JPH03131544A - 光ファイバ用ガラス母材の加熱炉および製法 - 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、光ファイバ用母材の加熱炉および製法に関し
、更に詳しくは、石英系ガラス微粒子体から成る多孔質
ガラス母材を加熱し、透明化する為の加熱炉および方法
に関する。

本発明の加熱炉は、ガラス母材に対する不純物元素の混
入を防止することができ、かつ耐久性の殴れたものであ
る。

〈従来の技術〉 光ファイバ用母材を大量生産する一般的な方法として、
Ｖ　Ａ　Ｄ　（Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　人ｘｉａｌＤ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が知られている。ＶＡＤ法は、
回転する出発部材、例えばガラス板あるいはガラス棒の
上に、酸水素炎中で生成したガラス微粒子を堆積させて
円柱状の多孔質母材（スート母材）をつくり、この多孔
質母材を焼結して透明な光ファイバ用ガラス母材を製造
する方法である。

ＶＡＤ法において多孔質母材を焼結し、透明ガラスにす
るには、母材を、不活性気体（例えばヘリウムまたはア
ルゴンガス）雰囲気中で１６００℃以上に加熱する必要
がある。

母材の焼結に用いる加熱炉としては、通常カーボン発熱
体を有する加熱炉が用いられている。かかる加熱炉を用
いた焼結に際して特に留意しなければならない点は、銅
や鉄などの遷移元素の混入並びに水分の混入の防止であ
る。遷移元素がガラス母材にＩ　ＰＰｂ以上混入すると
、得られる光ファイバの損失波長特性が全波長にわたり
著しく損われる。また、水分が母材に０．ｌｐｐｍ以上
混入すると、得られる光ファイバの長波長域における特
性が損われる。

そこで、通常、透明化前にまたは同時に多孔質母材を脱
水することが行なわれる。脱水処理として、多孔質母材
を塩素系ガス、フッ素系ガスを添加した不活性ガス雰囲
気中で高温加熱する方法が知られている。フッ素系ガス
を使用する場合は、多孔質母材の脱水を行うのみならず
、同時にガラス母材にフッ素を添加する効果をも有して
いる。多孔質母材中にフッ素を添加すると、光ファイバ
には必須である屈折率分布の調整ができろという利点が
ある。尚、この点に関しては特公昭５５−１５６８２号
公報および特開昭５５−６７５３３号公報に説明されて
いるが、これらについては後述する。

上記フッ素系ガスを用いた処理は、通常透明化と同時に
または前工程として加熱炉内で行われろ。加熱炉には、
母材の加熱処理中に発生する水分や酸素によりカーボン
発熱体が消耗するのを防ぐため、カーボン発熱体と焼結
雰囲気とを隔離する炉芯管が設置されている。炉芯管と
して、従来アルミナ製のものが使用されていた（例文ば
、特公昭５７−４００９６号公報および米国特許第４．
３３８．１１１号参照）。

しかし、アルミナ製の炉芯管を用いると、アルミナの中
に含まれるアルカリ成分が高温で加熱雰囲気に飛散し、
これが多孔質母材表面に付着し、クリストバライト層を
形成するという問題があった。

そこで、炉芯管として石英ガラス製のものが実用化さｔ
ｌている。石英ガラス製炉芯管の使用は、アルミナ管の
使用ミニ比し、下記の利へを有する。

■　桧城的加工梼度が良（、このため雰囲気の気密性が
保をこれ、スート母材の脱水が有効に行なわれろ。

■　鉄やアルカリ等の不純物が殆んど含まれておらず、
アルミナ管に比し高純度てあ／Ｓ。

■　こねを用ｔ１で得られたガラス母材は、アルカリに
より表面失透を起こさない。

■　熱的な破損（ゲーマルンヲ・ツクによろ破壊）がな
い。

■　フッ素系ガスを用いた場合に、ＡＩＦ等の不純物ガ
スの発生がない。但し、ＳｉＦ４ガスの発生はあるが、
ガラス母材への不純物としての悪影響は及ぼさない。

尚、石英ガラス製炉芯管を利用した方法については、特
公昭５８−５８２９９号公報、同５８−４２１３６号公
報および特開昭６０８６０４９号公報に詳細に示されて
いる。

しかし、石英ガラスに銅や鉄が含有されていると、脱水
処理雰囲気中の塩素系ガスと銅または鉄とが下記式に示
す様に、容易に化学反応して揮散性の塩化物を生成し、
多孔質母材に侵入して、最終的に得られる光ファイバの
損失特性を著しく損なうという新たな問題も生じている
。

Ｃｌ ＣｕＯ−一−ム→　　ＣｕＣｌ Ｃｌ Ｆｅ０　　−ｍ−」し→　　ＦｅＣ１ また、高温下において、銅は容易に石英ガラス中に拡散
する性質があるため、加熱炉本体や発熱体から揮散する
銅が炉芯管を透過し、ガラス母材中に混入するという問
題もある。

更に、フッ素系ガスは高温で分解もしくは反応し、Ｆガ
スやＨＦガスを生成する。これらのガスは、下記式に示
すように石英ガラスと反応してＳ　ｉ　Ｆ、ガスを生成
し、この反応により石英ガラスがエツチングされる。

ＳｉＯ＋２Ｆ　　−＝　ＳｉＦ　＋０ ３ｉＯ＋４ＨＦ　　−４ＳｉＦ４＋２Ｈ２０このため石
英ガラス内部に存在していた銅や鉄が石英ガラスの表面
に現われ、多孔質母材へ侵入する原因となる。また、エ
ツチングにより石英ガラス製炉芯管にピンホールが生じ
、外気の混入や雰囲気ガスの炉外への漏出の原因ともな
り、製造工程上悪影響を招く結果になる。

加えて、石英ガラス管には高熱で変形し易いという重大
な問題点が存在する。ちなみに、温度１３００℃程度で
も長時間保持すると、粘性流動により変形が起きてしま
う。また、１１５０℃以上で長時間使用すると失透を起
こし、−度炉の温度を下げると、ガラス層と失透層の間
に熱膨張係数差に由来するヒズミが生じ、破壊されてし
まうという欠点を有していた。

ところで、光ファイバ用ガラス母材はコア部とクラッド
部とからなっており、コア部は中心部にあって、光を伝
送し易（するためにクラッド部より屈折率を高くしであ
る。例えば、第１図［、）および（ｂｌにそれぞれ示さ
れた屈折率差（Δｎ）を有するシングルモードファイバ
およびマルチモードファイバの構造で（よ、Ａ部はコア
部、Ｂ部はクラッド部に相当する。

クラッドとコアとの間で屈折率差を形成するには、コア
の屈折率を上げるか、クラッドの屈折率を下げろか、あ
るいは両者を組み合わせればよい。

なお、本明細書において「屈折率差」は、あるガラスの
屈折率と純シリカの屈折率との差である。

コア部の屈折率を上げるには、通常屈折率上昇用ドーパ
ントとしてＧｅｍ２．　Ａｌ！２０３．　ＴｉＯ２など
を石英ガラスの合成時に添加して、Ｇｅ。

ＡＩ、Ｔｉなどの原子をガラスに添加する。しかし、上
記のような酸化物を添加すると、次のような欠点が生じ
る。

ドーパント添加量に比例してドーパントに由来する光散
乱（レイリー散乱）も増加し、光伝送上好ましくない。

またドーパントを多量に添加すると、ガラス母材中に気
泡や結晶相が生じる。例丸ば、ＧｅＯ２を用いろ場合に
は、ＧｅＯガスに起因する気泡が生じ易＜、Ａｇ。

を用いろ場合にはＡｌ２Ｏ３結晶のクラスターが発生し
易い。このような気泡や結晶相は、得られる光ファイバ
の光伝送特性にとって、また強度にとって好ましくない
。

それ故、コア部のガラス組成は、純石英ガラスとするか
、できる限りドーパント量を少なくした石英系ガラスと
することが好ましいことが理解できよう。

コア部にドーパントを添加することに伴う上記の種々の
問題を克肥し、かつコア部とクラッド部との間に屈折率
差を形成する方法の１つとして、屈折率を下げろ作用を
有するフッ素をクラッド部の石英ガラスに添加した光フ
ァイバ用ガラス母材が提案されている。

