JP6170958B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ母材の製造方法に関する。

光ファイバ母材の製造方法の一つとして、内付け法（ＣＶＤ法）が知られている。内付け法においては、両端がチャッキングされ、水平に支持された石英管が、軸中心に回転されながら加熱されると共に、石英管の貫通孔に原料ガスが供給され、この原料ガスを元にして石英層が、石英管の内壁に積層される。そして、この石英層を複数層積層後、石英管全体を外側から加熱源で加熱しながら中実化することで、光ファイバ母材は製造される。なお、中実化は、コラプスと表現する場合がある。

このような内付け法の一つとして、内付気層成長法（ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition））法を挙げることができる。ＭＣＶＤ法では、石英管の貫通孔に原料ガスを供給しながら、石英管を外部から加熱する。この加熱により原料ガスからスート（ガラス微粒子）が生じ、このスートが石英管の内壁に堆積する。石英管の内壁に堆積したスートが熱によりガラス層となる。他の内付け法（ＣＶＤ法）としては、炉式気層成長法（ＦＣＶＤ法）や、プラズマ気層成長法（ＰＣＶＤ法）といった方法が挙げられる。加熱のための加熱源としては、一般的に、酸水素バーナや加熱炉が用いられる。

石英管を中実化する工程では、石英管をその回転軸回りに回転しながら、加熱のための加熱源を石英管の回転軸方向に沿って複数回往復移動させる。この工程は、（１）石英管内面を清浄化する清浄化工程、（２）徐々に石英管の外径を小さくしていく予備コラプス工程、（３）前記（２）の工程で加熱した際に生じる、管の最内壁のドーパントが揮発した後の二酸化ケイ素からなる石英ガラスを、フッ化水素等のエッチング用ガスで気相エッチングして除去するエッチング工程、（４）石英管を完全に中実化する本コラプス工程を含む。この中実化の工程で用いる加熱源として、一般的に、誘導加熱炉、抵抗加熱によって加熱される発熱体や酸水素バーナが用いられる。

特許第３７７２７９６号公報 特開２００５−１１９９１６号公報

図７は、光ファイバ母材の製造装置１０１を用いた石英管１０２のコラプス工程を示す側面図である。両端をチャッキングされた石英管１０２に対し、加熱源１０９が一方の端部と他方の端部との間を往復する。この図では、所定の位置に静止している加熱源１０９により加熱される領域を加熱帯域Ｘとして示されている。中実化する工程において、加熱源１０９は図７における位置ａ、ｂの間を往復する。加熱源１０９により加熱される加熱帯域Ｘのいずれかの端部がａ又はｂに到達すると、加熱源１０９の移動方向が反転する。

このような往復動作において、加熱源１０９が等速で移動する場合、位置ａ、ｂの近傍では、加熱源１０９の反転動作のために、加熱源１０９が石英管１０２の表面に近接する時間がその他の領域に比べて長くなる。その結果、位置ａ、ｂの近傍では、その他の領域に比べて石英管１０２の表面が連続的に加熱される時間が長くなる。

一方、位置ａ、ｂより距離が離れた石英管１０２の中央部においては、加熱源１０９の往復動作において、加熱源１０９が石英管１０２の表面に近接している時間は、上述の位置ａ、ｂの近傍におけるそれよりも短く、加熱の度合いは比較的小さい。

図８は、従来の光ファイバ母材の製造方法により加熱された石英管について、石英管の長手方向における位置と、石英管の表面温度との関係を示す図である。この図に示されている通り、往復動作する加熱源による加熱において、位置ａ、ｂ近傍では、石英管の表面において過加熱が生じる傾向がある。一方、石英管の中央近傍では、位置ａ、ｂの近傍と比較して石英管の表面温度が低くなる傾向がある。このように、位置ａ、ｂ近傍、すなわち石英管の両端近傍と、石英管の中央近傍とで、石英管表面の温度が異なることがある。すなわち、従来の光ファイバ母材の製造方法によれば、石英管の長手方向において、石英管表面の温度バラツキが生じる場合がある。

