分布を測定する測 定ステップをさらに含んでもよい。 そして、 上記ロッド保持ステップは、 上記ロッ ドを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸の状態に保持するステップとし、 上記パ イブ保持ステップは、 上記測定ステップの測定結果に基づいて、 上記パイプを、 上 記加熱炉の中心軸に対して上記加熱炉内の温度が最も高い位置の方向に傾けた状態 に保持するステップとしてもよい。

上記加熱炉内における周方向の温度分布を測定することにより、その加熱炉内で、 温度が最も高い周方向位置が特定される。

加熱炉内で温度が最も高い周方向位置を特定すれば、 その加熱炉の中心軸に対し て温度が最も高い位置の方向に傾けた姿勢で、 パイプを保持する。 これに対し、 口 ッドは、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸となる姿勢で保持する。 こうすること で、 パイプの内周面とロッドの周面との間隔は、 上記加熱炉内で温度が最も高い周, 方向位置において、 比較的広くなる。

この姿勢で保持した上記パイプとロッドとを加熱炉によって加熱し、 それによつ てパイプと口ッドとを一体化して光ファイバ母材を製造する。

上述したように、 光ファイバ母材のコア部は、 加熱炉の中心軸に対して最も温度 の高い位置の方向に偏心し易い。 ここでは、 その温度が最も高い周方向位置におい て、 パイプの内周面とロッドの周面との間隔を広くしている。 このため、 パイプと ロッドとを一体化したときには、 そのロッドに含まれるコア部が、 その温度が最も 高い周方向位置に偏心してしまうことが抑制される。 その結果、 光ファイバ母材の コア部の偏心が抑制される。

上記口ッド保持ステップは、 （第 1の） 口ッドを、上記加熱炉の中心軸に対して略 同軸の状態に保持するステップとし、 上記パイプ保持ステップは、 （第 1の） パイプ を、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸の状態に保持するステップとする。 この場 合において、 上記製造方法は、 上記一体化ステップの後に、 上記第 1のパイプと第 1のロッドとを一体化した一体化物において、 上記加熱炉の中心軸に対する上記コ ァ部の偏心方向を計測する計測ステップと、 上記第 1のロッドとは異なる第 2の口 ッドを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸の状態に保持する第 2のロッド保持ス テツプと、 第 1のパイプとは異なる第 2のパイプを計測ステツプの計測結果に基づ いて上記加熱炉の中心軸に対して上記一体化物のコア部の偏心方向に傾けた状態に 保持する第 2のパイプ保持ステップと、 上記保持した第 2のパイプと第 2のロッド とを上記加熱炉によつて加熱する第 2の加熱ステツプと、 上記加熱した第 2のパイ プと第 2のロッドとを一体化させる第 2の一体化ステップと、 をさらに含んでもよ い。

第 1のパイプと第 1のロッドとを一体化し、 その一体化物において加熱炉の中心 軸に対するコア部の偏心方向を計測する。 このことにより、 その加熱炉でパイプと ロッドとを一体化させたときの、 コア部の偏心傾向が把握される。 これは、 加熱炉 内の温度分布を、 間接的に確認していることと等価である。

経時的要因による加熱炉内の温度分布の不均一性ほ、急激に変化することはない。 また、 構造的要因による加熱炉内の温度分布の不均一性は、 同じ加熱炉であれば変 わらない。 このため、 第 1のパイプと第 1のロッドとを一体化したときのコア部の 偏心傾向と、 第 2のパイプと第 2のロッドとを一体化するときのコァ部の偏心傾向 とは互いに同じになる。 尚、 「同じ加熱炉」 とは、 例えばヒータの交換前後の加熱炉 は、 同じ加熱炉ではない。 ヒータの組み付け状態によって温度分布の不均一性が生 じるためである。

そこで、 第 2のパイプを、 加熱炉の中心軸に対して上記一体化物のコア部の偏心 方向に傾けた姿勢で保持する。 これに対し、 第 2のロッドは、 上記加熱炉の中心軸 に対して略同軸となる姿勢で保持する。 こうすることで、 パイプの内周面とロッド の周面との間隔は、 上記一体化物のコア部の偏心方向位置において、 比較的広くな る。 この姿勢で保持した第 2のパイプと第 2のロッドとを加熱炉によって加熱し、 そ れによって第 2のパイプと第 2のロッドとを一体化して光フアイバ母材を製造する。 こうして製造した光ファイバ母材においては、 第 1のパイプと第 1のロッドとを一 体化させたときにコア部が偏心した方向に、 コア部が偏心することが抑制される。 その結果、 光ファイバ母材のコア部の偏心が抑制される。

尚、 第 2のパイプを加熱炉の中心軸に対して傾けるときの傾き量は、 第 1のパイ プと第 1のロッドとを一体化した一体化物におけるコァ部の偏心量に応じて適宜設 定すればよい。

上記口ッド有効部と、 上側及び/又は下側ダミーロッドとが大きく屈曲した状態 で融着されていると、 そのロッドをパイプに内揷するときに、 ロッドがパイプ内壁 に当たったり擦ったりして傷が生じる。 この傷は、 光ファイバ母材の輝点を形成す る （光ファイバ母材の輝点は光ファイバの損失不良を招く）。 また、 ロッドが大きく 屈曲していると、 ロッドをパイプと同軸に位置付けることができず、 光ファイバ母 材のコア部の偏心を招く。

そこで、 上記製造方法は、 上記口ッド保持ステップの前に、 上記口ッドの屈曲量 が所定の屈曲量以下であるか否か'を判定する,口ッド判定ステップをさらに含んでも よい。

口ッドの屈曲量が所定の屈曲量以下であるか否かを判定することによって、 その 条件を満たすロッドが選別される。 条件を満たすロッドを使用することによって、 ロッドをパイプ内に揷入する際に、 ロッドがパイプ内壁に当たったり擦ったりして 傷が生じることが防止される。また、光ファイバ母材のコア部の偏心が抑制される。 ここで、 「屈曲量」 とは、 ロッドの両端の中心を結ぶ直線に対する単位長さ当たりの ロッド中心のずれ量を意味する。 また、 上記所定の屈曲量は、 l mm/mとしても よい。

上記製造方法は、 上記口ッド判定ステップの判定結果に基づいて、 上記口ッドの 屈曲量が上記所定の屈曲量よりも大きい場合に、 その屈曲量が上記所定の屈曲量以 下となるように、 上記ロッドと上記上側ダミー口ッド及び/又は上記下側ダミー口 ッドとの融着状態を修正する修正ステップをさらに含んでもよい。

所定の屈曲量よりも大きい口ッドを廃棄したのでは、 不経済を生じてしまうが、 その口ッドを修正して条件を満たす口ッドとすることによって、 材料が有効に活用 さ;^る。

上記ロッドと、 上記上側ダミー口ッド及び/又は上記下側ダミーロッドとは、 そ れらの軸を略水平にして融着接合することが好ましい。

口ッド有効部と各ダミー口ッドとを互いに立てた状態で融着一体化させた場合は、 それらの屈曲量が実際には大きくても自重により引き伸ばされて、 見かけ上、 屈曲 量が小さいと認識されてしまう。 この場合は、 ロッドとパイプを一体化させている 最中に、 ロッドの消費により軽量化したときに屈曲状態が顕在化する。 つまり、 口 ッドの屈曲量が大きくなる。 その屈曲状態の顕在化によって口ッドがパイプの中心 からずれてしまい、 光ファイバ母材のコア部の偏心が大きくなってしまう。

