JPH1025127A - 光ファイバの作製法 - Google Patents
光ファイバの作製法Info
- Publication number
- JPH1025127A JPH1025127A JP17516496A JP17516496A JPH1025127A JP H1025127 A JPH1025127 A JP H1025127A JP 17516496 A JP17516496 A JP 17516496A JP 17516496 A JP17516496 A JP 17516496A JP H1025127 A JPH1025127 A JP H1025127A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- temperature
- heat treatment
- glass
- loss
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- C03B37/02—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
- C03B37/02718—Thermal treatment of the fibre during the drawing process, e.g. cooling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2205/00—Fibre drawing or extruding details
- C03B2205/56—Annealing or re-heating the drawn fibre prior to coating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバのさらなる低損失化を実現し得る
光ファイバの作製法を提供すること。 【解決手段】 粘度が１０14ｄＰａ・ｓとなる温度がＴ
c である非晶質固体からなる光ファイバ母材を加熱して
線引きし、仮想温度ＴF0の中間光ファイバを作製し（ｓ
１）、該中間光ファイバをＴc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔで
加熱する（ｓ２）ことにより、光ファイバの仮想温度を
低下させ、これによって密度揺らぎによるRayleigh散乱
強度を小さくし、低損失化する。
光ファイバの作製法を提供すること。 【解決手段】 粘度が１０14ｄＰａ・ｓとなる温度がＴ
c である非晶質固体からなる光ファイバ母材を加熱して
線引きし、仮想温度ＴF0の中間光ファイバを作製し（ｓ
１）、該中間光ファイバをＴc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔで
加熱する（ｓ２）ことにより、光ファイバの仮想温度を
低下させ、これによって密度揺らぎによるRayleigh散乱
強度を小さくし、低損失化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低損失な光ファイ
バの作製法に関するものである。
バの作製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、光通信用伝送媒体として石英ガラ
ス製光ファイバが広く実用に供されている。光ファイバ
の損失限界は、材料固有の吸収や散乱による内因的要因
と、不純物吸収や導波路形状の不完全性に起因する散乱
のような外因的要因とによって規定される。
ス製光ファイバが広く実用に供されている。光ファイバ
の損失限界は、材料固有の吸収や散乱による内因的要因
と、不純物吸収や導波路形状の不完全性に起因する散乱
のような外因的要因とによって規定される。
【０００３】従来、光ファイバの低損失化に拘る技術的
課題として、外因的要因の徹底的な排除が検討されてき
た。現在、作製技術として気相合成法が用いられてお
り、これにより金属不純物濃度や水酸基濃度を極限まで
小さくすることが可能となっている。その結果、最も伝
送損失が小さい石英系光ファイバの場合、その損失値は
０．２ｄＢ／ｋｍを切り、ほぼ理論的限界に達している
と認識されている。フッ化物ガラスファイバの場合も不
純物濃度の低減に加え、散乱原因となる微結晶析出が抑
えられるような細心の注意が払われている。
課題として、外因的要因の徹底的な排除が検討されてき
た。現在、作製技術として気相合成法が用いられてお
り、これにより金属不純物濃度や水酸基濃度を極限まで
小さくすることが可能となっている。その結果、最も伝
送損失が小さい石英系光ファイバの場合、その損失値は
０．２ｄＢ／ｋｍを切り、ほぼ理論的限界に達している
と認識されている。フッ化物ガラスファイバの場合も不
純物濃度の低減に加え、散乱原因となる微結晶析出が抑
えられるような細心の注意が払われている。
【０００４】一方、光ファイバの損失限界を規定する内
因的要因の主なものは、赤外光領域の分子振動による吸
収と、可視光領域の光散乱（Rayleigh散乱）である。こ
れらは開発の初期段階において材料組成を決める際に検
討される以外、考慮されることはなく、特に赤外吸収は
構成する分子構造に固有なものであるため、材料組成を
大きく変化させない限り、ほとんど変化せず、検討の余
地がない。
因的要因の主なものは、赤外光領域の分子振動による吸
収と、可視光領域の光散乱（Rayleigh散乱）である。こ
れらは開発の初期段階において材料組成を決める際に検
討される以外、考慮されることはなく、特に赤外吸収は
構成する分子構造に固有なものであるため、材料組成を
大きく変化させない限り、ほとんど変化せず、検討の余
地がない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これに対し、ガラス固
