JP3428066B2 - フッ素ドープ石英ガラスの製造方法 - Google Patents

フッ素ドープ石英ガラスの製造方法

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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
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    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、フッ素ドープ石英ガラ
スの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、光ファイバは、高屈折率のコア
と、その周囲に設けられた低屈折率のクラッドよりなる
が、その一例として、ゲルマニウムドープ石英ガラスを
コアとし、純粋石英ガラスをクラッドとしたもの、ある
いは純粋石英ガラスをコアとし、フッ素ドープ石英ガラ
スをクラッドとしたものなどがある。純粋石英ガラスを
コアとした光ファイバは、ゲルマニウムドープ石英ガラ
スをコアとした光ファイバに比べ、短波長側で低損失で
あることや、耐放射線特性に優れるなどの点から、その
需要が盛んである。 【0003】この純粋石英ガラスをコアとし、フッ素ド
ープ石英ガラスをクラッドとした光ファイバ母材を作製
する方法としては、CVD(化学気相沈積)法、VAD
(気相軸付け)法、プラズマ外付け法などが挙げられ
る。 【0004】ところが、CVD法は、石英管を出発母材
とするため、薄肉クラッドの母材が得難い。またVAD
法では、比屈折率差が0.7%程度が限界であるという
問題があり、特に紫外線透過用または耐放射線光ファイ
バやイメージファイバ用母材の作製には不適当である。 【0005】一方、プラズマ炎によるプラズマ外付け法
は、比屈折率差が1.0%程度と非常に大きな石英ガラ
スを得ることができる。 【0006】従来のプラズマ外付け法によるフッ素ドー
プ石英ガラスの製造方法を図2に示す。図中符号1が出
発石英棒である。この出発石英棒1を回転させつつ左右
に移動させながら、一定方向(直交方向)からプラズマ
炎2を放射する。プラズマ炎2中には、これと同軸方向
から、原料ガスであるSiCl4、O2とSF6を同時に
供給する。これによって、出発石英棒1の周りにフッ素
ドープ石英ガラスが形成される。後に、出発石英棒1を
取り除いてフッ素ドープ石英ガラスとする。なお、出発
石英棒1として光ファイバのコアとなる高純度のものを
用いれば、コア−クラッド型の光ファイバ母材として使
用できる。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】ところが、前記方法で
は、ディポジション速度が0.05g/min程度と非
常に遅いことや、得られるフッ素ドープ石英ガラスの屈
折率が安定しないという問題があった。 【0008】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、ディポジション速度が速く、安定して
高い比屈折率差のフッ素ドープ石英ガラスを得ることの
できるフッ素ドープ石英ガラスの製造方法を提供するこ
とを目的としている。 【0009】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、本発明は、フッ素ドープ石英ガラスをプラズマ外
付け法で出発部材の周囲に形成するに際し、石英ガラス
原料ガスを火炎加水分解もしくは熱化反応させて出発
部材の周囲にスートとして堆積させた後、このスートに
プラズマ炎を放射しつつプラズマ炎中にフッ素系ガスを
供給して、フッ素ドープおよび透明ガラス化を行うこと
を特徴としている。 【0010】 【作用】本発明のフッ素ドープ石英ガラスの製造方法に
よれば、石英ガラスを出発部材の周囲に一旦スートの状
態で形成した後、このスートにプラズマ炎を放射しつつ
フッ素系ガスを供給するので、石英ガラス原料ガスとフ
ッ素系ガスを同時にプラズマ炎内に供給していた従来の
方法に比べ、石英ガラスのディポジション速度の高速化
を図ることができるとともに、屈折率の安定したフッ素
ドープ石英ガラスの製造が可能である。 【0011】 【実施例】以下、本発明について詳しく説明する。図1
は、本発明のフッ素ドープ石英ガラスの製造方法を示す
図である。図中符号10は石英棒(出発部材)である。
この石英棒10をその軸の周りに回転させつつ長手方向
に移動させながら、この移動方向に直交する方向から、
石英棒10の表面に、多重管バーナ11によって形成さ
れた火炎を放射する。多重管バーナ11は、吹き出し口
が多重に形成されたバーナで、各吹き出し口から、
2、O2、SiCl4、Ar等をそれぞれ噴射する。S
