JP4459481B2 - 光ファイバ用多孔質母材の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ用コア母材にガラス微粒子を堆積させることによって光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関し、ガラス微粒子の堆積量の長手方向の変動を少なく抑制するものであって、前記光ファイバ用多孔質母材から製造される光ファイバの長手方向の特性変動を少なく抑制するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用ガラス母材の製造方法としては、外付け法が良く知られている。この方法は、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法によって得られた光ファイバ用コア母材の両端に、ダミー部材を接続して出発部材とし、この出発部材の表面にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用多孔質母材とし、この光ファイバ用多孔質母材を焼結して光ファイバ用ガラス母材とする方法である。
【０００３】
上記外付け法は、一般的に、図１５に示すような手順によって実施されている。
図１５（ａ）において、符号２０は、光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。光ファイバ用多孔質母材の製造装置２０は、チャンバ２１と、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３をその軸を中心に回転させるガラス旋盤２５と、ガラス旋盤２５上に取り付けられ、出発部材３を把持する一対のチャック２３および２４と、原料ガスを燃焼してガラス微粒子を発生させ、前記ガラス微粒子を出発部材３の外周に堆積させるための２本のバーナ１１と、バーナ１１を出発部材３の長手方向に往復運動させるガイドレール１２と、未反応のガラス原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気するための排気口２２とを備えている。
【０００４】
まず、前記図１５（ａ）に示すように、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３をチャンバ２１内に配置し、その両端部をチャック２３および２４によって把持する。
次いで、図１５（ｂ）に示すように前記チャック２３および２４に連結されているガラス旋盤２５によって出発部材３を回転させながら、ガイドレール１２上を往復運動するバーナ１１にガラス原料ガスを送り、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を発生させ、このガラス微粒子を出発部材３の外周に吹き付けて堆積させ、ガラス微粒子層４を成長させる。このとき、排気口２２から、未反応のガラス原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気して、ガラス微粒子層４の汚染および不均一な堆積を防止する。所定の重量までガラス微粒子を堆積させることによって、光ファイバ用多孔質母材５が得られる。
次いで、図１５（ｃ）に示すように、光ファイバ用多孔質母材５の表面に堆積したガラス微粒子層４を加熱炉３１内で焼結して透明ガラス化させることによって光ファイバ用ガラス母材が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記外付け法において、光ファイバ用コア母材の全長および径は、その製造方法および光ファイバの種類に依存する。しかし、上記外付け法に用いられる装置は、製造コストの点から、光ファイバ用コア母材の全長および径に依らず、同じものを使用するのが普通である。また、ダミー部材の長さは、作業性の都合から、通常一定とされる。さらに、チャックは、制御系の観点から一方は可動にされ、他方は位置固定とされる。そのため、光ファイバ用コア母材は、チャンバの中央部に位置するとは限らず、偏った位置に配置されることもある。
【０００６】
しかしながら、光ファイバ用コア母材が、チャンバ内において偏った位置に配置された場合、バーナから放出されるガラス微粒子の気流がチャンバの壁面によって乱されるので、光ファイバ用コア母材において、チャンバの壁面に近い部位と遠い部位とでは、その上へのガラス微粒子の堆積量が変動していた。
このガラス微粒子の堆積量の変動は、シングルモード光ファイバを製造する場合には、特に問題とならない。しかし、分散シフト光ファイバまたは分散補償光ファイバ等の光ファイバを製造する場合には、ガラス微粒子の堆積量の変動が、長手方向での光ファイバの特性、特に波長分散に無視できない影響を与えるという問題があった。
【０００７】
光ファイバの種類によって、前記ガラス微粒子の堆積量の変動による光ファイバの特性への影響の度合いが異なることは、次のように考えられる。
前記波長分散は、大きく、材料分散と構造分散とに分けられる。材料分散は、光ファイバの材料が同じならば、ほとんど一定である。構造分散は、光ファイバの内部構造、特に、屈折率分布に依存して決まる。前記ガラス微粒子の堆積量の変動は、この構造分散に影響を与える。
シングルモード光ファイバでは、光ファイバの屈折率分布が比較的単純であり、構造分散の波長分散への寄与が小さいため、前記ガラス微粒子の堆積量の変動の、波長分散への影響は問題とならないほど小さい。
【０００８】
一方、分散シフト光ファイバは、屈折率分布を調節して構造分散を変化させ、光ファイバの損失が最も低くなる１５５０ｎｍ付近に、零分散波長を移したものである。また、分散補償光ファイバは、単位長さあたりの分散を負の値に大きくしたものであり、伝送用光ファイバの累積分散を補償し、光信号の劣化を防止するためのものである。これらの光ファイバでは、構造分散が変動すると、波長分散が大きく変動する。このため、前記ガラス微粒子の堆積量の変動の、波長分散への影響は大きい。
【０００９】
以上述べたように、ガラス微粒子の堆積量が長手方向で変動すると、構造分散が影響を受け、光ファイバの特性が長手方向で大きく変動するので、光ファイバの一部の区間が特性不良になり、歩留りが低下していた。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、長手方向におけるガラス微粒子の堆積量の変動の小さい光ファイバ用多孔質母材の製造方法およびその方法を実施するための製造装置の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、前記出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ１、前記光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ２、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬＥ 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＬ Ｃ とするとき、（Ｄ１−Ｄ２）／ＬＥの値が−０．１５〜０．１５となるように、かつ、Ｌ Ｃ ／Ｌ Ｅ の値が２．３〜３．０となるように、出発部材をチャンバ内に配置することによって解決される。
