JPS6038345B2 - 光伝送用ガラス素材の製造方法 - Google Patents

光伝送用ガラス素材の製造方法

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JPS6038345B2
JPS6038345B2 JP13765978A JP13765978A JPS6038345B2 JP S6038345 B2 JPS6038345 B2 JP S6038345B2 JP 13765978 A JP13765978 A JP 13765978A JP 13765978 A JP13765978 A JP 13765978A JP S6038345 B2 JPS6038345 B2 JP S6038345B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光伝送用ガラスフアィバの素材を製造する方法
に関する。
光伝送用ガラス素材は通常中心部が光の通る部分であり
、コアと呼ばれる屈折率が高く外周部はクラツドと呼ば
れ屈折率が低くなっている。
屈折率に変化をつける方法として、石英ガラスに蛇02
等のドーパントを添加する方法がある。従釆使用されて
いるドーパント類は、ガラス生成時に同時に添加される
ため非常に高純度のものが要求され、極めて高価格の薬
品の薬であった。ところが本発明による方法ではガラス
微粒子体を生成したのちにドーパント剤としてのフッ素
を添加る。フッ素化合物ガスの分解によって生成したフ
ッ素は、非常に反応性に富むため、他の不純物がガラス
に添加されない条件下でも充分に添加される。そのため
比較的純度も低く低価格のものを使用しても光を減衰さ
せないことがわかった。またフッ素は、ガラスの屈折率
を低める働きをするドーパントであるため屈折率が階段
状に変化した形のステップインデックス型ファイバーで
は光のとおるコア部には、フッ素は添加されない。また
屈折率が二乗分布型をしたグレーデッドインデックス型
ファイバーでも該コァ内で光が最も集中して通る中心近
傍にはフッ素がごく少量添加されているだけである。し
たがって添加剤に起因する光の散乱損失を最低限におさ
えることができる。またフッ素は、ガラス中にあるOH
基から水素を脱離させることがわかった。これはフッ素
とガラスとの反応の仕方の一つだと考えられ次式で表わ
される。SiOH十2 →Si−○−F十日F このため、本発明によるフッ素添加効果として火炎加水
分解反応の欠点である、ガラス中のOH基度が、数lo
ppmから数ppmlこ低下され、OH基に起因する波
長0.95仏m付近での光の吸収損失が大幅に改善され
、通常光通信で使われる0.85wmあるいは、1.0
5一mでの光の吸収損失をさらに小さくできるという利
点も兼ね腕なえている。
以下に本発明の詳細について述べる。火炎加水分解反応
によって、石英ガラス微粒子体を生成させるには、第1
図に示すように、石英製同0多重管バーナー1を用いて
、酸素2、水素3と原料ガスとしてSIC14を用いA
rガスをキヤリャーガスに用い酸水素炎の中心5に送り
込み反応させればよい。
図中4は、原料ガスがバーナーの先端より数側はなれた
空間で反応するように、遮へい用としてArガスを流す
。ガラス微粒子体のロッドを得る場合には回転する出発
部村6の先端から藤方向にガラス微粒子を積層させる。
また、パイプ状ガラス微粒子体を得る場合には第2図に
示すように回転する石英樟あるいは、炭素榛7の外周部
にバーナー1をトラバースさせながら、ガラス微粒子を
積層させた後中心部材を除去する。断面内に屈折率変化
を持つたガラスロッドを製造するには、第3図に示しま
すように1000oo以下の高温炉の内壁に多数のガス
導入口8を設け、ガス供給口9から供給されたフッ素化
合物ガスが前記スス体の外表面に一様にあたるようにし
、所定の時間加熱する。ここで1000q0以下と規定
してある理由は、前記スス体が加熱により収縮するとガ
