JPH02229732A - Production of fluoride glass fiber preform - Google Patents

Production of fluoride glass fiber preform

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JPH02229732A
JPH02229732A JP5167389A JP5167389A JPH02229732A JP H02229732 A JPH02229732 A JP H02229732A JP 5167389 A JP5167389 A JP 5167389A JP 5167389 A JP5167389 A JP 5167389A JP H02229732 A JPH02229732 A JP H02229732A
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JP
Japan
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glass
fiber
fluoride
preform
scattering
Prior art date
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Application number
JP5167389A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Niihori
新堀 理
Hidenori Mimura
三村 栄紀
Yukio Noda
野田 行雄
Tetsuya Nakai
中井 哲哉
Naoki Norimatsu
則松 直樹
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KDDI Corp
Original Assignee
Kokusai Denshin Denwa KK
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Publication of JPH02229732A publication Critical patent/JPH02229732A/en
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • C03B37/01265Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting entirely or partially from molten glass, e.g. by dipping a preform in a melt
    • C03B37/01274Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting entirely or partially from molten glass, e.g. by dipping a preform in a melt by extrusion or drawing
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Abstract

PURPOSE:To obtain a preform capable of producing a low-scattering fluoride fiber by hollowing the molten core glass and clad glass, successively laminating the glasses, heating the laminate close to the softening point and extruding the laminate under pressure. CONSTITUTION:The molten core glass and clad glass are cooled and solidified to produce the fluoride glass fiber preform. In this case, the molten glasses are hollowed and successively laminated in the first stage. The hollow glasses are heated close to the softening point, extruded under pressure and made solid in the second stage. In this process, the pipe can be made solid even at the temp. which does not cause crystallization by heating the fluoride glass pipe close to the softening point while exerting a pressure on the periphery of pipe, the tensile stress in the glass is eliminated, and a low-scattering fiber can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は2〜3μm帯の波長の光を用いた長距離光通信
用のフフ化物ファイバを製造するためのフッ化物ファイ
バ用プリフォームの製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a method for manufacturing a fluoride fiber preform for manufacturing a fluoride fiber for long-distance optical communications using light with a wavelength in the 2 to 3 μm band. It is related to.

(従来技術) フッ化物ファイバは、2〜3μm帯の波長の光を用いた
長距離通信用ファイバとして注目されており、理論的に
は0.01dB/Km以下の超低損失が予想されている
.しかしながら、現在のフッ化物ファイバの損失は、1
0〜20m程度の極良質な部分を切り出して測定しても
ldB/Km弱であり、100m以上の長さにわたって
平均化すると数d B / K mにもなる。この損失
の大半を占めるのは散乱であり、散乱の低減はフフ化物
ファイバの低損失化にとって最も重要な課題となってい
る。
(Prior art) Fluoride fiber is attracting attention as a long-distance communication fiber that uses light in the 2-3 μm wavelength band, and is theoretically expected to have an ultra-low loss of 0.01 dB/Km or less. .. However, the loss of current fluoride fibers is 1
Even if a very high-quality part of about 0 to 20 m is cut out and measured, it is a little less than 1 dB/Km, and when averaged over a length of 100 m or more, it becomes several dB/Km. Scattering accounts for most of this loss, and reducing scattering is the most important issue in reducing the loss of fluoride fibers.

(発明が解決しようとする問題点) フッ化物ファイバがこの過剰散乱を生じる原因としては
、例えば、France et al. Mat.Sc
i.Forum vol.19−20 (1987) 
pp.381に述べられているように、ファイバ中に存
在する微結晶、酸化物粒子、金属微粒子、気泡や相分離
などが挙げられている。
(Problems to be Solved by the Invention) The cause of this excessive scattering caused by fluoride fibers is described, for example, by France et al. Mat. Sc
i. Forum vol. 19-20 (1987)
pp. 381, microcrystals, oxide particles, metal particles, air bubbles, phase separation, etc. present in the fiber are cited.

従って、今までは、低敗乱のフッ化物ファイバ用プリフ
ォームを製造するために、過剰散乱の原因である微結晶
、酸化物粒子、金属微粒子、気泡、相分離などを取り除
く種々の製造方法が提案されてきた。しかしながら、こ
れらの従来の製造方法では、過剰散乱の主要原因がこれ
らのものではなく、真の主要原因を除去するための適切
な手段がとられていないために、低散乱のフッ化物ファ
イバ用プリフォームを作製することが困難であった.従
って、過剰散乱の真の原因の解明と、過剰散乱を低減す
るための適切な低散乱フッ化物ファイバ用プリフォーム
の製造方法が強く望まれていたが、今まで何ら開示され
ていなっかた。
Therefore, in order to manufacture preforms for fluoride fibers with low collapse, various manufacturing methods have been used to remove the causes of excessive scattering, such as microcrystals, oxide particles, metal particles, air bubbles, and phase separation. It has been proposed. However, in these conventional manufacturing methods, these are not the main causes of excessive scattering, and appropriate measures are not taken to eliminate the true main causes, resulting in low scattering fluoride fiber fibers. It was difficult to make renovations. Therefore, there has been a strong desire to elucidate the true cause of excessive scattering and to find a method for manufacturing an appropriate low-scattering fluoride fiber preform for reducing excessive scattering, but nothing has been disclosed so far.

