JP4487560B2 - Optical fiber preform manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、コラップス法による光ファイバ母材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform by a collapse method.
コラップス法は、ガラスパイプを中実化することにより光ファイバ母材を得る方法である。ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入した状態で中実化してもよく、この場合ガラスパイプとガラスロッドは一体化される。図17は、コラップス法を示す概念図である。ガラスパイプ1をガラス旋盤13の把持部4に取り付け、ガラスロッド2を挿入した状態で回転させながら、ガラスパイプ1の一端を熱源3で加熱して封止し、続いて熱源3を相対的に移動させながらガラスパイプ1を加熱して中実化する。
The collapse method is a method for obtaining an optical fiber preform by solidifying a glass pipe. You may solidify in the state which inserted the glass rod in the glass pipe, and a glass pipe and a glass rod are integrated in this case. FIG. 17 is a conceptual diagram showing the collapse method. The
中実化の前にガラスパイプ1内へ塩素ガスを流しながらガラスパイプ1を少なくとも1000℃以上に加熱してガラス表面を化学的に清掃すること、ガラスパイプ1内を真空引きしながら中実化を行うことも知られている(例えば特許文献1参照)。
例えば非特許文献1には、シリカガラス中での水の拡散が解説されている。
また、例えば非特許文献2には、シリカガラスに関する水の放出と吸蔵が解説されている。
Prior to solidification, the
For example, Non-Patent
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図18は、波長1.4μm帯でのOH基による伝送損失増を示すグラフである。石英ガラス中のOH基は波長1.4μm付近に大きな吸収ピーク(OH基吸収)を有する。OH基吸収は1.4μm帯の伝送損失を増加させ、1.4μm帯での信号やラマン増幅用の励起光の伝送を難しくする。そのためOH基吸収は小さいほど望ましい。しかし、コラップス法で光ファイバ母材を製造する場合、OH基吸収を低減することは困難であった。 FIG. 18 is a graph showing an increase in transmission loss due to OH groups in the wavelength band of 1.4 μm. The OH group in quartz glass has a large absorption peak (OH group absorption) in the vicinity of a wavelength of 1.4 μm. The OH group absorption increases transmission loss in the 1.4 μm band and makes it difficult to transmit signals in the 1.4 μm band and excitation light for Raman amplification. Therefore, the smaller the OH group absorption, the better. However, when an optical fiber preform is manufactured by the collapse method, it is difficult to reduce OH group absorption.
本発明の目的は、OH基吸収による伝送損失の増加を少なくした光ファイバを得ることができる光ファイバ母材をコラップス法により製造する方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical fiber preform by a collapse method, which can obtain an optical fiber with reduced increase in transmission loss due to OH group absorption.
本発明は、ガラスパイプを中実化して光ファイバ母材を製造する方法であって、前記ガラスパイプの温度を550℃以下に加熱しつつ前記ガラスパイプ内に水素原子含有物質の濃度が合計で10volppm以下である不活性ガスを吹き流す乾燥工程、前記乾燥工程の後に、前記ガラスパイプ中に塩素元素含有物質を含むガスを流しながら前記ガラスパイプを加熱する化学的清浄化工程、前記ガラスパイプの一端を封止する工程、及びガスを流しつつ排気して前記ガラスパイプ内の絶対圧力を100kPaから0.1kPaとして前記ガラスパイプを中実化する工程を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法を提供する。
また本発明は、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入し一体化して光ファイバ母材を製造する方法であって、ガラスパイプ内表面を気相エッチングする工程、ガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入する工程、前記ガラスパイプ及び前記ガラスロッドの温度を60〜550℃に加熱しつつ前記ガラスパイプ内に水素原子含有物質の濃度が合計10volppm以下である不活性ガスを吹き流す工程、塩素原子含有物質を含むガスを流しながら加熱する工程、前記ガラスパイプの一端を封止する工程、及びガスを流しつつ排気して前記ガラスパイプ内の絶対圧力を100kPaから0.1kPaとして前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを加熱一体化する工程を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法を提供する。
本明細書において光ファイバ母材とは、そのまま線引きして光ファイバとなるガラス体であってもよいし、さらに加工した後線引きされるガラス体(光ファイバ母材中間体)であってもよい。
The present invention is a method of manufacturing an optical fiber preform by solidifying a glass pipe, and the concentration of hydrogen atom-containing substances in the glass pipe is a total while heating the temperature of the glass pipe to 550 ° C. or less. A drying step of blowing an inert gas of 10 volppm or less, a chemical cleaning step of heating the glass pipe while flowing a gas containing a chlorine element-containing substance in the glass pipe after the drying step, An optical fiber preform having a step of sealing one end, and a step of solidifying the glass pipe by exhausting while flowing a gas so that the absolute pressure in the glass pipe is 100 kPa to 0.1 kPa A manufacturing method is provided.
The present invention also relates to a method of manufacturing an optical fiber preform by inserting a glass rod into a glass pipe and integrating the glass rod, a step of vapor-phase etching the inner surface of the glass pipe, and inserting the glass rod into the glass pipe. A step of blowing an inert gas having a total concentration of 10 volppm or less of hydrogen atom-containing materials into the glass pipe while heating the temperature of the glass pipe and the glass rod to 60 to 550 ° C., a chlorine atom-containing material A step of heating while containing a gas, a step of sealing one end of the glass pipe, and exhausting the gas while flowing gas so that the absolute pressure in the glass pipe is 100 kPa to 0.1 kPa, and the glass pipe and the glass rod A method for producing an optical fiber preform is provided.
In this specification, the optical fiber preform may be a glass body that is drawn as it is to become an optical fiber, or may be a glass body (optical fiber preform intermediate) that is drawn after further processing. .
本発明は、中実化の前にガラスパイプ内やガラス表面を十分に乾燥することにより、OH基由来の吸収による伝送損失増加が非常に少ない光ファイバ母材を、コラップス法により製造することができる。本発明の光ファイバ母材はOH基含有量が非常に少なく、この母材を線引きした光ファイバは、波長1.38〜1.45μm付近の伝送損失が低く良好であり、1.48〜1.6μm帯の信号光を増幅するために用いる励起用光源として、上記波長帯の光源を用いるラマン増幅用光ファイバとして好適である。 According to the present invention, by sufficiently drying the inside of the glass pipe and the glass surface before solidification, an optical fiber preform with a very small increase in transmission loss due to absorption derived from OH groups can be produced by the collapse method. it can. The optical fiber preform of the present invention has a very low OH group content, and an optical fiber obtained by drawing this preform has a low transmission loss in the vicinity of a wavelength of 1.38 to 1.45 μm, and is excellent in a range of 1.48 to 1. As a pumping light source used for amplifying signal light in the .6 μm band, it is suitable as a Raman amplification optical fiber using a light source in the above wavelength band.
シリカガラス表面に水素原子含有物質、例えば、水素分子(H2)、水(H2O)、メタール(CH3OH)、メタン(CH4)、ケトン(CH3COCH3)、水素原子(H)等が吸着したままシリカガラスを加熱すると、水素原子含有物質に含まれる水素原子がガラス表面と化学式(1)、(2):
SiO2+H→Si−OH(1)
GeO2+H→Ge−OH(2)
のように反応する。こうして生成した水酸基(OH基)は除去することが困難である。
A hydrogen atom-containing substance such as a hydrogen molecule (H 2 ), water (H 2 O), methanol (CH 3 OH), methane (CH 4 ), ketone (CH 3 COCH 3 ), hydrogen atom (H When silica glass is heated while adsorbing etc., hydrogen atoms contained in the hydrogen atom-containing substance are converted into the glass surface and chemical formula (1), (2):
SiO 2 + H → Si—OH (1)
GeO 2 + H → Ge-OH (2)
It reacts like this. The hydroxyl groups (OH groups) thus produced are difficult to remove.
例えば水素原子含有物質がH2Oの場合、加熱処理するとガラス表面にH2Oが化学吸着される。550℃を超えて加熱すると吸着の活性化エネルギーが低温の場合の2倍にも大きくなり、H2Oをガラス表面から除去するのが困難となる。600℃以上に加熱するとH2Oがガラス表面と反応してOH基を生成してしまう。また200℃以上での加熱でもH2Oとガラス表面が反応してしまう場合もある。 For example, when the hydrogen atom-containing material is H 2 O, H 2 O is chemically adsorbed on the glass surface when heat-treated. When heated above 550 ° C., the adsorption activation energy becomes twice as large as that at a low temperature, and it becomes difficult to remove H 2 O from the glass surface. When heated to 600 ° C. or higher, H 2 O reacts with the glass surface to generate OH groups. Also it is between H 2 O and the glass surface in heating at 200 ° C. or higher in some cases reacts.
本発明の光ファイバ母材の製造方法では、ガラスパイプをコラップス法で中実化する前に、ガラスパイプ内のガラス表面に吸着している水素原子含有物質及び/又はガラスパイプ内雰囲気に含まれている水素原子含有物質(両者をあわせて「ガラスパイプ内の水素含有物質」と総称する)を減少させる処理をしておく。本明細書では、H2Oに限らず水素原子含有物質を減少させる処理を「乾燥」と呼び、この処理を行う工程を「乾燥工程」と呼ぶことにする。乾燥処理をすることにより、中実化する工程でガラスパイプが高温に加熱されてもOH基は生成しないので、OH基吸収による伝送損失増を低減した光ファイバ母材を得ることが可能となる。
本発明の乾燥工程を実施することにより、光ファイバ母材の中実化する際の界面に由来する部分のOH基の濃度を100ppb以下にすることができる。また、光ファイバの波長1.38μmにおけるOH基吸収を0.5dB/km以下にすることができる。
In the optical fiber preform manufacturing method of the present invention, before the glass pipe is solidified by the collapse method, it is contained in the hydrogen atom-containing substance and / or the atmosphere in the glass pipe adsorbed on the glass surface in the glass pipe. The hydrogen atom-containing materials (collectively referred to as “hydrogen-containing materials in the glass pipe”) are reduced. In the present specification, a process for reducing a hydrogen atom-containing substance, not limited to H 2 O, is referred to as “drying”, and a process for performing this process is referred to as a “drying process”. By performing the drying process, no OH group is generated even when the glass pipe is heated to a high temperature in the step of solidification, so that it becomes possible to obtain an optical fiber preform with reduced transmission loss increase due to OH group absorption. .
