JP2004018364A

JP2004018364A - Method of manufacturing doped quartz glass tube, doped quartz glass tube and quartz glass preform for optical fiber manufactured from the doped quartz glass tube

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Publication number: JP2004018364A
Application number: JP2002180534A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Abe; 阿部　淳; Nobuyasu Mantoku; 萬徳　伸康
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: JP3966544B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To clarify a manufacturing condition of a quartz glass porous body deposit capable of easily pulling the quartz glass porous body deposited on a rod-like target. <P>SOLUTION: The method comprises a process of depositing the quartz glass porous body on the rod-like target, a process of pulling the rod-like target from the deposited quartz glass porous body, and a process of transparently vitrifying the quartz glass porous body from which the rod-like target is pulled in a dopant-gas atmosphere, where an average density of the quartz glass porous body is controlled to be 0.3-0.5 g/cm<SP>3</SP>. In the process of depositing the quartz glass porous body, an initial and steady depositing conditions are set so as to reduce an H<SB>2</SB>quantity of the initial condition by ≥15% vs. that of the steady condition and contain a raw material gas of ≥30% in the initial condition vs. in the steady condition. At least 3 steps or more changes of the gas condition are preferable in transferring from the initial condition to the steady condition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバ用石英プリフォームの製造方法に関するものであり、特にハロゲン元素をドープしたドープト石英管の製造方法、ドープト石英管ならびにそのドープト石英管を用いて製造される光ファイバ用石英プリフォーム母材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに、コアロッドをＶＡＤ法やＭＣＶＤ法等で製造し、クラッド部を石英管でオーバージャケットするという方法が広く一般的に行われているが、ここで使われている石英管は純石英管であり、ドープト石英管ではない。近年、ピュアシリカコアファイバが報告されており、このファイバに使われているクラッド部材はフッ素ドープト石英ガラスである。
フッ素ドープト石英ガラスは、石英多孔質体を形成する際にドープする方法および該石英多孔質体を焼結、ガラス化する際にドープする方法の２つが一般的である。しかしながら、これまでの報告で製造方法等についての深く言及されたものはなく、純石英管は市販されているものの、フッ素ドープト石英管については市販されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑み、ロッド状ターゲットからその上に堆積させた石英多孔質体を引き抜きやすくする石英多孔質体堆積の製造条件等を明らかにし、ハロゲン元素をドープしてドープト石英ガラスにするための製造条件等を明らかにし、特に、ドーパントを均一にドープするための石英多孔質体の製造条件等を明らかにし、歩留まりのよいドープト石英ガラス管の製造条件等を明らかにすること、また、ドープト石英管ならびにドープト石英管を用いて製造する光ファイバ用石英プリフォーム母材を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のドープト石英管の製造方法は、ロッド状ターゲットに石英多孔質体を堆積する工程、堆積された該石英多孔質体から該ロッド状ターゲットを引き抜く工程、ロッド状ターゲットが引き抜かれた該石英多孔質体をドーパントガス雰囲気内で透明ガラス化する工程からなり、該石英多孔質体の平均密度を０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３となすことを特徴とする。該石英多孔質体を堆積する工程において、堆積条件として初期条件と定常条件とを設定し、初期条件を定常条件よりもＨ_２量を１５％以上減じたガス条件で、かつ、原料ガスが定常時の３０％以上のガス条件とすること、堆積の初期条件から定常条件にまで移行するのに少なくとも３ステップ以上のガス条件の変更を伴うことが好ましく、該ドーパントガスはハロゲン系ガスであり、該石英多孔質体の両端部をカットし、片側端部のテーパー部部分で該ロッド状ターゲットが引き抜かれた孔に保持棒を差し込むことにより吊り下げ構造として、該多孔質体をドーパントガス雰囲気内で透明ガラス化することが好ましい。
