JPH07109144A - 希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法 - Google Patents
希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法Info
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- JPH07109144A JPH07109144A JP25539693A JP25539693A JPH07109144A JP H07109144 A JPH07109144 A JP H07109144A JP 25539693 A JP25539693 A JP 25539693A JP 25539693 A JP25539693 A JP 25539693A JP H07109144 A JPH07109144 A JP H07109144A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 光ファイバ増幅器などに使用される、機能性
の希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法
の提供。 【構成】 ガラス形成原料ガスと屈折率を高めるための
ドーパント原料ガスおよび増幅特性を賦活させるための
ドーパント原料ガスを火炎加水分解させ、生成したシリ
カガラス微粒子を堆積して得られた多孔質ガラス母材を
希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分に
乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解する
溶剤中に浸漬することで該多孔質ガラス母材中での希土
類元素を含む化合物の濃度分布が中央部において周辺部
より高濃度になるようにしたのち、再び乾燥させ、高温
で焼結して透明ガラス化することによりコア用希土類元
素ドープ石英ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロ
ッドの外周部にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給し
て、多孔質プリフォーム体を形成し、ついでこれらを焼
結し、透明ガラス化する。
の希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法
の提供。 【構成】 ガラス形成原料ガスと屈折率を高めるための
ドーパント原料ガスおよび増幅特性を賦活させるための
ドーパント原料ガスを火炎加水分解させ、生成したシリ
カガラス微粒子を堆積して得られた多孔質ガラス母材を
希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分に
乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解する
溶剤中に浸漬することで該多孔質ガラス母材中での希土
類元素を含む化合物の濃度分布が中央部において周辺部
より高濃度になるようにしたのち、再び乾燥させ、高温
で焼結して透明ガラス化することによりコア用希土類元
素ドープ石英ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロ
ッドの外周部にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給し
て、多孔質プリフォーム体を形成し、ついでこれらを焼
結し、透明ガラス化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は希土類元素ドープ石英ガ
ラスファイバ母材の製造方法、特には光ファイバ増幅器
などに使用される、機能性の希土類元素ドープ石英ガラ
スファイバ母材の製造方法に関するものである。
ラスファイバ母材の製造方法、特には光ファイバ増幅器
などに使用される、機能性の希土類元素ドープ石英ガラ
スファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】希土類元素ドープ石英ガラスファイバは
光機能を有していることから、光ファイバレーザー、光
増幅器、センサー素子などとして使用されている。しか
して、この種の石英ガラスの製造は従来からＭＣＶＤ法
による方法が知られている（特表昭 63-501711号公報参
照）が、これは希土類元素酸化物を高温に加熱して蒸発
させて反応系に供給するものであるため、これには供給
量の制御が困難であり、また大型の母材が得られにくい
という欠点がある。
光機能を有していることから、光ファイバレーザー、光
増幅器、センサー素子などとして使用されている。しか
して、この種の石英ガラスの製造は従来からＭＣＶＤ法
による方法が知られている（特表昭 63-501711号公報参
照）が、これは希土類元素酸化物を高温に加熱して蒸発
させて反応系に供給するものであるため、これには供給
量の制御が困難であり、また大型の母材が得られにくい
という欠点がある。
【０００３】他方、この希土類元素ドープ石英ガラスの
製造については、ガラス形成原料としてのけい素化合物
を酸水素火炎中に送り、この火炎加水分解で生成したシ
