JPH02501384A - 管の縮径によって得られたプリフォームを使用する光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 管の縮径によって得られたプリフォームを使用する光ファイバの製造方法 本発明は光ファイバの製造に傷る。

従来技術によるかかるファイバの製造方法は、少なくともいくつかの点では該従 来技術の方法と本発明方法とに共通する種々の処理工程を含む。

まず、これらの処理工程に関して説明する。

第１の共通処理工程は、種々の処理が行なわれたガラス管を製造または購入によ って入手することにある。このようなガラス管を以後「加工管」と指称する。読 管は典型的にはシリカから成る。幾何学的に定義すると、読管は１つの軸線を有 し、読管の長さは該軸線に沿って後端がら前端まで延び、読管の肉厚は２つの円 筒面、即ち前記軸線周囲の回転面であって内径及び外径を夫々規定する円筒状内 面と円筒状外面との間の厚さである。内面は内部スペースを包囲している。管の 肉厚に前記内面から延びるコア層と該コア層を包囲する屈折率の小さいクラッド 層とを形成するように、管形成ガラスの組成及び屈折率は管の肉厚中で前記軸線 からの距離に伴って変化している。

従来の方法によればこのような加工管は、基体管の内面にドープシリカ層を順次 堆積させて前記クラッド層と前記コア層とを形成する処理によって得られた。か かる堆積層は、基体管の内部スペースに流入し高熱ゾーンで局部的に分解する反 応ガス混合物から得られる。該ゾーンの加熱は、管の外部に配置され均一層を堆 積せしむべく管を長手方向に掃引するトーチによって行なわれる。同時に管は管 の水平軸線の周囲で回転駆動される。

光ファイバの製造分野でこのような内面堆積層を形成するために、所謂ｒＭ　Ｃ Ｖ　Ｄ　Ｊ、ｒＰｃＶＤＪ及びｒｓＰｃＶＤＪなる方法が公知である。この分野 で使用される基体管は通常は肉厚的２ＩＩｍ〜３１ＩＩ！であり、堆積層の厚さ は合計で約１１である。

次の共通処理工程は前記加工管の直径を縮小する工程である。この処理では、加 熱手段を使用し、読管の長手方向に沿った１つのゾーンを前記ガラスの軟化と前 記管の内径及び外径の縮小とを伴う縮径温度に加熱する。この縮径処理は、読管 に沿って前記後端から前記前端まで移動する加熱手段の複数口のパスを含む、前 記内部スペースが消滅し、前記コア層から形成されたコアと前記クラッド層から 形成され前記コアを包囲するクラッドとを有する充実円柱状プリフォームが形成 されるまで前記パスを継続する。

かかる管の＃ｌ径は一般に、酸素−水素トーチから成る加熱手段の２回以上のパ スを用いて以下のごとく行なわれる。

水平軸線をもつガラス加工旋磐のジョー間に加工管を保持して回転させ加熱する 。トーチは、管の有効部分の一端から他端まで移動する間に、表面張力の作用で 管の直径縮小が生じるレベルの温度（管の外面で２，１００℃〜２，２００℃） まで管の材料の温度を上昇させる。所定回数のパス後に管の縮径が完了し、得ら れたガラス棒が前記プリフォームを構成する。

その次の共通処理工程は該アリフオームからファイバを形成する工程である。こ のファイバ形成工程では、前記プリフォームの長さの末端ゾーンを加熱し、該ゾ ーンの線引きを行なって被熱ガラスの直径を漸次縮小させ、プリフォームの前記 コア及び前記クラッドから夫々形成されたコアと光クラッドとを含む光ファイバ を形成する。

この方法において、より大きい肉厚の加工管の処理が可能になればファイバ１に ＋ｓ当たりのコストが下がる。しかしながら実験によれば、前記の従来技術の方 法は管の肉厚が大きいときには使用できない、例えば管の肉厚が１０−一を上回 るとき、あるいは５−を上回るときにさえ最早使用できないことが判明した。

