JP3521891B2 - 光ファイバプリフォームの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＯＶＤ法による光フ
ァイバプリフォームの製造方法、特に長手方向に外径変
動が少なく、ススの堆積効率が高く、かつ微小なＪ倍率
調整が可能なスス付け工程を含む光ファイバプリフォー
ムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型の光ファイバプリフォームを高速で
製造する方法として、出発ロッドに対向させて複数のガ
ラス微粒子合成用バーナーを一定間隔で配置し、回転す
る出発ロッドと前記バーナー列を相対的に往復移動さ
せ、出発ロッド表面にガラス微粒子（スス）を層状に堆
積させる方法（多層スス付け）がある。 このようなガ
ラス微粒子を堆積させる方法（スス付け方法）において
は、ガラス微粒子堆積体（スス体）の長手方向での外径
変動をできるだけ少なくすることが重要であり、そのた
めの方法が種々提案されている。

【０００３】前記の複数本バーナーを使用した多層スス
付けにおいて、スス体の外径変動要因の一つは、トラバ
ースの折り返し位置（以後、トラバース端部と呼ぶ。）
でトラバース速度が零になるために定常速度でトラバー
スされている部分より、実質のスス付け時間が長くなる
ことやバーナー火炎のスス体への当たり方などが異なる
ことである。このため一定間隔でトラバースが行われる
とトラバース端部のみススの堆積量が変化し外径変動を
引き起こす結果となる。この問題を解決する方法とし
て、トラバースごとにトラバースの開始位置を移動させ
ていき、所定の位置まで移動した後は逆方向へ移動させ
て最初のトラバース位置に戻す（この最初の位置に戻る
までのトラバース回数を平均化ターン数と呼ぶ）ことで
実質的にスス付け時間が長くなっているトラバース端部
やバーナー火炎等のスス体への当たり方の変動をスス体
全体に分散し、スス体全体の実質スス付け時間や雰囲気
を平均的に一致させることでススの堆積量を長手方向に
等しくし、外径変動を低減する方法が提案されている
（特開平３−２２８８４５号公報）。また、さらに外径
変動を低減する方法として、特開平３−２２８８４５号
公報記載の方法をベースとし、スス体全域をモニタでき
るＣＣＤカメラと中央情報処理装置を用いてスス体全体
の外径変動を測定し、スス体全域を単独でトラバースで
きる補助スス付けバーナーによってススの堆積量の少な
い部分のスス付けを補うことで外径変動の低減を行う方
法も提案されている（特開平１０−１５８０２５号公
報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】コアを含有する出発ロ
ッドにクラッドとなるガラス微粒子を堆積させる工程
（以後、スス付け又はＪ付けとも記載する）で光ファイ
バの特性上重要な要素は、Ｊ付け後、焼結透明化した母
材での出発ロッド部の径と焼結体の径との比（以後、Ｊ
倍率と呼ぶ）が目標とするＪ倍率に正確に制御でき、且
つ、長手方向にＪ倍率変動が無いことである。前記従来
技術において検討されている長手方向の外径変動は、長
手方向のＪ倍率変動を意味しており、前記従来技術では
Ｊ倍率を目標Ｊ倍率になるよう正確に制御することにつ
いては、考慮されていない。光ファイバの特性はＪ倍率
が変わることで変化するため、Ｊ倍率を目標Ｊ倍率に正
確に制御することは特性上重要である。製造上の問題と
しては、コアを出発ロッドに延伸する際の製造ばらつき
があり、Ｊ付け工程で外径変動が少ないスス体を製造で
きたとしても、目標Ｊ倍率に正確に制御できなければ光
ファイバの目標特性を達成することは困難である。この
ことから出発ロッドの製造ばらつきに対して微小なＪ倍
率調整（ススの径方向への堆積量調整）ができることが
Ｊ付けでは重要である。

【０００５】前記特開平３−２２８８４５号公報の方法
の場合、平均化ターン数の途中でスス付けを停止すると
長手方向にＪ倍率変動が大きくなるため平均化ターンの
整数倍でスス付け停止を行うことが望ましい。しかしな
がら、平均化ターン数ごとのスス付け停止を行うとその
間に堆積するススの堆積量が多くなり、微小なＪ倍率調
整が困難になる。また、特開平１０−１５８０２５号公
報の方法では、目標スス外径になる前に複数本のメイン
バーナーによるスス付けを停止し、その後、補助スス付
けバーナーのみで外径変動を低減しながら目標スス外径
に調整しているが、この方法では、スス付けの堆積効率
を低下させる（所要時間が長くなる）こととなる。さら
に特開平１０−１５８０２５号公報の方法では、補助ス
ス付けバーナーがスス体の全域をトラバースするための
動作機構をマッフル内に作るか、または、動作機構をマ
ッフル外に設置する必要がある。マッフル外に動作機構
を設置するとマッフルにバーナーを挿入するための全域
トラバース分の穴をあける必要がある。

【０００６】マッフル内に動作機構を入れるとススに異
物が混入し焼結透明化時に気泡の原因となり、また、マ
ッフルに穴をあける場合にも外部からの異物混入で気泡
が発生する可能性が高くなる。なぜならマッフル内は酸
性雰囲気であるためマッフル内の空気が外部に出ないよ
うに負圧に保たれており、外気がマッフル内に入り、そ
れにつれてマッフル外のほこりが入るためである。本発
明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、長手
方向のＪ倍率変動が少なく、かつ微小なＪ倍率調整が可
能で、しかもススへの異物混入による気泡の発生を低減
したスス付け工程を含む光ファイバプリフォームの製造
方法を提供することを目的とする。また、特開平１０−
１５８０２５号公報の方法のようにＣＣＤカメラや補助
スス付けバーナー・それに伴う動作機構等が不要で、設
備面でも低コストなスス付け工程を含む光ファイバプリ
フォームの製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】Ｊ倍率が目標Ｊ倍率とな
るように調整する方法に関する先行技術は見当たらない
が、本発明者らは良好な品質の光ファイバプリフォーム
を製造するためには、長手方向のＪ倍率変動が少なく、
かつ、精密なＪ倍率調整（できるだけ目標値に近いＪ倍
率のスス体を得ること）が可能な技術が重要であること
に鑑み、種々検討を行った。精密なＪ倍率調整を行うた
めには、先ずトラバース速度を速くし、１回のトラバー
スで付着させるススの量を少なくする（１層の厚みを薄
くする）ことが考えられる。しかしながら、このような
検討を進めるなかで、一つ一つの因子に注目するだけで
は、さらに新たな問題を生じ、必要な因子を選定しそれ
らを総合的に制御する必要があることがわかってきた。

