JPH0412031A - 希土類元素ドープガラス製造方法 - Google Patents

希土類元素ドープガラス製造方法

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JPH0412031A
JPH0412031A JP11506790A JP11506790A JPH0412031A JP H0412031 A JPH0412031 A JP H0412031A JP 11506790 A JP11506790 A JP 11506790A JP 11506790 A JP11506790 A JP 11506790A JP H0412031 A JPH0412031 A JP H0412031A
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JP
Japan
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rare earth
earth element
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bulk density
glass
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Pending
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JP11506790A
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English (en)
Inventor
Kazumasa Osono
和正 大薗
Toshihide Tokunaga
徳永 利秀
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/01433Reactant delivery systems for delivering and depositing additional reactants as liquids or solutions, e.g. for solution doping of the porous glass preform

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

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】 [産業上の利用分野コ 本発明は光フアイバ母材の製造方法に係り、特に光フア
イバレーザや、温度、放射線等の七ンザへの応用が期待
される希土類元素ドープファイバの母材となる希土類元
素ドープガラスの製造方法に関するものである。
[従来の技術] 光通信用光ファイバは、低損失且つ大容量な情報伝送媒
体として実用化きれている。一般に光ファイバは、高屈
折率のコア部と低屈折率のクラッド部とから成っており
、その製造方法の一つとしてVAD法が知られている。
VAD法は、酸水素火炎中にS i Cl 4等のガラ
ス原料ガスを搬送して火炎加水分解反応させて5i02
のガラス微粒子を生成し、この微粒子を堆積成長させて
ロッド状の多孔質ガラス母材を製造する。このとき、ガ
ラスの屈折率を変えるために、ガラス原料ガス中にG 
e CI 4等のガスを混入させてガラス微粒子を生成
し、コアとなる多孔質ガラス母材を製造している。
ところで、光フアイバレーザや、温度、放射線等のセン
サへの応用が期待される希土類元素ドフ゛ファイバは、
コアの部分にEr、Nd等の希土類元素をドープさせな
ければならない、しかしながら、ドープ原料となるこれ
ら希土類元素の塩化物(E、rC13、NdC13等)
は常温では容易に気化しない。希土類元素の塩化物を気
化させ、原料ガスとするためには約1000℃の高温を
必要とする。そこで、希土類元素ドープガラスを製造す
るために種々の製造方法<VAD法の他に、M CV 
D法、ロッドインチューブ法等がある。)において工夫
が成されている。
VAD法を応用した希土類元素ドープガラスの製造方法
としては、拡散法並びに含浸法がある。
拡散法は、希土類元素の拡散を利用したものであり、V
AD法により作成した多孔質ガラス母材を電気炉内でガ
ラス化する際に、炉内雰囲気を希土類元素雰囲気にする
ことにより希土類元素のドープを行う。
含浸法は、希土類元素がアルコールに溶は易い性質を利
用するものである。この方法は先ず、VAD法で作成し
た多孔質ガラス母材を希土類元素塩化化合物を含むアル
コール溶液に浸漬させる。
次に、この溶液のアルコール分を室温にて蒸発させて多
孔質ガラス分材中に希土類塩化物を沈着させたのち、通
常のHe雰囲気内で焼結させて透明ガラス化を行う。
[発明が解決しようとする課Vi] しかしながら、拡散法は、固体の希土類元素塩化物を電
気炉の高温部(約1000℃以上)に置いて気化させ、
炉内を希土類元素ガス雰囲気にすることにより簡単にド
ープが行えるが、その反面、希土類元素ガスの発生量を
コントロールすることが難しいので、炉内のガス濃度制
御ができず希土類元素のドープ量の制御が困誼となる。
さらに、拡散法は高濃度ドープができず、また母材の長
手方向の均一性も悪いという欠点がある。
他方、含浸法は、希土類元素塩化物を溶かしたアルコー
ル溶液の濃度を変えることによりドープ量を容易に制御
でき、また、アルコール溶液の希土類元素塩化物濃度を
濃くすることにより高濃度ドーグも比較的容易である。
しかし、含浸法には多孔質ガラス母材をアルコール溶液
に浸す際に母材が壊れやすいという欠点かある。また、
多孔質ガラス母材の半径方向にがさ密度分布が存在し、
希土類元素塩化物の濃度分布が表面近傍に丙ったものと
なる。そのため、表面近傍はと希土類元素塩化物濃度が
高くなり、径方向に均一なドープができないばかりか、
ガラス化の際に発泡を生じたりするという欠点があった
本発明の目的は、上記課題を解消し、希土類元素のドー
プ量制御並びに高濃度ドープが容易にでき、しかもドー
プ量分布の均一性が大幅に向上し得る希土類元素ドープ
ガラスの製造方法を提供することにある。
[課題を解決するための手Pi] 上記目的を達成するため、本発明の希土類元素ドープガ
ラスの製造方法にあっては、1、SiO2を主成分とす
る多孔質ガラス母材を高温雰囲気で熱処理してそのかさ
密度を0.7 g /’cx’ 〜1.8 g 、/a
l13にしたのち、希土類元素塩化化合物を含むアルコ
ール溶液に浸漬し、これを乾燥させたのち焼結させて透
明ガラス化する。上記熱処理の際の高温雰囲気温度は1
000″C〜1300℃とし、その範囲て゛熱処理温度
を調節して希土類元素ドープ4度を制御する。
二作用] 多孔質ガラス母材のかさ密度を0.7g、/口3〜1.