有のRayleigh散乱強度は、主に密度揺らぎによって生
じ、以下に述べるように製造過程に関連する熱履歴の影
響を受ける。密度揺らぎによるRayleigh散乱の損失値α
densは、ｎを屈折率、ｐを弾性光学定数、ＫT （ＴF ）
を静的等温圧縮率、ＴF を仮想温度とすると、 αdens＝（８π3 ／３λ4 ）ｎ8 ｐ2 ＫT （ＴF ）ＴF ……(1) で記述される（D.A.Pinnow et.al., Appl.Phys.Lett.,
Vol.22, p.527 参照）。
有のRayleigh散乱強度は、主に密度揺らぎによって生
じ、以下に述べるように製造過程に関連する熱履歴の影
響を受ける。密度揺らぎによるRayleigh散乱の損失値α
densは、ｎを屈折率、ｐを弾性光学定数、ＫT （ＴF ）
を静的等温圧縮率、ＴF を仮想温度とすると、 αdens＝（８π3 ／３λ4 ）ｎ8 ｐ2 ＫT （ＴF ）ＴF ……(1) で記述される（D.A.Pinnow et.al., Appl.Phys.Lett.,
Vol.22, p.527 参照）。
【０００６】ガラスは過冷却液体が結晶化せずに固化し
たものであり、高温の液体構造が凍結された固体とみな
すことができる。仮想温度はその凍結された高温の液体
状態に対応する温度と定義される。そのため、仮想温度
は組成によって一意的に決まるものではなく、材料が経
てきた熱履歴によって決まる。よって、構造緩和もしく
は原子の再配列が起こり得る温度での熱処理によって仮
想温度を変化させることも可能である。前記(1) 式によ
れば、散乱損失を減少させるためにはＴF を小さくする
ことが有効と分かる。
たものであり、高温の液体構造が凍結された固体とみな
すことができる。仮想温度はその凍結された高温の液体
状態に対応する温度と定義される。そのため、仮想温度
は組成によって一意的に決まるものではなく、材料が経
てきた熱履歴によって決まる。よって、構造緩和もしく
は原子の再配列が起こり得る温度での熱処理によって仮
想温度を変化させることも可能である。前記(1) 式によ
れば、散乱損失を減少させるためにはＴF を小さくする
ことが有効と分かる。
【０００７】ここで、ＴF を決める方法について述べて
おく。ＴF はガラス転移領域（Ｔg領域）の中に現れ
る。ガラス転移領域とは、図１に示すようにガラスのい
くつかの物性（例えば、熱膨脹係数、比熱容量、密度
等）の温度依存性に屈曲点が現れる領域のことであり
（作花 著、ガラス非晶質の科学、内田老鶴圃発行、
ｐ．４７参照）、ほぼガラスの粘度が１０13ｄＰａ・ｓ
となる温度（ＴF'：徐冷点）付近であるとされている。
おく。ＴF はガラス転移領域（Ｔg領域）の中に現れ
る。ガラス転移領域とは、図１に示すようにガラスのい
くつかの物性（例えば、熱膨脹係数、比熱容量、密度
等）の温度依存性に屈曲点が現れる領域のことであり
（作花 著、ガラス非晶質の科学、内田老鶴圃発行、
ｐ．４７参照）、ほぼガラスの粘度が１０13ｄＰａ・ｓ
となる温度（ＴF'：徐冷点）付近であるとされている。
【０００８】前記屈曲点が現れる温度は熱履歴によって
変化する。これは屈曲点を境に高温域側では過冷却液体
として振る舞い、低温域側では固体として振る舞うため
である。つまり、この屈曲点において、液体構造が凍結
されたとみなすことができ、この意味で前記の仮想温度
と対応する。よって、ＴF を決めるためには、先に列挙
したような物性の温度依存性を測定し、屈曲点の現れる
温度を求めれば良いが、現在まで、ファイバ化されたガ
ラスのＴF を決定した例はない。
変化する。これは屈曲点を境に高温域側では過冷却液体
として振る舞い、低温域側では固体として振る舞うため
である。つまり、この屈曲点において、液体構造が凍結
されたとみなすことができ、この意味で前記の仮想温度
と対応する。よって、ＴF を決めるためには、先に列挙
したような物性の温度依存性を測定し、屈曲点の現れる
温度を求めれば良いが、現在まで、ファイバ化されたガ
ラスのＴF を決定した例はない。
【０００９】また、石英ガラスの場合、ＴF 付近の物性
の温度依存性の変化が極めて小さく、ＴF の決定は極め
て困難である。そのため、実用上は前述した徐冷点ＴF'
が目安とされている。
の温度依存性の変化が極めて小さく、ＴF の決定は極め
て困難である。そのため、実用上は前述した徐冷点ＴF'
が目安とされている。
【００１０】しかし、最近、Agarwal らは石英ガラスの
仮想温度を赤外吸収スペクトルのピーク位置から見積も
る方法を提案している（A.Agarwal et.al., J.Non-crys
t. Solids, 185, 1995, p.191 参照）。それによると、
厚さ１．４ｍｍの石英ガラスの赤外吸収スペクトルに現
れる、２２６０ｃｍ-1付近のピーク位置をν2 とおく
と、ＴF との関係は、 ν2 ＝ 2228.64＋（43809.21／ＴF ） ……(2) と表される。
仮想温度を赤外吸収スペクトルのピーク位置から見積も
る方法を提案している（A.Agarwal et.al., J.Non-crys
t. Solids, 185, 1995, p.191 参照）。それによると、
厚さ１．４ｍｍの石英ガラスの赤外吸収スペクトルに現
れる、２２６０ｃｍ-1付近のピーク位置をν2 とおく
と、ＴF との関係は、 ν2 ＝ 2228.64＋（43809.21／ＴF ） ……(2) と表される。
【００１１】前記式により、ＴF は±１５℃の精度で見
積もれるとしている。また、Mikkelsen らは石英ガラス
のラマンスペクトル中の６０６ｃｍ-1のピークの相対強
度とＴF とが相関していることを指摘している（J.C.Mi
kkelsen Jr. and F.L.Galeener、J.Non-Cryst.Solids.
