WO2017170567A1 - 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法 - Google Patents

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荒井 慎一
八木 健
成人 松本
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古河電気工業株式会社
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    • G02B6/02042Multicore optical fibres

Definitions

  • the present invention relates to an optical fiber preform manufacturing method and an optical fiber manufacturing method using the same.
  • Glass rods made of quartz glass are mainly used for the production of optical fibers in the fields of optical communication and optics.
  • a glass rod optical fiber preform
  • OLED external vapor phase deposition
  • VAD vapor phase axis
  • a porous body of silica glass is formed by a body molding method to produce a porous preform, and the porous preform is heated and sintered.
  • the porous base material is 1 from the vicinity of the central axis of the porous body. It has a structure in which the core portion forming glass rod protrudes.
  • the porous base material is sintered, the single core portion forming glass rod is held to hold the porous base material in the sintering furnace and perform sintering.
  • the optical fiber preform for the multi-core fiber can be manufactured by punching a plurality of holes in the glass rod and inserting the core forming glass rod into each hole, or by drawing the core forming glass rods together.
  • the stack and draw method is generally used.
  • the perforation method since it includes a step of producing a glass rod and further forming a plurality of holes in the glass rod, it is difficult to produce a large-sized optical fiber preform, and there is a problem of cost increase.
  • the stack and draw method there are limitations in terms of cost and structure, such as difficulty in producing a large-sized optical fiber preform and difficulty in increasing core position accuracy.
  • the above-described method for producing the porous preform and sintering it is a widely spread method as an optical fiber production method, and it is possible to produce a large optical fiber preform. Therefore, it is advantageous in terms of cost even when a multi-core fiber is manufactured.
  • the core portion 1 is composed of a core portion 1a located at the center and six core portions 1b arranged so as to form a regular hexagon around the core portion 1a.
  • a multi-core fiber 3 having a cladding portion 2 formed on the outer periphery of a core portion 1 is manufactured.
  • region enclosed with a broken line in the multi-core fiber 3 is an area
  • FIG. 15B schematically shows a porous preform 4 for manufacturing the multi-core fiber 3.
  • the porous base material 4 has a structure in which a porous body 6 made of glass fine particles is deposited around seven glass rods 5 for forming a core portion, and the seven glass rods 5 protrude from the porous body 6.
  • the glass rod 5 has a part of the clad part 2 (a region surrounded by the outer edge of the core part 1 and a broken line in FIG. 15A) around the core part forming part for forming the core part 1. It has a structure in which a cladding part forming part for forming is formed.
  • the porous base material is gripped by gripping the protruding end of the glass rod 5 a located at the center with the gripping tool 7. 4 is hold
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical fiber preform manufacturing method in which a decrease in manufacturing yield is suppressed and an optical fiber manufacturing method using the same.
  • an optical fiber preform manufacturing method includes a step of forming a porous body made of glass fine particles around a plurality of glass rods, and And a step of forming the porous body, wherein two or more of the plurality of glass rods are formed from the porous body.
  • the step of forming the porous body so as to protrude and sintering the ends of the protruding two or more protruding glass rods are collectively supported by a supporting jig and sintered. It is characterized by that.
  • the support jig is configured so that the supported glass rod can move in a direction approaching the central axis of the porous body.
  • the support jig is configured so that the supported glass rod can be inclined in a direction approaching the central axis of the porous body. It is characterized by that.
  • An optical fiber manufacturing method is characterized in that an optical fiber is drawn from the optical fiber preform manufactured by the optical fiber preform manufacturing method according to one aspect of the present invention.
  • FIG. 1A is a schematic diagram for explaining a configuration example 1 of a support jig used in a porous body forming step.
  • FIG. 1B is a schematic diagram for explaining a configuration example 1 of the support jig used in the porous body forming step.
  • FIG. 1C is a schematic diagram illustrating a configuration example 1 of the support jig used in the porous body forming step.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a porous body forming step.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining a configuration example 1 of a support jig used in a porous body sintering step.
  • FIG. 3B is a schematic diagram illustrating a configuration example 1 of the support jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration example 2 of the support jig used in the porous body forming step.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod shown in FIG.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod shown in FIG. 4.
  • FIG. 5C is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod shown in FIG. 4.
  • FIG. 5D is a schematic diagram illustrating the structure of the end of the glass rod shown in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a configuration example 3 of the support jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod shown in FIG.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod shown in FIG. 4.
  • FIG. 5C is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the
  • FIG. 7A is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a support member of the support jig illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 7B is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a support member of the support jig illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 7C is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a support member of the support jig illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 7D is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a support member of the support jig illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the movement of the glass rod in the sintering process.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the movement of the glass rod in the sintering process.
  • FIG. 9A is a schematic diagram for explaining a configuration example 4 of the support jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 9B is a schematic diagram illustrating a configuration example 4 of the support jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 10A is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod.
  • FIG. 10B is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod.
  • FIG. 10C is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod.
  • FIG. 10D is a schematic diagram illustrating the structure of the end portion of the glass rod.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a configuration example 5 of the supporting jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a configuration example 5 of the supporting jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the inclination and the curvature of the glass rod in the sintering process.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a configuration example 6 of the support jig used in the porous body sintering step.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a process of forming a porous body by a powder molding method.
  • FIG. 15A is a schematic diagram illustrating a multi-core fiber.
  • FIG. 15B is a schematic diagram illustrating a porous preform for forming a multi-core fiber.
  • FIG. 16 is a schematic diagram illustrating the configuration of a multi-core fiber.
  • the optical fiber preform manufacturing method includes a step of forming a porous body made of glass fine particles around a plurality of glass rods, and a step of sintering the formed porous body.
  • the step of forming the porous body includes forming the porous body so that two or more of the plurality of glass rods protrude from the porous body, and the step of sintering includes two or more protruding glasses.
  • the end of the rod protruding side is collectively supported by a support jig and sintered.
  • Embodiment 1 Hereinafter, the formation process and the sintering process of the porous body according to Embodiment 1 will be specifically described.
  • the porous body forming step a plurality of glass rods are prepared, and glass fine particles are deposited around these to form a porous body.
  • a glass rod produced by the VAD method can be used.
  • the OVD method is used.
  • FIG. 1A, 1B, and 1C are schematic views for explaining a configuration example 1 of a support jig used in a porous body forming process according to Embodiment 1.
  • FIG. 1A the support jig 10 can support seven glass rods 5 and is used when the multi-core fiber 3 shown in FIG. 15A is manufactured.
  • the support jig 10 includes a rotary shaft 11, seven glass rod support pipes 12, and twelve connecting rods 13. These components are made of, for example, a metal material.
  • the rotary shaft 11 is a member that serves as a rotary shaft when the glass rod 5 is rotated in the porous body forming step by the OVD method.
  • the glass rod support pipe 12 is a member that supports the glass rod 5 by inserting the glass rod 5.
  • the glass rod support pipe 12 is disposed so that the glass rod 5 is disposed in the glass rod in the porous base material to be produced.
  • the glass rod support pipe 12a is arranged at the center, and the six glass rod support pipes 12b center on this form a regular hexagon on the outer periphery thereof. Has been placed.
  • the glass rod support pipe 12a and the glass rod support pipe 12b are not distinguished, they are described as the glass rod support pipe 12.
  • the glass rod support pipe 12 is formed with one rod hole position adjusting hole 12d and three rod fixing screw holes 12c and 12e.
  • the three rod fixing screw holes 12c and 12e are arranged so as to form an angle of 120 ° with respect to each other. Both ends of the glass rod 5 are inserted into the glass rod support pipes 12 included in the two support jigs 10 and fixed by screwing the fixing screws 14 into the rod fixing screw holes 12c and 12e. Thus, it is supported by the support jig 10.
  • 1C shows the rod fixing screw hole 12e, the rod fixing screw hole 12c is also arranged in the same manner.
  • the rotating shaft 11 of the support jig 10 is held by the chuck 21 of the OVD device 20 and the glass rod 5 is rotated.
  • a glass raw material gas and a combustion gas such as H 2 gas and O 2 gas are supplied to a main burner 22 which is a burner for synthesizing glass particles, and a combustion gas such as H 2 gas and O 2 gas is supplied to the end burner 23.
  • H 2 gas and O 2 gas are supplied, and glass particles are deposited on the glass rod 5.
  • the glass source gas for example, SiCl 4 gas or the like can be used.
  • the main burner 22 synthesizes glass fine particles by flame hydrolysis of the glass raw material gas in the flame formed by the combustion gas.
  • the main burner 22 reciprocates in the extending direction of the glass rod 5, deposits glass particles uniformly in the extending direction of the glass rod 5, and forms a porous body 31 made of silica glass.
