JP2003146687A

JP2003146687A - 光ファイバ母材の製造方法

Info

Publication number: JP2003146687A
Application number: JP2001347970A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Naka; 恭宏仲
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】コア部材を延伸して作ったターゲットの長さ
が一様でなく、ターゲットの長さに合わせて支持棒の長
さを変えなけねばならないし、延伸したままのターゲッ
トは、熱ひずみとその大重量のために曲がっていること
が多く、また、表面が汚れ、結晶などが残っている。【解決手段】光ファイバのコア部材を延伸してターゲ
ットとし、その周囲にクラッド部を合成する光ファイバ
母材の製造方法であって、ターゲットに対し、支持棒又
はダミー棒を付け替え、全長を所定の長さに調整し、支
持棒又はダミー棒を付けたターゲットの曲がり直しを行
い、次いで、低速で火炎を移動させる工程と、高速で火
炎を移動させる工程の２工程でターゲット表面を火炎研
磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ母材の
製造方法に係り、特に周囲にクラッド部を合成するター
ゲットの処理を経て光ファイバ母材を製造する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】高品位の光ファイバを得るために、良質
な光ファイバ母材を製造する方法として、ＶＡＤ法やＯ
ＶＤが広く実施されている。これらの方法は、スート状
のガラス微粒子を合成し所望の形状に堆積させて多孔質
母材を得、これを加熱処理して透明ガラス体とし、この
透明ガラス体を必要に応じ延伸、穴あけ等の加工をして
光ファイバ母材とすることからなる母材の製造方法にお
いて、コアのみからなるコア部材又はコアと第一クッラ
ドとからなるコア部材（以後、両者を合わせて「コア部
材」という）に、クラッド部を形成するガラス微粒子を
堆積させて多孔質母材を得、加熱処理などを経て光ファ
イバ母材とする方法が知られている。

