JP4482955B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバの製造方法として、例えば特開平１０−２５１２７号公報に記載されたものが知られている。この製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きして中間光ファイバを作製し、この中間光ファイバを再加熱することにより熱処理を施すものであり、再加熱によりガラスの構造緩和（原子再配列）により仮想温度（ガラス内の原子の配列状態の乱雑さが対応する温度）を下げて、レイリー散乱強度の低減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱線引きされた光ファイバを保護するため、線引き直後の光ファイバの表面にＵＶ樹脂等を被覆しており、上述した特開平１０−２５１２７号公報に記載された光ファイバの製造方法では、再加熱時の熱により光ファイバの表面に被覆された樹脂が燃えてしまうため、光ファイバ素線の量産に適したものではない。表面に樹脂を被覆しない状態での光ファイバを再加熱することも考えられるが、光ファイバ取り扱い時の傷付き等の問題から、量産の製造方法として適用できるものではない。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法について鋭意研究を行った結果、レイリー散乱強度と線引き後の光ファイバの冷却速度との関係について、以下のような事実を新たに見出した。
【０００６】
高温のガラス内では熱エネルギーにより原子は激しく振動しており、低温のガラスに比べて原子配列は乱雑な状態となっている。高温のガラスをゆっくり冷却した場合には、原子の再配列が許される温度範囲では、原子は各温度に対応した乱雑さに配列しながら冷却されるので、ガラス内の原子の乱雑さは構造緩和が進行する最低温度（１２００℃程度）に対応した状態となる。しかし、高温のガラスを急激に冷却した場合には、原子配列が各温度に対応した平衡状態に達する前に冷却固定されるために、徐冷した場合に比べて原子配列は乱雑な状態となる。レイリー散乱強度は同一の物質でも原子配列が乱雑な方が大きくなり、通常、線引き後に５０００〜３００００℃／秒の冷却速度で冷却される光ファイバでは、バルクガラスに比べて原子配列が乱雑な状態になっており、これが原因でレイリー散乱強度が大きくなっていると考えられる。また、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、３００００℃／秒程度で急激に冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができる。
【０００７】
一方、構造緩和に要する時間は温度が低くなるほど長くなるため、例えば１２００℃程度ではその温度に数十時間維持しておかないと構造緩和が起こらない。線引き後の光ファイバは、通常０．数秒で４００℃程度まで冷却されるため、線引き工程中の光ファイバが冷却される短時間の間に構造緩和を起こさせるためには、１２００℃よりも高温の状態に維持する必要がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは線引き後の光ファイバ温度及び冷却速度に着目して、純石英コアファイバの温度が、上述した構造緩和が進行する最低温度（１２００℃程度）よりも高温且つ構造緩和が極めて短時間で進行する１７００℃以下の１３００〜１７００℃になっている部分での冷却速度とレイリー散乱係数との関係を調査した。その結果、純石英コアファイバの温度が１３００〜１７００℃となっている部分での冷却速度とレイリー散乱係数との間には、図３に示されるような関係が存在していることが確認された。なお、レイリー散乱強度（Ｉ）は下記（１）式に示すように波長（λ）の４乗に反比例する性質を有しており、この時の係数Ａをレイリー散乱係数としている。
Ｉ＝Ａ／λ4 …………… （１）
【０００９】
かかる研究結果を踏まえ、請求項１に記載の本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製造方法であって、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度にて冷却することを特徴としている。
【００１０】
上述の請求項１に記載の光ファイバの製造方法によれば、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下とすることにより、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きから樹脂被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバを製造することが可能となる。また、線引き後の樹脂を被覆する前の光ファイバの冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００１１】
また、光ファイバ母材として、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下となるコア部を有した光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。このように、コア部が、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下とされた、実質的に純石英ガラスからなるため、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。なお、各請求項における純石英ガラスとは、添加物を含まない石英ガラスのことをいい、比屈折率差は、下記（２）式により定義される。
比屈折率差＝｜ｎ１−比較対象物の屈折率｜／ｎ１ …………… （２）
ここで、ｎ１：純石英ガラスの屈折率
【００１２】
また、光ファイバ母材として、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍ以上となるように水酸基を含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍより大きくなるように水酸基を含有させた場合、水酸基による吸収のため損失が増加し、水酸基の添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、全体での伝送損失が増加してしまう。従って、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。
【００１３】
また、光ファイバ母材として、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１以上となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、比屈折率差が０．００１より大きくなるようにＣｌを含有させた場合、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加し、Ｃｌの添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、全体での伝送損失が増加してしまう。従って、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。
【００１４】
また、光ファイバ母材として、クラッド部のうち、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７〜０．９の範囲内の位置から最外周までの部分が高純度石英ガラスとされた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。発明者らの研究の結果、線引き時に光ファイバに作用する張力を大きくした場合にレイリー散乱強度も大きくなる一方、光ファイバ母材の光の伝送に関係しない母材の最外層を高純度石英ガラスとすることで上述した張力を大きくしてもレイリー散乱強度が変化しない、ということも判明した。光の伝送に関係した部分を高純度石英ガラスにすると屈折率が変化するため、光ファイバの特性が変化してしまう。光の伝送に関係しない部分は、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７以上の部分であるが、中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．９より大きい位置から外周側の部分を純石英ガラスとしたのでは、張力を大きくした場合にレイリー散乱強度が変化するため、伝送損失が大きくなってしまう。従って、クラッド部のうち、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７〜０．９の範囲内の位置から最外周までの部分が高純度石英ガラスとされた光ファイバ母材を用いることにより、光ファイバに高い張力が作用した場合においても、レイリー散乱強度の増加が抑制され、損失の増加を抑制することが可能となる。なお、各請求項における高純度石英ガラスとは、添加物等が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下とされた、実質的に純石英ガラスであるものをいう。
【００１５】
また、樹脂が被覆される前の光ファイバにおいて温度が１７００℃より高い部分を、４０００℃／秒以上の冷却速度にて冷却することが好ましい。このように、光ファイバの温度が１７００℃より高い部分を４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却するので、線引きを行う設備の高さを低減することが可能となる。なお、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができ、レイリー散乱強度に影響を及ぼすことはない。
【００１６】
また、請求項７に記載の本発明による光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製造装置であって、光ファイバ母材を加熱線引きする線引き炉と線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する樹脂被覆部との間に、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度にて冷却する徐冷用加熱炉を備えることを特徴としている。
【００１７】