By carrying out the drying step of the present invention, the concentration of the OH group in the portion derived from the interface when the optical fiber preform is solidified can be made 100 ppb or less. Further, the OH group absorption at an optical fiber wavelength of 1.38 μm can be made 0.5 dB / km or less.
乾燥工程は、温度550℃以下で行われる。加熱温度が550℃を超えるとシリカガラスに吸着しているH2O等の除去が困難となるし、600℃以上ではH2O等がガラス表面と反応してOH基を生成してしまうためである。 A drying process is performed at the temperature of 550 degrees C or less. If the heating temperature exceeds 550 ° C., it becomes difficult to remove H 2 O adsorbed on the silica glass, and if it is 600 ° C. or higher, H 2 O reacts with the glass surface to generate OH groups. It is.
乾燥工程の実施形態として(A)〜(E):
(A)ガラスパイプの一端から他端へ、水素原子含有物質濃度の低いガス(乾燥ガス)を吹き流し、ガラスパイプ内をパージする(吹き流しパージ)、
(B)ガラスパイプ内を真空排気する(真空排気)、
(C)ガラスパイプ内を吹き流しパージしながら真空排気する、
(D)ガラスパイプ内のガスを排出してガラスパイプ内の圧力を減じ、続いて、ガラスパイプ内に乾燥ガスを導入してガラスパイプ内の圧力を増加させるサイクルを少なくとも1回以上行う(サイクルパージ)、
(E)(A)〜(D)の組み合わせ、例えば、(B)+(A)、(C)+(A)、(B)+(C)+(D)、(B)+(D)、(C)+(D)、
が挙げられる。乾燥工程を行うことにより、ガラスパイプ内のガラス表面(ガラスパイプ内面及びガラスロッド表面)に吸着している水素原子含有物質やガラスパイプ内雰囲気に含まれる水素原子含有物質をほぼ完全に除去することができる。例えば吸着水であれば、10−2ppm(質量百万分率)程度またはそれ以下にすることができる。
Embodiments of the drying process (A) to (E):
(A) A gas (dry gas) having a low hydrogen atom-containing substance concentration is blown from one end of the glass pipe to the other end, and the inside of the glass pipe is purged (blast purge).
(B) The inside of the glass pipe is evacuated (evacuated),
(C) The inside of the glass pipe is blown and evacuated while purging.
(D) The gas in the glass pipe is discharged to reduce the pressure in the glass pipe, and then, at least one cycle of introducing a dry gas into the glass pipe and increasing the pressure in the glass pipe is performed (cycle) purge),
(E) Combinations of (A) to (D), for example, (B) + (A), (C) + (A), (B) + (C) + (D), (B) + (D) , (C) + (D),
Is mentioned. By performing the drying process, the hydrogen atom-containing substances adsorbed on the glass surface (glass pipe inner surface and glass rod surface) in the glass pipe and the hydrogen atom-containing substances contained in the atmosphere in the glass pipe are almost completely removed. Can do. For example, in the case of adsorbed water, it can be reduced to about 10-2 ppm (parts per million by mass) or less.
実施形態(A)「吹き流しパージ」について説明する。図1(A)及び図1(B)は、本発明の乾燥工程の一実施形態である「吹き流しパージ」を示す概念図であり、図1(A)はガラスパイプのみの場合、図1(B)はガラスパイプ中にガラスロッドがある場合を示す。
図1(A)に示す例では、両端を開放した状態でガラスパイプ1を把持部4で把持して、ガラスパイプ1の一端に取り付けたガスライン5から乾燥ガスを導入し、他端に取り付けたガスライン6に向けて吹き流しを行う。図1(B)に示す例では、ガラスパイプ1内にガラスロッド2を挿入した状態で、ガラスパイプ1の一端に取り付けたガスライン5から乾燥ガスを導入し、他端に取り付けたガスライン6に向けて吹き流しを行う。
吹き流しを行う際に、ガラスパイプ1を加熱してもよい。加熱手段として筒状のマントルヒータ7、ガラスパイプ1の外周に巻き付けたテープヒータ7′又は電気炉を使うと温度制御を容易にでき好適である。加熱手段として酸水素バーナ、プラズマバーナ等を用いることもできる。加熱せずに、吹き流しパージを長時間実施してもよい。
Embodiment (A) “Blowing purge” will be described. 1 (A) and 1 (B) are conceptual diagrams showing “blow-out purge” which is an embodiment of the drying process of the present invention. FIG. 1 (A) shows the case of only a glass pipe in FIG. B) shows the case where there is a glass rod in the glass pipe.
In the example shown in FIG. 1 (A), the
The
このように一端から他端へと乾燥ガスを吹き流すので、ガラスパイプ1内面及びガラスロッド2表面に吸着していた水素原子含有物質を脱離させること、及びガラスパイプ1内雰囲気中の水素原子含有物質を低減することができる。また、脱離した水素原子含有物質がガラス表面に再吸着されることが少ない。
Since the dry gas is blown from one end to the other in this way, the hydrogen atom-containing substance adsorbed on the inner surface of the
乾燥工程に用いるパージ用の乾燥ガスとしては、例えば窒素(N2)、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)等の不活性ガス、塩素(Cl2)、塩化チオニル(SOCl2)等の反応性ガス、さらには、酸素(O2)を挙げることができる。これらの乾燥ガスは水素原子含有物質濃度が合計で10volppm(体積百万分率)以下であることが望ましく、特に望ましくは1volppm以下である。 Examples of the dry gas for purging used in the drying step include inert gases such as nitrogen (N 2 ), helium (He), and argon (Ar), and reactivity such as chlorine (Cl 2 ) and thionyl chloride (SOCl 2 ). A gas, and further oxygen (O 2 ) can be mentioned. These dry gases preferably have a total hydrogen atom-containing substance concentration of 10 volppm (parts per million by volume) or less, and particularly preferably 1 volppm or less.
乾燥工程において吹き流すガスの1分間の流量は、乾燥工程においてガラスパイプが加熱される範囲のパイプ容積の10倍以上とすることが望ましい。このようにすることで、パイプ下流側からの水分の拡散を防止し、パイプ内部の水分量を供給される乾燥ガスと同等に保つことができる。 The flow rate of the gas blown in the drying step is preferably 10 times or more the pipe volume in the range where the glass pipe is heated in the drying step. By doing in this way, the spreading | diffusion of the water | moisture content from a pipe downstream side can be prevented, and the moisture content inside a pipe can be kept equal to the dry gas supplied.
乾燥工程において、吹き流しパージの時間は1時間以上とすることが望ましい。長時間パージすることにより、水素原子含有物質の吸着量を十分に低減することができる。 In the drying process, it is desirable that the time for blowing and purging be 1 hour or longer. By purging for a long time, the adsorption amount of the hydrogen atom-containing substance can be sufficiently reduced.
吹き流しパージの際ガラスパイプ1を加熱すると、ガラス表面から脱離するエネルギーを吸着している分子に与えることができ、パージの時間を短縮できる。図11は、加熱したシリカガラスから脱離する水分量を示すグラフである。60℃以上で脱離が促進されるガラス表面との結合力が弱いH2O(PeakI)と、400℃以上で脱離が促進されるガラス表面との結合力が強いH2O(PeakII)とがあることが確認できている。ガラスパイプの温度を60℃以上に加熱することが望ましい。また、H2Oの大気圧での沸点が100℃であるため、100℃以上に加熱することも望ましい。
ガラスパイプの温度は、好ましくは、200℃未満に加熱する。温度200℃未満で吹き流しパージを行えば、OH基の生成を抑制できる。温度200℃以上ではH2Oとガラス表面が反応してしまう場合もある。
ガラスパイプの温度を60℃以上200℃未満に加熱して、量が多いガラス表面との結合力が弱いH2Oをガラス表面から脱離させた後、ガラスパイプの温度を300℃以上に加熱することも望ましい。なお、吹き流しパージを室温で行っても水素原子含有物質を低減できることは言うまでもない。
When the
The temperature of the glass pipe is preferably heated to less than 200 ° C. If purge is performed by blowing at a temperature of less than 200 ° C., generation of OH groups can be suppressed. When the temperature is 200 ° C. or higher, H 2 O may react with the glass surface.
The temperature of the glass pipe is heated to 60 ° C. or higher and lower than 200 ° C., and H 2 O having a weak binding force with a large amount of the glass surface is desorbed from the glass surface, and then the temperature of the glass pipe is heated to 300 ° C. or higher. It is also desirable to do. Needless to say, the hydrogen atom-containing substance can be reduced even if blow-by purge is performed at room temperature.
封止する工程又は中実化する工程でガラスパイプを550℃以上に加熱する範囲より広い範囲で、乾燥工程でガラスパイプを加熱することが望ましい。図1(B)において、範囲Aはコラップスされて光ファイバ母材の有効部(製品となり得る光ファイバ母材の部位)となる部分を示し、この部分は中実化する工程において550℃以上に加熱される。範囲Bは乾燥工程で加熱する範囲である。図示のように範囲Aに対して範囲Bを広くとることで、パイプ内部を予め脱水しておき、範囲Bのガラスパイプ内表面に含有されているOH基がH2Oとなって脱離し、範囲Aのガラスパイプ内面に再吸着してしまうことを防止できる。 It is desirable to heat the glass pipe in the drying step in a wider range than the range in which the glass pipe is heated to 550 ° C. or higher in the sealing step or the solidifying step. In FIG. 1 (B), a range A indicates a portion that is collapsed to become an effective portion of the optical fiber preform (a portion of the optical fiber preform that can be a product), and this portion is increased to 550 ° C. or higher in the process of solidification. Heated. Range B is the range to be heated in the drying process. As shown in the figure, by taking the range B wider than the range A, the inside of the pipe is dehydrated in advance, and the OH group contained on the inner surface of the glass pipe in the range B is desorbed as H 2 O, Re-adsorption to the inner surface of the glass pipe in range A can be prevented.
