JPS62167235A - 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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JPS62167235A
JPS62167235A JP887686A JP887686A JPS62167235A JP S62167235 A JPS62167235 A JP S62167235A JP 887686 A JP887686 A JP 887686A JP 887686 A JP887686 A JP 887686A JP S62167235 A JPS62167235 A JP S62167235A
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JP
Japan
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cladding
glass tube
composite
core
base material
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JP887686A
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English (en)
Inventor
Hiroo Kanamori
弘雄 金森
Hiroshi Yokota
弘 横田
Hiroshi Suganuma
寛 菅沼
Masahiro Takagi
政浩 高城
Gotaro Tanaka
豪太郎 田中
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries 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
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10Internal structure or shape details
    • C03B2203/22Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C03B2203/24Single mode [SM or monomode]

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〕 本発明に光フアイバ用母材の製造方法に関し、特にシン
グルモード光ファイバ用母材の製造方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
光フアイバ用母材、特に石英ガラス系光フアイバ用母材
の製造方法として、従来よりコアとなる石英を主成分と
するガラス棒を該コアより屈折率の低いクラッド部とな
る石英系ガラス管内に挿入し、両者を加熱一体化して棒
状の光フアイバ用母材とする、謂るロッドインチューブ
法が知られている。この方法を用いて長距離通信用の光
フアイバ用母材を製造するためには、光が伝搬するコア
部において光の損失の原因となるOH基を十分に低減さ
せることが必要である。このため、コア用ガラス棒とし
ては、’VAD法などで作製された十分にOH基含有量
を低減せしめた高純度なガラス棒が用いられる。さらに
、シングルモード光ファイバの場合は、伝搬する光の電
磁界分布がクラツド部まで広くしみ出しているため、コ
ア部のみならず、クラツド部に含まれるOH基も十分に
低減させる必要がある。
例えば、現在一般的に用いられている1、3μm帯用シ
ングルモードファイバの標準的な構造は、コア径7〜9
μm、コアとクラツドの比屈折率差が0.25〜0.3
0%であるが、この時、OH基による損失増加を十分に
低く抑えるには、コア径の4〜5倍径に達するクラッド
部までOH含有量を数10 ppb程度に低減しておく
必要がある。さらに、石英系光ファイバの最低損失波長
域である1、55μm付近に零分散をシフトさせたシン
グルモードファイバ(分散シフト・シングルモードフア
イバ)の場合は、クラッド部への光の電磁界分布のしみ
出しがさらに大きぐなフ、コア径の8倍径以上に達する
クラツド部までOH含有量を低減しておく必要がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ロッドインチューブ法を用いてシングルモード光ファイ
バ用母材を作製する際には、OH基が十分に低減された
コア用ガラス棒を、やけりOH基が十分に低減されたク
ラッド用ガラス管内に挿入し、かつ、コア用ガラス棒と
り2ツド用ガラス管の間隙に残留するH2o成分を極力
低減した状態で加熱一体化を行う必要がある。
しかしながら、この際、酸・水素バーナーのようにH2
0成分が多量に含まれる雰囲気を有する加熱源、を用い
て、クラツド用ガラス管の外周部より加熱し一体化を行
うと、クラッド用ガラス管外局部にOH基が混入する。
そこで、クラッド用ガラス管の肉厚をコア径に比して十
分に厚く取り、OH基が混入しているクラツド外周部の
径が、通常の1.3μ罷帯シングルモードフアイバの場
合で4〜5倍以上、分散シフト型シングルモードフアイ
バの場合8倍以上となるようにし、OH基による光の損
失を低く抑える必要がある。しかし、クラツド用ガラス
管の肉厚が厚くなるに従いクラツド用ガラス管内部まで
熱が伝わりにくくなジ、一体化が困難になる。
