JP3439258B2 - Method for producing glass preform for optical fiber - Google Patents

Method for producing glass preform for optical fiber

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JP3439258B2
JP3439258B2 JP8045494A JP8045494A JP3439258B2 JP 3439258 B2 JP3439258 B2 JP 3439258B2 JP 8045494 A JP8045494 A JP 8045494A JP 8045494 A JP8045494 A JP 8045494A JP 3439258 B2 JP3439258 B2 JP 3439258B2
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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】本発明は低損失な光ファイバを製
造するための中間製品であるガラス母材を製造する方法
に関し、特に誘導ブリルアン散乱を抑制する効果を持つ
光ファイバの製造に好適に用いることのできるガラス母
材を製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a glass preform which is an intermediate product for producing an optical fiber having a low loss, and is particularly suitable for producing an optical fiber having an effect of suppressing stimulated Brillouin scattering. The present invention relates to a method for producing a glass base material that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ファイバ通信は光ファイバの伝
送損失の低減、あるいは光ファイバアンプの実用化によ
り、大陸間の長距離通信が可能になってきた。しかしな
がら、通信に用いる光のパワーは光ファイバ中の誘導ブ
リルアン散乱のために制限があり、高パワーの光源を用
いることができないという問題が生じている。この問題
を解決する方法として、従来光ファイバの長手方向に歪
の分布をつけることにより、誘導ブリルアン散乱を抑制
する方法が提案されてきた。例えば、Electronics Lett
ers Vol.27, No.12, p1100〜1101(19 )には、ケーブル
化時にファイバに応力を加えることにより、誘導ブリル
アン散乱を抑制する方法が提案されている。また、19
91年電子情報通信学会秋期大会講演論文集分冊4,4
〜6頁,講演番号B−546では、線引中に張力を変え
ることによりファイバの軸方向の応力を変え、誘導ブリ
ルアン散乱を抑制する方法が提案されている。しかしな
がら、ファイバに応力を加えた場合には、伝送特性また
は強度特性等に影響を及ぼすため必ずしも好ましい方法
とは言えない。
2. Description of the Related Art In recent years, optical fiber communication has enabled long-distance communication between continents by reducing transmission loss of the optical fiber or putting an optical fiber amplifier into practical use. However, the power of light used for communication is limited due to stimulated Brillouin scattering in the optical fiber, and there is a problem that a high-power light source cannot be used. As a method for solving this problem, conventionally, a method of suppressing stimulated Brillouin scattering by providing a strain distribution in the longitudinal direction of the optical fiber has been proposed. For example, Electronics Lett
ers Vol.27, No.12, p1100 to 1101 (19), a method of suppressing stimulated Brillouin scattering by applying stress to the fiber at the time of forming a cable is proposed. Also, 19
Proceedings of the 1991 IEICE Fall Conference, Separate Volume 4, 4
Pp. 6, Lecture No. B-546, a method is proposed in which the stress in the axial direction of the fiber is changed by changing the tension during drawing to suppress the stimulated Brillouin scattering. However, when stress is applied to the fiber, it is not necessarily a preferable method because it affects the transmission characteristics or strength characteristics.

