JPH0818843B2 - 光フアイバ用プリフオ−ムの製造方法 - Google Patents

光フアイバ用プリフオ−ムの製造方法

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JPH0818843B2
JPH0818843B2 JP16086287A JP16086287A JPH0818843B2 JP H0818843 B2 JPH0818843 B2 JP H0818843B2 JP 16086287 A JP16086287 A JP 16086287A JP 16086287 A JP16086287 A JP 16086287A JP H0818843 B2 JPH0818843 B2 JP H0818843B2
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • 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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • C03B37/0142Reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/36Fuel or oxidant details, e.g. flow rate, flow rate ratio, fuel additives

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光フアイバ用ガラス母材の製造方法に関する
ものであり、VAD法(気相軸付け法)、OVPO法(外付気
相酸化法)などのスート生成法によりガラスロツド外周
部にガラス微粒子堆積体を合成して光フアイバ用プリフ
オームを製造する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、石英系ガラス管もしくは光フアイバ用母材の製
造方法として、特開昭48−73522号公報に示されたよう
ないわゆる“外付法”がある。この方法では、回転する
カーボン石英系ガラス又はアルミナなどの耐火性出発材
の外周部にガラス原料の加水分解反応により生成せしめ
たSiO2などの微粒子状ガラスを堆積させてゆき、所定量
堆積させた後に堆積をやめて上記出発材を引き抜き、パ
イプ状ガラス集合体を形成し、このパイプ状ガラス集合
体を高温電気炉中で焼結透明ガラス化することでパイプ
状ガラス体を得ている。
或いは、同様の方法で出発材として中実の光フアイバ
用ガラス微粒子堆積体の複合体を形成した後に、出発材
を引き抜かず該複合体を高温炉中で加熱処理してガラス
微粒子堆積の部分を焼結することにより、出発材である
光フアイバ用ガラス母材の外周部にさらに透明ガラス層
を形成するという方法も考えられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来法においては、一般に第3図に示すように、
ガラス微粒子生成用バーナ2を1本ないし多数本用いて
(第3図は1本の場合を示す)、ガラス微粒子堆積体4
を合成している。一般にバーナ2先端からは燃焼ガスと
してH2,CH4,C3H8等、助燃ガスとしてO2,空気等が供給さ
れ火炎3を形成する。この火炎3の中にガラス原料とし
て例えばSiCl4等が供給されて、火炎3の中で生成され
るH2Oとの加水分解反応によりガラス微粒子が生成され
る。該ガラス微粒子を引き上げ装置5にセツトされた回
転する出発材1の外周部に堆積させて、ガラス微粒子堆
積体4を形成させる。
第3図の方法において、火炎3の中では多量のH2Oが
形成されて原料の加水分解反応が促進される。また火炎
は加水分解反応のみでなくガラス微粒子堆積体のカサ密
度(g/cm3)をコントロールするためにも用いられるた
め、H2Oは加水分解反応に必要な量以上に生成されるこ
とになる。これらのH2Oはガラスロツド表面上に高温状
態で吹きつけられることになり、ガラスロツド表面にOH
基が多量に含まれた層を形成することになる。OH基の吸
収帯は光フアイバの使用波長1.3μmまたは1.55μmに
近い1.38μmに存在しており、こ方法で母材を形成した
場合、光フアイバの伝送損失を劣化させる要因になつて
しまう。
そこで、第3図の方法では出発材1としてコアロツド
をそのまま使用して光フアイバガラス母材を製造するこ
とはできず、コアの外周にクラツド部をある程度の厚さ
で有するガラスロツドを出発材1とする場合にしか適用
できなかつた。
本発明は上記のような現状における問題点を解決し
て、高品質な光フアイバ用プリフオームを製造できる方
法を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕 本発明は光フアイバ用プリフオームの1部となる出発
材ガラスロツドの外周部にガラス原料ガス及び燃焼ガス