次に、実施形態(B)「真空排気」について説明する。この実施形態では、ガラスパイプ内の絶対圧力を4kPa以下、好ましくは0.4kPa以下、特に好ましくは0.04kPa以下の真空とする。温度25℃におけるH2Oの飽和水蒸気圧が4kPaであるので、ガラスパイプ内圧をこれよりも低くすることにより、H2Oの脱離を加速することができる。くわえて内圧を低くすることにより、H2Oの平均自由工程を長くしガラス壁面への衝突の確率を低くすることができるので、ガラス表面への再吸着を大幅に抑制することが可能である。 Next, the embodiment (B) “evacuation” will be described. In this embodiment, the absolute pressure in the glass pipe is 4 kPa or less, preferably 0.4 kPa or less, particularly preferably 0.04 kPa or less. Since the saturated water vapor pressure of H 2 O at a temperature of 25 ° C. is 4 kPa, desorption of H 2 O can be accelerated by lowering the glass pipe internal pressure. In addition, by lowering the internal pressure, the mean free process of H 2 O can be lengthened and the probability of collision with the glass wall surface can be lowered, so that re-adsorption to the glass surface can be greatly suppressed. .
さらに、実施形態(D)「サイクルパージ」について説明する。図2(A)〜図2(D)は、本発明の乾燥工程の一実施形態である「サイクルパージ」を示す概念図である。図2(A),〜図2(C)はガラスパイプが貫通している場合、図2(D)はガラスパイプが途中で封止されている場合を示す。この実施形態では、圧力を減少させる工程での圧力は4kPa以下とすることが好ましい。圧力を増加させる工程での圧力は50kPa以上が好ましく、100kPa以上がより好ましい。 Further, the embodiment (D) “cycle purge” will be described. FIG. 2A to FIG. 2D are conceptual diagrams showing “cycle purge” which is an embodiment of the drying process of the present invention. 2A to 2C show the case where the glass pipe penetrates, and FIG. 2D shows the case where the glass pipe is sealed on the way. In this embodiment, the pressure in the step of reducing the pressure is preferably 4 kPa or less. The pressure in the step of increasing the pressure is preferably 50 kPa or more, and more preferably 100 kPa or more.
ガラスパイプが貫通している場合のサイクルパージは、例えばi)ないしiii)のような手順を1回以上繰り返して行う。
i)バルブ9を閉、バルブ10を開とし排気する。
←→(バルブ9を開、バルブ10を閉とし乾燥ガスを導入する〔図2(A)〕。
ii)バルブ9を開、バルブ10を開とし乾燥ガスを導入しながら排気する。
←→(バルブ9を開、バルブ10を閉とする〔図2(B)〕。
iii)バルブ9を閉、バルブ10を開とし排気する。
←→(バルブ9を開、バルブ10を開とし乾燥ガスを導入しながら排気する〔図2(C)〕。iii)の場合、乾燥ガスの流量を大きくし排気を弱めることで排気しながらでもガラスパイプ内を加圧状態にできる。
The cycle purge when the glass pipe is penetrating is performed by repeating the procedure such as i) to iii) once or more.
i) The
← → (
ii) The
← → (
iii) The
← → (
ガラスパイプが途中で封止されている場合のサイクルパージは次のように行う〔図2(D)〕。この場合、ガス導入側端部に取り付けたガスライン5には真空排気ができるガスライン8が接続されている。はじめに、バルブ9を閉、バルブ13を開として、ガスライン5、ガスライン8を介して排気し、ガラスパイプ11内の絶対圧力を例えば4kPa以下とし、吸着水その他を蒸発させる。次に、バルブ9を開けて乾燥ガスをガラスパイプ11内に導入するとともにバルブ10を閉じ、ガラスパイプ11内の絶対圧力を例えば50kPa以上の状態とする。排気とガスの導入をおのおの1回以上交互に実施することにより、ガラスパイプ11及びガラスロッド2の表面に吸着した水素原子含有物質を大幅に低減することができる。
The cycle purge when the glass pipe is sealed in the middle is performed as follows [FIG. 2 (D)]. In this case, a
ガラスパイプの片端または両端にハンドリングパイプを接続した状態で本発明のコラップスを行う、つまり乾燥工程の前にガラスパイプの少なくとも一端にハンドリングパイプを接続する工程を有してもよい。図3は、ガラスパイプとハンドリングパイプを接続した状態を示す概念図である。光ファイバ母材の有効部となるガラスパイプ11の両端にハンドリングパイプ12が接続されている。このようにすると、高価なガラスパイプを必要以上に用いなくてよいという利点がある。
You may have the process of performing the collapse of this invention in the state which connected the handling pipe to the one end or both ends of a glass pipe, ie, connecting a handling pipe to at least one end of a glass pipe before a drying process. FIG. 3 is a conceptual diagram showing a state in which a glass pipe and a handling pipe are connected. Handling
ハンドリングパイプを接続して本発明のコラップスを実施する場合、ハンドリングパイプの内面に吸着している水素原子含有物質が少ないこと、ハンドリングパイプ中のOH基濃度の低いことが好ましい。具体的にはハンドリングパイプ中のOH基濃度は10ppm(質量百万分率)以下であることが望ましい。この理由は、ハンドリングパイプ部分も封止する工程や中実化する工程等において加熱されるので、ここに含有されているOH基がH2Oとなって脱離し、有効部のパイプ内表面に再吸着される恐れがあるためである。 When carrying out the collapse of the present invention by connecting a handling pipe, it is preferable that the hydrogen atom-containing substance adsorbed on the inner surface of the handling pipe is small and the OH group concentration in the handling pipe is low. Specifically, the OH group concentration in the handling pipe is desirably 10 ppm (parts per million by mass) or less. This is because the handling pipe portion is also heated in the process of sealing or solidifying, etc., so that the OH group contained therein is desorbed as H 2 O, and becomes effective on the pipe inner surface of the effective part. This is because there is a risk of re-adsorption.
また、ハンドリングパイプは、その一部にパイプ肉厚中を伝わる赤外線をパイプ外部に放射させる部分を有しているものが好適である。図12は、本発明のハンドリングパイプの一実施形態をガラスパイプ11に接続した状態を示す概念図である。ハンドリングパイプ16にはパイプを節状に形成した放射部15が設けられている。ハンドリングパイプ16を熱源3で加熱した際、ハンドリングパイプ16の放射部15に関して熱源3と反対側の温度は、放射部15を設けない場合と比較して低下する。ハンドリングパイプ16の一端を1400℃に10分間加熱した時、熱源3から1000mm離れた位置でのハンドリングパイプ16の温度は、途中に放射部15がある場合で50℃、無い場合で100℃であった。
In addition, it is preferable that the handling pipe has a part that radiates infrared rays transmitted through the pipe thickness to the outside of the pipe. FIG. 12 is a conceptual diagram showing a state in which one embodiment of the handling pipe of the present invention is connected to the
ハンドリングパイプ16を使う場合、放熱部15からガラスパイプ11側は本発明の乾燥工程を実施して水素含有物質を除去しておく。ハンドリングパイプ16の放熱部15をはさんでガラスパイプ11と反対側は高温に加熱されることがないので、この部分に吸着している水素含有物質が製造プロセス中にガラスパイプ11の有効部の方に拡散してくることがない。放熱部15は、パイプを節状に形成する以外の形態、例えば、赤外線を散乱させる不透明石英ガラスのパイプをハンドリングパイプ16の中間に挟んで形成してもよい。あるいは、二本のパイプを接続してハンドリングパイプとし、その融着接続部分を放熱部15として利用してもよい。
When the handling
図4(A)〜図4(C)は、本発明の接続する工程の一実施形態を示す概念図である。ガラスパイプ11とハンドリングパイプ12の接続は、熱源3を用いて両者を加熱し溶融接続する。プラズマバーナ、誘導炉、抵抗炉といったH2Oを発生しない熱源を用いると、ガラスパイプとハンドリングパイプを接続する際のH2Oの混入を大幅に抑制できる。一方、酸水素バーナのようにH2Oを発生する熱源を用いると、ガラスパイプとハンドリングパイプの接続時に、水素原子含有物質がガラスパイプ及びハンドリングパイプ内に混入する恐れがある。
混入を防止するため、例えば、図4(A)に示すように接続される側とは反対側の端面から両パイプ内に乾燥ガスを導入する。また、図4(B)に示すように、一方のパイプの反対側端面に封止材14を取り付けるとともに他方のパイプの反対側端面から前記乾燥ガスを導入する。あるいは、図4(C)に示すように両パイプの接続される側とは反対側の端面に封止材14を取り付けた状態で接続する。このようにすることにより、外気がガラスパイプ内に混入する量を減少させ、両パイプ内表面の汚染を低減する。乾燥ガスとしては乾燥工程における乾燥ガスと同じ種類のガスを用いることができる。ガス中の水素原子含有物質の濃度は合計10volppm以下であることが好ましく、より好ましくは1volppm以下である。また、接続後に乾燥工程を実施することも望ましい実施の形態である。
4 (A) to 4 (C) are conceptual diagrams showing an embodiment of the connecting step of the present invention. The
In order to prevent mixing, for example, as shown in FIG. 4A, dry gas is introduced into both pipes from the end surface opposite to the connected side. As shown in FIG. 4B, the sealing
本発明のコラップスは、乾燥工程の前または後においてガラスパイプ〔少なくとも一端にハンドリングパイプを接続されたガラスパイプもガラスパイプと総称する〕の内面を気相エッチングする工程を有することが望ましい。気相エッチングすることにより、ガラスパイプ内表面を平滑化するとともに、乾燥工程で除去しきれなかった化学的に吸着している水素原子含有物質を削り取ったり、表面からある程度の深さ(数μmから数mm程度)に侵入している不純物を取り除いたりすることができる。 The collaps of the present invention preferably has a step of vapor-phase etching the inner surface of a glass pipe (a glass pipe having a handling pipe connected to at least one end is also referred to as a glass pipe) before or after the drying step. By vapor-phase etching, the inner surface of the glass pipe is smoothed, and the chemically adsorbed hydrogen atom-containing substance that could not be removed in the drying process is scraped off, or a certain depth (from several μm from the surface) Impurities that intrude into the order of several millimeters can be removed.
図5は、本発明のエッチングする工程の一実施形態を示す概念図である。ガラスパイプ1の一端からエッチングガスを導入しつつ熱源3で加熱する。範囲Aはコラップスされて光ファイバ母材の有効部となる範囲であり、その後の工程、例えば、中実化する工程において550℃以上に加熱される。範囲Cは気相エッチングされる範囲である。範囲Cは範囲Aをカバーするように設定することが望ましい。これは、範囲A内の表面に化学的に吸着しているH2Oが残っていた場合、中実化する工程で550℃以上に加熱されたときにこのH2Oが蒸発し、パイプ内を汚染することを防止するためである。
FIG. 5 is a conceptual diagram showing an embodiment of the etching process of the present invention. Heating is performed by the
気相エッチング用のガスとしては、例えば六フッ化硫黄(SF6)、フルオロカーボン(C2F6)、四フッ化ケイ素(SiF4)を挙げることができる。ガス濃度、エッチング時間及び加熱温度は目的とするエッチングの程度に応じて適宜選択すればよい。エッチング用ガスとCl2とを混合して使用してもよい。 Examples of gas for gas phase etching include sulfur hexafluoride (SF 6 ), fluorocarbon (C 2 F 6 ), and silicon tetrafluoride (SiF 4 ). The gas concentration, etching time, and heating temperature may be appropriately selected according to the target degree of etching. Etching gas and Cl 2 may be mixed and used.
