JP2566128B2 - 光ファイバ用プリフォームの製造用鋳型およびこの鋳型を用いた光ファイバ用プリフォームの製造方法 - Google Patents

光ファイバ用プリフォームの製造用鋳型およびこの鋳型を用いた光ファイバ用プリフォームの製造方法

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JP2566128B2 JP26194295A JP26194295A JP2566128B2 JP 2566128 B2 JP2566128 B2 JP 2566128B2 JP 26194295 A JP26194295 A JP 26194295A JP 26194295 A JP26194295 A JP 26194295A JP 2566128 B2 JP2566128 B2 JP 2566128B2
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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超低損失な光伝送路と
して期待されるフッ化物光ファイバ用のプリフォームの
製造用鋳型およびこの鋳型を用いた光ファイバ用プリフ
ォームの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】フッ化物ガラスは、石英系ガラスに比べ
て、長波長の光を透過でき、しかもまた、レーリ散乱損
失が石英ガラスより小さいことから、フッ化物ガラスに
よりファイバを作製すれば、石英ファイバより低い伝送
損失を有する光通信用導波路が得られることが期待され
ている。
【0003】一般に、石英系光ファイバでは、プリフォ
ームを作製する方法として、VAD法(気相軸付け法)
やMCVD法があり、気相法を利用したプリフォーム合
成法が採用されている。しかしながら、フッ化物ガラス
は酸化物ガラスと異なり、粘度の温度変化が極めて急激
であり、ガラス軟化温度域で結晶化しやすいという特徴
を有する。そのため、石英系光ファイバのプリフォーム
を形成するために用いられているVAD法やCVD法は
フッ化物ガラスには適用不可能であり、また、二重るつ
ぼ線引き法の適用も困難である。
【0004】フッ化物光ファイバ用のプリフォーム作製
手法としてビルドインキャスティング法やローテーショ
ナルキャスティング法が提案されている。しかしなが
ら、これらの手法は、クラッドガラスでガラス管を形成
した後、コアガラス融液を流し込むため、コアークラッ
ド界面に雰囲気中の水分の混入も起こり、さらにまた、
コアガラス融液がキャスティングされるときにクラッド
ガラス管が再加熱され、コアークラッド界面で結晶化が
起こり易く、ファイバの散乱損失が増大するという欠点
を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、従来のフッ化物ファイバ用プリフォーム作製法の有
する欠点、すなわち水分の混入を受け易いこと、および
コアークラッド界面に結晶化が起こり易いという欠点を
解決して、低損失フッ化物ファイバ用プリフォームを製
造するための鋳型およびこの鋳型を用いて光ファイバを
製造する方法を提供することにある。
【0006】
【問題点を解決するための手投】このような目的を達成
するために、本発明鋳型は、光ファイバ用プリフォーム
を製造するための鋳型において、プリフォーム形成のた
めの均一な径を有する中空部と、該中空部の下部におい
て中空部と連結する中空底部とを有し、前記中空底部の
直径が前記均一径の中空部の直径より大きいことを特徴
とする。ここで、前記中空底部に前記均一の中空部より
直径が大きいクラッドガラス融液溜めが設けられている
と好適である。
【0007】本発明光ファイバ用プリフォームの製造方
法は、プリフォームを形成するための中空部であって均
一な径もしくは上部から下部に向かって大きくなる径を
有する中空部と、該中空部の下部において中空部と連結
する中空底部とを有し、前記中空底部の直径が前記均一
な径もしくは径が上部から下部に向かって大きくなる中
空部の下端部の直径より大きい光ファイバ用プリフォー
ムの製造用鋳型を用い、前記鋳型の中空部にクラッドガ
ラス融液をキャスティングする工程と、引続き、前記ク
ラッドガラス融液上にコアガラスをキャスティングする
工程を具えたことを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明ではプリフォームを作製するにあたり、
クラッドガラス管を形成することなく、コアガラスをキ
ャスティングし、プリフォームを形成するために、底部
近くなるに従い、中空開口部より中空部の径の大きな鋳
型を用いてキャスティングする。本発明によれば、コア
ガラス融液をキャスティングするためのクラッドガラス
管を別途作っておく必要のない点が従来法とは異なる。
【0009】本発明によれば、OH不純物吸収損失が少
なくコア・クラッド界面に結晶析出のないプリフォーム
を容易に製造することができ、超低損失伝送路としての
可能性が示唆されているフッ化物光ファイバの製造にあ
