JPS593941B2 - ガラスフアイバ母材の製造法 - Google Patents

ガラスフアイバ母材の製造法

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JPS593941B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光通信などに用いられる光ファイバのガラス
ファイバ母材の製造法に関する。
現在、光通信用光ファイバは主に気相化学反応を利用し
たCVD法、MCVD法、VAD法、外付け法などによ
つて製造されている。
これらの製造5 法は、SiCl4、POCl3、Ge
Cl4、BBr3などのガラス原料ガスとなるハロゲン
化物を気化容器に入れて気化せしめ、これらガラス原料
ガスとH2ガス、O2ガス、キャリヤガスなどを多重管
バーナに送り込み火炎中あるいは高温雰囲気中で熱10
加水分解反応、熱酸化反応などの気相化学反応によつて
ガラス微粉末を生成させ、基材にこのガラス微粉末を付
着、堆積させたのち、透明ガラス化し、紡糸することに
より光ファイバを形成するものである。この時、SiC
l4ガスにPOCl3ガス15またはGeCl4ガスを
混合すれば、ガラスファイバ母材の屈折率が高くなり、
SiCl4ガスにBBr3ガスを混合するとガラスファ
イバ母材の屈折率が低下する。ところで、GeCl4は
価格が高く、またGeCl4の酸化生成物のGeO2が
比較的多く含ク0 まれた高N、A用母材はその熱膨脹
係数が大きいため、それを含むコアと含まないクラッド
との間には熱膨脹係数の差が生じて製造時に光ファイバ
母材が破損したり、あるいはGe02を含む光ファイバ
は耐放射線性が悪いので、原子炉などの放射フ5 線施
設では使用できないなどの欠点があつた。このため、G
eCl4以外の金属ハロゲン化物、例えばアルミニウム
ハロゲン化物、ジルコニウムハロゲン化物、鉛ハロゲン
化物などをドーパントとして用いることが考えられたが
、これらの金属ハ口{0 ゲン化物はその沸点が200
〜1500℃と高いため、気化に高温を要し、気化容器
から多重管バーナまでの配管も200〜1500℃に保
持することが必要となり、従来のテフロンなどの配管継
手はその使用限界温度が200℃であるので、こ15の
目的には使用することができないなどの製造上の問題が
あつた。この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、
1ウー気化温度が高い金属ハロゲン化物をドーパントと
して用いることができるガラスフアイバ母材の製造法を
提供することを目的とし、高温に保もたれ、ドーパント
となる高沸点金属ハロゲン化物を収容する加温気化容器
を多重管構造の吹き出しノズル jの後部に接して設け
、加温気化容器で発生した高沸点金属ハロゲン化物ガス
をただちに吹き出しノズルに送り込むことを特徴とする
ものである。
以下図面を参照して、この発明を詳しく説明する〇第1
図はこの発明のガラスフアイバ母材の製造法を実施する
に好適な製造装置の一例を示すもので、図中符号1は5
重の同心管1a,1b,1c,1d,1eからなる多重
管バーナのノズルで、この多重管バーナのノズル1はそ
の周囲に設けられたヒータ2および熱電対3,3によつ
て一定温度に保もたれるようになつている。
多重管バーナのノズル1の後部には、ドーパントとなる
高沸点金属ハロゲン化物を納める気化容器4が多重管バ
ーナのノズル1に接して設けられ、気化容器4の気化ガ
ス導出管5が多重管バーナのノズル1の第3層の管1c
に直結されている。気化容器4もヒータ2と熱電対3に
よつて一定温度に保もたれるようになつている。そして
、多重管バーナのノズル1と気化容器4は断熱材6によ
つて保温されている。以上のように構成された気化容器
4と多重管バーナのノズル1との一体物には、まず高沸
点金属ハロゲン化物が気化容器4に収められる。
ここで用いられる高沸点金属ハロゲン化物としては、,
,V族の金属ハロゲン化物であつてその沸点もしくは気
化点が150〜1500℃の比較的高いもので、例えば