あらかじめ、エッチングする工程の前にガラスパイプ内を乾燥させる予備乾燥工程を行っておくと、気相エッチング用のガスとH2Oの反応による強酸性液体の形成を防止することができる。特にエッチングの際にSF6を用いる場合には、パイプ内にH2Oが残留していると濃硫酸が生成してしまう。蒸気圧の低い濃硫酸を除去することは困難であるため、製造した光ファイバにOH基などの不純物が混入してしまう。また濃硫酸の生成は作業者にとって非常に危険である。 If a preliminary drying step of drying the inside of the glass pipe is performed in advance before the etching step, formation of a strongly acidic liquid due to the reaction between the gas for gas phase etching and H 2 O can be prevented. In particular, when SF 6 is used during etching, concentrated sulfuric acid is generated if H 2 O remains in the pipe. Since it is difficult to remove concentrated sulfuric acid having a low vapor pressure, impurities such as OH groups are mixed into the manufactured optical fiber. The production of concentrated sulfuric acid is very dangerous for workers.
本発明においては、乾燥工程の前、好ましくはエッチングする工程と乾燥工程の間で、Modified Chemical Vapor Deposition法(MCVD法)やPlasma−activated Chemical Vapor Deposition法(PCVD法)等によりガラスパイプ内面にガラス層を堆積する工程を実施してもよい。ガラスパイプの一端からガラス原料ガスとして四塩化珪素(SiCl4)、屈折率調整用ドーパント原料ガスとして四塩化ゲルマニウム(GeCl4)、オキシ塩化リン(POCl3)、SiF4又は三塩化ホウ素(BCl3)、反応性ガスとキャリアガスとしてO2及びHe等をガラスパイプ内に導入する。そして、外部にガラスパイプとは相対的に移動可能に設けた熱源により該ガラスパイプを加熱して、ガラスパイプ内面にガラス層を形成する。熱源としては、例えば酸水素バーナ、プラズマ火炎、誘導炉や抵抗炉等の電気炉等を用いることができる。 In the present invention, before the drying step, preferably between the etching step and the drying step, the inner surface of the glass pipe is subjected to a modified chemical vapor deposition method (MCVD method), a plasma-activated chemical vapor deposition method (PCVD method), or the like. A step of depositing a layer may be performed. From one end of the glass pipe, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) is used as a glass source gas, and germanium tetrachloride (GeCl 4 ), phosphorus oxychloride (POCl 3 ), SiF 4 or boron trichloride (BCl 3 ) is used as a refractive index adjusting dopant source gas. ), O 2 and He are introduced into the glass pipe as a reactive gas and a carrier gas. Then, the glass pipe is heated by a heat source provided so as to be movable relative to the glass pipe outside, and a glass layer is formed on the inner surface of the glass pipe. As the heat source, for example, an oxyhydrogen burner, a plasma flame, an electric furnace such as an induction furnace or a resistance furnace, or the like can be used.
エッチングする工程の実施をした後のガラスパイプは、水素原子含有物質ガスがパイプ内に殆ど存在せず、またガラス表面にも吸着されていない状態であるため、MCVD法やPCVD法の出発ガラスパイプとして非常に好適である。いわゆる光学クラッド層を合成する必要がなく、ガラスパイプ内面に直接コア層を堆積しても高品質の光ファイバが得られるので有利である。 The glass pipe after carrying out the etching step is in a state in which almost no hydrogen atom-containing substance gas is present in the pipe and is not adsorbed on the glass surface, so that the starting glass pipe of the MCVD method or PCVD method is used. Is very suitable. There is no need to synthesize a so-called optical cladding layer, and even if the core layer is deposited directly on the inner surface of the glass pipe, a high-quality optical fiber can be obtained.
同様に、乾燥工程の前に、好ましくはエッチングする工程と乾燥工程の間で、ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入する工程を実施してもよい。また、エッチングする工程に続いて堆積する工程、挿入する工程、乾燥工程、封止する工程、中実化する工程の順で行ってもよい。 Similarly, a step of inserting a glass rod into the glass pipe may be performed before the drying step, preferably between the etching step and the drying step. Moreover, you may carry out in order of the process of depositing after the process of etching, the process of inserting, the process of drying, the process of sealing, and the process of solidification.
また、乾燥工程のみでは除去しきれない金属不純物等が存在する場合には、乾燥工程の後に、ガラスパイプ中に塩素元素含有物質を含むガスを流しながら加熱する化学的清浄化工程を行ってもよい。図8は、本発明の化学的清浄化工程の一実施形態を示す概念図である。ガスライン5からCl2、または、SOCl2、SiCl4、GeCl4、四塩化炭素(CCl4)等の塩素原子含有物質を含む反応性ガスをガラスパイプ1内に導入しながら、熱源3によりガラスパイプ1を1000℃程度に加熱する。蒸気圧の低い金属や金属酸化物を塩素原子含有物質と反応させ、蒸気圧の高い金属塩化物(例えば塩化ニッケルは993℃で、塩化鉄は1020℃程度で蒸気圧1atmとなる)として除去することが可能となる。
化学的清浄化工程の後でガラスパイプ内を乾燥させる後乾燥工程を実施してもよい。これは、化学的清浄化工程で使用するCl2は1volppm程度のH2Oを含むことが多く、このH2Oを除去しておくことが有益であるからである。あらかじめ、Cl2ガス内の水分を減じるような吸着剤〔例えば、日本酸素(株)製ピュリフィルター(商品名)等〕を介することでこれに替えることもでてきる。他の供給ガスについても同様である。
In addition, when there are metal impurities that cannot be removed only by the drying process, a chemical cleaning process may be performed after the drying process by heating the glass pipe with a gas containing a chlorine element-containing substance. Good. FIG. 8 is a conceptual diagram showing an embodiment of the chemical cleaning process of the present invention. While introducing a reactive gas containing a chlorine atom-containing substance such as Cl 2 , SOCl 2 , SiCl 4 , GeCl 4 , or carbon tetrachloride (CCl 4 ) from the
A post-drying step of drying the inside of the glass pipe may be performed after the chemical cleaning step. This is because Cl 2 used in the chemical cleaning step often contains about 1 volppm of H 2 O, and it is beneficial to remove this H 2 O. It can be replaced with an adsorbent that reduces the moisture in the Cl 2 gas in advance (for example, a purifilter (trade name) manufactured by Nippon Oxygen Co., Ltd.). The same applies to other supply gases.
乾燥工程終了後、または、乾燥工程及び化学的清浄化工程終了後に、封止する工程として、ガラスパイプ(またはハンドリングパイプ)の排気端側を封止する。図9(A)及び図9(B)は、本発明の封止する工程の一実施形態を示す概念図である。図9(A)に示すようにガラスパイプ1を外部の熱源3により加熱して端部を融着させる。ガラスパイプの端部を融着する代わりに、図9(B)に示すように一方のガスライン6のバルブ10を閉じ封止状態(排気させない状態)としてもよい。封止する工程の後の中実化する工程の直前に、ガラスパイプ内のガスを排出してガラスパイプ内の圧力を減じ、続いて、前記ガラスパイプ内に乾燥ガスを導入して該ガラスパイプ内の圧力を増加するサイクルパージを少なくとも1回以上行うことは、水素原子含有物質を減少させるのに非常に有効である。
After the drying process or after the drying process and the chemical cleaning process, the exhaust pipe side of the glass pipe (or handling pipe) is sealed as a sealing process. FIG. 9A and FIG. 9B are conceptual diagrams showing an embodiment of the sealing process of the present invention. As shown in FIG. 9A, the
図10(A)及び図10(B)は、本発明の中実化する工程の一実施形態を示す概念図である。封止する工程終了後または上記サイクルを終了した後、図10(A)に示すように熱源3で加熱してゆくことにより、ガラスパイプ1をコラップスプし中実化する工程を行う。このとき、ガラスパイプ内にCl2、O2、Cl2とO2の混合ガス、Cl2、O2及びHeの混合ガスなどを流してもよく、これらのガスはその中に含む水素原子含有物質の濃度が合計10volppm以下であることが望ましい。また、ガスを流しつつガラスパイプ内を排気して100kPaから0.1kPaとすると、中実化の界面に気泡発生することがなく良好に実施できる。さらにまた、ガス導入をすることなくガラスパイプ内を排気してもよい。さらにまた、ガスを供給しながらガラスパイプ内の圧力を調整して、ガラスパイプ内を若干の陽圧(外気圧に対して+0.01〜+4kPa、より好ましくは+0.01〜+1kPa)としてもよい。
FIG. 10A and FIG. 10B are conceptual diagrams showing an embodiment of the process of solidifying the present invention. After completion of the sealing step or after completion of the above cycle, the
図10(A)に示す例では、ガラスパイプ1とガラスロッド2をコラップスにより融着一体化しているが、中実化時にCl2、N2、O2等を前記ガラスパイプ1内に導入しつつ排気しているので、ガラスパイプ1内に混入した大気の濃度を減少することが可能である。図10(B)に示すように、ガラスパイプ11の端部にガス導入口と排気口がおのおの独立に設けられていることがより好ましい。
In the example shown in FIG. 10 (A), the
本発明における好ましい実施の形態の一例として、接続する工程及び乾燥工程、エッチングする工程に続いて、堆積する工程及び/又は挿入する工程を実施し、その後に再度乾燥工程を行い、化学的清浄化工程、封止する工程、サイクルパージ、中実化する工程のように行いガラスロッドを得ることが挙げられる。 As an example of a preferred embodiment of the present invention, the step of depositing and / or inserting is performed following the step of connecting, drying, and etching, and then the drying step is performed again to perform chemical cleaning. It is possible to obtain a glass rod by performing a process, a sealing process, a cycle purge, and a solidification process.
