JPH04132633A - 光伝送用ガラス構造体の製造方法、光伝送用ガラス構造体及び光ファイバ - 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、光フアイバ用のプリフォームや光導波路等の
光伝送用ガラス構造体の製造方法、並びに、その製造方
法を用いて製造される光伝送用ガラス構造体及び光ファ
イバにかかり、特に、多成分系ガラスからなるシングル
モードの光伝送用ガラス構造体及び光ファイバを得る場
合に適したものに関する。

［従来の技術］ 光ファイバの製造の製造方法として、コアとクラッドと
からなるプリフォームを作成し、このプリフォームを線
引きすることにより行なわれるものがある。また、前記
プリフォームとほぼ同じ構成をなした光伝送用のガラス
構造体は、各種の光回路に用いられる埋込型の光導波路
として利用される。以下、このプリフォーム及び光導波
路を光伝送用ガラス構造体と呼称する。

近年、酸化物及び非酸化物多成分系ガラスを用いた光フ
ァイバもしくは光導波路は、様々の分野で種々の応用が
期待されている。すなわち、例えば、理論損失が低いこ
とを利用した長距離通信用光ファイバ、遠赤外光をよく
透過することを利用した温度・化学センサあるいはコア
に活性イオンをドープすることによって得られる中−遠
赤外領域のレーザ媒体、光信号増幅利得が大きいことを
利用した光増幅器あるいは高効率・超小型固体レーザ素
子、非線形光学効果が大きいことを利用したファイバス
イッチング素子あるいは波長変換素子等を得ることが試
みられている。

さて、この多成分系ガラスによってシングルモード用光
ファイバのプリフォームもしくは光導波路等の光伝送用
ガラス構造体を製造する場合、多成分系ガラスが蒸気圧
の著しく異なる多成分の物質から構成されているため、
石英ガラスでシングルモード用プリフォーム等を製造す
る際に一般的に用いられている気相合成法（ＣＶＤ法）
を適用することは困難である。このため、多成分系ガラ
スによるシングルモードの光伝送用ガラス構造体の製造
は、従来、以下の方法によって試みられていた。

■　ビルトインキヤスティング法 この方法は、まず、クラッド用のガラス融液をキャステ
ィングモールド内に一杯になるように注ぎこむ。そうす
ると、ガラス融液は周囲から固化し始める。そこで、次
に、その固化が全体にいきわたる前に、キャスティング
モールドを逆さにして中心部のガラス融液を排出し、そ
の代わりに該中心部にコア用の融液を注ぎ込む。しかる
後、全体を同化させる。これにより、コア・クラッドか
らなる光伝送用ガラス構造体を得るものである（特開昭
６３−１４３５０８号公報参照〉。この方法は結晶化傾
向がより高い非酸化物ガラスに適用されている。この方
法でコア径に対するクラツド径の比が高いシングルモー
ド用のプリフォーム等のガラス′ＷＪ造体を得るには、
クラッド部か十分に厚くなるように、最初の同化時間を
長く設定する必要がある。

■　ローテーショナルキャスティング法この方法は、ク
ラッド用のガラス融液を少ｆｆ１４ヤスティングモール
ド内に注ぎ込み、そのモールドを回転させ、遠心力によ
りモールドの内壁にガラス融液を付着・固化させて筒状
のクラッド部を形成する。次いで、その筒状クラッド内
にコア用ガラス融液をいっばいに注ぎ込んで固化させる
（特開昭６１−２１１７４号公報参照）。この方法も結
晶化傾向がより高い非酸化物ガラスに適用されている。

この方法でシングルモード用のプリフォーム等のガラス
構造体を得るには、モールドの内壁にクラット用ガラス
を厚く付着・同化させる必要がある。

■　ロッドインチューブ法 クラッド用ガラスをチューブ状に加工し、その中心孔に
該中心孔の内径以下の外径を有するコア用ガラスロッド
を入れて一体に形成することによりプリフォーム等を得
るものである。この方法でシングルモード用のガラス構
造体を得るには、クラッド用ガラスをチューブの内径を
小さくし、これに合わせてコア用ガラスロッドの外径を
小さくする必要がある。なお、このプリフォームから光
ファイバを製造するには、このプリフォームを加熱しつ
つ線引きすることにより行う。

■　二重るつぼ法 コア用ガラス融液を収容する内部るつぼと、この内部る
つぼを囲むように形成され、かつ、クラッド用ガラス融
液を収容する外部るつぼとからなる二重るつぼを用い、
内部るつぼの下部に設けられた円形状ノズルと、この円
形状ノズルを囲むように形成された外部るつぼのリング
状ノズルとから各々のガラス融液を同時に連続的に噴出
して固化させることによりコア・クラッド構造のガラス
構造体くプリフォームまたは光ファイバ）を得るもので
ある（特開昭６３−１９０７４１号公報参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、五速の各方法には以下の問題点があった
。

これらの方法は、いずれも、クラッド用ガラス及びコア
用ガラスともに粘度の低い状態（融液状態）でモールド
内にキャスティングするため、ガラス中に泡や脈理が混
入しやすく、また、固化し始めた状態のクラッドガラス
上にコアガラス融液をさらにキャスティングするため、
クラッドガラスが再加熱されて結晶化しやすいという問
題もある。さらに、例えば、クラツド径がコア径の５〜
１０倍となるシングルモード用のガラス構造体を得るに
は、タララドガラス全体が固化する直前に、中心部のガ
ラス融液を排出しくビルトインキヤスティング法の場合
）、または、中心部にコアガラスを注ぐ（ローテーショ
ナルキャスティング法の場合）必要があるが、この工程
のタイミングはわずかな条件の相違で大きく異なるなめ
一定せず、このタイミングの設定はほとんど経験と勘に
頼るほかなかっな。しかも、このタイミングが不適切で
あると、得られたガラス構造体はシングルモード用とし
て必要な性能を具備しないものとなるおそれが高いとい
う問題もあった。