8g/σ3の範囲に限定する理由は、実験によって得ら
れた以下の事実(1)、(2>にある。
(1)かさ密度が0.7z/an’以下の場合、S i
 O2を主成分とする多孔質ガラス母材は希土類元素含
有アルコール溶液に浸漬すると破壊されてしまう。
(2)かさ密度が1.8g/co’以上の場合、母材中
に希土類元素含有アルコール溶液が含浸されず、希土類
元素のドープができない。
第2図は、多孔質ガラス母材の電気炉での熱処理温度と
かさ密度との関係(電気炉のヒータに対する母材の移動
速度は1.5m/分)示すものである。これによると、
炉内温度が1000℃でかさ密度は0.7 z7 >’
 、炉内温度が1300℃でかさ密度はi、a、、/■
3になることが判る。
従って、母材を1000 ’C〜1300℃の高温雰囲
気で熱処理してそのかさ密度を0.7g、/ロ3〜1.
8g7/aI+3にしたのち、希土類元素塩化化合物を
含むアルコール溶液に浸漬することにより、アルコール
溶液による母材の破壊が防止できると共に母材への希土
類元素のドープが成し得る。アルコール溶液に浸漬する
際に予め母材を熱処理して高密度化させるので、母材の
半径方向の密度分布が均一化し、ドープ量分布の均一性
が大幅に向上することになる。このことは、本発明の希
土類元素ドブガラスの製造方法によりVAD法を応用し
た含浸法における欠点が解消し得ることを意味する。
また第3図は、多孔質ガラス母材のかさ密度と透明ガラ
ス化後の希土類元素(Er+3)4度との関係を示すも
のである。これによると、透明ガラス化後の希土類元素
濃度が、希土類元素塩化物を溶かしたアルコール溶液の
濃度を変えることにより制御し得るばかりでなく、多孔
質ガラス母材の熱処理温度を調節することで制即し得る
ことが判る。
要するに本発明によれば、希土類元素のドープ量制御並
びに高濃度ドープが容易にでき、しかもドープ量分布の
均一性を大幅に向上させることができる。
[実施例] 次に、本発明による希土類元素ドープガラスの製造方法
の一実施例を第1図(a)〜(d)に従って説明する。
まず、第1図(a)に示すようにVAD法によって多孔
質ガラス母材を製造する。バーナ1にガラス原料として
5tC1,(=0.6 g/分)、燃料ガスとして0□
 (=6 j /分)及びH2(−2,4jy分)1反
応制御ガスとしてAr(=0.7217分)を供給し、
火炎加水分解反応により得られたガラス微粒子を回転し
ながら引き上げられる石英ターゲツト棒2に連続的に堆
積させることにより、直径451M+n、長さ2001
IIInの多孔質ガラス母材3を得た。本母材3のかさ
密度は0.25g/ ao ’であった。
次に、多孔質ガラス母材3の高かさ密度1ヒを行う、こ
の工程に用いられる電気炉は、第1図<b>に示すよう
に胴体4と、胴体4内に設けられた環状の電気ヒータ5
と、電気ヒータ5を貫通させるようにして胴体4に取り
付けられ母材3か挿入される石英炉心管6とから成る。
炉内温度を1000℃に設定し、石英炉心管6内にHe
 (=10J /・′分)CI□ (100cc/分)
を投入しつつ、石英炉心管6内に上方より挿入した多孔
質ガラス母材3を2mo/分の速度で移動させた1本高
かさ密度化処理により、多孔質ガラス母材3は直径が4
5 rRmから30m+に、長さが200陣から130
陣に縮み、かさ密度が0.85g/an’になった。
次に、第1図(c)に示す液浸工程を行う、ガラス容器
7にはE r CI sを溶かしたアルコール溶液8が
入っており、その中に多孔質ガラス母材3を2時間浸漬
したのち取り出し、室温大気中で十分に乾煉させた。
次に、多孔質ガラス母材3を02<=IJ/分)He(
=10j/分)、CI□ <ioo cc/分)の混合
雰囲気内で焼結処理する。第1図(d)に本工程で用い
る焼結炉とその温度分布の探子を示す。焼結炉は、第1
図(b)に示す電気炉と構造的に同様のものである6本
工程では、炉内温度は1620℃に設定し、多孔質ガラ
ス母材3を石英炉心管9の最上部にセットし1.511
m/分の速度で下方に移動させる。この時、多孔質ガラ
ス母材3に取り込まれたE r C1sは炉内低温領域
で酸化されE r Osとなる。また、CI xの作用
で母材3中のOH基も除去される6ErOiは多孔質ガ
ラス母材3を構成するガラス微粒子と炉内最高温度付近
で結合し、最終的には、Er+3がドープされた透明ガ
ラス母材か形成される。得られた透明ガラス母材に取り
込まれたEr+3の濃度を化学的分析法により測定した