なお、本発明に用いるガラスロッド、ガラスパイプとして、Vapor−phase Axial Deposition法(VAD法)、MCVD法、Outside Vapor Deposition法(OVD法)その他の公知手段により製造したものを用いることができる。また本発明のコラプスを実施して得られたガラスロッドを、そのまま出発ガラスロッドとして、あるいは穴開加工等によりパイプ形状として出発ガラスパイプとした後、本発明を再度実施してコラップスすることも好ましい実施の形態である。
例えばVAD法で得られた中実なガラス体をガラスパイプに加工する場合は、穴をあけてから延伸するよりも、延伸してから穴をあけるのが望ましい。先に穴をあけると、延伸時にガラスパイプを加熱する際にガラスパイプの内面に吸着している水分がOH基となりガラス内部に拡散し、このOH基を後で取り除くのが難しくなってしまうからである。もし延伸してから穴をあけるならば、その後の工程でガラスパイプの内面を1〜2mm程度厚めに気相又は液相エッチングするのが良い。
As the glass rod and glass pipe used in the present invention, those produced by Vapor-phase Axial Deposition method (VAD method), MCVD method, Outside Vapor Deposition method (OVD method) and other known means can be used. In addition, it is also preferable that the glass rod obtained by carrying out the collapse of the present invention is used as it is as a starting glass rod or as a starting glass pipe in the form of a pipe by drilling or the like, and then the present invention is performed again for collapsing. It is an embodiment.
For example, in the case of processing a solid glass body obtained by the VAD method into a glass pipe, it is desirable to make a hole after stretching rather than stretching after making a hole. If the hole is made first, the moisture adsorbed on the inner surface of the glass pipe becomes OH groups when the glass pipe is heated during stretching and diffuses into the glass, making it difficult to remove the OH groups later. It is. If the hole is made after stretching, it is preferable that the inner surface of the glass pipe is vapor-phase or liquid-phase etched to a thickness of about 1 to 2 mm in the subsequent process.
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。各実施例及び各参考例では、「乾燥したN 2 」として、H 2 O含有量が0.5volppm以下、かつその他の水素原子含有物質含有量が0.1volppm以下であるガス状のN 2 を用いる。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to these Examples. In Examples and Reference Examples, the "dry N 2", H 2 O content of 0.5volppm less, and other hydrogen atom-containing substance content of the gaseous N 2 or less 0.1volppm Use.
〔参考例1〕
図6に参考例1の流れ図を示す。
1)VAD法により酸化ゲルマニウム(GeO2)が中心近傍で27mol%添加されたシリカガラス体を製造し、直径7.5mm、長さ600mmのコア部となるガラスロッドに加工した。
2)VAD法により、フッ素が1.5%(質量百分率)添加されたシリカガラス体を製造し、外径40mm、内径8.5mm、長さ約500mmのディプレスト部となるガラスパイプに加工した。ガラスパイプ中のOH基濃度は赤外分光器による検出限界(0.01ppm)以下であった。ガラスパイプにエッチングガスとしてSF6を流しつつ1500℃程度に加熱し、気相エッチング処理を施した。
3)2)で準備したガラスパイプ内に1)で準備したガラスロッドを挿入した。
[Reference Example 1]
FIG. 6 shows a flowchart of Reference Example 1 .
1) A silica glass body to which 27 mol% germanium oxide (GeO 2 ) was added in the vicinity of the center was manufactured by the VAD method, and processed into a glass rod serving as a core portion having a diameter of 7.5 mm and a length of 600 mm.
2) A silica glass body to which 1.5% (mass percentage) of fluorine was added was manufactured by the VAD method, and processed into a glass pipe that became a depressed portion having an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 8.5 mm, and a length of about 500 mm. . The OH group concentration in the glass pipe was below the detection limit (0.01 ppm) by an infrared spectrometer. The glass pipe was heated to about 1500 ° C. while flowing SF 6 as an etching gas, and subjected to vapor phase etching.
3) The glass rod prepared in 1) was inserted into the glass pipe prepared in 2).
4)図1(B)に示すように、ガスライン5からガラスパイプ1内に乾燥したN2を2000sccm standard cubic centimeter per minute:標準状態で立方センチメーター毎時)流しながら、ガスライン6より真空排気して、ガラスパイプ1内圧を2.5kPaとした。このとき、ガラスパイプ1及びガラスロッド2のその後の化学的清浄化工程、封止する工程、中実化する工程の各工程で550℃以上に加熱される部分の両端から200mmずつ長い範囲を、テープヒータ7′で200℃に加熱した。乾燥したN2の流量はガラスパイプ1の加熱される部分の容積約50cm3の約40倍となっている。この状態を4時間保持した(一回目の乾燥工程)。
4) As shown in FIG. 1 (B), evacuated from the
5)図8に示すように、Cl2を流量500sccmでガラスパイプ1内に導入し、熱源3により1150℃まで加熱することにより金属不純物を除去した(化学的清浄化工程)。
6)図9(A)に示すように、ガラスパイプ1の乾燥工程における排気端側を熱源3で加熱融着して封止した。
7)ガスライン8から真空ポンプによってガラスパイプ1内を0.01kPa以下の真空状態に減圧した後、乾燥したN2をガラスパイプ1内に導入、真空ポンプを停止して105kPaまで加圧した。これを3回繰り返し、ガラスロッド2表面、ガラスパイプ1内面の吸着ガス(主にH2O)を脱離させた。
5) As shown in FIG. 8, Cl 2 was introduced into the
6) As shown in FIG. 9A, the exhaust end side in the drying process of the
7) After reducing the pressure inside the
8)図10(A)に示すように、ガラスパイプ1及びガラスロッド2を一体化(中実化)し、直径約39mm、長さ400mmのガラス体を得た。このとき、ガラスパイプ1内にはCl2を500sccm、O2を500sccm導入した。ガラスパイプ1内の圧力は大気圧に対して−1kPa、コラップス時のガラスパイプ1の外表面温度(放射温度計で測定した値)は1600℃であった。
8) As shown in FIG. 10A, the
9)ガラス体を外径11.7mmに延伸した後、機械的研削により外周を研削して外径6.4mm、長さ600mmのガラスロッドとした。
10)VAD法で、フッ素(F)が0.9%程度添加されたシリカガラス体を製造し、加工して外径43mm、内径9mm、長さ約500mmのクラッド部となるガラスパイプとした。このパイプは、コラップスする前に、SF6を流しながら1500℃程度に加熱し気相エッチング処理を実施した。
11)10)で準備したガラスパイプ内に9)で準備したガラスロッドを挿入した。
9) After extending the glass body to an outer diameter of 11.7 mm, the outer periphery was ground by mechanical grinding to obtain a glass rod having an outer diameter of 6.4 mm and a length of 600 mm.
10) A silica glass body to which about 0.9% of fluorine (F) was added by the VAD method was manufactured and processed into a glass pipe that became a clad portion having an outer diameter of 43 mm, an inner diameter of 9 mm, and a length of about 500 mm. Prior to collapsing, this pipe was heated to about 1500 ° C. while flowing SF 6 and subjected to vapor phase etching.
11) The glass rod prepared in 9) was inserted into the glass pipe prepared in 10).
12)一端からガラスパイプ内に乾燥したN2を2000sccm流しながら、他端でガラスパイプ内圧が外気よりも低くならない程度に排気し、ガラスパイプ内圧を103kPaとした。このとき、後の化学的清浄化工程、封止する工程、中実化する工程の各工程で550℃以上に加熱する部分の両端から200mmずつ長い範囲をテープヒータで170℃に加熱し、この状態を1時間保持し吹き流しパージを実施した(二回目の乾燥工程)。N2の流量はガラスパイプの加熱される部分の容積約60cm3の約35倍となっている。 12) While flowing 2000 sccm of dry N 2 into the glass pipe from one end, the other end was evacuated so that the internal pressure of the glass pipe was not lower than the outside air, and the internal pressure of the glass pipe was set to 103 kPa. At this time, a 200 mm long range from both ends of the portion heated to 550 ° C. or higher in each step of the subsequent chemical cleaning step, sealing step, and solidification step is heated to 170 ° C. with a tape heater. The state was maintained for 1 hour and then purged by blowing off (second drying step). The flow rate of N 2 is about 35 times the volume of the heated portion of the glass pipe of about 60 cm 3 .
13)Cl2を流量1000sccmでガラスパイプ内に導入し、1120℃まで加熱することにより金属不純物を除去した。
14)ガラスパイプの排気端側を封止した。
15)7)と同条件でサイクルパージを行った。
16)15)のガラスパイプ、ガラスロッドを図10(A)に示すように一体化(中実化)し、直径42mm、長さ400mmのガラス体を得た。このときガラスパイプ1内にはCl2を100sccm、O2を900sccm導入した。ガラスパイプ1内の圧力は大気圧に対して−4kPa、コラップス時のガラスパイプ1の外表面温度は1500℃であった。
13) Cl 2 was introduced into the glass pipe at a flow rate of 1000 sccm and heated to 1120 ° C. to remove metal impurities.
14) The exhaust end side of the glass pipe was sealed.
15) A cycle purge was performed under the same conditions as in 7).
16) The glass pipe and glass rod of 15) were integrated (solidified) as shown in FIG. 10A to obtain a glass body having a diameter of 42 mm and a length of 400 mm. At this time 100sccm a Cl 2 to the
17)コア部の径2aに対するクラッド部の外径Dの比D/2aが43.1倍になるように、ガラス体の外周にOVD法によりフッ素が0.9%程度添加されたシリカガラスを合成し、光ファイバ母材を得た。この光ファイバ母材の一部を輪切りにして、8)で一体化した部分のOH基濃度を赤外吸収法で測定したところ、15ppbであった。
18)光ファイバ母材を線引きし、ガラス部の外径が100μmの光ファイバとした。光ファイバの屈折率プロファイルを図13に示す。
17) Silica glass in which about 0.9% of fluorine is added to the outer periphery of the glass body by the OVD method so that the ratio D / 2a of the outer diameter D of the cladding portion to the diameter 2a of the core portion is 43.1 times. The optical fiber preform was obtained by synthesis. A part of this optical fiber preform was cut into pieces, and the OH group concentration of the part integrated in 8) was measured by an infrared absorption method, and found to be 15 ppb.
18) The optical fiber preform was drawn to obtain an optical fiber having a glass portion with an outer diameter of 100 μm. The refractive index profile of the optical fiber is shown in FIG.