  • the end burners 23 are used to make the outer diameters at both ends of the porous body 31 approximately the same as the outer diameters at the longitudinal center of the porous body 31.
  • the glass fine particles not deposited are exhausted from the exhaust hood 24 through the exhaust pipe 25. As a result, the porous body 31 is formed, and the porous base material 30 in which the seven glass rods 5 protrude from the porous body 31 is formed.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining a configuration example 1 of a support jig used in the porous body sintering step according to the first embodiment.
  • the support jig 40 can support the seven glass rods 5 protruding from the porous body 31 of the porous base material 30.
  • the support jig 40 includes a rotating shaft rod 41, a support member 42, three connecting rods 43, and seven fixing pins 44. These components are made of silica glass material.
  • the rotating shaft rod 41 is a member that becomes a rotating shaft when the porous base material 30 is rotated in the sintering process.
  • the support member 42 has a configuration in which a cylindrical support portion 42b is provided on a disc-shaped base portion 42a.
  • the support part 42b is arranged at a position corresponding to the arrangement of the glass rod 5.
  • the end of each glass rod 5 is inserted into each support portion 42b.
  • both ends of each glass rod 5 protrude from the porous body 31, but when a porous base material is produced so that only one end of the glass rod 5 protrudes from the porous body. Inserts the protruding end of the glass rod 5 into the support.
  • the connecting rod 43 is provided so as to connect the rotating shaft rod 41 and the base portion 42a.
  • FIG. 3B is a diagram showing a cross-section of the main part of line AA in FIG. 3A, but through holes 42ba and 5c are formed in the support part 42b and the glass rod 5, respectively.
  • a fixing pin 44 is inserted into the through holes 42ba and 5c.
  • the glass rod 5 is fixed to the support part 42b.
  • the seven glass rods 5 are collectively supported by the support jig 40.
  • the porous body 31 is heated while holding the porous base material 30 in the sintering furnace and rotating it around the axis. And sinter. Thereby, the porous body 31 is vitrified, and the porous preform 30 becomes an optical fiber preform.
  • the glass rod 5 and the support portion 42b need to have a positional relationship such that the through hole 42ba and the through hole 5c communicate with each other.
  • the through hole 5c of the glass rod 5 and the rod hole position adjusting hole 12d of the glass rod support pipe 12 communicate with each other.
  • the attachment may be performed as follows.
  • a fixing bolt is inserted into the through hole 5c and the rod hole position adjusting hole 12d, and a nut is screwed from the tip of the fixing bolt and fastened to the glass rod support pipe 12, whereby the through hole 5c and the rod hole are fixed.
  • the positional relationship with the position adjusting hole 12d can be ensured.
  • the through hole 42ba and the through hole 5c communicate with each other. It can be a positional relationship.
  • the porous base material 30 is held in the sintering furnace by supporting the end portions of the seven glass rods 5 by the support jig 40 that can support the ends at once. Since the porous body 31 is heated and sintered, the total weight of the porous base material 30 is supported by the seven glass rods 5, so the stress applied between the porous body 31 and the glass rod 5. Becomes smaller. As a result, the occurrence of cracks or the like in the porous body 31 is prevented. This prevents a decrease in manufacturing yield.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration example 2 of the support jig used in the porous body forming step.
  • the support jig 10A can support three glass rods 5A produced by the VAD method, and is used when manufacturing a multi-core fiber 3A having three core portions 1A and a clad portion 2A shown in FIG. It is what is done.
  • the glass rod 5 shown in FIG. 1A and the glass rod 5A are substantially the same, and the differences will be described in detail later.
  • the support jig 10A includes a rotary shaft 11A, three glass rod support pipes 12A, and one connecting plate 13A. These components are made of, for example, a metal material.
  • the rotary shaft 11A is a member that serves as a rotary shaft when the glass rod 5A is rotated in the porous body forming step by the OVD method.
  • the glass rod support pipe 12A is a member that inserts the glass rod 5A and supports the glass rod 5A.
  • the glass rod support pipe 12 ⁇ / b> A is arranged such that the glass rod 5 ⁇ / b> A has a glass rod arrangement in the porous base material to be produced.
  • the three glass rod support pipes 12A are arranged so as to form an equilateral triangle.
  • the connecting plate 13A has an equilateral triangle shape, and each glass rod support pipe 12A is provided at each apex, and a rotary shaft 11A is erected at the center.
  • each of the glass rod support pipes 12A has six rod fixing screw holes 12Ae.
  • the six rod fixing screw holes 12Ae are arranged so that each set of three rod fixing screw holes 12Ae forms an angle of 120 ° with each other.
  • the glass rod 5A is supported by inserting both ends of the glass rod 5A into the glass rod support pipes 12A included in each of the two support jigs 10A and screwing the fixing screws into the rod fixing screw holes 12Ae. It is supported by the jig 10A.
  • FIGS. 5A to 5D are schematic views for explaining the structure of the end of the glass rod 5A. Differences between the glass rod 5 and the glass rod 5A will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.
  • 5A, 5B, 5C, and 5D are a side view, an arrow B view, a top view, and a perspective view, respectively, of the end portion of the glass rod 5A.
  • Two concave portions 5Aa each having a bottom surface 5Aaa and an inner side surface 5Aab parallel to each other are formed on the side surface of the end portion of the glass rod 5A.
  • the bottom surfaces 5Aaa of the two recesses 5Aa are parallel to each other.
  • the porous body is formed by the OVD method using the support jig 10A as in the first embodiment, and both ends of the three glass rods 5A protrude from the porous body.
  • a porous base material is formed.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example 3 of the support jig used in the porous body sintering step according to the second embodiment.
  • the support jig 40A can support the three glass rods 5A protruding from the porous body 31A of the porous base material 30A.
  • the support jig 40A includes a rotating shaft rod 41A, a supporting member 42A, and three connecting rods 43A provided to connect the rotating shaft rod 41A and the supporting member 42A. These components are made of silica glass material.
  • Rotating shaft rod 41A is a member that serves as a rotating shaft when rotating porous base material 30A in the sintering process.
  • the support member 42A is disk-shaped and has a configuration in which three long holes 42Aa are provided.
  • the long holes 42Aa are arranged at positions corresponding to the arrangement of the glass rods 5A, and extend radially from the center of the support member 42A.
  • Each glass rod 5 ⁇ / b> A is supported by the support member 42 ⁇ / b> A by the recess 5 ⁇ / b> Aa formed at the end thereof fitting into each long hole 42 ⁇ / b> Aa.
  • the three glass rods 5A are collectively supported by the support jig 40A.
  • the support jig 40A has the following configuration, for example.
  • 7A to 7D are schematic views showing an example of the configuration of the support member 42A of the support jig 40A.
  • the support member 42A is configured by connecting one member 42Ab, two members 42Ac, and one member 42Ad.
  • 7A is a top view of the support member 42A
  • FIGS. 7B and 7C are a side view and a perspective view, respectively, showing a state where the member 42Ab and the member 42Ad are fitted
  • FIG. 7D is a perspective view of the member 42Ac. is there.
  • the member 42Ad is a ring member for connection, provided with a connecting rod 43A, and a stepped portion 42Ada for fitting the members 42Ab and 42Ac is formed on the inner peripheral side thereof.
  • the member 42Ab has a substantially fan-shaped plate portion 42Abb having a stepped portion (not shown) fitted to the stepped portion 42Ada and a concave portion 42Aba for forming the long hole 42Aa, and a part for accommodating a part of the member 42Ac. It has cylindrical part 42Abc, and connection part 42Abd which connects plate part 42Abb and cylindrical part 42Abc.
  • the member 42Ac includes a substantially fan-shaped plate portion 42Acb having a step portion 42Ace that fits in the step portion 42Ada and a recess portion 42Aca that forms a long hole 42Aa, and an extending portion 42Acd extending from the plate portion 42Acb.
  • the support member 42A inserts the extending portions 42Acd of the two members 42Ac into the cylindrical portion 42Abc of the member 42Ab, connects the member 42Ab and the two members 42Ac, and fits the connected members to the member 42Ad. Assembled. At this time, the recess 42Aba of the member 42Ab, the recess 42Aca of the member 42Ac, and the recesses 42Aca of the two members 42Ac are combined to form the long holes 42Aa.
  • the concave portions 5Aa of the respective glass rods 5A are fitted into the concave portions 42Aba or the concave portions 42Aca and then connected, whereby the concave portions 5Aa of the respective glass rods 5A are connected to the respective long holes 42Aa. Can be fitted.
