JP4048753B2 - 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関するものであり、GeO2 を添加したガラス微粒子堆積体を脱水、焼結して透明ガラス体(光ファイバ用ガラス母材)とする方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のVAD法(気相軸付法)やOVD法(外付け法)等のによる光ファイバ用ガラス母材の製造は、ガラス原料ガスをH2 等の燃料ガス、O2 等の助燃性ガス及び要すればAr等の不活性ガスと共にガラス微粒子合成用バーナ( 以下、バーナと略記する場合もある)に導入し、バーナに形成される火炎中でガラス原料が火炎加水分解反応又は酸化反応させることにより生成したガラス微粒子をターゲット(出発材)に堆積させて多孔質のガラス微粒子堆積体とし、これをゾーン型加熱炉又は均熱型加熱炉を用いて高温加熱により焼結し透明ガラス化することにより得られている。上記ガラス微粒子堆積体はその製法のゆえに酸水素火炎や大気中から取り込んだ多量の水分やOH基を含有するため、透明ガラス化にあたってはまず、脱水処理している。これは水分が残留すると光伝送特性に悪影響を及ぼすためである。
【0003】
図13はリング状ヒータを有するゾーン型加熱炉を用いたガラス微粒子堆積体(スス体)の脱水及び焼結工程を説明する図であり、先ず図13(a)に示すように加熱炉の炉心管11下部の雰囲気ガス供給管18から脱水剤ガスを含む雰囲気ガスを流しながら、図示は省略した回転及び移動機構により回転及び上下移動可能な支持棒14に取り付けたガラス微粒子堆積体10を炉心管11の上方から下方に移動させ、ガラス微粒子堆積体10のその上端までヒーター15部分を通過させた後、上方に引き上げる(1回トラバースする)ことにより脱水し、必要とすれば雰囲気ガスを切り換え、次いでヒーター15の温度を焼結温度に昇温し、再びガラス微粒子堆積体10を下方に移動しその一体から順次焼結により透明ガラス化してゆき、図13(b)に示すように透明ガラス母材(透明ガラス体)21を得る。図13において12は炉心管上蓋、13は排気管、16は断熱材、17はゾーン型加熱炉炉体を表す。
【0004】
図14はガラス微粒子堆積体の全長を加熱できる長さのヒーター19を備えた均熱型加熱炉を用いた脱水及び焼結工程を説明する図であり、図14(a)に示すようにガラス微粒子堆積体10の全長を加熱炉20内に保持し、炉心管11下部の雰囲気ガス供給管18から脱水剤ガスを含む雰囲気ガスを流しつつ加熱して脱水した後、必要とすれば雰囲気ガスを切り換え、加熱炉のヒーター19の温度を上昇して焼結し透明ガラス母材21とする〔図14(b)〕。図14において図13と共通符号の部分は同じを意味し、20は均熱型加熱炉炉体を表す。
【0005】
従来、上記のような脱水工程の脱水剤としては、ハロゲン化合物、特にCl2 が脱水効率が高く多用されているが、Cl2 とGeO2 が化1
【化1】
の反応を生じて、添加してあるGeO2 を分解するという問題があり、この結果、得られたガラス母材の屈折率プロファイルが変化(比屈折率差△n(%)が脱水工程を行わない場合より低下する)したり、GeO2 を添加していたコアの外径が減少してしまうためファイバ構造が設計値からずれるという難点があった。
【0006】
これに対して、例えば特開昭54−127914号公報(文献1)には、ガラス微粒子堆積体をハロゲン元素を含むガラス形成原料に晒して脱水した後に透明化すること、該ガラス形成原料ガスとしてSiCl4 、SiBr4 、GeCl4 などをO2 によりバブリング処理し、加熱温度は800℃程度1000℃未満とすることが、脱水用原料の酸化反応が生じにくく脱水できる温度として推奨されている。
【0007】
さらに、特開昭57−67043号公報(文献2)には、O2 とCl2 含有雰囲気で脱水処理することにより、化1の反応が進むことを防止し、GeO2 の揮散を制御することが提案されている。
特開平6−16429号公報(文献3)には、導波路用薄膜作成において、酸化物蒸気を供給して低蒸気圧酸化物の揮散を防ぐことが提案されている。
特開平10−53423号公報(文献4)には、GeO2 含有母材をSiCl4 雰囲気(O2 なし)で脱水し、透明ガラス化処理においてCl2 を添加することが提案されている。
