光ファイバ用母材、その製造方法及び装置
良好な特性を有する光ファイバを材料歩留まり高く製造できる光ファイバ用母材を提供する。
【課題】
【解決手段】 光ファイバ用母材は、石英管３１とコアロッド３２との先端融着部分がテーパ形状を有し、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部３３と定義したときに、先端テーパ部３３の長さＬが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にある。石英管３１とコアロッド３２との間には、Ａｒガスが封入されている。
【課題】
【解決手段】 光ファイバ用母材は、石英管３１とコアロッド３２との先端融着部分がテーパ形状を有し、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部３３と定義したときに、先端テーパ部３３の長さＬが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にある。石英管３１とコアロッド３２との間には、Ａｒガスが封入されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用母材、その製造方法及び装置に関し、更に詳しくは、線引工程に先立って、クラッドとなる石英管と光ファイバ用コアロッドとを先端部で融着して形成する先端融着部を有する光ファイバ用母材、その製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバが大量に利用されるようになるに従い、その量産化及び低コスト化が進んできた。量産化及び低コスト化のためには、大型の光ファイバ用母材を作製し、それを線引することが最も簡便な方法である。大型の光ファイバ用母材を製造する方法の一つとして、いわゆるロッドインチューブ法による光ファイバ用母材の製造方法が提案されている。ロッドインチューブ法とは、光ファイバ用母材の体積の大部分を占めるクラッド部用の石英管を作製し、この石英管の内側中空（以下、石英管内部という）にＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法やＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法等で作製したコアを含む光ファイバ用コアロッド（以降、コアロッドと呼ぶ。）を挿入し、外部から加熱しこれらを融着一体化して光ファイバ用ガラス母材とする方法である。
【０００３】
しかし、近年さらにクラッド用石英管の大型化が進み、ロッドインチューブ法を用いた場合、融着一体化の際に発生する母材のクラックや、融着一体化設備の大型化に伴うコストの上昇が問題になってきている。このため特許文献１で提案されているように、線引時に石英管とコアロッドとを融着一体化する方法が注目を集めている。この方法では、線引時に石英管とコアロッドとの間の隙間を減圧し融着するので、融着一体化のための大型設備が不要であり、また融着一体化時の温度が高いので、石英管の粘度が十分に低くクラックが発生しにくい利点がある。
【０００４】
ところで、線引時に融着一体化を行う方法では、線引中に石英管とコアロッドとの間の隙間を減圧して融着一体化を行うため、通常は線引される側の石英管端部を予め塞いでおく必要がある。また前記石英管端部は、線引開始から定常状態に移行するまでの時間を短くするために、テーパ形状に成形しておく必要もある。前掲特許文献１では、石英管の先端部とコアロッドの先端部との融着（以下、先端融着という。）を、ダミー部材を介して行うことにより、先端形状を成形することを提案している。
【特許文献１】特開昭６０−１５５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、線引においては、まず、加熱炉下部の開口から、融解した母材先端が小塊となって落下する（以下、融解落下という。）。次いで、この融解落下に後続して、光ファイバが線引され、加熱炉下部の開口から出てくるため、これを、最初の段階では比較的遅い速度で巻き取り、その後、除々に線速を上げて巻き取る。線速が安定するまでは、光ファイバの特性が安定しないため、線速が安定した時点からの光ファイバを良品とし出荷している。このため、材料の歩留まりを上げるためには、融解落下から線速が安定するまでの時間を短くすることが重要になる。
【０００６】
線引時に融着一体化を行う方法では、石英管の断面外径が例えば１００ｍｍ以上と太い場合には、石英管の熱容量が大きくなるため、加熱開始から融解落下までの時間が６０〜９０分ほどになり、効率的ではない。また先端融着では、従来はコアロッドの先端部と石英管の先端部とをダミー部材を介して融着する方法も採用されてきたが、石英管の大型化に伴って、融着装置とダミー部材を大型化する必要があり、コスト上昇が問題となっている。
【０００７】
更に、先端融着では、（１）コアロッドの表面、及び石英管の内外表面にファイバ断線の原因となりうる不純物が付着することを防止すること、（２）石英管内表面及びコアロッドの表面に水分が付着することを防止すること、（３）加工（先端融着及び先端成形）後の冷却時に発生するクラックを防止すること、なども、安定な光ファイバ製品を得るために重要な課題である。（２）については、先端融着部の加工時のみでなく、加工後においても外気を石英管内部に浸入させないことが重要である。水分があると、加熱中にコアロッドと石英管の界面からＯＨが拡散し、ファイバの伝送損失が増加する。（３）のクラックは、石英管とコアロッドとの間に生じた温度差により発生する応力が原因である。
【０００８】
本発明は、石英管の先端部と、石英管内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材を改良し、特に大型の装置を用いなくても、材料歩留まりが高くかつ安定な光ファイバ製品が得られるように改良された光ファイバ用母材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点に係る光ファイバ用母材は、石英管の一方の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの該石英管の先端部と同じ側となる先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記先端融着部がテーパ形状を有し、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記石英管と前記光ファイバ用コアロッドとの間に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する工程と、
前記先端融着部を加工する工程であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する融着装置と、