ロッドインチューブ法 この方法では、クラッドガラスをチューブ状に形成し、
コアガラスをロッド状に形成すると共に、これらの内周
面及び外周面を所定の面積度にする切削・研摩加工が必
要である力秋一般に、チューブの内周面やロッドの外周
面の研摩は、マルチモード用のガラス構造体の場合のよ
うにチューブの内径やロッドの外径が比較的大きい場合
であっても、平面の研摩に比較して著しく困難であり、
面精度も落ちる。しかるに、シングルモード用のガラス
構造体の場合には、チューブの内径及びロッドの外径が
著しく小さい。それゆえ、所望の性能を備えたシングル
モード用のガラス構造体を得るために必要な面積度に仕
上げることは極めて困難であると共に、クラッド用のチ
ューブに内径の小さい孔をあける加工も極めて困難であ
る。このため、この方法によって所定の性能を備えたシ
ングルモード用のガラス構造体を得ることは困難である
。

一二重るつぼ法 この方法は、ガラス融液を連続的にノズルから噴出させ
るためにガラス融液の粘性を低く設定する必要があり、
その結果、コアガラスとクラッドガラスとの比率をシン
グルモード用のガラス構造体に適するように大きく維持
したままで正確に所定の比率に保つことが困難であると
ともに、固化時における両者の温度を正確に所定の温度
に維持することが困難である。しがも、るつぼからの不
純物の混入のおそれもある。それゆえ、この方法によっ
て所定の性能を備えたシングルモード用のガラス構造体
を得ることは困難である。

さらに、本願出願人は先に押出し成形法を利用すること
によって、泡、脈理、結晶が存在せずコア・クラッド界
面の状態も良好な長尺の多成分系ガラスのプリフォーム
を得ることが可能な方法を提案した（特願平１−２５４
８４６号明細書参照）。この１．１− 提案にかかる方法では、押出し成形装置にセットするコ
ア用ガラスの厚さを薄くすれば、コア径に対するクラツ
ド径の比率をある程度大きくすることはできるが、シン
グルモード用とし７て必要な比率を得ることは困難であ
った。この方法により上記比率を上げる方法としては、
押出し成形装置にセットするコア用ガラスの径をクラッ
ド用ガラスの径より小さくする方法が考えられる。しか
し、その方法では、押出し成形前にコア用ガラスの中心
軸とがクラッド用ガラスの中心軸を一致させて互いに接
触させ、かつ、押出し成形中にその中心軸がずれないよ
うにすることが困難である。中心軸がずれないようにす
るためには、例えば、押出し成形前に両者の中心軸をあ
わせて熱融着しておくという方法も考えられるが、一般
に、熱融着の工程は、冷却時にアニールの工程も考慮し
てゆっくり冷却しなければならないため、全体の製造時
間か長くなって、生産性か落ちるという問題もある。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、す
ぐれた性能を備えた光伝送用ガラス構造体及び光ファイ
バを生産性よく得ることができる光伝送用ガラス構造体
の製造方法、光伝送用ガラス構造体及び光ファイバを提
供することを目的としたものである。

［課題を解決するための手段」 本発明は、以下の各構成とすることにより上述の課題を
解決している。

（１）押出し成形装置の成形材料収容部に、両端面が互
いにほぼ平行に形成されたクラッド用ガラスとコア用ガ
ラスとを順次重ねて収容し、加熱しつつ押出し成形する
ことにより、少なくともコア・クラッドの２層構造を有
する光伝送用ガラス構造体を得る光伝送用ガラス構造体
の製造方法において、 クラッド用ガラスによって構成され、両端面がほぼ平行
に形成されているとともに、少なくとも一端面に研磨加
工が施されている第１ガラス部材と、 前記第１ガラス部材の外径より小さい外径を有し、少な
くとも中心部にコア用ガラス層を有する柱状ガラスであ
って、両端面がほぼ平行に形成され、かつ、少なくとも
その一端部面に研磨加工が施されている第２ガラス部材
と、 前記押出し成形装置の成形材料収容部の内径と略同じ外
径を有すると共に中心孔部の内径が前記第２ガラス部材
の外径と略同じとなるように筒状に形成され、前記成形
材料収容部内を移動自在なように構成された筒状成形治
具と、 柱状をなすとともに、前記筒状成形治具の中心孔部の内
径及び第２ガラス部材の外径と略同じ外径を有し、その
長さが該長さと前記第２ガラス部材の長さとの和が前記
筒状成形治具の長さよりも長くなる大きさを有し、前記
筒状成形治具の中心孔部内を移動自在なように構成され
た柱状成形治具とを用意し、 前記第１ガラス部材をその一端面が押出し成形装置の成
形孔部側に位置すると共に研摩面がその反対側に位置す
るように、該押出し成形装置の成形材料収容部に収容し
、 次に、前記筒状成形治具の中心孔部内に、前記第２ガラ
ス部材と柱状成形治具とを互いの一端向が接するように
して収容し、前記第２ガラス部材の研摩面が前記筒状成
形治具の一端向に位置し、かつ、前記柱状成形治具の他
端面が前記筒状成形治具の他端面から突出するようにし
、 次いで、この筒状成形治具を、該筒状成形治具に収容さ
れた第２ガラス部祠の研摩面が前記第１−ガラス部材の
研摩面に接するようにして押出し成形装置の成形材料収
容部に収容し、 しかる後、前記押出し成形装置を加熱しつつ、前記筒状
成形治具の前記柱状成形治具が突出している側から押出
し成形装置の押出しパンチを押しあてて押出し成形を行
うことを特徴とした構成。

（２）柱状のコアガラスと、このコアガラスの周囲を覆
うタララドガラスの少なくとも２層構造を有する光伝送
用ガラス構造体であって、 構成（１）に記載の光伝送用ガラス構造体の製造方法を
用いて製造されたことを特徴とする構成。

（３）柱状のコアガラスと、このコアガラスの周囲を覆
うタララドガラスの少なくとも２層構造を有する光ファ
イバであって、 構成（１）に記載の光伝送用ガラス構造体の製造方法を
用いて製造された光伝送用ガラス構造体をプリフォーム
とし、該プリフォームを線引きすることによって製造さ
れたことを特徴とする構成。