【００１１】
これによって、ガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さく抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に使用される装置の一例を示す図である。図１において、符号２０は、光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。
この光ファイバ用多孔質母材の製造装置２０は、チャンバ２１と、このチャンバ２１内に置かれ、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３を把持し、その軸を中心に回転させるガラス旋盤２５と、原料ガスを燃焼してガラス微粒子を発生させ、前記ガラス微粒子を出発部材の外周に堆積させるための２本のバーナ１１とを備えている。
【００１３】
前記出発部材３は、旋盤２５上の一対のチャック２３、２４によってその両端部が把持されている。チャック２３および２４は、旋盤２５から着脱自由となっている。一方のチャック２３は、出発部材３の取り付けおよび取り外し作業のために、また、出発部材３の長さが異なる場合のために、可動式となっている。ま他方のチャック２４は位置が固定されている。
【００１４】
チャンバ２１には、バーナ１１の反対側に、未反応の原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気するための排気口２２が設置されている。排気口２２には図示しない排気装置が接続され、チャンバ内のガスを吸引するようになっている。
バーナ１１は、出発部材３の長手方向に設置されたガイドレール１２上に取り付けられ、図示しない駆動装置によって、ガイドレール１２上を往復運動するようになっている。
【００１５】
本発明においては、前記出発部材３をチャンバ２１内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材１の一端から、前記出発部材３の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材１の一端に最も近いチャンバ２１の一部位までの距離をＤ1 、光ファイバ用コア母材１の他端から、前記出発部材３の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材１の他端に最も近いチャンバ２１の一部位までの距離をＤ2 、光ファイバ用コア母材１の長さをＬE とするとき、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値を−０．１５〜０．１５に、さらに好ましくは−０．０３〜０．０３となるように、出発部材３をチャンバ２１内に配置する。
【００１６】
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値を−０．１５〜０．１５の範囲内にすることによって、光ファイバ用コア母材１は、チャンバ２１の中央部に配置されるので、バーナ１１から放出されるガラス微粒子の気流がチャンバ２１の壁面によって乱される影響を最小限に抑制し、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動を小さくすることができる。
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値が−０．１５未満、または０．１５を超えると、チャンバの壁面による気流の乱れの影響を十分に抑制することができず、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動が大きくなるので、好ましくない。
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値の調節は、例えば、チャック２３または２４を、適切な寸法または構造のものに交換することによって行うことができる。
【００１７】
本発明においては、さらに、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬE 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位に至るまでの距離をＬC とするとき、ＬC ／ＬE の値を１．８以上とし、さらに好ましくは２．３〜３．０とすることによって、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さくすることができる。
上記ＬC ／ＬE が１．８未満では、ガラス微粒子の堆積量の変動を十分に抑制できない。また、３．０を超えると、装置の占有面積が大きくなり、好ましくない。
【００１８】
上記ＬC ／ＬE の値の調節は、例えば、チャンバ２１を適切な寸法のものに交換することによってもよく、あるいは、チャンバとして、セパラブルなもの、またはスライド式等の方式を利用して上記ＬC の寸法が可変であるチャンバを使用することによってもよい。
【００１９】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法においては、上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値またはＬC ／ＬE の値を上述の範囲内に調節して出発部材３をチャンバ２１内に配置した後は、従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法と同様の手順に従って、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積を行えばよい。
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造装置においては、上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値またはＬC ／ＬE の値を上述の範囲内に調節するほかは、従来の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同様の構成の装置を使用することができる。
【００２０】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明をこれにより限定するものではない。