前記先端融着部を加工する加工装置であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する加工装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の視点に係る光ファイバ用母材によると、先端テーパ部の長さを上記範囲に設定することにより、この光ファイバ用母材から得られる光ファイバのクラッド非円率が小さく抑えられること、融解落下時間が短くなり作業時間が短縮できること、気泡ができる光ファイバの先端部の長さが短くなり、また、線速が安定するまでに要する線速安定時間が短縮でき、材料の歩留まりが向上すること等の効果が得られる。
【００１４】
また、本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材によると、光ファイバ用母材の保管中における品質劣化が防止でき、特に製品となった光ファイバの先端部における損失が低下する効果がある。
【００１５】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造方法及び製造装置によると、先端テーパ部の形状を前記形状に加工することにより、上記効果を奏する光ファイバ用母材の製造が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造方法では、前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷工程を有することも好ましい態様である。この場合、光ファイバ用母材のクラックが防止できる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造方法では、加熱炉の内部に流す雰囲気ガスを、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて流すことも本発明の好ましい態様である。前記本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材の製造が可能となる。
【００１８】
また、前記先端融着部を形成する工程及び前記先端融着部を加工する工程では、石英管の内部を石英管の外部と同じ圧力に保つことも本発明の好ましい態様である。この場合、加熱中の石英管の不要な変形が抑えられ、得られる光ファイバの外径変動を小さく抑えることができる。
【００１９】
本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷装置を更に備えることが好ましい。この場合、得られる光ファイバ用母材についてクラックの発生が抑えられる。
【００２０】
また、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて不活性ガスを流すガス導入装置を更に有することも本発明の光ファイバ用母材の製造装置の好ましい態様である。石英管の外表面にダストが付着することを防止できる。
【００２１】
更に、前記融着装置による融着時と前記加工装置による加工時に、石英管の内部を外部と同じ圧力に保つ圧力保持手段を更に有することも好ましい。石英管の変形の防止が可能となる。
【００２２】
以下、本発明の原理を説明する。図３に、先端融着部を有する光ファイバ用母材のテーパ部の長さと、この光ファイバ用母材から、線引と同時に融着一体化を行って得られた光ファイバの特性等との関係を示す。詳しくは、同図には、光ファイバ用母材の先端テーパ部の長さ（Ｌ）と光ファイバのクラッド非円率との関係（図（ａ））、先端テーパ部の長さと線引時の融解落下時間との関係（同図（ｂ））、先端テーパ部の長さと得られた光ファイバ中で気泡を有する部分の長さとの関係（同図（ｃ））、及び、先端テーパ部の長さと線引時の線速安定時間との関係（同図（ｄ））が、それぞれグラフで示されている。ここで、図４に示すように、加工前の石英管３１の平均外径をＤとして（同図（ａ））、加工後の光ファイバ用母材（同図（ｂ））の先端テーパ部３３を、石英管３１の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から石英管３１の外径が０．１０Ｄである長手方向位置までの母材部分であると定義し、その先端テーパ部３３の長さをＬとしている。
【００２３】
図３のグラフから、加熱開始から融解落下までの時間を短くするためには、先端テーパ部３３を長くすれば良いことが判る（図３（ｂ））。しかし、テーパ部が長過ぎると、線速安定までの時間が伸びること（図３（ｄ））、及び、線速安定後もしばらくの間はファイバ中に気泡が発生すること（図３（ｃ））が判明した。ファイバ中に気泡が発生する原因は、テーパ部が長くなると、コアロッドと石英管とが不完全に融着している箇所が発生し、この部分にガスが残りやすいためである。またテーパ部が短い場合には、前述のように融解落下の時間が延びることの他に、線速安定直後のクラッド非円率が悪化することも判った（図３（ａ））。なお、図３（ａ）におけるクラッド非円率の規格上限値は一般的には１％であり、その定義はITU-T G650.1に従うものとする。上記結果から、テーパ部の長さＬには適切な長さが存在することが理解できる。
【００２４】
前記のように先端テーパ部３３を定義すると、図３（ａ）から（ｄ）までのグラフから、適切な先端テーパ部の長さＬをＬ＝１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲とすることにより、良好な光ファイバが高い歩留まりで得られる。石英管３１とコアロッド３２との先端融着加工、及び、その先端テーパ部３３の形状加工については、コスト削減のため、ダミー部材なしに石英管３１とコアロッド３２とを直接融着し、先端形状を先に述べたテーパ形状に成形することが望ましい。
【００２５】
上記先端テーパ部の形状を得るために以下の方法を採用した。まず、コアロッドを石英管に挿入した状態で固定し吊り下げる。双方の先端を縦型の加熱炉で加熱し、重力により石英管が伸びて石英管が縮径することにより、コアロッドと石英管との先端融着が行われる。加熱中は、加熱炉の上部から不活性ガス（例えば、Ａｒ）を上方から下方に向けて流し、清浄な不活性ガスで石英管の先端を包むことによって、石英管とコアロッドとの間の隙間、及び、石英管外部にダストが付着するのを防止できる。
【００２６】
先端融着の際には、石英管とコアロッドとの間の隙間に、水分含有率が１００ｐｐｍ以下の不活性ガス（例えば、Ａｒ）を流すことで、加熱に起因する水分のコアロッドへの拡散を防ぐことができる。先端融着後、さらに加熱を続けると重力によって加熱部分が伸びる。伸びた不要な部分は、加熱炉の下に設けた切断機によって断続的に数回切断する。先端テーパ部の長さは、切断回数で制御することができ、切断回数を増やすことにより、先端テーパ部を短くすることができる。ただし、切断回数をある程度増やしていくと、先端テーパ部の長さは変化しなくなる。切断回数以外にも、先端テーパ部の長さは、切断時に母材を上方向に、連続的または断続的に引き上げることにより、短くすることができる。また、炉内の温度分布を変化させることによっても、先端テーパ部の長さを変化させることができる。