そこで、 ロッド有効部と各ダミーロッドとの融着を、 それらのロッド軸を略水平 にして行う。 この場合は、 撓みによる影響を事前に考慮さえしておけば、 ロッド有 効部と各ダミーロッドとを融着させたロッドの正確な屈曲量を把握することが可能 になる。 また、 ロッドの正確な屈曲状態を把握できるので、 ロッドを最適な状態で パイプに内挿することができる。 例えばパイプの屈曲状態との関係で最も偏心が小 さくなるような向きに、 屈曲方向を合わせてロッドをパイプに挿入すること、 が可 能である。

上記の製造方法で作成した本発明の光ファイバ母材は、 コア部の偏心が小さい。 また、 上記製造方法で作成した光ファイバ母材を線引きした光ファイバは、 光フ ァィバ母材のコァ部の偏心が小さいため、 コアの偏心が小さい。

本発明の光ファイバ母材の製造装置は、 石英パイプと石英ロッドとを加熱して融 着により一体化させる装置である。

この製造装置は、 上記パイプを保持し、 その保持したパイプをその軸方向に移動 させるパイプ保持部と、 上記パイプ保持部によって移動するパイプを、 その軸方向 に順次加熱する環状の加熱炉と、 上記パイプ保持部によって移動するパイプの傾き の変化を検知する検知手段と、 を備える。

検知手段がパイプの傾きを検知するため、 その検知結果に基づいて手動で又は機 械的にパイプの傾きを矯正することが可能である。

検知手段は、 パイプの傾きの変化を直接的に検知するものでもよい。 また、 パイ プ保持部の変位を検知することによって、 パイプの傾きの変化を間接的に検知する ものでもよい。 例えば、 検知手段として、 パイプ保持部に設けた水準器、 パイプ保 持部に設けたターゲットまでの距離変化を検知するレーザ変位計、 パイプ保持部の 傾きを検出する角度検出器、 等が挙げられる。

上記検知手段によってパイプの傾きの変化を客観的に検出できても、 そのパイプ の傾きを手動で矯正したのでは、 人的要素が含まれるため、 精確な矯正が困難であ る。

そこで、 上記製造装置は、 上記検知手段の検知結果に基づいて、 上記パイプの傾 きの変化を相殺するように上記パイプ保持部に保持されたパイプの傾きを矯正する 変位手段をさらに備えてもよい。 図面の簡単な説明

図 1は、 光ファイバ母材の製造装置を示す斜視図である。

図 2は、 光ファイバ母材の製造装置を示す正面断面図である。

図 3は、 ロッドの軸方向長さと径方向ずれ量及び外径変動との関係を示すグラフ である。

図 4は、 図 3とは異なる方向についての口ッドの軸方向長さと径方向ずれ量及び 外径変動との関係を示すグラフである。

図 5は、 三次元座標での軸方向長さと合成ずれ量との関係を示すグラフである。 図 6は、 図 1の VI方向矢視図である。

図 7は、 図 1の VII方向矢視図である。

図 8は、 下げ振りを利用してパイプの保持を行う場合の製造装置を示す斜視図で ある。 図 9は、 パイプを、 加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢にした状態を示す斜視図 である。

図 1 0は、 実施例 1— 1に係る光ファイバ母材におけるコア偏心の移り変わりの 測定結果を示す図である。

図 1 1は、 比較例 1一 1に係る光ファイバ母材におけるコア偏心の移り変わりの 測定結果を示す図である。

図 1 2は、 比較例 1 _ 2に係る光フアイバ母材におけるコァ偏心の移り変わりの 測定結果を示す図である。

図 1 3は、 実施例 1一 1及び比較例 1一 1， 1一 2に係る光フアイバ母材のコァ 部の偏心を光ファイバのコア偏心に換算して比較する図である。

図 1 4は、 比較例 2— 1に係る光フアイバ母材におけるコア偏心の移り変わりの 測定結果を示す図である。

図 1 5は、 実施例 2— 1に係る光ファイバ母材におけるコア偏心の移り変わりの 測定結果を示す図である。

図 1 6は、 実施例 2 _ 1及び比較例 2— 1に係る光ファイバ母材のコア部の偏心 を光ファイバのコア偏心に換算して比較する図である。' . 発明を実施するための最良の形態 図 1及び図 2は光ファイバ母材の製造装置 1 0を示している。 この製造装置 1 0 は、 ロッドインチューブ法により光ファイバ母材 3 0を製造する装置である。 具体 的には、 光ファイバにおいてクラッドとなるパイプ 2 3と、 光ファイバにおいてコ ァとなる、 又はコア及びクラッドとなる口ッド 2 7とを一体化させて光ファイバ母- 材 3 0を製造する装置である。

上記製造装置 1 0は、 Z方向 （図 1及び図 2における上下方向） に延びる支柱 1 1と、 この支柱 1 1に取り付けられたパイプ保持部 1 2と、 このパイプ保持部 1 2 の上方位置で、上記支柱 1 1に取り付けられたロッド保持部 1 4と、を有している。 上記パイプ保持部 1 2は、 後述するように、 パイプ 2 3を吊り下げ状態に保持す る。 このパイプ保持部 1 2は、 パイプ位置調整部 1 3を介して上記支柱 1 1に取り 付けられている。 上記パイプ保持部 1 2は、 上記パイプ位置調整部 1 3と共に、 支 柱 1 1の垂直壁 1 1 aに沿って Z方向に移動可能である。

上記パイプ 2 3は、 パイプ有効部 2 2と、 そのパイプ有効部 2 2の上端に融着さ れた上側ダミーパイプ 2 0と、 その下端に融着された下側ダミーパイプ 2 1とから なる。 上側ダミーパイプ 2 0の外周面には、 その全周に亘つて凹溝 2 0 aが形成さ れている。 尚、 パイプ有効部 2 2と上側及び下側ダミーパイプ 2 0 , 2 1とを含む パイプ 2 3の総重量は、 1 0 0〜 2 0 0 k gとなる。

上記パイプ保持部 1 2は、 支柱 1 1の垂直壁 1 1 aに対して直交する方向に延び る一対の係止片からなる略フォーク状に形成されている。 この一対の係止片の間に 上側ダミーパイプ 2 0に設けられた凹溝 2 0 aが嵌め入れられて係止される。 こう して、 パイプ 2 3は Z方向に吊り下げた状態で保持される。 このようにパイプ保持 部 1 2は、 パイプ 2 3を保持しているときには片持ち状態にある。 上述したように パイプ 2 3が重量物であることから、 上記パイプ保持部 1 2は、 パイプ 2 3を保持 した状態では下向きの負荷を受けて橈みを生じる。

上記パイプ位置調整部 1 3は、 パイプ 2 3の位置を、 X方向 （図 1における紙面 左手前から右奥に向かう方向） 及び Y方向 （図 1における紙面左奥から右手前に向 かう方向） に移動可能に構成されている。 これと共に、 上記パイプ位置調整部 1 3 は、 上記パイプ 2 3の Z方向に対する傾き Θを調整可能に構成されている。

上記口ッド保持部 1 4は、 その基端部が支柱 1 1の垂直壁 1 1 aに取り付けられ る取付部 1 4 aとされていると共に、 その先端部が口ッド 2 7の上端を把持する把 持部 1 4 bとされている。 ロッド 2 7は、 ロッド有効部 2 6と、 そのロッド有効部 2 6の上端に融着された上側ダミーロッド 2 4と、 その下端に融着された下側ダミ 一ロッド 2 5とからなる。