通常は肉厚が上記の値になると表面張力だけで十分な縮径を達成することができ ない。

しかしながら、管の内部を大気に対して減圧、例えば数１０パスカルの圧力に維 持し得る真空ポンプを使用すると管の完全な縮径が得られる。但しこの場合には 、市販の基体管の寸法の変動及び不整とこれらに起因する加熱不均一とによって 縮径処理中に加工管の極めて顕著な楕円歪みが生じる。このような楕円歪みが生 じたプリフォームはもはや使用できない。

減圧を用いることなく完全な縮径を行なうことが可能な中程度の肉厚例えば肉厚 ４麟−の管においても、縮径工程中に楕円歪みの発生する危険が全くないとはい えない。

本発明の目的は特に、管が厚肉管であり且つ管の縮径処理を容易にするために管 の内部を減圧するときに、縮径処理中の加工管の形状を円形に維持し得る方法を 提供し、これにより、従来よりも厚肉の管を使用して光フアイバ製造用プリフォ ームを形成できるようにしてかかるファイバのコストを下げることである。

本発明の方法は前記の複数の共通処理工程を含む、同じ処理工程を含む前記の公 知方法に比較して本発明方法の特徴は、前記縮径工程の前に縮径用ガイドを配置 する工程を含むことである。該ガイドは、前記軸線周囲の回転面を有し、前記加 工管の前記後端から鎖管の前記内部スペースに侵入し、前記ガイドの長さの一部 分が前記内部スペースの内部に維持され、該ガイドの前端は前記管内部の前記後 端の近傍の一点で終わっている。かかるガイドの使用によって以下の効果が得ら れる。前記縮径処理中の前記加熱手段の各パスの開始の際に、前記管の長さに沿 った後部非案内部分が加熱手段によって加熱されて前記直径縮小が生じ、前記非 案内部分の内面は該内面に対面する前記ガイドの長さ部分に当接する。従って管 の前記部分は前記軸線の周囲の回転体の形状となり、管が前記ガイドにもはや支 持されない場所で管の前記部分の断面が円形になる１次に前記加熱手段が前進す る間に、案内されていた部分が冷却されて硬化し、前方に続く前記管の部分が前 記加熱手段によって同様に加熱されて同様の直径縮小を生じ、同じ直径の同じ円 形になる。このように円形化された部分は次の部分の同じ円形化を生起する。こ のような円形化は前記加熱手段が前記管の前記前端に到達するまで継続する。言 い替えると、本発明によれば、管の機械的案内は各パスの最初の時期。

即ち管の長さ方向の極めて短い部分に対して行なわれるだけであるが、この案内 によって管の全長にわたる円柱化が十分に達成される。

本発明方法更に以下の特徴を含み得る。

前記縮径処理が前記加熱手段による２回以上の連続パスを含み該パス中に加工管 の前記内径が初期内径から逓減する値となるとき、前記縮径用ガイドの前記後端 の後部直径は前記加工管の初期内径よりやや小さく、前記ガイドの直径は前記後 部直径から前方に向かって漸減する。各連続パス開始の際には、前記加工管の内 面の長さ沿った複数の連続部分が、該部分に対面する前記ガイドの長に沿った複 数の連続部分に当接する。複数の前記部分は後部から前部に向かって順次連続し 、各部分の直径は順次小さくなっている。

前記縮径用ガイドは実質的に、前方に頂点をもつ前記軸の周囲の直円錐の形状で ある。

前記加熱手段の前記パス中の前記管の内径及び外径の縮小を生起するように、前 記縮径処理中に前記加工管の前記内部スペースは外気に対して負圧に維持される 。

加工管の前記外径は３０〜８０１ＩＩＩの範囲であり、前記初期内径は１０〜３ ０細−の範囲であり、鎖管の肉厚は２０−ｍ以上であり、前記負圧は大気圧の１ ０％〜１００％の範囲である。