上述の請求項７に記載の光ファイバの製造装置によれば、線引き炉と樹脂被覆部との間に備えられる徐冷用加熱炉にて、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下にて徐冷されるので、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きから樹脂被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバを製造することが可能となる。また、線引き後の樹脂を被覆する前の光ファイバの冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００１８】
また、徐冷用加熱炉内における光ファイバの雰囲気ガスとして、線引き炉における光ファイバの雰囲気ガスと同等以下の熱伝導率を有する雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を更に備えることが好ましい。この場合には、徐冷用加熱炉内における光ファイバの雰囲気ガスの熱伝導率が小さくなるので、徐冷用加熱炉内における冷却速度を低減することができ、光ファイバの更なる低伝送損失化が可能となる。
【００１９】
また、徐冷用加熱炉から出た光ファイバの外径を測定するための外径測定手段と、外径測定手段による測定結果に応じて、光ファイバの外径が所定値となるように、光ファイバの線引き速度を制御する制御手段とを更に備えることが好ましい。この場合には、外径長さが安定した状態にある光ファイバの外径を測定して、この外径に基づいて光ファイバの線引き速度が制御されるので、光ファイバの線引き速度を適切に制御することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
まず、図１を参照しながら、本発明による光ファイバの製造方法及びこの製造装置に用いられる線引き装置の実施形態を説明する。
【００２２】
線引き装置１は石英系光ファイバの線引き装置であって、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１を有し、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１は光ファイバ母材２を線引きする方向（図１において、上から下）に、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１、樹脂硬化部３１の順で配設されている。母材供給装置（図示せず）に保持された光ファイバ母材２を線引き炉１１に供給し、線引き炉１１内のヒータ１２で光ファイバ母材２の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ３を線引きする。線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引き炉１１の炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるように構成されている。加熱線引きされた光ファイバ３は炉心管１３内にて、１７００℃程度にまで急激に冷却される。その後、光ファイバ３は、炉心管１３の下部から線引き炉１１外に出され、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間にて空冷される。Ｈｅガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は１５０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であり、空気の熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。
【００２３】
空冷された光ファイバ３を徐冷用加熱炉２１に送り、光ファイバ３の所定箇所を、所定の冷却速度にて徐冷する。徐冷用加熱炉２１における徐冷は、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却することにより行われる。特に、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１４００〜１６００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却することが好ましい。このため、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２及び炉心管２３の設置位置及び光ファイバ母材２の線引き方向（図１において、上下方向）での全長は、上述した光ファイバ３の温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内に位置してヒータ２２により加熱されながら、徐冷されるように、線引き速度を考慮して設定されている。ここで、線引き速度を考慮する必要があるのは、線引き速度が速くなることにより、光ファイバ３の同じ温度となる位置が下方に下がるためである。また、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２の温度は、炉心管２３内に位置する光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却するように設定される。また、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３には、Ｎ2ガス供給部２４からのＮ2ガス供給通路２５が接続されており、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内がＮ2ガス雰囲気となるように構成されている。Ｎ2ガスはＨｅガスより熱伝導率が小さく、光ファイバの冷却速度を遅くする役割を果たしている。Ｎ2ガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。Ｎ2ガスを用いる代わりに、空気あるいはＡｒ等の分子量の比較的大きいガスを用いることが可能である。もちろんカーボンヒータを用いる場合には、不活性ガスを用いる必要がある。
【００２４】
徐冷用加熱炉２１を出た光ファイバ３は、外径測定手段としての外径測定器４１により外径がオンライン測定され、その測定値がドラム４２を回転駆動する駆動モータ４３にフィードバックされて外径が一定となるように制御される。外径測定器４１からの出力信号は、制御手段としての制御ユニット４４に送られ、光ファイバ３の外径が予め設定された所定値となるように、ドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を演算により求める。制御ユニット４４からは、演算により求めたドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を示す出力信号が駆動モータ用ドライバ（図示せず）に出力され、この駆動モータ用ドライバは制御ユニット４４からの出力信号に基づいて、駆動モータ４３の回転速度を制御する。
【００２５】
その後、光ファイバ３に、コーティングダイス５１によりＵＶ樹脂５２を塗布し、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂５２が硬化され、光ファイバ素線４となる。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６１を経て、ドラム４２により巻き取られる。ドラム４２は、回転駆動軸４５に支持されており、この回転駆動軸４５の端部は駆動モータ４３に接続されている。ここで、コーティングダイス５１及び樹脂硬化部３１は、各請求項における樹脂被覆部を構成している。樹脂被覆部としては、熱硬化樹脂を塗布し、加熱炉により硬化させるように構成してもよい。
【００２６】
なお、線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引き炉１１の炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるように構成されているが、Ｈｅガス供給部１４の代わりにＮ2ガス供給部を設け、炉心管１３内にＮ2ガスを供給してＮ2ガス雰囲気となるように構成してもよい。炉心管１３内にＮ2ガスを供給する理由は、線引き速度が低速、例えば１００ｍ／ｍｉｎの場合には、光ファイバ３がＨｅガス雰囲気では線引き炉１１（炉心管１３）内で１０００℃程度まで冷却されてしまうことがあり、線引き速度が低速の場合に炉心管１３内をＮ2ガス雰囲気として、線引き炉１１（炉心管１３）出口での光ファイバ３の温度を１７００℃程度とするためである。もちろん、Ｈｅガス供給部とＮ2ガス供給部とを設け、線引き速度に対応して、炉心管１３内にＨｅガス及び／又はＮ2ガスを供給するように構成してもよい。
【００２７】
次に、上述した線引き装置１（ただし、炉心管１３内にＨｅガスあるいはＮ2ガスを選択的に供給し得るように構成した）を用いて、本実施形態に係る光ファイバの製造方法による実験を行った結果について説明する。これらの実験において共通の条件は、以下のとおりである。光ファイバ母材２として、外径３５ｍｍのものを用い、この光ファイバ母材２から外径１２５μｍの光ファイバ３を線引きした。線引き炉の温度は、炉心管内周面の表面温度で略２０００℃（ただし、線引き張力に応じて若干変化させている）としている。なお、以下の実験例（実施例１〜実施例１６）においては、光ファイバ３の温度を、光ファイバ３の表面温度としている。光ファイバ３の表面温度と光ファイバ３内部との温度差は２０〜５０℃程度である。線引き炉１１及び徐冷用加熱炉２１の温度は、各炉心管１３，２３の内周面（光ファイバ母材２あるいは光ファイバ３の表面と対向する面）の表面温度としている。
【００２８】
実施例１〜実施例４は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実験例であり、比較例１〜比較例３は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例との対比のために行った比較実験例である。
【００２９】
（実施例１）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３１】
（実施例２）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は４００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１２００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５５０℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１３００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１３００〜１５５０℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約１０００℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６７ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３３】