【0003】これに対し、Conference on Optical Fibe
r Communication '93 Techinical Digest, 115〜118 に
は、ファイバに応力を加えずに、ファイバ長手方向の組
成を変えることにより誘導ブリルアン散乱を抑制する方
法が提案されている。この方法では、ファイバ長手方向
においてクラッドのフッ素濃度を変えることにより組成
を変えるので、ファイバの強度特性、伝送特性には影響
を与えない。
On the other hand, Conference on Optical Fiber
r Communication '93 Techinical Digest, 115-118 proposes a method of suppressing stimulated Brillouin scattering by changing the composition in the longitudinal direction of the fiber without applying stress to the fiber. In this method, the composition is changed by changing the fluorine concentration in the cladding in the longitudinal direction of the fiber, so that the strength characteristics and transmission characteristics of the fiber are not affected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のファイバ長手方
向の組成を変えて誘導ブリルアン散乱を抑制する方法を
実用化するためには、ファイバ長手方向にフッ素濃度を
制御性よく変化させる方法の開発が必要である。フッ素
をガラス中に添加する方法としては、従来純シリカコア
シングルモードファイバの製造などにおけるように、フ
ァイバ長手方向に均一に添加する方法が検討され報告さ
れている。例えば特開昭60−90842号公報では、
ガラス微粒子集合体を気相合成法で合成し、透明化時に
フッ素雰囲気で加熱処理する方法が開示されている。こ
の方法を応用すると、ガラス母材長手方向に加熱処理時
の雰囲気のフッ素濃度あるいは加熱温度を変えることに
よりガラス母材中のフッ素濃度を変えることができると
考えられる。しかしながら、加熱処理時のフッ素濃度を
変える、あるいは加熱処理温度を変える場合には、ガラ
ス微粒子堆積体中に濃度分布あいは温度分布を所望の形
で制御する方法が必要であるが、母材外径、母材嵩密度
によりこれらの分布は変化してしまうため、制御は難し
く、特に短い距離で大きなフッ素濃度分布をつけるのは
きわめて困難であった。本発明はこのような誘導ブリル
アン散乱を抑制するためフッ素濃度をファイバ長手方向
に制御性よく変化させたガラス母材を製造できる技術を
課題としてなされたものである。
In order to put into practical use the above method of suppressing stimulated Brillouin scattering by changing the composition in the longitudinal direction of the fiber, the development of a method of changing the fluorine concentration in the longitudinal direction of the fiber with good controllability. is necessary. As a method of adding fluorine to glass, a method of uniformly adding it in the longitudinal direction of the fiber has been studied and reported, as in the conventional production of pure silica core single mode fiber. For example, in JP-A-60-90842,
A method is disclosed in which glass particle aggregates are synthesized by a vapor phase synthesis method and heat treated in a fluorine atmosphere at the time of making transparent. When this method is applied, it is considered that the fluorine concentration in the glass base material can be changed by changing the fluorine concentration or the heating temperature of the atmosphere during the heat treatment in the longitudinal direction of the glass base material. However, when changing the fluorine concentration during heat treatment or changing the heat treatment temperature, a method of controlling the concentration distribution or temperature distribution in the glass particulate deposit in a desired form is required. Since these distributions change depending on the diameter and the bulk density of the base material, it is difficult to control, and it is extremely difficult to provide a large fluorine concentration distribution especially in a short distance. The present invention has been made as a subject of a technique capable of producing a glass base material in which the fluorine concentration is changed in the longitudinal direction of the fiber with good controllability in order to suppress such stimulated Brillouin scattering.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の構成は、気体状ガラス原料をバーナにより形
成した火炎中で酸化反応あるいは火炎加水分解反応し、
生成したガラス微粒子を出発ロッドの先端あるいは外周
に堆積させることによりガラス微粒子堆積体を合成し、
該ガラス微粒子堆積体をフッ素雰囲気中で熱処理して母
材長手方向にフッ素濃度の異なる光ファイバ用ガラス母
材を製造する方法において、上記ガラス微粒子堆積体の
長さに比べて短いヒータを有する焼結炉において該ガラ
ス微粒子堆積体の一部を一箇所以上予め透明化処理する
第一の熱処理、次いでフッ素含有雰囲気中で加熱してフ
ッ素を添加する第二の熱処理、最後に焼結して全体を透
明化する第三の熱処理を行なうことを特徴とする。ま
た、外径の大きなガラス微粒子堆積体の場合には、半径
方向に母材合成時にすでに嵩密度分布が形成されている
ことが多く、第一の熱処理を行なう前に上記ガラス微粒
子堆積体を透明化しない程度の比較的低温で仮収縮させ
ておくことにより、嵩密度の均一化を図ることが有効で
ある。本発明の方法においては、光ファイバの信号光が
通るコアあるいはコア近傍の屈折率部は伝送特性を良好
にするめ脱水処理が必要であり、第一の熱処理あるいは
嵩密度分布の調整を行なう仮収縮の前に、ガラス微粒子
堆積体を予めハロゲンあるいはハロゲン化合物の存在下
で脱水のための熱処理を行なうことが有効である。本発
明においてコア母材としては長距離通信を考慮して、ガ
ラス微粒子堆積体の中心部がGeO2 をドープした比較
的高屈折率な第一のコア、その外周にGeO2 をドープ
した中心部より屈折率の低い第二のコア、及びその外周
の純シリカのクラッドの一部からなる、いわゆる分散シ
フトファイバ用母材が好適に用いられる。ただし、本発
明は上記ファイバ構造に限られることなく、GeO2
ラツドからなる単一コアファイバ、あるいはこれらにB
2 2 、TiO2 、P2 5 などをドープし、屈折率あ
るいはガラス粘度を調整したもの、あるいは純シリカ
(純SiO2 )母材にも好適に用いることができる。
Means for Solving the Problems The constitution of the present invention for solving the above-mentioned problems is to carry out an oxidation reaction or a flame hydrolysis reaction in a flame formed from a gaseous glass raw material by a burner,
A glass particle deposit is synthesized by depositing the generated glass particles on the tip or outer circumference of the starting rod,
In a method for producing a glass base material for optical fibers having a different fluorine concentration in the longitudinal direction of the base material by heat-treating the glass particle deposit body in a fluorine atmosphere, a firing having a heater shorter than the length of the glass particle deposit body is performed. In the furnace, a first heat treatment for transparentizing at least one part of the glass fine particle deposit in advance, then a second heat treatment for adding fluorine by heating in a fluorine-containing atmosphere, and finally sintering the whole. Is characterized by performing a third heat treatment for making the transparent. Further, in the case of a glass particle deposit having a large outer diameter, a bulk density distribution is often already formed in the radial direction when the base material is synthesized, and the glass particle deposit is transparent before the first heat treatment. It is effective to make the bulk density uniform by temporarily contracting at a relatively low temperature at which it does not change. In the method of the present invention, the core or the refractive index portion near the core through which the signal light of the optical fiber passes needs to be dehydrated to improve the transmission characteristics, and the first heat treatment or the temporary shrinkage for adjusting the bulk density distribution. Before the above, it is effective to heat the glass particle deposit body in advance in the presence of halogen or a halogen compound for dehydration. In the present invention, in consideration of long-distance communication, the core base material has a relatively high refractive index first core doped with GeO 2 at the center of the glass particle deposit body, and a central part doped with GeO 2 at the outer periphery thereof. A so-called base material for dispersion-shifted fibers, which is composed of a second core having a lower refractive index and a part of a clad of pure silica around the second core, is preferably used. However, the present invention is not limited to the above fiber structure, but may be a single core fiber made of GeO 2 cladding, or B
It can be suitably used for a material in which 2 O 2 , TiO 2 , P 2 O 5 or the like is doped to adjust the refractive index or the glass viscosity, or a pure silica (pure SiO 2 ) base material.

