JP4226364B2

JP4226364B2 - Optical fiber preform manufacturing method

Info

Publication number: JP4226364B2
Application number: JP2003073210A
Authority: JP
Inventors: 剛志高野
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004277248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは、通信を含む様々な分野で広く使用されている。かかる光ファイバは、円柱状の光ファイバ母材に線引き加工を施すことによって製造される。そして、その光ファイバ母材は、例えばＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor-phase Deposition）法、ＶＡＤ（Vapor-phase Axial Deposition）法、ロッドインチューブ法により製造される。
【０００３】
このうち、ロッドインチューブ法は、環状の加熱炉を用いて、石英パイプと、コア部を含む石英ロッドとを一体化させることにより、光ファイバ母材を製造する方法であり、具体的には、軸方向が加熱炉の中心軸と同軸となるように石英パイプをパイプ保持部で保持すると共に、石英パイプの内部にその内周面から間隔をおきかつその中心に位置付けられるように石英ロッドをロッド保持部で保持し、これら石英パイプ及び石英ロッドを環状の加熱炉内に順次送る。こうすることで、石英パイプと石英ロッドとは、加熱融着によりその軸方向に順次一体化することになり、その結果、光ファイバ母材が製造される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−１０５８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ロッドインチューブ法による光ファイバ母材の製造においては、石英パイプと石英ロッドとの間に生じている隙間を石英パイプを縮径変形させることによって潰して、この石英パイプと石英ロッドとを一体化させる。このため、光ファイバ母材のコア部が偏心し易いという問題がある。
【０００６】
例えば、加熱炉の中心軸に対してそれぞれ同軸となるように、石英パイプと石英ロッドとを正確に保持してこれらを一体化させれば、光ファイバ母材のコア部の偏心はある程度抑制されるものの、その偏心をさらに抑制するには、製造方法を工夫する必要がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、石英パイプと石英ロッドとを一体化させることで光ファイバ母材を製造するときに、光ファイバ母材におけるコア部の偏心のさらなる抑制を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者が検討を重ねたところ、光ファイバ母材のコア部が偏心する原因の一つとして、石英パイプと石英ロッドとを加熱する環状加熱炉内における周方向の温度分布の不均一が影響していることが判明した。つまり、ロッドインチューブ法では、カーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉が加熱炉として用いられるが、例えばその加熱炉のヒータの組み付け状態等による構造的要因や、ヒータの経時劣化の不均一等による経時的要因等で、加熱炉内の周方向の温度分布が不均一になる場合がある。
【０００９】
このように加熱炉内の周方向の温度分布が不均一になることで、石英パイプの溶融状態が周方向に不均一になり、その結果、石英パイプの縮径変形が周方向に不均一になって光ファイバ母材のコア部が偏心してしまうと考えられる。具体的には、加熱炉の中心軸に対して最も温度の高い位置の方向にコア部が偏心してしまう。
【００１０】
そこで、本発明では、加熱炉内の周方向の温度分布に応じて、石英パイプの姿勢を、加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢にすることとした。
【００１１】
具体的に、本発明による光ファイバの製造方法は、コア部を含む石英ロッドと、該石英ロッドに外挿された石英パイプとを、環状の加熱炉内でその一端から軸方向に順次加熱して、上記石英パイプと石英ロッドとを融着により一体化する方法である。
【００１２】
そして、上記光ファイバ母材の製造方法は、上記加熱炉内における周方向の温度分布を測定するステップと、上記石英ロッドを、上記加熱炉の中心軸に対して略同軸となる姿勢で保持すると共に、上記石英パイプを、上記加熱炉の中心軸に対して上記加熱炉内の温度が最も高い位置の方向に傾けた姿勢で保持するステップと、上記保持した石英パイプと石英ロッドとを上記加熱炉によって加熱して、該石英パイプと石英ロッドとを一体化するステップとを含む。
【００１３】
これによると、上記加熱炉内における周方向の温度分布を測定することにより、その加熱炉内で、温度が最も高い周方向位置が特定される。
【００１４】
加熱炉内で温度が最も高い周方向位置を特定すれば、その加熱炉の中心軸に対して温度が最も高い位置の方向に傾けた姿勢で、石英パイプを保持する。これに対し、石英ロッドは、上記加熱炉の中心軸に対して略同軸となる姿勢で保持する。こうすることで、石英パイプの内周面と石英ロッドの周面との間隔は、上記加熱炉内で温度が最も高い周方向位置において、比較的広くなる。
【００１５】
この姿勢で保持した上記石英パイプと石英ロッドとを加熱炉によって加熱し、それによって石英パイプと石英ロッドとを一体化して光ファイバ母材を製造する。
【００１６】
上述したように、光ファイバ母材のコア部は、加熱炉の中心軸に対して最も温度の高い位置の方向に偏心し易いが、本発明では、その温度が最も高い周方向位置において、石英パイプの内周面と石英ロッドの周面との間隔を広くしている。このため、石英パイプと石英ロッドとを一体化したときには、その石英ロッドに含まれるコア部が、その温度が最も高い周方向位置に偏心してしまうことが抑制され、その結果、光ファイバ母材のコア部の偏心が抑制される。
【００１７】
本発明による他の光ファイバ母材の製造方法は、上記加熱炉の中心軸に対してそれぞれ略同軸となる姿勢で保持した第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを、上記加熱炉によって加熱して、上記第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化するステップと、上記第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化した一体化物において、上記加熱炉の中心軸に対するコア部の偏心方向を計測するステップと、第２の石英ロッドを、上記加熱炉の中心軸に対して略同軸となる姿勢で保持すると共に、第２の石英パイプを、上記加熱炉の中心軸に対して上記一体化物のコア部の偏心方向に傾けた姿勢で保持するステップと、上記保持した第２の石英パイプと第２の石英ロッドとを上記加熱炉によって加熱して、該第２の石英パイプと第２の石英ロッドとを一体化するステップとを含む。
【００１８】
これによると、第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化し、その一体化物において、加熱炉の中心軸に対するコア部の偏心方向を計測する。このことにより、その加熱炉で石英パイプと石英ロッドとを一体化させたときの、コア部の偏心傾向が把握される。つまり、加熱炉内の温度分布を、間接的に確認していることと等価である。
【００１９】
経時的要因による加熱炉内の温度分布の不均一性は、急激に変化することはなく、構造的要因による加熱炉内の温度分布の不均一性は、同じ加熱炉であれば変わらない。このため、第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化したときのコア部の偏心傾向と、第２の石英パイプと第２の石英ロッドとを一体化するときのコア部の偏心傾向とは互いに同じになる。尚、「同じ加熱炉」とは、例えばヒータの交換前後の加熱炉は、同じ加熱炉ではない。ヒータの組み付け状態によって温度分布の不均一性が生じるためである。
【００２０】
そこで、第２の石英パイプを、加熱炉の中心軸に対して上記一体化物のコア部の偏心方向に傾けた姿勢で保持する。これに対し、石英ロッドは、上記加熱炉の中心軸に対して略同軸となる姿勢で保持する。こうすることで、石英パイプの内周面と石英ロッドの周面との間隔は、上記一体化物のコア部の偏心方向位置において、比較的広くなる。
【００２１】
この姿勢で保持した第２の石英パイプと第２の石英ロッドとを加熱炉によって加熱し、それによって第２の石英パイプと第２の石英ロッドとを一体化して光ファイバ母材を製造する。こうして製造した光ファイバ母材においては、第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化させたときにコア部が偏心した方向に、コア部が偏心することが抑制される。その結果、光ファイバ母材のコア部の偏心が抑制される。
【００２２】