（実施例３）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が０．５ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２５ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５５０℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１５００〜１５５０℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である０．５ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３５】
（実施例４）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は３０ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４２０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４２０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約９０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８０５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３７】
（比較例１）
徐冷用加熱炉を取り外した状態で光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆとした。この時、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分は、平均約３００００℃／秒の冷却速度にて冷却された。
【００３８】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３９】
（比較例２）
徐冷用加熱炉を取り外した状態で光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆとした。この時、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分は、平均約５０００℃／秒の冷却速度にて冷却された。
【００４０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４１】
（比較例３）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は９００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１３００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１０００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１０００〜１３００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４３】
以上のように、実施例１〜実施例４においては、レイリー散乱係数が０．８０５〜０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６０〜０．１６７ｄＢ／ｋｍとなり、比較例１〜比較例３のレイリー散乱係数が０．８５〜０．８８ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１７０〜０．１７５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。
【００４４】
次に、光ファイバ母材のコア部に含有される水酸基の濃度を変更して、上述した実施例１の実験条件にて実験を行った。実施例５及び実施例６は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例である。
【００４５】
（実施例５）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４７】
（実施例６）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４８】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８１５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４９】
以上のように、実施例５及び実施例６においては、レイリー散乱係数が０．８１５〜０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６４〜０．１６５ｄＢ／ｋｍとなり、実施例１のレイリー散乱係数が０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。線引きする光ファイバ母材のコア部に、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた実施例６においては、実施例１のものと比してレイリー散乱係数が低減されているが、水酸基吸収による伝送損失が無視できないレベルとなっており、レイリー散乱係数低減分の効果と相殺されており、水酸基をこれ以上含有させることは伝送損失を増加させることになる。
【００５０】
次に、光ファイバ母材のコア部に含有されるＣｌの濃度を変更して、上述した実施例１の実験条件にて実験を行った。実施例７〜実施例９は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例である。
【００５１】
（実施例７）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５３】
（実施例８）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００５となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６３ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８１５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５５】
（実施例９）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５７】
以上のように、実施例７〜実施例９においては、レイリー散乱係数が０．８１５〜０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６３〜０．１６５ｄＢ／ｋｍとなり、実施例１のレイリー散乱係数が０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。線引きする光ファイバ母材のコア部に、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１となるようにＣｌを含有させた実施例１９においては、実施例１のものと同じ結果であり、Ｃｌの含有により構造緩和が促進されてレイリー散乱強度が低減された分と、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加した分とが相殺されており、Ｃｌをこれ以上含有させることは伝送損失を増加させることになる。
【００５８】
次に、光ファイバ母材のクラッド部の構成を変更し、線引き張力を高めて実験を行った。実施例１０及び実施例１１は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例であり、比較例４及び比較例５は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例との対比のために行った比較例である。以下の実験にて用いた光ファイバ母材１０２は、図２に示されるように、純石英ガラス（屈折率ｎ１）からなるコア部１１２と、フッ素添加ガラス（屈折率ｎ２）からなる第１クラッド部１２２と、純石英ガラス（屈折率ｎ１）からなる第２クラッド部１３２とで構成されている。第１クラッド部１２２はコア部１１２の外周から半径ａまでの領域を有しており、その外径が２ａとなる。第２クラッド部１３２は第１クラッド部１２２の外周から半径ｄ（外周）までの領域を有し、その外径が２ｄとなる。実験では、２ｄ＝３５ｍｍの光ファイバ母材１０２を用いた。なお、第２クラッド部１３２として、純石英ガラスの代わりに高純度石英ガラスを用いてもよい。
【００５９】
（実施例１０）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１２．２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．７）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１２．２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．７）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６１】
（実施例１１）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１５．７５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１５．７５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６３】
（比較例４）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１６．６２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９５）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１６．６２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９５）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８９ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６５】
