JP2006089318A - Method for producing optical fiber - Google Patents

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寧司 深澤
Moriteru Ohara
盛輝 大原
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武史 廣瀬
Naoki Sugimoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing an optical fiber, which provides high productivity and which prevents the formation of a preform's defect which is a factor of an increased optical transmission loss and decreased fiber strength. <P>SOLUTION: According to the method, an optical fiber containing 30 to 80 mol% Bi<SB>2</SB>O<SB>3</SB>is produced by drawing a core-clad structure preform obtained via steps (a) to (e): (a) inserting a core-forming glass rod with an acid-washed surface into a first clad-forming glass pipe, (b) heat-drawing the assemblage while diminishing the pressure in the clearance between the core-forming glass rod and the first clad-forming glass pipe to make a first core-clad structure preform, (c) inserting the first core-clad structure preform after acid-washing its surface into a second clad-forming glass pipe, (d) heat-drawing the resultant assemblage while diminishing the pressure in the clearance between the first preform with the acid-washed surface and the second clad-forming glass pipe to make a second core-clad structure preform, and (e) acid-washing the surface of the second preform. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ファイバの製造方法に関し、より詳細にはビスマス系ガラス光ファイバの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber, and more particularly to a method for manufacturing a bismuth-based glass optical fiber.

通信サービスの多様化に対応できる光通信方式として、波長多重のチャンネル数を増加させて伝送容量の増大を図る波長多重光通信（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式等の開発が進められている。特に、Ｂｉ２Ｏ３を主原料としたビスマス系ガラス光ファイバは、波長が１５３０ｎｍ〜１６２０ｎｍの光通信帯域における光増幅器用ファイバとして有望な光ファイバとして知られている（例えば特許文献１参照）。 As an optical communication method that can cope with diversification of communication services, a wavelength division multiplexing (WDM) method that increases the transmission capacity by increasing the number of wavelength multiplexing channels is being developed. In particular, a bismuth glass optical fiber using Bi 2 O 3 as a main raw material is known as a promising optical fiber in an optical communication band having a wavelength of 1530 nm to 1620 nm (see, for example, Patent Document 1).

光増幅器用ファイバとは、光ファイバ中を伝送される光信号の減衰を補償するためのもので、コアガラスに、例えば希土類元素の一つエルビウム（Ｅｒ）イオンなどを添加した光ファイバが用いられている。そして、ビスマス系ガラスからなる光増幅器用ファイバは、一般に通信網で使用されている石英系ガラスからなる光増幅器用ファイバに比して、広帯域にわたって大きな増幅率を得られるため、約１／１００の長さで済む特長を有している。また、他の光増幅器用ファイバとしては、ビスマス系ガラス光ファイバと石英系ガラス光ファイバの他に、フッ化物系ガラス光ファイバが例示される。   An optical amplifier fiber is used to compensate for attenuation of an optical signal transmitted through an optical fiber. For example, an optical fiber in which one of rare earth elements such as erbium (Er) ions is added to a core glass is used. ing. The optical amplifier fiber made of bismuth glass can obtain a large amplification factor over a wide band as compared with the optical amplifier fiber made of silica glass generally used in communication networks. It has the feature that only length is required. Other optical amplifier fibers include fluoride glass optical fibers in addition to bismuth glass optical fibers and quartz glass optical fibers.

石英系ガラス光ファイバの製造方法は、ガスバーナ中で合成したガラス微粒子を吹きつけて、母材をつらら状に連続的に成長させる気相軸付け（ＶＡＤ：Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が一般的に用いられており、高い生産性と安定な製造方法として確立されている。   As a method for producing a silica-based glass optical fiber, a vapor phase axial deposition (VAD) method in which glass fine particles synthesized in a gas burner are blown to continuously grow a base material in an icicle shape is generally used. It is used as a highly productive and stable manufacturing method.

一方、フッ化物系ガラス光ファイバの製造方法は、溶融温度での低粘性という特徴を生かして、融液コアガラスと融液クラッドガラスを同一モールド内ヘキャスティングし、一体化してガラス化することでコア・クラッド構造を有するプリフォームを成形する方法が知られている。コアとクラッドが一体化した直後のプリフォーム中のコアは、長さ方向には一定とならずテーパ状であるが、コア径を一定化する調整工程を後に複数工程設けているため、最終的には一定なコア径が安定に得られる。   On the other hand, the manufacturing method of the fluoride glass optical fiber makes use of the characteristic of low viscosity at the melting temperature, casts the melt core glass and the melt clad glass into the same mold, and integrates them into a glass. A method of forming a preform having a core / cladding structure is known. The core in the preform immediately after the core and the clad are integrated is not constant in the length direction but is tapered, but since there are multiple adjustment steps to make the core diameter constant, the final A constant core diameter can be obtained stably.

これに対し、粘性の高い酸化物ガラスであるビスマス系ガラスに、上記した融液同士のコアガラスとクラッドガラスを一体化させる方法を適用した場合に、ビスマスガラスは粘性が高いためキャスティングした際に発生する気泡の抜けが悪く、プリフォーム中に気泡が残存して光ファイバの欠点となる問題が生じてしまう。さらに、ビスマス系ガラスの粘性の高さは、キャスティングしてから固化するまでの時問を短くし、プリフオーム中のコア形状の安定化を阻害する要因となるため、ビスマス系ガラス光ファイバの安定した製造方法として上記した融液同士のコアガラスとクラッドガラスを一体化させる方法を適用することは困難であった。   On the other hand, when the method of integrating the core glass and the clad glass between the melts described above is applied to the bismuth-based glass which is a highly viscous oxide glass, the bismuth glass has a high viscosity when casting. The generated bubbles are not easily removed, and the bubbles remain in the preform, resulting in a problem that becomes a defect of the optical fiber. Furthermore, the high viscosity of bismuth-based glass shortens the time from casting to solidification and hinders the stabilization of the core shape in the preform. As a manufacturing method, it has been difficult to apply the above-described method of integrating the core glass and the clad glass of the melts.

そこで、従来のビスマス系ガラス光ファイバの製造においては、固体クラッドガラスと融液コアガラスとを一体化させたプリフォームを機械加工した後、プレス機を用いた加熱押出しによって線引き用プリフォームを成形していた（例えば特許文献２参照）。この押出し成形によれば、再現良く線引き用プリフォームを得ることが可能で、しかも全製造工程が短く、線引き用プリフォームの製造効率を向上させることができる。
特開２００３−１８３０４９号公報 特開２００２−４７０２６号公報 Therefore, in the manufacture of conventional bismuth-based glass optical fibers, a preform in which solid clad glass and melt core glass are integrated is machined, and then a preform for drawing is formed by heat extrusion using a press. (For example, refer to Patent Document 2). According to this extrusion molding, a drawing preform can be obtained with good reproducibility, and the entire manufacturing process is short, and the manufacturing efficiency of the drawing preform can be improved.
JP 2003-183049 A JP 2002-47026 A

しかしながら、従来の押出し成形は、押出し成形の原理から、線引き用プリフォームの長さ方向において、コア径が一定となる部分が短くなってしまい、生産性を向上させるために更なる対策が望まれていた。   However, in the conventional extrusion molding, due to the principle of extrusion molding, in the length direction of the drawing preform, the portion where the core diameter is constant becomes shorter, and further measures are desired to improve productivity. It was.

さらに、固体クラッドガラスと融液コアガラスを一体化する際に、固体クラッドが融液コアにより再加熱されるため、コアガラスとクラッドガラスとの界面近傍に結晶やガス発生による気泡などの欠点が発生する可能性があり、光ファイバに線引きされた際に光伝播損失が増大し、また、ファイバ強度が低下する虞があった。   Furthermore, when the solid clad glass and the melt core glass are integrated, the solid clad is reheated by the melt core, so that there are defects such as crystals and bubbles due to gas generation near the interface between the core glass and the clad glass. There is a possibility that the light propagation loss increases when the optical fiber is drawn, and the fiber strength may decrease.