スの浸透をさまたげるためスス体の収縮温度以下の方が
熱処理時間を制御しやすいことと、フッ素化合物ガスの
分解生成物中にフッ素以外のものがスス体中に添加され
ない温度であることが必要なためである。加熱分解によ
って生成したフッ素ガスはガラス微粒子体の外表面から
徐々に内部に拡散していくため、その時間を考慮して加
熱時間を制御すれば外周部により多くのフッ素が添加さ
れたガラス微粒子体となる。これをさらに、第4図に示
しますように不活性ガス(例えばHe,Ar,N2など
)雰囲気の高温炉101こて140000以上の温度で
暁結し透明ガラス化することにより、中心部から外周部
へ徐々に屈折率の低下したガラスロッドが得られる。こ
れを純石英ガラスのパイプ中に入れ、加熱合体すること
によりグレーデイッドィンデックス型フアィバ用のガラ
ス素材とすることができる。低屈折率のガラスパイプを
得るには1000℃以下の高温炉でのフッ素添加時に、
充分な時間をかけ机よ、パイプ状ガラス微粒子体の外壁
と内壁の両方からフッ素が拡散するため充分均一に屈折
率が低下する。パイプ内部のみを屈折率を低下させる場
合は、パイプ状スス体の内側にノズルを入れ、フッ素化
合物ガスがパイプ内面にふきつけられるようにする。そ
の後は、上記と同様に蛾結し透明ガラス化すればよい。
ついてこのパイプに純石英のガラスロッドを入れて、加
熱合体すれば、ステップインデックス型フアィバ用のガ
ラス素材を得ることができる。以上の方法は、フッ素化
合物による熱処理と焼結と言う三段階の熱処理を行なわ
なければならないが、フッ素化合物ガスを暁給炉の不活
性ガス中に混合し−段階で、必要とするガラス素材を得
ることもできる。
しかしながらこの場合は、フッ素化合物濃度及び暁結時
の温度、処理時間等を非常に厳密に制御する必要がある
。さらに隣結時の温度が140000以上であるため、
フッ素化合物ガスとして使用できるものは、その化合物
ガスの分解生成物がガラス中に取り込まれても、光の伝
送損失に影響を与えないものを選ばなければならないし
、純度もよいものを使用する必要が生じてくるため利用
範囲がせばまれる。フッ素ガスを発生させる補助手段と
して、熱処理用の加熱炉11中に紫外線ランプ12を設
け、紫外線による光分解によってフッ素化合物ガスを分
解し、フッ素ガスを発生させると、加熱のみの場合より
反応時間が40%にまで短縮させうろことがわかった。
商工ネルギーを持つ紫外線によってフッ素の結合を解離
させることができるために処理時間が短縮されたのであ
ろう。もちろんここで示したフッ素化合物ガスとしては
、フッ化炭素ガス、フツ化塩化炭素ガス、フツ化ィオウ
、フツ化ケイ素、フッ素単体、フッ化水素、フッ化ハロ
ゲンガス等が上げられるが、フツ化炭素ガス、フツ化塩
化炭素ガス、フッ化ケイ素、フッ素単体ガス、等がガス
化が容易なこと、分解物がガラス中で光の伝送損失に影
響を与えにくいこと等から、本発明に使用するに好まし
いものである。また、各々の化合物によって処理条件が
変わることは、充分理解されるところである。実施例
1 第1図に示したプロセスにて外蚤約8仇肋0、長さ40
比吻の石英ガラス微粒子体を生成させた。
この微粒子体を第4図に示す紫外線を組合せた加熱炉中
に下降速度1仇肋/分にて徐々に移動させた。紫外線ラ
ンプとしては、雛Wのランプ2ケで照射させた。導入ガ
スは、SF6/He=0.1とし、加熱温度は9500
0とした。この処理のあと加熱炉の温度を1620qo
に上げ、上記微粒子体を透明化した。得られた弗素の添
加された石英ガラスロッドをパイプ状に加工して、この
パイプの中へ別途準備した高純度な石英棒を挿入し、一
体化することにより光フアィバ母材を作成した。
この母材のコア/クラッド間の比屈折率は0.30%で
あり、コア・クラッドともほぼ均一な屈折率をもつステ
ップ型の母材を得た。この母材を線引し、シングルモー
ドフアィバを作成し損失を評価したところOH以外の不
純物の吸収ピークは認められず1.3仏m波長で1.9