［作用］ 上述の構成（１）によれば、第２のガラス部材の外径を
第１のガラス部材の外径より小くすることにより、コア
径に対するクラツド径の比の大きいシングルモード用の
プリフォーム等のガラス構造体を容易に得ることができ
る。この場合、押出し成形の際、第２のガラス部材は筒
状成形治具の中心孔部に収容されており、常に第１のガ
ラス部材の中心軸とその中心軸が一致するように保持さ
れる。したがって、これら中心軸が押出し成形中にずれ
る等のおそれがない。その結果、コア部の真円度のすぐ
れた光伝送用ガラス構造体を比較的容易に得ることかで
きる。しかも、その場合、熱融着等の時間のかかる工程
を必要としないから、迅］　６ 速な製造が可能である。

したがって、この製造方法を用いれば、構成（２）に記
載された構成を有し、所望の特性を備えた光伝送用ガラ
ス構造体を迅速に得ることができる。

また、構成（３）によれば、所望の特性を備えた光ファ
イバを迅速に得ることかできる。

［実施例］ 第１１図及び第２図は本発明の一実施例にかかる光伝送
用ガラス構造体の製造方法を説明するための図である。

以下、これらの図面を参照しなから一実施例を詳述する
。

まず、この一実施例の方法の要点は以下の通りである。

（イ）第１−ガラス部材を製作する。

（ロ）第２ガラス部材を製作する。

（ハ）第１ガラス部材を押出し成形装置に収容し、第２
ガラス部材及び柱状成形治具を筒状成形治具に収容した
後、該筒状成形治具を押出し成形装置にいれて所定の温
度・雰囲気のもとで押出し成形し、得られた成形物の所
定の部分を切り出して光伝送用ガラス構造体を得る。

以下、各工程を詳述する。

（イ）第１ガラス部材の製作工程 この第１ガラス部材４（第１図参照）は、光伝送用ガラ
ス構造体完成時にクラッド部の一部を構成するものであ
る。

この第１ガラス部材４は、例えば、コア用ガラスとして
、光学ガラスＦ７を用いる場合には、クラッド用ガラス
として必要な屈折率を備えた光学ガラスＦ２等の光学ガ
ラス等を所定の寸法の円柱状に加工し、両端面が平行に
なるように精密研摩して得ることができる。この第１ガ
ラス部材４の外径は押出し成形装置１の成形材料収容部
１２の内径と略同じとされる。

また、非酸化物多成分系ガラスを製造する場合には、例
えば、以下のようにして製作する。

原料を所定の混合比で秤量混合して得られた所定量（数
十ｇ程度）のバッチを、カーホン等のルツボにいれて所
定温度（例えば、９５０℃）及び所定雰囲気（例えば、
不活性ガス雰囲気）で所定時間（数時間）加熱して融解
後、徐冷し、外径が数十ｍｍφで、厚さが数十ｍｍ程度
の円盤状の第１ガラス部材４を得る。なお、この第１−
ガラス部材４は、屈折率が後述する第２ガラス部材５よ
りも僅かに小さく、また、後述する押出し成形時の温度
（例えば、４００℃）における粘度が第２ガラス部材５
と同じ（１−０〜］−０１０ポアズ、好ましくは、１．
０〜１０９ポアズ程度）であることが必要である。

なお、この第１ガラス部材４は、厚さの薄い（例えば、
十数ｍｍ程度）円盤状のガラス片を数枚、上述の方法と
同じ方法で製作し、これらの両端面が平行になるように
精密に研摩した後、これらを重ねることにより数十ｍｍ
の厚さにしてもよい。これによれば、良質なガラスが比
較的容易に得られると共に、両端面の研摩加工を容易に
することができる。

（ロ）第２ガラス部材の製作工程 この第２ガラス部材５（第１１図参照）は上述の第１ガ
ラス部材４の外径より小さい外径を有し、］−９ 少なくとも中心部にコア用ガラス層を有する柱状ガラス
であって、両端面がほぼ平行に形成され、かつ、少なく
ともその一端部面に研磨加工が施されているもので、完
成後の光伝送用ガラス構造体のコア部を構成するもので
ある。この第２ガラス部材４は、例えば、光学ガラスＦ
７を、所定形状の円柱状に加工し、これを押出し成形装
置にかけて押出し成形して小径の棒状成形体にし、その
−部を切り出して得ることができる。その場合、その外
径は、筒状成形治具２の中心孔部２１（第１−図参照）
の内径とほぼ同じとされる。

また、この第２ガラス部材５は、コア用ガラスのみで構
成してよいが、コア・クラッドの２層構（第３図参照）
としてもよい。このコア・クラッドの２層構造を有する
第２ガラス部材５の製作は、上述の従来の押出し成形法
を利用したプリフォーム製造方法（特願平１−２５４８
４６号明細書参照）を用いて製作できる。

（ハ）押出し成形工程 次に、第１図を参照にしながら押出し成形工程を説明す
る。なお、第１図において、符号１は押出し成形装置、
符号１１は成形孔部、符号１２は成形材料収容部、符号
１３は押出しパンチ、符号２は筒状成形治具、符号２１
は中心孔部、符号３は柱状成形治具、符号４は第］ガラ
ス部材、符号５は第２ガラス部材である。

筒状成形治具２は、押出し成形装置］−の成形材料収容
部］−２の内径と略同じ外径を有すると共に、中心孔部
２１の内径が第２ガラス部材５の外径と略同じとなるよ
うに筒状に形成されたものである。

この筒状成形治具２は、押出し成形装置１の成形材料収
容部１２内を移動自在なように構成されている。

また、柱状成形治具３は、柱状をなすとともに、筒状成
形治具２の中心孔部２１の内径及び第２ガラス部材５の
外径と略同じ外径を有し、その軸線方向の長さが該長さ
と第２ガラス部材５の軸線方向の長さとの和が筒状成形
治具２の軸線方向の長さよりも長くなる大きさを有し、
筒状成形治具２の中心孔部２１内を移動自在なように構
成された２］− ものである。

まず、第１ガラス部材４をその一端面が押出し成形装置
１の成形孔部１１側に位置すると共に研摩面がその反対
側に位置するように、該押出し成形装置１の成形材料収
容部１２内に収容する。