【０００３】特開平５−１１６９８１号公報には、ＶＡ
Ｄ法で得られたコア部材を透明ガラス化した後、ガラス
旋盤で溶融延伸した時ターゲットが曲がってしまう場合
があるので、ターゲットの表面処理を行い真直性を維持
した後、クラッド形成を行うことが記載され、この場合
のターゲットの径は２０ｍｍである。このように、ＶＡ
Ｄ法などで合成した直径４０〜７０ｍｍ、長さ５００ｍ
ｍ程度のコア部材を作る。その後、旋盤に取り付け両端
を支持し、バーナー火炎などで加熱溶融して、旋盤の一
方のチャックを移動させ直径１０〜４０ｍｍに一様に延
伸し、７００ｍｍ程度の必要な長さに分割切断してター
ゲットを作成する。そして、ターゲットの周囲にクラッ
ドとなるスートを合成し、ガラス化した後光ファイバ母
材が完成する。この光ファイバ母材１本当たり約３００
ｋｍの光ファイバが得られる。一方、近年、光ファイバ
は広範囲な分野で実用化されており、需要の増加は目覚
しく、これに対応して、光ファイバの生産量の拡大、価
格の低減が強く求められている。そのために光ファイバ
母材の大型化が図られ、大型でより均質なファイバ母材
が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、母材を大型
化しようとすると次のような問題が生じてきた。例え
ば、光ファイバ母材全長１５００ｍｍ程度、得られる光
ファイバに換算すれば１３００ｋｍ以上の大型母材の場
合には、大型母材用ターゲットでは、その長さ１３００
ｍｍが必要であり、コア部材の長さも８００ｍｍ程度必
要である。しかし、このように長くなると、コア部材の
長手方向の中間部分に全体から見ると均質でない部分が
生じるなど、全数長さの同じものをＶＡＤ法で安定して
作ることは難しくなる。従って、コア部材を延伸して作
成したターゲットの長さが一様でない問題がある。コア
部材合成工程に続くクラッド合成装置は、全長が所定の
長さ（例えば前述の１３００ｍｍ）であり、この長さが
一定でないと光ファイバ母材の製造ができないこととな
る。また、コア部材合成装置とクラッド合成装置とでは
必要な支持棒又はダミー棒（以後、単に「支持棒」とい
う）の長さが異なるのが一般的であるので、ターゲット
の長さに合わせて支持棒の長さを変えなけねばならな
い。さらに、大型長尺ものでは、延伸したままのターゲ
ットは、熱ひずみとその大重量のために曲がっているこ
とが多く、そのままクラッド形成を行うと、光ファイバ
母材、ひいては光ファイバのコアとクラッドが偏芯する
ものとなる。そのうえ、延伸したままのターゲットは、
表面が汚れ、結晶などが残っているので、線引き時の糸
切れや得られる光ファイバに泡、結晶などのある伝送特
性の悪い欠陥品になる恐れがある。このような従来技術
の状況に鑑み、本発明は、ターゲットの適切な処理によ
り、大型のものでも効率よく簡単な手段で光ファイバ母
材を作製できる方法を提供することを目的し、それによ
り高品質な光ファイバを得ることを可能にするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）光ファイバのコア部材を延伸してターゲットと
し、その周囲にクラッド部を合成する光ファイバ母材の
製造方法であって、ターゲットの支持棒又はダミー棒を
付け替え、全長を所定の長さに調整することを特徴とす
る光ファイバ母材の製造方法、及び、（２）前記の長さ
調整に次いで、支持棒又はダミー棒を付け替えたターゲ
ットの曲がり直しを行い、続いて低速で火炎を移動させ
る工程と、高速で火炎を移動させる工程の２工程を行っ
てターゲット表面を火炎研磨することを特徴とする
（１）記載の光ファイバ母材の製造方法、を提供するも
のである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の光ファイバ母材の製造方
法の好ましい実施の態様について詳細に説明する。溶融
延伸したターゲットの処理工程は、水平方向の回転機構
を持つ横型のガラス旋盤を用いて行われるのが好ましい
が、これに限られるものではなく、ターゲットに支持棒
が直線状に接続できれば、縦型の旋盤等その他の装置を
用いてもよい。加熱源はバーナー火炎でなくても電熱で
も良い。このバーナー火炎としては一般に酸水素炎が用
いられる。なお、コア部材を延伸してもターゲットが所
定の長さより短い場合には、２本のターゲットを長手方
向に溶着して１本にするのが好ましく、この場合、２本
のターゲットを直接つけずに、間に短いダミーガラスを
はさむのが良い。例えば、もとのターゲット径が３５ｍ
ｍとすると、ダミー径は１８ｍｍと細いものを用いる。
仮に３５ｍｍ径の場合は、加熱溶着に時間がかかるの
が、径１８ｍｍの細いダミーガラスを用いれば溶着する
部材の熱容量が比較的小さいため、加熱時間が短くな
り、作業時間が２０分から１０分に短縮できる。ターゲ
ットを押し込むことで直径の段差は無くなり、長手方向
に直径が一様なターゲットができる。

【０００７】次に、本発明の実施態様の好ましいターゲ
ットの処理方法を工程に従って図１乃至図５を参照しな
がら説明をする。各図では、ガラス旋盤はチャック部分
のみを図示している。〔元の支持棒の取り外し工程：図１〕（１）横型旋盤に設けられた接近・離間及び回転が自在
であるチャック６、７の一方（図１（ａ）では左チャッ
ク６として示しているが、左右逆の右チャック７でも同
じ、以下同様である）に、ターゲット（ガラスロッド）
１の前工程で利用した元の支持棒２を取り付ける。（図
１(ａ)参照）。（２）ターゲット１を回転させなから、根元部１ａをバ
ーナー火炎８で加熱し、すこし柔らかくして、チャック
に掴んでない方の先端が振れ回り（偏心回転）しないよ
うに先端部を棒状の支持具９で調整支持しながら、火を
離し根元を固める。これにより、良好な芯出しができ
る。(図1(ｂ)参照)。（３）反対側の右チャック７に石英棒３を取り付け、タ
ーゲット１と石英棒３を同一軸上に配置する。そして、
ターゲット１と石英棒３とを接近させて突合せ、回転さ
せながらその接触部分をバーナー火炎８で加熱し、ター
ゲット１の先端部１ｂと石英棒３を溶着し、接続する。
（図１(ｃ)参照）。（４）回転させながらターゲット１の左側根元部１ａを
バーナー火炎８で溶融して元の支持棒２を切断し、ター
ゲット１から元の支持棒２を取り外す。（図１(ｄ)参
照）。〔後工程用左支持棒の接続工程：図２〕（５）後工程で使用する左支持棒４（石英ガラス）を左
チャック６に取り付け、上記工程で作製したターゲット
１と左支持棒４を同一軸上に配置する。そして、ターゲ
ット１と支持棒４とを接近させて突合せ、回転させなが
ら根元部１ａの接触部分をバーナー火炎８で加熱溶着
し、両者を接続する。（図２(ａ)参照）。この左支持棒
４の長さは、ターゲットと接続後、後工程の装置に必要
な長さになるようなものに予めしておく。（６）回転させながらターゲット１の右端部１ｂをバー
ナー火炎８で溶融して石英棒３を切断し、ターゲット１
から石英棒３を取り外す。（図２(ｂ)参照）。石英棒３
は、支持棒４を接続するのにターゲット１の保持のため
に使用するものであり、支持棒４、５より太いものが好
ましい。