フッ素をドーパントとして用いることの利点の一つとし
ては、クラッド部の屈折率を純石英の屈折率より低くで
きるので、純石英もしくは少量のドーパントを添加した
石英系ガラスからコア部を形成できる点が挙げられる。

第２図は、クラッド部にフッ素を添加した石英系ガラス
ファイバの構造を示すものである。

このような構造とすると、光の通る部分であるコアでの
ドーパントに由来ずろ光の散乱（レイリー散乱）は小さ
くなり、光伝送路として好ましい結果が得られろ。

またフッ素は、ＧｅＯ３などのドーパントに比べ資源的
に豊富で、かつ原料の精製が容易である点でも経済的に
有利である。加えて、フッ素系ガスは屈折率調整のため
のドーパントとしてのみならず、スート母材中に含まれ
る水分を除去する脱水剤として優れている点もその特徴
の一つである。

石英ガラス中にフッ素を添加（ドープ）する方法として
は、すでにいくつかの方法が提案されている。

まず、特公昭５５−１５６８２号公報には、ガラスを気
相合成する工程において、フッ素系ガスを供給してガラ
ス中にフッ素を添加する方法が記載されている。この方
法によれば、確かにガラス中にフッ素が添加されるもの
の、ガラスの堆積効率およびフッ素の添加効率（ドーピ
ング収率）が共に低いという欠点がある。

その理由は、酸水素炎を用いる火炎加水分解法では、火
炎中に存在する水分とフッ素系ガス、たとえばＳＦ６が
、反応式（１）。

ＳＦ　＋３ＨＯ−→ＳＯ＋６ＨＦ　　　　　（１１に従
って反応して、フッ化水素（ＨＦ）ガスを生じろためと
考えられる。生成したＨＦガスは安定である為、高温下
では水分のある限り、殆んどのフッ素系ガスはＨＦガス
に変換されてしまい、わずかに残されたフッ素系ガスの
みがドーパントとして利用できるにすぎない。

更に、ＨＦは、ガラス、特に石英を侵食する作用があり
、火炎中に生成したガラス微粒子と容易に下記反応式（
２）および（３）に従って反応し、生成ガラス微粒子が
消耗されてスートの堆積効率が低下する： Ｓ　ｉ　Ｏ２［ｓ）＋２　ＨＦ［ｇ）　→Ｓ　ｉ　ＯＦ
２（ｇ）＋Ｈ２０（ｇ）　　　　［２］Ｓ　ｉ　０２（
ｓｌ＋　４　ＨＦ（ｇ）→　Ｓ　ｉ　Ｆ４（ｇ）＋　２
　Ｈ２Ｏ（ｇ）　　　　（３）［式中、（ｓ）は固体を
、（ｇ）は気体を示す。］従って、フッ素系ガスの添加
量を増やすとスートの堆積速度はかえって低下してしま
うことになる。

次に、特開昭５５−６７５３３号公報には、火炎加水分
解法でガラス微粒子を合成し、堆積させてスート母材を
作製し、得られたスート母材をフッ素ガスを含む雰囲気
で熱処理することによりフッ素をスート中にドープし、
これによりフッ素が添加されたガラス母材を得る方法が
示されている。

しかし、この方法もいくつかの不都合な問題を有してい
る。該公開公報に記載の方法の一つの態様では、スート
母材をフッ素系ガスを含む雰囲気で１０００℃以下の温
度で処理しているが、フッ素添加の速度が遅く、さらに
時として、得られたファイバー中にＣｕやＦｅが存在す
ることがあった。ＣｕやＦｅは伝送損失増加の原因とな
る吸収損失を起こすことが知られている。

更に、スート母材を、１４００℃以上の温度でフッ素系
ガスを含むガス雰囲気中で処理することも記載されてい
るが、得られたガラス母材の表面ばエツチングされ、雰
囲気を保つための炉芯管、たとえば石英製炉芯管もエツ
チングで著しく損陽されろ場合があった。

このようなエツチングは、炉芯管中の不純物がスート母
材中へ混入するのを促進する一因ともなっていたと考え
られる。

さらに、上記方法で得られる光ファイバでは、水酸基に
よる吸収損失が経時変化し、温度が高くなるとこの吸収
損失増大が著しくなる、という問題点も有している。

上記問題点を解決する為、特開昭６０−２３９３３７号
公報には、フッ素系ガスとしてＳ　ｉ　Ｆ４を用いろ方
法が開示されている。

Ｓ　ｉ　Ｆ４は、スート母材および石英ガラス製炉芯管
をエツチングしない唯一のフッ素系ガニであり、石英ガ
ラス製炉芯管のエツチングによる破損を発生させない。

しかしながら、かかる石英ガラス製炉芯管は、上述のよ
うな欠点に加え、次のような欠点も有している。すなわ
ち、アルカリ、銅などの不純物を透過する、わずかな水
分でも存在すると、水分がＳ　ｉ　Ｆ４と反応してＨＦ
を生成し、これが石英ガラス製炉芯管をエッチングする
ので、炉芯管材料内に存在する不純物がスート母材を汚
染する可能性がある。不純物の透過は、炉全体を高純度
の材料で内装することで防止できるものの、炉の製作費
が高くなり、経済的でない。炉芯管のエツチングについ
ては、スート母材や炉内に水分がない様に充分乾燥させ
た後、Ｓ　ｉ　Ｆ、を炉内に送り込む必要があり、気密
な設備や慎重な操作を要する。

ところで、フッ素系ガスや塩素系ガスと反応し難い材料
としてはカーボンが考えられる。

カーボンは、石英と反応し易いガスであるＳＦ、、　Ｃ
２Ｆ、、　ＣＦ４などとも反応しない。もちろんＳ　ｉ
　Ｆ４とも反応しない。

事実、特公昭５６−２８８５２号公報に於て、原体的な
実施例は開示していないものの、カーボン炉芯管がＣＦ
、、ＳｉＦ、ガスなどのフッ素系ガス雰囲気で使用でき
ることを示している。

しかしながら、カーボンには次のような欠点がある： （１）　　カーボンは徹細な気孔を持っているため、気
体を容易に透過する。ちなみに、カーボンについての窒
素の透過率は、石英ガラスに比べて１０６倍も大きい。

（２）　　カーボンは酸化され易＜、４００℃以上で酸
素と容易に反応してＣＯ２またはＣＯガスとなってしま
う。

上記のように、カーボンはガス透過性の極めて大きな素
材のため、壁を通してガスの出入りがあり、外気の水分
が壁を通して侵入する。その為、得られろガラス母材は
、多くの水分、すなわち水酸基を含む。またＣ１４．Ｓ
ｉＦ。

などのガスが逆に壁を通して炉外へ放出され、作業環境
を悪くする恐れがある。また、系外からの不純物（たと
えば、Ｃｕ、Ｆｅなと）の侵入の恐れもある。カーボン
の厚みを厚くすることで、これら欠点はかなり改善され
るものの、完全とは言いがたい。

以上のように、従来法によるクラッド部の石英ガラスへ
のフッ素添加には、種々の困難な問題があった。

本発明は、このような現状に鑑み、光フアイバ用母材の
脱水、透明化、フッ素添加処理に使用されろ従来の炉芯
管の問題点を解決すると共に、更に炉芯管への大気の混
入を防止した長寿命の光ファイバ用母材の加熱炉及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