上記口ッド 2 7は、 把持部 1 4 bが上側ダミーロッド 2 4を把持することによつ て、 上記パイプ 2 3の内部で吊り下げ状態に保持される。 このロッド保持部 1 4は、 支柱 1 1の垂直壁 1 1 aに沿って Z方向に移動可能で ある。 また、 ロッド保持部 1 4は、 保持したロッド 2 7の X Y平面内の移動、 及び そのロッド 2 7の Z軸に対する傾き Θが調整可能に構成されている。

パイプ保持部 1 2とロッド保持部 1 4とによって、 パイプ 2 3とロッド 2 7とは 所定の姿勢に保たれる。 また、 パイプ保持部 1 2及びロッド保持部 1 4が Z方向の 下方に移動することによって、 パイプ 2 3及び口ッド 2 7がそれぞれ下方に移動す る。 このとき、 上記パイプ及び口ッド保持部 1 2， 1 4の移動速度は、 それぞれ変 更可能である。 このため、 上記パイプ 2 3及びロッド 2 7の移動速度 （後述する加 熱炉 1 5への送り速度） が調整可能である。 これと共に、 パイプ保持部 1 2の移動 速度と口ッド保持部 1 4の移動速度とを互いに異なる速度に設定することも可能で ある。 これにより、 上記パイプ 2 3の送り速度とロッド 2 7の送り速度とを互いに 異ならせることも可能である。

上記製造装置 1 0はまた、 加熱炉 1 5を有している。 この加熱炉 1 5は上記パイ プ保持部 1 2の下方位置に配設されている、上記加熱炉 1 5は、略円筒状であって、 上記パイプ 2 3及びロッド 2 7が通過する揷通孔 1 5 aを有する。 加熱炉 1 5は、 パイプ 2 3及び口ッド 2 7を加熱する図示省略のヒータを有している。 この加熱炉 1 5は、 例えばカーボン抵抗加熱炉ゃ高周波誘導加熱炉によって構成すればよい。 上記パイプ及び口ッド保持部 1 2， 1 4によってパイプ 2 3及び口ッド 2 7が下 方に移動すると、 このパイプ 2 3及び口ッド 2 7はその下端から上端に向かって軸 方向に、 上記加熱炉 1 5の揷通孔 1 5 a内を順次通過する。 こうして、 パイプ 2 3 及び口ッド 2 7が、 その下端から上端に向かって順次加熱される。

上記加熱炉 1 5には、 図 1に示すように、 その周方向に略等間隔をあけて、 4つ の温度センサ 1 8 , 1 8， …が配設されている。 各温度センサ 1 8によって、 加熱 炉 1 5内の温度が測定される。 この各温度センサ 1 8の測定結果に基づいて、 加熱 炉 1 5内の周方向の温度分布が測定される。 尚、 温度センサ 1 8は、 必要に応じて 4つよりも多く配設してもよい。 この場合も、 温度センサ 1 8は加熱炉の周方向に 略等間隔をあけて配設することが好ましい。 上記製造装置 1 0はさらに、 図 2に示すように、 上記加熱炉 1 5の下方位置に配 設されたローラ 1 6， 1 6 , …を有している。 このローラ 1 6 , 1 6， …は、 加熱 炉 1 5の中心軸を挟んだ両側位置それぞれに、 2つずっ配設されている。 この各口 ーラ 1 6は Y軸を回転の中心として回転可能に構成されている。 上記加熱炉 1 5を 通過することによって一体化したパイプ 2 3とロッド 2 7との一体化物 （光フアイ バ母材 3 0 )は、 4つのローラ 1 6， 1 6， …で挟み込まれて下方に引き取られる。 この各ローラ 1 6 , 1 6の回転速度は変更可能であり、 これにより、 光ファイバ母 材 3 0の加熱炉 1 5からの引き取り速度を調整することが可能である。 光ファイバ 母材 3 0の加熱炉 1 5からの引き取り速度を調整することにより、 光ファイバ母材 3 0の外径を所定の径 （目標外径） にする。

上記製造装置 1 0は、 図示を省略する真空ポンプを有している。 この真空ポンプ は、 閉止キャップ 2 9に接続される （図 2参照） 。 閉止キャップ 2 9は、 上記上側 ダミーパイプ 2 0の上端に、 その上端開口を閉止するように取り付けられる。 光フ アイバ母材 3 0の製造時には、 この真空ポンプを駆動させることによって、 上記パ イブ 2 3内を減圧する。

上記製造装置 1 0は、 図 1に示すように、 合計 4つのレーザ変位計 1 7を有して いる。 レーザ変位計 1 7の内の 2つは、 パイプ保持部 1 2で保持されたパイプ 2 3 (パイプ有効部 2 2 ) の上部位置に対応する位置に配置され、 残りの 2つは、 パイ プ有効部 2 2の下部位置に対応する位置に配置される。 上部位置又は下部位置に配 設された 2つのレーザ変位計 1 7， 1 7の内、 一方のレーザ変位計 1 7は、 パイプ 有効部 2 2に対 て X方向の側方位置に、 他方のレーザ変位計 1 7は、 パイプ有効 部 2 2に対して Y方向の側方位置に、それぞれ配設される。各レーザ変位計 1 7は、 パイプ有効部 2 2の外周面までの距離を検知する。 この各レーザ変位計 1 7の検知 結果は、 後述するように、 パイプ 2 3をパイプ保持部 1 2に保持する際に利用され る。

さらに、 上記製造装置 1 0は、 別のレーザ変位計 1 9を有している。 このレーザ 変位計 1 9は、 上記パイプ位置調整部 1 3に取り付けられている。 パイプ保持部 1 2の先端部には、 ターゲット 1 2 aが立設されている。 このレーザ変位計 1 9は、 パイプ保持部 1 2と一体となって Z方向に移動しながら、 上記ターゲット 1 2 aま での距離 Lを検知する。 この検知結果によって、 パイプ保持部 1 2の傾き （撓み） が検出される。 このパイプ保持部 1 2の傾きは、 パイプ保持部 1 2で保持されたパ イブ 2 3 (有効部 2 2 ) の傾きに相当する。 尚、 パイプ保持部 1 2の傾きは、 上記 レーザ変位計 1 9をパイプ保持部 1 2に取り付けて垂直壁 1 1 aまでの距離を検知 することによつても検出可能である。

上記パイプ位置調整部 1 3は、 詳しくは後述するが、 パイプ 2 3とロッド 2 7と を一体化している最中に、 このレーザ変位計 1 9が検知したパイプ 2 3の傾きの変 化を相殺するように、パイプ保持部 1 2に保持されたパイプ 2 3の傾きを矯正する。

(光ファイバ母材の製造方法）

光ファイバ母材の製造方法は、 大きく分けて 1 ) ロッドの軸ずれ修正、 2 ) ノ、° イブの曲がり判定、 3 )パイプ及び口ッドの保持、 4 )パイプ及び口ッドの一体化、 の 4つの工程からなる。 以下、 各工程について説明する。

(ロッドの軸ずれ修正）

上記口ッド 2 7 (口ッド有効部 2 6 ) としては、 V A D法によってガラス微粒子 を堆積させたガラス微粒子堆積体を焼結して延伸したものや、 M C V D法でクラッ ドパイプ内面にコアガラスを形成し中実化したものが用いられる。 口ッド有効部 2 6は、 その径が φ 4 5〜 5 O mm程度、長さが 2 5 0 0 mm程度のものとすればよ い。