尚、第２の石英パイプを加熱炉の中心軸に対して傾けるときの傾き量は、第１の石英パイプと第１の石英ロッドとを一体化した一体化物におけるコア部の偏心量に応じて適宜設定すればよい。
【００２３】
上記光ファイバ母材の製造方法は、石英パイプと石英ロッドとを一体化している最中に、加熱炉の中心軸に対する上記石英パイプの傾きの変化を検知するステップと、上記検知した傾きの変化を相殺するように、上記加熱炉の中心軸に対する石英パイプの傾きを矯正するステップとをさらに含むのがよい。
【００２４】
これは、上記石英パイプの重量が１００〜２００ｋｇ程度であり、石英パイプを保持するパイプ保持部がこの石英パイプを保持すると、下向きに負荷を受けて撓みを生じるためである。石英パイプを把持するときには、このパイプ保持部の撓みを考慮した上で、加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢で保持するが、石英パイプと石英ロッドとの一体化が進行すると、パイプ保持部に負荷される荷重は次第に小さくなり、それによって、パイプ保持部に生じる撓みも小さくなる。このため、一体化を行っているうちに石英パイプの姿勢、すなわち、加熱炉の中心軸に対する石英パイプの傾き量が変化してしまい、その結果、光ファイバ母材の軸方向に、コア部の偏心が次第に大きくなる虞がある。
【００２５】
そこで、石英パイプと石英ロッドとを一体化している最中に、加熱炉の中心軸に対する上記石英パイプの傾きの変化を検知し、その検知した傾きの変化を相殺するように、上記加熱炉の中心軸に対する石英パイプの傾きを矯正する。言い換えると、石英パイプの姿勢を、当初保持した姿勢のままに維持する。
【００２６】
こうすることで、パイプ保持部の撓み量が変化しても、石英パイプの加熱炉の中心軸に対する姿勢は変わらず、その結果、コア部の偏心が、光ファイバ母材の軸方向全体に亘って抑制される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光ファイバ母材の製造方法によれば、加熱炉内の温度分布に応じて、石英パイプを加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢に保持したり、石英パイプと石英ロッドとを一体化させたときのコア部の偏心傾向に応じて、石英パイプを加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢に保持したりすることで、加熱炉内の温度分布の不均一性に起因する光ファイバ母材のコア部の偏心を抑制することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２９】
−実施形態１−
図１及び図２は、本発明の実施形態１に係る光ファイバ母材の製造装置１０を示している。この製造装置１０は、ロッドインチューブ法により光ファイバ母材３０を製造するものである。具体的には、光ファイバにおいてクラッドとなる石英パイプ２２と、光ファイバにおいてコアとなる、又はコア及びクラッドとなる石英ロッド２４とを一体化させて光ファイバ母材３０を製造するように構成されている。
【００３０】
ここで、上記石英パイプ２２としては、例えば、ＯＶＤ法等によって製造されたものを用いるようにすればよい。石英パイプ２２としては、その外径がφ１８０ｍｍ程度、内径がφ５０ｍｍ程度、長さが２０００ｍｍ程度のものが例示される。
【００３１】
この石英パイプ２２には、光ファイバ母材を製造する際には、その上端に上側ダミーパイプ２１、その下端に下側ダミーパイプ２３がそれぞれ融着される。石英パイプ２２に上側及び下側ダミーパイプ２１，２３を融着した全体は、総重量が１００〜２００ｋｇとなる。また、上側ダミーパイプ２１の外周面には、その全周に亘って凹溝２１ａが形成されている。
【００３２】
上記石英ロッド２４としては、ＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を焼結して延伸したものや、ＭＣＶＤ法でクラッドパイプ内面にコアガラスを形成し中実化したものを用いるようにすればよい。石英ロッド２４としては、その径がφ４５〜５０ｍｍ程度、長さが２５００ｍｍ程度のものが例示される。
【００３３】
上記製造装置１０は、Ｚ方向（図１及び図２における上下方向）に延びる支柱１１と、この支柱１１に取り付けられたパイプ保持部１２と、このパイプ保持部１２の上方位置で、支柱１１に取り付けられたロッド保持部１４と、を有している。
【００３４】
上記パイプ保持部１２は、パイプ位置調整部１３を介して上記支柱１１に取り付けられていて、パイプ位置調整部１３と共に、支柱１１の垂直壁１１ａに沿ってＺ方向に移動可能に構成されている。
【００３５】
上記パイプ保持部１２は、支柱１１の垂直面１１ａに対して直交する方向に延びる一対の係止片からなる略フォーク状に形成されており、この一対の係止片の間に上側ダミーパイプ２１に設けられた凹溝２１ａが嵌め入れられて係止され、これによって、石英パイプ２２をＺ方向に吊り下げた状態で保持するようにしている。このようにパイプ保持部１２は片持ち状態であり、上述したように石英パイプ２２が重量物であることから、上記パイプ保持部１２は、石英パイプ２２を保持した状態では下向きの負荷を受けて撓みを生じる。
【００３６】
上記パイプ位置調整部１３は、石英パイプ２２の位置を、Ｘ方向（図１における紙面左手前から右奥に向かう方向）及びＹ方向（図１における紙面左奥から右手前に向かう方向）に移動可能に構成されていると共に、上記石英パイプ２２のＺ方向に対する傾きを調整可能に構成されている。
【００３７】
上記ロッド保持部１４は、その基端部が支柱１１の垂直壁１１ａに取り付けられる取付部１４ａとされていると共に、その先端部が石英ロッド２４の上端を把持する把持部１４ｂとされている。そして、この把持部１４ｂが石英ロッド２４の上端部を把持することによって、パイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の内部に石英ロッド２４を吊り下げ状態で保持するようにしている。
【００３８】
このロッド保持部１４は、支柱１１の垂直壁１１ａに沿ってＺ方向に移動可能に構成されていると共に、保持した石英ロッド２４のＸＹ平面内の移動、及びその石英ロッドのＺ軸に対する傾きが調整可能に構成されている。
【００３９】
こうして、パイプ保持部１２とロッド保持部１４とによって、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを、所定の姿勢で保持すると共に、これらパイプ保持部１２及びロッド保持部１４がＺ方向の下方に移動させることによって、石英パイプ２２及び石英ロッド２４がそれぞれ下方に移動する。このとき、上記パイプ及びロッド保持部１２，１４の移動速度は、それぞれ変更可能であると共に、パイプ保持部１２とロッド保持部１４とで互いに異なる速度に設定することも可能にされている。このため、上記石英パイプ２２及び石英ロッド２４の移動速度（後述する加熱炉１５への送り速度）が調整可能にされており、さらに、上記石英パイプ２２の送り速度と石英ロッド２４の送り速度とを互いに異ならせることも可能にされている。
【００４０】
上記製造装置１０はまた、上記パイプ保持部１２の下方位置に配設された加熱炉１５を有している。この加熱炉１５は、上記石英パイプ２２及び石英ロッド２４が通過する挿通孔１５ａを有する略円筒状であり、これら石英パイプ２２及び石英ロッド２４を加熱する図示省略のヒータを有している。この加熱炉１５は、例えばカーボン抵抗加熱炉や高周波誘導加熱炉によって構成すればよい。
【００４１】
そして、上記パイプ及びロッド保持部１２，１４によって石英パイプ２２及び石英ロッド２４が下方に移動されると、この石英パイプ２２及び石英ロッド２４は、上記加熱炉１５の挿通孔１５ａ内をその下端から上端に向かって軸方向に順次通過する。こうして、石英パイプ２２及び石英ロッド２４が、その下端から上端に向かって順次加熱される。
【００４２】
また、上記加熱炉１５には、図１に示すように、その周方向に略等間隔をあけて、４つの温度センサ１８，１８，…が配設されており、この各温度センサ１８によって、加熱炉１５内の温度を測定するようにしている。この各温度センサ１８の測定結果に基づいて、加熱炉１５内の周方向の温度分布を測定するようにしている。尚、温度センサ１８は、必要に応じて４つよりも多く配設してもよい。この場合も、温度センサ１８は加熱炉の周方向に略等間隔をあけて配設する。
【００４３】
上記製造装置１０はさらに、図２に示すように、上記加熱炉１５の下方位置に配設されたローラ１６，１６，…を有している。このローラ１６，１６，…は、加熱炉１５の中心軸を挟んだ両側位置それぞれに、２つずつ配設されている。この各ローラ１６は回転可能に構成されており、上記加熱炉１５を通過することによって一体化した石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化物（光ファイバ母材３０）を、二対のローラ１６，１６，…で挟み込んで、この一体化物を下方に引き取るように構成されている。この各ローラ１６，１６の回転速度は変更可能に構成されており、これにより、一体化物の加熱炉１５からの引き取り速度を調整することが可能にされている。こうして一体化物の加熱炉１５からの引き取り速度を調整することにより、上記一体化物の外径を所定の径（目標外径）の光ファイバ母材３０にさせるようにしている。