〈発明の構成〉 本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究の結果
、炉芯管の内外壁を高純度炭化ケイ素層とした炉芯管を
使用すれば高温下で、フッ素系ガス、塩素系ガスなどの
腐食性ガスを用いても炉芯管の劣化はないことを見い出
した。これは、内壁が高純度炭化ケイ素で被覆されてい
るから、フッ素系ガス、塩素系ガスとの反応が起きない
ためであり、また、炉一体、ヒーターに含まれる不純物
は外層で遮断可能であるためでもある。そのため、従来
の炉芯管に比べ、寿命が著しく長くなることが見い出さ
れた。

すなわち、本発明の要旨は、石英系ガラス微粒子体から
成る光ファイバ用多孔質ガラス母材を、加熱処理するこ
とにより透明化して光ファイバ用ガラス母材とする加熱
炉であって、発熱体および発熱体の内側に配置されて加
熱雰囲気と発熱体とを隔離する炉芯管を有して成り、炉
芯管の少なくとも内層が高純度炭化ケイ素から形成され
ていることを更に有する光ファイバ用母材の加熱炉に存
する。

従って、本発明の態様の炉芯管の例として、高純度炭化
ケイ素から形成した内層を有する炉芯管、あるいは高純
度炭化ケイ素から形成した内層および外層を有する炉芯
管を挙げろことができる。

本発明の加熱炉に使用する高純度炭化ケイ素としては純
度が９９．９９９％以上であり、特に鉄含有景が数ｐｐ
ｍ以下、銅含有量が１　ｐｐＩ１１以下のものが好まし
く用いられろ。

本発明のｍ熱炉では、炉芯管基材に高純度炭化ケイ素の
層を形成する。高純度炭化ケイ素層を形成する方法とし
ては、気相反応による膜形成方法（ＣＶＤ法）、例えば
プラズマＣＶＤコート、化学的なＣＶＤコートなどの方
法が、高純度かっ縁密な膜を形成できるので好ましい。

形成する高純度炭化ケイ素層の厚さは、炉芯管の使用温
度、炉芯管内の雰囲気に応じて適当に選択できるが、−
船釣には少なくとも１μｍ１好ましくは少なくとも５μ
ｍ１より好ましくは少なくとも２５μｍ１例えば５０μ
ｍである。

炉芯管の基材に使用する材料としては、カーボン、アル
ミナ、ＳｉＣ焼結体などを挙げろことができるが、好ま
しくはカーボン、特に高純度カーボンが好ましい。

炉芯管の基材として高純度カーボンを使用する場合、カ
ーボンの純度は一般に全灰分が５０ｐｐｍ息下、好まし
くは２０ｐｐｍ以下である。

例えば全灰分が１０００　ｐｐｍであるカーボンは、鉄
または銅などの不純物の面から、本発明の炉芯管には使
えない。全灰分が２０　ｐｐｍ以下のカーボンに含まれ
る不純物およびその量は、例えば次表の通りである。

第１表 本発明の炉芯管を用いた場合に、フッ素添加の為に使用
されるフッ素系ガスとしては、ケイ素フッ化物（たとえ
ばＳ　ｉ　Ｆ、、　ＳＦ６など）炭素フッ化物（たとえ
ばＣＦ、、　０２Ｆ６．　Ｃ３Ｆ、。

ＣＣｊ２Ｆ２）などが好ましく、就中、Ｓ　ｉ　Ｆ４が
特に好ましい。酸素を含むフッ素化合物は好ましくない
。

ここで、本発明の基礎となった実験および概念について
説明する。言うまでもないが、息下に述べる概念；よ、
本発明に有効な実験による知見を得て、初めて説明でき
たものであって、予め容易に類推できるものではなかっ
た。

耐熱性の検討 実験１： 内（ｌ　１００　ｍｌ′Ｉ＋、長さ３００ｍｍ、厚さ２
　ｍｍの石英ガラス製炉芯管を窒素雰囲気下、１５００
℃で加熱し、１昼夜この温度に保持したところ、炉芯管
は引伸び、長さ４００　ｍｍになってしまった。

この石英管を室温まで降温したところ、５ＩＯ２ガラス
のクリストバライト化による破壊が確認された。

実験２： 内径１００ｍｍ、長さ３００ｍｍ、Ｊ！ｉＥさ５　ｍｍ
のカーボン管を窒素雰囲気下、１７００℃で加熱し、１
昼夜この温度に保持したが、カーボン管の変形は起きな
かった。

また、カーボン管を室温まで降温しても熱破壊は起きな
かった。

実験３： 実験２と同一形状の純度９９．９９％の炭化ケイ素管を
実験２と同様の条件下で加熱したところ、炭化ケイ素管
の変形は起きなかった。

また、炭化ケイ素管を室温まで降温しても熱破壊は起き
なかった。

耐酸化性の検討 実験４： 外側表面にＣＶＤ法による高純度炭化ケイ素層（純度１
００％、厚さ１００μｍ）を形成したカーボン板を、窒
素８０％および酸素２０％の雰囲気下、１５００℃で３
時間加熱したが、表面の酸化は起きなかった。

実験５： カーボン板に炭化ケイ素層を形成しない以外は実験４と
同様にして処理したところ、カ−ボン板の重量減および
酸化によるＣＯの発生が著しかった。

耐蝕性の検討 実験６： 炉内を５ｉＦ４１０％を含むヘリウム雰囲気とし、ＣＶ
Ｄ法で厚さ４０　ｐｍに高純度炭化ケイ素層（純度１０
０％）を表面に形成したカーボン板を１４００℃で１０
時間加熱処理したが、炭化ケイ素層に腐食は認められな
かった。

以上の実験１〜６から、次のことが明らかになっｔこ。

ｉ）炭化ケイ素およびカーボンは、石英ガラスに比べて
極めて高温に耐え得る。

１１）　　カーボンは０２存在下で酸化されるが、高純
度炭化ケイ素によりカーボンを被覆した場合、カーボン
は勿論のこと、炭化ケイ素も酸化されない。

ｉｉ）高純度炭化ケイ素はＳ　ｉ　Ｆ４ガスに対して１
４００℃耐蝕性を有する。

この実験に基づき、炉芯管の中で多孔質母材を高温で加
熱処理する際に用いる炉芯管としては、少なくとも内層
として高純度炭化ケイ素層を有する耐熱炉芯管、例えば
内層として高純度炭化ケイ素を有するカーボン基材炉芯
管を用いることが適しており、特に、フッ素系ガスを使
用する場合にはそうであることが判った。

本発明において、石英系ガラス微粒子体から成る多孔質
ガラス母材（以下、「スート母材」とも言う。）には、
典型的には次のような構造のスート母材が包含されろ。

１、　母材全体がガラス微粒子体からなるスート母材ま
たは中空のスート母材。前者の場合、スート母材を透明
化した後、中心部に孔をあけ、そこへコアとなるガラス
微粒子を挿入し、最終的にガラス母材を製造する。

２、　ガラスコアの周囲にガラス微粒子体を堆積させた
スート母材。

３　ガラスコアの周囲に予めクラッドの一部となるガラ
ス層を形成した上にガラス微粒子体を堆積させたスート
母材。

スート母材は、一般に火炎加水分解法で製造されたもの
で、粒径０．１〜０．２μｍのガラス微粒子から成る。

以下、添付図面を参照して本発明の特に好ましい態様に
ついて説明する。

第３図は、本発明の第１態様の、光フアイバ用母材の加
熱炉の一例を示す概略断面図である。第３図中、１は多
孔質母材、２は支持棒、３は炉芯管、４は発熱体、５は
炉本体、６は不活性ガス導入口、７は雰囲気ガス（例え
ばＳＦ、ヘリウム等）の導入口である。３１はカーボン
炉芯管基材で、３２は高純度炭化ケイ素コーティング層
である。図示した態様では、高純度炭化ケイ素層３２は
炉芯管３の内層および外層として存在する。