光ファイバ用コア母材として、シングルモード光ファイバのためのもの、分散シフト光ファイバのためのもの、および、分散補償光ファイバのためのものを用意した。実施例および比較例のすべてにおいて、光ファイバ用コア母材の長さＬE は１０００ｍｍとした。
【００２１】
また、光ファイバ用多孔質母材を製造する装置として、実施例においては図１に示す装置を、また、比較例においては図８に示す装置を用いた。
図１に示す装置においては、Ｄ1 は６５０ｍｍ、Ｄ2 は６５０ｍｍ、ＬC は２３００ｍｍとし、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE は０、ＬC ／ＬE は２．３であった。また、図８に示す装置においては、Ｄ1 は４５０ｍｍ、Ｄ2 は２５０ｍｍ、ＬC は１７００ｍｍとし、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE は０．２、ＬC ／ＬE は１．７であった。
【００２２】
上記光ファイバ用コア母材をダミー部材と接続した後、外付け法によって光ファイバ用多孔質母材を製造した。さらにこれを焼結して、光ファイバ用ガラス母材とした。さらに、それぞれの光ファイバ用ガラス母材を線引きして光ファイバを製造した。
【００２３】
それぞれの光ファイバ用ガラス母材について、光ファイバ用コア母材における位置と、「外付け倍率の誤差」との関係を測定した。本発明における「外付け倍率の誤差」とは、光ファイバ用コア母材のある位置における外径をＤC 、その位置に対応する光ファイバ用ガラス母材上の位置における外径をＤG とするとき、比ＤG ／ＤC を「外付け倍率」と定義し、光ファイバ用コア母材および光ファイバ用ガラス母材の全長にわたる外付け倍率の平均を「平均外付け倍率」とおくとき、その位置での外付け倍率と平均外付け倍率との差を平均外付け倍率に対する百分率で表したものである。
【００２４】
さらに、それぞれの光ファイバについて、公知の方法によって特性検査を行った。検査項目および規格における上限値および下限値は、シングルモード光ファイバについては表１に、分散シフト光ファイバについては表２に、分散補償光ファイバについては表３に示すとおりである。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
さらに、規格に適合した範囲の、全長に対する割合を「規格適合率」として、これを定量した。
【００２９】
［実施例１］
図１に示す装置を用いて、シングルモード光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によってシングルモード光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きしてシングルモード光ファイバを製造した。
実施例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図２に、また、実施例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を図３に示す。図３において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例１のシングルモード光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例１のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例１のシングルモード光ファイバ光ファイバの規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合した。
【００３０】
［実施例２］
図１に示す装置を用いて、分散シフト光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結して分散シフト光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらにこれを線引きして分散シフト光ファイバを製造した。
実施例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図４に、また、実施例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を図５に示す。図５において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例２の分散シフト光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例２のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例２の分散シフト光ファイバの規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合した。
【００３１】
［実施例３］
図１に示す装置を用いて、分散補償光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結して分散補償光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散補償光ファイバを製造した。
実施例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図６に、また、実施例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を図７に示す。図７において、測定値は○の符号を添えた実線で、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例３の分散補償光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例３のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例３の分散補償光ファイバの規格適合率は約９５％であった。
【００３２】
［比較例１］
図８に示す装置を用いて、シングルモード光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結してシングルモード光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらにこれを線引きしてシングルモード光ファイバを製造した。
比較例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図９に、また、比較例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を図１０に示す。図１０において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例１のシングルモード光ファイバは、実施例１のものに比べると長手方向での特性の変動が大きいものの、規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合していた。