特開昭63−315531号公報(文献5)には、SiCl4 雰囲気により脱水して、耐H2 特性を改良することが提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来法による脱水処理では次のような問題があった。
文献1のようにO2 でバブリングすると、脱水温度を高めると酸化反応によりスス(SiO2 )が生成してしまい、ガラス微粒子堆積体の嵩密度分布が不均一となっててしまう。
文献2のCl2 /O2 雰囲気処理では、化2
【化2】
の反応の生成成分であるO2 を供給するため、脱水効果が充分でない問題がある。
文献3の酸化物蒸気を形成する方法は、予備加熱炉の設置が必要となり、設備コスト等の点で難点がある。
文献4及び5のSiCl4 雰囲気処理でGeO2 添加母材を処理すると、化3
【化3】
の反応が進み、GeO2 添加量が初期値に比べ激減する問題がある。
【0009】
そこで、GeO2 含有SiO2 からなるガラス微粒子堆積体の脱水について、脱水効率の高いCl2 を用いて脱水した場合には、添加したGeO2 が抜けてゆき、予定した屈折率差やコア径が得られないという問題に対処するため、脱水工程で抜けるGeO2 量を経験的に見越して、Ge添加量をその分だけ多くしておくという手段を講じていた。
【0010】
このような現状に鑑み、本発明はGeO2 を含有する光ファイバ用ガラス母材を脱水、焼結する新規な手段を課題とし、特に脱水によりGeO2 含有量に悪影響することなく、所期の屈折率差を保持し、しかも十分に脱水、焼結して高品質な透明ガラス体を得ることのできる、光ファイバ用ガラス母材の製造方法を提供しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記(1)〜(8)の構成により、上記課題を解決するものである。
(1) 少なくともその一部にGeO2が添加されたガラス微粒子堆積体を脱水処理及び焼結処理することにより透明ガラス化する光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記脱水処理がGeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下1000℃以上で加熱する工程と、前記1000℃以上で加熱する工程の前の工程であって予めCl 2 含有不活性ガス雰囲気中で加熱する工程とを含むことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
(2) 前記脱水処理がGeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下1000℃〜1400℃で加熱する工程を含むことを特徴とする前記(1)記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
(3) 前記GeCl4含有不活性ガス雰囲気中のGeCl4濃度が0.2体積%以上であることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
(4) 前記脱水処理がCl2及びGeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下で加熱する工程を含むことを特徴とする前記(1)ないし(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。
(5) 前記脱水処理がCl2及び/又はGeCl4含有不活性ガス雰囲気下での昇温工程及びGeCl4含有不活性ガス雰囲気下で前記昇温工程での温度以上の温度において定温保持する工程を含むことを特徴とする前記(1)ないし(4)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。
(6) 前記昇温工程における昇温速度が100℃/分以下であることを特徴とする前記(5)記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(7) 前記焼結処理を不活性ガス雰囲気中で行うことを特徴とする前記(1)記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
(8) 前記脱水処理及び焼結処理における雰囲気中のO2濃度を100ppm以下とすることを特徴とする前記(1)又は(7)記載の光ファイバ用ガラス母材製造方法。
【0012】