第４図は、本発明の第２態様の、光フアイバ用母材の加
熱炉の一例を示す概略断面図である。この態様では炉芯
管の外壁を介して外部から不純物が浸透するのを防止す
るために、気体透過率の小さい耐熱性材料、例えばセラ
ミックスまたは金属により作られ、中に炉芯管を挿入で
きるようになっている炉芯管内挿部材１０に、炉芯管３
が挿入されている加熱炉である。炉芯管３は、少なくと
も内層は高純度炭化ケイ素により形成されている（図示
せず）。

炉芯管内挿部材１０に使用するセラミックスまたは金属
としては、窒素透過率が１Ｏ−６ｃｔ／ｓｅｃのオーダ
ーまたはそれ以下のものが好ましい。セラミックスとし
ては、炭化ケイ素の他、石英ガラス１，１２０３．　Ｂ
Ｎなどを例示できる。

本発明の第３の態様で；よ、炉芯管は、取り外し可能に
接続された上部、中央部および下部から成り、少なくと
も該中央部は高純度カーボンから形成され、該上部およ
び下部は一耐熱耐蝕性材料から形成されている。

この第３の態様の概略断面図を第５図に示す。加熱炉本
体５の内側に、発熱体４が設けられろと共に、炉体中央
に炉芯管３が設けられている。

該炉芯管３は、上部炉体３４、中央部炉体３５および下
部炉体３６から成り、それぞれは適当な手段、例えばネ
ジ止めなどにより取り外し可能に接続されている。炉芯
管の中央部炉体３５の少なくとも内層は、高純度炭化ケ
イ素后３２により形成される。

炉芯管の上部炉体３４および下部炉体３６は、中央部炉
体３５炉体はど高温とはならないので、中央部炉体３５
はど純度を上げる必要はなく、ガス不透過性さえあれば
よい。従って、（第５図に示すように）上部炉体３４お
よび下部炉体３６炉体の少なくとも内層として高純度炭
化ケイ素層３２を形成してもよいが、経済的には通常の
炭化ケイ素、即ち、先に規定した高純度炭化ケイ素はど
の純度を有さないもの、例えば純度９９．９％のもので
作るのが好ましい。また、上部３４炉体および下部炉体
３６は、一般に１０００℃以下にしか加熱されないので
、フッ素系ガスによる腐食に弱い石英材を使用して作る
ことも可能である。但し、この場合も鉄および銅、特に
銅に関する不純物濃度には留意を要し、０．ｌｐｐｍ以
下であることが望ましい。

中央部の少なくとも内層が高純度炭化ケイ素から作られ
た本発明の炉芯管は、ハロゲン系ガス、例えばＳ　ｉ　
Ｆ４．　Ｓ　ｉ２Ｆ、、　ＣＦ４．０２Ｆ６と反応しな
いので好適であり、しかも抜群の耐熱性を有している。

第３図、第４図および第５図に示すような加熱炉では、
ガラス体を炉芯管内に出し入れする時に、炉芯管内に大
気（作業室の雰囲気）が混入する。

第６図は、大気の混入量を測定する実験に使用する装置
の概略図であるが、この装置は炉芯管１０１、パージガ
ス入口１０２、ガス採取管１０３、酸素濃度測定装置１
０４及びポンプ１０５を有する。炉芯管１０１の内径は
１５０ｍｍであり、ガス採取管の先端は炉芯管の開口部
より１ｍ入った点に固定されている。

結果を第７図のグラフに示す。縦軸（よ炉芯管内の酸素
濃度（％）を示す。このグラフから明らかなように、炉
芯管中に大気が混入しており、パージ窒素ガス流量を増
やしたとしても大気混入を防止することは不可能である
ことがわかる。

このような大気の混入があると、次の様な問題を生じる
。第１に、炉芯管内が大気中のダストにより汚染される
。ダストは、５ｉｎ２゜Ａｉ＋２０．、　Ｎａ２Ｏ，Ｆ
ｅ２Ｏ３等で構成されており、このうちＡｌ２Ｏ３，Ｎ
ａ２Ｏは母材失透の、Ｆｅ２Ｏ，は伝送損失増加の原因
となる。

このような、炉芯管内への大気の混入の防止は、本発明
の第４の態様の加熱炉により達成されろ。即ち、本発明
の第４の態様の加熱炉は、発熱体および炉芯管に加え、
多孔質ガラス体を収納し且っ炉芯管に出し入れするため
の前室を有する。

第８図に、前室１１を有する第５図と同様の加熱炉を示
す。この加熱炉を使用する場合、処理すべき多孔質ガラ
ス母材１を前室１１：こ要れて前室の上蓋を閉じ、間仕
切り１６により仕切られた前室１１を窒素置換する。次
に、間仕切り１６を開き、予め雰囲気ガスにより置換し
ておいた炉芯管３に多孔質ガラス母材を挿入した後に間
仕切りを閉じて加熱処理を実施する。加熱処理が終了す
ると、間仕切りを開いてガラス体を前室１１に移動して
間仕切りを閉じ、その後、前室１１の上蓋を開いてガラ
ス母材を取り出す。

前室１１ば８００℃に加熱すること及び１０−２トール
に減圧することが可能であることが好ましい。

前室１１は、高温に耐えかつ不純物を発生しない材料、
例えば、石英ガラス、ＳｉＣ。

ＳｉＮ４．ＢＮからできていることが好ましい。

前室１１は、炉芯管と同様の材料からできていてもよく
、または異なった材料からできてもよい。

前室１１を減圧状態にするためには、ロータリーポンプ
を使用する。ポンプオイルの逆流を防ぐため、液体窒素
トラップをポンプと前室１１の間に使用することもある
。前室１１の上部には、磁気シールを使った回転導入機
構が設けられている。

さて、炭化ケイ素は長期間１５００℃以上の高温にさら
すと組成の変化が生じる。この変化は、以下の反応式に
より表されろ反応によるものであると考えられる： Ｓ　ｉ　Ｃ［ｓ）　　　　　　Ｓ　ｉ（ｆ＋）＋Ｃ（ｓ
）［式中、（１？ｌは液体を示す。］ ケイ素は、Ｓ　ｉ　Ｆ４等のフッ素系ガスと反応するた
めに炉芯管は僅かながら消耗することになる。消耗する
位置は、図面中のヒーター４によって加熱される部分で
あり、炉芯管３の上部炉体３４および下部炉体３６につ
いて考えろ必要はない。そのため、上述の本発明の第４
の態様のように炉芯管３を３段構造にすると、消耗した
中央部炉体３５のみを交換するだけで十分であり、炉芯
管３の経済性にとって好ましい。

高純度炭化ケイ素は、単独では高純度かつ長尺の管を作
製することが技術的に困難である。そのため、長尺の基
材にＣＶＤ法等の手法で高純度炭化ケイ素をコーティン
グしたものが好ましい。この場合の基材としては、先に
説明したようにカーボンが特に好ましく、炭化ケイ素と
の熱膨張率の差が小さいので炭化ケイ素コーティングの
クラックが生じにくいという利点がある。また、カーボ
ンは２０００℃以上の高温でハロゲンガスにより高純度
化することが可能であり、炉芯管の純度の点からも望ま
しい。

本発明の別の要旨は、石英系ガラス黴粒子体から成る多
孔質ガラス母材を、少なくとも内層が高純度炭化ケイ素
から形成されている炉芯管を有する加熱炉中、不活性ガ
スとハロゲン化ケイ素との混合ガスを導入した気体雰囲
気中で加熱処理することにより、脱水処理し同時にまた
はその後、多孔質ガラス母材を透明化することを更に有
する光ファイバ用ガラス母材の製造方法に関する。