次に、筒状成形治具２の中心孔部２１内に、第２ガラス
部材５と柱状成形治具３とを互いの一端面が接するよう
にして収容する。この場合、第２ガラス部材５の研摩面
が筒状成形治具２の一端面２２に位置し、かつ、柱状成
形治具３の他端面が筒状成形治具２の他端面２３から突
出するように設定する。

次いで、第１図（ａ）に示されるように、この筒状成形
治具２を、該筒状成形治具２に収容された第２ガラス部
材５の研摩面が第１ガラス部材４の研摩面に接するよう
にして押出し成形装置１の成形材料収容部１２に収容す
る。

しかる後、前記押出し成形装置１を数百℃に加熱して、
第１ガラス部材４及び第２ガラス部材５の粘度がともに
１０〜１０１０、好ましくは１０７〜１−０９ポアズ程
度になるようにし、押出しパンチ］３に圧力Ｐ（数十ｂ
　ａ、　ｒ程度）を加え、筒状成形治具２の柱状成形治
具３が突出している側から押出し成形装置１の押出しパ
ンチ１３の押出し面１３を押しあてて押出し成形を行う
。

これにより、成形孔部１１から第１ガラス部材４及び第
２ガラス部材５が一体となって押出されて冷却固化され
、全長ｆＪ１、直径ｒｌ　　（例えば、成形孔部の孔径
ｒｏ　＝７．０　ｍｍのとき、ｒｌ−７３ｍｍ内外）の
棒状成形体６が得られる。この棒状成形体６は、その先
端部から押出し成形装置１に向かって距離１２　（例え
ば、全長、１）　１　＝８５０　ｍｍのとき１．１１２
　＝５５０　ｍｍ内外）のところから成形装置１側に位
置する部分はコア・クラッドの２層構造となっており、
この距離ρ２のところからさらに成形装置１側に距離ｆ
１３（例えば゛、１３２０ｍｍ内外）だけ移動した地点
から押出し成形装置１側に位置する部分では、コア径（
ｒ２〉がほぼ一定となっている（例えば、ｒ２　＝０．
２　ｍｍ内外）。そこで、このコア径がほぼ一定となる
部位から成形孔部１１に至るまでの領域の部分を切り出
すことにより、長さ〃　（例えば１．１１　＝１００　
ｍｍ内外）の光伝送用ガラス構造体が得られる。こうし
て得られた光伝送用ガラス構造体は、全体の径に対して
コア径が著しく小さいと共に、コアの真円度が高く、か
つ、泡、脈理等がないため、シングルモード用光ファイ
バのプリフォームや、埋込形光導波路として用いること
ができる。また、例えば、第２ガラス部材５として、レ
ーザ活性物質を含むものを用いれば、光導波路形レーザ
媒体を得ることもできる。

また、このようにして得られた光伝送用ガラス構造体の
一部を数〜数十ｍｍ厚に切り出してこれを第２ガラス部
材５として用い、さらに押出し成形（工程ハ）を行うこ
とにより、よりコア径の小さな光伝送用ガラス構造体を
得ることができる。

なお、第２ガラス部材５は、第１図に示されるように、
軸方向の長さ（厚さ）が長いものを用いてもよいし、ま
た、第２図に示されるように、軸方向の長さが短いもの
を用いてもよい。さらには、上述のように、第２ガラス
部材として、コア部５１とクラッド部５２との２層構造
をなすもの（第３図参照）を用いれば、得られる光伝送
用ガラス構造体のコア・クラッドの境界部がさらに良好
なものが得られる。この場合、クラッド部５２のガラス
は第１ガラス部材４と同じものを用いる。

また、この光伝送用ガラス構遺体をプリフォームとして
用いてシングルモード用光ファイバを製造するには、こ
のプリフォームをファイバ線引き装置にかけて線引きす
る。

この線引きは、例えば、プリフォームを加熱炉内の加熱
部に所定のロッド送り速度で送り、加熱・融着して、所
定のファイバ線引き速度で線引きする。この場合、例え
ば、線引き温度を４６０℃内外、線引き速度を数ｍ／ｍ
ｉｎ内外に設定すると、外径が数百μｍ、コア径が数μ
ｍの光ファイバが得られる。

このようにして得られた光ファイバは、コアの真円度が
高く、所定の波長領域でシングルモード伝送を示し、ま
た、従来の製造方法で製造した光ファイバに比較して伝
送損失が著しく小さいことが確認されている。

なお、本願発明者等は、上述の一実施例の方法を用いて
実際に光伝送用ガラス構造体及び光ファイバを製造した
ので、以下にその製造例の一部を掲げる。

製造例１ （イ）第１ガラス部材の製作 光学ガラスＦ２（クラッド用ガラス、波長０，６３２８
μｍにおける屈折率−１，６１６５５＞を直径３５ｍｍ
φ厚さ４０ｍ　ｍの円柱状に加工し、その両底面をλ／
２の面積度で精密研磨して第１ガラス部材４を得た。こ
のガラスの粘度は５１０度で約１０８ポアズである。

（ロ）第２ガラス部材の製作 光学ガラスＦ７（コア用ガラス、波長０．６３２８μｍ
における屈折率−１，６２１７８）を直径３５ｍｍφ厚
さ１０ｍｍの円柱状に加工し、その両底面をλ／２の面
精度で精密研磨して円柱ガラス部材を得た。

押出し成形装置の成形材料収容部内に上記研磨円柱ガラ
ス部材を入れ、５１５℃まで加熱した。このガラスの５
１５°Ｃにおける粘度は約］０７ボアズである。次に、
５０ｂ　ａ　ｒの圧力を押し出しパンチに加え、押し出
し成形した。その結果、成形孔部の直径２ｍｍの成形穴
から卯層′ＷＪ遺のロッド状ガラス成形体を得た。この
単層構造のロッド状ガラス成形体は、直径２．１ｍｍφ
長さ４５０ｍｍであった。このようにして得られた単層
構造のロッド状ガラス成形体を、厚さ１０ｍ　ｍに切り
出し、その両端面をλ／２の面積度で精密研磨して直径
２．１ｍｍφ厚さ１０ｍ　ｍの第２ガラス部材を得た。

