JPH0442831A - 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 - 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】 イ１発明の目的 ａ、産業上の利用分野 本発明は、光ファイバ母材の製造方法に関するものであ
って、棒状ガラスロットを円筒状ガラスチューブに挿入
し加熱して一体化するロットインチューブ法に関するも
のである。

ｂ、従来の技術 光ファイバ母材の製造方法において、コアとなるガラス
ロットをクラッドとなるカラスチューブに挿入し加熱し
て一体化するロットインチューブ法が知られており、そ
の方法の一例は特公平１−３４９３８号公報に記載され
ている。この従来技術によれば、第２図に示す通りコア
となるガラスロッド２１をクラッドとなるガラスチュー
ブ２２に挿入した状態でガラス旋盤に水平に装着され、
酸水素バーナ−３２て加熱されガラスロッド２１とガラ
スチューブ２２が一体化される。この従来技術をもう少
し説明すると次の通りである。

ガラスチューブ２２は支持用力ラスチコブ２３に接続溶
着されその支持用ガラスロット２３はガラス旋盤のチャ
ック３１にて水平に保持される。ガラスチューブ２２の
中にはガラスロッド２１が挿入され２４の部分て予め該
ガラスチューブの中心に位置するように保持されている
。このような状態でガラス旋盤によって回転させながら
ガラスチューブ２２の外側から酸水素バーナ−３２て加
熱する。

加熱されたガラスチューブ２２は収縮してガラスロッド
２１と溶着する。酸水素バーナ３２はガラスチューブ２
２の片側よりもう方の側に向かって移動しながら加熱を
行う。

その間、ガラスチューブ２２はガラス旋盤によって回転
をしているので加熱は一様Ｉこ行われガラスチューブ２
２はガラスロッド２１の表面に溶着一体化する。なお、
必要によりガラスチューブ２２とガラスロット２１との
間隙には接続用継手３３を介してハロゲンガス等の雰囲
気ガスを流すこともある。

３４はその配管てあり、３５はバルブ、３６は排気装置
である。

Ｃ６発明が解決しようとする課題 従来の方法では加熱源として酸水素バーナーが用いられ
ていたが、その熱容量には限界がありクラット用のガラ
スチューブ或いはコア用のガラスロットが大径化した際
には十分な加熱が出来ない。また加熱源として熱容量の
大きい電気抵抗炉等を用いてもガラスチューブを水平に
保持しているため、大径化に伴う自重の増加によって加
熱溶架部分て撓みを生じるという問題があった。一方、
光ファイバ用ガラス母材を大型化することは製造コスト
低減のため急務を要する問題であった。

口０発明の構成 ３８課題を解決するための手段 光ファイバ用母材の大型化を巨石して鋭意研究を進めた
結果、ガラスチューブ中にガラスロットを挿入したもの
を鉛直方向に配ｆｆ１ｌ、ガラスロッドとガラスチュー
ブをそれぞれ別々に下端から支えて保持し、リンク状ヒ
ーターを有する加熱炉内をヒータに対して下方から上方
向に相対的に移動させながらガラスチューブの外面から
加熱を行いガラスチューブとガラスロットを溶着一体化
させる方法を見出した。

更に、ガラスチューブとヒーター間に炉心管を配置すれ
ば、不純物のガラスチューブへの付着を防止することが
出来る。

才だ、必要に応じてガラスチューブの内面或いはガラス
ロットの表面をエッチングガスて処理し清浄化平渦化す
ることも可能である。

その他、ガラスチューブとガラスロッドとの間にハロゲ
ン系のガスを充満させた状態て溶着を進めたり、その間
隙を減圧状態にして溶着を進めることも低損失の母材製
造に効果があり溶着作業を容易にする。

ｂ作用 本発明では、ガラスチューブとガラスロッドを鉛直方向
に配置しそれぞれを別々に支持することにしたので、ガ
ラスチューブガラスロンドが大径化して重量が大きくな
っても加熱によって軟化した時の重量による撓みが発生
することがなくなる。また、ガラスチューブ、ガラスロ
ッドを別々に支持するようにしたので重量が相轟大きく
なっても支持することが可能であり、コア用ガラスロッ
ドを従来方法に比較して中心に保持しやすいという利点
もある。またキャップ状治具を使うことにより簡単な操
作で作業が出来る。更に上部から下方にむかつて溶着を
進めることにしたので、上部のクラッド用ガラスチュー
ブが重量で変形しやすいという問題も起こらない。水平
に保持する従来方法では軸に対して回転させながら加熱
することが必須であるが、本発明では必ずしも回転を必
須としないので回転部と非回転部との継目の構成を必要
とせず、シール構成が容易になり不純物の付着が防止さ
れる。