たって、その長尺化および低損失化に貢献できる。
【0010】
【実施例】以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 実施例1 第1図は本発明の第1の実施例の工程を説明する図であ
り、ここで、1は均一径の中空部1Aを有し、金メッキ
を施した黄銅製鋳型、2はクラッドガラス融液、3は金
るつぼ、4はコアガラス融液である。鋳型1には、その
底部付近の内径を均一径の中空部1Aの上端(開放端)
の内径に比べて大きくした中空部によるクラッドガラス
融液溜め5を設けた。
【0011】ZrF,BaF,GdF,AlF
を60ZrF−30BaF−4GdF−6mol
%AlFの組成になるように秤量し、そのフッ化物か
らなる混合物60gにNHF・HFを20g加え、窒
素雰囲気に保たれた電気炉中で金ルツボ3を用いて、ま
ず400℃で2時間ほど加熱し、NHF・HFによる
フッ素化処理をした後、850℃まで昇温し、2時間に
わたってクラッド用ガラス融液2を加熱溶融した。
【0012】また、これと平行して、ZrF,BaF
,GdF,AlF,PbFを2を60ZrF
−30BaF−4GdF−4AlF−4AlF
−2mol%PbFの組成に秤量し、かかるフッ化物
の混合物30gにNHF・HFを10g加え、金ルツ
ボ3を用いて上記クラッドガラス融液と同一条件で溶融
した。次に、260℃に予加熱した鋳型1の中空部1A
に、まず第1図(a)に示すように、クラッドガラス融
液2をキャスティングし、次に、図(b)に示すよう
に、そのキャスティングしたクラッドガラス融液の上部
にコアガラス融液4をキャスティングした。
【0013】この状態で、図(c)に示すように、コア
ガラス融液4はクラッドガラス中心部で鋳型底部に向か
って流れ込んだ。この後、室温まで徐冷して、図(d)
に示すような、ステップインデックス型のプリフォーム
を得ることができた。なお、これらキャスティング操作
は、乾燥窒素ガスで置換したグローブボックスの中で行
った。
【0014】このようにして得られたプリフォームの形
状は、クラッド径8mmφ、コア径2mmφであり、長
さ150mmであった。このプリフォームにテフロンF
EPチューブをジャケットしてファイバ線引きすること
により、コア径35μm、クラッド径140μmで、コ
ア・クラッド屈折率差0.4%のフッ化物光ファイバ
(長さ400m)を作製することができた。このファイ
バは、波長2.6μmにおいて最低損失1dB/kmを
有し、波長3μm帯に現われるOH基による吸収損失は
10dB/kmであり、ビルドインキャスティング法で
作製したものに比較して、3分の1程度に減らすことが
できた。また、従来のビルドインキャスティング法では
コア・クラッド界面の結晶析出のため、散乱損失の低い
ファイバは長さ50m程度しか得られなかったが、本発
明では、400m長にわたって、コア・クラッド界面に
おける結晶析出のない低散乱損失ファイバが得られ、低
散乱損失のファイバ長を10倍近く伸ばすことができ
た。
【0015】第2図にガラス形成系の体積−温度関係の
特性図を示す。一般に、ガラス溶融状態または過冷却状
態では、体積の温度変化は大きいが、ガラス転移領域以
下の温度域では、体積の温度変化は溶融状態に比べてか
なり小さくなる。ZrFを主成分としたフッ化物ガラ
スの場合、溶融温度(たとえば850℃)からガラス転
移領域まで冷却した場合、体積収縮率は20%程度にな
る。
【0016】ガラス融液を第1図に示した中空鋳型1に
キャスティングして急冷した場合、ガラス融液は、鋳型
1との接触面から中心部に向けて冷却固化し、体積収縮
が起こる。これにより、中心部に空洞が生じる。そのた
め、クラッドガラス上部のコアガラス融液4は、クラッ
ドガラス中心部にできた空洞に流れ込み、ステップイン
デックス型のプリフォームを形成することができる。
【0017】プリフォーム長を長くするためには、鋳型
1の底部における中空部5の径を大きくしてクラッドガ
ラス融液2の溜めを作り、鋳型1にキャスティングされ
るクラッドガラス融液2の量を多くすることにより、ク
ラッドガラス溜め上部の均一径の中空部1Aにおけるク
ラッドガラスの空洞形成を助長し、以て長尺なプリフォ
ームを得ることができる。
【0018】なお、鋳型1の底部のクラッドガラス溜め
5の形状としては、第1図に示した台形状のものだけに
限られるものではなく、たとえば第3図(A)または
(B)に示す形状のものでもよい。第3図(A)に示す
鋳型1においては、クラッドガラス融液溜め5’の形状
を円筒状とする。
【0019】第3図(B)の例では、やはりクラッドガ
ラス融液溜5’の形状を円筒状とし、その上部の中空部
1A’には鋳型底部近くなるに従って中空部1A’の径
が大きくなるようにテーパーがつけてある。このような
形状にすることにより、得られたプリフォームにはテー
パーがつくが、キャスティングされたコア融液は、クラ
ッドガラス融液溜め5’の上部の中空部1A’が、均一
内径を有している場合よりも、鋳型底部に向い浸入しや
すくなり、したがって、プリフォーム長を長くすること
ができる。
【0020】なお、この場合、プリフォーム外径を一定