【００４４】
上記製造装置１０は、図示を省略する真空ポンプを有しており、この真空ポンプは、上記上側ダミーパイプ２１の上端に、その上端開口を閉止するように取り付けられた閉止キャップ２５に接続されている（図２参照）。光ファイバ母材３０の製造時には、この真空ポンプを駆動させることによって、上記石英パイプ２２内を減圧するようにしている。
【００４５】
上記製造装置１０は、図１に示すように、パイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の上部位置及び下部位置のそれぞれに対応する位置に２つずつ配設された合計４つのレーザ変位計１７を有している。石英パイプ２２の上部位置又は下部位置に対応する位置に配設された２つのレーザ変位計１７，１７の内、一方のレーザ変位計１７は、石英パイプ２２に対してＸ方向の側方位置に、他方のレーザ変位計１７は、石英パイプ２２に対してＹ方向の側方位置に、それぞれ配設されている。各レーザ変位計１７は、石英パイプ２２の外周面までの距離を検知するものであり、この各レーザ変位計１７の検知結果は、後述するように、石英パイプ２２をパイプ保持部１２に保持する際に利用される。
【００４６】
さらに、上記製造装置１０は、上記パイプ保持部１２に取り付けられた、別のレーザ変位計１９を有している。このレーザ変位計１９は、パイプ保持部１２と一体となってＺ方向に移動しながら、支柱１１の垂直壁１１ａまでの距離を検知する。これにより、このレーザ変位計１９の検知結果によって、パイプ保持部１２の傾きが検出され、ひいてはパイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の、加熱炉１５の中心軸に対する傾きの変化が検知される。尚、上記パイプ位置調整部１３の垂直壁１１ａ近傍位置にターゲットを取り付けて、上記レーザ変位計１９は、このターゲットまでの距離を検知するようにしてもよい。
【００４７】
また、上記パイプ位置調整部１３は、このレーザ変位計１９が検知した石英パイプ２２の傾きの変化を相殺するように、パイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の傾きを矯正するように構成されている。
【００４８】
次に、実施形態１に係る光ファイバ母材３０の製造方法について説明する。先ず、上側及び下側ダミーパイプ２１，２３を石英パイプ２２に融着し、この上側ダミーパイプ２１の凹溝２１ａをパイプ保持部１２に係止させる。このことにより、石英パイプ２２を吊り下げ状態に保持する。このとき、石英パイプ２２が重量物であるため、パイプ保持部１２は下向きの負荷を受けて撓みを生じる。
【００４９】
そして、各レーザ変位計１７の検知結果を確認しながら、上記石英パイプ２２が加熱炉１５の中心軸に対して略同軸となるように、パイプ位置調整部１３でパイプ保持部１２を操作して石英パイプ２２のＸ，Ｙ方向位置をそれぞれ調整する。
【００５０】
次に、石英ロッド２４の上端部分をロッド保持部１４によって把持し、このロッド保持部１４によって、上記石英ロッド２４が加熱炉１５の中心軸に対して略同軸となるように上記石英ロッド２４のＸ，Ｙ方向位置及びその傾きをそれぞれ調整する。そして、石英ロッド２４を石英パイプ２２内に内挿する。
【００５１】
そして、上記加熱炉１５に取り付けた各温度センサ１８により、加熱炉１５内の温度を測定し、それによって加熱炉１５内の周方向の温度分布を計測する。そして、パイプ位置調整部１３によって、パイプ保持部１２によって保持された石英パイプ２２を、上記加熱炉１５の中心軸に対してこの加熱炉１５内の温度が最も高い位置の方向に傾けた姿勢にする。これにより、図３に示すように、石英ロッド２４の中心軸Ｚ１は、加熱炉１５の中心軸と略同軸になるのに対し、石英パイプ２２の中心軸Ｚ２は、加熱炉１５の中心軸に対して傾くことになる（図例では、加熱炉１５内の温度が最も高い位置の方向が、Ｘ方向の＋（プラス）側であるとして、石英パイプ２２の中心軸Ｚ２を、加熱炉１５の中心軸に対してＸ方向の＋側に傾けた様子を示す）。その結果、石英パイプ２２の内周面と石英ロッド２４の周面との隙間は、Ｘ方向の＋側位置において比較的広くなる。尚、図例では、理解容易のために、石英パイプ２２の傾きを実際よりも誇張して描いている。
【００５２】
そして、上記上側ダミーパイプ２１の上端開口を閉止キャップ２５により閉止して真空ポンプにより石英パイプ２２内を減圧しながら、上記パイプ及びロッド保持部１２，１４をそれぞれ所定の速度で下方に移動させる。このことにより、上記石英パイプ２２と石英ロッド２４とを加熱炉１５内に送る。
【００５３】
これにより、上記石英パイプ２２と石英ロッド２４とは、その軸方向に加熱炉１５の挿通孔１５ａ内に通過し、この石英パイプ２２と石英ロッド２４とは、加熱炉１５によってその下端から上端に向かって順次加熱される。こうして、石英パイプ２２と石英ロッド２４とは、その下端から上端に向かって順次溶融するが、石英パイプ２２の内部が減圧されていることで、この内外の圧力差により、溶融した石英パイプ２２は縮径する。その結果、石英パイプ２２及び石英ロッド２４が、その軸方向に順次融着して一体化する。
【００５４】
ここで、石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化が進行すると、パイプ保持部１２に下向きに負荷される荷重が小さくなって、パイプ保持部１２の撓みも小さくなる。それによって、加熱炉１５の中心軸に対する石英パイプ２２の傾き量が変化する。
【００５５】
しかしながら、光ファイバ母材３０を製造している最中は、レーザ変位計１９によって、石英パイプ２２の姿勢の変化を検知し、その検知した石英パイプ２２の姿勢の変化が相殺されるように、パイプ位置調整部１３がパイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の姿勢を矯正する。これにより石英パイプ２２は、光ファイバ母材３０の製造中、加熱炉１５の温度分布に応じて傾けた姿勢を維持することになる。
【００５６】
そして、一体化した石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化物は、ローラ１６，１６，…によって引き取られることで所定の外径になるまで延伸され、光ファイバ母材３０が製造されることになる。
【００５７】
このように、実施形態１に係る光ファイバ母材の製造方法によると、加熱炉１５内の周方向の温度分布を計測し、その計測した温度分布に基づいて、石英ロッド２２を、加熱炉１５の中心軸に対してその最も温度の高い位置の方向に傾けた姿勢に保持する。こうすることで、加熱炉１５内で温度の高い周方向位置においては、石英パイプ２２と石英ロッド２４との隙間が大きくなる。この状態で、石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化を行うことにより、コア部は、加熱炉１５内で最も温度の高い位置の方向に偏心し易いが、この位置においては、石英パイプ２２と石英ロッド２４との隙間が大きくされているため、コア部の偏心は抑制される。
【００５８】
また、石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化が進むにつれて、パイプ保持部１２の撓みが小さくなり、それに伴い石英パイプ２２の姿勢が変化するが、レーザ変位計１９によって石英パイプ２２の傾き量の変化を計測し、それに応じて石英パイプ２２の姿勢を当初の姿勢に維持する。このことで、光ファイバ母材３０の軸方向全体に亘って、コア部の偏心を抑制することができる。
【００５９】
尚、上記実施形態では、石英パイプ２２の姿勢の変化を、レーザ変位計１９によって計測しているが、例えば、パイプ保持部１２に水準器を取り付け、それによって石英パイプ２２の姿勢の変化を計測してもよい。また、角度検出器によってパイプ保持部１２の傾きを検出することで、石英パイプ２２の姿勢の変化を計測してもよい。
【００６０】
−実施形態２−
実施形態２に係る光ファイバ母材の製造装置１０は、上記実施形態１に係る製造装置と略同じである。ただし、実施形態２では、加熱炉１５内の温度分布を計測しないため、温度センサ１８は、加熱炉１５内の温度をモニタするためのものとして少なくとも一つだけ備えればよい。
【００６１】
次に、実施形態２に係る光ファイバ母材３０の製造方法について説明する。実施形態２に係る光ファイバ母材の製造方法は、経時的要因による加熱炉１５内の温度分布の不均一性は、急激に変化することはなく、構造的要因による加熱炉１５内の温度分布の不均一性は、同じ加熱炉１５であれば変わらないことから、こうした加熱炉１５内の温度分布の不均一性に起因するコア部の偏心は再現性を有する点に着目した製造方法である。すなわち、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させて光ファイバ母材３０を製造し、その光ファイバ母材３０のコア部の偏心方向及び偏心量を計測する。そして、次の光ファイバ母材３０を製造する際に、その計測結果に応じて、石英パイプ２２を加熱炉１５の中心軸に対して傾けた姿勢で保持することを特徴とする。具体的に、実施形態２では、次のような手順により光ファイバ母材３０を製造する。
【００６２】
