JP2005119899A - ガラス母材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＭＣＶＤ法またはＰＣＶＤ法によって光ファイバ用ガラス母材を製造するに際し、ガラス微粒子の堆積時にＯＨ基を除去して、光ファイバの伝送損失を大幅に低減させる。
【解決手段】ＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４等のガラス原料ガスと、Ｏ２ガスと、Ｈｅ等のキャリアガスと、脱水用の塩素ガスとを石英管１の内部に送り込み、石英管１の外部をバーナ２の酸水素火炎で加熱する。そしてバーナ２の熱によってＳｉＯ２やＧｅＯ２のガラス微粒子を生成させ、ガラス微粒子層３として石英管１の内部に堆積させる。そして石英管１の内部に堆積したガラス微粒子層３は、バーナ２の熱で透明ガラス化され、透明ガラス層４となる。上記の工程において、ガラス原料に塩素ガスを添加しておくことによって、ガラス微粒子からＯＨ基を除去することができ、吸収損失の少ない光ファイバを得ることができるガラス母材を製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス母材の製造方法、より詳細には、石英管の内壁に、内付け法によってガラス層を形成する工程を有するガラス母材の製造方法に関する。
光ファイバの母材となるガラス母材の製造方法には、石英管の内側にガラス微粒子を堆積させて同時にガラス化するＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法などの内付け法がある。ＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法は、石英管の内部に薄い層を堆積させる手法であるため、Ｇｅ，ボロン等の添加剤の添加量を径方向で微細に制御することができ、これにより複雑なプロファイルのコアを製作することができる。
図３は、ＭＣＶＤ法によるガラス母材の製造方法を説明するための図で、図中、１は石英管、２はバーナ、３は石英管内部に堆積するガラス微粒子層、４はガラス微粒子が透明ガラス化された透明ガラス層である。
通常、ＭＣＶＤ法では、石英管１を外側から酸水素炎によるバーナ２で加熱し、その石英管１の内部にＡｒまたはＯ２をキャリアガスとしたＳｉＣｌ４やＧｅＣｌ４の原料ガス及び酸化反応に必要なＯ２ガスを流して、気相酸化反応によってＳｉＯ２やＧｅＯ２のガラス粒子を生成させ、ガラス微粒子層３として石英管１の内部に堆積させる。そして石英管１の内部に堆積したガラス微粒子層３は、バーナ２の熱で透明ガラス化され、透明ガラス層４となる。
そしてバーナ２をトラバースさせながら、上記のごとくのガラス微粒子層３を所定回数堆積させることによって、目的の厚さの透明ガラス層４を形成させる。通常、その後透明ガラス層４が内部に形成された石英管１を高温の火炎で加熱することにより、その石英管１を縮径し、さらに温度を上げて一体化させて、線引きに供するプリフォームロッドとする。
また、ＰＣＶＤ法は、上記のＭＣＶＤ法における酸水素炎の代わりに、プラズマ炎によって石英管を外部から加熱し、その熱によってガラス原料ガスに酸化反応を起こさせるようにしたものである。その他については、ＭＣＶＤ法と同様の工程でガラス母材が製造される。
周知のように、光ファイバを伝播する光は水酸基（ＯＨ基）による吸収を受けて減衰するため、ＯＨ基の生成要因となる水の進入を抑制し、あるいは脱水処理を行うことが、吸収損失を抑制するために重要となる。
ＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法のような化学気相法によるガラス微粒子堆積体の製造におけるＯＨ基対策として、例えば、特許文献１には、化学気相法によって石英ガラスの管内にガラス微粒子を析出させる方法において、化学気相法を実施するに先立って、まず十分精製した酸素ガスまたは不活性ガスを全系統の搬送管を通じて流し、気相反応を行う石英ガラスの排出端で、ガスの含水量が露点−４０℃の含水量を保つようする方法が開示されている。
また、例えば、特許文献２には、Ｏ２を原料の液体中に送ってバブリングし、原料を含んだＯ２を原料ガスとして、この原料ガスを石英管内に供給して気相化学反応によりガラス微粒子を堆積させる方法において、上記のＯ２を多孔質ガラス粉末でなる脱水触媒に通したのち、原料の液体中に送ってバブリングする方法が開示されている。
特開昭５３−４０２７号公報 特開昭５７−３４０３５号公報
上記特許文献においては、ＯＨ基対策のために、化学気相法の実施の前に酸素ガスや不活性ガスを流したり（特許文献１）、あるいはバブリングの前にＯ２ガスを脱水触媒に通したり（特許文献２）する等、脱水対策のために別の工程が必要となっているため合理的とはいえない。
また、石英管１の内部に流す原料ガス自体に水分が含まれている場合や、原料ガスが気相装置から石英管１の内部に搬送される搬送路において、水分を含んだ大気が原料ガスに混入する場合が考えられるが、このような原料ガスへの水分の混入に対しては、上記の各特許文献の技術では対応することができない。
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであって、ＭＣＶＤ法またはＰＣＶＤ法によってガラス母材を製造するに際し、ガラス微粒子の堆積時にＯＨ基を除去し、当該ガラス母材から得られる光ファイバの伝送損失を大幅に低減できるようにしたガラス母材の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明のガラス母材の製造方法は、石英管を外部から加熱し、ガラス原料ガスを石英管の内部に流すことによって、ガラス原料ガスによって生成したガラス微粒子を石英管の内部に堆積させるガラス微粒子層形成工程を有するガラス母材の製造方法において、ガラス層微粒子形成工程は、石英管の内部にガラス原料とともに塩素ガスを流すことを特徴としたものである。また、ガラス微粒子層は、２０μｍ以上の厚さとしたものである。