、３７、１９８０、ｐ．７１〜８４参照）ので、この
ピークを測定することによってもＴF の決定は可能であ
る。
積もれるとしている。また、Mikkelsen らは石英ガラス
のラマンスペクトル中の６０６ｃｍ-1のピークの相対強
度とＴF とが相関していることを指摘している（J.C.Mi
kkelsen Jr. and F.L.Galeener、J.Non-Cryst.Solids.
、３７、１９８０、ｐ．７１〜８４参照）ので、この
ピークを測定することによってもＴF の決定は可能であ
る。
【００１２】即ち、図２に示すように、４４０ｃｍ-1付
近のメインピークに対する、６０６ｃｍ-1ピーク強度を
Ａとすると、前記文献中のデータから、 ｌｏｇ10Ａ＝−（ 1.778×１０-3／ＴF ）−0.5108 ……(3) の関係があることが分かる。
近のメインピークに対する、６０６ｃｍ-1ピーク強度を
Ａとすると、前記文献中のデータから、 ｌｏｇ10Ａ＝−（ 1.778×１０-3／ＴF ）−0.5108 ……(3) の関係があることが分かる。
【００１３】これらのような分光学的方法を用いると、
石英ガラスのＴF をファイバ形状であっても容易に決定
できることが予想される。
石英ガラスのＴF をファイバ形状であっても容易に決定
できることが予想される。
【００１４】ＴF を熱処理によって変化させる例も報告
されている。例えば、Ritland は６００℃から急冷した
ホウケイ酸ガラスを、５２０℃で１００時間加熱したと
ころ、密度が2.51×１０3 ｋｇ・ｍ-3から2.52×１０3
ｋｇ・ｍ-3に変化したことを報告している（作花 著、
ガラス非晶質の科学、内田老鶴圃発行、ｐ．４６参
照）。これは仮想温度の低下（６００℃から５２０℃）
によるものと説明されている（但し、仮想温度を変化さ
せることができる温度には下限が存在すると予測され
る。）。
されている。例えば、Ritland は６００℃から急冷した
ホウケイ酸ガラスを、５２０℃で１００時間加熱したと
ころ、密度が2.51×１０3 ｋｇ・ｍ-3から2.52×１０3
ｋｇ・ｍ-3に変化したことを報告している（作花 著、
ガラス非晶質の科学、内田老鶴圃発行、ｐ．４６参
照）。これは仮想温度の低下（６００℃から５２０℃）
によるものと説明されている（但し、仮想温度を変化さ
せることができる温度には下限が存在すると予測され
る。）。
【００１５】一般に、温度の低下とともに粘度が大きく
なり、構造緩和速度は小さくなるので、ＴF の変化にか
かる時間が長くなる。粘度の温度依存性が異なる様々な
組成のガラスに対して議論しようとする場合、この下限
は温度よりもむしろ粘性係数で規定する方が良い。しか
し、この下限について定量的な議論を行った例はない。
以上はバルクのガラスにおいて示された例であり、ファ
イバ形状のガラスについてＴF を変化させた例は報告さ
れていない。
なり、構造緩和速度は小さくなるので、ＴF の変化にか
かる時間が長くなる。粘度の温度依存性が異なる様々な
組成のガラスに対して議論しようとする場合、この下限
は温度よりもむしろ粘性係数で規定する方が良い。しか
し、この下限について定量的な議論を行った例はない。
以上はバルクのガラスにおいて示された例であり、ファ
イバ形状のガラスについてＴF を変化させた例は報告さ
れていない。
【００１６】ＴF'とRayleigh散乱強度との関係は、バル
クの石英ガラスにおいて明らかにされている。製造法や
不純物濃度の異なる石英ガラスではＴF'も異なることが
知られている（葛生 著、石英ガラスの世界、工業調査
会、ｐ．135 参照）。
クの石英ガラスにおいて明らかにされている。製造法や
不純物濃度の異なる石英ガラスではＴF'も異なることが
知られている（葛生 著、石英ガラスの世界、工業調査
会、ｐ．135 参照）。
【００１７】また、坂口らはＴF'の異なる石英ガラスの
Rayleigh散乱が主にＴF'の低下に比例して下がることを
示した（坂口 他著、第４３回応用物理学関係連合講演
会予稿集、Ｎo.３、１９９６、ｐ．１０６２参照）。ま
た、辻川らは、ＶＡＤ法による石英ガラスプリフォーム
を再加熱して徐冷すると、Rayleigh散乱強度が低下する
ことを示した（辻川 他著、１９９５年電子情報通信学
会総合大会Ｃ−３１６参照）。ここでの徐冷の効果はＴ
F の低下をもたらし、散乱強度が低下していると考えら
れる。
Rayleigh散乱が主にＴF'の低下に比例して下がることを
示した（坂口 他著、第４３回応用物理学関係連合講演
会予稿集、Ｎo.３、１９９６、ｐ．１０６２参照）。ま
た、辻川らは、ＶＡＤ法による石英ガラスプリフォーム
を再加熱して徐冷すると、Rayleigh散乱強度が低下する
ことを示した（辻川 他著、１９９５年電子情報通信学
会総合大会Ｃ−３１６参照）。ここでの徐冷の効果はＴ
F の低下をもたらし、散乱強度が低下していると考えら
れる。
【００１８】ところが、光ファイバの製造時において、
光ファイバは加熱炉から高速に引き出されて急冷される
ので、ＴF は加熱炉の温度に近くなると考えられる。粘
度の温度依存性の概略を示す図３に従ってさらに詳しく
説明する。この図の曲線は、粘度の温度依存性を記述す
る経験式である、Fulcher の式 ｌｏｇη＝Ａ＋Ｂ／（Ｔ−Ｔ0 ） ……(4) を用いている（作花 著、ガラスハンドブック、朝倉書
店、ｐ．６３８参照）。
光ファイバは加熱炉から高速に引き出されて急冷される
ので、ＴF は加熱炉の温度に近くなると考えられる。粘
度の温度依存性の概略を示す図３に従ってさらに詳しく
説明する。この図の曲線は、粘度の温度依存性を記述す
る経験式である、Fulcher の式 ｌｏｇη＝Ａ＋Ｂ／（Ｔ−Ｔ0 ） ……(4) を用いている（作花 著、ガラスハンドブック、朝倉書
