JPS60141634A - 光フアイバ−用母材およびその製造方法 - Google Patents

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、光フアイバー用母材およびその製造方法に関
するものであり、特にはコアとクラッドの比が正確にコ
ントロールされた光フアイバー用母材の提供を目的とす
る。

従来、光フアイバー用母材の製造方法としては、原料ガ
スを火炎加水分解して作ったコア部形成用ガラス微粒子
付着層とその周囲にクラッド部形成用ガラス微粒子を付
着させることにより棒状の多孔質ガラス焼結体を形成し
た後、加熱し透明ガラス化して得たガラス母材を、石英
ガラス管中に封じ込み、光フアイバー用母材とする方法
が知られている　（特開昭５５−３２７１６号公報参照
）。

光フアイバー用母材に関しては、コアとクラッドの径が
正確にコントロールされていることが重要であるが、上
記の従来方法（通常ロッドインチューブ法と称されてい
る）では、石英ガラス管の径、肉厚が必ずしも充分な精
度を有するものではなく、最終的に目的の寸法になる管
を選択するか、あるいは逆に石英管に合うようにガラス
母材（ロッド）を所定の径になるように延伸調整するこ
とによりコアとクラッドの径をコントロールする方法が
とられていた。この方法は操作がはん雑であるばかりで
なく、規格品を大量生産するうえからも不利であり、他
方また市販石英ガラス管は天然水晶を溶融して製造した
もので、管中に微小の気泡を含むものであるため、光フ
ァイバーの強度を低下させる原因となっていた。

本発明者らはかかる従来の不利欠点を解決すべく鋭意研
究した結果、下記の要旨からなる光フアイバー用母材お
よびその製造方法に関する発明を完成した。

（光フアイバー用母材） コア中心層と該コアをとり囲む第１クラッド層とその第
１クラツドの周囲に設けられた合成石英からなる第２ク
ラッド層とからなる光フアイバー用母材。

（光フアイバー用母材の製造方法） （イ）火炎加水分解によりガラスとなり得る化合物から
コアー第１クラツド用スートを作る工程、 （ロ）該スートを脱水・ガラス化し、コアと第１クラツ
ドよりなるロッドを作る工程。

（）ぐ該コアー第１クラツドロツドに、けい素化合物の
火炎加水分解により所定量の第２クラツド用スートを堆
積させる工程、 および （ニ）該第２クラツド用スートをガラス化させる工程、 からなることを特徴とする、コアとクラッドの比が正確
にコントロールされた光フアイバー用母材の製造方法。

本発明によればつぎの諸利点が与えられる。

■）本発明の前記（ロ）工程で得られたコアークラッド
ロッドに関し、そのコア径およびクラツド径をあらかじ
め測定したうえで、必要な計の第を ２クラッド層形成（堆積）させるため、きわめ八 て寸法精度の高いものとなる。特にシングルモードファ
イバーにおいては、このコアークラツド径は λＣ：カットオフ波長、ａ：コア径、 ｎｌ：コアの屈折率、 １コ、：クラツドの屈折率 で表されるカットオフ波長を設計値に合わせることが重
要であるが、この点本発明によればきわめてよく一致す
る。

２）最外層（第２クラッド層）が外付ｃＶＤ法により形
成された合成石英からなるため、微小な気泡は含まず、
引張強度の大きな光ファイツク−が得られる。

３）前記（ロ）工程で得られたコアークラッドロッドに
関し、母材としての特性の評価を行なうことにより、不
合格品を次工程〔（／り工程〕に送る前にチェックでき
ることから、製造上のロスを最小限に抑えることができ
る。

４）コアと第１クラツドとの界面はもちろんのこと、第
１クラツドと第２クラツドとの界面もその第２クラツド
がスート堆積により形成されるため、気泡を含まずきわ
めて低損失化が可能となる。

５）コアークラッドロッドに第２クツツド層を堆積させ
るため、クラッド厚みは一様に成長させることができ、
ロッドインチューブ法に比較してコアークラッド偏心率
のきわめて小さな母材が得られる。

つぎに、本発明にかかわる光コアイノ（−用母材の製造
方法について前記した各工程順に説明する。

本発明の方法は、まず、火炎加水分解によりガラスとな
り得る化合物からコアークラッド用スートを製造（堆積
）する〔（イ）工程〕。このコアークラッド用スートな
堆積させる方法としては、コア部となるガラス原料を火
炎加水分解して、これ４二より得られるスートを軸方向
に成長させると同時にクラッド部となるスートをコア部
の周囲に連続して堆積させる方法、あるいはコア部を形
成し、つぎ（二このコア部の周囲にクラッド部となるス
ートを堆積させる方法のいずれでもよく、さらにまた単
一のバーナであっても周辺部がきわめて低密度となるよ
うに調整された条件で堆積することにより、次のガラス
化工程で周辺部のドーパントを揮散させクラッド層を形
成する方法であってもよい。

