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JP4140839B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光ファイバの前駆体である光ファイバ母材の製造方法に関する。
従来、光ファイバ母材を製造するために、様々な方法が提案されている。それらの方法の中でも、回転する出発部材上に、これに沿ってバーナもしくは出発部材を相対往復運動させ、バーナ火炎中で生成したガラス微粒子を付着堆積させて、スート体を合成し、これを電気炉内で脱水、焼結して透明ガラス化する外付け法(ＯＶＤ法)は、比較的任意の屈折率分布のものが得られ、しかも、大口径の光ファイバ母材を量産できることから汎用されている。
透明ガラス化後の光ファイバ母材において、長手方向で安定したコア／クラッド比を得る方法としては、例えば、特許文献１に記載された方法を挙げることができる。
また、両端の相対往復移動の折り返し点近傍でガス量を変化させる方法として、特許文献２に記載された方法を挙げることができる。
特開平０９−１１８５３８号公報 特開２０００−１５９５３３号公報
特許文献１に記載の方法は、外付け法を採用し、相対往復移動の移動速度を長手方向で変化させて堆積し、焼結、透明ガラス化後のコア／クラッド比を安定させている。しかしながら、この方法では、移動中での調整のため、相対往復移動折り返し点での堆積量を調整することは困難である。
特許文献２に記載の方法は、堆積中のスート体の亀裂・割れ防止を目的として、相対往復移動中、供給ガス量や相対移動速度、さらにバーナとプリフォームとの距離を変化させる方法であるが、相対往復移動中での調整であるため、折り返し点での堆積量を調整することは困難である。
また、外付け法においては、出発部材とバーナとの相対往復移動の範囲にわたり、透明ガラス化後の光ファイバ母材が長手方向で安定したコア／クラッド比を有しているように、堆積させることが重要である。しかしながら、相対往復移動の折り返し点近傍は、その他の部分と比較して付着量の変動が大きく、コア／クラッド比が一定せず、歩留りを低下させる問題があった。
本発明は、長手方向で安定したコア／クラッド比を有する光ファイバ母材が容易に得られる光ファイバ母材の製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、透明ガラス化後のコア／クラッド比が長手方向で安定するように、相対往復移動の折り返し点で相対移動を所定の時間停止し、折り返し点近傍での堆積量を調整することにより、コア／クラッド比が長手方向で安定した光ファイバ母材が得られることを見出し、折り返し点での停止時間を設定することにより、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法は、外付け法により、出発部材上にこれに沿ってバーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、バーナと出発部材とを相対的に往復移動させるに際し、あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間を連続的に変化させることを特徴とするものである。
請求項２に記載の光ファイバ母材の製造方法は、外付け法により、出発部材上にこれに沿ってバーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、バーナと出発部材とを相対的に往復移動させるに際し、あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間をステップ状に変化させることを特徴としていてる。
なお、該相対往復移動の折り返し時に、停止させる時間は、３秒以上６０秒以下とするのが好ましく、相対往復移動停止中の堆積条件は、燃焼ガス量を減少させたり、原料ガス量を増加させたりして変化させてもよい。
本発明の光ファイバ母材の製造方法は、相対往復移動の折り返し点で、所定の時間停止させるものであり、この停止時間を連続的もしくはステップ状に変化させることにより、折り返し点近傍においてもスートの堆積量を安定させることができ、透明ガラス化して得られる光ファイバ母材のコア／クラッド比を長手方向にわたって容易に安定させることができる。
以下、本発明の光ファイバ母材の製造方法について、図面を参照しつつさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の光ファイバ母材の製造に使用した装置の一例を示したものである。
図において、出発部材１は、コア又はコアとクラッドの一部からなり、不図示の基材支持部材により軸回りに回転自在に支持され、出発部材１の下方には堆積用バーナ２が配置され、バーナガイド機構３により、左右に移動自在に設置されている。なお、堆積用バーナ２を移動させる代わりに、出発部材１を長手方向に移動させる機構を設けてもよい。
次に、このような装置を用いての外付け法(ＯＶＤ法)による本発明の光ファイバ母材の製造方法について説明する。
出発部材１を軸回りにモータ４で回転させながら、堆積用バーナ２をバーナガイド機構３により出発部材１に沿って移動させつつ、出発部材１に向けて堆積用バーナ２から火炎を噴射する。
堆積用バーナ２には、通常、酸水素火炎バーナが使用され、ファイバ用原料、例えば、ＳｉＣｌ4等の蒸気と燃焼ガス(水素ガス及び酸素ガス)を吹き付け、酸水素火炎中での火炎加水分解反応により合成されるガラス微粒子(スート)を出発部材１上に堆積させてスート体５を形成する。
本発明は、出発部材１に沿って相対往復移動する堆積用バーナ２の折り返し点において、相対往復移動を所定時間停止させ、この停止時間中、燃焼ガス及び／又はファイバ用原料の供給量を変化させて、相対往復移動の折り返し点近傍でのスートの堆積量を変化させるところに特徴を有している。
