JPH02204340A - 光ファイバー母材の製造方法 - 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］ 本発明は光ファイバー母材の製造方法、特には直径の大
きい大型の光ファイバー母材を外付法で、歩留りよく製
造する方法に関するものである。

［従来の技術と解決されるべき課題］ 光ファイバー母材の製造は一般にＶＡＤ法、ＭＣＶＤ法
、外付法、ロッドインチューブ法などによって行われて
いるが、最近、この光ファイバーについては大口径で大
型のプリフォームの需要が増加してきている。

この目的のためには外付法を利用した大型のプリフォー
ムの製造方法があるが、従来公知の方法で作られた大型
の光ファイバー母材は多孔質ガラス層での割れが発生し
、またこれをガラス化したものには脈理が大きく現われ
、気泡が多く発生し２、また脱泡不良の原因となり、こ
の解決が求められている。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこのような不利を解決することのできる光ファ
イバー母材の製造方法に関するもので、これはコアガラ
ス棒の外周に外付法で石英ガラススートを堆積して多孔
質ガラス層を形成し、これをガラス化して光ファイバー
母材を製造する方法において、該多孔質ガラス層のスー
ト密度を中心部から外周部に向って急激な密度差を作ら
ないように、密度を単調に減少させ、出発石英コアガラ
スの直径が太くなるほどスート密度を高くするようにし
てなることを特徴とするものである。

すなわち、本発明者らは直径の大きい大型の光ファイバ
ー母材の製造方法における上記したような不利を解決す
る方法について種々検討した結果、コア用ガラス棒の外
周にスートを堆積して多孔質ガラス層を形成する場合に
、多孔質ガラス層を形成するスート層の厚さが大きくな
り、コア用ガラス棒の径との比またはコア用ガラス棒の
密度とスート密度との差が大きくなるほどガラス化時に
軸方向に収縮が起って界面でのズレが生じ、これが多孔
質ガラス層に割れを生じさせたり、気泡の発生、脈理発
生の原因になるということを見出し、またけい素化合物
の火炎・加水分解で発生する微粉状シリカを堆積してな
るスートの密度をコア用ガラス棒に接するところはコア
用ガラス棒の密度に近い高い密度のものとし、外周部に
行くにしたがって密度が同じか、それよりも順次小さい
ものとするようにしたところ、多孔質ガラス層の割れが
防止され、ガラス化したものの気泡、脈理の発生も防止
することができることを確記して本発明を完成させた。

以下にこれを詳述する。

本発明は外付法による光ファイバー母材の製造方法に関
するものである。したがって、これはガス状となし得る
けい素化合物としての一般式Ｒ，，１ＳＩＸ４−．　（
式中Ｒはメチル基、エチル基等の一価炭化水素基または
水素原子、Ｘは塩素、フッ素などのハロゲン原子または
メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基、ｍは０〜
４の整数）で示されるもの、たとえばＳｉＣ，Ｑ　ａ、
　５ＩＦ４．　　Ｈ５ｉＣＪ２５−５ｉ）Ｉ４．　ＣＨ
ｓＳＩＣＪ２　ｓ、　ＣＨ３５ｉ（ＯＣＨｓ）ｓ、　５
ｉ（ＯＣＬＬ。

Ｓｉ　（ＯＣ２）＋５）４などの単体または２　ｆｆ１
以上の混合物をキャリアガスとしての０２．　Ａｒ、　
Ｎ２などと共に酸水素火炎中に供給し、この火炎中で加
水分解させて微細状シリカを発生させ、この微細状シリ
カを担体上に堆積させればよい。

本発明の方法で使用される出発コアガラス棒は光ファイ
バー用コアとして設計された石英ガラス棒とされ、これ
を反応炉に保持する。このガラス棒上に微細状シリカを
均一に堆積させるためには、コア用ガラス棒を回転させ
ると共に、酸水素火炎バーナーをコア用石英ガラス棒に
沿って一定速度で往復運動させ、いわゆる外付法を用い
ればよい。