店、ｐ．６３８参照）。
【００１９】線引き前のプリフォームはＴF'程度の仮想
温度を有している。線引きのためにそのプリフォームは
１０6 〜１０7 ｄＰａ・ｓ程度の粘度になるＴdrawまで
加熱されるので、その温度から急冷された光ファイバの
仮想温度はＴdrawに近い値、少なくともＴF'より高い値
をとる。
温度を有している。線引きのためにそのプリフォームは
１０6 〜１０7 ｄＰａ・ｓ程度の粘度になるＴdrawまで
加熱されるので、その温度から急冷された光ファイバの
仮想温度はＴdrawに近い値、少なくともＴF'より高い値
をとる。
【００２０】この仮想温度の上昇は、バルクからファイ
バ形状に熱加工する場合に本質的に避けられない現象で
ある。そして、式(1) より、密度揺らぎによる光ファイ
バのRayleigh散乱強度は、バルクのガラスのそれよりも
大きいことが推定される。このことは光ファイバの仮想
温度を低下させることができれば、低損失化が期待され
ることを意味する。しかしながら、従来、光ファイバの
仮想温度を制御しようとする作製技術の検討は全くなさ
れていない。
バ形状に熱加工する場合に本質的に避けられない現象で
ある。そして、式(1) より、密度揺らぎによる光ファイ
バのRayleigh散乱強度は、バルクのガラスのそれよりも
大きいことが推定される。このことは光ファイバの仮想
温度を低下させることができれば、低損失化が期待され
ることを意味する。しかしながら、従来、光ファイバの
仮想温度を制御しようとする作製技術の検討は全くなさ
れていない。
【００２１】本発明の目的は、光ファイバの損失限界を
規定する内因的要因であるRayleigh散乱（可視光領域の
光散乱）を小さくすることにより、光ファイバのさらな
る低損失化を実現し得る光ファイバの作製法を提供する
ことにある。
規定する内因的要因であるRayleigh散乱（可視光領域の
光散乱）を小さくすることにより、光ファイバのさらな
る低損失化を実現し得る光ファイバの作製法を提供する
ことにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】図４は本発明の光ファイ
バの作製法の概要を示すものである。
バの作製法の概要を示すものである。
【００２３】まず、通常、行われている母材の線引きに
より中間光ファイバを作製する（ｓ１）。この中間光フ
ァイバを構成するガラスの粘度が１０14ｄＰａ・ｓとな
る温度をＴc とおく。仮想温度がＴF0である中間光ファ
イバをＴc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔで加熱処理し（ｓ
２）、その仮想温度ＴF をＴc ≦ＴF ＜ＴF0なる値に変
化させる。
より中間光ファイバを作製する（ｓ１）。この中間光フ
ァイバを構成するガラスの粘度が１０14ｄＰａ・ｓとな
る温度をＴc とおく。仮想温度がＴF0である中間光ファ
イバをＴc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔで加熱処理し（ｓ
２）、その仮想温度ＴF をＴc ≦ＴF ＜ＴF0なる値に変
化させる。
【００２４】この際、熱処理温度がＴc より低いと構造
緩和が起こらず、仮想温度を変化させることができな
い。また、熱処理温度がＴF0以上であると、仮想温度が
ＴF0以上となってしまう。ここで、対象とする光ファイ
バ材料が石英系ガラスの場合、仮想温度は前記式(2) に
従って決めても良い。
緩和が起こらず、仮想温度を変化させることができな
い。また、熱処理温度がＴF0以上であると、仮想温度が
ＴF0以上となってしまう。ここで、対象とする光ファイ
バ材料が石英系ガラスの場合、仮想温度は前記式(2) に
従って決めても良い。
【００２５】また、Ｔc は、繊維伸長法等により決定で
きる。繊維伸長法とは、荷重をかけた光ファイバを電気
炉内に設置し、設定温度での試料の伸び量を計測して粘
度を求める方法である（森谷太郎 他著、ガラス工学ハ
ンドブック、朝倉書店、ｐ．６３参照）。
きる。繊維伸長法とは、荷重をかけた光ファイバを電気
炉内に設置し、設定温度での試料の伸び量を計測して粘
度を求める方法である（森谷太郎 他著、ガラス工学ハ
ンドブック、朝倉書店、ｐ．６３参照）。
【００２６】前述した作製法により、熱処理後の光ファ
イバの仮想温度は熱処理前に比べて低下する。すると、
式(1) に従ってRayleigh散乱強度は小さくなり、損失の
小さい光ファイバを得ることができる。構造緩和速度は
温度が低いほど遅いので、熱処理時間を長く取れば取る
ほど、（ＴF −Ｔ）の値は小さくなり、より低い仮想温
度に設定できる。また、コア−クラッド間に残留応力が
存在すると、損失が大きくなることが知られている（F.
Hanawa 他、電子情報通信学会論文誌、Ｊ７２−Ｃ−
Ｉ、１９８９、ｐ．１６７参照）が、この熱処理によ
り、前記残留応力が解消されるので、損失が小さくな
る。
イバの仮想温度は熱処理前に比べて低下する。すると、
式(1) に従ってRayleigh散乱強度は小さくなり、損失の
小さい光ファイバを得ることができる。構造緩和速度は
温度が低いほど遅いので、熱処理時間を長く取れば取る
ほど、（ＴF −Ｔ）の値は小さくなり、より低い仮想温
度に設定できる。また、コア−クラッド間に残留応力が
存在すると、損失が大きくなることが知られている（F.
Hanawa 他、電子情報通信学会論文誌、Ｊ７２−Ｃ−
Ｉ、１９８９、ｐ．１６７参照）が、この熱処理によ
り、前記残留応力が解消されるので、損失が小さくな
る。
【００２７】なお、前述した熱処理は、線引きの際等に
用いるドラムに中間光ファイバを巻き付け、該ドラムご