この為従来十分低損失なシングルモードファイバ特に分
散シフト・シングルモードファイバをロッドインチュー
ブ法を用いて作製することは困難であった。
本発明は上記の困難を解決し、十分低損失なシングルモ
ードファイバさらには分散シフトシングルモードファイ
バをもロッドインチューブ法にて作製できる新規な方法
を提供せんとするものである。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明は上記問題点を解決するためにコア用ガラス棒を
第1クラツド用ガラス管内に挿入一体化することにより
コアとコアを取り囲む第1クラツドからなる第1の複合
体を作製し、必要に応じて該第1の複合体を延伸したの
ち該第1の複合体の外周部をHF溶液にて化学研磨しし
かるのちに該第1の複合体を第2クラツド用ガラス管内
に挿入し加熱一体化することによりコア部と第1クラッ
ド部と第1クラツド部を*p囲む第2クラツド部からな
る第2の複合体を作製する工程を有することを平滑化す
る光フアイバ用母材の製造方法を提供する。
〔作用〕
本発明は、OH基が十分に低減された十分く厚いクラッ
ド層をコアの周囲に形成するにあたり、前述した肉厚の
厚いクラッド用ガラス管内にコア用ガラス棒を挿入し加
熱一体化する困難な方法に代り、加熱一体化の容易な比
較的肉厚の薄い第1のクラッド用ガラス管内にコア用ガ
ラス棒を挿入一体化し、コアとこれを取り囲む第1クラ
ツドを有する第1の複合体を形成したのち、加熱一体化
の際にOH基が混入した第1の複合体外周部をHF溶液
にて化学研磨することによp除去し、しかるのちに該第
1の複合体を第2クラツド用ガラス管内に挿入し、加熱
一体化することによ)、コアと第1クラツド及び第1ク
ラツドを取り囲む第2クラツドを有する第2の複合体を
形成する方法を提供するものである。このようにするこ
とにより、第1クラツド用ガラス管及び第2クラツド用
ガラス管内のOH基含有量が十分低ければコアの周囲に
十分に厚いOH基が低減されたクラッド層が形成できる
本発明は、特にOH基含有量の十分低いクラッド層がよ
り厚く必要とされる、分散シフト型シングルモードファ
イバ用母材の製造に用いて効果がよジ大きい。
ところで、分散シフト型シングルモードファイバでは、
コアとクラツド間の比屈折率差を通常ノ1.5μm帯シ
ングルモードファイバより太きく増る必要がある。この
際、コアに屈折率を上けるだめの添加剤であるGeO2
を多く含有させると、レイリー散乱損失が増加し低損失
化が困難となる。そこで、コアへのGaO□ 添加量を
低減し、クラツドに弗素を含有させクラツド部の屈折率
を低下させることにより、コア・クラッド間の比屈折率
差を大きく堆ることか有効である。したがって、本発明
においても、コア用ガラス棒としてGeO2を含む石英
ガラス、第1クラツド用ガラス管及び第2クラツド用ガ
ラス管としてFを含む石英ガラス、を各々の材質とする
ことが有効であり好ましい。
また、コアやクラツド用ガラス管は当然OH基含有量の
極めて少ないものが必要であるが、VAD法により作製
されたガラス母材はOH基含有量を極めて低くできるの
で、VAD法を利用しコア用ガラス棒やクラッド用ガラ
ス管を作製することが好ましい。VAD法では円柱状の
ガラス母材か作製できるので、これをコア用ガラス棒と
して、所定径に延伸する際にはOH基混入の恐れのない
電気炉を用いて延伸することが好ましい。また、クラッ
ド用ガラス管は、VAD法で作製した円柱状ガラス母材
に超音波穿孔機を用いて穴をあけ、必要に応じて所定径
に延伸することにより作製することができる。
さらに、第1の複合体外周部のOH基混入層を化学研磨
により除去するには、母材サイズその他により、最適と
なるような濃度のl(F溶液を用いて通常室温にて、〜
数10時間で行えばよい。またこの際に第1の複合体表
面に多少凹凸が残る場合があるが、このような表面に凹
凸を有する第1の複合体を、そのまま第2クラツド用バ
イア′に挿入し加熱一体化すると、第1の複合体表面の
凹凸が原因となシ、第1の複合体と第2クラツドガラス
管の界面に気泡が残ることがある。このような気泡は光
フアイバの強度を弱める細光の損失特性にも悪影響を及
ぼすことが考えられる。そこで気泡の発生防止の為に第
1の複合体を化学研磨したのちプラズマ火炎などのOH
汚染の恐れのない熱源で第1の複合体表面を加熱し平滑
化することが好ましい。また第1クラツド用ガラス管及
び第2クラツド用ガラス管内壁に凹凸や傷がある場合に
はやはシ加熱一体小径、内部に挿したコア用ガラス棒や
第1の複合体との界面に気泡が発生しやすい。
これを防止するためには、第1クラツド用ガラス管及び
第2クラツド用ガラス管内部に弗素化合物ガスを含むガ
スを流しつつ外部より加熱することによりガラス管内壁
表面がエツチングされるとともに平滑化することができ
る。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第1図
ないし第5図の縦軸において屈折率1.459は純石英
の屈折率であシ、比屈折率差(%)は純石英の屈折率を
基準とするものである。また各図の横軸は径方向の長さ
くm)をあられす。
実施例1 ■ コア用ガラス棒の作製 VAD法により第2図に示す屈折率分布を有する直径3
0龍のGeO2を含む5i02ガラス母材を得た。本母
材に含有されるOH基量は同様に作製した母材をコアと
するGl型ファイバの損失データより数ppbと推定さ
れた。該母材を1800CO電気炉中に挿入し直径3.
