JPH01148725A - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ用母材の製造方法

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JPH01148725A
JPH01148725A JP30459587A JP30459587A JPH01148725A JP H01148725 A JPH01148725 A JP H01148725A JP 30459587 A JP30459587 A JP 30459587A JP 30459587 A JP30459587 A JP 30459587A JP H01148725 A JPH01148725 A JP H01148725A
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寛 菅沼
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大型の光ファイバ用母材の製造方法に係わる本
のである。
〔従来の技術〕
光ファイバ用母材の製造方法において、クラツド材とな
る管の中にクラツド材よりも高屈折率なコア用ガラスロ
ッドを挿入し、加熱し、中央化して光ファイバ用母材を
製造するロッドインチューブ法は代表的な製造方法とし
て知られている。
しかし、この方法はコア材とクラツド材の界面に欠陥(
気泡、不純物等)が残シ易く、光ファイバとした時に、
光損失が大きく現れるという欠点があった。これを解決
する方法として、特公昭59−6261、特公昭5B−
52935各号公報において、コア材とクラツド材との
溶着・中央化前に、管とロッドとの間隙に気相処理剤を
流し、コア材が変形しない温度500〜1600″Cの
範囲にて加熱前処理する方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来のロッドインチューブ法では、コア材と
クラツド材を中央化する加熱手段としては、酸水素炎が
用いられていた。しかし、酸水素炎による加熱はその効
率に限度があシ、せいぜい母材外径が30−程度のもの
しか得られなかった。
近年、光ファイバ製造においても大量生産による低コス
ト化が推進されておシ、大型母材の作製が検討されてい
るが、上記のような母材外径における制限は一つのネッ
クとなっており、早急な解決が望まれている。
これに対し酸水素炎に比してより加熱効率が高く、しか
も母材への水酸基の混入の危険のない電気炉例えば抵抗
炉等を用いて中央化することが考えられるが、抵抗炉を
用いると母材の変形が著しく、末だこの方法の実用化は
されていなかった。
本発明は以上のよう表現状に濫みてなされたもので、ロ
ッドインチューブ法における加熱手段として電気炉を用
い、大型母材を変形なく製造することを可能とする夾用
性大で経済上、工程上の効率を向上した方法を提供しよ
うとするものである。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明者らは
ロッドインチューブ法によるコアとクラッドの加熱一体
化手段として電気炉を用いても、母材変形をきたさずに
製造できる条件について、鋭意研究し、コア材、クラツ
ド材それぞれのサイズ、さらに加熱の仕方、条件を特定
の組合せにすることではじめて、前記の目的が達成でき
ることを見出した。
すなわち、本発明は外径50■以上のクラッド用ガラス
パイプの中空部分に、該クラッド用ガラスパイプの内径
より小さい直径のコア用ガフスロットを挿入し、これを
長さ30−以上1QO+w以下のヒータを有する電気炉
中でヒータ温度1800〜2000℃で5 wm /分
収上20簡/分以下の速度でトラバースさせながら加熱
することにより、該クラッド用ガラスパイプと該コア用
ガラスロッドを一体化してコア及びクラッドを有1.て
なるガラスロッドを得ることを特徴とする光ファイバ用
母材の製造方法である。
本発明の特に好ましい実施態様としては、加熱を該クラ
ッド用ガラスパイプの中空部分内を大気圧差50〜5 
Q (] fiH1Oの減圧にして行なう上記方法及び
加熱を該クラッド用ガラスパイプの中空部針内雰囲気を
塩素又は塩素化合物ガスを含有するものとして行なう上
記方法が挙げられる。また本発明においてコア用ガラス
ロッドが純石英からなり、かつクラッド用ガラスパイプ
が純石英に対する比屈折率差がQ、25%以上低い屈折
率のフッ素添加石英ガラスからなるものは、特に好まし
いコアとロッドの組合せである。
以下に本発明を図面を参照して具体的に説明する。第1
図は本発明の一実施態様を示す概略説明図であって、同
図において1はコア用ガフスロット、2はクラッド用ガ
ラスパイプ、3は炉心管、4は電気炉例えば抵抗炉等の
ヒータ、5は雰囲気ガス導入口、6は排気口、7は母材
把持及びトラバース用のチャックであり、図のようにク
ラッド用ガラスパイプ2の中空部内にコア用ガラスロッ
ド1を設置して、チャック7により把持しトラバースし
ながら電気炉のヒータ4により両者を加熱一体化するの
である。このときに雰囲気ガス導入口5から適宜雰囲気
ガスを導入して行なう。
本発明においては、クラッド用ガラスパイプとしては、
コア用ガラスロッドより屈折率が低いガラスからなり、
外径50mm以上のものが特に好ましい。外径が50簡
未満では、電気炉のヒータ4等からの不純物揮散により
クラッド用ガラスパイプ外壁が汚染された場合に、該パ
イプ外壁の影響があられれ易くなるからである。
そして、コア用ガラスロッドは該クラッド用ガラスパイ