（ハ）押出し成形 次に、成形材料収容部の内径が３５ｍｍφで成形孔部の
孔径が７．０ｍｍφのステンレス製押出し成形装置、外
径３５ｍｍφ、内径２．３ｍｍφで長さ２０ｍｍのステ
ンレス製の筒状成形治具、並びに、外径２．３ｍｍφで
長さ１１ｍｍのステンレス製柱状成形治具をそれぞれ用
意しな。

次に、第１ガラス部材をその一端面が押出し成形装置の
成形孔部側に位置すると共Ｇこ研摩面がその反対側に位
置するように、該押出し成形装置の成形材料収容部内に
収容した。

また、筒状成形治具の中心孔部内に、第２ガラス部材と
柱状成形治具とを互いの一端面が接するようにして収容
した。この場合、第２ガラス部材の研摩面が筒状成形治
具の一端面に位置し、かつ、柱状成形治具の他端面が筒
状成形治具の他端面から突出するように設定した。

次いで、この筒状成形治具を、該筒状成形治具に収容さ
れた第２ガラス部材の研摩面が第１ガラス部材の研摩面
に接するようにして押出し成形装置の成形材料収容部に
収容した。

しかる後、前記押出し成形装置を５１０℃に加熱しつつ
、押出しパンチに５０ｂ　ａ　ｒの圧力を加え、筒状成
形治具の柱状成形治具が突出している側から押出し成形
装置の押出しパンチの押出し面を押しあてて押出成形を
行った。

その結果、直径７．３ｍｎ］長さ８５０ｍｍの棒状成形
体が得られた。この棒状成形体の先端から５５０ｍｍに
位置するところよりコアガラス（第２ガラス部材）が貫
入し始めていた。この位置より約２０ｍｍ先のところで
コア径がほぼ一定となっており、その大きさは直径０．
２ｍｍだった。したがって、シングルモードファイバー
用の光プリフォーム等の光伝送用ガラス構造体として約
１００ｍｍの有効長か得られた。

さて、以上のように作製したプリフォームを５８０℃に
加熱し、線引き速度１０ｍ／分で線引きを行ったところ
、外径１２５μｍ１１、コア径３．４μｍのファイバが
約３００　ｍ得られた。コア部の真円度は極めて良く、
また真円度およびコア径はファイバ長手方向に保持され
ていた。このファイバの伝送損失をカットバック法によ
り測定した結果、波長０．６３２８μｍにおいて約０．
２ｄＢ／ｍであった。また波長０１６３２８μｎ〕で該
ファイバは規格化周波数Ｖ＝２．２０で、単一モードに
なっている事が観察された。尚、同じＦ７．Ｆ２のコア
ークラッド構造を持つ、同じコア径の単一モード光ファ
イバーをロッドインチューブ法で作製したところ、伝送
損失は１ｄＢ／ｍであった。

２つ に遣倒ノ この製造例は、第２ガラス部材としてコア・クラッドの
２層構造のものを用いた例である。

（イ）第１ガラス部材の製作 ＡｌＦ３　、ＺｒＦ４　、ＹＦ３　、ＭｇＦ２　、Ｃａ
Ｆ２　、ＳｒＦ２　、ＢａＦ２　、ＮａＦ及びＮａＣ１
からなる原料を、ガラスを構成する成分かｍｏ１％表示
で、ＡｌＦ３が３０％、ＺｒＦ４が１−０％、ＹＦ３か
６％、ＭｇＦ２が４％、Ｃａ、　Ｆ　２が２０％、Ｓｒ
Ｆ２が１３％、ＢａＦ２が８％、ＮａＦが３％、ＮａＣ
１が６％になるように秤量混合して得られたバッチ５０
ｇをカーボン製ルツボに入れ、アルゴン雰囲気で９５０
℃で２時間加熱溶融した。

その後、溶融したガラス溶液を３７０℃まで急冷し、そ
のまま徐冷を行い、３５ｍｍφＸ１０ｍｍの円盤状ガラ
スを得た。このガラスの屈折率は、波長１．９μｍの光
に対して１．４３８である。また、４００　°Ｃにおけ
る粘度は約１０８ポアズである。次に、同様の操作を４
回繰り返し、合計４枚の円盤状ガラスを得、これらの両
面を光学研摩し、これらを重ねて第１ガラス部材とした
。

（ロ）第２ガラス部材の製作 ます、上述の第１ガラス部材と同じ方法によって同じ構
成を有するクラッド用ガラス部材を得た。

次に、ガラスを構成する成分が、ｍｏ１％表示で、Ａｌ
Ｆ３が２５％、ＺｒＦ４が１３％、ＹＦ３か］１％、Ｍ
ｇＦ２が４％、Ｃａ　Ｆ　２か１−５％、ＳｒＦ２が１
４％、Ｂ　ａ　Ｆ　２が１２％及びＮａＣ１が６％にな
るように秤量混合して得られたバッチ１５ｇをカーボン
製ルツボに入れ、アルゴン雰囲気で９５０℃で２時間、
加熱溶融しな。その後、溶融したガラス溶液を３７０度
まで急冷し、そのまま徐冷を行い、３５ｍｍφＸ３　ｍ
ｍの円盤状ガラスを得な。このガラスの屈折率は、波長
１．９μｍの光に対して１．４５６である。また、４０
０℃における粘度は約１０８ポアズである。この円盤状
ガラスの両面を厚さが２ｍｍとなるまで光学研摩し、３
５ｍｎ１φＸ３ｍｍのコア用ガラス部材を得た。

次いで、こうして得られたクラッド用ガラス部材とコア
用ガラス部材とを従来の押出し成形法を利用したプリフ
ォーム製造方法と同様の方法によって４００℃、５０ｂ
　ａ　ｒで押出し成形を行った。

その結果、直径（クラツド径）７．３ｍｍφ長さ１００
０ｍｍのコア・クラッドの２層構造を有する棒状成形体
が得られた。この棒状成形体の先端から８００ｍｍに位
置するところからコアガラスが貫入しており、ここより
約５０ｍｍ先にてコア径はほぼ一定の３ｍｍとなってい
た。

