JP2721944B2 - Method for manufacturing optical fiber preform and apparatus for manufacturing optical fiber preform - Google Patents

Method for manufacturing optical fiber preform and apparatus for manufacturing optical fiber preform

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JP2721944B2
JP2721944B2 JP2347192A JP2347192A JP2721944B2 JP 2721944 B2 JP2721944 B2 JP 2721944B2 JP 2347192 A JP2347192 A JP 2347192A JP 2347192 A JP2347192 A JP 2347192A JP 2721944 B2 JP2721944 B2 JP 2721944B2
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、火炎加水分解反応によ
ってガラス微粒子を生成し、出発材上に堆積させて多孔
質ガラス体を得る光ファイバ母材の製造方法に係り、特
にコアに純シリカを用い伝送損失、伝送帯域に優れた光
ファイバ母材を得ることのできる光ファイバ母材の製造
方法及び光ファイバ母材の製造装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an optical fiber preform in which glass fine particles are produced by a flame hydrolysis reaction and deposited on a starting material to obtain a porous glass body. The present invention relates to an optical fiber preform manufacturing method and an optical fiber preform manufacturing apparatus capable of obtaining an optical fiber preform excellent in transmission loss and transmission band using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、光ファイバにおいては、光は光
ファイバのコアとクラッドの境界面で全反射しながらコ
アの中を伝搬していく。この伝搬の仕方は、コアの屈折
率分布によって差が生じ、ステップインデックス形、グ
レーデッドインデックス形ともコア径が数10μm以上
になると、光の入射角によって光の通路が異なり多数の
光路が生じる。また、コアの外径を5〜15μm程度に
すると、光がコアとクラッドの境界面で反射しないでコ
アの中を直進し光路が一つとなる。このような光ファイ
バがシングルモード光ファイバである。
2. Description of the Related Art Generally, in an optical fiber, light propagates through the core while undergoing total reflection at the interface between the core and the clad of the optical fiber. The manner of propagation varies depending on the refractive index distribution of the core. When the core diameter of the step index type or the graded index type is several tens μm or more, the light path differs depending on the incident angle of light, and a large number of optical paths are generated. When the outer diameter of the core is about 5 to 15 μm, light travels straight through the core without being reflected on the boundary surface between the core and the clad, and the optical path becomes one. Such an optical fiber is a single mode optical fiber.

【0003】このような光ファイバにおいては、入射し
た光の強さが減衰することなく出射されるのが理想的で
あるが、光が光ファイバのコアの中を伝搬していく間に
種々の原因で伝送損失を生じる。光ファイバ中を伝搬し
ていく間に光の強さが弱くなっていく度合が光ファイバ
の伝送損失である。光ファイバの伝送損失は、紫外線領
域における電子遷移による吸収、赤外領域における分子
振動による吸収、波長の4乗に反比例するレイリー散
乱、不純物特に水(水酸イオン・OH基)による吸収が
主なものであり、これら全体の和として波長依存性を有
している。
In such an optical fiber, it is ideal that the intensity of the incident light is emitted without attenuating. However, various kinds of light are propagated while propagating through the core of the optical fiber. This causes transmission loss. The degree to which the light intensity becomes weaker while propagating through the optical fiber is the transmission loss of the optical fiber. The transmission loss of an optical fiber is mainly caused by absorption due to electron transition in the ultraviolet region, absorption due to molecular vibration in the infrared region, Rayleigh scattering inversely proportional to the fourth power of wavelength, and absorption due to impurities, particularly water (hydroxyl ions / OH groups). And has a wavelength dependency as a sum of these.

【0004】また、光ファイバは、伝送帯域が広いほど
情報の伝送容量が大きい。すなわち、伝送帯域が広いほ
ど多くの信号を一度に送ることができる。この伝送帯域
は、長さ1Kmの光ファイバの片端に直流から高周波ま
での帯域をもつ振幅一定の信号を入力し、出力端での受
信信号の振幅が6dB低下した周波数の値で示したもの
である。
[0004] In an optical fiber, the larger the transmission band, the larger the information transmission capacity. That is, the wider the transmission band, the more signals can be sent at once. This transmission band is represented by a value where a signal having a constant amplitude having a band from DC to high frequency is input to one end of an optical fiber having a length of 1 km and the amplitude of a received signal at an output end is reduced by 6 dB. is there.

【0005】これら伝送損失・伝送帯域は、光ファイバ
の性能に影響するものであるため、従来より光ファイバ
の製造方法において伝送損失・伝送帯域の向上を図る工
夫がなされている。コアの屈折率を上げるため、コアに
Geを添加することが知られている。しかし、このGe
は、光ファイバのコアにとっては不純物であり、コア内
を伝搬する光のレイリー散乱が生じ伝送損失を招来す
る。そこで、クラッド層にフッ素を添加し、コアから光
が散乱して減衰するのを少なくし、伝送損失の拡大を防
止しようとしている。
[0005] Since these transmission loss and transmission band affect the performance of the optical fiber, a method for improving the transmission loss and transmission band has been conventionally devised in a method of manufacturing the optical fiber. It is known to add Ge to the core in order to increase the refractive index of the core. However, this Ge
Is an impurity for the core of the optical fiber, which causes Rayleigh scattering of light propagating in the core and causes transmission loss. Therefore, fluorine is added to the cladding layer to reduce scattering and attenuation of light from the core, thereby preventing an increase in transmission loss.

