JPH07112932B2 - Method for producing functional quartz optical fiber base material - Google Patents

Method for producing functional quartz optical fiber base material

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JPH07112932B2
JPH07112932B2 JP61192796A JP19279686A JPH07112932B2 JP H07112932 B2 JPH07112932 B2 JP H07112932B2 JP 61192796 A JP61192796 A JP 61192796A JP 19279686 A JP19279686 A JP 19279686A JP H07112932 B2 JPH07112932 B2 JP H07112932B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は機能性石英光ファイバ母材の製造方法、さらに
詳細には、光ファイバ形レーザ、光アイソレータになど
に使用でき、かつ不要の不純物の混入の少ない高性能の
機能性石英光ファイバ母材を製造する方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing a functional quartz optical fiber preform, more specifically, it can be used for an optical fiber type laser, an optical isolator, etc. The present invention relates to a method for producing a high-performance functional silica optical fiber preform with little contamination.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

従来、希土類元素および一部の遷移金属元素(Crなど)
を含み、Fe、Cuなどの不純物、OH基などの混入が石英光
ファイバと同程度の極めて低い機能性石英ガラスを製造
する方法としては、MCVD法による方法(Ref.S.B.Pool e
t al.Electoron Lett.Vol 21 pp737〜(1985)、M.WATA
NABE et al.p11〜,IOOC−ECOC prce.(1985))およびP
CVD法による方法(H.NAMIKAWA,JJAP,Vo123,ppL409(198
4))などが知られている。
Conventionally, rare earth elements and some transition metal elements (Cr, etc.)
As a method for producing a functionalized silica glass, which contains impurities such as Fe and Cu, and has extremely low contamination with OH groups and other impurities, which is as low as that of a quartz optical fiber, the MCVD method (Ref.SBPool e
t al. Electoron Lett. Vol 21 pp737 ~ (1985), M.WATA
NABE et al. P11-, IOOC-ECOC prce. (1985)) and P
CVD method (H.NAMIKAWA, JJAP, Vo123, ppL409 (198
4)) etc. are known.

たとえばMCVD法は、第1図に示すように、中空の石英管
1に隣接して副チャンバ4を備えており、主バータ6を
往復させながら、原料のSiCl4、O2、GeCl4などの原料を
前記石英管1の一方の開放端より導入し、ガラス薄膜を
石英管1の内面に熱酸化反応により堆積させて、合成ク
ラッド層2を形成する。こののち、副バーナ5を作動さ
せ微量成分原料(たとえばNdCl3、ErCl3など)Mを気化
させて、堆積するガラス薄膜に取り込ませ、微量成分原
料Mを含む合成コア層3を堆積させることにより、光フ
ァイバ母材を製造している。
For example, the MCVD method has a sub-chamber 4 adjacent to a hollow quartz tube 1 as shown in FIG. 1, and while the main barter 6 is reciprocated, the raw materials SiCl 4 , O 2 , GeCl 4, etc. A raw material is introduced from one open end of the quartz tube 1, and a glass thin film is deposited on the inner surface of the quartz tube 1 by a thermal oxidation reaction to form a synthetic clad layer 2. After that, the sub-burner 5 is operated to vaporize the trace component raw material (for example, NdCl 3 , ErCl 3 etc.) M, take it into the glass thin film to be deposited, and deposit the synthetic core layer 3 containing the trace component raw material M. , Manufactures optical fiber preforms.

このような方法においては、従来の光ファイバ母材の製
造方法をほとんど利用できるために、低OH基濃度、不純
物濃度のガラス母材を容易に作製できるという利点があ
るが、一方大形のガラス母材やロッド形状の母材(母材
周囲に純石英ガラス層を含まない)を得ることは困難で
あるという欠点があった。
In such a method, since most of the conventional methods for producing an optical fiber preform can be used, there is an advantage that a glass preform having a low OH group concentration and an impurity concentration can be easily produced. There is a drawback that it is difficult to obtain a base material or a rod-shaped base material (a pure quartz glass layer is not included around the base material).