【００２７】
先端テーパ部の加工後は、その加工部分の温度を除々に下げることで、石英管とコアロッドとの間に温度差を付けずに温度を下げることができる。また熱源として使っている加熱炉は、長手方向の温度変化が緩やかであり、温度制御が容易である。このため、バーナを使った徐冷とは異なり、比較的容易に徐冷が可能である。
【００２８】
石英管とコアロッドとの間にＡｒガスを封入すると、線引する前の光ファイバ用母材の保管期間中における界面の汚染等によるファイバ特性の劣化を防止できる。
【００２９】
図５のグラフは、本実施例に係る光ファイバ用母材を線引して得られた光ファイバにおいて、該光ファイバの線引開始からの長さを該光ファイバ母材の線引開始先端部から長手方向に相当する位置に変換した数値を横軸にとり、１．３８μｍにおける光ファイバの損失（ｄＢ／ｋｍ）との関係を示している。本発明の実施形態の光ファイバ用母材から得られた光ファイバでは、Ａｒガスの封入によって、母材の先端部に対応する光ファイバの部分からも安定な損失特性が得られている。しかし、Ａｒガスを封入していない従来の光ファイバ用母材から得られた光ファイバでは、母材の先端部に対応する光ファイバの部分で損失増加を示している。このような損失増加を有する光ファイバの先端部分は、予めこれを除いて製品とする必要があり、製品の歩留まり低下の要因となる。
【実施例】
【００３０】
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態の光ファイバ用母材を製造するにあたり、加工前及び加工中の状態で示す、光ファイバ用母材の製造装置１０の断面図である。
【００３１】
製造装置の構造は以下の通りである。縦型の加熱炉１１は、カーボン抵抗炉であり、加熱炉１１の下方には、伸びた光ファイバ用母材の不要部を取り除く切断機１２が配設される。なお、図１では省略しているが、加熱炉１０の上部には石英管３１を吊り下げ、石英管３１を加熱炉１１に挿入する長さを決める位置決め装置がある。加熱炉１１より下側は、加熱炉１１への外気の巻き込み防止と、炉内のガスの流れを制御することを目的として、外気と縁を切ってある。また切断機１２の下には、加工中の母材の先端部が十分に伸びたことを検知するためのカメラ１３があり、カメラ１３で先端部を検知すると、切断機１２でその先端部をカットする。カットした不要部は、真空ゲートバルブ１４によって上部と縁を切ることができるペデスタル１５内に落下する。加工後、真空ゲートバルブ１４を閉じて、炉内とペデスタル１５との間の縁を切り、ペデスタル１５を外気に開放し、落下させた不要部を外部に搬出する。搬出後は、ペデスタル１５の内部を不活性ガスで置換した後に、真空ゲートバルブ１４を開として、次の加工を行う。
実施例１
【００３２】
実施例１の光ファイバ用母材の製造に際して、まず、図１（ａ）に示す製造装置１０において、石英管３１の内部に光ファイバ用コアロッド３２を挿入し、これらの先端を加熱炉１１内に挿入した。石英管径はφ１００〜１５０ｍｍ、コアロッド径はφ３２〜４８ｍｍ、該石英管の内面と挿入した該コアロッドの外面との間隔が０．３ｍｍ以下となるように、コアロッドの延伸外径及び石英管のサイズを選定した。コアロッド３２の先端には、同図の例では石英ダミーロッド３４が溶着されている。コアロッド３２の先端に安価な石英ダミーロッド３４を溶着すると、先端加工時に廃棄される部分を石英ダミーロッド３４とすることができ、高価なコアロッドの廃棄量が減る利点がある。
【００３３】
石英管３１の加熱しない側の端部（上端）には、この上端を囲むチャンバ１６を設け、チャンバ１６内には、水分率が１００ｐｐｍ以下であるＡｒガスをＡｒ供給口１７から供給した。また、チャンバ１６には、先端融着が終了した後に、石英管３１の内圧上昇によって石英管３１が変形しないように、Ａｒガスを吹き流すための噴出口１８を配設している。Ａｒガスは、徐冷終了後まで流し、その後に噴出口１８と供給口１７とを閉じて、石英管３１の内部にＡｒを封入する。これにより、加工終了後から線引までの間に水分を含んだ外気が、石英管３１の内部に侵入することを防ぐ。加熱炉１１には、不活性ガス、本実施例ではＡｒガスを、加熱炉１１の上部開口付近のＡｒ供給口１９より供給した。Ａｒガスは、石英管３１に当たった後２つに別れ、一方のＡｒの流れは上方に向かって、外気が加熱炉１１内に浸入することを防ぐと共に、加熱炉１１内のダストが、石英管の加工部の上部付近に焼き付くことを防ぐ。もう一方のＡｒの流れが下方に向かって流れるように、加熱炉１１の下側にポンプ２０を設置し、加熱炉１１内のガスを加熱炉１１外に排出した。
【００３４】
加熱炉１１の下側は密閉してあるので、ポンプ２０を利用してガスを排出することで減圧され、加熱炉１１内のガスは下降流になる。また、本実施例では、Ａｒガスの供給口を一箇所しか設けなかったが、Ａｒガスを加熱炉１１の上方に流す供給口と、下方に流す供給口とに分けるなど複数の供給口を設けても良い。Ａｒガスの供給により、石英管３１の先端を清浄なＡｒガスが包むように流れ、石英管３１の外部にダストが付着することを防止できる。
【００３５】
図１（ｂ）は、先端形状の成形時を示している。石英管３１が融解すると、その先端が重力に引っ張られて径方向に収縮し、コアロッド３２と石英管３１の先端が融着する。このとき加熱炉１１の温度は１９００〜２１００℃とした。先端部が伸びると、その先端部をカメラ１３が認識し、切断装置１２で伸びた先端を切断した。この融解及び切断を繰り返すことにより、先端テーパ部の長さが制御できる。本実施例では、切断回数が４回で先端テーパ部の長さが２．２Dとなった。加工後、徐冷中の石英管３１及びコアロッド３２の変形を防止するため、加熱炉１１の温度をできるだけ速やかに１８００℃まで下げた。
【００３６】
１８００℃の温度域では、石英ガラスはまだ柔らかく、石英管３１とコアロッド３２に温度差が生じ応力が発生しても、自ら変形できるのでクラックは発生しない。石英管３１とコアロッド３２との間の温度差を無くすため、１８００℃で５分間保持した後に、２０℃／分の割合で室温まで下げてから、加熱炉１１から取り出した。クラックは発生しなかった。しかし、温度変化を３０℃／分で冷却したときには、石英管３１にクラックが入ることがあった。また、加工を連続して行う場合には、加熱炉１１の温度を下げ過ぎると、次に温度を上げるときに時間がかかるので経済的ではない。これを避けるために、加熱炉１１の温度がある一定の温度（例えば１８００℃）になった時点で、除々に石英管３１を加熱炉１１から引き上げても徐冷の効果がある。引上げ速度は、引き上げる際の加熱炉１１の温度と炉内の温度分布にもよるが、加工部分の温度変化が３０℃/分以下であればクラックは発生しない。