【0006】このクラッド層にフッ素を添加して光ファ
イバ母材を製造する方法としては、従来、外付け法(O
VD法 Outside Vapor Deposition )による特開
平1−230445号に示す如き方法がある。この従来
例は、図4に示す如く、純石英あるいはGe含有石英棒
100上にトーチ110によってSiO2 ガラス微粒子
の堆積された多孔質母材120をSF6 を含んだ雰囲気
中で透明ガラス化して、クラッド層にはフッ素を添加す
るものである。
As a method of manufacturing an optical fiber preform by adding fluorine to the cladding layer, conventionally, an external method (O
VD method There is a method as shown in JP-A-1-230445 by Outside Vapor Deposition. In this conventional example, as shown in FIG. 4, a porous base material 120 in which SiO 2 glass particles are deposited on a pure quartz or Ge-containing quartz rod 100 by a torch 110 is transparently vitrified in an atmosphere containing SF 6. The fluorine is added to the cladding layer.

【0007】同様に、クラッド層にフッ素を添加して光
ファイバ母材を製造する方法として従来、軸付け法(V
AD法 Vapor Phase Axial Deposition )によ
る特開平1−270533号に示す如き方法もある。こ
の製法は図5に示す如く、コア用トーチ200によって
SiCl4 の蒸気を可燃ガス(H2 )と酸素を用いて加
水分解し空気を多く含んだSiO2 のスートを多層に堆
積させて多孔質コア部210を得る。この多孔質コア部
210の上にクラッド用トーチ220によってSiCl
4 の蒸気を可燃ガス(H2 )と酸素を用いて加水分解し
て空気を多く含んだSiO2 を堆積させて多孔質クラッ
ド部230を得る。このときコアを製造するときの製造
条件と、クラッドを製造するときの製造条件とを変える
ことにより多孔質母材全体の密度分布を図6に示す如
く、コア部分を高く、クラッド部分が低くなるよう制御
してSF6 の雰囲気中で透明化する。こうすることによ
り雰囲気中のSF6 がコア中に侵入するのを防止してい
る。
Similarly, as a method of manufacturing an optical fiber preform by adding fluorine to a cladding layer, a conventional method of attaching an optical fiber (V
AD method (Vapor Phase Axial Deposition) as disclosed in JP-A-1-270533. In this manufacturing method, as shown in FIG. 5, a core torch 200 hydrolyzes SiCl 4 vapor using flammable gas (H 2 ) and oxygen, deposits soot of air-rich SiO 2 in multiple layers, and forms a porous layer. The core part 210 is obtained. The cladding torch 220 places SiCl on the porous core 210.
The steam of No. 4 is hydrolyzed using combustible gas (H 2 ) and oxygen to deposit air-rich SiO 2 to obtain the porous clad portion 230. At this time, by changing the manufacturing conditions at the time of manufacturing the core and the manufacturing conditions at the time of manufacturing the clad, the density distribution of the entire porous preform becomes higher as shown in FIG. In this way, the film is made transparent in the atmosphere of SF 6 . This prevents SF 6 in the atmosphere from entering the core.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前者の方法によったのでは、コア部を構成するSiO2
ガラス微粒子を堆積するために、予め純石英またはGe
含有石英棒を作成しておく必要があり、光ファイバ母材
の製造工程が複雑になるという問題点を有している。ま
た、コア部分を堆積させる出発材である純石英またはG
e含有石英棒は、SiO2 ガラス微粒子を堆積させる際
に、その表面が火炎130に晒され、コア部分にOH基
が混入することになり、光ファイバの伝送損失の増加を
招来するという問題点を有している。
However [0007], than previous accounting former method, SiO 2 constituting the core portion
In order to deposit glass particles, pure quartz or Ge
It is necessary to prepare the containing quartz rod, and there is a problem that the manufacturing process of the optical fiber preform becomes complicated. Pure quartz or G, which is a starting material for depositing the core portion,
When depositing SiO 2 glass fine particles, the surface of the e-containing quartz rod is exposed to the flame 130, and OH groups are mixed in the core portion, resulting in an increase in transmission loss of the optical fiber. have.