【0006】[0006]

【作用】本発明の構成を実施例に基づいて説明する。図
1に製造過程を示す。まず気相合成法で図1(a) に示す
ようにガラス微粒子合成用バーナ1を用いてガラス微粒
子堆積体2を合成する。図1(a) は1本のバーナを示し
ているが、複数本のバーナでも勿論同様の効果が期待で
きる。ガラス原料としては、SiCl4 、SiHCl3
等が用いられ、屈折率を制御するドーパントとしてはG
eCl4 、POCl3 、BCl3 、TiCl4 等が用い
られる。ドーパントは屈折率の制御のために好適なもの
を適宜使用でき、純シリカのガラス微粒子堆積体の合成
の場合には供給しなくてよい。
The structure of the present invention will be described based on an embodiment. The manufacturing process is shown in FIG. First, as shown in FIG. 1 (a), a glass particle deposit 2 is synthesized by a glass particle synthesizing burner 1 by a vapor phase synthesis method. Although FIG. 1 (a) shows one burner, a similar effect can of course be expected with a plurality of burners. Glass raw materials include SiCl 4 , SiHCl 3
Etc. are used, and G is used as a dopant for controlling the refractive index.
eCl 4 , POCl 3 , BCl 3 , TiCl 4 or the like is used. A suitable dopant can be appropriately used for controlling the refractive index, and may not be supplied in the case of synthesizing a glass particle deposit of pure silica.

【0007】このようにして合成されたガラス微粒子堆
積体は必要に応じてガラス微粒子堆積体が収縮しない温
度、例えば1000〜1100℃の温度範囲でハロゲ
ン、あるいはハロゲン化合物を含む不活性ガス雰囲気中
で加熱処理され、脱水処理される。脱水処理は光ファイ
バの信号光の通るコア近傍のガラス母材について特に必
要である。脱水ガスとしては一般的には塩素、SOCl
3 、CCl4 などのハロゲンガス、あるいはハロゲン化
合物が用いられる。
The glass particulate deposit thus synthesized is optionally heated at a temperature at which the glass particulate deposit does not shrink, for example, in a temperature range of 1000 to 1100 ° C. in an atmosphere of an inert gas containing halogen or a halogen compound. It is heat-treated and dehydrated. The dehydration treatment is particularly necessary for the glass base material near the core through which the signal light of the optical fiber passes. Generally, chlorine and SOCl are used as dehydration gas.
A halogen gas such as 3 , CCl 4 or a halogen compound is used.

【0008】ついで、ガラス微粒子堆積体の長さより短
いヒータ3を有する焼結炉(ゾーン炉)でガラス微粒子
堆積体の一部を図1(b) に示すように透明化する第一の
熱処理を行なう。(b) は先端の一部5を透明化した状態
を示した図であるが、中央部あるいは上部を一部透明化
してもよいし、複数箇所を同様に透明化してもよい。こ
の第一の熱処理によりガラス微粒子堆積体の軸方向に透
明ガラス部とガラス微粒子堆積体部が隣接して形成され
ることになり、その隣接部には透明化部からガラス微粒
子堆積体部にかけて嵩密度が連続的に変化する境界部が
図2に示されるように形成される。
Then, a first heat treatment for making a part of the glass fine particle deposit transparent as shown in FIG. 1 (b) in a sintering furnace (zone furnace) having a heater 3 shorter than the length of the glass fine particle deposit. To do. Although (b) is a view showing a state in which a part of the tip 5 is made transparent, the central portion or the upper portion may be made partially transparent, or a plurality of portions may be similarly made transparent. By this first heat treatment, the transparent glass portion and the glass particle deposit body portion are formed adjacent to each other in the axial direction of the glass particle deposit body, and the adjacent portion from the transparent portion to the glass particle deposit body portion is bulky. Boundaries with continuously varying densities are formed as shown in FIG.