  • the porous body 31A is held while the porous base material 30A is held in the sintering furnace and rotated around the axis. Sinter by heating. Thereby, the porous body 31A is vitrified, and the porous preform 30A becomes an optical fiber preform.
  • the entire weight of the porous base material 30A is supported by the three glass rods 5A. Therefore, the porous body 31A and the glass rod The stress applied during the period becomes smaller. As a result, as in the case of the first embodiment, a decrease in manufacturing yield is prevented. Furthermore, even when the glass rod 5A does not exist on the central axis of the porous base material 30A as described above, it is possible to suppress the stress applied to the porous body, and the production yield is prevented from being lowered. Such an effect can also be obtained in Embodiments 3 to 6 described below, in which a glass rod is not present on the central axis of the porous base material.
  • the volume of the porous body 31A contracts.
  • the porous body 31A exerts stress on the three glass rods 5A so as to bring them close to each other.
  • the porous body 31A exerts stress on the three glass rods 5A so as to bring them close to the axial center of the porous body 31A.
  • each glass rod 5A is supported by the support member 42A by fitting the recess 5Aa into each long hole 42Aa. Therefore, as shown in FIG. 8, when the porous body 31A contracts to become the glass body 36A of the optical fiber preform 35A, when stress is applied to the three glass rods 5A, each glass rod 5A It is guided by the long hole 42Aa and moves so as to approach the central axis of the porous body 31.
  • the support jig 40A is configured to support the glass rod 5A so that the glass rod 5A can move in a direction approaching the central axis of the porous body 31. It is prevented from bending.
  • each glass rod approaches the central axis of the porous body 31A due to the shrinkage of the porous body. Since the portions located in the glass body are closer to each other than the portion fixed to the support jig, each glass rod is curved.
  • Embodiment 3 The formation process and the sintering process of the porous body according to Embodiment 3 will be described.
  • the porous body forming step according to the third embodiment is substantially the same as that in the second embodiment, but the glass rod 5 in the first embodiment is used as the glass rod.
  • FIGA and 9B are schematic views for explaining a configuration example 4 of the support jig used in the porous body sintering step according to the third embodiment.
  • the support jig 40B can support the three glass rods 5 protruding from the porous body 31B of the porous base material 30B.
  • the support jig 40B includes a rotation shaft rod 41B, a support member 42B, three connection rods 43B provided to connect the rotation shaft rod 41B and the support member 42B, three fixing rings 44B, And three fixing pins 45B. These components are made of silica glass material.
  • Rotating shaft rod 41B is a member that serves as a rotating shaft when rotating porous base material 30B in the sintering process.
  • the support member 42B has a disk shape and has a configuration in which three long holes 42Ba and guide grooves 42Bb provided on the outer edge of each long hole 42Ba are provided.
  • the long holes 42Ba are arranged at positions corresponding to the arrangement of the glass rods 5 and extend radially from the center of the support member 42B.
  • Each fixing ring 44B is fitted in each guide groove 42Bb, and each glass rod 5 is inserted.
  • FIG. 9B is a view showing a cross-section of the main part of the CC line in FIG. 9A.
  • the fixing ring 44B and the glass rod 5 have through holes 44Ba and 5c, respectively.
  • a fixing pin 45B is inserted through the through holes 44Ba and 5c.
  • the glass rod 5 is fixed to the fixing ring 44B and supported by the support member 42B.
  • the three glass rods 5 are collectively supported by the support jig 40B.
  • the porous body 31B is heated while holding the porous base material 30B in the sintering furnace and rotating it around the axis. And sinter.
  • the porous body 31B is vitrified, and the porous preform 30B becomes an optical fiber preform.
  • Embodiment 3 as in Embodiments 1 and 2, the entire weight of the porous base material 30B is supported by the three glass rods 5 in the sintering step. The stress applied between the glass rods is reduced. As a result, as in the case of the first and second embodiments, a decrease in manufacturing yield is prevented.
  • the support jig 40B can support the glass rod 5 so that the glass rod 5 can move in a direction approaching the central axis of the porous body 31B. It is configured. Specifically, when stress is applied to the three glass rods 5 in the process in which the porous body 31B contracts into a glass body, each glass rod 5 is fixed to each glass rod 5 by a fixing ring 44B. Is guided by the guide groove 42Bb to move closer to the central axis of the porous body 31B. As a result, as in the case of the second embodiment, each glass rod 5 is prevented from being bent.
  • Embodiment 4 The formation process of the porous base material according to Embodiment 4 and the sintering process will be specifically described.
  • the porous body forming step according to the fourth embodiment is substantially the same as in the second and third embodiments, but a glass rod described below is used as the glass rod.
  • 10A to 10D are schematic diagrams for explaining the structure of the end of the glass rod 5C.
  • 10A, 10B, 10C, and 10D are a side view, an arrow view, a top view, and a perspective view of an end portion of the glass rod 5C, respectively.
  • two concave portions 5Ca each having a bottom surface 5Caa, a planar inner side surface 5Cab facing each other, and an inner side surface 5Cac forming a cylindrical side surface are formed.
  • the bottom surfaces 5Caa of the two recesses 5Ca are parallel to each other.
  • the inner side surface 5Cac is formed closer to the end of the glass rod 5C than the inner side surface 5Cab.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a configuration example 5 of the supporting jig used in the porous body sintering step.
  • the support jig 40C can support the three glass rods 5C protruding from the porous body 31C of the porous base material 30C.
  • the support jig 40C includes a rotating shaft rod 41C and a disc-shaped support member 42C. These components are made of silica glass material.
  • the rotary shaft 41C is erected at the center of the support member 42C, and is a member that serves as a rotary shaft when the porous base material 30C is rotated in the sintering process.
  • the support member 42C has a configuration in which three notches 42Ca are provided on the outer edge.
  • the notch 42Ca is provided at a position corresponding to the arrangement of the glass rod 5C.
  • Each glass rod 5 ⁇ / b> C is supported by the support member 42 ⁇ / b> C by fitting a recess 5 ⁇ / b> Ca formed at an end thereof into each notch 42 ⁇ / b> Ca.
  • the three glass rods 5C are collectively supported by the support jig 40C.
  • the porous base material 31C is heated while holding the porous base material 30C in the sintering furnace and rotating around the axis. Sinter. Thereby, the porous body 31C is vitrified and the porous preform 30C becomes an optical fiber preform.
  • the total weight of the porous base material 30C is supported by the three glass rods 5C in the sintering process, The stress applied between the glass rods 5C is reduced. As a result, as in the first to third embodiments, a decrease in manufacturing yield is prevented.
  • each glass rod 5C is The distance between each other is curved so that the portion positioned in the glass body 36C is closer than the portion fixed to the support jig 40C.
  • each glass rod 5C is supported by the support member 42C by fitting the recess 5Ca into each notch 42Ca.
  • the upper surface of the support member 42C has a curved inner surface 5Cac. There is an approximate line contact.
  • the glass rod 5C is configured such that the glass rod 5C can be inclined with respect to the support jig 40C in a direction approaching the central axis of the porous body 31C.
  • the inclination of the glass rod 5C means that the glass rod 5C is inclined with respect to the central axis of the porous body 31C.
  • the inner surface 5Cab and the inner surface 5Cab are prevented from contacting the lower surface of the support member 42C even if the glass rod 5C is curved. It is preferable to set the distance from the side surface 5Cac.
  • the formation process and the sintering process of the porous body according to Embodiment 5 will be described.
  • the formation process of the porous body according to the fifth embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment.
  • the supporting jig of Structural Example 6 shown in FIG. 13 is used.
  • the support jig 40D can support the three glass rods 5C protruding from the porous body of the porous base material.
  • the support jig 40D includes a rotation shaft rod 41D, a support member 42D, and three connection rods 43D provided to connect the rotation shaft rod 41D and the support member 42D. These components are made of silica glass material.
  • Rotating shaft rod 41D is a member that becomes a rotating shaft when rotating the porous base material in the sintering process.
  • the support member 42D has a disc shape and has a configuration in which three notches 42Da are provided on the outer edge.
  • the notch 42Da is arranged at a position corresponding to the arrangement of the glass rod 5C and extends toward the center of the support member 42D.
  • Each glass rod 5 ⁇ / b> C is supported by the support member 42 ⁇ / b> D by fitting a recess 5 ⁇ / b> Ca formed at the end thereof into each notch 42 ⁇ / b> Da.
  • the three glass rods 5C are collectively supported by the support jig 40D.
  • the porous body is heated and sintered while the porous base material is held in the sintering furnace and rotated around the axis. To do.
  • the porous body is vitrified into a glass body 36D as shown in FIG. 13, and the porous base material is an optical fiber base material 35D.