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたも
ので、フッ化物ファイバの過剰散乱をひきおこす真の主
要原因を明らかにし、低散乱フッ化物ファイバを作製す
ることが可能なフッ化物ファイバ用プリフォームの製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention was devised in view of the problems of the prior art described above, and it has been made to clarify the true main cause of excessive scattering in fluoride fibers, and to make it possible to produce low scattering fluoride fibers. The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a preform.

(問題点を解決するための手段) 本発明の特徴は、少なくともコアガラスとタラッドガラ
スとのガラス融液を冷却・固化してフッ化物ガラスファ
イバ用プリフォームを製造するフッ化物ガラスファイバ
用プリフォームの製造方法において、前記ガラス融液を
中空にして順次積層化する第一の工程と、該中空のガラ
スを軟化点温度近傍に加熱しながら加圧押しだしにより
中実化する第二の工程とを有することにある。
(Means for Solving the Problems) The present invention is characterized in that a preform for a fluoride glass fiber is produced by cooling and solidifying a glass melt of at least core glass and Talad glass. The manufacturing method includes a first step of making the glass melt hollow and sequentially stacking the glass, and a second step of making the hollow glass solid by pressure extrusion while heating it to a temperature near its softening point. There is a particular thing.

(発明の原理) まず、フッ化物ファイバの過剰散乱を引き起こす真の主
要原因が何であるかについて説明する。
(Principle of the Invention) First, we will explain what is the true main cause of excessive scattering in fluoride fibers.

今まで、フッ化物ファイバの過剰散乱の主原因は、ファ
イバ中に存在する微結晶、酸化物、金属等の微粒子、気
泡、相分離などであると考えられていた.しかしながら
、同一出願人により既に特許出願が成されている結晶を
生じないコア・タラッドガラス組成(特開昭61−63
544号)及び上述の散乱中心のないプリフォームの製
造方法(特願昭63−17109号)を用いて製造され
たフン化物ファイバでも過剰散乱が存在した。また、実
際にこのようなフッ化物ファイバ(以下、単に「ファイ
バ」と称す)を光学顕微鏡と電子顕微鏡を用いて入念に
調べても、上述のような散乱中心は発見できなかった。
Until now, the main causes of excessive scattering in fluoride fibers were thought to be microcrystals, oxides, metal particles, etc., bubbles, and phase separation present in the fiber. However, a patent application has already been filed by the same applicant for a core-Tallad glass composition that does not produce crystals (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-63
Excess scattering also existed in fluoride fibers manufactured using the above-mentioned method for manufacturing preforms without scattering centers (Japanese Patent Application No. 17109/1983). Furthermore, even when such fluoride fibers (hereinafter simply referred to as "fibers") were carefully examined using an optical microscope and an electron microscope, no scattering centers as described above could be found.

そこで、本願発明者等は、過剰散乱の主原因が別にある
と考え、真の主要原因をみつけるためにファイバの散乱
強度と相関性のある現象を探す検討を行った。その結果
、2つの現象を見出すことが出来た。
Therefore, the inventors of the present application believed that there was another main cause of excessive scattering, and in order to find the true main cause, they conducted an investigation to find a phenomenon that is correlated with the scattering intensity of the fiber. As a result, we were able to discover two phenomena.

(a)第1番目は、ファイバ強度と相関性があることで
、機械的強度の大きいファイバは散乱が小さく、逆に機
械的強度の弱いファイバは散乱が大きかった。この現象
から、本願発明者等はファイバ中に何らかの機械的欠陥
が存在し、強度と散乱の双方に強く関連しているためで
あると考えた。
(a) First, there is a correlation with fiber strength; fibers with high mechanical strength have low scattering, and conversely, fibers with low mechanical strength have high scattering. Based on this phenomenon, the inventors of the present application believed that it was because some mechanical defect existed in the fiber and was strongly related to both the intensity and scattering.

(b)第2番目は、第1図に示すように、2〜3cmm
のファイバ片を透過顕微鏡で観察すると石英ファイバに
はみられないような明暗「むら」がコアにみられ、この
明暗「むら」の形状や強さと散乱強度と関係することで
ある。また、この明暗は、観察するファイバ長が長くな
るにつれて見えなくなることが解った。この現象から、
本願発明者等は明暗に対応したかなりマクロな屈折率の
「むら」がコア内に分布しており、散乱を引き起こして
いると考えた。また、観察するファイバ長が数mになる
と明暗が観察できなくなることから、この屈折率「むら
」は、ファイバ中を光が数m程度伝搬する間に平均化さ
れてしまう程度のランダム性を持っていると推測される
(b) The second one is 2-3 cm as shown in Figure 1.
When a piece of fiber is observed under a transmission microscope, light and dark ``unevenness'' that is not seen in quartz fibers can be seen in the core, and the shape and strength of this bright and dark ``unevenness'' are related to the scattering intensity. It was also found that this contrast becomes less visible as the length of the fiber being observed becomes longer. From this phenomenon,
The inventors of the present application considered that macroscopic "unevenness" in the refractive index corresponding to brightness and darkness is distributed within the core, causing scattering. Furthermore, since it becomes impossible to observe brightness and darkness when the length of the fiber being observed becomes several meters, this refractive index "unevenness" has such randomness that it is averaged out while the light propagates through the fiber for several meters. It is assumed that

上述のファイバ中の機械的欠陥や屈折率「むら」を引き
起こすモデルを本願発明者等は次のように考えた。
The inventors of the present invention considered the model that causes the mechanical defects and refractive index "unevenness" in the fiber as follows.