【００３３】
［比較例２］
図８に示す装置を用いて、分散シフト光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によって分散シフト光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散シフト光ファイバを製造した。
比較例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図１１に、また、比較例２の分散シフト光ファイバに対する特性検査の結果を図１２に示す。図１２において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例２の分散シフト光ファイバは、長手方向での特性の変動が大きく、規格適合率は約３０％であった。
【００３４】
［比較例３］
図８に示す装置を用いて、分散補償光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によって分散補償光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散補償光ファイバを製造した。
比較例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図１３に、また、比較例３の分散補償光ファイバに対する特性検査の結果を図１４に示す。図１４において、測定値は○の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例３の分散補償光ファイバは、長手方向での特性の変動が大きく、規格適合率は約４０％であった。
【００３５】
さらに、実施例１〜３および比較例１〜３の光ファイバの製造ならびに特性検査をそれぞれ１０回実施した。得られた光ファイバの規格適合率を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
表４に示す結果から分かるように、実施例の光ファイバでは、安定して高い規格適合率を示した。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ1 、光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ2 、光ファイバ用コア母材の長さをＬE とするとき、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値が−０．１５〜０．１５となるように、出発部材をチャンバ内に配置するので、出発母材上へのガラス微粒子の堆積量の変動は小さくなる。そのため、得られた光ファイバ用多孔質出発母材を焼結し、線引きして得られる光ファイバは、長手方向の特性変動が極めて小さいものとなり、長手方向の特性が安定し、歩留りが著しく向上する。
【００３９】
さらに、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬE 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位と、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＬC とするとき、ＬC／ＬE≧１．８になるようにチャンバの寸法を調節することによって、さらにガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に使用される製造装置の一例を示す図である。
【図２】 本発明の実施例１のシングルモード光ファイバにおける外付け倍率の誤差を示す図である。
【図３】 本発明の実施例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図４】 本発明の実施例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図５】 本発明の実施例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図６】 本発明の実施例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図７】 本発明の実施例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図８】 比較例の光ファイバ用多孔質母材の製造に使用された製造装置を示す図である。
【図９】 比較例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１０】 比較例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１１】 比較例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１２】 比較例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１３】 比較例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１４】 比較例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１５】 従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ用コア母材、２…ダミー部材、３…出発部材、４…ガラス微粒子層、５…光ファイバ用多孔質母材、１１…バーナ、２０…光ファイバ用多孔質母材の製造装置、２１…チャンバ、２３…チャック、２４…チャック、２５…ガラス旋盤。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ用コア母材にガラス微粒子を堆積させることによって光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ用多孔質母材の製造方法に関し、ガラス微粒子の堆積量の長手方向の変動を少なく抑制するものであって、前記光ファイバ用多孔質母材から製造される光ファイバの長手方向の特性変動を少なく抑制するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ用ガラス母材の製造方法としては、外付け法が良く知られている。この方法は、ＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法などの公知の方法によって得られた光ファイバ用コア母材の両端に、ダミー部材を接続して出発部材とし、この出発部材の表面にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用多孔質母材とし、この光ファイバ用多孔質母材を焼結して光ファイバ用ガラス母材とする方法である。