をガラス微粒子合成用バーナに投入することにより生成
したガラス微粒子を堆積させることによりガラス微粒子
堆積体を合成し、該ガラス微粒子堆積体を脱水および焼
結することにより透明化して光フアイバ用プリフオーム
を製造する方法において、上記ガラスロツドの外周にま
ず薄いガラス微粒子堆積体を形成してガラスロツドとガ
ラス微粒子堆積体薄層との複合体とする工程を有し、こ
の工程においてガラス微粒子合成用バーナより噴出され
るガラス原料中に含まれるSiと燃料中に含まれる水素原
子とのモル比率を1:4〜1:15として行ない、続いて上記
複合体の外周にさらにガラス微粒子を堆積させることを
特徴とする光フアイバ用プリフオームの製造方法であ
る。
本発明においてガラスロツドが光フアイバのコア母材
又はクラツドを含むコア母材であることが特に好まし
く、又、まず形成されるガラス微粒子堆積体薄層の厚さ
はガラスロツド径の50%以下とすることが特に好まし
い。
本発明によれば、従来のこの種方法では困難であつ
た。コア材の外周に直接ガラス微粒子堆積体を形成する
ことも可能となる。
ガラスロツドの外周部にガラス微粒子堆積体を合成す
る方法は、前述したように第4図に示す構成で行なわれ
る。このとき一度に所定の厚さのガラス微粒子堆積体を
合成しようとすると、ガラス微粒子堆積体のカサ密度
(空洞部も含む単位体積あたりの重量、g/cm3)を0.3g/
cm3以上に大きくする必要性が生じてくる。これは、カ
サ密度が小さい場合にはみずからの重量に耐えられなく
なり、多孔質のガラス微粒子堆積体が割れやすくなるた
めである。
ところで、ガラス微粒子堆積体のカサ密度は合成時の
母材表面の温度により決定される。そこで、カサ密度を
上げるためにガラス微粒子合成用のバーナから噴出され
る燃料(例えばH2,CH4等)は、ガラス微粒子合成に必要
なモル当量比よりも多量に流されている。例えばガラス
原料としてSiCl4、燃料としてH2、助燃ガスとしてO2
用いた場合には、 SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl ・・・(1) H2+2O2→2H2O ・・・(2) 上記(1)式,(2)式に示す反応形態となる。
(1)式が加水分解反応によりガラス微粒子SiO2が合成
される反応式、(2)式が(1)式の反応に用いられる
H2O生成および母材加熱用の火炎形成の反応式である。
ガラス微粒子合成のみを考慮すると、(1)式よりSi1
原子に体してH4原子のみで十分であるが、実際には上述
した如くカサ密度コントロール用としてこれ以上の水素
が必要となつてくるので、Si1原子に対しHは20原子程
度で、さらに硬い微粒子体を得るにはHが20原子を越え
る比率として行つている。
ところで、多量に生成されたH2Oは高温雰囲気でガラ
スロツド表面に衝突して、ガラス表面内に侵入すること
になる。コアガラスの外周に従来法に基ずきガラス微粒
子堆積体を合成した場合のフリフオームの屈折率分布及
びOH基の分布を第4図(A)及び(B)に示す。11はコ
ア、12はクラツド部である。こうして侵入したOH基はそ
の後の脱水工程においても十分に脱水されず、光フアイ
バの伝送波長1.3μm及び1.55μmに近接するOHの振動
波長1.38μmでの損失が増加し、このため伝送波長帯で
の損失アツプにつながつてしまう。
これを防ぐためにはガラス微粒子堆積体合成時に発生
するH2Oの量を減少させる必要がある。そこで上記カサ
密度の問題とOH基による表面汚染の問題を同時に解決す
る方法として本発明が開示される。以下、図面を参照し
て具体的に説明する。
本発明では第1図の(a)部分に示すように、まず、
ガラスロツド1の外周に薄層のガラス微粒子堆積体41を
合成する。このときガラス微粒子合成用バーナ2より噴
出するガラス原料中のSi原子と燃料中のH原子との比を
モル比率で1:4〜1:15とすることにより、ガラスロツド
表面へのOH侵入を防止するものである。このとき形成さ
れるガラス微粒子堆積体薄層41のカサ密度は小さくなる
が、その厚さをガラスロツド径の50%以下の厚さにおさ
えることにより該ガラス微粒子堆積体薄層の割れを防ぐ
ことができる。
次に第1図の(b)部分に示すように薄層のガラス微
粒子堆積体41とガラスロツド1の複合体21の外周に所定
の厚さ、従来法の例えばVAD法等によりガラス微粒子堆
積体4を合成し、これを脱水・焼結することにより光フ
アイバ用プリフオームを得る。脱水、焼結の方法は公知
の手段でよく、脱水は例えば塩素雰囲気下1050℃程度に
加熱処理して行なう等により、また、焼結は例えば不活
性ガス雰囲気下1650℃程度に加熱処理して行う等であ
る。
この第2段目のガラス微粒子堆積体4の形成時には火
炎3が直接ガラスロツド1の表面をあぶることがないた
め、ガラスロツド1内へのOH基の汚染はなく、高品質な
光フアイバ用プリフオームを得ることができる。
本発明の方法は第2図に第1図同様に(a)部分及び
