JPS60145926A - 光フアイバ−用母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ−用母材の製造方法

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JPS60145926A
JPS60145926A JP170084A JP170084A JPS60145926A JP S60145926 A JPS60145926 A JP S60145926A JP 170084 A JP170084 A JP 170084A JP 170084 A JP170084 A JP 170084A JP S60145926 A JPS60145926 A JP S60145926A
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clad
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JP170084A
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Kiyoshi Yokogawa
清 横川
Kazuo Kamiya
和雄 神屋
Koji Sato
光司 佐藤
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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]

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

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の製造方法に関するもの
であり、特にはコア径とクラツド径の比が正確にコント
ロールされた光ファイバー用母杓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、ガラス
原料ガスを火炎加水分解して生成するガラス微粒子を軸
方向に堆積させることにより、コアおよびクラッド層と
して必要な大きさを有する多孔質ガラス層(スート)を
形成し、これを加熱溶融して透明ガラス体とする方法が
知られている。
この方法はクラッド用多孔質ガラス層を充分厚く形成し
なければならないため、スート径が大きくなってし7ま
い、製造装置が非常に大がかりになること、また大きな
径のスートは割れ易くそのJ(メ扱いが面倒であること
、さらにクラッド層卸さのコントa−ルが非常に木釘[
であることなどの欠h7がある。
他方、ガラス原料ガスを火炎加水分解して作ったコア層
となるスートを加熱することにより透明ガラス化してロ
ッドとなし、このロッドに石英ガラス管をかぶせ溶融一
体化することにより必要な厚みのクラッド層を有する光
フアイバー用母材を製造する方法が知られている(特開
昭55−32716号公報参照)。
この方法は通常ロッドインチューブ法と称されている方
法であり、前記方法に比べて最初に作るスートはその径
を小さくすることができる利点があるが、しかしなお次
のような不利欠点がある。
すなわち、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いので、コア径とクラツド径の比
を正確1ニコントロールするためには、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
ように前記ロッドを所定の径になるようC二延伸調整す
ることが必要とされる。このような操作は面倒であるば
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欠点がある。
半焼結ロッドに軸付法(二よりさらにクラッド層を連続
して堆積させる方法が知られているが、この場合には堆
積層の厚みを正確にコントロールできないといった問題
点がある。すなわち、堆積層の厚みは堆積時間、原料供
給量、反応効率、坩二積効率などによって決まるもので
あるが、これらのすべてを一定(二維持することはきわ
めて困姐である。特に堆積効率は堆積雰囲気、条件を可
能な限り一定に保ったとしても、コントロール不”J 
能な要因によって変動する。また堆積時間は引上速度に
依存するもので、コア部の成長を制御するために堆積位
置を計測し、引上速度にフィードバックして位置を一定
C二する手法が一般に採用されている。このことは逆に
引上速度は常に変動することを意味している。この結果
、堆積時間は必ずしも一定になることはなく、堆積層の
厚さは制御できないという問題がある。
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の
製造方法に関する発明を完成した。
(本発明の要旨) (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
トを透明ガラス体にならない条件で加熱することにより
体積を収縮させた半焼結ロッドを作る工程、 ()9該半焼結ロンドに、けい累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外付CVD法に
より径方向に堆積させる工程、および に)加熱により全体を透明ガラス化する工程、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
ロールされた光ファイバー用母祠の製造方法。
上記()ぐ工程での第2クラツド用スートの形成(堆積
)は、半焼結ロッドを回転させながら外付OVD法によ
り該ロッドの径方向に均一に堆積させる方法(後記第2
図参照)であるので、コア径とクラツド径を正確にコン
トロールすることができる。
本発明によりもたらされる主な利点を列記すればつぎの
とおりである。
1)本発明の前記(ロ)工程で得られた半焼結ロッドに
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tlの第2クラッド層を形成(堆積)
させるため、きわめ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1′仔はλ0:力ットオフ波長、 a:コア径、n】
ココアの屈折率、 n2:クラッドの屈折率 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バーが得られる。
3)前記(ロ)工程で得られた半焼結ロッドに関し、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〔(〕9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C二押えることが
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)半焼結ロッドに第2クラッ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(二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ファイバー用母拐の製造方
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を
堆積させる方法としては、コアB13となるガラス原料
を適宜ドーパント剤と共に火炎加水分解して、これによ
り得られるスートを軸方向ζ二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f二連続して堆積さ
せる方法、あるいはコア部を形成し、つぎにこのコア部
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。
上記のようにして製造したコアー第1クラツド用スート
をつぎに透明ガラス体にならない条件で加熱することに
より体積を収縮させ半焼結ロッドとする。この半焼結ロ
ッドは第11旬に例示する方法によって得ることができ