一方、第2図に示すPCVD法によれば、温度調節器によっ
て所定温度に保持されたサチュレータ7内のSiCl4(ガ
ラス原料)をArガスをキャリアとして微量成分原料保持
管19に導き、加熱炉8によって気化された微量成分原料
ボート12内の微量原料(たとえばNdCl3)とともに、ノ
ズル9より反応室の導入する。前記原料ガスは、プラズ
マ用ガス導入口11、プラズマ発生用RFコイル17によって
発生したプラズマ炎10によって酸化反応を生じ、石英製
ロッド13上にNd添加の石英14を合成するものである。残
余の原料ガスは熱交換器18をへて排気管15より排気され
る。
On the other hand, according to the PCVD method shown in FIG. 2, SiCl 4 (glass raw material) in the saturator 7 held at a predetermined temperature by a temperature controller is introduced into the trace ingredient material holding pipe 19 using Ar gas as a carrier, and the heating furnace Along with the trace amount raw material (for example, NdCl 3 ) in the trace component raw material boat 12 vaporized by 8, the gas is introduced into the reaction chamber from the nozzle 9. The raw material gas causes an oxidation reaction by the plasma flame 10 generated by the plasma gas inlet 11 and the plasma generating RF coil 17, and synthesizes Nd-doped quartz 14 on the quartz rod 13. The remaining raw material gas is exhausted from the exhaust pipe 15 through the heat exchanger 18.

このような方法においては、プラズマ炎10の温度(数千
度〜数万度といわれている)が極度に高いため、合成し
た酸化物ガラスの昇華などを避け母材を堆積させるため
に、プラズマ炎10とターゲットとの位置関係を精密に制
御する必要がある。また、プラズマ炎を安定化するため
にプラズマトーチ内での原料、作動ガスの流れを安定化
させる必要があるという欠点があった。
In such a method, the temperature of the plasma flame 10 (which is said to be in the range of thousands to tens of thousands of degrees) is extremely high. Therefore, in order to avoid sublimation of the synthesized oxide glass and deposit the base material, plasma It is necessary to precisely control the positional relationship between the flame 10 and the target. Further, there is a drawback in that it is necessary to stabilize the flow of the raw material and the working gas in the plasma torch in order to stabilize the plasma flame.

一方、光ファイバの代表的な製造方法の一つであるVAD
法における母材の合成を考えてみる。VAD法は気相状態
のSiCl4を酸水素火炎中に供給し、火炎内で生成したガ
ス微粒子を回転している種棒の端面に堆積させ、種棒の
軸方向に多孔質ガラス体を成長させ、得られた多孔質母
材を、脱水剤を含む不活性雰囲気下で透明ガラス化させ
ることにより光ファイバ用母材を作製する方法である。
On the other hand, VAD, which is one of the typical manufacturing methods for optical fibers
Consider the synthesis of the base metal in the method. In the VAD method, vapor-phase SiCl 4 is supplied into an oxyhydrogen flame, and the gas particles generated in the flame are deposited on the end surface of a rotating seed rod, and a porous glass body is grown in the axial direction of the seed rod. Then, the obtained porous preform is subjected to transparent vitrification in an inert atmosphere containing a dehydrating agent to produce an optical fiber preform.

このVAD法を使用して希土類元素または一部遷移元素を
含む母材を合成する場合、使用する希土類塩化物または
遷移金属塩化物材料の融点が高いため充分な蒸気圧をえ
るためには、1000℃以上の高温に原料を保持する必要が
ある(たとえば1mmHgの飽和蒸気圧を与えるNdCl3の温度
は1048℃)。この結果、VAD法による母材合成では、配
管全てを1000℃程度に保温する必要を生じ、実際上母材
の合成は困難であった。
When synthesizing a base material containing rare earth elements or some transition elements using this VAD method, in order to obtain a sufficient vapor pressure because the melting point of the rare earth chloride or transition metal chloride material used is high, 1000 It is necessary to keep the raw material at a high temperature of ℃ or higher (for example, the temperature of NdCl 3 which gives a saturated vapor pressure of 1 mmHg is 1048 ℃). As a result, in the base metal synthesis by the VAD method, it was necessary to keep all the pipes warm at about 1000 ° C, and it was actually difficult to synthesize the base metal.