と加熱炉内に入れることにより行うことができるが、こ
の場合はドラムの熱膨脹により光ファイバが延伸されな
いよう、ドラム形状に工夫を凝らす必要がある。また、
図５に示すような熱膨脹率の低い素材からなるベース１
上に複数の支柱２を列状に配設した治具３を用意し、中
間光ファイバ４を各列の支柱２に対して交互にかつその
回りを一回りしないように掛ければ、治具等の熱膨脹に
よる悪影響を排除できる。
用いるドラムに中間光ファイバを巻き付け、該ドラムご
と加熱炉内に入れることにより行うことができるが、こ
の場合はドラムの熱膨脹により光ファイバが延伸されな
いよう、ドラム形状に工夫を凝らす必要がある。また、
図５に示すような熱膨脹率の低い素材からなるベース１
上に複数の支柱２を列状に配設した治具３を用意し、中
間光ファイバ４を各列の支柱２に対して交互にかつその
回りを一回りしないように掛ければ、治具等の熱膨脹に
よる悪影響を排除できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を挙げて本発明
を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。
【００２９】［第１の実施の形態］ＶＡＤ法で作製され
た円柱形の石英ガラス（脱水処理済）を、乾燥ガス雰囲
気（Ｎ2 ８０％、Ο2 ２０％）下、所定の温度及び時間
で熱処理し、取り出して純水中に落下させ、急冷した。
このサンプルに、５１４ｎｍのレーザー光（４０ｍＷ）
を照射し、Rayleigh散乱強度を測定した。表１に処理温
度及び処理時間の異なる３種類の試料に対するRayleigh
散乱強度を示す。
た円柱形の石英ガラス（脱水処理済）を、乾燥ガス雰囲
気（Ｎ2 ８０％、Ο2 ２０％）下、所定の温度及び時間
で熱処理し、取り出して純水中に落下させ、急冷した。
このサンプルに、５１４ｎｍのレーザー光（４０ｍＷ）
を照射し、Rayleigh散乱強度を測定した。表１に処理温
度及び処理時間の異なる３種類の試料に対するRayleigh
散乱強度を示す。
【００３０】
【表１】 Rayleigh散乱を計測したところ、８５０℃で処理したも
のを除き、熱処理前に比べて散乱の減少が観測された。
ガラスの仮想温度を見積もるために、厚さ１．５ｍｍの
サンプルを用意し、赤外吸収スペクトルを測定した。２
２６０ｃｍ-1付近に現れるピークの位置は、８５０℃で
処理したものを除き、高エネルギー側にシフトした。式
(2) に従って算出したＴF を表１に併せて示した。
のを除き、熱処理前に比べて散乱の減少が観測された。
ガラスの仮想温度を見積もるために、厚さ１．５ｍｍの
サンプルを用意し、赤外吸収スペクトルを測定した。２
２６０ｃｍ-1付近に現れるピークの位置は、８５０℃で
処理したものを除き、高エネルギー側にシフトした。式
(2) に従って算出したＴF を表１に併せて示した。
【００３１】９５０℃での熱処理後の仮想温度が９５０
℃まで低下していないのは、構造緩和に時間がかかるた
めであり、さらに長時間熱処理することにより、熱処理
温度に近づけることができる。８５０℃での熱処理後の
仮想温度が処理前とほぼ同じであるのは、この熱処理温
度では構造緩和が起こらないためと推察される。
℃まで低下していないのは、構造緩和に時間がかかるた
めであり、さらに長時間熱処理することにより、熱処理
温度に近づけることができる。８５０℃での熱処理後の
仮想温度が処理前とほぼ同じであるのは、この熱処理温
度では構造緩和が起こらないためと推察される。
【００３２】表１から明らかなように、本形態で示した
処理により、Rayleigh散乱強度が低下することが分か
る。
処理により、Rayleigh散乱強度が低下することが分か
る。
【００３３】［第２の実施の形態］カーボンコートされ
た石英系光ファイバ（コア：石英ガラス、クラッド：フ
ッ素ドープ石英ガラス）１ｋｍを、乾燥へリウム雰囲気
下、種々の温度で１００時間熱処理した後、１００℃／
ｈで室温まで冷却した。光ファイバからのラマン散乱を
測定し、６０６ｃｍ-1に現れるピークの相対強度を求
め、仮想温度を算出した。また、カットバック法で損失
測定を行い、損失値を波長の４乗の逆数でプロットし
た。その傾きの値から散乱を記述する理論式、α＝Ｂ／
λ4 の係数Ｂを求め、熱処理を施さなかったファイバの
係数Ｂとの相対値を求めた。また、前述した熱処理温度
における粘度を繊維伸長法によって決定した。これらの
結果を表２に示す。また、比較のため、線引きを行う前
のプリフォームについての結果も併せて示した。
た石英系光ファイバ（コア：石英ガラス、クラッド：フ
ッ素ドープ石英ガラス）１ｋｍを、乾燥へリウム雰囲気
下、種々の温度で１００時間熱処理した後、１００℃／
ｈで室温まで冷却した。光ファイバからのラマン散乱を
測定し、６０６ｃｍ-1に現れるピークの相対強度を求
め、仮想温度を算出した。また、カットバック法で損失
測定を行い、損失値を波長の４乗の逆数でプロットし
た。その傾きの値から散乱を記述する理論式、α＝Ｂ／
λ4 の係数Ｂを求め、熱処理を施さなかったファイバの
係数Ｂとの相対値を求めた。また、前述した熱処理温度
における粘度を繊維伸長法によって決定した。これらの
結果を表２に示す。また、比較のため、線引きを行う前
のプリフォームについての結果も併せて示した。
【００３４】
【表２】 プリフォームから線引きすることにより、仮想温度が上
昇したことが確認できる。また、粘性が１０14ｄＰａ・
ｓとなる温度以上の温度領域での熱処理により、仮想温
度を低下させることができることが分かる。即ち、光フ
ァイバを構成するガラスの粘度が１０14ｄＰａ・ｓとな
る温度をＴc とおく時、Ｔc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔでの
熱処理により、光ファイバの仮想温度ＴF を、Ｔc ≦Ｔ
F ＜ＴF0なる値に変化できることが分かる。また、この
熱処理条件ではフッ素の拡散による導波構造の変化は認
められなかった。
昇したことが確認できる。また、粘性が１０14ｄＰａ・
ｓとなる温度以上の温度領域での熱処理により、仮想温
度を低下させることができることが分かる。即ち、光フ
ァイバを構成するガラスの粘度が１０14ｄＰａ・ｓとな
る温度をＴc とおく時、Ｔc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔでの
熱処理により、光ファイバの仮想温度ＴF を、Ｔc ≦Ｔ
F ＜ＴF0なる値に変化できることが分かる。また、この
熱処理条件ではフッ素の拡散による導波構造の変化は認
められなかった。
【００３５】このことは、本形態の処理を施すことによ
り、従来の石英系光ファイバの光損失を低減できること
を示すものである。ここで、対象となる光ファイバは石
英ガラス製に限られることはなく、多成分酸化物ガラス
や高分子化合物等の非晶質固体による光ファイバにも適
用が可能である。
り、従来の石英系光ファイバの光損失を低減できること
を示すものである。ここで、対象となる光ファイバは石
英ガラス製に限られることはなく、多成分酸化物ガラス
や高分子化合物等の非晶質固体による光ファイバにも適
用が可能である。
【００３６】［第３の実施の形態］熱処理時間を５時間
とした以外は第２の実施の形態の場合と同じ条件で処理
した場合の結果を表３に示す。
とした以外は第２の実施の形態の場合と同じ条件で処理
した場合の結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】 第２の実施の形態の場合と比べると、構造緩和を起させ
るための熱処理時間が短いので、１１００℃以下の低温
領域では仮想温度の低下幅が小さいことが分かる。ま
た、１１００℃以上の高温の熱処理では、仮想温度をほ
ぼ熱処理温度にすることができることが分かる。よっ
て、高い温度、例えばＴ1 で短時間熱処理し、それより
低い温度、例えばＴ2 （Ｔc ≦Ｔ2 ＜Ｔ1 ＜ＴF0）でさ
らに熱処理すること（熱処理工程の複数化）によって、
全体の熱処理時間を短くすることが可能であることが分
かる。
るための熱処理時間が短いので、１１００℃以下の低温
領域では仮想温度の低下幅が小さいことが分かる。ま
た、１１００℃以上の高温の熱処理では、仮想温度をほ
ぼ熱処理温度にすることができることが分かる。よっ
て、高い温度、例えばＴ1 で短時間熱処理し、それより
低い温度、例えばＴ2 （Ｔc ≦Ｔ2 ＜Ｔ1 ＜ＴF0）でさ
らに熱処理すること（熱処理工程の複数化）によって、
全体の熱処理時間を短くすることが可能であることが分
かる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
まず、通常の母材の線引きにより中間光ファイバを作製
し、該中間光ファイバを、その粘度が１０14ｄＰａ・ｓ
以下となる温度以上でかつその仮想温度より低い温度領
域で加熱することにより、仮想温度を低下させ、これに
よって密度揺らぎによるRayleigh散乱強度を小さくで
き、低損失化することができる。
まず、通常の母材の線引きにより中間光ファイバを作製
し、該中間光ファイバを、その粘度が１０14ｄＰａ・ｓ
以下となる温度以上でかつその仮想温度より低い温度領
域で加熱することにより、仮想温度を低下させ、これに
よって密度揺らぎによるRayleigh散乱強度を小さくで
き、低損失化することができる。
【図１】ガラス転移領域の説明図
【図２】石英ガラスのラマンスペクトルの一例を示す図
【図３】ガラスの粘度の温度依存性を示す概念図
【図４】本発明の光ファイバの作製法の概要を示す工程
図
図
【図５】熱処理時の治具の一例を示す図
１…ベース、２…支柱、３…治具、４…中間光ファイ
バ。
バ。
Claims (2)
- 【請求項１】 粘度が１０14ｄＰａ・ｓとなる温度がＴ
c である非晶質固体からなる光ファイバ母材を加熱して
線引きし、仮想温度ＴF0の中間光ファイバを作製するフ
ァイバ作製工程と、 前記中間光ファイバをＴc ≦Ｔ＜ＴF0なる温度Ｔで加熱
する熱処理工程とを備えたことを特徴とする光ファイバ
の作製法。 - 【請求項２】 温度Ｔ1 で短時間加熱し、その後、温度
Ｔ2 （Ｔc ≦Ｔ2 ＜Ｔ1 ＜ＴF0）で加熱する熱処理工程
を備えたことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの
作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17516496A JPH1025127A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 光ファイバの作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17516496A JPH1025127A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 光ファイバの作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1025127A true JPH1025127A (ja) | 1998-01-27 |
Family