上記に開示した本発明方法の具体例を添付図面に基づいて非限定的に以下に説明 する。複数の図で同じ素子は同じ参照符号で示される。

記載の具体例は前記特徴の幾つかを含む、記載の素子を同じ技術的機能を果たす 別の素子で代替し得ることは理解されよう。

第１図は、本発明によって縮径処理されるシリカ管ブランクの軸方向断面図であ る。該処理を実行し得る手段も図示されている。

第２図は、前記縮径処理中の前記加熱手段のバスの開始の際の同じ素子の軸方向 断面部分図である。

第３図は第１図のシリカ管の第１図の平面ｍに沿った横断面の拡大扇形部分図で ある。

これらの図において、縮径されるべき加工管の水平軸線は符号へで示される。該 管自体は符号２で示されており、後端及び前端は夫々符号３０及び３３で示され る。管はシリカから成る。鎖管は例えば外径５０＋ｓ−であり、堆積後の内径は １８０、長さ５００１である。

前記管の前記内面及び外面は夫々符号２０及び２２で示されており、前記内部ス ペースは符号２４で示される。前記コア層及びクラッド層は第３図に夫々符号２ ６及び２８で示される。

管２の前端にポンプ手段１０が配置されている。鎖管は２つのシリカ製末端部材 、即ちポンプ側末端の部材５（例えば外径２５ｍｍ及び内径２０ｍｍ）と他端側 の末端部材６（例えば外径５０ｍｍ及び内径４５＋ａｍ）を備える。これらの末 端部材は図示し　５ないガラス加工旋盤のジョー４に配置される。

縮径用ガイドはシリカ製ロッド１の前端部分１２から成る。

該部分は長さ約３０ｍｍであり、該ロッドは円錐状案内面を備える。ロッド１の 直径は、管２の内径にできるだけ近い値に選択され、例えば１７−である。

ロッド１は旋盤の補助ジョー７によって同軸的に配置され、該ロッドの円錐状先 端は縮径される管２の内部に完全に侵入している。末端部材６とロッド１との間 の間隙は栓３（例えばゴム製）によって閉鎖されている。

ポンプを矢印８の方向に起動すると、１／１０パスカルのほぼ数倍の圧力、例え ば約１．３Ｐａの圧力が管２の内部に維持される。

旋盤を矢印１４の方向に（例えば約６０回転／分（ｒｐｍ）の速度で）回転させ 、（最初のうちは静止した）トーチ９によってロッド１と同じ側の末端から加熱 を開始し、管２がロッド１の最大直径部分に付着するまで加熱を継続する。

次にトーチ９を並進ベンチ１６に沿って矢印１８の方向で適当な速度（例えば５ ＋ｍｍ／分）で前方に並進させ、ロッド１の円錐面の最も後方の部分に沿って縮 径及び付着の現象を生起させる。この速度は、トーチによって供給される熱量（ 使用される酸素及び水素の流量、例えば酸素６０〜７０１／分及び水素１５０〜 １６０１／分によって測定される）を考慮して選択される。

ロッド１の円錐面は出発ガイドとして機能し、縮径処理の初期に厚肉シリカ管２ の出発部分を回転対称形に維持させる。

以後のトーチの移動中には凝固した管の縮径部分が後続部分の形状を規定し、ト ーチの完全バス中に管全体の回転対称形が維持される。

完全な縮径管を得るために、有効加熱パワーに基づいてトーチのバスを所望回数 （例えば６〜８回）行なう、ガイド面１２の連続部分が各連続バス開始の際の出 発ガイドとして機能する。

