JP2994829B2 - 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方法

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01486Means for supporting, rotating or translating the preforms being formed, e.g. lathes

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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】本発明は光ファイバ用プリフォー
ムの製造方法、特には徐冷や延伸加工などの熱処理時に
おける破損を防止し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】光ファイバ用プリフォームの製造は、出
発材としてのガラスロッドの外周にガラス原料の火炎加
水分解で発生したシリカ微粒子スートを堆積して多孔質
ガラス母材を作り、これを脱水、焼結して透明化すると
いう方法で行なわれているが、この方法では出発材とし
てのガラスロッドを保持、回転させるためにこの両端ま
たは片側に石英ガラスからなるダミー用ガラスロッドが
融着されている。
【0003】この光ファイバ用プリフォームの製造につ
いては、この出発材ガラスロッドを横方向に配置する図
4に示したOVD法、これを縦方向に配置した図5に示
したVAD法がよく知られている。これらの方法ではこ
の出発剤としてのガラスロッド11はコア母材12とこれに
図に示されていない駆動機構により保持し、回転するた
めの石英ガラスからなるダミー用ガラスロッド13をその
両端または片端に融着したものとされており、この出発
材としてのガラスロッド11を回転させながらその外周部
に四塩化けい素などのガラス原料を供給している酸水素
火炎バーナー14の火炎をあて、このバーナー14で発生し
た四塩化けい素の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子
スートをこのガラスロッド上に堆積して多孔質ガラス母
材15を作り、この多孔質ガラス母材15を脱水し、焼却し
てこれを透明化することにより光ファイバー用プリフォ
ームが製造される。
【0004】そして、この場合、このコア材12が比屈折
率差の小さい通信用光ファイバ用コア母材である場合に
は石英ガラスとの熱膨張係数との差が小さいことから割
れなどの問題の生ずることは少ないけれども、このコア
母材12として高NA光ファイバ用コア母材を使用する場合
には透明化後の光ファイバ用プリフォームの徐冷やプリ
フォームの延伸加工などの熱処理に割れなどの破損が生
じ易いという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これは通信用光ファイ
バの比屈折率差が 1.0± 0.2%もしくは 0.3±0.03%の
ものが主流であるのにたいし、高NA光ファイバではこれ
が通常 1.5〜 2.5%程度で 3.0%以上の比屈折率差を有
するものもあって、この高NA光ファイバ母材の比屈折率
差が通信用光ファイバ用母材のそれよりも大きいことに
起因する。そのため、高NA光ファイバ用コア母材と石英
ガラスからなるダミー用ガラスロッドを融着させると、
この融着部は通信用光ファイバ用コア母材とダミー用ガ
ラスロッドとの融着部にくらべて歪による応力の大きい
状態となり、このような状態の融着部を覆うように熱膨
張係数の小さい石英ガラスからなるクラッド層を付着さ
せると、ここにコア部とクラッド部との熱膨張率の差に
起因する内部応力が発生してこの内部応力が解放しきれ
ない状態となり、この融着部を基点として割れが発生す
るという不利が生ずる。
【0006】
【議題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決した光ファイバ用プリフォームの製造方法に関す
るものであり、これは出発材ガラスロッドの外周にガラ
ス原料の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子スートを
堆積して多孔質ガラス母材を作り、これを脱水、焼結し
て光ファイバ用プリフォームを製造する方法において、
出発材ガラスロッドとして、この両端または片端を細く
延伸し、この延伸部分にこれと同径の石英ガラスからな
るダミー用ガラスロッドを融着したものを使用し、ダミ
ー用ガラスロッド融着部上にはシリカ微粒子スートを堆
積させないようにして、出発材ガラスロッド上にシリカ
微粒子スートを堆積することを特徴とするものである。
【0007】すなわち、本発明者らは徐冷や延伸加工な
どの熱処理時にも割れなどの発生しない光ファイバ用プ