リカ微粒子を堆積して多孔質ガラス母材を作り、この多
孔質ガラス母材を希土類元素化合物の溶液に浸漬して希
土類元素化合物を多孔質ガラス母材に含浸させ、ついで
これを高温で焼結し、透明ガラス化するという方法が提
案されており（特公昭58-3980 号公報参照）、これには
溶液の濃度によってドープ量が制御できるし、蒸気圧の
低い化合物にも適用できるという利点があるけれども、
しかしこれには多孔質ガラス母材を希土類元素化合物の
溶液に浸漬し、乾燥する際に毛細管現象によって溶剤が
多孔質ガラス母材の表面に移動するときに溶質も同時に
移動してこれが表面近くに蓄積されるために、得られた
ガラスにドーパントの濃度分布ができてしまい、極端な
場合には表面と内部での熱膨張係数の差によってこれが
割れてしまうという問題点があり、これにはまた焼結、
ガラス化のときに希土類元素化合物の一部が揮散してし
まい、所望のドープ量をもつものが得られなくなるとい
う欠点もあるが、これらの方法で製造されたコア用ロッ
ドを光ファイバ母材とする方法としては例えば前記ロッ
ドを石英ガラス管中に挿入して加熱溶融する方法や、前
記ロッドの外周にクラッド用の多孔質ガラス体を順次積
層させる方法などが適用されている。
製造については、ガラス形成原料としてのけい素化合物
を酸水素火炎中に送り、この火炎加水分解で生成したシ
リカ微粒子を堆積して多孔質ガラス母材を作り、この多
孔質ガラス母材を希土類元素化合物の溶液に浸漬して希
土類元素化合物を多孔質ガラス母材に含浸させ、ついで
これを高温で焼結し、透明ガラス化するという方法が提
案されており（特公昭58-3980 号公報参照）、これには
溶液の濃度によってドープ量が制御できるし、蒸気圧の
低い化合物にも適用できるという利点があるけれども、
しかしこれには多孔質ガラス母材を希土類元素化合物の
溶液に浸漬し、乾燥する際に毛細管現象によって溶剤が
多孔質ガラス母材の表面に移動するときに溶質も同時に
移動してこれが表面近くに蓄積されるために、得られた
ガラスにドーパントの濃度分布ができてしまい、極端な
場合には表面と内部での熱膨張係数の差によってこれが
割れてしまうという問題点があり、これにはまた焼結、
ガラス化のときに希土類元素化合物の一部が揮散してし
まい、所望のドープ量をもつものが得られなくなるとい
う欠点もあるが、これらの方法で製造されたコア用ロッ
ドを光ファイバ母材とする方法としては例えば前記ロッ
ドを石英ガラス管中に挿入して加熱溶融する方法や、前
記ロッドの外周にクラッド用の多孔質ガラス体を順次積
層させる方法などが適用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように希
土類元素をコア全体にドープする方法では、光パワーの
小さな外周部にも相対的に高濃度の希土類元素がドープ
されるために、発光量に比較して吸収光量が大きくなっ
て増幅効率が低下することが知られており、これを解決
するためにはコアを２重としてその中心部のみに希土類
元素をドープする構造も提案されている。（IEEE Photo
nics Tech. Lett., Vol.3, No.8,721(1991) 参照） なお、このような構造を従来公知の手法で製造しようと
する場合には、希土類元素ドープコア用ロッドの周囲に
第２コア用ガラスを被覆し、ついでクラッド用ガラスを
被覆する方法が採られるのであるが、このような方法で
は第１コア、第２コアおよびクラッドのそれぞれの境界
に界面不整層が形成されるために散乱損失の原因とな
り、増幅特性が低下するという問題点があり、特に第１
コアと第２コアとの境界は光パワーが広がっていて、増
幅特性に大きく影響するという問題点があった。
土類元素をコア全体にドープする方法では、光パワーの
小さな外周部にも相対的に高濃度の希土類元素がドープ
されるために、発光量に比較して吸収光量が大きくなっ
て増幅効率が低下することが知られており、これを解決
するためにはコアを２重としてその中心部のみに希土類
元素をドープする構造も提案されている。（IEEE Photo
nics Tech. Lett., Vol.3, No.8,721(1991) 参照） なお、このような構造を従来公知の手法で製造しようと
する場合には、希土類元素ドープコア用ロッドの周囲に
第２コア用ガラスを被覆し、ついでクラッド用ガラスを
被覆する方法が採られるのであるが、このような方法で
は第１コア、第２コアおよびクラッドのそれぞれの境界
に界面不整層が形成されるために散乱損失の原因とな
り、増幅特性が低下するという問題点があり、特に第１
コアと第２コアとの境界は光パワーが広がっていて、増
幅特性に大きく影響するという問題点があった。
【０００５】さらに、希土類元素をコアにドープする公
知の方法では、多孔質ガラス母材に外周から希土類元素
を拡散させるため周辺部のみ高濃度にドープされてしま
うといった傾向があり、特に増幅特性を賦活させるため
のドーパントとしてアルミニウムを添加するとその相互
作用のため希土類元素は外周部で捕捉され中心部まで十
分に浸透しないため、上記のように２重コアの構造にし
たとしても十分にその効果は発揮されないといった問題
点もあった。
知の方法では、多孔質ガラス母材に外周から希土類元素
を拡散させるため周辺部のみ高濃度にドープされてしま
うといった傾向があり、特に増幅特性を賦活させるため