このロッド 2 7は、 上述したように、 ロッド有効部 2 6と、 このロッド有効部 2 6に接合された上側及び下側ダミーロッド 2 4， 2 5とからなる。 このロッド 2 7 の作成は、 具体的には次のようにして行われる。 つまり、 ロッド有効部 2 6と下側 ダミーロッド 2 5とをそれぞれ水平方向に寝かせた状態で、 上記口ッド有効部 2 6 の下端と、 下側ダミーロッド 2 5の上端とを互いに突き合わせる。 その状態で、 そ の突き合わせ部分を加熱源により加熱し、 ロッド有効部 2 6と下側ダミーロッド 2 5とを融着する。 同様にして、 上記口ッド有効部 2 6と上側ダミーロッド 2 4とを 融着する。 こうして、 ロッド 2 7を作成すれば、 そのロッド 2 7の屈曲量を検出す る。 つまり、 そのロッド 2 7の一方の端部に始点 Iを設定すると共に、 他方の端部 に終点 Eを設定し、 その上で、 以下の基準軸線設定とずれ量検出とを行う。

基準軸線設定では、 ずれ量検出に必要な基準軸線を設定する。 基準軸線は、 ロッ ド 2 7の径方向の一方向において始点 I及び終点 Eにおける幅方向の中心点同士を 結んだ線とする。

ずれ量検出では、 始点 Iから終点 Eまで所定間隔ごとにロッド 2 7の幅方向の中 心点を測定する。 これによつて、 基準軸線を横軸及びずれ量 D xを縦軸とした図 3 の中央の曲線 C Xが得られる。 この曲線 C xによって、 ロッド 2 7を径方向の一方 向から見た場合の基準軸線に対する中心点位置のずれの傾向及びその度合、 すなわ ち、 屈曲の発生傾向及び屈曲量を視覚的かつ定量的に把握することができる。 尚、 図 3において、 上側の曲線は口ッド 2 7の幅方向における一方側の外形位置の長さ 方向に沿った推移を示し、 下側の曲線はロッド 2 7の幅方向における他方側の外形 位置の長さ方向に沿った推移を示す。 つまり、 図 3の中央の曲線 C xは、 上側の曲 線と下側の曲線との中心の軌跡である。

次に、 上記の一方向に直交する径方向の他方向からロッド 2 7を見た場合につい てのずれ量 D yの測定を、 上記と同様にして行う。 これにより、 図 4の中央に曲線 C yで示すように、 ロッド 2 7を径方向の他方向から見た場合の基準軸線に対する 中心点位置のずれの傾向及びその度合を視覚的かつ定量的に把握することができる, ずれ量 D x , D yを測定した後に、 これらのずれ量 D x， D yに基づいて合成ず れ量 Qを次式により演算する。

Q = { (D x ) ² + (D y ) ² } ^{1 / 2}

そして、 図 5に示すように、 ロッド 2 7の軸方向長さ Lを Z軸に、 ずれ量 D xを X軸に、 ずれ量 D yを Y軸にした三次元座標を設定する。 そして、 この三次元座標 に、各測定位置での合成ずれ量 Q i ( iは測定位置）をプロットすることによって、 これらを曲線で結んだ合成曲線 C pが得られる。 尚、 図 5には、 合成曲線 C pに加 えて、 ずれ量 D Xとずれ量 D yとで構成される四角形 （図 5に破線で示す四角形） と、 この四角形の角を通る X座標面における曲線 C x及び Y座標面における曲線 C yとを表示している。

上記の合成曲線 C p、 曲線 C x、 曲線 C yとによって、 ロッド 2 7の屈曲の発生 状況、その傾向 （方向） 、及び、その量を三次元的に的確に把握することができる。 そして、 ロッド 2 7の単位長さ当たりのずれ量、 つまり屈曲量が l mm/mより大 きい場合には、 上記口ッド 2 7のロッド有効部 2 6と上側ダミーロッド 2 4及び Z 又は下側ダミーロッド 2 5との融着部分を再加熱して、 上記屈曲量が 1 mm/m以 下となるように、 ロッド 2 7の曲がりを修正する。

(パイプの曲がり判定）

上記パイプ 2 3 (パイプ有効部 2 2 ) としては、 O V D法等によって製造された ものが用いられる。 パイプ有効部 2 2は、 その外径が 1 8 O mm程度、 内径が φ 5 O mm程度、 長さが 2 0 0 0 mm程度のものとすればよい。

このパイプ 2 3は、 上述したように、 パイプ有効部 2 2と、 このパイプ有効部 2 2に接合された上側及び下側ダミーパイプ 2 0 , 2 1とからなる。 パイプ有効部 2 2と上側ダミーパイプとは、 端面同士を突き合わせて融着するため、 図 6及び図 7 に示すように、 パイプ有効部 2 2と上側ダミーパイプ 2 0との間で曲,がりが生じる 場合がある。 尚、 図 6では、 理解容易のために、 パイプ有効部 2 2と上側ダミーパ イブ 2 0との間の曲がりを誇張して描いている。 パイプ有効部 2 2及び上側ダミー パイプ 2 0の間で生じた曲がりは、 光ファイバ母材 3 0におけるコア部の偏心を招 く。 尚、 パイプ有効部 2 2と下側ダミーパイプ 2 1との間の曲がりは光ファイバ母 材 3 0のコアの偏心には影響を及ぼさない。

コア部の偏心を抑制するために、 パイプ有効部 2 2に上側及び下側ダミーパイプ 2 0 , 2 1を融着させてパイプ 2 3を作成した後に、 そのパイプ 2 3の曲がりを測 定する。 曲がりの測定方法はどのような方法でもよい。 一例として、 詳細は図示し ないが、 パイプ有効部 2 2が水平になるように上記パイプ 2 3を置き、 パイプ有効 部 2 2の下側をローラで支持しながらパイプ 2 3を 9 0度ずつ回転させる。そして、 ダイャルゲージによつて上側ダミ一パイプ 2 0の変位を 4点測定する。 その 4点の 変位によってパイプ有効部 2 2と上側ダミーパイプ 2 0との間の曲がり方向を判定 することができる。

上記測定結果より、 パイプ有効部 2 2と上側ダミ一パイプ 2 0との間の曲がり方 向、 つまり、 パイプ有効部 2 2の中心軸 C 1と上側ダミーパイプ 2 0の中心軸 C 2 との 2つの中心軸を含む平面 A (図 6 , 7参照） が判明すれば、 その平面 Aを示す 目印 2 8を上側ダミーパイプ 2 0の上面に設ける （図 1参照） 。 尚、 パイプ有効部 2 2の中心軸 C 1と上側ダミーパイプ 2 0の中心軸 C 2とが完全に一致するときに は、 目印 2 8を上側ダミーパイプ 2 0上面の任意の位置に設ければよい。

(パイプ及び口ッドの保持）

以上のようにして、 パイプ 2 3及びロッド 2 7それぞれの準備が完了する。 次の 工程では、 パイプ 2 3とロッド 2 7とをそれぞれ製造装置 1 0に保持させる。

先ず、上側ダミーパイプ 2 0の凹溝 2 0 aを、パイプ保持部 1 2内に嵌め入れて、 パイプ 2 3を吊り下げ状態にする。 このとき、 パイプ 2 3は重量物であるため、 パ イブ保持部 1 2が下向きに負荷を受けて Y方向に橈みを生じる。 次いで、 上側ダミ 一パイプ 2 0に設けた目印 2 8を利用して、 上記平面 Aがパイプ保持部 1 2の撓み 方向 （Y方向） と平行となるように、 パイプ 2 3の向きを設定する。