【0009】従来の後者の方法によったのでは、多孔質
母材全体の密度分布に段差を作ることによって雰囲気中
のSF6 がコア中に侵入するのを防止することはできる
が、コア内に含まれるOH基を除去する脱水を目的とし
たCl2 等のガスもコア中に侵入することができず、O
H基を除去することができない。すなわち、コア用トー
チ200によってSiCl4 の蒸気を可燃ガス(H2
と酸素を用いて加水分解して堆積させた際にSiO2
スート中に含まれるOH基のような不純物が多孔質コア
部210自体に残留し、伝送損失を増大させるという問
題点を有している。
According to the conventional latter method, it is possible to prevent SF 6 in the atmosphere from entering the core by forming a step in the density distribution of the entire porous base material. Gas such as Cl 2 for the purpose of dehydration to remove the OH group contained in
The H group cannot be removed. That is, the vapor of SiCl 4 is converted to combustible gas (H 2 ) by the core torch 200.
When it is hydrolyzed and deposited using oxygen, impurities such as OH groups contained in the soot of SiO 2 remain in the porous core portion 210 itself, thereby increasing transmission loss. ing.

【0010】本発明は、クラッド層にフッ素を添加して
もコア部にフッ素が侵入することなく、伝送損失の少な
い光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバ母材の製造
装置を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical fiber preform and an apparatus for manufacturing an optical fiber preform with a small transmission loss even when fluorine is added to the cladding layer and fluorine does not enter the core. The purpose is.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、光ファイバ母材の製造方法においては、純SiO2
コアスート上にSiO2 −GeO2 スキン層を一様に堆
積させ、所定のクラッド量を堆積して作成された多孔質
母材をCl2 によって火炎加水分解して脱水処理し、そ
の後SiO2 の焼結温度よりも低い温度で加熱処理して
前記スキン層のみを焼結し、しかる後SF6 を含有する
雰囲気ガスを投入しながらSiO2 の透明化温度で加熱
処理してクラッド層を焼結するようにしたものである。
To achieve the above object, according to the solution to ## in the method for manufacturing an optical fiber preform, pure SiO 2
Is uniformly deposited SiO 2 -GeO 2 skin layer on the core soot, the predetermined clad amount porous preform created by depositing a flame hydrolysis and then dehydrated by Cl 2, thereafter SiO 2 baked Heat treatment at a temperature lower than the sintering temperature to sinter only the skin layer, and then heat treatment at a clearing temperature of SiO 2 while introducing an atmosphere gas containing SF 6 to sinter the clad layer. It is like that.

【0012】また、上記目的を達成するために、光ファ
イバ母材の製造装置においては、純SiO2 コアスート
を堆積させるコア用トーチと、前記コア用トーチによっ
て形成された純SiO2 コアスート上にSiO2 −Ge
2 のクラッド層を堆積させるクラッド層用トーチを備
えた多孔質母材製造装置と、該多孔質母材製造装置によ
って製造された多孔質母材を脱水・透明化する脱水・透
明化処理装置とによって構成される光ファイバ母材の製
造装置において、上記多孔質母材製造装置に上記コア用
トーチによって形成された純SiO2 コアスート上にS
iO2 −GeO2 スキン層を堆積させるスキン層用トー
チを設けたものである。
[0012] To achieve the above object, the apparatus for manufacturing an optical fiber preform includes a core torch to deposit a pure SiO 2 core soot, SiO on pure SiO 2 core soot formed by the core torch 2- Ge
A porous preform manufacturing apparatus provided with a cladding layer torch for depositing an O 2 cladding layer, and a dehydration / clearing treatment apparatus for dehydrating / clearing a porous preform manufactured by the porous preform manufacturing apparatus In the apparatus for manufacturing an optical fiber preform constituted by the above, the porous preform manufacturing apparatus is provided with S on a pure SiO 2 core soot formed by the core torch.
A skin layer torch for depositing an iO 2 -GeO 2 skin layer is provided.

【0013】[0013]

【作用】純SiO2 コアスート上にモル分率として3%
以下のSiO2 −GeO2 スキン層を一様に堆積させ、
更にこのスキン層の上にクラッドを堆積する。このよう
にして作成された多孔質母材をスキン層、コア部も含
め、Cl2 によって脱水処理する。そして、SiO2
焼結温度よりも低いSiO2 −GeO2 の焼結温度(1
400℃程度)で加熱処理してスキン層のみを焼結す
る。さらに、SF6 を含む雰囲気ガスを投入しながらS
iO2 の透明化温度(約1450℃)で加熱処理してコ
ア及びクラッド層を焼結する。
[Function] 3% as a mole fraction on pure SiO 2 core soot
The following SiO 2 -GeO 2 skin layer is uniformly deposited,
Further, a clad is deposited on the skin layer. The porous base material thus prepared, including the skin layer and the core, is subjected to dehydration treatment with Cl 2 . Then, below the sintering temperature of the SiO 2 SiO 2 -GeO 2 sintering temperature (1
(About 400 ° C.) to sinter only the skin layer. Further, while introducing an atmosphere gas containing SF 6 ,
The core and the clad layer are sintered by performing a heat treatment at a clearing temperature of iO 2 (about 1450 ° C.).

