JPH0477327A - 光ファイバの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ファイバの製造方法に関し、特に硫黄添加透
明石英ガラス体の製造方法に関する。本発明の硫黄添加
石英ガラス体を母材として使用することにより、伝送損
失に優れた高品質な光ファイバを得ることができる。

〔従来の技術〕

石英系ガラス光ファイバでは、通常、コア部に比屈折率
を高めるための添加剤として、Ｇｅ、Ｐが用いられる。

これらの添加剤は、通常酸水素バーナ中に石英を形成す
る　５１０４と共に、ＧｅＣ１１１゜ＰＯＣｊｓを原料
として導入され、加水分解反応により酸化物（ＧｅＯｔ
、　ＰｘＯｓ）として、石英中に添加される。また、ク
ラッド部には比屈折率を下げるために添加剤としてフッ
素（Ｆ）が添加されることがある。Ｆのクラッドへの添
加は、特にコアが純石英の場合に行われることが多い。

従来、フッ素を添加した石英ガラスを合成する方法とし
て、火炎加水分解法等により得られる純石英多孔質母材
をＳＦ６、ＣＦ４等の気相弗化物を原料とするフッ素雰
囲気中にて加熱処理する方法（特願昭６Ｉ−２５１５３
９、同８２−９１４３９）が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

光ファイバの固有散乱であるレーり散乱は、添加物の量
が多くなると、組成ゆらぎによる散乱増が支配的となり
、添加物が局所的に偏在し、損失が大きくなるという問
題があった。これに対し、純石英をコアとする光ファイ
バは添加物による組成ゆらぎに伴う散乱損失は少ないが
、純粋石英ガラスの徐冷温度が必ずしも低（ないので、
密度ゆらぎ（熱ゆらぎ）による散乱損失は少ないとは言
い難い問題がある。以上のようにレーり散乱の問題に対
しては、その原因である濃度（組成）ゆらぎと密度ゆら
ぎの解決が両立せず、困難な問題となっていた。

更に、純石英コアファイバの場合には、クラッドのガラ
ス組成Ｆ　　５ｉｎｓガラスに較べて、断面積の少なく
粘性の大きいコア部に線引張力が集中し、ガラス中のＳ
ｉ　−０−Ｓｉ結合が切断され、三５ｔ−０・ＥＳ＋−
００・などの欠陥生成をもたらし、光ファイバの長期信
頼性の点で大きな問題となっていた。＝Ｓｔ−０＋はＨ
ｌと反応し、＝Ｓｉ　　ＯＨを形成して、λ＝　１．３
８μｍでの吸収増加をもたらす。

また、＝ｓｊ−ｏ−ｏ・もＨｌと反応し、＝　Ｓｉ　−
００Ｈ・＝　Ｈを形成してλ＝　１．５２４　ｍでの吸
収増加となる。従って、これらの欠陥の存在は、通信波
長帯である１、３３μｍ、１．５５μｍに悪影響を及ぼ
す。

本発明の目的は純石英コアファイバにおける濃度ゆらぎ
と密度ゆらぎの両方を解決できて、欠陥生成が抑制され
伝送損失が低減された極めて高品質な光ファイバの製造
方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは鋭意検討努力の結果、石英ガラス中に硫黄
を添加された光ファイバが密度ゆらぎを小さくでき、ガ
ラス中での欠陥生成を抑えた極めて高品質な光ファイバ
であることを見出し、更にその製造方法も開発して、上
記目的を達成できた。

即ち、本発明は石英を主成分とする多孔質母材を脱水、
透明化して光ファイバ用母材とする光ファイバの製造方
法において、多孔質母材に硫黄を添加する工程を含むこ
とを特徴とする光ファイバの製造方法を提供する。

本発明において、上記多孔質母材に硫黄を添加する工程
は、多孔質母材を硫黄化合物を含む雰囲気中で８００℃
〜１７００℃の温度で加熱処理することが特に好ましい
。

上記硫黄化合物はＳα３、Ｓ、α、およびｓｏα。

から選ばれる１種以上であることが特に好ましい。

本発明においては、上記加熱処理が硫黄化合物とＣＯと
を含む雰囲気中で行われるとより効果的である。

本発明においては、多孔質母材に添加された硫黄濃度が
、その後の透明化処理後の当該透明ガラス体中において
１Ｏｐｐｂ〜１ｏｏｏｐｐＩ１１であることが特に好ま
しい。

〔作用〕

硫黄は屈折率を上げる添加物（Ｇｅ、Ｐ）のように局在
した構造をとらず、ガラスの散乱損失の原因である濃度
ゆらぎは、はとんど無い。そこで、適量の硫黄を添加し
た石英ガラスは、濃度ゆらぎによるレーリ散乱が少ない
石英系ガラスとなることができる。