ID=15991392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17516496A Pending JPH1025127A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | 光ファイバの作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1025127A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000073223A1 (fr) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif et procede de production pour fibre optique |
| WO2000073224A1 (fr) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif de production et procede pour fibre optique |
| WO2001002312A1 (fr) * | 1999-07-05 | 2001-01-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede et dispositif d'etirage de fibres optiques |
| CN100389084C (zh) * | 1999-05-27 | 2008-05-21 | 住友电气工业株式会社 | 光纤的制造装置和制造方法 |
| JP2010103223A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Toyota Gakuen | ファイバレーザ用ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザ |
| US8020411B2 (en) | 2001-07-30 | 2011-09-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing single mode optical fiber |
| WO2017044543A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Corning Incorporated | Method and apparatus for producing an optical fiber with low fictive temperature and optical fiber so obtained |
| US10427969B2 (en) | 2015-08-11 | 2019-10-01 | Fujikura Ltd. | Method of manufacturing optical fiber |
| JP2020140080A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP17516496A patent/JPH1025127A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000073223A1 (fr) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif et procede de production pour fibre optique |
| WO2000073224A1 (fr) * | 1999-05-27 | 2000-12-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Dispositif de production et procede pour fibre optique |
| US6851282B2 (en) | 1999-05-27 | 2005-02-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus and method for making optical fiber |
| CN100389084C (zh) * | 1999-05-27 | 2008-05-21 | 住友电气工业株式会社 | 光纤的制造装置和制造方法 |
| WO2001002312A1 (fr) * | 1999-07-05 | 2001-01-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede et dispositif d'etirage de fibres optiques |
| US8020411B2 (en) | 2001-07-30 | 2011-09-20 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method of manufacturing single mode optical fiber |
| JP2010103223A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Toyota Gakuen | ファイバレーザ用ファイバ及びその製造方法、並びにファイバレーザ |
| US10427969B2 (en) | 2015-08-11 | 2019-10-01 | Fujikura Ltd. | Method of manufacturing optical fiber |
| WO2017044543A1 (en) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Corning Incorporated | Method and apparatus for producing an optical fiber with low fictive temperature and optical fiber so obtained |