このような石英管の長手方向において生ずる石英管表面の温度ムラに応じて、長手方向における石英管表面の軟化の度合いにもバラツキが生じるため、長手方向における石英管の外径にも変動が生じることがある。その結果、製造される光ファイバ母材の外径に長手方向における変動が生じることがある。このような光ファイバ母材の中心部にドーパントを添加した場合に、その分布が不均一になるという問題がある。

また、図８を参照して説明すると、上記中実化する工程において、往復する加熱源の反転位置ａ、ｂから加熱帯域の幅Ｘだけ離れた点Ｘａ、Ｘｂの近傍においては、加熱源により連続して加熱される時間が特に長くなる傾向にある。そのため、点Ｘａ、Ｘｂの近傍においては、加熱源が石英管表面に近接している時間が最も短い石英管の中央部と比較して、ガラスの表面温度がより高くなり、ガラスの軟化が進みやすくなる。従って、点Ｘａ、Ｘｂの近傍においては、石英管の内径の縮径の度合いがその他の領域に比べて大きくなる傾向がある。

従って、点Ｘａ、Ｘｂの近傍においては、上記コラプスする工程の最中に、その他の部分と比較して石英管の内径が小さくなり過ぎることがある。そして、石英管の貫通孔への原料ガスの供給に際して、内径が過度に小さくなった点Ｘａ、Ｘｂの近傍において石英管に過剰な圧力がかかり、その結果、石英管が膨張、又は、変形するという問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、製造された光ファイバ母材の長手方向における外径の変動を小さくでき、かつ、製造途中における石英管の膨張及び変形を抑制できる光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意検討を重ねた。本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、第一端、第二端、及び、長手方向に沿った空洞を有する円筒形状の石英管を用いて光ファイバ母材を製造する方法であって、前記石英管の空洞内にガス供給管より原料ガスを供給しつつ、前記石英管の内面にガラスを堆積させてガラス層を形成するデポジション工程と、前記ガラス層の内側の空洞内に、前記ガス供給管よりガスを供給しつつ、前記石英管の第一端近傍の位置ａと第二端近傍の位置ｂとの間を前記長手方向に沿って往復する加熱源により前記石英管を加熱し中実化して光ファイバ母材を得るコラプス工程と、を有し、前記コラプス工程は、前記位置ａと前記位置ｂとの間の中点ｃから前記位置ａ又は前記位置ｂに向かって前記加熱源が移動する際に前記加熱源の移動速度を増加させる増速工程と、前記位置ａ又は前記位置ｂから前記中点ｃに向かって前記加熱源が移動する際に前記加熱源の移動速度を減少させる減速工程と、を含む。

上記製造方法によれば、石英管の内部に原料ガスのガス流を形成しながら、石英管の一方の端と他方の端との間を往復する加熱源により石英管を中実化する際に、石英管の両端部の過加熱を防止することができる。そのため、製造途中における石英管の膨張及び変形を抑制しつつ、長手方向における外径の変動が小さい光ファイバ母材を製造することができる。

前記増速工程又は前記減速工程において前記加熱源が移動する距離は、前記加熱源による加熱帯域の幅の２倍以下であってもよい。

この場合、石英管の全長に亘って、石英管表面の温度バラツキを抑制することができ、その結果、製造途中における石英管の膨張及び変形をより効果的に抑制しつつ、長手方向における外径の変動が小さい光ファイバ母材を製造することができる。

前記コラプス工程は、徐々に前記石英管の外径を小さくしていく予備コラプス工程、又は、前記石英管を完全に中実化する本コラプス工程であってもよい。

この場合、石英管の長手方向における変形等が特に起こり易く、石英管の空洞内に供給されたガスにより縮径部に過剰な圧力がかかる傾向がある予備コラプス工程、又は、本コラプス工程において、石英管の変形等を効果的に抑制することができる。

前記コラプス工程は、前記石英管を回転しながら行われてもよい。

この場合、コラプス工程におけるコラプス処理を、より均一に行うことができる。その結果、中心軸方向屈折率分布がより均一な光ファイバ母材を得ることができる。

前記増速工程において、前記加熱源が前記位置ａ又は前記位置ｂに近づくにつれて前記加熱源の移動速度をより増加させ、前記減速工程において、前記加熱源が前記位置ａ又は前記位置ｂから離れるにつれて前記加熱源の移動速度をより減少させてもよい。