光ファイバの波長1550nmにおける伝送特性は、伝送損失:0.50dB/km、分散:−41ps/km/nm、分散スロープ:−0.01ps/km/nm2、Aeff:8.5μm2、カットオフ波長:1050nm、PMD:0.1ps/km1/2であり、高非線形性ファイバを得たことを確認した。この光ファイバは、ラマン増幅用の光ファイバとして良好な特性を有する。また、この光ファイバの伝送損失の波長特性は図14に実線で示すとおりであり、1.4μm帯におけるOH基による過剰な伝送損失を、波長1.38μmにおいて0.1dB/km以下に抑制できている。 The transmission characteristics of the optical fiber at a wavelength of 1550 nm are as follows: transmission loss: 0.50 dB / km, dispersion: -41 ps / km / nm, dispersion slope: -0.01 ps / km / nm 2 , Aeff: 8.5 μm 2 , cut-off Wavelength: 1050 nm, PMD: 0.1 ps / km 1/2 , and it was confirmed that a highly nonlinear fiber was obtained. This optical fiber has good characteristics as an optical fiber for Raman amplification. Further, the wavelength characteristic of the transmission loss of this optical fiber is as shown by the solid line in FIG. 14, and the excessive transmission loss due to the OH group in the 1.4 μm band can be suppressed to 0.1 dB / km or less at the wavelength of 1.38 μm. ing.
〔比較例1〕
一回目の乾燥工程及び5)のCl2による化学的清浄化工程を除いた以外は参考例1と同様にして光ファイバを得た。この光ファイバの伝送損失の波長特性は図14に破線で示すとおりであり、OH基による吸収は1.3dB/kmであった。
[Comparative Example 1]
An optical fiber was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the first drying step and the chemical cleaning step with Cl 2 in 5) were omitted. The wavelength characteristic of the transmission loss of this optical fiber is as shown by the broken line in FIG. 14, and the absorption by the OH group was 1.3 dB / km.
図7に実施例1の流れ図を示す。
1)VAD法によりGeO2が中心近傍で22mol%添加されたシリカガラス体を製造し、直径8.5mm、長さ600mmのコア部となるガラスロッドに加工した。
FIG. 7 shows a flowchart of the first embodiment .
1) A silica glass body to which 22 mol% of GeO 2 was added in the vicinity of the center was manufactured by the VAD method, and processed into a glass rod serving as a core portion having a diameter of 8.5 mm and a length of 600 mm.
2)参考例1と同じ方法で、フッ素が1.5質量%添加された、外径40mm、内径8.5mm、長さ約500mmのディプレスト部となるガラスパイプを準備した。
3)横型ガラス旋盤を用い、酸水素火炎バーナを熱源として、外径40mm、内径10mm、長さ400mm程度のハンドリングパイプをガラスパイプの両端に接続した。赤外分光器で測定したところ、ハンドリングパイプに含まれるOH基の濃度は8ppmであった。ガラスパイプとハンドリングパイプの接続の際、図4(A)に示されるように接続される端とは反対側の端部から乾燥したN2を各パイプに流した。
2) By the same method as in Reference Example 1 , a glass pipe to be a depressed part having an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 8.5 mm, and a length of about 500 mm to which 1.5% by mass of fluorine was added was prepared.
3) Using a horizontal glass lathe, using an oxyhydrogen flame burner as a heat source, a handling pipe having an outer diameter of 40 mm, an inner diameter of 10 mm, and a length of about 400 mm was connected to both ends of the glass pipe. When measured with an infrared spectrometer, the concentration of OH groups contained in the handling pipe was 8 ppm. When connecting the glass pipe and the handling pipe, dried N 2 was allowed to flow through each pipe from the end opposite to the end to be connected as shown in FIG. 4 (A).
4)ガラスパイプの内部を油回転ポンプによって真空排気し、絶対圧力40Paまで減圧した。その後パイプ内に乾燥したN2を吹き流した。このときのパイプ内圧は絶対圧力で102kPa程度であった。減圧と吹き流しを3回繰り返し、パイプ内の雰囲気中にある水素元素含有物質、及び、パイプ内表面に吸着している水素元素含有物質を排出した。(予備乾燥工程)
5)SF6を100sccm、Cl2を200sccm、Heを100sccm流しながらプラズマバーナで加熱し、気相エッチングを実施した。有効部のパイプの内径が11mmになるまでパイプを複数回往復運動させた。
4) The inside of the glass pipe was evacuated by an oil rotary pump, and the pressure was reduced to an absolute pressure of 40 Pa. Thereafter, dry N 2 was blown into the pipe. The pipe internal pressure at this time was about 102 kPa in absolute pressure. The depressurization and blowing were repeated three times to discharge the hydrogen element-containing material in the atmosphere in the pipe and the hydrogen element-containing material adsorbed on the pipe inner surface. (Preliminary drying process)
5) Gas phase etching was performed by heating with a plasma burner while flowing SF 6 at 100 sccm, Cl 2 at 200 sccm, and He at 100 sccm. The pipe was reciprocated several times until the inner diameter of the pipe of the effective part became 11 mm.
6)5)のパイプ内に1)で準備したガラスロッドを挿入した。真空ポンプによってパイプ内を0.1kPa以下の真空状態にした後、乾燥したN2をガラスパイプ内に導入、真空ポンプを停止して103kPaまで加圧した。これを3回繰り返し、ガラスロッド表面、ガラスパイプ内面の吸着ガスを脱離させた。このとき、後の工程で550℃以上となる部分の両端から300mmずつ長い範囲を、マントルヒータで450℃に加熱した。その後、Cl2を流量500sccmでパイプ内に導入しながらガラスパイプを1200℃まで加熱して金属不純物を除去した。 6) The glass rod prepared in 1) was inserted into the pipe of 5). After the pipe was evacuated to 0.1 kPa or less by a vacuum pump, dried N 2 was introduced into the glass pipe, the vacuum pump was stopped, and the pressure was increased to 103 kPa. This was repeated three times to desorb the adsorbed gas on the glass rod surface and the inner surface of the glass pipe. At this time, a 300 mm long range was heated to 450 ° C. with a mantle heater from both ends of the portion that became 550 ° C. or higher in the subsequent step. Thereafter, the glass pipe was heated to 1200 ° C. while introducing Cl 2 into the pipe at a flow rate of 500 sccm to remove metal impurities.
7)熱源としてプラズマ炎を用いガラスパイプとガラスロッドの間を封止した。続いて、乾燥したO2ガス(H2Oの濃度が0.5volppm、その他の水素原子含有物質の濃度は0.1volppm以下)を400sccm流し0.03kPaまで圧力を低減することができる性能を有する真空ポンプで排気しながら、ガラスパイプとガラスロッドを一体化(中実化)し、外径39mm、長さ400mm程度のガラス体を得た。一体化が進む間、パイプ内の圧力は約0.1kPaでありガラスパイプの外表面温度は1200℃であった。また、ガラスパイプ内への大気の巻き込み量は別途調査したところ0.01sccm程度であった。 7) A plasma flame was used as a heat source to seal between the glass pipe and the glass rod. Subsequently, a dry O 2 gas (concentration of H 2 O of 0.5 volppm, the concentration of other hydrogen atom-containing substances is 0.1 volppm or less) flows through 400 sccm and has a performance capable of reducing the pressure to 0.03 kPa. The glass pipe and the glass rod were integrated (solidified) while evacuating with a vacuum pump to obtain a glass body having an outer diameter of 39 mm and a length of about 400 mm. During the integration, the pressure inside the pipe was about 0.1 kPa and the outer surface temperature of the glass pipe was 1200 ° C. Further, when the amount of air entrained in the glass pipe was separately investigated, it was about 0.01 sccm.
8)ガラス体を外径13.7mmに延伸した後、機械的な研削やフッ化水素溶液によるエッチングなどで外周を研削して外径9.6mm、長さ600mmのガラスロッドとした。 8) After stretching the glass body to an outer diameter of 13.7 mm, the outer periphery was ground by mechanical grinding or etching with a hydrogen fluoride solution to obtain a glass rod having an outer diameter of 9.6 mm and a length of 600 mm.
9)VAD法により、塩素(Cl)が3%(質量百分率)添加されたシリカガラス体を製造し、均一径に延伸、中心部に開孔するなどの加工をして外径45mm、長さ650mm程度のクラッド部となるガラスパイプとした。このパイプ中のOH基の濃度は検出限界以下であった。
10)3)と同じ装置で、9)で作成したガラスパイプの両端に、外径42mm、内径15mm、長さ400mmのハンドリングパイプを接続した。ハンドリングパイプに含まれるOH基の濃度を赤外分光器で測定したところ、8ppm程度であった。接続の際、それぞれのパイプの、接続される端とは反対側の端部から、乾燥したN2を吹き流した。
9) A silica glass body to which 3% (mass percentage) of chlorine (Cl) is added is manufactured by the VAD method, and the outer diameter is 45 mm and the length is processed by stretching to a uniform diameter and opening in the center. It was set as the glass pipe used as a clad part of about 650 mm. The concentration of OH groups in this pipe was below the detection limit.
10) Using the same apparatus as in 3), a handling pipe having an outer diameter of 42 mm, an inner diameter of 15 mm, and a length of 400 mm was connected to both ends of the glass pipe prepared in 9). When the concentration of OH groups contained in the handling pipe was measured with an infrared spectrometer, it was about 8 ppm. At the time of connection, dry N 2 was blown from the end of each pipe opposite to the end to be connected.
11)10)のガラスパイプに対して4)と同じ予備乾燥工程を実施した。
12)ガラスパイプ内に、SF6を150sccm、Cl2を200sccm、Heを100sccm流しながらプラズマバーナで加熱し、気相エッチングを実施した。有効部のガラスパイプの内径が14.5mmになるまでバーナを複数回往復運動させた。
13)ガラスパイプ内にプラズマ火炎で加熱するMCVD法によって、GeO2を平均4mol%添加したリング部となるシリカガラス層を厚さ1.7mm合成した。ガラスパイプの内径は11.2mmになった。
11) The same pre-drying process as 4) was performed on the glass pipe of 10).
12) Gas phase etching was performed by heating with a plasma burner while flowing SF 6 at 150 sccm, Cl 2 at 200 sccm, and He at 100 sccm in a glass pipe. The burner was reciprocated several times until the inner diameter of the glass pipe of the effective part became 14.5 mm.