すなわち、上側及び下側ダミーパイプ２１，２３を融着した石英パイプ２２をパイプ保持部１２により保持すると共に、石英ロッド２４をロッド保持部１４により保持する。この点は、実施形態１に係る製造方法と同じである。
【００６３】
次に、上記石英パイプ２２が加熱炉１５の中心軸に対して略同軸となるように、パイプ位置調整部１３でパイプ保持部１２を操作し、石英パイプのＸ，Ｙ方向位置及びその傾きをそれぞれ調整する。同様に、石英ロッド２４が加熱炉１５の中心軸に対して略同軸となるように、上記石英ロッド２４のＸ，Ｙ方向位置及びその傾きをそれぞれ調整する。そして、石英ロッド２４を石英パイプ２２内に内挿する。このように、実施形態２に係る製造方法では、先ず、石英パイプ２２と石英ロッド２４とのそれぞれを、加熱炉１５の中心軸に対して略同一となるように、保持する。
【００６４】
そして、上記上側ダミーパイプ２１の上端開口を閉止キャップ２５により閉止し、真空ポンプによって石英パイプ２２内を減圧した状態で、上記パイプ及びロッド保持部１２，１４をそれぞれ所定の速度で下方に移動させることにより、上記石英パイプ２２と石英ロッド２４とを加熱炉１５内に送り、この石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させる。この石英パイプ２２と石英ロッド２４との一体化の最中には、石英パイプ２２と加熱炉１５の中心軸との同軸状態を維持するように、パイプ位置調整部１３が、レーザ変位計１９の検知結果に応じて石英パイプ２２の姿勢を矯正する。
【００６５】
こうして、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させて光ファイバ母材３０（第１の光ファイバ母材）を製造すれば、その製造した第１の光ファイバ母材３０において、コア部の偏心状態を計測する。具体的には、コア部の加熱炉１５の中心軸に対する偏心方向とその偏心量とを計測する。
【００６６】
次に、別の石英パイプ２２（上側及び下側ダミーパイプ２１，２３を融着したもの）をパイプ保持部１２により保持すると共に、別の石英ロッド２４をロッド保持部１４により保持し、これら石英パイプ２２と石英ロッド２４とが加熱炉１５の中心軸に対して略同軸となるように、パイプ位置調整部１３及びロッド保持部１４により石英パイプ２２及び石英ロッド２４の姿勢をそれぞれ調整した上で、石英ロッド２４を石英パイプ２２に内挿する。
【００６７】
そして、上記第１の光ファイバ母材３０において計測したコア部の偏心方向に応じて、石英パイプ２２を、上記加熱炉１５の中心軸に対してその偏心方向に傾けた姿勢にする（図３参照）。このとき、石英パイプ２２の傾き量は、第１の光ファイバ母材３０におけるコア部の偏心量に応じて適宜調整すればよく、例えば、コア部の偏心量が０．１ｍｍのオーダーであれば、石英パイプ２２の傾き量を０．１ｍｍ／ｍ（パイプ長１ｍあたりの傾き量）のオーダーで設定すればよい。
【００６８】
この状態で、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを、加熱炉１５の挿通孔１５ａ内を通過させ、これにより、これら石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化して光ファイバ母材３０を製造する点は、上述した通りである。また、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化している最中には、レーザ変位計１９によって検知した石英パイプ２２の姿勢変化が相殺されるように、パイプ位置調整部１３がパイプ保持部１２で保持された石英パイプ２２の姿勢を矯正する点も、実施形態１に係る製造方法と同様である。
【００６９】
このように、実施形態２に係る光ファイバ母材の製造方法によると、加熱炉１５の中心軸に対して略同軸に石英パイプ２２と石英ロッド２４とを保持して、光ファイバ母材３０を製造することにより、上記加熱炉１５を用いて石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させたときの、コア部の偏心傾向を把握することができる。
【００７０】
そして今度は、石英パイプ２２を、そのコア部の偏心傾向が抑制されるように、加熱炉１５の中心軸に対して傾けた姿勢で保持して、光ファイバ母材３０を製造することにより、新たに製造された光ファイバ母材３０では、コア部の偏心を抑制することができる。
【００７１】
例えば、加熱炉１５のヒータを交換した前後では、加熱炉１５内の温度分布が変わるため、ヒータの交換直後に製造した光ファイバ母材３０によって、コア部の偏心傾向を把握し、次からは、それの偏心傾向に応じて石英パイプ２２を傾けた姿勢に保持して、光ファイバ母材３０を製造すればよい。
【００７２】
また、加熱炉１５の温度分布は、ヒータの経時劣化等により経時的に変化するため、直前に製造した光ファイバ母材３０のコア部の偏心傾向を確認した上で、次に製造する際の石英パイプ２２の傾き方向及び傾き量を微調整するのがよい。
【００７３】
【実施例】
次に、実施形態２に係る光ファイバ母材の製造方法に関して、実際に行った実施例について説明する。先ず比較例として、上記実施形態と同様の製造装置１０を用いて光ファイバ母材３０を製造した。このとき使用した石英パイプ２２は、外径１８０ｍｍ、内径５４ｍｍのものであり、石英ロッド２４は、外径５０ｍｍのものである。石英パイプ２２の内周面と石英ロッド２４の周面との平均隙間は、２．３２ｍｍであった。また、製造条件として、ガラス処理量（単位時間当たりに一体化する石英パイプ２２及び石英ロッド２４の総ガラス量）を、３６０ｃｃ／ｍｉｎ（ｍｌ／ｍｉｎ）とした。尚、ガラス処理量は、石英パイプ２２及び石英ロッド２４の加熱炉１５への送り速度を調整することによって調整する。さらに、石英パイプ２２の送り速度と石英ロッド２４の送り速度との比である速度比を、０．９０に設定した。
【００７４】
また、比較例では、石英パイプ２２と石英ロッド２４とは、加熱炉１５の中心軸に対してそれぞれ略同軸となるように保持して、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させた。尚、一体化の最中には、石英パイプ２２と加熱炉１５の中心軸との同軸状態が維持されるように、石英パイプ２２の姿勢を矯正した。
【００７５】
図４は、比較例で製造した光ファイバ母材３０の断面における、製造開始から終了までのコア部の偏心量の移り変わりを示す。同図によると、比較例では、Ｘ方向の−（マイナス）側に、コア部が偏心する傾向にあることが判る。
【００７６】
次に、実施例として、上記比較例のときと同じ製造装置１０を用い、同じ形状の石英パイプ２２及び石英ロッド２４を使用して光ファイバ母材３０を製造した。製造装置１０が同じであるため、実施例を製造したときの加熱炉１５内の温度分布は、比較例を製造したときと同じである。
【００７７】
実施例では、上記比較例の光ファイバ母材３０におけるコア部の偏心状態に基づいて、石英パイプ２２を、加熱炉１５の中心軸に対してＸ方向の−側に、０．３ｍｍ／ｍの傾き量で傾けた姿勢に保持した。尚、石英ロッド２４は、加熱炉１５の中心軸に略同軸となる姿勢に保持した。この状態で、石英パイプ２２と石英ロッド２４とを一体化させ光ファイバ母材３０を製造した。尚、石英パイプ２２の姿勢が当初保持した姿勢を維持するように、一体化の最中には、その石英パイプ２２の姿勢を矯正した。
【００７８】
図５は、実施例で製造した光ファイバ母材３０の断面における、製造開始から終了までのコア部の偏心量の移り変わりを示す。同図によると、比較例では、Ｘ方向の−（マイナス）側に、コア部が偏心する傾向にあったが、実施例では、その傾向が抑制されており、コア部の偏心量が小さくなっていることが判る。
【００７９】
次に、図６は、実施例及び比較例で製造した光ファイバ母材３０のコア部の偏心を、光ファイバのコア偏心に換算した結果を比較する図である。この図では、実施例を黒丸（●）で、比較例を白丸（○）で示している。同図に示すように、実施例のコア偏心量は、比較例のコア偏心量に比べて大幅に小さくなっている。
【００８０】
従って、加熱炉１５内の温度分布の不均一性によるコア部の偏心は、石英パイプ２２を加熱炉１５の中心軸に対して適宜傾けた姿勢に保持することによって、解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバ母材の製造装置を示す斜視図である。
【図２】光ファイバ母材の製造装置を示す正面断面図である。
【図３】石英パイプを、加熱炉の中心軸に対して傾けた姿勢にした状態を示す斜視図である。
【図４】比較例に係る光ファイバ母材におけるコア部の偏心の移り変わりの測定結果を示す図である。
【図５】実施例に係る光ファイバ母材におけるコア部の偏心の移り変わりの測定結果を示す図である。
【図６】実施例及び比較例に係る光ファイバ母材のコア部の偏心を光ファイバのコア偏心に換算して比較する図である。
【符号の説明】
１０光ファイバ母材の製造装置
１２パイプ保持部
１３パイプ位置調整部
１４ロッド保持部
１５加熱炉
１８温度センサ
１９レーザ変位計
２２石英パイプ
２４石英ロッド
３０光ファイバ母材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform by a so-called rod-in-tube method.