次に、 レーザ変位計 1 7を用いて、 パイプ有効部 2 2の外周面まで距離を、 X方 向について上部と下部との 2点、 Y方向について上部と下部との 2点の、 計 4点測 定する。 そして、 その測定 itの、 上下間での差が最小となるように、 パイプ位置調 整部 1 3でパイプ 2 3の傾きを調整する。 つまり、 パイプ有効部 2 2の軸方向が鉛 直方向となるように、 パイプ 2 3の傾きを調整する。 パイプ有効部 2 2の軸方向を 鉛直方向にした後に、 パイプ 2 3の X方向及び Y方向の位置の調整を行う。 このこ とによって、 パイプ有効部 2 2の中心軸を加熱炉 1 5の中心軸に一致させる。 こう して、 パイプ 2 3の保持が完了する。

次に、 上側ダミーロッド 2 4の上端部分をロッド保持部 1 4によって把持し、 こ のロッド保持部 1 4によって、 上記ロッド 2 7が加熱炉 1 5の中心軸に対して略同 軸となるように上記ロッド 2 7の X , Y方向位置及びその傾きをそれぞれ調整する。 そして、 ロッド 2 7をパイプ 2 3内に内揷する。 こうして、 ロッド 2 7の保持が完 了する。

尚、 ここでは、 パイプ 2 3を保持する際に、 レーザ変位計 1 7を利用したがこれ に限るものではない。 例えばレーザ変位計 1 7の代わりに、 下げ振りを利用しても よい。 つまり、 図 8に示すように、 パイプ 2 3の長手方向に沿って一端に重錘 3 1 を取り付けた糸 3 2を垂らし、 パイプ有効部 2 2の軸方向を糸 3 2の延びる方向に 一致させる。 具体的には、 パイプ有効部 2 2と糸 3 2との距離を、 X方向について 上部と下部との 2点、 Y方向について上部と下部との 2点、 計 4点で測定する。 そ うして、上下での測定値が互いに同じとなるようにパイプ位置調整部 1 3によって、 パイプ有効部 2 2の傾きを調整する。 このことによつても、 パイプ有効部 2 2の軸 方向を加熱炉 1 5の軸方向と一致させることが可能である。

また、 レーザ変位計 1 7と下げ振りとを併用してパイプ 2 3を鉛直に位置付けて もよい。 例えば、 レーザ変位計 1 7を利用してパイプ有効部 2 2を鉛直に位置付け た後に、 下げ振りを利用して、 そのパイプ有効部 2 2が鉛直に位置付けられている か否かを確認する。 その際、 必要に応じてパイプ有効部 2 2の傾きを微調整する。 こうすることで、 パイプ 2 3の位置付けを、 より高精度に行うことが可能になる。 (パイプ及び口ッドの一体化）

以上のようにして、 パイプ 2 3及びロッド 2 7のそれぞれが保持される。 次のェ 程では、 そのパイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させる。

先ず、 上記上側ダミ一パイプ 2 0の上端開口を閉止キャップ 2 9により閉止して 真空ポンプによりパイプ 2 3内を減圧する。 この状態で、 パイプ保持部 1 2及び口 ッド保持部 1 4をそれぞれ所定の速度で下方に移動させる。

これにより、 上記パイプ 2 3とロッド 2 7とは、 その軸方向に加熱炉 1 5の揷通

？し 1 5 a内を通過し、 このパイプ 2 3とロッド 2 7とは、 加熱炉 1 5によってその 下端から上端に向かって順次加熱される。 パイプ 2 3とロッド 2 7とは、 その下端 から上端に向かって順次溶融するが、 パイプ 2 3の内部が減圧されていることによ つて、 溶融したパイプ 2 3はその内外の圧力差により縮径する。 その結果、 パイプ 2 3及ぴロッド 2 7がその軸方向に順次融着して一体化する。

ここで、 パイプ 2 3とロッド 2 7との一体化が進行すると、 パイプ保持部 1 2に 下向きに負荷される荷重が小さくなって、 パイプ保持部 1 2の撓みも小さくなる。 それによつて、 加熱炉 1 5の中心軸に対するパイプ 2 3の傾き量が変化する。

そこで、光ファイバ母材 3 0を製造している最中は、レーザ変位計 1 9によって、 パイプ 2 3の姿勢の変化を検知する。 そして、 その検知したパイプ 2 3の姿勢の変 化が相殺されるように、 パイプ位置調整部 1 3はパイプ 2 3の姿勢を矯正する。

このとき、 上述したように、 上記平面 Aと、 パイプ保持部 1 2の橈み方向 （Y方 向） とが平行にされている。 これにより、 一体化の進行に伴いパイプ 2 3の重心位 置は略平面 A上で移動する。 つまり、 パイプ 2 3は、 Y方向にのみ傾きを変化させ ることになる。 このため、 パイプ位置調整部 1 3は、 パイプ 2 3の Y方向の傾きの みを矯正すればよい。

こうして、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化している最中は、 パイプ 2 3の中 心軸が加熱炉 1 5の中心軸に常に一致する。

尚、 ここでは、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化している最中におけるパイプ 2 3の姿勢の変化を、 レーザ変位計 1 9によって計測しているが、 これに限るもの. ではない。 例えば、 パイプ保持部 1 2に水準器を取り付け、 それによつてパイプ 2 3の姿勢の変化を計測してもよい。 また、 角度検出器によってパイプ保持部 1 2の 傾きを検出することで、 パイプ 2 3の姿勢の変化を計測してもよい。

パイプ 2 3及び口ッド 2 7が一体化した一体化物は、ローラ 1 6で引き取られる。 このことによって、 上記一体化物は所定の外径になるまで延伸される。 こうして光 ファイバ母材 3 0が完成する。 光ファイバ母材 3 0は、 図示省略の線引き装置によ つて線引き加工が施されて、 光ファイバとなる。

以上説明したように、 上記の光ファイバ母材の製造方法によれば、 パイプ 2 3と ロッド 2 7との一体化の最中に、 上記パイプ 2 3の傾きの変化をレーザ変位計 1 7 によって検出し、 その検出値に基づいて上記パイプ 2 3の中心軸と加熱炉の軸とが 一致するように、 そのパイプ 2 3を変位させる。 このため、 コア部の偏心量の小さ い光ファイバ母材 3 0を製造することができる。

また、平面 Aとパイプ有効部 2 2が鉛直方向から傾く方向とが平行になるように、 上記パイプ 2 3を保持することによって、 一体化の最中にパイプ 2 3の傾きが変化 する方向が一定方向となる。 パイプ位置調整部 1 3は、 一方向の傾きのみを矯正す ることだけで、 パイプ 2 3を加熱炉 1 5と同軸に位置させることができる。

また、 ロッド 2 7の屈曲量を測定して、 その屈曲量が大きいときには、 ロッド有 効部 2 6と上側ダミーロッド 2 4及び/又は下側ダミーロッド 2 5との融着状態を 予め修正する。 これにより、 ロッド 2 7をパイプ 2 3内に揷入するときに、 ロッド 2 7がパイプ 2 3の内壁に当たったり擦ったりして傷が生じることが防止される。 また、 光ファイバ母材 3 0におけるコア部の偏心が抑止される。 しかも、 ロッド 2 7の屈曲量が大きくても、 そのロッド 2 7を修正して使用するため、 材料を有効に 活用することができる。