フッ化物ファイバ用プリフォームは、石英ファイバ用プ
リフォームと異なり、ガラス融液を冷却固化して作製さ
れる。冷却は、ガラスの周辺部から内部に向かって進む
ので、当然冷却固化したガラスには引っ張り応力が内在
することになる。この従来のフッ化物ファイバ用プリフ
ォームの製法(冷却・固化工程)で最も問題となる点は
、一旦作製したタラッドガラス管にコアガラス融液を注
入して冷却固化させることであり、そのためにコアガラ
スに働く引っ張り応力が極めて太き《なることである。
Fluoride fiber preforms, unlike quartz fiber preforms, are produced by cooling and solidifying glass melt. Since cooling proceeds from the periphery of the glass toward the inside, tensile stress naturally exists in the cooled and solidified glass. The most problematic point in this conventional manufacturing method (cooling and solidification process) for preforms for fluoride fibers is that the core glass melt is injected into the TALLAD glass tube once produced and is then cooled and solidified. This means that the tensile stress acting on the material becomes extremely large.

フッ化物ガラスが融液から固化する時の体積収縮は、石
英系ガラスよりもはるかに大きく約1割にも達する。従
って、冷却固化時に、ガラスの弾性限界を越えるほどの
強い応力が発生する可能性があり、コアガラスの内部に
は強い引っ張り応力及び応力によって剪断された欠陥が
存在するものと考えられる。このことは、コアガラスの
冷却工程に余程の工夫を凝らさない限り、ガラス中に真
空泡が生成することからも容易に類推できる。
The volumetric shrinkage of fluoride glass when it solidifies from a melt is much larger than that of silica glass, reaching about 10%. Therefore, during cooling and solidification, stress so strong as to exceed the elastic limit of the glass may be generated, and it is thought that there are strong tensile stresses and defects sheared by the stress inside the core glass. This can be easily inferred from the fact that vacuum bubbles are generated in the glass unless special measures are taken in the cooling process of the core glass.

このような強い引っ張り応力やそれに起因する欠陥をコ
アにもつプリフォームを線引きした場合、軟化点以上に
熱せられたコアガラスは体積を収縮させて応力を緩和し
ようとするのが当然である.この応力の緩和がファイバ
の長手方向、径方向のすべてに亘って完全に一様に起こ
れば問題はないが、線引き時のような短時間の動的過程
においては、不完全で、かつ不均一な緩和が起こるほう
がより自然と考えられる。その結果、線引きされたファ
イバには、不均一な応力分布や密度分布が発生すること
になり、これらが屈折率「むら」の原因となって散乱を
引き起こすことになる。また、このような不均一な応力
分布や欠陥を持つファイバ程、機械強度が低下するのは
当然である。
When a preform with such strong tensile stress and resulting defects in its core is drawn, it is natural that the core glass, heated above its softening point, will shrink in volume and try to alleviate the stress. There would be no problem if this stress relaxation occurred completely uniformly in both the longitudinal and radial directions of the fiber, but in short-term dynamic processes such as during drawing, it is incomplete and uneven. It is considered more natural for uniform relaxation to occur. As a result, non-uniform stress distribution and density distribution occur in the drawn fiber, which causes refractive index "unevenness" and causes scattering. Furthermore, it is natural that the mechanical strength of the fiber decreases as the fiber has such uneven stress distribution and defects.

次に、上述のモデルを裏づける2つの実験例に?いて述
べる。
Next, let's look at two experimental examples that support the above model. I will explain it.

(a)プリフォームに内在する引っ張り応力の大きさは
、プリフォーム中に存在する真空泡の数を目安として推
定でき、真空泡の多いプリフォーム程引っ張り応力も大
きいと考えられる。そこで、真空泡の数に明らかな差の
ある数個のプリフォームから線引きしたファイバについ
て散乱を測定した。その結果、測定部分には気泡や結晶
等の散乱中心が全くないにもかかわらず、真空泡の数の
多いプリフォーム、すなわち、引っ張り応力の大きいプ
リフォームから線引きしたファイバ程散乱が強かった。
(a) The magnitude of the tensile stress inherent in a preform can be estimated using the number of vacuum bubbles present in the preform as a guide, and it is thought that the tensile stress of a preform with more vacuum bubbles is greater. Therefore, scattering was measured for fibers drawn from several preforms with distinct differences in the number of vacuum bubbles. As a result, even though there were no scattering centers such as bubbles or crystals in the measurement area, the scattering was stronger in fibers drawn from preforms with a larger number of vacuum bubbles, that is, preforms with larger tensile stress.