本発明は、GeO2含有ガラス微粒子堆積体の脱水処理において、GeCl4含有不活性ガス雰囲気下で1000℃以上に加熱する工程と、その工程の前の工程であって予めCl 2 含有不活性ガス雰囲気中で加熱して予備脱水する工程とを経ることを必須とし、この後透明ガラス化することを特徴とする。すなわち、本発明は上記(1)の構成により、ガラス微粒子堆積体に添加されていたGeO2含有量が低減することなく、しかも、ガラスに吸着している水分を除去し十分に脱水することができ、高品質の透明ガラス体を得ることができる。ガラスに水分が吸着されていたり、雰囲気中に水分が存在したりすると、化4
【化4】
のように反応し、生成したGeO 2 により高濃度GeO 2 層が生成する場合がある。従って、予めCl 2 により脱水しておくことによりGeO 2 高濃度層の形成を防止できるという効果が得られる。
上記加熱工程は1000℃未満では、効果が不十分である。本発明にいう不活性ガスとしては、例えばHe、Ar、N2等が挙げられ、特に好ましくは、ガラス中の気泡を低減するため、Heが挙げられる。本発明が脱水及び焼結処理の対象とするガラス微粒子堆積体は、公知のVAD法、OVD法、ゾルゲル法等公知技術のいずれにより製造されたものでもよい。屈折率分布形状はStep index(SI)型、Graded Index(GI)型のいずれでもよい。脱水処理開始時のガラス微粒子堆積体嵩密度は0.15〜0.5g/cm3であることが望ましい。0.15g/cm3未満ではガラス微粒子堆積体の強度が小さく取り扱いが困難であり、0.5g/cm3を超えると脱水が困難となる。脱水処理及び焼結(透明ガラス化)処理の加熱手段としては、ゾーン型加熱炉、均熱型加熱炉のいずれを用いてもよい。
【0013】
本発明の上記(2) の方法は、GeCl4 含有雰囲気下での加熱温度を1000℃以上1400℃以下とすることにより、十分に脱水することができる。加熱温度が1400℃を超えるとOH基吸収が逆に増大することが本発明者らの実験により判明した。OH基存在は波長1.38μm(1380nm)においてOH基の吸収による伝送損失増加をもたらす。図11は波長1.38μmにおける伝送損失増加の種々の例を示した図であり、図中L1 ,L2 ,L3 が伝送損失の大きさ(増加量)を示す。
【0014】
本発明の上記(3) の方法は、GeCl4 含有不活性ガス雰囲気中のGeCl4 濃度が0.2体積%以上のものとすることにより、充分な脱水処理を実現できる。GeCl4 濃度が0.2体積%未満では脱水効果が不十分である。一方、10体積%以上といった高濃度では脱水効果は充分であるが、高価なGeCl4 を多量に使用することになるので、経済上好ましくない。
【0015】
本発明の上記(7)の方法は、上記(1)ないし(3)の方法により脱水処理の後、不活性ガス雰囲気下で透明ガラス化することにより、脱水状態を保持したままガラス化できる。不活性ガスのみの雰囲気でガラス化するので、ガラス中に遊離塩素を残留させることがない。
【0017】
本発明の上記(4)の方法は、脱水剤ガスとしてCl2とGeCl4が共存した不活性ガス雰囲気を用いることにより、脱水効果を向上させることができる。この際、体積比でCl2 1に対し、GeCl4 5以上とすることが、上記効果を奏するためにより有利である。
【0018】
本発明の上記(5)の方法は、脱水処理の加熱パターンとして少なくとも昇温工程と一定温保持工程の二段階加熱とすることにより、脱水効果を向上することができる。本発明の昇温工程としては温度200〜800℃程度の領域から昇温を開始するが、この温度範囲ではGeCl4ガスは反応することなくガラス微粒子堆積体に吸着される。ついで温度1000℃〜1400℃の範囲で定温に保持することにより、GeCl4による脱水効率を高めることができる。GeCl4含有雰囲気ガスの供給開始温度を高めると、高温保持時間一定でも、OH濃度が増加する傾向があることが判明した。
【0019】
本発明の上記(6)の方法は、上記(5)における昇温速度を100℃/分以下とすることにより、GeCl4ガス吸着に充分な時間をとれる。GeCl4ガスの供給開始温度は1000℃未満であればよい。図13に示したようなゾーン型加熱炉を用いる場合には、ヒータ自体の温度分布がついているので、ガラス微粒子堆積体を移動させてヒータを通過させることにより、昇温工程及び定温工程を経ることが可能となる。このとき100℃/分以下の昇温速度となるように移動速度を調整する。
【0020】