このようにして得られたプリフォームを、コア径３ｍｍ
となるところで厚さ２０　　ｍｍに切り出し、その底面
を平行精度に注意しつつ光学研磨して、７．３ｍｍφＸ
　２０ｍ　ｍのコア・クラッドの２層構造をなす第２ガ
ラス部材を得な。

（ハ）押出し成形工程 次に、成形材料収容部の内径が３５ｍｍφで成形孔部の
孔径が７．０ｍｍφのステンレス製押出し成形装置、外
径３５ｍｍφ、内径７．５　ｍｍφで長さ３０ｍｍのス
テンレス製の筒状成形治具、並びに、外径７．５ｍｍφ
で長さ１２ｍｍのステンレス製柱状成形治具をそれぞれ
用意した。

次に、第１ガラス部材をその一端面が押出し成形装置の
成形孔部側に位置すると共に研摩面がその反対側に位置
するように、該押出し成形装置の成形材料収容部内に収
容した。

また、筒状成形治具の中心孔部内に、第２ガラス部材と
柱状成形治具とを互いの一端面が接するようにして収容
した。この場合、第２ガラス部材の研摩面が筒状成形治
具の一端面に位置し、かつ、柱状成形治具の他端面が筒
状成形治具の他端面から突出するように設定した。

次いで、この筒状成形治具を、該筒状成形治具に収容さ
れた第２ガラス部材の研摩面が第１ガラス部材の研摩面
に接するようにして押出し成形装置の成形材料収容部に
収容した。

しかる後、前記押出し成形装置を４００’Ｃに加熱しつ
つ、押出しパンチに５０ｂａｒの圧力を加え、筒状成形
治具の柱状成形治具が突出している側から押出し成形装
置の押出しパンチの押出し面を押しあてて押出し成形を
行った。

その結果、直径７．３ｍｎ１長さ８５０ｍｍの棒状酸形
体が得られた。この棒状成形体の先端から６５０ｍｍに
位置するところよりコアガラスが貫入し始めていた。こ
の位置より約２０ｍ　ｍ先のところでコア径がほぼ一定
となっており、その大きさは直径０．２　ｍｍだった。

したがって、シングルモードファイバー用のプリフォー
ムとして約１３０ｍｍの有効長が得られた。

さて、以上のように作製したプリフォームにテフロンＦ
ＥＰ（デュポン社の商品名）の熱収縮チューブを被覆し
、４６０℃に加熱し、線引き速度７ｍ／分で線引きを行
ったところ、外径２３０μｍ、コア径６．３μｍのファ
イバが約９０ｍ得られた。コア部の真円度は極めて良く
、また真円度およびコア径はファイバ長手方向に保持さ
れていた。このファイバの伝送損失は？、９４μｍにお
いて約０．０９ｄＢ　／　ｍであった。また、波長１．
６〜１．９μｍにわたって高次モード遮断による損失の
増加が見られ、波長１．９μｍ以上で該ファイバは単一
モードになっている（規格化周波数Ｖ−２，３９）こと
が分かった。なお、上記と同じ組成のガラスの組み合わ
せで、ビルトインキヤスティング法でプリフォームを作
製し、ファイバー化しようとしたところ、コア・クラッ
ド界面に結晶が析出し、得られたファイバーの伝送損失
も３ｃ］、８７ｍと大きかった。

巽遺舅Ｊ この製造例は光導波路型のレーザ媒体を製造した例であ
る。この製造例は、上述の製造例２の工程と基本的に同
じであるが、レーザ媒体とするために、第２ガラス部材
にレーザ活性物質を含ませたことにともなって、この第
２ガラス部材及び第１ガラス部材の組成、厚さ、並びに
、加熱条件等が若干具なる。さらに、コア径を小さくす
るために、第２ガラス部材（５）を得るのに、押出し成
形工程を２度行った。以下では、この相違点のみを説明
する。

（イ）第１ガラス部材の製作 製造例１の場合と組成、屈折率及び厚さが異なるのみで
、そのほかは同一で゛ある。

＊第１ガラス部材の組成（ｍｏ１％表示）ＡＩＦ゛３　
　・・・・・・　２５　％ＺｒＦ４　・・・・・・１３
％ ＹＦ３・・・・・・・・・１］−％ ＭｇＦ２・・・・・・　４％ ＣａＦ２　・・・・・・１５％ ＳｒＦ２　・・・・・・１４％ ＢａＦ２・・・・・弓、２％ ＮａＣ１・・・・・・　６％ ＊屈折率 波長２．７μｍの光に対して、１．／１４８＊厚さ １０ｍｍ厚のものを１枚用いた。

（ロ）第２ガラス部材 この製造例の第２ガラス部材もコア・クラッドの２層構
造をなすが、コア用ガラスの組成及び厚さ、クラッド用
ガラスの組成及び厚さ、並びに、押出し成形工程を２度
行う点が、前記製造例２と異なる。＊コア用ガラスの組
成（ｍ０１％表示〉ＡｌＦ３・・・・・・２５％ ＺｒＦ４　・・・・・・１３％ ＥｒＦ３・・・・・・１０％（レーザ活性物質）ＹＦ３
　・・・・・・・・・　　１％ ＭｇＦ２　・・・・・・　４％ ＣａＦ２　・・・・・・１５％ ＳｒＦ２　・・・・・・］−４４ ％ａＦ２　・・・・・・１２％ ＮａＣ１・・・・・・　６％ ＊コア用ガラスの屈折率 波長２．７μｍの光に対し１．４５４ ＊クラツド用ガラスの組成及び屈折率は前記第１ガラス
部材と同じであるが、クラッド用ガラスとしては、第１
ガラス部材を４枚重ねて用いた点が異なる。

さて、これらコア用ガラスとクラッド用ガラスとを用い
、製造例２における第２ガラス部材の製作工程と同じ工
程により、外径が７．３ｍｍ、コア径が０．２ｍｍ、厚
さが２０ｍ　ｍの円柱体を製作しな。