(b)次に、真空泡のかなり存在するプリフォームを製
造後7日間大気中に放置し、真空泡内の気体の有無をレ
ーザラマン分光によって調べた。
(b) Next, the preform containing a considerable amount of vacuum bubbles was left in the air for 7 days after production, and the presence or absence of gas within the vacuum bubbles was examined by laser Raman spectroscopy.

その結果、生成時には明らかに真空泡であったにもかか
わらず、内部に空気成分が存在していた。このことは、
N2、0■等のガスが簡単に侵入しえるほどの欠陥がガ
ラス内に存在することを示している。
As a result, although it was clearly a vacuum bubble at the time of formation, air components were present inside. This means that
This indicates that there are defects in the glass that allow gases such as N2, 0■ to easily penetrate.

以上詳説したように、フッ化物ファイバの過剰散乱を引
き起こす真の主要原因が、従来の定説であったファイバ
中に存在する微結晶、酸化物、金属等の微粒子、気泡、
相分離などではなく、プリフォーム内の引っ張り応力に
起因すると推定することができた。
As explained in detail above, the true main cause of excessive scattering in fluoride fibers is the conventional theory that microcrystals, oxides, metal particles, etc., air bubbles, etc. that exist in the fiber,
It was possible to infer that this was caused by tensile stress within the preform rather than phase separation.

従って、低散乱ファイバを製造するためには、引っ張り
応力の存在しないプリフォームを製造することが必要と
考えられる。
Therefore, in order to produce a low scattering fiber, it is considered necessary to produce a preform free of tensile stress.

従来の製法で製造されたプリフォームのコア中に強い引
っ張り応力が発生する主な理由は、タラッドガラス管中
をコアガラス融液で完全に満たした状態で冷却固化を行
うので、コアガラスが冷却固化に伴う体積収縮を極めて
起こしにくい点にある。すなわち、コアガラスはすでに
固化したクラッド管の内壁で囲まれているため径方向の
収縮は起こりえず、収縮を起こすとすれば唯一開放され
ているコアガラスの上端部を窪ませて長手方向に収縮す
るしかない。しかしながら、上端部の冷却はガラス中心
部より当然速いので、このような機横による収縮も僅か
しか起こらず、結局コアガラスに大きな引っ張り応力が
発生することになる。
The main reason why strong tensile stress occurs in the core of preforms manufactured using conventional manufacturing methods is that the TALLAD glass tube is completely filled with core glass melt before cooling and solidifying. The point is that it is extremely unlikely to cause volumetric contraction associated with this. In other words, since the core glass is already surrounded by the solidified inner wall of the cladding tube, radial contraction cannot occur. I have no choice but to shrink. However, since the upper end naturally cools faster than the center of the glass, only a small amount of such shrinkage due to the side of the machine occurs, resulting in a large tensile stress being generated in the core glass.

このように、応力発生の原因は、ガラス融液を開放面の
殆どない閉じ込めた状態で冷却固化するため、体積収縮
ができないことによる。すなわち、融液の冷却固化によ
ってガラスを作成した場合、円柱のように開放面のほと
んどない形状のガラスでは、内部に強い引っ張り応力が
発生するのに対し、広い開放面を持つ形状のガラス、例
えば、中心部に開放面が存在するパイプ状のガラスなど
では、引っ張り応力の発生が非常に小さいと考えられる
. 従って、内部応力の小さなプリフォームを製造するには
、先ず、ガラス融液の冷却固化をバイブ状のように広い
開放面を有する形状で行うことが必要と考えられる. しかしながら、たとえ、バイブ状のガラスを作成したと
しても、ガラスの冷却は常に外周から内部に向かって進
むので、内部応力の発生を完全に抑制することが困難で
ある.また、内部に中空部を持つパイプ状のままではプ
リフォームとならないので中空部を中実化する必要があ
る。
As described above, the cause of the stress generation is that the glass melt is cooled and solidified in a confined state with almost no open surface, and therefore volumetric contraction is not possible. In other words, when glass is created by cooling and solidifying a melt, strong tensile stress is generated inside glass with a shape that has almost no open surface, such as a cylinder, whereas glass with a shape with a wide open surface, e.g. , it is thought that the generation of tensile stress is extremely small in pipe-shaped glass that has an open surface in the center. Therefore, in order to manufacture a preform with low internal stress, it is considered necessary to first cool and solidify the glass melt in a shape with a wide open surface, such as a vibrator. However, even if a vibrator-shaped glass is created, cooling of the glass always proceeds from the outer circumference toward the inside, making it difficult to completely suppress the generation of internal stress. In addition, since a pipe-like shape with a hollow portion inside cannot be used as a preform, the hollow portion must be made solid.

石英系ファイバ用プリフォームの場合には、既に従来か
らパイプを中実化することによりプリフォームが製造さ
れている.例えば、MCVD法によるプリフォームの製
造では、内壁に層杖の合成石英を堆積させた石英管を酸
水素炎で高温過熱することにより中実化を行っている。
In the case of preforms for quartz fibers, preforms have already been manufactured by solidifying pipes. For example, in manufacturing a preform by the MCVD method, a quartz tube with a layer of synthetic quartz deposited on its inner wall is solidified by heating it at a high temperature with an oxyhydrogen flame.