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1には、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法の実施
例を示す処理フローチャートが示されている。図に示さ
れる処理手順にしたがって光ファイバ母材の製造方法を
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a process flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention. A method for manufacturing an optical fiber preform will be described according to the processing procedure shown in the figure.

【0015】まず、ステッブ1において、SiCl4
蒸気を可燃ガス(H2 )と酸素を用いて加水分解して純
SiO2 コアスートを堆積させる。このとき得られる純
SiO2 コアは、空気を多く含んだ多孔質コアとなって
いる。このステップ1において多孔質コアの形成が行わ
れると、ステップ2において、SiCl4 とGeCl4
の蒸気を可燃ガス(H2 )と酸素を用いて加水分解して
モル分率として3%以下のSiO2 −GeO2 スキン層
を多孔質コアの上に一様に堆積させる。このスキン層は
厚く形成する必要はない。そしてステップ3において、
SiCl4 の蒸気を可燃ガス(H2 )と酸素を用いて加
水分解してSiO2 を堆積させてクラッド層を形成し、
多孔質母材が形成される。このクラッド層は、空気を多
く含んだ多孔質クラッドとなっている。
First, in step 1, the vapor of SiCl 4 is hydrolyzed using combustible gas (H 2 ) and oxygen to deposit pure SiO 2 core soot. The pure SiO 2 core obtained at this time is a porous core containing much air. When the porous core is formed in step 1, in step 2, SiCl 4 and GeCl 4 are formed.
Is vaporized using combustible gas (H 2 ) and oxygen to uniformly deposit a SiO 2 —GeO 2 skin layer having a mole fraction of 3% or less on the porous core. This skin layer does not need to be formed thick. And in step 3,
Hydrolyzing the vapor of SiCl 4 with combustible gas (H 2 ) and oxygen to deposit SiO 2 to form a cladding layer,
A porous matrix is formed. This cladding layer is a porous cladding containing much air.

【0016】次に、ステップ4において、形成された多
孔質母材をHeガスと酸素に混合して加熱したCl2
スで脱水処理する。このときクラッド層、スキン層、コ
ア部も含め脱水処理される。このステップ4において脱
水処理が行われると、ステップ5において、SiO2
焼結温度よりも低い、SiO2 −GeO2 の焼結温度で
加熱処理してスキン層のみを焼結する。これは、SiO
2 −GeO2 の焼結温度がSiO2 の焼結温度よりも低
いという性質を利用したものである。この加熱処理の温
度は、1400℃程度である。このSiO2 −GeO2
の焼結温度による加熱処理によっては、コア及びクラッ
ド層は多孔質体の状態のままで、しかも、すでにステッ
プ4において脱水処理が行われているためコア及びクラ
ッド層からはOH基は既に除去されている状態となって
いる。
Next, in step 4, the formed porous base material is mixed with He gas and oxygen and dehydrated with heated Cl 2 gas. At this time, dehydration treatment is performed on the clad layer, the skin layer, and the core. When the dehydration process is performed in step 4, in step 5, below the sintering temperature of the SiO 2, sintering only the skin layer is heat treated at a sintering temperature of SiO 2 -GeO 2. This is SiO
This utilizes the property that the sintering temperature of 2- GeO 2 is lower than the sintering temperature of SiO 2 . The temperature of this heat treatment is about 1400 ° C. This SiO 2 -GeO 2
By the heat treatment at the sintering temperature, the core and the clad layer remain in a porous state, and the OH groups have already been removed from the core and the clad layer because the dehydration has already been performed in step 4. It is in the state that it is.

【0017】そして、ステップ5においてスキン層のみ
の焼結が行われると、ステップ6において、スキン層の
焼結された多孔質母材をHe、Cl2 、SF6 のガスを
連続的に供給するガス雰囲気中に入れ、SiO2 の透明
化温度で所定時間加熱処理し、コア、クラッド層を焼結
する。このSiO2 の透明化温度は約1450℃であ
る。このステップ6における透明化加熱処理のときに
は、クラッド層へフッ素が添加され、それと同時にスキ
ン層へフッ素が拡散する。しかし、スキン層はステップ
5において既に半焼結されているので、クラッド層に添
加されたフッ素がスキン層でガードされコアへ侵入する
のを防御している。また、スキン層自体も、スキン層に
残留したGeO2 に対し、フッ素が混入することとなる
ため、屈折率はGeとフッ素の二成分によって相殺さ
れ、全体として良好なRI分布を持つ光ファイバ母材を
得る。このステップ6において透明化加熱処理がなさ
れ、コア、スキン層、クラッド層が透明化すると良好な
RI分布を持つ光ファイバ母材の製造を終了する。
In step 5, when only the skin layer is sintered, in step 6, the sintered porous base material of the skin layer is continuously supplied with He, Cl 2 and SF 6 gases. The core and the clad layers are sintered in a gas atmosphere and heated at a temperature for making SiO 2 transparent for a predetermined time. The clearing temperature of this SiO 2 is about 1450 ° C. At the time of the transparency heat treatment in step 6, fluorine is added to the cladding layer, and at the same time, fluorine diffuses into the skin layer. However, since the skin layer is already semi-sintered in step 5, the fluorine added to the cladding layer is guarded by the skin layer to prevent the fluorine from entering the core. In addition, since the skin layer itself is mixed with GeO 2 remaining in the skin layer, fluorine is mixed therein, so that the refractive index is offset by the two components of Ge and fluorine, and the optical fiber base having a good RI distribution as a whole is obtained. Get the material. In this step 6, the transparent heat treatment is not performed.
Is, core, skin layers, the clad layer has finished the production of optical fiber preform having a good RI distribution when transparent.

