光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法
【課題】 信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 内付け法を用いて光ファイバ用母材１５Ｐを製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、２ヶ所がチャッキングされたガラス管１５Ｇを回転させながら加熱すると共に、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内にガスを供給する工程を備え、この工程において、ガラス管１５Ｇのそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇは撓まされることを特徴とする。
【解決手段】 内付け法を用いて光ファイバ用母材１５Ｐを製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、２ヶ所がチャッキングされたガラス管１５Ｇを回転させながら加熱すると共に、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内にガスを供給する工程を備え、この工程において、ガラス管１５Ｇのそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇは撓まされることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用母材の製造方法の一つとして、内付け法が知られている。内付け法においては、両端がチャッキングされ、水平に支持されたガラス管が、軸中心に回転されながら加熱されると共に、ガラス管の貫通孔に原料ガスが供給され、この原料ガスを基にしてガラス層が、ガラス管の内壁に積層される。そして、このガラス層を複数層積層後、ガラス管全体がコラプスされることで、光ファイバ用母材は製造される。このような内付け法の一つとして、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法を挙げることができる。ＭＣＶＤ法では、ガラス管の貫通孔に原料ガスを供給する際に、ガラス管を外部から加熱する。この加熱により原料ガスから生じるスートが堆積して、堆積したスート（ガラス微粒子）が熱によりガラス層となる。
【０００３】
しかし、ガラス管は、両端がチャッキングされた状態で加熱されるため、ガラス管全体がアーチ状に反る曲がりが生じたり、局所的に折れ曲がる曲がりが生じる場合がある。このアーチ状に反る曲がりは、ガラス管の自重による撓みと区別されるものであり、ガラス管が特定の方向に反っている状態が維持される。従って、このような曲がりが生じると、回転に合わせてガラス管が偏心回転する振れ回りが生じる。この振れ回りは、ガラス管が局所的に折れ曲がる場合においても生じる。特にガラス管が長い場合には、自重による撓み量が大きくなることにより、上記の曲がりが生じることが助長される傾向がある。
【０００４】
このようなガラス管の曲がりによる振れ回りが生じると、ガラス管の回転に伴い、ガラス管の周方向における温度分布が大きくなり、積層するガラス層の厚さが周方向において偏在し易くなる。このため、製造される光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量が大きくなり、この光ファイバ用母材を用いて製造される光ファイバにおいては、コアの偏心の量が許容量を超え、信頼性が低下する虞がある。従って、ガラス管の曲がりが生じることを助長するガラス管の撓みが抑制されることが好ましい。ＭＣＶＤ法の場合、外部からガラス管を加熱するため、熱源に近づく部位と熱源から離れる部位とが生じて、上記の温度分布が特に大きくなり、光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量がより大きくなる傾向がある。
【０００５】
このような光ファイバ用母材の曲がりを抑制する方法として、下記特許文献１に記載の光ファイバ用母材の製造方法がある。この光ファイバ用母材の製造方法においては、両端がチャッキングされたガラス管の途中位置において、ガラス管の外周面を下側から支える補助支持部材が用いられている。そして、この補助支持部材により、ガラス管が支えられた状態で、ガラス管が回転されながら加熱される。こうして加熱中のガラス管の撓みが抑制され、上述の曲がりの発生が抑制されて、コアガラス体が偏心することが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５２０７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記光ファイバ用母材の製造方法においては、補助支持部材がガラス管の外周面に接触するため、ガラス管の外周面に傷が付く場合や、不純物がガラス管に付着する場合がある。これらの場合、製造された光ファイバ用母材を用いて光ファイバを製造すると、母材についた傷の影響により部分的にコアが偏心したり、母材に付着した不純物の影響により部分的に屈折率が異なる光ファイバとなる可能性があり、信頼性の低い光ファイバが製造される虞がある。
【０００８】
そこで、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用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法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、本発明者らは、鋭意検討を重ね、ガラス管の両端をチャッキングする一対のチャッキング部が、ガラス管をそれぞれ斜め上方にチャッキング（ガラス管をあおってチャッキング）し、ガラス管を上方に撓ませれば、ガラス管が自重により下方に撓んで、曲がりが発生することを防止できると考えた。しかし、このようにガラス管をチャッキングする場合においても、曲がりが発生する場合があることが見出された。この原因は、単にガラス管を上方にアーチ状に撓ませた場合、ガラス管の径方向における下側に位置する部分（アーチ状の形状の内側に位置する部分）にかかる応力と、ガラス管の径方向における上側に位置する部分（アーチ状の形状の外側に位置する部分）にかかる応力とが、互いに異なるためであるとの結論に至った。そこで、本発明者らは、更に鋭意検討を重ねて、本発明をするに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、前記工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされることを特徴とするものである。
【００１１】
カテナリー曲線は、ロープや電線等の構造体の両端を支持して、中心部を下側に自然に垂らした場合にできるアーチ状の曲線のことであるので、本発明の光ファイバ用母材の製造方法において、ガラス管は、上側に盛り上がるようにして撓まされる。ところで、加熱されたガラス管は、粘度が下がり、自重により下側に撓む傾向がある。しかし、本発明のガラス管は、加熱される工程において、上述のように中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように撓まされるため、ガラス管の径方向における上側の部分と、ガラス管の径方向における下側の部分とで、ガラス管の長手方向に沿った力の差が低減される。従って、ガラス管が局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、上述の曲がりが生じることを抑制することができる。このため、ガラス管の振れ回りを抑制することができる。従って、内付け法において、ガラス管を加熱する際、ガラス管の周方向における熱の偏在が抑制される。このため、内付けされたガラス層の厚さが、結果として周方向で一定とされる。こうして、ガラス管の肉厚が一定に保たれる。こうした工程を備えて、製造される光ファイバ用母材は、偏心が抑制され、かつ、補助支持部材のようなガラス管の途中でガラス管に触れる部材が無いため不純物が混入することも防止される。従って、このような光ファイバ用母材は、偏心や不純物による光の損失が抑制された信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【００１２】
また、チャッキングされた前記ガラス管の前記チャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＡとし、前記ガラス管のカテナリー曲線の方程式から求められる前記ガラス管のチャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＢとし、それぞれの前記チャッキング部分の間の直線距離をＬとする場合に
【数１】
を満たすことが好ましい。
【００１３】
ガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管の両端がチャッキングされる場合においても、機器の精度等に起因して、ガラス管のチャッキング部分における中心軸の傾きに誤差を生じることがある。本発明者らは、この誤差の絶対値である｜Ｂ−Ａ｜が、ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の距離の二乗で除された値が、０．０００１５０以下であれば、曲がりの量が０．３ｍｍ以下となることを見出した。このような量であれば、十分に信頼性の高い光ファイバを製造することが可能な光ファイバ用母材を製造することができる。
【００１４】
さらに、
【数２】
を満たすことが好ましい。
【００１５】
このような誤差であれば、曲がりの量を０．１５ｍｍ以下に抑制することができる。
【００１６】
さらに、
【数３】
を満たすことが好ましい。
【００１７】
このような式を満たす誤差であれば、誤差が無い場合と略同様な曲がりの量となるので、曲がりの量を最小に抑えることができる。
【００１８】
また、前記ガスは、前記ガラス層を積層するための原料ガスであり、前記工程において、前記原料ガスにより前記ガラス管の内壁にガラス層を積層することとしても良く、更にこの場合、前記工程では、ＭＣＶＤ法を用いることとしても良い。
【００１９】
このようにすることで、ガラス管の内壁にガラス層を積層する工程において、ガラス管の曲がりを抑制することができる。この工程中に、ガラス管の曲がりを抑制することで、原料ガスに由来して積層されるガラス層の厚さが周方向において一定とされ、この結果、光ファイバ用母材の偏心を抑制することができる。特にＭＣＶＤ法を用いてガラス層を積層する場合、上述のように、外部からガラス管を加熱するため、ガラス管の曲がりが生じると周方向での温度分布が大きくなり、光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量がより大きくなる傾向がある。しかし、本発明によれば、ガラス管の曲がりが抑制されることにより、熱源とガラス管との距離の変動が抑制される。このため、原料ガスに由来するスートは、周方向における厚さの変化が抑制されて堆積され、この結果ガラス層の厚さの変化が抑制される。なお、積層されるガラス層は、光ファイバのコアとなるコアガラス体であっても良く、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体であっても良い。
【００２０】
或いは、前記ガスは、エッチングガスであり、前記工程において、前記エッチングガスにより前記ガラス管の内壁をエッチングすることとしても良い。
【００２１】
内付け法を行う場合、一般的に、ガラス管に原料ガスを供給する前や、原料ガスによるガラス層が積層された後に、ガラス管の内壁をエッチングする工程を行う。なお、ガラス層が積層された後のガラス管とは、ガラス層が積層される前のガラス管と積層されたガラス層とからなるガラス管を意味し、この場合の内壁は積層されたガラス層の内壁となる。このようにガラス管の内壁をエッチングする場合においても、ガラス管を加熱するため、ガラス管の曲がりが生じる虞がある。しかし、上記の様に、ガラス管の中心軸が上下反転されたカテナリー曲線となるように撓まされることで、エッチングする工程において、ガラス管に曲がりが生じることを抑制することができる。従って、ガラス管が上記のように撓まされる工程が、ガラス管に原料ガスを供給する前にエッチングする工程であれば、その工程においてガラス管の曲がりが抑制されるため、その後、ガラス管の内壁にガラス層を積層する場合に、スートがガラス管の周方向で偏在することを抑制することができる。また、ガラス管が上記のように撓まされる工程が、ガラス管にガラス層が積層された後にエッチングする工程である場合であっても、ガラス管の曲がりが抑制されるため、その後の工程を経て製造される光ファイバ用母材が曲がることを抑制することができる。こうして信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材を製造することができる。
【００２２】
また、本発明の光ファイバの製造方法は、内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材製造工程と、前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、を備える光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ用母材製造工程は、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、当該工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされることを特徴とするものである。
【００２３】
ガラス管が加熱される工程において、チャッキング部分の間におけるガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管が撓まされることで、ガラス管の曲がりを抑制できる。従って、内付け法において、積層されるガラス層の厚さが、周方向で異なることが抑制される。このため、製造される光ファイバ用母材は、偏心が抑制され、この光ファイバ用母材を線引きすることで、信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法を提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図２】図１に示す光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を示す図である。
【図３】光ファイバ用母材を製造する工程及び光ファイバを製造する工程を示すフローチャートである。
【図４】ガラス管がセットされた状態の母材製造装置を示す図である。
【図５】チャッキングされたガラス管の状態を示す図である。
【図６】積層工程の様子を示す図である。
【図７】線引工程の様子を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図９】カテナリー曲線の方程式から求められるチャッキング部分の中心軸の傾きと、実施例におけるチャッキング部分の中心軸の傾きとの誤差を、ガラス管のチャッキング部分同士の距離の二乗で割った値と、ガラス管の曲がり量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。本実施形態の光ファイバ１０は、例えば、シングルモードファイバとされ、図１に示すように、コア１１と、コア１１の外周面を囲むクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する第１被覆層１３と、第１被覆層１３の外周面を被覆する第２被覆層１４とから構成される。クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低くされている。このような、コア１１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられる。また、クラッド１２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、第１被覆層１３、第２被覆層１４を構成する材料としては、例えば、互いに異なる種類の紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００２８】
