JPH0717400B2 - 光フアイバの製造方法 - Google Patents

光フアイバの製造方法

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JPH0717400B2
JPH0717400B2 JP58160157A JP16015783A JPH0717400B2 JP H0717400 B2 JPH0717400 B2 JP H0717400B2 JP 58160157 A JP58160157 A JP 58160157A JP 16015783 A JP16015783 A JP 16015783A JP H0717400 B2 JPH0717400 B2 JP H0717400B2
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    • 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]
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光フアイバの製造方法を改良したものに関す
る。
プリフオームロツドを加熱延伸により紡糸して光フアイ
バを製造するとき、そのプリフオームロツドを紡糸する
ための紡糸炉内を不活性ガス雰囲気とするのが一般であ
り、こうすることにより紡糸炉の内壁劣化等が防止でき
る。
ところで、上記紡糸手段を介して製造された石英系光フ
アイバの場合、これの実用に際して水素雰囲気中におか
れたりすると、その水素に起因した光フアイバの伝送ロ
ス増が1.30μm、1.55μmなどの長波長帯域において発
生することが判明した。
以下これについて説明する。
まず、原因となる水素は、光フアイバの被覆材である熱
硬化性樹脂、光硬化性樹脂中において硬化後も残存する
ラジカル基、その他各種の官能基が長期的に水とかOH基
などと反応して発生すると思われる。
また、被覆光フアイバを構成要素とする光ケーブル中に
は、通常、テンシヨンメンバ、ラツプシース用の金属類
が存在し、これら金属がイオン化傾向による電位を発生
し水を分解させて水素を発生させたり、さらに光ケーブ
ル内に存在するジエリー混和物などの各種有機物が前記
メカニズムにより水などと反応して水素を発生する場合
がある。
既知の通り、水素はプラスチツクや石英ガラスに対する
拡散係数がきわめて大きく、通常の使用温度下でも石英
系光フアイバ中への拡散によりOH基を形成して前記伝送
ロス増を惹き起こす。
もちろん、光フアイバのコアにまで拡散した水素すべて
が伝送ロス増をもたらすのではないが、光フアイバの主
成分であるSiO2やドーパントであるGeO2などに格子欠陥
等に酸素欠陥があると、これらが侵入してきた水素を捕
獲し、ロス原因のOH基が容易に生成されると思われる。
上記の対策として、特公昭56−41577号公報に開示され
た公知技術の場合は、酸素雰囲気中に導入されたプリフ
ォームロッドに高出力レーザを照射してこれを紡糸して
いる。
このように、プリフォームロッドを酸素雰囲気中で紡糸
するときは、そのプリフォームロッドの格子欠陥(O2
陥)が紡糸雰囲気中の酸素で埋められて消失する。した
がって、この公知技術で製造された光ファイバの場合
は、酸素雰囲気中におかれても伝送ロスが増加しがたい
かのごとくである。
しかし、紡糸時の熱源として高出力レーザを用いるもの
の場合は、つぎの点で望ましいない。
高出力レーザをプリフォームロッドの所定部にスポ
ット照射するための光学的調整がむずかしい。
高出力レーザによるスポット照射であるために、プ
リフォームロッド(光ファイバガラス)の高温部とO2
の接触規模が時間的、領域的に小さくなり、O2が光ファ
イバガラスに十分拡散しない。したがって、光ファイバ
ガラスの格子欠陥を埋める効果が乏しく、既述の伝送ロ
ス増を期待したほど抑制することができない。
高出力レーザを一方向からプリフォームロッドに向
けて照射するので、プリフォームロッドの加熱にかたよ
りが生じやすく、前記光学的調整の困難性ともあいまっ
て、光ファイバガラスに有害な熱履歴を与える。
このような不都合するためには、既成の紡糸炉(電気
炉)内を酸素雰囲気に保持し、プリフォームロッドをこ
こに通して防止すればよいと考えられる。
しかし、2000℃を上回ることもある紡糸炉内を酸素雰囲
気に保持することは、炉壁、炉殻などの傷みが激しく、
不純物の発生がはなはだしくなるために、これの実現が
ほとんど不可能である。
本発明はこのような技術的課題に鑑み、水素に起因した
伝送ロス増の生じがたい光ファイバを、製造面および設
備上、安定してつくることのできる方法を提供しようと
するものである。
本発明は所期の目的を達成するために、少なくともコア
部を備えた石英系のプリフォームロッドを、電気炉から
なる紡糸炉内に形成された紡糸用の加熱雰囲気中に導入
するとともに、該紡糸用加熱雰囲気中に導入されたプリ
フォームロッドを加熱延伸より紡糸して光ファイバを製
造する方法において、上記紡糸炉の前段に配置された電
気炉からなる前処理炉内に紡糸温度よりも低温の酸素雰
囲気を形成しておき、上記プリフォームロッドをその酸