【0009】このように部分的に透明化された母材をフ
ッ素含有雰囲気中で加熱処理し、フッ素原料をガラス微
粒子堆積体内部に拡散、反応させてフッ素をドープする
ための第二の加熱処理を図1(c) に示すように行なう。
このとき、フッ素のドープ量はガラス微粒子の表面積に
比例して決まる。嵩密度が小さいほど表面積は大きい。
従って嵩密度が軸方向に図2に示すように変化した境界
部では、その嵩密度に比例してフッ素濃度の分布が形成
されることになる。予め透明化した部分ではフッ素はド
ープされず、ガラス微粒子堆積体の部分では最もフッ素
濃度が高くなるので、フッ素の濃度差を大きくとれる利
点も考えられる。軸方向のフッ素濃度勾配を変えるに
は、透明化部とガラス微粒子堆積体部の嵩密度が変化し
ている境界の大きさを変えることにより制御することが
できる。例えばヒータの長さを変える、あるいはヒータ
中をガラス微粒子堆積体が移動する速度を変えるなどの
手段で制御できる。このように本発明の構成によれば、
ガラス母材の軸方向にフッ素の濃度分布を形成すること
が容易にできる。フッ素原料としてはSF6 、CF4
SiF4 などが用いられる。フッ素添加の熱処理温度は
1200〜1450ドープの範囲が好ましく、特に13
00〜1450℃が望ましい。1200℃未満ではフッ
素ドープ反応の進行が遅く、1450℃を越えると母材
のガラス化が急激に進行するため、フッ素原料の拡散、
反応が阻害され、フッ素をドープしずらくなるからであ
る。フッ素添加の際のガス濃度は、フッ素の添加量設定
値により任意に決定する。一般的には〔フッ素の添加量
∝(フッ素原料濃度)1/4 〕の関係があるので、これに
従いフッ素原料濃度が決められる。実際にはフッ素添加
量が比屈折率差で−0.1%〜−0.7%に対して、フ
ッ素原料の濃度はおよそ3容量%〜100容量%程度で
ある。
A second heat treatment for doping the fluorine by heating the partially transparent base material in a fluorine-containing atmosphere and diffusing and reacting the fluorine raw material inside the glass particle deposit body. As shown in FIG. 1 (c).
At this time, the doping amount of fluorine is determined in proportion to the surface area of the glass particles. The smaller the bulk density, the larger the surface area.
Therefore, at the boundary where the bulk density changes in the axial direction as shown in FIG. 2, a fluorine concentration distribution is formed in proportion to the bulk density. Fluorine is not doped in the portion that has been made transparent in advance, and the fluorine concentration is highest in the portion of the glass particle deposit body, so an advantage that the difference in fluorine concentration can be made large can be considered. The change in the axial fluorine concentration gradient can be controlled by changing the size of the boundary where the bulk density of the transparentized portion and the glass fine particle deposit portion changes. For example, the length of the heater can be changed, or the speed at which the glass particle deposit moves in the heater can be changed. Thus, according to the configuration of the present invention,
It is possible to easily form a fluorine concentration distribution in the axial direction of the glass base material. Fluorine raw materials include SF 6 , CF 4 ,
SiF 4 or the like is used. The heat treatment temperature for fluorine addition is preferably in the range of 1200 to 1450, and particularly 13
It is preferably from 0 to 1450 ° C. If the temperature is lower than 1200 ° C, the progress of the fluorine doping reaction is slow, and if it exceeds 1450 ° C, the vitrification of the base material rapidly proceeds.
This is because the reaction is inhibited and it becomes difficult to dope fluorine. The gas concentration at the time of fluorine addition is arbitrarily determined by the fluorine addition amount set value. Generally, since there is a relation of [amount of fluorine added ∝ (concentration of fluorine raw material) 1/4 ], the concentration of fluorine raw material is determined according to this. Actually, the amount of fluorine added is −0.1% to −0.7% in relative refractive index difference, but the concentration of the fluorine raw material is about 3% to 100% by volume.

【0010】最後にフッ素が添加された母材の全体を透
明化する第三の熱処理を図1(d) に示すように行なう。
ドープしたフッ素が揮散しないようにフッ素原料を含む
不活性ガス雰囲気中で透明化温度1450〜1600℃
の温度範囲で加熱処理されることが好ましい。1450
℃未満ではガラス化が進行しにくく、一方1600℃を
越えるとフッ素をドープしたガラスは軟化し、自重によ
る引き伸びが発生するため透明化条件としては好ましく
ない。また該不活性ガスとしては例えばヘリウム、アル
ゴン、窒素あるいはこれらの混合ガス例えばヘリウムと
アルゴンとの混合ガス等が挙げられるが、特にヘリウム
はガラス中の拡散係数が高く、気泡を生じにくい点で好
ましい。
Finally, a third heat treatment for making the whole base material to which fluorine is added transparent is performed as shown in FIG. 1 (d).
Clarification temperature 1450 to 1600 ° C in an inert gas atmosphere containing a fluorine raw material so that the doped fluorine does not volatilize.
The heat treatment is preferably performed in the temperature range of. 1450
If the temperature is lower than 0 ° C, vitrification hardly progresses, while if the temperature is higher than 1600 ° C, the fluorine-doped glass is softened and stretched by its own weight, which is not preferable as a transparent condition. Examples of the inert gas include helium, argon, nitrogen, or a mixed gas thereof such as a mixed gas of helium and argon. Particularly, helium is preferable because it has a high diffusion coefficient in glass and is less likely to generate bubbles. .