【0018】図2〜図3には、本発明に係る光ファイバ
母材の製造装置の一実施例が示されている。
FIGS. 2 and 3 show an embodiment of an apparatus for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention.

【0019】図において、10は多孔質母材製造装置
で、純SiO2 コアスートの上にSiO2 −GeO2
キン層を堆積させ、このスキン層の上にSiO2 のクラ
ッド層を堆積させて多孔質母材を製造するものである。
11はコア用トーチで、下方から上方に向かって純Si
2 コアスートを供給するものである。すなわち、コア
用トーチ11は、SiCl4 の蒸気を可燃ガス(H2
と酸素を用いて加水分解して純SiO2 コアスートを発
生させ、種になる石英棒の先端に純SiO2 コアスート
を堆積させるためのものである。この石英棒を回転しな
がら引き上げるとコア用トーチ11から供給される空気
を多く含んだ純SiO2 コアスートが連続的に堆積され
て成長していく。このとき得られる純SiO2 コアは、
空気を多く含んだ多孔質コア14となっている。
In the figure, reference numeral 10 denotes a porous base material manufacturing apparatus, in which an SiO 2 -GeO 2 skin layer is deposited on a pure SiO 2 core soot, and a SiO 2 cladding layer is deposited on the skin layer. It is used to produce quality base materials.
11 is a core torch, which is pure Si
It supplies O 2 core soot. That is, the core torch 11 converts the vapor of SiCl 4 to a combustible gas (H 2 ).
This is for generating pure SiO 2 core soot by hydrolysis using oxygen and oxygen to deposit pure SiO 2 core soot on the tip of a quartz rod serving as a seed. When this quartz rod is pulled up while rotating, a pure SiO 2 core soot containing a large amount of air supplied from the core torch 11 is continuously deposited and grown. The pure SiO 2 core obtained at this time is
The porous core 14 contains a lot of air.

【0020】12はスキン層用トーチで、コア用トーチ
11よりも上方に設けられており、SiO2 −GeO2
を連続的に供給するものである。すなわち、このスキン
層用トーチ12は、SiCl4 とGeCl4 の蒸気を可
燃ガス(H2 )と酸素を用いて加水分解してモル分率と
して3%以下のSiO2 −GeO2 スキン層15を多孔
質コア14の上に一様に堆積させるためのものである。
このスキン層用トーチ12から供給されるSiO2 −G
eO2 は、石英棒を回転しながら引き上げることによっ
て、薄い膜となって多孔質コア14の上に一様に連続的
に堆積されて成長していく。このスキン層15は厚く形
成する必要はない。
Reference numeral 12 denotes a torch for the skin layer, which is provided above the torch for the core 11 and is made of SiO 2 --GeO 2.
Is supplied continuously. In other words, the skin layer torch 12 hydrolyzes the vapors of SiCl 4 and GeCl 4 using combustible gas (H 2 ) and oxygen to form a SiO 2 -GeO 2 skin layer 15 having a mole fraction of 3% or less. This is for uniformly depositing on the porous core 14.
SiO 2 -G supplied from the skin layer torch 12
The eO 2 becomes a thin film by rotating and pulling up the quartz rod, and is uniformly and continuously deposited on the porous core 14 to grow. The skin layer 15 does not need to be formed thick.

【0021】13はクラッド層用トーチで、スキン層用
トーチ12よりも上方に設けられており、SiO2 を連
続的に供給するものである。すなわち、このクラッド層
用トーチ13は、SiCl4 の蒸気を可燃ガス(H2
と酸素を用いて加水分解してSiO2 をスキン層15の
上に堆積させるためのものである。このとき得られるS
iO2 クラッドは、空気を多く含んだ多孔質クラッド層
16となっている。
Reference numeral 13 denotes a clad layer torch, which is provided above the skin layer torch 12 and continuously supplies SiO 2 . That is, the torch 13 for the cladding layer converts the vapor of SiCl 4 into a combustible gas (H 2 ).
This is for depositing SiO 2 on the skin layer 15 by hydrolysis using oxygen and oxygen. S obtained at this time
The iO 2 cladding is a porous cladding layer 16 containing a large amount of air.

