JP2556569B2 - フッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用の分野） 本発明はフッ化物ガラスファイバを製造するための導
波構造を持ったファイバ母材の製造方法に関するもので
ある。

フッ化物ガラスファイバはすぐれた赤外線透過性を有
するため低損失光通信用ファイバ、赤外線温度計、ある
いは各種の赤外線領域を利用したセンサに有用である。

（従来の技術） フッ化物ガラスは優れた赤外線透過性を持ち特に通信
用ファイバとした場合に非常に低損失のガラスファイバ
となり、石英ガラスを用いた通信用ファイバよりもはる
かに長距離の通信が可能となる。

しかしながらフッ化物ガラスは非常に結晶化しやすい
ガラスであり、液相温度付近の粘性が小さいため、多成
分系ガラスの製造に用いられる二重るつぼ法の適用は難
しい。したがって、これまで提案されている製造方法は
ファイバ材となるガラスロッドを作製し、その後、線引
きを行なうことによって、ファイバを得る方法に関する
ものが多い。たとえば、特開昭57−191240には導波構造
を持ったファイバ用ガラス母材製造方法の基本的な考え
方が示されている。いわゆるビルドインキャスティング
法と呼ばれるもので円筒状の鋳型にクラッドガラス融液
を流し込み、そのガラスが固化する前に鋳型を傾けて中
心部のガラスを除去し、ついでコアガラス融液を中心部
に流し込み、導波構造とするものである。このような方
法として他に、特開昭61−91032、特開昭63−11535、特
開昭63−21232などがある。また、ファイバの長尺化を
目的とした連続的にファイバ母材を製造する方法として
特開昭60−246234、特開昭63−190741などがある。さら
に、特開昭63−143508には線引き時にガラスが結晶化す
るのを防ぐためカルコゲナイドガラス薄膜を形成する方
法が記されている。その他にクラッドを形成する方法と
して鋳型を回転させるローテーショナルキャスイング法
がある。

（発明が解決しようとする課題） すでに述べたように、フッ化ガラスは本質的に結晶化
しやすいガラスであるため、ファイバ母材となるガラス
ロッドを作製し、結晶化温度以下に加熱して線引きを行
なわなければならない。母材の製造方法として最も基本
的で簡便なビルドインキャスティング法はクラッドの内
径が均一にならず、テーパ状となる欠点を持っている。
従来の技術はこれらの欠点を補うものとして提案されて
いるが、いずれも有効な手段とは言いがたい。さらに線
引きの際に起こる問題としてファイバ表面の結晶化が考
えられているが、これは母材表面に吸着した水分ばかり
でくクラッドの外側を保護する例えばテフロンのような
ジャケットとクラッド間との不適合や、ジャケット層の
材質自体に起因する結晶化も問題となる。この第二の問
題も線引き技術でなく母材の製造過程において解決され
なければならない問題である。本発明は上記のような点
を考慮して特に導波構造の均一性と線引き時にファイバ
表面層が結晶化しないような構造を持ったファイバ母材
の製造方法を提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは本発明の目的に従って次のような新たな
フッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法を確立するに
至った。すなわち第一の発明として、第１図に示した縦
方向に２分割できる上端の内径が中心部よりも大きい段
部を持つ円柱状の胴型１と、胴型中心部と同じ直径をも
つ円柱状の底部２を組合せ、胴型１が互いに離れないよ
うに固定し、底部２を可動状態にして成形型とする。こ
の型の上端からクラッドガラス融液を流し込み、型と接
触している部分を固化させた後、型底部を取り去り固化
していない型中心部のガラス融液を流しだしてガラス管
を形成する。このとき胴型上端の段部はガラス管の自重
によってその上端がすべり落ちるのを防止しクラッドガ
ラス管内の内径を一定に保つ働きをする。このとき、型
の温度はガラス転移温度（Tg）付近からガラス変形温度
（Td）を超えない範囲の温度に保たれていることが必要
である。その後、形成されたクラッドガラス管内にコア
ガラス融液を流し込み導波構造を持ったファイバ母材を
形成させる。型の温度がガラス転移温度（Tg）よりも低
ければ低いほど、ガラス融液温度との差が大きくなるの
でガラスロッドが割れやすく、またガラス変形温度をこ
える温度ではコアとクラッド界面の結晶化を促進する。

このような方法によって、例えば第２表に示したよう
なフッ化物ガラスを用い、コアとクラッドの導波構造を
持つファイバ母材を容易に製造できる。

第二の発明は線引き時にクラッド層と母材保護層との
界面での結晶化を防ぐため、クラッドおよびコア用のフ
ッ化物ガラスと類似の熱的物性を有する酸化物ガラスの
保護層をフッ化物ガラスクラッド層の外側に形成させ、
３重構造のファイバ用母材とすることを特徴とするもの
である。

すなわち、上記のファイバ母材製造工程において、ク
ラッド層を形成する前に、例えば第１表に示したような
酸化物ガラスを用いクラッド層を形成する方法によって
中空ガラス管とし、その後、この中空ガラス管内に上記
の方法を用いてフッ化物ガラスクラッド層及びコア層を
形成させれば、導波構造を持った３重のファイバ用母材
となる。この場合、保護層としての酸化物ガラスはクラ
ッドおよびコアガラスのガラス転移温度（Tg）、ガラス
変形温度（Td）および熱膨張係数（α）に適合したガラ
ス組成を選ばなければならない。また、線引き工程にお
いて結晶化することなく、さらに線引き装置内の雰囲気
に影響を受けないためには安定な酸化物ガラスでなけれ
ばならない。その上、クラッド層を形成するフッ化物ガ
ラスによって必要以上に侵食されると、線引き時にその
界面から結晶化を引き起こすことも考えられるので、フ
ッ化物ガラスとの反応性が小さい酸化物ガラスでなけれ
ばならない。

