JPH051222B2 - - Google Patents

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JPH051222B2
JPH051222B2 JP60052180A JP5218085A JPH051222B2 JP H051222 B2 JPH051222 B2 JP H051222B2 JP 60052180 A JP60052180 A JP 60052180A JP 5218085 A JP5218085 A JP 5218085A JP H051222 B2 JPH051222 B2 JP H051222B2
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JP
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fluorine
glass
fine particles
gas
optical fiber
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JP60052180A
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JPS61215224A (ja
Inventor
Hideo Kakuzen
Tsunehisa Kyodo
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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
    • C03B37/10Non-chemical treatment
    • C03B37/12Non-chemical treatment of fibres or filaments during winding up
    • 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]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C03B37/01453Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering for doping the preform with flourine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine

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ー用のガラス母材に弗素を
添加して光の屈折率を調整を行うに際して、弗素
添加を効率よく行うことを特徴とした光フアイバ
ー用石英母材の製造方法に関する。
(従来の技術) 火炎加水分解よゾルゲル法により得られた
SiO2を主成分とするガラス微粒子体にSiF4等を
添加する方法については、すでに特願昭59−
109593号明細書において、石英を主成分とするガ
ラス微粒子体の透明ガラス下工程までに、該微粒
子体を少なくとも一時期、弗素系ガスを含んだガ
ス雰囲気中で、温度を1400℃以下で加熱処理する
工程を有し、かつ該ガスを1気圧以上とすること
を特徴とする弗素を含んだ光フアイバー用ガラス
母材の製造方法が提案されている。
すなわち火炎加水分解法やゾルゲル法にて得ら
れたガラス微粒子体を、例えばSiF4ガスの雰囲気
中に置き、昇温して、ガラス微粒子体を活性化し
て、弗素の添加を行うものである。この場合、添
加前のガラス微粒子体は、例えばN2ガス等のガ
ス雰囲気中に置かれ、これを大気圧又はそれ以上
の圧力を有するSiF4ガスにて置換する方法であ
る。
(発明が解決しようとする問題点) ところで上記方法の置換においては、ガラス微
粒子体内の粒子間の隙間にあるN2ガスがSiF4
スが圧入されて来た場合に該微粒子体の表面に入
れ替つて逃げ出せず、粒子間の小隙間に閉じ込め
られ、SiF4との混合ガスを構成しながら圧力バラ
ンスを保つことが考えられる。このように微粒子
体内においてはN2ガスが存在するために、その
SiF4ガス濃度は、流入したSiF4濃度に比べて低下
する。
従つて、SiF4よる弗素の微粒子体内の添加効率
が所期のレベルを満足しない場合も起るし、又、
内部に均質に添加さすために充分な時間が必要で
あるという欠点がある。
また、SiF4ガスのガラス微粒子体への浸透は、
微粒子体内の微小な多くの空間を経由してSiF4
スが微粒子体内に入り、一方N2ガスが微粒子体
外に排出されるというガスの置換によるため、ガ
ス交換の時間を必要とする点にも問題がある。
本発明の目的は、上記した従来法の欠点を解消
して、弗素の微粒子体内への添加効率が高く、か
つ焼結において気泡発生の少ない安定した良質な
弗素添加光フアイバー用プリネームの製造方法を