【０００８】すなわち、本発明のような方式でスス付け
を行う場合、基本的にはススは螺旋状に堆積して行くの
で、トラバース速度を上げると螺旋のピッチが大きくな
り、凹凸が生じやすくなる（螺旋状に山と谷が目立つよ
うになる）。それを防ぐためには、ロッドの回転数を上
げることが必要になるが、ロッドや堆積層の強度との関
係で回転数を上げるにも限度がある、など各種の因子が
関係してくるため、これらの相互関係をうまく制御する
必要があることがわかった。

【０００９】本発明はこのような総合的な検討の結果に
基づくものであって、次の（１）〜（８）に示す構成を
含むものである。 （１）回転する出発ロッドに対向させて複数のガラス微
粒子合成用バーナーを０．８５Ｌ₀ 〜１．１５Ｌ₀ （Ｌ
₀ はバーナー間隔の設定値）の間隔で配置し、前記出発
ロッドとガラス微粒子合成用バーナーとを平行に相対的
に往復運動させ、往復運動の折り返し位置を所定の距離
ずつ一定方向に移動させ、折り返し位置が０．８５Ｌ₀
〜１．１５Ｌ₀ 移動したところで折り返し位置を逆方向
に移動させるようにし、順次この操作を繰り返してバー
ナーで合成されるガラス微粒子を出発ロッドの表面に順
次堆積させていき、得られたガラス微粒子堆積体を焼結
透明化する光ファイバプリフォームの製造方法におい
て、トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）、主軸回転数ｒ（ｒ
ｐｍ）、バーナー間隔設定値Ｌ₀ （ｍｍ）をパラメータ
とし、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌ₀ で表される値が、４０≧Ａ
≧８の範囲となるように設定することを特徴とする光フ
ァイバプリフォームの製造方法。

【００１０】（２）回転する出発ロッドに対向させて複
数のガラス微粒子合成用バーナーを一定間隔で配置し、
前記出発ロッドとガラス微粒子合成用バーナーとを平行
に相対的に往復運動させ、往復運動の折り返し位置をバ
ーナー間隔の整数分の一ずつ一定方向に移動させ、折り
返し位置がバーナーの間隔分移動したところで折り返し
位置を逆方向に移動させるようにし、順次この操作を繰
り返してバーナーで合成されるガラス微粒子を出発ロッ
ドの表面に順次堆積させていき、得られたガラス微粒子
堆積体を焼結透明化する光ファイバプリフォームの製造
方法において、トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）、主軸回
転数ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間隔Ｌ（ｍｍ）をパラメー
タとし、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌで表される値が、４０≧Ａ
≧８の範囲となるように設定することを特徴とする光フ
ァイバプリフォームの製造方法。

【００１１】（３）１回のトラバースにより螺旋状に堆
積するススの中心線が前回のトラバースの際に堆積した
ススの中心線に重ならないようにトラバース速度ｖ（ｍ
ｍ／分）と主軸回転数ｒの関係を制御することを特徴と
する前記（１）又は（２）の光ファイバプリフォームの
製造方法。 （４）トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）は、５００≦ｖ≦
３０００の範囲とすることを特徴とする前記（１）〜
（３）のいずれか１つの光ファイバプリフォームの製造
方法。 （５）バーナー間隔設定値Ｌ₀ （ｍｍ）又はバーナー間
隔Ｌ（ｍｍ）が、１５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範囲である
ことを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれか１つの
光ファイバプリフォームの製造方法。 （６）目標Ｊ倍率（コアを含有する出発ロッドにクラッ
ドとなるガラス微粒子を堆積させる工程の後、ガラス微
粒子堆積体を焼結透明化した母材での出発ロッド部の径
と焼結体の径との比）となるスス重量をＭ（ｋｇ）、出
発ロッド外径をｂ（ｍｍ）としたとき、主軸回転数ｒ
（ｒｐｍ）が２７≧１０×Ｌｏｇ〔（Ｍ×ｒ）／ｂ〕の
範囲となるようにすることを特徴とする前記（１）〜
（５）のいずれか１つの光ファイバプリフォームの製造
方法。

【００１２】（７）平均化ターン数（トラバースごとに
トラバースの開始位置を移動させていき、所定の位置ま
で移動した後は逆方向へ移動させて最初のトラバース位
置に戻るまでのトラバース回数）の整数倍になるトラバ
ースターン数で最も目標Ｊ倍率を達成するのに近いスス
重量となるターン数をスス付け終了ターンとすることを
特徴とする、前記（１）〜（６）のいずれか１つの光フ
ァイバプリフォームの製造方法。 （８）目標Ｊ倍率となるススの重量をＭ（ｋｇ）とし、
平均化ターン数（Ｃ回）の整数倍になるトラバースター
ン数であって、そのときのススの重量がＭ（ｋｇ）より
少なくかつ最もＭ（ｋｇ）に近い重量となるトラバース
ターン数をＢターン、そのときのススの重量をＮ（ｋ
ｇ）としたとき、１回のトラバースで堆積するスス重量
が（Ｍ−Ｎ）／Ｃ（ｋｇ）となるようにＢターン以降の
トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）を調節し、トラバースタ
ーン数がＢ＋Ｃとなったときにスス付停止を行うことを
特徴とする前記（１）〜（６）のいずれか１つの光ファ
イバプリフォームの製造方法。