この場合、前記石英管の両端部における、加熱源による過加熱を、より効果的に抑制することができる。

前記加熱源は、誘導コイルと加熱媒体とを備える誘導加熱炉であってもよい。

この場合、前記誘導コイルへの通電により形成される帯状の加熱帯域が広範囲に渡るため、前記石英管に多くの熱量を与えることができ、コラプス処理の効率を上げることができる。

前記加熱源は、バーナであってもよい。

この場合、バーナの炎により形成される帯状の加熱帯域が比較的狭いため、長手方向における屈折率分布がより均一な光ファイバ母材を得ることができる。また、処理されている部分の状態を随時、確認しながらコラプス処理を行うことができるため、コラプス処理の作業性を向上させることができる。

本発明のいくつかの態様に係る光ファイバの製造方法によれば、製造途中における石英管の膨張及び変形を抑制しつつ、長手方向における外径の変動が小さい光ファイバ母材を製造することができる。

本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法を用いて光ファイバ母材を製造するための装置の一例を示す概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造工程を説明する説明図である。 前図に続く製造工程を説明する説明図である。 前図に続く製造工程を説明する説明図である。 前図に続く製造工程を説明する説明図である。 本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法における、加熱源の、石英管長手方向における位置と往復移動（トラバース）の速度との関係の一例を示す図である。 従来の光ファイバ母材の製造方法を用いて光ファイバ母材を製造するための装置を示す概略構成図である。 従来の光ファイバ母材の製造方法により加熱された石英管について、石英管の長手方向における位置と、石英管の表面温度との関係を示す図である。

本発明の一実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明一実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法を用いて光ファイバ母材を製造するための装置の一例を示す概略構成図である。

製造装置１は、長手方向に沿った空洞２ｃを有する円筒形状の石英管２に原料ガスを供給するガス供給管３と、石英管２の第一端２ａに気密に接続される供給側シールボックス４と、石英管２の第二端２ｂに気密に接続される排出側シールボックス５と、石英管２内のガスを排出するガス排出管６と、石英管２を軸回りに回転させる旋盤（図示略）と、石英管２を加熱する加熱源９（加熱手段）と、を備えている。

石英管２の両端は、旋盤によってその軸回りに回転している際に外気が浸入しないように、供給側シールボックス４および排出側シールボックス５に気密に接続されている。
ガス供給管３は、供給側シールボックス４に接続されており、供給側シールボックス４を介して石英管２にガスを供給できる。ガス供給管３には、差圧計３ａが設けられ、差圧計３ａによりガス供給管３内のガスの圧力を測定できる。
ガス排出管６は、排出側シールボックス５に接続されており、ガス排出管６の出口に接続された排気装置（図示略）により石英管２内のガスを排出側シールボックス５を介して排出できる。

旋盤は、図示しないチャックによって石英管２の両端２ａ及び２ｂを把持し、石英管２をその長手方向に沿った中心軸回りに回転させることができる。
加熱源９としては、酸水素バーナなどのバーナ、電気炉、誘導コイルと加熱媒体とを備える誘導加熱炉、抵抗加熱によって加熱される発熱体等が使用できる。加熱源９は、位置ａと位置ｂとの間を石英管２の長手方向（図１における左右方向）に沿って移動可能である。図１の例において、位置ａは石英管２の第一端２ａの近傍に、位置ｂは石英管２の第二端２ｂの近傍に設定されている。

次に、製造装置１を用いた光ファイバ母材の製造方法の一例を説明する。
以下に説明する光ファイバ母材の製造方法は、石英管２の内面を清浄化する清浄化工程と、石英管２内面にガラスを堆積させるデポジション工程と、石英管２内を縮径させる予備コラプス工程と、ガラス層内面を清浄化するエッチング工程と、石英管２を加熱し中実化させて光ファイバ母材を得る本コラプス工程と、を有する。