PbBr2,PbC22,PbF2,PbI2,AlB
r3,A/1C13,ZrBr4,ZrC14,ZrI
4などである。これら高沸点金属ハロゲン化物は、火炎
中で酸化されて、PbO,Al2O3,ZrO2などの
酸化物を生成し、SiO2ガラスの屈折率を高める機能
を有している。気化容器4内に入れられた高沸点金属ハ
ロゲン化物はヒータ2,熱電対3によつてその沸点ある
いは気化点以上の一定温度に保もたれ溶融状態あるいは
気化状態となる。この時、キヤリヤガス導入管7からア
ルゴンガスなどの不活性ガスを気化容器4内に送給し、
高沸点金属ハロゲン化物のガスを発生させる。この高ノ
ク 沸点金属ハロゲン化物のガスは気化ガス導出管5を経て
多重管バーナのノズル1の第3層の管1cに送られる。
一方、多重管バーナのノズル1の最内層の管1aには管
8よりSiCl4,POCl3ガスなどのガラス原料ガ
スが、第2層の管1bには管9よりH2ガスなどの燃料
ガスが、第4層の管1dには管10よりArガスなどの
不活性ガスが、最外層の管1eには管11より02ガス
がそれぞれ供給されるとともに、多重管バーナのノズル
1はヒータ2、熱電対3で気化容器4の温度よりも高め
に加温されている。多重管バーナのノズル1に点火され
ると、火炎中でガラス原料ガス、高沸点金属ハロゲン化
物のガスは熱加水分解、熱酸化反応などの気相化学反応
を受けて、SiO2,P2O5,PbO,Al2O3,
zrO2などの酸化物からなる煤状ガラス微粉末が生成
する。火炎の先端を棒状基材12の外周あるいは先端に
あてがい、棒状基材12を回転させながら移動させるこ
とにより、棒状基材12の外周あるいは先端に煤状ガラ
ス微粉末が付着堆積し、多孔質のガラスフアイバ母材1
3が形成される。ついで、このようにして形成されたガ
ラスフアイバ母材13は透明ガラス化され、しかるのち
所定の処理が施こされて光フアイバが形成される。
例えば、コアとなるガラスフアイバ母材13を形成した
のち、この上にクラツドとなるガラスフアイバ母材13
を形成し、これを透明ガラス化したのち、延伸して延伸
ロツドを形成し、この延伸口ツドを溶融紡糸することに
より光フアイバを得ることができる。その他、通常の各
種の方法でステツプ型または二乗分布型の光フアイバを
形成することもできる。第2図はこの発明のガラスフア
イバ母材の製造法を実施するに好適な製造装置の他の例
を示すもので、第1図の製造装置と同一構成部分には同
一番号を付してその説明を省略する。
図中14は同心の5重管14a,14b,14q,14
d,14eからなる多重管ノズルで、この多重管ノズル
14は周囲に設けられたヒータ2および熱電対3によつ
て一定温度に保もたれるようになつている。多重管ノズ
ル14の後部には気化容器4が多重管ノズル14と一体
に設けられている。このように構成された気化容器4と
多重管ノズル14との一体物の気化容器4には、高沸点
金属ハロゲン化物が入れられてその沸点あるいは気化点
以上に加温されて、前述の例と同様に高沸点金属ハロゲ
ン化物のガスが発生させられ、多重管ノズル14に送り
こまれる。
一方、多重管ノズル14の各管には同様にガラス原料ガ
ス、Arガス、02ガスが供給されているとともに、ヒ
ータ2、熱電対3で気化容器4の温度よりも高めに加温
されている。多重管ノズル14の先端には石英ガラスな
どで形成されたガラス管15が被嵌されている。このガ
ラス管15はガラス旋盤のチヤツク16に回転可能に取
りつけられている。なお、17はガラス管15内に気相
化学反応を生じさせるための移動バーナ、17aはガラ
ス管15内に送り込まれた高沸点金属ハロゲン化物のガ
スが冷やされて凝縮するのを防止するための弱熱用の固
定スリツトバーナである。多重管ノズル14よりガラス
管15内に送り込まれたガラス原料ガス、高沸点金属ハ
ロゲン化物のガス、02ガスは加熱され、移動バーナ1
7の移動に対応して気相化学反応を受けて、SiO2,
P2O,,PbO2,Al2O5,ZrO2などからな
る煤状ガラス微粉末が生成し、この煤状ガラス微粉末は
ガラス管15内壁に付着堆積し、ガラスフアイバ母材1
8が形成される。
このようにして得られたガラスフアイバ母材13は透明