このようにして作製したドープト石英管は、ピュアシリカコアファイバ用のクラッド部材として好適である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、石英多孔質体をロッド状ターゲットに堆積し、これを引き抜いた後、ハロゲン系ガス雰囲気下で加熱処理することによって、透明ガラス化することおよびドープさせることを同時に行わせ、均一にドーパントガスをドープすることを可能にする製造方法を提供し、併せてドープト石英管ならびに光ファイバ用石英プリフォームガラス母材を提供するものである。
ロッド状ターゲット上に堆積する際の石英多孔質体の密度は、大きくなると、ロッド状ターゲットへの付着力が強くなり、引き抜く際に引き抜けないという問題が生じる。また、小さくなると、付着力が弱くなるが強度が小さくなり、石英多孔質体が割れやすくなるという問題がある。また、ドープされ易さと石英多孔質体の平均密度との間には相関関係があり、石英多孔質体の平均密度が高くなると均一にドープされ難くなる傾向がある。
【０００６】
本発明は、石英多孔質体堆積の定常時の堆積条件（定常条件）を、石英多孔質体が均一にドープされやすい平均密度となるように設定し、また、堆積初期の水素量および原料ガス量（初期条件）を定常条件と比較して低めに設定することによって、石英多孔質体からロッド状ターゲットを引き抜き易くするものである。このようして、問題点を解決しつつ、石英ドープト管を歩留まり良く製造することを可能とするものである。本発明は、そのための石英多孔質体の堆積条件を明らかにすることを基本としている。
以下に、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
従来の純石英クラッドを合成するような場合は、０．５ｇ／ｃｍ^３以上に石英多孔質体の密度を高くすることによって生産性を上げていた。
本発明においては、石英多孔質体本体の平均密度を０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３となるようにする。石英多孔質体の平均密度が０．５ｇ／ｃｍ^３を超えるとドーパントを均一にドープしにくくなる傾向が見られる。逆に、石英多孔質体の平均密度が０．３ｇ／ｃｍ^３未満であると生産性が悪い上に、石英多孔質体の取り扱いの際に割れ易くなる。
管状石英多孔質体を形成するには、ロッド状ターゲットに付着させた石英多孔質体を該ターゲットから引き抜く必要があるため、石英多孔質体の堆積初期条件が重要になってくる。あまりターゲットと該石英多孔質体との密着性が良いとターゲットを引き抜くことができなくなるし、逆に密着性が悪いと堆積中の割れ等につながる。
【０００８】
ロッド状ターゲット上に堆積させた石英多孔質体の平均密度を、堆積初期から全体として上記の範囲になるように堆積させると、ロッド状ターゲットから堆積させた石英多孔質体を引く抜き難くなる。そのために、石英多孔質体の堆積初期の堆積条件は、石英多孔質体本体の堆積のための定常条件よりも低く設定することが望ましいことが分かった。
また、初期の堆積条件は、その後定常条件に移行させる必要がある。この際に、堆積条件が急激に変化すると堆積される石英多孔質体の密度に段差が生じるため、ガラス化時にその部分で層状の泡のようなものが発生してしまう。また、そのような泡の発生がなかったとしても、該石英多孔質体の密度分布によって、出来上がったガラスの屈折率分布は密度の影響を受けてしまうことになる。
【０００９】
そのために、急激な条件変更が起こらないように、段階的に移行することが望ましい。堆積の初期条件から定常条件にまで移行させるのに、少なくとも３ステップの条件変更で移行させることが必要であることが分かった。
本発明では、石英多孔質体の堆積初期条件を、定常条件よりもＨ_２量を１５％以上減じ、かつ、原料ガスが定常条件の３０％以上の条件とし、堆積初期条件から定常条件にまで移すのに少なくとも３ステップ以上の堆積条件の変更で移行させるようにした。各ステップ間の堆積条件の差は、均等として差し支えない。
ロッド状ターゲットが引き抜かれた石英多孔質体は、ドーパントガス気流中で焼結し、ドープさせつつ透明ガラス化の処理を行う。ドーパントガスとしては、ハロゲン系ガスを用いることができ、フッ素をドープさせる場合には、例えばＳｉＦ_４ガスを用いることができる。
【００１０】
石英多孔質体の焼結・透明ガラス化処理時の形状は、テーパー部に吊り下げ用の加工を施すことが好ましい。このことによって、直胴部を有効に利用することができる。吊り下げ加工については、従来からＶＡＤ法等で一般的に行われている方法で、ガラスもしくはセラミックの保持棒をピンで留める方法がある。本発明では、テーパー部に保持棒を取り付けるに際して、石英多孔質体の両端をカットし、ロッド状ターゲットを引き抜いた後の孔に保持棒を差し込むようにした。石英多孔質体の両端をカットした後にドープさせつつ透明ガラス化を行うことで、両端部に堆積した堆積層の年輪が露出するため、ドーパントガスの拡散が容易になり、石英多孔質体の表面からだけでなく、端面からも拡散が進むため、ドーパントガスの処理時間が少なくて均一にドープすることが可能になる。
【００１１】
ドープト石英管を製造するための石英多孔質体を堆積する堆積条件をチェックするために、以下のような実験を行った後、実施例によって必要な堆積条件を確認した。
原料ガスとしてＳｉＣｌ_４、キャリアガスとして酸素ガスを用いて、酸水素火炎中で反応させながら、ロッド状ターゲット上に石英多孔質体を合成・堆積させる。堆積させた石英多孔質体をロッド状ターゲットから引き抜く。引き抜かれた石英多孔質体の両端をカットした後、ドーパントガス気流中でドープさせつつ透明ガラス化を行う。
図１に石英多孔質体の堆積後の模式図を示す。
図１において、１はロッド状ターゲット、２は石英多孔質体であり、ロッド状ターゲット１の径をＴＤ、石英多孔質体２の堆積径をＳＤ、石英多孔質体２の堆積重量をＳＷ、石英多孔質体２の直胴長をＬ、テーパー部堆積を考慮するための係数をｋとし、平均多孔質体密度ρを次式で計算した。
【００１２】
【数１】