本発明の上記(8)の方法は、脱水処理及び透明化処理を炉内雰囲気ガス中のO2濃度が100ppm未満の条件で行うことにより、GeCl4の酸化反応を抑制することができ、脱水効果が向上する。また、ガラス中の酸素過剰欠陥をなくす効果も得られる。O2が100ppm以上存在すると、GeCl4が酸化反応してGeO2が形成され、高濃度のGeO2層が形成されて、熱膨張率の差により母材の破壊が生じる。
【0021】
ところで本発明の脱水処理を行うことにより、クラッド部にCl2 が添加され、純シリカガラスよりも屈折率が上昇する。GeCl4 はGeO2 を含有するコア部のプロファイル変化を伴わずにクラッドの屈折率を調整できる原料ともなる。GeCl4 を使用して脱水すると、Cl2 を使用する場合に較べて倍の範囲のクラッドの屈折率の調整が可能であり、調整の自由度が大きいう。
【0022】
【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、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるところはない。
【0023】
(実施例1、比較例1、比較例2及び比較例3)
図12(a)に示すように、上蓋1及び排気口2を有し、下部にはコア堆積用のガラス微粒子合成用バーナー3とクラッド堆積用のガラス微粒子合成用バーナー4を設けた反応容器5内において、前記バーナー3にはコア用ガラス原料(SiCl4 ,GeCl4 )とH2 ,O2 及びArを、前記バーナー4にはクラッド用ガラス原料(SiCl4 )とH2 ,O2 及びArをそれぞれ供給し、上蓋1を貫通して反応容器5内に達する回転及び上下移動自在の支持棒6に取り付けられた出発ガラス棒(出発材)6の一端に、前記各バーナー3,4の火炎8,9中に生成するガラス微粒子を吹きつけて軸方向に堆積してゆき、コア及びクラッドを有するガラス微粒子堆積体10を作成した。得られたガラス微粒子堆積体10はGeO2 −SiO2 コアとSiO2 クラッドからなるSI型の屈折率構造を有し(コアとクラッドの比屈折率差が0.5%となるように製造した)、外径は150mmφであった。
【0024】
得られたガラス微粒子堆積体10を図13(a)に示した構成でヒーター長400mmのゾーン型加熱炉を用い、雰囲気ガス供給管18よりGeCl4 をN2 ガス200cc/分でバブリングして供給し、同時にHeを20リットル/分の流量で供給した。雰囲気ガス中のGeCl4 蒸気圧は約87mmHg、GeCl4 濃度は0.52体積%であった。この雰囲気中で、移動速度12m/分で1回トラバースした。加熱温度は1000℃とした。次に炉内雰囲気をHe100%(20リットル/分)に切り替え、ヒータ温度を1500℃に昇温し、5mm/分の移動速度で脱水処理されたガラス微粒子堆積体10をヒーター15の方に下ろし、下端部から順次透明ガラス化し、外径65mmφの透明なガラス母材21を得た(実施例1−1)。図9に得られた透明ガラス母材の屈折率分布を示す。
【0025】
同様のガラス微粒子堆積体を脱水時の加熱温度のみを1100℃、1200℃、1300℃、1400℃に変えた以外は上記と同様にして透明なガラス母材を得た。(実施例1−2〜実施例1−5)。実施例1−1〜5の各透明ガラス母材についてコアの比屈折率差(△n:%)を測定した結果を、図1に示す。図1から明らかなようにコアとクラッドの比屈折率差の低下は殆どなかった。
【0026】
実施例1−1〜1−5で用いたと同様のガラス微粒子堆積体について、表1に示す脱水条件でそれぞれ脱水し、その後実施例1−1〜1−5と同様に焼結透明ガラス化を行い、透明ガラス母材を得た(比較例1−1〜5,比較例2−1〜2−5、比較例3−1〜3−5)。各透明ガラス母材のコアの屈折率を測定した結果を図1に合わせて示す。
【0027】
【表1】
【0028】
また、上記実施例1−1〜1−5、比較例1−1〜1−5、比較例2−1〜2−5及び比較例3−1〜3−5で得られた各透明ガラス母材について、図9のコア径2a及びクラッド外径2bを測定し、a/bを求めた。結果を図2に示す。この値(a/b)を測定した理由は次のとおりである。
Cl2 を脱水剤として脱水すると、化5の反応によりGeO2 がGeCl4 に変化し、この反応の結果コアが細くなってしまう。すなわち、a/bの値が小さくなる。従って、a/bの値からGeO2 の抜け方がわかる。
【化5】
前記文献2等に提案される方法のように脱水雰囲気ガスにO2 を加えると化5の反応は左へ進み、コアが細くなることを避けることができるが、化6
【化6】