(b)部分として示すように横型で両端チヤツク5の構
成に行つてもよく、この場合にも同様の効果が得られ
る。
以下の実施例ではガラスロツドとしてコアとなるGeO2
ドープガラスを用いて説明したが、本発明はガラスロツ
ドの成分についての制限はなく、またコアに加えクラツ
ドを含むガラスロツドであつてもよい。
〔実施例〕
実施例1 第1図に示す構成で、本発明によるコアロツド外周に
2段階にわたつてガラス微粒子堆積体を合成し、光フア
イバ用母材を製造した。ガラスロツド1として直径6mm
φ、屈折率分布0.3%ステツプのGeO2ドープSiO2ガラス
を用意し、この外周に同心円状ガラスバーナ2にてガラ
ス微粒子SiO2の薄層を合成した。使用したガスは燃料と
してH2:2/分及びO2:3.8/分、原料としてSiCl4:45
0CC/分、不活性ガスAr:1.5/分を使用した。このとき
のSi:Hは約1:9となつている。
この結果、厚さ約1.6mmで均一にガラスロツド表面に
ガラス微粒子堆積体を形成することができた。この厚さ
はガラスロツド径6mmに対して26%の厚さにあたる。
次にこのガラス微粒子堆積体薄層とガラスロツドの複
合体の外周に、さらにガラス微粒子堆積体を合成した。
2回目の合成では、H2:75/分、O2:80/分、原料Si
Cl4:6/分及び不活性ガスAr:11/分を用いて、外径
210mmφのガラス微粒子堆積体を得た。これを脱水・焼
結し透明化したところクラツド/コア倍率13〜14倍のガ
ラスプリフオームを得た。
このプリフオームを線引きして伝送損失を測定したと
ころ、1.38μmでのOHロスは2.8dB/km、1.3μm及び1.5
5μmでの損失がそれぞれ0.39dB/km及び0.22dB/kmと良
好なフアイバを得ることができた。
実施例2 実施例1と同様の構成において、ガラスロツドとして
クラツド層を持つコア材を用いて本発明により2段階に
わたつてガラス微粒子堆積体を合成し、光フアイバ用母
材を製造した。上記コア材のクラツド径/コア径の倍率
はこのものを使用した。ガラス微粒子堆積体の2段階の
製造条件は実施例1と同一条件とした。
上記の方法で製造したガラスプリフオームを線引き
し、伝送損失を測定したところ、1.38μmでのOHロスは
2.4dB/km、1.3μmおよび1.55μmでの損失はそれぞれ
0.38dB/km及び0.22dB/kmと良好なフアイバを得ることが
できた。
〔発明の効果〕
本発明の光フアイバ用プリフオームの製造方法はガラ
スロツド外周部にVAD法またはOVPO法などのスート法に
よりガラス微粒子堆積体を合成する際に適用することに
より、ガラスロツド表面へのOH基汚染を防止し高品質な
光フアイバ用ガラス母材の合成を行なうことができる。
またこの種方法では従来困難であつた、コア材の外周に
直接ガラス微粒子堆積体を形成することも可能となつ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の実施態様を段階毎に説明す
る図であつて、第1図は出発材の上端をチヤツクで保持
した縦型構成を、第2図は出発材の両端をチヤツクで保
持した横型構成を示す。 第3図は従来法の説明図であり、第4図(A)は該従来
法で得られたガラスプリフオームの屈折率分布の図、第
4図(B)は(A)のプリフオームにおける侵入OH基量
の分布を示した図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光フアイバ用プリフオームの1部となる出
    発材ガラスロツドの外周部にガラス原料ガス及び燃焼ガ
    スをガラス微粒子合成用バーナに投入することにより生
    成したガラス微粒子を堆積させることによりガラス微粒
    子堆積体を合成し、該ガラス微粒子堆積体を脱水および
    焼結することにより透明化して光フアイバ用プリフオー
    ムを製造する方法において、上記ガラスロツドの外周に
    まず薄いガラス微粒子堆積体を形成してガラスロツドと
    ガラス微粒子堆積体薄層との複合体とする工程を有し、
    この工程においてガラス微粒子合成用バーナより噴出さ
    れるガラス原料中に含まれるSiと燃料中に含まれる水素
    原子とのモル比率を1:4〜1:15として行ない、続いて上
    記複合体の外周にさらにガラス微粒子を堆積させること
    を特徴とする光フアイバ用プリフオームの製造方法。
  2. 【請求項2】ガラスロツドとして光フアイバのコア母材
    またはクラツドを含むコア母材を用いて行なう特許請求
    の範囲第1項に記載される光フアイバ用プリフオームの
    製造方法。
  3. 【請求項3】ガラス微粒子堆積体薄層の厚さをガラスロ
    ツド径の50%以下として行なう特許請求の範囲第1項又
    は第2項に記載される光フアイバ用プリフオームの製造
    方法。
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