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性が高く、光伝播損失の増大およびファイバ強度の低下の要因となるプリフォーム中の欠点の発生を抑制することができる光ファイバ製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to suppress the occurrence of defects in a preform that is highly productive and causes an increase in light propagation loss and a decrease in fiber strength. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical fiber.

前述した目的を達成するために、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、コアおよびクラッドがＢｉ２Ｏ３を３０〜８０ｍｏｌ％含有するガラス材料からなる光ファイバの製造方法であって、下記工程（ａ）〜（ｅ）を経て得られるコア・クラッド構造を有する線引き用プリフォームを線引きして光ファイバとすることを特徴としている。
（ａ）表面を酸洗浄されたコア用ガラスロッドを第１のクラッド用ガラス管に挿入する工程。
（ｂ）前記コア用ガラスロッドと前記第１のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第１のプリフォームを作製する工程。
（ｃ）前記第１のプリフォームの表面を酸洗浄して第２のクラッド用ガラス管に挿入する工程。
（ｄ）表面を酸洗浄された前記第１のプリフォームと前記第２のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第２のプリフォームを作製する工程。
（ｅ）前記第２のプリフォームの表面を酸洗浄する工程。 In order to achieve the above-described object, an optical fiber manufacturing method according to the present invention is a method for manufacturing an optical fiber whose core and clad are made of a glass material containing 30 to 80 mol% Bi 2 O 3, and includes the following steps A drawing preform having a core / cladding structure obtained through steps a) to (e) is drawn into an optical fiber.
(A) A step of inserting the core glass rod whose surface is acid-washed into the first cladding glass tube.
(B) A step of producing a first preform having a core / cladding structure by heating and stretching while reducing a gap between the core glass rod and the first cladding glass tube.
(C) A step of acid cleaning the surface of the first preform and inserting it into the second cladding glass tube.
(D) A step of producing a second preform having a core / clad structure by heating and stretching while reducing the gap between the first preform whose surface has been acid cleaned and the second cladding glass tube. .
(E) A step of acid cleaning the surface of the second preform.

上記のように構成された光ファイバ製造方法においては、まず、個別に作製されたコア用ガラスロッドを第１のクラッド用ガラス管に挿入し、加熱延伸して第１のプリフォームを作製する。コア用ガラスロッドの径は、第１のクラッド用ガラス管に干渉することなく挿入できるように第１のクラッド用ガラス管の内径よりも小径とされており、コア用ガラスロッドと第１のクラッド用ガラス管との間に生じる隙間を密封して減圧しながら加熱延伸することにより、コア用ガラスロッドと第１のクラッド用ガラス管とが密接に一体化される。   In the optical fiber manufacturing method configured as described above, first, a separately manufactured core glass rod is inserted into a first cladding glass tube, and heated and stretched to prepare a first preform. The diameter of the core glass rod is smaller than the inner diameter of the first cladding glass tube so that the core glass rod can be inserted without interfering with the first cladding glass tube. The core glass rod and the first cladding glass tube are closely integrated with each other by sealing the gap generated between the glass tube for heating and heating and stretching while reducing the pressure.

通常、光増幅器用ファイバはシングルモード光ファイバとされるため、コア／クラッド径比を典型的には１０／１２５以下の小さなものとする必要があり、第１のプリフォームを直接線引きしても所望のコア／クラッド径比を得ることができないので、第１のプリフォームを第２のクラッド用ガラス管に挿入し、第１のプリフォームと第２のクラッド用ガラス管との間に生じる隙間を減圧しながら加熱延伸することで再度一体化し、外径調整を行う。   Usually, since the optical amplifier fiber is a single mode optical fiber, the core / cladding diameter ratio must be small, typically 10/125 or less. Even if the first preform is drawn directly, Since the desired core / cladding diameter ratio cannot be obtained, the first preform is inserted into the second cladding glass tube, and the gap formed between the first preform and the second cladding glass tube The outer diameter is adjusted again by heating and stretching while reducing the pressure.

まず、加熱延伸により所定の径に細径化された第１のプリフォームの表面に、予め強酸によるエッチング洗浄を施す。第１のプリフォーム表面と第２のクラッド用ガラス管の内周面との界面性状が光伝播品質に与える影響は小さいが、プリフォーム内に残存する汚れや空隙が、後の線引き工程などにおいて結晶化の起点となりファイバ強度の低下の要因となる虞があり、第１のプリフォーム表面にも強酸によるエッチング洗浄を施し、高い表面平滑度および清浄度を達成する。   First, etching cleaning with a strong acid is performed in advance on the surface of the first preform that has been reduced to a predetermined diameter by heat stretching. Although the influence of the interface property between the first preform surface and the inner peripheral surface of the second cladding glass tube on the light propagation quality is small, dirt and voids remaining in the preform may be caused in the subsequent drawing process, etc. There is a possibility that it may become a starting point for crystallization and cause a decrease in fiber strength, and the surface of the first preform is also subjected to etching cleaning with a strong acid to achieve high surface smoothness and cleanliness.

次いで、表面を酸洗浄された第１のプリフォームを個別に作製された第２のクラッド用ガラス管に挿入し、加熱延伸して第２のプリフォームを作製する。第１のプリフォームの径は、第２のクラッド用ガラス管に干渉することなく挿入することができるように第２のクラッド用ガラス管の内径よりも小径とされており、第１のプリフォームと第２のクラッド用ガラス管との間に生じる半径方向の隙間を密封して減圧しながら加熱延伸することにより、第１のプリフォームと第２のクラッド用ガラス管とが密接に一体化される。   Next, the first preform whose surface has been acid cleaned is inserted into a separately prepared second clad glass tube, and heated and stretched to produce a second preform. The diameter of the first preform is smaller than the inner diameter of the second cladding glass tube so that it can be inserted without interfering with the second cladding glass tube. The first preform and the second cladding glass tube are closely integrated with each other by sealing the radial gap formed between the first cladding glass tube and the second cladding glass tube and heating and stretching while reducing the pressure. The

そして、線引き時におけるファイバ表面の結晶化を抑制するために、結晶化の起点となる汚れを予め除去しておく目的で第２のプリフォーム表面に強酸によるエッチング洗浄を施す。特にファイバ表面の結晶はファイバ強度の著しい劣化を招き、信頼性低下の直接的原因となるためである。以上の工程を経て線引き用プリフォームを作製する。   Then, in order to suppress crystallization of the fiber surface at the time of drawing, the second preform surface is subjected to etching cleaning with a strong acid for the purpose of removing the dirt that becomes the starting point of crystallization in advance. This is because crystals on the surface of the fiber in particular cause a significant deterioration of the fiber strength and directly cause a decrease in reliability. A drawing preform is produced through the above steps.

このようにして得られた線引き用プリフォームは、従来の押出し成形で作製された線引き用プリフォームよりもコア径が一定である領域が多いために生産性が高い。しかも、内部および表面の清浄度が高い（換言すれば、プリフォーム中の欠点が除去されている）ため、良好な光伝播特性および強度を有する光ファイバを線引きすることができる。   The drawing preform obtained in this way has higher productivity because there are more regions with a constant core diameter than the drawing preform produced by conventional extrusion molding. Moreover, since the cleanliness of the inside and the surface is high (in other words, defects in the preform are removed), an optical fiber having good light propagation characteristics and strength can be drawn.