（清浄化工程）
図２に示すように、ＳＦ_６やＣ_２Ｆ_６などのエッチング用ガスを、Ｏ_２やＨｅなどのキャリアガスとともにガス供給管３を通して供給側シールボックス４に供給し、石英管２に第一端２ａから流入させ、石英管２内に流通させる。石英管２内のガスは、第二端２ｂ、排出側シールボックス５及びガス排出管６を通して系外に排出する。エッチング用ガスの供給は、石英管２を略全長にわたって加熱しながら行う。すなわち、旋盤によって石英管２を軸回りに回転させながら、加熱源９を石英管２の長手方向に沿って移動させることによって、石英管２を略全長にわたって加熱する。これによって、石英管２内面の表層部分が除去され、石英管２の内面は清浄化される。

（デポジション工程）
デポジション工程では、内付け気相成長（ＭＣＶＤ）法により石英管２内面にガラスを堆積させる。
図３に示すように、ＳｉＣｌ_４やＧｅＣｌ_４などの原料ガスを、Ｏ_２やＨｅなどのキャリアガスとともにガス供給管３を通して供給側シールボックス４に供給し、石英管２に第一端２ａから流入させ、石英管２内に流通させる。石英管２内のガスは、第二端２ｂ、排出側シールボックス５、及びガス排出管６を通して排出する。

原料ガスの供給は、石英管２を軸回りに回転させるとともに、加熱源９を石英管２の長さ方向に移動させて石英管２を略全長にわたって加熱しながら行う。
これによって、原料ガスは酸化され、石英管２内面にＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２などを主成分とするガラスが堆積し、ガラス層１０（スート）が形成される。ガラス層１０（スート）は、加熱源９よって加熱され、石英管２と一体化するとともに、焼結され透明化される。

加熱温度は、種々の条件（石英管２の外径、石英管２の空洞２ｃの内圧、加熱源９のトラバース速度、原料ガスの流量など）により適宜調整可能であるが、例えば１９００〜２４００℃とすることができる。
石英管中央部において、原料ガスにおけるＧｅＣｌ_４等のドーパントの比率を高めることにより、石英管中央部において、ドーパント比率の高い部分を有する光ファイバ母材を得ることができる。
透明化されたガラス層１０Ａの厚さは、例えば０．５ｍｍ〜５．０ｍｍとすることができる。石英管２の内径は、例えば１０ｍｍ〜４０ｍｍとすることができる。

（予備コラプス工程）
予備コラプス工程では、加熱により石英管２を縮径させることができる。前記加熱は、石英管２の内径および外径が所定の径（例えば内径２ｍｍ〜１５ｍｍ）となるまで行うことができる。本工程は、石英管２を縮径させるため、縮径工程と呼ぶこともできる。

加熱温度は、種々の条件により適宜調整可能であるが、例えば１９００〜２４００℃とすることができる。予備コラプス工程においては、加熱源９を、石英管の長手方向に沿って往復動させながら石英管２の加熱を行う。その際、過加熱の傾向がある石英管２の両端（２ａ，２ｂ）の近傍で、加熱源９の移動速度を、石英管２の長手方向中央部における移動速度よりも大きくする。
より具体的には、位置ａと位置ｂとの間を往復する加熱源９について、位置ａと位置ｂとの間の中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を増加させ（増速工程）、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を減少させる（減速工程）。
より詳細には、図６に示すように、加熱源９は、位置ａ及び位置ｂにおいてその移動方向を反転するために、それぞれ位置ａ及び位置ｂに到達する直前の位置ａ’及び位置ｂ’において減速を開始する。したがって、前記増速工程では中点ｃから位置ａ’又は位置ｂ’に向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度が増加し、前記減速工程では位置ａ’又は位置ｂ’から中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度が減少する、ということができる。
なお、石英管２の略全長が加熱されるように加熱源９を往復動させる場合には、位置ａを石英管２の第一端２ａの近傍に、位置ｂを石英管２の第二端２ｂの近傍に設定することができる。また、石英管２の一部のみが加熱されるように加熱源９を往復動させる場合には、位置ａを当該対象部分の一端の近傍に、位置ｂを当該対象部分の他端の近傍に設定することができる。
加熱源９の移動速度プロファイルは図６に例示したものに限られない。例えば、中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際の加熱源９の移動速度プロファイルと、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際の加熱源９の移動速度プロファイルと、は互いに異なっていてもよい。
前記増速工程及び前記減速工程の少なくとも一方により、石英管の長手方向における表面温度をより均一にすることができる。加熱帯域Ｘは、加熱動作を行っている加熱源９において、有効な温度上昇が認められる領域をいう。加熱帯域Ｘの幅は、４０ｍｍ〜９０ｍｍであることが好ましい。