（比較例５）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部が全範囲（ａ＝ｄ）でフッ素添加ガラスからなる。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１８５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．９４ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６７】
以上のように、線引き張力を５０ｇｆに高めた場合において、実施例１０及び実施例１１では、レイリー散乱係数が０．８２５〜０．８３５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６４〜０．１６６ｄＢ／ｋｍと、実施例１〜実施例４と同様の結果となり、比較例４及び比較例５のレイリー散乱係数が０．８９〜０．９４ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１７６〜０．１８５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。
【００６８】
このように、上述した実験結果からも明らかなように、本実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置においては、線引き炉１１にて加熱線引きされた後、ＵＶ樹脂５２を被覆する前の光ファイバ３において温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下とすることにより、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きからＵＶ樹脂５２の被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバ３を製造することが可能となる。また、線引き後のＵＶ樹脂５２を被覆する前の光ファイバ３の冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面にＵＶ樹脂５２が硬化、被覆された光ファイバ素線４の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００６９】
また、光ファイバ母材２として、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下となるコア部を有した光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。
【００７０】
また、光ファイバ母材２として、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍ以上となるように水酸基を含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することができる。また、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍより大きくなるように水酸基を含有させた場合、水酸基による吸収のため損失が増加し、水酸基の添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、伝送損失が増加することになる。
【００７１】
また、光ファイバ母材２として、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させた光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１以上となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、比屈折率差が０．００１より大きくなるようにＣｌを含有させた場合、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加し、Ｃｌの添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、伝送損失が増加することになる。
【００７２】
また、光ファイバ母材２として、コア部１１２の外周から光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７〜０．９の範囲内の位置までの部分がフッ素添加ガラスとされた第１クラッド部１２２と、光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７〜０．９の範囲内の位置から外周までの部分が純石英ガラスとされた第２クラッド部１３２とを有する光ファイバ母材１０２を用いることにより、光ファイバ３に高い張力が作用した場合においても、レイリー散乱強度の増加が抑制され、損失の増加を抑制することが可能となる。光ファイバ３の特性に影響を及ぼさないように、光の伝送に関係しない部分として、光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７以上となるの部分を純石英ガラスとする。一方、中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．９より大きくなる位置から外周までの部分を純石英ガラスとしたのでは、張力を大きくした場合にレイリー散乱強度が変化するため、伝送損失が大きくなる。
【００７３】
また、線引き速度が速い場合には、線引き炉１１の炉心管１３内をＨｅガス雰囲気とし、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間で空冷として、徐冷用加熱炉２１に入る前の、光ファイバ３の温度が１７００℃より高くなる部分を４０００℃／秒以上の冷却速度にて冷却しているので、光ファイバ３の冷却のために必要となる設備高さを低減することが可能となる。なお、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができ、レイリー散乱強度に影響を及ぼすことはない。
【００７４】
また、徐冷用加熱炉２１から出た光ファイバ３の外径を測定するための外径測定器４１と、外径測定器４１からの出力信号に応じて光ファイバ３の外径が所定値となるようにドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を制御する制御ユニット４４とを備えているので、徐冷用加熱炉２１から出て、外径長さが安定した状態にある光ファイバ３の外径を測定して、この安定した外径に基づいてドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を制御され、光ファイバ３の線引き速度を適切に制御することが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバの製造装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明による光ファイバの製造方法の実施形態における、実験例に用いた光ファイバ母材の構成図である。
【図３】レイリー散乱係数と光ファイバの冷却速度との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１…線引き装置、２，１０２…光ファイバ母材、３…光ファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引き炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…Ｈｅガス供給部、１５…Ｈｅガス供給通路、２１…徐冷用加熱炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２４…Ｎ2ガス供給部、２５…Ｎ2ガス供給通路、３１…樹脂硬化部、３２…ＵＶランプ、４１…外径測定器、４２…ドラム、４３…駆動モータ、４４…制御ユニット、４５…回転駆動軸、５１…コーティングダイス、５２…ＵＶ樹脂液、６１…ガイドローラ、１１２…コア部、１２２…第１クラッド部、１３２…第２クラッド部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバの製造方法として、例えば特開平１０−２５１２７号公報に記載されたものが知られている。この製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きして中間光ファイバを作製し、この中間光ファイバを再加熱することにより熱処理を施すものであり、再加熱によりガラスの構造緩和（原子再配列）により仮想温度（ガラス内の原子の配列状態の乱雑さが対応する温度）を下げて、レイリー散乱強度の低減を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱線引きされた光ファイバを保護するため、線引き直後の光ファイバの表面にＵＶ樹脂等を被覆しており、上述した特開平１０−２５１２７号公報に記載された光ファイバの製造方法では、再加熱時の熱により光ファイバの表面に被覆された樹脂が燃えてしまうため、光ファイバ素線の量産に適したものではない。表面に樹脂を被覆しない状態での光ファイバを再加熱することも考えられるが、光ファイバ取り扱い時の傷付き等の問題から、量産の製造方法として適用できるものではない。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法について鋭意研究を行った結果、レイリー散乱強度と線引き後の光ファイバの冷却速度との関係について、以下のような事実を新たに見出した。
【０００６】
高温のガラス内では熱エネルギーにより原子は激しく振動しており、低温のガラスに比べて原子配列は乱雑な状態となっている。高温のガラスをゆっくり冷却した場合には、原子の再配列が許される温度範囲では、原子は各温度に対応した乱雑さに配列しながら冷却されるので、ガラス内の原子の乱雑さは構造緩和が進行する最低温度（１２００℃程度）に対応した状態となる。しかし、高温のガラスを急激に冷却した場合には、原子配列が各温度に対応した平衡状態に達する前に冷却固定されるために、徐冷した場合に比べて原子配列は乱雑な状態となる。レイリー散乱強度は同一の物質でも原子配列が乱雑な方が大きくなり、通常、線引き後に５０００〜３００００℃／秒の冷却速度で冷却される光ファイバでは、バルクガラスに比べて原子配列が乱雑な状態になっており、これが原因でレイリー散乱強度が大きくなっていると考えられる。また、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、３００００℃／秒程度で急激に冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができる。
【０００７】
