JPH02175626A - フッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法 - Google Patents

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） 本発明はフッ化物ガラスファイバを製造するための導波
構造を持ったファイバ母相の製造方法に関するものであ
る。

フッ化物ガラスファイバはすぐれた赤外線透過性を有す
るため低損失光通信用ファイバ、赤外線温度計、あるい
は各種の赤外線領域を利用したセンサに有用である。

（従来の技術） フッ化物ガラスは優れた赤外線透過性を持ち特に通信用
ファイバとした場合に非常に低損失のガラスファイバと
なり、石英ガラスを用いた通信用ファイバよりもはるか
に長距離の通信が可能となる。

しかしながらフッ化物ガラスは非常に結晶化しやすいガ
ラスであり、液相温度付近の粘性が小さいため、多成分
系ガラスの製造に用いられる二重るつぼ法の適用は難し
い。したがって、これまで提案されている製造方法はフ
ァイバ材となるガラスロッドを作製し、その後、線引き
を行なうことによって、ファイバを得る方法に関するも
のが多い。たとえば、特開昭５７−１９１２１０には導
波構造を持ったファイバ用ガラス母材製造方法の基本的
な考え方が示されている。いわゆるビルドインキヤステ
ィング法と呼ばれるもので円筒状の鋳型にクラッドガラ
ス融液を流し込み、そのガラスが固化する前に鋳型を傾
けて中心部のガラスを除去し、ついでコアガラス融液を
中心部に流し込み、導波構造とするものである。このよ
うな方法として他に、特開昭６１−９１０３２、特開昭
６３−１１５３５、特開昭６３２１２３２などがある。

また、ファイバの長尺化を目的とした連続的にファイバ
母材を製造する方法として特開昭６０−２４６２３４、
特開昭６３−１９０７４１などがある。さらに、特開昭
６３−１１３５０８には線引き時にガラスが結晶化する
のを防ぐためカルコゲナイドガラス薄膜を形成する方法
が記されている。その他にクラッドを形成する方法とし
て鋳型を回転させるローテーショナルキャスティング法
がある。

（発明が解決しようとする課題） すでに述べたように、フッ化ガラスは本質的に結晶化し
やすいガラスであるため、ファイバ母材となるガラスロ
ッドを作製し、結晶化温度以下に加熱して線引きを行な
わなければならない。母材の製造方法として最も基本的
で簡便なビルドインキヤスティング法はクラッドの内径
が均一にならず、テーパ状となる欠点を持っている。従
来の技術はこれらの欠点を補うものとして提案されてい
るが、いずれも有効な手段とは言いがたい。さらに線引
きの際に起こる問題としてファイバ表面の結晶化が考え
られているが、これは母材表面に吸着した水分ばかりで
なくクラッドの外側を保護する例えばテフロンのような
ジャケットとクラッド間との不適合や、ジャケット層の
材質自体に起因する結晶化も問題となる。この第二の問
題も線弓き技術でなく母材の製造過程において解決され
なければならない問題である。本発明は上記のような点
を考慮して特に導波構造の均一性と線引き時にファイバ
表面層が結晶化しないような構造を持ったファイバ母材
の製造方法を提案することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは本発明の目的に従って次のような新たなフ
ッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法を確立するに至
った。すなわち第一の発明として、第１図に示した縦方
向に２分割できる上端の内径が中心部よりも大きい段部
を持つ円柱状の置型と、用型中心部と同じ直径をもつ円
柱状の底部２を組合せ、置型１が互いに離れないように
固定し、底部２を可動状態にして成形型とする。この型
の上端からクラッドガラス融液を流し込み、型と接触し
ている部分を固化させた後、型底部を取り去り固化して
いない型中心部のガラス融液を流しだしてガラス管を形
成する。このとき胴型上端の段部はガラス管の自重によ
ってその上端がすべり落ちるのを防止しタララドガラス
管内の内径を一定に保つ働きをする。このとき、型の温
度はガラス転移温度ｔＴｇ）付近からガラス変形温度ｔ
Ｔｄｌを超えない範囲の温度に保たれていることが必要
である。