【０００３】
上記外付け法は、一般的に、図１５に示すような手順によって実施されている。
図１５（ａ）において、符号２０は、光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。光ファイバ用多孔質母材の製造装置２０は、チャンバ２１と、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３をその軸を中心に回転させるガラス旋盤２５と、ガラス旋盤２５上に取り付けられ、出発部材３を把持する一対のチャック２３および２４と、原料ガスを燃焼してガラス微粒子を発生させ、前記ガラス微粒子を出発部材３の外周に堆積させるための２本のバーナ１１と、バーナ１１を出発部材３の長手方向に往復運動させるガイドレール１２と、未反応のガラス原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気するための排気口２２とを備えている。
【０００４】
まず、前記図１５（ａ）に示すように、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３をチャンバ２１内に配置し、その両端部をチャック２３および２４によって把持する。
次いで、図１５（ｂ）に示すように前記チャック２３および２４に連結されているガラス旋盤２５によって出発部材３を回転させながら、ガイドレール１２上を往復運動するバーナ１１にガラス原料ガスを送り、火炎加水分解反応によりガラス微粒子を発生させ、このガラス微粒子を出発部材３の外周に吹き付けて堆積させ、ガラス微粒子層４を成長させる。このとき、排気口２２から、未反応のガラス原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気して、ガラス微粒子層４の汚染および不均一な堆積を防止する。所定の重量までガラス微粒子を堆積させることによって、光ファイバ用多孔質母材５が得られる。
次いで、図１５（ｃ）に示すように、光ファイバ用多孔質母材５の表面に堆積したガラス微粒子層４を加熱炉３１内で焼結して透明ガラス化させることによって光ファイバ用ガラス母材が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記外付け法において、光ファイバ用コア母材の全長および径は、その製造方法および光ファイバの種類に依存する。しかし、上記外付け法に用いられる装置は、製造コストの点から、光ファイバ用コア母材の全長および径に依らず、同じものを使用するのが普通である。また、ダミー部材の長さは、作業性の都合から、通常一定とされる。さらに、チャックは、制御系の観点から一方は可動にされ、他方は位置固定とされる。そのため、光ファイバ用コア母材は、チャンバの中央部に位置するとは限らず、偏った位置に配置されることもある。
【０００６】
しかしながら、光ファイバ用コア母材が、チャンバ内において偏った位置に配置された場合、バーナから放出されるガラス微粒子の気流がチャンバの壁面によって乱されるので、光ファイバ用コア母材において、チャンバの壁面に近い部位と遠い部位とでは、その上へのガラス微粒子の堆積量が変動していた。
このガラス微粒子の堆積量の変動は、シングルモード光ファイバを製造する場合には、特に問題とならない。しかし、分散シフト光ファイバまたは分散補償光ファイバ等の光ファイバを製造する場合には、ガラス微粒子の堆積量の変動が、長手方向での光ファイバの特性、特に波長分散に無視できない影響を与えるという問題があった。
【０００７】
光ファイバの種類によって、前記ガラス微粒子の堆積量の変動による光ファイバの特性への影響の度合いが異なることは、次のように考えられる。
前記波長分散は、大きく、材料分散と構造分散とに分けられる。材料分散は、光ファイバの材料が同じならば、ほとんど一定である。構造分散は、光ファイバの内部構造、特に、屈折率分布に依存して決まる。前記ガラス微粒子の堆積量の変動は、この構造分散に影響を与える。
シングルモード光ファイバでは、光ファイバの屈折率分布が比較的単純であり、構造分散の波長分散への寄与が小さいため、前記ガラス微粒子の堆積量の変動の、波長分散への影響は問題とならないほど小さい。
【０００８】
一方、分散シフト光ファイバは、屈折率分布を調節して構造分散を変化させ、光ファイバの損失が最も低くなる１５５０ｎｍ付近に、零分散波長を移したものである。また、分散補償光ファイバは、単位長さあたりの分散を負の値に大きくしたものであり、伝送用光ファイバの累積分散を補償し、光信号の劣化を防止するためのものである。これらの光ファイバでは、構造分散が変動すると、波長分散が大きく変動する。このため、前記ガラス微粒子の堆積量の変動の、波長分散への影響は大きい。
【０００９】
以上述べたように、ガラス微粒子の堆積量が長手方向で変動すると、構造分散が影響を受け、光ファイバの特性が長手方向で大きく変動するので、光ファイバの一部の区間が特性不良になり、歩留りが低下していた。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであって、長手方向におけるガラス微粒子の堆積量の変動の小さい光ファイバ用多孔質母材の製造方法およびその方法を実施するための製造装置の提供を課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、前記出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ１、前記光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ２、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬＥ 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＬ Ｃ とするとき、（Ｄ１−Ｄ２）／ＬＥの値が−０．１５〜０．１５となるように、かつ、Ｌ Ｃ ／Ｌ Ｅ の値が２．３〜３．０となるように、出発部材をチャンバ内に配置することによって解決される。
【００１１】
これによって、ガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さく抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に使用される装置の一例を示す図である。図１において、符号２０は、光ファイバ用多孔質母材の製造装置である。