[0002]
[Prior art]
Optical fibers are widely used in various fields including communication. Such an optical fiber is manufactured by drawing a cylindrical optical fiber preform. The optical fiber preform is manufactured by, for example, an MCVD (Modified Chemical Vapor Deposition) method, an OVD (Outside Vapor-phase Deposition) method, a VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method, or a rod-in-tube method.
[0003]
Among these, the rod-in-tube method is a method of manufacturing an optical fiber preform by integrating a quartz pipe and a quartz rod including a core portion using an annular heating furnace. The quartz pipe is held by the pipe holder so that the axial direction is coaxial with the central axis of the heating furnace, and the quartz rod is positioned in the center of the quartz pipe at a distance from the inner peripheral surface of the quartz pipe. The quartz pipe and the quartz rod are sequentially fed into an annular heating furnace. By doing so, the quartz pipe and the quartz rod are sequentially integrated in the axial direction by heat fusion, and as a result, an optical fiber preform is manufactured (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-10580
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, in the production of the optical fiber preform by the rod-in-tube method, the gap formed between the quartz pipe and the quartz rod is crushed by reducing the diameter of the quartz pipe, and the quartz pipe and the quartz rod are crushed. And unite. For this reason, there exists a problem that the core part of an optical fiber preform tends to be eccentric.
[0006]
For example, if the quartz pipe and the quartz rod are accurately held and integrated so as to be coaxial with the center axis of the heating furnace, the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform is suppressed to some extent. However, in order to further suppress the eccentricity, it is necessary to devise a manufacturing method.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to manufacture an optical fiber preform by integrating a quartz pipe and a quartz rod. The purpose is to further suppress the eccentricity of the core portion.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventors have repeatedly studied, and one of the causes of the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform is the circumferential direction in the annular heating furnace that heats the quartz pipe and the quartz rod. It was found that the nonuniformity of the temperature distribution was affected. In other words, in the rod-in-tube method, a carbon resistance heating furnace or a high-frequency induction heating furnace is used as a heating furnace. Due to factors over time, the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace may become non-uniform.
[0009]
As described above, the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace becomes non-uniform, so that the fused state of the quartz pipe becomes non-uniform in the circumferential direction, and as a result, the reduced diameter deformation of the quartz pipe becomes non-uniform in the circumferential direction. It is considered that the core portion of the optical fiber preform becomes eccentric. Specifically, the core portion is decentered in the direction of the highest temperature position with respect to the central axis of the heating furnace.
[0010]
Therefore, in the present invention, the posture of the quartz pipe is inclined with respect to the central axis of the heating furnace in accordance with the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace.
[0011]
Specifically, in the method of manufacturing an optical fiber according to the present invention, a quartz rod including a core portion and a quartz pipe extrapolated to the quartz rod are sequentially heated in an axial direction from one end in an annular heating furnace. In this method, the quartz pipe and the quartz rod are integrated by fusion.
[0012]
And the manufacturing method of the said optical fiber base material hold | maintains the step which measures the temperature distribution of the circumferential direction in the said heating furnace, and the said quartz rod in the attitude | position which becomes substantially coaxial with respect to the central axis of the said heating furnace. And holding the quartz pipe in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace in a direction of a position where the temperature in the heating furnace is highest, and heating the held quartz pipe and the quartz rod. Heating with a furnace and integrating the quartz pipe and the quartz rod.
[0013]
According to this, by measuring the circumferential temperature distribution in the heating furnace, the circumferential position having the highest temperature is specified in the heating furnace.
[0014]
If the circumferential position where the temperature is the highest in the heating furnace is specified, the quartz pipe is held in a posture inclined toward the position where the temperature is the highest with respect to the central axis of the heating furnace. In contrast, the quartz rod is held in a posture that is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace. By doing so, the distance between the inner peripheral surface of the quartz pipe and the peripheral surface of the quartz rod becomes relatively wide at the circumferential position where the temperature is highest in the heating furnace.
[0015]
The quartz pipe and the quartz rod held in this posture are heated by a heating furnace, whereby the quartz pipe and the quartz rod are integrated to produce an optical fiber preform.
[0016]
As described above, the core portion of the optical fiber preform is likely to be eccentric in the direction of the highest temperature position with respect to the central axis of the heating furnace. The interval between the inner peripheral surface of the pipe and the peripheral surface of the quartz rod is increased. For this reason, when the quartz pipe and the quartz rod are integrated, the core portion included in the quartz rod is prevented from being eccentric to the circumferential position where the temperature is the highest. The eccentricity of the core part is suppressed.
[0017]
In another method of manufacturing an optical fiber preform according to the present invention, a first quartz pipe and a first quartz rod, which are held in a substantially coaxial posture with respect to the central axis of the heating furnace, are formed by the heating furnace. The step of heating and integrating the first quartz pipe and the first quartz rod, and the integrated product integrating the first quartz pipe and the first quartz rod, the center of the heating furnace Measuring the eccentric direction of the core portion relative to the shaft, holding the second quartz rod in a posture substantially coaxial with the central axis of the heating furnace, and holding the second quartz pipe of the heating furnace A step of holding the core portion of the integrated object in an eccentric direction with respect to the central axis, and heating the held second quartz pipe and the second quartz rod by the heating furnace; 2 quartz pipes and 2nd stone And a step to integrate the rod.
[0018]
According to this, the first quartz pipe and the first quartz rod are integrated, and in the integrated product, the eccentric direction of the core portion with respect to the central axis of the heating furnace is measured. Thus, the eccentric tendency of the core portion when the quartz pipe and the quartz rod are integrated in the heating furnace can be grasped. That is, it is equivalent to checking the temperature distribution in the heating furnace indirectly.
[0019]
The non-uniformity of the temperature distribution in the heating furnace due to the temporal factor does not change abruptly, and the non-uniformity of the temperature distribution in the heating furnace due to the structural factor does not change if the same heating furnace. For this reason, the eccentric tendency of the core part when integrating the first quartz pipe and the first quartz rod, and the eccentricity of the core part when integrating the second quartz pipe and the second quartz rod. Trends are the same. The “same heating furnace” means that the heating furnace before and after the heater replacement is not the same heating furnace, for example. This is because non-uniform temperature distribution occurs depending on the assembled state of the heater.
[0020]
Therefore, the second quartz pipe is held in a posture inclined with respect to the eccentric direction of the core portion of the integrated body with respect to the central axis of the heating furnace. In contrast, the quartz rod is held in a posture that is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace. By doing so, the distance between the inner peripheral surface of the quartz pipe and the peripheral surface of the quartz rod becomes relatively wide at the eccentric position of the core portion of the integrated object.
[0021]
The second quartz pipe and the second quartz rod held in this posture are heated by a heating furnace, whereby the second quartz pipe and the second quartz rod are integrated to produce an optical fiber preform. In the optical fiber preform manufactured in this way, the core portion is prevented from being eccentric in the direction in which the core portion is eccentric when the first quartz pipe and the first quartz rod are integrated. As a result, the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform is suppressed.
[0022]
Note that the amount of inclination when the second quartz pipe is inclined with respect to the central axis of the heating furnace depends on the amount of eccentricity of the core portion in an integrated product in which the first quartz pipe and the first quartz rod are integrated. What is necessary is just to set suitably.
[0023]
The optical fiber preform manufacturing method includes a step of detecting a change in the inclination of the quartz pipe relative to the center axis of the heating furnace during the integration of the quartz pipe and the quartz rod, and a change in the detected inclination. It is preferable to further include a step of correcting the inclination of the quartz pipe with respect to the central axis of the heating furnace so as to cancel out the above.
[0024]
This is because the weight of the quartz pipe is about 100 to 200 kg, and when the pipe holding portion that holds the quartz pipe holds the quartz pipe, the quartz pipe is subjected to a load downward to bend. When holding the quartz pipe, take into account the bending of the pipe holding part and hold it in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace. However, as the integration of the quartz pipe and the quartz rod proceeds, the pipe is held. The load applied to the portion is gradually reduced, thereby reducing the deflection generated in the pipe holding portion. For this reason, during the integration, the attitude of the quartz pipe, that is, the amount of inclination of the quartz pipe with respect to the central axis of the heating furnace changes, and as a result, the axial direction of the core portion of the optical fiber preform changes. There is a risk that the eccentricity gradually increases.
