JPH0660033B2 - フツ化物ガラス光フアイバの線引き方法 - Google Patents
フツ化物ガラス光フアイバの線引き方法Info
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- JPH0660033B2 JPH0660033B2 JP29522586A JP29522586A JPH0660033B2 JP H0660033 B2 JPH0660033 B2 JP H0660033B2 JP 29522586 A JP29522586 A JP 29522586A JP 29522586 A JP29522586 A JP 29522586A JP H0660033 B2 JPH0660033 B2 JP H0660033B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
- C03B37/0124—Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
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- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/80—Non-oxide glasses or glass-type compositions
- C03B2201/82—Fluoride glasses, e.g. ZBLAN glass
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガラス表面における結晶化を抑制し機械的強
度の高いフッ化物光ファイバの線引きする方法に関する
ものである。
度の高いフッ化物光ファイバの線引きする方法に関する
ものである。
Ｚｒ系フッ化物ガラスをガラス転移温度以上で、かつ結
晶化温度よりも低い温度に加熱すると表面で結晶化する
ことがよく知られている。フッ化物母材を線引きする
と、母材のネックダウン領域においてガラス表面で結晶
化が起こり、線引きされたフッ化物ファイバ表面には多
量の微少な結晶（粒径は数１０μｍか、それ以上）が残
留する。この結晶の存在によりファイバの機械的強度は
著しく低下する。このため、石英系光ファイバの製造で
用いられている樹脂（シリコーン、ウレタン等の熱硬化
または紫外線硬化する樹脂）を被覆を行っても、フッ化
物ファイバの破断強度は１００ＭＰa にも満たない。
晶化温度よりも低い温度に加熱すると表面で結晶化する
ことがよく知られている。フッ化物母材を線引きする
と、母材のネックダウン領域においてガラス表面で結晶
化が起こり、線引きされたフッ化物ファイバ表面には多
量の微少な結晶（粒径は数１０μｍか、それ以上）が残
留する。この結晶の存在によりファイバの機械的強度は
著しく低下する。このため、石英系光ファイバの製造で
用いられている樹脂（シリコーン、ウレタン等の熱硬化
または紫外線硬化する樹脂）を被覆を行っても、フッ化
物ファイバの破断強度は１００ＭＰa にも満たない。
このようなフッ化物ガラス表面における加熱による結晶
化は、フッ素樹脂（ＦＥＰ）を用いることである程度緩
和できる。ミタチらは、Electronics Letters,Vol.17,p
p.128-129,(1981)に述べてあるように、フッ化物母材に
ＦＥＰ管をかぶせ、これを一括して線引きする方法を示
しており、以後、フッ化物ファイバの線引きにはこの方
法が多用されている。
化は、フッ素樹脂（ＦＥＰ）を用いることである程度緩
和できる。ミタチらは、Electronics Letters,Vol.17,p
p.128-129,(1981)に述べてあるように、フッ化物母材に
ＦＥＰ管をかぶせ、これを一括して線引きする方法を示
しており、以後、フッ化物ファイバの線引きにはこの方
法が多用されている。
ＦＥＰ被覆ファイバの破断強度は、サカグチらがJourna
l of the American Ceramic Society,Vol.66,pp.C-151-
C152,(1983) に述べているように１００〜２００ＭＰa
程度である。これはＦＥＰ被覆線引きにより、表面結晶
化がある程度抑制され、機械的強度が向上したことを示
すものである。しかし、同論文で述べているように、破