しかし、石英ファイバ用プリフォームにおける中実化の
方法をフッ化物ファイバ用プリフォームに適用すること
は困難である.その理由は、フッ化物ガラスが極めて結
晶化しやすく、中実化に必要なだけの高温に加熱できな
いためである.従って、フッ化物ガラスパイプを中実化
する方法については、従来から何ら提案されておらず、
実現するに至っていない. そこで、本願発明者等は、低散乱ファイバ並びにプリフ
ォームの中実化の実現を解決するために検討を行った結
果、フフ化物ガラスパイプの外周に圧力を印加しながら
軟化点温度の近傍まで加熱すれば、結晶化を起こさない
低温でもバイブの中実化が可能で、かつガラス内部の引
っ張り応力も解消して低散乱ファイバが実現できること
を見出した。
However, it is difficult to apply the solidification method for quartz fiber preforms to fluoride fiber preforms. The reason for this is that fluoride glass crystallizes extremely easily and cannot be heated to the high temperatures required to solidify it. Therefore, no method has been proposed to date for solidifying fluoride glass pipes.
This has not yet been achieved. Therefore, the inventors of the present application conducted studies to solve the problem of realizing a low scattering fiber and a solid preform, and as a result, they heated the fluoride glass pipe to near its softening point temperature while applying pressure to the outer periphery of the pipe. It was discovered that by doing so, it is possible to make the vibrator solid even at low temperatures that do not cause crystallization, and the tensile stress inside the glass is also eliminated, making it possible to create a low-scattering fiber.

従って、本発明は、上述の原理に基づきなされたもので
、ファイバ中の過剰散乱の主要原因であるプリフォーム
内の引っ張り応力を除去もしくは低減することにより低
散乱ファイバを実現するためのフッ化物ファイバ用プリ
フォームの製造方法を提案するものである。
Accordingly, the present invention has been made based on the above-mentioned principles and is directed to a fluoride fiber for realizing a low scattering fiber by eliminating or reducing the tensile stress in the preform, which is the main cause of excessive scattering in the fiber. This paper proposes a method for manufacturing preforms for

以下に、本発明によるフッ化物ファイバ用プリフォーム
の製造方法について、図面を用いて説明する. (実施例1) まず、低散乱のステップ型単一モードファイバ用プリフ
ォームの作製法を例に取り説明する.第2図は、本発明
による中空ガラスパイプを作成するための製造装置(以
下、「ガラスパイプ製造装置」と称す)の断面図である
.図において、lは片方の端の部分が他の部分より細く
なるようにしぼられた円筒型の鋳型で、2は少口径部分
の栓、3は鋳型のもう一方の栓、4は鋳型を保持し高速
回転させるための治具、5は鋳型を所定の温度に保つた
めの電気炉、6は回転駆動部である。
Below, a method for manufacturing a fluoride fiber preform according to the present invention will be explained using the drawings. (Example 1) First, a method for manufacturing a preform for a step type single mode fiber with low scattering will be explained as an example. FIG. 2 is a cross-sectional view of a manufacturing apparatus for manufacturing a hollow glass pipe according to the present invention (hereinafter referred to as "glass pipe manufacturing apparatus"). In the figure, l is a cylindrical mold with one end narrowed so that it is thinner than the other, 2 is a plug for the small diameter part, 3 is the other plug of the mold, and 4 holds the mold. 5 is an electric furnace for keeping the mold at a predetermined temperature, and 6 is a rotation drive unit.

また、第3図は本発明による中実用押し出し装if(以
下、「中実化装置」と称す)の断面図であり、ガラスパ
イプ製造装置により作成されたガラスバイブを中実化す
るための装置である.図において、7はクラッドガラス
層、8はコアガラス層、9は鋳型1の強度を補強するた
めの耐圧容器、IOは加圧押しだしようピストン、11
は電気炉である. このガラスパイプ製造装置を用いてプリフォームを製造
する場合の、製造工程について説明する。
Moreover, FIG. 3 is a cross-sectional view of the medium practical extrusion equipment if (hereinafter referred to as "solidification equipment") according to the present invention, which is an apparatus for solidifying a glass vibrator produced by a glass pipe manufacturing equipment. It is. In the figure, 7 is a clad glass layer, 8 is a core glass layer, 9 is a pressure-resistant container for reinforcing the strength of the mold 1, IO is a piston for pressurized extrusion, 11
is an electric furnace. The manufacturing process when manufacturing a preform using this glass pipe manufacturing apparatus will be explained.

(1)第1の工程 ■まず、鋳型1の温度をガラス転移点温度近傍に保ち、
装置全体を傾斜させ、溶融したタラッドガラスを鋳型l
に注入した後栓3をする。
(1) First step■ First, keep the temperature of the mold 1 near the glass transition temperature,
Tilt the entire device and pour the molten Talad glass into the mold.
After injecting, put on the stopper 3.

■しかる後、装置を水平に戻し、鋳型lを軸方向を中心
に高速回転させる.注入されたタラッドガラス融液は遠
心力により鋳型1の内壁に均一に広がり、ガラス融液は
鋳型1の壁面より冷却固化される。
■After that, return the device to the horizontal position and rotate the mold l at high speed around the axial direction. The injected Talad glass melt spreads uniformly on the inner wall of the mold 1 due to centrifugal force, and the glass melt is cooled and solidified from the wall surface of the mold 1.