また、 口ッド有効部 2 6と上側ダミーロッド 2 4及び下側ダミーロッド 2 5との 融着を、 それらのロッド軸を略水平にして行うことによって正確な屈曲量を把握す ることができる。 それによつて、 パイプ 2 3とロッド 2 7との一体ィヒの最中にロッ ド 2 7の屈曲量が大きくなることがない。 そのことによっても、 光フアイノ母材 3 0におけるコア部の偏心が抑止される。

(加熱炉の温度分布を考慮したパイプの保持）

一その 1一

上述した製造方法によって光ファイバ母材 3 0を製造すれば、 通常は、 そのコア 部の偏心が抑制される。 しかしながら、 条件によっては、 コア部の偏心が比較的大 きくなる場合もある。 それは、 加熱炉 1 5の周方向温度分布の不均一に原因の一つ がある。 つまり、 加熱炉 1 5内の周方向の温度分布が不均一になることで、 パイプ 2 3の溶融状態が周方向に不均一になり、 その結果、 加熱炉 1 5の中心軸に対して 最も温度の高い位置の方向にコア部が偏心してしまうのである。 そこで、 温度分布 の不均一が比較的大きいときには、次のようにして光ファイバ母材 3 0を製造する。 このことによって、 コア部の偏心を小さくすることが可能になる。 つまり、 上述した手順に従って、 パイプ 2 3及びロッド 2 7を、 その各中心軸が 加熱炉の中心軸と同軸となる状態に保持する。 その後に、 上記加熱炉 1 5に取り付 けた各温度センサ 1 8によって、 加熱炉 1 5内の温度を測定し、 その測定結果から 加熱炉 1 5内の周方向の温度分布を計測する。 そして、 パイプ位置調整部 1 3によ つて、 上記パイプ 2 3を、 上記加熱炉 1 5の中心軸に対してこの加熱炉 1 5内の温 度が最も高い位置の方向に傾けた姿勢にする。 これにより、 図 9に示すように、 口 ッド 2 7の中心軸 Z 1は、 加熱炉 1 5の中心軸と略同軸になるのに対し、 パイプ 2 3 (有効部 2 2 ) の中心軸 C 1は、 加熱炉 1 5の中心軸に対して傾く （図例では、 加熱炉 1 5内の温度が最も高い位置の方向が、 X方向のプラス （+ ) 側であるとし て、 パイプ 2 3の中心軸 C 1を、 加熱炉 1 5の中心軸に対して X方向のプラス側に 傾けた様子を示す） 。 その結果、 パイプ 2 3の内周面とロッド 2 7の周面との隙間 は、 X方向のプラス側位置において比較的広くなる。 尚、 図例では、 理解容易のた めに、 パイプ 2 3の傾きを実際よりも誇張して描いている。

この状態で、パイプ 2 3とロッド 2 7との一体化を行う。この一体化の最中には、 レーザ変位計 1 9によって、 パイプ 2 3の傾きの変化を検出し、 その変化が相殺す るように、 パイプ 2 3の傾きを矯正する。 これにより、 パイプ 2 3は当初の姿勢を 保持することになる。 尚、 この場合は、 パイプ 2 3の中心軸と加熱炉 1 5の中心軸 とは必ずしも一致しない。

この製造方法によれば、 加熱炉 1 5内で温度の高い周方向位置においては、 パイ プ 2 3とロッド 2 7との隙間を大きくした状態で、 パイプ 2 3とロッド 2 7との一 体化が行われる。 コア部は、 加熱炉 1 5内で最も温度の高い位置の方向に偏心し易 レ、が、この位置においては、パイプ 2 3とロッド 2 7との隙間が大きくされている。 このため、 コア部の偏心は抑制される。

また、 パイプ 2 3とロッド 2 7との一体化が進むにつれて、 パイプ保持部 1 2の 撓みが小さくなり、 それに伴いパイプ 2 3の姿勢が変化するが、 レーザ変位計 1 9 によってパイプ 2 3の傾き量の変化を計測し、 それに応じてパイプ 2 3の姿勢を当 初の姿勢に維持する。 このことで、 光ファイバ母材 3 0の軸方向全体に亘つて、 コ ァ部の偏心を抑制することができる。

一その 2 -

「その 2」 に係る製造方法は、 加熱炉 1 5内の温度分布の不均一性に起因するコ ァ部の偏心は再現性を有する点に着目した製造方法である。 なぜなら、 経時的要因 による加熱炉 1 5内の温度分布の不均一性は、 急激に変化することはなく、 構造的 要因による加熱炉 1 5内の温度分布の不均一性は、 同じ加熱炉 1 5であれば変わら ないためである。 つまり、 「その 2」 に係る製造方法では、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させて光フアイバ母材 3 0を製造し、 その光ファイバ母材 3 0のコア 部の偏心方向及び偏心量を計測する。 そして、 次の光ファイバ母材 3 0を製造する 際に、 その計測結果に応じて、 パイプ 2 3を加熱炉 1 5の中心軸に対して傾けた姿 勢で保持する。 以下、 「その 2」 に係る製造方法について具体的に説明する。

先ず、 パイプ 2 3をパイプ保持部 1 2により保持すると共に、 ロッド 2 7をロッ ド保持部 1 4により保持し、 パイプ 2 3とロッド 2 7とのそれぞれを、 加熱炉 1 5 の中心軸に対して略同軸となるように位置付ける。 この点は、 上述した製造方法と 同じである。

この状態で上記パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させる。 このパイプ 2 3と口 ッド 2 7との一体化の最中には、 パイプ 2 3と加熱炉 1 5の中心軸との同軸状態を 維持するように、パイプ位置調整部 1 3がパイプ 2 3の姿勢を矯正する。こうして、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させた光フアイバ母材 3 0 (第 1の光ファイバ 母材） が完成する。

そして、 その完成した第 1の光ファイバ母材 3 0において、 コア部の偏心状態を 計測する。 具体的には、 コア部の加熱炉 1 5の中心軸に対する偏心方向とその偏心 量とを計測する。

次に、 別のパイプ 2 3をパイプ保持部 1 2によって保持すると共に、 別のロッド 2 7をロッド保持部 1 4によって保持する。 そして、 これらパイプ 2 3とロッド 2 7とが加熱炉 1 5の中心軸に対して略同軸となるように、 パイプ位置調整部 1 3及 · び口ッド保持部 1 4によりパイプ 2 3及び口ッド 2 7の姿勢をそれぞれ調整する。 そして、 上記第 1の光ファイバ母材 3 0において計測したコア部の偏心方向に応 じて、 パイプ 2 3を、 上記加熱炉 1 5の中心軸に対してその偏心方向に傾けた姿勢 にする （図 9参照） 。 このとき、 パイプ 2 3の傾き量は、 第 1の光ファイバ母材 3 0におけるコア部の偏心量に応じて適宜調整すればよい。 例えば、 コア部の偏心量 が 0 . 1 mmのオーダーであれば、 パイプ 2 3の傾き量を 0 . l mm/m (パイプ 長 1 mあたりの傾き量） のオーダーで設定すればよい。

この状態で、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化して光フアイバ母材 3 0を製造 する。 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化している最中には、 レーザ変位計 1 9に よって検知したパイプ 2 3の姿勢変化が相殺されるように、 パイプ位置調整部 1 3 がパイプ保持部 1 2で保持されたパイプ 2 3の姿勢を矯正する。