旧/らのの低損失値を示した。比較例 1実施例1にお
いて、加熱温度を130000としその他の条件はじに
してシングルモードフアィバ用母材を作成したところ、
屈折率分布は弗素を添加したクラツド部分で傾斜がつき
、又、これをフアイバ化したところ、波長に対しブロー
ドな損失要因がみられ、1.3仏m波長で2.MB/細
の損失値を示した。
比較例 2 紫外線ランプの照射をやめ、他の条件は実施例1と同様
の条件で弗素を添加した石英ガラスを作成したところ、
その屈折率値は石英ガラスに比べ0.18%低いもので
あった。
この屈折率値は、純石英ガラスのコアと組合せてフアィ
バを構成させるにはいたらなかった。以上のように本発
明はドーパントとして、フツ素を用いることによりドー
パントによる光散乱損失を最低限におさえ、かつ、火炎
加水分解法の欠点であったガラス中のOH基濃度を著し
く減少させうる利点を持つ、さらに安価なドーパント剤
を使用するため、グレーデイドインデツクス型及びステ
ップインデックス型光フアィバ用のガラス素材を従来よ
り安価に製造できることを特徴とした光伝送用ガラス素
材の製造方法を示したものである。
本発明は特許請求の範囲に記載の方法であるが以下の実
施態様をも包含する。
;1’ 棒状の出発部材の外周面に火炎加水分解により
ガラス微粒子を積層した後、出発部材を除去してパイプ
状のガラス微粒子体を形成する工程、前記パイプ状のガ
ラス微粒子体をフッ素化合物ガスの雰囲気中で1000
q0以下で加熱し次いで該ガラス微粒子体を不活性ガス
雰囲気中で1400oo以上に加熱して糠結するか、あ
るいはフッ素化合物ガスおよび不活性ガスの雰囲気中で
140000以上に加熱してフッ素を含むガラスを形成
せしめる工程、前記フッ素を含むパイプ状ガラス体の中
に純粋石英ガラス棒を挿入し加熱しながら合体する工程
からなることを特徴とする特許請求の範囲に記載の光伝
送用ガラス素材の製法。
{2} 火炎加水分解により回転する出発部材の先端か
ら鞠方向に棒状のガラス微粒子体を形成する工程、前記
棒状のガラス微粒子体をフッ素化合物スの雰囲気中で1
00000以下で加熱し次いで該ガラス微粒子体を不活
性ガス雰囲気中で140000以上に加熱して暁結する
か、あるいはフッ素化合物ガスおよび不活性ガスの雰囲
気中で140000以上に加熱してフッ素を含むガラス
体を形成するときにフッ素化合物ガスの濃度および加熱
時間を制御して棒状のガラス微粒子体の半径方向に添加
されるフッ素の量を変化する工程、前記フッ素を含む棒
状のガラス体を石英ガラス管の中に挿入し加熱しながら
合体する工程からなることを特徴とする特許請求の範囲
に記載の光伝送用ガラス素材の製法。
【図面の簡単な説明】
第1図は棒状のガラス微粒子積層体を製法を示す図。 1・・・・・・多重管バーナー(図は4重管)、2・・
・・・・酸素供給口、3・…・・水素供給口、4・・…
・Arガス供給口、5・・・・・・原料ガス供給口、6
・・・・・・シード棒、第2図は筒状のガラス微粒子積
層体の製法を示す図7・・・・・・中心芯棒(出発部材
〉 第3図はフッ素添加用高温炉示す図 8・・・・・・ガス導入口、9・・・・・・ガス供給口
第4図は焼結、透明ガラス化用の高温炉の図であり10
・・・…暁結炉、1 1…・・・加熱体、12・・・・
・・紫外線ランプを示す。 ズー図 ズ2図 ズ3図 〆4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 火炎加水分解により形成されたガラス微粒子の積層
    体を熱処理したのち焼結して光伝送用ガラス素材を製造
    する方法において、上記ガラス微粒子の積層体をフツ素
    化合物ガスの雰囲気中で、ガラス微粒子の収縮温度以下
    で紫外線照射を併用しながら熱処理することを特徴とす
    る光伝送用ガラス素材の製造方法。
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