ガラスチューブとヒーター間に炉芯管を配置した場合は
ヒーター、電極等から出る不純物のガラスチューブへの
付着を防止することができる。

また、ガラスチューブの内面、ガラスロットの表面をエ
ツチング処理することは本発明の効果を一層高め低損失
のガラス母材の供給を可能にする。更に、ガラスチュー
ブとガラスロッド間にガスを充満させておくことは水分
等の進入付着を防止するものであり、減圧状態に保持し
なから溶着を進めることは加熱時のチューブの収縮を促
進させる。

Ｃ１実施例 第１図は本発明の具体例である。１はコア用ガラスロッ
ト、２はクラッド用ガラスチューブ、３は支持用ガラス
チューブである。クラット用ガラスチューブ２の両端に
は支持用ガラスチューブ３が溶着接続されており、支持
用ガラスチューブ３はチャンク１１により鉛直方向に把
持されており、昇降装置１２により上下に移動できる。

クラット用ガラスチューブ２は加熱炉１３の内部に配置
される。１４はリング状ヒーター、１５は断熱材、１６
はヒーターや断熱材から発生する異物等の母材への付着
を防止するための円筒状炉心管である。コア用ガラスロ
ッド１はクラッド用ガラスチューブ２の中空部に配置さ
れ、その下端は支持棒１７によって支えられている。支
持用ガラスチューブ３の両端にはチューブ内を所定雰囲
気に保つため或いは所定圧力に保つための配管接続口を
有するキャップ状治具１８．１８′が装着されている。

また、下部の治具１８により支持棒１７を介してコア用
ガラスロッドｌが支えられている。内部にコア用ガラス
ロッド１が配置されたクランド用ガラスチューブ２の上
端部をリング状ヒーター１４の位置に配置させ加熱を行
う。加熱によりクラット用ガラスチューブは上端部から
軟化し、その表面張力及び内外の圧力差によって収縮し
て、コア用ガラスロットとクランド用カラスチューブの
溶着が行われる。その状態で徐々にクラット用ガラスチ
ューブ等を上方に移動させ長さ方向に溶着を進め、全長
にわたってコア用ガラスロッドとクラッド用ガラスチュ
ーブの溶着を完成させる。

このようなロットインチューブ法で低損失の単一モード
光ファイバを製造するには、コアのみならずコアとクラ
ッドの界面及びコアを堆囲むクラッド部までも光の伝搬
領域となるため不純物の混入に十分留意する必要がある
。この際の本発明の望才しい態様として、以下のような
ものが挙げられる。

才ず、加熱炉内には図示されているように、リンク状ヒ
ーター、断熱材があり、その他図示されていない電極等
がある。このようなものは加熱時に相当高温になるため
含有されている不純物成分等が揮散してクラット用ガラ
スチューブに付着しこれを汚染することが考えられる。

これらを防止するための手段としては、円筒状の炉心管
１６によりクラット用ガラスチューブ等を保護すること
が望ましい。

炉心管の材質としては残留灰分が２０ｐｐｍ程度以下の
高純度のカーボンが適している。

更にヒーター、断熱材等もカーホンを主成分とする材質
が一般的であるがこれらも高純度のものが望才しい。ま
た、電極も一般的に用いられる銅電極のカーホンとの接
触面に金をメツキする等して高温時に不純物を出さない
ようにしておくことが望ましい。

次に、高純度のガラス母材を製造する代表的な方法とし
てＶＡＤ法が知られているが、本発明においてもそれを
活用した事例を述べる。

即ち、第３図に示すような構成にて円柱状の多孔質ガラ
ス体４１を作製する。４２はバーナー、４３は出発材で
ある。バーナー４２には四塩化硅素、水素、酸素、等が
供給されバーナーの火炎中でガラス微粒子が形成され出
発材状に軸方向に堆積される。出発材は上方に引上げら
れその下方に多孔質カラス体が形成される。必要により
バーナーに塩化ケ°ルマニウム等のドーパント材モ併せ
て供給することによりドーパントを含有した多孔質ガラ
ス体とすることもできる。このようにして形成された多
孔質ガラス体をハロゲン元素を含む雰囲気で加熱脱水処
理した後不活性ガスの雰囲気で加熱して透明ガラス化す
る。その透明ガラス体を加熱延伸してコア用ガラスロッ
ドとする。この際の加熱源としてはコア表面への水分に
よる汚染を防止するため酸水素炎よりは電気抵抗炉、プ
ラズマ炎等のように水分を含まないものが望ましい。さ
らに弗酸等でエツチング処理することも効果がある。