[0025]
Therefore, during the integration of the quartz pipe and the quartz rod, the change in the inclination of the quartz pipe with respect to the central axis of the heating furnace is detected, and the change in the detected inclination is canceled out. Correct the inclination of the quartz pipe with respect to the central axis. In other words, the attitude of the quartz pipe is maintained as it was originally held.
[0026]
By doing so, even if the bending amount of the pipe holding portion changes, the attitude of the quartz pipe with respect to the central axis of the heating furnace does not change, and as a result, the eccentricity of the core portion extends over the entire axial direction of the optical fiber preform. Is suppressed.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of manufacturing an optical fiber preform of the present invention, the quartz pipe is held in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace, or the quartz pipe according to the temperature distribution in the heating furnace. Depending on the eccentric tendency of the core when the pipe and the quartz rod are integrated, the quartz pipe is held in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace. The eccentricity of the core portion of the optical fiber preform due to the non-uniformity can be suppressed.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0029]
Embodiment 1
1 and 2 show an optical fiber preform manufacturing apparatus 10 according to Embodiment 1 of the present invention. This manufacturing apparatus 10 manufactures the optical fiber preform 30 by a rod-in-tube method. Specifically, the optical fiber preform 30 is manufactured by integrating a quartz pipe 22 that is a clad in an optical fiber and a quartz rod 24 that is a core in the optical fiber or a core and a clad. ing.
[0030]
Here, as the quartz pipe 22, for example, a pipe manufactured by the OVD method or the like may be used. Examples of the quartz pipe 22 include those having an outer diameter of about 180 mm, an inner diameter of about 50 mm, and a length of about 2000 mm.
[0031]
When the optical fiber preform is manufactured, the quartz pipe 22 is fused with an upper dummy pipe 21 at its upper end and a lower dummy pipe 23 at its lower end. The total of the upper and lower dummy pipes 21 and 23 fused to the quartz pipe 22 has a total weight of 100 to 200 kg. A concave groove 21 a is formed on the outer peripheral surface of the upper dummy pipe 21 over the entire circumference.
[0032]
As the quartz rod 24, one obtained by sintering and stretching a glass fine particle deposited body on which glass fine particles are deposited by the VAD method, or one obtained by forming a core glass on the inner surface of the clad pipe by the MCVD method is used. You can do it. Examples of the quartz rod 24 include those having a diameter of about 45 to 50 mm and a length of about 2500 mm.
[0033]
The manufacturing apparatus 10 includes a column 11 extending in the Z direction (vertical direction in FIGS. 1 and 2), a pipe holding unit 12 attached to the column 11, and an upper position of the pipe holding unit 12. And an attached rod holding portion 14.
[0034]
The pipe holding unit 12 is attached to the support column 11 via a pipe position adjusting unit 13, and is configured to be movable in the Z direction along the vertical wall 11 a of the support column 11 together with the pipe position adjusting unit 13. .
[0035]
The pipe holding portion 12 is formed in a substantially fork shape including a pair of locking pieces extending in a direction orthogonal to the vertical surface 11a of the support column 11, and the upper dummy pipe 21 is interposed between the pair of locking pieces. The concave groove 21a provided in the inner wall is fitted and locked, so that the quartz pipe 22 is held in a suspended state in the Z direction. Thus, since the pipe holding part 12 is in a cantilever state and the quartz pipe 22 is heavy as described above, the pipe holding part 12 receives a downward load while holding the quartz pipe 22. Causes deflection.
[0036]
The pipe position adjusting unit 13 moves the position of the quartz pipe 22 in the X direction (direction from the left front side of the drawing to the right side in FIG. 1) and the Y direction (direction from the left back side of the drawing in FIG. 1 to the right front). In addition to being configured, the inclination of the quartz pipe 22 with respect to the Z direction can be adjusted.
[0037]
The rod holding portion 14 has a base end portion as an attachment portion 14 a attached to the vertical wall 11 a of the column 11, and a tip portion as a grip portion 14 b that grips the upper end of the quartz rod 24. The holding portion 14b holds the upper end portion of the quartz rod 24 so that the quartz rod 24 is held in a suspended state inside the quartz pipe 22 held by the pipe holding portion 12.
[0038]
The rod holding portion 14 is configured to be movable in the Z direction along the vertical wall 11a of the column 11, and the movement of the held quartz rod 24 in the XY plane and the inclination of the quartz rod with respect to the Z axis are arranged. It is configured to be adjustable.
[0039]
Thus, the pipe holding part 12 and the rod holding part 14 hold the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 in a predetermined posture, and the pipe holding part 12 and the rod holding part 14 are moved downward in the Z direction. As a result, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 move downward. At this time, the moving speeds of the pipe and rod holders 12 and 14 can be changed, and the pipe holder 12 and the rod holder 14 can be set to different speeds. Therefore, the moving speed of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 (feeding speed to the heating furnace 15 to be described later) can be adjusted, and the feeding speed of the quartz pipe 22 and the feeding speed of the quartz rod 24 are Can be made different from each other.
[0040]
The manufacturing apparatus 10 also has a heating furnace 15 disposed at a position below the pipe holding unit 12. The heating furnace 15 has a substantially cylindrical shape having an insertion hole 15 a through which the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 pass, and has a heater (not shown) for heating the quartz pipe 22 and the quartz rod 24. What is necessary is just to comprise this heating furnace 15 with a carbon resistance heating furnace or a high frequency induction heating furnace, for example.
[0041]
Then, when the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are moved downward by the pipe and rod holding portions 12 and 14, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 pass through the insertion hole 15a of the heating furnace 15 from the lower end thereof. Passes sequentially in the axial direction toward the upper end. Thus, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are sequentially heated from the lower end toward the upper end.
[0042]
Further, as shown in FIG. 1, four temperature sensors 18, 18,... Are arranged in the heating furnace 15 at substantially equal intervals in the circumferential direction. The temperature in the heating furnace 15 is measured. Based on the measurement result of each temperature sensor 18, the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace 15 is measured. Note that more than four temperature sensors 18 may be provided as necessary. Also in this case, the temperature sensors 18 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the heating furnace.
[0043]
The manufacturing apparatus 10 further includes rollers 16, 16,... Disposed below the heating furnace 15, as shown in FIG. Two rollers 16, 16,... Are arranged at each of both side positions sandwiching the central axis of the heating furnace 15. Each roller 16 is configured to be rotatable, and an integrated product (optical fiber preform 30) of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 integrated by passing through the heating furnace 15 is used as two pairs of rollers 16. .., 16,..., And the integrated product is drawn downward. The rotation speed of each of the rollers 16 and 16 is configured to be changeable, whereby the take-up speed of the integrated product from the heating furnace 15 can be adjusted. In this way, by adjusting the take-up speed of the integrated product from the heating furnace 15, the outer diameter of the integrated product is made to be the optical fiber preform 30 having a predetermined diameter (target outer diameter).
[0044]
The manufacturing apparatus 10 has a vacuum pump (not shown), and this vacuum pump is connected to the upper end of the upper dummy pipe 21 with a closing cap 25 attached so as to close the upper end opening. (See FIG. 2). When the optical fiber preform 30 is manufactured, the inside of the quartz pipe 22 is decompressed by driving the vacuum pump.
[0045]
As shown in FIG. 1, the manufacturing apparatus 10 includes a total of four laser displacement meters arranged at two positions corresponding to the upper position and the lower position of the quartz pipe 22 held by the pipe holding section 12. 17. Of the two laser displacement meters 17, 17 disposed at a position corresponding to the upper position or the lower position of the quartz pipe 22, one laser displacement meter 17 is at a lateral position in the X direction with respect to the quartz pipe 22. The other laser displacement meter 17 is disposed at a lateral position in the Y direction with respect to the quartz pipe 22. Each laser displacement meter 17 detects the distance to the outer peripheral surface of the quartz pipe 22, and the detection result of each laser displacement meter 17 holds the quartz pipe 22 in the pipe holding portion 12 as will be described later. Used when.
[0046]
Further, the manufacturing apparatus 10 has another laser displacement meter 19 attached to the pipe holding unit 12. The laser displacement meter 19 detects the distance to the vertical wall 11a of the column 11 while moving in the Z direction integrally with the pipe holding unit 12. Thereby, the inclination of the pipe holding part 12 is detected based on the detection result of the laser displacement meter 19, and as a result, the change in the inclination of the quartz pipe 22 held by the pipe holding part 12 with respect to the central axis of the heating furnace 15 is detected. The In addition, a target may be attached to the position near the vertical wall 11a of the pipe position adjusting unit 13, and the laser displacement meter 19 may detect the distance to the target.