加熱炉としては先に説明した本発明の各態様の炉芯管を
有する加熱炉を使用できる。

ここで、本発明に係る脱水処理する混合は、ヘリウム（
Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の不活性ガ
スに、ハロゲン化ケイ素やハロゲン系ガス等を含有させ
た混合ガスないう。

次に本発明に到った実験例について説明する。

実験７： ＳｉＣコーティングを１００μｍ施したカーボン製板を
、１５００℃の高温下、脱水・高純度ガスとして不活性
ガス（Ｈｅ）１００容景％に対して５ｉＣｌ、２．５容
景％含有させた雰囲気ガス中で、１０時間に亙って加熱
処理した。

この処理後のＳｉＣの重量減少は１％と少なかった。ま
た、処理ＳｉＣの比表面積は０．１ｍ”７ｇであり、Ｓ
ｉＣコーティング初期との差は全くみられなかった。

実験８： 脱水・高純度ガスを不活性ガス１００容景％に対して５
ｉ（Ｊ、３容景％、（Ｊ２１容量％とした以外は、試験
例７と同様に操作しｔコ。

この処理後のＳｉＣの重量減少は１．４％と少なかった
。また、処理ＳｉＣの比表面積は０．］５ｒｎ″／ｇで
あり、ＳｉＣコーティング初期との差は全くみられなか
った。

実験９： 脱水・高純度ガスを不活性ガス１．　ＯＯ容量％に対し
てＣＪ２１容景％とした以外は試験例７と同様に操作し
た。

この処理後のＳｉＣの重量減少は７１％とＳｉＣが完全
に分解したことを示した。また処理ＳｉＣの比表面積は
５ｏｏｒｎ’／ｇであり、３０人の大きさの気孔の存在
を確認した。

以上の実験７〜９の実験結果より、次のことが明らかに
なる。

（１）高温下で、ＳｉＣはＣ１２と反応するが、５ｉＣ
ｊとはほとんど反応しない。

（２）脱水・高純度ガスのＣ１２にＳｉＣｌ４を混合さ
せることで、ＳｉＣとＣ１２との反応が抑制される。

以上の結果より、Ｃ１２による３ｉＣの腐食を防止する
ためには、脱水・高純度処理は５ｉＣＪ４雰囲気中にず
ろか、或いはＣ１２雰囲気中にＳｉＣｌ４を混合させる
と良いことが判明された。この事実は以下の平衡式によ
って説明し得る。

ＳｉＣ＋２Ｃ１２！ＳｉＣ／４＋Ｃ・・・（１）上記（
１）の反応がＳｉＣの０４！２による腐食反応全増加さ
せればよいこととなる。

（脱水処理工程） 上記結果をふまえて本発明で高純度炭化ケイ素層を有す
るカーボン炉芯管を用いて、脱水処理用ガスとして、不
活性ガスとハロゲン化ケイ素との混合ガスを使用する際
には、この混合ガスの割合は、不活性ガス１００容量％
に対してハロゲン化ケイ素が０，３〜１０容量％、好ま
しくは２〜５容量％含有するのが好適である。これはハ
ロゲン化ケイ素が０．３容量％以下であると、脱水能力
が十分でなく、また、１０容量％を超えるとその添加効
果が薄れてしまうからである。

また脱水処理する混合ガスとして、不活性ガス、ハロゲ
ン化ケイ素及びハロゲン系ガスの混合ガスを利用する際
には、不活性ガス１００容量％に対してハロゲン化ケイ
素が０．３〜１０容量％、ハロゲン系ガスを０．１〜１
０容量％含有するのが好適である。これはハロゲン系ガ
スを１０容量％以上含有させると、ＳｉＣ膜の劣化が進
むために好ましくなく、また０、１容量％以下であると
添加効果が発現されないからである。

なお、このハロゲン系ガスの添加は脱水能力を更に高め
るために用いるのに好適である。

また、脱水処理を効率的に行うための加熱温度は９００
〜１２００℃である。これは９００℃以下であると脱水
・高純度化処理反応が不十分となるからであり、一方、
１２００℃以下では、多孔質ガラス体の収縮が起り、脱
水処理する混合ガスの多孔質ガラス母材内への拡散や、
多孔質ガラス母材内部からの除去すべき不純物の揮散が
抑制されるためである。

ところで脱水処理する混合ガスにハロゲン系ガスを混合
させた場合にＳｉＣ膜の劣化を防止する他の手段として
、多孔質ガラス母材を予め石英製炉芯管を有する加熱炉
中で脱水処理したのちに、該多孔質ガラス母材をＳｉＣ
コート炉芯管で加熱処理する方法が考えられる。

石英製炉芯管では、ＣＩ２等のハロゲン系ガスによって
も腐食されることはないが、前述したように１２００℃
以上の高温にすると結晶化により降温できないという問
題が生じるため、これを回避するために石英炉芯管での
脱水処理は、１１００℃以下で実施することが望ましい
。

（フッ素添加工程） 次に高純度炭化ケイ素層を有する炉芯管を用いて脱水処
理した多孔質ガラス母材に、フッ素を添加することにつ
いて説明する。

上記脱水・高純度化処理したＳｉＣ膜３２を有する炉芯
管３を高温に保ち、炉芯管内をフッ素化合物ガスと不活
性ガスとの混合ガス雰囲気とし、上記処理した多孔質ガ
ラス母材を保持するか或いは通過させその加熱温度を１
４００℃以下とすることにより該多孔質ガラス母材にフ
ッ素を添加している。

本発明の方法において用いるフッ素添加用ガス種として
はケイ素フッ化物（例えばＳｉＦ、。

Ｓｉ２Ｆ６など）または炭素フッ化物（例えばＣＦ、。

０２Ｆ６．　Ｃ３Ｆ８など）を使用できるが、中でもＳ
　ｉ　Ｆ、が最も適している。Ｓ　ｉ　Ｆ４は、炭化ケ
イ素に対して１４００℃まで確実に腐食しない。

しかし、スート母材を乾燥せずに、ＳｉＦ４を用いた場
合、Ｓ　ｉ　Ｆ、と母材中のＨ２Ｏ等の反応により、０
゜およびＨＦ等が発生することがある。

ＨＦは、炭化ケイ素を１０００℃以上で腐食するため、
ＨＦの発生を避ける必要がある。

そこで、フッ素添加処理に先立ち、母材を乾燥すること
が望ましい。スート母材の乾燥（または脱水）は、スー
ト母材が収縮しない加熱条件下で、塩素系ガス、例えば
ケイ素塩化物および炭素塩化物、特にＣＣＩ！４．５ｉ
（Ｊ４などの酸素を含まない塩素系ガスを好ましくは１
０モル％以下の割合で含む不活性ガス（たとえば、アル
ゴンまｔこはヘリウム）雰囲気下で行えばよい。脱水処
理温度は、通常８００℃〜１２００℃程度である。ＣＩ
は９００℃以上でＳｉＣと反応してＳ　ｉ　Ｃｌ、を生
成するので、使用は出来ない。

勿論、脱水処理をフッ素添加と同時に行うこともできる
が、上記のような理由および脱水効果の点から、フッ素
添加に先立って行うのが好ましい。

ＳｉＦによる多孔質ガラス母材へのフッ素添加は、１０
００℃またはそれ以上の温度、好：！Ｌ＜＋１１１００
〜１４００℃において効率的に行うことができろ。フッ
素添加は、多孔質ガラス母材の収縮が完了する以前に、
充分実施しなければならない。フッ素が充分に添加され
ない状態で収縮してしまった場合、多孔質ガラス母材全
体にフッ素が添加されず、不均一にフッ素添加が行なわ
れ、フッ素添加量に分布が生じろ。