【0022】この多孔質コア14、スキン層15、多孔
質クラッド層16によって多孔質母材20が構成されて
いる。
The porous core 20, the skin layer 15, and the porous clad layer 16 constitute a porous preform 20.

【0023】30は脱水・透明化処理装置で、多孔質母
材製造装置10によって製造された多孔質母材20を脱
水・透明化してプリフォーム(光ファイバ母材)を製造
するものである。31は石英管で、多孔質母材20を脱
水・透明化するための容器である。32は発熱体で、石
英管31内に挿入した多孔質母材20を加熱しクラッド
層16、スキン層15、コア14の脱水処理・加熱焼結
処理をするためのものである。
Reference numeral 30 denotes a dehydration / clearing treatment device for dehydrating / clearing the porous preform 20 produced by the porous preform production device 10 to produce a preform (optical fiber preform). Reference numeral 31 denotes a quartz tube, which is a container for dehydrating and making the porous base material 20 transparent. Reference numeral 32 denotes a heating element for heating the porous base material 20 inserted into the quartz tube 31 to perform dehydration processing and heat sintering processing of the clad layer 16, the skin layer 15, and the core 14.

【0024】33は雰囲気ガス導入口で、クラッド層1
6、スキン層15、コア14の脱水処理を行う場合に石
英管31内に送入する雰囲気ガス、クラッド層16、ス
キン層15、コア14の加熱焼結処理を行う場合に石英
管31内に送入する雰囲気ガスを導入するためのもので
ある。34は雰囲気ガス排出口で、石英管31内で脱水
処理に使用された使用済雰囲気ガス、加熱焼結処理に使
用された使用済雰囲気ガスを石英管31の外に排出する
ためのものである。35は昇降装置で、多孔質母材20
を脱水・透明化する際に矢印Aに示す如く回転差せると
共に、多孔質母材20を脱水・透明化することによって
製造された光ファイバ母材40を上方に引き上げるため
のものである。
Reference numeral 33 denotes an atmosphere gas inlet, and the cladding layer 1
6. Atmosphere gas sent into the quartz tube 31 when the skin layer 15 and the core 14 are dehydrated, and inside the quartz tube 31 when the cladding layer 16, the skin layer 15 and the core 14 are heated and sintered. This is for introducing the atmospheric gas to be sent. Reference numeral 34 denotes an atmosphere gas discharge port for discharging the used atmosphere gas used for the dehydration process and the used atmosphere gas used for the heat sintering process inside the quartz tube 31 to the outside of the quartz tube 31. . Reference numeral 35 denotes a lifting device, which is a porous base material 20.
When the substrate is dehydrated / cleared, the optical fiber preform 40 produced by dehydrating / transparenting the porous preform 20 is pulled upward while rotating and rotating as shown by the arrow A.

【0025】次に、脱水・透明化処理装置30の動作に
ついて説明する。まず、多孔質母材製造装置10におい
て製造された多孔質母材20を石英管31内に収納し、
石英管31内に雰囲気ガス導入口33からHeとCl2
の混合ガスを酸素と共に連続的に送り込む。このガスを
送り込みながら発熱体32で加熱して多孔質母材20の
脱水処理を行う。この脱水処理によって多孔質母材20
は、クラッド層16、スキン層15、コア14を含め脱
水処理される。この脱水処理が行われると、SiO2
GeO2 の焼結温度(約1400℃)がSiO2 の焼結
温度(約1450℃)よりも低いという性質を利用し、
発熱体32を作動させ石英管31内をSiO2 の焼結温
度(約1450℃)よりも低いSiO2 −GeO2 の焼
結温度(約1400℃)で加熱処理してスキン層15の
みを焼結する。このスキン層15のみを焼結した段階で
は、コア14及びクラッド層16は多孔質体の状態のま
まとなっている。
Next, the operation of the dehydrating / clearing processing apparatus 30 will be described. First, the porous preform 20 manufactured by the porous preform manufacturing apparatus 10 is housed in a quartz tube 31,
He and Cl 2 are introduced into the quartz tube 31 through the atmospheric gas inlet 33.
Is continuously fed together with oxygen. The porous body 20 is dehydrated by being heated by the heating element 32 while feeding the gas. By this dehydration treatment, the porous base material 20
Is dehydrated including the cladding layer 16, the skin layer 15, and the core 14. When this dehydration treatment is performed, SiO 2
Utilizing the property that the sintering temperature of GeO 2 (about 1400 ° C.) is lower than that of SiO 2 (about 1450 ° C.)
The heating element 32 is operated to heat the inside of the quartz tube 31 at a sintering temperature of SiO 2 -GeO 2 (about 1400 ° C.) lower than the sintering temperature of SiO 2 (about 1450 ° C.), and only the skin layer 15 is baked. Tie. At the stage where only the skin layer 15 is sintered, the core 14 and the cladding layer 16 remain in a porous state.

