JPH038736A - フッ化物ガラス光ファイバ母材の製造方法 - 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】 ｒ産業上の利用分野Ｊ 本発明はフッ化物ガラス光ファイバ母材の製造方法に関
する。

「従来の技術ｊ 既知の通り、フッ化物ガラス光ファイバは、可視光から
波長８　ｐ−ｒａ帯の赤外線までを伝送することのでき
る有用な光ファイバである。

かかる光ファイ／への構成材料であるフッ化物ガラスは
、　ＺｒＦｓを主成分とするイオン結合性の強いガラス
であるためガラス形成能が低く、それゆえガラス原料溶
融後の冷却工程が技術的な重要ポイントとなる。

その上、フッ化物ガラス原料は昇華特性が著しいため、
石英系光ファイバの製造技術であるＶＡＤ法、その他の
気相反応法を採用することができない。

ちなみに、フッ化物ガラス光ファイバの母材ヲ製造する
技術としては、ビルトインキヤスティング法、ローテイ
シカナルキャスティング法などのガラス鋳込法とか、二
重ルツボ法が一般に採用されている。

「発明が解決しようとする課題Ｊ 上述したガラス鋳込法は、溶融コアガラスを鋳込む際、
その雰囲気中の水分をガラス中に取りこんでしまうので
、波長２．９８ＬｍにおけるＯＨ基吸収損失が数千ｌｖ
／ｄＢにも達し、その製造過程においても、溶融コアガ
ラスが固化したタララドガラスを再加熱するので、コア
、クラッドの界面で結晶化（散乱損失の原因）を惹き起
す虞れがある。

上述した二重ルツボ法の場合、コア、クラッド界面への
０）！１９人とか、コア、クラッド界面での結晶化は起
こりがたいが、フッ化物ガラスの温度に対する粘性変動
がきわめて大きいため、コア、クラッド構造（導波路構
造）をもつガラス融液の粘性制御、流動制御が困難とな
る。

それゆえ、好ましくないガラス融液の流動性に対処する
ことができず、ルツボ壁面からコア、クラッド界面への
気泡混入が生じるなど、光ファイバの散乱損失を大きく
してしまう。

本発明はこのような技術的課題に鑑み、散乱およびＯＨ
基吸収に起因した損失を抑制することのできるフッ化物
ガラス光ファイ／Ｓ母材の製造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ｊ 本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバ母材の製造方法
は、所期の目的を達成するため、互いに仕切られた軸心
部のコア成形空間、外周部のクラッド成形空間のうち、
コア成形空間にはコア用の原料を、クランド成形空間に
はクラッド用の原料を入れて、これら原料を加熱溶融す
るとともに、当該加熱溶融により得られたコア用ガラス
、クラッド用ガラスを冷却しつつ、コア成形空間、クラ
ッド成形空間の仕切りを取り除いて、コア用ガラスとク
ラッド用カラスとを相互に一体化することを特徴とする
。

ｒ作用Ｊ 本発明方法の場合、二重ルツボを組み立てる工程と、二
重ルツボ内の各部に所定のガラス原料を入れる工程と、
ガラス原料を加熱溶融ならびに冷却処理する工程と、ガ
ラス杯を熱処理する工程とを所定の順序で実施する。

はじめに、無底の内筒容器を有底の外筒容器内に挿入し
、内筒容器の下端を外筒容器の内底面に８接させて、二
重ルツボを組み立てる。

この二重ルツボにおいては、内筒容器の内部がコア成形
空間なり、内筒容器と外筒容器との間がクラッド成形空
間となる。

つぎに、コア成形空間、クラッド成形空間にはそれぞれ
フッ化物ガラス系のコア用原料、クランド用原料を入れ
る。

この際の原料投入では、内筒容器の下端が外筒容器の内
底面に尚接し、画成形空間が完全に区画されているので
、内成形空間内の各原料は、互いに混じり合うことのな
い多孔質層となる。

その後、二重ルツボの外側に備えられた加熱手段により
、内成形空間内の各原料をこれらの下端側から上端側へ
と加熱して該各原料を溶融する。

この場合、各ガラス融液上に未溶融の原料が存在すると
しても、これら未溶融原料（多孔質層）には通気性があ
り、その多孔質層を通じて加熱溶融時のガス抜きが行な
われるので、各ガラス融液には気泡が残留しない。

かくて、コア用ガラス（ガラス融液）、クラッド用ガラ
ス（ガラス融液）を得た後は、二重ルツボの外側に備え
られた冷却手段を介して、該各ガラス融液をその下端側
から順次冷却固化させ、これらのガラスに適正な粘性を
付与する。