断起点の大部分は表面にあり、その起点は依然として結
晶である。ただし、ＦＥＰなしの場合に比べその大きさ
は数μｍかそれ以下である。
l of the American Ceramic Society,Vol.66,pp.C-151-
C152,(1983) に述べているように１００〜２００ＭＰa
程度である。これはＦＥＰ被覆線引きにより、表面結晶
化がある程度抑制され、機械的強度が向上したことを示
すものである。しかし、同論文で述べているように、破
断起点の大部分は表面にあり、その起点は依然として結
晶である。ただし、ＦＥＰなしの場合に比べその大きさ
は数μｍかそれ以下である。
一方、ＦＥＰ被覆はファイバの伝送特性の問題がある。
即ち、ＦＥＰの屈折率（ＮＤ＝ 1.34 ）はＺr 系フッ化
物ガラスの屈折率（ｎＤ 1.5）に比べかなり低い。従
って、フッ化物ファイバのコア／クラッドの比屈折率差
Δｎが小さい場合、時にΔｎが 0.5％以下では曲げによ
り漏洩した光がファイバ表面で反射され、クラッド内を
伝搬する。その結果、伝送損失はファイバ表面、即ちガ
ラス／ＦＥＰ界面の影響を受け、不純物吸収や散乱損失
が増加する。
即ち、ＦＥＰの屈折率（ＮＤ＝ 1.34 ）はＺr 系フッ化
物ガラスの屈折率（ｎＤ 1.5）に比べかなり低い。従
って、フッ化物ファイバのコア／クラッドの比屈折率差
Δｎが小さい場合、時にΔｎが 0.5％以下では曲げによ
り漏洩した光がファイバ表面で反射され、クラッド内を
伝搬する。その結果、伝送損失はファイバ表面、即ちガ
ラス／ＦＥＰ界面の影響を受け、不純物吸収や散乱損失
が増加する。
このようにＦＥＰ被覆によってある程度ハンドリングに
耐えるフッ化物ファイバが線引きできるようになった
が、その機械的強度は全く充分なものではなく、また、
伝送特性に与える影響も大きいなどの欠点がある。
耐えるフッ化物ファイバが線引きできるようになった
が、その機械的強度は全く充分なものではなく、また、
伝送特性に与える影響も大きいなどの欠点がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、ガラス表面での結晶化による機械的強度の低下とい
う問題点を解決したフッ化物ファイバの線引き方法を提
供することにある。
は、ガラス表面での結晶化による機械的強度の低下とい
う問題点を解決したフッ化物ファイバの線引き方法を提
供することにある。
本発明はフッ化物光ファイバの線引きにあたり、母材の
加熱雰囲気をハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスを
含む雰囲気とすることを最も主要な特徴とする。
加熱雰囲気をハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスを
含む雰囲気とすることを最も主要な特徴とする。
本発明方法は従来の技術に対し、加熱雰囲気が大気もし
くは乾燥不活性雰囲気と異なる点、また、ＦＥＰ管を用
いる必要がない点で異なっている。
くは乾燥不活性雰囲気と異なる点、また、ＦＥＰ管を用
いる必要がない点で異なっている。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
ガラス組成がＺr Ｆ４，Ｂa Ｆ２，Ｌa Ｆ３，ＹＦ３，
ＡｌＦ３，Ｌi Ｆで、それぞれ47.5，23.5， 2.5 ，
２， 4.5，20のmol％であるフッ化物ガラス母材（外径
８mm×長さ１００mm）を、外径１２５μｍに線引きし、
直ちに、紫外線照射によって硬化するシリコーン樹脂を
厚さ約７０μｍに被覆し、約３００ｍのファイバを得
た。母材の加熱雰囲気は乾燥Ａr ガスにＣｌ２を１０vo
l％添加した混合ガスを用いた。線引き後の母材ネック
ダウン部表面を目視および光学顕微鏡で観察したとこ
ろ、失透あるいは表面での結晶化の痕跡は認められなか
った。また、線引き後のファイバを任意の位置から切り
出し、ゲージ長２００mm、引張り速度５％／min 、試料
数５０本で引張り試験を行った。破断強度は平均 1.1Ｇ
Ｐa 、最高 1.6ＧＰa 、最低 0.13 ＧＰa であった。特
に最高値は巨視的欠陥のない理想的なファイバで推定さ
れる強度（２ＧＰa ）に近いものである。また、低強
度のものは内部欠陥による場合が多く、表面欠陥による