【0026】スキン層のみの焼結を行うと、石英管31
内に雰囲気ガス導入口33からHe、Cl2 、SF6
混合ガスを連続的に供給し、発熱体32を作動させ石英
管31内をSiO2 の透明化温度(約1450℃)で所
定時間加熱してコア14、クラッド層16を焼結する。
この透明化加熱処理を行う際のコア14、クラッド層1
6は、前工程の脱水処理においてOH基が既に除去され
た状態となっている。この透明化加熱処理がなされる
と、クラッド層16にはフッ素が添加され、これと同時
にスキン層(SiO2 −GeO2 )15にはフッ素が拡
散してスキン層15からGeO2 が揮発する。しかし、
クラッド層16に添加されたフッ素は、スキン層15が
すでに半焼結された状態になっており、スキン層15で
ガードされコア14へは侵入しない。また、スキン層1
5自体は、スキン層15に残留したGeO2 に対し、フ
ッ素が混入することとなるため、屈折率はGeとフッ素
の二成分によって相殺され、全体として良好なRI分布
が得られる。このようにして光ファイバ母材40が製造
され、昇降装置35によって上方に引き上げることによ
って連続した棒状の光ファイバ母材40が得られる。
When only the skin layer is sintered, the quartz tube 31
A mixed gas of He, Cl 2 , and SF 6 is continuously supplied from the atmosphere gas inlet 33 into the inside, the heating element 32 is operated, and the inside of the quartz tube 31 is kept at a transparent temperature of SiO 2 (about 1450 ° C.) for a predetermined time. The core 14 and the clad layer 16 are sintered by heating.
The core 14 and the clad layer 1 when performing this transparent heat treatment
No. 6 is in a state where the OH group has already been removed in the dehydration treatment in the previous step. When this transparent heat treatment is performed, fluorine is added to the cladding layer 16, and at the same time, fluorine diffuses into the skin layer (SiO 2 —GeO 2 ) 15, and GeO 2 volatilizes from the skin layer 15. But,
The fluorine added to the cladding layer 16 is in a state in which the skin layer 15 is already semi-sintered, and is protected by the skin layer 15 and does not enter the core 14. Also, skin layer 1
Since fluorine itself is mixed with GeO 2 remaining on the skin layer 15, the refractive index is offset by the two components of Ge and fluorine, and a good RI distribution is obtained as a whole. The optical fiber preform 40 is manufactured in this manner, and the optical fiber preform 40 having a continuous rod shape is obtained by being pulled up by the elevating device 35.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0028】純SiO2 コアスート上にSiO2 −Ge
2 スキン層を一様に堆積させ、所定のクラッド量を堆
積して作成された多孔質母材をCl2 によって火炎加水
分解して脱水処理し、その後SiO2 の焼結温度よりも
低い温度で加熱処理して前記スキン層のみを焼結し、し
かる後SF6 を含有する雰囲気ガスを投入しながらSi
2 の透明化温度で加熱処理してクラッド層を焼結する
ようにして製造するため、コア部にフッ素が侵入するこ
となくクラッド層にフッ素を添加することができ、伝送
損失の少ない光ファイバ母材を得ることができる。
[0028] SiO 2 -Ge on the pure SiO 2 core soot
A porous base material formed by depositing an O 2 skin layer uniformly and depositing a predetermined clad amount is subjected to flame hydrolysis and dehydration treatment with Cl 2 , and then a temperature lower than the sintering temperature of SiO 2. Sintering only the skin layer, and then, while introducing an atmosphere gas containing SF 6 ,
Since the clad layer is manufactured by heat treatment at the transparentizing temperature of O 2 to sinter the clad layer, fluorine can be added to the clad layer without fluorine penetrating into the core, and an optical fiber with low transmission loss A base material can be obtained.

【0029】また、純SiO2 コアスートを堆積させる
コア用トーチと、このコア用トーチによって形成された
純SiO2 コアスート上にSiO2 −GeO2 のクラッ
ド層を堆積させるクラッド層用トーチを備えた多孔質母
材製造装置と、この多孔質母材製造装置によって製造さ
れた多孔質母材を脱水・透明化する脱水・透明化処理装
置とによって構成される光ファイバ母材の製造装置の多
孔質母材製造装置にコア用トーチによって形成された純
SiO2 コアスート上にSiO2 −GeO2 スキン層を
堆積させるスキン層用トーチを設けているため、コア部
の上にスキン層を形成することができ、このスキン層に
よってクラッド層にフッ素を添加した際にコア部にフッ
素が侵入するのを防止することができるので、フッ素を
クラッド層のみに添加することができ、伝送損失の少な
い光ファイバ母材を得ることができる。
A core torch for depositing a pure SiO 2 core soot and a porous torch having a cladding layer torch for depositing a SiO 2 -GeO 2 cladding layer on the pure SiO 2 core soot formed by the core torch. A porous matrix of an optical fiber preform manufacturing apparatus comprising a porous preform manufacturing apparatus and a dehydration / clearing processing apparatus for dehydrating / clarifying the porous preform manufactured by the porous preform manufacturing apparatus Since the material manufacturing apparatus is provided with the skin layer torch for depositing the SiO 2 —GeO 2 skin layer on the pure SiO 2 core soot formed by the core torch, the skin layer can be formed on the core portion. Since fluorine can be prevented from entering the core when fluorine is added to the cladding layer by this skin layer, fluorine is added only to the cladding layer. Thus, an optical fiber preform having a small transmission loss can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法の実施
例を示す処理フローチャートである。
FIG. 1 is a process flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention.