すなわち、コア用ガラスロッドとクラッド用ガラス管とを独立して作製し、互いに固体状態で一体化させており、これにより、コアガラスとクラッドガラスとの界面近傍において再加熱による結晶化および気泡の発生を抑制することができ、且つ、プリフォームの長さ方向においてコア径を一定とすることができる。これにより、生産性が高く、良好な光伝播特性および強度を有する光ファイバを得ることができる。   That is, the core glass rod and the clad glass tube are independently manufactured and integrated with each other in a solid state, so that the crystallization and bubbles are re-heated near the interface between the core glass and the clad glass. Generation | occurrence | production can be suppressed and a core diameter can be made constant in the length direction of a preform. Thereby, an optical fiber having high productivity and good light propagation characteristics and strength can be obtained.

また、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、上記した（ｂ）の工程において、加熱延伸が多段階に行われていることを特徴としている。   The optical fiber manufacturing method according to the present invention is characterized in that the heating and stretching are performed in multiple stages in the step (b).

上記のように構成された光ファイバ製造方法においては、加熱延伸を多段階に行うことにより、各段階における延伸量を小さくして低加熱温度による延伸を実現することができ、加熱延伸時の再加熱によってプリフォーム表面に結晶が発生することを抑制することができる。ビスマス系ガラスは、結晶化温度が低く且つ結晶化速度が大きいため、加熱延伸を多段階に行うことは結晶の発生を抑制するのに特に有効である。さらに、加熱延伸を多段階に行うことは、同時に外径分布の微調整を可能とし、よって、良好なファイバの歩留まりを増加させて生産性を向上させることができる。   In the optical fiber manufacturing method configured as described above, by performing heating and stretching in multiple stages, it is possible to reduce the amount of stretching in each stage and realize stretching at a low heating temperature. It can suppress that a crystal | crystallization generate | occur | produces on the preform surface by heating. Bismuth-based glass has a low crystallization temperature and a high crystallization rate, and thus performing heat drawing in multiple stages is particularly effective for suppressing the generation of crystals. Furthermore, performing heating and drawing in multiple stages enables fine adjustment of the outer diameter distribution at the same time, thereby increasing the yield of good fibers and improving productivity.

また、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、前記コア用ガラスロッドが、溶解・攪拌したガラス材料を坩堝に注入して溶解温度において所定時間清澄した後に当該坩堝内で徐冷し、得られた第１の成形体を所望の寸法に機械加工した第２の成形体から作製されていることを特徴としている。   Further, the optical fiber manufacturing method according to the present invention was obtained by the glass rod for the core being poured into the crucible after melting and stirring the glass material and clarified at a melting temperature for a predetermined time, and then slowly cooling in the crucible. It is characterized by being made from a second molded body obtained by machining the first molded body to a desired size.

一般に、溶解・攪拌されたガラス材料は、溶解・攪拌用の坩堝内で清澄された後に、型枠に注入されて目的の形状にキャストして徐冷されるが、溶解・攪拌用の坩堝から型枠に移される際にガラス材料に気泡が混入する虞がある。これに対し、上記のように構成された光ファイバ製造方法においては、溶解・攪拌されたガラス材料を坩堝に注入して溶解温度において所定時間清澄し、十分に気泡が抜け出た段階で、坩堝にいれたまま徐冷するようにしているので、ガラス材料中の気泡をより確実に除去することができる。そして、得られた第１の成形体を所望の寸法に機械加工（例えば、研削加工など）した第２の成形体からコア用ガラスロッドを作製するので、光伝播損失の増大に直接的に関与する気泡が存在しないコア用ガラスロッドを作製することができる。   In general, the melted and stirred glass material is clarified in a melting and stirring crucible, and then poured into a mold and cast into a desired shape to be gradually cooled. From the melting and stirring crucible, There is a possibility that bubbles are mixed into the glass material when it is transferred to the mold. On the other hand, in the optical fiber manufacturing method configured as described above, the melted and stirred glass material is poured into the crucible and clarified for a predetermined time at the melting temperature. Since it is gradually cooled while being put, bubbles in the glass material can be more reliably removed. And since the glass rod for a core is produced from the 2nd molded object which machined the obtained 1st molded object to the desired dimension (for example, grinding process etc.), it is directly concerned in increase of a light propagation loss. It is possible to produce a glass rod for a core in which no bubbles are present.

また、本発明にかかる光ファイバ製造方法は、前記コア用ガラスロッドが、前記第２の成形体を酸洗浄した後に多段階に加熱延伸して作製されていることを特徴としている。   Moreover, the optical fiber manufacturing method according to the present invention is characterized in that the core glass rod is manufactured by heating and stretching in multiple stages after the second molded body is acid-washed.

上記のように構成された光ファイバ製造方法においては、第２の成形体の表面（後にコアガラスとクラッドガラスとの界面となる）に強酸によるエッチング洗浄を施しており、これにより、高い清浄度を有するコア用ガラスロッドを作製することができる。そして、表面を強酸によりエッチング洗浄された第２の成形体を多段階に加熱延伸しており、これにより、高い表面平滑度を有するコア用ガラスロッドを作製することができる。   In the optical fiber manufacturing method configured as described above, the surface of the second molded body (which will later become an interface between the core glass and the clad glass) is subjected to etching cleaning with a strong acid, thereby achieving high cleanliness. It is possible to produce a glass rod for a core having And the 2nd molded object by which the surface was etched and washed with the strong acid was heat-stretched in multiple steps, and, thereby, the glass rod for cores which has high surface smoothness can be produced.

即ち、機械加工された第２の成形体の表面を強酸によりエッチング洗浄した際に、所謂潜傷として知られる内部傷が第２の成形体の表面に顕在化する場合があり、この潜傷はコア用ガラスロッドと第１のクラッド用ガラス管とを一体化した際に空隙としてプリフォーム内に残存して重大な光伝播損失を引き起こす原因となるが、表面を酸洗浄された第２の成形体を加熱延伸することにより、急峻な形状をした表面傷（即ち、表面に顕在化した前記内部傷）を緩やかな形状とし、コア用ガラスロッドの表面の平滑度を向上させることができる。   That is, when the surface of the machined second molded body is etched and cleaned with a strong acid, internal scratches known as so-called latent scratches may become apparent on the surface of the second molded body. When the core glass rod and the first cladding glass tube are integrated, they remain in the preform as voids and cause a significant light propagation loss, but the surface is second cleaned by acid cleaning. By heating and stretching the body, it is possible to make the surface flaw having a steep shape (that is, the internal flaw manifested on the surface) a gentle shape and improve the smoothness of the surface of the core glass rod.

さらに、加熱延伸を多段階に行うことにより、各段階における延伸量を小さくして低加熱温度による延伸を実現することができ、加熱延伸時の再加熱によってプリフォーム表面に結晶が発生することを抑制することができる。ビスマス系ガラスは、結晶化温度が低く且つ結晶化速度が大きいため、加熱延伸を多段階に行うことは結晶の発生を抑制するのに特に有効である。さらに、加熱延伸を多段階に行うことは、同時に外径分布の微調整を可能しプリフォームの長さ方向においてコア径を一定とすることができる。よって、良好なファイバの歩留まりを増加させて生産性を向上させることができる。尚、第２の成形体の外径は、第１のクラッド用ガラス管の内径よりも十分に太い径とされる。   Furthermore, by performing heating and stretching in multiple stages, stretching at a low heating temperature can be realized by reducing the amount of stretching in each stage, and crystals are generated on the preform surface by reheating during heating and stretching. Can be suppressed. Bismuth-based glass has a low crystallization temperature and a high crystallization rate, and thus performing heat drawing in multiple stages is particularly effective for suppressing the generation of crystals. Furthermore, performing heating and stretching in multiple stages enables fine adjustment of the outer diameter distribution at the same time, and makes the core diameter constant in the length direction of the preform. Therefore, it is possible to increase the yield of good fibers and improve productivity. The outer diameter of the second molded body is sufficiently larger than the inner diameter of the first cladding glass tube.