Ｌ記冷却と回期して、内筒容器、外筒容器を、内筒容器
の下端が外筒容器の内底面からＭ離する方向へ相対移動
させる。

このときの移動速度は、原料の溶融速度すなわちガラス
融液の形成速度に対応させる。

このようにして、内筒容器、外筒容器を所定方向へ所定
速度で相対移動させると、コア用溶融ガラス、クラッド
用溶融ガラス間の仕切りである内筒容器が、これらの間
から徐々に抜きとられる。

したがって、コア用ガラス、クラッド用ガラスの冷却と
同時に両ガラス相互が一体化し、これらコア用ガラス、
クラッド用ガラスの一体化物による゛フン化物ガラス杯
が得られる。

その後、外部からの熱処理によりフン化物カラス棒を焼
鈍し、その歪みを除去して、所要のフッ化物カラス光フ
ァイバ母材を得る。

「実　施　例Ｊ 本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバ母材の製造方法
を図示の実施例に基づいて説明する。

図において、ルツボ支持台１１は、図示しない昇降手段
を備えて縦型に配置されている。

ルツボ支持台１１上に取り外し可能に設置された二重ル
ツボ１２は、無底の内筒容器１３と有底の外筒容器１４
とを備えており、内筒容器１３を外筒容器１４内に挿入
することにより、これら両容器１３．１４が相互に組み
合わされる。

この場合、内筒容器１３の内部がコア成形空間１５とな
り、内筒容器１３と外筒容器１４との間がクラッド成形
空間１６となる。

ちなみに、内筒容器１３、外筒容器１４は、グランジ−
カーボンのごとき＃熱性材料からなり、これらの断面形
状はいずれも円形である。

ルツボ支持台１１を介して昇降する二重ルツボ１２の周
囲には、リング状の電気ヒータからなる上位の加熱器１
７と、同じく、リング状の′電気ヒータからなる下位の
加熱器１８とが相対配置されている。

さらに、上位の加熱器１７内には、二重ルツボ１２の下
部外周を取り囲む原料加熱器１９と、二重ルツボ１２の
下部に向けて傾斜した冷却器２０とが定位置に配置され
ている。

原料加熱器１８は、−例として、高周波加熱炉からなり
、冷却器２０は、たとえば、図示しない配管を介して冷
媒供給系に接続されたガス噴射器からなる。

上述した図示例では、以下のようにしてフッ化物ガラス
光ファイバ母材を製造する。

ルツボ支持台１１上の二重ルツボ１２においては、外筒
容器、１４内にある内筒容器１３の下端をその外筒容器
１４の内底面に当接させて、コア成形空間１５、クラッ
ド成形室［ｌ旧６を完全に区画しておく。

二重ルツボ１２は、後述するように、ルツボ支持台１１
を介して下降するが、その下降前の二重ルツボ１２は上
位の加熱器１７内にある。

加熱器１７内を初期位置とする二重ルツボ１２の下部外
周には、原料加熱器１８と冷却器２０とが対応しており
、当該二重ルツボ１２の内筒容器１３が、その上端部を
挟持するクランプ（図示せず）により固定される。

上述した二重ルツボ】２において、コア成形空間１５内
には、ＺｒＦ４−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｌＦ２−Ｎａ
Ｆを主成分とするガラス原料（４５ｇ）とＮＨＦ４　Ｈ
Ｆ（１５ｇ）との混合体からなるコア用原料２１が投入
され、クラッド成形空間１６内には、ＺｒＦ４−ＢａＦ
２−ＬａＦｌ−ＡｌＦ２−ＮａＦを主成分とするガラス
原料（７５ｇ）　とＮＨＦ４・ＨＦ（２５ｇ）との混合
体からなるグランド用原料２２が投入され、これらの原
料２１．２２は、コア成形空間１５内、クラッド成形空
間ＩＢ内においてそれぞれ多孔質層となる。

なお、二重ルツボＩ２を主体にした各原料２１．２２の
熱処理雰囲気は、露点−７５°Ｃ以下の不活性ガスによ
り形成される。

その後、加熱器１７により二重ルツボ１２内の各原料２
１．２２を３５０〜４５０℃、約１時間加熱して、これ
ら原料２１．２２のＺｒＦａ−ＢａＦ２−ＬａＦ：＋−
ＡＩＦ３−ＮａＦをＮＨＦａ・ＨＦによりフッ素化し、
引き続いて、原料加熱器１９により該各原粕２１．２２
の溶融を開始する。

原料加熱器１３を介して各原料２１．２２を溶融すると
きは、その原料加熱器１８による加熱温度を８５０〜８
００℃に設定し、ルツボ支持台１１を介して二重ルツボ
１２を下降させる。