以下、本発明の方法をより詳細に説明する。

り孔　ガラス母材の作１ 火炎加水分解反応によって、石英ガラス微粒子体を生成
させるには、第９図（ａｌに示すように、石英製同心多
重管バーナー４１を用し）て、酸素４２、水素４３と原
料ガスとしてのＳｉＣｌ，またはＳｉＣｌ４とドーパン
ト化合物（を二とえば、Ｇｅ（Ｊ４）との混合ガスを、
不活性ガス（たとえば、アルゴンまたはヘリウム）をキ
ャリヤーガスに用いて導管４５を介して酸水素炎の中心
に送り込み、反応させれ（ｆよし）。

原料ガスがバーナー４１の先端から数ｍｍ離れた空間で
反応するように、遮蔽用として不活性ガスを入口４４か
ら流す。多孔質ガラス母材のロッドを得る場合ζこは、
回転するシードロッド４６の先端から軸方向ζこガラス
微粒子を堆積させろ。また、バイブ状多孔質ガラス母材
を得る場合には、第９図（ｂ）（こ示すように、回転す
る石英棒あるいは炭素棒４６の外周部にバーナー４８を
トラア／＜−スさせな力９らガラス微粒子体を積層させ
た後、中心部材４６を除去する。なお、４６はコア用ガ
ラスロッドでもよく、この場合ｔよ中心部材を弓１抜く
必要はない。またバーナー４８（よ複数本使用してもよ
い。

以上の様にして得られた多孔質ガラス母材は、例えば第
１０図（ａ）〜（ｃｌに示すような構造を有している。

Ａはコア部、Ｂはクラッド部に対応する。第１０図中、
（ａｔは、Ｇ　ｅ　Ｏ２添加ステップインデックス型の
場合、（ｂ）は５ｉ０２コア、ステップインデックス型
の場合、［Ｃ）は、ＧｅＯ２添加グレーテッドインデッ
クス型の場合の多孔質ガラス母材の構造を示している。

孔　ガラス母　へのフッ素添加および透明化（焼結） 上記方法で得た多孔質ガラス母材を、ｔことえば第５図
に示すような炉芯管（上部および下部フランジ並びに円
筒マツフル）内において、ヒータの上部にあたる位置で
待機させ、炉芯管内を５ｉＣＩ！４ガスを１％〜５％添
加したヘリウム雰囲気とし、ヒータの温度を上昇させ、
１０５０℃に達した時点より多孔質ガラス母材を２〜１
０ｍｍ１分程度の速度で降下させろ。多孔質ガラス母材
全体がヒータを通過した後、多孔質ガラス母材の降下を
停止し、次に５ｉＣ４’４ガスの供給を止め、代わりに
Ｓ　ｉ　Ｆ。

を含むヘリウム雰囲気とした後、ヒータ温度が１６５０
℃に達した時点から、今度は多孔質ガラス母材を４胴／
分の速度で上昇させながら、フッ素を添加すると同時に
透明ガラス化する。得られたガラス体の構造は、フッ素
が添加されたことでコアおよびクラッド部の屈折率が低
下して第１１図（ａｌ〜（ｅ）のようになる。

第１１図中、（ａ）は、Ｇｅｍ２−　Ｓｉｎ□−Ｆ　）
　ｙ、５ｉＯ２−Ｆクラッドステップインデックス型の
場合、［ｂ）は５ＩＯ２コア、Ｓ　ｉ　Ｏ２−Ｆクラッ
ドステップインデックス型の場合、（Ｃ）は、ＧｅＯ□
−８ｉＯ□−Ｆコア、Ｓ　ｉ　Ｏ２−Ｆクラッドステッ
プインデックス型の場合のガラス体の構造を示している
。

次に、実施例を示し、本発明を更に具体的に説明する。

く実　施　例〉 以下、本発明の好適な一実施例を説明する。

友ＭＮ工 前述した第３図に示す内層、外層にＳｉＣ膜３２を有す
る炉芯管３を有する加熱炉を用い、この炉芯管３中に多
孔質ガラス母材１を押入し、炉温１１００℃、脱水・高
純度ガスとしてＨｅ５１／分、ＳｉＣｌ！３００　ｃｃ
／分の割合で流し、上記多孔質ガラス母材１を下降速度
５間／分の速度でヒータ部を通過させ脱水を行った。引
き続き、炉温を１６５０’ｌ：：に上げＨｅ　５　ｊ　
／分子で２間／分の速度でヒータ部を通過させ、透明ガ
ラス化を行った。

得られたガラス母材を光ファイバ用ガラス母材に線引き
したところ、光ファイバの残留水分は１０ｐｐｂ以下で
あり、水分が全く無いのが確認された。また、波長損失
を測定した結果、遷移金属（Ｆｅ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　
Ｎｉ　）　ニ由来する吸収増は全くみられなかった（第
１２図■参照）。

上記処理工程を３０本の多孔質ガラス母材について行っ
た。

処理後の炉芯管表面の状態を観察したが、高純度炭化ケ
イ素コーティング層の劣化はみられなかった。

比較例１ 脱水・高純度ガスとしてＨｅ　５１７分、Ｃｌ２２００
ｃｅ／分とした以外は実施例１と同様に第３図に示す加
熱炉を用いて操作した。

この処理工程を１０本の多孔質ガラス母材について行い
、光ファイバに線引きした。この光ファイバの残留水分
を測定したところ、３木目以降に処理したものは、残留
水分が０．２〜１　ｐｐｍと多かった。また、光ファイ
バの波長損失特性を測定したところ、ＯＨの吸収（１，
４μｍ）のみならず、Ｃｕ　　に起因する０、８５μｍ
に吸収ピークを持つ損失増が３〜１０　ｄＢ　／　ｋｍ
存在しているのを確認した（第１２図■参照）。

また、１０本の多孔質ガラス母材を脱水透明ガラス化処
理後の炉芯管及び炉本体内を観察したところ、炉芯管加
熱領域の高純度炭化ケイ素コーティング層３２は完全に
変化しており、更に炉本体のヒータ部の電極部分（Ｃｕ
製）にはＣ１２による腐食でＣｕ　Ｃ１２の緑色結晶が
付着していた。

実施例２ 厚さ５０μｍの高純度炭化ケイ素層（純度１００％）を
ＣＶＤ法により内層としてコーティングしたカーボン製
炉芯管を発熱体により１４００℃に加熱し、管内にＳｉ
Ｆおよびヘリウムをそれぞれ１６０ｍｒ／分および１０
１／分の割合で流し、その中に多孔質ガラス母材を下降
速度３ｍｍ／分で挿入した。母材が発熱体部を通過した
後、ガスをヘリウム１ｏｌ／分に切り換え、ヒーター温
度１６５０℃にて１５闘／分で発熱体部を通過させた。

得られた母材は石英に比較して、−０，３３％屈折率差
を持っていた。この母材を用いて直径１２５μｍの単モ
ードファイバを作製したところ、残留水分は０．０２　
、ｐｐｍであり、銅、鉄などに起因する伝送損失の増加
は見られなかった。

同じ炉芯管を用いて透明ガラス母材の製造を同様に５０
回行った。炭化ケイ素内層コーティングは５μｍ消耗し
たが、ファイバの伝送損失の増加はみられなかった。

え暫皿ｌ 高純度炭化ケイ素層を有さない以外は実施例１と同じカ
ーボン製炉芯管を使用して、実施例１と同じ条件で母材
を加熱処理したところ、炉体外へのＳ　ｉ　Ｆ、ガス流
出が著しく、炉芯付近はＨＦにして１〜５ＰｐＩＩ＋の
濃度となった。