素雰囲気中で加熱することにより前処理した後、当該プ
リフォームロッドを上記紡糸用加熱雰囲気中に導入して
紡糸することを特徴とする。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
図において、1はMCVD法、VAD法、PCVD法などの母材製
造手段を介して製造された石英系のプリフオームロツド
である。このプリフオームロツド1は、紡糸後プラスチ
ツククラツドを形成するものの場合、石英系のコア部の
みからなるが、通常は石英系のコア部、クラツド部を備
えている。
シリコーン系樹脂、弗素系樹脂などの低屈折率プラスチ
ツクによりクラツドを形成する光フアイバの場合、これ
の母材すなわちコア部のみのプリフオームロツド1は通
常高純度SiO2からなり、石英系のコア部とクラツド部と
を備えたプリフオームロツド1では必要な屈折率分布を
与えたり、製造性を向上させるためSiO2中にGe、P、A
l、F、Bなどがドープされている。
上記プリフオームロツド1は後述するように前処理炉2
で前処理され、その後紡糸炉3を介して光フアイバに加
工される。
上下方向にタンデムに配置されている前処理炉2、紡糸
炉3としては抵抗炉、誘導炉などの電気炉が採用され、
図示した前処理炉2、紡糸炉3では、それぞれ炉殻4、
5内に酸化ジルコニウム、酸化マグネシウムなどの耐酸
化耐熱材料からなるリング状のヒータ6、7が内装さ
れ、さらに炉殻4、5には、その内部と連通するガラス
供給管8、9が連結されている。
前処理炉2を介してプリフオームロツド1を前処理する
とき、その炉殻4内には雰囲気ガスとして酸素のみか、
または酸素と不活性ガス(Ar、He、N2)との混合ガスが
ガス供給管8を介して供給されるとともに当該炉2がヒ
ータ6を介して450〜1600℃、好ましくは1000〜1600℃
程度の高温に加熱され、これにより前処理用の酸素雰囲
気10が形成される。
これら酸素ガス等としては高純度ガスを使うのがよく、
例えば、900℃の白金下で処理されたのち冷却し、モレ
キユーシーブの吸着層を通し、さらに液体窒素トラツプ
を通すことによつて精製されたガスが使われる。
一方、紡糸炉3の炉殻5内にはガス供給管9を介してA
r、He、N2などの不活性ガスが供給され、さらにその内
部がヒータ7により2000℃程度に加熱されて紡糸用の加
熱雰囲気11が形成される。
はじめ、プリフオームロツド1は上記前処理炉2の酸素
雰囲気10中に低速状態で挿入され、ここで前処理された
後、つぎの紡糸炉3内へと進入する。
紡糸炉3の加熱雰囲気11中へ進入した前処理後のプリフ
オームロツド1は、ここでその下端から順次加熱溶解さ
れるとともにその溶融状態の下端が高速の引取手段によ
り延伸されて光フアイバ12となり、こうして製造された
光フアイバ12の外周には紡糸炉3の下位に配置された図
示しないコーテイング機、被覆硬化炉を介して所定の被
覆層が形成される。
例えば光フアイバ12がコアのみからなるとき、上記被覆
手段を介して少なくともプラスチツククラツドが形成さ
れ、さらに光フアイバ12がコア、クラツドからなると
き、上記被覆手段を介して熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
などによる1次コート、バツフアコートのいずれか一
方、または両方が形成される。
本発明ではプリフオームロツド1を加熱延伸により紡糸
して光フアイバ12を製造するとき、酸素雰囲気10中でプ
リフオームロツド1を加熱することにより前処理し、そ
の後該ロツド1を紡糸するようにしたから、前処理用の
酸素雰囲気10において酸素がプリフオームロツド1すな
わち石英ガラス中に拡散することとなり、その石英ガラ
スの組成であるSiO2やGeO2などに格子欠陥があるとして
も酸素がこれら格子欠陥に侵入してこれを埋め、その格
子欠陥を著しく減少させる。
したがつて酸素雰囲気10での加熱により前処理されたプ
リフオームロツド1を紡糸して得た光フアイバ12の場
合、その後、水素雰囲気中におかれても水素を捕獲して
OH基を形成するといつたことがほとんどなくなり、それ
故伝送ロス増が生じがたく、長期にわたつて伝送特性の
安定した光フアイバ12となる。
なお、上記雰囲気10中における酸素に関して、これはで
きるだけ多いほどよく、該酸素雰囲気10中での望ましい
酸素含有量は50〜100体積%であるが、それ以下の酸素
含有量例えば30体積%以上でも応分の効果が期待でき
る。
また、酸素雰囲気10中の酸素含有量が100体積%未満で
あるとき、その残部はAr、He、H2などの不活性ガスとす
る。
具体例として直径20〜25mmの石英系プリフオームロツド
1によりコア(SiO2−GeO2)の直径が50μm、クラツド
(SiO2)の直径125μm、比屈折率差が1%のGI型光フ
アイバ12を製造するとき、前処理炉2内の酸素雰囲気10
の温度を1450℃、前処理時間を3時間、該雰囲気10に送
入する雰囲気ガス(O2/Ar)の総流量を15l/minとし、た
だし具体例1ではO2/Arを体積%で100/0、具体例2では
O2/Arを体積%で50/50とし、さらに紡糸炉3内の加熱雰
囲気11の温度は2050℃とし、該雰囲気11内へ送入する不