【００３７】
本実施例に示す方法で製造した光ファイバ用母材を線引した。図３にその光ファイバ用母材から得られた光ファイバの特性を示してある。例えば、先端テーパ部３３の長さＬが２．２Ｄのプリフォーム用母材については、線引の際の加熱開始から融解落下までの時間は例えば２３分（同図（ｂ））、線速安定までの時間は５７分であり（同図（ｄ））、ファイバ中の泡の発生はなかった（同図（ｃ））。比較のため、テーパ部の長さを４．０Dに成形した母材を線引した。加熱開始から融解落下までの時間は２０分と短かったが（同図（ｂ））、線速安定までの時間は９８分であり（同図（ｄ））、線速安定後、約１２０ｋｍのファイバには泡が発生した（同図（ｃ））。また、クラッド非円率については、両者とも規格内であり問題なかった（同図（ａ））。またＯＨが起因となる波長１．３８μｍにおける伝送損失においても、両者とも規格内であった（図５）。
【００３８】
実施例２
先端溶着加工を施す側と反対側を密封すると、先端融着中に石英管３１の内圧力が高まり、最悪の場合、石英管３１が変形することがある。このため、石英管３１内の圧力を一定に保つ必要がある。実施例２では、加熱中及び徐冷中の石英管３１内と大気圧の差圧をモニターし、石英管３１内からガスを排出することにより、圧力を制御した。図２に実施例２の光ファイバ用母材の加工の際における加熱炉１１の上部構成を示す。本実施例では、目標とする圧力は大気圧とした。十分に冷却した後は、ダストの少ない不活性ガス（例えば Ａｒガス）を封入する。
【００３９】
本実施例では、圧力制御を行うため、実施例１と比較して製造装置の構成が複雑であるが、加熱中及び徐冷中にＡｒガスを使用しないので、Ａｒガスの使用量が少なくて済み、経済的である。
【００４０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の光ファイバ用母材、その製造装置及び方法は、上記実施形態及び実施例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態及び実施例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施例１の光ファイバ用母材の先端部加工前及び先端部加工中の状態で示す、製造装置の一部断面側面図。
【図２】実施例２の光ファイバ用母材の加工前の状態で示す、加熱炉上部の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、先端テーパ部の長さと、該光ファイバ用母材から線引して得られた光ファイバの特性との関係を示すグラフ。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光ファイバ用母材の先端テーパ部の定義を示すために、加工前及び加工後の状態における光ファイバ用母材の先端部を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態の光ファイバ用母材と従来技術の光ファイバ用母材の損失特性の違いを示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１０：製造装置
１１：加熱炉
１２：切断器
１３：カメラ
１４：真空ゲートバルブ
１５：ペデスタル
１６：チャンバ
１７：Ａｒ供給口
１８：Ａｒ噴出口
１９：Ａｒ供給口
２０：ポンプ
３１：石英管
３２：ロッド
３３：先端テーパ部
３４：ダミーロッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ用母材、その製造方法及び装置に関し、更に詳しくは、線引工程に先立って、クラッドとなる石英管と光ファイバ用コアロッドとを先端部で融着して形成する先端融着部を有する光ファイバ用母材、その製造方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバが大量に利用されるようになるに従い、その量産化及び低コスト化が進んできた。量産化及び低コスト化のためには、大型の光ファイバ用母材を作製し、それを線引することが最も簡便な方法である。大型の光ファイバ用母材を製造する方法の一つとして、いわゆるロッドインチューブ法による光ファイバ用母材の製造方法が提案されている。ロッドインチューブ法とは、光ファイバ用母材の体積の大部分を占めるクラッド部用の石英管を作製し、この石英管の内側中空（以下、石英管内部という）にＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法やＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法等で作製したコアを含む光ファイバ用コアロッド（以降、コアロッドと呼ぶ。）を挿入し、外部から加熱しこれらを融着一体化して光ファイバ用ガラス母材とする方法である。
【０００３】
しかし、近年さらにクラッド用石英管の大型化が進み、ロッドインチューブ法を用いた場合、融着一体化の際に発生する母材のクラックや、融着一体化設備の大型化に伴うコストの上昇が問題になってきている。このため特許文献１で提案されているように、線引時に石英管とコアロッドとを融着一体化する方法が注目を集めている。この方法では、線引時に石英管とコアロッドとの間の隙間を減圧し融着するので、融着一体化のための大型設備が不要であり、また融着一体化時の温度が高いので、石英管の粘度が十分に低くクラックが発生しにくい利点がある。
【０００４】
ところで、線引時に融着一体化を行う方法では、線引中に石英管とコアロッドとの間の隙間を減圧して融着一体化を行うため、通常は線引される側の石英管端部を予め塞いでおく必要がある。また前記石英管端部は、線引開始から定常状態に移行するまでの時間を短くするために、テーパ形状に成形しておく必要もある。前掲特許文献１では、石英管の先端部とコアロッドの先端部との融着（以下、先端融着という。）を、ダミー部材を介して行うことにより、先端形状を成形することを提案している。
【特許文献１】特開昭６０−１５５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、線引においては、まず、加熱炉下部の開口から、融解した母材先端が小塊となって落下する（以下、融解落下という。）。次いで、この融解落下に後続して、光ファイバが線引され、加熱炉下部の開口から出てくるため、これを、最初の段階では比較的遅い速度で巻き取り、その後、除々に線速を上げて巻き取る。線速が安定するまでは、光ファイバの特性が安定しないため、線速が安定した時点からの光ファイバを良品とし出荷している。このため、材料の歩留まりを上げるためには、融解落下から線速が安定するまでの時間を短くすることが重要になる。
【０００６】