本発明によれば、生産性を向上させることができ、且つ、光伝播損失の増大およびファイバ強度の低下の要因となるプリフォーム中の欠点の発生を抑制することができる。   According to the present invention, productivity can be improved, and the occurrence of defects in the preform that cause an increase in light propagation loss and a decrease in fiber strength can be suppressed.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバ製造方法に係る一実施形態を示すフローチャート、図２はコア用ガラスロッドの製造方法を示すフローチャート、図３（Ａ）〜（Ｄ）はコア用ガラスロッドの製造工程を示す説明図、図４は本発明の光ファイバ製造方法に用いられる加熱延伸装置の一例を示す斜視図、図５は図４に示す加熱延伸装置の要部分解斜視図、図６は図５に示す加熱延伸装置の要部縦断面図である。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the optical fiber manufacturing method of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a manufacturing method of a core glass rod, and FIGS. 3A to 3D are manufacturing steps of the core glass rod. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a heating and stretching apparatus used in the optical fiber manufacturing method of the present invention, FIG. 5 is an exploded perspective view of the main part of the heating and stretching apparatus shown in FIG. 4, and FIG. It is a principal part longitudinal cross-sectional view of the heating extending | stretching apparatus shown in FIG.

図４には、本発明にかかる光ファイバの製造方法に用いられる加熱延伸装置１０が示されている。この加熱延伸装置１０では、縦長の基台１１の上端部に上部延伸用可動部１２が基台１１に沿って上下移動可能に設けられており、上部延伸用可動部１２には取付棒１３が接続されている。取付棒１３の下端部には取付ジョイント１４を介して被延伸体１５（即ち、コア用ガラスロッドおよび第１のクラッド用ガラス管、第１のプリフォームおよび第２のクラッド用ガラス管）の上端が取り付けられている。   FIG. 4 shows a heating and stretching apparatus 10 used in the optical fiber manufacturing method according to the present invention. In this heating and stretching apparatus 10, an upper stretching movable portion 12 is provided at the upper end of a vertically long base 11 so as to be movable up and down along the base 11, and a mounting rod 13 is attached to the upper stretching movable portion 12. It is connected. At the lower end portion of the mounting rod 13, the upper end of the stretched body 15 (that is, the core glass rod and the first cladding glass tube, the first preform and the second cladding glass tube) via the mounting joint 14. Is attached.

そして、被延伸体１５の下端には引き棒取付ジョイント１６が取り付けられており、この引き棒取付ジョイント１６には引き棒１７が取付けられている。この引き棒１７は基台１１の中央付近に設けられている電気炉１８を貫通して、基台１１の下部に上下移動可能に設けられている下部延伸用可動部１９に接続されている。   A pull rod attaching joint 16 is attached to the lower end of the stretched body 15, and a pull rod 17 is attached to the pull rod attaching joint 16. The pulling rod 17 passes through an electric furnace 18 provided near the center of the base 11 and is connected to a lower extending movable portion 19 provided at the lower portion of the base 11 so as to be vertically movable.

図５および図６を参照して、被延伸体１５に取り付けられる取付棒１３、取付ジョイント１４、引き棒取付ジョイント１６を詳細に説明する。尚、代表的に、第１のクラッド用ガラス管５と、このクラッド用ガラス管５に挿入されるコア用ガラスロッド１と、を被延伸体１５として説明する。尚、円柱形状に形成されているコア用ガラスロッド１の外径は、有底の中空円筒状に形成されている第１のクラッド用ガラス管５の中空部５ｃに干渉することなく挿入することができるように第１のクラッド用ガラス管５の内径よりも小径とされている。   With reference to FIGS. 5 and 6, the mounting bar 13, the mounting joint 14, and the pulling bar mounting joint 16 attached to the stretched body 15 will be described in detail. The first clad glass tube 5 and the core glass rod 1 inserted into the clad glass tube 5 will be described as a stretched body 15 as a representative. The outer diameter of the core glass rod 1 formed in a cylindrical shape is inserted without interfering with the hollow portion 5c of the first cladding glass tube 5 formed in a bottomed hollow cylindrical shape. Therefore, the diameter is smaller than the inner diameter of the first cladding glass tube 5.

取付棒１３は、略円柱形状に形成された胴部３０を有する。胴部３０の上端部には、加熱延伸装置１０の上部延伸用可動部１２に接続される接続部３１が設けられている。また、胴部３０の下端部には、該下端部よりも小径とされ外周面３２ａにネジ溝を切られたネジ部３２が突設されており、ネジ部３２の下端面３２ｂには、ネジ部３２よりも小径とされコア用ガラスロッド１を接合される接合部３３が突設されている。接合部３３はコア用ガラスロッド１と略同一径の円柱形状に形成されており、その下端面３３ａに耐熱性接着剤を塗布されて、コア用ガラスロッド１の上端面１ａと接着されている。   The mounting rod 13 has a body portion 30 formed in a substantially cylindrical shape. A connecting portion 31 connected to the upper stretching movable portion 12 of the heating stretching device 10 is provided at the upper end portion of the body portion 30. Further, a screw portion 32 having a diameter smaller than that of the lower end portion and having a thread groove formed in the outer peripheral surface 32a is projected from the lower end portion of the body portion 30. A joint portion 33 having a smaller diameter than the portion 32 and to which the core glass rod 1 is joined is projected. The joint portion 33 is formed in a cylindrical shape having substantially the same diameter as the core glass rod 1, and a heat resistant adhesive is applied to the lower end surface 33 a of the joint portion 33 so as to adhere to the upper end surface 1 a of the core glass rod 1. .

胴部３０およびネジ部３２の内部には、排気管３５が形成されており、この排気管３５は、接合部３３の近傍においてネジ部３２の下端面３２ｂに開口を有し、且つ、胴部３０の上端部において胴部３０から突出して設けられた取付管３４に接続しており、この取付管３４を介して不図示の真空ポンプに可撓性のチューブなどにより接続されている。   An exhaust pipe 35 is formed inside the trunk portion 30 and the screw portion 32. The exhaust pipe 35 has an opening in the lower end surface 32b of the screw portion 32 in the vicinity of the joint portion 33, and the trunk portion. 30 is connected to a mounting pipe 34 that protrudes from the body 30 at the upper end portion, and is connected to a vacuum pump (not shown) via the mounting pipe 34 by a flexible tube or the like.

取付ジョイント１４は、略円柱形状に形成されており、上端部には取付棒１３のネジ部３２および接合部３３を収容可能な断面略円形状の凹部４１が設けられている。この凹部４１の上端部の内周面４１ａにはネジ溝が切られており、取付棒１３のネジ部３２と螺合して取付棒１３と一体とされる。   The attachment joint 14 is formed in a substantially cylindrical shape, and a concave portion 41 having a substantially circular cross section capable of accommodating the screw portion 32 and the joint portion 33 of the attachment rod 13 is provided at the upper end portion. A thread groove is cut in the inner peripheral surface 41 a of the upper end portion of the recess 41, and the threaded portion 32 of the mounting rod 13 is screwed to be integrated with the mounting rod 13.