[0047]
The pipe position adjusting unit 13 is configured to correct the tilt of the quartz pipe 22 held by the pipe holding unit 12 so as to cancel the change in the tilt of the quartz pipe 22 detected by the laser displacement meter 19. Has been.
[0048]
Next, a method for manufacturing the optical fiber preform 30 according to the first embodiment will be described. First, the upper and lower dummy pipes 21 and 23 are fused to the quartz pipe 22, and the concave groove 21 a of the upper dummy pipe 21 is locked to the pipe holding part 12. As a result, the quartz pipe 22 is held in a suspended state. At this time, since the quartz pipe 22 is heavy, the pipe holding part 12 receives a downward load and bends.
[0049]
Then, while confirming the detection result of each laser displacement meter 17, the pipe holding unit 12 is operated by the pipe position adjusting unit 13 so that the quartz pipe 22 is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15. The X and Y direction positions of the quartz pipe 22 are adjusted.
[0050]
Next, the upper end portion of the quartz rod 24 is gripped by the rod holding portion 14, and the rod holding portion 14 allows the quartz rod 24 to be substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15. The position in the X and Y directions and the inclination thereof are adjusted. Then, the quartz rod 24 is inserted into the quartz pipe 22.
[0051]
And each temperature sensor 18 attached to the heating furnace 15 measures the temperature in the heating furnace 15, thereby measuring the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace 15. The quartz pipe 22 held by the pipe holding unit 12 is inclined by the pipe position adjusting unit 13 with respect to the central axis of the heating furnace 15 in the direction of the highest temperature in the heating furnace 15. To do. Thereby, as shown in FIG. 3, the central axis Z <b> 1 of the quartz rod 24 is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15, whereas the central axis Z <b> 2 of the quartz pipe 22 is aligned with the central axis of the heating furnace 15. (In the figure, assuming that the direction of the highest temperature in the heating furnace 15 is the + (plus) side in the X direction, the central axis Z2 of the quartz pipe 22 is It shows a state tilted to the + side in the X direction with respect to the center axis) As a result, the gap between the inner peripheral surface of the quartz pipe 22 and the peripheral surface of the quartz rod 24 is relatively wide at the + side position in the X direction. In the example shown in the drawing, the inclination of the quartz pipe 22 is exaggerated from the actual one for easy understanding.
[0052]
Then, the upper end opening of the upper dummy pipe 21 is closed by a closing cap 25, and the pipe and the rod holders 12 and 14 are moved downward at a predetermined speed while the inside of the quartz pipe 22 is decompressed by a vacuum pump. As a result, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are sent into the heating furnace 15.
[0053]
Thereby, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 pass through the insertion hole 15a of the heating furnace 15 in the axial direction, and the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are moved from the lower end to the upper end by the heating furnace 15. Heated sequentially. Thus, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are sequentially melted from the lower end toward the upper end, but because the inside of the quartz pipe 22 is decompressed, the fused quartz pipe 22 is Reduce diameter. As a result, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are sequentially fused and integrated in the axial direction.
[0054]
Here, when the integration of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 proceeds, the load applied downward to the pipe holding portion 12 is reduced, and the bending of the pipe holding portion 12 is also reduced. Thereby, the amount of inclination of the quartz pipe 22 with respect to the central axis of the heating furnace 15 changes.
[0055]
However, while the optical fiber preform 30 is being manufactured, the laser displacement meter 19 detects a change in the attitude of the quartz pipe 22 so that the detected change in the attitude of the quartz pipe 22 is offset. The pipe position adjusting unit 13 corrects the posture of the quartz pipe 22 held by the pipe holding unit 12. Thereby, the quartz pipe 22 maintains an inclined posture according to the temperature distribution of the heating furnace 15 during the production of the optical fiber preform 30.
[0056]
Then, the integrated product of the integrated quartz pipe 22 and the quartz rod 24 is drawn up to a predetermined outer diameter by being taken up by the rollers 16, 16,..., And the optical fiber preform 30 is manufactured. Become.
[0057]
Thus, according to the manufacturing method of the optical fiber preform according to the first embodiment, the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace 15 is measured, and the quartz rod 22 is replaced with the heating furnace 15 based on the measured temperature distribution. It is held in a posture tilted in the direction of its highest temperature position with respect to the central axis. By doing so, the gap between the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 is increased at a high circumferential position in the heating furnace 15. By integrating the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 in this state, the core portion is easily eccentric in the direction of the highest temperature position in the heating furnace 15, but at this position, the quartz pipe 22 is located. Since the gap between the quartz rod 24 and the quartz rod 24 is increased, the eccentricity of the core portion is suppressed.
[0058]
Further, as the integration of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 progresses, the bending of the pipe holding portion 12 decreases, and the attitude of the quartz pipe 22 changes accordingly. , And the attitude of the quartz pipe 22 is maintained in the initial attitude accordingly. Thereby, the eccentricity of the core portion can be suppressed over the entire axial direction of the optical fiber preform 30.
[0059]
In the above-described embodiment, the change in the attitude of the quartz pipe 22 is measured by the laser displacement meter 19. However, for example, a level is attached to the pipe holder 12, thereby measuring the change in the attitude of the quartz pipe 22. May be. Further, the change in the attitude of the quartz pipe 22 may be measured by detecting the inclination of the pipe holding unit 12 with an angle detector.
[0060]
Embodiment 2
The optical fiber preform manufacturing apparatus 10 according to the second embodiment is substantially the same as the manufacturing apparatus according to the first embodiment. However, in the second embodiment, since the temperature distribution in the heating furnace 15 is not measured, it is only necessary to provide at least one temperature sensor 18 for monitoring the temperature in the heating furnace 15.
[0061]
Next, a method for manufacturing the optical fiber preform 30 according to the second embodiment will be described. In the manufacturing method of the optical fiber preform according to the second embodiment, the non-uniformity of the temperature distribution in the heating furnace 15 due to the temporal factor does not change rapidly, and the temperature distribution in the heating furnace 15 due to the structural factor. Since the non-uniformity of the core does not change in the same heating furnace 15, the eccentricity of the core part due to the non-uniformity of the temperature distribution in the heating furnace 15 is a reproducible manufacturing method. . That is, the optical fiber preform 30 is manufactured by integrating the quartz pipe 22 and the quartz rod 24, and the eccentric direction and the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform 30 are measured. Then, when the next optical fiber preform 30 is manufactured, the quartz pipe 22 is held in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace 15 according to the measurement result. Specifically, in the second embodiment, the optical fiber preform 30 is manufactured by the following procedure.
[0062]
That is, the quartz pipe 22 fused with the upper and lower dummy pipes 21 and 23 is held by the pipe holding portion 12 and the quartz rod 24 is held by the rod holding portion 14. This point is the same as the manufacturing method according to the first embodiment.
[0063]
Next, the pipe holding unit 12 is operated by the pipe position adjusting unit 13 so that the quartz pipe 22 is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15, and the X and Y direction positions and the inclination of the quartz pipe are adjusted. Adjust each one. Similarly, the position of the quartz rod 24 in the X and Y directions and the inclination thereof are adjusted so that the quartz rod 24 is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15. Then, the quartz rod 24 is inserted into the quartz pipe 22. Thus, in the manufacturing method according to the second embodiment, first, each of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 is held so as to be substantially the same with respect to the central axis of the heating furnace 15.
[0064]
Then, the upper end opening of the upper dummy pipe 21 is closed by a closing cap 25, and the pipe and the rod holders 12 and 14 are moved downward at a predetermined speed in a state where the inside of the quartz pipe 22 is decompressed by a vacuum pump. As a result, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are fed into the heating furnace 15, and the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are integrated. During the integration of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24, the pipe position adjustment unit 13 is connected to the laser displacement meter 19 so as to maintain the coaxial state between the quartz pipe 22 and the central axis of the heating furnace 15. The posture of the quartz pipe 22 is corrected according to the detection result.
[0065]
Thus, if the optical fiber preform 30 (first optical fiber preform) is manufactured by integrating the quartz pipe 22 and the quartz rod 24, the core portion of the manufactured first optical fiber preform 30 is Measure eccentricity. Specifically, the eccentric direction of the core portion with respect to the central axis of the heating furnace 15 and the amount of eccentricity thereof are measured.
[0066]
Next, another quartz pipe 22 (with the upper and lower dummy pipes 21 and 23 fused) is held by the pipe holding portion 12 and another quartz rod 24 is held by the rod holding portion 14. After adjusting the postures of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 by the pipe position adjusting unit 13 and the rod holding unit 14 so that the pipe 22 and the quartz rod 24 are substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15. The quartz rod 24 is inserted into the quartz pipe 22.