この点を解決する方法として、VAD法で多孔質母材を合
成したのち、透明ガラス化処理時に電気炉内で希土類塩
化物原料雰囲気で処理することにより気相拡散により添
加する方法が知られている(特願昭54−083505号)。し
かしながら、この発明においては、拡散処理後、脱水処
理を行うために、一度添加された希土類元素が再び塩化
物として揮散するため、高濃度添加が困難であるという
欠点がある。
As a method to solve this point, after synthesizing a porous base material by the VAD method, a method of adding by vapor phase diffusion by processing in a rare earth chloride raw material atmosphere in an electric furnace during transparent vitrification treatment is known. (Japanese Patent Application No. 54-083505). However, in the present invention, since the rare earth element once added is volatilized again as a chloride in order to perform the dehydration treatment after the diffusion treatment, there is a drawback that it is difficult to add it at a high concentration.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、VAD法に
よる高融点微量成分(希土類元素)元素添加の欠点を解
決し、さらに従来のMCVD、PCVD法では合成が不可能であ
った大形母材の製造を可能にする機能性石英光ファイバ
母材の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, solves the disadvantage of adding a high melting point trace component (rare earth element) element by the VAD method, and has a large size that cannot be synthesized by the conventional MCVD and PCVD methods. It is an object of the present invention to provide a method for producing a functional quartz optical fiber preform that enables the production of a preform.

したがって、本発明による機能性石英光ファイバ母材の
製造方法は、VAD法で製造した多孔質体を熱処理し、希
土類元素を添加する機能性石英光ファイバ母材の製造方
法において、 (a)あらかじめ希土類元素を含む固体原料が配置され
た炉心管中で、前記多孔質体を脱水用ガスを含んだ不活
性ガス雰囲気下で処理する第1の工程、 (b)前記炉心管中の前記脱水用ガスを含んだ不活性ガ
スを純粋な不活性ガスで置換し一定時間保持する第2の
工程、 (c)前記希土類元素を含む固体原料を炉心管に形成さ
れた温度勾配に沿って移動させて前記固体原料の温度調
整して加熱し、前記多孔質体を透明ガラス化する第3の
工程、 よりなることを特徴とするものである。
Therefore, the method for producing a functional quartz optical fiber preform according to the present invention is a method for producing a functional quartz optical fiber preform in which a porous body produced by the VAD method is heat-treated and a rare earth element is added to (a) in advance. A first step of treating the porous body in an inert gas atmosphere containing a dehydration gas in a core tube in which a solid raw material containing a rare earth element is arranged; (b) the dehydration in the core tube A second step of replacing the gas-containing inert gas with a pure inert gas and holding the same for a certain period of time, (c) moving the solid raw material containing the rare earth element along a temperature gradient formed in the core tube It is characterized by comprising the third step of adjusting the temperature of the solid raw material and heating it to make the porous body into a transparent glass.

本発明による機能性石英光ファイバ母材の製造方法によ
れば、あらかじめ多孔質体をVAD法により形成してお
き、この多孔質体を脱水処理したのちに、微量成分原料
(希土類元素)を添加するために、前記微量成分原料が
揮散することがなくなり、このため高濃度の微量成分を
添加した母材が製造できるという利点がある。また、VA
D法で多孔質体を製造するために、母材を大形化できる
という利点も生じる。
According to the method for producing a functional quartz optical fiber preform according to the present invention, a porous body is formed in advance by the VAD method, and after the porous body is dehydrated, a trace component raw material (rare earth element) is added. Therefore, there is an advantage that the above-mentioned trace component raw material does not volatilize, and therefore a base material to which a high concentration of trace component is added can be manufactured. Also, VA
Since the porous body is produced by the method D, there is an advantage that the base material can be made large.

〔発明の具体的説明〕 本発明による機能性石英光ファイバ母材の製造方法によ
れば、まずVAD法により多孔質ガラス体を製造する。
[Detailed Description of the Invention] According to the method for producing a functional quartz optical fiber preform according to the present invention, a porous glass body is first produced by the VAD method.

この多孔質ガラス体は、本発明において基本的に限定さ
れるものではなく、VAD法によって製造された石英光フ
ァイバ母材用の多孔質ガラス体であればいかなるもので
もよい。
This porous glass body is not basically limited in the present invention, and any porous glass body for a quartz optical fiber preform manufactured by the VAD method may be used.

この多孔質ガラス体を脱水用ガスを含む不活性ガス雰囲
気中で処理を行い、次いで不活性ガラス雰囲気中で熱処
理を行う。
This porous glass body is treated in an inert gas atmosphere containing a dehydrating gas, and then heat treated in an inert glass atmosphere.