これらの部分は漸減する直径で管の後部から前部に向かって続く。

この処理の終了後に管を末端、特に円錐面１２の末端の処で切断し、完成プリフ ォームを得る。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．管の縮径によって得られたプリフォームから光ファイバを製造する方法であ って、 加工管の入手工程と、加工管の縮径工程と、ブリフオームからのファイバ形成工 程とを含み、 前記加工管の入手工程では、１つの軸線を有し、その長さが該軸線に沿って後端 から前端まで延び、その肉厚が２つの円筒面、即ち、前記軸線周囲の回転面であ って内径及び外径を夫々規定する円筒状内面と円筒状外面との間の厚さであり、 その内面が内部スペースを包囲し、前記内面から厚さ方向に延びるコア層と該コ ア層を包囲する屈折率の小さいクラッド層とを形成するように、管形成ガラスの 組成及び屈折率が管の厚さ方向で前記軸線からの距離に伴って変化しているよう な加工管を入手し、 前記縮径工程では、加熱手段を使用し、該管の長さに沿った１つのゾーンを前記 ガラスの軟化と前記管の内径及び外径の縮小とを伴う縮径温度に加熱し、この縮 径処理は、該管に沿って前記後端から前記前端まで移動する加熱手段の複数回の パスを含み、前記内部スペースが消滅して、前記コア層から形成されたコアと前 記クラッド層から形成されコアを包囲するクラッドとを有する充実円柱状プリフ ォームが形成されるまで前記パスを継続し、前記プリフォームからのファイバ形 成工程では、前記プリフォームの長さの末端ゾーンを加熱し該ゾーンの線引きを 行なって、被熱ガラスの直径を漸次縮小させ、前記ブリフオームの前記コア及び 前記クラッドから夫々形成されたコアと光クラッドとを含む光ファイバを形成し 、前記縮径処理の前に縮径用ガイドを配置する工程を含み、該ガイドは、前記軸 線周囲の回転面を有し、前記加工管の前記後端から該管の前記内部スペースに侵 入し、前記ガイドの長さの一部分が前記内部スペースの内部に維持され、該ガイ ドの前端は前記管内部の前記後端の近傍の一点で終わっており、その結果、前記 縮径処理中の前記加熱手段の各バスの開始の際に、前記管の長さに沿った後部非 室内部分が加熱手段によって加熱されて前記直径縮小が生じ、前記非案内部分の 内面は該内面に対面する前記ガイドの長さ部分に当接し、従って前記管の前記部 分は前記軸線の周囲の回転体の形状となり、次に前記加熱手段が前進する間に、 案内され且つ冷却され硬化した部分が、前記管の前方に続く部分を、該部分が前 記加熱手段によって加熱されて前記直径縮小を生じるときに回転体の形状とし、 前記加熱手段が前記管の前記前端に到達するまで同様の回転体形成が継続するこ とを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. ２．前記縮径工程が前記加熱手段による２回以上の連続パスを含み該パス中に加 工管の前記内径が初期内径から逓減する値となるような方法において、前記縮径 用ガイドの前記後端の後部直径が前記加工管の前記初期内径よりやや小さく、前 記ガイドの直径は前記後部直径から前方に向かって漸減し、各連続パス開始の際 には、前記加工管の内面の長さに沿った複数の連続部分が、該部分に対面する前 記ガイドの長さに沿った複数の連続部分に当接し、前記複数の部分は後端から前 端に向かって順次連続しており、各部分の直径が次第に小さくなっていることを 特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．前記縮径用ガイドが実質的に前方に延びる頂点をもつ前記軸の周囲の面円錐 の形状であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. ４．前記縮径工程中に前記加工管の前記内部スペースが外気に対して縮径用負圧 に維持され、前記加熱手段の前記パス中に前記管の前記内径及び外径の縮小が生 起され得ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. ５．加工管の前記外径が３０ｍｍ〜８０ｍｍであり、前記初期内径が１０ｍｍ〜 ３０ｍｍであり、前記肉厚が２０ｍｍ未満であり、前記縮径用負圧が大気圧の１ ０〜１００％であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ６．前記縮径工程中の加工管の前記軸線が水平で前記管が前記軸線周囲で連続的 に回転されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. ７．前記加工管を構成する前記ガラスがシリカであり、前記縮径用ガイドもシリ カ製であることを特徴とする請求項１に記載の方法。