る。同図において、1は炉心管、2は加熱装置であり、
3はコアー第1クラツド用スートであって、炉心管1内
で加熱され半焼結ロッド4となる。スート層が焼結され
ることにより体積が収縮するが、その収縮率は体し−で
およそ1/3〜1/8である。半焼結体にするための温
度は体積収縮率をどの程度にするか等により若干異なる
が、800〜1100℃前後を目安とすればよい。
なお、上記半焼結ロッド4を得る場合に、炉心Tf内に
ドーパント分布を調節するためのガスをAから流すこと
が有利である。すなわち、ドーパントがG e 02で
ある場合に、AからHCl をキャリアーガス(He等
)と共に流すことにより、コアー第1クラツド用スート
中主として第1クラッド用スート層中のOe○2がG 
e Cl 4に変化しノX1四1λされ、結果としてコ
アークラッド層の屈折率分布が調整される。
つぎに、上記半焼結ロッドに、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外付CVD
法により径方向に堆積させる〔←す工程〕。
この半焼結ロッドC二第2クラッド用スートを堆積させ
る具体的方法としては、第2図に示すように、半焼結ロ
ッド4を実質的に水平に保持して自転させながら火炎加
水分解用バーナ5を左右に往復運動させ該ロッドの外周
に側面からスート6(第2クラツド用スート)を堆積形
成する方法により行われる。なお、第3図は半焼結ロッ
ド4を実質的に垂直に保持して自転させながらバーナ5
の炎を斜め方向から半焼結ロッド4にあてそのロッドの
軸方向に順次スート6を堆積形成する方法(従来法)で
あるが、この場合にはスー゛トロの層厚さを正確にコン
トロールすることが困難である。
上記第2クラツド用スート6の層厚さは、光フアイバー
用母材として最終的に要求されるクラッド厚みイニ対し
、第1クラツド用スートがどれだけの量堆積されている
かにより決定される。すなわち、前記(ロ)工程終了の
段階でその半焼結ロッドの重量、物性を測定し、最終ク
ラッド厚みとするために必要とされる第2クラツド用ス
ート量を定め、この目標値となるようにスート6を正確
に堆積させればよい。この場合第1クラツド用スートと
第2クラツド用スートとの堆積割合は、コントロールの
容易さ等の観点から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(設NJ値)に対し、第1クラッド
用スート層を透明ガラス化したときの厚みで3〜80%
となるようにすることが望ましい。
上記第1クラツド用スートの堆積餌が少なすぎる場合は
、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、散乱損失等が均加するし、さらに次工程
で多俣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。−1弟1クラッド層の厚
さが大きくても持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
Cニコア部の分布形状、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%とすることが望ましいので
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に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ζ二おいては、
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。
()く工程により所定量堆積させたスートは次に加熱に
より全体を透明ガラス化する〔に)工程〕。
この透明ガラス化するための加熱温度は、おおむね12
00〜1600℃とすればよい。なお、要すればに)工
程を実施する際に、脱水剤としてハロゲンもしくはハロ
ゲン化合物たとえばC42、cat4 、5oct2、
S IC74などを存在させることにより、脱水化処理
を同時に施こすことができ、品質、性能を向上させるこ
とができる。
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々ラツドの周
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
構成された光ファイバー用母何か得られる。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OH
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O)[基含有針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。
本発明によれば、第1クラッド層をあらかじめ形成しつ
いで第2クラッド層を形成するので、コアークラツド径
のコントロールがきわめて容易であり、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。
つぎに具体的実施例をあげる。
実施例 同心4重管構造の石英バーナの中心部に、5icz41
05−7分、Ge C642、OR1)t/分を搬送用
のアルゴンガスと均一混合した原料ガスを、その外側に
R22,8t1分、Ar0.6t/分、025,6t/
分の順でそれぞれの管C:流して酸水素炎を形成し、生
成するガラス微粒子を回転移動する出発材に堆積、軸方
向に成長させることにより505mφの円柱状のコアー
クラッド用スートを得た。
上記スートを第1図に示すごとき装置の炉心管内に入れ
、この炉心W円に10%のHotを含むヘリウムガスを
流しながら1000℃に加熱し、約35I!Inφの半
焼結ロッド(コア部約23門φ、クラッド部厚み約6m
m)を得た。
この半焼結ロッドを第2図に示すようにほぼ水平に保っ
て自転させながら外付CVD法によってシリカのみから
なるガラス微粒子を径方向に堆積させ、約75am+φ
のスートを得た。
つぎにこのスートを05%のC62を含むヘリウムガス
雰囲気中で1400℃に加熱することにより全体を透明
ガラス化し、約43anφの光フアイバー用母材を得た
このようにして得た母材を2100℃の電気炉で加熱溶
融し紡糸してコア50μm外径125μn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5
0μmに対して11μm以下であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は半焼結ロッドを得るための装置を示す概略断面
図、第2図は半焼結ロッドに外付CVD法により径方向
にスートを堆積させる説明図、第3図は半焼結ロッド(
二軸付法により軸方向にスートを堆積させる説明図をそ
れぞれ示したものである。 1・・・ 炉心管、 2・・・ 加熱装置、8・・・ 
コアー第1クラツド用スート、4・・・半焼結ロッド、
5・・・ バーナ。 6・・・スート、 特許出願人 信越化学エイ和式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 (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、 (0)該スートを透明ガラス体にならない条件で加熱す
    ることにより体積を収縮させた半焼結コントを作る工程
    、 (ツク該半焼結ロンドに、けい累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外付CVD法に
    より径方向に堆積させる工程、 および (ニ)加熱により全体を透明ガラス化する工程、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。
JP170084A 1984-01-09 1984-01-09 光フアイバ−用母材の製造方法 Granted JPS60145926A (ja)

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