従来においては、多孔質体の合成→微量成分原料の添加
→(酸化)→脱水→ガラス化という工程によって微量成
分原料の添加が行われていた。
Conventionally, the addition of the trace component raw material has been carried out by the steps of synthesizing a porous body, adding a trace component raw material, (oxidation), dehydration, and vitrification.

本発明においては、多孔質体の合成→脱水→熱処理→微
量成分原料の添加、ガラス化という工程で行うため、微
量成分原料の揮散を生じることはなくなる。
In the present invention, since the steps of synthesizing the porous body → dehydration → heat treatment → adding the minor component raw material and vitrification are performed, volatilization of the minor component raw material does not occur.

すなわちNd2O3の添加を例にとって説明すると、初めNdC
l3(気体)で多孔質体中に拡散した後、酸化により多孔
質体内に添加されたNd2O3はつぎの脱水処理工程におい
て、脱水剤として一般的に使用しているCl2と反応し、
一度形成されたNd2O3が揮散してしまう。これは、下記
の反応式で示される。
That is, taking Nd 2 O 3 addition as an example, first, NdC
After diffusing into the porous body with l 3 (gas), Nd 2 O 3 added to the porous body by oxidation reacts with Cl 2 which is generally used as a dehydrating agent in the next dehydration treatment step. ,
Once formed, Nd 2 O 3 volatilizes. This is shown by the following reaction formula.

Nd2O3(s)+3Cl2(g) →2NdCl3(g)+3/202(g) この結果、高濃度に希土類を添加することは不可能にな
り、このことは本発明者らの実験によりも確認できた。
Nd 2 O 3 (s) + 3Cl 2 (g) → 2NdCl 3 (g) +3/20 2 (g) As a result, it becomes impossible to add rare earths to a high concentration, which is what our inventors It was also confirmed by experiments.

一方、本発明に方法によれば、脱水処理は希土類元素の
添加に先立って行われるため、上記反応による希土類元
素の揮散という問題は生じないのである。
On the other hand, according to the method of the present invention, since the dehydration treatment is performed prior to the addition of the rare earth element, the problem of volatilization of the rare earth element due to the above reaction does not occur.

この脱水処理は、従来のこの種の技術において使用され
ている脱水方法を有効に使用できる。たとえば、脱水
剤、たとえばハロゲン含有ガスを含む雰囲気において加
熱して行うことができる。
This dehydration treatment can effectively use the dehydration method used in the conventional technique of this kind. For example, it can be performed by heating in an atmosphere containing a dehydrating agent such as a halogen-containing gas.

この脱水処理およびそれに続く不活性ガス雰囲気中の熱
処理の温度は、好ましくは1400℃以下であるのがよい。
1400℃を超えて脱水および熱処理を施すと、下記の実施
例4より明らかなように多孔質体の嵩密度が微量成分原
料の拡散添加に不適当なまでい高くなってしまい、微量
成分原料が添加できなくなる虞を生じるからである。
The temperature of this dehydration treatment and the subsequent heat treatment in an inert gas atmosphere is preferably 1400 ° C. or lower.
When dehydration and heat treatment were performed at temperatures higher than 1400 ° C., as is clear from Example 4 below, the bulk density of the porous body became so high as to be unsuitable for diffusion addition of the trace component raw material, and the trace component raw material was This is because there is a risk that it cannot be added.

この脱水処理に次いで本発明においては不活性ガス雰囲
気中で熱処理を行う。
Following this dehydration treatment, heat treatment is performed in an inert gas atmosphere in the present invention.

この熱処理工程は、前記脱水剤を不活性ガスによって置
換し、透明ガラス化工程における脱水剤分圧を制御する
ために行われる。したがって、この熱処理における時間
を変化させることにより、微量成分の添加量を調整する
ことができる。すなわち、脱水剤(たとえば塩素)の分
圧が大きいと、揮散しやすくなり、添加量は小さくな
り、脱水剤の分圧が小さいと、添加量が多くなる(実施
例2参照)からである。
This heat treatment step is performed to replace the dehydrating agent with an inert gas and control the partial pressure of the dehydrating agent in the transparent vitrification step. Therefore, the amount of addition of the trace component can be adjusted by changing the time of this heat treatment. That is, when the partial pressure of the dehydrating agent (for example, chlorine) is large, it easily volatilizes and the addition amount is small, and when the partial pressure of the dehydrating agent is small, the addition amount is large (see Example 2).