のドーパントとしてアルミニウムを添加するとその相互
作用のため希土類元素は外周部で捕捉され中心部まで十
分に浸透しないため、上記のように２重コアの構造にし
たとしても十分にその効果は発揮されないといった問題
点もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した希土類元素ドープ石英ガラスファ
イバ母材の製造方法に関するもので、これはガラス形成
原料ガスと屈折率を高めるためのドーパント原料ガスお
よび増幅特性を賦活させるためのドーパント原料ガスを
火炎加水分解させ、生成したシリカガラス微粒子を堆積
して得られた多孔質ガラス母材を希土類元素を含む化合
物の溶液に浸漬したのち、十分に乾燥させ、さらに該希
土類元素を含む化合物を溶解する溶剤中に浸漬すること
で該多孔質ガラス母材中での希土類元素を含む化合物の
濃度分布が中央部において周辺部より高濃度になるよう
にしたのち、再び乾燥させ、高温で焼結して透明ガラス
化することによりコア用希土類元素ドープ石英ガラスロ
ッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周部にクラッ
ド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質プリフォー
ム体を形成し、ついでこれらを焼結し、透明ガラス化す
ることにより、コアの中心部が希土類元素で高濃度にド
ープされた石英ガラスファイバ母材を得ることを特徴と
するものである。
利、問題点を解決した希土類元素ドープ石英ガラスファ
イバ母材の製造方法に関するもので、これはガラス形成
原料ガスと屈折率を高めるためのドーパント原料ガスお
よび増幅特性を賦活させるためのドーパント原料ガスを
火炎加水分解させ、生成したシリカガラス微粒子を堆積
して得られた多孔質ガラス母材を希土類元素を含む化合
物の溶液に浸漬したのち、十分に乾燥させ、さらに該希
土類元素を含む化合物を溶解する溶剤中に浸漬すること
で該多孔質ガラス母材中での希土類元素を含む化合物の
濃度分布が中央部において周辺部より高濃度になるよう
にしたのち、再び乾燥させ、高温で焼結して透明ガラス
化することによりコア用希土類元素ドープ石英ガラスロ
ッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周部にクラッ
ド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質プリフォー
ム体を形成し、ついでこれらを焼結し、透明ガラス化す
ることにより、コアの中心部が希土類元素で高濃度にド
ープされた石英ガラスファイバ母材を得ることを特徴と
するものである。
【０００７】すなわち、本発明者らは増幅特性に優れた
希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材を製造する方
法について種々検討した結果、これについてはコア用の
希土類元素ドープ石英ガラスロッドを四塩化けい素など
のガラス形成原料ガスを、屈折率を高めるためのドーパ
ント原料ガス、例えば四塩化ゲルマニウムなど、および
増幅特性を賦活させるためのドーパント原料ガス、例え
ば塩化アルミニウムなどと共に火炎加水分解させて生成
するシリカガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラ
ス母材を例えば塩化エルビウムのメタノールやエタノー
ルの溶液などの希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬し
たのち、十分に乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化
合物を溶解するメタノールやエタノールなどの溶剤中に
浸漬することで該多孔質ガラス母材中での希土類元素を
含む化合物の濃度分布が中央部において周辺部より高濃
度になるようにして再び乾燥させ、高温で焼結して透明
ガラス化することによってコア用希土類元素ドープ石英
ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周部
にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質プ
リフォーム体を形成し、ついでこれらを焼結し、透明ガ
ラス化すれば、コアの中心部が希土類元素で高濃度にド
ープされた石英ガラスファイバ母材を得ることができる
ことを見出し、これによれば増幅特性の優れた希土類元
素ドープ石英ガラスファイバを得ることができることを
確認して本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述
する。
希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材を製造する方
法について種々検討した結果、これについてはコア用の
希土類元素ドープ石英ガラスロッドを四塩化けい素など
のガラス形成原料ガスを、屈折率を高めるためのドーパ
ント原料ガス、例えば四塩化ゲルマニウムなど、および
増幅特性を賦活させるためのドーパント原料ガス、例え
ば塩化アルミニウムなどと共に火炎加水分解させて生成
するシリカガラス微粒子を堆積し、得られた多孔質ガラ
ス母材を例えば塩化エルビウムのメタノールやエタノー