二重ルツボ１２の下降にともない原料加熱器ｌＳ内へ進
入するコア成形空間１５の原料２１、クラッド成形空間
１Ｂの原料２２は、これらの下端側から順次溶融されて
コア用ガラス（ガラス融液）２３、クラフト用ガラス（
カラス融液）２４となる。

このようにして溶融状態のコア用ガラス２３、クラフト
用ガラス２４が形成されはじめると、これらガラス２３
．２４は、冷却器２０から噴射される冷媒ガス（例：Ａ
ｒ）により急冷されて冷却固化する。

さらに、丘記冷却と同期して、内筒容器１３、外筒容器
１４を、内筒容器１３の下端が外筒容器１４の内底面か
ら遊離する方向へ相対移動させる。

このときの内筒容器１３の移動速度は、各原料２１、２
２の溶融速度と対応させる。

このようにして、内筒容器１３、外筒容器１４を所定方
向へ所定速度で相対移動させると、両ガラス２３．２４
間の仕切りである内筒容器１３が、これらガラス２３．
２４間から徐々に抜きとられる。

したがって、ガラス融液たるコア用ガラス２３クラッド
用ガラス２４の冷却と同時、両ガラス２３．２４相互が
一体化され、これらコア用ガラス２３、クラッド用ガラ
ス２４の一体化物によるフッ化物ガラス棒２５が得られ
る。

その後、ルツボ支持台１１をさらに下降させて二重ルツ
ボ１２を下位の加熱器１８内に進入させ、当該加熱器１
８による２５０℃の熱処理により、フッ化物ガラス棒２
５を焼鈍し、歪みを除去する。

以上の工程を経ることにより、所要のフッ化物ガラス光
ファイバ母材が得られる。

上述した実施例において、母材外径（クラツド径）　１
８１ｍφ、コア径７ｉｍφ、長さ１５０＋＋ｍの７７化
物ガラス光フアイバ母材つくり、該母材にレーザ光（Ｈ
ｅ−Ｎｅレーザ）を入射させたところ、コア、クラッド
界面の微小な気泡等に起因した散乱がみられなかった。

さらに、上記母材を周知の溶融紡糸法により線引してフ
ァイバ径１５０　ｇ　ｍφ、長さｌｋｍのフッ化物ガラ
ス光ファイバを得た。

かかる光ファイバの伝送特性は、波長２．３５　ｇ　ｍ
において１ｄＢ／に＋ａ　（ただし最低損失）であった
。

これらの１１９項を参照した場合、つぎのようなことが
いえる。

すなわち、本発明方法によるときは、コア、クラッド界
面へのＯＨ基混入がないため、ＯＨ基による吸収損失が
従来値の１／１００（・２０ｄＢ／ｋｍ）以下に減少し
、しかも２母材製造時にガラス融液の流動がないから、
ガラス融液を押し山す従来法（二重ルツボ法）のように
、コア、クラッドの界面に微小気泡を混入させることも
なく、ガラス融液の粘性制御も冷却手段により容易に行
なえる。

「発明の効果」 以上説明した通り、本発明方法は、コア成形空間、クラ
ッド成形空間への原料投入、これら原料の加熱、溶融、
冷却、上記画成形空間の仕切りの除去など、簡易な各工
程により、高品質かつ大型のフッ化物ガラス光ファイバ
母材を得ることができ、ひいては、低散乱損失、低ＯＨ
基吸収損失にして長尺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】

図面は本発明に係るフッ化物ガラス光ファイバ母材の製
造方法を実施する際の一例を略示した断面図である。 １１・・・・・・ルツボ昇降台 １２・・・・・・二重ルツボ １３・・・・・・内筒容器 １４・・・・・・外筒容器 １５・・・・・・コア成形空間 １６・・・・・・クラッド成形空間 １７・・・・・・加熱器 １８・・・・・・加熱器 １８・・・・・・原料加熱器 ２０・・・・・・冷却器 ２１・・・・・・コア用原料 ２２・・・・・・クラッド用原料 ２３・・・・・・コア用ガラス ２４・・・・・・クラッド用ガラス ２５・・・・・・フッ化物ガラス棒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに仕切られた軸心部のコア成形空間、外周部のクラ
   ッド成形空間のうち、コア成形空間にはコア用の原料を
   、クラッド成形空間にはクラッド用の原料を入れて、こ
   れら原料を加熱溶融するとともに、当該加熱溶融により
   得られたコア用ガラス、クラッド用ガラスを冷却しつつ
   、コア成形空間、クラッド成形空間の仕切りを取り除い
   て、コア用ガラスとクラッド用ガラスとを相互に一体化
   することを特徴とするフッ化物ガラス光ファイバ母材の
   製造方法。