iCl4の供給量は、100〜500ml/min程度
とするのがよい。その結果、SiCl4はO2と反応して
SiO2微粉末(スート)12として石英棒10表面に
堆積される。 【0012】次いで、このSiO2微粉末(スート)1
2にプラズマ炎13を放射する。プラズマ炎13は、先
端を石英棒10に向けて前記多重管バーナ11と並列に
配置されプラズマ発生用のガスを含んだプラズマトーチ
14の外周にコイル15を巻き付け、そのコイル15を
高周波電源16に接続して電流を流すことによって発生
し、このプラズマトーチ14先端より放射される。プラ
ズマトーチ14は、スート形成位置より石英棒10の移
動方向側に位置するように配置するのがよい。 【0013】このプラズマ炎13中には、プラズマ炎1
3と同軸上に、フッ素系ガス(SF6)を供給する。S
6の供給量は、10〜200ml/min程度とする
のが好ましい。 【0014】プラズマ炎13中では、SF6が分解して
Fが生成し、このFが、先に形成されたSiO2微粉末
(スート)12にドープされる。またこれと同時に、こ
のFドープSiO2微粉末は、プラズマ炎13によって
加熱されて透明ガラス化される。 【0015】このように、本実施例の方法では、多重管
バーナ11により石英ガラス原料ガス(SiCl4、O2
等)を供給して一旦SiO2微粉末(スート)12を形
成した後、これにプラズマ炎13を放射しつつSF6
供給するので、SiCl4とSF6を同時に供給していた
従来の方法に比べ、大量のSiCl4を供給して、ディ
ポジション速度の高速化を図ることができる。また、S
iCl4とSF6を別々に供給するため、安定した屈折率
分布を有するFドープ石英ガラスを得ることができる。 【0016】以下、具体的な実施例を示して、本発明の
効果を明らかにする。 (実施例) コアとなる高純度の出発石英棒には、径50mmのもの
を使用した。この石英棒を移動させつつその外表面に、
多重管バーナを用いて、バーナ内にSiCl(供給量
200ml/min)、O、H、Arを供給しつ
つ、火炎加水分解もしくは熱化反応させて、SiO
スートを形成した。プラズマ炎を発生させ、そのプラズ
マ炎を、先に堆積されたスートに向け、それと同時に、
プラズマ炎と同軸上になるようにプラズマトーチ内にS
を50ml/minで供給した。こうして、コア用
石英棒の表面にクラッドとなる透明ガラス化FドープS
iOが形成された光ファイバ母材を得た。 【0017】(比較例)多重管バーナを使用せず、Si
Cl4、SF6、O2をともにプラズマ炎と同軸上にそれ
ぞれ(実施例と同量ずつ)供給し、従来法にしたがって
光ファイバ母材を得た。 【0018】実施例および比較例で得られた光ファイバ
母材の比屈折率差を測定し、結果を表1に示す。また、
各例におけるディポジション速度を測定し、表1に示
す。 【0019】 【表1】 【0020】表1の結果から、実施例の光ファイバ母材
において、ディポジション速度が著しく速く、また安定
して高い比屈折率差が得られることが明らかとなった。 【0021】前記の実施例においては、コア用として高
純度の石英棒を用いた例を示したが、Geなどのドーパ
ントを含むものを用いてもよい。 【0022】 【発明の効果】以上説明したように、本発明のフッ素ド
ープ石英ガラスの製造方法によれば、高い比屈折率差を
有するフッ素ドープ石英ガラスを、高速に製造すること
ができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のフッ素ドープ石英ガラスの製造方法の
一例を示す断面図である。 【図2】従来のフッ素ドープ石英ガラスの製造方法の例
を示す断面図である。 【符号の説明】 10 石英棒(出発部材) 11 多重管バーナ 12
スート 13 プラズマ炎
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−83533(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 8/04 C03B 20/00 C03B 37/012 - 37/018

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】フッ素ドープ石英ガラスをプラズマ外付け
    法で出発部材の周囲に形成するに際し、 石英ガラス原料ガスを火炎加水分解もしくは熱化反応
    させて出発部材の周囲にスートとして堆積させた後、こ
    のスートにプラズマ炎を放射しつつプラズマ炎中にフッ
    素系ガスを供給して、フッ素ドープおよび透明ガラス化
    を行うことを特徴とするフッ素ドープ石英ガラスの製造
    方法。
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