第一端２ａ（第二端２ｂ）の近傍において、加熱源９の増速工程、又は、減速工程を行う領域の幅（図６におけるＬ）は８０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲とすることができる。加熱源９の速度は、石英管２の第一端２ａ（第二端２ｂ）に近づくにしたがって増加させ、第一端２ａ（第二端２ｂ）から遠ざかるにしたがって減少させることができる（図６参照）。加熱源９の増速工程を行う領域の幅とは、増速工程の開始時から増速工程の終了時までの間に加熱源９が移動した距離をいう。同様に、加熱源９の減速工程を行う領域の幅とは、減速工程の開始時から減速工程の終了時までの間に加熱源９が移動した距離をいう。

なお、第一端２ａ及び第二端２ｂのそれぞれの近傍において、加熱源９の増速工程又は減速工程を行う領域の幅は、加熱帯域Ｘの幅の２倍以下であることが好ましい。

（エッチング工程）
ＳＦ_６やＣ_２Ｆ_６などのエッチング用ガスを、Ｏ_２やＨｅなどのキャリアガスとともにガス供給管３を通して供給側シールボックス４に供給し、石英管２に流通させて排出側シールボックス５、ガス排出管６を通して排出する。エッチング用ガスの供給は、石英管２を軸回りに回転させるとともに、加熱源９を石英管２の長手方向に沿って移動させて石英管２を略全長にわたって加熱しながら行う。これによって、エッチングによりガラス層１０Ａの表層部分が除去されるため、ガラス層１０Ａの表面に付着した水分を除去するとともに、揮発したＧｅを除去することができる。

加熱温度は、種々の条件により適宜調整可能であるが、例えば１９００〜２４００℃とすることができる。本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、エッチング工程以前の工程において、石英管の長手方向における内径の変動を抑制することができるため、エッチング工程において石英管の内側表面の研削量が長手方向において変動することを防ぐことができる。結果として、回転軸方向における屈折率分布の変動が抑制された光ファイバ母材を得ることができる。なお、エッチング工程は、省略してもよい。

予備コラプス工程およびエッチング工程では、石英管２の内圧を外気圧以上に（すなわち外気圧と同じまたは外気圧よりも大きく）設定することが好ましい。石英管２の内圧は、例えば外気圧よりも５Ｐａ〜１００Ｐａ大きく設定することができる。予備コラプス工程およびエッチング工程で石英管２内に供給するガスは、上記で例示したものに限らず、アルゴンガス等の不活性ガスでもよい。
石英管２の内圧は、石英管２へのガス供給量および石英管２からのガス排出量の調整に
より設定できる。石英管２の内圧は、差圧計３ａにより確認できる。
石英管２の内圧を外気圧以上とすることによって、石英管２の非円率の悪化を防ぐこと
ができる。
予備コラプス工程およびエッチング工程は、加熱工程と呼ぶこともできる。

（本コラプス工程）
Ｃｌ_２などの脱水用ガスを、Ｏ_２やＨｅなどのキャリアガスとともにガス供給管３を通して供給側シールボックス４に供給し、石英管２に流通させ、排出側シールボックス５、ガス排出管６を通して排出する。

図４に示すように、たとえば、石英管２を軸回りに回転させながら加熱源９を石英管２の所定の位置で静止または低速度で長手方向に沿って移動させることによって、石英管２の長手方向における一部分を全周にわたって加熱し、完全に中実化させることができる。中実化により、この部分の石英管２は閉塞する。この部分を初期閉塞部分１０ａという。