ルの溶液などの希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬し
たのち、十分に乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化
合物を溶解するメタノールやエタノールなどの溶剤中に
浸漬することで該多孔質ガラス母材中での希土類元素を
含む化合物の濃度分布が中央部において周辺部より高濃
度になるようにして再び乾燥させ、高温で焼結して透明
ガラス化することによってコア用希土類元素ドープ石英
ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周部
にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質プ
リフォーム体を形成し、ついでこれらを焼結し、透明ガ
ラス化すれば、コアの中心部が希土類元素で高濃度にド
ープされた石英ガラスファイバ母材を得ることができる
ことを見出し、これによれば増幅特性の優れた希土類元
素ドープ石英ガラスファイバを得ることができることを
確認して本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述
する。
【０００８】
【作用】本発明は希土類元素ドープ石英ガラスファイバ
母材の製造方法に関するものであり、特には光ファイバ
増幅器などに使用される、機能性の希土類元素ドープ石
英ガラスファイバ母材の製造方法に関するものである
が、これは火炎加水分解させて生成するシリカガラス微
粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を例えば塩化
エルビウムのメタノールやエタノールの溶液などの希土
類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分に乾燥
させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解するメタ
ノールやエタノールなどの溶剤中に浸漬することで該多
孔質ガラス母材中での希土類元素を含む化合物の濃度分
布が中央部において周辺部より高濃度になるようにして
再び乾燥させ、高温で焼結して透明ガラス化することに
よりコア用希土類元素ドープ石英ガラスロッドを製造
し、ついで公知の方法で石英ガラスファイバ母材を製造
するといった方法で行えばよい。
母材の製造方法に関するものであり、特には光ファイバ
増幅器などに使用される、機能性の希土類元素ドープ石
英ガラスファイバ母材の製造方法に関するものである
が、これは火炎加水分解させて生成するシリカガラス微
粒子を堆積し、得られた多孔質ガラス母材を例えば塩化
エルビウムのメタノールやエタノールの溶液などの希土
類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分に乾燥
させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解するメタ
ノールやエタノールなどの溶剤中に浸漬することで該多
孔質ガラス母材中での希土類元素を含む化合物の濃度分
布が中央部において周辺部より高濃度になるようにして
再び乾燥させ、高温で焼結して透明ガラス化することに
よりコア用希土類元素ドープ石英ガラスロッドを製造
し、ついで公知の方法で石英ガラスファイバ母材を製造
するといった方法で行えばよい。
【０００９】このコア用希土類元素ドープ石英ガラスロ
ッドの製造は、四塩化けい素などガラス形成原料ガスと
四塩化ゲルマニウムのような屈折率を高めるためのドー
パント原料ガス、および塩化アルミニウムのような増幅
特性を賦活させるためのドーパント原料ガスとを酸水素
火炎中で火炎加水分解させ、生成するシリカガラス微粒
子を石英ガラス製の出発材の上に堆積させて多孔質ガラ
ス母材を作り、これを塩化エルビウムのメタノールやエ
タノールの溶液のような希土類元素を含む化合物の溶液
に浸漬したのち、十分に乾燥させ、さらにメタノールや
エタノールなどの溶剤中に浸漬することで該多孔質ガラ
ス母材中での希土類元素を含む化合物の濃度分布が中央
部において周辺部より高濃度になるようにして再び乾燥
させてから電気炉中で 1,400〜 1,500℃に加熱し、焼結
して透明ガラス化することにより行えばよい。
ッドの製造は、四塩化けい素などガラス形成原料ガスと
四塩化ゲルマニウムのような屈折率を高めるためのドー
パント原料ガス、および塩化アルミニウムのような増幅
特性を賦活させるためのドーパント原料ガスとを酸水素
火炎中で火炎加水分解させ、生成するシリカガラス微粒
子を石英ガラス製の出発材の上に堆積させて多孔質ガラ
ス母材を作り、これを塩化エルビウムのメタノールやエ
タノールの溶液のような希土類元素を含む化合物の溶液
に浸漬したのち、十分に乾燥させ、さらにメタノールや
エタノールなどの溶剤中に浸漬することで該多孔質ガラ
ス母材中での希土類元素を含む化合物の濃度分布が中央
部において周辺部より高濃度になるようにして再び乾燥
させてから電気炉中で 1,400〜 1,500℃に加熱し、焼結
して透明ガラス化することにより行えばよい。
【００１０】この場合における多孔質ガラス体の製造
は、光ファイバ用母材の製造法としてよく知られている
ＶＡＤ法やＯＶＤ法によって行えばよいが、中心部に構