【0011】また、ガラス微粒子堆積体の外径が大きい
場合には、第一の熱処理の際に半径方向にも密度分布が
できてしまい、軸方向だけでなく半径方向にもフッ素濃
度分布が形成されることがある。半径方向の嵩密度分布
はガラス微粒子堆積体を合成する際にも形成されること
もあり、このような問題を解消するには第一の加熱処理
を行なう前に一旦ガラス化しない温度、例えば1250
℃〜1450℃程度の温度、より好ましくは1300℃
〜1400℃で仮収縮し、嵩密度の均一化を図っておく
ことが有効である。仮収縮時の好ましい嵩密度範囲は
0.25〜1.0g/cm3 、より好ましくは0.3〜
0.6g/cm3 である。この範囲より高すぎるとフッ
素原料が拡散しなくなりフッ素添加ができなくなる。ま
た、低すぎると母材内の嵩密度分布の変化が大きく、フ
ッ素の添加量に差が生じてしまう。この際の雰囲気は不
活性ガス、例えばヘリウム、アルゴン、窒素など純度管
理のできる雰囲気であることが望ましい。特にヘリウム
はガラス中の拡散が他のガスに比べ速いため、この後工
程において気泡などの発生を防止するために好ましい。
When the outer diameter of the glass particulate deposit is large, a density distribution is formed in the radial direction during the first heat treatment, and a fluorine concentration distribution is formed not only in the axial direction but also in the radial direction. It may be done. The bulk density distribution in the radial direction may be formed during the synthesis of the glass particulate deposit, and in order to solve such a problem, a temperature at which the glass is not vitrified once before the first heat treatment, for example, 1250.
℃ ~ 1450 ℃ temperature, more preferably 1300 ℃
It is effective to temporarily shrink at -1400 ° C. to make the bulk density uniform. The preferable bulk density range at the time of temporary shrinkage is 0.25 to 1.0 g / cm 3 , and more preferably 0.3 to
It is 0.6 g / cm 3 . If it is higher than this range, the fluorine raw material will not diffuse and fluorine cannot be added. On the other hand, if it is too low, the bulk density distribution in the base material changes greatly, resulting in a difference in the amount of fluorine added. At this time, it is desirable that the atmosphere is an inert gas, such as helium, argon, or nitrogen, whose purity can be controlled. In particular, helium diffuses faster in the glass than other gases, and is therefore preferable for preventing the formation of bubbles in the subsequent process.

【0012】なお、母材の加熱雰囲気を保つために、石
英あるいは高純度カーボン等の炉心管内部で熱処理する
ことが望ましい。高純度カーボンの炉心管としては、気
密性を保つためにSiCコーティングを施したものを用
いることも考えられる。
In order to maintain the heating atmosphere of the base material, it is desirable to perform heat treatment inside the furnace core tube of quartz or high purity carbon. As the core tube of high-purity carbon, it is also conceivable to use one coated with SiC to maintain airtightness.

【0013】[0013]

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが本発明はこれに限定されるものではない。また、
以下の実施例ではゾーン炉を使用して、一定の温度を保
った状態で母材を下降して熱処理するため、加熱条件は
温度とトラバース速度で規定されている。 〔実施例1〕図1に示す構成でフッ素の添加を行った。
まず、図3に示すような3本のバーナを用いてガラス微
粒子堆積体を合成した。ガラス原料はSiCl4 を用い
中心のバーナ31と第2のバーナ32にはドーパントと
してGeCl4 を導入し、図4に示す屈折率分布を有す
る母材4の合成を行った。合成された長さ約500mm
の母材を1050℃で10mm/分の速度で長さ200
mmのヒータと石英炉心管を持つゾーン炉に挿入し、脱
水処理を行った。雰囲気ガスは塩素(Cl2 )とヘリウ
ム(He )の混合ガスを用いた。この時点では母材の収
縮はみられなかった。次いで、炉の温度を1400℃に
昇温した後、脱水した母材を5mm/分の速度で下降
し、先端の一部を図1(b)に示すように透明化した(第一
の熱処理)。この母材を1350℃でSiF4 とHe の
混合ガス(流量比率SiF4 :He=1:1)中に速度
6mm/分で下降してフッ素添加の第二の熱処理を行っ
た。ついで透明化する第三の熱処理を行った。第三の熱
処理は炉温を1600℃に昇温し第二の熱処理と同様の
雰囲気ガスで5mm/分で母材を下降することにより行
った。以上の処理に要した時間は炉温を上げるための待
機時間をも含めて計6.6時間であった。得られたガラ
ス母材の軸方向のフッ素濃度を測定したところ、純石英
との比屈折率差は図5に示すように軸方向に濃度の分布
が形成されていることが確認された。半径方向のフッ素
濃度は図6に示すように若干分布がついた。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Also,
In the following examples, a zone furnace is used and the base material is lowered and heat-treated while maintaining a constant temperature, so the heating conditions are defined by the temperature and the traverse speed. Example 1 Fluorine was added in the configuration shown in FIG.
First, a glass fine particle deposit was synthesized using three burners as shown in FIG. SiCl 4 was used as the glass raw material, GeCl 4 was introduced as a dopant into the central burner 31 and the second burner 32, and the base material 4 having the refractive index distribution shown in FIG. 4 was synthesized. Combined length of about 500 mm
Of the base material at 1050 ° C and length of 200 at a speed of 10 mm / min.
It was inserted into a zone furnace having a mm heater and a quartz furnace core tube, and dehydrated. As the atmosphere gas, a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and helium (He) was used. No shrinkage of the base metal was observed at this point. Next, after raising the temperature of the furnace to 1400 ° C., the dehydrated base material was lowered at a speed of 5 mm / min to make a part of the tip transparent as shown in FIG. 1 (b) (first heat treatment). ). This base material was lowered at 1350 ° C. in a mixed gas of SiF 4 and He (flow rate ratio SiF 4 : He = 1: 1) at a speed of 6 mm / min to perform a second heat treatment with fluorine addition. Then, a third heat treatment for making transparent was performed. The third heat treatment was performed by raising the furnace temperature to 1600 ° C. and lowering the base material at 5 mm / min in the same atmosphere gas as in the second heat treatment. The time required for the above processing was 6.6 hours including the standby time for raising the furnace temperature. When the fluorine concentration in the axial direction of the obtained glass base material was measured, it was confirmed that the relative refractive index difference from pure quartz had an axial concentration distribution as shown in FIG. The fluorine concentration in the radial direction was slightly distributed as shown in FIG.