【００１３】
透明ガラス化処理を施す際の石英多孔質体のセット状態の一例を図２に模式図として示す。
図２において、２は石英多孔質体、３は石英多孔質体からロッド状ターゲットを引き抜いた後の中心孔、４は中心孔の一端に設置された保持棒である。石英多孔質体は、通常、縦型に据えられ、ドーパントガスが下から上へ流される。
［実験１］
原料ガスとしてＳｉＣｌ_４、キャリアガスとして酸素ガスを用いて、酸水素火炎中で反応させながら、ロッド状ターゲット上に石英多孔質体を合成した。堆積条件を表１に示す。
【００１４】
【表１】

【００１５】
すなわち、堆積初期条件の水素量は定常条件のそれよりも１３％少ない条件でスタートし、かつ、原料ガスであるＳｉＣｌ_４は、定常条件の１０％から堆積をスタートさせて石英多孔質体を形成した。初期条件から定常条件に移行させるのに、ステップ数は３とし、各ステップで水素量および原料ガスであるＳｉＣｌ_４は同時に均等に変化させた。
石英多孔質体をトータルで９０ｍｍφとなるまで堆積させたところで、堆積を終了した。その時の石英多孔質体の平均密度は０．５５ｇ／ｃｍ^３であった。
【００１６】
石英多孔質体からロッド状ターゲットを引き抜こうとしたが、スムーズには引き抜けないものもあった。力ずくで何とかロッド状ターゲットを引き抜くことができるものもあった。引き抜くことができたものに対して、その石英多孔質体をＳｉＦ_４雰囲気ガス中でドープさせつつ透明ガラス化を行ったところ、フッ素は石英多孔質体の密度分布に影響を受け、均一にドープすることが出来なかった。フッ素ドープトガラス管のドープの程度を、フッ素ドープト管の屈折率分布のグラフとして、図３に示す。
図３によれば、中心孔と石英多孔質体の外表面からドープされ、ガラス管の肉厚中央部でドープされる程度が低くなっていることが分かる。
【００１７】
［実験２］
実験１の結果を踏まえて、石英多孔質体の密度が低くなる条件を想定して、実験２を行った。堆積条件を表２に示す。
【００１８】
【表２】