13) A silica glass layer having a thickness of 1.7 mm was synthesized by an MCVD method in which a glass pipe was heated with a plasma flame to form a ring portion to which 4 mol% of GeO 2 was added on average. The inner diameter of the glass pipe was 11.2 mm.
14)ガラスパイプ内に8)で準備したガラスロッドを挿入し、200℃程度にマントルヒータで加熱しながら乾燥したN2をガラスパイプに5000sccm導入し吹き流した。加熱の範囲は、後の工程で550℃以上に加熱される部分の両端から250mmの範囲にわたるようにした。N2の流量はガラスパイプの加熱される部分の容積約113cm3の約44倍となっている。この状態を5時間保持し、ガラスロッド表面、パイプ内面の吸着ガスを脱離させた。その後、Cl2を1000sccmだけパイプ内に導入し1200℃まで加熱して金属不純物をCl2と反応させ除去した。 14) The glass rod prepared in 8) was inserted into the glass pipe, and N 2 dried while heating with a mantle heater at about 200 ° C. was introduced into the glass pipe at 5000 sccm and blown away. The range of heating was set to cover a range of 250 mm from both ends of the portion heated to 550 ° C. or higher in the subsequent step. The flow rate of N 2 is about 44 times the volume of the heated portion of the glass pipe, which is about 113 cm 3 . This state was maintained for 5 hours to desorb the adsorbed gas on the glass rod surface and the pipe inner surface. Thereafter, Cl 2 was introduced into the pipe by 1000 sccm and heated to 1200 ° C. to remove metal impurities by reacting with Cl 2 .
15)14)のガラスパイプ、ガラスロッドを、7)と同様にして封止して、一体化(中実化)し、外径43mm、長さ500mmのガラス体を得た。
16)ガラス体の外周に、VAD法によりClが3%添加されたシリカガラスを合成し、コアの外径2aに対するクラッドの外径Dの比D/2aを44.64倍である光ファイバ母材を得た。
15) The glass pipe and glass rod of 14) were sealed and integrated (solidified) in the same manner as in 7) to obtain a glass body having an outer diameter of 43 mm and a length of 500 mm.
16) An optical fiber mother having a ratio of the outer diameter D of the clad to the outer diameter 2a of the core D / 2a of 44.64 times synthesized by synthesizing 3% of silica glass by the VAD method on the outer periphery of the glass body. The material was obtained.
17)光ファイバ母材を線引きし、ガラス部の外径が125μmの光ファイバとした。図15にこの光ファイバの屈折率プロファイルを示す。
図7は実施例1の流れ図である。
この光ファイバの波長1550nmにおける伝送特性は、伝送損失:0.49dB/km、分散:−159.5ps/km/nm、分散スロープ:−0.65ps/km/nm2、Aeff:17μm2、カットオフ波長:1380nm、PMD:0.05ps/km1/2程度であった。
17) The optical fiber preform was drawn to obtain an optical fiber having an outer diameter of the glass portion of 125 μm. FIG. 15 shows the refractive index profile of this optical fiber.
FIG. 7 is a flowchart of the first embodiment .
The transmission characteristics of this optical fiber at a wavelength of 1550 nm are as follows: transmission loss: 0.49 dB / km, dispersion: -159.5 ps / km / nm, dispersion slope: -0.65 ps / km / nm 2 , Aeff: 17 μm 2 , cut Off wavelength: 1380 nm, PMD: about 0.05 ps / km 1/2 .
この光ファイバの伝送損失−波長特性は図16に示すとおりであり、1.4μm帯におけるOH基による過剰な伝送損失を、波長1.38μmにおいて0.05dB/km以下に抑制していることがわかる。この分散補償ファイバは、1.3μm帯ゼロ分散波長を有する光ファイバの波長分散を1.45〜1.62μmにわたって補償するような、広帯域な分散補償ファイバであるが、OH基による過剰な伝送損失がないため、1.45μm付近の伝送損失が低く良好である。さらにこの光ファイバを用いたラマン増幅も好適に実施することが可能である。
この光ファイバを温度80℃、濃度100%(体積百分率)のH2雰囲気中に24時間浸漬した後波長1.38μmの損失を再度測定したところ損失増加は測定限界(0.05dB/km)以下ときわめて小さかった。
The transmission loss-wavelength characteristic of this optical fiber is as shown in FIG. 16, and the excessive transmission loss due to the OH group in the 1.4 μm band is suppressed to 0.05 dB / km or less at the wavelength of 1.38 μm. Recognize. This dispersion compensating fiber is a broadband dispersion compensating fiber that compensates the chromatic dispersion of an optical fiber having a zero dispersion wavelength in the 1.3 μm band over 1.45 to 1.62 μm, but excessive transmission loss due to the OH group. Therefore, the transmission loss near 1.45 μm is low and good. Further, Raman amplification using this optical fiber can be suitably performed.
When this optical fiber was immersed in an H 2 atmosphere at a temperature of 80 ° C. and a concentration of 100% (volume percentage) for 24 hours and the loss at a wavelength of 1.38 μm was measured again, the loss increase was less than the measurement limit (0.05 dB / km). It was extremely small.
〔参考例2〕
1)VAD法により塩素が0.4%添加されたシリカガラス体を製造し、直径4mm、長さ600mmのコア部となるガラスロッドに加工した。ガラスロッドの比屈折率差はシリカガラスに対して0.06%であった。
2)VAD法により、フッ素が1.0%添加されたシリカガラス体を製造し、外径25mm、内径4mm、長さ約500mmのクラッド部となるガラスパイプに加工した。ガラスパイプにSF6を流しつつガラスパイプを1500℃程度に加熱してガラスパイプの内面を気相エッチングし、ガラスパイプの内径を6mmとした。ガラスパイプの比屈折率差はシリカガラスに対して−0.33%であった。
3)2)で準備したガラスパイプ内に1)で準備したガラスロッドを挿入した。
4)ガラスパイプ内に一端から乾燥したN2を2000sccm流しながら他端より真空排気して、ガラスパイプ内圧を2.5kPaとした。このとき、ガラスパイプ及びガラスロッドのその後の化学的清浄化工程、封止する工程、中実化する工程の各工程で550℃以上に加熱される部分の両端から200mmずつ長い範囲を、テープヒータで200℃に加熱した。この状態を4時間保持した(乾燥工程)。
5)Cl2を流量500sccmでガラスパイプ内に導入し、熱源により1150℃まで加熱することにより金属不純物を除去した。
6)ガラスパイプの乾燥工程における排気端側を熱源で加熱融着して封止した。
7)真空ポンプによってガラスパイプ内を0.01kPa以下に減圧した後、乾燥したN2をガラスパイプ内に導入、真空ポンプを停止して105kPaまで加圧した。これを3回繰り返し、ガラスロッド表面、ガラスパイプ内面の吸着ガス(主にH2O)を脱離させた。
8)ガラスパイプ及びガラスロッドを一体化(中実化)し、直径約24.3mm、長さ400mmのガラス体を得た。このとき、ガラスパイプ内にはCl2を500sccm、O2を500sccm導入した。ガラスパイプ内の圧力は大気圧に対して−1kPa、コラップス時のガラスパイプ1の外表面温度(放射温度計で測定した値)は1600℃であった。
9)ガラス体の外周にOVD法によりフッ素が1.0%程度添加されたシリカガラスを合成し、コア部の径2aに対するクラッド部の外径Dの比D/2aが15倍である光ファイバ母材を得た。
10)光ファイバ母材を線引きし、ガラス部の外径が125μmの光ファイバとした。
光ファイバのOH基による伝送損失増加は、波長1.38μmにおいて0.03dB/kmであった。
[Reference Example 2]
1) A silica glass body to which 0.4% of chlorine was added by the VAD method was manufactured, and processed into a glass rod serving as a core portion having a diameter of 4 mm and a length of 600 mm. The relative refractive index difference of the glass rod was 0.06% with respect to the silica glass.
2) A silica glass body to which 1.0% of fluorine was added was manufactured by the VAD method, and processed into a glass pipe serving as a clad portion having an outer diameter of 25 mm, an inner diameter of 4 mm, and a length of about 500 mm. While flowing SF 6 through the glass pipe, the glass pipe was heated to about 1500 ° C. to vapor-phase etch the inner surface of the glass pipe, so that the inner diameter of the glass pipe was 6 mm. The relative refractive index difference of the glass pipe was -0.33% with respect to silica glass.
3) The glass rod prepared in 1) was inserted into the glass pipe prepared in 2).
4) it is evacuated from the other end while passing 2000sccm the N 2 dried from one end to the glass pipe was a glass pipe internal pressure 2.5 kPa. At this time, followed by chemical cleaning step of the glass pipe and the glass rod, the step of sealing a long range from both ends of the part to be heated to 550 ° C. or higher in each step of solid step by 200 mm, the tape heater At 200 ° C. This state was maintained for 4 hours (drying process).
5) Cl 2 was introduced into the glass pipe at a flow rate of 500 sccm, and the metal impurities were removed by heating to 1150 ° C. with a heat source.
6) The exhaust end side in the glass pipe drying step was heat-sealed with a heat source and sealed.
7) After reducing the pressure inside the glass pipe to 0.01 kPa or less with a vacuum pump, dried N 2 was introduced into the glass pipe, and the vacuum pump was stopped and pressurized to 105 kPa. This was repeated three times to desorb the adsorbed gas (mainly H 2 O) on the glass rod surface and the inner surface of the glass pipe.
8) The glass pipe and the glass rod were integrated (solidified) to obtain a glass body having a diameter of about 24.3 mm and a length of 400 mm. At this time, 500 sccm of Cl 2 and 500 sccm of O 2 were introduced into the glass pipe. The pressure inside the glass pipe was −1 kPa with respect to atmospheric pressure, and the outer surface temperature (value measured with a radiation thermometer) of the
9) An optical fiber in which silica glass with about 1.0% fluorine added to the outer periphery of the glass body is synthesized by the OVD method, and the ratio D / 2a of the outer diameter D of the cladding portion to the diameter 2a of the core portion is 15 times. I got the base material.
10) The optical fiber preform was drawn to obtain an optical fiber having a glass portion having an outer diameter of 125 μm.
The increase in transmission loss due to the OH group of the optical fiber was 0.03 dB / km at a wavelength of 1.38 μm.