一方、構造緩和に要する時間は温度が低くなるほど長くなるため、例えば１２００℃程度ではその温度に数十時間維持しておかないと構造緩和が起こらない。線引き後の光ファイバは、通常０．数秒で４００℃程度まで冷却されるため、線引き工程中の光ファイバが冷却される短時間の間に構造緩和を起こさせるためには、１２００℃よりも高温の状態に維持する必要がある。
【０００８】
そこで、本発明者らは線引き後の光ファイバ温度及び冷却速度に着目して、純石英コアファイバの温度が、上述した構造緩和が進行する最低温度（１２００℃程度）よりも高温且つ構造緩和が極めて短時間で進行する１７００℃以下の１３００〜１７００℃になっている部分での冷却速度とレイリー散乱係数との関係を調査した。その結果、純石英コアファイバの温度が１３００〜１７００℃となっている部分での冷却速度とレイリー散乱係数との間には、図３に示されるような関係が存在していることが確認された。なお、レイリー散乱強度（Ｉ）は下記（１）式に示すように波長（λ）の４乗に反比例する性質を有しており、この時の係数Ａをレイリー散乱係数としている。
Ｉ＝Ａ／λ4 …………… （１）
【０００９】
かかる研究結果を踏まえ、請求項１に記載の本発明による光ファイバの製造方法は、光ファイバ母材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製造方法であって、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度にて冷却することを特徴としている。
【００１０】
上述の請求項１に記載の光ファイバの製造方法によれば、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下とすることにより、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きから樹脂被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバを製造することが可能となる。また、線引き後の樹脂を被覆する前の光ファイバの冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００１１】
また、光ファイバ母材として、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下となるコア部を有した光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。このように、コア部が、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下とされた、実質的に純石英ガラスからなるため、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。なお、各請求項における純石英ガラスとは、添加物を含まない石英ガラスのことをいい、比屈折率差は、下記（２）式により定義される。
比屈折率差＝｜ｎ１−比較対象物の屈折率｜／ｎ１ …………… （２）
ここで、ｎ１：純石英ガラスの屈折率
【００１２】
また、光ファイバ母材として、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍ以上となるように水酸基を含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍより大きくなるように水酸基を含有させた場合、水酸基による吸収のため損失が増加し、水酸基の添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、全体での伝送損失が増加してしまう。従って、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。
【００１３】
また、光ファイバ母材として、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１以上となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、比屈折率差が０．００１より大きくなるようにＣｌを含有させた場合、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加し、Ｃｌの添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、全体での伝送損失が増加してしまう。従って、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。
【００１４】
また、光ファイバ母材として、クラッド部のうち、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７〜０．９の範囲内の位置から最外周までの部分が高純度石英ガラスとされた光ファイバ母材を用い、光ファイバ母材を加熱線引きすることが好ましい。発明者らの研究の結果、線引き時に光ファイバに作用する張力を大きくした場合にレイリー散乱強度も大きくなる一方、光ファイバ母材の光の伝送に関係しない母材の最外層を高純度石英ガラスとすることで上述した張力を大きくしてもレイリー散乱強度が変化しない、ということも判明した。光の伝送に関係した部分を高純度石英ガラスにすると屈折率が変化するため、光ファイバの特性が変化してしまう。光の伝送に関係しない部分は、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７以上の部分であるが、中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．９より大きい位置から外周側の部分を純石英ガラスとしたのでは、張力を大きくした場合にレイリー散乱強度が変化するため、伝送損失が大きくなってしまう。従って、クラッド部のうち、光ファイバ母材の中心からの距離が光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７〜０．９の範囲内の位置から最外周までの部分が高純度石英ガラスとされた光ファイバ母材を用いることにより、光ファイバに高い張力が作用した場合においても、レイリー散乱強度の増加が抑制され、損失の増加を抑制することが可能となる。なお、各請求項における高純度石英ガラスとは、添加物等が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下とされた、実質的に純石英ガラスであるものをいう。
【００１５】
また、樹脂が被覆される前の光ファイバにおいて温度が１７００℃より高い部分を、４０００℃／秒以上の冷却速度にて冷却することが好ましい。このように、光ファイバの温度が１７００℃より高い部分を４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却するので、線引きを行う設備の高さを低減することが可能となる。なお、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができ、レイリー散乱強度に影響を及ぼすことはない。
【００１６】
また、請求項７に記載の本発明による光ファイバの製造装置は、光ファイバ母材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製造装置であって、光ファイバ母材を加熱線引きする線引き炉と線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する樹脂被覆部との間に、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度にて冷却する徐冷用加熱炉を備えることを特徴としている。
【００１７】
上述の請求項７に記載の光ファイバの製造装置によれば、線引き炉と樹脂被覆部との間に備えられる徐冷用加熱炉にて、樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下にて徐冷されるので、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きから樹脂被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバを製造することが可能となる。また、線引き後の樹脂を被覆する前の光ファイバの冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００１８】
また、徐冷用加熱炉内における光ファイバの雰囲気ガスとして、線引き炉における光ファイバの雰囲気ガスと同等以下の熱伝導率を有する雰囲気ガスを供給する雰囲気ガス供給手段を更に備えることが好ましい。この場合には、徐冷用加熱炉内における光ファイバの雰囲気ガスの熱伝導率が小さくなるので、徐冷用加熱炉内における冷却速度を低減することができ、光ファイバの更なる低伝送損失化が可能となる。
【００１９】
また、徐冷用加熱炉から出た光ファイバの外径を測定するための外径測定手段と、外径測定手段による測定結果に応じて、光ファイバの外径が所定値となるように、光ファイバの線引き速度を制御する制御手段とを更に備えることが好ましい。この場合には、外径長さが安定した状態にある光ファイバの外径を測定して、この外径に基づいて光ファイバの線引き速度が制御されるので、光ファイバの線引き速度を適切に制御することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
まず、図１を参照しながら、本発明による光ファイバの製造方法及びこの製造装置に用いられる線引き装置の実施形態を説明する。
【００２２】
線引き装置１は石英系光ファイバの線引き装置であって、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１を有し、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１及び樹脂硬化部３１は光ファイバ母材２を線引きする方向（図１において、上から下）に、線引き炉１１、徐冷用加熱炉２１、樹脂硬化部３１の順で配設されている。母材供給装置（図示せず）に保持された光ファイバ母材２を線引き炉１１に供給し、線引き炉１１内のヒータ１２で光ファイバ母材２の下端を加熱・軟化させ、光ファイバ３を線引きする。線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引き炉１１の炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるように構成されている。加熱線引きされた光ファイバ３は炉心管１３内にて、１７００℃程度にまで急激に冷却される。その後、光ファイバ３は、炉心管１３の下部から線引き炉１１外に出され、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間にて空冷される。Ｈｅガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は１５０ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であり、空気の熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。