ところ3300p p mという高い値が得られた。
このように、多孔質ガラス母材3を1000℃〜130
0℃の高温雰囲気て熱処理してそのがさ密度を0.7 
g /cm’ 〜1.8 g 7 an’にしたのち、
希土類元素塩化化合物を含むアルコール溶液に浸漬する
ことにより、アルコール溶液による母材の破壊が防止で
きると共に母材への希土類元素の高濃度ドブが成し得る
。アルコール溶液に浸漬する際に予め母材を熱処理して
高密度化させるので、母材の半径方向の密度分布か均一
化し、ドープ量分布の均一性が大幅に向上する。
また、第2図、第3図から判るように、多孔質ガラス母
材3の熱処理温度を調節することにより、透明ガラス化
後のEr+3濃度が制御できる。
本実施例に示すように、多孔質ガラス母材3の製造工程
が、従来のVAD法による多孔質ガラス母材合成工程(
第1図(a))に加えて母材の高かさ密度化工程(第1
図(b))を有することにより、VAD法を応用した含
浸法による希土類元素ドープガラスの製造が容易に、且
つ再現性良くできる。
口発明の効果コ 以上要するに、本発明による希土類元素ドブガラスの製
造によれば、希土類元素のドープ量制御並びに高濃度ド
ープが容易にでき、しかもドープ量分布の均一性を大幅
に向上させることかできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を示す工程図
、第2図は多孔質ガラス母材の電気炉を用いた高かさ密
度化工程における炉内温度と母材のかさ密度との関係を
示すグラフ、第3図は多孔質ガラス母材のかさ密度と透
明ガラス化後の希土類元素(Er+3)濃度との関係を
示すグラフである。 図中、3は多孔質ガラス母材、8は希土類元素塩化化合
物を含むアルコール溶液である。 特許出願人  日立電線株式会社 代理人弁理士  絹 谷 信 雄 (b) ガ内柔、f175品ノ3t’cノ 第2図 4材カ・;z刀【r≠iノ 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、SiO_2を主成分とする多孔質ガラス母材を高温
    雰囲気で熱処理してそのかさ密度を0.7g/cm^3
    〜1.8g/cm^3にしたのち、希土類元素塩化化合
    物を含むアルコール溶液に浸漬し、これを乾燥させたの
    ち焼結させて透明ガラス化することを特徴とする希土類
    元素ドープガラスの製造方法。 2、上記熱処理の際の高温雰囲気温度を1000℃〜1
    300℃としたことを特徴とする請求項1記載の希土類
    元素ドープガラスの製造方法。 3、希土類元素ドープ濃度を制御すべく、上記熱処理の
    際の高温雰囲気温度を調節することを特徴とする請求項
    1並びに請求項2記載の希土類元素ドープガラスの製造
    方法。
JP11506790A 1990-05-02 1990-05-02 希土類元素ドープガラス製造方法 Pending JPH0412031A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7962239B2 (en) 2006-07-07 2011-06-14 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Sewing machine and sewing machine operating program recorded on computer-readable recording medium
US8330865B2 (en) 2010-02-12 2012-12-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic apparatus, image display system and image display method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7962239B2 (en) 2006-07-07 2011-06-14 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Sewing machine and sewing machine operating program recorded on computer-readable recording medium
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