本発明の方法ではこのコア用ガラス棒に堆積させた微粉
状シリカからなるスートの密度を中心部から外周部に向
って同一か、または減少するようにし、コア用ガラス棒
に近いところではコア用ガラス棒の密度である２、２ｇ
／ｃｍ’にできるだけ近い密度の高いものとし、また堆
積中のスート平均密度が外周部に向けてなだらかに減少
し、密度差が一層間で５０％以下で、かつ１０層以内で
必ずスート作成条件を変え、さらにまたガラスロッド上
へのスートの堆積が最初のｌｏＦｌ以内で最高密度であ
るようにする。そして、出発コアガラス棒が太くなるに
つれて平均密度を高めると共に、外周部に向って次第に
密度の低いものとし、出発コアガラス外径が１０１！１
Ｉ１１φ以上ではこの密度は強度の点から平均密度が０
．３ｇ／ｃｍ’以上のものとする必要があるし、さらに
出発コアガラスの外径が２０＋ａｍφ、３０ｍｍφ、４
０ＩｌｌｌＩｌφと太くなるにつれて平均密度を０．４
　ｇ／ｃｌ１１３から１．０　ｇ／ｃｍ３程度までに高
くする必要がある。

また、この密度の測定は堆積中の多孔質ガラス層の外径
とその重量増加量を同時に測定して求めればよいが、こ
の多孔質ガラス層の密度の制御は原料ガスまたはキャリ
アガスの供給量、燃料ガス供給量、コア用ガラス棒の回
転数、バーナーのトラバース速度、バーナーと堆積面距
離を制御することによって行えばよい。コア用ガラス棒
の密度である２、２ｇ／ｃｍ’に近いものとするために
は例えば第１ＩＩ目の原料ガス濃度を最終時の１７１０
以下、バーナーの移動速度を最終時の１／３〜１７１０
程度に減速すればよいし、酸水素量を２〜５倍に高める
ようにすればよく、このようにすればスートの中心部の
密度をコア用ガラス棒の密度に近いものに高めることが
できる。

外付法ではスートを堆積していくと石英ガラス棒はだん
だん太くなり火力が不足してくるが、この調節を長い時
間間隔で行って密度を変えると、密度の急激な増加が生
じ、気泡だけでなく、ガラス化時に空洞を生ずる。した
がって、本発明の方法では１層または少なくとも１０往
復以内に原料ガス、酸水素ガス、トラバース速度の１つ
以上にフィードバックをかけることがよく、バーナー回
転数、バーナーとスート堆積面の距離は出発石英ガラス
棒の太さが異なったときに変えることがよい。

この重量およびスートの外径を外周部に向って次第に減
少させると、急激な密度変化のない多孔質ガラス体を得
ることができるので、割れの発生することのない多孔質
ガラス体を得ることができる。

なお、本発明の方法は光ファイバー母材の製造方法に関
するものであり、この光ファイバー母材は上記のように
して得たスート密度が中心部から外周部に向って次第に
小さくなるようにされた多孔質ガラス層を１，３００〜
１，７００　ｔの温度に加熱して溶融しガラス化するこ
とにょフて得ることができ、このものは必要に応じ塩素
ガスにより脱水処理をする。このようにして得た光ファ
イバー母材にはガラス化したときに脈理を発生すること
がなく、さらには加熱時における脱水も比較的容易に行
われるので気泡が発生することもないという有利性が与
えられるし、これを溶融し延伸して得られる光ファイバ
ーにはＯＨ基などによる吸収、損失の安定化、散乱損失
の低下という特性をもつものになるという利点も与えら
れる。

［実施例］ つぎに本発明の方法による光ファイバー母材製造法の実
施例をあげる。

実施例１ 直径２６．４２　ｍｔｔａφ、長さ６２０５ｍ１のコア
用石英ガラスロッドを準備し、これに直径２５＋ａｍφ
の石英ガラスロッドを両端に溶接したのち、ガラス旋盤
で芯出しをし、ファイヤーポリッシュし、横型外付装置
に固定する。この横型外付装置はガラスロッド、チャッ
ク部、両軸受部、駆動部を一体で秤量台に載せ、スター
ト時点の重量をゼロとし、堆積中の重さが表示でとるよ
うにしたものとした。

ついで、反応バーナーとしての酸水素火炎バーナーに、
酸素、水素と酸素ガスをキャリヤーガスとした５ｉＣｎ
４を送り、ここで火炎加水分解反応でガラス微粒子を発
生させ、これをコア用ガラスロッド上に１層づつ付着堆
積させ、この場合中央部に外径を測定するための光マイ
クロ［安立電機（財）製］を設置して外径が太くなる状
態を光マイクロとスート表面の距離を測定して厚さを計
算で求めるようにした。

バーナーは水平方向にガラスロッドに沿ってくり返し往
復運動させ、これは別の台で作動させ、光マイクロは中
央に三脚をもって固定し、スタートから停止まではＨ２
，０２，５ＩＣＩＬ４の量を変え、各層は７往復／１時
間でトラバースを行い、１往復毎に重量、スート径を測
定して密度を計算したところ、つぎの第１表に示したと
おりの結果が得られた。また、第５図には堆積時間と厚
さ（ｍ＠）との関係を示した。