【００２３】
空冷された光ファイバ３を徐冷用加熱炉２１に送り、光ファイバ３の所定箇所を、所定の冷却速度にて徐冷する。徐冷用加熱炉２１における徐冷は、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却することにより行われる。特に、加熱線引きされた光ファイバ３において温度が１４００〜１６００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却することが好ましい。このため、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２及び炉心管２３の設置位置及び光ファイバ母材２の線引き方向（図１において、上下方向）での全長は、上述した光ファイバ３の温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間が、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内に位置してヒータ２２により加熱されながら、徐冷されるように、線引き速度を考慮して設定されている。ここで、線引き速度を考慮する必要があるのは、線引き速度が速くなることにより、光ファイバ３の同じ温度となる位置が下方に下がるためである。また、徐冷用加熱炉２１のヒータ２２の温度は、炉心管２３内に位置する光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間を１０００℃／秒以下の冷却速度で冷却するように設定される。また、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３には、Ｎ2ガス供給部２４からのＮ2ガス供給通路２５が接続されており、徐冷用加熱炉２１の炉心管２３内がＮ2ガス雰囲気となるように構成されている。Ｎ2ガスはＨｅガスより熱伝導率が小さく、光ファイバの冷却速度を遅くする役割を果たしている。Ｎ2ガスの熱伝導率λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。Ｎ2ガスを用いる代わりに、空気あるいはＡｒ等の分子量の比較的大きいガスを用いることが可能である。もちろんカーボンヒータを用いる場合には、不活性ガスを用いる必要がある。
【００２４】
徐冷用加熱炉２１を出た光ファイバ３は、外径測定手段としての外径測定器４１により外径がオンライン測定され、その測定値がドラム４２を回転駆動する駆動モータ４３にフィードバックされて外径が一定となるように制御される。外径測定器４１からの出力信号は、制御手段としての制御ユニット４４に送られ、光ファイバ３の外径が予め設定された所定値となるように、ドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を演算により求める。制御ユニット４４からは、演算により求めたドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を示す出力信号が駆動モータ用ドライバ（図示せず）に出力され、この駆動モータ用ドライバは制御ユニット４４からの出力信号に基づいて、駆動モータ４３の回転速度を制御する。
【００２５】
その後、光ファイバ３に、コーティングダイス５１によりＵＶ樹脂５２を塗布し、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２によりＵＶ樹脂５２が硬化され、光ファイバ素線４となる。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６１を経て、ドラム４２により巻き取られる。ドラム４２は、回転駆動軸４５に支持されており、この回転駆動軸４５の端部は駆動モータ４３に接続されている。ここで、コーティングダイス５１及び樹脂硬化部３１は、各請求項における樹脂被覆部を構成している。樹脂被覆部としては、熱硬化樹脂を塗布し、加熱炉により硬化させるように構成してもよい。
【００２６】
なお、線引き炉１１の炉心管１３には、Ｈｅガス供給部１４からのＨｅガス供給通路１５が接続されており、線引き炉１１の炉心管１３内がＨｅガス雰囲気となるように構成されているが、Ｈｅガス供給部１４の代わりにＮ2ガス供給部を設け、炉心管１３内にＮ2ガスを供給してＮ2ガス雰囲気となるように構成してもよい。炉心管１３内にＮ2ガスを供給する理由は、線引き速度が低速、例えば１００ｍ／ｍｉｎの場合には、光ファイバ３がＨｅガス雰囲気では線引き炉１１（炉心管１３）内で１０００℃程度まで冷却されてしまうことがあり、線引き速度が低速の場合に炉心管１３内をＮ2ガス雰囲気として、線引き炉１１（炉心管１３）出口での光ファイバ３の温度を１７００℃程度とするためである。もちろん、Ｈｅガス供給部とＮ2ガス供給部とを設け、線引き速度に対応して、炉心管１３内にＨｅガス及び／又はＮ2ガスを供給するように構成してもよい。
【００２７】
次に、上述した線引き装置１（ただし、炉心管１３内にＨｅガスあるいはＮ2ガスを選択的に供給し得るように構成した）を用いて、本実施形態に係る光ファイバの製造方法による実験を行った結果について説明する。これらの実験において共通の条件は、以下のとおりである。光ファイバ母材２として、外径３５ｍｍのものを用い、この光ファイバ母材２から外径１２５μｍの光ファイバ３を線引きした。線引き炉の温度は、炉心管内周面の表面温度で略２０００℃（ただし、線引き張力に応じて若干変化させている）としている。なお、以下の実験例（実施例１〜実施例１６）においては、光ファイバ３の温度を、光ファイバ３の表面温度としている。光ファイバ３の表面温度と光ファイバ３内部との温度差は２０〜５０℃程度である。線引き炉１１及び徐冷用加熱炉２１の温度は、各炉心管１３，２３の内周面（光ファイバ母材２あるいは光ファイバ３の表面と対向する面）の表面温度としている。
【００２８】
実施例１〜実施例４は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実験例であり、比較例１〜比較例３は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例との対比のために行った比較実験例である。
【００２９】
（実施例１）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３１】
（実施例２）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は４００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１２００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５５０℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１３００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１３００〜１５５０℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約１０００℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６７ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３３】
（実施例３）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が０．５ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２５ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５５０℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１５００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１５００〜１５５０℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である０．５ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３５】
（実施例４）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は３０ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４２０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４２０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約９０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００３６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８０５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３７】
（比較例１）
徐冷用加熱炉を取り外した状態で光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆとした。この時、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分は、平均約３００００℃／秒の冷却速度にて冷却された。
【００３８】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８８ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００３９】
（比較例２）
徐冷用加熱炉を取り外した状態で光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＨｅガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は２０ｇｆとした。この時、光ファイバの温度が１３００〜１７００℃となる部分は、平均約５０００℃／秒の冷却速度にて冷却された。