但し、エッチングの程度は１０〜２００ミクロンが望ま
しく、それより少ないと効果が薄く、多いとエソチンク
による凹凸が著しくなりコア／クラット界面の不整が散
乱損失を増加させるので好ましくない。

一方、クラット用ガラスチューブはコア用と同様の方法
で透明ガラス化されたものに超音波穿孔機などを用いて
穴をあけること１こよって得られる。勿論、光コアイノ
・の伝送特性を得るためコアとクラットには屈折率の差
を持たせる必要があり、コア用カラスロットとクラッド
用ガラスチューブは材質を変える必要がある。コア用ガ
ラスロッドきして純度の高い石英ガラスを選んだ場合は
、クラッド用としてはそれより屈折率の低い弗素を添加
した石英ガラス等からなるチューブを選ぶ必要がある。

また、クラッド用ガラスチューブの作製に当たっては、
正確に所定位置に長手方向に均一な穴をあける必要があ
り透明ガラス体の曲りや径変動のないことが望まれる。

必要なら、予め円筒研削盤等でガラス体の外周を研削し
ておく。また、穴の内面も機械研磨或いは高温気相エツ
チングによって平滑度を高めることもある。この内面エ
ノチンクは第１図の装置を使用し、コア用カラスロット
を挿入しない状態で操作することにより、行うことが可
能である。バルブ１９を開き、バルブ１ｇを閉じでＳＦ
６等のガスを流して加熱し、ガスはキャップ状治具１８
から排気装置１１へ排出すればよい。

更に、コア用ガラスロットを挿入した後にも一体化に先
立ってコア用ガラスロットとクラツ］・用ガラスチュー
ブとの間隙に塩素等のハロゲン系のガスを流して加熱処
理しておくことも低損失化には有効である。

このような一体化前の処理ではガラスチューブを上方向
に移動させて加熱するだけでなく、上下方向に往復移動
させて処理効果を上げることも可能である。

更に、一体化の進行中、バルブ１９を閉じ、バルブ１ｇ
を開いて塩素ガス等を流してガラスロットとガラスチュ
ーブの間隙を３００＋ａＡ７程度の減圧状態にしておく
ことは一体化の促進に役立つ。

なお、上記の説明はＶＡＤ法で作製したガラス体を使用
する例を述べたが、本発明はＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法等で
製造されたガラス体を使用することも可能である。また
、本発明で製造したガラス体をコアとしさらに本発明に
よってガラスの被覆体を外部に設けたり、他の方法で外
部に被覆体を形成して大径化することも可能である。

ハ８発明の効果 本発明の製造方法によれば、ロッドインチューブ法によ
って製造する場合の大型化による問題点の克服が可能で
あり、より経済的に光ファイバ用ガラス母材が製造可能
となる。

第２図は従来技術による製造方法の説明図、第３図は本
発明に利用するＶＡＤ法の説明図である。

図中、１．２１はコア用ガラスロンド、２．２２はクラ
ッド用ガラスチューブ、３．２３は支持用ガラスチュー
ブ、１１はチャック、１２は昇降装置、１３は加熱装置
、１４はリング状ヒーター、１５は断熱材、１６は炉心
管、１９．１９′はバルブである。

【図面の簡単な説明】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスロッドをガラスチューブ内に挿入して両者
   を溶着一体化させる光ファイバ用ガラス母材の製造方法
   において、ガラスチューブを鉛直方向に配置し、ガラス
   ロッドをその下端を支えて該ガラスチューブ内に配置し
   、それらをリング状ヒーターを有する加熱炉内を該ヒー
   ターに対して相対的に上方向に移動させながら加熱する
   ことにより、ガラスチューブの上端部から下端部に向け
   て上記ガラスチューブとガラスロッドを順次溶着一体化
   させ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。
2. （２）加熱用のリング状ヒーターと被加熱体のガラスチ
   ューブとの間に円筒状炉心管を配置することを特徴とす
   る請求項（１）記載の光ファイバ用ガラス母材の製造方
   法。
3. （３）ガラスチューブの内面とガラスロッドの表面の一
   方あるいは両方をエッチング処理した後溶着一体化する
   ことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバ用ガラ
   ス母材の製造方法。
4. （４）ガラスチューブとガラスロッドとを溶着一体化す
   るに当たってその間隙にハロゲン系のガスを充満させて
   おくことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイバ用
   ガラス母材の製造方法。
5. （５）ガラスチューブとガラスロッドとを溶着一体化す
   るにあたってその間隙部の圧力を大気圧より減圧状態に
   しておくことを特徴とする請求項（１）記載の光ファイ
   バ用ガラス母材の製造方法。