このような光ファイバ１０は、後述の様に光ファイバ用母材を線引きすることにより製造される。図２は、図１に示す光ファイバ１０の製造に用いる光ファイバ用母材を示す図である。図２に示すように、光ファイバ用母材１０Ｐは、円柱状の形状をしており、光ファイバ１０のコア１１となるコアガラス体１１Ｐと、コアガラス体１１Ｐの外周面を囲み、光ファイバ１０のクラッド１２となるクラッドガラス体１２Ｐとから構成される。
【００２９】
コアガラス体１１Ｐは、光ファイバ１０のコア１１と同じ材料から成り、クラッドガラス体１２Ｐは、クラッド１２と同じ材料から成る。そして、コアガラス体１１Ｐの直径とクラッドガラス体の外径との比は、光ファイバ１０のコア１１の直径とクラッド１２の外径との比と略同様とされる。
【００３０】
次にこのような光ファイバ用母材１０Ｐを製造し、製造した光ファイバ用母材１０Ｐを用いて光ファイバ１０を製造する方法について説明する。
【００３１】
図３は、光ファイバ用母材１０Ｐを製造する工程、及び、光ファイバ１０を製造する工程を示すフローチャートである。図３に示すように、光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法は、ガラス管を母材製造装置にセットする準備工程Ｐ１と、ガラス管の内壁をエッチングするエッチング工程Ｐ２と、ガラス管の内壁にガラス層を積層する積層工程Ｐ３と、ガラス管の貫通孔を潰して光ファイバ用母材とするコラプス工程Ｐ４とを主な構成として備え、光ファイバ１０の製造方法は、上記の各工程と、光ファイバ用母材１０Ｐを線引きする線引工程Ｐ５と、を主な構成として備える。
【００３２】
＜準備工程Ｐ１＞
まず、ガラス管を準備する。このガラス管は、光ファイバ用母材１０Ｐのクラッドガラス体１２Ｐの一部となるため、製造する光ファイバ１０のクラッド１２と同様の材料とする。準備したガラス管は、必要に応じて、表面の洗浄を行う。
【００３３】
次に、ガラス管を母材製造装置にセットする。
【００３４】
図４は、ガラス管１５Ｇがセットされた状態の母材製造装置を示す図である。図４に示すように、母材製造装置５０は、ガラス管１５Ｇの両端部をチャッキング可能な一対のチャッキング部５５ａ、５５ｂと、ＳｉＣｌ４ガスを供給するＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓと、ＧｅＣｌ４ガスを供給するＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇと、キャリアガスを供給するキャリアガス供給部５１ｃと、エッチングガスを供給するエッチングガス供給部５１ｅと、ＳｉＣｌ４ガス、ＧｅＣｌ４ガス、キャリアガス、エッチングガス等をガラス管１５Ｇに供給するガス供給配管５４と、ガラス管１５Ｇから排出される不要なガスを処理する排ガス処理部５７と、ガラス管１５Ｇのガスの排出側に加圧用のガスを供給する加圧ガス供給部５６と、ガラス管１５Ｇの長手方向に移動可能とされ、ガラス管１５Ｇの外周面を加熱可能なバーナ５８と、を主な構成として備える。
【００３５】
本実施形態において、チャッキング部５５ａは、ガラス管１５Ｇの一方の端部をチャッキングし、チャッキング部５５ｂは、ガラス管１５Ｇの他方の端部をチャッキングし、チャッキング部５５ａ，５５ｂにより、ガラス管１５Ｇは支持される。このチャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇを斜め上方に傾けて、チャッキングすることができる。すなわち、チャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇをあおった状態でチャッキングすることができ、ガラス管１５Ｇの両端が、それぞれあおられた状態でチャッキングされる場合、ガラス管１５Ｇは、山なりに撓んだ状態となる。さらに、それぞれのチャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇの軸を中心に回転可能な構成とされる。
【００３６】
また、ガス供給配管５４は、ガラス管１５Ｇが、チャッキング部５５ａにチャッキングされた状態で、先端がガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に、僅かに挿入されるよう構成されている。
【００３７】
ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓは、ＳｉＣｌ４を蒸気で供給する構成とされ、例えば、ＳｉＣｌ４バブリング機とされる。また、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇは、ＧｅＣｌ４を蒸気で供給する構成とされ、例えば、ＧｅＣｌ４バブリング機とされる。また、キャリアガス供給部５１ｃは、ＳｉＣｌ４ガスやＧｅＣｌ４ガスを搬送するキャリアガスを発生する。キャリアガスは、例えば、窒素ガス等の不活性ガスから成り、キャリアガスが窒素ガスである場合は、液体窒素からＮ２ガスを発生させる装置を用いれば不純物の少ない窒素ガスを供給することができる。また、エッチングガス供給部５１ｅは、ガラス管１５Ｇをエッチング可能なエッチングガスを供給する構成とされ、このようなエッチングガスとしては、ＳＦ６ガスを挙げることができる。
【００３８】
なお、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓ、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇ、キャリアガス供給部５１ｃ、エッチングガス供給部５１ｅには、それぞれ配管が接続されており、これらの配管は、ガス供給配管５４に接続されている。従って、それぞれのガスは、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給されるように構成されている。また、それぞれの配管の途中には、図示しないバルブが設けられており、それぞれのガスの供給がコントロールできるようにされている。
【００３９】
排ガス処理部５７は、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈから排出される不要なガスを蓄積する構成とされている。
【００４０】
加圧ガス供給部５６は、ガラス管１５Ｇのガスの排出側において、ガラス管１５Ｇの長手方向に略垂直な方向から加圧ガスを供給するよう構成されている。この加圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスを挙げることができる。
【００４１】
バーナ５８は、例えば、酸水素バーナとされ、上述のようにガラス管１５Ｇの長手方向に移動可能に構成される。
【００４２】
このような母材製造装置５０の一対のチャッキング部５５ａ，５５ｂにより、ガラス管１５Ｇの両端部がチャッキングされる。図５は、両端がチャッキングされたガラス管１５Ｇの状態を示す図である。図５に示すように、ガラス管１５Ｇの両端は、後述のエッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３においてガラス管１５Ｇが加熱された際、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分の間における中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように撓まされる。
【００４３】
カテナリー曲線とは、懸垂曲線、或いは、懸垂線とも呼ばれ、ロープや電線等の構造体の両端を支持して、中心部を下側に自然に垂らした場合にできるアーチ状の曲線のことである。
【００４４】
カテナリー曲線は、カテナリー曲線の方程式である下記の式（１）で表すことができ、所定の温度のガラス管１５Ｇの２ヶ所が支持され、それぞれの支持部分の間におけるガラス管１５Ｇが懸垂する場合にも適用可能である。
【数４】
ここで、原点は、ガラス管１５Ｇの２ヶ所の支持部分におけるそれぞれの径方向の中心同士を直線で結んだ線の中点となる。すなわち、支持されたガラス管１５Ｇが、全く撓んでいないと仮定する場合における支持部分の間における中心軸１５Ｃの中点が原点となり、原点を通る水平方向がｘ軸であり、鉛直方向がｙ方向である。ａは、カテナリー曲線のスケールを定める値であり、ガラス管１５Ｇの強度が反映されるパラメータである。
【００４５】
ガラス管１５Ｇのそれぞれの支持部分の間の直線距離をＬとすると、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃの撓み量Ｙは、下記の式（２）で表すことができる。
【数５】
【００４６】
また、ガラス管１５Ｇの撓み量は、ガラス管１５Ｇの寸法と、上記の距離Ｌから下記式（３）で表すことができる。
【数６】
但し、Ｅは、上記所定の温度におけるガラス管のヤング率であり、Ｉは、断面二次モーメントである。
【００４７】
これら式（２）および式（３）から、パラメータａを求めることができる。
【００４８】
また、ガラス管１５Ｇの中心軸の傾きは、式（１）の微分に等しい。そこで、ガラス管の支持部分におけるガラス管１５Ｇの傾きは、下記式（４）で表すことができる。
【数７】
【００４９】
この式（４）に、上記の様に求められたａを代入すれば、下側に撓んだガラス管１５Ｇの支持部分における傾きの絶対値を求めることができる。
【００５０】
なお、上述のように数式からガラス管１５Ｇの支持部分の傾きを求めなくとも、所定の温度のガラス管１５Ｇの２ヶ所を支持して、懸垂させて、両端の支持部分における中心軸１５Ｃの傾きを求めても良い。
【００５１】
例えば、長さが２０００ｍｍ、外径が４５ｍｍ、内径が４０ｍｍのガラス管の両端が支持される場合、温度２０５０℃において、撓み量は、０．２８ｍｍとなり、支持部分における傾きの絶対値は、０．５６／１０００となる。
【００５２】
本実施形態の母材製造装置５０においては、ガラス管１５Ｇを支持する部分は、チャッキング部５５ａ，５５ｂである。従って、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにするには、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分が、ガラス管１５Ｇの端から中心に向かう方向で上側に傾くように、ガラス管１５Ｇがあおられて、この傾きが式（４）で求めた傾きの絶対値となるようにすればよい。但し、ガラスの年度は、温度により異なるため、ガラス管１５Ｇの中心軸のカテナリー曲線は、温度により異なる。従って、本工程では、後述のエッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３でのガラス管１５Ｇの温度となった場合において、ガラス管１５Ｇの中心軸がカテナリー曲線となるようにする。
【００５３】
こうして、ガラス管１５Ｇの２ヶ所が、チャッキング部５５ａ，５５ｂにより、あおられた状態でチャッキングされ、ガラス管１５Ｇは、上側に撓んだ状態で、母材製造装置５０にセットされる。こうして準備工程Ｐ１が完了する。
【００５４】
＜エッチング工程Ｐ２＞
次に、母材製造装置５０にセットされたガラス管１５Ｇの内壁をエッチングする。具体的には、チャッキング部５５ａ，５５ｂを回転させることで、ガラス管１５Ｇを軸中心に回転させると共に、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿ってバーナ５８を往復移動させることで、ガラス管１５Ｇを加熱する。このときのガラス管１５Ｇの温度は、ガラス管のエッチングを行うことができる限りにおいて特に限定されないが、例えば、１９００℃〜２１００℃とされる。
【００５５】
上記の様に、ガラス管１５Ｇは、加熱された状態において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにチャッキングされているため、本工程において、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となるように、上側に撓んでいる。
【００５６】
このようにガラス管１５Ｇは、撓まされるため、ガラス管１５Ｇの径方向における上側の部分と、ガラス管１５Ｇの径方向における下側の部分とで、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿った力の差が生じることを抑制することができる。従って、加熱されたガラス管１５Ｇは、変形し易いにもかかわらず、局所的に曲がった状態や、反った状態が維持されるような、曲がりが生じにくい。
【００５７】
このときチャッキングされたガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾きの絶対値をＡとし、ガラス管１５Ｇのカテナリー曲線の方程式（式（１））から求められるガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾き（式（４））の絶対値をＢとし、ガラス管１５Ｇのそれぞれのチャッキング部分の直線距離をＬとする場合に、下記式（５）を満たすことが好ましい。
【数８】
【００５８】
ガラス管１５Ｇが加熱された状態で、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇがチャッキングされる場合においても、チャッキング部５５ａ，５５ｂの精度等に起因して、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾きに誤差を生じることがある。本発明者らは、この誤差の絶対値である｜Ｂ−Ａ｜が、ガラス管のぞれぞれのチャッキング部分の直線距離の二乗で除された値が、０．０００１５０以下であれば、ガラス管１５Ｇに生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となることを見出した。このような曲がりの量であれば、後述の積層工程Ｐ３において、曲がりの影響をほとんど受けずに、十分に信頼性の高い光ファイバを製造することが可能な光ファイバ用母材１０Ｐを製造することができる。
【００５９】
さらに、下記式（６）を満たすことが好ましい。
【数９】
【００６０】
このような誤差であれば、曲がりの量を０．１５ｍｍ以下に抑制することができる。またさらに下記式（７）を満たすことが好ましい。
【数１０】
【００６１】
本発明者らは、このような式を満たす誤差であれば、ガラス管１５Ｇの曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となることを見出した。従って、式（７）を満たすことにより、ガラス管１５Ｇの曲がりの量を最小に抑えることができる。
【００６２】
そして、ガラス管１５Ｇが加熱されている最中に、エッチングガス供給部５１ｅからエッチングガスを供給し、キャリアガス供給部５１ｃからキャリアガスを供給して、これらのガスをガス供給配管５４を介してガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給する。さらにこのとき、加熱によるガラス管１５Ｇの収縮が生じないように、加圧ガス供給部５６から加圧ガスを供給して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内を加圧し、ガラス管１５Ｇの外径が一定となるようにする。上述のように、加圧ガスがガラス管におけるエッチングガスの排出側から供給されるため、加圧ガスのより、エッチングガスが希釈化されることが抑制されるので、設計値通りにエッチングを行うことができる。
【００６３】
こうして、エッチングガスによりガラス管１５Ｇの内壁がエッチングされる。
【００６４】
＜積層工程Ｐ３＞
次にエッチング工程を経たガラス管１５Ｇの内壁にガラス層を積層する。すなわちガラスを内付けする。本実施形態においては、まず、ガラス管１５Ｇの内壁に、クラッドガラス体１２Ｐとなるクラッドガラス層を積層し、次にコアガラス体１１Ｐとなるコアガラス層を積層する。以下、ＭＣＶＤ法を用いて本工程を行う場合について説明する。
【００６５】