【０００８】〔曲がり直し工程：図３〕（７）接続されたターゲット１と後工程用の左支持棒４
との中心軸を一致させ曲がりが生じないようにすること
が重要である。さらに、ターゲット１そのものの中心軸
にも曲がりがないことが必要であるのは勿論である。そ
こで、左チャックに取り付けられた左支持棒４付きター
ゲット１を回転させながら左支持棒４とターゲット１と
の接続部及びその近辺にバーナー火炎８を当て、すこし
柔らかくして右側の支持具９で調整しながら振れ回りの
ないところで固める。続いて、バーナー火炎８をさらに
右へ向かって移動し、順次曲がって振れ回るところの修
正をして行く。（図３参照）。この工程で、ターゲット
１と左支持棒４との軸合わせができ、極めて正確な直線
性が得られる。〔後工程用右支持棒の接続工程：図４〕（８）次いで、上記の工程で作製された後工程用の支持
棒４の接続されたターゲット１の右端部１ｂに、後工程
で使用する右支持棒５を接続する。この工程は、前述の
左支持棒４の接続と同様の手順で行えば良い。すなわ
ち、後工程で使用する右支持棒５を右チャック７に取り
付け、同一軸上に配置し、両者を接近させて突合せ、回
転させながらターゲット１の右端部１ｂと右支持棒５を
バーナー火炎８で加熱溶着し、接続する。（図４参
照）。この時も両者の中心軸が一致することが大切であ
る。

【０００９】〔火炎研磨工程：図５〕（９）次に、図５に示すように、ターゲット１を回転さ
せながらバーナー火炎８をターゲット１に平行に移動さ
せ、ターゲット１を全長に渡りバーナー火炎８であぶ
り、ターゲットのガラス表面を研磨する。この研磨工程
は、最初バーナー火炎の移動速度を低速２５ｍｍ／分〜
４５ｍｍ／分程度にして、異物の除去、結晶の溶融など
を主に行い、続いて移動速度を高速１００ｍｍ／分〜１
７０ｍｍ／分程度にして、曇り取り、歪み取り（表面粗
さを小さくし、直線性を高める）を主に行う。必要に応
じこの工程を複数回行っても良い。火炎研磨により、そ
の表面に付着する汚れなどをきれいに取り除くことがで
き、表面や内部にある微細な傷や残存する結晶などをな
めしてなくしてしまう。このため、後工程のクラッド部
の合成が均一となり、上質の光ファイバ母材を形成する
ことができる。（１０）火を消して、右支持棒５を右チャック７からは
ずし、ターゲットを取り出す。

【００１０】こうして処理し作成したターゲットの外周
部に周知の方法でクラッド用スートを堆積した後、これ
をヘリウム及び塩素ガス雰囲気中で脱水ガラス化して光
ファイバ母材を製造する。本発明の方法で処理したター
ゲットは、どのような大きさの光ファイバ母材の作製に
も適用できるが、特に大型のものに適しており、作製す
る光ファイバ母材はその直径が１００ｍｍ以上が好まし
く、更に好ましくは１００ｍｍ〜１５０ｍｍ、長さ１２
００ｍｍ以上が好ましく、更に好ましくは１２００ｍｍ
〜２０００ｍｍである。