このように脱水処理および熱処理を施した多孔質体に微
量成分原料を含む不活性ガス雰囲気中に晒すことによっ
て、前記多孔質体に微量成分を添加する。
The micro component is added to the porous body by exposing the porous body that has been dehydrated and heat-treated as described above to an inert gas atmosphere containing a raw material of the micro component.

微量成分原料としては、Nd、Er、Vb、Ceなどの希土類元
素であることができる。
The trace element raw material can be a rare earth element such as Nd, Er, Vb, Ce.

この微量成分の添加工程において、上述の微量成分原料
の温度を調整することによって、微量成分の添加量を調
整できる(実施例1)。
In the step of adding the minor component, the amount of the minor component added can be adjusted by adjusting the temperature of the above-mentioned minor component raw material (Example 1).

実施例1 第3図は本発明の方法を実施するための装置の概略図で
ある。この図より明らかなように、この装置は、電気ヒ
ータ20および回転し、かつ上下動可能な種棒21を備えた
石英炉心管(但しガス導入口と排出口を有する)22を有
した構成になっている。
Example 1 FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for carrying out the method of the present invention. As is clear from this figure, this device has a structure including an electric heater 20 and a quartz furnace core tube (having a gas inlet and a gas outlet) 22 equipped with a rotatable and vertically movable seed rod 21. Has become.

この石英炉心管22の前記種棒21には多孔質体23が堆積さ
れているとともに、前記炉心管22の底部にはNdCl3の入
ったボート24が設置されている。また、第3図の右には
前記石英炉心管22における温度分布が示してある。
A porous body 23 is deposited on the seed rod 21 of the quartz core tube 22, and a boat 24 containing NdCl 3 is installed at the bottom of the core tube 22. The temperature distribution in the quartz furnace tube 22 is shown on the right side of FIG.

まず、VAD法により純石英多孔質母材を作製した。この
多孔質母材の作製条件は、SiCl4(40℃、キャリアArガ
ス100cc)を酸水素バーナ(H22.9分、O26.0/分)
に供給し、成長速度42mm/時間であった。
First, a pure quartz porous base material was produced by the VAD method. The conditions for producing this porous matrix were SiCl 4 (40 ° C, carrier Ar gas 100cc) with an oxyhydrogen burner (H 2 2.9 min, O 2 6.0 / min)
And the growth rate was 42 mm / hour.

この多孔質母材を石英炉心管22の電気炉均熱部に装着し
た。NdCl3原料は石英炉心管底部に置かれた石英ボート2
4中に入れられており、NdCl3の温度はボート24の上下方
向の位置を変えることによって調整した。すなわち、第
3図右に示した温度分布によれば、炉心管22の底部部分
には上下方向に温度が変化する部分がある。したがっ
て、この温度変化部分に対応して、前記ボート24を上下
すれば、NdCl3の温度を変化できるのである。
This porous base material was attached to the soaking part of the quartz furnace tube 22 in the electric furnace. NdCl 3 raw material is a quartz boat placed at the bottom of the quartz core tube 2
The temperature of the NdCl 3 contained in the boat 4 was adjusted by changing the vertical position of the boat 24. That is, according to the temperature distribution shown on the right side of FIG. 3, there is a portion where the temperature changes vertically in the bottom portion of the core tube 22. Therefore, the temperature of NdCl 3 can be changed by moving the boat 24 up and down corresponding to this temperature change portion.

次ぎに、炉心管22中にHeガスを5/分を流しつつ、10
00℃まで炉温を上昇させた。次ぎに、He(5/分)、
Cl2(70cc/分)の混合雰囲気下で1000℃に保持し、1時
間脱水したのち、さらにHe(5/分)の雰囲気下で48
時間保持した。
Next, while flowing He gas at 5 / min into the core tube 22,
The furnace temperature was raised to 00 ° C. Next, He (5 / min),
After keeping it at 1000 ℃ in a mixed atmosphere of Cl 2 (70 cc / min) and dehydrating it for 1 hour, it was further 48 in a He (5 / min) atmosphere.
Held for hours.