次に、この円柱体を製造例２の押出し成形工程における
第２ガラス部材に見立て、一方、クラッド用ガラスとし
て上記クラッド用ガラスを４と同様のガラス（４枚構成
）を取り出してこれを第１ガラス部材に見立てて（厚さ
；　１０ｍｍＸ４　）　、同一の条件で同様の工程を繰
り返した。この場合、第１図（ｂ）における棒状成形体
に相当する成形体の、１）　１　＝８５０　ｍｍ、Ω２
　＝６５０　ｍｍ、　、ｆ）　３　＝２０ｍｍ、ｒ２　
　（コア径）−２２μｍであった。この棒状成形体の一
部を２０ｍｍの厚さに切り出してこれを第２ガラス部材
とした。

（ハ）押出し成形工程 上述の工程で得られた第１ガラス部材と第２ガラス部材
とを用い、製造例２の場合と同一の条件で押出し成形を
行った。

その結果、直径７．３ｍｍ長さ２５０ｍｍのプリフォー
ムを得た。プリフォームの先端から５０ｍ　ｍに位置す
るところよりコアガラスが貫入し始めていた。この位置
より約２０　　ｍｍ先のところでコア径がほぼ一定とな
っており、その大きさは直径８μｍだった（規格化周波
数Ｖ−１，２３）。このようにして得られたプリフォー
ムを、コア径がほぼ一定の部分を２０ｍ　ｍ切り出して
、その両端面を研磨し、ミラーを蒸着した後、コア部分
に波長的０．８μｍの半導体レーザー光を入射しなとこ
ろ、波長２７ノｔｍの単一モード（ＴＭＯＯ）レーザー
光の発振を観測し、この発振効率はスロープ効率で１０
％であった。尚、上記と同じ組成のガラスの組み合わせ
で、ビルトインキャセテイング法でプリフォームを作製
したところ、コアークラッド界面に結晶が析出した。こ
のプリフォームのコア径を上記得られたレーザ媒体と同
じくするなめにファイバー化した。得られたファイバー
の伝送損失も３ｄＢ／ｍと大きかった。そして、上記と
同じコア径、長さを持つファイバーで発振実験を行った
ところ、発振効率はスロープ効率で５％であった。

設遣男Ａ この製造例は、燐酸塩系のレーザガラスを用いて、レー
ザファイバを製造した例である。

（イ）第１−ガラス部材 燐酸塩系のレーザーガラスＬＨＧ−８（Ｉ−ＩＯＹ八株
式会社の商品名）のＮｄドープ量を０ｗｔ％としたガラ
ス（以後これをＬ　Ｎ　Ｇ−８ＣＬとする。

波長０．８μｍに対する屈折率は１．５２６　＞を直径
３５ｍｍ、厚さ２０ｍ　ｍの円柱状に加工し、両端面が
平行となるようにλ／２の面精度に精密研摩して第１ガ
ラス部材を得た。

（ロ）第２ガラス部材の製作 ＬＨＧ−８ＣＬを直径３５ｍｍ、厚さ２ｍｍの円柱状に
加工し、その両端面をλ／２の面精度で精密研磨してク
ラッド用ガラスとした。

一方、ＬＨＧ−８のＮｄドープ量を３ｗｔ％としたガラ
ス（以後このガラスをＬＨＧ−８ＣＯとする。波長Ｏ１
８μｍに対する屈折率は１．５２８　＞を直径３５ｍｍ
φ厚さ２０ｍ　ｍの円柱状に加工し、その両端面をλ／
２の面精度で精密研磨した。

ＬＨＧ−８ＣＬとＬＨＧ−８ＣＯの５８０℃における粘
度はともに約１０８ポアズである。

次に、Ｌ　Ｌ（Ｇ　−８ＣＯとＬ　ＨＧ　−８ＣＬをク
ラス１００のクリーンルーム内て′オップティカルコン
タクトしな。そして、これらを７．０ｍｍφの成形孔を
有する押出し成形装置によって、温度５８０℃、圧力５
０ｂ　ａ　ｒで押出し成形しな。その結果、直径（クラ
ツド径）７．３ｍｍφ長さ５００ｍｍの棒状酸形体を得
た。この成形体の先端から２５０　ｍｍに位置する所か
らコアガラスが貫入しており、ここより約５０ｍｍ先に
てコア径はほぼ一定の２ｍｍとなっていた。このように
して得られた成形体を、コア径２ｍｍとなるところで厚
さ１０ｍｍに切り出し、その両端面をλ／２の面精度に
研磨して第２ガラス部材を得た。

（ハ）押出し成形工程 次に、成形材料収容部の内径が３５ｍｍφで成形孔部の
孔径が７．０ｍｍφのステンレス製押出し成形装置、外
径３５ｍｍφ、内径７．５ｍｍφで長さ２０ｍｍのステ
ンレス製の筒状成形治具、並びに、外径７．５　ｍｍφ
で長さ１１ｍｍのステンレス製柱状成形治具をそれぞれ
用意した。

しかる後、上述の各製造例の押出し成形工程と同様工程
により押出し成形を行った。ただし、加熱温度は５６０
℃とした。

その結果、直径７．３ｍｍ長さ４５０ｍｍの成形体が得
られた。この成形体の先端から３００ｍｍに位置すると
ころよりコアガラスが貫入し始めていた。

この位置より約２０ｍｎ１先のところでコア径がほぼ一
定となっており、大きさは直径０．２ｍｍφだった。従
って、シングルモードファイバー用のプリフォームとし
て約１００ｍｍの有効長が得られた。

さて、以上のように作製したプリフォームを６１０℃に
加熱し線引き速度１０ｍ／分で線引きを行ったところ、
外径１２５μｍ、コア径４．０μｍのファイバが約３０
０　ｍ得られた。コア部の真円度は極めてよく、また真
円度及びコア径はファイバ長手方向に保持されていた。