石英管２を初期閉塞部分１０ａで閉塞させるにあたっては、石英管２の内圧（ガス供給管３からの供給ガス圧力）を外気圧よりも低くしておく。石英管２の内圧は、例えば外気圧（例えば大気圧）よりも１０Ｐａ〜５００Ｐａ小さく設定するのが好ましい。石英管２の内圧は、石英管２へのガス供給量および石英管２からのガス排出量の調整により設定できる。
石英管２の内圧を外気圧よりも低く保ったまま、石英管２を軸回りに回転させながら、位置ａと位置ｂとの間を往復する加熱源９により加熱すると、当該加熱により軟化が進んだ部分が石英管２の内圧と外気圧との差によって閉塞して初期閉塞部分１０ａを得ることができる。

本コラプス工程で石英管２に供給するガスは、上記で例示したものに限らず、アルゴンガス等の不活性ガスでもよい。
石英管２内のガラス層１０Ａは十分に厚く形成されており、また予備コラプス工程により内径が小さくなっているため、本コラプス工程において石英管２の内圧が外気圧より小さくなっても非円化は起こらない。

また、石英管２の内圧を外気圧よりも小さくすることによって、石英管２の閉塞に伴う石英管２内圧の上昇による石英管２の膨張を確実に回避できる。また、内圧と外気圧との差により、縮径が促進され、短時間で中実化を完了することができるため、Ｇｅの揮発を最小限にできる。

引き続き、加熱源９を石英管２の長手方向に沿って移動させつつ初期閉塞部分１０ａ以外の部分を加熱することによって、図５に示すように、初期閉塞部分１０ａから連続するようにその周辺部分１０ｂ，１０ｃを中実化させ、光ファイバ母材を得る。
初期閉塞部分１０ａの周辺部分１０ｂ，１０ｃを中実化させる際には、初期閉塞部分１０ａから閉塞部分が連続するように、すなわち閉塞部分が石英管２の長手方向に沿って伸長するように加熱源９の速度や位置等を調整することができる。これによって、長さ方向にわたって完全に中実化した光ファイバ母材が得られる。

加熱温度は、種々の条件により適宜調整可能であるが、例えば１９００〜２４００℃とすることができる。本コラプス工程においては、加熱源９を、石英管２の長手方向に沿って往復動させることにより、石英管２の加熱を行う。その際、過加熱の傾向がある石英管２の両端（２ａ，２ｂ）の近傍で、加熱源９の移動速度を、石英管２の長手方向中央部における移動速度よりも大きくする。
より具体的には、位置ａと位置ｂとの間を往復する加熱源９について、位置ａと位置ｂとの間の中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を増加させ（増速工程）、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を減少させる（減速工程）。
より詳細には、図６に示すように、加熱源９は、位置ａ及び位置ｂにおいてその移動方向を反転するために、それぞれ位置ａ及び位置ｂに到達する直前の位置ａ’及び位置ｂ’において減速を開始する。したがって、前記増速工程では中点ｃから位置ａ’又は位置ｂ’に向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度が増加し、前記減速工程では位置ａ’又は位置ｂ’から中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度が減少する、ということができる。
なお、石英管２の略全長が加熱されるように加熱源９を往復動させる場合には、位置ａを石英管２の第一端２ａの近傍に、位置ｂを石英管２の第二端２ｂの近傍に設定することができる。また、石英管２の一部のみが加熱されるように加熱源９を往復動させる場合には、位置ａを当該対象部分の一端の近傍に、位置ｂを当該対象部分の他端の近傍に設定することができる。
加熱源９の移動速度プロファイルは図６に例示したものに限られない。例えば、中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際の加熱源９の移動速度プロファイルと、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際の加熱源９の移動速度プロファイルと、は互いに異なっていてもよい。
前記増速工程及び前記減速工程の少なくとも一方により、石英管の長手方向における表面温度をより均一にすることができる。

第一端２ａ（第二端２ｂ）において、加熱源９の増速工程、又は、減速工程を行う領域の幅（図６におけるＬ）は８０ｍｍ〜１８０ｍｍの範囲とすることができる。加熱源９の速度は、石英管２の第一端２ａ（第二端２ｂ）に近づくにしたがって増加させ、第一端２ａ（第二端２ｂ）から遠ざかるにしたがって減少させることができる（図６参照）。加熱源９が増速工程を行う領域の幅とは、増速工程の開始時から増速工程の終了時までの間に加熱源９が移動した距離をいう。同様に、加熱源９の減速工程を行う領域の幅とは、減速工程の開始時から減速工程の終了時までの間に加熱源９が移動した距離をいう。