〔比較例2〕
参考例2において、工程4)(乾燥工程)を省略して光ファイバを製造した。光ファイバのOH基による伝送損失増加は、波長1.38μmにおいて2.0dB/kmであった。
[Comparative Example 2]
In Reference Example 2 , an optical fiber was manufactured by omitting step 4) (drying step). The increase in transmission loss due to the OH group of the optical fiber was 2.0 dB / km at a wavelength of 1.38 μm.
1)参考例2の1)〜8)と同様にして、塩素が0.35%添加されたシリカガラスからなるコア部とフッ素が1.1%添加されたシリカガラスからなるクラッド部を有し、直径約44mm、長さ400mmのガラス体を得た。クラッド部に対するコア部の比屈折率差は、0.39%であった。
2)ガラス体を外径11.7mmに延伸した後、機械的研削により外周を研削して外径6.4mm、長さ600mmのガラスロッドとした。
3)VAD法で、フッ素が1.1%程度添加されたシリカガラス体を製造し、加工して外径43mm、内径9mm、長さ約500mmの外側のクラッド部となるガラスパイプとした。パイプにSF6を流しながら1500℃程度に加熱し気相エッチング処理を実施した。
4)3)で準備したガラスパイプ内に2)で準備したガラスロッドを挿入した。
1) In the same manner as 1) to 8) of Reference Example 2 , it has a core part made of silica glass added with 0.35% chlorine and a clad part made of silica glass added with 1.1% fluorine. A glass body having a diameter of about 44 mm and a length of 400 mm was obtained. The relative refractive index difference of the core part with respect to the clad part was 0.39%.
2) After extending the glass body to an outer diameter of 11.7 mm, the outer periphery was ground by mechanical grinding to obtain a glass rod having an outer diameter of 6.4 mm and a length of 600 mm.
3) A silica glass body to which about 1.1% of fluorine was added by the VAD method was manufactured and processed into a glass pipe to be an outer cladding portion having an outer diameter of 43 mm, an inner diameter of 9 mm, and a length of about 500 mm. While flowing SF 6 through the pipe, it was heated to about 1500 ° C. to perform a gas phase etching process.
4) The glass rod prepared in 2) was inserted into the glass pipe prepared in 3).
5)一端からガラスパイプ内に乾燥したN2を2000sccm流しながら、他端でガラスパイプ内圧が外気よりも低くならない程度に排気し、ガラスパイプ内圧を103kPaとした。このとき、後の化学的清浄化工程、封止する工程、中実化する工程の各工程で550℃以上に加熱する部分の両端から200mmずつ長い範囲をテープヒータで170℃に加熱し、この状態を1時間保持し吹き流しパージを実施した(二回目の乾燥工程)。N2の流量はガラスパイプの加熱される部分の容積約60cm3の約35倍となっている。
6)Cl2を流量1000sccmでガラスパイプ内に導入し、1120℃まで加熱することにより金属不純物を除去した。
7)ガラスパイプの排気端側を封止した。
8)サイクルパージを行った。
5) while passing 2000sccm the N 2 dried into the glass pipe from one end, the glass pipe pressure is evacuated to a degree that does not become lower than the outside air, and the glass pipe internal pressure 103kPa at the other end. At this time, a 200 mm long range from both ends of the portion heated to 550 ° C. or higher in each step of the subsequent chemical cleaning step, sealing step, and solidification step is heated to 170 ° C. with a tape heater. The state was maintained for 1 hour and then purged by blowing off (second drying step). The flow rate of N 2 is about 35 times the volume of the heated portion of the glass pipe of about 60 cm 3 .
6) Cl 2 was introduced into the glass pipe at a flow rate of 1000 sccm and heated to 1120 ° C. to remove metal impurities.
7) The exhaust end side of the glass pipe was sealed.
8) A cycle purge was performed.
9)8)のガラスパイプ、ガラスロッドを一体化(中実化)し、直径42mm、長さ400mm、コア部の径2aに対するクラッド部の外径Dの比D/2aが15倍である光ファイバ母材を得た。このときガラスパイプ内にはCl2を100sccm、O2を900sccm導入した。ガラスパイプ内の圧力は大気圧に対して−4kPa、コラップス時のガラスパイプの外表面温度は1500℃であった。
10)光ファイバ母材を線引きし、ガラス部の外径が125μmの光ファイバとした。
9) Light in which the glass pipe and glass rod of 8) are integrated (solidified), and the ratio D / 2a of the outer diameter D of the clad part to the diameter 2a of the core part 42 mm, the
10) The optical fiber preform was drawn to obtain an optical fiber having a glass portion having an outer diameter of 125 μm.
光ファイバのOH基による伝送損失増加は、波長1.38μmにおいて0.02dB/kmであった。参考例2の8)のガラス体に対応する実施例2の1)のガラス体は酸水素火炎で直接加熱されないので、実施例2の光ファイバの伝送損失増加は参考例2の光ファイバに比べて小さくなっている。
The increase in transmission loss due to the OH group of the optical fiber was 0.02 dB / km at a wavelength of 1.38 μm. Since glass body corresponding to the
〔比較例3〕
実施例2において、一回目及び二回目の乾燥工程を省略して光ファイバを製造した。光ファイバのOH基による伝送損失増加は、波長1.38μmにおいて1.5dB/kmであった。
[Comparative Example 3]
In Example 2 , an optical fiber was manufactured by omitting the first and second drying steps. The increase in transmission loss due to the OH group of the optical fiber was 1.5 dB / km at a wavelength of 1.38 μm.
参考例1、実施例1では乾燥工程で使用する熱源としてテープヒータ又はマントルヒータを用いたが、ほかの熱源、例えば、誘導炉、抵抗炉、レーザー等を用いることもできる。中実化工程の熱源として酸水素火炎バーナ、プラズマ火炎バーナを用いたが、誘導炉、抵抗炉など、他の熱源を用いることもできる。横型のガラス旋盤に代えて縦型の装置を用いてもよい。縦型の装置で熱分布が軸対称な熱源を用いた場合には、ガラスパイプ、ガラスロッドを回転する必要はない。またガラスパイプ、ガラスロッドの製法はこの種の技術分野で公知の手段、例えばVAD法、OVD法、MCVD法、コラプス法のいずれをも用いることができる。ガラスパイプやガラスロッドの表面清浄化やサイズ調整のための機械的研削は化学的エッチング(気相、液相)によってもよい。なお、ガラスパイプのみを中実化する場合にも本発明を適用することができることは、言うまでもない。 In Reference Example 1 and Example 1 , a tape heater or a mantle heater was used as a heat source used in the drying process, but other heat sources such as an induction furnace, a resistance furnace, a laser, and the like can also be used. Although an oxyhydrogen flame burner and a plasma flame burner are used as heat sources for the solidification process, other heat sources such as an induction furnace and a resistance furnace can also be used. A vertical apparatus may be used in place of the horizontal glass lathe. When a heat source having an axisymmetric heat distribution is used in a vertical apparatus, it is not necessary to rotate the glass pipe and the glass rod. The glass pipe and the glass rod can be produced by any means known in this technical field, for example, any of the VAD method, OVD method, MCVD method, and collapse method. Mechanical grinding for surface cleaning and size adjustment of glass pipes and glass rods may be performed by chemical etching (gas phase, liquid phase). Needless to say, the present invention can also be applied to the case where only the glass pipe is made solid.
1 ガラスパイプ、2 ガラスロッド、3 熱源、
4 把持部、5 ガスライン、7 マントルヒータ、
7′テープヒータ、9 バルブ、11 ガラスパイプ、
12 ハンドリングパイプ、13 ガラス旋盤、14 封止材、
15 放射部、16 ハンドリングパイプ。
1 glass pipe, 2 glass rod, 3 heat source,
4 gripping part, 5 gas line, 7 mantle heater,
7 'tape heater, 9 valve, 11 glass pipe,
12 handling pipe, 13 glass lathe, 14 sealing material,
15 Radiation part, 16 Handling pipe.
Claims (21)
前記ガラスパイプの温度を550℃以下に加熱しつつ前記ガラスパイプ内に水素原子含有物質の濃度が合計で10volppm以下である不活性ガスを吹き流す乾燥工程、
前記乾燥工程の後に、前記ガラスパイプ中に塩素元素含有物質を含むガスを流しながら前記ガラスパイプを加熱する化学的清浄化工程、
前記ガラスパイプの一端を封止する工程、及び
ガスを流しつつ排気して前記ガラスパイプ内の絶対圧力を100kPaから0.1kPaとして前記ガラスパイプを中実化する工程
を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 A method of manufacturing an optical fiber preform by solidifying a glass pipe,
A drying step in which an inert gas having a total concentration of hydrogen atom-containing substances of 10 volppm or less is blown into the glass pipe while heating the glass pipe to 550 ° C. or less;
A chemical cleaning step of heating the glass pipe while flowing a gas containing a chlorine element-containing substance in the glass pipe after the drying step;
And a step of sealing one end of the glass pipe, and a step of solidifying the glass pipe by exhausting gas while flowing it so that the absolute pressure in the glass pipe is 100 kPa to 0.1 kPa. Manufacturing method of fiber preform.
ガラスパイプ内表面を気相エッチングする工程、
ガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入する工程、
前記ガラスパイプ及び前記ガラスロッドの温度を60〜550℃に加熱しつつ前記ガラスパイプ内に水素原子含有物質の濃度が合計10volppm以下である不活性ガスを吹き流す工程、
塩素原子含有物質を含むガスを流しながら加熱する工程、
前記ガラスパイプの一端を封止する工程、及び
ガスを流しつつ排気して前記ガラスパイプ内の絶対圧力を100kPaから0.1kPaとして前記ガラスパイプと前記ガラスロッドとを加熱一体化する工程
を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 A method of manufacturing an optical fiber preform by inserting a glass rod into a glass pipe and integrating the glass rod,
Vapor phase etching of the inner surface of the glass pipe,
Inserting a glass rod into the glass pipe;
A step of blowing an inert gas in which the concentration of the hydrogen atom-containing substance is 10 volppm or less in total in the glass pipe while heating the glass pipe and the glass rod to 60 to 550 ° C.,
Heating while flowing a gas containing a chlorine atom-containing substance,
Sealing one end of the glass pipe, and exhausting the gas while flowing gas so that the absolute pressure in the glass pipe is 100 kPa to 0.1 kPa, and the glass pipe and the glass rod are heated and integrated. An optical fiber preform manufacturing method characterized by the above.
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