この光ファイバ用多孔質母材の製造装置２０は、チャンバ２１と、このチャンバ２１内に置かれ、光ファイバ用コア母材１の両端にダミー部材２を接続してなる出発部材３を把持し、その軸を中心に回転させるガラス旋盤２５と、原料ガスを燃焼してガラス微粒子を発生させ、前記ガラス微粒子を出発部材の外周に堆積させるための２本のバーナ１１とを備えている。
【００１３】
前記出発部材３は、旋盤２５上の一対のチャック２３、２４によってその両端部が把持されている。チャック２３および２４は、旋盤２５から着脱自由となっている。一方のチャック２３は、出発部材３の取り付けおよび取り外し作業のために、また、出発部材３の長さが異なる場合のために、可動式となっている。ま他方のチャック２４は位置が固定されている。
【００１４】
チャンバ２１には、バーナ１１の反対側に、未反応の原料ガス、反応によって生成したガス、および過剰のガラス微粒子等を排気するための排気口２２が設置されている。排気口２２には図示しない排気装置が接続され、チャンバ内のガスを吸引するようになっている。
バーナ１１は、出発部材３の長手方向に設置されたガイドレール１２上に取り付けられ、図示しない駆動装置によって、ガイドレール１２上を往復運動するようになっている。
【００１５】
本発明においては、前記出発部材３をチャンバ２１内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材１の一端から、前記出発部材３の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材１の一端に最も近いチャンバ２１の一部位までの距離をＤ1 、光ファイバ用コア母材１の他端から、前記出発部材３の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材１の他端に最も近いチャンバ２１の一部位までの距離をＤ2 、光ファイバ用コア母材１の長さをＬE とするとき、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値を−０．１５〜０．１５に、さらに好ましくは−０．０３〜０．０３となるように、出発部材３をチャンバ２１内に配置する。
【００１６】
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値を−０．１５〜０．１５の範囲内にすることによって、光ファイバ用コア母材１は、チャンバ２１の中央部に配置されるので、バーナ１１から放出されるガラス微粒子の気流がチャンバ２１の壁面によって乱される影響を最小限に抑制し、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動を小さくすることができる。
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値が−０．１５未満、または０．１５を超えると、チャンバの壁面による気流の乱れの影響を十分に抑制することができず、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動が大きくなるので、好ましくない。
上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値の調節は、例えば、チャック２３または２４を、適切な寸法または構造のものに交換することによって行うことができる。
【００１７】
本発明においては、さらに、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬE 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位に至るまでの距離をＬC とするとき、ＬC ／ＬE の値を１．８以上とし、さらに好ましくは２．３〜３．０とすることによって、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さくすることができる。
上記ＬC ／ＬE が１．８未満では、ガラス微粒子の堆積量の変動を十分に抑制できない。また、３．０を超えると、装置の占有面積が大きくなり、好ましくない。
【００１８】
上記ＬC ／ＬE の値の調節は、例えば、チャンバ２１を適切な寸法のものに交換することによってもよく、あるいは、チャンバとして、セパラブルなもの、またはスライド式等の方式を利用して上記ＬC の寸法が可変であるチャンバを使用することによってもよい。
【００１９】
本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法においては、上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値またはＬC ／ＬE の値を上述の範囲内に調節して出発部材３をチャンバ２１内に配置した後は、従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法と同様の手順に従って、出発部材３上へのガラス微粒子の堆積を行えばよい。
また、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造装置においては、上記（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値またはＬC ／ＬE の値を上述の範囲内に調節するほかは、従来の光ファイバ用多孔質母材の製造装置と同様の構成の装置を使用することができる。
【００２０】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明をこれにより限定するものではない。
光ファイバ用コア母材として、シングルモード光ファイバのためのもの、分散シフト光ファイバのためのもの、および、分散補償光ファイバのためのものを用意した。実施例および比較例のすべてにおいて、光ファイバ用コア母材の長さＬE は１０００ｍｍとした。
【００２１】
また、光ファイバ用多孔質母材を製造する装置として、実施例においては図１に示す装置を、また、比較例においては図８に示す装置を用いた。
図１に示す装置においては、Ｄ1 は６５０ｍｍ、Ｄ2 は６５０ｍｍ、ＬC は２３００ｍｍとし、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE は０、ＬC ／ＬE は２．３であった。また、図８に示す装置においては、Ｄ1 は４５０ｍｍ、Ｄ2 は２５０ｍｍ、ＬC は１７００ｍｍとし、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE は０．２、ＬC ／ＬE は１．７であった。
【００２２】
上記光ファイバ用コア母材をダミー部材と接続した後、外付け法によって光ファイバ用多孔質母材を製造した。さらにこれを焼結して、光ファイバ用ガラス母材とした。さらに、それぞれの光ファイバ用ガラス母材を線引きして光ファイバを製造した。
【００２３】