造不整部が生じないということからＶＡＤ法とすること
がよい。また、このものは屈折率を高めておくことが必
要とされることからドーパントとして四塩化ゲルマニウ
ムを使用したものとすることがよい。なお、この多孔質
ガラス母材は希土類元素をドープさせるために上記した
ように希土類元素を含む化合物の溶液および溶剤に浸漬
されるので、これらの溶液、溶剤に浸漬したとき微粒子
間の凝集力が失われて破壊しないだけの機械的強度を有
することが必要とされることから、平均かさ密度が0.3g
/cm3以上のものとすることがよいが、一方この溶液、溶
剤が多孔質母材内を容易に拡散移動することが必要とさ
れることから平均かさ密度は1.0g/cm3以下とすることが
よい。
は、光ファイバ用母材の製造法としてよく知られている
ＶＡＤ法やＯＶＤ法によって行えばよいが、中心部に構
造不整部が生じないということからＶＡＤ法とすること
がよい。また、このものは屈折率を高めておくことが必
要とされることからドーパントとして四塩化ゲルマニウ
ムを使用したものとすることがよい。なお、この多孔質
ガラス母材は希土類元素をドープさせるために上記した
ように希土類元素を含む化合物の溶液および溶剤に浸漬
されるので、これらの溶液、溶剤に浸漬したとき微粒子
間の凝集力が失われて破壊しないだけの機械的強度を有
することが必要とされることから、平均かさ密度が0.3g
/cm3以上のものとすることがよいが、一方この溶液、溶
剤が多孔質母材内を容易に拡散移動することが必要とさ
れることから平均かさ密度は1.0g/cm3以下とすることが
よい。
【００１１】しかし、火炎加水分解法で堆積させた状態
の多孔質ガラス母材の平均かさ密度が0.3g/cm3以下、あ
るいは表面層の一部の密度が低い場合には希土類元素を
含む化合物の溶液に浸漬するに先立ち、電気炉において
少なくともその体積がわずかに縮小する程度に予備加熱
することが有効である。この多孔質ガラス母材は前記し
たように希土類元素化合物の溶液に浸漬させてこの内部
まで希土類元素化合物を浸透させるのであるが、この希
土類元素化合物はネオジウム、エルビウム、ユーロピウ
ム、セリウムなどの希土類元素の塩化物、硝酸塩、硫酸
塩などとすればよく、これらの希土類元素化合物は二種
以上を共ドープすることも可能である。また、この化合
物としては入手が容易で溶剤に対して十分な溶解度を有
する塩化物とすることがよく、この溶剤としては水も使
用することができるが、水が多孔質ガラス母材の微粒子
間の凝集力を弱める作用が強いので、メタノール、エタ
ノールなどとすることがよい。
の多孔質ガラス母材の平均かさ密度が0.3g/cm3以下、あ
るいは表面層の一部の密度が低い場合には希土類元素を
含む化合物の溶液に浸漬するに先立ち、電気炉において
少なくともその体積がわずかに縮小する程度に予備加熱
することが有効である。この多孔質ガラス母材は前記し
たように希土類元素化合物の溶液に浸漬させてこの内部
まで希土類元素化合物を浸透させるのであるが、この希
土類元素化合物はネオジウム、エルビウム、ユーロピウ
ム、セリウムなどの希土類元素の塩化物、硝酸塩、硫酸
塩などとすればよく、これらの希土類元素化合物は二種
以上を共ドープすることも可能である。また、この化合
物としては入手が容易で溶剤に対して十分な溶解度を有
する塩化物とすることがよく、この溶剤としては水も使
用することができるが、水が多孔質ガラス母材の微粒子
間の凝集力を弱める作用が強いので、メタノール、エタ
ノールなどとすることがよい。
【００１２】また、ここに使用される増幅特性を賦活さ
せるためのドーパントとしてはアルミニウムやリンなど
を用いることができるが、クロムのような遷移金属を光
増感剤として添加することも可能である。なお、この多
孔質ガラス母材にアルミニウムを含有させた場合には希
土類元素を含む化合物の溶液に浸漬した後、乾燥させ、
さらに高温で焼結すると、多孔質ガラス体の表面近くに
希土類元素化合物が高濃度に沈積しやすくなり、ガラス
化の後、表面が結晶化することや、表面に微小の割れが
生じる。このため、多孔質ガラス母材を希土類元素を含
む化合物の溶液に浸漬した後、乾燥させて、さらに前記
溶液に使用した溶剤のみに浸漬して表面近くの希土類化
合物を内部へ浸透させることがよい。
せるためのドーパントとしてはアルミニウムやリンなど
を用いることができるが、クロムのような遷移金属を光
増感剤として添加することも可能である。なお、この多
孔質ガラス母材にアルミニウムを含有させた場合には希
土類元素を含む化合物の溶液に浸漬した後、乾燥させ、
さらに高温で焼結すると、多孔質ガラス体の表面近くに
希土類元素化合物が高濃度に沈積しやすくなり、ガラス
化の後、表面が結晶化することや、表面に微小の割れが
生じる。このため、多孔質ガラス母材を希土類元素を含
む化合物の溶液に浸漬した後、乾燥させて、さらに前記
溶液に使用した溶剤のみに浸漬して表面近くの希土類化
合物を内部へ浸透させることがよい。
【００１３】この工程において希土類元素化合物の内部
へ浸透が不十分であるときには、乾燥と、溶媒のみによ
る浸漬を繰り返すことでこの多孔質ガラス母材の中心部
のみに高濃度で希土類元素をドープすることができる。
このものはついで、前記多孔質ガラス母材を乾燥させた
上で、電気炉中で加熱処理して、透明ガラス化して希土