最後にHe(5/分)の雰囲気下で1500℃まで昇温し
た。昇温速度は、0〜1000℃までは500℃/時間、1000
〜1500℃/分までは200℃/時間とした。
Finally, the temperature was raised to 1500 ° C. in an atmosphere of He (5 / min). The heating rate is 500 ℃ / hour from 0 to 1000 ℃, 1000
Up to 1500 ° C / min was 200 ° C / hour.

第4図にNdCl3温度とNdの添加量の関係を示した。この
第4図より明らかなように、NdCl3温度を調整すること
により、一意的にNd3+イオンの添加濃度を制御すること
ができることが分かった。
FIG. 4 shows the relationship between the NdCl 3 temperature and the amount of Nd added. As is clear from FIG. 4, it was found that the addition concentration of Nd 3+ ions can be uniquely controlled by adjusting the NdCl 3 temperature.

実施例2 実施例1と同じ装置を使用し、電気炉の温度を以下に示
すプログラムにより制御した。
Example 2 Using the same apparatus as in Example 1, the temperature of the electric furnace was controlled by the program shown below.

なお、NdCl3原料の温度は、1400℃で一定とした。第5
図に熱処理時間とNd添加量の関係を示す。この第5図よ
り明らかなように、Cl2脱水処理後、He雰囲気下に1000
℃で保持する時間を調整することによりガラス化後のNd
3+イオン添加濃度が変化できることがわかった。一方、
本発明における残留OH基濃度は50ppb程度であった。
The temperature of the NdCl 3 raw material was constant at 1400 ° C. Fifth
The figure shows the relationship between heat treatment time and the amount of Nd added. As is clear from FIG. 5, after the Cl 2 dehydration treatment, 1000
Nd after vitrification can be adjusted by adjusting the holding time at ℃
It was found that the concentration of added 3+ ions could be changed. on the other hand,
The residual OH group concentration in the present invention was about 50 ppb.

実施例3 まず、VAD法により外径20mmφ、長さ30cmの純石英多孔
質母材を合成した。次ぎに、実施例2に示すような方法
により2時間保持して、Nd添加ガラス化処理を行った。
ガラス化後の母材は10mmφ、長さ17cm、Nd3+イオン添加
濃度約100ppmであった。この母材に外付け法によりクラ
ッドとなるべき多孔質層(純石英)を形成したのち、電
気炉中、He、SF6混合雰囲気下でF添加透明ガラス化を
行った。コア、クラッド間の比屈折率差は0.3%であっ
た。次ぎに、黒鉛抵抗炉を用いて、カットオフ波長が0.
85μmになるように線引きを行った。
Example 3 First, a pure quartz porous base material having an outer diameter of 20 mmφ and a length of 30 cm was synthesized by the VAD method. Next, Nd-added vitrification treatment was carried out by holding for 2 hours by the method as shown in Example 2.
The base material after vitrification had a diameter of 10 mm, a length of 17 cm, and an Nd 3+ ion addition concentration of about 100 ppm. After forming a porous layer (pure quartz) serving as a clad on the base material by an external attachment method, F-containing transparent vitrification was performed in an electric furnace in a mixed atmosphere of He and SF 6 . The relative refractive index difference between the core and the clad was 0.3%. Next, using a graphite resistance furnace, the cutoff wavelength was 0.
The wire was drawn so as to have a thickness of 85 μm.

作製した光ファイバの損失波長特性を第6図に示す。1
μmより短波長においては、1000dB/Kmの損失となって
いるが、1.0〜1.3μmでは、4dB/Km程度と充分な低損失
化が図られており、本発明による方法により、高品質の
Nd添加母材が製造できることがわかった。
FIG. 6 shows the loss wavelength characteristic of the manufactured optical fiber. 1
At a wavelength shorter than μm, the loss is 1000 dB / Km, but at 1.0 to 1.3 μm, a sufficiently low loss of about 4 dB / Km is achieved, and by the method according to the present invention, high quality is achieved.
It was found that a Nd-added base material can be manufactured.

実施例4 実施例1と同一条件で作製した多孔質母材を使用し、同
一の電気炉を用いて脱水、Nd添加、透明ガラス化処理を
おこなった。ただし、脱水処理として以下の方法を用い
た。
Example 4 Using the porous base material produced under the same conditions as in Example 1, dehydration, Nd addition and transparent vitrification treatment were performed using the same electric furnace. However, the following method was used as the dehydration treatment.