  • the entire weight of the porous base material is supported by the three glass rods 5C in the sintering step. Therefore, the porous body and the glass rod The stress applied during the period becomes smaller. As a result, as in the case of the first to fourth embodiments, a decrease in manufacturing yield is prevented.
  • the support jig 40D has the notch 42Da extending toward the center of the support member 42D, so that the glass rod 5C is the center of the porous body. It is comprised so that the glass rod 5C can be supported so that it can move to the direction approaching an axis
  • Embodiment 6 The formation process and the sintering process of the porous body according to Embodiment 6 will be described.
  • the forming process of the porous body according to the sixth embodiment uses a powder molding method.
  • a glass rod 5A is used as the glass rod.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a porous body forming process by a powder molding method.
  • the powder molding method the three glass rods 5A are held in the pressure mold 50, the granulated particles 51 of silica glass are put into the pressure mold 50, the pressure plunger 52 is pressure molded, and the pressure molding is performed.
  • a porous body as a body is formed.
  • a porous base material in which three glass rods 5A protrude from the porous body is formed.
  • the tip of the glass rod 5A is processed into a spherical body having a diameter larger than the outer diameter of the portion where the outer diameter of the glass rod 5A is substantially constant. This is to make it difficult to remove from the porous body.
  • the subsequent sintering process of the porous body can be performed using the same method as in the second embodiment. As a result, as in the first to fifth embodiments, a decrease in manufacturing yield is prevented.
  • an optical fiber can be manufactured by drawing an optical fiber from the optical fiber preform manufactured according to the above-described embodiments by a known method using a known drawing furnace.
  • Example 1 As Example 1 of the present invention, three porous preforms were manufactured according to the method of Embodiment 1, and these were sintered according to the method of Embodiment 1 to produce three optical fiber preforms. Although the three optical fiber preforms were cracked at the top, most of the other optical fibers were good with no abnormalities such as cracks.
  • Comparative Example 1 As Comparative Example 1, three porous base materials were manufactured according to the method of Embodiment 1. Sintering was performed while supporting only one of the seven glass rods at the center. Two of the three porous base materials could be sintered, but the upper part of the glass body had cracks. In addition, one of the three porous base materials cracked in the porous body during the sintering, and one glass rod on the outer peripheral side fell.
  • Example 2 As Example 2 of the present invention, three porous preforms were produced according to the method of Embodiment 2, and these were sintered according to the method of Embodiment 2 to produce 3 optical fiber preforms. The three optical fiber preforms were good with no abnormalities such as cracks.
  • Example 3 As Example 3 of the present invention, three porous preforms were manufactured according to the method of Embodiment 4, and these were sintered according to the method of Embodiment 4 to manufacture three optical fiber preforms. Although the three optical fiber preforms were cracked at the top, most of the other optical fibers were good with no abnormalities such as cracks. In addition, when the vicinity of the support jig after sintering was confirmed, the glass rod was inclined between the glass body and the support jig.
  • Example 4 As Example 4 of the present invention, three porous preforms were manufactured according to the method of Embodiment 5, and these were sintered according to the method of Embodiment 5 to manufacture three optical fiber preforms. Although the three optical fiber preforms were cracked at the top, most of the other optical fibers were good with no abnormalities such as cracks. In addition, when the vicinity of the support jig after sintering was confirmed, the glass rod was inclined between the glass body and the support jig.
  • Example 5 As Example 5 of the present invention, three porous preforms were manufactured according to the method of Embodiment 6, and these were sintered according to the method of Embodiment 2 to manufacture three optical fiber preforms. Specifically, pure water as a solvent was added to commercially available vapor phase synthetic silica particles having an average primary particle size of 10 ⁇ m and polyvinyl alcohol (PVA) as a particle binder to prepare a silica particle slurry. Using a spray dryer apparatus, silica granulated particles having a volume of 50% and a particle diameter of 100 ⁇ m were prepared from the prepared silica particle slurry.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the silica granulated particles were put into a pressure mold holding three core rods, and a porous body as a pressure molded body was obtained using a pressure plunger.