プより高い屈折率のガラスからなり、その直径(外径)
が該クラッド用ガラスパイプの内径より小さいものを用
いる。
このようなコア用ガラスロッドとクラッド用ガラスパイ
プの好ましい組合せとしては、例えばコア用ガラスロッ
ドが純石英であり、クラッド用ガラスパイプがフッ素添
加石英ガラスである組合せが挙げられる。この理由は、
フッ素添加石英ガラスは純石英ガラスよりも屈折率が小
さく、かつ光伝送損失の劣化を生じさせることが少ない
ため、石英がラスコアに対して極めて優れたクラツド材
とすることができるからである。また、この組合せによ
りシングルモードフアイパを作製するには、フッ素添加
石英が′yスの屈折率を純石英ガラスの屈折率よりも比
屈折率差で125X以上低くすることが好ましい。
これにより、曲げ損失に強く、伝送損失の安定したファ
イバとすることができる。なお、このようなコア用ガラ
スロッド、クラッド用ガラスパイプは、VAD法、OV
D法1MCvD法。
ゾルゲル法、ブVス法その他の公知技術により製造され
る。
本発明において加熱源とする電気炉例えば電気抵抗炉等
はそのヒータが長さ10(ls+s+以下30慣以上で
あることが好ましく、ヒータ温度は1800〜2000
°Cに加熱しておき、5 m 7分以上20 w 7分
以下の速度でトラバースさせる。
ヒータ長さが100■を越えると母材変形が起きるし、
30fi未満ではクラッド用ガラスパイプ外壁の温度が
高温となっても、充分にクラッド用ガラスパイプ内壁ま
たはコア用ロッド表面の温度を上げにくくなるからであ
る。ヒータ温度が1800°C未満では、同様にクラッ
ド用ガラスパイプ内壁表面温度、コア用ロッド表面温度
が必要温度にあがらず好ましくなく、また、2000°
Cを越えるとクラッド用ガラスパイプの変形が急激に大
きくなる。トラバース速度が5目/分未満では母材に変
形をきたし、20■/分を越えると母材に気泡が発生し
て、この母材から得られるファイバの特性が劣化するた
め好ましくない。
本発明においては加熱の際にクラッド用ガラスパイプの
中空部内を大気圧差50〜300爛H,Oの減圧として
行なうことが好ましい。特に好ましくは100〜500
 vm HIOの減圧である。
50 m H! 0未満では充分に中央化を行ない難く
、300 vm HIOを越えるとファイバの特性が劣
化するからである。
また加熱の際にクラッド用ガラスパイプの中空部分内を
塩素又は塩素化合物ガスを含む雰囲気として行なうこと
は特に好ましい。これによりコア用ガラスロッドとクラ
ッド用ガラスパイプの脱水が充分に行われ、残留水酸基
量が極度に低減されたガラスロッドを得ることができる
このときの塩素又は塩素化合物ガスとしては、例えば”
k−CC4,5OCI4.等を用いることができる。
第2図&C4素又は塩素化合物ガス雰囲気でかつ減圧に
する際の装置構成を示すが第1図の構成に加えて、排気
口部分6に減圧手段8を設ける。また排気口6と減圧手
段8の間には圧力計9と圧調整用ガス導入用パルプ10
を設けておく。雰囲気ガス導入口5よりフラッド用ガラ
スパイプ2の中空部内に塩素又は塩素化合物ガスを導入
しつつ、減圧手段8により減圧するが、パルプ10よす
圧調整用ガスの流量をコントローyして、圧力計9の圧
を設定圧とする。このような圧調整用ガスとしては、例
えばNl、Ar。
He 等の不活性ガス、塩素又は5oc14. CCJ
4等の塩素化合物ガスが用いられる。
以上のように行なうことにより、本発明は従来よりも大
径で高品質の光ファイバ用母材を、電気炉を用いたロッ
ドインチューブ法により変形等危く製造できるが、以下
に実施例、比較例を挙げて具体的手段と本発明の効果を
示す。
〔実施例〕
実施例1 コア用ガラスロッドとしては、VAD法(気相軸付法)
により作製した純石英ガフスロット(smφX 500
 w L )を用い、クラッド用ガラスパイプとしては
フッ素(F)がt1重量%添加された石英ガラスパイプ
(外径75fiφ。
内径10mφ、長さ400 tar t )を用いて、
第2図の構成で本発明により加熱一体化を行なった。こ
のとき、長さ60■のヒータを用い、ヒータ温度197
0℃の状態でクツラド用パイプの孔内に雰囲気ガスとし
て1t/分のCt、を流し、かつクラッド用ガラスパイ
プの孔内を大気圧差250 mm HtOに減圧しなが
ら、母材を81111Z分の速度で上昇させ加熱一体化
した。上昇終了後、得られた母材を炉から取シ出し、延
伸した後、プリフォーム・アナライザを用いてコア径及
びクラツド径の測定を行なった。長手方向に僅かに変動
はあったものの、クラツド径/コア径の変動は1%以下
であり、コア・クラッド界面に気泡の無い、良好な母材
が得られた。コア・クラッドの屈折率差は[L30%で
あった。
なお、この母材をクラツド径125μmのファイバに線
引したところ、線引長は全長120kmであシ、波長1
.30μmにおける伝送ロスは平均(1527dB/k
m、  1.55 pmの伝送ロスは平均Q、 187
 dB/kmという高品質なファイバであった。
実施例2 実施例1と同じに作製した同サイズのコア用ガラスロッ
ドとクラッド用ガラスパイプを用1ハて、ヒータ長を1
00籠とした以外は、実施例1と同じ条件でコラップス
して光ファイバ用母材を製造した。得られた母材を実施
例1と同様にしてプリフォームアナライザで測定したと
ころ、クラツド径/コア径には±15%の変動が認めら
れた。例えば、波長t30μm用の通信用光ファイバで
は、そのカットオフ波長を110〜1.29 pmにす
る必要がある。ここで、カットオフ波長は母材のクラツ
ド径/コア径に反比例するため、上記の1.10〜1.