この方法で製造されたスートはスート外径１０５　ｍｍ
中、重さ３，１８３ｇ、平均密度０．５３６ｇ／ｃｍ’
であり、これらの各層間の密度は第１図に示したとおり
であった。

この結果、ガラスロッドに最も近い点での密度は、１．
１４３ｇ／ｃｍ’となったが、これには割れなどはなく
、これを脱水、溶融しガラス化して得た光ファイバー母
材は第２図に示したように泡や気泡がなく透明であり、
これにより線引きして得たシングルモードファイバーの
伝送損失は０．３４ｄＢ／ｋｍ（１，３ｕ　ｍ）および
０．５６ｄＢ／ｋｍ　（１，３Ｌμｍ）であった。

しかし、比較のために最初から最後まで密度を０．４８
〜０．５２ｇ／ｃｍ３として製造された外径１００　ｍ
ｍ中のスート母材は割れが発生し、これを脱水、溶融し
ガラス化して得た光ファイバー母材は第３図、第４図に
示したように気泡が多数発生しており、これから線引き
して得たシングルモードファイバーの伝送損失は０．７
０ｄＢ／ｋｍ　（１，３０ｕ　ｍ）であった。

実施例２ 実施例１で用いた装置で０．６ｍｍφから４．０ｍｍφ
までの石英ガラスロッドに外付法で石英スートガラスを
堆積し、電気炉内で脱水、溶融し、その際の本工程での
破壊状態と密度をしらべたところ、第２表に示したとお
りの結果が得られた。

第　　２　　表 （注）＊・・・割れたもの このように出発用ガラスロッドの外径が細いと密度が低
くても割れないが、太くなると堆積終了時、炎の停止、
回転の停止などのショックで割れるもの（Ｎｏ、１）、
横型装置から外そうとしたときに割れるもの（Ｎｏ、３
．４．５）、溶融途中でスートのみ縦方向に収縮して割
れたもの（Ｎｏ、２）などが生じたし、高密度により脱
水が難しくなるが、平均密度が最高０．８２ｇ／ｃｔａ
３でもシングルモードファイバーの伝送損失は０．９０
ｄａ／ｋａ＋（１，３９μｍ）で問題はなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１で得られたスートの半径方向
密度分布を示したグラフ、第２図は実施例１で得られた
光ファイバー母材の横断面内の結晶構造を示す顕微鏡写
真、第３図、第４図は比較例で得られた光ファイバー母
材の横断面内の結晶構造を示す顕微鏡写真であり、第５
図は堆積時間と厚さの関係グラフを示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアガラス棒の外周に外付法で石英ガラススートを
   堆積して多孔質ガラス層を形成し、これをガラス化して
   光ファイバー母材を製造する方法において、該多孔質ガ
   ラス層のスート密度を中心部から外周部に向って同一か
   、または減少するようにしてなることを特徴とする光フ
   ァイバー母材の製造方法。 ２、堆積中のスート平均密度が外周部に向けてなだらか
   に減少し、密度差が一層間で５０％以下で、かつ１０層
   以内で必ずスート作成条件を変えることを特徴とする請
   求項１に記載の光ファイバー母材の製造方法。 ３、多孔質ガラス層の平均スート密度が０．３ｇ／ｃｍ
   ＾３以上である請求項１または２に記載の光ファイバー
   母材の製造方法。 ４、ガラスロッド上へのスートの堆積が最初の１０層以
   内で最高密度である請求項１、２または３に記載の光フ
   ァイバー母材の製造方法。 ５、原料ガス供給量、燃料ガス供給量、コア用ガラス棒
   の回転数、バーナーのトラバース速度、スート表面とバ
   ーナー出口距離の少なくとも１つを変えて密度を制御す
   る請求項１、２、３または４に記載の光ファイバー母材
   の製造方法。 ６、堆積中の多孔質ガラス層の重量とスート外径を同時
   に計測し、これから密度を算出して目標密度となるよう
   に、原料ガス供給量、燃料ガス供給量、コア用ガラス棒
   の回転数、バーナーのトラバース速度、スート表面とバ
   ーナー出口距離のいずれか１つを制御する請求項１、２
   、３、４または５に記載の光ファイバー母材の製造方法
   。 ７、コアガラス棒の外径に比例して多孔質ガラス層の平
   均スート密度を高めることを特徴とする請求項１に記載
   の光ファイバー母材の製造方法。