類元素をドープしたコア用石英ガラスロッドを製造する
のであるが、この場合の雰囲気ガスとしてはヘリウムが
好ましいけれども、脱水を目的としてハロゲンガスを微
量混合してもよく、また、酸化物への転換を完全なもの
とするために酸素ガスを微量混合することもできる。
へ浸透が不十分であるときには、乾燥と、溶媒のみによ
る浸漬を繰り返すことでこの多孔質ガラス母材の中心部
のみに高濃度で希土類元素をドープすることができる。
このものはついで、前記多孔質ガラス母材を乾燥させた
上で、電気炉中で加熱処理して、透明ガラス化して希土
類元素をドープしたコア用石英ガラスロッドを製造する
のであるが、この場合の雰囲気ガスとしてはヘリウムが
好ましいけれども、脱水を目的としてハロゲンガスを微
量混合してもよく、また、酸化物への転換を完全なもの
とするために酸素ガスを微量混合することもできる。
【００１４】本発明の目的とする希土類元素ドープ石英
ガラスファイバ母材は、このようにして作られた希土類
元素をドープしたコア用石英ガラスロッドを必要に応じ
て延伸加工をした後に、表面を洗浄、火炎研磨等で平滑
にし、ついでこの外周部にガラス形成原料ガス、例えば
四塩化けい素のみを供給してクラッドとなる多孔質ガラ
ス層を形成し、これを焼結して透明ガラス化することに
よって得ることができる。なお、この希土類元素ドープ
石英ガラスファイバ母材から希土類元素ドープ石英ガラ
スファイバを得るためには、これを公知の方法による線
引きでこれをファイバ化すればよいが、これによれば光
ファイバレーザー用、光増幅器用、センサ素子な有用と
される希土類ドープ石英ガラスファイバを容易に得るこ
とができるという有利性が与えられる。
ガラスファイバ母材は、このようにして作られた希土類
元素をドープしたコア用石英ガラスロッドを必要に応じ
て延伸加工をした後に、表面を洗浄、火炎研磨等で平滑
にし、ついでこの外周部にガラス形成原料ガス、例えば
四塩化けい素のみを供給してクラッドとなる多孔質ガラ
ス層を形成し、これを焼結して透明ガラス化することに
よって得ることができる。なお、この希土類元素ドープ
石英ガラスファイバ母材から希土類元素ドープ石英ガラ
スファイバを得るためには、これを公知の方法による線
引きでこれをファイバ化すればよいが、これによれば光
ファイバレーザー用、光増幅器用、センサ素子な有用と
される希土類ドープ石英ガラスファイバを容易に得るこ
とができるという有利性が与えられる。
【００１５】
【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 石英製同心多重管バーナに水素ガス４リットル/min、酸素ガ
ス９リットル/minを供給して酸水素炎を形成させると共に、
四塩化けい素を入れた蒸発器にアルゴンガスを2.0リットル/
分で吹込んで四塩化けい素をガス化させ、このガスを 1
20℃に加熱されている無水塩化アルミニウムの蒸発器を
通過させて四塩化けい素と無水塩化アルミニウムを含む
ガスを発生させ、これをさらに四塩化ゲルマニウムの蒸
発器を通過させて四塩化けい素と塩化アルミニウムおよ
び四塩化ゲルマニウムの混合ガスを作り、これを上記の
酸水素火炎に供給し、この原料ガスの火炎加水分解で発
生したガラス微粒子を合成石英ガラスからなる出発材の
軸方向に６時間堆積成長させて多孔質シリカ母材を作成
した。
ス９リットル/minを供給して酸水素炎を形成させると共に、
四塩化けい素を入れた蒸発器にアルゴンガスを2.0リットル/
分で吹込んで四塩化けい素をガス化させ、このガスを 1
20℃に加熱されている無水塩化アルミニウムの蒸発器を
通過させて四塩化けい素と無水塩化アルミニウムを含む
ガスを発生させ、これをさらに四塩化ゲルマニウムの蒸
発器を通過させて四塩化けい素と塩化アルミニウムおよ
び四塩化ゲルマニウムの混合ガスを作り、これを上記の
酸水素火炎に供給し、この原料ガスの火炎加水分解で発
生したガラス微粒子を合成石英ガラスからなる出発材の
軸方向に６時間堆積成長させて多孔質シリカ母材を作成
した。
【００１６】ついで、この多孔質ガラス母材を 1,100℃
に加熱した電気炉の中に入れて予備焼結して見かけかさ
密度が 0.40g/cm3のものとし、これを塩化エルビウムの
0.1重量％のメタノール溶液に浸漬して多孔質ガラス母
材の内部まで塩化エルビウムを浸透させ、これを空気中
に放置して十分に乾燥させてから、さらにメタノールに
浸漬して塩化エルビウムを十分に浸透させたのち、空気
中で風乾させ、これを電気炉中でヘリウムガス雰囲気下
に 1,500℃で加熱処理して透明ガラス化したところ、酸
化エルビウムを500ppm含有する石英ガラスロッドが得ら
れたが、これをＥＰＭＡで分析したところ、このものは
図１に示したように中心部においてエルビウムが最大濃
度となり、周辺部においてはエルビウムが殆ど検出され
なかった。
に加熱した電気炉の中に入れて予備焼結して見かけかさ
密度が 0.40g/cm3のものとし、これを塩化エルビウムの
0.1重量％のメタノール溶液に浸漬して多孔質ガラス母
材の内部まで塩化エルビウムを浸透させ、これを空気中
に放置して十分に乾燥させてから、さらにメタノールに
浸漬して塩化エルビウムを十分に浸透させたのち、空気
中で風乾させ、これを電気炉中でヘリウムガス雰囲気下
に 1,500℃で加熱処理して透明ガラス化したところ、酸