線引時に融着一体化を行う方法では、石英管の断面外径が例えば１００ｍｍ以上と太い場合には、石英管の熱容量が大きくなるため、加熱開始から融解落下までの時間が６０〜９０分ほどになり、効率的ではない。また先端融着では、従来はコアロッドの先端部と石英管の先端部とをダミー部材を介して融着する方法も採用されてきたが、石英管の大型化に伴って、融着装置とダミー部材を大型化する必要があり、コスト上昇が問題となっている。
【０００７】
更に、先端融着では、（１）コアロッドの表面、及び石英管の内外表面にファイバ断線の原因となりうる不純物が付着することを防止すること、（２）石英管内表面及びコアロッドの表面に水分が付着することを防止すること、（３）加工（先端融着及び先端成形）後の冷却時に発生するクラックを防止すること、なども、安定な光ファイバ製品を得るために重要な課題である。（２）については、先端融着部の加工時のみでなく、加工後においても外気を石英管内部に浸入させないことが重要である。水分があると、加熱中にコアロッドと石英管の界面からＯＨが拡散し、ファイバの伝送損失が増加する。（３）のクラックは、石英管とコアロッドとの間に生じた温度差により発生する応力が原因である。
【０００８】
本発明は、石英管の先端部と、石英管内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材を改良し、特に大型の装置を用いなくても、材料歩留まりが高くかつ安定な光ファイバ製品が得られるように改良された光ファイバ用母材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の第１の視点に係る光ファイバ用母材は、石英管の一方の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの該石英管の先端部と同じ側となる先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記先端融着部がテーパ形状を有し、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記石英管と前記光ファイバ用コアロッドとの間に不活性ガスが封入されていることを特徴とする。
【００１１】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する工程と、
前記先端融着部を加工する工程であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する融着装置と、
前記先端融着部を加工する加工装置であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する加工装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の視点に係る光ファイバ用母材によると、先端テーパ部の長さを上記範囲に設定することにより、この光ファイバ用母材から得られる光ファイバのクラッド非円率が小さく抑えられること、融解落下時間が短くなり作業時間が短縮できること、気泡ができる光ファイバの先端部の長さが短くなり、また、線速が安定するまでに要する線速安定時間が短縮でき、材料の歩留まりが向上すること等の効果が得られる。
【００１４】
また、本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材によると、光ファイバ用母材の保管中における品質劣化が防止でき、特に製品となった光ファイバの先端部における損失が低下する効果がある。
【００１５】
更に、本発明の光ファイバ用母材の製造方法及び製造装置によると、先端テーパ部の形状を前記形状に加工することにより、上記効果を奏する光ファイバ用母材の製造が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造方法では、前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷工程を有することも好ましい態様である。この場合、光ファイバ用母材のクラックが防止できる。
【００１７】
また、本発明の光ファイバ用母材の製造方法では、加熱炉の内部に流す雰囲気ガスを、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて流すことも本発明の好ましい態様である。前記本発明の第２の視点に係る光ファイバ用母材の製造が可能となる。
【００１８】
また、前記先端融着部を形成する工程及び前記先端融着部を加工する工程では、石英管の内部を石英管の外部と同じ圧力に保つことも本発明の好ましい態様である。この場合、加熱中の石英管の不要な変形が抑えられ、得られる光ファイバの外径変動を小さく抑えることができる。
【００１９】
本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷装置を更に備えることが好ましい。この場合、得られる光ファイバ用母材についてクラックの発生が抑えられる。
【００２０】
また、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて不活性ガスを流すガス導入装置を更に有することも本発明の光ファイバ用母材の製造装置の好ましい態様である。石英管の外表面にダストが付着することを防止できる。
【００２１】
更に、前記融着装置による融着時と前記加工装置による加工時に、石英管の内部を外部と同じ圧力に保つ圧力保持手段を更に有することも好ましい。石英管の変形の防止が可能となる。
【００２２】
以下、本発明の原理を説明する。図３に、先端融着部を有する光ファイバ用母材のテーパ部の長さと、この光ファイバ用母材から、線引と同時に融着一体化を行って得られた光ファイバの特性等との関係を示す。詳しくは、同図には、光ファイバ用母材の先端テーパ部の長さ（Ｌ）と光ファイバのクラッド非円率との関係（図（ａ））、先端テーパ部の長さと線引時の融解落下時間との関係（同図（ｂ））、先端テーパ部の長さと得られた光ファイバ中で気泡を有する部分の長さとの関係（同図（ｃ））、及び、先端テーパ部の長さと線引時の線速安定時間との関係（同図（ｄ））が、それぞれグラフで示されている。ここで、図４に示すように、加工前の石英管３１の平均外径をＤとして（同図（ａ））、加工後の光ファイバ用母材（同図（ｂ））の先端テーパ部３３を、石英管３１の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から石英管３１の外径が０．１０Ｄである長手方向位置までの母材部分であると定義し、その先端テーパ部３３の長さをＬとしている。
【００２３】
