JPH0350134A - フッ化物ガラス光ファイバの線引き方法 - 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】 ｒ産業上の利用分野Ｊ 本発明は可視領域から赤外領域の光伝送に適したフッ化
物ガラス光ファイバを製造する際の線弓き方法に関する
。

ｌ従来の技術】 既知の通り、フッ化物ガラス光ファイバは、単に赤外領
域の光を透過させるだけでなく、理論的に算出される伝
送特性値がきわめて高いので、たとえば、赤外光を利用
する計測分野などにおいて有望視されている。

かかるフッ化物ガラス光ファイバを製造するとき、コア
／クラッド構造をもつＺｒ系フッ化物ガラス光ファイバ
母材を、ガラス転位温度以上かつ結晶化温度以下の温度
域で光ファイバに線引きするのが一般であり、この際、
ヒータを介して光ファイバ母材の端部を加熱軟化させ、
その母材軟化端部を延伸している。

しかし、フッ化物ガラスは、−数的傾向として低粘性で
あり、結晶化が起こりやすいので、これを素材にして光
ファイバを作製するとき、その機械的特性に大きな影響
を与える。

たとえば、上述した加熱延伸が大気またはこれに類した
雰囲気中で行なわれるとき、ネックダウンと称される光
ファイバ母材の軟化部、すなわち母材外径が漸減する部
分の表面に、その雰囲気中の水分、酸素を取りこんだ結
晶化が起こり、線弓き後の光ファイバ表面に微結晶が発
生する。

この微結晶により、光ファイバの破断強度が数１ＯＮＰ
ａ程度と極端に低下する。

その対策として、フッ化物ガラス光ファイバ母材を、こ
れの軟化温度に近似した加工温度をもつフッ素系樹脂（
商品名テフロン）にて被覆し、これら母材、被覆材を同
時に加熱延伸して、機械的特性のよい光ファイバを得て
いる。

ｒ発明が解決しようとする課題」 上述した従来技術の場合、フッ素系樹脂を被覆材として
フッ化物ガラス光ファイバ母材を線引きすることにより
、光ファイバ機械的特性を高めているが、これによる光
ファイバの破断強度が１００〜３００ＭＰａ程度にとど
まるので、実用的見地からして十分でない。

しかも、被覆材たるフッ素系樹脂の屈折率（ｎＤ：１．
３４）は、フッ化物ガラスの屈折率（ｎＤ：１．５）よ
りも小さく、フッ素系樹脂がクラッドのごとく機能する
ので、波長４鉢曹付近においてフッ素系樹脂による吸収
損失が起こり、かかる波長領域での伝送特性が低下して
しまう。

その結果、波長４ＩＬｍ帯でのフッ化物ガラス光ファイ
バの利用が阻害される。

本発明はこのような課題に鑑み、光ファイバ表面におけ
る結晶化を抑制して、機械的特性、伝送特性の優れたフ
ッ化物ガラス光ファイバを得ることのできるフッ化物ガ
ラス光ファイバ線引き方法を提供しようとするものであ
る。

１課題を解決するための手段」 本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバの線引き方法は
、所期の目的を達成するため、線引き雰囲気を水分、酸
素の排除された不活性ガス雰囲気により形成し、５該線
引き雰囲気内に導入されたフッ化物ガラス製の光ファイ
バ母材を加熱延伸して光ファイバに線引きすることを特
徴とする。

１作用」 本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバの線引き方法の
場合、線引き雰囲気中の水分、酸素が十分に除去されて
いる。

したがって、この線引き雰囲気内でフッ化物ガラス光フ
ァイバ母材を加熱延伸するとき、水分、酸素に起因した
微結晶が光ファイバ母材軟化部の表面に発生せず、高度
の機械的特性を有するフッ化物ガラス光ファイバが得ら
れる。

ｒ実　施　例Ｊ 本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバの線引き方法を
図面の実施例に基づいて説明する。