化エルビウムを500ppm含有する石英ガラスロッドが得ら
れたが、これをＥＰＭＡで分析したところ、このものは
図１に示したように中心部においてエルビウムが最大濃
度となり、周辺部においてはエルビウムが殆ど検出され
なかった。
【００１７】つぎに、このコア用ガラスロッドをガラス
旋盤で延伸加工して表面を平滑にし、この外周部に四塩
化けい素を含むガラス形成原料ガスの火炎加水分解で発
生したシリカガラス微粒子を堆積してクラッドとして十
分な厚みの多孔質ガラス層を形成させ、これを焼結して
透明ガラス化してエルビウムドープ石英ガラスファイバ
母材を製造し、さらにこれを線引きして光ファイバを作
り、この光ファイバに1.55μｍの信号光入力が-10dBmの
とき、1.48μｍ励起光を40mWで励起させたところ、この
ものは増幅利得が37dBでこのときの雑音指数も 5.2dBで
あるという良好な結果を示した。
旋盤で延伸加工して表面を平滑にし、この外周部に四塩
化けい素を含むガラス形成原料ガスの火炎加水分解で発
生したシリカガラス微粒子を堆積してクラッドとして十
分な厚みの多孔質ガラス層を形成させ、これを焼結して
透明ガラス化してエルビウムドープ石英ガラスファイバ
母材を製造し、さらにこれを線引きして光ファイバを作
り、この光ファイバに1.55μｍの信号光入力が-10dBmの
とき、1.48μｍ励起光を40mWで励起させたところ、この
ものは増幅利得が37dBでこのときの雑音指数も 5.2dBで
あるという良好な結果を示した。
【００１８】
【発明の効果】本願発明は希土類元素ドープ石英ガラス
ファイバ母材の製造方法に関するものであり、これは前
記したようにガラス形成原料ガスと屈折率を高めるため
のドーパント原料ガスおよび増幅特性を賦活させるため
のドーパント原料ガスを火炎加水分解させ、生成したシ
リカガラス微粒子を堆積して得られた多孔質ガラス母材
を希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分
に乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解す
る溶剤中に浸漬することで、該多孔質ガラス母材中の希
土類元素を含む化合物の濃度分布が中央部において周辺
部より高濃度としたのち、再び乾燥させ高温で焼結して
透明ガラス化することによりコア用希土類元素ドープ石
英ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周
部にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質
プリフォーム体を形成し、つでこれらを焼結し、透明ガ
ラス化することを特徴とするものであるが、これによれ
ばコアの中心部が希土類元素で高濃度にドープされた希
土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材を容易に得るこ
とができ、このものは増幅特性に優れた光ファイバを与
えるという有利性をもつものになる。
ファイバ母材の製造方法に関するものであり、これは前
記したようにガラス形成原料ガスと屈折率を高めるため
のドーパント原料ガスおよび増幅特性を賦活させるため
のドーパント原料ガスを火炎加水分解させ、生成したシ
リカガラス微粒子を堆積して得られた多孔質ガラス母材
を希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分
に乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解す
る溶剤中に浸漬することで、該多孔質ガラス母材中の希
土類元素を含む化合物の濃度分布が中央部において周辺
部より高濃度としたのち、再び乾燥させ高温で焼結して
透明ガラス化することによりコア用希土類元素ドープ石
英ガラスロッドを製造し、該コア用ガラスロッドの外周
部にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給して、多孔質
プリフォーム体を形成し、つでこれらを焼結し、透明ガ
ラス化することを特徴とするものであるが、これによれ
ばコアの中心部が希土類元素で高濃度にドープされた希
土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材を容易に得るこ
とができ、このものは増幅特性に優れた光ファイバを与
えるという有利性をもつものになる。
【図１】第１図は本発明の方法により得られた希土類元
素ドープ石英ガラスファイバ母材のドーパント径方向の
分布で示したものである。
素ドープ石英ガラスファイバ母材のドーパント径方向の
分布で示したものである。
１…ゲルマニウムの分布、 ２…エルビウムの分布、
３…クラッド。
３…クラッド。
Claims (3)
- 【請求項１】ガラス形成原料ガスと屈折率を高めるため
のドーパント原料ガスおよび増幅特性を賦活させるため
のドーパント原料ガスを火炎加水分解させ、生成したシ
リカガラス微粒子を堆積して得られた多孔質ガラス母材
を希土類元素を含む化合物の溶液に浸漬したのち、十分
に乾燥させ、さらに該希土類元素を含む化合物を溶解す
る溶剤中に浸漬することで該多孔質ガラス母材中での希
土類元素を含む化合物の濃度分布が中央部において周辺
部より高濃度になるようにしたのち、再び乾燥させ、高