本発明において用いられる成形型の材質は、真鍮、鋳
物あるいはカーボンなどである。

本発明のフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法
は、すでに知られているフッ化物ガラス、例えば特公昭
63−50296、特願昭63−125375などのフッ化物ガラスを
用い容易にコア径の均一なファイバ用母材を与える。

また上記の酸化物ガラスを用いて製造されたファイバ
母材は、線引きの際特別な雰囲気制御を必要とせず大気
中での製造が可能である。

本発明によるファイバ母材の製造は、一般に知られて
いるグローブボックスなどを用い不活性雰囲気下で行な
われることがより望ましい。

（発明の効果） 本発明のフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法は
容易にコア径の均一なファイバ用母材を与え、また、本
発明による酸化物ガラスを保護層とした３重構造のファ
イバ用母材は、線引きの際問題となる結晶化を引き起こ
すことがないので、伝送損失が小さく、また、機械的強
度の優れたフッ化物ファイバを製造するのに有効であ
る。

（実施例） 以下、実施例により詳細に説明する。

実施例１ 第１図に示したカーボン製の型を組合せて固定し、あ
らかじめ電気炉中で235℃まで加熱し、第２表に示した
クラッド（No.4）及びコア（No.3）用フッ化物ガラスを
通常の方法で溶融した後、まず、第２図（ａ）に示した
ようにクラッドガラス（No.4）融液を型に流し込んだ。
その後、底部２を取り去り、中心部のガラス融液を胴型
１から除去し（第２図（ｂ））、再び底部２を胴型１と
組合せ、形成されたクラッドガラス管内にコアガラス
（No.3）融液を流し込みガラス化させた（第２図
（ｃ））。ガラスは胴型１と共に固定したまま電気炉中
で室温まで約48時間で冷却した。このようにして第２図
（ｄ）に示した導波構造を持ったフッ化物ガラスファイ
バ用母材を得た。

ここで得られたファイバ用母材は直径15mm、コア径10
mmであった。また、外観上、コアとクラッドの界面に結
晶化物は見られなかった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４
図（ａ）のようになった。

実施例２ 第２表に示したNo.1およびNo.2のフッ化物ガラスと第
１表のNo.1の酸化物ガラスを同時に溶融し、第１図の型
を組合せ固定して380℃に加熱した後、第３図（ａ）に
示したように酸化物ガラスNo.1を流し込んだ。その後、
底部２を型から取り去り、胴型１中心部のガラス融液を
胴型１から除去し（第３図（ｂ））ファイバ保護層とな
る酸化物ガラス層を形成した。その後、底部２を再び胴
型１に組合せて、実施例１と同様の方法でフッ化物ガラ
スNo.2をクラッド層として形成した後、フッ化物ガラス
No.1をコア層として酸化物ガラス管内に形成した（第３
図（ｃ）、（ｄ）、（ｅ））。そして、電気炉中で室温
まで約48時間で冷却し、第３図（ｆ）のような３重構造
のフッ化物ガラスファイバ用母材を得た。

ここで得られたファイバ用母材は直径15mm、酸化物ガ
ラス保護層の肉厚1.5mm、クラッド層の肉厚2mm、コア径
8mmであった。また、外観上、いずれのガラス界面にも
結晶の析出は観察されなかった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４
図（ｂ）のようになった。

実施例３ 第１表のNo.6、第２表のNo.3およびNo.4をそれぞれ酸
化物ガラス保護層、コア層およびクラッド層として、実
施例２と同様、第３図に示した工程で３重構造のフッ化
物ガラスファイバ用母材を得た。このときの型の温度は
実施例１と同様235℃であった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４
図（ｂ）に示したようになり、酸化物ガラス保護層、ク
ラッド層およびコア層の肉厚と直径は実施例２と同様で
あった。また、外観上、それぞれのガラス界面には結晶
の析出は見られなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する際に使用する成形型の一例、
第２図は実施例１の工程概略図、第３図は実施例２およ
び３の工程概略図、第４図は得られたフッ化物ガラスフ
ァイバ母材の断面概略図である。 １……胴型 ２……底部 ３……クラッドガラス ４……コアガラス ５……保護用酸化物ガラス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦方向に２分割可能な一端の内径が他端よ
   りも大きい段部を持つ円筒状の型と、その細口端と同じ
   直径の円柱型を底部とした組合せ型を、クラッドおよび
   コア用フッ化物ガラスのガラス転移温度（Tg）以上で、
   ガラス変形温度（Td）を超えない温度に保ったまま、円
   筒上端の段部よりクラッド用ガラス融液を流し込み、上
   記ガラスの中心部が固化する前に底部を取り外し、型の
   中心部のガラスを流し出して円筒状のガラス管を形成
   し、次に、コアガラス融液を上記のクラッド用ガラス管
   内に流し込んで、導波構造とすることを特徴とするフッ
   化物ガラスファイバ用母材の製造方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の製造方法にお
   いて、クラッド用ガラス融液を流し込む前に母材保護用
   となるガラス転移温度、ガラス変形温度および熱膨張係
   数がフッ化物ガラスに適した酸化物ガラスを型に流し込
   み、第１項記載の方法によってフッ化物ガラスファイバ
   用母材を上記酸化物ガラス管内に形成すること特徴とす
   るフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法。