【００１３】本発明の光ファイバプリフォームの製造方
法は、回転する出発ロッドに対向させて複数のガラス微
粒子合成用バーナーを所定の間隔で配置し、前記出発ロ
ッドとガラス微粒子合成用バーナーとを平行に相対的に
往復運動させ、往復運動の折り返し位置を所定の距離ず
つ一定方向に移動させ、折り返し位置が所定の間隔分移
動したところで折り返し位置を逆方向に移動させるよう
にし、順次この操作を繰り返してバーナーで合成される
ガラス微粒子を出発ロッドの表面に順次堆積させてい
き、得られたガラス微粒子堆積体を焼結透明化する光フ
ァイバプリフォームの製造方法をベースとする。

【００１４】本発明の方法においては、バーナー間隔は
均一とし、かつ、１回の往復運動ごとの折り返し位置の
移動距離はバーナー間隔の整数分の一とし、折り返し位
置がバーナー間隔分移動したところで折り返し位置を逆
方向に移動させる構成を基本とするが、バーナー間隔に
ついては設定値から±１５％（間隔が均一にならない場
合を含む）、折り返し位置の移動距離はバーナー間隔の
設定値の整数分の一から±１５％、折り返し位置を逆方
向に移動させるまでの折り返し位置の移動距離をバーナ
ー間隔の設定値から±１０％の誤差をそれぞれ許容範囲
とするものである。

【００１５】以下、本発明の方法について上記の基本構
成を主体に、図面を参照して説明する。本発明の光ファ
イバプリフォームの製造方法におけるスス付け工程は、
図１に例示するように容器４内に設置した出発ロッド１
に対向させて複数のガラス微粒子合成用バーナー２を一
定間隔で配置し、回転する出発ロッド１と前記バーナー
２の列を相対的に往復移動させ（図には出発ロッド１を
上下に往復運動させる例を示した）、往復運動の折り返
し位置をバーナー２の間隔の整数分の一ずつ一定方向に
移動させ、折り返し位置がバーナー２の間隔分移動した
ところで折り返し位置を逆方向に移動させるようにし、
順次この操作を繰り返して出発ロッド１の表面にガラス
微粒子（スス）を層状に堆積させ、ガラス微粒子堆積体
（スス体）３を作製する多層スス付け法を基本とする。

【００１６】図２にトラバースの折り返し位置の移動状
況を模式的に示す。図２において出発ロッド１はスス付
け開始位置５から上方にトラバースし、折り返し位置６
で折り返し、以下図の左側部分に示すように順次折り返
し位置をバーナー間隔の整数分の一に相当する移動間隔
７ずつ上方に移動させて折り返し、バーナーの間隔分移
動したところで図の右側に示すように折り返し位置を下
方に移動させて折り返すようにトラバースする。ここで
バーナーがスス付け開始位置に戻るまでを１単位として
所定のＪ倍率となるまでこの操作を繰り返す。バーナー
がスス付け開始位置に戻るまでのターン数が平均化ター
ン数である。このようにして得られるスス体３は、図３
に示すよう出発ロッド１の外周にススが層状に付着し、
スス層８を形成している。なお、Ｊ倍率は出発ロッド径
とスス付けで新たに堆積したガラス層の焼結透明化後の
径の比であり、図４のＸ／Ｙで定義される。ここでＹは
出発ロッド径、Ｘはスス付け（ジャケッティング）工程
で形成されたスス体を焼結透明化した後の母材径（スス
層を焼結透明化した層９の径）である。

【００１７】本発明の方法は、本発明者らが精密なＪ倍
率調整を行う方法について種々検討を進める中で新たに
生じてきた問題点を解決したスス付け方法を提供するも
のであって、Ｊ倍率調整に影響を与える主要な因子を選
定し、それらの相互関係を定めるとともに、その相互関
係を前提とした上で、スス付け終了時期の設定方法を提
案するものである。

【００１８】以下、Ｊ倍率調整を考えた場合に生じてき
た新たな問題点とそれを解決する手段及びその効果につ
いて記述する。複数本のスス付けバーナーを用いる場
合、ロッド又はバーナーのトラバース折り返し位置をず
らし、平均化ターン数の整数倍でスス付けを終了するこ
とにより長手方向のＪ倍率変動を改善することができる
が、目標Ｊ倍率付近でスス付けを停止しようとすると、
通常は平均化ターン数の途中でスス付けを終了すること
になるので長手方向に変動を生じることになる。そこで
本発明者らは、平均化ターン数当たりのスス堆積量を少
なくし、微調整を可能にすることに着想した。そのため
には、バーナーに供給する原料（ＳｉＣｌ₄ ）を減量す
るか、あるいはトラバース速度を速くすることが有効で
あるが、減量供給量を減らすことはススの堆積効率を低
下させることになるので、トラバース速度を速くする方
法を検討した。

【００１９】トラバース速度を上げて行くことにより、
トラバース１回当たりのスス付け時間は短くなるので、
ある程度まではＪ倍率調整が可能となった。ところが、
更にトラバース速度を上げていくと、外径変動が生じて
くることが判明した。すなわち、スス付け工程では、バ
ーナー又はロッドをトラバースしながら、回転する出発
ロッド上にスス付けを行っている。このためススは、ロ
ッド上に螺旋模様を描くように堆積していく。トラバー
ス速度が低い（６０〜２００ｍｍ／分）間は、この螺旋
模様のススが堆積していない隙間の間隔が非常に狭く長
手方向のＪ倍率変動の要因とはならないが、トラバース
速度を上げていくと隙間の間隔が非常に大きくなり、螺
旋状にススが堆積されることにより外径変動（長手方向
のＪ倍率変動）が発生してくる。