■装置全体を再び傾斜させ、タラッドガラスとは屈折率
の異なる溶融したコアガラスを注入した後、再び装置を
水平にし鋳型1を高速回転させる.注入されたコアガラ
ス融液は遠心力によりクラッドガラス管の内壁に一様に
広がり冷却固化されコアガラス層が形成される. ここまでが第1の工程であり、本発明では、円筒状のガ
ラス融液を外周より均一に冷却してガラス管を形成する
場合に、径方向にガラスが収縮しやすいようにガラス融
液を中空にして順次積層し、形成されたそれぞれのガラ
ス管の残留応力(内部応力)を極めて小さくしたもので
ある.(2)第2の工程 ■第1の工程により、タラッドガラス層7とコアガラス
層8の二層からなるガラス管が形成された鋳型1を、中
実化装置内の耐圧容器9に移動する. ■電気炉1lでタラッドガラス層7とコアガラス層8の
二層からなるガラス管をほぼ軟化点近傍温度になるまで
加熱する. ■ピストン10により加圧する.ピストン10により加
圧された二層のガラス管は、鋳型lの細径部分を通遇す
る際に中心部に向かった圧縮応力を受ける.従って、ガ
ラス管の中空部は次第に細くなり中実化される.この時
、軟化点温度近傍となっているガラス管は、圧縮力を受
けるのでガラス内部の引っ張り応力も解消できる.また
、このように圧力を加えてガラス管を中実化する場合に
は、軟化点近傍の比較的低い温度であってもガラスの変
形が容易に起こるため、結晶化を誘起することなく中実
化ができる. 上述のように、本発明は中空のガラスパイプを作製する
第1の工程と、ほぼ軟化点近傍の温度に熱せられたガラ
スパイプを外力を加えて押し出しながら中実化する第2
の工程を行うだけで、結晶化せず、かつ低散乱のフッ化
物ファイバ用プリフォームを製造することができる.さ
らに、かかる製法を適用すれば、単一モードファイバあ
るいは低分散ファイバ用プリフォームの製造も容易であ
る. 例えば、コアガラス組成を53Zr−20Ba−20N
a−4La−3AI、タラッドガラス組成を40Zr−
13Hf−18Ba−22Na−4La−3AIとし、
内径40mmの鋳型1を用い、コアガラスの厚さが0.
4mm,内径が8mmのガラス管を作製し、プリフォー
ムを作製するとコアクラッド比1:10.7のプリフォ
ームが作製できる.これらのガラスの比屈折率は0.4
4%であるため、このプリフォームから外径150μm
のファイバを紡糸すると波長2.5μmの近傍で単一モ
ード特性を示す。
- After tilting the entire device again and injecting molten core glass with a different refractive index from TALLAD glass, the device is leveled again and mold 1 is rotated at high speed. The injected core glass melt spreads uniformly on the inner wall of the clad glass tube due to centrifugal force and is cooled and solidified to form a core glass layer. This is the first step, and in the present invention, when forming a glass tube by uniformly cooling a cylindrical glass melt from the outer circumference, the glass melt is cooled so that the glass easily contracts in the radial direction. These are hollow glass tubes that are stacked one after another to minimize the residual stress (internal stress) in each tube. (2) Second step ■ The mold 1 in which the glass tube consisting of the two layers of the Tallard glass layer 7 and the core glass layer 8 was formed in the first step is moved to the pressure-resistant container 9 in the solidifying device. ■Heat the glass tube consisting of two layers, the TALLAD glass layer 7 and the core glass layer 8, in a 1L electric furnace until it reaches a temperature close to its softening point. ■Pressure is applied by piston 10. The two-layer glass tube pressurized by the piston 10 is subjected to compressive stress toward the center when passing through the narrow diameter portion of the mold l. Therefore, the hollow part of the glass tube gradually becomes thinner and becomes solid. At this time, the glass tube, whose temperature is close to its softening point, is subjected to compressive force, so the tensile stress inside the glass can also be relieved. In addition, when applying pressure to make a glass tube solid, the glass easily deforms even at relatively low temperatures near its softening point, so it is possible to make the glass tube solid without inducing crystallization. It is possible to As mentioned above, the present invention involves the first step of producing a hollow glass pipe, and the second step of making the glass pipe heated to a temperature close to its softening point solid by extruding it by applying an external force.
A preform for fluoride fiber that does not crystallize and has low scattering can be manufactured by simply performing the following steps. Furthermore, by applying this manufacturing method, it is easy to manufacture preforms for single mode fibers or low dispersion fibers. For example, if the core glass composition is 53Zr-20Ba-20N
a-4La-3AI, Talad glass composition 40Zr-
13Hf-18Ba-22Na-4La-3AI,
A mold 1 with an inner diameter of 40 mm was used, and the thickness of the core glass was 0.
By making a glass tube with a diameter of 4 mm and an inner diameter of 8 mm and making a preform, a preform with a core-clad ratio of 1:10.7 can be made. The relative refractive index of these glasses is 0.4
4%, the outer diameter is 150 μm from this preform.
When the fiber is spun, it exhibits single mode characteristics at a wavelength of around 2.5 μm.