[0067]
Then, according to the eccentric direction of the core portion measured in the first optical fiber preform 30, the quartz pipe 22 is inclined to the eccentric direction with respect to the central axis of the heating furnace 15 (FIG. 3). reference). At this time, the amount of inclination of the quartz pipe 22 may be adjusted as appropriate according to the amount of eccentricity of the core portion in the first optical fiber preform 30. For example, if the amount of eccentricity of the core portion is on the order of 0.1 mm. The inclination amount of the quartz pipe 22 may be set in the order of 0.1 mm / m (inclination amount per 1 m of pipe length).
[0068]
In this state, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are passed through the insertion hole 15a of the heating furnace 15, whereby the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are integrated to manufacture the optical fiber preform 30. The points are as described above. Further, during the integration of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24, the pipe position adjusting unit 13 is arranged so that the change in the posture of the quartz pipe 22 detected by the laser displacement meter 19 is canceled out. The point of correcting the posture of the quartz pipe 22 held in step 1 is the same as in the manufacturing method according to the first embodiment.
[0069]
As described above, according to the method for manufacturing an optical fiber preform according to the second embodiment, the optical fiber preform 30 is held by holding the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 substantially coaxially with respect to the central axis of the heating furnace 15. By manufacturing, the eccentric tendency of the core portion when the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are integrated using the heating furnace 15 can be grasped.
[0070]
And this time, by holding the quartz pipe 22 in a posture inclined with respect to the central axis of the heating furnace 15 so that the eccentric tendency of the core portion is suppressed, by manufacturing the optical fiber preform 30, In the newly manufactured optical fiber preform 30, the eccentricity of the core portion can be suppressed.
[0071]
For example, since the temperature distribution in the heating furnace 15 changes before and after the heater of the heating furnace 15 is replaced, the optical fiber preform 30 manufactured immediately after the replacement of the heater grasps the eccentric tendency of the core portion. The optical fiber preform 30 may be manufactured by holding the quartz pipe 22 in an inclined posture in accordance with its eccentricity.
[0072]
Moreover, since the temperature distribution of the heating furnace 15 changes with time due to deterioration of the heater over time, etc., after confirming the eccentric tendency of the core portion of the optical fiber preform 30 manufactured immediately before, It is preferable to finely adjust the tilt direction and the tilt amount of the quartz pipe 22.
[0073]
【Example】
Next, practical examples performed on the method of manufacturing the optical fiber preform according to the second embodiment will be described. First, as a comparative example, an optical fiber preform 30 was manufactured using the same manufacturing apparatus 10 as in the above embodiment. The quartz pipe 22 used at this time has an outer diameter of 180 mm and an inner diameter of 54 mm, and the quartz rod 24 has an outer diameter of 50 mm. The average gap between the inner peripheral surface of the quartz pipe 22 and the peripheral surface of the quartz rod 24 was 2.32 mm. Further, as a manufacturing condition, the glass processing amount (total glass amount of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 integrated per unit time) was set to 360 cc / min (ml / min). The glass processing amount is adjusted by adjusting the feed rate of the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 to the heating furnace 15. Furthermore, the speed ratio, which is the ratio between the feed speed of the quartz pipe 22 and the feed speed of the quartz rod 24, was set to 0.90.
[0074]
In the comparative example, the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are held so as to be substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15, and the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 are integrated. During the integration, the posture of the quartz pipe 22 was corrected so that the coaxial state between the quartz pipe 22 and the central axis of the heating furnace 15 was maintained.
[0075]
FIG. 4 shows the transition of the eccentricity of the core part from the start to the end of the cross section of the optical fiber preform 30 manufactured in the comparative example. According to the figure, it can be seen that in the comparative example, the core portion tends to be decentered toward the − (minus) side in the X direction.
[0076]
Next, as an example, an optical fiber preform 30 was manufactured using the same manufacturing apparatus 10 as in the comparative example and using the quartz pipe 22 and the quartz rod 24 having the same shape. Since the manufacturing apparatus 10 is the same, the temperature distribution in the heating furnace 15 when the example is manufactured is the same as when the comparative example is manufactured.
[0077]
In the example, based on the eccentric state of the core part in the optical fiber preform 30 of the comparative example, the quartz pipe 22 is 0.3 mm / m on the negative side in the X direction with respect to the central axis of the heating furnace 15. The posture was tilted by the amount of tilt. Note that the quartz rod 24 was held in a posture substantially coaxial with the central axis of the heating furnace 15. In this state, the optical fiber preform 30 was manufactured by integrating the quartz pipe 22 and the quartz rod 24. In addition, during the integration, the posture of the quartz pipe 22 was corrected so that the posture of the quartz pipe 22 was maintained initially.
[0078]
FIG. 5 shows changes in the amount of eccentricity of the core part from the start to the end in the cross section of the optical fiber preform 30 manufactured in the example. According to the figure, in the comparative example, the core portion tended to be eccentric toward the minus (−) side in the X direction. However, in the example, the tendency was suppressed, and the eccentric amount of the core portion was reduced. You can see that
[0079]
Next, FIG. 6 is a diagram for comparing the results obtained by converting the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform 30 manufactured in the example and the comparative example into the core eccentricity of the optical fiber. In this figure, an example is indicated by a black circle (●), and a comparative example is indicated by a white circle (◯). As shown in the figure, the core eccentricity of the embodiment is significantly smaller than the core eccentricity of the comparative example.
[0080]
Therefore, the eccentricity of the core due to the non-uniformity of the temperature distribution in the heating furnace 15 can be eliminated by holding the quartz pipe 22 in a posture that is appropriately inclined with respect to the central axis of the heating furnace 15.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an apparatus for manufacturing an optical fiber preform.
FIG. 2 is a front sectional view showing an optical fiber preform manufacturing apparatus.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the quartz pipe is inclined with respect to the central axis of the heating furnace.
FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement result of a change in eccentricity of a core portion in an optical fiber preform according to a comparative example.
FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement result of a change in eccentricity of a core portion in an optical fiber preform according to an example.
FIG. 6 is a diagram for comparing the eccentricity of the core portion of the optical fiber preform according to the example and the comparative example in terms of the eccentricity of the core of the optical fiber.
[Explanation of symbols]
10 Optical fiber preform manufacturing equipment
12 Pipe holder
13 Pipe position adjuster
14 Rod holder
15 Heating furnace
18 Temperature sensor
19 Laser displacement meter
22 Quartz pipe
24 Quartz rod
30 Optical fiber preform

Claims

A quartz rod including a core part and a quartz pipe extrapolated to the quartz rod are sequentially heated in the axial direction from one end in an annular heating furnace, and the quartz pipe and the quartz rod are integrated by fusion. An optical fiber preform manufacturing method comprising:
Measuring the temperature distribution in the circumferential direction in the heating furnace;
The quartz rod is held in a posture that is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace, and the quartz pipe is held in a direction where the temperature in the heating furnace is highest with respect to the central axis of the heating furnace. A step of holding in a tilted position,
A method of manufacturing an optical fiber preform, comprising: heating the held quartz pipe and quartz rod by the heating furnace, and integrating the quartz pipe and the quartz rod.

A quartz rod including a core part and a quartz pipe extrapolated to the quartz rod are sequentially heated in the axial direction from one end in an annular heating furnace, and the quartz pipe and the quartz rod are integrated by fusion. An optical fiber preform manufacturing method comprising:
The first quartz pipe and the first quartz rod, which are held in a posture that is substantially coaxial with the center axis of the heating furnace, are heated by the heating furnace, so that the first quartz pipe and the first quartz rod are heated. Integrating the quartz rod; and
Measuring an eccentric direction of the core portion with respect to the central axis of the heating furnace in an integrated product obtained by integrating the first quartz pipe and the first quartz rod;
The second quartz rod is held in a posture that is substantially coaxial with the central axis of the heating furnace, and the second quartz pipe is held eccentric with respect to the central axis of the heating furnace. Holding in a tilted orientation, and
Heating the held second quartz pipe and the second quartz rod by the heating furnace, and integrating the second quartz pipe and the second quartz rod. Manufacturing method of optical fiber preform.

In claim 1 or claim 2,
Detecting the change in the inclination of the quartz pipe relative to the central axis of the heating furnace while integrating the quartz pipe and the quartz rod;
Correcting the inclination of the quartz pipe with respect to the central axis of the heating furnace so as to cancel the detected change in inclination.