図６は、ＭＣＶＤ法を用いた積層工程Ｐ３の様子を示す図である。なお、図６においては、ガラス管１５Ｇの撓みが省略されている。図６に示すように、積層工程Ｐ３においては、エッチング工程Ｐ２と同様に、チャッキング部５５ａ，５５ｂを回転させて、ガラス管１５Ｇを軸中心に回転させると共に、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿ってバーナ５８を移動させることで、ガラス管１５Ｇを加熱する。ＭＣＶＤ法においては、バーナ５８がＳｉＣｌ４やＧｅＣｌ４等の原料ガスの供給側から排出側に移動する、いわゆる行きトラバースにおいて、バーナ５８よりも排出側において、原料ガスに由来するスート１５Ｓが堆積して、堆積したスート１５Ｓが、バーナ５８の移動により加熱されて、ガラス層１５Ｌが積層される。そして、積層されたガラス層１５Ｌは、ガラス管１５Ｇの一部なり、ガラス管１５Ｇの厚さは、ガラス層１５Ｌが積層される毎に厚くなる。なお、行きトラバースにおいては、比較的ゆっくりとバーナ５８を移動させる。また、原料ガスの排出側から供給側に移動する、いわゆる帰りトラバースは、ガラス層の形成と無関係であるため、素早くバーナを移動して、バーナを原料ガスの供給側に戻す。
【００６６】
行きトラバースにおけるガラス管１５Ｇの回転速度、及び、バーナ５８の移動速度は、ガラス管１５Ｇの肉厚や直径等により異なるため、特に限定されないが、例えば、ガラス管１５Ｇの回転速度が、５ｒｐｍ〜５０ｒｐｍとされ、バーナ５８の移動速度が、５０ｍｍ／ｍｉｎ〜２００ｍｍ／ｍｉｎとされる。また、行きトラバースにおけるガラス管１５Ｇの温度は、後述のように原料ガスからスート１５Ｓが堆積されると共に堆積されたスートがガラス化されガラス層１５Ｌとされる限りにおいて特に限定されないが、例えば、１９００℃〜２３００℃とされる。
【００６７】
上記の様に、ガラス管１５Ｇは、加熱された状態において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにチャッキングされているため、本工程においても、エッチング工程Ｐ２と同様に、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となる。
【００６８】
従って、本工程においても、加熱されたガラス管１５Ｇは、変形し易いにもかかわらず、局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、曲がりが生じにくい。また、本工程においても、上記式（５）を満たすことが好ましく、上記式（６）を満たすことがより好ましく、上記式（７）を満たすことが更に好ましい。
【００６９】
クラッドガラス層の積層においては、母材製造装置５０のキャリアガス供給部５１ｃ、及び、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓから、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇ内に、キャリアガス、及び、ＳｉＣｌ４ガス（原料ガス）を供給する。
【００７０】
また、クラッドガラス層が所定数積層されたら、コアガラス層を積層する。コアガラス層の積層においては、母材製造装置５０のキャリアガス供給部５１ｃ、及び、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓ、及び、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇから、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇ内に、キャリアガス、及び、ＳｉＣｌ４ガスとＧｅＣｌ４ガスとからなる原料ガスを供給する。
【００７１】
なお、加熱によるガラス管１５Ｇの収縮が生じないように、本工程においてもエッチング工程Ｐ２と同様に、加圧ガス供給部５６から加圧ガスを供給して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内を加圧し、ガラス管１５Ｇの外径が一定となるようにする。上述のように、加圧ガスがガラス管における原料ガスの排出側から供給されるため、加圧ガスのより、原料ガスが希釈化されることが抑制されるので、設計値通りにガラス層１５Ｌの積層を行うことができる。
【００７２】
こうして、クラッドガラス層、及び、コアガラス層が所定数積層される。
【００７３】
＜コラプス工程Ｐ４＞
本工程においては、クラッドガラス層及びコアガラス層が積層された後、原料ガスの供給を停止して、バーナ５８を往復移動させることにより、ガラス管１５Ｇを過熱する。この加熱により、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈが縮小され、貫通孔Ｈは潰される。
【００７４】
なお、本工程においては、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈを縮径する前、或いは、貫通孔Ｈを縮径している途中において、ガラス管１５Ｇの内壁をエッチングするエッチング工程を行っても良い。この場合のエッチング工程は、上述のエッチング工程Ｐ２と同様に行えばよい。つまり、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となるように、上側に撓んだ状態で、エッチングされる。このようにコラプス工程Ｐ４の前、或いは、途中においてエッチング工程を行う場合においても、光ファイバ用母材が曲がることを抑制することができる。なお、本工程のように、ガラス層１５Ｌが積層された後のガラス管１５Ｇとは、ガラス層１５Ｌが積層される前のガラス管１５Ｇと積層されたガラス層１５Ｌとからなるガラス管を意味し、この場合の内壁は積層されたガラス層１５Ｌの内壁となる。こうして、図２に示す光ファイバ用母材１０Ｐを得る。
【００７５】
＜線引工程Ｐ５＞
図７は、線引工程Ｐ５の様子を示す図である。
【００７６】
まず、線引工程Ｐ５を行う準備段階として、準備工程Ｐ１〜コラプス工程Ｐ４により製造された光ファイバ用母材１０Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、光ファイバ用母材１０Ｐを加熱する。このとき光ファイバ用母材１０Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、光ファイバ用母材１０Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、コアガラス体１１Ｐがコア１１となり、クラッドガラス体１２Ｐがクラッド１２となり、コア１１とクラッド１２とから構成される光ファイバとなる。その後、この光ファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、光ファイバの温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、光ファイバの温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。
【００７７】
次に、光ファイバは、第１被覆層１３となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第１被覆層１３が形成される。次に光ファイバは、第２被覆層１４となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第２被覆層１４が形成され、図１に示す光ファイバ１０となる。
【００７８】
そして、光ファイバ１０は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法によれば、ガラス管１５Ｇは、エッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３といったガラス管を加熱する工程において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状に撓まされるため、ガラス管１５Ｇの径方向における上側の部分と、ガラス管１５Ｇの径方向における下側の部分とで、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿った力の差が生じることを抑制することができる。従って、ガラス管１５Ｇの加熱中に、ガラス管１５Ｇが局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、曲がりが生じることを抑制することができる。このため、ガラス管１５Ｇの振れ回りを抑制することができる。従って、積層工程Ｐ３において、回転するガラス管１５Ｇとバーナ５８との距離が変動することが抑制され、ガラス管１５Ｇを加熱する際、ガラス管１５Ｇの周方向における熱の偏在が抑制される。このため、原料ガスに由来するスートは、ガラス管１５Ｇの周方向において、一定の厚さに堆積され、スートがガラス化して積層されるガラス層１５Ｌの厚さが、ガラス管１５Ｇの周方向で一定とされる。こうして、ガラス管１５Ｇの肉厚が一定に保たれる。こうした工程を備えて、製造される光ファイバ用母材１０Ｐは、偏心が抑制され、かつ、補助支持部材のようなガラス管の途中でガラス管１５Ｇに触れる部材が無いため不純物が混入することも防止される。従って、この光ファイバ用母材１０Ｐを線引きすることで、信頼性の高い光ファイバ１０を製造することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、積層工程Ｐ３によりガラスを内付けする前に、ガラス管の内壁をエッチングするエッチング工程Ｐ２を行っている。このエッチング工程Ｐ２においても、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが上下反転されたカテナリー曲線となるように撓まされるため、ガラス管に曲がりが生じることを抑制することができる。従って、積層工程Ｐ３で用いるガラス管１５Ｇは、積層工程Ｐ３の当初から曲がりが抑制されており、ガラス管ガラス管の内壁にガラス層を積層する場合に、スートがガラス管の周方向で偏在することを抑制することができる。従って、本実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法によれば、エッチング工程Ｐ２においてガラス管の曲がりが抑制され、更に、積層工程Ｐ３においてガラス管の曲がりが抑制される。従って、製造される光ファイバ用母材のコアの偏在を抑制することができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図８は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【００８２】
図８に示すように、本実施形態の光ファイバ２０は、コアに活性元素が添加されている増幅用光ファイバ（ダブルクラッドファイバ）とされ、コア２１と、コア２１を囲むクラッド２２と、クラッド２２を被覆する樹脂クラッド２３と、樹脂クラッド２３を被覆する被覆層２４とを有する。クラッド２２の屈折率はコア２１の屈折率よりも低く、樹脂クラッド２３の屈折率はクラッド２２の屈折率よりもさらに低くされている。このような、コア２１を構成する材料としては、第１実施形態の光ファイバ１０のコア１１と同様の材料に、励起光により励起されるＹｂ等の活性元素が添加されたガラスが挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。また、クラッド２２を構成する材料としては、例えば、第１実施形態の光ファイバ１０のクラッド１２と同様の材料を挙げることができる。また、樹脂クラッド２３を構成する材料としては、例えば、光透過性の紫外線硬化樹脂が挙げられ、被覆層２４を構成する材料としては、第１実施形態の光ファイバ１０の第２被覆層１４と同様の材料を挙げることができる。
【００８３】
このような光ファイバ２０を製造するための光ファイバ用母材は、図２に示す光ファイバ用母材１０Ｐと外見が同様であり、コアガラス体１１Ｐに上記活性元素が添加されている点において、光ファイバ用母材１０Ｐと異なる。
【００８４】
この光ファイバ２０を製造する方法は、次の通りとなる。
【００８５】
（第１の製造方法）
第１の製造方法においては、第１実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１と、エッチング工程Ｐ２を行う。なお、本実施形態の本製造方法においても、準備工程Ｐ１において、第１実施形態の準備工程Ｐ１と同様にして、エッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３においてガラス管１５Ｇが加熱された際、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇの両端がチャッキングされる。従って、本実施形態においても、エッチング工程Ｐ２において、曲がりが生じることが抑制される。
【００８６】
そして、積層工程Ｐ３のクラッドガラス層を積層する工程を第１実施形態におけるクラッドガラス層を積層する工程と同様に行い、コアガラス層を積層する工程において、キャリアガス及びＳｉＣｌ４ガス及びＧｅＣｌ４ガスの他に、活性元素を気相化させたガスをガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給する。従って、本実施形態における母材製造装置は、第１実施形態の母材製造装置５０の構成に加えて、活性元素を気相化する加熱装置を備えており、この加熱装置で気相化された活性元素が、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給されるよう構成されている。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の理由から積層工程Ｐ３において、曲がりが生じることが抑制される。
【００８７】
そして、コアガラス層が所定数積層された後、第１実施形態と同様にして、コラプス工程Ｐ４を行い、図８の光ファイバ２０を製造するための光ファイバ用母材を得る。
【００８８】
次に線引工程Ｐ５を行う。線引工程Ｐ５においては、コーティング装置１３１において、第１被覆層１３となる紫外線硬化性樹脂の代わりに、樹脂クラッド２３となる紫外線硬化性樹脂を用いる点において、第１実施形態の線引工程Ｐ５と異なり、他の点においては、第１実施形態の線引工程Ｐ５と同様とされる。
【００８９】
こうして、図８に示す光ファイバ２０を得る。
【００９０】
（第２の製造方法）
第２の製造方法においては、第１の製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１、エッチング工程Ｐ２を行い、さらに積層工程Ｐ３のクラッドガラス層を第１の製造方法と同様に積層する。なお、本製造方法においても、エッチング工程Ｐ２において、第１の製造方法と同様の理由から、ガラス管１５Ｇに曲がりが生じることが抑制される。
【００９１】
そして、積層工程Ｐ３におけるコアガラス層の積層は、次のように行う。まず、クラッドガラス層が積層されたガラス管１５Ｇを、第１実施形態と同様にして、回転させると共に、バーナ５８を原料ガスの供給側から排出側に移動させる。そして、第１実施形態と同様にキャリアガス及びＳｉＣｌ４ガス及びＧｅＣｌ４ガスを供給する。ただし、第１実施形態においては、原料ガスをスート化して、スートをガラス層としたのに対して、本製造方法においては、原料ガスをスート化するが、この時点で、ガラス層化しない点において、第１実施形態のコアガラス層の積層と異なる。そして、本製造方法においては、次に、堆積されたスートの隙間に活性元素を含む水溶液を含浸させて、その後乾燥させる。こうして、スートの隙間に活性元素が坦持される。そして、再びガラス管を加熱して、活性元素とスートとが一体化したコアガラス層とする。なお、本製造方法においても、コアガラス層をなるスートを堆積するためにガラス管を加熱する際に、第１実施形態の積層工程Ｐ３と同様の理由から、ガラス管１５Ｇに曲がりが生じることが抑制される。
【００９２】
その後、コラプス工程Ｐ４を行い、第１の製造方法と同様にして、線引工程Ｐ５を行い、図８に記載の光ファイバ２０を得る。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、コラプス工程Ｐ４の前、或いは、途中にエッチング工程を行っても良い。