また、硫黄は石英ガラス中でＳｉ−３結合を形成する。

この結合は、Ｓｉ　　Ｏ結合よりも弱く、引張応力が生
じた際には、Ｓｉ−０結合よりも、Ｓｉ　　Ｓ結合が選
択的に切断されると考えられる。従って、光ファイバの
長期信頼性を損なう欠陥（ミ５１−０・＝Ｓｒ−０−０
・など）の生成を抑制することができる。

本発明の製造方法を具体的に説明すると、ＶＡＤ法、Ｏ
ＶＤ法、その他の公知技術で作成した多孔質母材を脱水
、透明化してガラス母材にする工程において、硫黄添加
工程を持つ。好ましくは多孔質母材を脱水処理した後、
透明化する以前に、硫黄含有雰囲気中で加熱処理するこ
とによる。硫黄含有雰囲気としては、硫黄化合物、特に
好ましくは５ＣＩＩ諺、５ｔＣ１！およびＳＯα富から
選ばれる１種以上と、必要に応じてヘリウム等の不活性
ガスをキャリアガスとする雰囲気が好ましい。さらにま
た、硫黄化合物含有雰囲気はＣＯを含むことが特に好ま
しい。この理由は、雰囲気をより還元性にして、炉内の
酸素を低減させ、ガラスへの硫黄添加を助長させるため
である。つまり、酸素が存在して、　Ｓ＋０□→Ｓｏｔ
　　の反応を起こすことを防止し、効率的に硫黄添加を
行なう。ＣＯを添加して行なう場合の条件の例を挙げる
と、Ｓα、〜３００　ｃｃ／分、Ｃｏ　：　１００ｃｃ
／分、Ｉ（ｅ：１５１／分を反応炉内に供給し、温度１
０５０℃で熱処理する等である。

硫黄化合物含有雰囲気中での加熱温度は８００℃〜１７
００℃である。８００℃未満では硫黄化合物の硫黄への
分解が十分には起こらず、１７００℃を越えると多孔質
母材はガラス化し、十分な硫黄添加ができない。また、
多孔質母材のガラス化に１７００℃以上の高温は必要と
しない。

処理時間は２時間程度が一般的である。例えばゾーン炉
を用いて、スート長５００Ｍの多孔質母材を４鵬／分の
速度で処理する等である。

この硫黄添加処理により多孔質母材中に添加される硫黄
濃度は、該多孔質母材をその後透明化して得られるガラ
ス母材中での硫黄濃度が１ｏｐｐｂ〜１０００ｐｐ−と
なるようにすることが好ましい。

ｔｏｐｐｂ未満では硫黄添加の効果か得られず、また１
ｏｏｏｐｐ−以上の添加はできなかった。

硫黄添加処理の後、または硫黄添加処理と同時に行なう
透明化処理の条件は、温度〜１７００°Ｃで、例えばｉ
およびＳ　（２を等の硫黄化合物からなる雰囲気中で加
熱する等である。

前記したように本発明に用いる多孔質母材は純石英から
なるものであれば、いずれの製法によってもよく、その
密度（カサ密度）は０，２〜０４ｇ／ｄ程度の通常の範
囲のものでよい。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれに限定されるところはない。

実施例１ 第１図はＶＡＤ法によりスート体を合成する方法の説明
図であって、バーナｌには市、０雪、＾ｒ等のシールガ
ス及びＳ＋　Ｃ１４等の原料ガスが供給され、フレーム
２の中で形成されたＯｌ−程度の５ｌｏｔガラス微粒子
（スート）は、回転しつつ徐々に引き上げられる回転棒
３の先端に堆積して、スート体４が形成される。スート
体４のカサ密度は通常０、２〜０．４　Ｉｒ１ｃｄ程度
である。外径１２０ｍ、長さ５００ｍの純５ｌｏｔのス
ート体を作成し、このスート体を、ヒート長の長い均熱
炉（第２図に概略の構成を示す）、或いはヒート長が短
く上下移動が必要なゾーン炉（第３図に概略の構成を示
す）に挿入し、熱処理を行なうが、本実施例においては
均熱炉で加熱処理した。勿論どちらの炉でも処理可能で
ある。

以下、均熱炉を例に説明する。第２図において５はヒー
タであり、スートの全長かこのヒータ５により、はぼ均
一に加熱される。６は炉心管であり、７は雰囲気ガスの
導入管である。炉心管６としては、高温加熱時に不純物
揮散が少なく耐熱性の高い石英ガラス製のものが好まし
い。