【図2】本発明に係る光ファイバ母材の製造装置の多孔
質母材製造装置の実施例を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a porous preform manufacturing apparatus of the optical fiber preform manufacturing apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る光ファイバ母材の製造装置の脱水
・透明化処理装置の実施例を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of an apparatus for dehydrating / clearing an optical fiber preform manufacturing apparatus according to the present invention.

【図4】従来の外付け法によるクラッド層にフッ素を添
加して光ファイバ母材を製造する方法を示す図である。
FIG. 4 is a view showing a method of manufacturing an optical fiber preform by adding fluorine to a cladding layer by a conventional external method.

【図5】従来のVAD法によるクラッド層にフッ素を添
加して光ファイバ母材を製造する方法を示す図である。
FIG. 5 is a view showing a method of manufacturing an optical fiber preform by adding fluorine to a cladding layer by a conventional VAD method.

【図6】図5に図示の多孔質母材全体の密度分布を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a density distribution of the entire porous preform shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…………………………………………………多孔質母
材製造装置 11…………………………………………………コア用ト
ーチ 12…………………………………………………スキン層
用トーチ 13…………………………………………………クラッド
層用トーチ 14…………………………………………………多孔質コ
ア 15…………………………………………………スキン層 16…………………………………………………多孔質ク
ラッド層 20…………………………………………………多孔質母
材 30…………………………………………………脱水・透
明化処理装置 31…………………………………………………石英管 32…………………………………………………発熱体 33…………………………………………………雰囲気ガ
ス導入口 34…………………………………………………雰囲気ガ
ス排出口 35…………………………………………………昇降装置 40…………………………………………………光ファイ
バ母材
10 Porous base material manufacturing device 11 Core torch 12 ………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………… Porous core 15 …………………………………… Skin layer 16 ……………… ... Porous cladding layer 20 Porous cladding layer 30 Porous base material 30 ……………………………………………………………………………………………………………… Quartz tube 32 ………………………… ………………………………………………………………………………… Atmospheric gas introduction 34 …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 40 ……………………………… Optical fiber preform

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 純SiO2 コアスート上にSiO2 −G
eO2 スキン層を一様に堆積させ、所定のクラッド量を
堆積して作成された多孔質母材をCl2 によって火炎加
水分解して脱水処理し、その後SiO2 の焼結温度より
も低い温度で加熱処理して前記スキン層のみを焼結し、
しかる後SF6 を含有する雰囲気ガスを投入しながらS
iO2 の透明化温度で加熱処理してクラッド層を焼結す
るようにしたことを特徴とする光ファイバ母材の製造方
法。
Claims 1. An SiO 2 -G on a pure SiO 2 core soot.
An eO 2 skin layer is uniformly deposited, and a porous base material formed by depositing a predetermined clad amount is subjected to flame hydrolysis and dehydration treatment with Cl 2 , and then to a temperature lower than the sintering temperature of SiO 2. Sintering only the skin layer by heat treatment,
Then, while introducing an atmosphere gas containing SF 6 ,
method for manufacturing an optical fiber preform by heating at clearing temperature of iO 2, characterized in that the cladding layer so as to sinter.
【請求項2】 純SiO2 コアスートを堆積させるコア
用トーチと、前記コア用トーチによって形成された純S
iO2 コアスート上にSiO2 −GeO2 のクラッド層
を堆積させるクラッド層用トーチを備えた多孔質母材製
造装置と、該多孔質母材製造装置によって製造された多
孔質母材を脱水・透明化する脱水・透明化処理装置とに
よって構成される光ファイバ母材の製造装置において、
上記多孔質母材製造装置に上記コア用トーチによって形
成された純SiO2 コアスート上にSiO2 −GeO2
スキン層を堆積させるスキン層用トーチを設けたことを
特徴とする光ファイバ母材の製造装置。
2. A core torch for depositing a pure SiO 2 core soot, and a pure S formed by the core torch.
A porous base material manufacturing apparatus provided with a cladding layer torch for depositing a SiO 2 -GeO 2 cladding layer on an iO 2 core soot, and a porous base material manufactured by the porous base material manufacturing apparatus is dehydrated and transparent. In the manufacturing apparatus of the optical fiber preform constituted by the dehydration and transparency processing apparatus
SiO 2 in the porous base material manufacturing apparatus on pure SiO 2 core soot formed by the core torch -GeO 2
An apparatus for producing an optical fiber preform, comprising a skin layer torch for depositing a skin layer.
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