【００１９】
すなわち、水素量及び酸素量は堆積中一定とし、原料ガスであるＳｉＣｌ_４は、堆積初期条件を定常条件の５０％から堆積をスタートさせ、その後定常状態に移行させて石英多孔質体を形成した。初期条件から定常条件に移行させるのに、ステップ数は４とし、各ステップで原料ガスであるＳｉＣｌ_４は同時に均等に変化させた。
石英多孔質体をトータルで９０ｍｍφとなるまで堆積させたところで、堆積を終了した。その時の石英多孔質体の平均密度は０．２９ｇ／ｃｍ^３であった。
石英多孔質体の堆積終了後、石英多孔質体からターゲットを引き抜いた。石英多孔質体の密度が低く、いくつかの石英多孔質体にはクラックが発生してしまった。クラックが発生しないものに対して、その石英多孔質体をＳｉＦ_４雰囲気ガス中でドープさせつつ透明ガラス化を行った。得られたフッ素ドープトガラス管を調べたところ、均一にフッ素がドープされていた。
【００２０】
［実験３］
実験１、２の結果を踏まえて、石英多孔質体の密度が０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３になるような堆積条件を想定して、実験３を行った。堆積条件を表３に示す。
【００２１】
【表３】

【００２２】
すなわち、堆積初期条件の水素量は定常条件のそれよりも２４％少ない条件でスタートし、かつ、原料ガスであるＳｉＣｌ_４は、定常条件の５０％から堆積をスタートさせて石英多孔質体を形成した。初期条件から定常条件に移行させるのに、ステップ数は２とし、各ステップで水素量および原料ガスであるＳｉＣｌ_４は同時に均等に変化させた。
石英多孔質体をトータルで９０ｍｍφとなるまで堆積させたところで、堆積を終了した。その時の石英多孔質体の平均密度は０．４０ｇ／ｃｍ^３であった。
【００２３】
石英多孔質体の堆積終了後、石英多孔質体からターゲットを引き抜いた。石英多孔質体からのターゲットの引き抜きはスムーズに行えた。
ターゲットを引き抜いた石英多孔質体をＳｉＦ_４雰囲気ガス中でドープさせつつ透明ガラス化を行った。得られたフッ素ドープトガラス管を調べたところ、フッ素ドープトガラス管の内側から２ｍｍｔの厚さのところに泡が含まれるものがあった。層の一部に泡が含まれる原因として、初期条件から定常条件へ体積条件を急激に変更すると、その部分で石英多孔質体に密度差が生じるため、透明ガラス化時に多孔質体中の泡が抜けきれずに残留してしまうものと考えられる。
【００２４】
［実施例１］
実験１〜３の結果を踏まえて、堆積条件を表４に示す条件に設定して、好適条件であることを確認した。
【００２５】
【表４】