まず、多孔質母材を電気炉均熱部に位置させ、0〜1400
℃までHe(5/分)、Cl2(70cc/分)混合雰囲気下で
脱水処理を行った。なお昇温条件は、0〜1000℃では50
0℃/時間、1000〜1400℃では200℃/時間とした。
First, place the porous base material in the soaking part of the electric furnace and
Dehydration was performed under a mixed atmosphere of He (5 / min) and Cl 2 (70 cc / min) up to ℃. The temperature raising condition is 50 at 0 to 1000 ° C.
0 ° C./hour, and 1000 to 1400 ° C., 200 ° C./hour.

次ぎに1400℃でHe(5/分)雰囲気下で48時間保持し
たのち、NdCl3とHe(5・分)混合雰囲気下で1500℃
まで200℃/時間の昇温速度で熱処理をおこなった。な
お、NdCl3の温度は1400℃とした。
Then, hold at 1400 ° C in He (5 / min) atmosphere for 48 hours, then 1500 ° C in NdCl 3 and He (5 min) mixed atmosphere.
Up to 200 ° C./hour. The temperature of NdCl 3 was 1400 ° C.

処理後のNd添加量を化学分析により定量分析した結果、
Ndは検出限界(1ppm以下)であることが判明した。この
ことは1400℃を超えて脱水および熱処理を施すと母材の
嵩密度がNdの拡散添加に不適当な値まで高くなってしま
うことを示している。
As a result of quantitative analysis of the amount of Nd added after the treatment by chemical analysis,
Nd was found to be the detection limit (1 ppm or less). This indicates that the bulk density of the base material increases to a value unsuitable for the diffusion addition of Nd when subjected to dehydration and heat treatment at temperatures above 1400 ° C.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明による機能性石英光ファイ
バ母材の製造方法によれば、従来のVAD法における多孔
質母材合成、多孔質母材の脱水工程と機能性を付与する
ドーパント材料の添加を分離することにより、希土類元
素を容易に添加できるという利点がある。さらに、多孔
質母材を使用するために脱水が充分に行えるという利点
もある。
As described above, according to the method for producing a functional quartz optical fiber preform according to the present invention, the porous preform synthesis in the conventional VAD method, the dehydration step of the porous preform and the dopant material for imparting the functionality By separating the addition, there is an advantage that the rare earth element can be easily added. Further, there is an advantage that the dehydration can be sufficiently performed because the porous base material is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はMCVAD法による従来の母材合成装置の主要部を
示す概略図、第2図はPCVAD法による従来の母材合成装
置の概略図、第3図は本発明の方法を実施するための装
置の一例の概略図、第4図は実施例1で製造した母材の
Nd3+イオン添加濃度とNdCl3原料温度依存性を示す図、
第5図は実施例2でのNd3+イオン添加濃度と処理時間と
の関係を示す図、第6図は実施例3における光ファイバ
の損失波長特性を示す図である。 1……サポート石英間、2……合成クラッド層、3……
合成コア層、4……微量成分原料チャンバ、5……副バ
ーナ、6……主バーナ、7……サチュレータ、8……微
量成分原料加熱炉、9……原料吹出ノズル、10……プラ
ズマ炎、11……プラズマ用ガラス導入口、12……微量成
分原料ポート、13……石英製ロッド、14……合成石英
(微量成分添加)、15……排気管、16……温度調節器、
17……プラズマ発生用RFコイル、18……熱交換器、19…
…微量成分原料保持管、21……電気炉ヒータ、21……種
棒、22……石英炉心管、23……多孔質母材、24……NdCl
3原料用ボート。
FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a conventional base metal synthesizing apparatus by the MCVAD method, FIG. 2 is a schematic view of a conventional base material synthesizing apparatus by the PCVAD method, and FIG. 3 is for carrying out the method of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of an example of the apparatus of FIG.
A diagram showing Nd 3+ ion addition concentration and NdCl 3 raw material temperature dependence,
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between Nd 3+ ion addition concentration and treatment time in Example 2, and FIG. 6 is a diagram showing loss wavelength characteristics of the optical fiber in Example 3. 1 ... Support quartz, 2 ... Synthetic clad layer, 3 ...
Synthetic core layer, 4 ... Trace component raw material chamber, 5 ... Secondary burner, 6 ... Main burner, 7 ... Saturator, 8 ... Trace component raw material heating furnace, 9 ... Raw material blowing nozzle, 10 ... Plasma flame , 11 ...... Plasma glass inlet, 12 ...... Minor component raw material port, 13 ...... Quartz rod, 14 ...... Synthetic quartz (minor component added), 15 ...... Exhaust pipe, 16 ...... Temperature controller,