の反応を阻害するため、脱水効果が低下してしまう。
【0029】
図1及び図2から明らかなように、本発明によればGeO2 の抜けがなく、コアが細くなることもない。Cl2 、SiCl4 あるいはCl2 とO2 共存雰囲気での脱水は、GeO2 が抜けて比屈折率差が低下することに加え、コアが細くなってしまう。
【0030】
次に実施例1−1〜1−5(実施例1と総称する)、比較例1−1〜1−5(比較例1と総称する)及び比較例2−1〜2−5(比較例2と総称する)で得られた各透明ガラス母材について、波長1.38μmでの伝送損失を調べた。OH基が存在すると図11に示すように波長1.38μm(1380nm)において吸収による伝送損失増加を示すからである。測定結果を、図3に纏めて示す。実施例1では1100〜1400℃で脱水した場合、波長1.38μmの光の伝送損失が安定して低い。比較例1では、実施例1よりも伝送損失が大きく、比較例2では、脱水時の温度が高くなると伝送損失が大きくなり、1400℃で脱水した場合は実施例1よりも伝送損失が大きくなる。
【0031】
脱水及び焼結後の透明ガラス体におけるクラッドの屈折率を測定した結果、図4のようにClの取り込みにより、SiO2 の屈折率(△n=0%)よりも屈折率の上昇が見られた。図4では、SiO2 に対するクラッドの比屈折率差を△n2 として表す。△n2 の上昇量はCl2 <GeCl4 <SiCl4 の順に多くなる。GeCl4 を脱水剤として使用すると、GeO2 を含有するコア部のプロファイル変化を伴わずにクラッドの屈折率を約0.02%の範囲内で調整できる。これは脱水剤としてCl2 を用いた場合に較べて倍の範囲であり、GeCl4 はCl2 よりもクラッドの屈折率の調整において優れている。
【0032】
(実施例2、比較例5、比較例6)
図12(b)に示すように、上蓋1及び排気口2を有し、下部にはコア堆積用のガラス微粒子合成用バーナー3を設けた反応容器5内で、上蓋1を貫通して反応容器5内に達する回転及び上下移動自在な支持棒6に取り付けられた出発ガラス棒7の一端に、前記バーナーの火炎8中に生成するガラス微粒子を吹きつけて軸方向に堆積してゆき、GI型屈折率構造のガラス微粒子堆積体(スート母材、スス体)10を形成した。
得られたガラス微粒子堆積体10は、GI型のGeO2 −SiO2 コアを有し、△nは最も高いところで約1.2%、端部はほぼSiO2 (△n=0%)で外径2bとなるように製造した。屈折率比がピークの△nの1/10以下になり始める部分の外径を2aと仮定した。外径(2b)は120mmφであった。
【0033】
得られたガラス微粒子堆積体を、図14(a)に示すように均熱炉を用いて脱水、透明ガラス化処理した。炉内にGeCl4 をN2 ガス(2リットル/分)でバブリングして供給し、同時にHeを10リットル/分の流量で供給した。雰囲気ガス中のGeCl4 蒸気圧は約87mmHg、GeCl4 濃度は1.04体積%であった。この雰囲気中、加熱温度は1000℃で60分間保持して脱水し、脱水処理終了後、雰囲気をHe100%に切り替え、炉温を1500に昇温し30分間保持することにより透明ガラス化し、外径45mmφの透明ガラス母材を得た(実施例2−1)。
【0034】
同様のガラス微粒子堆積体を脱水時の加熱温度のみを1100℃、1200℃、1300℃、1400℃に変えた以外は上記と同様にして透明ガラス母材を得た。(実施例2−2,2−3,2−4及び2−5)。実施例2−1〜2−5の各透明ガラス体についてコアの比屈折率差(△n)を測定した結果を、図5に示す。比屈折率差(△n%)の低下は殆どなかった。
【0035】
実施例2−1〜2−5で用いたと同様のガラス微粒子堆積体について、表2に示す脱水条件でそれぞれ脱水し、その後実施例2−1〜2−5と同様に透明ガラス化を行い、透明ガラス母材を得た(比較例4−1〜4−5,比較例5−1〜5−5)。各透明ガラス母材のコアの屈折率を測定した結果を図5に合わせて示す。
【0036】
【表2】
【0037】
次に、実施例2−1〜2−5、比較例4−1〜4−5及び比較例5−1〜5−5で得られた各透明ガラス母材について、図10に示すように外径を2bとし、屈折率がピークの1/10になり始める部分の外径を2aとして2a及び2bを測定し、a/bを求めた。結果を図6に示す。
【0038】
図5,図6の結果から、本発明によりGI型の光ファイバ用ガラス母材を製造すると、比屈折率差の低下が殆どなく、GeO2 が抜けてコアが細くなることもないことがわかる。