【００２０】この長手方向のＪ倍率変動を低減するため
には、トラバース速度の増加に伴い、回転速度を上げる
のが有効な手段である。ロッド回転速度を速くすること
で螺旋状に堆積するススの高さが平均化され、外径変動
が低減されるが、回転速度を上げることはロッドへの遠
心力の負担が増すことになるので、回転数を上げるにも
限界がある。

【００２１】また、設備コスト面を考えるとススの堆積
効率が高い大型のスス付けバーナーを使用し、バーナー
本数を減らすことが望ましい（バーナー本数増加に伴い
原料系等の必要設備が増加する）が、バーナーの大型化
に伴い火炎の広がりが大きくなるためバーナー間隔を大
きくする必要が出てくる（バーナー同士の火炎が干渉す
るとススの堆積効率の低下を招く）。しかし、バーナー
間隔が大きくなるにつれて平均化ターン数が増加し、Ｊ
倍率調整にとって望ましくない方向になる。この問題を
解決するための１つの方向性は、平均化ターン数を減ら
す方向があり、このためには折り返し位置の移動量を大
きくすることが考えられるが、これはトラバース端部の
長手方向のＪ倍率変動を押さえるための分散効果を減ら
す方向であり、望ましくない。もう１つの方向性は、ト
ラバース速度を高速にしトラバース１回あたりのスス堆
積量を減らすことである。トラバース速度を上げ、１回
あたりのススの堆積量を減らしても堆積効率が低下する
ことはない。なぜなら、トラバース速度を倍にしてトラ
バースあたりのススの堆積量が半分になったとしても同
スス付け時間で見たときには、トラバース速度を倍にし
た場合、倍の回数トラバースされることになるからであ
る。

【００２２】上記のことから高堆積効率、Ｊ倍率調整、
長手方向のＪ倍率変動の低減を目的とした場合、トラバ
ース速度、主軸回転数、バーナー間隔は、それぞれトレ
ードオフの関係を有しており、これらのパラメータを最
適化しなければＪ倍率調整ができても光ファイバプリフ
ォームとしては長手方向のＪ倍率変動が大きくなりすぎ
たり、長手方向のＪ倍率変動が少ないプリフォームでも
目標Ｊ倍率からのずれが大きくファイバ特性が保証でき
ないものとなってしまう。本発明は、上記パラメータを
最適化し、長手方向のＪ倍率変動が少なく、Ｊ倍率調整
が可能なスス付け方向を提供するものである。すなわ
ち、本発明ではトラバース速度ｖ（ｍｍ／分）、主軸回
転数ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間隔Ｌ（ｍｍ）をパラメー
タとし、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌで表される値が、４０≧Ａ
≧８、好ましくは３０≧Ａ≧１０の範囲となるように設
定することを特徴とする。なお、バーナー間隔Ｌに±１
５％の許容範囲を見込んだ場合（すなわち、バーナー間
隔の設定値をＬ₀ とし、Ｌ＝０．８５Ｌ₀ 〜１．１５Ｌ
₀）には、上記Ａの式においてＬをＬ₀ に置き換えれば
よい。

【００２３】上記Ａにおいて、相対的にｖが小さくなる
か、ｒ又はＬが大きくなった場合にＡが上限を超えるこ
とになる。すなわち、トラバース速度が遅い場合は、ｖ
が小さくなるため式の値は上限より大きくなる。これは
トラバース速度が遅くなったために１回あたりのトラバ
ース時間が長くなりススの堆積量が増えＪ倍率調整が困
難になっていることを示している。また、バーナー間隔
が大きくなった場合にも値は上限を超えることになる
が、この場合は、バーナー間隔が大きくなったために平
均化ターン数が増え、Ｊ倍率調整が困難になったことを
示している。さらに主軸回転数ｒが増加した場合にも上
式は４０を超えることとなるが、この場合はロッドへの
遠心力の負担が大きくなり、ロッドにクラックが入るな
どの危険性があり望ましくないことを示している。

【００２４】上記Ａにおいて、相対的にｖが大きくなる
か、ｒ又はＬが小さくなった場合にはＡが下限値を下回
ることになる。すなわち、トラバース速度が速い場合
は、ｖが大きくなるため式の値は下限より小さくなる。
これはトラバース速度が速くなったためスス堆積の螺旋
間隔が広がり、長手方向のＪ倍率変動抑制が困難になっ
ていることを示している。また、バーナー間隔が小さく
なった場合は平均化ターン数が減少し、トラバース速度
を下げ、螺旋間隔を狭くしてやることでより長手方向の
Ｊ倍率変動抑制能力を向上させる方が光ファイバ特性上
よいことを示しており、また、主軸回転数が減った場合
にも上式の値は下限を超えるが、これは回転数が低下し
たために長手方向のＪ倍率変動低減が困難になったこと
を示している。

【００２５】本発明の方法においては、基本的には４０
≧Ａ≧８、好ましくは３０≧Ａ≧１０の範囲でｖ、ｒ、
Ｌを制御することにより長手方向のＪ倍率変動抑制及び
精密なＪ倍率制御を行うことができる。なお、本発明の
スス付け方法の場合、ススは螺旋状に堆積して行くが、
１回のトラバースにより螺旋状に堆積するススの中心線
が前回のトラバースの際に堆積したススの中心線に近く
なると長手方向のＪ倍率変動が大きくなる傾向がある。
このようになる場合のトラバース速度ｖと主軸回転速度
ｒとの関係は、バーナー間隔や往復のトラバース距離の
違いで異なるが、１回のトラバースにより螺旋状に堆積
するススの中心線が前回のトラバースの際に堆積したス
スの中心線に重ならないようにトラバース速度ｖ（ｍｍ
／分）と主軸回転数ｒの関係を制御するのが望ましい。
ここで中心線とは、１つのバーナーで合成されるススは
円錐状に堆積するが、その頂点が移動する線をいう。