51)ffに延伸し、コア用ガラス棒とした。
■ 第1クラツド用パイプの作製 VAD法によ多筒3図に示す屈折率分布を有する直径4
5nの弗素を含む5102  ガラス母材を得た。本母
材に含有されるOH基量は赤外分光光度計による測定で
は検出限界(0,5ppm )以下であった。本母材の
中央に直径81mの穴を超音波穿孔機にてあけたのち、
酸・水素バーナー加熱により外径201)1内径〜15
mmになるまで延伸し、第1クラツド用ガラス管とした
。さらに、該ガラス管内に5F6200007分、 5
ocz2ガス200cc/分、を流しつつ、外部より酸
・水素バーナーにて加熱することにより、ガラス管内面
をエツチングし平滑化するとともに、内面に付着してい
るH20成分を除去した。この結来第1クラッドパイプ
の内径は約60となった。
■ 第1の複合体の形成 ■で作製したコア用ガラス棒を、■で作製した第1クラ
ツド用ガラス管内に挿入し、外部より酸・水素バーナー
で加熱しつつ両者を一体化させた。その結果、第4図に
示す屈折率分布を有する外径19朋の第1の複合体が形
成された。
0 第1の複合体の外周部の化学研磨 ■で作製した第1の複合体を酸・水素バーナーにより加
熱し外径1)!!lになるまで延伸した。
この第1の複合体をHF25重量%溶液中に24時間浸
し、外径9.5mになるまで化学研磨することによフ、
第1の複合体の外周部の酸・水素バーナー加熱によるO
H基混入層を完全に除去した。
■ 第2クラツド用ガラス管の作製 ■で用いたものと同様の弗素を含む8102  ガラス
母材の中央に直径12.、の穴を超音波穿孔機によりあ
けたのち酸・水素バーナー加熱により外径25龍内径6
,7..になるまで延伸した。
さらに本ガラス管内にF3F6200CC/分、SOC
/2200cc/分を流しつつ外部よυ酸・水素バーナ
ーにより加熱しガラス管内面をエツチングしつつ平滑化
するとともに、内面に付着しているH20成分を除去し
た。この結果第1クラツドガラス管の内径は12mとな
った。
■ 第2の複′谷体の形成 ■で化学研磨を施した第1の複合体(外径950)を■
で作製した第2クラツド用ガラス管内に挿入し酸・水素
バーナーにより外部より加熱することにより両者を一体
化させた。その結果第5図に示す屈折率分布を有する外
径23.8朋の第2の複合体が形成され丸。
■ 線引用プリフォーム化及び線引後の特性■〜■によ
り形成した第2の複合体外周部にガラス微粒子を堆積さ
せたのちFを含む雰囲気中で焼結することによ131図
に示す屈折率分布を有する分散シフト型シングルモード
ファイバ用母材を得た。第1図においてAはコア、Bは
第1クラツド、Cは第2クラツドtSられし、a、b、
Oは夫々A、B%Cの径方向長さでb/ a = 22
であった。該母材を所定径に延伸し線引用プリフォーム
としたのち125μm に線引し分散シフト型シングル
モードファイバを得た。本ファイバのカントオフ波長は
0.98μ乳零分散波長は1.54μm であった。残
留OH基による1、38μm でのOH吸収ピークは1
.5dB/ EH,L55 Jim 帯での伝送損失は
0.25dB/&sで1)比較的低損失な分散シフト型
シングルモードフアイバを得ることができた。
実施例2 実施例1の■において第1の複合体の化学研磨ののちさ
らに該第1の複合体表面をプラズマ火炎により加熱し平
滑化を行った。その他についてはすべて実施例1と同様
にして、分散シフト型シングルモードファイバを得た。
その結果、該ファイバの1.38μmでのOH吸収ピー
クは1.5dB/Isと実施例1と同等であったが1.