| CN108025943A (zh) * | 2015-09-10 | 2018-05-11 | 康宁股份有限公司 | 生产具有低假想温度的光纤的方法和设备以及由此获得的光纤 |
| US10221089B2 (en) | 2015-09-10 | 2019-03-05 | Corning Incorporated | Optical fiber with low fictive temperature |
| US10696580B2 (en) | 2015-09-10 | 2020-06-30 | Corning Incorporated | Optical fiber with low fictive temperature |
| CN108025943B (zh) * | 2015-09-10 | 2021-04-06 | 康宁股份有限公司 | 生产具有低假想温度的光纤的方法和设备以及由此获得的光纤 |
| JP2020140080A (ja) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tran et al. | Heavy metal fluoride glasses and fibers: a review | |
| Friebele et al. | Color centers in glass optical fiber waveguides | |
| JP2017027050A (ja) | 低損失でナノスケール構造的に均一なコアを有する光ファイバ | |
| JPH11513141A (ja) | チタニアおよびゲルマニアを含有する光導波路ファイバ | |
| US20160152504A1 (en) | Low scattering silica glass and method for heat-treating silica glass | |
| JPH1025127A (ja) | 光ファイバの作製法 | |
| CN109384394A (zh) | 一种高非线性低损耗铋碲酸盐玻璃与光纤及其制备方法 | |
| Saito et al. | Reduction of light-scattering loss in silica glass by the structural relaxation of “frozen-in” density fluctuations | |
| JPH10218635A (ja) | 光ファイバの製造方法 | |
| US4923496A (en) | Method of fabricating fluoride-glass integrated optical waveguides | |
| Nishii et al. | Low‐loss chalcogenide glass fiber with core‐cladding structure | |
| Stepien et al. | Tellurite glasses for microstructured optical fibers manufacturing | |
| Peng et al. | Fabrication and characterization of multimaterial Ge25Se10Te65/As2S3 chalcogenide fiber with a high value of the numerical aperture | |
| CN115395356A (zh) | 一种掺铒双包层氟化锆基玻璃光纤及其制备方法 | |
| US5261938A (en) | Process for producing rod glass having refractive index distribution | |
| Kobelke et al. | Germania and alumina dopant diffusion and viscous flow effects at preparation of doped optical fibers | |
| JPS59223245A (ja) | 光フアイバ母材の製造方法 | |
| DREXHAGE et al. | Strengthening of glasses by partial leaching | |
| Moynihan et al. | Sub-Tg relaxations in heavy metal fluoride glasses | |
| TODOROKI et al. | Rayleigh scattering and fictive temperature in VAD silica glass with heat treatment | |
| Kishi et al. | Surface viscous flattening kinetics of soda-lime silicate glass by sinusoidal profile decay method | |
| Wang et al. | Fluoride Glass Composition, Processing and Structure Characterization | |
| WO1998014409A1 (en) | Method of making a polarizing glass | |
| Drexhage | Infrared glass fibers | |
| JP2004238275A (ja) | 光ファイバ及びその製造方法 |