【００２６】ロッドトラバース速度が従来のように遅い
とＪ倍率調整が困難になる。このため本発明ではロッド
トラバース速度ｖを従来より速く設定しているのが特徴
である。しかしながら、過度に速すぎると螺旋状に堆積
するススの間隔が広くなり凹凸が顕著になるなどの問題
があるため、ロッドトラバース速度ｖ（ｍｍ／分）は５
００≦ｖ≦３０００の範囲とするのが好ましく、さらに
好ましくは７００≦ｖ≦２０００の範囲とする。ここで
下限値はＪ倍率調整を行うために必要な最小のロッドト
ラバース速度であり、上限値は速度が速くなりすぎる場
合に生じるススが螺旋状に堆積することで起こる長手方
向のＪ倍率変動を、回転速度やバーナー間隔を調整する
ことで光ファイバ特性に問題が無いレベルにできる限界
の速度である。

【００２７】バーナー間隔が短くなりすぎるとバーナー
の火炎が干渉することとなり、ススの堆積効率が低下す
る。また、バーナー間隔が大きくなりすぎると平均化タ
ーン増加によりＪ倍率調整が困難になる。そのため、堆
積効率がよく従来技術では困難であったＪ倍率調整を行
うため、バーナー間隔Ｌ（ｍｍ）は、１５０≦Ｌ≦３５
０の範囲とするのが好ましく、さらに２００≦Ｌ≦３０
０の範囲とするのがより好ましい。Ｌ₀ についても同様
である。

【００２８】精密なＪ倍率制御を行うためにはトラバー
ス速度を速くし、回転速度を上げるのが望ましいが、回
転速度を上げることはロッドへの遠心力の負担が増すこ
とになるので、回転数を上げるにも限界がある。そのた
め、目標Ｊ倍率となるスス重量をＭ（ｋｇ）、出発ロッ
ド外径をｂ（ｍｍ）としたとき、主軸回転数ｒ（ｒｐ
ｍ）が２７≧１０×Ｌｏｇ〔（Ｍ×ｒ）／ｂ〕の範囲と
なるようにするのが望ましい。この式は、目標スス重量
Ｍが増加したときに出発ロッド径を大きくするか回転数
を少なくすることで出発ロッドの耐久性を上げるか、又
は、出発ロッドへの負荷を減らす指標を与えている。実
際には、目標重量Ｍｋｇと出発ロッド径は、光ファイバ
の目標特性で決まるため主軸回転の回転数に対する上限
を与えることになる。

【００２９】上記のようにトラバース速度ｖ（ｍｍ／
分）、主軸回転数ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間隔Ｌ（ｍ
ｍ）を制御することによって、平均化ターン数当たりの
スス付け量が少なくなるので、平均化ターン数の整数倍
になるトラバースターン数で最も目標Ｊ倍率に近いスス
重量となるターン数をスス付け終了ターンとすることに
よって、従来得られなかった精度でＪ倍率調整を行うこ
とができる。さらに、目標Ｊ倍率となるススの重量をＭ
（ｋｇ）とし、平均化ターン数（Ｃ回）の整数倍になる
トラバースターン数であって、そのときのススの重量が
Ｍ（ｋｇ）より少なくかつ最もＭ（ｋｇ）に近い重量と
なるトラバースターン数をＢターン、そのときのススの
重量をＮ（ｋｇ）としたとき、１回のトラバースで堆積
するスス重量が（Ｍ−Ｎ）／Ｃ（ｋｇ）となるようにＢ
ターン以降のトラバース速度ｖ（ｍｍ／分）を調節し、
トラバースターン数がＢ＋Ｃとなったときにスス付停止
を行うことにより、より精密なＪ倍率調整が可能とな
る。

【００３０】

【実施例】（実施例１）バーナー間隔（Ｌ）を１５０、
２００、３５０ｍｍとし、主軸回転数ｒとロッドトラバ
ース速度（ｖ）を変えた場合、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌで表
される数値がどのようになるかを計算した結果を表１〜
表３に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】図１の構成で４本のバーナーをそれぞれ１
５０、２００、３５０ｍｍの間隔で配置した装置を使用
し、外径３６ｍｍ、有効部長さ５００ｍｍの出発ロッド
の外周に多層付けによるスス付けを行い、外径２１０ｍ
ｍ（目標Ｊ倍率３．０倍、このときのスス重量１５．５
ｋｇ）のスス体の作製試験を行った。トラバース方法は
ロッドをバーナー間隔分だけ引下げ後、バーナー間隔×
０．９の長さだけ引き上げ、これを１０回行ってバーナ
ー間隔分だけロッドが下方にずれた後、バーナー間隔×
１．１の長さだけ引き上げ、バーナー間隔分だけ引き下
げる動きとし、始めのロッド位置まで戻す（ここまでの
ターン数が平均化ターン数であり、この場合は２０回）
パターンとし、トラバース速度及び出発ロッドの回転数
（主軸回転数）を変化させてスス体を作製し、Ｊ倍率比
率（得られたＪ倍率と目標Ｊ倍率との差の目標Ｊ倍率に
対する割合）の変化を調べた。スス付けは平均化ターン
数の整数倍になるターン数で最も目標Ｊ倍率を達成する
のに近い重量となった時点で終了させた。その後、高温
に保った炉で脱気、透明化して透明な光ファイバプリフ
ォームを得た。その結果、前記Ａの値が８〜４０の範囲
ではＪ倍率比率が、良好な品質のプリフォームが得られ
る目安である±７％以下となり、さらに１０〜３０の範
囲ではＪ倍率比率を±４％以下に抑えられることがわか
った。