【００２６】
すなわち、堆積初期条件の水素量は定常条件のそれよりも２４％少ない条件でスタートし、かつ、原料ガスであるＳｉＣｌ_４は、定常条件の５０％から堆積をスタートさせて石英多孔質体を形成した。初期条件から定常条件に移行させるのに、ステップ数は５とし、各ステップで水素量および原料ガスであるＳｉＣｌ_４は同時に均等に変化させた。
石英多孔質体をトータルで９０ｍｍφとなるまで堆積させたところで、堆積を終了した。その時の石英多孔質体の平均密度は０．４０ｇ／ｃｍ^３であった。
【００２７】
石英多孔質体の堆積終了後、石英多孔質体からターゲットを引き抜いた。石英多孔質体からのターゲットの引き抜きはスムーズに行えた。
ターゲットを引き抜いた石英多孔質体をＳｉＦ_４雰囲気ガス中でドープさせつつ透明ガラス化を行った。得られたフッ素ドープトガラス管を調べたところ、図４に示すとおり、径方向に均一な屈折率分布を有するフッ素ドープト石英管が得られた。得られたフッ素ドープト石英管をオーバージャケットして光ファイバ用母材を作製した。得られた母材を線引きして光ファイバを作製したところ、特性は良好であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、石英多孔質体からロッド状ターゲットをスムーズに引き抜くことが可能で、かつ、ドープトガラス管に均一にドープすることが効率よく確実に実施できる。そして、得られたドープトガラス管は、ピュアシリカコアファイバを作製するための光ファイバ用石英プリフォームガラス母材として好適であり、十分な性能を有するピュアシリカコアファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】石英多孔質体の堆積後の模式図である。
【図２】石英多孔質体の両端をカットして透明ガラス化を行う際の石英多孔質体の形状を説明する模式図である。
【図３】実験１で得られたフッ素ドープト管の屈折率分布のグラフである。
【図４】実施例で得られたフッ素ドープト管の屈折率分布のグラフである。
【符号の説明】
１：ロッド状ターゲット
２：石英多孔質体
３：中心孔
４：保持棒[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a quartz preform for an optical fiber, and more particularly to a method for manufacturing a doped quartz tube doped with a halogen element, a doped quartz tube, and a quartz preform for an optical fiber manufactured using the doped quartz tube. Reform base material.
[0002]
[Prior art]
Until now, the method of manufacturing a core rod by the VAD method or the MCVD method and overcoating the clad portion with a quartz tube has been widely and generally performed, but the quartz tube used here is a pure quartz tube. And not a doped quartz tube. In recent years, a pure silica core fiber has been reported, and the cladding member used for this fiber is fluorine-doped quartz glass.
There are two general methods for fluorine-doped quartz glass: a method of doping when forming a porous quartz body and a method of doping when sintering and vitrifying the porous quartz body. However, there has been no report on the production method or the like in previous reports, and although pure quartz tubes are commercially available, fluorine-doped quartz tubes are not commercially available.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and clarifies manufacturing conditions and the like for depositing a porous silica body deposited thereon from a rod-shaped target to facilitate pulling out the porous quartz body. To clarify the manufacturing conditions and the like for making the quartz porous body for uniformly doping the dopant, and to clarify the manufacturing conditions and the like for the doped quartz glass tube with a good yield, Another object of the present invention is to provide a doped quartz tube and a quartz preform preform for an optical fiber manufactured using the doped quartz tube.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a doped quartz tube of the present invention includes a step of depositing a porous quartz body on a rod-shaped target, a step of extracting the rod-shaped target from the deposited quartz porous body, A step of transparently vitrifying the quartz porous body from which the rod-shaped target has been drawn in a dopant gas atmosphere, wherein the quartz porous body has an average density of 0.3 to 0.5 g / cm ^3. And In the step of depositing the quartz porous body, an initial condition and a steady condition are set as deposition conditions, and the initial condition is a gas condition in which the amount of H ₂ is reduced by 15% or more from the steady condition, and the source gas is constant. It is preferable that the gas condition is always 30% or more of the normal state, and that the transition from the initial condition of the deposition to the steady state involves a change of the gas condition of at least three steps or more. The dopant gas is a halogen-based gas, Both ends of the quartz porous body are cut, and a holding rod is inserted into a hole from which the rod-shaped target has been pulled out at a tapered portion at one end to form a suspended structure. It is preferable to make the glass transparent.
The doped quartz tube manufactured as described above is suitable as a clad member for a pure silica core fiber.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention deposits a porous quartz body on a rod-shaped target, pulls out the same, and heat-treats it in a halogen-based gas atmosphere to simultaneously perform vitrification and doping, thereby achieving uniform doping. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method capable of doping a dopant gas, and also provide a doped quartz tube and a quartz preform glass base material for an optical fiber.
When the density of the porous quartz body when deposited on the rod-shaped target increases, the adhesion to the rod-shaped target increases, which causes a problem that the quartz porous body cannot be pulled out. Also, when the size is reduced, there is a problem that the adhesive force is weakened but the strength is reduced and the porous quartz body is easily broken. Further, there is a correlation between the easiness of doping and the average density of the porous quartz body, and there is a tendency that the higher the average density of the porous quartz body becomes, the more difficult it is to uniformly dope.
[0006]
According to the present invention, the deposition conditions (steady conditions) in the steady state of the porous quartz body deposition are set so as to have an average density at which the porous quartz body is easily uniformly doped. By setting the amount (initial condition) lower than the steady condition, the rod-shaped target can be easily pulled out from the porous quartz body. Thus, it is possible to manufacture a quartz-doped tube with high yield while solving the problems. The present invention is based on clarifying the deposition conditions of a porous quartz body for that purpose.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0007]
