JPH02289437A - 希土類元素ドープコア光ファイバの製造方法 - 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、希土類元素をドープしてなるコアを有する光
ファイバの製造方法に関し、特に高濃度のドープを可能
とするものである。

［従来の技術］ 従来、希土類元素ドープコア光ファイバを製造するに際
し、希土類元素をドープする手段として、一般のＭＣＶ
Ｄ法が利用されていた。

第２図に、ＭＣＶＤ法によって希土類元素をドープする
方法を説明する構成図を示した。すなわち、希土類元素
塩化物ｌを封入してなる蒸発用チャンバ２内に四塩化ケ
イ素をキャリアガス（０，）とともに流し込み、外部か
ら加熱バーナ３で加熱することにより、酸化物ガラス微
粒子および希土類元素イオンを発生させ、これを石英ガ
ラス４管の内壁に堆積させて、これを溶融ガラス化し、
外部の移動加熱バーナ５を掃引させてこのガラス堆積工
程を繰り返し行い、希土類元素ドープコア部６を形成す
るものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところがこのような方法によると、希土類元素塩化物の
蒸気圧が低いために、高濃度のドープを行うことが難し
い問題があった。特に、希土類元素の中でもエルビウム
（Ｅｒ）の高濃度ドープは非常に難しく、Ｉ　ＯＯｐｐ
ｍ以上のドープは不可能であった。

またこの方法では、蒸発用チャンバ２から未昇華の希土
類元素塩化物の固体が石英ガラス管４内へ流れ込み、気
泡となってしまってドープされない欠点もあった。

これらの問題を解決すべく提案された方法の一つに、希
土類元素塩化物を、アルコールあるいは水を溶媒として
溶解せしめた溶液を用意し、この溶液中に、ＶＡＤ法に
よりガラス微粒子を堆積してなるスート体を浸漬して希
土類元素溶液を含浸けしめ、乾燥したのち、脱水、焼結
を行うことによって、希土類元素ドープコア部を形成す
るものがある。

ところが、上記溶媒としてアルコールを用いた場合には
、アルコール溶液の含浸中及びその後の乾燥工程中に、
スート体にクラックが発生してしまう不都合があるうえ
に、アルコールを充分に乾燥さ仕た後に脱水焼結を行わ
ないと爆発の危険があるなどの安全上の問題もあった。

また上記溶媒として水を用いた場合には、Ｅｒなどの希
土類元素塩化物の高濃度溶液を調整することかできなか
った。このため、高濃度ドープができず、また水溶液の
含浸中に、スート体にクラックを発生し易い欠点があっ
た。

本発明では上述の課題を解消し、クラックの発生等を抑
え、高濃度のドープが可能である希土類元素ドープコア
光ファイバの製造方法を提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ガラス微粒子を堆積させてなるスート体を、
希土類元素塩化物を塩酸水溶液に溶解させた溶液中に浸
漬させて、スート体内に上記希土類元素溶液を含浸せし
め、次いでスート体を乾燥後焼結して、希土類元素ドー
プコア部を作成することを解決手段とした。

［作用　］ このように希土類元素塩化物を溶解させる溶媒として、
塩酸水溶液を用いることにより、高濃度の希土類元素溶
液を準備することができ、このためスート体にこの希土
類元素溶液を含浸させることによって、高濃度のドープ
が可能となる利点がある。

また請求項２に記載のように、スート体に希土類元素溶
液を含浸せしめる前に、このスート体を加熱処理してス
ート体のカサ密度を増加させれば、スート体にクラック
等の割れが生じることがなく、また円滑に高濃度の希土
類元素ドープを行える利点がある。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず通常のＶＡＤ法により、スート体を作成する。すな
わち、酸水素炎中に四塩化ケイ素等の原料ガスを供給し
、火炎中での加水分解反応によりガラス微粒子を発生さ
せ、このガラス微粒子を出発材先端に付着させ、出発材
を回転さ仕ながら軸方向に堆積させることによって、ス
ート体を得る。

ここでスート体とは、出発材上にガラス微粒子が堆積さ
れた多孔質母材を指呼している。また、上記原料ガスと
して、四塩化ケイ素とともに、ＧｅＣ１，などの屈折率
調整用のドーパントガスを供給することらできろ。得ら
れるスート体の大きさは特に限定されないが、径８０Ｒ
１Ｒ程度、長さ２００１１Ｒ程度がよい。

次に、このスート体を加熱処理して、スート体のカサ密
度を増加させることが望ましい。加熱処理の方法は特に
限定されないが、例えば第１図に示したような均熱炉７
内にスート体８を入れ、これを回転させながら、ヘリウ
ムガス等の不活性ガス雰囲気中で加熱する方法がある。