【００３５】前記表１〜３の数値において、トラバース
速度６０及び１００ｍｍ／分で、かつ、主軸回転数４０
ｒｐｍ以下の部分が従来法の範囲である。Ａの値が４０
を超える範囲はＪ倍率調整が困難であり、本発明の意味
が失われるスス付け条件の範囲を示しており、Ａの値が
８を下回る範囲は、長手方向のＪ倍率変動を考えた場合
にプリフォームに要求されている特性を満足できない、
又は、必要以上にトラバース速度を速め長手方向のＪ倍
率変動抑制能力低下を招いているためスス付け条件とし
て適切でないことを示している。簡単に説明するとＡの
値が４０を超える部分は、バーナー間隔が増加する毎に
範囲が広がることがわかる。これはバーナー間隔が大き
くなるにつれて平均化ターン数が増加したためにロッド
トラバースが遅い領域でのＪ倍率調整が困難になってい
ることを示している。また、Ａの値が８を下回る範囲を
見ると、バーナー間隔の減少につれてロッドトラバース
速度が速い部分が除外されている。これはバーナー間隔
減少により平均化ターン数が減ったためＪ倍率調整にそ
れほど高速なロッドトラバース速度が必要でないためロ
ッドトラバース速度を下げることで長手方向のＪ倍率変
動抑制を行った方が光ファイバプリフォームとして有益
であることを表している。さらに、Ａが１０〜３０の間
に入る部分が主軸回転とロッドトラバース速度のトレー
ドオフ（長手方向のＪ倍率変動とＪ倍率調整）を考えた
場合により望ましい範囲である。

【００３６】（実施例２）バーナー間隔２００ｍｍとし
たほかは実施例１と同じ装置構成、出発ロッド、目標Ｊ
倍率、トラバース条件で、ロッドトラバース速度７０３
ｍｍ／分、主軸回転数３０と５０ｒｐｍとしてスス付け
を行った後、脱気、透明化して透明な光ファイバプリフ
ォームを得た。その結果、長手方向の平均Ｊ倍率と目標
Ｊ倍率のズレは３０ｒｐｍのとき０．２倍（Ｊ倍率比率
６．７％）、５０ｒｐｍのとき０．１倍（Ｊ倍率比率
３．３％）であった。また、長手方向のＪ倍率変動（ス
ス体の径に対する凹凸の大きさの割合）は、３０ｒｐｍ
の場合３．５％であったのに対し、回転数を上げて５０
ｒｐｍとした場合は２％であった。

【００３７】（実施例３）バーナー間隔２００ｍｍとし
たほかは実施例１と同じ装置構成、出発ロッド、目標Ｊ
倍率、トラバース条件で、ロッドトラバース速度１５０
３ｍｍ／分とし主軸回転数を９０ｒｐｍとした場合に
は、トラバース速度が速いため平均化ターン数当たりの
スス付け量が少ないのでＪ倍率調整が容易となり、脱
気、透明化後の光ファイバプリフォームにおける長手方
向の平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍率のズレは０．１１倍（Ｊ倍
率比率３．７％）であったが、速度を速くしたことによ
り長手方向のＪ倍率変動は３％となった。

【００３８】（実施例４）バーナー間隔２００ｍｍとし
たほかは実施例１と同じ装置構成、出発ロッド、目標Ｊ
倍率、トラバース条件で、ロッドトラバース速度８００
ｍｍ／分、主軸回転数４０ｒｐｍとしてスス付けを行っ
た。その後、脱気、透明化して透明な光ファイバプリフ
ォームを得た。この例では１回のトラバースにより螺旋
状に堆積するススの中心線が、前回のトラバースの際に
堆積したススの中心線にほぼ重なってしまうためＪ倍率
の変動が大きくなり、長手方向の平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍
率とのズレは０．１７倍（Ｊ倍率比率５．７％）であ
り、長手方向のＪ倍率変動は３．７％であった。

【００３９】（比較例１）バーナー間隔２００ｍｍとし
たほかは実施例１と同じ装置構成、出発ロッド、目標Ｊ
倍率、トラバース条件で、ロッドトラバース速度６３ｍ
ｍ／分、主軸回転数３０とした場合には、トラバース速
度が遅く平均化ターン数当たりのスス付け量が多いため
Ｊ倍率制御が困難で、脱気、透明化後の光ファイバプリ
フォームにおける長手方向の平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍率の
ズレは０．５倍（Ｊ倍率比率１６．７％）であり、長手
方向のＪ倍率変動は６％であった。

【００４０】（比較例２）ロッドトラバース速度を１５
０３ｍｍ／分に変えたほかは比較例１と同様に操作し
た。この場合はトラバース速度が速くなったのに対し回
転数が少ないままであるため、螺旋状の外径変動が大き
くなり、脱気、透明化後の光ファイバプリフォームにお
ける長手方向の平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍率のズレは０．２
５倍（Ｊ倍率比率８．３％）であり、長手方向のＪ倍率
変動は１０．０％であった。

【００４１】（実施例５）バーナー間隔２００ｍｍとし
たほかは実施例１と同じ装置構成、出発ロッド、トラバ
ース条件で、ロッドトラバース速度８０３ｍｍ／分、主
軸回転数６０ｒｐｍとし、目標Ｊ倍率３．８倍でスス付
けを行った。平均化ターン数（この例では２０回）の整
数倍のトラバースターン数となる時点でスス重量が最も
目標Ｊ倍率となるスス重量（２０．５ｋｇ）に近くなっ
たのはトラバースターン数が５００回（平均化ターン数
の２５倍）のときで、そのときのスス重量は１９．８ｋ
ｇであった。その後、脱気、トラバースを行って得られ
た透明な光ファイバプリフォームにおいて、長手方向の
平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍率のずれは０．１２倍（Ｊ倍率比
率３．２％）であった。なお、このときの長手方向のＪ
倍率変動は２．５％であった。

