JPS60263103A - 光フアイバ用母材およびその製造方法 - Google Patents

光フアイバ用母材およびその製造方法

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JPS60263103A
JPS60263103A JP59120157A JP12015784A JPS60263103A JP S60263103 A JPS60263103 A JP S60263103A JP 59120157 A JP59120157 A JP 59120157A JP 12015784 A JP12015784 A JP 12015784A JP S60263103 A JPS60263103 A JP S60263103A
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core
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soot
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fluorine
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Kiyoshi Yokogawa
清 横川
Kazuo Kamiya
和雄 神屋
Yoshiharu Konya
義治 紺谷
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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]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は光フアイバ用母材およびその製造方法(=関す
−るものであり、特に石英ガラス質からなるコア層の一
部およびクラッド層のそれぞれにフッ素をドープしてな
る光ファイバ用雫材の提供を目的とする。
(従来の技術) 従来、光フアイバ用母材の製造方法としては、ガラス原
料化合物を火炎加水分解・酸化反応させることにより生
成するガラス微粒子を、棒状の出発部材の外周面に堆積
させたのち、透明ガラス化する工程の前あるいは後に該
出発部材を除去して中空の透明ガラス体をつくり、つぎ
にこれを溶融することにより中実の透明ガラスロッドを
得る方法が知られているが、この方法にはロッド中心部
のドーパントが揮散してしまうため屈折率の低下が生じ
るという問題がある。
また高屈折率を示すコア層とこのコア層の周囲に該コア
層よりも低屈折率を示すクラッド層を設けてなる光フア
イバ用母材として、該コア層に屈折率を高めるためl二
金属酸化物をドープし、クラッド層として高純度石英ガ
ラスを使用したものが知られているが、このような2層
構造からなる光フアイバ用母材は、通常コア層とクラッ
ド層との界面に光の散乱の原因となる小さな気泡が介在
したり、なめらかでない境界面が形成され易く、このよ
うな界面不整は光ファイバの性能、信頼性を低下させる
欠点があろう他方また該ドープ剤(金属酸化物)として
は、波長域に吸収のないことや石英ガラスに溶解しやす
いこと、原料化合物が常温で液体であり取扱いが容易な
こと、精製が容易なことなどの理由からGem、が用い
られているが、C)o O,は資源的にも少なく高価で
あるうえに耐放射線特性が劣っていることから経時的に
損失が増加する欠点がある。
かかる欠点を解決すべく、コア層に高純度石英ガラスを
使用し、クラッド層にフッ素、ホウ素などの屈折率を低
下させるドーパントを添加した構造の光′ファイバ用母
材が提案されたが、高純度石英ガラスは高温溶融紡糸の
際に酸素欠陥などの構造欠陥が生じ、ここに水素分子が
捕獲されるなどの理由から光の吸収損失が増加するとい
う問題を有する。
本発明者らはこのような不利欠点を解決するために鋭意
研究した結果、コア層を2段階(2層)で形成し、その
上にクラッド層を形成することによってすぐれた光フア
イバ母材が得られることを見出し本発明を完成した。
(本発明の要旨) 1)高純度石英ガラスからなる第一コア中心層と、該第
−コア中心層の周囲に形成した低濃度のフッ素を含む該
第−コア中心層よりも低屈折率を示す第二コア層と、該
第二コア層の周囲に形成した高濃度のフッ素を含む第二
コア層よりも低屈折率を示すクラッド層とからなる光フ
アイバ用母材う 2)高純度石英ガラスロッドの周囲に、ガラス原料化合
物の火炎加水分解・酸化反応によりコア用スートを堆積
させ、ついでこのコア用スートの周囲にフッ素化合物を
含むガラス原料化合物の火炎加水分解・酸化反応により