加熱条件は、所望のカサ密度等に応じて適宜決定すれば
よいが、通常温度１２８０〜１３２０℃程度、時間２〜
６時間程度の条件で行い、カサ密度０．４〜１．４ｇ／
ｃｃ程度のスート体８が得られる条件を選ぶことが好ま
しい。

次いで、希土類元素溶液を用意する。希土類元素には、
エルビウムの塩化物（Ｅ　ｒＣ１３・０．５１−１　ｔ
ｏ　）やネオジウムの塩化物などが好適に用いられるが
、得られる光ファイバの目的、用途に応じて適宜選んで
用いられる。溶媒には、水に塩酸を添加してなる塩酸水
溶液が好適に用いられる。この溶媒の塩酸濃度は、上記
希土類元素塩化物を完全に溶解することができる６度で
あればよく、例えば水３００ｃｃに３５ｗｔ％塩酸を１
〜５ｃｃ程度添加してなる程度の濃度が好ましい。また
この溶液中の希土類元素塩化物の濃度は、高濃度ドープ
が可能となる点で、完全に溶解し得る６度であれば高い
程よく、２〜１０重量％程度が好ましい。

この希土類元素溶液中に上記スート体を浸漬させて、ス
ート体内に希土類元素溶液を含浸させる。

含浸は、温度２０〜２５℃で１０−１００時間時間待い
、溶液としてｌＯ〜２００ｃｃ程度含浸させる。ここで
含浸された希土類元素は、塩化物あるいはイオンの形態
をとっているものと考えられる。

次に、この含浸後のスート体を乾燥させる。乾燥の方法
は特に限定されないが、例えば上記スート体を乾燥用の
筒内に収容し、この°簡の一端から、筒内のスート体に
乾燥窒素ガスを供給ｍｌ　２　ｆｆ／分程程度条件で吹
き付け、室温で６０時間程度乾燥を行う方法などが採用
される。

乾燥の後、ゾーン焼結炉内にて脱水を行い、次いて焼結
を行う。まず脱水工程においては、このゾーン焼結炉内
は、塩素ガス（Ｃａｔ）を０．２％程度含有するヘリウ
ムガス雰囲気とし、温度１０００°Ｃ程度の条件で２〜
３時間程度脱水を行う。

また焼結工程においては、脱水の後、ゾーン焼結炉内へ
の塩素ガスの供給をストップし、ヘリウムガスのみの雰
囲気で引き続き行う。炉内の温度は」５００〜！５５０
℃程度がよく、上記スート体が透明ガラス化するまで行
い、希土類元素ドープコア部を形成する。ここで、この
焼結後の希土類元素ドープコア部中の希土類元素は、酸
化物あるいはイオンの形態をとっているものと考えられ
る。

次いで、この希土類元素ドープコア部の周囲に通常の外
付は法などによりガラスを外付けし、クラッド部を形成
する。すなわち、上記コア部を出発材として用い、これ
を回転しながら、酸水素ガス中に供給された四塩化ケイ
素等の原料ガスを加水分解させて発生させたガラス微粒
子を、このコア部の外周部に付着させ、径方向に順次堆
積させることによりクラッド部とする。

次に、これを電気炉内に挿入し、塩素ガスなどの雰囲気
下で脱水した後、１４００〜１５００℃程度の温度でか
つヘリウムとＳ　ｉ　Ｆ　４の雰囲気下で焼結して、ク
ラッド部を透明化して、コアークラヅド型のプリフォー
ムを得る。

その後、こうして得られたプリフォームを、溶融線引き
して、外径１２５μｌ程度の希土類元素ドープコア光フ
ァイバを製造する。溶融線引きの方法は、周知慣用の方
法によればよく、例えば約２０００℃の高温に加熱され
た加熱炉内に上記プリフォームを送り、不活性ガス雰囲
気下で、一定の線径となるように制御しながら、１００
〜６００ｘ／分程度の速度で線引きして行う。

このような製造方法によれば、希土類元素の塩化物を溶
解せしめる溶媒として、水に塩酸を添加してなる塩酸水
溶液を用いるので、上記希土類元素塩化物の高β度溶液
を用意することができる。

したがってこの溶液にスート体を浸漬した場合に、上記
希土類元素溶液を高濃度に含浸することができ、結果と
して高濃度にドープされたコアを持つ光ファイバを得る
ことができるようになる。