【0014】〔実施例2〕実施例1と同様の構成で、第
一の熱処理の前に仮収縮過程を入れて、ガラス母材の製
造を行った。仮収縮過程は1400℃で10mm/分で
母材を下降し、全体を収縮させた。母材の外径はガラス
微粒子堆積体の約80パイプに収縮した。雰囲気ガスは
He を用いた。以上の処理に要した時間は炉温を上げる
ための待機時間をも含めて計7.3時間であった。ガラ
ス化した母材を評価したところ、軸方向のフッ素分布は
実施例と同様であったが、半径方向のフッ素濃度は図7
に示すように比較的均一になっていることが確認され
た。
Example 2 With the same structure as in Example 1, a glass preform was manufactured by inserting a temporary shrinkage process before the first heat treatment. In the temporary shrinking process, the base material was lowered at 1400 ° C. at 10 mm / min to shrink the whole. The outer diameter of the base material shrank to about 80 pipes of glass particulate deposits. He was used as the atmosphere gas. The time required for the above processing was 7.3 hours including the standby time for raising the furnace temperature. When the vitrified base material was evaluated, the distribution of fluorine in the axial direction was similar to that in the example, but the fluorine concentration in the radial direction was as shown in FIG.
It was confirmed that as shown in FIG.

【0015】〔実施例3〕図8に示すようにガラス微粒
子合成用バーナ1を用いてコア用ガラス6の外周にガラ
ス微粒子堆積体3を合成した。ガラス原料としてはSi
Cl4 を用いた。この母材を炉温1400℃で7mm/
分の速度で下降し、先端の一部を図1(b)に示すように
透明化し第一の熱処理を行った。この母材を1300℃
でSiF4とHe との混合ガス中に速度5mm/分で下
降してフッ素添加の第二の熱処理を行った。ついで、透
明化する第3の熱処理を行った。第3の熱処理は炉温を
1600℃に昇温し、第二の熱処理と同様の雰囲気ガス
で6mm/分で母材を下降することにより行った。以上
の処理に要した時間は炉温を上げるための待機時間をも
含めて計4.9時間であった。得られたガラス母材の軸
方向のフッ素濃度を測定したところ、純石英との比屈折
率差は図9に示すように、軸方向に濃度の分布が形成さ
れていることが確認された。
Example 3 As shown in FIG. 8, a glass fine particle deposit body 3 was synthesized on the outer circumference of a core glass 6 using a glass fine particle synthesizing burner 1. Si as a glass raw material
Cl 4 was used. This base material is 7 mm / at a furnace temperature of 1400 ° C.
At the speed of a minute, a part of the tip was made transparent as shown in FIG. 1 (b) and the first heat treatment was performed. This base material is 1300 ℃
Then, the second heat treatment was performed by adding fluorine to the mixed gas of SiF 4 and He at a speed of 5 mm / min. Then, a third heat treatment for making transparent was performed. The third heat treatment was performed by raising the furnace temperature to 1600 ° C. and lowering the base material at 6 mm / min in the same atmosphere gas as in the second heat treatment. The time required for the above processing was 4.9 hours in total including the standby time for raising the furnace temperature. When the fluorine concentration in the axial direction of the obtained glass base material was measured, it was confirmed that the relative refractive index difference from pure quartz had a concentration distribution formed in the axial direction as shown in FIG.