また、取付ジョイント１４の下端部には、第１のクラッド用ガラス管５の上端部に外嵌する嵌合部４０が凹設されている。嵌合部４０の内径は第１のクラッド用ガラス管５の外径よりも僅かに大きく設定されており、また、底面４０ａに耐熱性接着剤を塗布されて第１のクラッド用ガラス管５の上端面５ａと接着され、よって、嵌合部４０は第１のクラッド用ガラス管５の上端部に密着して嵌合している。   Further, a fitting portion 40 that is fitted onto the upper end portion of the first cladding glass tube 5 is recessed in the lower end portion of the attachment joint 14. The inner diameter of the fitting portion 40 is set to be slightly larger than the outer diameter of the first cladding glass tube 5, and a heat resistant adhesive is applied to the bottom surface 40 a so that the first cladding glass tube 5 It is bonded to the upper end surface 5 a, and therefore the fitting portion 40 is fitted in close contact with the upper end portion of the first cladding glass tube 5.

また、取付ジョイント１４には、凹部４１の底面４１ｂと嵌合部４０の底面４０ａにそれぞれ開口を有する挿通孔４２が設けられている。挿通孔４２の内径は、少なくともコア用ガラスロッド１の外径よりも大径とされて、コア用ガラスロッド１を挿通可能に形成されており、嵌合部４１に接合された第１のクラッド用ガラス管５の中空部５ｃに接続している。   Further, the attachment joint 14 is provided with insertion holes 42 each having an opening on the bottom surface 41 b of the recess 41 and the bottom surface 40 a of the fitting portion 40. The inner diameter of the insertion hole 42 is at least larger than the outer diameter of the core glass rod 1, is formed so that the core glass rod 1 can be inserted, and is joined to the fitting portion 41. The glass tube 5 is connected to the hollow portion 5c.

引き棒取付ジョイント１６は、略円柱形状に形成されており、上端部には、第１のクラッド用ガラス管５の底部である下端部に外嵌する嵌合部５０が凹設されている。嵌合部５０の内径は第１のクラッド用ガラス管５の外径よりも僅かに大きく設定されており、また、底面５０ａに耐熱性接着剤を塗布されて第１のクラッド用ガラス管５の下端面５ｂと接着されている。   The pull rod attachment joint 16 is formed in a substantially columnar shape, and a fitting portion 50 that is fitted onto the lower end portion that is the bottom portion of the first cladding glass tube 5 is recessed in the upper end portion. The inner diameter of the fitting portion 50 is set slightly larger than the outer diameter of the first cladding glass tube 5, and a heat-resistant adhesive is applied to the bottom surface 50 a so that the first cladding glass tube 5 It is bonded to the lower end surface 5b.

また、引き棒取付ジョイント１６の下端部には、引き棒１７を取り付けるための略円筒形状に形成された取付部５２が設けられている。取付部５２の周壁には半径方向に貫通する一対の貫通孔５３が設けられており、また、引き棒１７の上端部にも対応する貫通孔がもうけられており、引き棒１７は、その貫通孔を取付部５２の一対の貫通孔５３に一致させるようにして取付部５２の内部に挿嵌され、その貫通孔にピン部材を挿通されて取付部５２に取り付けられている。   Further, an attachment portion 52 formed in a substantially cylindrical shape for attaching the pull rod 17 is provided at the lower end portion of the pull rod attachment joint 16. A pair of through holes 53 penetrating in the radial direction are provided in the peripheral wall of the attachment portion 52, and a corresponding through hole is also provided in the upper end portion of the pull rod 17. The holes are inserted into the mounting portion 52 so as to coincide with the pair of through holes 53 of the mounting portion 52, and a pin member is inserted into the through hole to be attached to the mounting portion 52.

図６に示されるように、取付棒１３は、その接合部３３に接合されたコア用ガラスロッド１を取付ジョイント１４の挿通孔４２を通して挿通孔４２に接続している第１のクラッド用ガラス管５の中空部５ｃに挿入しながら、ネジ部３２を取付ジョイント１４の凹部４１に螺合させて取付ジョイント１４と一体とされている。このとき、第１のクラッド用ガラス管５とコア用ガラスロッド１とは同軸に配置されており、第１のクラッド用ガラス管５の内周面とコア用ガラスロッド１の外周面および第１のクラッド用ガラス管５の底部内側面とコア用ガラスロッド１の下端面の間には隙間２３が画成されている。   As shown in FIG. 6, the mounting rod 13 is a first cladding glass tube that connects the core glass rod 1 joined to the joint 33 to the insertion hole 42 through the insertion hole 42 of the attachment joint 14. The screw portion 32 is screwed into the concave portion 41 of the mounting joint 14 while being inserted into the hollow portion 5 c of 5, and is integrated with the mounting joint 14. At this time, the first cladding glass tube 5 and the core glass rod 1 are arranged coaxially, and the inner peripheral surface of the first cladding glass tube 5, the outer peripheral surface of the core glass rod 1, and the first A gap 23 is defined between the bottom inner surface of the cladding glass tube 5 and the lower end surface of the core glass rod 1.

隙間２３の開口は、取付ジョイント１４の挿通孔４２に接続し、この連通孔４２を介して取付ジョイント１４の凹部４１に連通している。この凹部４１は、取付棒１３のネジ部３２が気密状態に螺合して封止されており、且つ、凹部４１には、真空ポンプに接続されている取付棒３０の排気管３５の開口が配置されている。そして、隙間２３は、排気管３５を介して真空ポンプにより排気されて減圧される。   The opening of the gap 23 is connected to the insertion hole 42 of the attachment joint 14 and communicates with the recess 41 of the attachment joint 14 through the communication hole 42. The recess 41 is sealed by screwing the screw portion 32 of the mounting rod 13 in an airtight state, and the recess 41 has an opening of the exhaust pipe 35 of the mounting rod 30 connected to the vacuum pump. Is arranged. The gap 23 is exhausted by a vacuum pump through the exhaust pipe 35 and decompressed.

そして、第１のクラッド用ガラス管５およびクラッド用ガラス管５に挿入されたコア用ガラスロッド１は、電気炉１８内に送り込まれ、電気炉１８内において隙間２３を減圧された状態で加熱され、上部延伸用可動部１２の下降速度と下部延伸用可動部１９の下降速度との差により加熱延伸される。   The first cladding glass tube 5 and the core glass rod 1 inserted into the cladding glass tube 5 are fed into the electric furnace 18 and heated in the electric furnace 18 with the gap 23 being decompressed. The film is heated and stretched by the difference between the descending speed of the upper stretching movable part 12 and the descending speed of the lower stretching movable part 19.

次に、本発明の一実施形態である光ファイバの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the optical fiber which is one Embodiment of this invention is demonstrated.

図１に示すように、本発明の一実施形態である光ファイバの製造方法は、コアおよびクラッドがＢｉ２Ｏ３を３０〜８０ｍｏｌ％含有するガラス材料からなり、コア／クラッド径比が１０／１２５以下の所謂シングルモード光ファイバの製造方法であって、まず、下記工程を経て得られるコア・クラッド構造を有する線引き用プリフォームを作製する。すなわち、表面を酸洗浄されたコア用ガラスロッドを第１のクラッド用ガラス管に挿入する工程（ステップＳ１）、コア用ガラスロッドと第１のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら多段階に加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第１のプリフォームを作製する工程（ステップＳ２）、第１のプリフォームの表面を酸洗浄して第２のクラッド用ガラス管に挿入する工程（ステップＳ３）、表面を酸洗浄された第１のプリフォームと第２のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第２のプリフォームを作製する工程（ステップＳ４）、第２のプリフォームの表面を酸洗浄して線引き用プリフォームを作製する工程（ステップＳ５）。そして、以上の工程を経て作製された線引き用プリフォームを線引きして光ファイバを製造する（ステップＳ６）。 As shown in FIG. 1, a method of manufacturing an optical fiber according to an embodiment of the present invention is made of a glass material core and cladding contains 30～80Mol% of Bi 2 O 3, a core / cladding diameter ratio of 10 / In the manufacturing method of a so-called single mode optical fiber of 125 or less, first, a drawing preform having a core / cladding structure obtained through the following steps is manufactured. That is, the step of inserting the core glass rod whose surface has been acid cleaned into the first clad glass tube (step S1), and the multi-stage while reducing the gap between the core glass rod and the first clad glass tube A step of producing a first preform having a core / cladding structure by heating and stretching (step S2), a step of acid cleaning the surface of the first preform and inserting it into a second cladding glass tube (step) S3), a step of producing a second preform having a core / cladding structure by heating and stretching while reducing the gap between the first preform whose surface has been acid cleaned and the second cladding glass tube (step) S4) A step of acid cleaning the surface of the second preform to produce a drawing preform (step S5). Then, an optical fiber is manufactured by drawing the drawing preform produced through the above steps (step S6).