ガラス化されたのち、所定の処理を経て光フアイバが得
られる。
なお、多重管バーナのノズル1あるいは多重管ノズル1
4のBBr3ガスを供給する場合には、多重管バーナの
ノズル1、多重管ノズル14が高い温度に保もたれてい
るので、BBr,が他のガラス原料ガス、高沸点金属ハ
ロゲン化物ガスと反応することがあり、必ずBBr3用
の単独の導管を用いることが必要である。
以下、この発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
実施例 1 第1図に示した装置を用い、次の条件に従い、VAD法
によつて棒状基材下端にガラスフアイバ母材を堆積した
得られたガラスフアイバ母材を1400℃で透明がラス
化したのち、溶融紡糸して光フアイバを得た。
この光フアイバの屈折率分布図を第3図に示す。実施例
2 第1図に示した装置を用い、次の条件に従い、外付法に
よつて棒状基材の外周にガラスフアイバ母材を堆積した
Zrcl4およびPbJ2は最初はそれぞれ20cc/
分、10CC/分より出発し、その後、トラバース1回
毎にそれぞれ、0.4CC/分、0.2CC/分づつ減
少させた。
ガラスフアイバ母材の堆積した棒状基材はついで棒状基
材のみが除去されたのち透明ガラス化され、光フアイバ
が得られた。
この光フアイバの屈折率分布図を第4図に示す。実施例
3 第2図に示す装置を用い、次の条件に従い、内付法によ
つて石英ガラス管内壁にガラスフアイバ母材を堆積した
移動バーナ H225l/分、0210′/分トラバ
ース(積層)回数 60回AlC2,およびPbBr
2は最初の5回のトラバースまでは0cc/分、その後
は1回毎にそれぞれ1CC/分、0.3CC/分づつ増
加させた。
得られたガラスフアイバ母材を透明ガラス化したのち、
溶融紡糸して光フアイバを得た。この光フアイバの屈折
率分布図を第5図に示す。以上説明したようにこの発明
のガラスフアイバ母材の製造法は、多重管構造の吹き出
しノズルの後部に加温気化容器を接して設け、加温気化
容器に高沸点金属ハロゲン化物を入れて、発生した高沸
点金属ハロゲン化物ガスをただちに多重管構造の吹き出
しノズルにガラス原料ガスとともに送り込むものである
ので、アルミニウムハロゲン化物、ジルコニウムハロゲ
ン化物、鉛ハロゲン化物などの高沸点の金属ハロゲン化
物をドーパントとして使用することが確実に可能となる
また、これら金属ハロゲン化物は安価であるので得られ
る光フアイバは安価に製造できるとともに、耐放射線性
にすぐれまた高N.A.フアイバの作製において熱膨脹
率の増加が少ないため製造時に破損しにくいなどの利点
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を実施するに用いられる装置の概略構
成図、第2図は同じく別の装置の概略構成図、第3図な
いし第5図はこの発明で得られた光フアイバの屈折率分
布図である。 1・・・・・・多重管バーナのノズル、2・・・・・・
ヒータ、3・・・・・・熱電対、4・・・・・・気化容
器、5・・・・・・気化ガス導出管、12・・・・・・
棒状基材、13・・・・・・ガラスフアイバ母材、14
・・・・・・多重管ノズル、15・・・・・・ガラス管
、17・・・・・・移動バーナ、18・・・・・・ガラ
スフアイバ母材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 気相化学反応によつてガラス原料ガスからガラス微
    粉末を形成し、このガラス微粉末を基材に付着、堆積さ
    せてガラスファイバ母材を製造するに際して、高温に保
    もたれ、ドーパントとなる高沸点金属ハロゲン化物を収
    容する加温気化容器を前記ガラス原料を吹き出す多重管
    構造の吹き出しノズルの後部に接して設け、加温気化容
    器で発生した高沸点金属ハロゲン化物ガスをただちに吹
    き出しノズルに送り込むことを特徴とするガラスファイ
    バ母材の製造法。
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