図３のグラフから、加熱開始から融解落下までの時間を短くするためには、先端テーパ部３３を長くすれば良いことが判る（図３（ｂ））。しかし、テーパ部が長過ぎると、線速安定までの時間が伸びること（図３（ｄ））、及び、線速安定後もしばらくの間はファイバ中に気泡が発生すること（図３（ｃ））が判明した。ファイバ中に気泡が発生する原因は、テーパ部が長くなると、コアロッドと石英管とが不完全に融着している箇所が発生し、この部分にガスが残りやすいためである。またテーパ部が短い場合には、前述のように融解落下の時間が延びることの他に、線速安定直後のクラッド非円率が悪化することも判った（図３（ａ））。なお、図３（ａ）におけるクラッド非円率の規格上限値は一般的には１％であり、その定義はITU-T G650.1に従うものとする。上記結果から、テーパ部の長さＬには適切な長さが存在することが理解できる。
【００２４】
前記のように先端テーパ部３３を定義すると、図３（ａ）から（ｄ）までのグラフから、適切な先端テーパ部の長さＬをＬ＝１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲とすることにより、良好な光ファイバが高い歩留まりで得られる。石英管３１とコアロッド３２との先端融着加工、及び、その先端テーパ部３３の形状加工については、コスト削減のため、ダミー部材なしに石英管３１とコアロッド３２とを直接融着し、先端形状を先に述べたテーパ形状に成形することが望ましい。
【００２５】
上記先端テーパ部の形状を得るために以下の方法を採用した。まず、コアロッドを石英管に挿入した状態で固定し吊り下げる。双方の先端を縦型の加熱炉で加熱し、重力により石英管が伸びて石英管が縮径することにより、コアロッドと石英管との先端融着が行われる。加熱中は、加熱炉の上部から不活性ガス（例えば、Ａｒ）を上方から下方に向けて流し、清浄な不活性ガスで石英管の先端を包むことによって、石英管とコアロッドとの間の隙間、及び、石英管外部にダストが付着するのを防止できる。
【００２６】
先端融着の際には、石英管とコアロッドとの間の隙間に、水分含有率が１００ｐｐｍ以下の不活性ガス（例えば、Ａｒ）を流すことで、加熱に起因する水分のコアロッドへの拡散を防ぐことができる。先端融着後、さらに加熱を続けると重力によって加熱部分が伸びる。伸びた不要な部分は、加熱炉の下に設けた切断機によって断続的に数回切断する。先端テーパ部の長さは、切断回数で制御することができ、切断回数を増やすことにより、先端テーパ部を短くすることができる。ただし、切断回数をある程度増やしていくと、先端テーパ部の長さは変化しなくなる。切断回数以外にも、先端テーパ部の長さは、切断時に母材を上方向に、連続的または断続的に引き上げることにより、短くすることができる。また、炉内の温度分布を変化させることによっても、先端テーパ部の長さを変化させることができる。
【００２７】
先端テーパ部の加工後は、その加工部分の温度を除々に下げることで、石英管とコアロッドとの間に温度差を付けずに温度を下げることができる。また熱源として使っている加熱炉は、長手方向の温度変化が緩やかであり、温度制御が容易である。このため、バーナを使った徐冷とは異なり、比較的容易に徐冷が可能である。
【００２８】
石英管とコアロッドとの間にＡｒガスを封入すると、線引する前の光ファイバ用母材の保管期間中における界面の汚染等によるファイバ特性の劣化を防止できる。
【００２９】
図５のグラフは、本実施例に係る光ファイバ用母材を線引して得られた光ファイバにおいて、該光ファイバの線引開始からの長さを該光ファイバ母材の線引開始先端部から長手方向に相当する位置に変換した数値を横軸にとり、１．３８μｍにおける光ファイバの損失（ｄＢ／ｋｍ）との関係を示している。本発明の実施形態の光ファイバ用母材から得られた光ファイバでは、Ａｒガスの封入によって、母材の先端部に対応する光ファイバの部分からも安定な損失特性が得られている。しかし、Ａｒガスを封入していない従来の光ファイバ用母材から得られた光ファイバでは、母材の先端部に対応する光ファイバの部分で損失増加を示している。このような損失増加を有する光ファイバの先端部分は、予めこれを除いて製品とする必要があり、製品の歩留まり低下の要因となる。
【実施例】
【００３０】
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態の光ファイバ用母材を製造するにあたり、加工前及び加工中の状態で示す、光ファイバ用母材の製造装置１０の断面図である。
【００３１】
製造装置の構造は以下の通りである。縦型の加熱炉１１は、カーボン抵抗炉であり、加熱炉１１の下方には、伸びた光ファイバ用母材の不要部を取り除く切断機１２が配設される。なお、図１では省略しているが、加熱炉１０の上部には石英管３１を吊り下げ、石英管３１を加熱炉１１に挿入する長さを決める位置決め装置がある。加熱炉１１より下側は、加熱炉１１への外気の巻き込み防止と、炉内のガスの流れを制御することを目的として、外気と縁を切ってある。また切断機１２の下には、加工中の母材の先端部が十分に伸びたことを検知するためのカメラ１３があり、カメラ１３で先端部を検知すると、切断機１２でその先端部をカットする。カットした不要部は、真空ゲートバルブ１４によって上部と縁を切ることができるペデスタル１５内に落下する。加工後、真空ゲートバルブ１４を閉じて、炉内とペデスタル１５との間の縁を切り、ペデスタル１５を外気に開放し、落下させた不要部を外部に搬出する。搬出後は、ペデスタル１５の内部を不活性ガスで置換した後に、真空ゲートバルブ１４を開として、次の加工を行う。
実施例１
【００３２】
実施例１の光ファイバ用母材の製造に際して、まず、図１（ａ）に示す製造装置１０において、石英管３１の内部に光ファイバ用コアロッド３２を挿入し、これらの先端を加熱炉１１内に挿入した。石英管径はφ１００〜１５０ｍｍ、コアロッド径はφ３２〜４８ｍｍ、該石英管の内面と挿入した該コアロッドの外面との間隔が０．３ｍｍ以下となるように、コアロッドの延伸外径及び石英管のサイズを選定した。コアロッド３２の先端には、同図の例では石英ダミーロッド３４が溶着されている。コアロッド３２の先端に安価な石英ダミーロッド３４を溶着すると、先端加工時に廃棄される部分を石英ダミーロッド３４とすることができ、高価なコアロッドの廃棄量が減る利点がある。
【００３３】
石英管３１の加熱しない側の端部（上端）には、この上端を囲むチャンバ１６を設け、チャンバ１６内には、水分率が１００ｐｐｍ以下であるＡｒガスをＡｒ供給口１７から供給した。また、チャンバ１６には、先端融着が終了した後に、石英管３１の内圧上昇によって石英管３１が変形しないように、Ａｒガスを吹き流すための噴出口１８を配設している。Ａｒガスは、徐冷終了後まで流し、その後に噴出口１８と供給口１７とを閉じて、石英管３１の内部にＡｒを封入する。これにより、加工終了後から線引までの間に水分を含んだ外気が、石英管３１の内部に侵入することを防ぐ。加熱炉１１には、不活性ガス、本実施例ではＡｒガスを、加熱炉１１の上部開口付近のＡｒ供給口１９より供給した。Ａｒガスは、石英管３１に当たった後２つに別れ、一方のＡｒの流れは上方に向かって、外気が加熱炉１１内に浸入することを防ぐと共に、加熱炉１１内のダストが、石英管の加工部の上部付近に焼き付くことを防ぐ。もう一方のＡｒの流れが下方に向かって流れるように、加熱炉１１の下側にポンプ２０を設置し、加熱炉１１内のガスを加熱炉１１外に排出した。