【００９３】
以上、本発明について、第１、第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、第１実施形態における光ファイバは、シングルモードファイバに限らずマルチモードファイバであっても良い。
【００９５】
また、第１、第２実施形態の積層工程において、クラッドガラス層を積層せずに、コアガラス層のみを積層しても良い。この場合、準備するガラス管１５Ｇのみを用いて、クラッドガラス体１２Ｐとすれば良い。
【００９６】
また、上記実施形態においては、内付け法としてＭＣＶＤ法を用い、熱源としてバーナ５８を用いたが、バーナ５８と同様に移動し、ガラス管１５Ｇに外周を取り囲む加熱ヒータを用いても良い。このような加熱ヒータを用いる光ファイバ用母材の製造方法は、ＦＣＶＤ（Furnace Chemical Vapor Deposition）法と呼ばれ、ＭＣＶＤ法の一種と捉えることができる。
【００９７】
また、上記実施形態においては、内付け法としてＭＣＶＤ法を用いて積層工程Ｐ３を行った。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、積層工程Ｐ３において、ＰＣＶＤ（Plasma- activated chemical vapor deposition）法を用いても良い。ＰＣＶＤ法は、上記のＭＣＶＤ法における酸水素炎の代わりに、プラズマによって加熱を行うものである。具体的には、ガラス管１５Ｇ内に原料ガスを投入すると共にプラズマ状態とし、ガラス管１５Ｇの内壁面とのラジカル反応を誘起することでガラス層１５Ｌを積層する方法である。積層工程Ｐ３がＰＣＶＤ法により行われれば、ガラス微粒子がアモルファス状態で堆積するため、透明化されたガラス層を直接形成することができる。従って、積層工程Ｐ３を簡易にすることができると共に、良好なガラス層を形成することができる。
【００９８】
また、上記実施形態において、エッチング工程Ｐ２におけるガラス管１５Ｇの温度と、積層工程Ｐ３におけるガラス管１５Ｇの温度とが異なる場合、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃが、どちらか一方の工程においてカテナリー曲線となるように、ガラス管の端部がチャッキングされても良い。或いは、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃが、それぞれの工程においてカテナリー曲線となるように、それぞれの工程間でガラス管の端部が、互いに異なる傾きとなるようにチャッキングされても良い。
【００９９】
また、上記実施形態におおいては、ガラス管１５Ｇの両端をチャッキングしたが、ガラス管１５Ｇの途中の２ヶ所をチャッキングしても良い。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【０１０１】
（実施例１）
外径が４５ｍｍで、肉厚が２ｍｍのガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が１０００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットした。そして、それぞれのガラス管に対して、ＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、このようにガラス管を母材製造装置にセットする場合、ガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた理想的な形状となるためには、式（１）〜式（４）より求められるガラス管のチャッキング部分の中心軸の傾き（理想的な傾き）を０．００００６９とすれば良い。そこで、本実施例においては、この理想的な傾きから誤差が生じるようにした。具体的には、それぞれのガラス管の理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値（式（５）の左辺）が、それぞれ０．００００３１、及び、０．００００６９、及び、０．０００１３１となるようにして、ガラス管を撓ませた。また、ＭＣＶＤ法においては、ガラス管の回転数を２０ｒｐｍとし、原料ガスの供給側から排出側に、酸水素バーナを６５ｍｍ／ｍｉｎで移動させて、８０回トラバースさせた。このとき酸水素炎があたっている場所におけるガラス管の温度は、約２０５０℃であった。さらにトラバース中において、ガラス管の外径が一定となるように、ガラス管の貫通孔を加圧した。
【０１０２】
（実施例２）
肉厚が３ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．００００７２となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００２８、及び、０．００００７２、及び、０．０００１２８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０３】
（実施例３）
外径が３８ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．００００９８となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００００２、及び、０．００００９８、及び、０．０００１０２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０４】
（実施例４）
外径が３８ｍｍで、肉厚が３ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１０４となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００００４及び、０．００００９６、及び、０．０００１０４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０５】
（実施例５）
実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が１２００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１１９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１３、及び、０．００００８３、及び、０．００００５６となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０６】
（実施例６）
実施例２と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１２５となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１７、及び、０．００００５２、及び、０．００００８７となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０７】
（実施例７）
実施例３と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１７０となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００２１、及び、０．００００４９、及び、０．０００１１８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０８】
（実施例８）
実施例４と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１７９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１５、及び、０．００００５５、及び、０．０００１２４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０９】
（実施例９）
実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が２０００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００５５２となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００８８、及び、０．０００１１３、及び、０．０００１３８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１０】
（実施例１０）
実施例２と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００５７７となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００９４、及び、０．０００１１９、及び、０．０００１４４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１１】
（実施例１１）
実施例３と同様のガラス管を２本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００７８７となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００１４７、及び、０．０００１７２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１２】
（実施例１２）
実施例４と同様のガラス管を２本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００８２９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００１５７、及び、０．０００１８２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１３】
次に、実施例１〜１２のそれぞれのガラス管の曲がりの量を調べた。この結果を図９に示す。図９は、カテナリー曲線の方程式から求められるチャッキング部分の中心軸の傾きと、それぞれの実施例におけるチャッキング部分の中心軸の傾きとの誤差を、ガラス管のチャッキング部分同士の距離の二乗で割った値（上述の式（５）の左辺の値）と、ガラス管の曲がり量との関係を示す図である。図９に示すように、ガラス管の外径、肉厚、或いは、チャッキング間の距離にかかわらず、この値（式（５）の左辺の値）が、０．０００１５０以下である場合、ガラス管に生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となる結果となった。さらに、この値が、０．０００１２５以下であれば、曲がりの量が０．１５ｍｍ以下になる結果となった。またさらにこの値が、０．０００１００以下であれば、ガラス管の曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となる結果となった。
【０１１４】
（比較例１）
実施例１１と同様のガラス管を準備して、実施例１１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本比較例のガラス管の場合、それぞれのチャッキング部において、ガラス管が水平となるようにした。
【０１１５】
（比較例２）
実施例１２と同様のガラス管を準備して、実施例１２と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本比較例のガラス管の場合、それぞれのチャッキング部において、ガラス管が水平となるようにした。
【０１１６】
次に、実施例と同様にして、比較例１、比較例２のガラス管の曲がりの量を調べた。この結果を図９にて破線で示す。図９に示すように、それぞれの比較例における曲がりの量は、実施例１〜１２のそれぞれのガラス管よりも大きい結果となった。
【０１１７】
以上より、ガラス管の外径、肉厚、或いは、チャッキング間の距離に関わらず、上記値（式（５）の左辺の値）が、０．０００１５０以下である場合、ガラス管に生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となり、この値が、０．０００１２５以下であれば、曲がりの量が０．１５ｍｍ以下になり、この値が、０．０００１００以下であれば、ガラス管の曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となる結果となった。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法を提供される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０・・・光ファイバ
１０Ｐ・・・光ファイバ用母材
１１・・・コア
１１Ｐ・・・コアガラス体
１２・・・クラッド
１２Ｐ・・・クラッドガラス体
１３・・・第１被覆層
１４・・・第２被覆層
１５Ｃ・・・中心軸
１５Ｇ・・・ガラス管
１５Ｌ・・・ガラス層
１５Ｓ・・・スート
２０・・・光ファイバ（増幅用光ファイバ）
２１・・・コア
２２・・・クラッド
２３・・・樹脂クラッド
２４・・・被覆層
５０・・・母材製造装置
５１ｃ・・・キャリアガス供給部
５１ｅ・・・エッチングガス供給部
５１ｇ・・・ＳｉＣｌ４ガス供給部
５１ｓ・・・ＧｅＣｌ４ガス供給部
５４・・・ガス供給配管
５５ａ，５５ｂ・・・チャッキング部
５６・・・加圧ガス供給部
５７・・・排ガス処理部
５８・・・バーナ
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１，１３３・・・コーティング装置
１３２，１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・エッチング工程
Ｐ３・・・積層工程
Ｐ４・・・コラプス工程
Ｐ５・・・線引工程
【技術分野】
【０００１】
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用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ用母材の製造方法の一つとして、内付け法が知られている。内付け法においては、両端がチャッキングされ、水平に支持されたガラス管が、軸中心に回転されながら加熱されると共に、ガラス管の貫通孔に原料ガスが供給され、この原料ガスを基にしてガラス層が、ガラス管の内壁に積層される。そして、このガラス層を複数層積層後、ガラス管全体がコラプスされることで、光ファイバ用母材は製造される。このような内付け法の一つとして、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法を挙げることができる。ＭＣＶＤ法では、ガラス管の貫通孔に原料ガスを供給する際に、ガラス管を外部から加熱する。この加熱により原料ガスから生じるスートが堆積して、堆積したスート（ガラス微粒子）が熱によりガラス層となる。
【０００３】
しかし、ガラス管は、両端がチャッキングされた状態で加熱されるため、ガラス管全体がアーチ状に反る曲がりが生じたり、局所的に折れ曲がる曲がりが生じる場合がある。このアーチ状に反る曲がりは、ガラス管の自重による撓みと区別されるものであり、ガラス管が特定の方向に反っている状態が維持される。従って、このような曲がりが生じると、回転に合わせてガラス管が偏心回転する振れ回りが生じる。この振れ回りは、ガラス管が局所的に折れ曲がる場合においても生じる。特にガラス管が長い場合には、自重による撓み量が大きくなることにより、上記の曲がりが生じることが助長される傾向がある。
【０００４】
このようなガラス管の曲がりによる振れ回りが生じると、ガラス管の回転に伴い、ガラス管の周方向における温度分布が大きくなり、積層するガラス層の厚さが周方向において偏在し易くなる。このため、製造される光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量が大きくなり、この光ファイバ用母材を用いて製造される光ファイバにおいては、コアの偏心の量が許容量を超え、信頼性が低下する虞がある。従って、ガラス管の曲がりが生じることを助長するガラス管の撓みが抑制されることが好ましい。ＭＣＶＤ法の場合、外部からガラス管を加熱するため、熱源に近づく部位と熱源から離れる部位とが生じて、上記の温度分布が特に大きくなり、光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量がより大きくなる傾向がある。
