JPS58217450A - 光フアイバ用ガラスおよびその製造方法 - Google Patents

光フアイバ用ガラスおよびその製造方法

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JPS58217450A
JPS58217450A JP57099126A JP9912682A JPS58217450A JP S58217450 A JPS58217450 A JP S58217450A JP 57099126 A JP57099126 A JP 57099126A JP 9912682 A JP9912682 A JP 9912682A JP S58217450 A JPS58217450 A JP S58217450A
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稔 渡辺
Gotaro Tanaka
豪太郎 田中
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
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    • C03C3/00Glass compositions
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    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は素材ガラスに特徴のある光伝送用ガラスファイ
バおよびその製造方法に関する。
この種の素材ガラスとしては、従来、硅酸を主成分とす
るガラスが多く用いられている。特にSiO□に()C
02を添加したガラスは、可視〜近赤外領域の波長の光
を殆んど吸収することがなく、好適である。またB1C
14、GeCノ4など常温付近で蒸気圧の高い原料が入
手できるだめ、気相合成法で純度の極めて高いガラスを
容易に得ることができ光伝送損失上、好都合である。そ
して5102は機械的強度、耐候性などに秀れるため、
一般I′cSiO2をクラッドとし、上記Gθ02を添
加した5i02ガラスをコアとしたファイバが多く用い
られているが、現実には多くの問題がある。
問題の1つは気相合成法(例えば特公昭56−3129
1号、同56−33327号公報に示されるような気相
軸付法ンでGeO2濃度を上げた5i02− GeO2
ガラスを合成する場合、まず微粒千秋ガラス堆積体(ス
ート体と称′す)を合成し、これを?焼結して透明ガラ
ス体を得るが、このスート体を合成する過程でGeO2
の微結晶の形成機会が多くなり、微粒子状ガラス(スー
トと称す)の中に上記GeO2微結晶を含有するものが
得られる。このGeO2微結晶は、通常、焼結過程でも
保存されており、コア材と石英管を組合せてファイバ化
する際に約2000°C程度の高温下にさらされるだめ
、この微結晶の蒸気圧が高くなシ、低粘性体となるガラ
ス中で発泡することが多くなる。通常GeO2ドープ5
i02ガラスの屈折率が1チ以上となると(このときC
)e02濃度としては約15重量%である)、この傾向
は顕著になる。
まだこの傾向はGeO2濃度以外の他の要因として、ス
ート体堆積時に堆積体表面温度の低くなっている箇所(
スーート体の外周部分)で顕著である。
このため、′コアとクラッドとの屈折率差が高く、かつ
コアの屈折率分布がステップ型に近い良好な光ファイバ
は特に得ることが難かしい。まだ屈折率差が1係程度で
屈折率分布が2乗曲線のいわゆるグレーディッド型光フ
ァイバの場合にも上記Gθ02の微結晶が形成される場
合があり、これによシファイバ中に不要な微小空間が形
成されたシ、ファイバの線径変動が生じる場合がある。
5i02とGeO2系ガラスの他の問題としては、Ge
O□濃度が増すと、上記の結晶化と更にGeO□濃度ゆ
らぎなどが増大し、光ファイバのコアをこれで構成する
と、レイレイ散乱と称する光散乱損失が増し、光伝送特
性が劣化するという問題もある。
5i02− GeO2系ガラスをコアとし、5102ガ
ラスをクラッドとする光ファイバの更に他の問題点の1
つとして、GeO2をドープしだ5i02ガラスは、G
eO2濃度が高くなる程、クラッドの5i02ガラスと
の粘性差が大きくなり、このために線引時コア形状の変
動が発生するという問題がある。例えばGeO2濃度の