【００４０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４１】
（比較例３）
光ファイバ母材の線引き方向での全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部がフッ素添加ガラスからなる。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は３０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は９００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１３００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１０００℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１０００〜１３００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７０ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４３】
以上のように、実施例１〜実施例４においては、レイリー散乱係数が０．８０５〜０．８３８ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６０〜０．１６７ｄＢ／ｋｍとなり、比較例１〜比較例３のレイリー散乱係数が０．８５〜０．８８ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１７０〜０．１７５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。
【００４４】
次に、光ファイバ母材のコア部に含有される水酸基の濃度を変更して、上述した実施例１の実験条件にて実験を行った。実施例５及び実施例６は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例である。
【００４５】
（実施例５）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４７】
（実施例６）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００４８】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８１５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００４９】
以上のように、実施例５及び実施例６においては、レイリー散乱係数が０．８１５〜０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６４〜０．１６５ｄＢ／ｋｍとなり、実施例１のレイリー散乱係数が０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。線引きする光ファイバ母材のコア部に、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた実施例６においては、実施例１のものと比してレイリー散乱係数が低減されているが、水酸基吸収による伝送損失が無視できないレベルとなっており、レイリー散乱係数低減分の効果と相殺されており、水酸基をこれ以上含有させることは伝送損失を増加させることになる。
【００５０】
次に、光ファイバ母材のコア部に含有されるＣｌの濃度を変更して、上述した実施例１の実験条件にて実験を行った。実施例７〜実施例９は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例である。
【００５１】
（実施例７）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５３】
（実施例８）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００５となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６３ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８１５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５５】
（実施例９）
線引きする光ファイバ母材のコア部には、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１となるようにＣｌを含有させた。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用い、線引き速度を１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力を２０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度を１４００℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００５６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００５７】
以上のように、実施例７〜実施例９においては、レイリー散乱係数が０．８１５〜０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６３〜０．１６５ｄＢ／ｋｍとなり、実施例１のレイリー散乱係数が０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。線引きする光ファイバ母材のコア部に、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１となるようにＣｌを含有させた実施例１９においては、実施例１のものと同じ結果であり、Ｃｌの含有により構造緩和が促進されてレイリー散乱強度が低減された分と、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加した分とが相殺されており、Ｃｌをこれ以上含有させることは伝送損失を増加させることになる。
【００５８】
次に、光ファイバ母材のクラッド部の構成を変更し、線引き張力を高めて実験を行った。実施例１０及び実施例１１は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例であり、比較例４及び比較例５は、上述した実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置による実施例との対比のために行った比較例である。以下の実験にて用いた光ファイバ母材１０２は、図２に示されるように、純石英ガラス（屈折率ｎ１）からなるコア部１１２と、フッ素添加ガラス（屈折率ｎ２）からなる第１クラッド部１２２と、純石英ガラス（屈折率ｎ１）からなる第２クラッド部１３２とで構成されている。第１クラッド部１２２はコア部１１２の外周から半径ａまでの領域を有しており、その外径が２ａとなる。第２クラッド部１３２は第１クラッド部１２２の外周から半径ｄ（外周）までの領域を有し、その外径が２ｄとなる。実験では、２ｄ＝３５ｍｍの光ファイバ母材１０２を用いた。なお、第２クラッド部１３２として、純石英ガラスの代わりに高純度石英ガラスを用いてもよい。
【００５９】
（実施例１０）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１２．２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．７）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１２．２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．７）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６０】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６４ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８２５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６１】
（実施例１１）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１５．７５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１５．７５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６２】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１６６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８３５ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６３】
（比較例４）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部のうち光ファイバ母材の中心からａ＝１６．６２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９５）までの部分がフッ素添加ガラスからなり、ａ＝１６．６２５ｍｍ（ａ／ｄ＝０．９５）以上となる部分が純石英ガラスからなる。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６４】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１７６ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．８９ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６５】
（比較例５）
線引きする光ファイバ母材は、コア部が純石英ガラスからなり、クラッド部が全範囲（ａ＝ｄ）でフッ素添加ガラスからなる。全長が２ｍの炉心管（内周直径が略３０ｍｍ）を有する徐冷用加熱炉を用いて、光ファイバの線引きを行った。線引き炉（炉心管）内にはＮ2ガスを供給した。線引き速度は１００ｍ／ｍｉｎ、線引き張力は５０ｇｆ、徐冷用加熱炉（炉心管内周面の表面温度）の温度は１４５０℃とした。この時、徐冷用加熱炉に入る直前の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１７００℃であり、徐冷用加熱炉から出た直後の光ファイバの温度は、光ファイバの表面温度で１４５０℃であった。従って、徐冷用加熱炉において、線引きされた光ファイバのうち温度が１４５０〜１７００℃となる部分が、徐冷用加熱炉の全長である２ｍの区間において平均約２５０℃／秒の冷却速度にて冷却されたことになる。