In the case of synthesizing a conventional pure quartz clad, the productivity was increased by increasing the density of the quartz porous body to 0.5 g / cm ³ or more.
In the present invention, the average density of the quartz porous body is adjusted to 0.3 to 0.5 g / cm ³ . If the average density of the quartz porous body exceeds 0.5 g / cm ³ , it tends to be difficult to uniformly dope the dopant. Conversely, if the average density of the porous quartz body is less than 0.3 g / cm ³ , the productivity is poor, and the porous quartz body is easily broken during handling.
In order to form a tubular quartz porous body, it is necessary to pull out the quartz porous body adhered to the rod-shaped target from the target, and thus the initial deposition conditions of the quartz porous body are important. If the adhesion between the target and the porous quartz body is too good, the target cannot be pulled out. Conversely, if the adhesion is poor, cracks may occur during deposition.
[0008]
When the quartz porous body deposited on the rod-shaped target is deposited so that the average density of the porous quartz body falls within the above range from the initial stage of the deposition, it becomes difficult to pull out the deposited quartz porous body from the rod-shaped target. For this reason, it has been found that it is desirable to set the deposition conditions in the initial stage of deposition of the porous quartz body lower than the steady-state conditions for deposition of the porous quartz body.
Further, it is necessary to shift the initial deposition conditions to the steady conditions thereafter. At this time, if the deposition conditions change abruptly, a step occurs in the density of the deposited quartz porous body, so that a layer-like bubble or the like is generated at that portion during vitrification. Even if such bubbles do not occur, the refractive index distribution of the glass obtained is affected by the density due to the density distribution of the porous quartz body.
[0009]
Therefore, it is desirable to shift in stages so that a sudden change in conditions does not occur. It has been found that in order to shift from the initial condition of deposition to the steady-state condition, it is necessary to shift by changing the conditions in at least three steps.
In the present invention, the initial conditions for the deposition of the porous quartz body are such that the amount of H ₂ is reduced by 15% or more from the steady conditions and the raw material gas is 30% or more of the steady conditions. The transfer is performed by changing the deposition conditions in at least three steps or more. The difference in deposition conditions between each step may be equal.
The porous quartz body from which the rod-shaped target has been drawn is sintered in a dopant gas stream, and is subjected to a transparent vitrification process while being doped. As the dopant gas, a halogen-based gas can be used, and when doping with fluorine, for example, a SiF ₄ gas can be used.
[0010]
As for the shape of the quartz porous body at the time of sintering / transparent vitrification processing, it is preferable to subject the tapered portion to processing for suspension. Thereby, the straight body can be effectively used. As for the hanging process, there is a method in which a glass or ceramic holding rod is pinned by a method generally performed by a VAD method or the like. In the present invention, when attaching the holding rod to the tapered portion, both ends of the quartz porous body are cut, and the holding rod is inserted into the hole after the rod-shaped target is pulled out. Transparent vitrification while doping after cutting both ends of the quartz porous body exposes the annual rings of the deposited layer deposited at both ends, thereby facilitating diffusion of the dopant gas and the surface of the quartz porous body. Since the diffusion proceeds not only from the end face but also from the end face, it is possible to uniformly dope with a short processing time of the dopant gas.
[0011]
In order to check deposition conditions for depositing a porous quartz body for manufacturing a doped quartz tube, the following experiments were performed, and the necessary deposition conditions were confirmed by examples.
Using SiCl ₄ as a source gas and oxygen gas as a carrier gas, a quartz porous body is synthesized and deposited on a rod-shaped target while reacting in an oxyhydrogen flame. The deposited quartz porous body is pulled out of the rod-shaped target. After cutting both ends of the extracted quartz porous body, transparent vitrification is performed while doping in a dopant gas stream.
FIG. 1 shows a schematic diagram after the deposition of the porous quartz body.
In FIG. 1, 1 is a rod-shaped target, 2 is a quartz porous body, the diameter of the rod-shaped target 1 is TD, the deposited diameter of the quartz porous body 2 is SD, the deposited weight of the quartz porous body 2 is SW, The average porous body density ρ was calculated by the following equation, where L is the straight body length of the quartz porous body 2 and k is a coefficient for considering the tapered portion deposition.
[0012]
(Equation 1)