【0039】
(実施例3、比較例6及び比較例7)
実施例1と同様のガラス微粒子堆積体を用いて、脱水時加熱温度1000℃、GeCl4 濃度を0.02,0.04,0.1,0.11,0.14,1.5体積%とした以外は実施例1と同様に脱水し、実施例1と同様に透明ガラス化して透明ガラス母材を得た。
【0040】
得られた各透明ガラス母材について波長1.38μmでの伝送損失(dB/km )を測定した結果を、図7に示す。脱水処理時の雰囲気中のGeCl4 濃度が0.2体積%以上であると、波長1.38μmでの伝送損失が飛躍的によくなる。
【0041】
(実施例4)
ガラス微粒子堆積体と透明ガラス化は実施例2と同様の炉を用いた。1%GeCl4 含有He雰囲気を脱水ガスとして用いて、脱水工程の脱水雰囲気ガス開始温度を700℃〜1100℃の各温度とし、開始温度から5℃/分で昇温し、次に1100℃で30分間恒温保持して脱水し、その後雰囲気ガスを He100%に切り替え、2℃/分の昇温速度で温度1500℃まで昇温し、この温度で30分間保持して透明ガラス化した。
得られた各透明ガラス母材の波長1.38μmにおける吸収(伝送損失dB/km )を測定した結果を、脱水工程開始温度と脱水効果の関係を示す図として図8にまとめて示す。
【0042】
図8において、脱水雰囲気ガス供給開始温度が1000℃と1100℃の場合に、伝送損失が大きい、すなわちOH基存在が多いことがわかる。この理由としは、高温の状態で急にGeCl4 を供給すると、ガラス微粒子堆積体表面等のOH基に反応してGeO2 の濃度が高い層を形成してしまい、GeCl4 がガラス微粒子堆積体の内部まで浸透することを妨げ、結果的に脱水効率が低下することになることが考えられる。従って、GeCl4 含有不活性ガス雰囲気の供給は、1000℃未満、好ましくは700℃〜1000℃程度の比較的低い温度で開始し、前記反応を起こさせずにガラス微粒子堆積体にGeCl4 を吸着させておくことが、脱水効率向上に有効である。
【0043】
以上の各実施例では脱水雰囲気ガス供給開始後の昇温は5℃/分の例を挙げたが、本発明途上の実験結果から、脱水雰囲気ガス供給開始後の昇温は好ましくは100℃/分以下、より好ましくは30℃/分以下とすると、ガス吸着に充分な時間がとれるため、有利である。
【0044】
また、GeCl4 供給時にO2 を混合すると、GeO2 が生成することから、GeO2 の発生をなくすため、雰囲気中のO2 濃度は100ppm以下とすることが望ましい。特に母材製造例としては示さないが、温度1200℃の電気炉中、O2 100cc/分、GeCl4 50cc/分、He20リットル/分を供給すると、GeO2 スートが炉内に形成されたが、O2 の供給量を20cc/分にまで低下すると、GeO2 スートは発生しなくなることが確認された。
【0045】
【発明の効果】
以上説明のとおり、本発明によれば少なくともその一部にGeO2 を添加されているガラス微粒子堆積体を、GeO2 添加量の低減なくしかも充分に脱水して透明化することが可能であり、高品質な光ファイバ用母材を製造することができる。従来のCl2 を脱水剤として用いる脱水又はCl化合物とO2 を含有する雰囲気が脱水する場合の種々の問題点も解決でき、高濃度のGeO2 層形成等もない。また、脱水処理による低減を見越して従来は設計値より多量のGeO2 を添加しておき、脱水、焼結工程に付したが、本発明によればこのような無駄なGeO2 の添加はなくなり、コスト的に有利にまた品質的に安定した製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1と比較例1〜3における脱水処理時の加熱温度(℃)とガラスの比屈折率差(△n)の関係を示すグラフ図である。
【図2】 本発明の実施例1と比較例1〜3における脱水処理時の加熱温度と透明化後の母材のコア径/クラッド径(a/b)の関係を示すグラフ図である。
【図3】 本発明の実施例1と比較例1及び2における脱水処理時の加熱温度と透明化後の母材の波長1.38μmにおける伝送損失増加(dB/km)の関係を示すグラフ図である。
【図4】 本発明の実施例1と比較例1及び2における脱水剤の種類とクラッドにおける屈折率上昇の関係を示すグラフ図である。
【図5】 本発明の実施例2と比較例4及び5における脱水処理時の加熱温度(℃)とガラスの比屈折率差(△n)の関係を示すグラフ図である。