その後、形成されたタララドガラス管内にコアガラス融
液を流し込み導波構造を持ったファイバ母材を形成させ
る。型の温度がガラス転移温度ＩＴｇｌよりも低ければ
低いほど、ガラス融液温度との差が大きくなるのでガラ
スロッドが割れやすく、またガラス変形温度をこえる温
度ではコアとクラッド界面の結晶化を促進する。

このような方法によって、例えば第２表に示したような
フッ化物ガラスを用い、コアとクラッドの導波構造を持
つファイバ母材を容易に製造できる。

第二の発明は線引き時にクラッド層と母材保護層との界
面での結晶化を防ぐため、クラッドおよびコア用のフッ
化物ガラスと類似の熱的物性を有する酸化物ガラスの保
護層をフッ化物ガラスクラッド層の外側に形成させ、３
重構造のファイバ用母材とすることを特徴とするもので
ある。

すなわち、上記のファイバ母材製造工程において、クラ
ッド層を形成する前に、例えば第１表に示したような酸
化物ガラスを用いクラッド層を形成する方法によって中
空ガラス管とし、その後、この中空ガラス管内に上記の
方法を用いてフッ化物ガラスクラッド層及びコア層を形
成させれば、導波構造を持った３重のファイバ用母材と
なる。

この場合、保護層としての酸化物ガラスはクラッドおよ
びコアガラスのガラス転移温度ｉＴｇ＋、ガラス変形温
度（Ｔｄｌおよび熱膨張係数（α）に適合したガラス組
成を選ばなければならない。また、線弓き工程において
結晶化することなく、さらに線弓き装置内の雰囲気に影
響を受けないためには安定な酸化物ガラスでなければな
らない。その上、クラッド層を形成するフッ化物ガラス
によって必要以上に侵食されると、線引き時にその界面
から結晶化を引き起こすことも考えられるので、フッ化
物ガラスとの反応性が小さい酸化物ガラスでなければな
らない。

本発明において用いられる成形型の材質は、真鍮、鋳物
あるいはカーボンなどである。

本発明のフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法は、
すでに知られているフッ化物ガラス、例えば特公昭８３
−５０２９６、特願昭６３−１２５３７５などのフッ化
物ガラスを用い容易にコア径の均一なファイバ用母材を
与える。

また上記の酸化物ガラスを用いて製造されたファイバ母
材は、線引きの際特別な雰囲気制御を必要とせず大気中
での製造が可能である。

本発明によるファイバ母材の製造は、一般に知られてい
るグローブボックスなどを用い不活性雰囲気下で行なわ
れることがより望ましい。

第１表（重１％） 第２表（Ｉｉｏ１％） 本発明のフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法は容
易にコア径の均一なファイバ用母材を与え、また、本発
明による酸化物ガラスを保護層とした３重構造のファイ
バ用母材は、線引きの際問題となる結晶化を引き起こす
ことがないので、伝送損失が小さく、また、機械的強度
の優れたフッ化物ファイバを製造するのに有効である。

（実施例） 以下、実施例により詳細に説明する。

実施例１ （発明の効果） 第１図に示したカーボン製の型を組合せて固定し、あら
かじめ電気炉中で２３５℃まで加熱し、第２表に示した
クラッド（Ｎｏ、　４　）及びコア（Ｎｏ、３）用フッ
化物ガラスを通常の方法で溶融した後、まず、第２図ｆ
ａｔに示したようにタララドガラス（Ｎ０．４）融液を
型に流し込んだ。その後、底部２を取り去り、中心部の
ガラス融液を用型１から除去しく第２図ｆｂ））、再び
底部２を用型Ｉと組合せ、形成されたクラッドガラス管
内にコアガラス（Ｎｏ、３）融液を流し込みガラス化さ
せた（第２図（Ｃ））。

ガラスは用型１と共に固定したまま電気炉中で室温まで
約４８時間で冷却した。このようにして第２図＋ｄ＋に
示した導波構造を持ったフッ化物ガラスファイバ用母材
を得た。