破壊は相対的に少なかった。シリコーン樹脂による破断
強度への寄与は２％以下である。
ＡｌＦ３，Ｌi Ｆで、それぞれ47.5，23.5， 2.5 ，
２， 4.5，20のmol％であるフッ化物ガラス母材（外径
８mm×長さ１００mm）を、外径１２５μｍに線引きし、
直ちに、紫外線照射によって硬化するシリコーン樹脂を
厚さ約７０μｍに被覆し、約３００ｍのファイバを得
た。母材の加熱雰囲気は乾燥Ａr ガスにＣｌ２を１０vo
l％添加した混合ガスを用いた。線引き後の母材ネック
ダウン部表面を目視および光学顕微鏡で観察したとこ
ろ、失透あるいは表面での結晶化の痕跡は認められなか
った。また、線引き後のファイバを任意の位置から切り
出し、ゲージ長２００mm、引張り速度５％／min 、試料
数５０本で引張り試験を行った。破断強度は平均 1.1Ｇ
Ｐa 、最高 1.6ＧＰa 、最低 0.13 ＧＰa であった。特
に最高値は巨視的欠陥のない理想的なファイバで推定さ
れる強度（２ＧＰa ）に近いものである。また、低強
度のものは内部欠陥による場合が多く、表面欠陥による
破壊は相対的に少なかった。シリコーン樹脂による破断
強度への寄与は２％以下である。
このように、Ｃｌ２含有雰囲気で線引きすると表面での
結晶化が防止されるが、これは以下に示すような反応に
基づく。即ち、フッ化物ガラス表面で、 Zr−OH＋Cl2 →Zr−Cl＋ HCl＋ 1/2 O2 なる反応が生じる。フッ化物ガラス表面は通常ＯＨ基に
覆われており、不活性雰囲気中での線引き加熱時には、 ２（Zr−OH）→Zr−O −Zr＋H2 O なる脱水反応により酸化物が形成される。これが核とな
り、結晶化が進むと考えられており、Ｃｌ２含有雰囲気
で加熱することにより、酸化物形成が防止されるため、
結晶化を抑制することができる。上記の酸化物形成抑制
の効果は、線引き加熱雰囲気にＦ２，ＮＦ３を混合して
も得られ、Ｃｌ２の場合と同等の強度特性が得られてい
る。一方、ＨＣｌ，ＨＦの場合には表面ＯＨ基除去の効
果は非常に大きいが、単独で用いた場合、ガラスにＺr
の還元が生じ、ガラスが着色する場合がある。このた
め、Ｃｌ２Ｆ２，ＮＦ３等の酸化剤を同時に流入させる
と、前記と同等もしくはそれ以上の効果がある。特に、
ＮＦ３の場合フッ化物ガラスの線引き可能な温度３００
〜３５０℃程度では充分活性ではなく、ＨＣｌ，ＨＦと
の混合が有効である。一方、Ｃ，Ｓi の塩化物・フッ化
物ガスは水分子Ｈ２Ｏとの反応性が高く、表面ＯＨのみ
ならず吸着水の除去には有効である。
結晶化が防止されるが、これは以下に示すような反応に
基づく。即ち、フッ化物ガラス表面で、 Zr−OH＋Cl2 →Zr−Cl＋ HCl＋ 1/2 O2 なる反応が生じる。フッ化物ガラス表面は通常ＯＨ基に
覆われており、不活性雰囲気中での線引き加熱時には、 ２（Zr−OH）→Zr−O −Zr＋H2 O なる脱水反応により酸化物が形成される。これが核とな
り、結晶化が進むと考えられており、Ｃｌ２含有雰囲気
で加熱することにより、酸化物形成が防止されるため、
結晶化を抑制することができる。上記の酸化物形成抑制
の効果は、線引き加熱雰囲気にＦ２，ＮＦ３を混合して
も得られ、Ｃｌ２の場合と同等の強度特性が得られてい
る。一方、ＨＣｌ，ＨＦの場合には表面ＯＨ基除去の効
果は非常に大きいが、単独で用いた場合、ガラスにＺr
の還元が生じ、ガラスが着色する場合がある。このた
め、Ｃｌ２Ｆ２，ＮＦ３等の酸化剤を同時に流入させる
と、前記と同等もしくはそれ以上の効果がある。特に、
ＮＦ３の場合フッ化物ガラスの線引き可能な温度３００
〜３５０℃程度では充分活性ではなく、ＨＣｌ，ＨＦと
の混合が有効である。一方、Ｃ，Ｓi の塩化物・フッ化
物ガスは水分子Ｈ２Ｏとの反応性が高く、表面ＯＨのみ
ならず吸着水の除去には有効である。
しかし、これらのガスを単独で用いると、ＣあるいはＳ
i の析出が認められる場合があり、Ｃｌ２等との混合が
必要である。これらのガスは水分子の除去に有効なた
め、Ｃｌ２等との混合により高い効果が得られる。
i の析出が認められる場合があり、Ｃｌ２等との混合が
必要である。これらのガスは水分子の除去に有効なた
め、Ｃｌ２等との混合により高い効果が得られる。
なお、ファイバの低強度部分は、母材の研摩傷や母材自
身の問題が充分解決されていないことから生じるもので