29μmというカットオフ波長を実現するためにはクラ
ツド径/コア径の変動を±896以下に抑える必要があ
る。従って、ヒータの長さが100mの場合ではこの範
囲においての限界であり、ヒータ長を100圏以下とす
ることが好ましいことがわかる。
比較例1 実施例1と同じに作製した同サイズのコア用ガラスロッ
ドとクラッド用ガラスパイプを用いて、長さ60瓢のヒ
ータを用いて加熱一体化を行ったが、このときの条件を
、ヒータ温度1800゛C1上昇速度201/分、減圧
による大気圧との差を300fi′H!0として行った
。得られた母材(比較品)について実施例1と同様にし
て、プリフォームアナライザを用いてクラツド径/コア
径を調べたところ、その変動は±1%未満と小さく良好
であった。しかしながら、コア・クラッド界面に微小な
気泡が多く、線引用プリフォームとして使用できる部分
は、全体の%程度であった。この良好々部分を外径12
5μmのファイバに線引して全長35kmのファイバ(
比較品)を得た。
秋ファイバの波長t30μm、1.55μmにおける伝
送ロスはそれぞれα36 dB/km 、 l 24a
B/kmであり、実施例1による本発明ファイバと比較
すると、その特性は劣下していた。
さらに、この比較品ファイバと実施例1の本発明ファイ
バを、室温下、水素(Hz)1気圧雰囲気に1週間曝し
たところ、本発明ファイバの伝送ロスのスベクトヲムに
は何の変化も無かったが、比較品ファイバでは波長t3
9μmの水酸基による吸収ピークがα5 dB/lan
から15dB/ kmに増加しておシ、1耐水素特性に
於ても劣っていることがわかった。
上記実施例1及び2と比較例1の結果から、大型で高品
質な光ファイバ用母材を簡単なロッドインチューブ法で
製造することを実現するには、本発明に限定した条件で
電気炉を用いて加熱一体化する方法が有効であることが
理解できる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明はロッドインチューブ法によりコ
ア及びクラッドを有する光ファイバ用母材を製造するに
あたシ、その加熱手段として電気炉を用いて大型母材を
変形なく製造することを実現できたものであυ、実用性
大であシ経済上及び工程上の効率を向上し、しかも高品
質な光ファイバ用母材を製造できるという産業上非常に
有利な方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施態様を説明する概略図
であって、第1図は雰囲気ガスを導入しながら行なう例
を示し、第2図は雰囲気ガスを導入しつつ減圧にして行
なう例を示す。 乎 汀調整用カス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外径50mm以上のクラッド用ガラスパイプの中
    空部分に、該クラッド用ガラスパイプの内径より小さい
    直径のコア用ガラスロッドを挿入し、これを長さ30m
    m以上100mm以下のヒータを有する電気炉中でヒー
    タ温度1800〜2000℃で5mm/分以上20mm
    /分以下の速度でトラバースさせながら加熱することに
    よりを該クラッド用ガラスパイプと該コア用ガラスロッ
    ドを一体化してコア及びクラッドを有してなるガラスロ
    ッドを得ることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方
    法。
  2. (2)加熱は該クラッド用ガラスパイプの中空部分内を
    大気圧差50〜300mmH_2Oの減圧にして行なう
    特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ用母材の製造方
    法。
  3. (3)加熱は該クラッド用ガラスパイプの中空部分内の
    雰囲気を塩素又は塩素化合物ガスを含有する雰囲気とし
    て行なう特許請求の範囲第1項又は第2項記載の光ファ
    イバ用母材の製造方法。
  4. (4)該コア用ガラスロッドが純石英からなり、かつ該
    クラッド用ガラスパイプが純石英に対する比屈折率差が
    0.25%以上低い屈折率のフッ素添加石英ガラスから
    なるものである特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ
    用母材の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1025476C2 (nl) * 2004-02-12 2005-08-15 Draka Fibre Technology Bv Werkwijze ter vervaardiging van een vormdeel voor optische vezels.
JP2006526561A (ja) * 2003-06-04 2006-11-24 ヘレーウス テネーヴォ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 石英ガラスからなる予備成形物を延伸および萎縮する方法
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