それぞれの光ファイバ用ガラス母材について、光ファイバ用コア母材における位置と、「外付け倍率の誤差」との関係を測定した。本発明における「外付け倍率の誤差」とは、光ファイバ用コア母材のある位置における外径をＤC 、その位置に対応する光ファイバ用ガラス母材上の位置における外径をＤG とするとき、比ＤG ／ＤC を「外付け倍率」と定義し、光ファイバ用コア母材および光ファイバ用ガラス母材の全長にわたる外付け倍率の平均を「平均外付け倍率」とおくとき、その位置での外付け倍率と平均外付け倍率との差を平均外付け倍率に対する百分率で表したものである。
【００２４】
さらに、それぞれの光ファイバについて、公知の方法によって特性検査を行った。検査項目および規格における上限値および下限値は、シングルモード光ファイバについては表１に、分散シフト光ファイバについては表２に、分散補償光ファイバについては表３に示すとおりである。
【００２５】
【表１】
【表２】
【表３】
さらに、規格に適合した範囲の、全長に対する割合を「規格適合率」として、これを定量した。
【００２９】
［実施例１］
図１に示す装置を用いて、シングルモード光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によってシングルモード光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きしてシングルモード光ファイバを製造した。
実施例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図２に、また、実施例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を図３に示す。図３において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例１のシングルモード光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例１のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例１のシングルモード光ファイバ光ファイバの規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合した。
【００３０】
［実施例２］
図１に示す装置を用いて、分散シフト光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結して分散シフト光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらにこれを線引きして分散シフト光ファイバを製造した。
実施例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図４に、また、実施例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を図５に示す。図５において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例２の分散シフト光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例２のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例２の分散シフト光ファイバの規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合した。
【００３１】
［実施例３］
図１に示す装置を用いて、分散補償光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結して分散補償光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散補償光ファイバを製造した。
実施例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図６に、また、実施例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を図７に示す。図７において、測定値は○の符号を添えた実線で、規格の上限値または下限値は破線で示した。
実施例３の分散補償光ファイバにおける外付け倍率の誤差は、比較例３のものにおける外付け倍率の誤差に比べて、変動が小さいものであった。また、実施例３の分散補償光ファイバの規格適合率は約９５％であった。
【００３２】
［比較例１］
図８に示す装置を用いて、シングルモード光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、これを焼結してシングルモード光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらにこれを線引きしてシングルモード光ファイバを製造した。
比較例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図９に、また、比較例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を図１０に示す。図１０において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例１のシングルモード光ファイバは、実施例１のものに比べると長手方向での特性の変動が大きいものの、規格適合率は１００％であり、全長にわたって規格に適合していた。
【００３３】
［比較例２］
図８に示す装置を用いて、分散シフト光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によって分散シフト光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散シフト光ファイバを製造した。
比較例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図１１に、また、比較例２の分散シフト光ファイバに対する特性検査の結果を図１２に示す。図１２において、測定値は○または×の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例２の分散シフト光ファイバは、長手方向での特性の変動が大きく、規格適合率は約３０％であった。
【００３４】
［比較例３］
図８に示す装置を用いて、分散補償光ファイバ用コア母材の外付けを行った後、焼結によって分散補償光ファイバ用ガラス母材を製造した。さらに、これを線引きして分散補償光ファイバを製造した。
比較例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を図１３に、また、比較例３の分散補償光ファイバに対する特性検査の結果を図１４に示す。図１４において、測定値は○の符号を添えた実線で、また、規格の上限値または下限値は破線で示した。