第１図に例示した線引き装置において、線引き炉（電気
炉）ｌＯは、その垂直軸線に沿う上下に二つの開口部１
１．１２を有し、かつ、各所に分散された五つの接続口
１３．１４．１５．１Ｂ、１７を有する。

線引き炉ｌＯ内には、母材ホルダ１８の下端が上位の開
口部１１から昇降自在に挿入され、かつ、これら開口部
１１、母材ホルダ１８の内外周間に外気の侵入を阻止す
るシールリング１９が介在されており、下位の開口部１
２には閉蓋２０が取り外し可能に備えられている。

さらに、線引き炉１０内の上下方向の中間には、リード
ｆｉ２１を介して炉外の電源に接続されたリング状の加
熱器（電気ヒータ）２２が配置されているとともに、そ
の加熱器２２に近接して、熱電対からなる温度測定器２
３が配置されている。

上述した線引き炉１０において、接続口１３には、真空
ポンプ２４、真空計２５、バルブ２６を有する配管系２
７が接続されており、接続口１４にはバルブ２８を有す
る配管系２９が接続されており、接続口１５にはバルブ
３０を有する配管系３１が接続されており、接続口１６
にはバルブ３２を有する配管系３３が接続されており、
さらに、接続口１７にはバルブ３４と圧力計３５とが取
りつけられている。

第１図において、３Ｂはフッ化物ガラス光ファイバ母材
（以下、単に光ファイバ母材という）を示し、３７はフ
ッ化物ガラス光ファイバ（以下、単に光ファイバという
）を示す。

つぎに、第１図に例示した線引き装置を介してフッ化物
ガラス光ファイバを線引きする際の具体例とその比較例
について説明する。

［具体例］ 光ファイバ母材３Ｂは、コアのガラス組成が。

ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ２−ＮａＦ−Ｉ
ｎＦ３−ＰｂＦ２からなり。

クラッドのガラス組成が、ＺｒＦｓ−ＨｆＦ４−ＢａＦ
２−ＬａＦコ−Ａ　ＩＦ３−ＮａＦ−ＩｎＦ３からなる
。

この光ファイバ母材３Ｂを母材ホルダ１８の下端に取り
つけて、上位の開口部１１より線引き炉１０内に挿入す
る。

この場合、開口部１１、母材ホルダ１８の内外周間に介
在されたシールリング１９が、鎖部の気密性を保持して
おり、かつ、線引きが開始されるまでの間、開口部１２
に閉蓋２０が施されているので、線引き炉ｌＯは密閉状
態を呈している。

上記線引き炉１０において、はじめ、バルブ２８．３０
．３２．３４を閉、バルブ２６のみを開にし、線引き類
１０内がｌ叶４トールになるまで、炉内を配管系２７の
真空ポンプ２４により減圧する。

その後、加熱器２２を約１５℃に保持して線引き類１０
内を加熱するが、この加熱に際しても、真空ポンプ２４
により線引き類１０内を１０−４　）−ルに保持する。

上述した処理は一例として３時間行なう。

つぎに、バルブ２６を閉、バルブ２８．３２．３４を開
にして、配管系２８．３３に接続されたボンベ（図示せ
ず）から線引き類１０内に不活性ガス（Ｎ２）を５又／
ｗｉｎの流量で導入する。

不活性ガスの導入により、線引き類１０内が１．５気圧
になったとき、バルブ３０を開にして、線引き類１０内
のガスを配管系３１より炉外に排出し、開口部１２から
閉蓋２０を外すと同時に、バルブ３０を閉にする。

この時点での線引き類１０内は、水分含有量１ｐｐ＋ｗ
以下、酸素含有量１０ｐｐｍ以下の雰囲気になる。

その後、加熱器２２を約３５０℃に保持して通常の線引
きを実施する。

すなわち、送り装置（図示せず）を介して母材ホルダ１
８を低速で降下させるとともに、加熱器２２を介して加
熱軟化された光ファイバ母材３６を高速で引きとり、か
くて、光ファイバ３７を得る。