【００６６】
線引きされた光ファイバの伝送損失（波長１．５５μｍの光に対する伝送損失）を測定したところ、０．１８５ｄＢ／ｋｍであった。また、伝送損失の波長特性を測定したデータから求めたレイリー散乱係数は、０．９４ｄＢμｍ4／ｋｍであった。
【００６７】
以上のように、線引き張力を５０ｇｆに高めた場合において、実施例１０及び実施例１１では、レイリー散乱係数が０．８２５〜０．８３５ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１６４〜０．１６６ｄＢ／ｋｍと、実施例１〜実施例４と同様の結果となり、比較例４及び比較例５のレイリー散乱係数が０．８９〜０．９４ｄＢμｍ4／ｋｍ、波長１．５５μｍの光に対する伝送損失が０．１７６〜０．１８５ｄＢ／ｋｍと比べて、レイリー散乱係数を低減して、伝送損失を低減することができた。
【００６８】
このように、上述した実験結果からも明らかなように、本実施形態に係る光ファイバの製造方法及び製造装置においては、線引き炉１１にて加熱線引きされた後、ＵＶ樹脂５２を被覆する前の光ファイバ３において温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区間における冷却速度を、１０００℃／秒以下とすることにより、構造緩和が短時間の内に進行し、原子配列の乱雑さが低減されるので、加熱線引きからＵＶ樹脂５２の被覆までの極めて短い間で、レイリー散乱強度を低減して伝送損失が低くされた光ファイバ３を製造することが可能となる。また、線引き後のＵＶ樹脂５２を被覆する前の光ファイバ３の冷却速度を制御することによりレイリー散乱強度の低減を図っているので、上述した先行技術のような再加熱のための熱処理が不要となり、表面にＵＶ樹脂５２が硬化、被覆された光ファイバ素線４の量産に極めて容易に適用することが可能となる。
【００６９】
また、光ファイバ母材２として、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下となるコア部を有した光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。
【００７０】
また、光ファイバ母材２として、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２ｄＢ／ｋｍ以上となるように水酸基を含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することができる。また、伝送損失が０．５ｄＢ／ｋｍより大きくなるように水酸基を含有させた場合、水酸基による吸収のため損失が増加し、水酸基の添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、伝送損失が増加することになる。
【００７１】
また、光ファイバ母材２として、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させた光ファイバ母材を用いることにより、構造緩和を促進させて、レイリー散乱強度を更に低減することが可能となる。純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１以上となるようにＣｌを含有させることにより、構造緩和が促進され、レイリー散乱強度をより低減することが可能となる。また、比屈折率差が０．００１より大きくなるようにＣｌを含有させた場合、Ｃｌ自体によりレイリー散乱強度が増加し、Ｃｌの添加によるレイリー散乱強度の低減効果が相殺されて、伝送損失が増加することになる。
【００７２】
また、光ファイバ母材２として、コア部１１２の外周から光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７〜０．９の範囲内の位置までの部分がフッ素添加ガラスとされた第１クラッド部１２２と、光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７〜０．９の範囲内の位置から外周までの部分が純石英ガラスとされた第２クラッド部１３２とを有する光ファイバ母材１０２を用いることにより、光ファイバ３に高い張力が作用した場合においても、レイリー散乱強度の増加が抑制され、損失の増加を抑制することが可能となる。光ファイバ３の特性に影響を及ぼさないように、光の伝送に関係しない部分として、光ファイバ母材１０２の中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．７以上となるの部分を純石英ガラスとする。一方、中心からの距離が光ファイバ母材１０２の半径に対する比率（ａ／ｄ）で０．９より大きくなる位置から外周までの部分を純石英ガラスとしたのでは、張力を大きくした場合にレイリー散乱強度が変化するため、伝送損失が大きくなる。
【００７３】
また、線引き速度が速い場合には、線引き炉１１の炉心管１３内をＨｅガス雰囲気とし、線引き炉１１と徐冷用加熱炉２１との間で空冷として、徐冷用加熱炉２１に入る前の、光ファイバ３の温度が１７００℃より高くなる部分を４０００℃／秒以上の冷却速度にて冷却しているので、光ファイバ３の冷却のために必要となる設備高さを低減することが可能となる。なお、１７００℃より高温では原子の構造緩和は極めて短時間で進行するため、４０００℃／秒以上の冷却速度で冷却した場合においても、各温度の平衡状態を維持することができ、レイリー散乱強度に影響を及ぼすことはない。
【００７４】
また、徐冷用加熱炉２１から出た光ファイバ３の外径を測定するための外径測定器４１と、外径測定器４１からの出力信号に応じて光ファイバ３の外径が所定値となるようにドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を制御する制御ユニット４４とを備えているので、徐冷用加熱炉２１から出て、外径長さが安定した状態にある光ファイバ３の外径を測定して、この安定した外径に基づいてドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を制御され、光ファイバ３の線引き速度を適切に制御することが可能となる。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、レイリー散乱強度の低減により、伝送損失が低くされた光ファイバを製造するに際して、表面に樹脂が被覆された光ファイバ素線の量産に適用することが可能な光ファイバの製造方法及び製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ファイバの製造装置の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明による光ファイバの製造方法の実施形態における、実験例に用いた光ファイバ母材の構成図である。
【図３】レイリー散乱係数と光ファイバの冷却速度との関係を示す図表である。
【符号の説明】
１…線引き装置、２，１０２…光ファイバ母材、３…光ファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引き炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…Ｈｅガス供給部、１５…Ｈｅガス供給通路、２１…徐冷用加熱炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２４…Ｎ2ガス供給部、２５…Ｎ2ガス供給通路、３１…樹脂硬化部、３２…ＵＶランプ、４１…外径測定器、４２…ドラム、４３…駆動モータ、４４…制御ユニット、４５…回転駆動軸、５１…コーティングダイス、５２…ＵＶ樹脂液、６１…ガイドローラ、１１２…コア部、１２２…第１クラッド部、１３２…第２クラッド部。
Claims (6)
- 光ファイバ母材を加熱線引きし、線引きされた光ファイバを樹脂により被覆する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ母材を加熱線引きする線引き炉と前記線引きされた光ファイバを前記樹脂により被覆する樹脂被覆部との間に設けられた徐冷部を用い、前記徐冷部に入る直前の前記光ファイバの温度を１５５０℃以上とし、前記樹脂を被覆する前の光ファイバにおいて温度が１３００〜１７００℃となる部分のうち、前記光ファイバの温度差が５０℃以上となる区間を前記徐冷部において１０００℃／秒以下の冷却速度にて冷却することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 前記光ファイバ母材として、添加物が含まれた状態において純石英ガラスに対する比屈折率差が０．００１以下となるコア部を有した光ファイバ母材を用い、
前記光ファイバ母材を加熱線引きすることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記光ファイバ母材として、コア部に対して、１．３８μｍの波長における水酸基吸収による伝送損失が０．０２〜０．５ｄＢ／ｋｍとなるように水酸基を含有させた光ファイバ母材を用い、
前記光ファイバ母材を加熱線引きすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記光ファイバ母材として、コア部に対して、純石英ガラスに対する比屈折率差が０．０００１〜０．００１となるようにＣｌを含有させた光ファイバ母材を用い、
前記光ファイバ母材を加熱線引きすることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記光ファイバ母材として、クラッド部のうち、前記光ファイバ母材の中心からの距離が前記光ファイバ母材の半径に対する比率で０．７〜０．９の範囲内の位置から最外周までの部分が高純度石英ガラスとされた光ファイバ母材を用い、
前記光ファイバ母材を加熱線引きすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光ファイバの製造方法。 - 前記樹脂が被覆される前の光ファイバにおいて温度が１７００℃より高い部分を、４０００℃／秒以上の冷却速度にて冷却することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光ファイバの製造方法。
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