リフォームを製造する方法について種々検討した結果、
この出発材ガラスロッドを構成するコア母材として高NA
光ファイバ用コア母材を用いる場合でも、このコア母材
と石英ガラスからなるダミー用ガラスロッドとの融着部
にはシリカ微粒子を堆積させないようにすれば、コア部
とクラッド部との熱膨張率の差に起因する内部応力が発
生しなくなるので、融着部における歪による応力の集中
が小さくなることを見出し、したがってこの多孔質ガラ
ス母材から作られた光ファイバ用プリフォームは徐冷
時、延伸加工時にも殆ど割れることがなくなるというこ
とを確認して本発明を完成させた。以下にこれをさらに
詳述する。
【0008】
【作用】本発明は光ファイバ用プリフォーム製造方法の
改良に関するものであり、これは公知のOVD法、VA
D法などによる光ファイバ用プリフォームの製造方法に
おいて、出発材ガラスロッドとして通信光ファイバ用コ
ア母材または高NA光ファイバ用コア母材などのコア部材
に石英ガラスからなるダミー用ガラスロッドを融着した
ものを使用し、この出発材ガラスロッドにシリカ微粒子
スートを堆積するが、ダミー用ガラスロッド融着部上に
はシリカ微粒子スートを堆積させないようにするもの
で、これによれば融着部における歪による応力の集中が
小さくなるので、これから得られる光ファイバ用プリフ
ォームがこの歪で割れるのを防止することができるとい
う有利性が与えられる。
【0009】本発明による光ファイバ用プリフォームの
製造は、公知の方法にしたがって出発材ガラスロッド上
にガラス部材の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子ス
ートを堆積して多孔質ガラス母材を作り、これを脱水、
焼結して透明化した光ファイバ用プリフォームとするも
のであるが、この多孔質ガラス母材の脱水、焼結は常法
で行なわれるので、本発明はこの多孔質ガラス母材の製
造時に、出発材ガラスロッドはコア母材に石英ガラスか
らなるダミー用ガラスロッドを融着したものとするが、
上記したシリカ微粒子スートはこのダミー用ガラスロッ
ドの融着部上には堆積させないようにするということを
特徴とするものである。
【0010】これは図1に示した方法で行なわれるが、
図1は公知のOVD法で本発明を実施する多孔質ガラス
母材製造装置の縦断面図であり、ダミー用ガラスロッド
を細径のものとしたものである。なお、本発明の多孔質
ガラス母材の製造方法は、図3に示すような公知のVA
D法による製造装置を用いて実施することもできる。
【0011】図1に示されている本発明による多孔質ガ
ラス母材製造装置における出発材としてのガラスロッド
は通信光ファイバ用コア母材または高NA光ファイバ用
コア母材から選択されるコア母材2と石英ガラスからな
るダミー用ガラスロッド3とを融着したものとされてお
り、これには四塩化けい素などのガラス原料が供給され
ている酸水素火炎バーナー4からの火炎があてられ、こ
の酸水素火炎バーナー4で四塩化けい素などのガラス原
料の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子スートが堆積
されるのであるが、このガラスロッド1と酸水素火炎バ
ーナー4のいずれかが常時平行移動されているのでこの
堆積はガラスロッド全体に及んでここに多孔質ガラス母
材5が形成される。
【0012】しかし、本発明ではダミー用ガラスの融着
部6の上部には図に示されているようにシリカ微粒子ス
ートが堆積されないようにすることが必要とされる。こ
れはガラスロッド1と酸水素火炎バーナーとの相互平行
移動距離を従来法よりも短くすればよいが、これによれ
ばダミー用ガラスロッドの融着部6の上にシリカ微粒子
スートが堆積されないので、この部分ではシリカ微粒子
スートの堆積により作られるクラッド部とコア部との熱
膨張係数の差に起因する内部応力が発生せず、したがっ
てダミー用ガラスロッドの融着部における歪による応力
の集中もなくなるので、この多孔質ガラス母材から作ら
れる光ファイバ用プリフォームは徐冷時、延伸加工時の
熱処理においても割れることがなくなるという有利性が
与えられる。
【0013】なお、この場合、図1に示されているA〜
B間はダミーとして作用する部分であるが、B〜C間は
堆積されるシリカ微粒子スートの量が少ないし、一定で
なく、この間はクラッド径が大きく変動してしまうため
に、これは光ファイバ用プリフォームとなり得ないもの
であるために、コア材の有効性がわるくなるという不利
がある。しかし、このコア母材の両端または片端の一部
図1に示したように細径延伸し、その先端にこの細径
化部と同径としたダミー用ガラスロッド3を融着し、こ
の細径延伸した部分の外周部にシリカ微粒子スート堆積
体のテーパー部7を形成させれば、A〜C間の距離が長
くとれるし、ダミーとして使用するコア母材が少量です
むために、コア母材の無駄となる量が少なくなる。