なお、第一端２ａ及び第二端２ｂのそれぞれの近傍において、増速工程又は減速工程を行う領域の幅は、加熱帯域Ｘの幅の２倍以下であることが好ましい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、これらは本発明の例示であり、追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。

［実施例１］
図１に示す光ファイバ母材の製造装置を使用して、以下のように光ファイバ母材を製造した。

（清浄化工程）
外形２７ｍｍ、全長１０００ｍｍの石英管２を用意し、図２に示すように、加熱源９（酸水素バーナ）を石英管２の長手方向に沿って移動させて石英管２を略全長にわたって加熱しながら、エッチング用ガス（Ｃ_２Ｆ_６）をキャリアガス（Ｏ_２）とともにガス供給管３から供給し、石英管２に流通させ、石英管２の内面を清浄化した。

（デポジション工程）
図３に示すように、加熱源９（酸水素バーナ）で石英管２を加熱しながら、原料ガス（ＳｉＣｌ_４およびＧｅＣｌ_４）をキャリアガス（Ｏ_２）とともにガス供給管３から供給し、石英管２に流通させ、石英管２内面にガラス層１０（スート）を形成した。石英管２の内径（ガラス層１０の内径）は２５ｍｍとなった。

（予備コラプス工程）
位置ａと位置ｂとの間を石英管２の長手方向に沿って往復する加熱源９（酸水素バーナ）により、石英管２を加熱しながら、脱水用ガス（Ｃｌ_２）をキャリアガス（Ｏ_２）とともにガス供給管３から供給し、石英管２に流通させた。加熱により石英管２は縮径し、石英管２の内径（ガラス層１０Ａの内径）は５ｍｍとなった。加熱源９による加熱帯域の幅（Ｘ）は、８０ｍｍであった。石英管２の両端２ａ及び２ｂの近傍において、位置ａと位置ｂとの間の中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を増加させ（増速工程）、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を減少させた（減速工程）。その際、石英管の両端２ａ及び２ｂの近傍における、加熱源９の最高速度ｖｔを、石英管２の長手方向中央部における加熱源９の速度ｖｃの１４０％に設定した（図６参照）。また、全長１０００ｍｍの石英管２において、増速工程及び減速工程を行う領域の幅（Ｌ）を１６０ｍｍとした。

（エッチング工程）
加熱源９（酸水素バーナ）で石英管２を加熱しながら、エッチング用ガス（Ｃ_２Ｆ_６）をキャリアガス（Ｏ_２）とともにガス供給管３から供給し、石英管２に流通させ、ガラス層１０Ａ内面を清浄化した。加熱源９を石英管２の長手方向に沿って往復動させ続けることにより、石英管の加熱を続けた。

（本コラプス工程）
ガス供給管３から、脱水用ガス（Ｃｌ_２）をキャリアガス（Ｏ_２）とともに石英管２に供給した（図５参照）。ガス供給管３から分岐するバイパス管（図示略）にもガス供給管３内のガスが流通できるようにしておいた。

石英管２を軸回りに回転させつつ、加熱源９によって石英管２の一部分（初期閉塞部分１０ａ）を中実化させた。石英管２の閉塞によって、石英管２の内圧はやや上昇し、外気圧マイナス２０Ｐａとなった。

次いで、加熱源９を石英管２の長手方向に移動させつつ石英管２の初期閉塞部分１０ａの周辺部分１０ｂ、１０ｃを加熱して中実化させ、光ファイバ母材を得た。

石英管２の両端２ａ及び２ｂの近傍において、位置ａと位置ｂとの間の中点ｃから位置ａ又は位置ｂに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を増加させ（増速工程）、位置ａ又は位置ｂから中点ｃに向かって加熱源９が移動する際に加熱源９の移動速度を減少させた（減速工程）。その際、石英管の両端２ａ及び２ｂの近傍における、加熱源９の最高速度ｖｔを、石英管２の長手方向中央部における加熱源９の速度ｖｃの１４０％に設定した（図６参照）。また、全長１０００ｍｍの石英管２において、増速工程及び減速工程を行う領域の幅（Ｌ）を１６０ｍｍとした。
本コラプス工程終了後に得られた光ファイバ母材の平均直径は１５ｍｍであり、長手方向において外径の最大値と最小値との差は、０.１０ｍｍであった。