ここで得られたファイバ用母材は直径１５ＩＩ１１、コ
ア径１０ｍｍであった。また、外観上、コアとクラッド
の界面に結晶化物は見られなかった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４図
ｆ１＋のようになった。

実施例２ 第２表に示したＮｏ、　ｌおよびＮＯ１２のフッ化物ガ
ラスと第１表のＮｏ、　ｌの酸化物ガラスを同時に溶融
し、第３図［ａｌに示したように酸化物ガラスＮｏ、ｌ
を流し込んだ。その後、底部２を型から取り去り、用型
１中心部のガラス融液を用型１から除去しく第３図（ｂ
））ファイバ保護層となる酸化物ガラス層を形成した。

その後、底部２を再び用型１に組合せて、実施例１と同
様の方法でフッ化物ガラスＮｏ、　２をクラッド層とし
て形成した後、フッ化物ガラスＮ。

をコア層として酸化物ガラス管内に形成した（第３図ｔ
ｅｌ、＋ｌ＋＋、（ヒ））。そして、電気炉中で室温ま
で約４８時間で冷却し、第３図（ｆｌのような３重構造
のフッ化物ガラスファイバ用母材を得た。

ここで得られたファイバ用母材は直径１５■、酸化物ガ
ラス保護層の肉厚１．５ｎｎ、クラッド層の肉厚２■、
コア径８ｎ１１であった。また、外観上、いずれのガラ
ス界面にも結晶の析出は観察されなかった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４図
＋ｂ）のようになった。

第１図の型を組合せ固定して３８０℃に加熱した後、実
施例３ 第１表のＮｏ、’６、第２表のＮｏ、　３およびＮｏ、
　４をそれぞれ酸化物ガラス保護層、コア層およびクラ
ッド層として、実施例２と同様、第３図に示した工程で
３重構造のフッ化物ガラスファイバ用母材を得た。この
ときの型の温度は実施例１と同様２３５℃であった。

得られたフッ化物ガラスファイバ用母材の断面は第４図
（ｂｌに示したようになり、酸化物ガラス保護層、クラ
ッド層およびコア層の肉厚と直径は実施例２と同様であ
った。また、外観上、それぞれのガラス界面には結晶の
析出は見られなかった。

ある。

調型 底部 タララドガラス コアガラス 保護用酸化物ガラス

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する際に使用する成形型の一例、
第２図は実施例１の工程概略図、第３図は実施例２およ
び３の工程概略図、第４図は得られたフッ化物ガラスフ
ァイバ母材の断面概略図で（ｄ） （ｅ） 第３ 図 （ｂ） 第４図 手 続 袖 正 書 （方 式） ％式％ １、事件の表示 昭和６３年特許願第３２９８２８号 ２、発明の名称 「フッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法」３、補正
をする者 事件との関係

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦方向に２分割可能な一端の内径が他端よりも大
   きい段部を持つ円筒状の型と、その細口端と同じ直径の
   円柱型を底部とした組合せ型を、クラッドおよびコア用
   フッ化物ガラスのガラス転移温度（Ｔｇ）以上で、ガラ
   ス変形温度（Ｔｄ）を超えない温度に保ったまま、円筒
   上端の段部よりクラッド用ガラス融液を流し込み、上記
   ガラスの中心部が固化する前に底部を取り外し、型の中
   心部のガラスを流し出して円筒状のガラス管を形成し、
   次に、コアガラス融液を上記のクラッド用ガラス管内に
   流し込んで、導波構造とすることを特徴とするフッ化物
   ガラスファイバ用母材の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の製造方法において、
   クラッド用ガラス融液を流し込む前に母材保護用となる
   ガラス転移温度、ガラス変形温度および熱膨張係数がフ
   ッ化物ガラスに適した酸化物ガラスを型に流し込み、第
   １項記載の方法によってフッ化物ガラスファイバ用母材
   を上記酸化物ガラス管内に形成すること特徴とするフッ
   化物ガラスファイバ用母材の製造方法。