上述の製法から明らかなように、本発明の第一の工程で
作製されたガラス管の内壁にさらに屈折率の異なる層を
堆積させることは容易に出来る.そこで、タラッドガラ
スには組成10Zr−43Hf−18Ba−22Na−
4La−3AIをもちい内径8mmのガラス管を作製し
、第2層に組成53Hf−18Ba−22Na−4La
−3Alのガラスが厚さ0.4mm、第3層に組成53
Zr−20Ba−20Na−4La−3AIのガラスが
厚さ0.4mmになるよう各ガラスを逐次注入し、それ
ぞれ屈折率が異なる3層からなるガラス管を作製する.
しかる後、同様に加圧押し出ししプリフォームを作製す
る.これらのガラスのタラッドガラスに対する比屈折率
はそれぞれ−0.15%、+0.85%であり、プリフ
ォームの中心部分の屈折率分布は、第4図に示したよう
な特性となる.この様な屈折率分布をもったファイバの
分散特性は、広範囲の波長域にわたって低い値を示すこ
とが知られており、フッ化物ガラスファイバにおいても
低分散特性のファイバの作製が可能となる。
As is clear from the above manufacturing method, it is easy to further deposit a layer with a different refractive index on the inner wall of the glass tube manufactured in the first step of the present invention. Therefore, Talad glass has a composition of 10Zr-43Hf-18Ba-22Na-
A glass tube with an inner diameter of 8 mm was made using 4La-3AI, and the second layer had a composition of 53Hf-18Ba-22Na-4La.
-3Al glass with a thickness of 0.4 mm and a composition of 53 as the third layer
Each glass of Zr-20Ba-20Na-4La-3AI is successively injected to a thickness of 0.4 mm to produce a glass tube consisting of three layers each having a different refractive index.
After that, a preform is produced by extruding under pressure in the same manner. The relative refractive index of these glasses with respect to Talad glass is -0.15% and +0.85%, respectively, and the refractive index distribution at the center of the preform has characteristics as shown in FIG. It is known that the dispersion characteristics of a fiber with such a refractive index distribution exhibit a low value over a wide range of wavelengths, and it is possible to fabricate a fiber with low dispersion characteristics even in the case of a fluoride glass fiber.

(実施例2) 第5図は、本発明による第2の実施例を説明するための
もので、蓋の構造と溶融ガラスを注入するためのノズル
以外は第2図と同じである。本実施例に置ける蓋には中
心部分に小口があり、小口を通して熔融ガラス注入用ノ
ズル12が挿入されている。
(Embodiment 2) FIG. 5 is for explaining a second embodiment of the present invention, which is the same as FIG. 2 except for the structure of the lid and the nozzle for injecting molten glass. The lid in this embodiment has a small opening in the center, and a molten glass injection nozzle 12 is inserted through the small opening.

実施例2は、タラッドガラスの比重がコアガラスの比重
より大きくなるようにした組成のガラスを用いることに
より、融液状態のままで二層パイプ構造を一旦作り、し
かる後にガラスの冷却を行うことにより、極めて内部応
力の小さな均質の二層ガラスパイプを作製できるように
したものである。
In Example 2, a two-layer pipe structure was once created in a molten state by using glass with a composition in which the specific gravity of TALLAD glass was larger than that of the core glass, and then the glass was cooled. This makes it possible to produce a homogeneous double-layered glass pipe with extremely low internal stress.

■この製法では、まず、鋳型1の温度をフツ化物ガラス
の溶融温度以上に設定し、高速回転させる. ■しかる後、溶融した組成40Zr−13Hf−18B
a−22Na−4La−3ALのように比重の大きいタ
ラッドガラスをノズル12を通して注入する.注入され
たガラスは液体のままで遠心力により鋳型の内壁に均一
に付着する。
■In this manufacturing method, first, the temperature of mold 1 is set above the melting temperature of the fluoride glass, and the mold is rotated at high speed. ■ After that, the melted composition 40Zr-13Hf-18B
A Talad glass having a high specific gravity such as a-22Na-4La-3AL is injected through the nozzle 12. The injected glass remains liquid and adheres uniformly to the inner wall of the mold due to centrifugal force.

■次に組成53Zr−208a−20Na−4La−3
AIのように比重の小さなコアガラス融液を注入する.
注入されたコアガラスも遠心力により液体のままでタラ
ッドガラスの内面に均一に広がり組成の異なる融液層が
形成される。この場合、クランドガラスの比重がコアガ
ラスの比重より大きいため二つの融液は互いに混じりあ
うことはない。
■Next, the composition 53Zr-208a-20Na-4La-3
Inject core glass melt with low specific gravity like AI.
The injected core glass also remains liquid due to centrifugal force and spreads uniformly over the inner surface of the TALLAD glass, forming a melt layer with a different composition. In this case, the two melts do not mix with each other because the specific gravity of the crund glass is greater than the specific gravity of the core glass.

■しかる後、高速回転状態のまま冷却固化せる。■After that, it is cooled and solidified while rotating at high speed.