【００１１】

【実施例】実験例次に、本発明の実験例により、好ましいバーナー火力、
バーナー速度、バーナー距離、旋盤チャックの回転数に
ついて説明をする。実験１上記工程（７）に記載した曲がり直し工程での酸水素炎
バーナーの火力について、直径約３５ｍｍ、長さ約１４
００ｍｍのターゲットで、その軟化温度である１８６０
℃に達するまでの所要時間を調べ、下記の表１の結果を
得た。下記の表１から、がガス量も少なく、ガラス軟
化までの所要時間も短縮できるので好ましいことがわか
った。

【００１２】

【表１】

【００１３】実験２上記工程（９）の火炎研磨工程での酸水素炎バーナーの
移動速度について、直径約３５ｍｍ、長さ約１４００ｍ
ｍのターゲットで調べた。火炎研磨処理による結果は、
次の表２に示す通りであった。その結果から、処理時間
を考慮しての条件で充分であるが、輝点数を減らすに
は繰り返し行なうのが好ましい。なお、ターゲット中の
欠陥、結晶は、レーザー光で照らした時に輝点として現
れるので、その数を計測し、平均値を示した。

【００１４】

【表２】

【００１５】実験３上記工程（９）の火炎研磨工程での酸水素炎バーナーの
火力について、直径約３５ｍｍ、長さ約１９００ｍｍの
ターゲットを使用して火力と研磨時間を調べた。火炎研
磨処理後の輝点数は平均５５．２個に低減した。結果
は、次の表３に示す通りであった。したがって、輝点取
り効果を維持して、研磨処理時間を短縮するために、バ
ーナーの移動速度を上げると共に火力を増加する条件
でも良い。処理時間の短縮により生産性の向上が図れ
る。

【００１６】

【表３】

【００１７】実験４上記工程（９）の火炎研磨工程でのチャック回転速度に
ついて、実験２と同様のターゲットで、水素１５０（Ｓ
ＬＭ）、酸素４０（ＳＬＭ）のバーナー火力によりター
ゲットの軟化温度である１８６０℃に達するまでの時間
を調べた。火炎研磨処理による結果は、次の表４に示す
通りであった。火炎研磨工程での旋盤チャックの回転数
は６０ｒｐｍが好ましいことがわかった。

【００１８】

【表４】

【００１９】実験５実験４と同様なターゲットを用い、同様なバーナー火力
で、バーナーとターゲットとの間の距離について、ター
ゲットの軟化温度である１８６０℃に達するまでの所要
時間を調べ、下記の表５に示す結果を得た。なお、ここ
でバーナーとターゲットとの間の距離とは、水平に設置
したターゲットの下端面とバーナー先端との間の距離を
意味している。この結果から、バーナーとターゲットと
の間の距離は９５ｍｍ程度で実施するのが好ましいこと
がわかった。

【００２０】

【表５】

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
れば、大型長尺のターゲットであっても偏芯のない真直
性が得られ、これは後続のコア部材合成装置等に必要な
長さの支持棒又はダミー棒を持つもので、簡単な工程で
得ることができる。そして、火炎研磨を施すことによ
り、表面に付着する異物や内部にある傷、結晶などが取
り除かれ均質なものである。したがって、これを用いて
高品質の光ファイバ母材が作製できる。こうして、本発
明方法によれば、高速の線引き操業でもトラブルの発生
が少なく、得られる光ファイバは伝送特性の優れた、ク
ラッドを有する光ファイバ母材を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のターゲットからの支持棒の取り外し工
程を示す説明図である。

【図２】本発明のターゲットの左支持棒の接続工程を示
す説明図である。

【図３】本発明のターゲットの曲がり直し工程を示す説
明図である。

【図４】本発明のターゲットの右支持棒の接続工程を示
す説明図である。

【図５】本発明のターゲットの火炎研磨工程を示す説明
図である。

【符号の説明】

１ターゲット２元の支持棒３石英棒４左支持棒５右支持棒６左チャック７右チャック８バーナー火炎９支持具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバのコア部材を延伸してターゲ
ットとし、その周囲にクラッド部を合成する光ファイバ
母材の製造方法であって、ターゲットの支持棒又はダミ
ー棒を付け替え、全長を所定の長さに調整することを特
徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】前記の長さ調整に次いで、支持棒又はダ
ミー棒を付け替えたターゲットの曲がり直しを行い、続
いて低速で火炎を移動させる工程と、高速で火炎を移動
させる工程の２工程を行ってターゲット表面を火炎研磨
することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の
製造方法。