にするためには、得られたテーパーつきプリフォームの
外周を均一径とするように研磨すればよい。なお、鋳型
1の材質としては、黄銅以外に、たとえばアルミニウ
ム、銅、白金等の金属またはカーボンでもよい。 実施例2 実施例1で用いた鋳型1と同様の型状を持ち、中空部1
Aの径が5mmφの鋳型に、組成60ZrF−30B
aF−4GdF−6mol%AlFのクラッドガ
ラス融液および組成60ZrF−30BaF−4G
dF−4AlF−2mol%PbFのコアガラス
融液を相次いでキャスティングし、温室まで徐冷した。
なお、これらキャスティング操作は乾燥窒素ガスで置換
したグローブボックス中で行った。
【0021】その結果、クラッド径5mmφ、コア径
0.7φで100mm長のプリフォームを得ることがで
きた。鋳型内径を細くすることにより、体積収縮により
できる空洞径を小さくできるので、コアガラス融液が中
心部近くのみに流れ込み、細径コアを有するプリフォー
ムを作製することができた。得られたプリフォームを組
成60ZrF−30BaF−4GdF−6mol
%AlFのフッ化物ガラスジァケット管に挿入し、か
つこのジァケット管にテフロンFEP管をジァケット
し、電気炉を用い、350℃から390℃に加熱して、
毎分10mの速度で、線引きし、ファイバ化した。
【0022】その結果、コア径13μm、クラッド径9
0μm、ファイバ径148μm、コア・クラッド屈折率
差0.4%、カットオフ波長2.3μmのステップイン
デックス型単一モードファイバを250m長得た。最低
損失は波長2.6μmで1dB/kmであり、波長3μ
m帯に現われるOH基による吸収損失は10dB/km
であり、ビルドインキャスティング法で作製したものに
比較して、3分の1程度に減すことができた。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
OH不純物吸収損失が少なくコア・クラッド界面に結晶
析出のないプリフォームを容易に製造することができ、
超低損失伝送路をとしての可能性が示唆されているフッ
化物光ファイバの製造にあたって、その長尺化および低
損失化に貢献できる利点がある。
【0024】しかもまた、本発明によりプリフォームを
作製すれば、コア・クラッド径比の大きなプリフォーム
を得やすいので、得られたプリフォームをフッ化物ガラ
ス管に挿入して線引きし、コア径を小さくすれば、波長
2〜4μm帯で単一モード導波路となる光ファイバが容
易に得られるので、超低損失で大容量光通信方式を実現
するのに寄与できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフッ化物光ファイバ用プリフォームの
製造方法を示す工程図である。
【図2】ガラスの体積−温度関係を示す特性図である。
【図3】本発明による鋳型の他の2実施例を示す断面図
である。
【符号の説明】
1:黄銅製鋳型、 1A,1A’:中空部 2:クラッドガラス融液、 3:金るつぼ、 4:コアガラス融液、 5、5’:クラッドガラス融液溜め。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバ用プリフォームを製造するた
    めの鋳型において、プリフォーム形成のための均一な径
    を有する中空部と、該中空部の下部において中空部と連
    結する中空底部とを有し、前記中空底部の直径が前記均
    一径の中空部の直径より大きいことを特徴とする光ファ
    イバ用プリフォームの製造用鋳型。
  2. 【請求項2】 前記中空底部に前記均一径の中空部より
    直径が大きいクラッドガラス融液溜めが設けられている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ファイ
    バ用プリフォームの製造用鋳型。
  3. 【請求項3】 前記中空底部が裁頭円錐形状であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ用
    プリフォームの製造用鋳型。
  4. 【請求項4】 前記中空底部が円筒形状であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ用プリ
    フォームの製造用鋳型。
  5. 【請求項5】 プリフォームを形成するための中空部で
    あって均一な径もしくは上部から下部に向かって大きく
    なる径を有する中空部と、該中空部の下部において中空
    部と連結する中空底部とを有し、前記中空底部の直径が
    前記均一な径もしくは径が上部から下部に向かって大き
    くなる中空部の下端部の直径より大きい光ファイバ用プ
    リフォームの製造用鋳型を用い、前記鋳型の中空部にク
    ラッドガラス融液をキャスティングする工程と、引き続
    き、前記クラッドガラス融液上にコアガラスをキャステ
    ィングする工程を具えたことを特徴とする光ファイバ用
    プリフォームの製造方法。
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