提供するところにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らは、研究を重ねた結果、弗素添加前
にガラス微粒子体を真空処理することにより、弗
素の添加時に高濃度のガスを微粒子体に均一に接
触することが可能となり、さらに真空焼結を併用
することにより、ミクロな気泡の発生を阻止でき
ることを見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、SiO2を主成分とするガラ
ス微粒子体を、真空下にて該ガラス微粒子体が溶
融固形化しない第1の高温で加熱し、その後弗素
系化合物にて該ガラス微粒子体内部に形成されて
いる空間部を含浸し、次いで上記第1の高温以上
の第2の高温にて加熱焼結することを特徴とする
光フアイバー用ガラス母材の製造方法に関する。
本発明の特に好ましい実施態様としては、弗素
系化合物が弗素系化合物ガス、弗素系化合物液体
から発生する蒸気、または弗素系化合物液体であ
る上記の方法が挙げられ、さらに該弗素系化合物
がSiF4、SF6、CF4、C2F6、C3F3、CCl2F2
COF2のうちから選ばれる少なくとも1種である
上記方法および含浸終了後、第2の高温にての加
熱焼結を減圧下にて行う上記方法が挙げられる。
以下、図面により本発明を具体的に説明する。
第1図は本発明方法の1実施態様の説明図であ
る。第1図において、1はゾルゲル法等の溶液加
水分解反応により得られた、SiO2を主成分とす
るガラス微粒子体、2はガラス微粒子体を収納し
うる容器で図の場合は焼結炉である、3は容器2
に連通する真空排気装置、4はSiF4ガス注入口、
5はバルブ、6は加圧用コンプレツサー、7は回
転しながら上下に移動可能な、例えば石英、ガラ
ス、カーボン等の材質のダミー棒、8はシール部
で耐圧・耐真空・耐熱シールである。9は発熱体
であつて、例えば電気抵抗方式、高周波方式等に
より容器2を加熱する。10及び12は耐真空耐
圧バルブであり、11はN2、Cl2、Ar、He等の
ガス導入口である。
まず、あらかじめN2ガスを封入しておいた容
器(焼結炉)2内に、上記のガラス微粒子体1を
図に示すように設置してから、真空排気装置3に
より容器2内のN2を排気し、徐々に真空度を高
めてゆく。この際、真空排気孔がガラス微粒子体
のすぐ近くに存在しないようにし、又、急激な真
空度上昇はガラス微粒子体の内部と表面に差圧を
発生し、その形状を崩す原因となるのでさけるこ
とが好ましい。
上記のように容器内の真空度を上げながら、発
熱体9により加熱して容器内の温度を上昇させ
る。このように加温しつつ排気することで、ガラ
ス微粒子体内部から脱ガス・脱水が十分行われ
る。
この時の温度はガラス微粒子体1がその内部に
構成する微粒子間の隙間が溶融して塞らない温度
であればいずれでもよく、常温以上850℃程度ま
で特に常温〜700℃が好ましい。本発明者らの実
験によれば、例えば70〜80℃程度でも、加熱効果
が充分に得られた。
また真空度としては、数十Torrから1/
103Torr程度が好ましいが、真空度が高い程効果
的である。
また、真空下の容器内部に、Cl2、He、Ar等
を注意深く導入して、一時的に真空度を下げた
後、再び真空引き操作を行えば、脱ガス・脱水効
果をさらに高めることができる。容器2内のガラ
ス微粒子体1の内部が所期の真空度に到達した時
点において、弗素系化合物ガス例えば、SiF4等を
バルブ5にて流量制御しながら、微量ずつ注入口
4より容器2内部に導入する。急激な流入は、ガ
ラス微粒子体1の内外部における差圧を発生し好
ましくない。
前記の如く流入始めの容器内真空度は数十
Torrから1/103Torr程度とするが、最終的には
大気圧のSiF4ガスを流入させてよい。
ここで、流入開始時点の真空度が1/100Torr
で最終的には大気圧のSiF4ガスを流入する場合を
例にとる。この時ガラス微粒子体1の内部にある
微小空間ΔVは、SiF4により満たされるが、ΔV
内にはN2ガスとSiF4ガス以外のガスが存在しな
いとすれば、 SiF4の分圧は(760−1/100)Torr、 N2ガスの分圧は1/100Torr、 したがつてN2ガスのSiF4ガスに対する体積比
は、(1)式のとおり、 ΔV0N2/ΔV0SiO4≒1/760×100=1.3×10-5……(1) すなわち13ppm程度となる。(なお0は標準状態
を意味する。) もし、真空で引かずに、大気圧より極く僅か高
い圧力で封入されていたN2ガスを、数気圧程度
のSiF4ガスで置換したならば、ガラス微粒子体1
の内部の微粒子間隙での置換度は上記の値とは大
巾に差異を生じることは、容易に考えられること
である。すなわち、上記において、SiF4のガスを
絶対圧力5気圧で圧入したとし、その前後の温度
が変化しないものとしたら、元のガスが抜けなか
つた場合には、始めのN2ガスは約1気圧から5
気圧まで微小空間ΔV内で圧縮されて、SiF4の5
気圧と釣り合う故に、N2ガス濃度はSiF4とN2
混合ガス体中にその比に合せて約20%残留してい