[0013]
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a set state of the porous quartz body when the transparent vitrification treatment is performed.
In FIG. 2, 2 is a porous quartz body, 3 is a center hole after a rod-shaped target is pulled out of the porous quartz body, and 4 is a holding rod provided at one end of the center hole. The quartz porous body is usually set up vertically, and the dopant gas flows from bottom to top.
[Experiment 1]
Using SiCl ₄ as a source gas and oxygen gas as a carrier gas, a quartz porous body was synthesized on a rod-shaped target while reacting in an oxyhydrogen flame. Table 1 shows the deposition conditions.
[0014]
[Table 1]

[0015]
In other words, the amount of hydrogen in the initial deposition condition is started under the condition of 13% less than that in the steady condition, and the deposition of the source gas SiCl ₄ is started from 10% of the steady condition to form a porous quartz body. did. In order to shift from the initial condition to the steady condition, the number of steps was set to 3, and in each step, the amount of hydrogen and SiCl _{4 as the} raw material gas were simultaneously and uniformly changed.
When the porous quartz body was deposited to a total diameter of 90 mmφ, the deposition was completed. At that time, the average density of the porous quartz body was 0.55 g / cm ³ .
[0016]
An attempt was made to pull out the rod-shaped target from the quartz porous body, but there were some that did not pull out smoothly. In some cases, the rod-shaped target could be pulled out with some force. For the material that could be extracted, the vitrification was performed while doping the porous quartz body in a SiF ₄ atmosphere gas. Fluorine was affected by the density distribution of the porous quartz body and was uniformly doped. I couldn't do it. FIG. 3 shows the degree of doping of the fluorine-doped glass tube as a graph of the refractive index distribution of the fluorine-doped tube.
According to FIG. 3, it can be seen that the degree of doping from the center hole and the outer surface of the quartz porous body and the degree of doping in the center of the thickness of the glass tube are low.
[0017]
[Experiment 2]
Based on the results of Experiment 1, Experiment 2 was performed on the assumption that the density of the porous quartz body was reduced. Table 2 shows the deposition conditions.
[0018]
[Table 2]

[0019]
That is, the amount of hydrogen and the amount of oxygen were kept constant during the deposition, and the deposition of SiCl ₄ as the source gas was started from 50% of the initial condition of the steady state, and then shifted to the steady state to form a quartz porous body. . In order to shift from the initial condition to the steady condition, the number of steps was set to 4, and in each step, the source gas SiCl ₄ was simultaneously and uniformly changed.
When the porous quartz body was deposited to a total diameter of 90 mmφ, the deposition was completed. At that time, the average density of the porous quartz body was 0.29 g / cm ³ .
After the deposition of the porous quartz body, the target was pulled out of the porous quartz body. The density of the porous quartz body was low, and cracks occurred in some porous quartz bodies. For those having no crack, transparent vitrification was performed while doping the porous quartz body in a SiF ₄ atmosphere gas. When the obtained fluorine-doped glass tube was examined, it was found that fluorine was uniformly doped.
[0020]
[Experiment 3]
Based on the results of

Experiments

1 and 2, Experiment 3 was performed on the assumption that the deposition conditions were such that the density of the quartz porous body was 0.3 to 0.5 g / cm ³ . Table 3 shows the deposition conditions.
[0021]
[Table 3]