【０００５】
このような光ファイバ用母材の曲がりを抑制する方法として、下記特許文献１に記載の光ファイバ用母材の製造方法がある。この光ファイバ用母材の製造方法においては、両端がチャッキングされたガラス管の途中位置において、ガラス管の外周面を下側から支える補助支持部材が用いられている。そして、この補助支持部材により、ガラス管が支えられた状態で、ガラス管が回転されながら加熱される。こうして加熱中のガラス管の撓みが抑制され、上述の曲がりの発生が抑制されて、コアガラス体が偏心することが低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００５−５２０７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記光ファイバ用母材の製造方法においては、補助支持部材がガラス管の外周面に接触するため、ガラス管の外周面に傷が付く場合や、不純物がガラス管に付着する場合がある。これらの場合、製造された光ファイバ用母材を用いて光ファイバを製造すると、母材についた傷の影響により部分的にコアが偏心したり、母材に付着した不純物の影響により部分的に屈折率が異なる光ファイバとなる可能性があり、信頼性の低い光ファイバが製造される虞がある。
【０００８】
そこで、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用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法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、本発明者らは、鋭意検討を重ね、ガラス管の両端をチャッキングする一対のチャッキング部が、ガラス管をそれぞれ斜め上方にチャッキング（ガラス管をあおってチャッキング）し、ガラス管を上方に撓ませれば、ガラス管が自重により下方に撓んで、曲がりが発生することを防止できると考えた。しかし、このようにガラス管をチャッキングする場合においても、曲がりが発生する場合があることが見出された。この原因は、単にガラス管を上方にアーチ状に撓ませた場合、ガラス管の径方向における下側に位置する部分（アーチ状の形状の内側に位置する部分）にかかる応力と、ガラス管の径方向における上側に位置する部分（アーチ状の形状の外側に位置する部分）にかかる応力とが、互いに異なるためであるとの結論に至った。そこで、本発明者らは、更に鋭意検討を重ねて、本発明をするに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、前記工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされることを特徴とするものである。
【００１１】
カテナリー曲線は、ロープや電線等の構造体の両端を支持して、中心部を下側に自然に垂らした場合にできるアーチ状の曲線のことであるので、本発明の光ファイバ用母材の製造方法において、ガラス管は、上側に盛り上がるようにして撓まされる。ところで、加熱されたガラス管は、粘度が下がり、自重により下側に撓む傾向がある。しかし、本発明のガラス管は、加熱される工程において、上述のように中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように撓まされるため、ガラス管の径方向における上側の部分と、ガラス管の径方向における下側の部分とで、ガラス管の長手方向に沿った力の差が低減される。従って、ガラス管が局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、上述の曲がりが生じることを抑制することができる。このため、ガラス管の振れ回りを抑制することができる。従って、内付け法において、ガラス管を加熱する際、ガラス管の周方向における熱の偏在が抑制される。このため、内付けされたガラス層の厚さが、結果として周方向で一定とされる。こうして、ガラス管の肉厚が一定に保たれる。こうした工程を備えて、製造される光ファイバ用母材は、偏心が抑制され、かつ、補助支持部材のようなガラス管の途中でガラス管に触れる部材が無いため不純物が混入することも防止される。従って、このような光ファイバ用母材は、偏心や不純物による光の損失が抑制された信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【００１２】
また、チャッキングされた前記ガラス管の前記チャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＡとし、前記ガラス管のカテナリー曲線の方程式から求められる前記ガラス管のチャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＢとし、それぞれの前記チャッキング部分の間の直線距離をＬとする場合に
【数１】
を満たすことが好ましい。
【００１３】
ガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管の両端がチャッキングされる場合においても、機器の精度等に起因して、ガラス管のチャッキング部分における中心軸の傾きに誤差を生じることがある。本発明者らは、この誤差の絶対値である｜Ｂ−Ａ｜が、ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の距離の二乗で除された値が、０．０００１５０以下であれば、曲がりの量が０．３ｍｍ以下となることを見出した。このような量であれば、十分に信頼性の高い光ファイバを製造することが可能な光ファイバ用母材を製造することができる。
【００１４】
さらに、
【数２】
を満たすことが好ましい。
【００１５】
このような誤差であれば、曲がりの量を０．１５ｍｍ以下に抑制することができる。
【００１６】
さらに、
【数３】
を満たすことが好ましい。
【００１７】
このような式を満たす誤差であれば、誤差が無い場合と略同様な曲がりの量となるので、曲がりの量を最小に抑えることができる。
【００１８】
また、前記ガスは、前記ガラス層を積層するための原料ガスであり、前記工程において、前記原料ガスにより前記ガラス管の内壁にガラス層を積層することとしても良く、更にこの場合、前記工程では、ＭＣＶＤ法を用いることとしても良い。
【００１９】
このようにすることで、ガラス管の内壁にガラス層を積層する工程において、ガラス管の曲がりを抑制することができる。この工程中に、ガラス管の曲がりを抑制することで、原料ガスに由来して積層されるガラス層の厚さが周方向において一定とされ、この結果、光ファイバ用母材の偏心を抑制することができる。特にＭＣＶＤ法を用いてガラス層を積層する場合、上述のように、外部からガラス管を加熱するため、ガラス管の曲がりが生じると周方向での温度分布が大きくなり、光ファイバ用母材におけるコアガラス体の偏心の量がより大きくなる傾向がある。しかし、本発明によれば、ガラス管の曲がりが抑制されることにより、熱源とガラス管との距離の変動が抑制される。このため、原料ガスに由来するスートは、周方向における厚さの変化が抑制されて堆積され、この結果ガラス層の厚さの変化が抑制される。なお、積層されるガラス層は、光ファイバのコアとなるコアガラス体であっても良く、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体であっても良い。
【００２０】
或いは、前記ガスは、エッチングガスであり、前記工程において、前記エッチングガスにより前記ガラス管の内壁をエッチングすることとしても良い。
【００２１】
内付け法を行う場合、一般的に、ガラス管に原料ガスを供給する前や、原料ガスによるガラス層が積層された後に、ガラス管の内壁をエッチングする工程を行う。なお、ガラス層が積層された後のガラス管とは、ガラス層が積層される前のガラス管と積層されたガラス層とからなるガラス管を意味し、この場合の内壁は積層されたガラス層の内壁となる。このようにガラス管の内壁をエッチングする場合においても、ガラス管を加熱するため、ガラス管の曲がりが生じる虞がある。しかし、上記の様に、ガラス管の中心軸が上下反転されたカテナリー曲線となるように撓まされることで、エッチングする工程において、ガラス管に曲がりが生じることを抑制することができる。従って、ガラス管が上記のように撓まされる工程が、ガラス管に原料ガスを供給する前にエッチングする工程であれば、その工程においてガラス管の曲がりが抑制されるため、その後、ガラス管の内壁にガラス層を積層する場合に、スートがガラス管の周方向で偏在することを抑制することができる。また、ガラス管が上記のように撓まされる工程が、ガラス管にガラス層が積層された後にエッチングする工程である場合であっても、ガラス管の曲がりが抑制されるため、その後の工程を経て製造される光ファイバ用母材が曲がることを抑制することができる。こうして信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材を製造することができる。
【００２２】
また、本発明の光ファイバの製造方法は、内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材製造工程と、前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、を備える光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ用母材製造工程は、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、当該工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされることを特徴とするものである。
【００２３】
ガラス管が加熱される工程において、チャッキング部分の間におけるガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管が撓まされることで、ガラス管の曲がりを抑制できる。従って、内付け法において、積層されるガラス層の厚さが、周方向で異なることが抑制される。このため、製造される光ファイバ用母材は、偏心が抑制され、この光ファイバ用母材を線引きすることで、信頼性の高い光ファイバを製造することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法を提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図２】図１に示す光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を示す図である。
【図３】光ファイバ用母材を製造する工程及び光ファイバを製造する工程を示すフローチャートである。
【図４】ガラス管がセットされた状態の母材製造装置を示す図である。
【図５】チャッキングされたガラス管の状態を示す図である。
【図６】積層工程の様子を示す図である。
【図７】線引工程の様子を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図９】カテナリー曲線の方程式から求められるチャッキング部分の中心軸の傾きと、実施例におけるチャッキング部分の中心軸の傾きとの誤差を、ガラス管のチャッキング部分同士の距離の二乗で割った値と、ガラス管の曲がり量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。本実施形態の光ファイバ１０は、例えば、シングルモードファイバとされ、図１に示すように、コア１１と、コア１１の外周面を囲むクラッド１２と、クラッド１２の外周面を被覆する第１被覆層１３と、第１被覆層１３の外周面を被覆する第２被覆層１４とから構成される。クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低くされている。このような、コア１１を構成する材料としては、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム等の元素が添加された石英が挙げられる。また、クラッド１２を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英が挙げられる。また、第１被覆層１３、第２被覆層１４を構成する材料としては、例えば、互いに異なる種類の紫外線硬化樹脂が挙げられる。
【００２８】
このような光ファイバ１０は、後述の様に光ファイバ用母材を線引きすることにより製造される。図２は、図１に示す光ファイバ１０の製造に用いる光ファイバ用母材を示す図である。図２に示すように、光ファイバ用母材１０Ｐは、円柱状の形状をしており、光ファイバ１０のコア１１となるコアガラス体１１Ｐと、コアガラス体１１Ｐの外周面を囲み、光ファイバ１０のクラッド１２となるクラッドガラス体１２Ｐとから構成される。
【００２９】
コアガラス体１１Ｐは、光ファイバ１０のコア１１と同じ材料から成り、クラッドガラス体１２Ｐは、クラッド１２と同じ材料から成る。そして、コアガラス体１１Ｐの直径とクラッドガラス体の外径との比は、光ファイバ１０のコア１１の直径とクラッド１２の外径との比と略同様とされる。
【００３０】
次にこのような光ファイバ用母材１０Ｐを製造し、製造した光ファイバ用母材１０Ｐを用いて光ファイバ１０を製造する方法について説明する。
【００３１】
図３は、光ファイバ用母材１０Ｐを製造する工程、及び、光ファイバ１０を製造する工程を示すフローチャートである。図３に示すように、光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法は、ガラス管を母材製造装置にセットする準備工程Ｐ１と、ガラス管の内壁をエッチングするエッチング工程Ｐ２と、ガラス管の内壁にガラス層を積層する積層工程Ｐ３と、ガラス管の貫通孔を潰して光ファイバ用母材とするコラプス工程Ｐ４とを主な構成として備え、光ファイバ１０の製造方法は、上記の各工程と、光ファイバ用母材１０Ｐを線引きする線引工程Ｐ５と、を主な構成として備える。
【００３２】
＜準備工程Ｐ１＞
まず、ガラス管を準備する。このガラス管は、光ファイバ用母材１０Ｐのクラッドガラス体１２Ｐの一部となるため、製造する光ファイバ１０のクラッド１２と同様の材料とする。準備したガラス管は、必要に応じて、表面の洗浄を行う。
【００３３】
次に、ガラス管を母材製造装置にセットする。
【００３４】
図４は、ガラス管１５Ｇがセットされた状態の母材製造装置を示す図である。図４に示すように、母材製造装置５０は、ガラス管１５Ｇの両端部をチャッキング可能な一対のチャッキング部５５ａ、５５ｂと、ＳｉＣｌ４ガスを供給するＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓと、ＧｅＣｌ４ガスを供給するＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇと、キャリアガスを供給するキャリアガス供給部５１ｃと、エッチングガスを供給するエッチングガス供給部５１ｅと、ＳｉＣｌ４ガス、ＧｅＣｌ４ガス、キャリアガス、エッチングガス等をガラス管１５Ｇに供給するガス供給配管５４と、ガラス管１５Ｇから排出される不要なガスを処理する排ガス処理部５７と、ガラス管１５Ｇのガスの排出側に加圧用のガスを供給する加圧ガス供給部５６と、ガラス管１５Ｇの長手方向に移動可能とされ、ガラス管１５Ｇの外周面を加熱可能なバーナ５８と、を主な構成として備える。
【００３５】