【００３４】
加熱炉１１の下側は密閉してあるので、ポンプ２０を利用してガスを排出することで減圧され、加熱炉１１内のガスは下降流になる。また、本実施例では、Ａｒガスの供給口を一箇所しか設けなかったが、Ａｒガスを加熱炉１１の上方に流す供給口と、下方に流す供給口とに分けるなど複数の供給口を設けても良い。Ａｒガスの供給により、石英管３１の先端を清浄なＡｒガスが包むように流れ、石英管３１の外部にダストが付着することを防止できる。
【００３５】
図１（ｂ）は、先端形状の成形時を示している。石英管３１が融解すると、その先端が重力に引っ張られて径方向に収縮し、コアロッド３２と石英管３１の先端が融着する。このとき加熱炉１１の温度は１９００〜２１００℃とした。先端部が伸びると、その先端部をカメラ１３が認識し、切断装置１２で伸びた先端を切断した。この融解及び切断を繰り返すことにより、先端テーパ部の長さが制御できる。本実施例では、切断回数が４回で先端テーパ部の長さが２．２Dとなった。加工後、徐冷中の石英管３１及びコアロッド３２の変形を防止するため、加熱炉１１の温度をできるだけ速やかに１８００℃まで下げた。
【００３６】
１８００℃の温度域では、石英ガラスはまだ柔らかく、石英管３１とコアロッド３２に温度差が生じ応力が発生しても、自ら変形できるのでクラックは発生しない。石英管３１とコアロッド３２との間の温度差を無くすため、１８００℃で５分間保持した後に、２０℃／分の割合で室温まで下げてから、加熱炉１１から取り出した。クラックは発生しなかった。しかし、温度変化を３０℃／分で冷却したときには、石英管３１にクラックが入ることがあった。また、加工を連続して行う場合には、加熱炉１１の温度を下げ過ぎると、次に温度を上げるときに時間がかかるので経済的ではない。これを避けるために、加熱炉１１の温度がある一定の温度（例えば１８００℃）になった時点で、除々に石英管３１を加熱炉１１から引き上げても徐冷の効果がある。引上げ速度は、引き上げる際の加熱炉１１の温度と炉内の温度分布にもよるが、加工部分の温度変化が３０℃/分以下であればクラックは発生しない。
【００３７】
本実施例に示す方法で製造した光ファイバ用母材を線引した。図３にその光ファイバ用母材から得られた光ファイバの特性を示してある。例えば、先端テーパ部３３の長さＬが２．２Ｄのプリフォーム用母材については、線引の際の加熱開始から融解落下までの時間は例えば２３分（同図（ｂ））、線速安定までの時間は５７分であり（同図（ｄ））、ファイバ中の泡の発生はなかった（同図（ｃ））。比較のため、テーパ部の長さを４．０Dに成形した母材を線引した。加熱開始から融解落下までの時間は２０分と短かったが（同図（ｂ））、線速安定までの時間は９８分であり（同図（ｄ））、線速安定後、約１２０ｋｍのファイバには泡が発生した（同図（ｃ））。また、クラッド非円率については、両者とも規格内であり問題なかった（同図（ａ））。またＯＨが起因となる波長１．３８μｍにおける伝送損失においても、両者とも規格内であった（図５）。
【００３８】
実施例２
先端溶着加工を施す側と反対側を密封すると、先端融着中に石英管３１の内圧力が高まり、最悪の場合、石英管３１が変形することがある。このため、石英管３１内の圧力を一定に保つ必要がある。実施例２では、加熱中及び徐冷中の石英管３１内と大気圧の差圧をモニターし、石英管３１内からガスを排出することにより、圧力を制御した。図２に実施例２の光ファイバ用母材の加工の際における加熱炉１１の上部構成を示す。本実施例では、目標とする圧力は大気圧とした。十分に冷却した後は、ダストの少ない不活性ガス（例えば Ａｒガス）を封入する。
【００３９】
本実施例では、圧力制御を行うため、実施例１と比較して製造装置の構成が複雑であるが、加熱中及び徐冷中にＡｒガスを使用しないので、Ａｒガスの使用量が少なくて済み、経済的である。
【００４０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の光ファイバ用母材、その製造装置及び方法は、上記実施形態及び実施例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態及び実施例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、実施例１の光ファイバ用母材の先端部加工前及び先端部加工中の状態で示す、製造装置の一部断面側面図。
【図２】実施例２の光ファイバ用母材の加工前の状態で示す、加熱炉上部の断面図。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、先端テーパ部の長さと、該光ファイバ用母材から線引して得られた光ファイバの特性との関係を示すグラフ。
【図４】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、光ファイバ用母材の先端テーパ部の定義を示すために、加工前及び加工後の状態における光ファイバ用母材の先端部を示す断面図。
【図５】本発明の一実施形態の光ファイバ用母材と従来技術の光ファイバ用母材の損失特性の違いを示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１０：製造装置
１１：加熱炉
１２：切断器
１３：カメラ
１４：真空ゲートバルブ
１５：ペデスタル
１６：チャンバ
１７：Ａｒ供給口
１８：Ａｒ噴出口
１９：Ａｒ供給口
２０：ポンプ
３１：石英管
３２：ロッド
３３：先端テーパ部
３４：ダミーロッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記先端融着部がテーパ形状を有し、融着加工前の前記石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする光ファイバ用母材。
【請求項２】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記石英管と前記光ファイバ用コアロッドとの間に不活性ガスが封入されていることを特徴とする光ファイバ用母材。
【請求項３】
前記先端融着部がテーパ形状を有し、前記融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の光ファイバ用母材。
【請求項４】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する工程と、
前記先端融着部を加工する工程であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する工程とを有することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項５】