  • the pressurizing mold is a split type, and the porous base material was taken out after being pressed.
  • the obtained porous body was heat-treated in an oxygen atmosphere to oxidize and remove PVA, and then sintered using the same support jig as in Example 2 to produce three optical fiber preforms.
  • the three optical fiber preforms were good with no abnormalities such as cracks.
  • the present invention is suitable for application to the production of optical fibers, for example.

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Abstract

複数のガラスロッドの周囲にガラス微粒子からなる多孔質体を形成する工程と、前記多孔質体を焼結する工程と、を有する光ファイバ母材の製造方法であって、前記多孔質体を形成する工程は、前記複数のガラスロッドのうち2本以上が前記多孔質体から突出するように前記多孔質体を形成し、前記焼結する工程は、突出している2本以上のガラスロッドの突出している側の端部を支持治具により一括して支持して焼結する。これにより、製造歩留まりの低下が抑制される。

Description

光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法
 本発明は、光ファイバ母材の製造方法およびこれを用いた光ファイバの製造方法に関する。
 石英ガラスからなるガラスロッドは、光通信や光学の分野において主に光ファイバの製造に用いられる。従来から、このようなガラスロッド(光ファイバ母材)は、たとえば、気相軸付け(VAD)法により作製したコア部形成用ガラスロッドの周囲に、外付気相堆積(OVD)法または粉体成形法によりシリカガラスの多孔質体を形成して、多孔質母材を作製し、さらに多孔質母材を加熱焼結して製造される。
 光ファイバの中に単一のコア部を含むいわゆるシングルコア型の光ファイバを製造する場合、コア部形成用ガラスロッドは1本であり、多孔質母材は多孔質体の中心軸付近から1本のコア部形成用ガラスロッドが突出している構造を有する。多孔質母材を焼結する際には、この1本のコア部形成用ガラスロッドを把持することにより多孔質母材を焼結炉内で保持し、焼結を行う。
 一方、光ファイバ通信における近年の伝送容量の増大に対応すべく、光ファイバの断面内に複数のコア部を有するマルチコアファバが検討されている。マルチコアファイバ用の光ファイバ母材の製造方法としては、ガラスロッドに複数の孔を開けて孔のそれぞれにコア部形成用ガラスロッドを挿入する穿孔法、あるいはコア部形成用ガラスロッドを束ねて線引きするスタックアンドドロー法が一般的に用いられている。しかし、穿孔法の場合、ガラスロッドを作製しさらにこれに複数の孔を開ける工程を含むため、大型の光ファイバ母材を製造することが困難であり、コストアップの問題がある。また、スタックアンドドロー法の場合、大型の光ファイバ母材を製造することが困難である上、コア位置精度を高くすることが困難である等、コスト面や構造面での制約が存在する。
 これに対して、上述した多孔質母材を作製し、これを焼結する方法は、光ファイバの製造方法として広く普及した方法であり、大型の光ファイバ母材を製造することが可能であることから、マルチコアファイバを製造する場合においてもコスト的に有利である。
 たとえば、図15Aに模式的に示すような、コア部1が、中心に位置するコア部1aとその周囲に正六角形を形成するように配置された6個のコア部1bで構成され、これらのコア部1の外周にクラッド部2が形成されたマルチコアファイバ3を製造する場合を考える。なお、マルチコアファイバ3にて破線で囲まれる領域は、後述するようにコア部形成用のガラスロッドにより形成される領域である。
 図15Bは、マルチコアファイバ3を製造するための多孔質母材4を模式的に示している。多孔質母材4は、コア部形成用の7本のガラスロッド5の周囲にガラス微粒子からなる多孔質体6が堆積し、かつ多孔質体6から7本のガラスロッド5が突出している構造を有する。ここで、ガラスロッド5は、コア部1を形成するためのコア部形成部の周囲に、クラッド部2の一部(図15Aで、コア部1の外縁と破線とで囲まれた領域)を形成するためのクラッド部形成部が形成された構造を有する。
 この多孔質母材4を焼結する場合は、突出しているガラスロッド5のうち、中心に位置するガラスロッド5aの突出している側の端部を把持具7により把持することにより多孔質母材4を焼結炉内で保持し、多孔質母材4を軸周りに回転させながら焼結を行う(特許文献1参照)。
特許第5740065号公報
 しかしながら、図15Bに示す場合、把持していないガラスロッド5bの重さにより多孔質体6に部分的に大きな応力が掛かって多孔質体6に亀裂が発生し、多孔質体6が割れるおそれがあった。これにより、光ファイバ母材の製造歩留まりが低下する場合があるという問題がある。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造歩留まりの低下が抑制された光ファイバ母材の製造方法およびこれを用いた光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、複数のガラスロッドの周囲にガラス微粒子からなる多孔質体を形成する工程と、前記多孔質体を焼結する工程と、を有する光ファイバ母材の製造方法であって、前記多孔質体を形成する工程は、前記複数のガラスロッドのうち2本以上が前記多孔質体から突出するように前記多孔質体を形成し、前記焼結する工程は、突出している2本以上のガラスロッドの突出している側の端部を支持治具により一括して支持して焼結することを特徴とする。
 本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記支持治具は、前記支持されたガラスロッドが前記多孔質体の中心軸に近づく方向に移動できるように構成されていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記支持治具は、前記支持されたガラスロッドが前記多孔質体の中心軸に近づく方向に傾くことができるように構成されていることを特徴とする。
 本発明の一態様に係る光ファイバの製造方法は、本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法により製造した光ファイバ母材から光ファイバを線引きすることを特徴とする。
 本発明によれば、製造歩留まりの低下が抑制された光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法を実現できるという効果を奏する。
図1Aは、多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。 図1Bは、多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。 図1Cは、多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。 図2は、多孔質体の形成工程を説明する模式図である。 図3Aは、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。 図3Bは、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。 図4は、多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例2を説明する模式図である。 図5Aは、図4に示すガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図5Bは、図4に示すガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図5Cは、図4に示すガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図5Dは、図4に示すガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図6は、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例3を説明する模式図である。 図7Aは、図6に示す支持治具の支持部材の構成の一例を示す模式図である。 図7Bは、図6に示す支持治具の支持部材の構成の一例を示す模式図である。 図7Cは、図6に示す支持治具の支持部材の構成の一例を示す模式図である。 図7Dは、図6に示す支持治具の支持部材の構成の一例を示す模式図である。 図8は、焼結工程におけるガラスロッドの移動を説明する模式図である。 図9Aは、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例4を説明する模式図である。 図9Bは、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例4を説明する模式図である。 図10Aは、ガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図10Bは、ガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図10Cは、ガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図10Dは、ガラスロッドの端部の構造を説明する模式図である。 図11は、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例5を説明する模式図である。 図12は、焼結工程におけるガラスロッドの傾斜および湾曲を説明する模式図である。 図13は、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例6を説明する模式図である。 図14は、粉体成形法による多孔質体の形成工程を説明する模式図である。 図15Aは、マルチコアファイバを説明する模式図である。 図15Bは、マルチコアファイバを形成するための多孔質母材を説明する模式図である。 図16は、マルチコアファイバの構成を説明する模式図である。