本実施形態において、チャッキング部５５ａは、ガラス管１５Ｇの一方の端部をチャッキングし、チャッキング部５５ｂは、ガラス管１５Ｇの他方の端部をチャッキングし、チャッキング部５５ａ，５５ｂにより、ガラス管１５Ｇは支持される。このチャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇを斜め上方に傾けて、チャッキングすることができる。すなわち、チャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇをあおった状態でチャッキングすることができ、ガラス管１５Ｇの両端が、それぞれあおられた状態でチャッキングされる場合、ガラス管１５Ｇは、山なりに撓んだ状態となる。さらに、それぞれのチャッキング部５５ａ，５５ｂは、ガラス管１５Ｇの軸を中心に回転可能な構成とされる。
【００３６】
また、ガス供給配管５４は、ガラス管１５Ｇが、チャッキング部５５ａにチャッキングされた状態で、先端がガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に、僅かに挿入されるよう構成されている。
【００３７】
ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓは、ＳｉＣｌ４を蒸気で供給する構成とされ、例えば、ＳｉＣｌ４バブリング機とされる。また、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇは、ＧｅＣｌ４を蒸気で供給する構成とされ、例えば、ＧｅＣｌ４バブリング機とされる。また、キャリアガス供給部５１ｃは、ＳｉＣｌ４ガスやＧｅＣｌ４ガスを搬送するキャリアガスを発生する。キャリアガスは、例えば、窒素ガス等の不活性ガスから成り、キャリアガスが窒素ガスである場合は、液体窒素からＮ２ガスを発生させる装置を用いれば不純物の少ない窒素ガスを供給することができる。また、エッチングガス供給部５１ｅは、ガラス管１５Ｇをエッチング可能なエッチングガスを供給する構成とされ、このようなエッチングガスとしては、ＳＦ６ガスを挙げることができる。
【００３８】
なお、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓ、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇ、キャリアガス供給部５１ｃ、エッチングガス供給部５１ｅには、それぞれ配管が接続されており、これらの配管は、ガス供給配管５４に接続されている。従って、それぞれのガスは、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給されるように構成されている。また、それぞれの配管の途中には、図示しないバルブが設けられており、それぞれのガスの供給がコントロールできるようにされている。
【００３９】
排ガス処理部５７は、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈから排出される不要なガスを蓄積する構成とされている。
【００４０】
加圧ガス供給部５６は、ガラス管１５Ｇのガスの排出側において、ガラス管１５Ｇの長手方向に略垂直な方向から加圧ガスを供給するよう構成されている。この加圧ガスとしては、窒素ガス等の不活性ガスを挙げることができる。
【００４１】
バーナ５８は、例えば、酸水素バーナとされ、上述のようにガラス管１５Ｇの長手方向に移動可能に構成される。
【００４２】
このような母材製造装置５０の一対のチャッキング部５５ａ，５５ｂにより、ガラス管１５Ｇの両端部がチャッキングされる。図５は、両端がチャッキングされたガラス管１５Ｇの状態を示す図である。図５に示すように、ガラス管１５Ｇの両端は、後述のエッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３においてガラス管１５Ｇが加熱された際、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分の間における中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように撓まされる。
【００４３】
カテナリー曲線とは、懸垂曲線、或いは、懸垂線とも呼ばれ、ロープや電線等の構造体の両端を支持して、中心部を下側に自然に垂らした場合にできるアーチ状の曲線のことである。
【００４４】
カテナリー曲線は、カテナリー曲線の方程式である下記の式（１）で表すことができ、所定の温度のガラス管１５Ｇの２ヶ所が支持され、それぞれの支持部分の間におけるガラス管１５Ｇが懸垂する場合にも適用可能である。
【数４】
ここで、原点は、ガラス管１５Ｇの２ヶ所の支持部分におけるそれぞれの径方向の中心同士を直線で結んだ線の中点となる。すなわち、支持されたガラス管１５Ｇが、全く撓んでいないと仮定する場合における支持部分の間における中心軸１５Ｃの中点が原点となり、原点を通る水平方向がｘ軸であり、鉛直方向がｙ方向である。ａは、カテナリー曲線のスケールを定める値であり、ガラス管１５Ｇの強度が反映されるパラメータである。
【００４５】
ガラス管１５Ｇのそれぞれの支持部分の間の直線距離をＬとすると、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃの撓み量Ｙは、下記の式（２）で表すことができる。
【数５】
【００４６】
また、ガラス管１５Ｇの撓み量は、ガラス管１５Ｇの寸法と、上記の距離Ｌから下記式（３）で表すことができる。
【数６】
但し、Ｅは、上記所定の温度におけるガラス管のヤング率であり、Ｉは、断面二次モーメントである。
【００４７】
これら式（２）および式（３）から、パラメータａを求めることができる。
【００４８】
また、ガラス管１５Ｇの中心軸の傾きは、式（１）の微分に等しい。そこで、ガラス管の支持部分におけるガラス管１５Ｇの傾きは、下記式（４）で表すことができる。
【数７】
【００４９】
この式（４）に、上記の様に求められたａを代入すれば、下側に撓んだガラス管１５Ｇの支持部分における傾きの絶対値を求めることができる。
【００５０】
なお、上述のように数式からガラス管１５Ｇの支持部分の傾きを求めなくとも、所定の温度のガラス管１５Ｇの２ヶ所を支持して、懸垂させて、両端の支持部分における中心軸１５Ｃの傾きを求めても良い。
【００５１】
例えば、長さが２０００ｍｍ、外径が４５ｍｍ、内径が４０ｍｍのガラス管の両端が支持される場合、温度２０５０℃において、撓み量は、０．２８ｍｍとなり、支持部分における傾きの絶対値は、０．５６／１０００となる。
【００５２】
本実施形態の母材製造装置５０においては、ガラス管１５Ｇを支持する部分は、チャッキング部５５ａ，５５ｂである。従って、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにするには、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分が、ガラス管１５Ｇの端から中心に向かう方向で上側に傾くように、ガラス管１５Ｇがあおられて、この傾きが式（４）で求めた傾きの絶対値となるようにすればよい。但し、ガラスの年度は、温度により異なるため、ガラス管１５Ｇの中心軸のカテナリー曲線は、温度により異なる。従って、本工程では、後述のエッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３でのガラス管１５Ｇの温度となった場合において、ガラス管１５Ｇの中心軸がカテナリー曲線となるようにする。
【００５３】
こうして、ガラス管１５Ｇの２ヶ所が、チャッキング部５５ａ，５５ｂにより、あおられた状態でチャッキングされ、ガラス管１５Ｇは、上側に撓んだ状態で、母材製造装置５０にセットされる。こうして準備工程Ｐ１が完了する。
【００５４】
＜エッチング工程Ｐ２＞
次に、母材製造装置５０にセットされたガラス管１５Ｇの内壁をエッチングする。具体的には、チャッキング部５５ａ，５５ｂを回転させることで、ガラス管１５Ｇを軸中心に回転させると共に、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿ってバーナ５８を往復移動させることで、ガラス管１５Ｇを加熱する。このときのガラス管１５Ｇの温度は、ガラス管のエッチングを行うことができる限りにおいて特に限定されないが、例えば、１９００℃〜２１００℃とされる。
【００５５】
上記の様に、ガラス管１５Ｇは、加熱された状態において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにチャッキングされているため、本工程において、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となるように、上側に撓んでいる。
【００５６】
このようにガラス管１５Ｇは、撓まされるため、ガラス管１５Ｇの径方向における上側の部分と、ガラス管１５Ｇの径方向における下側の部分とで、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿った力の差が生じることを抑制することができる。従って、加熱されたガラス管１５Ｇは、変形し易いにもかかわらず、局所的に曲がった状態や、反った状態が維持されるような、曲がりが生じにくい。
【００５７】
このときチャッキングされたガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾きの絶対値をＡとし、ガラス管１５Ｇのカテナリー曲線の方程式（式（１））から求められるガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾き（式（４））の絶対値をＢとし、ガラス管１５Ｇのそれぞれのチャッキング部分の直線距離をＬとする場合に、下記式（５）を満たすことが好ましい。
【数８】
【００５８】
ガラス管１５Ｇが加熱された状態で、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇがチャッキングされる場合においても、チャッキング部５５ａ，５５ｂの精度等に起因して、ガラス管１５Ｇのチャッキング部分における中心軸１５Ｃの傾きに誤差を生じることがある。本発明者らは、この誤差の絶対値である｜Ｂ−Ａ｜が、ガラス管のぞれぞれのチャッキング部分の直線距離の二乗で除された値が、０．０００１５０以下であれば、ガラス管１５Ｇに生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となることを見出した。このような曲がりの量であれば、後述の積層工程Ｐ３において、曲がりの影響をほとんど受けずに、十分に信頼性の高い光ファイバを製造することが可能な光ファイバ用母材１０Ｐを製造することができる。
【００５９】
さらに、下記式（６）を満たすことが好ましい。
【数９】
【００６０】
このような誤差であれば、曲がりの量を０．１５ｍｍ以下に抑制することができる。またさらに下記式（７）を満たすことが好ましい。
【数１０】
【００６１】
本発明者らは、このような式を満たす誤差であれば、ガラス管１５Ｇの曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となることを見出した。従って、式（７）を満たすことにより、ガラス管１５Ｇの曲がりの量を最小に抑えることができる。
【００６２】
そして、ガラス管１５Ｇが加熱されている最中に、エッチングガス供給部５１ｅからエッチングガスを供給し、キャリアガス供給部５１ｃからキャリアガスを供給して、これらのガスをガス供給配管５４を介してガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給する。さらにこのとき、加熱によるガラス管１５Ｇの収縮が生じないように、加圧ガス供給部５６から加圧ガスを供給して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内を加圧し、ガラス管１５Ｇの外径が一定となるようにする。上述のように、加圧ガスがガラス管におけるエッチングガスの排出側から供給されるため、加圧ガスのより、エッチングガスが希釈化されることが抑制されるので、設計値通りにエッチングを行うことができる。
【００６３】
こうして、エッチングガスによりガラス管１５Ｇの内壁がエッチングされる。
【００６４】
＜積層工程Ｐ３＞
次にエッチング工程を経たガラス管１５Ｇの内壁にガラス層を積層する。すなわちガラスを内付けする。本実施形態においては、まず、ガラス管１５Ｇの内壁に、クラッドガラス体１２Ｐとなるクラッドガラス層を積層し、次にコアガラス体１１Ｐとなるコアガラス層を積層する。以下、ＭＣＶＤ法を用いて本工程を行う場合について説明する。
【００６５】
図６は、ＭＣＶＤ法を用いた積層工程Ｐ３の様子を示す図である。なお、図６においては、ガラス管１５Ｇの撓みが省略されている。図６に示すように、積層工程Ｐ３においては、エッチング工程Ｐ２と同様に、チャッキング部５５ａ，５５ｂを回転させて、ガラス管１５Ｇを軸中心に回転させると共に、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿ってバーナ５８を移動させることで、ガラス管１５Ｇを加熱する。ＭＣＶＤ法においては、バーナ５８がＳｉＣｌ４やＧｅＣｌ４等の原料ガスの供給側から排出側に移動する、いわゆる行きトラバースにおいて、バーナ５８よりも排出側において、原料ガスに由来するスート１５Ｓが堆積して、堆積したスート１５Ｓが、バーナ５８の移動により加熱されて、ガラス層１５Ｌが積層される。そして、積層されたガラス層１５Ｌは、ガラス管１５Ｇの一部なり、ガラス管１５Ｇの厚さは、ガラス層１５Ｌが積層される毎に厚くなる。なお、行きトラバースにおいては、比較的ゆっくりとバーナ５８を移動させる。また、原料ガスの排出側から供給側に移動する、いわゆる帰りトラバースは、ガラス層の形成と無関係であるため、素早くバーナを移動して、バーナを原料ガスの供給側に戻す。
【００６６】
行きトラバースにおけるガラス管１５Ｇの回転速度、及び、バーナ５８の移動速度は、ガラス管１５Ｇの肉厚や直径等により異なるため、特に限定されないが、例えば、ガラス管１５Ｇの回転速度が、５ｒｐｍ〜５０ｒｐｍとされ、バーナ５８の移動速度が、５０ｍｍ／ｍｉｎ〜２００ｍｍ／ｍｉｎとされる。また、行きトラバースにおけるガラス管１５Ｇの温度は、後述のように原料ガスからスート１５Ｓが堆積されると共に堆積されたスートがガラス化されガラス層１５Ｌとされる限りにおいて特に限定されないが、例えば、１９００℃〜２３００℃とされる。
【００６７】
上記の様に、ガラス管１５Ｇは、加熱された状態において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるようにチャッキングされているため、本工程においても、エッチング工程Ｐ２と同様に、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となる。
【００６８】
従って、本工程においても、加熱されたガラス管１５Ｇは、変形し易いにもかかわらず、局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、曲がりが生じにくい。また、本工程においても、上記式（５）を満たすことが好ましく、上記式（６）を満たすことがより好ましく、上記式（７）を満たすことが更に好ましい。
【００６９】
クラッドガラス層の積層においては、母材製造装置５０のキャリアガス供給部５１ｃ、及び、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓから、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇ内に、キャリアガス、及び、ＳｉＣｌ４ガス（原料ガス）を供給する。
【００７０】
また、クラッドガラス層が所定数積層されたら、コアガラス層を積層する。コアガラス層の積層においては、母材製造装置５０のキャリアガス供給部５１ｃ、及び、ＳｉＣｌ４ガス供給部５１ｓ、及び、ＧｅＣｌ４ガス供給部５１ｇから、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇ内に、キャリアガス、及び、ＳｉＣｌ４ガスとＧｅＣｌ４ガスとからなる原料ガスを供給する。
【００７１】
なお、加熱によるガラス管１５Ｇの収縮が生じないように、本工程においてもエッチング工程Ｐ２と同様に、加圧ガス供給部５６から加圧ガスを供給して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内を加圧し、ガラス管１５Ｇの外径が一定となるようにする。上述のように、加圧ガスがガラス管における原料ガスの排出側から供給されるため、加圧ガスのより、原料ガスが希釈化されることが抑制されるので、設計値通りにガラス層１５Ｌの積層を行うことができる。