■次いで、中実用押し出し装置を用いて中実化すれば、
内部応力の極めて小さいステップ型の屈折率分布をもっ
たプリフォームを作製できる。
■Next, if it is solidified using a medium practical extrusion device,
It is possible to produce a preform with a step-shaped refractive index distribution with extremely low internal stress.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は、屈折率の異なる
ガラス融液を中空のガラスパイプ状に積層する第1の工
程と中空のガラスを軟化点温度近傍まで加熱しながら加
圧押し出しにより中実化する第二の工程とを有すること
により、冷却にともなうガラスの体積収縮による応力が
入りにくく、低残留応力のガラスパイプを作製すること
ができる. ガラス融液の中空を、回転による遠心力を利用して形成
することにより、積層したガラスの厚さは注入するガラ
ス量のみで制御され、屈折率はガラス組成により適宜に
選択できるため、屈折率の分布は実施例2に示した3層
はもとよりさらに複雑な屈折率分布を持つパイプも容易
に作製できる. ガラス融液の積層を、互いに屈折率の異なる少なくとも
3つのガラスで形成することにより、低分散のフッ化物
ガラスファイバ用プリフォームを製造することができる
(Effects of the Invention) As explained in detail above, the present invention includes the first step of laminating glass melts having different refractive indexes in the shape of a hollow glass pipe, and the process of heating the hollow glass to near its softening point temperature. By including the second step of solidifying by pressure extrusion, it is possible to produce a glass pipe with low residual stress, which is less susceptible to stress due to volumetric shrinkage of the glass as it cools. By forming a hollow space in the glass melt using the centrifugal force caused by rotation, the thickness of the laminated glass can be controlled only by the amount of glass injected, and the refractive index can be appropriately selected depending on the glass composition. In addition to the three-layer refractive index distribution shown in Example 2, pipes with even more complex refractive index distributions can be easily fabricated. A preform for a fluoride glass fiber with low dispersion can be manufactured by forming a stack of glass melts with at least three glasses having mutually different refractive indexes.

したがって、今後期待されている2〜3μm帯の低損失
、低分敗特性の長距離通信用フッ化物ガラスファイバが
作製でき、その効果は極めて大である。
Therefore, it is possible to produce a fluoride glass fiber for long distance communication in the 2 to 3 μm band, which is expected to have low loss and low breakage characteristics in the future, and its effects are extremely large.

するガラスパイプ装置の概略図、第3図は本発明による
フッ化物ガラスバイブを中実化する中実化装置の概略図
、第4図は本発明による製造方法で作製されたプリフォ
ームの屈折率分布特性図、第5図は本発明によるフッ化
物ガラスパイプを作製するための他のガラスパイプ装置
の概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a solidifying device for solidifying a fluoride glass vibe according to the present invention, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the refractive index of a preform manufactured by the manufacturing method according to the present invention. The distribution characteristic diagram, FIG. 5, is a schematic diagram of another glass pipe apparatus for producing a fluoride glass pipe according to the present invention.

1・・・鋳型、2・・・栓(底蓋)、3・・・栓(上蓋
)、4・・・治具、5・・・電気炉、6・・・回転駆動
部、7・・・タラッドガラス層、8・・・コアガラス層
、9・・・耐圧容 器、10・・・ピストン、1l・・
・電気炉、l2・・・ノズル。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Mold, 2... Plug (bottom cover), 3... Plug (top cover), 4... Jig, 5... Electric furnace, 6... Rotation drive unit, 7...・Tallad glass layer, 8...Core glass layer, 9...Pressure vessel, 10...Piston, 1l...
・Electric furnace, l2... nozzle.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくともコアガラスとクラッドガラスとのガラ
ス融液を冷却・固化してフッ化物ガラスファイバ用プリ
フォームを製造するフッ化物ガラスファイバ用プリフォ
ームの製造方法において、前記ガラス融液を中空にして
順次積層化する第一の工程と、 該中空のガラスを軟化点温度近傍まで加熱しながら加圧
押し出しにより中実化する第二の工程と、 を有することを特徴とするフッ化物ガラスファイバ用プ
リフォームの製造方法。
(1) In a method for producing a preform for a fluoride glass fiber in which a preform for a fluoride glass fiber is produced by cooling and solidifying a glass melt of at least a core glass and a clad glass, the glass melt is hollowed. A fluoride glass fiber fiber plug comprising: a first step of sequentially laminating the glass; and a second step of making the hollow glass solid by pressure extrusion while heating it to a temperature close to its softening point. Renovation manufacturing method.
(2)前記ガラス融液の中空が、回転による遠心力を利
用して形成されることを特徴とする請求項第1項記載の
フッ化物ガラスファイバ用プリフォームの製造方法。
(2) The method for manufacturing a preform for a fluoride glass fiber according to claim 1, wherein the hollow of the glass melt is formed using centrifugal force due to rotation.
(3)前記積層が、互いに屈折率の異なる少なくとも3
つのガラス融液で形成されていることを特徴とする請求
項第1項記載のフッ化物ガラスファイバ用プリフォーム
の製造方法。
(3) The stacked layers include at least three layers having mutually different refractive indexes.
2. The method of manufacturing a preform for a fluoride glass fiber according to claim 1, wherein the preform is formed from a glass melt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011514551A (en) * 2008-02-14 2011-05-06 ショット アクチエンゲゼルシャフト Side radiating step index fiber

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