JPH0656454A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法

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JPH0656454A
JPH0656454A JP21254792A JP21254792A JPH0656454A JP H0656454 A JPH0656454 A JP H0656454A JP 21254792 A JP21254792 A JP 21254792A JP 21254792 A JP21254792 A JP 21254792A JP H0656454 A JPH0656454 A JP H0656454A
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JP21254792A
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Shigeki Sakaguchi
茂樹 坂口
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高NA光ファイバを得ることができる母材を
簡易に製造する。 【構成】 石英ガラス管1の内側に気相反応によって酸
化ゲルマニウム微粒子を堆積させて微粒子層2を形成し
た後、該石英ガラス管1を中実化して微粒子層2をガラ
ス化し、光ファイバ母材とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高NAファイバを得る
ことができる光ファイバ母材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】中心部に屈折率の高い光の通る部分(コ
ア)を、その外周部に屈折率の低い部分(クラッド)を
それぞれ同軸上に配置した光ファイバにおいて、比屈折
率差〔Δn=(n1 −n2 )/n1 ;但し、n1 ,n2
はそれぞれコア,クラッドの屈折率を示す〕の大きな光
ファイバは、高NA(Numerical Aperture ; 開口数)
ファイバと呼ばれ、光通信分野でも多くの応用が期待さ
れる。特に、光信号の伝達される距離が短く、情報量が
比較的少なく、信号強度の大きいことが要求されるよう
なシステムへの応用が期待され、例えば、工場内や自動
車内などの極めて限られた領域内での信号伝達(ローカ
ルエリアネットワーク)や、材料特性、位置制御などの
光計測制御分野、単に光を導くライトウェルなどを挙げ
ることができる。また光信号増幅用のファイバ型増幅装
置への応用が、近年、特に注目される。これは、高NA
ファイバの光を閉じ込める作用が高いという特長を利用
するものである。
【0003】かかる高NAファイバには、従来、石英
系、プラスチッククラッド系、多成分系、プラスチック
系などのファイバがある。ここで、石英系は、Ge
2 ,P25 ,B23 ,TiO2 などのドーパントを
含む石英ガラスを用いたもの、プラスチッククラッド系
は、石英をコアとしてシリコーン樹脂などをクラッドに
したもの、多成分系はソーダ石灰ガラスなどを用いたも
の、プラスチック系は、ポリメチルメタクリレートなど
の樹脂を用いたものである。この中で石英系は、ファイ
バ構成素材がすべて石英ガラスであるため、損失や温度
特性、耐候性などの信頼性の観点から極めて有用であ
る。一方、これに対し、プラスチッククラッド系、プラ
スチック系は、構成素材に樹脂を含むため、温度の制限
が大きい。また、多成分系は、ガラス転移点が低いなど
石英系と比較して温度制限が大きいなどの点で、信頼性
に劣る。
【0004】高NAファイバは上述したような応用分野
からして、可能な限り大きな比屈折率差を有し、簡便で
安価に製造できることが望まれる。そして、上述した高
NAファイバの中で最も有用な石英系ファイバの光ファ
イバ母材は、SiCl4 などの気相原料からガラスを合
成する方法により製造され、母材の成長方向から、軸付
け、外付け、内付けの方法がよく知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記石英系の高NAフ
ァイバを製造する場合には前述したように比屈折率差を
大きくするため、多量のドーパントを添加する必要があ
る。この際、軸付けあるいは外付けの方法を採用する
と、ドーパントを多量に含むコア部とドーパントをほと
んど含まないクラッド部とでガラスの熱特性や粘性流動
特性が大きく異なるため、母材合成過程や線引き過程で
コア部が発泡するなどの問題が生じるようになる。これ
を抑制するためにはドーパントの添加量を低減しなけれ
ばならず、結果としてこれらの方法では比屈折率差を大
きくすることができず、高々2%にとどまっているのが
現状である。一方、内付け法では石英ガラス管(サポー
ト管)内壁に直接ガラス層を形成するためプロセスが高
温となることから、蒸気圧の高いドーパントの多量の添
加は本質的に困難である。