平均値として約20重量係(径方向の濃度分布が2乗の
場合は、中心のピーク値濃度は40係となっている)の
5i02コアガラスは、Si○2チューブと組合せて線
引する過程において、加熱部ではコアがクラッド層から
引きしぼられるような外からの力を受け、設定のコア径
−クラツド径比が得難い。コアが・真円形状からずれた
いびつな形状となる場合も多′い。そこでコアークラッ
ドの屈折率差の平均値が1.5%(分布形状が2乗曲線
の場合には中心のピニク値は3.0チである)以上を有
する良好な光ファイバを得ることは難かしいなどの問題
点があった。
本発明は上記の問題点に鑑み為されたもので、その目的
は光フアイバ断面部で泡を持たず、コア径が真円で、か
つ寸法精度および耐候性、機械的強度に秀れ、かつ伝送
特性の秀れた光フアイバ用ガラスを提供することにある
本発明の別の目的は、特にコアークラッドの屈折率差の
・大きな、いわゆる高NAファイバで特性の秀れた良好
なファイバを容易に構成しうるガラスを提供することで
ある。
本発明はコアとクラッドからなる光ファイバにおいて、
平均組成(重量係)として、65≦5i02≦85 5≦Gθ02≦20 5≦A7!203 +Ga2O3≦150≦ F ≦3 からなるコアと、 5i02まだはF含有のSiO2からなるクラッドを有
することを特徴とする光ファイバに関するものである。
上記のコアガラス組成において、GeO2含有量が20
係よシ大きく、かつA/ 203含有量が5係よシ小さ
いとガラスの結晶化が生じ易くなり、光ファイバの断面
疋泡をもち、また線引時にコア径の寸法精度が悪く真円
となり難い。
Al2O3が15係より大きいとガラス中にI’J 2
03の十分な固溶が起らず、通常の焼結により透明ガラ
スが得られない。
GeO2含有量が5チよシ小さいとコアとクラッドの屈
折率差が十分6Cとれず、安定した光ファイバを構成で
きない。
Fの含有量がなくとも上記の長所を有する光ファイバを
構成できるが、Fを含有させると光伝送特性上、良好な
光ファイバを得ることができる。特に、本発明で集束型
(GR工N、と称する)光ファイバをつくる場合、コア
領域の外′周部における屈折率値をクラッドの屈折率値
と一致させるようにフッ素を含有させることで、帯域時
“性の良好な光ファイバを得ることができ、この場合、
コアまたはクラッドに弗素を含有させることができる。
本発明の場合、弗素を上記の如く含有させることで帯域
特性の良好な光ファイバを得ることができ、更に長波長
帯での伝送損失も低下させることができる。ただしコア
での含有量としては、3チよシ多くなると、本ガラス組
成の場合、屈折率値及びガラスの硬さに悪影響を及ぼし
好ましくない、クラッドの外層部としては、弗素を含有
させないSiO2ガラスが機械的強度、耐候性などの面
で好都合でらる。
第1図(イ)及び(ロ)に本発明における集束型光ファ
イバの屈折率分布およびドーパント濃度(重量%)゛分
布の例を示す。
第1図(イ)はFを含有させた5i02をクラッド領域
のコア周、辺部に配し、その外側を5i02としたファ
イバ構造のものに関する。このファイバは上記のように
帯域特性、伝送損失特性とも極めて良好であり、かつ機
械的強度、耐候性などの点でも秀れたファイバとなる。
クラッド領域での弗素含有濃度としては、本発明の場合
、コアガラス・最外層5i02クラツドガラスとの物性
面におけるマツチング上、3重量係以下が望ましい。第
1図(ロ)はクラッドが5i02であり、コアが5i0
2−06102− Al2O3−F  からなるガラス
より構成したファイバ構造のものに関する。
上記の説明において、Al2O3の代りにその一部をG
a2O3に置換えて用いても本発明の効果は基本的に発
揮できる。Al2O3に対しGa2O3含有量を増すと
屈折率差は大きくとれるが、結晶化し易くなる。本発明
でAl2O3とGa2 o3とを和の形で濃度範囲を示
したのは、ガラスの物性特性に与える効果がUとGaと
では類似してお゛多置換可能のためであるが、Ga2O
3濃度条件としては10重重量板下の範囲が好ましい。
本発明の酸化物成分はいずれも気相反応と生じさせて得
るために必要な高純度原料を容易に入手することができ
、これによシ遷移金属不純物などを含寸ない、超高純度
で可視から近赤外領域まで光吸収の極めて少ないガラス
を得ることができる。
実施例1 SiC14、Gee/4 、 Aj(OH3)3 、 