クラッド用スートを堆積させたのち、フッ素化合物を含
むヘリウムガス雰囲気中で加熱処理し、溶融透明化する
ことを特徴とする光フアイバ用母材の製造方法。
すなわち、本発明の光フアイバ用母材はコア層を2層に
形成し、その上にクラッド層を形成し、コア部の外側の
層およびクラッド層の両方に異濃度でフッ素をドープし
てなるものであり、特(ニシングルモードファイバの製
造に適した母材である。
さらにまた本発明によれば高純度石英ガラス微粒子とコ
ア用スートとが合わさってコアを形成するため(石英ガ
ラスロッドと堆積層の接合部がコア部内C:形成するた
め)、接合部、(境界面)による光の散乱が減少され、
かつコア径クラツド径な正確にコントロールすることが
でき、コアークラッド偏心率がきわめて小さいという利
点が与えられる。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明にかかわる光フアイバ用母材は次のようにして製
造される。まず、高純度石英ガラスロッドを用意し、こ
の周囲ζニガラス原料化合物の火炎加水分解・酸化反応
により生成するガラス微粒子を堆積させることC二より
コア用スートを形成し、ついでこのコア用スートの周囲
にフッ素化合物を含むガラス原料化合物の火炎加水分解
・酸化反゛応により生成するガラス微粒子を堆積させる
ことによりコア用スートを形成し、ついでこのコア用ス
ートの周囲にフッ素化合物を含むガラス原料化合物の火
炎加水分解・酸化反応によりクラッド用スートを堆積さ
せる。第1図は石英ガラスロッドの周囲にコア用スート
を堆積させる状態図、第2図は該コア用スートの周囲に
クラッド用スートを堆積させる状態図を概略的に示した
ものであり、石英ガラスロッド1を回転させながら火炎
加水分解用バーナ3を左右に移動させながらコア用スー
ト2を堆積させるうこの際火炎加水分解用バーナ3に供
給するガラス原料化合物は特にドーパントとしてのフッ
素化合物を含まなくてもよいが、必要に応じ少量のフッ
素化合物を同伴させてもよい。
本発明においては以下この石英ガラスロッドI C1よ
り形成される層を第一コア中心層、コア用スート2によ
り形成される層を第二コア層と呼ぶこととする。
このようにして所定量のコア用スート2を堆積させたの
ち、第2図にしたがってクラッド層形成のためのスート
4を堆積させるが、このクラッド用スート4を堆積させ
るためのガラス原料化合物は該コア層よりも低い屈折率
となる組成のものとする必要があるので、フッ素ド、プ
量が多くなる種類ないし組成としなければならない。
前記第二コア層およびクラッド層形成のために使用され
るガラス原料化合物としては火炎加水分解可能な一般式
RTnSIX4−mで示されるけい素化合物であり、式
中のRはメチル基、エチル基などの一価炭化水素基また
は水素原子、Xは塩素原子またはメトキシ基、エトキシ
基等のアルコキシ基、mは0〜4の整数である。具体的
には5icz、H810t3、 SiH4、0R381
C1,、OH,Si (QC)(3)3 、81(OC
H3)4.81 (00,H,)4 などが例示される
が、通常はBlot4 が用いられる。このガラス原料
化合物゛には必要に応じフッ素ドープのためのフッ素化
合物が混合使用されるが、このフッ素化合物としては火
炎加水分解・酸化反応によりガラス化するものすなわち
SiF4.5i2F、、5i20F、、81、O,F8
 などで例示されるフッ化けい素化合物、オキシフッ化
けい素化合物が好適とされる。
前記クラッド用スート4を所定量堆積させたのち、フッ
素化合物を含むヘリウムガス雰囲気中で加熱処理し、溶
融透明化する。この加熱温度はおおむね1200〜16
00℃とすればよいが、この際に加熱雰囲気としてのヘ
リウムガスなどの不活性ガス中にフッ素化合物を存在さ
せることにより、クラッド層および第二コア層中にドー
プさせるフッ素量が所定の値となるようにする。
この加熱、溶融時に使用されるフッ素化合物としては、
前記したフッ化けい素化合物、オキシフッ化けい素化合
物のほか、OF、、02F、。
cat2y、、ap’ at 、catp’3 、SF
4、8F 、BF3 、 PF3 、 POF3 、8
0F2、80、F、などで例示されるフッ化炭素、フッ
化塩化炭素、フッ化イオウ、フッ化ホウ素、フッ化リン
、オキシフッ化リン、オキシフッ化イオウが使用される
が、これらのうちでも分子中にフッ素と酸素を有するオ
キシフッ化イ為つが好適とされる。
上記した加熱処理の条件はフッ素ドープ量との関係で定
められる。すなわち、第二コア層C−おけるフッ素ドー
プ量は石英ガラスロッドより形成される第一コア中心層
の屈折率の値イニ対しこの第二コア層の屈折率の値が0