なお、線引き炉ｌＯの下位には被覆装置（図示せず）が
配置されており、上記線引き直後の光ファイバ３７には
、被覆装置を介して、直ちに一次被覆層（例：紫外線硬
化樹脂）が形成される。

具体例による光ファイバ３７の引張強度は、第２図の実
線で示されており、大気雰囲気下で線引きされた光ファ
イバ（従来例）の引張強度は、第２図の点線で示されて
いる。

第２図を参照して明らかなように、具体例の光ファイバ
３７は、従来の光ファイバと比較し、引張強度が格段に
向上している。

これは、具体例の光ファイバ表面における微結晶の発生
が、線引き炉内の高純度不活性ガス雰囲気により抑制さ
れたからである。

具体例の場合、光ファイバ３７の伝送特性についても、
従来の光ファイバと比較して低損失になっている。

これも、線引き炉内の高純度不活性ガス雰囲気により抑
制されて、光ファイバ母材の加熱軟化部に微結晶が生じ
なかったからである。

さらに、−次被覆層の屈折率を、フッ化物ガラス光ファ
イバ３７の屈折率と同等以上にすることができるので、
光ファイバと一次被覆層との相対関係においてクラッド
モードが発生しない。

［比較例］ 真空ポンプ２４により線引き類１０内を１０−２　）−
ルに保持した以外、具体例と同様にして光ファイバ３７
の線引き、ならびに、−次被覆を実施した。

なお、比較例における線引き類１０内は、水分含有量１
５ｐｐ−以下、酸素含有量４（ｌｐｐｍ以下の雰囲気で
ある。

比較例による光ファイバ３７の引張強度は、第２図の一
点ｌＩＡ＆ｉで示されている。

比較例の光ファイバ３７は、引張強度が従来の光ファイ
バよりも優れているが、引張強度が具体例よりも低下し
ている。

これは、比較例における線引き炉ｌＯ内の水分含有量、
酸素含有量が具体例よりも多く、光ファイバ３７の表面
に、既述の微結晶が少なからず発生したからである。

上述した具体例、比較例を参照した場合、線引き類１０
内の雰囲気は、水分含有量が１０ｐｐｍ以下、酸素含有
量が２０ｐｐｍ以下であることが望ましい。

線引き炉ｌＯ内の雰囲気形成ガスは、　８２のほか、Ａ
ｒ、　Ｈｅ、あるいは、これらの混合ガスも有効である
。

Ｔ発明の効果］ 以上説明した通り、本発明に係るフッ化物ガラス光ファ
イバ線引き方法は、水分、酸素の排除された線引き雰囲
気内に導入されたフッ化物ガラス光ファイバ母材を加熱
延伸して光ファイバに線引きするから、光ファイバ母材
、光ファイバの表面に微結晶が発生せず、ゆえに、低損
失かつ高強度のフッ化物ガラス光ファイバを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る線引き方法の一実施例をこれに使
用する線引き装置とともに略示した説明図、第２図はフ
ッ化物ガラス光ファイバの機械的特性を示した説明図で
ある。 １０・・・・・・・・・・線引き炉 １１．１２・・・・・・開口部 １３〜１７◆・・・・・接続口 １８・・・・・・・・・・母材ホルダ １９・・・・・・・・・・シールリング２０・・・・・
・・・・・閉蓋 ２２・・・・・・・・・・加熱器 ２４・・・・・・・・・・真空ポンプ ２６・・・・・・・・・・バルブ ２７・・・・・・・・・・配管系 ２８・・・・・・・・・・バルブ ２８・・・・・・・・・・配管系 ３０・・・・・・・・・・バルブ ３１・・・・・・・・・・配管系 ３２・・・・・・・・・・バルブ ３３・・・・・・・・・・配管系

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 線引き雰囲気を水分、酸素の排除された雰囲気にて形成
   し、当該線引き雰囲気内に導入されたフッ化物ガラス製
   の光ファイバ母材を加熱延伸して光ファイバに線引きす
   ることを特徴とするフッ化物ガラス光ファイバの線引き
   方法。