ることになり、下記(2)式であらわされる。
ΔVN2/(ΔVSiF4+ΔVN2)=1/5=2×10-1… …(2) したがつて、真空にして後に絶対圧力1気圧で
SiF4を圧入した前記(1)式の場合の混合気体中の
N2ガスの比率約13ppmと較べ、大巾に差を生じ
る。
以上の真空処理の結果、ガラス微粒子体1の内
部は高濃度のSiF4で満たされ、直前に封入されて
いた気体で希釈されることが殆んどなくなる。
SiF4による置換が終了した後、ガラス微粒子体
1の温度を800〜1400℃として、微粒子体1の
SiO2を活性化させ、SiF4との反応を促進させる。
バルブ12よりHe或いはArガス等を導入しな
がら、ガラス微粒子体1を焼結しながら1400℃ま
で昇温すると透明なプリホームが得られる。
また前述の方法でガラス微粒子体1にSiF4ガス
を浸透させて後、容器内を再度真空にすることに
より、微粒子体1の間に存在するガスを排出し、
また脱水効果をもたらし、真空中で焼結を行うこ
ともできる。この方法によりガラス微粒子体1の
焼結に際し、気泡の発生が極力避けられ、特にミ
クロな気泡の抑制効果が大きい。
なお、本発明の方法において用いうる弗素系化
合物としては、以上の説明ではSiF4を例にとつた
が、その他の弗素系化合物ガス、例えばSF6
CF4、C2F6、C3F3、CCl2F2、COF2等を用いるこ
とができる。
一方、最初にガラス微粒子体1を真空下で昇温
してSiF4ガスを流し込むかわりに、弗素系化合物
の溶液を容器2の中に流し込み、該溶液が周辺か
ら加熱される温度より蒸発する弗素を含有する蒸
気を利用して、ガラス微粒子体1に浸透させるこ
とも可能である。
さらに、上記の弗素系化合物の溶液の中にガラ
ス微粒子体1を浸潤させて後、該ガラス微粒子体
を引き上げ、これを溶液滴下後にガラス微粒子体
のSiO2と、700℃まで上昇さす間活性化して、内
部残留弗化物を添加した後も、更に1400℃まで昇
温して焼結を終り、弗素添加光フアイバー用の石
英母材を得ることができる。
(実施例) 第1図に示す構成の装置内に、純シリカガラス
微粒子体を設置し、該装置内をまず850℃に加熱
し、同時に排気して真空度が10-3Torrになるま
で充分に脱気した。その後SiF4ガス100%雰囲気
でその時の圧力が1気圧となるように、SiF4ガス
を導入し、次いで加熱昇温を温度1400℃になるま
で続けた。
以上にして得られたガラス中の弗素量は3重量
%、純石英ガラスと比屈折率差は−1.0%であつ
た。このガラスをフアイバのクラツド材としてフ
アイバ化したところ、不純物の少ない低損失なフ
アイバが得られ、波長0.85μm帯での損失値は
2dB/Kmであつた。
(発明の効果) 本発明方法は、ガラス微粒子体への弗素添加前
に真空処理することにより、弗素添加時に高濃度
ガスを微粒子体に接触でき、且つ均質に添加でき
るに加え、焼結も真空にて行えば、ミクロな気泡
の発生を阻止でき、良質な光フアイバー用弗素添
加プリフオーメを安定して製造できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様を説明する概念図
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 SiO2を主成分とするガラス微粒子体を、真
    空下にて該ガラス微粒子体が溶融固形化しない第
    1の高温で加熱し、その後弗素系化合物にて該ガ
    ラス微粒子体内部に形成されている空間部を含浸
    し、次いで上記第1の高温以上の第2の高温にて
    加熱焼結することを特徴とする光フアイバー用ガ
    ラス母材の製造方法。 2 弗素系化合物が弗素系化合物ガスである特許
    請求の範囲第1項記載の光フアイバー用ガラス母
    材の製造方法。 3 弗素系化合物が弗素系化合物液体から発生す
    る蒸気である特許請求の範囲第1項記載の光フア
    イバー用ガラス母材の製造方法。 4 弗素系化合物が弗素系化合物液体である特許
    請求の範囲第1項記載の光フアイバー用ガラス母
    材の製造方法。 5 弗素系化合物がSiF4、SF6、CF4、C2F6
    C3F3、CCl2F2、COF2のうちから選ばれる少なく
    とも1種である特許請求の範囲第1ないし第4項
    のいずれかに記載の光フアイバー用ガラス母材の
    製造方法。 6 弗素系化合物ガスの含浸時圧力が大気圧以上
    の圧力である特許請求の範囲第2項記載の光フア
    イバー用ガラス母材の製造方法。 7 弗素系化合物液体から発生する蒸気が大気圧
    以上の圧力である特許請求の範囲第3項記載の光
    フアイバー用ガラス母材の製造方法。 8 含浸終了後、第2の高温にての加熱焼結を減
    圧下にて行う特許請求の範囲第1項ないし第7項
    のいずれかに記載の光フアイバー用ガラス母材の
    製造方法。
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