[0022]
That is, the amount of hydrogen in the initial deposition condition is started under a condition of 24% less than that in the steady condition, and the deposition of the raw material gas, SiCl _4, is started from 50% of the steady condition to form a porous quartz body. did. In order to shift from the initial condition to the steady condition, the number of steps was set to 2, and in each step, the amount of hydrogen and the source gas SiCl ₄ were simultaneously and uniformly changed.
When the porous quartz body was deposited to a total diameter of 90 mmφ, the deposition was completed. At that time, the average density of the porous quartz body was 0.40 g / cm ³ .
[0023]
After the deposition of the porous quartz body, the target was pulled out of the porous quartz body. The target was smoothly pulled out of the porous quartz body.
Transparent vitrification was performed while doping the quartz porous body from which the target was pulled out in a SiF ₄ atmosphere gas. Examination of the obtained fluorine-doped glass tube revealed that some bubbles were contained at a thickness of 2 mmt from the inside of the fluorine-doped glass tube. As a cause of bubbles included in a part of the layer, if the volume condition is suddenly changed from the initial condition to the steady state, a density difference occurs in the quartz porous body at that part, so that bubbles in the porous body during vitrification It is considered that is not completely removed and remains.
[0024]
[Example 1]
Based on the results of Experiments 1 to 3, the deposition conditions were set to the conditions shown in Table 4 and confirmed to be suitable conditions.
[0025]
[Table 4]

[0026]
That is, the amount of hydrogen in the initial deposition condition is started under a condition of 24% less than that in the steady condition, and the deposition of the raw material gas, SiCl _4, is started from 50% of the steady condition to form a porous quartz body. did. In order to shift from the initial condition to the steady condition, the number of steps was set to 5, and in each step, the amount of hydrogen and the source gas SiCl ₄ were simultaneously and uniformly changed.
When the porous quartz body was deposited to a total diameter of 90 mmφ, the deposition was completed. At that time, the average density of the porous quartz body was 0.40 g / cm ³ .
[0027]
After the deposition of the porous quartz body, the target was pulled out of the porous quartz body. The target was smoothly pulled out of the porous quartz body.
Transparent vitrification was performed while doping the quartz porous body from which the target was pulled out in a SiF ₄ atmosphere gas. When the obtained fluorine-doped glass tube was examined, a fluorine-doped quartz tube having a uniform refractive index distribution in the radial direction was obtained as shown in FIG. The resulting fluorine-doped quartz tube was overjacketed to produce a preform for an optical fiber. When the obtained preform was drawn to produce an optical fiber, the characteristics were good.
[0028]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a rod-shaped target can be pulled out smoothly from a quartz porous body, and it can implement efficiently and reliably dope a doped glass tube uniformly. And the obtained doped glass tube is suitable as a quartz preform glass base material for optical fibers for producing a pure silica core fiber, and a pure silica core fiber having sufficient performance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view after deposition of a porous quartz body.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the shape of a quartz porous body when transparent glassification is performed by cutting both ends of the quartz porous body.
FIG. 3 is a graph of a refractive index distribution of a fluorine-doped tube obtained in Experiment 1.
FIG. 4 is a graph of a refractive index distribution of a fluorine-doped tube obtained in an example.
[Explanation of symbols]
1: rod-shaped target 2: quartz porous body 3: central hole 4: holding rod

Claims

A step of depositing a porous quartz body on a rod-shaped target, a step of pulling out the rod-shaped target from the deposited quartz porous body, and a step of removing the porous quartz body from which the rod-shaped target has been drawn into a transparent glass in a dopant gas atmosphere. A method of producing a doped quartz tube, characterized in that the quartz porous body has an average density of 0.3 to 0.5 g / cm ³ .

In the step of depositing the quartz porous body, an initial condition and a steady condition are set as deposition conditions, the initial condition is a gas condition in which the amount of H ₂ is reduced by 15% or more from the steady condition, and the source gas is steady. The method for producing a doped quartz tube according to claim 1, wherein the gas condition is 30% or more of the condition.

3. The method for producing a doped quartz tube according to claim 2, wherein a transition from the initial condition to the steady-state condition involves a change in gas conditions of at least three steps or more.

The method for producing a doped quartz tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the dopant gas is a halogen-based gas.

Both ends of the quartz porous body are cut, and a holding rod is inserted into a hole from which the rod-shaped target has been pulled out at a tapered portion at one end to form a suspended structure. The method for producing a doped quartz tube according to any one of claims 1 to 4, wherein the glass is formed into a transparent glass.

A doped quartz tube manufactured by the method for manufacturing a doped quartz tube according to claim 1.

A quartz preform glass preform for optical fibers produced by over-jacketing the doped quartz tube according to claim 6 on a pure silica core fiber.