.01〜1%の範囲で低くなるようC二定めることが望
ましく、第1図に示したコア用スート2の堆積条件およ
び前記加熱処理条件はこの屈折率差がもたらされるよう
に設定しなければならない。第二コア層中へのフッ素ド
ープ量が少なすぎるため該屈折率差が前記0.01%以
下になると前記した酸素欠陥という構造欠陥を補う効果
が不十分となるし、一方フッ素ドーケ量が多すぎるため
該屈折率差が0.1%より大きくなるとこの第二コア層
とクラッド層との間で十分な屈折率差を設けることが困
難となり、所望する光フアイバ用母材を得ることができ
なくなる。クラッド層におけるフッ素ドープ量は前記第
二コア層の場合よりも多くすることにより第二コア層よ
りもさらに屈折率が低くなるように第2図に示したクラ
ッド用スート4の堆積条件および前記加熱条件を設定し
なければならず、屈折率は第一コア中心層の屈折率の値
に対しこのクラッド層の屈折率の値が0.2%以上低く
なるようにすることが望ましい。
なお、加熱溶融により透明ガラス化したのち必要があれ
ば最外部に石英ガラス管をロッドインチューブ法により
かぶせるかまたは外付CVD法によって被覆してもよい
以上述べた方法により、高純度石英ガラスからなる第一
コア中心層(屈折率n。)と、該第−コア中心層の周囲
に形成した低濃度のフッ素を含む該第−コア中心層より
も低屈折率を示す第二コア層(屈折率nl)と、該第二
コア層の周囲に形成した高濃度のフッ素を含む第二コア
層よりも低屈折率を示すクラッド層(屈折率n2)とか
らなる光フテイパ用母材が得られる。、このものは第3
図に示す屈折率分布を有するものであり、これからは伝
送損失が少なく、酸素欠陥などの構造欠陥がないすぐれ
た光ファイバが得られる。
上記母材の最外部に石英ガラス管をロッドインチューブ
法によりかぶせるかまたは外付CVD法によって被覆し
て得た母材はgJ4図に示す屈折率分布を有するもので
ある。
つぎに具体的実施例をあげる。
実施例 高純度石英ガラス微粒子として、直径3鵬φ、長さ60
0■のロッドを用意し、これをj81図に示すように横
に保って回転させながら火炎加水分解バーナを左右に往
復運動させ生成するガラス微粒子を堆積させた。火炎加
水分解バーナとして石英四重管バーナを使用し、826
17分と0210ノ/分により形成させた酸水素炎中に
5iOt4を380d/分の割合で供給した。このよう
にして外径10■φとなるようにコア用スートを堆積さ
せた。
つぎにコア用スートの外周g二、第2図に示すように、
酸水素炎中にS i CZ 4 430 d/分と81
20F、70−7分の割合で供給することにより生成さ
せたガラス微粒子を堆積させ全体の外径1801mφの
ものを得た。
つぎにこのものを2モル%のSOF2を含ムヘリウム雰
囲気とした電気炉中で1400℃に加熱処理し、溶融透
明化することにより90■φの透明ガラス体である光フ
アイバ用母材を得た。
この光フアイバ用母材を351φに延伸したのち、21
00℃の温度で溶融紡糸することにより、コア径9μm
外径125μmの第3図に示す構造のシングルモードフ
ァイバを得た、
【図面の簡単な説明】
第1図は石英ガラスロッドの周囲にコア用スートを堆積
させる状態図、112図は第1図コア用スートの上にク
ラッド用スートヲ堆積させる状態図、第3図およびTL
S4図はそれぞれ光フアイバ用母材の屈折率分布を示し
たものである。 1・・・石英ガラスロッド、 2・・・コア用スート、
3・・・火炎加水分解用バーナ、 4・・・クラッド用スート。 特許出願人 信腔化学工〒株式会社 第1図 第2図 第3N 第4図 一1′、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 l、高純度石英ガラスからなる第一コア中心層と、該第
    −コア中心層の周囲に形成した低濃度のフッ素を含む該
    第−コア中心層よりも低屈折率を示す第二コア層と、該
    第二コア層の周囲に形成した高濃度のフッ素を含む第二
    コア層よりも低屈折率を示すクラッド層とからなる光フ
    アイバ用母材 2、高純度石英ガラスロッドの周囲に、ガラス原料化合
    物の火炎加水分解・酸化反応によりコア用スートを堆積
    させ、ついでこのコア用スートの周囲にフッ素化合物を
    含むガラス原料化合物の火炎加水分解・酸化反応により
    クラッド用スートを堆積させたのち、フッ素化合物を含
    むヘリウムガス雰囲気中で加熱処理し8、溶融透明化す
    ることを特徴とする光フアイバ用母材の製造方法
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