相対往復移動の折り返し点近傍では、その他の部分と比較して、スートの堆積量が変化する。そこで、その変化量を見込んで、折り返し点での燃焼ガス及び／又はファイバ用原料の供給量を変化させることにより、イボ、クラック、堆積層の剥がれ、凹凸等の問題を発生させることなく、形状及びコア／クラッド比が長手方向で均一な光ファイバ母材を製造することができる。
折り返し点での停止時間は、鋭意研究した結果、３秒以上６０秒以下とすることで、折り返し点近傍での堆積量を調整でき、透明ガラス化後のコア／クラッド比が端部まで長手方向で安定した光ファイバ母材を得ることができることが判った。なお、停止時間が３秒未満では、時間が短すぎて堆積量に変化が見られない。他方、６０秒を超える場合は、この間の堆積量の変化により生じたスート密度、堆積量の変動により、イボ、クラック、堆積層の剥がれ、凹凸等の問題が発生する。
なお、折り返し点での停止時間は、製造中一定にする必要はなく、堆積時間、堆積重量、相対往復移動回数といった因子で、連続的又はステップ状に変化させることにより、効果的に堆積量を変化させることができる。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に示す装置を用いて、外付け法により光ファイバ母材を製造した。
出発部材１は、外径３０ｍｍ、長さ１.５ｍの石英ガラス棒を使用した。これを不図示の基材支持部材を介してモータ４に取り付け、３０ｒｐｍで回転させるとともに、堆積用バーナ２に、原料供給装置（図示を省略）から火炎形成用ガスとして、１本あたり酸素ガス１８Ｌ（リットル）／分、水素ガス４５Ｌ／分、キャリアーガスとして酸素ガス３Ｌ／分を送り込み、さらにガラス原料ガスＳｉＣｌ4
１.８Ｌ／分を供給した。
相対往復移動の折り返し点でトラバースを０〜７０秒間停止し、相対往復移動中と同じガス供給条件で停止時間中もスートを堆積させたところ、折り返し点でのコア／クラッド比の変動量は、表１に示すように、停止時間０秒から停止時間を長くすることによってコア／クラッド比の変動が小さくなり、停止時間３０秒で最小になり、６０秒では堆積量が多くなり過ぎたため、変動が大きくなった。また、停止時間７０秒では、密度が高くなり過ぎたために、イボが発生して割れてしまった。なお、表１に示したコア／クラッド比の変動量は、透明ガラス化後の光ファイバ母材において、コア／クラッド比の最大値と最小値の差分を表示している。
Figure 0004140839
図１に示す装置を用いて、実施例１と同様な方法で光ファイバ母材を製造した。
出発部材１は、外径３０ｍｍ、長さ１.５ｍの石英ガラス棒をモータ５に取り付け、３０ｒｐｍで回転させるとともに、実施例１と同じガス供給条件で堆積を続けた。
本実施例においては、折り返し点での停止時間を１０秒とし、停止時間中のガスの供給条件を、トラバース中と同じガス供給条件のものと、燃焼ガス(水素ガスと酸素ガス)を７５％にした試行１と、さらに、ファイバ原料(ＳｉＣｌ4)を１.２５倍にした試行２で製造し、比較した。
この結果、密度を下げることによって、対象面積の増加に伴う付着効率増加により、端部の堆積量が増え、コア／クラッド比の変動が抑制された。
Figure 0004140839
図１に示す装置を用いて、実施例１と同様な方法で光ファイバ母材を製造した。
出発部材１は、外径３０ｍｍ、長さ１.５ｍの石英ガラス棒をモータ５に取り付け、３０ｒｐｍで回転させるとともに、実施例１と同じガス供給条件で堆積を続けた。
本実施例においては、図２に示すように、停止時間を一定の１０秒として製造したものと、堆積の進行とともに停止時間を変更して製造したものとを比較した。
その結果、表３に示すように、停止時間を変更したものは、堆積後半での堆積対象面積が大きくなったところで停止時間を長くしているために、堆積量が１０秒一定のものよりも多くなり、コア／クラッド比の変動が抑制された。
Figure 0004140839
長手方向にコア／クラッド比の均一な光ファイバ母材を提供できる。
本発明の光ファイバ母材の製造に使用した装置の一例を示した概略図である。 実施例３の停止時間パターンを示すグラフである。
符号の説明
１・・・出発部材、
２・・・堆積用バーナ、
３・・・バーナガイド機構、
４・・・モータ、
５・・・スート体。

Claims (5)

  1. 外付け法により、出発部材上にこれに沿ってバーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、バーナと出発部材とを相対的に往復移動させるに際し、あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間を連続的に変化させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  2. 外付け法により、出発部材上にこれに沿ってバーナを相対的に往復移動させてガラス微粒子を堆積させ光ファイバ母材を製造する方法において、バーナと出発部材とを相対的に往復移動させるに際し、あらかじめ堆積時間、堆積重量、又は相対往復移動回数のいずれかを設定し、該設定条件によって相対往復移動の折り返し時に停止させる時間をステップ状に変化させることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  3. 停止させる所定の時間が、３秒以上６０秒以下である請求項１又は２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  4. 相対往復移動の停止中、燃焼ガス量を減少させる請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
  5. 相対往復移動の停止中、原料ガス量を増加させる請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ母材の製造方法。
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