【００７２】
こうして、クラッドガラス層、及び、コアガラス層が所定数積層される。
【００７３】
＜コラプス工程Ｐ４＞
本工程においては、クラッドガラス層及びコアガラス層が積層された後、原料ガスの供給を停止して、バーナ５８を往復移動させることにより、ガラス管１５Ｇを過熱する。この加熱により、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈが縮小され、貫通孔Ｈは潰される。
【００７４】
なお、本工程においては、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈを縮径する前、或いは、貫通孔Ｈを縮径している途中において、ガラス管１５Ｇの内壁をエッチングするエッチング工程を行っても良い。この場合のエッチング工程は、上述のエッチング工程Ｐ２と同様に行えばよい。つまり、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが、上下反対形状のカテナリー曲線となるように、上側に撓んだ状態で、エッチングされる。このようにコラプス工程Ｐ４の前、或いは、途中においてエッチング工程を行う場合においても、光ファイバ用母材が曲がることを抑制することができる。なお、本工程のように、ガラス層１５Ｌが積層された後のガラス管１５Ｇとは、ガラス層１５Ｌが積層される前のガラス管１５Ｇと積層されたガラス層１５Ｌとからなるガラス管を意味し、この場合の内壁は積層されたガラス層１５Ｌの内壁となる。こうして、図２に示す光ファイバ用母材１０Ｐを得る。
【００７５】
＜線引工程Ｐ５＞
図７は、線引工程Ｐ５の様子を示す図である。
【００７６】
まず、線引工程Ｐ５を行う準備段階として、準備工程Ｐ１〜コラプス工程Ｐ４により製造された光ファイバ用母材１０Ｐを紡糸炉１１０に設置する。そして、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、光ファイバ用母材１０Ｐを加熱する。このとき光ファイバ用母材１０Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、光ファイバ用母材１０Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、コアガラス体１１Ｐがコア１１となり、クラッドガラス体１２Ｐがクラッド１２となり、コア１１とクラッド１２とから構成される光ファイバとなる。その後、この光ファイバは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、光ファイバの温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、光ファイバの温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。
【００７７】
次に、光ファイバは、第１被覆層１３となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第１被覆層１３が形成される。次に光ファイバは、第２被覆層１４となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第２被覆層１４が形成され、図１に示す光ファイバ１０となる。
【００７８】
そして、光ファイバ１０は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法によれば、ガラス管１５Ｇは、エッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３といったガラス管を加熱する工程において、中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状に撓まされるため、ガラス管１５Ｇの径方向における上側の部分と、ガラス管１５Ｇの径方向における下側の部分とで、ガラス管１５Ｇの長手方向に沿った力の差が生じることを抑制することができる。従って、ガラス管１５Ｇの加熱中に、ガラス管１５Ｇが局所的に曲がったり、反った状態が維持されるような、曲がりが生じることを抑制することができる。このため、ガラス管１５Ｇの振れ回りを抑制することができる。従って、積層工程Ｐ３において、回転するガラス管１５Ｇとバーナ５８との距離が変動することが抑制され、ガラス管１５Ｇを加熱する際、ガラス管１５Ｇの周方向における熱の偏在が抑制される。このため、原料ガスに由来するスートは、ガラス管１５Ｇの周方向において、一定の厚さに堆積され、スートがガラス化して積層されるガラス層１５Ｌの厚さが、ガラス管１５Ｇの周方向で一定とされる。こうして、ガラス管１５Ｇの肉厚が一定に保たれる。こうした工程を備えて、製造される光ファイバ用母材１０Ｐは、偏心が抑制され、かつ、補助支持部材のようなガラス管の途中でガラス管１５Ｇに触れる部材が無いため不純物が混入することも防止される。従って、この光ファイバ用母材１０Ｐを線引きすることで、信頼性の高い光ファイバ１０を製造することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、積層工程Ｐ３によりガラスを内付けする前に、ガラス管の内壁をエッチングするエッチング工程Ｐ２を行っている。このエッチング工程Ｐ２においても、ガラス管１５Ｇは、中心軸１５Ｃが上下反転されたカテナリー曲線となるように撓まされるため、ガラス管に曲がりが生じることを抑制することができる。従って、積層工程Ｐ３で用いるガラス管１５Ｇは、積層工程Ｐ３の当初から曲がりが抑制されており、ガラス管ガラス管の内壁にガラス層を積層する場合に、スートがガラス管の周方向で偏在することを抑制することができる。従って、本実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法によれば、エッチング工程Ｐ２においてガラス管の曲がりが抑制され、更に、積層工程Ｐ３においてガラス管の曲がりが抑制される。従って、製造される光ファイバ用母材のコアの偏在を抑制することができる。
【００８１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図８は、本発明の第２実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【００８２】
図８に示すように、本実施形態の光ファイバ２０は、コアに活性元素が添加されている増幅用光ファイバ（ダブルクラッドファイバ）とされ、コア２１と、コア２１を囲むクラッド２２と、クラッド２２を被覆する樹脂クラッド２３と、樹脂クラッド２３を被覆する被覆層２４とを有する。クラッド２２の屈折率はコア２１の屈折率よりも低く、樹脂クラッド２３の屈折率はクラッド２２の屈折率よりもさらに低くされている。このような、コア２１を構成する材料としては、第１実施形態の光ファイバ１０のコア１１と同様の材料に、励起光により励起されるＹｂ等の活性元素が添加されたガラスが挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。また、クラッド２２を構成する材料としては、例えば、第１実施形態の光ファイバ１０のクラッド１２と同様の材料を挙げることができる。また、樹脂クラッド２３を構成する材料としては、例えば、光透過性の紫外線硬化樹脂が挙げられ、被覆層２４を構成する材料としては、第１実施形態の光ファイバ１０の第２被覆層１４と同様の材料を挙げることができる。
【００８３】
このような光ファイバ２０を製造するための光ファイバ用母材は、図２に示す光ファイバ用母材１０Ｐと外見が同様であり、コアガラス体１１Ｐに上記活性元素が添加されている点において、光ファイバ用母材１０Ｐと異なる。
【００８４】
この光ファイバ２０を製造する方法は、次の通りとなる。
【００８５】
（第１の製造方法）
第１の製造方法においては、第１実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐの製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１と、エッチング工程Ｐ２を行う。なお、本実施形態の本製造方法においても、準備工程Ｐ１において、第１実施形態の準備工程Ｐ１と同様にして、エッチング工程Ｐ２や積層工程Ｐ３においてガラス管１５Ｇが加熱された際、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃがカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、ガラス管１５Ｇの両端がチャッキングされる。従って、本実施形態においても、エッチング工程Ｐ２において、曲がりが生じることが抑制される。
【００８６】
そして、積層工程Ｐ３のクラッドガラス層を積層する工程を第１実施形態におけるクラッドガラス層を積層する工程と同様に行い、コアガラス層を積層する工程において、キャリアガス及びＳｉＣｌ４ガス及びＧｅＣｌ４ガスの他に、活性元素を気相化させたガスをガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給する。従って、本実施形態における母材製造装置は、第１実施形態の母材製造装置５０の構成に加えて、活性元素を気相化する加熱装置を備えており、この加熱装置で気相化された活性元素が、ガス供給配管５４を介して、ガラス管１５Ｇの貫通孔Ｈ内に供給されるよう構成されている。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様の理由から積層工程Ｐ３において、曲がりが生じることが抑制される。
【００８７】
そして、コアガラス層が所定数積層された後、第１実施形態と同様にして、コラプス工程Ｐ４を行い、図８の光ファイバ２０を製造するための光ファイバ用母材を得る。
【００８８】
次に線引工程Ｐ５を行う。線引工程Ｐ５においては、コーティング装置１３１において、第１被覆層１３となる紫外線硬化性樹脂の代わりに、樹脂クラッド２３となる紫外線硬化性樹脂を用いる点において、第１実施形態の線引工程Ｐ５と異なり、他の点においては、第１実施形態の線引工程Ｐ５と同様とされる。
【００８９】
こうして、図８に示す光ファイバ２０を得る。
【００９０】
（第２の製造方法）
第２の製造方法においては、第１の製造方法と同様にして、準備工程Ｐ１、エッチング工程Ｐ２を行い、さらに積層工程Ｐ３のクラッドガラス層を第１の製造方法と同様に積層する。なお、本製造方法においても、エッチング工程Ｐ２において、第１の製造方法と同様の理由から、ガラス管１５Ｇに曲がりが生じることが抑制される。
【００９１】
そして、積層工程Ｐ３におけるコアガラス層の積層は、次のように行う。まず、クラッドガラス層が積層されたガラス管１５Ｇを、第１実施形態と同様にして、回転させると共に、バーナ５８を原料ガスの供給側から排出側に移動させる。そして、第１実施形態と同様にキャリアガス及びＳｉＣｌ４ガス及びＧｅＣｌ４ガスを供給する。ただし、第１実施形態においては、原料ガスをスート化して、スートをガラス層としたのに対して、本製造方法においては、原料ガスをスート化するが、この時点で、ガラス層化しない点において、第１実施形態のコアガラス層の積層と異なる。そして、本製造方法においては、次に、堆積されたスートの隙間に活性元素を含む水溶液を含浸させて、その後乾燥させる。こうして、スートの隙間に活性元素が坦持される。そして、再びガラス管を加熱して、活性元素とスートとが一体化したコアガラス層とする。なお、本製造方法においても、コアガラス層をなるスートを堆積するためにガラス管を加熱する際に、第１実施形態の積層工程Ｐ３と同様の理由から、ガラス管１５Ｇに曲がりが生じることが抑制される。
【００９２】
その後、コラプス工程Ｐ４を行い、第１の製造方法と同様にして、線引工程Ｐ５を行い、図８に記載の光ファイバ２０を得る。なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、コラプス工程Ｐ４の前、或いは、途中にエッチング工程を行っても良い。
【００９３】
以上、本発明について、第１、第２実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９４】
例えば、第１実施形態における光ファイバは、シングルモードファイバに限らずマルチモードファイバであっても良い。
【００９５】
また、第１、第２実施形態の積層工程において、クラッドガラス層を積層せずに、コアガラス層のみを積層しても良い。この場合、準備するガラス管１５Ｇのみを用いて、クラッドガラス体１２Ｐとすれば良い。
【００９６】
また、上記実施形態においては、内付け法としてＭＣＶＤ法を用い、熱源としてバーナ５８を用いたが、バーナ５８と同様に移動し、ガラス管１５Ｇに外周を取り囲む加熱ヒータを用いても良い。このような加熱ヒータを用いる光ファイバ用母材の製造方法は、ＦＣＶＤ（Furnace Chemical Vapor Deposition）法と呼ばれ、ＭＣＶＤ法の一種と捉えることができる。
【００９７】
また、上記実施形態においては、内付け法としてＭＣＶＤ法を用いて積層工程Ｐ３を行った。しかし、本発明はこれに限らず、例えば、積層工程Ｐ３において、ＰＣＶＤ（Plasma- activated chemical vapor deposition）法を用いても良い。ＰＣＶＤ法は、上記のＭＣＶＤ法における酸水素炎の代わりに、プラズマによって加熱を行うものである。具体的には、ガラス管１５Ｇ内に原料ガスを投入すると共にプラズマ状態とし、ガラス管１５Ｇの内壁面とのラジカル反応を誘起することでガラス層１５Ｌを積層する方法である。積層工程Ｐ３がＰＣＶＤ法により行われれば、ガラス微粒子がアモルファス状態で堆積するため、透明化されたガラス層を直接形成することができる。従って、積層工程Ｐ３を簡易にすることができると共に、良好なガラス層を形成することができる。
【００９８】
また、上記実施形態において、エッチング工程Ｐ２におけるガラス管１５Ｇの温度と、積層工程Ｐ３におけるガラス管１５Ｇの温度とが異なる場合、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃが、どちらか一方の工程においてカテナリー曲線となるように、ガラス管の端部がチャッキングされても良い。或いは、ガラス管１５Ｇの中心軸１５Ｃが、それぞれの工程においてカテナリー曲線となるように、それぞれの工程間でガラス管の端部が、互いに異なる傾きとなるようにチャッキングされても良い。
【００９９】
また、上記実施形態におおいては、ガラス管１５Ｇの両端をチャッキングしたが、ガラス管１５Ｇの途中の２ヶ所をチャッキングしても良い。
【実施例】
【０１００】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【０１０１】
（実施例１）
外径が４５ｍｍで、肉厚が２ｍｍのガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が１０００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットした。そして、それぞれのガラス管に対して、ＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、このようにガラス管を母材製造装置にセットする場合、ガラス管の中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた理想的な形状となるためには、式（１）〜式（４）より求められるガラス管のチャッキング部分の中心軸の傾き（理想的な傾き）を０．００００６９とすれば良い。そこで、本実施例においては、この理想的な傾きから誤差が生じるようにした。具体的には、それぞれのガラス管の理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値（式（５）の左辺）が、それぞれ０．００００３１、及び、０．００００６９、及び、０．０００１３１となるようにして、ガラス管を撓ませた。また、ＭＣＶＤ法においては、ガラス管の回転数を２０ｒｐｍとし、原料ガスの供給側から排出側に、酸水素バーナを６５ｍｍ／ｍｉｎで移動させて、８０回トラバースさせた。このとき酸水素炎があたっている場所におけるガラス管の温度は、約２０５０℃であった。さらにトラバース中において、ガラス管の外径が一定となるように、ガラス管の貫通孔を加圧した。