【００４２】（実施例６）実施例５と同一の条件で、平
均化ターン数（この例では２０回）の整数倍のトラバー
スターン数で、スス重量が目標Ｊ倍率となる重量２０．
５ｋｇ（Ｍとする）より少なくかつ最もＭに近い重量と
なるトラバースターン数となるまでスス付けを行った。
そのときのスス重量は１９．８ｋｇ（Ｎとする）であっ
た。その後、１回のトラバースで堆積するスス重量が
（Ｍ−Ｎ）／２０＝０．０３５ｋｇとなるようにトラバ
ース速度を９０５ｍｍ／分、主軸回転数９０ｒｐｍに調
節して平均化ターン数１回分に相当する２０ターンのス
ス付けを継続し、スス付けを終了した。その後、脱気、
透明化して得られた透明な光ファイバプリフォームにお
いて、長手方向の平均Ｊ倍率と目標Ｊ倍率のずれは０．
０４倍（Ｊ倍率比率１．１％）であった。なお、このと
きの長手方向のＪ倍率変動は２．４％であった。実施例
２〜６、比較例１〜２で得られた結果をまとめて表４に
示す。

【００４３】

【表４】

【００４４】（実施例７）１番上のバーナーと２番目の
バーナーとの間隔をそれぞれ１９０ｍｍ、１８０ｍｍ、
１７０ｍｍ及び１６０ｍｍに変えた（すなわち、バーナ
ー間隔をそれぞれ５、１０、１５及び２０％変化させ
た）ほかは実施例３と同じ条件でスス付けを行い、脱
気、透明化後、Ｊ倍率がどのように変化するかを調べ
た。その結果、長手方向のＪ倍率変動はそれぞれ３．２
％、４．５％、７．２％及び１１．３％であった。１０
％程度のバーナー間隔の差異による影響は、バーナー火
炎の広がり等により緩和され、それほど長手方向のＪ倍
率変動には影響が現れていないことがわかる。しかし、
その許容範囲を超えると外径変動がさらに増加するの
で、バーナー間隔の変動は１５％以内とするのが望まし
い。より望ましくは１０％以内である。

【００４５】（実施例８）バーナー間隔を２２０ｍｍと
し、往復運動ごとの折り返し位置の移動距離を２２ｍｍ
とし、折り返し位置の移動方向を逆方向に変えるまでの
総移動距離をそれぞれ１７６ｍｍ、１９８ｍｍ、２２０
ｍｍ、２４２ｍｍ及び２６４ｍｍに変化させたほかは実
施例３と同じ条件でスス付けを行った。同様にバーナー
間隔を２３０ｍｍとし、往復運動ごとの折り返し位置の
移動距離を２３ｍｍとし、折り返し位置の移動方向を逆
方向に変えるまでの総移動距離をそれぞれ１８４ｍｍ、
２０７ｍｍ、２３０ｍｍ、２５３ｍｍ及び２７６ｍｍに
変化させたほかは実施例３と同じ条件でスス付けを行っ
た。さらにバーナー間隔を２４０ｍｍとし、往復運動ご
との折り返し位置の移動距離を２４ｍｍとし、折り返し
位置の移動方向を逆方向に変えるまでの総移動距離をそ
れぞれ１９２ｍｍ、２１６ｍｍ、２４０ｍｍ、２６４ｍ
ｍ及び２８８ｍｍに変化させたほかは実施例３と同じ条
件でスス付けを行った。いずれも、折り返し位置の移動
方向を逆方向に変えるまでの総移動距離がバーナー間隔
に対して−２０％、−１０％、０％、＋１０％及び＋２
０％となるようにずれた例であるが、脱気、透明化後の
長手方向のＪ倍率変動は３例ともほとんど同じで、それ
ぞれ１２％、５％、３％、４％及び１１％であり、折り
返し位置の移動方向を逆転させるまでの移動距離のずれ
が約±１５％の範囲内であれば許容範囲であることがわ
かる。望ましくは１０％以内である。

【００４６】（実施例９）往復運動ごとの折り返し位置
の移動距離をそれぞれ２２ｍｍ、２３ｍｍ及び２４ｍｍ
としたほかは実施例３と同じ条件でスス付けを行った。
これは２０ｍｍずつ移動させた実施例３に比較してそれ
ぞれ１０％、１５％及び２０％移動距離をずらせたもの
である。その結果、脱気、透明化後の長手方向のＪ倍率
変動はそれぞれ４．３％、７．２％及び１１．４％であ
り、ずれ量が大きくなるにつれて急激に変動が大きくな
っていることから、往復運動ごとの折り返し位置の移動
距離の変動も１５％以内が望ましいことがわかる。さら
に望ましくは１０％以内である。

【００４７】（実施例１０）実施例３の条件で折り返し
位置を一定方向に移動させる回数を１１回及び１２回に
増やし、バーナー間隔よりも２０ｍｍ（１０％）及び４
０ｍｍ（２０％）長く移動した後、移動方向を反対方向
に変えるようにした。その結果、脱気、透明化後の長手
方向のＪ倍率変動はそれぞれ４．４％、及び１１．１％
であり、ずれ量が大きくなるにつれて急激に変動が大き
くなっていることから、折り返し位置の移動方向を逆転
させるまでの移動距離のずれは±１５％以内、さらには
１０％以内が望ましいことがわかる。

【００４８】実施例７〜１０の結果をまとめて図５に示
す。図５において縦軸はＪ倍率変動の大きさを、横軸は
バーナー間隔の設定値からのずれ、往復運動ごとの折り
返し位置の移動距離のバーナー間隔（又はその設定値）
の整数分の一からのずれ、及び折り返し位置の移動方向
を逆転させるまでの移動距離のバーナー間隔（又はその
設定値）からのずれの割合を示している。図５中の□は
バーナー間隔のずれ（実施例７）、△は往復運動ごとの
折り返し位置の移動距離のずれ（実施例９）、◇及び○
は折り返し位置の移動方向を逆転させるまでの移動距離
のずれ（実施例８及び１０）を表す。