そして、図２に示すように、本発明の一実施形態である光ファイバの製造方法においては、上記ステップＳ１で用いられるコア用ガラスロッドを下記工程を経て作製する。すなわち、Ｂｉ２Ｏ３を３０〜８０ｍｏｌ％含有するガラス材料を溶解・攪拌する工程（ステップＳＡ１）、溶解・攪拌したガラス材料を坩堝に注入して溶解温度において所定時間清澄した後に当該坩堝内で徐冷して第１の成形体を作製する工程（ステップＳＡ２）、得られた第１の成形体を所望の寸法に機械加工して第２の成形体を作成する工程（ステップＳＡ３）、第２の成形体の表面を酸洗浄する工程（ステップＳＡ４）、表面を酸洗浄された第２の成形体４を多段階に加熱延伸する工程（ステップＳＡ５、ステップＳＡ６）、そして、表面を酸洗浄してコア用ガラスロッドを作製する（ステップＳＡ７）。 And in the manufacturing method of the optical fiber which is one Embodiment of this invention as shown in FIG. 2, the glass rod for cores used by said step S1 is produced through the following process. That is, a step of melting and stirring a glass material containing 30 to 80 mol% of Bi 2 O 3 (Step SA1), injecting the melted and stirred glass material into a crucible and clarifying it for a predetermined time at a melting temperature. A step of slowly cooling to produce a first molded body (step SA2), a step of machining the obtained first molded body to a desired dimension to create a second molded body (step SA3), a second The step of acid-cleaning the surface of the molded body 2 (step SA4), the step of heat-stretching the second molded body 4 whose surface is acid-washed in multiple stages (step SA5, step SA6), Thus, a core glass rod is produced (step SA7).

まず、図２および図３を参照してコア用ガラスロッドの作製（実施例）について説明する。
コアガラス材料１ａ（典型的なモル％表示組成は、Ｂｉ２Ｏ３：３７〜４７、ＳｉＯ２：２９〜３９、Ａｌ２０３：１〜６、Ｇａ２０３：１２〜２２、Ｌａ２Ｏ３：０．５〜３、ＣｅＯ２：０．１〜０．５、Ｅｒ２Ｏ２：０．０１〜１）を１１５０℃（典型的な温度である。以下この温度で説明する。）にて溶解・攪拌する（ステップＳＡ１）。溶解・攪拌したコアガラス材料１ａを、図３（Ａ）に示すような坩堝２内に注入する。坩堝２は、例えば、長手方向に垂直な断面において上底ｗ１略２０ｍｍ、下底ｗ２略１８ｍｍ、高さｈ略２０ｍｍの逆台形形状であって長さｌ略１６０ｍｍの内寸とされた所謂バスタブ型の白金製坩堝である。 First, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, preparation (Example) of the glass rod for cores will be described.
The core glass material 1a (typical mol% composition, Bi 2 O 3: 37~47, SiO 2: 29~39, Al 2 0 3: 1~6, Ga 2 0 3: 12~22, La 2 O 3: 0.5~3, CeO 2: 0.1~0.5, Er 2 O 2: 0.01~1) to a 1150 ° C. (typical temperature will be described at this temperature).. Dissolve and stir (step SA1). The melted and stirred core glass material 1a is poured into a crucible 2 as shown in FIG. The crucible 2 is, for example, a so-called bathtub having an inverted trapezoidal shape with an upper base w1 of approximately 20 mm, a lower base w2 of approximately 18 mm, and a height h of approximately 20 mm in a cross section perpendicular to the longitudinal direction and an inner dimension of a length l of approximately 160 mm. A platinum crucible of the type.

次いで、坩堝２内に注入されたコアガラス材料１ａを泡抜きのため１１５０℃のまま溶解炉中で２時間清澄した後、坩堝２ごと徐冷炉に移し徐冷する（ステップＳＡ２）。徐冷後、図３（Ｂ）に示すように、固化した直方体の第１の成形体３を坩堝２から抜き取り、図３（Ｃ）に示すように、第１の成形体３を、例えば研削などの機械加工により円柱形状に成形し、且つ、表面に酸化セリウムを使用して鏡面研磨を施す（ステップＳＡ３）。これにより、気泡がなく且つ表面平滑度が高い直径φ１５ｍｍの第２の成形体４を作製する。   Next, the core glass material 1a injected into the crucible 2 is clarified in a melting furnace at 1150 ° C. for 2 hours to remove bubbles, and then transferred to the slow cooling furnace together with the crucible 2 (step SA2). After the slow cooling, as shown in FIG. 3 (B), the solidified first molded body 3 having a rectangular parallelepiped shape is extracted from the crucible 2, and the first molded body 3 is ground, for example, as shown in FIG. 3 (C). It is formed into a cylindrical shape by machining such as, and the surface is mirror-polished using cerium oxide (step SA3). Thereby, the 2nd molded object 4 of diameter (phi) 15mm without a bubble and high surface smoothness is produced.

次いで、第２の成形体４の研磨剤残渣を取り除くために、第２の成形体４に強酸によるエッチング洗浄を施す（ステップＳＡ４）。このエッチング洗浄は、例えば、石英ガラス容器中に硝酸水を満たし、第２の成形体４の両端部を支持するテフロン製の治具を前記石英ガラス容器の底面と第２の成形体４の間に介装して、第２の成形体４を前記石英ガラス容器内に静置することにより行う。これにより、第２の成形体４の表面から２μｍをエッチングにより除去する。   Next, in order to remove the abrasive residue of the second molded body 4, the second molded body 4 is subjected to etching cleaning with a strong acid (step SA4). In this etching cleaning, for example, a quartz glass container is filled with nitric acid, and a Teflon jig that supports both ends of the second molded body 4 is placed between the bottom surface of the quartz glass container and the second molded body 4. The second molded body 4 is placed in the quartz glass container while being interposed. Thereby, 2 μm is removed from the surface of the second molded body 4 by etching.

次いで、図３（Ｄ）に示すように、第２の成形体４を多段階に加熱延伸してコア用ガラスロッド１を作製する（ステップＳＡ５、ステップＳＡ６）。まず、直径φ１５ｍｍの第２の成形体４を、加熱温度５７５℃にて直径φ５ｍｍに加熱延伸し（１次延伸：ステップＳＡ５）、次いで加熱温度５５５℃にて直径φ３ｍｍに加熱延伸して（２次延伸：ステップＳＡ６）、コア用ガラスロッド１を作製する。コア用ガラスロッド１の屈折率は、測定波長１．３０４μｍにおいて典型的には２．０３２である。   Next, as shown in FIG. 3D, the second molded body 4 is heated and stretched in multiple stages to produce the core glass rod 1 (Step SA5, Step SA6). First, the second molded body 4 having a diameter of 15 mm is heated and stretched to a diameter of 5 mm at a heating temperature of 575 ° C. (primary stretching: step SA5), and then heated and stretched to a diameter of 3 mm at a heating temperature of 555 ° C. (2 Next stretching: Step SA6), the core glass rod 1 is prepared. The refractive index of the core glass rod 1 is typically 2.032 at a measurement wavelength of 1.304 μm.