55μm での伝送損失は0.22 t5B/ h+で
ありさらに低損失化が達成できた。これは、第、1の複
合体表面の平滑化によジグリフォーム内の微少気泡がな
くな力、気泡に起因する構造不完全損失が低減できたも
のと考えられる。
比較例1 実施例1の■において、第1の複合体の化学研磨を施さ
ず9.5順に延伸した以外はすべて実施例1と同様にし
て分散シフト型シングルモードファイバを作製した。そ
の結果、1.38μmでのOH基による吸収ピークは2
0dB/Isあり、1.55μ′罵帯においても0.3
2 dB / ICsと十分低損失化がなされなかった
。この残留OH基は第1の複合体外周部の酸・水素バー
ナーの加熱によるOH混入層が原因と考えられる。
比較例2 実施例1で作製したものと同じコア用ガラス棒を用い、
クラッド用ガラスパイプとして外径32龍、内径5 N
Mの弗素を含有する石英ガラス管を用いて、両者を加熱
一体化し、十分な厚さを有するクラッド層t−1回の加
熱一体化で形成しようと試みたが、酸・水素バーナーに
よる加熱ではクラツド用ガラス管が内部まで十分に加熱
されず表面のみ加熱が進み、表面のガラスが蒸発してい
くだけで一体化ができなかった。
〔発明の効果〕
以上の説明および実施例・比較例の結果から明らかなよ
うに、本発明は従来のロンドインチュープ法では困難で
あった、十分低損失なシングルモードファイバ、特にク
ラッドの肉厚の大きい分散シフトシングルモードファイ
バにおいても低損失なものを製造可能とした、優れた方
法である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は、いずれも屈折率分布を示す図で
あって、第1図は実施例1にて得られた本発明の分散シ
フト型シングルモート°フアイバ用母材、 第2図は実施例1のコア用ガラス棒作裂に用いた(、e
o  を含む5102  ガラス母材、第3図は実施例
1の第1クラツド用パイプ作製に用いた弗素を含む51
02  ガラス母材、第4図は実施例1で作製した第1
の複合体、第5図は実施例1で作製した第2の複合体、
の屈折率分布を示す。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コア用ガラス棒を第1クラツド用ガラス管内に挿
    入し該コア用ガラス棒と該第1クラツド用ガラス管を加
    熱一体化することによりコアとコアを取り囲む第1クラ
    ツドからなる第1の複合体を作製し必要に応じて該第1
    の複合体を延伸したのち該第1の複合体の外周部をHF
    溶液にて化学研磨し、しかるのちに該第1の複合体を第
    2クラツド用ガラス管内に挿入し加熱一体化することに
    よりコア部と第1クラツド部と第1クラツド部を取り囲
    む第2クラツド部からなる第2の複合体を作製する工程
    を有することを特徴とする光フアイバ用母材の製造方法
  2. (2)コア用ガラス棒がゲルマニウムを含む石英ガラス
    、第1クラツド用ガラス管及び第2クラツド用ガラス管
    が弗素を含む石英ガラスからなるものである特許請求範
    囲第(1)項記載の光フアイバ用母材の製造方法。
  3. (3)コア用ガラス棒が、VAD法で作製したガラス棒
    を電気炉を用いて加熱し延伸したものである特許請求範
    囲第(1)項又は第(2)項に記載される光フアイバ用
    母材の製造方法。
  4. (4)第1クラツド用もしくは第2クラツド用ガラス管
    がVAD法で作製したガラス棒を超音波穿孔機でパイプ
    化し要に応じて所定径に延伸したものである特許請求範
    囲第(1)ないし第(3)項のいずれかに記載される光
    フアイバ用母材の製造方法。
  5. (5)第1の複合体をHF溶液で化学研磨したのちプラ
    ズマ火炎により第1の複合体表面を平滑化する特許請求
    範囲第(1)ないし第(4)項のいずれかに記載される
    光フアイバ用母材の製造方法。
  6. (6)コア用ガラス棒を挿入する前に第1クラツド用ガ
    ラス管内部に少なくとも弗化物ガスを含むガスを流しつ
    つ外部より第1クラツド用ガラス管を加熱し第1クラツ
    ド用ガラス管内壁を平滑化する特許請求範囲第(1)な
    いし第(6)項のいずれかに記載される光フアイバ用母
    材の製造方法。
  7. (7)第1の複合体を挿入する前に第2クラツド用ガラ
    ス管内部に少なくとも弗化物ガスを含むガスを流しつつ
    外部より第2クラツド用ガラス管を加熱し第2クラツド
    用ガラス管内壁を平滑化する特許請求範囲第(1)ない
    し第(7)項に記載される光フアイバ用母材の製造方法
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Cited By (5)

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