【0016】〔実施例4〕図1の(a)に示す構成で、
純シリカのガラス微粒子堆積体の合成を行った。ガラス
原料としてはSiCl4 を用いた。この母材をCl2
含むHe 雰囲気中に保った石英炉心管で炉温を1050
℃に保ちつつ、6mm/分の速度で下降して脱水処理を
した。次いでHe 雰囲気で1450℃に炉温を上げ、母
材を速度8mm/分で途中まで下降させ、先端部の透明
化を行なう第1の熱処理を行った。この母材を炉温13
50℃でSiF4 とHe との混合ガス中に速度4mm/
分で下降し、フッ素ドープのための第2の熱処理を実行
した。次いでSiF4 とHeとの混合ガス(1:1、流
量比)雰囲気で炉温を1500℃に上げ速度4mm/分
で下降して、全体を透明化する第3の熱処理を行った。
以上の処理に要した時間は炉温を上げるための待機時間
をも含めて計4.9時間であった。以上により得られた
母材の長手方向の屈折率を評価したところ、実施例3の
ものと同様に長手方向に屈折率の勾配をつけることがで
きていた。
[Embodiment 4] With the configuration shown in FIG.
We synthesized glass particles of pure silica. SiCl 4 was used as the glass raw material. The furnace temperature was set at 1050 with a quartz furnace tube in which this base material was kept in a He atmosphere containing Cl 2.
While maintaining the temperature at 0 ° C., it was dehydrated by descending at a speed of 6 mm / min. Then, the furnace temperature was raised to 1450 ° C. in a He atmosphere, the base material was lowered halfway at a speed of 8 mm / min, and a first heat treatment for making the tip end transparent was performed. This base material is the furnace temperature 13
4mm / speed in mixed gas of SiF 4 and He at 50 ℃
Then, the second heat treatment for fluorine doping was performed. Next, in a mixed gas (1: 1, flow rate ratio) atmosphere of SiF 4 and He, the furnace temperature was raised to 1500 ° C. and lowered at a rate of 4 mm / min to perform a third heat treatment for making the whole transparent.
The time required for the above processing was 4.9 hours in total including the standby time for raising the furnace temperature. When the refractive index in the longitudinal direction of the base material obtained as described above was evaluated, it was found that a gradient of the refractive index in the longitudinal direction could be formed as in the case of Example 3.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればガ
ラス微粒子堆積体に軸方向に嵩密度の分布を容易に形成
することができ、この嵩密度の分布を利用することによ
り、軸方向にフッ素濃度を変化させたガラス母材を容易
に製造することができる。本発明により製造された母材
は、誘導ブリルアン散乱を抑制できる光ファイバの製造
に好適に用いられる中間製品として非常に有効である。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily form a bulk density distribution in the glass particulate deposit body in the axial direction, and by utilizing this bulk density distribution, the axial direction It is possible to easily manufacture a glass base material having a different fluorine concentration. The base material manufactured according to the present invention is very effective as an intermediate product that is preferably used for manufacturing an optical fiber capable of suppressing stimulated Brillouin scattering.

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

【図1】は本発明を工程の順に概略説明する図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the present invention in the order of steps.

【図2】は本発明において第一の熱処理により形成され
る軸方向の嵩密度分布を示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing the bulk density distribution in the axial direction formed by the first heat treatment in the present invention.

【図3】は本発明の実施例1におけるガラス微粒子堆積
体の合成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the synthesis of a glass particulate deposit in Example 1 of the present invention.

【図4】は本発明の実施例1で合成したガラス微粒子堆
積体の屈折率分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the refractive index distribution of the glass particulate deposit material synthesized in Example 1 of the present invention.

【図5】は本発明の実施例1で製造されたガラス母材の
軸方向の屈折率分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a refractive index distribution in the axial direction of the glass preform manufactured in Example 1 of the present invention.

【図6】は本発明の実施例1で製造されたガラス母材の
半径方向の屈折率分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the refractive index distribution in the radial direction of the glass preform manufactured in Example 1 of the present invention.

【図7】は本発明の実施例2で製造されたガラス母材の
半径方向の屈折率分布を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the refractive index distribution in the radial direction of the glass preform manufactured in Example 2 of the present invention.

【図8】は本発明の実施例3におけるガラス微粒子堆積
体の合成を説明する概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the synthesis of a glass particulate deposit in Example 3 of the present invention.

【図9】は本発明の実施例3で製造されたガラス母材の
軸方向の屈折率分布を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the refractive index distribution in the axial direction of the glass preform manufactured in Example 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス微粒子合成用バーナ 2 ガラス微粒子堆積体 3 ヒータ 4 炉心管 5 透明化された先端の一部 6 コア用ガラス 31 中心のバーナ 32 第二のバーナ 33 第三のバーナ 34 母材 1 Burner for synthesizing fine glass particles 2 Glass particulate deposit 3 heater 4 core tube 5 Part of the transparent tip Glass for 6 cores 31 center burner 32 Second Burner 33 Third Burner 34 Base material

フロントページの続き (72)発明者 星野 寿美夫 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友 電気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 立田 光▲廣▼ 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 大橋 正治 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−249329(JP,A) 特開 平4−367539(JP,A) 特開 平2−201403(JP,A) 特開 昭63−222042(JP,A) 特開 昭62−182129(JP,A) 特開 昭61−17432(JP,A) 野澤哲郎(外4名),誘導ブリルアン 散乱の発生を抑制した光ファイバ,電子 情報通信学会技術研究報告,日本, (社)電子情報通信学会,1991年 6月 25日,Vol.91,No.108,pp. 21−26 白木和之(外2名),SBS抑制ファ イバの特性,1994年電子情報通信学会秋 季大会−ソサイエティ先行大会−講演論 文集 エレクトロニクス1,日本, (社)電子情報通信学会,1994年 9月 5日,pp.137(C−137) 白木和之(外2名),無歪誘導ブリル アン散乱抑制光ファイバ,1993年電子情 報通信学会秋季大会講演論文集4,日 本,(社)電子情報通信学会,1993年 8月15日,pp.4−342(C−262) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 C03B 37/014 - 37/16 C03C 1/00 - 14/00 JICSTファイル(JOIS) IEEE/IEE Electroni c LibraryFront page continued (72) Sumitomo Hoshino, Sumio Hoshino 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sumitomo Electric Industries, Ltd. Yokohama Works (72) Inventor Hikaru Tachida ▲ Hiro ▼ 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Shoji Ohashi 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-5-249329 (JP, A) JP-A-4 -367539 (JP, A) JP-A-2-201403 (JP, A) JP-A 63-222042 (JP, A) JP-A 62-182129 (JP, A) JP-A 61-17432 (JP, A) ) Tetsuro Nozawa (4 others), optical fiber that suppresses stimulated Brillouin scattering, Technical Report of IEICE, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, June 25, 1991, Vol. 91, No. 108, pp. 21-26 Kazuyuki Shiraki (2 others), Characteristics of SBS suppression fiber, 1994 IEICE Fall Conference-Society Leading Conference-Lecture Collection Electronics 1, Japan, Electronic Information The Institute of Communications, September 5, 1994, pp. 137 (C-137) Kazuyuki Shiraki (2 others), Distortion-free stimulated Brillouin scattering suppression optical fiber, Proceedings of the 1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Japan, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, August 15, 1993, pp. 4-342 (C-262) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/00-6/02 G02B 6/10 G02B 6/16-6/22 G02B 6/44 C03B 37 / 014-37/16 C03C 1/00-14/00 JISST file (JOIS) IEEE / IEEE Electronic Library