活性ガス(ただしAr)の総流量15l/min、紡糸速度50m/m
inとした。
また、上記光フアイバ12の外周に1次コートを兼ねる外
径400μm程度のバツフアコートを形成するとき、2液
性常温架橋型のシリコーン樹脂を塗布ならびに加熱硬化
させた。
これら具体例1、2での各光フアイバを100℃、1気圧
の水素雰囲気中に4時間保持し、その後の損失増加量
(dB/Km)を波長1.3μmイ、波長1.55μmロで測定した
ところ、具体例1ではイ、ロとも損失増加量が0.05≧で
あり、具体例2ではイの場合が0.05≧、ロの場合が0.08
であつた。
比較例として具体例と同様の、ただし前処理しない光フ
アイバの損失増加量(dB/Km)を上記と同じ条件で測定
したところ、イの場合が0.31、ロの場合が0.56にもなつ
た。
本発明方法は、以上に説明したとおりであるから、つぎ
のような効果が得られる。
紡糸炉(電気炉)の前段に配置された前処理炉(電
気炉)内に紡糸温度よりも低温の酸素雰囲気を形成し、
この酸素雰囲気中での加熱により石英系のプリフォーム
ロッドを前処理するから、当該プリフォームロッドのO2
欠陥が酸素により埋められ、石英ガラス組成上の格子欠
陥がなくなる。とくに、電気炉からなる前処理炉内での
プリフォームロッド前処理の場合は、これに際して格別
の処理難度をともなわないだけでなく、プリフォームロ
ッド(光ファイバガラス)の高温部とO2との接触規模が
時間的、領域的に大きくなるので、O2が光ファイバガラ
スに十分拡散する。
したがって、プリフォームロッド(光ファイバガラス)
の格子欠陥を埋める効果が高まり、これを紡糸すること
により得られる光ファイバの水素雰囲気中における伝送
ロス増を十分に抑制することができる。
石英系のプリフォームロッドを電気炉からなる前処
理炉内に前処理(酸素雰囲気中での加熱処理)するの
で、プリフォームロッドがこれの全外周囲から加熱され
る。
したがって、プリフォームロッドの加熱にかたよりが生
ぜず、光ファイバガラスに有害な熱履歴を与えることが
ない。
前処理炉内における石英系プリフォームロッドの前
処理温度が紡糸温度よりも低いので、内部が酸素雰囲気
に保持される前処理炉の傷みやこれに起因した不純物の
発生がほとんど生じない。
したがって、前処理炉の寿命を高めることができ、前処
理炉時に不純物でプリフォームロッドを汚染させること
もない。
石英系プリフォームロッドを紡糸する前にこれの前
処理(酸素雰囲気中での加熱)を終えているので、電気
炉からなる高温の紡糸炉内を酸素雰囲気に保持する必要
がなく、したがって、紡糸炉の寿命も高めることができ
る。
前処理における石英系プリフォームロッドの加熱
が、これを紡糸する前の予加熱をも兼ねるので、その後
に行なわれるプリフォームロッドの紡糸が円滑に実施で
きる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法の1実施例を略示した断面図である。 1……プリフオームロツド 2……前処理炉 3……紡糸炉 10……酸素雰囲気 11……紡糸用加熱雰囲気 12……光フアイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 真雄 千葉県市原市八幡海岸通6番地 古河電気 工業株式会社千葉電線製造所内 (72)発明者 吉田 和昭 千葉県市原市八幡海岸通6番地 古河電気 工業株式会社千葉電線製造所内 (72)発明者 稲垣 伸夫 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話公社茨城電気通信研究所 内 (72)発明者 中原 基博 茨城県那珂郡東海村大字白方字白根162番 地 日本電信電話公社茨城電気通信研究所 内 (56)参考文献 特公 昭56−41577(JP,B2)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともコア部を備えた石英系のプリフ
    ォームロッドを、電気炉からなる紡糸炉内に形成された
    紡糸用の加熱雰囲気中に導入するとともに、該紡糸用加
    熱雰囲気中に導入されたプリフォームロッドを加熱延伸
    より紡糸して光ファイバを製造する方法において、上記
    紡糸炉の前段に配置された電気炉からなる前処理炉内に
    紡糸温度よりも低温の酸素雰囲気を形成しておき、上記
    プリフォームロッドをその酸素雰囲気中で加熱すること
    により前処理した後、当該プリフォームロッドを上記紡
    糸用加熱雰囲気中に導入して紡糸する光ファイバの製造
    方法。
  2. 【請求項2】酸素雰囲気中の酸素含有量が100体積%で
    ある特許請求の範囲第1項記載の光ファイバの製造方
    法。
  3. 【請求項3】酸素雰囲気中の酸素含有量が、30体積%以
    上、100体積%未満である特許請求の範囲第1項記載の
    光ファイバの製造方法。
  4. 【請求項4】酸素雰囲気が酸素と不活性ガスとの混合ガ
    スにより形成されている特許請求の範囲第3項記載の光
    ファイバの製造方法。
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