【０１０２】
（実施例２）
肉厚が３ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．００００７２となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００２８、及び、０．００００７２、及び、０．０００１２８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０３】
（実施例３）
外径が３８ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．００００９８となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００００２、及び、０．００００９８、及び、０．０００１０２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０４】
（実施例４）
外径が３８ｍｍで、肉厚が３ｍｍであること以外は、実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１０４となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００００４及び、０．００００９６、及び、０．０００１０４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０５】
（実施例５）
実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が１２００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１１９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１３、及び、０．００００８３、及び、０．００００５６となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０６】
（実施例６）
実施例２と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１２５となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１７、及び、０．００００５２、及び、０．００００８７となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０７】
（実施例７）
実施例３と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１７０となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００２１、及び、０．００００４９、及び、０．０００１１８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０８】
（実施例８）
実施例４と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例５と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００１７９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００１５、及び、０．００００５５、及び、０．０００１２４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１０９】
（実施例９）
実施例１と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が２０００ｍｍとなるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００５５２となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００８８、及び、０．０００１１３、及び、０．０００１３８となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１０】
（実施例１０）
実施例２と同様のガラス管を３本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００５７７となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．００００９４、及び、０．０００１１９、及び、０．０００１４４となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１１】
（実施例１１）
実施例３と同様のガラス管を２本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００７８７となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００１４７、及び、０．０００１７２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１２】
（実施例１２）
実施例４と同様のガラス管を２本準備し、チャッキング部分間の距離が実施例９と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本実施例のガラス管の場合、理想的な傾きは、０．０００８２９となる。そこで、本実施例においては、理想的な傾きからの誤差をチャッキング間の距離の二乗で除した値が、それぞれ０．０００１５７、及び、０．０００１８２となるようにして、ガラス管を撓ませた。
【０１１３】
次に、実施例１〜１２のそれぞれのガラス管の曲がりの量を調べた。この結果を図９に示す。図９は、カテナリー曲線の方程式から求められるチャッキング部分の中心軸の傾きと、それぞれの実施例におけるチャッキング部分の中心軸の傾きとの誤差を、ガラス管のチャッキング部分同士の距離の二乗で割った値（上述の式（５）の左辺の値）と、ガラス管の曲がり量との関係を示す図である。図９に示すように、ガラス管の外径、肉厚、或いは、チャッキング間の距離にかかわらず、この値（式（５）の左辺の値）が、０．０００１５０以下である場合、ガラス管に生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となる結果となった。さらに、この値が、０．０００１２５以下であれば、曲がりの量が０．１５ｍｍ以下になる結果となった。またさらにこの値が、０．０００１００以下であれば、ガラス管の曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となる結果となった。
【０１１４】
（比較例１）
実施例１１と同様のガラス管を準備して、実施例１１と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本比較例のガラス管の場合、それぞれのチャッキング部において、ガラス管が水平となるようにした。
【０１１５】
（比較例２）
実施例１２と同様のガラス管を準備して、実施例１２と同様になるようにして、それぞれのガラス管を母材製造装置にセットし、実施例１と同様にしてＭＣＶＤ法によるコアガラス層の積層を行った。なお、本比較例のガラス管の場合、それぞれのチャッキング部において、ガラス管が水平となるようにした。
【０１１６】
次に、実施例と同様にして、比較例１、比較例２のガラス管の曲がりの量を調べた。この結果を図９にて破線で示す。図９に示すように、それぞれの比較例における曲がりの量は、実施例１〜１２のそれぞれのガラス管よりも大きい結果となった。
【０１１７】
以上より、ガラス管の外径、肉厚、或いは、チャッキング間の距離に関わらず、上記値（式（５）の左辺の値）が、０．０００１５０以下である場合、ガラス管に生じる曲がりの量が０．３ｍｍ以下となり、この値が、０．０００１２５以下であれば、曲がりの量が０．１５ｍｍ以下になり、この値が、０．０００１００以下であれば、ガラス管の曲がりの量が、誤差が無い場合と略同様となる結果となった。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
以上説明したように、本発明によれば、信頼性の高い光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法、及び、それを用いる光ファイバの製造方法を提供される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０・・・光ファイバ
１０Ｐ・・・光ファイバ用母材
１１・・・コア
１１Ｐ・・・コアガラス体
１２・・・クラッド
１２Ｐ・・・クラッドガラス体
１３・・・第１被覆層
１４・・・第２被覆層
１５Ｃ・・・中心軸
１５Ｇ・・・ガラス管
１５Ｌ・・・ガラス層
１５Ｓ・・・スート
２０・・・光ファイバ（増幅用光ファイバ）
２１・・・コア
２２・・・クラッド
２３・・・樹脂クラッド
２４・・・被覆層
５０・・・母材製造装置
５１ｃ・・・キャリアガス供給部
５１ｅ・・・エッチングガス供給部
５１ｇ・・・ＳｉＣｌ４ガス供給部
５１ｓ・・・ＧｅＣｌ４ガス供給部
５４・・・ガス供給配管
５５ａ，５５ｂ・・・チャッキング部
５６・・・加圧ガス供給部
５７・・・排ガス処理部
５８・・・バーナ
１１０・・・紡糸炉
１１１・・・加熱部
１２０・・・冷却装置
１３１，１３３・・・コーティング装置
１３２，１３４・・・紫外線照射装置
１４１・・・ターンプーリー
１４２・・・リール
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・エッチング工程
Ｐ３・・・積層工程
Ｐ４・・・コラプス工程
Ｐ５・・・線引工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、
２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、
前記工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
チャッキングされた前記ガラス管の前記チャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＡとし、
前記ガラス管のカテナリー曲線の方程式から求められる前記ガラス管のチャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＢとし、
それぞれの前記チャッキング部分の間の直線距離をＬとする場合に、
【数１】
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項３】
【数２】
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項４】
【数３】
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項５】
前記ガスは、前記ガラス層を積層するための原料ガスであり、
前記工程において、前記原料ガスにより前記ガラス管の内壁にガラス層を積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
前記工程では、ＭＣＶＤ法を用いる
ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
前記ガスは、エッチングガスであり、
前記工程において、前記エッチングガスにより前記ガラス管の内壁をエッチングする
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項８】
内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材製造工程と、
前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、
を備える光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ用母材製造工程は、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、当該工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされる
こと特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項１】
内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材の製造方法であって、
２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、
前記工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
チャッキングされた前記ガラス管の前記チャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＡとし、
前記ガラス管のカテナリー曲線の方程式から求められる前記ガラス管のチャッキング部分における前記中心軸の傾きの絶対値をＢとし、
それぞれの前記チャッキング部分の間の直線距離をＬとする場合に、
【数１】
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項３】
【数２】
を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項４】
【数３】
を満たすことを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項５】
前記ガスは、前記ガラス層を積層するための原料ガスであり、
前記工程において、前記原料ガスにより前記ガラス管の内壁にガラス層を積層する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
前記工程では、ＭＣＶＤ法を用いる
ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
前記ガスは、エッチングガスであり、
前記工程において、前記エッチングガスにより前記ガラス管の内壁をエッチングする
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項８】
内付け法を用いて光ファイバ用母材を製造する光ファイバ用母材製造工程と、
前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、
を備える光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ用母材製造工程は、２ヶ所がチャッキングされたガラス管を回転させながら加熱すると共に、前記ガラス管の貫通孔内にガスを供給する工程を備え、当該工程において、前記ガラス管のそれぞれのチャッキング部分の間における中心軸がカテナリー曲線を上下反転させた形状となるように、前記ガラス管は撓まされる
こと特徴とする光ファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８２６０５（Ｐ２０１３−８２６０５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１６３４０７（Ｐ２０１２−１６３４０７）
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月２４日（２０１２．７．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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