【００４９】

【発明の効果】本発明の方法によれば、トラバース速度
ｖ（ｍｍ／分）、主軸回転数ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間
隔Ｌ（ｍｍ）をパラメータとし、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌで
表される値が、４０≧Ａ≧８の範囲となるように設定す
ることにより、長手方向のＪ倍率変動を抑えるととも
に、従来は達成できなかった精密なＪ倍率調整が可能と
なった。また、Ａの値を上記範囲内とした上で、本発明
の方法によりスス付け停止時期を設定することにより、
より精密なＪ倍率調整が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスス付け工程における装置構成の概念
を示す説明図。

【図２】本発明のスス付け工程におけるトラバースパタ
ーンを模式的に示す説明図。

【図３】多層スス付けによるスス体の構造を示す説明
図。

【図４】Ｊ倍率の定義を説明する説明図。

【図５】実施例７〜１０の結果を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 出発ロッド ２ バーナ ３ スス体 ４
容器 ５ スス付け開始位置 ６ 折り返し位置 ７ 移
動間隔 ８ スス層 ９ スス層を焼結透明化した層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−228845（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−260618（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−279234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03B 37/00 - 37/16 C03B 8/04 C03B 20/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転する出発ロッドに対向させて複数の
   ガラス微粒子合成用バーナーを０．８５Ｌ₀ 〜１．１５
   Ｌ₀ （Ｌ₀ はバーナー間隔の設定値）の間隔で配置し、
   前記出発ロッドとガラス微粒子合成用バーナーとを平行
   に相対的に往復運動させ、往復運動の折り返し位置を所
   定の距離ずつ一定方向に移動させ、折り返し位置が０．
   ８５Ｌ₀ 〜１．１５Ｌ₀ 移動したところで折り返し位置
   を逆方向に移動させるようにし、順次この操作を繰り返
   してバーナーで合成されるガラス微粒子を出発ロッドの
   表面に順次堆積させていき、得られたガラス微粒子堆積
   体を焼結透明化する光ファイバプリフォームの製造方法
   において、トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）、主軸回転数
   ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間隔設定値Ｌ₀ （ｍｍ）をパラ
   メータとし、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌ₀ で表される値が、４
   ０≧Ａ≧８の範囲となるように設定することを特徴とす
   る光ファイバプリフォームの製造方法。
2. 【請求項２】 回転する出発ロッドに対向させて複数の
   ガラス微粒子合成用バーナーを一定間隔で配置し、前記
   出発ロッドとガラス微粒子合成用バーナーとを平行に相
   対的に往復運動させ、往復運動の折り返し位置をバーナ
   ー間隔の整数分の一ずつ一定方向に移動させ、折り返し
   位置がバーナーの間隔分移動したところで折り返し位置
   を逆方向に移動させるようにし、順次この操作を繰り返
   してバーナーで合成されるガラス微粒子を出発ロッドの
   表面に順次堆積させていき、得られたガラス微粒子堆積
   体を焼結透明化する光ファイバプリフォームの製造方法
   において、トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）、主軸回転数
   ｒ（ｒｐｍ）、バーナー間隔Ｌ（ｍｍ）をパラメータと
   し、Ａ＝（ｒ／ｖ）×Ｌで表される値が、４０≧Ａ≧８
   の範囲となるように設定することを特徴とする光ファイ
   バプリフォームの製造方法。
3. 【請求項３】 １回のトラバースにより螺旋状に堆積す
   るススの中心線が前回のトラバースの際に堆積したスス
   の中心線に重ならないようにトラバース速度ｖ（ｍｍ／
   分）と主軸回転数ｒの関係を制御することを特徴とする
   請求項１又は２記載の光ファイバプリフォームの製造方
   法。
4. 【請求項４】 トラバース速度ｖ（ｍｍ／分）は、５０
   ０≦ｖ≦３０００の範囲とすることを特徴とする請求項
   １〜３のいずれか１項に記載の光ファイバプリフォーム
   の製造方法。
5. 【請求項５】 バーナー間隔設定値Ｌ₀ （ｍｍ）又はバ
   ーナー間隔Ｌ（ｍｍ）が、１５０ｍｍ〜３５０ｍｍの範
   囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
   に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
6. 【請求項６】 目標Ｊ倍率（コアを含有する出発ロッド
   にクラッドとなるガラス微粒子を堆積させる工程の後、
   ガラス微粒子堆積体を焼結透明化した母材での出発ロッ
   ド部の径と焼結体の径との比）となるスス重量をＭ（ｋ
   ｇ）、出発ロッド外径をｂ（ｍｍ）としたとき、主軸回
   転数ｒ（ｒｐｍ）が２７≧１０×Ｌｏｇ〔（Ｍ×ｒ）／
   ｂ〕の範囲となるようにすることを特徴とする請求項１
   〜５のいずれか１項に記載の光ファイバプリフォームの
   製造方法。
7. 【請求項７】 平均化ターン数（トラバースごとにトラ
   バースの開始位置を移動させていき、所定の位置まで移
   動した後は逆方向へ移動させて最初のトラバース位置に
   戻るまでのトラバース回数）の整数倍になるトラバース
   ターン数で最も目標Ｊ倍率を達成するのに近いスス重量
   となるターン数をスス付け終了ターンとすることを特徴
   とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光ファイバ
   プリフォームの製造方法。
8. 【請求項８】 目標Ｊ倍率となるススの重量をＭ（ｋ
   ｇ）とし、平均化ターン数（Ｃ回）の整数倍になるトラ
   バースターン数であって、そのときのススの重量がＭ
   （ｋｇ）より少なくかつ最もＭ（ｋｇ）に近い重量とな
   るトラバースターン数をＢターン、そのときのススの重
   量をＮ（ｋｇ）としたとき、１回のトラバースで堆積す
   るスス重量が（Ｍ−Ｎ）／Ｃ（ｋｇ）となるようにＢタ
   ーン以降のトラバース速度ｖ（ｍｍ／分）を調節し、ト
   ラバースターン数がＢ＋Ｃとなったときにスス付停止を
   行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
   載の光ファイバプリフォームの製造方法。