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 気体状ガラス原料をバーナにより形成し
た火炎中で酸化反応あるいは火炎加水分解反応し、生成
したガラス微粒子を出発ロッドの先端あるいは外周に堆
積させることによりガラス微粒子堆積体を合成し、該ガ
ラス微粒子堆積体をフッ素雰囲気中で熱処理して母材長
手方向にフッ素濃度の異なる光ファイバ用ガラス母材を
製造する方法において、上記ガラス微粒子堆積体の長さ
に比べて短いヒータを有する焼結炉において該ガラス微
粒子堆積体の一部を一箇所以上予め透明化処理する第一
の熱処理、次いでフッ素含有雰囲気中で加熱してフッ素
を添加する第二の熱処理、最後に焼結して全体を透明化
する第三の熱処理を行なうことを特徴とする光ファイバ
用ガラス母材の製造方法。
1. A glass fine particle deposit is synthesized by subjecting a gaseous glass raw material to an oxidation reaction or a flame hydrolysis reaction in a flame formed by a burner, and depositing the generated glass fine particles on the tip or outer periphery of a starting rod. In a method for producing a glass base material for optical fibers having a different fluorine concentration in the longitudinal direction of the base material by heat-treating the glass particle deposit body in a fluorine atmosphere, a firing having a heater shorter than the length of the glass particle deposit body is performed. In the furnace, a first heat treatment for transparentizing at least one part of the glass fine particle deposit in advance, then a second heat treatment for adding fluorine by heating in a fluorine-containing atmosphere, and finally sintering the whole. A method of manufacturing a glass preform for an optical fiber, which comprises performing a third heat treatment for making the glass transparent.
【請求項2】 上記第一の熱処理を行なう前に、上記ガ
ラス微粒子堆積体を透明化しない比較的低温下で仮収縮
させておくことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ
用ガラス母材の製造方法。
2. The glass base material for an optical fiber according to claim 1, wherein before the first heat treatment, the glass particulate deposit is temporarily contracted at a relatively low temperature at which it is not made transparent. Manufacturing method.
【請求項3】 上記ガラス微粒子堆積体を第一の熱処理
あるいは上記仮収縮の前に、予めハロゲンあるいはハロ
ゲン化合物の存在下で脱水のための熱処理を行なうこと
を特徴とする請求項1または請求項2記載の光ファイバ
用ガラス母材の製造方法。
3. The heat treatment for dehydrating the glass particle deposit body in advance in the presence of halogen or a halogen compound before the first heat treatment or the temporary shrinkage. 2. The method for producing a glass base material for an optical fiber according to 2.
【請求項4】 上記ガラス微粒子堆積体が、中心部がG
eO2 をドープされた比較的高屈折率な第一のコア、そ
の外周にGeO2 をドープされた中心部より屈折率の低
い第二のコア、及び第二のコアの外周の純シリカのクラ
ッドの一部からなることを特徴とする請求項1ないし請
求項3のいずれかに記載の光ファイバ用ガラス母材の製
造方法。
4. The glass particulate deposit has a central portion of G
eO 2 doped relatively high refractive index of the first core, having a refractive index lower than the center portion, which is doped with GeO 2 in its outer periphery a second core, and the second core pure silica of class of the circumference of
The glass base material for optical fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the glass base material comprises a part of a pad.
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白木和之(外2名),SBS抑制ファイバの特性,1994年電子情報通信学会秋季大会−ソサイエティ先行大会−講演論文集 エレクトロニクス1,日本,(社)電子情報通信学会,1994年 9月 5日,pp.137(C−137)
白木和之(外2名),無歪誘導ブリルアン散乱抑制光ファイバ,1993年電子情報通信学会秋季大会講演論文集4,日本,(社)電子情報通信学会,1993年 8月15日,pp.4−342(C−262)
野澤哲郎(外4名),誘導ブリルアン散乱の発生を抑制した光ファイバ,電子情報通信学会技術研究報告,日本,(社)電子情報通信学会,1991年 6月25日,Vol.91,No.108,pp.21−26

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