SiF4をガラス合成用原料とし、気相軸付法を用いて
円柱状ガラス母材の平均組成として、5iO2= 84
 %  Ge02=7.5係 u2o3= 6.s% 
F = 1.7 %を有する(但シ、GeO2について
は、母材径方向の濃度分布が2乗の曲線をもっている。
)コア用ガラスを合成した′。これを外径1Qmmの棒
状ガラスに引伸した。一方、外径が25.5mW、内径
が11簡の石英管を準備し、石英管の中にコアガラス棒
を挿木しヒータ温度が約2000°Cの炉体によシ線引
し、外径125pmのファイバを作ったこのファイバの
外径変動は125μm±0.5μmにおさまっておシ、
局部的な線径変動が全長約20―にわたってみられなか
った。またファイバ断面のコア形状が真円であった。ま
た光伝送損失の波長特性として1.50〜1.65μm
の波長において0.5dB/1an以下の特性を有し、
また6dB低下帯域特性としては1.3μm波長帯にて
500 MHz・h以上を有するものが得られた。
実施例2 気相軸付法を用いて、円柱状ガラス母材の平均組成とし
て5i02 = 66 % 、 GeO2= 20q6
 (但し断面のGeO2濃度分布としてはほぼ4乗曲線
に近い形状とした) AhO3= 14 %を有するコ
ア用ガラスを合成した。これを外径10間の棒状ガラス
に引伸しだ一方外径が155m内径が11.51MLの
石英管を準備し、実施例1と同様な斗法により外径14
0ptnのファイバを作った。コアとクラッドとの屈折
率差はファイバ断面中央部で約3.0%あるものが得ら
れた。このファイバの外径変動は140μmに対し±3
ItrrL以上の局部的な線径変動箇所が全長5−にわ
たり2ケであった。
またコアは真円でめった。
比較例1 実施例2と同様な手法によシ、コアの平均組成として5
in2= 70%、 GeO2= 50%(但し、断面
の屈折率分布としては実施例2とほぼ同一の分布をもつ
形状をした)を有する外径1407aのファイバを作っ
た。このファイバの外径変動としては、±3pm以上の
局所的な線径変動箇所が全長5−にわたシラ5ケあった
。この線径変動箇所のファイバ断面を顕微鏡で観察する
とコアとクラッドの界面に外径10/#lZ程度の空間
の存在が観察された。またコアの形状に関しては長軸対
短軸が1 + 0.8の楕円形状であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における集束型光ファイバの屈折率分布
およびドーパント濃度分布の例を示すグラフであり、第
1図(イ)はクラッドの一部にFを寅有させた層を有す
るファイバ、(ロ)は5in2をクラッドとするファイ
バである。 代理人 内 1)  明 代理人 萩 原 亮 − 第 (イ) 1図 (ロ) ファイバの径方向位置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  コアおよびクラッドからなる光フアイバ用ガ
    ラスにおいて、そのコア領域の平均組成が、5102に
    換算して65〜855〜85重量%と、GeO2に換算
    して5〜20重量%の酸化ゲルマニウムと、Al、、o
    3とGa2O3との和で5〜15重量%と、Fを0〜3
    重量係含むガラスであり、クラッドが5102またはF
    含有5i02ガラスであることを特徴とする光フアイバ
    用ガラス。
  2. (2)気相合成法を用いてコアガラスを合成することを
    特徴とする、コア領域の平均組成が、5i02に換算し
    て65〜855〜85重量%と、GeO2に換算して5
    〜20重量%の酸化ゲルマニウムと: =203とGa
    2O3との和で5〜15重量%と、Fを0〜6重量係含
    むガラスであり、クラッドがS i02またはF含有5
    102ガラスである、コアおよびクラッドからなる光フ
    アイバ用ガラスの製造方法。
JP57099126A 1982-06-11 1982-06-11 光フアイバ用ガラスおよびその製造方法 Granted JPS58217450A (ja)

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Cited By (5)

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