【図6】 本発明の実施例2と比較例4及び5における脱水処理時の加熱温度と透明化後の母材のコア径/クラッド径(a/b)の関係を示すグラフ図である。
【図7】 本発明の実施例3における脱水処理時の雰囲気中GeCl4濃度(体積%)と、透明化後の母材の波長1.38μmにおける伝送損失増加(dB/km)の関係を示すグラフ図である。
【図8】 本発明の実施例4におけるGeCl4含有不活性ガス雰囲気の供給開始温度と、透明化後の母材の波長1.38μmにおける伝送損失増加(dB/km)の関係を示すグラフ図である。
【図9】 本発明の実施例及び比較例に用いたSI型のSMF(シングルモードファイバ)用コア母材の屈折率構造を説明する図である。
【図10】 本発明の実施例及び比較例に用いたGI型のコア母材の屈折率構造を説明する図である。
【図11】 OH基の存在に由来する波長1.38μmにおける伝送損失(dB/km)増加の種々の態様を説明する図である。
【図12】 ガラス微粒子堆積体作成工程を説明する概略図であり、(a)はSMF用コア材作成工程、(b)はGI型コア材作成工程を示す。
【図13】 ゾーン型加熱炉を用いた脱水処理工程(a)及び焼結処理工程(b)を示す概略説明図である。
【図14】 均熱型加熱炉を用いた脱水処理工程(a)及び焼結処理工程(b)を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 上蓋
2 排気口
3 ガラス微粒子合成用バーナー(コア堆積用)
4 ガラス微粒子合成用バーナー(クラッド堆積用)
5 反応容器
6 支持棒
7 出発ガラス棒
8 火炎
9 火炎
10 ガラス微粒子堆積体
11 炉心管
12 炉心管上蓋
13 排気管
14 支持棒
15 ヒーター
16 断熱材
17 ゾーン型加熱炉炉体
18 雰囲気ガス供給管
19 ヒーター
20 均熱型加熱炉炉体
21 透明ガラス母材
Claims (8)
- 少なくともその一部にGeO2が添加されたガラス微粒子堆積体を脱水処理及び焼結処理することにより透明ガラス化する光ファイバ用ガラス母材の製造方法において、前記脱水処理が
GeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下1000℃以上で加熱する工程と、
前記1000℃以上で加熱する工程の前の工程であって予めCl 2 含有不活性ガス雰囲気中で加熱する工程と
を含むことを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。 - 前記脱水処理がGeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下1000℃〜1400℃で加熱する工程を含む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。
- 前記GeCl4含有不活性ガス雰囲気中のGeCl4濃度が0.2体積%以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記脱水処理がCl2及びGeCl4を含有する不活性ガス雰囲気下で加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし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。
- 前記脱水処理がCl2及び/又はGeCl4含有不活性ガス雰囲気下での昇温工程及びGeCl4含有不活性ガス雰囲気下において前記昇温工程の温度以上の温度で定温保持する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし4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。
- 前記昇温工程における昇温速度が100℃/分以下であることを特徴とする請求項5記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。
- 前記焼結処理を不活性ガス雰囲気中で行う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。
- 前記脱水処理及び焼結処理における雰囲気中のO2濃度を100ppm以下とすることを特徴とする請求項1又は7記載の光ファイバ用ガラス母材製造方法。
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