純５ｉｎｓスート体を表１に示す条件にて、加熱処理し
、硫黄を添加した透明ガラス体を得た。

表１ Ｓ　（Ｊ　ｍは室温（２５°Ｃ）で液体であり、不活性
ガス（本実施例ではＨｅ）をキャリアガスとして導入し
た。

この母材中の硫黄濃度をＩＣＰで分析したところ、１２
ｐｐ鳳であった。

上記母材をコアとし、ＶＡＤ法で作成したフッ素添加石
英ガラス（１，３重量％）をクラッドに用いて、単一モ
ード光ファイバを作成し、伝送損失並びにガラス中の欠
陥濃度についてＥＳＲ測定を行い、特性を評価した。

伝送損失は従来の純石英コアシングルモードファイバが
０．１９ｄＢ／ｋｍ　　（波長１．５５μｍ）であるの
に対し、硫黄添加ファイバは０．１８　ｄＢ／ｋｔａと
その効果が確認された。

一方、ＥＳＲ測定においては、従来ファイバではたＥ′
センタ（＝ＳＩ・）、ＮＢＯＨＣ（Ｓｊ−０・）パーオ
キシラジカル（＝ＳｔＯ−０・）の常磁性欠陥が観測さ
れたが、硫黄添加ファイバではＥ′センタ（＝ＳＬ・）
のみが観測されるだけであった。

実施例２ 実施例１と同様にＶＡＤ法にて純５ｉｎｓスートを作成
し、表１に示す条件にて更にＣＯガスを１００　ｃｃ／
分供給し、硫黄添加を試みた。その結果、ガラス中の硫
黄濃度は５５ｐｐ鳳となった。これはＣＯ添加により、
ＣＯ＋！／ＧＯｔ→ＣＯ３なる反応が進み、炉内の酸素
が消費され、酸化イオウの生抑えられて、硫黄が効率的
にガラス中に添加されたためである。

上記母材をコア材として、実施例１と同様に伝送損失を
評価したところ、０．１７５　ｄＢ／ｋｍ　　（波長１
、５５７ｆｆｉ）　テアツタ（＊　４　ｒｇＪ）。

また、ＥＳＲ分析の結果、ガラス中の欠陥は、Ｅ′セン
タ（ミＳＩ・）が観測されるのみであった。

〔効果〕

本発明による光ファイバは、特に純石英コアを有する単
一モードシングル光ファイバにおいて、コア部に硫黄を
添加することにより、密度ゆらぎによるレーリ散乱と組
成ゆらぎによるレーり散乱を共に低くすることができる
。また、光ファイバの長期信頼性を損なうＮＢＯＨＣ（
＝Ｓ＋　−０・）。

パーオキシラジカル（＝Ｓ＋−０−０・）等の欠陥を低
減することができるので、高品質な光ファイバを製造す
るのに掻めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明を説明する概略図であり、第１
図はＶＡＤ法によりスート体を製造する工程、！Ｊ２図
は均熱炉を用いて加熱処理を行なう工程、第３図はゾー
ン炉を用いる場合の加熱処理工程を示す。第４図は実施
例２で得た本発明によるファイバの損失波長特性を示す
図である。 図中、ｌはバーナ、２はフレーム、３は回転棒、４はス
ート体、５は均熱炉またはゾーン炉のヒータ、６は炉心
管、７は雰囲気ガス導入口を示す。 第１図 算２図 ７雰囲気がス導入口 第３図 第４図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）石英を主成分とする多孔質母材を脱水、透明化し
   て光ファイバ用母材とする光ファイバの製造方法におい
   て、多孔質母材に硫黄を添加する工程を含むことを特徴
   とする光ファイバの製造方法。
2. （２）上記多孔質母材に硫黄を添加する工程が、多孔質
   母材を硫黄化合物を含む雰囲気中で８００℃〜１７００
   ℃の温度で加熱処理することによることを特徴とする請
   求項（１）記載の光ファイバの製造方法。
3. （３）上記硫黄化合物がＳＣｌ＿２、Ｓ＿２Ｃｌ＿２お
   よびＳＯＣｌ＿２から選ばれる１種以上であることを特
   徴とする請求項（２）記載の光ファイバの製造方法。
4. （４）上記加熱処理が硫黄化合物とＣＯとを含む雰囲気
   中で行われることを特徴とする請求項（２）または（３
   ）に記載の光ファイバの製造方法。
5. （５）多孔質母材に添加された硫黄濃度が、その後の透
   明化処理後の当該透明ガラス体中において１０ｐｐｂ〜
   １０００ｐｐｍであることを特徴とする請求項（１）記
   載の光ファイバの製造方法。