本発明によれば、ＭＣＶＤ法またはＰＣＶＤ法によってガラス母材を製造するに際し、石英管の内部にガラス原料とともに塩素ガスを流してガラス微粒子の堆積時にＯＨ基を除去することにより、当該ガラス母材から得られる光ファイバの伝送損失を大幅に低減できるようにしたガラス母材の製造方法を提供することができる。
本発明は、上述のごとくのＭＣＶＤ法あるいはＰＣＶＤ法によるガラス母材の製造において、石英ガラス管の内部にガラス層を堆積させる際に、原料ガスに塩素ガスを添加することによって、堆積するガラス層からＯＨ基を取り除くようにするものである。
図１は、本発明によるガラス母材の製造方法を説明するための図で、図中、従来技術として説明した図３と同一の要素には、図３と同じ符号が付してある。図１の例は本発明をＭＣＶＤ法に適用した例を示すもので、ＡｒまたはＯ２をキャリアガスとしたＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４等のガラス原料ガスと、酸化反応に必要なＯ２ガスと、脱水用の塩素ガスとを、石英管１の内部に送り込み、石英管１の外部をバーナ２の酸水素火炎で加熱する。
そしてバーナ２の熱によって、ガラス原料を気相酸化反応させてＳｉＯ２やＧｅＯ２のガラス粒子を生成させ、ガラス微粒子層３として石英管１の内部に堆積させる。そして石英管１の内部に堆積したガラス微粒子層３は、バーナ２の熱で透明ガラス化され、透明ガラス層４となる。
このときに、ガラス原料に塩素ガスを添加しておくことによって、ガラス微粒子からＯＨ基を除去することができる。これによって、石英管１の内部に堆積するガラス微粒子に含有するＯＨ基を著しく低減させ、吸収損失の少ない光ファイバを得ることができるガラス母材を製造することができる。
また、上記はＭＣＶＤ法の例を用いて本発明の実施の形態を説明したが、酸水素火炎のかわりにプラズマ炎を用いたＰＣＶＤ法においても、同様に石英管１の内部に堆積するガラス微粒子に含有するＯＨ基を著しく低減させることができる。
また、石英管１の内部に堆積させるガラス微粒子層３は、２０μｍ以上の厚さとする。２０μｍ以下のガラス微粒子層を堆積させる場合は、バーナの往復回数が増え、当該工程の時間がかかりすぎる。また、厚すぎるガラス微粒子層３を堆積させる場合は、プロファイル特性や工程管理の面で不都合が生じ、ガラス微粒子層３の最大許容厚さは７０〜８０μｍである。
（実施例及び比較例）
図１に示すごとくのＭＣＶＤ法を用いて、石英管１の内部にシングルモードファイバのコア層となるガラス微粒子層（ＳｉＯ２，ＧｅＯ２）を堆積させ、ガラス母材を作製し、そのガラス母材を用いて光ファイバを作製した。このときに、原料ガスに塩素ガスを含む場合と、含まない場合でそれぞれガラス母材を作製し、得られたガラス母材の吸収損失を評価した。ガスの種類と流量条件及び光ファイバの吸収損失の評価結果を図２に示す。
図２に示すように、実施例では、原料ガスとしてＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４を使用し、さらにＯ２ガス，Ｈｅガス及び脱水用の塩素ガスＣｌ２を石英管１の内部に送って、ガラス微粒子を堆積させた。各ガスの流量は、ＳｉＣｌ４，が２００ｓｃｃｍ（standard cc/min） ，ＧｅＣｌ４が８０ｓｃｃｍ，Ｏ２が２０００ｓｃｃｍ，Ｈｅが１０００ｓｃｃｍ，Ｃｌ２が１００ｃｃｍであった。この実施例において、得られた光ファイバの吸収損失（ＯＨロス）は、１dＢ／ｋｍであった。
一方、比較例においては、脱水用の塩素ガスを使用することなく、その他のＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４，Ｏ２，及びＨｅを、実施例と同じ流量で石英管１の内部に送り、ガラス母材を作製した。このガラス母材から得られた光ファイバの伝送損失は３０dＢ／ｋｍであった。
以上の実施例及び比較例から、ガラス微粒子の堆積時に、原料ガス及びＯ２ガスに加えて脱水用の塩素ガスを石英管内部に流すことにより、線引きによって得られた光ファイバの伝送損失を飛躍的に向上させることができた。
本発明によるガラス母材の製造方法を説明するための図である。 ガスの種類と流量条件及び光ファイバの吸収損失の評価結果を示す図である。 ＭＣＶＤ法によるガラス母材の製造方法を説明するための図である。
符号の説明
１…石英管、２…バーナ、３…ガラス微粒子層、４…透明ガラス層。

Claims (2)

  1. 石英管を外部から加熱し、ガラス原料ガスを前記石英管の内部に流すことによって、前記ガラス原料ガスによって生成したガラス微粒子を前記石英管の内部に堆積させるガラス微粒子層形成工程を有するガラス母材の製造方法において、前記ガラス微粒子層形成工程は、前記石英管の内部に前記ガラス原料とともに塩素ガスを流すことを特徴とするガラス母材の製造方法。
  2. 前記ガラス微粒子層形成工程によって前記クラッド用石英管の内部に堆積させるガラス微粒子層は、２０μｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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