また、得られた焼結体には水分が１．５ｐｐｍ存在した
。

大ｍユ 石英炉芯管にて１１００℃で（Ｊ２／Ｈｅ＝０．３／１
０の割合で多孔質ガラス母材を高純度処理し、このガラ
ス母材を内層としてＣＶＤ法により形成した炭化ケイ素
コーティング（炭化ケイ素の厚さ５０μｍ）を有するカ
ーボン炉芯管に挿入し、５ｉＦ１００％雰囲気下、１３
５０℃で熱処理し、次いで、Ｈｅ　１００％下、１５０
０℃で処理して透明ガラス化した。得られた母材は、石
英に比べて−０，６８％の比屈折率差を有した。

この母材を用いて直径１２５μｍの純５ｉｎ２コア型単
一モードファイバを作製したところ、１、５５　μｍの
波長域での伝送損失は０．２３６Ｂ／ｋｍであった。

Ｘ１１１人 内層として厚さ５０μｍの炭化ケイ素コーティング（純
度１００％）をＣＶＤ法により内外面に形成した第８図
の型の加熱炉を使用した。多孔質ガラス体を前室１１に
入れ、上蓋を閉じ、前室内をＮ２ガスで置換した。その
後、間仕切り１６を開けて多孔質体を前室１１から、炉
芯管３内に移動させ、間仕切り１６を閉めた後、実施例
２と同様に加熱下でフッ素添加処理を実施した。

母材を取り出す時は、炉内をＮ２でガス置換した後、仕
切りを開け、ガラス母材を前室１１に移動させた。次に
、仕切りを閉め、その後、上蓋を開けて、ガラス体を取
り出した。

このような手順で１．５ケ月間にわたり、７０本の母材
の処理を行った。処理母材を用いて直径１２５μｍの純
Ｓ　ｉ　Ｏ２コア型単一モードファイバを作製したとこ
ろ、波長１，５５μｍにおけろ伝送損失の平均値は０．
１８０　ｄＢ／ｋｍであった。

比ＭＮ３ 第３の加熱炉（炭化ケイ素内層厚さ５０μｍ外層の炭化
ケイ素外層厚さ５０μｍ、ＣＶＤ法により形成、純度１
００％）を用いて、１ケ月間に４５本の母材の加熱処理
を行った。

Ｓ　ｉ　Ｆ、含有ガス下におけろ加熱処理の温度は１３
５０℃であった。

処理母材を用いて純５ｉｎ２コア型単一モードファイバ
を作製したところ、第１〜３０木目の母材からの光ファ
イバ用ガラス母材の平均伝送損失値は、波長１．５５μ
ｍにおいて０．１８３ｄ　Ｂ　／　ｋｍであったが、第
３１〜４５木目の母材からの光ファイバの平均伝送損失
値は０．１９５　ｄ　Ｂ／ｋａと高くなった。

母材中のＮａ濃度を原子吸光分析にて測定したところ、
ｌＯ本口重２０　ｐｐｂ／ｗｔ未満であったものが４５
本口重、ｔ　１５０〜２００　ｐｐｂ／　ｗｔになって
いた。これは、大気中のダストの炉内への混入によるも
のと考えらえろ。すなわち、前室１１を用いることで、
長期にわたり、安定した損失を維持できろことが示され
た。

実施例５ 第３図の加熱炉（炭化ケイ素内層厚さ５０μｍ１外屡の
炭化ケイ素外層厚さ５０μｍ１ＣＶＤ法により形成、純
度１００％）を使用した。発熱体により１０５０℃に加
熱し、炉芯管内に５ｉＣＮ４ｉｅ３００　ｃｃ／分、Ｈ
ｅ　＠　１０１／分の割合で流し、その中に多孔質母材
を下降速度１０關／分で押入した。母材が発熱体部を通
過した後、ガスをＳｉＦ、　１６０　ｃｃ／分およびＨ
ｅ　１０１７分に切り換え、ヒーター温度を１４００℃
にし、３　ｗｔｎ　７分で母材を移勤させた。その後、
ガスをＨｅ　１０１７分に切り換え、ヒーター温度１７
００℃にて２０！ｌｌｌ１ｌ／分で母材を処理し、透明
ガラス化した。

得られた透明化母材は石英に対し−０，３２％の比屈折
率差を有していた。

この母材を用いて直径１２５μｍの純５１０２コア型単
一モードファイバを作製したところ、波長１．５５　μ
ｍにおけろ伝送損失は０．１７８　ｄＢ／ｋｍであった
。

実ＪＪ辻互 実施例５と同一の装置を用い、コア部にＧｅｍ２１０　
ｗｔ％を含み、クラッド部はＳ　ｉ　０２１００％から
成るスートを、実施例５と同様に処理した。

得られたけ材の屈折率分布は、第１１図（ｂ）に示すよ
うになり、外径１２５μｍに線引して伝送損失を測定し
たところ、波長１．３μｍにて０．３４　ｄＢ　／　ｋ
ｍてあった。

Ｘ１１１ヱ 第４図の加熱炉にて、炉芯管内挿部材として炭化ケイ素
コーティング（厚さ５０μｍ１ＣＶＤ法により形成、純
度１００％）を表面に有するカーボン管を使用した。炉
芯管内挿部材の不純物量は、１５　ｐｐｍ／　ｗｔ以下
であった。

Ｓ　ｉ　Ｆ４およびＨｅをそれぞれ１６０ｃｃ／分およ
び１０１／分で炉芯管内に供給し、また、炉芯管内押部
材と炉芯管との間にＮ２を２０１／分で供給した。ヒー
ターを１４００℃に加熱し、多孔質母材を３ｍｍ１分で
ヒータ一部を通過させ、フッ素添加処理を行った。

次いで、ヒーターを１６５０℃に加Ｍし、ガスをＨｅ　
１０１７分に切り換えた。炉芯管内挿部材と炉芯管との
間に供給するガスは、Ｎ２２０１のままとした。母材を
１５胴／分でヒータ一部を通過せしめ、透明ガラス化し
た。

得られた母材を用いて直径１２５μｍの純ＳｉＯ２コア
型単一モードファイバ用母材を作製したところ、伝送損
失値は、波長１．５５μｍにおいて０．１７６〜０．１
８１　ｄ　Ｂ　／　ｋｍであった。

実施例８ 第３図の加熱炉にて高純度炭化ケイ素層（厚さ５０μｍ
、ＣＶＤ法により形成、純度１００％）を有するカーボ
ン基材炉芯管を用いて実施例７と同一の条件下で７０本
の母材処理を行った。

得られた母材から直径１２５μｍの純ＳｉＯ２コア型単
一モードファイバを作製したところ、波長１．５５μｍ
における伝送損失値は０．１８２〜０．１９５　ｄ　Ｂ
　／　ｋｍと損失値のバラツキが大きかった。

〈発明の効果〉 本発明は不純物、特に鉄、銅や水分の混入しない光ファ
イバ用母材を、炉芯管の消耗を低減して製造でき、製造
されたガラス母材からは伝送損失の小さな光ファイバを
得ることができる。

炉芯管の少なくとも内層および好ましくは外層を高純度
炭化ケイ素層とすることで、炉芯管を高熱で使用しても
、熱的な消耗も腐食性ガスによる消耗も少なく、耐久性
に優れることから、経済上の面からも有利である。

特に高温にさらされろ炉芯管中央部に内層として高純度
炭化ケイ素層を設けることにより、多孔質母材を不純物
で汚染する虞れがなく、また、フッ素系ガス（ＣＦ４．
Ｓｉｎ；など）と反応することなく、シかも非常な高温
、例えば１８００℃以上でも破損する心配がないなど、
耐久性を更に改善できる。