そして、上記の延伸工程においてコア用ガラスロッド１の表面に付着したパーティクルと結晶を取り除くために、コア用ガラスロッド１に上記エッチング洗浄を施す。これにより、コア用ガラスロッド１の表面から２μｍをエッチングにより除去する。この結果、コア用ガラスロッド１の内部に結晶は観察されないものとなる。   Then, in order to remove particles and crystals adhering to the surface of the core glass rod 1 in the stretching step, the core glass rod 1 is subjected to the etching cleaning. Thereby, 2 μm is removed from the surface of the core glass rod 1 by etching. As a result, no crystals are observed inside the core glass rod 1.

次に、上記ステップＳ１およびステップＳ３で用いる第１および第２のクラッド用ガラス管５，５´の作製について説明する。このクラッド用ガラス管５，５´は、いわゆる「ローテイショナルキャスティング法」（Ｄ．Ｃ．Ｔｒａｎ ｅｔ ａｌ。Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ１８，１９８２，ＰＰ６５７−６５８.参照。）を用いて遠心力を利用して作製することができる。ここでは、３４０℃で予熱した内径φ１５ｍｍの円筒状鋳型を回転成形機へ載せ、１１５０℃（典型的な温度である。）にて溶解したクラッドガラス融液（典型的なモル％表示組成は、Ｂｉ２Ｏ３：３７〜４７、ＳｉＯ２：２９〜３９、Ａｌ２０３：１〜６、Ｇａ２０３：１２〜２２、Ｌａ２Ｏ３：０．５〜３、ＣｅＯ２：０．１〜０．５）を前記円筒状鋳型へ流し込み、横向き状態で３０００ｒｐｍで回転させ、内径φ略４．０ｍｍ、長さ略１５０ｍｍの、有底の中空円筒形のクラッド用ガラス管５，５´を作製する。クラッド用ガラス管５，５´それぞれの屈折率は、測定波長１．３０４μｍにおいて典型的には２．０２２である。このようなローテイショナルキャスティング法により作製したガラス管の内周面はファイアポリッシュ面であることが特長として知られており、クラッド用ガラス管５，５´の内周面を詳細に観察すると、極めて高い平滑度を有していることが確認できるものとなる。 Next, the production of the first and second clad glass tubes 5 and 5 'used in Steps S1 and S3 will be described. The clad glass tubes 5 and 5 'utilize centrifugal force using a so-called "rotational casting method" (see DC Tran et al. Electron. Lett., Vol 18, 1982, PP 657-658.). Can be produced. Here, a clad glass melt (typical mol% display composition) is prepared by placing a cylindrical mold with an inner diameter of 15 mm preheated at 340 ° C. on a rotary molding machine and melting at 1150 ° C. (typical temperature). Bi 2 O 3: 37~47, SiO 2: 29~39, Al 2 0 3: 1~6, Ga 2 0 3: 12~22, La 2 O 3: 0.5~3, CeO 2: 0. 1 to 0.5) is poured into the cylindrical mold and rotated at 3000 rpm in a sideways state, and is a hollow cylindrical glass tube for cladding 5,5 ′ having an inner diameter φ of about 4.0 mm and a length of about 150 mm. Is made. The refractive index of each of the cladding glass tubes 5 and 5 'is typically 2.022 at the measurement wavelength of 1.304 μm. It is known that the inner peripheral surface of a glass tube produced by such a rotational casting method is a fire-polished surface. When the inner peripheral surfaces of the cladding glass tubes 5, 5 ′ are observed in detail, It can confirm that it has high smoothness.

以上のようにして得られるコア用ガラスロッド１および第１のクラッド用ガラス管５を上述した加熱延伸装置１０に装着し、コア用ガラスロッド１を第１のクラッド用ガラス管５に挿入して（ステップＳ１）隙間２３を減圧しながら多段階に加熱延伸し、第１のプリフォームを作製する（ステップＳ２）。ここでは、コア用ガラスロッド１と第１のクラッド用ガラス管５とを、加熱温度５７５℃において隙間２３内の圧力を外部圧力（大気圧）から−０．０３ＭＰａに減圧して直径φ５ｍｍに一体化させながら加熱延伸する。加熱延伸後のコア径は典型的にはφ１．０２ｍｍである。続いて、加熱温度５５５℃において直径φ３ｍｍまで加熱延伸して第１のプリフォームを作製する。   The core glass rod 1 and the first cladding glass tube 5 obtained as described above are attached to the heating and stretching apparatus 10 described above, and the core glass rod 1 is inserted into the first cladding glass tube 5. (Step S1) The first preform is manufactured by heating and stretching in multiple stages while reducing the gap 23 (Step S2). Here, the core glass rod 1 and the first cladding glass tube 5 are integrated to a diameter of 5 mm by reducing the pressure in the gap 23 from the external pressure (atmospheric pressure) to −0.03 MPa at a heating temperature of 575 ° C. Stretch while heating. The core diameter after heat drawing is typically φ1.02 mm. Subsequently, the film is heated and stretched to a diameter of 3 mm at a heating temperature of 555 ° C. to produce a first preform.

次いで、第１のプリフォームの表面に上記した強酸によるエッチング洗浄を施す。ここでは、第１のプリフォームの表面から２μｍをエッチングにより除去する。   Next, the surface of the first preform is subjected to etching cleaning with the strong acid described above. Here, 2 μm is removed from the surface of the first preform by etching.

次いで、表面を酸洗浄された第１のプリフォームおよび第２のクラッド用ガラス管５´を上述した加熱延伸装置１０に装着し、第１のプリフォームを第２のクラッド用ガラス管５´に挿入して（ステップＳ３）隙間２３を減圧しながら加熱延伸し、第２のプリフォームを作製する（ステップＳ４）。尚、第１のプリフォームおよび第２のクラッド用ガラス管５´の加熱延伸装置１０への装着については、上述の加熱延伸装置１０の説明においてコア用ガラスロッド１を第１のプリフォームに、また、第１のクラッド用ガラス管５を第２のクラッド用ガラス管５´に読み替えることにより、説明を省略する。ここでは、第１のプリフォームと第２のクラッド用ガラス管５´とを、加熱温度５７５℃において隙間２３内の圧力を外部圧力（大気圧）から−０．０３ＭＰａに減圧して直径φ５ｍｍに一体化させながら加熱延伸して第２のプリフォームを作製する。第２のプリフォームのコア径は典型的にはφ０．２１ｍｍであり、シングルモードファイバとして所望のコア／クラッド径比を有する。   Next, the acid-cleaned first preform and second clad glass tube 5 'are mounted on the heating and stretching apparatus 10 described above, and the first preform is attached to the second clad glass tube 5'. Inserting (step S3), the gap 23 is heated and stretched while reducing the pressure to produce a second preform (step S4). As for the mounting of the first preform and the second cladding glass tube 5 'to the heating and stretching apparatus 10, the core glass rod 1 is used as the first preform in the description of the heating and stretching apparatus 10 described above. Moreover, description is abbreviate | omitted by replacing the 1st cladding glass tube 5 with the 2nd cladding glass tube 5 '. Here, the first preform and the second glass tube for cladding 5 ′ are heated to 575 ° C., and the pressure in the gap 23 is reduced from the external pressure (atmospheric pressure) to −0.03 MPa so that the diameter becomes 5 mm. While being integrated, the second preform is produced by heating and stretching. The core diameter of the second preform is typically φ0.21 mm and has a desired core / cladding diameter ratio as a single mode fiber.