なお、火炎加水分解によりガラスとなり得る化合物とし
ては、従来公知のものたとえば主成分として酸化あるい
は加水分解可能なけい素化合物、ドーパントとしてゲル
マニウム化合物、リン化合物などが挙げられ、一般には
四塩化けい素、四塩化ゲルマニウム、塩化ホスホリルな
どが用いられる。

上記のようにしてｆＭ造したコアークラッド用スートを
次に脱水・ガラス化する〔（ロ）工程〕。この脱水・ガ
ラス化は、従来公知とされている方法、すなわち、へロ
ゲンあるいはハロゲン化合物の雰囲気にさらし、焼結温
度まで加熱してガラス化（透明化）するという方法によ
り行えばよく、この脱水・ガラス化によりコアークラッ
ドよりなるロンドが得られる。

本発明においては、このコアをとり囲むクラッド層（第
１クラッド層）の厚みが、光フアイバー用母材として要
求される最終クラッド厚みの３〜８０％に調整されてい
ることが望ましい。第１クラッド層の厚さがこれより′
も薄い場合には、第１クラツドと第２クラツドとの界面
に光のパワーがかなり伝搬し、散乱損失等が増加するし
、さらに次工程で多量のクラッドを形成せねばならず、
このために目標最終厚みの誤差が大きくなる。一方第１
クラッド層の厚さが上記上限よりも厚い場合には、特性
上からは何ら問題がないのであるが、この第１クラッド
層が大量に形成されているため、仮にコア部の分布形状
、屈折率差などが不合格であった場合、製造コストのう
えからもロスが大きくなる不利があるほか、第１クラッ
ド層が厚いことに対応して第２クラッド層を必然的に薄
くせざるを得す、この結果第２クラッド層によるコント
ロール精度が低くなるという不利がある。

第１クラッド層の厚さは上記した理由から望ましくは最
終クラッド厚みの３〜８０％とされるのであるが、この
点をマルチモードファイバーとシングルモードファイバ
ーの個々Ｃ二ついて述べると次のとおりである。すなわ
ち、マルチモードファイバーにおいては、光パワーのク
ラッド部への拡がりが小さいために、第１クラッド層は
薄くても十分に有効に作用する。この場合の厚みは最終
厚みの３〜６０％であることが好ましい。一方、シング
ルモードファイバーにおいてはクラッド層へかなり光パ
ワーが拡がって伝搬するために、第１クラッド層が厚い
方が好ましく、最終クラッド厚みに対して１０〜８０％
の範囲に調整することが望ましい。

つぎに、上記（ロ）工程により製造されたコアークラッ
ドロッドに、けい素化合物の火炎加水分解により所定量
のスートを堆積させる〔（〕９工程〕。

このスート層を形成する方法としては、外付ａＶＤ法に
よればよく、ロッドの周面上Ｃユスートを回転させなが
ら堆積させることによりきわめて同心性のよい第２クラ
ッド層が得られる。またこの方法によればロッド回転支
持部全体の重量をロードセル等で検知することによって
所定量の付着量（：コントロールすることができる。

なお、この第２クラッド層形成にあたって、たとえば特
開昭５５−１１６６３８号に示されている軸付法を採用
することも可能であるが、この方法は付着量を正確に検
知できないこと、ロッドの中心と第２クラツドの同心性
が劣ることなどの点で不利である。

上記スート堆積に先立ってコアークラッドロッドの表面
を火炎研磨などの手段でなめらかにすることは望ましい
ことであり、たとえばプラズマ炎、抵抗炉内で無水の状
態で加熱研磨する。

コアークラッドロッドの径が大きすぎ、最終のスート径
が太くなる場合にはあらかじめ前記ロッドを延伸加工し
て適当な寸法にすることが好ましい。また、ロッドの構
造パラメータをあらかじめ測定する方法としては、ロッ
ドの横断面を透過する光の屈折角を測定して、分布形状
を非破壊で評価する方法によるのが好ましい。

上記（／り工程により所定量堆積させたスートは、次に
ガラス化する〔に）工程〕。このガラス化に際しては特
に脱水工程は必須でないが、第１クラッド層が薄く、第
２クラッド層のＯＨ基の影響も無視できない場合には前
記（ロ）工程と同様な方法で脱水・ガラス化することが
望ましい。

以上述べた（イ）〜に））工程によって、コア中心層と
該コアをとり囲む第１クラッド層とその第１クラツドの
周囲に設けられた合成石英からなる第２クラッド層とか
ら構成された光フアイバー用母材が得られる。なお、一
般に第１クラッド層はコア中心層と同様に気相法により
合成されたシリカを主成分とし、シリカ単独かあるいは
ふっ素、はう素等でシリカよりも屈折率を低くしたもの
の中から選択されること、およびコア部分と同様に低Ｏ
Ｈ基含有の石英ガラスを主成分とするものであることが
望ましい。他方、第２クラッド層については通常第１ク
ラッド層よりもＯＨ基含有量が多いものであっても、伝
送損失に及ぼす影響が少なく、差支えない。