また、ハロゲン化ケイ素ガスを導入すれば、内層の高純
度炭化ケイ素層の膜の劣化が防止され、長期に亙って炉
芯管を安定して使用でき、且つ経済的であるという効果
を奏する。

更に、加熱炉に前室を設けることにより、加熱雰囲気へ
の大気（作業室の雰囲気）の混入がなくなり、炉芯管内
の不純物による汚染がなくなる。そのため、母材の失透
が防げるとともに、透明度が向上する。前室を８００℃
に加熱すること及び１Ｏ−２）−−ルに減圧することが
可能である場合、多孔質ガラス体に付着している不純物
（金属及び水分など）が前室中で予め取り除くことが可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）および（ｂｌは、それぞれシングルモード
ファイバおよびマルチモードファイバの一般的な構造を
示す図、第２図は、クラッド部にフッ素を添加した低分
散型ファイバの構造を示す図、第３図は、本発明の第１
の態様の、光ファイバ用母材の加熱炉の一例を示す概略
断固図、第４図は、本発明の第２の態様の加熱炉の一例
の概略断面図、第５図は、本発明の第３の態様の光ファ
イバ用母材の加熱炉の概略断面図、第６図は、大気の混
入量を測定する実験に使用した装置の概略図、第７図は
、大気の混入量を示すグラフ、第８図は、本発明の第４
の態様の光ファイバ用母材の加熱炉の該略断面図、第９
図（、）および（ｂｌは、火炎加水分群法により、スー
ト母材を作製する方法の説明図、第１０図（ａｌ〜ｆｃ
ｌは、本文中で示したスート母材の構造をそれぞれ示す
図、第１１図（ａｌ〜（ｃ）は、本文中で示したスート
母材にフッ素添加処理を行って得たガラス母材の構造を
示す図、第１２図は、光ファイバの損失特性を示すグラ
フである。 図　面　中、 １は多孔質ガラス母材、 ２は支持棒、 ３は炉芯管、 ４は発熱体、 ５は炉本体、 ６は不活性ガス導入口、 ７は雰囲気ガス導入口、 ８は雰囲気ガス出口、 ９はポンプ、 １０は炉芯管内押部材、 １１は前室、 １２はヒータ、 １３はポンプ、 １４は前室ガス出口、 １５は前室パージガス入口、 １６は間仕切り、 ３１は炉芯管基材、 ３２は炭化ケイ素層、 ３４は炉芯管上部、 ３５は炉芯管中央部、 ３６は炉芯管下部、 ４１は多重管バーナー ４６はシードロッド、 ４８はバーナー １０１は炉芯管、 １０２はパージガス入口、 １０３はガス採取管、 １０４は酸素濃度測定装置、 １０５はポンプである。 特　　許　　出　　願　　人 住友電気工業株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）石英系ガラス微粒子体から成る光ファイバ用多孔質
   ガラス母材を、加熱処理することにより透明化して光フ
   ァイバ用ガラス母材とする加熱炉であって、発熱体およ
   び発熱体の内側に配置されて加熱雰囲気と発熱体とを隔
   離する炉芯管を有しており、炉芯管の内層および外層が
   高純度炭化ケイ素から形成されていることを特徴とする
   光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ２）石英系ガラス微粒子体から成る光ファイバ用多孔質
   ガラス母材を、フッ素化合物を含む気体雰囲気中で加熱
   処理することにより、フッ素添加および透明化して光フ
   ァイバ用ガラス母材とする加熱炉であって、発熱体およ
   び発熱体の内側に配置されて加熱雰囲気と発熱体とを隔
   離する炉芯管を有して成り、炉芯管の内層および外層が
   高純度炭化ケイ素から形成されていることを特徴とする
   光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ３）炉芯管の基材は高純度カーボンから形成され、内層
   および外層が高純度炭化ケイ素から形成されている請求
   項１を２記載の光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ４）高純度カーボンの灰分が５０ｐｐｍ以下である請求
   項３記載の光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ５）高純度炭化ケイ素層は、ＣＶＤ法またはプラズマＣ
   ＶＤ法により形成されている請求項１〜４のいずれかに
   記載の光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ６）高純度炭化ケイ素層の厚さが少なくとも１μｍであ
   る請求項１〜５のいずれかに記載の光ファイバ用ガラス
   母材の加熱炉。 ７）炉芯管は、取り外し可能に接続された上部、中央部
   および下部から成り、該中央部の内層および外層は炭化
   ケイ素から形成され、該上部および下部は耐熱耐蝕性材
   料から形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の
   光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 ８）上部および下部は、内層および外層として炭化ケイ
   素層を有する高純度カーボンである請求項７記載の光フ
   ァイバ用ガラス母材の加熱炉。 ９）加熱炉は、多孔質ガラス体を収納し且つ炉芯管に出
   し入れするための前室を更に有する請求項１〜８のいず
   れかに記載の光ファイバ用ガラス母材の加熱炉。 １０）前室は、８００℃まで加熱でき、また、１０＾−
   ＾２トール以下に減圧できる請求項９記載の光ファイバ
   用ガラス母材の加熱炉。 １１）炉芯管は、気体透過率１×１０＾−＾３ｃｍ＾２
   ／ｓｅｃ未満の小さい耐熱性材料から成る内挿部材に挿
   入されている請求項１〜１０のいずれかに記載の光ファ
   イバ用ガラス母材の加熱炉。 １２）耐熱性材料中の不純物濃度が０．１重量％以下で
   ある請求項１１記載の光ファイバ用ガラス母材の加熱炉
   。 １３）請求項１〜１２のいずれかに記載の光ファイバ用
   ガラス母材の加熱炉中、不活性ガスとハロゲン化ケイ素
   との混合ガスを導入した気体雰囲気中で加熱処理するこ
   とにより、脱水処理し同時にまたはその後、多孔質ガラ
   ス母材を透明化することを含んで成る光ファイバ用ガラ
   ス母材の製造方法。 １４）請求項１〜１２のいずれかに記載の加熱炉中、フ
   ッ素添加剤としてケイ素フッ化物および炭素フッ化物か
   ら選ばれた少なくとも１種のフッ化物を含む気体雰囲気
   中で加熱処理することにより、ガラス微粒子体から成る
   多孔質ガラス母材にフッ素を添加し、同時にまたはその
   後、多孔質ガラス母材を透明化することを特徴とする光
   ファイバ用ガラス母材の製造方法。 １５）請求項１〜１２のいずれかに記載の加熱炉中、不
   活性ガスとハロゲン化ケイ素との混合ガスを導入して脱
   水処理した後、フッ素添加剤としてケイ素フッ化物およ
   び炭素フッ化物から選ばれた少なくとも１種のフッ化物
   を含む気体雰囲気中で加熱処理することにより、ガラス
   微粒子体から成る多孔質ガラス母材にフッ素を添加し、
   同時にまたはその後、多孔質ガラス母材を透明化するこ
   とを特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法。 １６）脱水処理する混合ガスが、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ＿２か
   ら選ばれた一種以上の不活性ガスと、ＳｉＣｌ＿４との
   混合ガスである請求項１３又は１５記載の光ファイバ用
   ガラス母材の製造方法。 １７）フッ素を添加する前に、ガラス微粒子体が実質的
   に収縮しない温度範囲で多孔質ガラス母材を乾燥するこ
   とを含んで成る請求項１４、１５記載の光ファイバ用ガ
   ラス母材の製造方法。 １８）多孔質ガラス母材の乾燥を、塩素系ガスを含んだ
   不活性ガス雰囲気下で行う特許請求の範囲第１７項記載
   の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。 １９）塩素系ガスは、ケイ素塩化物および炭素塩化物か
   ら選択される少なくとも１種の塩素化合物である請求項
   １８記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方法。