【0014】また、この場合にはコア母材の両端には屈
折率分布の安定しない非定常部が存在しており、実際に
はこの非定常部を細径延伸することなるために、光ファ
イバとして使用できるコア部材の有効部長が減少するこ
とがなくなるし、この方法によるとシリカ微粒子スート
堆積体とダミー用ガラスロッド融着部間の距離を長くす
ることが可能となるので、スート堆積体の透明化時およ
び加熱延伸化時において融着部に直接熱がかかることも
なくなり、したがって割れなどの破損が生じにくくなる
という利点が与えられる。
【0015】
【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。
【0016】実施例1 比屈折率が 2.0%で外径が25mmφの石英ガラスからなる
コア部材2を使用したが、このコア部材2についてはそ
の両末端を図1に示したように15mmφ×150mmに細径化
し、これに直径15mmの石英ガラスからなるダミー用ガラ
スロッド3を融着し、この出発材ガラスロッド1の外周
に、四塩化けい素を供給している酸水素火炎バーナー4
の火炎をあて、このバーナー4を平行移動させながらバ
ーナー4で発生したシリカ微粒子スートを堆積したが、
ダミー用ガラスロッド3の融着部上にはシリカ微粒子ス
ートを堆積しないようにし、A〜B間を30mmとなるよう
にして多孔質ガラス母材5を作った。
【0017】ついで、この多孔質ガラス母材5を常法に
より脱水、焼結し、透明化して光ファイバ用プリフォー
ムを作ったが、この方法で光ファイバ用プリフォームを
50ロット製造したところ、このものには1本の割れ損失
もなかったし、光ファイバとして使用可能なプリフォー
ムの1ロット当りの重量歩留りは従来法と同程度で低下
することがなかった。
【0018】
【発明の効果】本発明は、出発材ガラスロッドの両端ま
たは片端を細く延伸し、この延伸部分にこれと同径の石
英ガラスからなるダミー用ガラスロッドを融着し、かつ
ダミー用ガラスロッド融着部上にはシリカ微粒子スート
を堆積させないようにしたことにより、コア部とクラッ
ド部との熱膨張率の差に起因する内部応力が発生せず、
この融着部にかかる内部応力が緩和され、その結果、こ
の多孔質ガラス母材から得られる光ファイバ用プリフォ
ームは徐冷、延伸加工などの加熱時にも割れなど生ずる
ことが少なくなり、その製造効率が向上される。さら
に、コア母材を無 駄なく効率的に光ファイバ用プリフォ
ームとすることができるという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1で使用されたOVD法による
多孔質ガラス母材製造装置の縦断面図を示したものであ
る。
【図2】 公知のOVD法による多孔質ガラス母材製造装
置の縦断面図を示したものである。
【図3】 公知のVAD法による多孔質ガラス母材製造装
置の縦断面図を示したものである。
【符号の説明】
1,11 ・・・・ 出発材ガラスロッド、 2,12 ・・・・ コ
ア材、 3,13 ・・・・ ダミー用ガラスロッド、 4,14 ・・・・ 酸
水素火炎バーナー、 5,15 ・・・・ 多孔質ガラス母材、 6,16 ・・・・ 融
着部。
フロントページの続き (72)発明者 神屋 和雄 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越 化学工業株式会社 精密機能材料研究所 内 (56)参考文献 特開 昭61−201638(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C03B 37/00 - 37/16 C03B 8/04 C03B 20/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出発材ガラスロッドの外周にガラス原料
    の火炎加水分解で発生したシリカ微粒子スートを堆積し
    て多孔質ガラス母材を作り、これを脱水、焼結して光フ
    ァイバ用プリフォームを製造する方法において、出発材
    ガラスロッドとして、この両端または片端を細く延伸
    し、この延伸部分にこれと同径の石英ガラスからなるダ
    ミー用ガラスロッドを融着したものを使用し、ダミー用
    ガラスロッド融着部上にはシリカ微粒子スートを堆積さ
    せないようにして、出発材ガラスロッド上にシリカ微粒
    子スートを堆積する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。
  2. 【請求項2】出発材ガラスロッドが高NA光ファイバのコ
    ア母材またはクラッドを含むコア母材から作られる請求
    項1に記載した光ファイバ用プリフォームの製造方法。
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