 以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。
 本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、複数のガラスロッドの周囲にガラス微粒子からなる多孔質体を形成する工程と、形成した多孔質体を焼結する工程と、を有しており、かつ多孔質体を形成する工程は、複数のガラスロッドのうち2本以上が多孔質体から突出するように多孔質体を形成し、焼結する工程は、突出している2本以上のガラスロッドの突出している側の端部を支持治具により一括して支持して焼結することを特徴としている。これにより、多孔質母材の重量を、2本以上のガラスロッドにより支えることができるので、多孔質体に亀裂等が発生することが抑制または防止されることにより、光ファイバ母材の製造歩留まりの低下が抑制される。
 (実施形態1)
 以下、実施形態1に係る多孔質体の形成工程およびその焼結工程について具体的に説明する。多孔質体の形成工程においては、複数のガラスロッドを準備し、これらの周囲にガラス微粒子を堆積し、多孔質体を形成する。ガラスロッドはVAD法により作製されたものを用いることができる。また、多孔質体の形成工程では、OVD法を用いる。
 図1A、1B、1Cは、実施形態1に係る多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。図1Aに全体図を示すように、支持治具10は、7本のガラスロッド5を支持できるものであり、図15Aに示すマルチコアファイバ3を製造する際に使用されるものである。支持治具10は、回転軸棒11と、7本のガラスロッド支持パイプ12と、12本の連結棒13とを備えている。これらの構成要素はたとえば金属材料からなる。
 回転軸棒11は、OVD法による多孔質体の形成工程においてガラスロッド5を回転させる際の回転軸となる部材である。ガラスロッド支持パイプ12は、ガラスロッド5が挿入されてガラスロッド5を支持する部材である。ガラスロッド支持パイプ12は、ガラスロッド5が、作製する多孔質母材におけるガラスロッドの配置となるように配置されている。本実施形態1では、7本のガラスロッド支持パイプ12のうちガラスロッド支持パイプ12aが中心に配置され、これを中心として6本のガラスロッド支持パイプ12bがその外周に正六角形を形成するように配置されている。以下、ガラスロッド支持パイプ12aとガラスロッド支持パイプ12bとを区別しない場合はガラスロッド支持パイプ12と記載する。
 図1Bに要部拡大図を示すように、12本の連結棒13のうちの6本は、回転軸棒11とガラスロッド支持パイプ12bのそれぞれとを連結するように設けられている。12本の連結棒13のうちの残りの6本は、ガラスロッド支持パイプ12aとガラスロッド支持パイプ12bのそれぞれとを連結するように設けられている。
 また、図1Bに示すように、ガラスロッド支持パイプ12には1個のロッド孔位置調整用孔12d、3個のロッド固定用ネジ孔12c、12eが、それぞれ形成されている。3個のロッド固定用ネジ孔12c、12eは、それぞれ、互いに120°の角度をなすように配置されている。ガラスロッド5は、その両端が2つの支持治具10のそれぞれが備えるガラスロッド支持パイプ12に挿入され、固定ネジ14を各ロッド固定用ネジ孔12c、12eに螺合することで固定されることで、支持治具10により支持される。なお、図1Cではロッド固定用ネジ孔12eについて示しているが、ロッド固定用ネジ孔12cも同様に配置される。
 つぎに、図2に示すように、支持治具10の回転軸棒11をOVD装置20のチャック21で把持し、ガラスロッド5を回転させる。そして、ガラスロッド5を回転させながら、ガラス微粒子合成用のバーナであるメインバーナ22に、ガラス原料ガスおよび燃焼ガス例えばHガスとOガスとを供給し、端部バーナ23に燃焼ガス例えばHガスとOガスとを供給し、ガラスロッド5にガラス微粒子を堆積させる。ガラス原料ガスとしてはたとえばSiClガス等を用いることができる。
 メインバーナ22は、燃焼ガスによって形成される火炎中でガラス原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子を合成する。なお、メインバーナ22は、ガラスロッド5の延在方向に往復移動し、ガラスロッド5の延在方向に均一にガラス微粒子を堆積させ、シリカガラスからなる多孔質体31を形成する。なお、端部バーナ23は多孔質体31の両端部における外径を多孔質体31の長手方向中央部における外径と同程度にするために用いられる。堆積しなかったガラス微粒子は排気フード24から排気管25を介して排気される。これにより、多孔質体31が形成されるとともに、多孔質体31から7本のガラスロッド5が突出している多孔質母材30が形成される。
 つぎに、多孔質体31の焼結工程について説明する。図3A、Bは、実施形態1に係る多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例1を説明する模式図である。支持治具40は、多孔質母材30の多孔質体31から突出している7本のガラスロッド5を支持できるものである。支持治具40は、図3Aに示すように、回転軸棒41と、支持部材42と、3本の連結棒43と、7本の固定ピン44とを備えている。これらの構成要素はシリカガラス材料からなる。
 回転軸棒41は、焼結工程において多孔質母材30を回転させる際の回転軸となる部材である。支持部材42は、円板状の基部42aに円筒状の支持部42bが設けられた構成を有している。支持部42bは、ガラスロッド5の配置に対応する位置に配置されている。各支持部42bには各ガラスロッド5の端部が挿入される。なお、本実施形態では、各ガラスロッド5の両端が多孔質体31から突出しているが、ガラスロッド5の一方の端部だけが多孔質体から突出するように多孔質母材を作製した場合は、ガラスロッド5の突出している側の端部を支持部に挿入する。
 連結棒43は、回転軸棒41と基部42aとを連結するように設けられている。
 また、図3Bは図3AにおけるA-A線要部断面を示す図であるが、支持部42bおよびガラスロッド5には、それぞれ貫通孔42ba、5cが形成されている。貫通孔42ba、5cには固定ピン44が挿通されている。これにより、ガラスロッド5は支持部42bに固定される。その結果、7本のガラスロッド5は支持治具40により一括して支持されることとなる。このように、7本のガラスロッド5を支持治具40により支持することで、多孔質母材30を焼結炉内で保持し、かつ軸周りに回転させながら、多孔質体31を加熱して焼結する。これにより、多孔質体31はガラス化し、多孔質母材30は光ファイバ母材となる。
 なお、貫通孔42ba、5cに固定ピン44を挿通するには、各ガラスロッド5と支持部42bとにおいて、貫通孔42baと貫通孔5cとが連通するような位置関係になっている必要がある。これを実現するためには、ガラスロッド5を図1Aに示す支持治具10に取り付ける際に、ガラスロッド5の貫通孔5cとガラスロッド支持パイプ12のロッド孔位置調整用孔12dとが連通するように取り付けを行えばよい。このとき、貫通孔5cとロッド孔位置調整用孔12dとに固定ボルトを挿通し、固定ボルトの先端からナットを螺合してガラスロッド支持パイプ12に締結することで、貫通孔5cとロッド孔位置調整用孔12dとの位置関係を確実にすることができる。ガラスロッド支持パイプ12のロッド孔位置調整用孔12dと支持部42bの貫通孔42baとの位置関係を対応するように設定しておくことで、貫通孔42baと貫通孔5cとが連通するような位置関係とすることができる。
 以上説明したように、本実施形態1では、7本のガラスロッド5の端部を一括して支持できる支持治具40により支持することで多孔質母材30を焼結炉内で保持しながら、多孔質体31を加熱して焼結するので、多孔質母材30の全重量を、7本のガラスロッド5で支えることとなるので、多孔質体31とガラスロッド5の間に掛かる応力は小さくなる。その結果、多孔質体31に亀裂等が発生することが防止される。これにより、製造歩留まりの低下が防止される。
(実施形態2)
 実施形態2に係る多孔質体の形成工程およびその焼結工程について具体的に説明する。図4は、多孔質体の形成工程で用いる支持治具の構成例2を説明する模式図である。支持治具10Aは、VAD法により作製した3本のガラスロッド5Aを支持できるものであり、図16に示す、3つのコア部1Aとクラッド部2Aとを備えるマルチコアファイバ3Aを製造する際に使用されるものである。なお、図1Aに示すガラスロッド5と、ガラスロッド5Aとは略同じものであるが、その相違点を後に詳述する。支持治具10Aは、回転軸棒11Aと、3本のガラスロッド支持パイプ12Aと、1個の連結板13Aとを備えている。これらの構成要素はたとえば金属材料からなる。
 回転軸棒11Aは、OVD法による多孔質体の形成工程においてガラスロッド5Aを回転させる際の回転軸となる部材である。ガラスロッド支持パイプ12Aは、ガラスロッド5Aが挿入されてガラスロッド5Aを支持する部材である。ガラスロッド支持パイプ12Aは、ガラスロッド5Aが、作製する多孔質母材におけるガラスロッドの配置となるように配置されている。本実施形態2では、3本のガラスロッド支持パイプ12Aが正三角形を形成するように配置されている。
 連結板13Aは、正三角形状であり、各頂点に各ガラスロッド支持パイプ12Aが設けられ、中心に回転軸棒11Aが立設されている。
 また、ガラスロッド支持パイプ12Aには、それぞれ6個のロッド固定用ネジ孔12Aeが形成されている。6個のロッド固定用ネジ孔12Aeは、3個を1組とするロッド固定用ネジ孔12Aeの各組が、互いに120°の角度をなすように配置されている。ガラスロッド5Aは、その両端が2つの支持治具10Aのそれぞれが備えるガラスロッド支持パイプ12Aに挿入され、固定ネジを各ロッド固定用ネジ孔12Aeに螺合することで固定されることで、支持治具10Aにより支持される。
 ここで、図5A~5Dは、ガラスロッド5Aの端部の構造を説明する模式図である。図5A~5Dによりガラスロッド5とガラスロッド5Aとの相違点を説明する。図5A、5B、5C、5Dは、それぞれ、ガラスロッド5Aの端部の側面図、B矢視図、上面図、斜視図である。
 ガラスロッド5Aの端部の側面には、底面5Aaaおよび互いに平行な内側面5Aabをそれぞれ有する2つの凹部5Aaが形成されている。2つの凹部5Aaの底面5Aaaは互いに平行になっている。
 多孔質母体の形成工程では、支持治具10Aを用いて、実施形態1と同様にOVD法により、多孔質体を形成するとともに、多孔質体から3本のガラスロッド5Aの両端が突出している多孔質母材を形成する。
 つぎに、多孔質体の焼結工程について説明する。図6は、実施形態2に係る多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例3を説明する模式図である。支持治具40Aは、多孔質母材30Aの多孔質体31Aから突出している3本のガラスロッド5Aを支持できるものである。支持治具40Aは、回転軸棒41Aと、支持部材42Aと、回転軸棒41Aと支持部材42Aとを連結するように設けられた3本の連結棒43Aとを備えている。これらの構成要素はシリカガラス材料からなる。