17 ... RF coil for plasma generation, 18 ... Heat exchanger, 19 ...
… Micro component feed tube, 21 …… Electric furnace heater, 21 …… Seed rod, 22 …… Quartz core tube, 23 …… Porous base material, 24 …… NdCl
3 raw material boats.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 裕之 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (72)発明者 堀口 正治 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話株式会社茨城電気通信研 究所内 (56)参考文献 特開 昭61−40831(JP,A) 特開 昭57−170831(JP,A) 特開 昭56−155036(JP,A) 特開 昭60−231432(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Suda Inventor Hiroyuki Suda 162 Shirahane, Shikatakata, Tokai-mura, Naka-gun, Ibaraki Prefecture, Nippon Telegraph and Telephone Corporation, Ibaraki Telecommunications Research Laboratories (72) Masaharu Horiguchi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture No. 162, Shirane, Shirokata, Tokai-mura (56) References, Ibaraki Telecommunications Research Institute, Nippon Telegraph and Telephone Corporation JP-A-61-40831 (JP, A) JP-A-57-170831 (JP, A) JP 56-155036 (JP, A) JP-A-60-231432 (JP, A)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】VAD法で製造した多孔質体を熱処理し、希
土類元素を添加する機能性石英光ファイバ母材の製造方
法において、 (a)あらかじめ希土類元素を含む固体原料が配置され
た炉心管中で、前記多孔質体を脱水用ガスを含んだ不活
性ガス雰囲気下で処理する第1の工程、 (b)前記炉心管中の前記脱水用ガスを含んだ不活性ガ
スを純粋な不活性ガスで置換し一定時間保持する第2の
工程、 (c)前記希土類元素を含む固体原料を炉心管に形成さ
れた温度勾配に沿って移動させて前記固体原料の温度調
整して加熱し、前記多孔質体を透明ガラス化する第3の
工程、 よりなることを特徴とする機能性石英光ファイバの製造
方法。
1. A method for producing a functional quartz optical fiber preform in which a porous body produced by the VAD method is heat-treated to add a rare earth element, wherein (a) a core tube in which a solid raw material containing a rare earth element is arranged in advance. In the first step of treating the porous body under an inert gas atmosphere containing a dehydrating gas, (b) a pure inert gas containing the dehydrating gas in the core tube A second step of substituting with a gas and holding for a certain period of time, (c) moving the solid raw material containing the rare earth element along a temperature gradient formed in the furnace core tube, adjusting the temperature of the solid raw material, and heating the solid raw material; A method for producing a functional quartz optical fiber, which comprises a third step of converting a porous body into a transparent glass.
【請求項2】前記第1工程及び第2工程の温度は1400℃
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の機能性石英光ファイバ母材の製造方法。
2. The temperature of the first step and the second step is 1400 ° C.
The method for producing a functional quartz optical fiber preform according to claim 1, wherein:
【請求項3】前記希土類元素の添加濃度を制御するため
に、第2工程の処理時間を変えることを特徴とする特許
請求の範囲第1項又は第2項記載の機能性石英光ファイ
バ母材の製造方法。
3. The functional silica optical fiber preform according to claim 1, wherein the treatment time of the second step is changed in order to control the added concentration of the rare earth element. Manufacturing method.
【請求項4】前記希土類元素の添加濃度を制御するため
に、第3工程において前記前記希土類元素を含む固体原
料の温度を変化させることを特徴とする特許請求の範囲
第1項から第3項記載のいずれかの機能性石英光ファイ
バ母材の製造方法。
4. The temperature of the solid raw material containing the rare earth element is changed in the third step in order to control the additive concentration of the rare earth element. A method for producing a functional quartz optical fiber preform according to any one of the above.
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