【0006】このように高NAファイバには多くの応用
分野があるが、従来、有効な製造技術が確立されていな
いのが現状である。本発明はこのような事情に鑑み、高
NAファイバを得ることができる光ファイバ母材の製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光ファイバ母材の製造方法は、石英系ガラス管
の内側に酸化ゲルマニウムを主体とする微粒子を気相反
応によって堆積させて微粒子層を形成した後、該石英ガ
ラス管を中実化して上記微粒子層をガラス化することを
特徴とする。
【0008】
【作用】石英系ガラス管の内側に酸化ゲルマニウムを主
体とする微粒子を気相反応によって堆積させて、ガラス
層ではなく微粒子層を形成し、その後中実化の際に微粒
子層をガラス化するので、気相反応温度を例えば750
〜950℃と低くすることができる。したがって、蒸気
圧の高い酸化ゲルマニウムを主体とするガラス層をコア
とすることが可能となる。
【0009】本発明で石英系ガラス管とは、純粋な石英
ガラス管の他、目的から逸脱しない範囲で添加物を含む
石英ガラス管をいい、また、酸化ゲルマニウムを主体と
する微粒子層とは、酸化ゲルマニウム微粒子のみから形
成されるものの他、酸化ゲルマニウム微粒子を主体とし
て他に希土類酸化物などの微粒子を含むものをいう。
【0010】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0011】(実施例1)図1及び図2には一実施例に
係る光ファイバ母材の製造方法の工程を示す。図1はサ
ポート管である石英ガラス管1の内側に酸化ゲルマニウ
ムの合成ガラス微粒子層2を堆積する工程、図2は石英
ガラス管1を中実化する工程を示す。
【0012】図1に示すように、石英ガラス管1はコネ
クタ3a,3bにより支持されており、コネクタ3aに
は原料ガス導入管4が接続されている。原料ガス導入管
4にはキャリヤガス導入管5を備えたバブラ6が接続さ
れており、バブラ6内には四塩化ゲルマニウム7が充填
されている。また、原料ガス導入管4の途中には反応ガ
ス導入管8が連結されている。さらに、コネクタ3bに
は排気管9が接続されている。一方、石英ガラス管1の
周囲にはその軸方向に移動自在に熱源10及び熱電対1
1が設けられており、熱源10には熱電対11からの情
報に基づいて熱源10を制御する温度制御器12が接続
されている。
【0013】かかる装置で光ファイバ母材の製造を実施
するには、まず、キャリヤガス導入管5に接続される図
示しないガス源より所定の流量に制御されたAr(アル
ゴン)ガスをバブラ6内に流入し、気化した四塩化ゲル
マニウム7をキャリヤすると共に、反応ガス導入管8か
ら反応ガスを導入し、両者を合流させてコネクタ3aを
介してサポート管である石英ガラス管1内に流入する。
一方、熱源10の温度を制御し、石英ガラス管1に対し
て相対的に移動する。これにより、石英ガラス管1内の
熱源10によって加熱された部分で、原料ガスが反応ガ
スの種類に応じて熱酸化又は加水分解反応を起こして酸
化ゲルマニウム微粒子が生成され、石英ガラス管1内に
合成ガラス微粒子層2が形成される。なお、反応後のガ
スは排気管9から排気される。
【0014】次に、図2に示すように、石英ガラス管1
の微粒子層2が形成された部分の図中左端部を部分的に
加熱収縮してサポート部1aを形成する。続いて、他の
熱源13により、他端側から石英ガラス管1を加熱収縮
して中実化する。この中実化を行うには2000℃以上
に加熱する必要がある。このとき、合成ガラス微粒子層
2は蒸発してガラス成分蒸気2aとなり、一方、石英ガ
ラス管1の内側表面から酸化シリコンが蒸発する。そし
て、これらの蒸気は収縮した石英ガラス管1bの内側に
取り込まれてコア部2bとなり、光ファイバ母材が製造
される。
【0015】上記実施例について、具体的に数値と共に
更に説明する。バブラ6内の四塩化ゲルマニウム7は3
5℃に保温し、キャリヤガスのArガスは100cc/分
で導入した。また、反応ガスとしては、5℃の蒸留水中
を通過した、水分を含む酸素ガスを用い、500cc/分
で導入した。サポート管の石英ガラス管1としては内径
15mm、外径18mmのものを用い、熱源10としては管
状炉を用いた。そして、これら石英ガラス管1と熱源1
0とは、同軸状になるようにガラス旋盤に取り付けた。
熱源10の加熱温度を900℃とし、当該熱源10を約
2mm/分で原料ガス下流から上流(図中左から右)へ2
0cm程移動し、これにより石英ガラス管1の内側に数百
μmの酸化ゲルマニウム微粒子層2を形成した。この微
粒子層2を形成する微粒子は、X線回折によって非晶質
であることが確認された。
【0016】このように微粒子層2を形成した石英ガラ
ス管1へのスロート部1aの形成は、第2の熱源13で
ある酸水素バーナを用い、局所的に加熱することにより
行った。また、石英ガラス管1の加熱中実化は、熱源1
3である酸水素バーナをスロート部1aを形成した端と