このように、 「その 2」 に係る製造方法によると、 加熱炉 1 5の中心軸に対して 略同軸にパイプ 2 3とロッド 2 7とを保持して、 光ファイバ母材 3 0を製造するこ とにより、 上記加熱炉 1 5を用いてパイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させたとき の、 コア部の偏心傾向を把握することができる。

そして次は、 パイプ 2 3を、 そのコア部の偏心傾向が抑制されるように、 加熱炉 1 5の中心軸に対して傾けた姿勢で保持して、 光ファイバ母材 3 0を製造する。 こ のことにより、 新たに製造された光ファイバ母材 3 0は、 コア部の偏心が抑制され る。

例えば、 加熱炉 1 5のヒータを交換した前後では、 加熱炉 1 5内の温度分布が変 わる。 このため、 ヒータの交換直後に製造した光ファイバ母材 3 0によって、 コア 部の偏心傾向を把握し、 次からは、 それの偏心傾向に応じてパイプ 2 3を傾けた姿 勢に保持して、 光ファイバ母材 3 0を製造すればよい。

また、 加熱炉 1 5の温度分布は、 ヒータの経時劣化により経時的に変化する。 こ のため、 直前に製造した光ファイバ母材 3 0のコア部の偏心傾向を確認した上で、 次に製造する際のパイプ 2 3の傾き方向及び傾き量を微調整するのがよい。

尚、 「その 2」 に係る光ファイバ母材の製造方法で用いる装置は、 図 1 , 2に示 す製造装置 1 0と略同じである。 ただし、 加熱炉 1 5内の温度分布を計測する必要 がないため、 温度センサ 1 8は、 加熱炉 1 5内の温度をモニタするものとして少な くとも一つだけ備えればよい。

(実施例）

次に、 具体的に実施した実施例について説明する。

一第 1実施例一

パイプの曲がりに関して、 実際に行った実施例について説明する。

先ず実施例 1一 1として、 上記の製造装置 1 0を用いて光ファイバ母材 3 0を製 造した。 このとき使用したパイプ 2 3は、 外径 1 7 9 . 4 mm、 内径 5 4 . 1 mm のものであり、 ロッド 2 7は、 外径 5 1 . 4 mmのものである。 パイプ 2 3の内周 面とロッド 2 7の周面との平均隙間は、 1 . 3 5 mmであった。 また、 製造条件と して、 パイプ 2 3の送り速度とロッド 2 7の送り速度とを共.に、 1 4 . 4 m/m i nとした。

実施例 1— 1では、 目印 2 8がパイプ保持部 1 2の橈み方向と一致するように、 パイプ 2 3の向きを合わせて上記パイプ保持部 1 2に保持すると共に、 パイプ 2 3 とロッド 2 7との一体化の最中には、 パイプ 2 3の傾きを矯正した。

： また、 比較例 1一 1として、 上記の製造装置 1 0を用い、 同じ形状のパイプ 2 3 及びロッド 2 7を使用して光ファイバ母材 3 0を製造した。 製造条件は、 実施例 1 _ 1のときと同じであるが、 比較例 1— 1では、 目印 2 8をパイプ保持部 1 2の撓 み方向と一致しないように、 パイプ 2 3をパイプ保持部 1 2に保持した。 また、 一 体化の最中には、 パイプ 2 3の傾きの矯正を行わなかった。

さらに、 比較例 1—2として、 上記の製造装置 1 0を用い、 同じ形状のパイプ 2 3及びロッド 2 7を使用して光ファイバ母材 3 0を製造した。 製造条件は、 実施例 1一 1のときと同じであるが、 比較例 1一 2では、 目印 2 8をパイプ保持部 1 2の 橈み方向と一致しないように、 パイプ 2 3をパイプ保持部 1 2に保持した。 また、 一体化の最中には、 パイプ 2 3の傾きを矯正した。

図 1 0〜図 1 2はそれぞれ、 実施例 1、 比較例 1一 1及び 1一 2で製造した光フ アイバ母材 3 0の断面における、 製造開始から終了までのコア部の偏心両の移り変 わりを示す。

図 1 1に示すように、パイプ 2 3の曲がりを考慮せずにそのパイプ 2 3を保持し、 さらに、 一体化の最中にパイプ 2 3の傾きを矯正しない場合は、 コア部は、 X方向 及び Y方向に大きく偏心している。

また、 図 1 2に示すように、 パイプ 2 3の曲がりを考慮せずにそのパイプ 2 3を 保持するものの、一体化の最中にはパイプ 2 3の傾きを矯正した場合は、コア部は、 一方向 （Y方向） には偏心が抑制されるものの、 他方向 （X方向） には大きく偏心 している。

これに対し、 図 1 0に示すように、 パイプ 2 3の曲がりを考慮してそのパイプ 2 3を保持すると共に、 一体化の最中にパイプ 2 3の傾きを矯正した場合は、 コア部 の偏心が抑制されていることが判る。

図 1 3は、 実施例 1一 1及び比較例 1一 1 , 1一 2で製造した光ファィバ母材 3 0のコア部の偏心を、 光ファイバのコア偏心に換算した結果を比較する図である。 これによると、 実施例 1一 1のコア偏心量は、 各比較例のコア偏心量に比べて大幅 に小さくなつている。

従って、 パイプ 2 3;の曲がりを考慮して保持すると共に、 -一,体化の最中にパイプ 2 3の傾きを矯正することによって、 コア部の偏心を抑制することが可能である。 一実施例 2—

加熱炉の温度分布に関して、 実際に行った実施例について説明する。 先ず比較例 2— 1として、 上記の製造装置 1 0を用いて光ファイバ母材 3 0を製造した。 この とき使用したパイプ 2 3は、 外径 1 8 O mm、 内径 5 4 mmのものであり、 ロッド 2 7は、 外径 5 O mmのものである。 パイプ 2 3の内周面と口ッド 2 7の周面との 平均隙間は、 2 . 3 2 mmであった。 また、 製造条件として、 ガラス処理量 （単位 時間当たりに一体化するパイプ 2 3及びロッド 2 7の総ガラス量） を、 3 6 0 m l /m i nとした。 尚、 ガラス処理量は、 パイプ 2 3及びロッド 2 7の加熱炉 1 5へ の送り速度を調整することによって調整する。 さらに、 パイプ 2 3の送り速度と口 ッド 2 7の送り速度との比である速度比を、 0 . 9 0に設定した。 また、 比較例 2— 1では、 加熱炉 1 5の中心軸に対してそれぞれ略同軸となるよ うに、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを保持して両者を一体化させた。 尚、 一体化の最 中には、 パイプ 2 3と加熱炉 1 5の中心軸との同軸状態が維持されるように、 パイ プ 2 3の姿勢を矯正した。

図 1 4は、 比較例で製造した光ファイバ母材 3 0の断面における、 製造開始から 終了までのコア部の偏心量の移り変わりを示す。 同図によると、 比較例では、 X方 向のマイナス側に、 コア部が偏心する傾向にあることが判る。

次に、 実施例 2— 1として、 上記比較例のときと同じ製造装置 1 0を用い、 同じ 形状のパイプ 2 3及び口ッド 2 7を使用して光ファイバ母材 3 0を製造した。 製造 装置 1 0が同じであるため、 実施例を製造したときの加熱炉 1 5内の温度分布は、 比較例 2—1を製造したときと同じである。