 回転軸棒41Aは、焼結工程において多孔質母材30Aを回転させる際の回転軸となる部材である。支持部材42Aは、円板状であり、3個の長孔42Aaが設けられた構成を有している。長孔42Aaは、ガラスロッド5Aの配置に対応する位置に配置されており、支持部材42Aの中心から放射状に伸びている。各ガラスロッド5Aはその端部に形成された凹部5Aaが各長孔42Aaに嵌合することで、支持部材42Aに支持される。その結果、3本のガラスロッド5Aは支持治具40Aにより一括して支持されることとなる。
 ところで、各ガラスロッド5Aの凹部5Aaを各長孔42Aaに嵌合するために、支持治具40Aはたとえば以下のような構成を有している。図7A~7Dは、支持治具40Aの支持部材42Aの構成の一例を示す模式図である。支持部材42Aは、1個の部材42Abと、2個の部材42Acと、1個の部材42Adとを連結することで構成される。図7Aは支持部材42Aの上面図であり、図7B、7Cは、それぞれ、部材42Abと部材42Adとを嵌合した状態の側面図、斜視図であり、図7Dは、部材42Acの斜視図である。
 部材42Adは、連結用リング部材であって、連結棒43Aが設けられるとともに、その内周側に、部材42Ab、42Acを嵌合するための段差部42Adaが形成されている。
 部材42Abは、段差部42Adaに嵌合する段差部(不図示)と、長孔42Aaを形成するための凹部42Abaとを有する略扇形の板部42Abbと、部材42Acの一部を収容するための円筒部42Abcと、板部42Abbと円筒部42Abcとを連結する連結部42Abdとを有する。
 部材42Acは、外周に形成される、段差部42Adaに嵌合する段差部42Aceと長孔42Aaを形成する凹部42Acaとを有する略扇形の板部42Acbと、板部42Acbから延伸する延伸部42Acdとを有する。
 支持部材42Aは、2つの部材42Acの各延伸部42Acdを部材42Abの円筒部42Abcに挿入し、部材42Abと2つの部材42Acとを連結し、この連結した部材を部材42Adに嵌合することにより組み立てられる。このとき、部材42Abの凹部42Abaと部材42Acの凹部42Aca、および、2つの部材42Acの凹部42Aca同士が組み合わさって各長孔42Aaが形成される。
 部材42Abと2つの部材42Acとを連結する際に、各ガラスロッド5Aの凹部5Aaを凹部42Abaまたは凹部42Acaに嵌合させてから連結することにより、各ガラスロッド5Aの凹部5Aaを各長孔42Aaに嵌合させることができる。
 さて、以上のように3本のガラスロッド5Aを支持治具40Aにより支持することで、多孔質母材30Aを焼結炉内で保持し、かつ軸周りに回転させながら、多孔質体31Aを加熱して焼結する。これにより、多孔質体31Aはガラス化し、多孔質母材30Aは光ファイバ母材となる。
 本実施形態2では、実施形態1の場合と同様に、焼結工程において、多孔質母材30Aの全重量を、3本のガラスロッド5Aで支えることとなるので、多孔質体31Aとガラスロッドの間に掛かる応力は小さくなる。その結果、実施形態1の場合と同様に、製造歩留まりの低下が防止される。
 さらに、このように多孔質母材30Aの中心軸にガラスロッド5Aが存在しない場合においても、多孔質体に偏った応力が掛かることを抑制でき、製造歩留まりの低下が防止される。このような効果は、以下に説明する、多孔質母材の中心軸にガラスロッドが存在しない実施形態3~6においても得られる。
 ところで、多孔質体31Aを焼結させてガラス体とする過程では、多孔質体31Aの体積が収縮する。この収縮に伴い、多孔質体31Aは3本のガラスロッド5Aに、これらを互いに近づけるような応力を及ぼす。具体的には、多孔質体31Aは3本のガラスロッド5Aに、これらを多孔質体31Aの軸中心に近づけるような応力を及ぼす。
 本実施形態2では、各ガラスロッド5Aは、凹部5Aaが各長孔42Aaに嵌合することで、支持部材42Aに支持されている。したがって、図8に示すように、多孔質体31Aが収縮して光ファイバ母材35Aのガラス体36Aとなる過程で、3本のガラスロッド5Aに応力を及ぼすと、各ガラスロッド5Aは、各長孔42Aaにガイドされて、多孔質体31の中心軸に近づくように移動する。このように支持治具40Aは、ガラスロッド5Aが多孔質体31の中心軸に近づく方向に移動することができるようにガラスロッド5Aを支持できるように構成されているので、各ガラスロッド5Aが湾曲することが防止される。
 なお、支持治具40Aとは異なり、各ガラスロッドの端部を固定するような支持治具を用いると、多孔質体の収縮によって、各ガラスロッドは多孔質体31Aの中心軸に近づくため、支持治具に固定された部分よりもガラス体内に位置する部分の方が互いに近くなるので、各ガラスロッドは湾曲することとなる。
(実施形態3)
 実施形態3に係る多孔質体の形成工程およびその焼結工程について説明する。本実施形態3に係る多孔質体の形成工程は、実施形態2の場合と略同じであるが、ガラスロッドとしては実施形態1におけるガラスロッド5を用いる。
 つぎに、多孔質体の焼結工程について説明する。図9A、9Bは、実施形態3に係る多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例4を説明する模式図である。支持治具40Bは、多孔質母材30Bの多孔質体31Bから突出している3本のガラスロッド5を支持できるものである。支持治具40Bは、回転軸棒41Bと、支持部材42Bと、回転軸棒41Bと支持部材42Bとを連結するように設けられた3本の連結棒43Bと、3個の固定リング44Bと、3本の固定ピン45Bとを備えている。これらの構成要素はシリカガラス材料からなる。
 回転軸棒41Bは、焼結工程において多孔質母材30Bを回転させる際の回転軸となる部材である。支持部材42Bは、円板状であり、3個の長孔42Baと、各長孔42Baの外縁に設けられたガイド溝42Bbとが設けられた構成を有している。長孔42Baは、ガラスロッド5の配置に対応する位置に配置されており、支持部材42Bの中心から放射状に伸びている。各固定リング44Bは各ガイド溝42Bbに嵌合し、かつ各ガラスロッド5が挿入されている。
 また、図9Bは図9AにおけるC-C線要部断面を示す図であるが、固定リング44Bおよびガラスロッド5には、それぞれ貫通孔44Ba、5cが形成されている。貫通孔44Ba、5cには固定ピン45Bが挿通されている。これにより、ガラスロッド5は固定リング44Bに固定され、支持部材42Bに支持される。その結果、3本のガラスロッド5は支持治具40Bにより一括して支持されることとなる。このように、3本のガラスロッド5を支持治具40Bにより支持することで、多孔質母材30Bを焼結炉内で保持し、かつ軸周りに回転させながら、多孔質体31Bを加熱して焼結する。これにより、多孔質体31Bはガラス化し、多孔質母材30Bは光ファイバ母材となる。
 本実施形態3では、実施形態1、2の場合と同様に、焼結工程において、多孔質母材30Bの全重量を、3本のガラスロッド5で支えることとなるので、多孔質体31Bとガラスロッドの間に掛かる応力は小さくなる。その結果、実施形態1、2の場合と同様に、製造歩留まりの低下が防止される。
 さらに、本実施形態3では、実施形態2と同様に、支持治具40Bが、ガラスロッド5が多孔質体31Bの中心軸に近づく方向に移動することができるようにガラスロッド5を支持できるように構成されている。具体的には、多孔質体31Bが収縮してガラス体となる過程で、3本のガラスロッド5に応力を及ぼすと、各ガラスロッド5は、各ガラスロッド5に固定されている固定リング44Bがガイド溝42Bbにガイドされることにより、多孔質体31Bの中心軸に近づくように移動する。その結果、実施形態2の場合と同様に、各ガラスロッド5が湾曲することが防止される。
(実施形態4)
 実施形態4に係る多孔質母体の形成工程およびその焼結工程について具体的に説明する。本実施形態4に係る多孔質体の形成工程は、実施形態2、3の場合と略同じであるが、ガラスロッドとしては以下に説明するガラスロッドを用いる。
 図10A~10Dは、ガラスロッド5Cの端部の構造を説明する模式図である。図10A、10B、10C、10Dは、それぞれ、ガラスロッド5Cの端部の側面図、D矢視図、上面図、斜視図である。
 ガラスロッド5Cの端部の側面には、底面5Caa、および互いに対向する平面状の内側面5Cabと円筒側面状の曲面を成す内側面5Cacとをそれぞれ有する2つの凹部5Caが形成されている。2つの凹部5Caの底面5Caaは互いに平行になっている。また、内側面5Cacは内側面5Cabよりもガラスロッド5Cの端部側に形成されている。
 つぎに、多孔質体の焼結工程について説明する。図11は、多孔質体の焼結工程で用いる支持治具の構成例5を説明する模式図である。支持治具40Cは、多孔質母材30Cの多孔質体31Cから突出している3本のガラスロッド5Cを支持できるものである。支持治具40Cは、回転軸棒41Cと、円板状の支持部材42Cとを備えている。これらの構成要素はシリカガラス材料からなる。
 回転軸棒41Cは、支持部材42Cの中心に立設されており、焼結工程において多孔質母材30Cを回転させる際の回転軸となる部材である。支持部材42Cは、外縁に3個の切欠き42Caが設けられた構成を有している。切欠き42Caは、ガラスロッド5Cの配置に対応する位置に設けられている。各ガラスロッド5Cはその端部に形成された凹部5Caが各切欠き42Caに嵌合することで、支持部材42Cに支持される。その結果、3本のガラスロッド5Cは支持治具40Cにより一括して支持されることとなる。
 このように3本のガラスロッド5Cを支持治具40Cにより支持することで、多孔質母材30Cを焼結炉内で保持し、かつ軸周りに回転させながら、多孔質体31Cを加熱して焼結する。これにより、多孔質体31Cはガラス化し、多孔質母材30Cは光ファイバ母材となる。
 本実施形態4では、実施形態1~3の場合と同様に、焼結工程において、多孔質母材30Cの全重量を、3本のガラスロッド5Cで支えることとなるので、多孔質体31Cとガラスロッド5Cの間に掛かる応力は小さくなる。その結果、実施形態1~3の場合と同様に、製造歩留まりの低下が防止される。
 ところで、多孔質体31Cを焼結させてガラス体とする過程では、その収縮に伴い、3本のガラスロッド5Cに、これらを多孔質体31Cの中心軸に近づけるような応力を及ぼす。これにより、図12に示すように、多孔質体31Cが収縮して光ファイバ母材35Cのガラス体36Cとなる過程で、3本のガラスロッド5Cに応力を及ぼすと、各ガラスロッド5Cは、お互いの距離が、支持治具40Cに固定された部分よりもガラス体36C内に位置する部分の方が近くなるように湾曲する。
 本実施形態4では、各ガラスロッド5Cは、凹部5Caが各切欠き42Caに嵌合することで、支持部材42Cに支持されているが、支持部材42Cの上面には曲面を成す内側面5Cacが略線接触している。そして、各ガラスロッド5Cが上記のように湾曲した際には、曲面を成す内側面5Cacが支持部材42Cの上面との線接触を維持しながら転がる。すなわち、ガラスロッド5Cは、支持治具40Cに対して、ガラスロッド5Cが多孔質体31Cの中心軸に近づく方向に傾くことができるように構成されている。ここで、ガラスロッド5Cが傾くとは、ガラスロッド5Cが多孔質体31Cの中心軸に対して傾くことを意味する。その結果、各ガラスロッド5Cが湾曲しても支持部材42Cとガラスロッド5Cとの間に、ガラスロッド5Cを破損するような応力が掛からないようにできる。なお、ガラスロッド5Cを破損するような応力が掛からないようにするために、ガラスロッド5Cが湾曲しても凹部5Caの内側面5Cabが支持部材42Cの下面と接触しないように内側面5Cabと内側面5Cacとの距離を設定することが好ましい。