次いで、第２のプリフォームの表面に上記した強酸によるエッチング洗浄を施し、線引き用プリフォームを作製する（ステップＳ５）。ここでは、第２のプリフォームの表面から５μｍをエッチングにより除去する。   Next, the surface of the second preform is etched and washed with the above-mentioned strong acid to produce a drawing preform (step S5). Here, 5 μm is removed from the surface of the second preform by etching.

最後に、線引き用プリフォームを線引きして光ファイバを作製する（ステップＳ６）。   Finally, the drawing preform is drawn to produce an optical fiber (step S6).

このようにして得られるビスマス系ガラス光ファイバの損失は典型的には１．３１μｍで０．５２ｄＢ／ｍであり、光増幅器用ファイバとして十分に低損失なファイバが得られる。さらに、本実施形態で用いたクラッド用ガラス管５，５´の長さはそれぞれ略１５０ｍｍであり、線引き用プリフォームを線引きして約５００ｍの光ファイバが得られる。また、ファイバ全長にわたって、コア径編差は士０.５％であり、最大強度は１.５ＧＰａを達成できる。   The loss of the bismuth-based glass optical fiber thus obtained is typically 1.31 μm and 0.52 dB / m, and a sufficiently low-loss fiber can be obtained as an optical amplifier fiber. Furthermore, the lengths of the cladding glass tubes 5 and 5 ′ used in this embodiment are approximately 150 mm, and an optical fiber having a length of about 500 m can be obtained by drawing the drawing preform. Further, the core diameter knitting difference is 0.5% over the entire length of the fiber, and the maximum strength can be 1.5 GPa.

以上、説明したように、本発明の方法によれば、コア用ガラスロッド１とクラッド用ガラス管５，５´を独立して作製し、互いに固体状態で一体化させることで、押出し成形で問題となる再加熱によるコアガラスとクラッドガラスとの界面近傍において再加熱による結晶化および気泡の発生を抑制することができる。加えて、加熱延伸による細径化と一体化を繰り返すことで光増幅器用ファイバに必要な小さなコア／クラッド径比を制御することができ、且つ、プリフォームの長さ方向においてコア径を一定とすることができる。これにより、生産性が高く、良好な光伝播特性および強度を有する光ファイバを得ることができる。   As described above, according to the method of the present invention, the core glass rod 1 and the clad glass tubes 5 and 5 'are independently manufactured and integrated with each other in a solid state. In the vicinity of the interface between the core glass and the clad glass due to reheating, crystallization due to reheating and generation of bubbles can be suppressed. In addition, it is possible to control the small core / cladding diameter ratio required for the optical amplifier fiber by repeatedly reducing the diameter and integrating by heating and stretching, and to keep the core diameter constant in the length direction of the preform. can do. Thereby, an optical fiber having high productivity and good light propagation characteristics and strength can be obtained.

なお、本発明の光ファイバ製造方法は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。   In addition, the optical fiber manufacturing method of this invention is not limited to embodiment mentioned above, A suitable deformation | transformation, improvement, etc. are possible.

以上のように、本発明に係る光ファイバ製造方法は、光伝播損失および強度低下の要因となる欠点をプリフォーム中に発生させず、生産性が高く、良好な光伝播特性および強度を有するビスマス系ガラス光ファイバを製造することができるという効果を有し、ビスマス系ガラス光ファイバなどの酸化物ガラス光ファイバを製造する光ファイバ製造方法として有用である。   As described above, the optical fiber manufacturing method according to the present invention does not cause defects that cause light propagation loss and strength reduction in the preform, has high productivity, and has good light propagation characteristics and strength. This is effective as an optical fiber manufacturing method for manufacturing an oxide glass optical fiber such as a bismuth glass optical fiber.

本発明の光ファイバ製造方法に係る一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment which concerns on the optical fiber manufacturing method of this invention. コア用ガラスロッドの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the glass rod for cores. （Ａ）〜（Ｄ）はコア用ガラスロッドの製造工程を示す模式図である。(A)-(D) are schematic diagrams which show the manufacturing process of the glass rod for cores. 本発明の光ファイバ製造方法に用いられる加熱延伸装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the heating extending apparatus used for the optical fiber manufacturing method of this invention. 図４に示す加熱延伸装置の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the heating extending apparatus shown in FIG. 図６は図５に示す加熱延伸装置の要部縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an essential part of the heating and stretching apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ コア用ガラスロッド
１ａ ガラス材料
２ 坩堝
３ 第１の成形体
４ 第２の成形体
５ 第１のクラッド用ガラス管
５´ 第２のクラッド用ガラス管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass rod for cores 1a Glass material 2 Crucible 3 1st molded object 4 2nd molded object 5 1st glass tube for cladding 5 '2nd glass tube for cladding

Claims (4)

コアおよびクラッドがＢｉ２Ｏ３を３０〜８０ｍｏｌ％含有するガラス材料からなる光ファイバの製造方法であって、下記工程（ａ）〜（ｅ）を経て得られるコア・クラッド構造を有する線引き用プリフォームを線引きして光ファイバとすることを特徴とする光ファイバ製造方法。
（ａ）表面を酸洗浄されたコア用ガラスロッドを第１のクラッド用ガラス管に挿入する工程。
（ｂ）前記コア用ガラスロッドと前記第１のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第１のプリフォームを作製する工程。
（ｃ）前記第１のプリフォームの表面を酸洗浄して第２のクラッド用ガラス管に挿入する工程。
（ｄ）表面を酸洗浄された前記第１のプリフォームと前記第２のクラッド用ガラス管との隙間を減圧しながら加熱延伸してコア・クラッド構造を有する第２のプリフォームを作製する工程。
（ｅ）前記第２のプリフォームの表面を酸洗浄する工程。 An optical fiber manufacturing method comprising a glass material in which a core and a clad contain 30 to 80 mol% of Bi 2 O 3 , and having a core / cladding structure obtained through the following steps (a) to (e): An optical fiber manufacturing method characterized in that an optical fiber is formed by drawing a reform.
(A) A step of inserting the core glass rod whose surface is acid-washed into the first cladding glass tube.
(B) A step of producing a first preform having a core / cladding structure by heating and stretching while reducing a gap between the core glass rod and the first cladding glass tube.
(C) A step of acid cleaning the surface of the first preform and inserting it into the second cladding glass tube.
(D) A step of producing a second preform having a core / clad structure by heating and stretching while reducing the gap between the first preform whose surface has been acid cleaned and the second cladding glass tube. .
(E) A step of acid cleaning the surface of the second preform. （ｂ）の工程において、加熱延伸が多段階に行われていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。   2. The optical fiber manufacturing method according to claim 1, wherein in the step (b), heating and stretching are performed in multiple stages. 前記コア用ガラスロッドが、溶解・攪拌したガラス材料を坩堝に注入して溶解温度にて所定時間清澄した後に当該坩堝内で徐冷し、得られた第１の成形体を所望の寸法に機械加工した第２の成形体から作製されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ファイバ製造方法。   The glass rod for the core injects the melted and stirred glass material into the crucible and clarifies it for a predetermined time at the melting temperature, then slowly cools in the crucible, and the obtained first molded body is machined to a desired size. The optical fiber manufacturing method according to claim 1, wherein the optical fiber manufacturing method is manufactured from the processed second molded body. 前記コア用ガラスロッドが、前記第２の成形体を酸洗浄した後に多段階に加熱延伸して作製されていることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ製造方法。   4. The optical fiber manufacturing method according to claim 3, wherein the core glass rod is manufactured by heating and stretching in multiple stages after the second molded body is acid-washed. 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112094056A (en) * 2020-09-04 2020-12-18 五河县永兴复合材料有限公司 Preparation process of high-strength glass fiber

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