［実施例２］
増速工程又は減速工程を行う領域の幅（Ｌ）を１００ｍｍとした以外は、実施例１と同様に光ファイバ母材の製造を行った。
本コラプス工程終了後に得られた光ファイバ母材の平均直径は１５ｍｍであり、長手方向において外径の最大値と最小値との差は、０.１４ｍｍであった。

実施例１、２で得られた光ファイバ母材のいずれにおいても、長手方向における外径の変動は非常に小さく、添加したゲルマニウムの分布の不均一性は非常に小さかった。また、製造途中に石英管２の膨張、又は、変形が生じることはなかった。

［比較例］
増速工程、及び、減速工程のいずれも行わないこと以外は実施例１と同様に光ファイバ母材の製造を行った。得られた光ファイバ母材では、長手方向の中央部付近と比較して両端部付近において大きな縮径がみられ、長手方向のうねりも確認され、長手方向において外径の最大値と最小値との差は５ｍｍであった。また、製造された光ファイバ母材では、長手方向において添加したゲルマニウムの分布の不均一性が観察された。

１，１０１・・・光ファイバ母材の製造装置、２ａ・・・第一端、２ｂ・・・第二端、２ｃ・・・空洞、２，１０２・・・石英管、３・・・ガス供給管、４・・・供給側シールボックス、５・・・排出側シールボックス、６・・・ガス排出管、７・・・バイパス管、９，１０９・・・加熱源、１０・・・ガラス層

Claims (8)

1. 第一端、第二端、及び、長手方向に沿った空洞を有する円筒形状の石英管を用いて光ファイバ母材を製造する方法であって、
   前記石英管の空洞内にガス供給管より原料ガスを供給しつつ、前記石英管の内面にガラスを堆積させてガラス層を形成するデポジション工程と、
   前記ガラス層の内側の空洞内に、前記ガス供給管よりガスを供給しつつ、前記石英管の第一端近傍の位置ａと第二端近傍の位置ｂとの間を前記長手方向に沿って往復する加熱源により前記石英管を加熱し中実化して光ファイバ母材を得るコラプス工程と、を有し、
   前記コラプス工程は、前記位置ａと前記位置ｂとの間の中点ｃから前記位置ａ又は前記位置ｂに向かって前記加熱源が移動する際に前記位置ａ又は前記位置ｂの近傍で前記加熱源の移動速度を増加させる増速工程と、前記位置ａ又は前記位置ｂから前記中点ｃに向かって前記加熱源が移動する際に前記位置ａ又は前記位置ｂの近傍で前記加熱源の移動速度を減少させる減速工程と、を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
2. 前記増速工程又は前記減速工程において前記加熱源が移動する距離は、前記加熱源による加熱帯域の幅の２倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。
3. 前記コラプス工程は、徐々に前記石英管の外径を小さくしていく予備コラプス工程、又は、前記石英管を完全に中実化する本コラプス工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。
4. 前記コラプス工程は、前記石英管を回転しながら行われ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母材の製造方法。
5. 前記増速工程において、前記加熱源が前記位置ａ又は前記位置ｂに近づくにつれて前記加熱源の移動速度をより増加させ、
   前記減速工程において、前記加熱源が前記位置ａ又は前記位置ｂから離れるにつれて前記加熱源の移動速度をより減少させ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母材の製造方法。
6. 前記加熱源は、誘導コイルと加熱媒体とを備える誘導加熱炉であ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母材の製造方法。
7. 前記加熱源は、抵抗加熱によって加熱される発熱体であ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母材の製造方法。
8. 前記加熱源は、バーナであ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母材の製造方法。

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