また請求項２に記載のように、スート体に上記希土類元
素溶液を含浸せしめる館に、スート体を加熱処理してス
ート体のカサ密度を増加させれば、スート体にクラック
等の割れが生じることがなく、また円滑に高濃度の希土
類元素ドープを行うことができる。

以下、実施例を示して、本発明の詳細な説明する。

［実施例］ まず、通常のＶＡＤ法により外径８（１＋ｘ、長さ２０
０π賃のスート体を作成した。このスート体のカサ密度
は、０．２９／ＣＣであった。

次に、このスート体を第１図に示しｔコ均熱炉内にいれ
、ヘリウムガス雰囲気下で、１３００℃で４．５時間加
熱処理し、スート体のカサ密度を０゜５６９／ＣＣにま
で増加させた。この加熱後のスート体の大きさは、径４
４．５ｘｍ、長さ１１０３１尻であった。

次に、希土類元素溶液を調整した。希土類元素としては
Ｅｒの塩化物（Ｅ　ｒＣ１３・０．５Ｈｔｏ　）を用い
、Ｈｔｏ　３００　ｃｃに３５ｗｔ％ＨＣＩを３．６ｃ
ｃ添加してなる塩酸水溶液に、このＥｒＣｌ３・０．５
Ｈ、Ｏを完全に溶解させて、ピンク色の透明な溶液を得
た。

この溶液中に、上記スート体を浸漬し、４時間放置して
含浸を行ったところ、その含浸量は、１００ｃｃであっ
た。

この含浸後のスート体を、乾燥用の簡に挿入し、筒の一
端から乾燥窒素ガスを吹き込みながら、スート体を乾燥
させた。窒素ガスの供給量は、２Ｑ／分とし、室温で６
０時間乾燥を行った。

その後、塩素ガスを０．２％含有するヘリウムガス雰囲
気のゾーン焼結炉内にスート体を入れ、１０００℃で脱
水を行った。

この後、塩素ガスの供給をストップし、ヘリウムガス雰
囲気下で、引き続き１５５０℃で加熱し、スート体を焼
結して透明ガラス化し、希土類元素ドープコア部を形成
した。

次に、この希土類元素ドープコア部の上に、通常の外付
は法により、ガラス微粒子を堆積させて、１−１　ｅと
５ｉｆ４の雰囲気下で脱水、焼結を順次行い、クラッド
部を形成した。

このようにしてコアークラッド型のプリフォームを形成
した後、温度２００℃で溶融線引きして、希土類ドープ
コア光ファイバを製造した。

このようにして得られた光ファイバの損失波長特性を測
定したところ、Ｅｒドープの特徴である大きな吸収ピー
クが現れ、Ｅｒのドープされたことが明らかとなった。

また同様の方法で、Ｅｒドープガラスを作成し、Ｅｒ１
１１度を定量分析したところ、ＥｒのドープＭは９００
０　ｐｐｍであり、高濃度にドープされたことが判った
。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の希土類元素ドープコア光
ファイバの製造方法は、ガラス微粒子を堆積させてなる
スート体を、希土類元素塩化物を塩酸水溶液に溶解させ
た溶液中に浸漬させて、スート体内に上記希土類元素溶
液を含浸せしめ、次いでスート体を乾燥後焼結して、希
土類元素ドープコア部を作成するものであるので、上記
希土類元素塩化物の高濃度溶液を用意することができ、
この溶液にスート体を浸漬した場合に、上記希土類元素
溶液を高濃度に含浸することができる。したがって、高
濃度に希土類元素がドープされたコアを持つ光ファイバ
を得ることができるようになる利点がある。

また請求項２に記載のように、スート体に上記希土類元
素溶液を含浸せしめる前に、このスート体を加熱処理し
てスート体のカサ密度を増加さ仕れば、スート体にクラ
ック等の割れを生じることがなく、また円滑に高濃度の
希土類元素ドープを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において実施されるスート体の加熱処
理方法の一例を示す概略構成図であり、第２図は、従来
のＭＣＶＤ法によるドープ方法の一例を示す概略構成図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス微粒子を堆積させてなるスート体を、希土
   類元素塩化物を塩酸水溶液に溶解させた溶液中に浸漬さ
   せて、スート体内に上記希土類元素溶液を含浸せしめ、
   次いでスート体を乾燥後焼結して、希土類元素ドープコ
   ア部を作成することを特徴とする希土類元素ドープコア
   光ファイバの製造方法。
2. （２）請求項１に記載の製造方法において、スート体に
   希土類元素溶液を含浸せしめる前に、このスート体を加
   熱処理してスート体のカサ密度を増加させることを特徴
   とする希土類ドープコア光ファイバの製造方法。