比較例３の分散補償光ファイバは、長手方向での特性の変動が大きく、規格適合率は約４０％であった。
【００３５】
さらに、実施例１〜３および比較例１〜３の光ファイバの製造ならびに特性検査をそれぞれ１０回実施した。得られた光ファイバの規格適合率を表４に示す。
【００３６】
【表４】
表４に示す結果から分かるように、実施例の光ファイバでは、安定して高い規格適合率を示した。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法によれば、出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ1 、光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ2 、光ファイバ用コア母材の長さをＬE とするとき、（Ｄ1 −Ｄ2 ）／ＬE の値が−０．１５〜０．１５となるように、出発部材をチャンバ内に配置するので、出発母材上へのガラス微粒子の堆積量の変動は小さくなる。そのため、得られた光ファイバ用多孔質出発母材を焼結し、線引きして得られる光ファイバは、長手方向の特性変動が極めて小さいものとなり、長手方向の特性が安定し、歩留りが著しく向上する。
【００３９】
さらに、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬE 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位と、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＬC とするとき、ＬC／ＬE≧１．８になるようにチャンバの寸法を調節することによって、さらにガラス微粒子の堆積量の変動をさらに小さく抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバ用多孔質母材の製造方法に使用される製造装置の一例を示す図である。
【図２】 本発明の実施例１のシングルモード光ファイバにおける外付け倍率の誤差を示す図である。
【図３】 本発明の実施例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図４】 本発明の実施例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図５】 本発明の実施例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図６】 本発明の実施例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図７】 本発明の実施例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図８】 比較例の光ファイバ用多孔質母材の製造に使用された製造装置を示す図である。
【図９】 比較例１のシングルモード光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１０】 比較例１のシングルモード光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１１】 比較例２の分散シフト光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１２】 比較例２の分散シフト光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１３】 比較例３の分散補償光ファイバ用ガラス母材における外付け倍率の誤差を示す図である。
【図１４】 比較例３の分散補償光ファイバの特性検査の結果を示す図である。
【図１５】 従来の光ファイバ用多孔質母材の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…光ファイバ用コア母材、２…ダミー部材、３…出発部材、４…ガラス微粒子層、５…光ファイバ用多孔質母材、１１…バーナ、２０…光ファイバ用多孔質母材の製造装置、２１…チャンバ、２３…チャック、２４…チャック、２５…ガラス旋盤。
Claims (2)
- 光ファイバ用コア母材の両端にダミー部材を接続してなる出発部材を、バーナが備えられたチャンバ内に配置し、前記出発部材の外周に、前記バーナの火炎中で合成されたガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用多孔質母材を形成する光ファイバ用多孔質母材の製造方法において、
前記出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ１、前記光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ２、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬＥ 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位に至るまでの距離をＬ Ｃ とするとき、（Ｄ１−Ｄ２）／ＬＥの値が−０．１５〜０．１５となるように、かつ、Ｌ Ｃ ／Ｌ Ｅ の値が２．３〜３．０となるように、出発部材をチャンバ内に配置することを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造方法。 - チャンバと、このチャンバ内に置かれ、光ファイバ用コア母材の両端にダミー部材を接続してなる出発部材を把持し、その軸を中心に回転させるガラス旋盤と、原料ガスを燃焼してガラス微粒子を発生させ、前記ガラス微粒子を出発部材の外周に堆積させるためのバーナとを備える光ファイバ用多孔質母材の製造装置において、
前記出発部材をチャンバ内に配置する際、前記光ファイバ用コア母材の一端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ１、前記光ファイバ用コア母材の他端から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位までの距離をＤ２、前記光ファイバ用コア母材の長さをＬＥ 、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の一端に最も近いチャンバの一部位から、前記出発部材の軸の延長線上にあって、前記光ファイバ用コア母材の他端に最も近いチャンバの一部位に至るまでの距離をＬ Ｃ とするとき、（Ｄ１−Ｄ２）／ＬＥの値が−０．１５〜０．１５となるように、かつ、Ｌ Ｃ ／Ｌ Ｅ の値が２．３〜３．０となるように、調節されたことを特徴とする光ファイバ用多孔質母材の製造装置。
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