前記加工する工程に後続して、前記先端融着部を１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷工程を更に有することを特徴とする、請求項４に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
加熱炉の内部に流す雰囲気ガスを、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて流すことを特徴とする、請求項４又は５に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
前記先端融着部を形成する工程及び加工する工程では、石英管の内部を石英管の外部と同じ圧力に保つことを特徴とする、４〜６の何れか一に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項８】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する融着装置と、
前記先端融着部を加工する装置であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する加工装置とを備えることを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項９】
前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下として徐冷する徐冷装置を更に備えることを特徴とする、請求項８に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項１０】
石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて不活性ガスを流すガス導入装置を更に有することを特徴とする、請求項８又は９に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項１１】
前記融着装置による融着時及び前記加工装置による加工時に、石英管の内部を外部と同じ圧力に保つ圧力保持手段を更に有することを特徴とする、請求項８〜１０の何れか一に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項１】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記先端融着部がテーパ形状を有し、融着加工前の前記石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする光ファイバ用母材。
【請求項２】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを融着加工して成る先端融着部を有する光ファイバ用母材において、
前記石英管と前記光ファイバ用コアロッドとの間に不活性ガスが封入されていることを特徴とする光ファイバ用母材。
【請求項３】
前記先端融着部がテーパ形状を有し、前記融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載の光ファイバ用母材。
【請求項４】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する工程と、
前記先端融着部を加工する工程であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する工程とを有することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項５】
前記加工する工程に後続して、前記先端融着部を１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下とする徐冷工程を更に有することを特徴とする、請求項４に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
加熱炉の内部に流す雰囲気ガスを、石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて流すことを特徴とする、請求項４又は５に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
前記先端融着部を形成する工程及び加工する工程では、石英管の内部を石英管の外部と同じ圧力に保つことを特徴とする、４〜６の何れか一に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項８】
石英管の先端部と該石英管の内部に挿入した光ファイバ用コアロッドの先端部とを、加熱炉内で加熱融着して先端融着部を形成する融着装置と、
前記先端融着部を加工する装置であって、融着加工前の石英管の平均外径をＤとし、前記先端融着部の外径が０．９５Ｄである長手方向位置から０．１０Ｄである長手方向位置までを、融着加工後の先端テーパ部と定義したときに、該先端テーパ部の長さが１．０Ｄ〜３．０Ｄの範囲となるように加工する加工装置とを備えることを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項９】
前記先端融着部を、１８００℃から室温に降温する際の平均温度変化を２０℃／分以下として徐冷する徐冷装置を更に備えることを特徴とする、請求項８に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項１０】
石英管の端部を挿入している加熱炉の一方の開口部から、加熱炉の他方の開口部に向けて不活性ガスを流すガス導入装置を更に有することを特徴とする、請求項８又は９に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項１１】
前記融着装置による融着時及び前記加工装置による加工時に、石英管の内部を外部と同じ圧力に保つ圧力保持手段を更に有することを特徴とする、請求項８〜１０の何れか一に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２７９２４（Ｐ２００６−２７９２４Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０５７７７（Ｐ２００４−２０５７７７）
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１３日（２００４．７．１３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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