本発明Ｃ二よれば、第１クラッド層をあらかじめ形成し
ついで第２グラツド層を形成するので、コアーブラッド
径のコントロールがきわめて容易であり、第２クラッド
層形成Ｃ二当って特Ｃ二は脱水を必要としないので、目
的とする光フアイバー用母材を低コストで製造すること
ができる。

つぎＣ′−具体的実施例をあげる。

実施例１゜ 同心４屯管構造の石英バーナの中心部（二、ＳｉＯｊ４
１０５１Ｍ／分、ＧｅＯ２０２０ｍ１１分、Ｐｏｏ１３
３ｍｌ１分を搬送用のアルゴンガス３７０　ＭＢ２分と
均一混合した原料ガスを、その外側にＨ２２，８４１５
＞、Ａｒ０．６／／分、０２５．６／分の順でそれぞれ
の管（二流して酸水素炎を形成し、ガラス微粒子を形成
した。このガラス微粒子を回転移動する出発材に堆積、
軸方向Ｃ二成長させ５（Ｉｔφの円柱状のコアークラッ
ド用スートｖ得た。

このコアークラッド用スートを、周辺部のＧｅＯ□が揮
散するＣ充分な高ａ度のＯ４０（２０容量％）で処理し
たのち、Ｈｅ雰囲気中でガラス化して、２５朋φのガラ
スロッド乞得た。このロッドの屈折率分布は最大屈折率
差約１．０％のほぼ二乗分布を示すものであった。また
コア部の径は１７．５ｍφ、クラッド厚さは３．７５ｒ
ｕであった。

このコアーブラッドロッドから５０μｍコア、１２５μ
ｍ２５μｍブラッドイバーを作ることができる母材を得
るために、さら（二外付法によってスートＺ堆積させ、
約８５朋φのスートとしてガラス化し、４３．７５朋φ
の光ファイバー用母Ｈｗ得た。

このよう（ニして得た母材Ｙ２１００℃の電気炉で１１
０熱溶融し紡糸して外径１２５μｍの光ファイバーを製
造したが、このファイバーのコア径の変動幅は５０μｍ
Ｌ二対して±１μｍｇＦであった。

実施例２゜ 実施例１と同様の石英バーナの中心ｌ二Ｓｉｎ／　４２
ＱＩｄ／分、Ｇｅ０１４　２ｍｌ／分を搬送用のアルゴ
ンガスと共（二供給して、コア用スートを堆積させ、さ
らに予備バーナーでこのスートの側面を連続的−に加熱
して、２０ｍ７１１φのコア用スートロッドを得た。こ
のスートロッド（二さらＣニガラス１県料としてＳｉｎ
／４のみを含むクラッド用バーナーでクラッドスートを
外付し、７５朋φのスートタ得た。次にこのスート’！
ａ；Ｏ／２６度０．５％の雰囲気でガラス化した。この
結果、３５朋φのガラスロッドが得られ、このうちコア
部は８Ｍφであっ定。

カットオフ波長ビニ。１８μｒｒＬｃ二する定め（二は
、れた補正係数からコア径の計算値は８４μｍとなる。

ファイバー径１２５μｍのシングルモードファイバーを
作るための母材とするため、前記ガラスロッドを１５朋
φ（二延伸し定のち外周Ｃニス〜トを付着させ、ガラス
化して最終径が５１朋φの光ファイバー用母材乞得た。

このロッド′ｊ？ｒ：２１００℃のｆ’ｌ気炉で加熱溶
融し紡糸して得られた光ファイバーＣ二ついて、カット
オフ波長全測定したところ、１，１９μ扉であり、目標
値とよい一数を示した。

特許出願人　信越化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　コア中心層と該コアをとり囲む第１クラッド層と
   その第１クラツドの周囲に設けられた合成石英からなる
   第２クラッド層とからなる光フアイバー用母材 ２、前記第１クラッド層の厚みが第１クヲツド層と第２
   クラッド層との合計厚みに対し３〜８０％である構造を
   有する特許請求の範囲第１項記載の光フアイバー用母材 ３　前記！８１クラッド層と第２クラッド層が同一の合
   成石英からなる特許請求の範囲第１項記載の光フアイバ
   ー用母材 ４　前記第２クラッド層のＯｆ（基量が第１クラッド層
   よりも多い特許請求の範囲！Ｊ１項記載の光フアイバー
   用母材 ５、（イ）火炎加水分解に、よりガラスとなり得る化合
   物からコアー第１クラツド用スートを作る工程、 （ロ）該スーとを脱水・ガラス化し、コアと第１クラツ
   ドよりなるロンドを作る工程、 （／１）該コアー第１クラツドロツドに、けい素化合物
   の火炎加水分解により所定量の第２クラツド用スートを
   堆積させる工程、 および に）該第２クラツド用スートをガラス化させる工程、 からなることを特徴とする、コアとクラッドの比が正確
   にコントロールされた光フアイバー用母材の製造方法 ６、前記第２クラツド用スートを外付ＯＶＤ法により堆
   積形成することを特徴とする特許請求の範囲第５項記載
   の光フアイバー用母材の製造方