このファイバの伝送損失は、波長１．３μｍの光におい
て約４ｄＢ／ｍ、波長０．８μｍにおいて５ｄＢ／ｍで
あった。このファイバーを１０ｍｍとり、その両端面を
研磨してミラーを蒸着し、コア部分に、波長０，８μｍ
の半導体レーザー光を入射した（規格化周波数Ｖ２．３
０）ところ、波長１．３μｍのレーザー発振（規格化周
波数Ｖ−１，４１）が見られ、その発振効率はスロープ
効率で２．５％であった。

なお、上記と同じガラスを用いて、ロッドインチューブ
法により同じコア径のレーザーファイバ−を作製したと
ころ、伝送損失は、１０ｄＢ／ｍ（波長１．３μｍ）で
あり、そのため発振効率もスロープ効率で０．２５％で
あった。

巽遣倒５ この製造例は、上述の製造例１とほぼ同じであるか、製
造例１における第２ガラス部材のクラッド用ガラスを構
成する光学ガラスＦ２の厚さを２０ｍｍとした点が異な
る（製造例］−ではこれを４０ｍｍとしている）。

その結果、押出し成形後に得られた棒状成形体は、直径
７．３ｍｍ長さ８５０ｍｍで、その先端から３５０］Ｔ
ｌ］Ｔｌに位置するところよりコアガラスが貫入し始め
ていた。この位置より約１５　ｎ１ｍ先のところでコア
径がほぼ一定となっており、その大きさは直径０．４ｍ
ｍだった。従って、約４８５　ｍｍの有効長のプリフォ
ームが得られた。

さて、以上のように作製したプリフォームを５８０℃に
加熱し線引き速度１０ｍ／分で線引きを行ったところ、
外形１２５μｍ、コア径７μｍのコア径の小さいファイ
バが約１２００ｍ得られた。コア部の真円度は極めてよ
く、また真円度及びコア径はファイバ長手方向に保持さ
れていた。このファイバの伝送損失は０．６３２８μｍ
において約０．０５ｄＢ／ｍであった。

なお、同じＦ７、Ｆ２のコアークラッド構造を持つ、同
じコア径の光ファイバをロッドインチューブ法で作製し
たところ、伝送損失は、０．５ｄＢ／ｍであったことか
ら、本製造例の効果は明らかである。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、要するに、第２ガラス
部材を筒状成形治具の中心孔に収容することにより押出
し成形の際に、第１ガラス部材と第２ガラス部材の中心
軸が常に一致する用にしたもので、これにより、真円度
が高く、コア・クラッドの境界面に泡等のないとともに
、コア・クラツド比が高いものを比較的容易に得られる
ようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明の一実施例にかかる光伝送用ガ４／１ ラス構造体の製造方法を説明するための図、第２図は一
実施例の変型例の説明図、第３図は一実施例の他の変型
例の説明図である。 ］、・・・押出し成形装置、１］−・・・成形孔部、１
２・・・成形材料収容部、１３・・・押出しパンチ、２
・・・筒状成形治具、２１・・・中心孔部、３・・・柱
状成形治具、４・・・第１ガラス部材、５・・・第２ガ
ラス部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）押出し成形装置の成形材料収容部に、両端面が互
   いにほぼ平行に形成されたクラッド用ガラスとコア用ガ
   ラスとを順次重ねて収容し、加熱しつつ押出し成形する
   ことにより、少なくともコア・クラッドの２層構造を有
   する光伝送用ガラス構造体を得る光伝送用ガラス構造体
   の製造方法において、 クラッド用ガラスによって構成され、両端面がほぼ平行
   に形成されているとともに、少なくとも一端面に研磨加
   工が施されている第１ガラス部材と、 前記第１ガラス部材の外径より小さい外径を有し、少な
   くとも中心部にコア用ガラス層を有する柱状ガラスであ
   って、両端面がほぼ平行に形成され、かつ、少なくとも
   その一端部面に研磨加工が施されている第２ガラス部材
   と、 前記押出し成形装置の成形材料収容部の内径と略同じ外
   径を有すると共に中心孔部の内径が前記第２ガラス部材
   の外径と略同じとなるように筒状に形成され、前記成形
   材料収容部内を移動自在なように構成された筒状成形治
   具と、 柱状をなすとともに、前記筒状成形治具の中心孔部の内
   径及び第２ガラス部材の外径と略同じ外径を有し、その
   長さが該長さと前記第２ガラス部材の長さとの和が前記
   筒状成形治具の長さよりも長くなる大きさを有し、前記
   筒状成形治具の中心孔部内を移動自在なように構成され
   た柱状成形治具とを用意し、 前記第１ガラス部材をその一端面が押出し成形装置の成
   形孔部側に位置すると共に研摩面がその反対側に位置す
   るように、該押出し成形装置の成形材料収容部に収容し
   、 次に、前記筒状成形治具の中心孔部内に、前記第２ガラ
   ス部材と柱状成形治具とを互いの一端面が接するように
   して収容し、前記第２ガラス部材の研摩面が前記筒状成
   形治具の一端面に位置し、かつ、前記柱状成形治具の他
   端面が前記筒状成形治具の他端面から突出するようにし
   、 次いで、この筒状成形治具を、該筒状成形治具に収容さ
   れた第２ガラス部材の研摩面が前記第１ガラス部材の研
   摩面に接するようにして押出し成形装置の成形材料収容
   部に収容し、 しかる後、前記押出し成形装置を加熱しつつ、前記筒状
   成形治具の前記柱状成形治具が突出している側から押出
   し成形装置の押出しパンチを押しあてて押出し成形を行
   うことを特徴とした光伝送用ガラス構造体の製造方法。
2. （２）柱状のコアガラスと、このコアガラスの周囲を覆
   うクラッドガラスの少なくとも２層構造を有する光伝送
   用ガラス構造体であって、 請求項（１）に記載の光伝送用ガラス構造体の製造方法
   を用いて製造されたことを特徴とする光伝送用ガラス構
   造体。
3. （３）柱状のコアガラスと、このコアガラスの周囲を覆
   うクラッドガラスの少なくとも２層構造を有する光ファ
   イバであって、 請求項（１）に記載の光伝送用ガラス構造体の製造方法
   を用いて製造された光伝送用ガラス構造体をプリフォー
   ムとし、該プリフォームを線引きすることによって製造
   されたことを特徴とする光ファイバ。