(実施形態5)
 実施形態5に係る多孔質体の形成工程およびその焼結工程について説明する。本実施形態5に係る多孔質体の形成工程は、実施形態4の場合と略同じである。一方、多孔質体の焼結工程においては、図13に示す構成例6の支持治具を用いる。支持治具40Dは、多孔質母材の多孔質体から突出している3本のガラスロッド5Cを支持できるものである。支持治具40Dは、回転軸棒41Dと、支持部材42Dと、回転軸棒41Dと支持部材42Dとを連結するように設けられた3本の連結棒43Dとを備えている。これらの構成要素はシリカガラス材料からなる。
 回転軸棒41Dは、焼結工程において多孔質母材を回転させる際の回転軸となる部材である。支持部材42Dは、円板状であり、外縁に3個の切欠き42Daが設けられた構成を有している。切欠き42Daは、ガラスロッド5Cの配置に対応する位置に配置されており、支持部材42Dの中心に向かって伸びている。各ガラスロッド5Cはその端部に形成された凹部5Caが各切欠き42Daに嵌合することで、支持部材42Dに支持される。その結果、3本のガラスロッド5Cは支持治具40Dにより一括して支持されることとなる。
 このように3本のガラスロッド5Cを支持治具40Dにより支持することで、多孔質母材を焼結炉内で保持し、かつ軸周りに回転させながら、多孔質体を加熱して焼結する。これにより、多孔質体はガラス化して図13に示すようにガラス体36Dとなり、多孔質母材は光ファイバ母材35Dとなる。
 本実施形態5では、実施形態1~4の場合と同様に、焼結工程において、多孔質母材の全重量を、3本のガラスロッド5Cで支えることとなるので、多孔質体とガラスロッドの間に掛かる応力は小さくなる。その結果、実施形態1~4の場合と同様に、製造歩留まりの低下が防止される。
 また、本実施形態5では、実施形態2、3と同様に、支持治具40Dは、切欠き42Daが支持部材42Dの中心に向かって伸びていることにより、ガラスロッド5Cが多孔質体の中心軸に近づく方向に移動することができるようにガラスロッド5Cを支持できるように構成されている。さらには、ガラスロッド5Cは、支持治具40Dに対して、ガラスロッド5Cが多孔質体の中心軸に近づく方向に傾くことができるように構成されている。その結果、各ガラスロッド5Cが湾曲することが抑制されるとともに、各ガラスロッド5Cが湾曲しても支持部材42Dとガラスロッド5Cとの間に、ガラスロッド5Cを破損するような応力が掛からないようにできる。
(実施形態6)
 実施形態6に係る多孔質体の形成工程およびその焼結工程について説明する。本実施形態6に係る多孔質体の形成工程は、粉体成形法を用いる。また、ガラスロッドとしてはガラスロッド5Aを用いる。
 図14は、粉体成形法による多孔質体の形成工程を説明する模式図である。粉体成形法では、3本のガラスロッド5Aを加圧型50内に把持し、加圧型50内にシリカガラスの造粒粒子51を投入し、加圧プランジャ52により加圧成形し、加圧成形体としての多孔質体を形成する。これにより、多孔質体から3本のガラスロッド5Aが突出している多孔質母材が形成される。なお、図面上方においてガラスロッド5Aの先端が、ガラスロッド5Aの外径が略一定の部分の外径よりも大きい直径の球面体に加工されているのは、後の焼結工程においてガラスロッド5Aが多孔質体から抜けにくくするためである。
 その後の多孔質体の焼結工程は、実施形態2の場合と同じ方法を用いて実行することができる。これにより、実施形態1~5の場合と同様に、製造歩留まりの低下が防止される。
 なお、上記の各実施形態により製造した光ファイバ母材から周知の線引炉を用いた周知の方法にて光ファイバを線引きすることにより、光ファイバを製造することができる。
(実施例1)
 本発明の実施例1として、実施形態1の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造し、これらを実施形態1の方法にしたがって焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。3本の光ファイバ母材は、上部に亀裂が見られたものの、その他の大部分では亀裂などの異常は見られず、良好なものであった。
(比較例1)
 比較例1として、実施形態1の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造した。7本のガラスロッドのうち中心の1本だけを支持して焼結を行った。3本の多孔質母材のうち2本は、焼結できたものの、ガラス体の上部には亀裂が入っていた。また、3本の多孔質母材のうち1本は、焼結途中で多孔質体に亀裂が入り、外周側のガラスロッド1本が落下してしまった。
(実施例2)
 本発明の実施例2として、実施形態2の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造し、これらを実施形態2の方法にしたがって焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。3本の光ファイバ母材には亀裂などの異常は見られず、良好なものであった。
(実施例3)
 本発明の実施例3として、実施形態4の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造し、これらを実施形態4の方法にしたがって焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。3本の光ファイバ母材は、上部に亀裂が見られたものの、その他の大部分では亀裂などの異常は見られず、良好なものであった。なお、焼結後の支持治具付近を確認すると、ガラスロッドはガラス体と支持治具との間で傾いた状態となっていた。
(実施例4)
 本発明の実施例4として、実施形態5の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造し、これらを実施形態5の方法にしたがって焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。3本の光ファイバ母材は、上部に亀裂が見られたものの、その他の大部分では亀裂などの異常は見られず、良好なものであった。なお、焼結後の支持治具付近を確認すると、ガラスロッドはガラス体と支持治具との間で傾いた状態となっていた。
(実施例5)
 本発明における実施例5として、実施形態6の方法にしたがって3本の多孔質母材を製造し、これらを実施形態2の方法にしたがって焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。
 具体的には、市販の平均1次粒径10μmの気相合成シリカ粒子、粒子結合剤としてのポリビニルアルコール(PVA)に溶媒の純水を加えてシリカ粒子スラリーを作製した。スプレードライヤー装置を用いて、作製したシリカ粒子スラリーから体積50%値粒子径100μmのシリカ造粒粒子を作製した。
 つぎに、3本のコアロッドを把持した加圧型内にシリカ造粒粒子を投入し、加圧プランジャを用いて加圧成形体としての多孔質体を得た。加圧型は分割式となっており、加圧後に分割して多孔質母材を取り出した。得られた多孔質体を酸素雰囲気中で熱処理し、PVAを酸化除去した後、実施例2の場合と同様の支持治具を用いて焼結して3本の光ファイバ母材を製造した。3本の光ファイバ母材には亀裂などの異常は見られず、良好なものであった。
 また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
 以上のように、本発明は、例えば光ファイバの製造に適用して好適なものである。
1、1a、1b、1A コア部
2、2A クラッド部
3、3A マルチコアファイバ
4 多孔質母材
5、5a、5b、5A、5C ガラスロッド
5Aa、5Ca、42Aba、42Aca 凹部
5Aaa、5Caa 底面
5Aab、5Cab、5Cac 内側面
5c、42ba、44Ba 貫通孔
10、10A 支持治具
11、11A 回転軸棒
12、12a、12b、12A ガラスロッド支持パイプ
12c、12e、12Ae ロッド固定用ネジ孔
12d ロッド孔位置調整用孔
13 連結棒
13A 連結板
14 固定ネジ
20 OVD装置
21 チャック
22 メインバーナ
23 端部バーナ
24 排気フード
25 排気管
30、30A、30B、30C 多孔質母材
31、31A、31B、31C 多孔質体
35A、35C、35D 光ファイバ母材
36A、36C、36D ガラス体
40、40A、40B、40C、40D 支持治具
41、41A、41B、41C、41D 回転軸棒
42、42A、42B、42C、42D 支持部材
42Aa、42Ba 長孔
42Ab、42Ac、42Ad 部材
42Abb、42Acb 板部
42Abc 円筒部
42Abd 連結部
42Acd 延伸部
42Ace、42Ada 段差部
42Bb ガイド溝
42Ca、42Da 切欠き
42a 基部
42b 支持部
43、43A、43B、43D 連結棒
44、45B 固定ピン
44B 固定リング
50 加圧型
51 造粒粒子
52 加圧プランジャ

Claims (4)

  1.  複数のガラスロッドの周囲にガラス微粒子からなる多孔質体を形成する工程と、
     前記多孔質体を焼結する工程と、を有する光ファイバ母材の製造方法であって、
     前記多孔質体を形成する工程は、前記複数のガラスロッドのうち2本以上が前記多孔質体から突出するように前記多孔質体を形成し、
     前記焼結する工程は、突出している2本以上のガラスロッドの突出している側の端部を支持治具により一括して支持して焼結する
     ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  2.  前記支持治具は、前記支持されたガラスロッドが前記多孔質体の中心軸に近づく方向に移動できるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  3.  前記支持治具は、前記支持されたガラスロッドが前記多孔質体の中心軸に近づく方向に傾くことができるように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  4.  請求項1~3のいずれか一つに記載の製造方法により製造した光ファイバ母材から光ファイバを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
PCT/JP2017/012673 2016-03-30 2017-03-28 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法 WO2017170567A1 (ja)

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