は反対端からスロート部1aに向って移動させながら行
った。そして、これにより、外径約9mm,長さ約15cm
の母材が得られた。
【0017】このようにして製造した母材の屈折率分布
をプリフォームアナライザで測定した結果を図3に示
す。図中、中央の屈折率の高い部分がコア部2bであ
り、比屈折率差は約3%であることがわかる。この値は
従来の方法では得られなかったもので、本方法によれば
このように高い比屈折率差を有する母材が簡便に得られ
るものである。また、内付け方法では、コア部の中央部
分が屈折率が低下する現象(ディップ)が通常見られる
が、この実施例ではそれがまったく見られないという効
果もある。
【0018】酸化ゲルマニウムを主体とする微粒子を堆
積する際、反応温度が750℃未満になるとほとんど気
相反応が起こらず、従って、微粒子層を形成するとはで
きない。また、反応温度が950℃をこえると反応して
生成した酸化ゲルマニウムが結晶相となる。そして、こ
のように結晶相の酸化ゲルマニウムが生成すると、中実
化の際にサポート管内に結晶相のまま容易に取り込まれ
て局所的に結晶化してしまい、コア部となるべきガラス
層ができなくなってしまうという問題がある。従って、
気相反応は750℃〜950℃の範囲で行うのが好まし
い。
【0019】(実施例2)実施例1と同様の反応条件で
サポート管である石英ガラス管内側に酸化ゲルマニウム
微粒子層を堆積させた。微粒子層の端外側に粉末状の塩
化エルビウムを置いたのち、さらにその外側を酸水素バ
ーナで加熱してスロート部を形成した。塩化エルビウム
を置いた部分を管状炉で約1000℃に加熱した状態
で、微粒子層の他の端から酸水素バーナでスロート部に
向かって加熱中実化を実施した。得られた母材を約3mm
の厚さに輪切りにして円盤状の試料をつくり、蛍光X線
スペクトロメータで分析した結果、コア部にほぼ200
〜300ppm のエルビウムの添加が確認された。なお、
この母材の比屈折率差は約3%であった。このように希
土類を含む高NA光ファイバ母材も本方法によれば容易
に作製できる。そして、このような光ファイバ母材から
製造した光ファイバを用いて光増幅装置を構成した場
合、増幅効率の向上に大きく寄与することができる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明方法は、石
英系ガラス管内側に酸化ゲルマニウムを主体とする微粒
子を堆積した後、中実化の際にガラス化して母材を得る
ものであるから、極めて簡便、且つ安価に、高NA光フ
ァイバとなる母材を製造することができる。また、中実
化の際に希土類酸化物を容易に添加でき、希土類添加の
高NA光ファイバとなる母材も容易に製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例に係る微粒子層の堆積工程を示す説明
図である。
【図2】一実施例に係るサポート管の中実化工程を示す
説明図である。
【図3】一実施例で製造した母材の屈折率分布を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 石英ガラス管 1a スロート部 1b 収縮した石英ガラス管 2 合成ガラス微粒子 2a ガラス成分蒸気 2b コア部 3a,3b コネクタ 4 原料ガス導入管 5 キャリヤガス導入管 6 バブラ 7 塩化ゲルマニウム 8 反応ガス導入管 9 排気管 10 熱源 11 熱電対 12 温度制御器 13 熱源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英系ガラス管の内側に酸化ゲルマニウ
    ムを主体とする微粒子を気相反応によって堆積させて微
    粒子層を形成した後、該石英系ガラス管を中実化して上
    記微粒子層をガラス化することを特徴とする光ファイバ
    母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、気相反応を750℃
    〜950℃の温度範囲で行うことにより微粒子層を形成
    することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、微粒子層が、
    酸化ゲルマニウム微粒子の他に希土類酸化物微粒子を含
    むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
JP21254792A 1992-08-10 1992-08-10 光ファイバ母材の製造方法 Withdrawn JPH0656454A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100538862B1 (ko) * 2002-07-18 2005-12-23 엘에스전선 주식회사 광섬유모재의 길이방향 특성 향상을 위한 온도제어장치
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