温で焼結して透明ガラス化することによりコア用希土類
元素ドープ石英ガラスロッドを製造し、該コア用ガラス
ロッドの外周部にクラッド用ガラス形成原料ガスを供給
して、多孔質プリフォーム体を形成し、ついでこれらを
焼結し、透明ガラス化することにより、コアの中心部が
希土類元素で高濃度にドープされた石英ガラスファイバ
母材を得ることを特徴とする希土類元素ドープ石英ガラ
スファイバ母材の製造方法。 - 【請求項２】多孔質ガラス母材を希土類元素を含む化合
物の溶液に浸漬するに先立ち、電気炉において少なくと
もその体積がわずかに縮小する程度に予備加熱する請求
項１に記載した希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母
材の製造方法。 - 【請求項３】多孔質ガラス母材を希土類元素を含む化合
物の溶液に浸漬したのち、十分に乾燥させ、さらに該希
土類元素を含む化合物を溶解する溶剤中に浸漬する工程
を少なくとも一回以上繰り返す請求項１または２に記載
した希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25539693A JP3027075B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25539693A JP3027075B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07109144A true JPH07109144A (ja) | 1995-04-25 |
| JP3027075B2 JP3027075B2 (ja) | 2000-03-27 |
Family
ID=17278184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25539693A Expired - Fee Related JP3027075B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 希土類元素ドープ石英ガラスファイバ母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3027075B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007091579A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-04-12 | Fujikura Ltd | 光ファイバ母材の製造方法 |
| WO2009125746A1 (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-15 | 古河電気工業株式会社 | ガラス母材の製造方法 |
| JP2010064915A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 光ファイバ母材の製造方法 |
| US8116607B2 (en) | 2008-03-13 | 2012-02-14 | Fujikura Ltd. | Rare-earth doped optical fiber, method of producing the same, and fiber laser |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP25539693A patent/JP3027075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007091579A (ja) * | 2005-08-29 | 2007-04-12 | Fujikura Ltd | 光ファイバ母材の製造方法 |
| US8116607B2 (en) | 2008-03-13 | 2012-02-14 | Fujikura Ltd. | Rare-earth doped optical fiber, method of producing the same, and fiber laser |
| WO2009125746A1 (ja) * | 2008-04-08 | 2009-10-15 | 古河電気工業株式会社 | ガラス母材の製造方法 |
| US8141391B2 (en) | 2008-04-08 | 2012-03-27 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Glass preform manufacturing method |
| JP5435502B2 (ja) * | 2008-04-08 | 2014-03-05 | 古河電気工業株式会社 | ガラス母材の製造方法 |
| JP2010064915A (ja) * | 2008-09-09 | 2010-03-25 | Shin-Etsu Chemical Co Ltd | 光ファイバ母材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3027075B2 (ja) | 2000-03-27 |
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