実施例 2— 1では、 上記比較例 2— 1の光フアイバ母材 3 0におけるコア部の偏 心状態に基づいて、 パイプ 2 3を、 加熱炉 1 5の中心軸に対して X方向のマイナス 側に、 0 . 3 mmZmの傾き量で傾けた姿勢に保持した。 尚、 ロッド 2 7は、 加熱 炉 1 5の中心軸に略同軸となる姿勢に保持した。 この状態で、 パイプ 2 3とロッド 2 7とを一体化させ光ファイバ母材 3 0を製造した。 尚、 パイプ 2 3の姿勢が当初 保持した姿勢を維持するように、 一体化の最中には、 そのパイプ 2 3の姿勢を矯正 した。

図 1 5は、 実施例 2— 1で製造した光ファイバ母材 3 0の断面における、 製造開 始から終了までのコア部の偏心量の移り変わりを示す。 同図によると、 比較例 2— 1では、 X方向のマイナス側に、 コア部が偏心する傾向にあつたが、 実施例 2— 1 では、その傾向が抑制されており、コア部の偏心量が小さくなつていることが判る。 次に、 図 1 6は、 実施例 2— 1及び比較例 2— 1で製造した光フアイバ母材 3 0 のコア部の偏心を、 光ファイバのコア偏心に換算した結果を比較する図である。 同 図に示すように、 実施例 2— 1のコア偏心量は、 比較例 2— 1のコア偏心量に比べ て大幅に小さくなっている。

従って、 加熱炉 1 5内の温度分布の不均一性によるコア部の偏心は、 パイプ 2 3 を加熱炉 1 5の中心軸に対して適宜傾けた姿勢に保持することによって、 解消する ことができる。

Claims

請求の範囲

1 . 石英パイプを吊り下げ状態に保持するパイプ保持ステップと、

コア部を含む石英口ッドを上記パイプに内挿した状態で保持するロッド保持ステ ップと、

上記保持したパイプ及びロッドを、 中心軸方向が鉛直方向である環状の加熱炉に よって、 その軸方向に順次加熱する加熱ステップと、

上記加熱したパイプとロッドとをその軸方向に順次融着して一体化させる一体化 ステップと、

上記パイプと口ッドとの一体化の進行に伴う上記パイプの傾きの変化を検知する 上記パイプと口ッドとを一体化している最中に、 上記検知した傾きの変化を相殺 するように上記パイプの傾きを矯正する矯正ステップと、 を含む光ファイバ母材の 製造方法。

2 . 請求項 1に記載の製造方法において、

上記パイプ保持ステップは、 上記保持したパイプの中心軸が上記加熱炉の中心軸 と同軸となるように、 上記パイプの位置決めを行う。

3 . 請求項 2に記載の製造方法において、

上記パイプの位置決めは、 下端に重錘を取り付けた糸を用い、 その糸を上記パイ プの側方位置で垂らし、 上記パイプの軸方向を上記糸の延びる方向に一致させる位 置調整を、 複数の方向から実施することによって行う。 '

4 . 請求項 2に記載の製造方法において、

上記パイプの位置決めは、 上記パイプの側方位置で鉛直方向に互いに離して配置 した複数のレーザ変位計を用い、 その各レーザ変位計からパイプにレーザ光を照射 し、 該各レーザ変位計が計測した上記パイブまでの距離を互いに一致させる位置調 整を、 複数の方向から実施することによって行う。

5 . 請求項 1に記載の製造方法において、 上記パイプは、 有効部と、 その有効部の上端に接合されたダミーパイプと、 から なり、 上記パイプは、 上記ダミーパイプがパイプ保持部に保持されることによって 吊り下げ状態に保持され、

上記有効部とダミーパイプとの曲がり具合を判定するパイプ判定ステップをさら に含み、

上記パイプ保持ステップは、 上記パイプ判定ステップの判定結果に基づいて、 上 記有効部の中心軸とダミ一パイプの中心軸との 2軸を含む平面と、 上記パイプを保 持したパイプ保持部の撓みによつて上記有効部が鉛直方向に対して傾く方向とが平 行になるように、 上記パイプを保持するステップである。

6 . 請求項 1に記載の製造方法において、

上記加熱炉内における周方向の温度分布を測定する測定ステップをさらに備え、 上記口ッド保持ステップは、 上記口ッドを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸 の状態に保持するステップであり、

上記パイプ保持ステップは、 上記測定ステップの測定結果に基づいて、 上記パイ プを、 上記加熱炉の中心軸に対して上記加熱炉内の温度が最も高い位置の方向に傾 けた状態に保持するステップである。 . ，

7 . 請求項 1に記載の製造方法において、

上記口ッド保持ステップは、 上記口ッドを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸 の状態に保持するステップであり、

上記パイプ保持ステップは、 上記パイプを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸 の状態に保持するステップであり、

上記一体化ステップの後に、 上記パイプとロッドとを一体化した一体化物におい て、上記加熱炉の中心軸に対する上記コア部の偏心方向を計測する計測ステップと、 第 2のロッドを、 上記加熱炉の中心軸に対して略同軸の状態に保持する第 2の口 ッド保持ステップと、

第 2のパイプを、 計測ステップの計測結果に基づいて、 上記加熱炉の中心軸に対 して上記一体化物のコア部の偏心方向に傾けた状態に保持する第 2のパイプ保持ス テツプと、

上記保持した第 2のパイプと第 2のロッドとを上記加熱炉によつて加熱する第 2 の加熱ステップと、

上記加熱した第 2のパイプと第 2の口ッドとを一体化させる第 2の一体化ステツ プと、 をさらに含む。

8 . 請求項 1に記載の製造方法において、

上記口ッドは、 有効部と、 その有効部の上端に融着接合された上側ダミー口ッド と、 その有効部の下端に融着接合された下側ダミーロッドと、 からなり、

上記口ッド保持ステップの前に、 上記口ッドの屈曲量が所定の屈曲量以下である か否かを判定するロッド判定ステップをさらに含む。

9 . 請求項 8に記載の製造方法において、

上記所定の屈曲量は、 l mm/mである。

1 0 . 請求項 8に記載の製造方法において、

上記口ッド判定ステップの判定結果に基づいて、 上記口ッドの屈曲量が上記所定 の屈曲量よりも大きい場合に、 その屈曲量が上記所定の屈曲量以下となるように、 上記ロッドと上記上側ダミーロッド及ひ V又は上記下側ダミーロッドとの融着状態 を修正する修正ステップをさらに含む。

1 1 . 請求項 8に記載の製造方法において、

上記ロッドと、 上記上側ダミーロッド及び/又は上記下側ダミーロッドとは、 そ れらの軸を略水平にして融着接合する。

1 2 . 請求項 1に記載の製造方法で作成した光ファイバ母材。

1 3 . 請求項 1に記載の製造方法で作成した光ファイバ母材を線引きした光フアイ バ。

1 4 . 石英パイプと石英口ッドとを加熱して融着により一体化させる光ファイバ母 材の製造装置であって、

上記パイプを保持し、 その保持したパイプをその軸方向に移動させるパイプ保持 部と、 上記パイプ保持部によって移動するパイプを、 その軸方向に順次加熱する環状の 加熱炉と、

上記パイプ保持部によつて移動するパイプの傾きの変化を検知する検知手段と、 を備える光フアイバ母材の製造装置。

1 5 . 請求項 1 4に記載の製造装置において、

上記検知手段の検知結果に基づいて、 上記パイプの傾きの変化を相殺するように 上記パイプ保持部に保持されたパイプの傾きを矯正する変位手段をさらに備える。