あり、表面結晶化による強度低下については加熱雰囲気
をハロゲン含有雰囲気とすることで解決されている。
身の問題が充分解決されていないことから生じるもので
あり、表面結晶化による強度低下については加熱雰囲気
をハロゲン含有雰囲気とすることで解決されている。
以上説明したように、本発明方法によれば、線引き加熱
時にフッ化物ガラス表面において、表面ＯＨをハロゲン
に置換して酸化物生成を防止し、結晶化を抑制すること
ができるため、機械的強度の高いフッ化物光ファイバを
線引きできる利点がある。
時にフッ化物ガラス表面において、表面ＯＨをハロゲン
に置換して酸化物生成を防止し、結晶化を抑制すること
ができるため、機械的強度の高いフッ化物光ファイバを
線引きできる利点がある。
Claims (3)
- 【請求項１】フッ化物ガラス母材の加熱雰囲気を乾燥不
活性ガスとハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスとの
混合ガス雰囲気とし、前記母材を加熱延伸して光ファイ
バに線引きすることを特徴とするフッ化物ガラス光ファ
イバの線引き方法。 - 【請求項２】ハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスが
塩素または塩素系もしくはフッ素またはフッ素系のガス
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフ
ッ化物ガラス光ファイバの線引き方法。 - 【請求項３】ハロゲンガスまたはハロゲン化合物ガスが
Ｃｌ２，ＨＣｌ，ＣＣｌ４，Ｆ２，ＨＦ，Ｓ１Ｆ４，Ｎ
Ｆ３のうちの少なくとも１種であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のフッ化物ガラス光ファイバの
線引き方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29522586A JPH0660033B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | フツ化物ガラス光フアイバの線引き方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29522586A JPH0660033B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | フツ化物ガラス光フアイバの線引き方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63147842A JPS63147842A (ja) | 1988-06-20 |
| JPH0660033B2 true JPH0660033B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=17817830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29522586A Expired - Fee Related JPH0660033B2 (ja) | 1986-12-11 | 1986-12-11 | フツ化物ガラス光フアイバの線引き方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660033B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0342397B1 (de) * | 1988-05-20 | 1993-01-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser hoher Festigkeit |
| JP4024736B2 (ja) | 2003-09-12 | 2007-12-19 | 株式会社東芝 | ラテラル型半導体装置 |
-
1986
- 1986-12-11 JP JP29522586A patent/JPH0660033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63147842A (ja) | 1988-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |