JPS62278139A - 光フアイバ−母材の製造方法 - 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】 ＆発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ゾル−ゲル法による光ファイバー母材の製造
方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、ゾル−ゲル法による光ファイバー母材の製造
方法において、クラッド原料ゾル、コア原料ゾルのうち
少なくとも一方の原料ゾルとして、アルキルシリケート
の酸性触媒加水分解液中に、ドーパントを担持させたシ
リカ微粒子を分散させたゾルを用いることを特徴とする
光ファイバー母材の製造方法である。

〔従来の技術〕

ゾル−ゲル法による光ファイバー母材の製法がいくつか
報告されている。ゾル−ゲル法は原料の精製が容易なこ
と、材料の選択性が広いこと、転移点以下で透明ガラス
体が得られるため製造コストが低いことなどの長所を有
しており、高品質で安価に、しかも大垣に光ファイバー
母材を提供し得る方法として注目を集めている。

例えば（特開昭５７−２：ＭＢ２）引き抜き棒を備えた
管状容器中にクラッド用原料であるアルキルシリケート
の加水分解溶液を流し入れゲル化させた後、引き抜き棒
を引き抜き、中空部にドーパントを含むアルキルシリケ
ートの加水分解溶液を入れてゲル化させ、コアークラッ
ド一体化ゲルを作り乾燥、焼結して光ファイバー用母材
とする方法がある。また、円筒容器中に原料液を入れ、
回転させながらゲル化させる方法を用いても、光ファイ
バー母材の製造法が報告されている（特開昭５８−９９
１３４）。最近になって、ゾル−ゲル法により、大型の
光ファイバー母材が製造できる画期的な方法が報告され
た（当社特許整理Ｎ１２０６７１）。この方法を簡単に
説明すると、アルキルシリケートの酸性触媒による加水
分解液と、同じくアルキルシリケートのアンモニア触媒
による加水分解によって得られる微粒子シリカとを混合
したものを原料ゾルとし、ＰＨ調整をした後、円筒容器
に流し入れ回転させながらゲル化させた後、中空部に屈
折率調整用のドーパントを含むゾルを流し入れ同様に回
転しながらゲル化させ、必要ならばさらに同様の操作を
行なうことにより、クラッド−コア一体化ゲルを作り、
これを乾燥。

焼結して光ファイバー母材とするものである。このよう
な方法においては、゛内部に比較的大きい細孔を有しな
がらも、粒子間結合の強いドライゲルを作ることができ
、従って大型の光ファイバー母材を製造することが可能
である。

ところで、これまでの発明においては、ドーパントをド
ープする方法としては、アルキルシリケートとドーパン
トである他の金属アルコキシドとの混合液に水を加えて
、シリカとドーパント金属との混合ゾルを調製したり、
あるいは、予め部分的に加水分解されたフルキルシリケ
ートにドーパントなる金属アルコキシドを添加した後、
さらに水を加えて完全に加水分解するといった手法がと
られていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、これらのドープ方法においては、混合ゾル中
に含まれろドーパント粒子が非常に小さいことや、ドー
パントのアルコキシドのうち未反応のものができやすい
ことなどから、ドーパントがゲル化後も容易にゲル中を
移動し、急峻な屈折率差を形成することが困難であり、
第２図（α）に示すようにドーパントの分布がいくらか
広がってしまうという欠点があった。

また、アルキルシリケートとドーパントなる金属アルコ
キシドとの反応速度の差があるため分子構造的に不均質
になりやすく散乱損失の増大の原因になりやすい。この
ような分子の偏在は、透明ガラス化時のドーパントの収
率や、気泡生成の問題にもかかわりでくる。

そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決するも
ので、その目的は、急峻な屈折率差を有し、均質な光フ
ァイバー母材の製造方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

ラド原料ゾル、コア原料ゾルのうち少なくとも一方の原
料ゾルとして、アルキルシリケートの酸性触媒加水分解
液中にドーパントを担持させたシリカ微粒子を分散させ
たゾルを用いることを特徴とする。

〔作用〕

ドーパントが担持、すなわち固定化されたシリカ微粒子
を、アルキルシリケートの酸性触媒液に分散させたゾル
においては、前述したドーパントの移動は起こり得ない
。のみならず、従来の技術で述べたように大型の母材が
製造できるというメリットも合わせもつことになる。

以下、実施例において本発明の詳細な説明する〔実施例
１〕 ■シリカ微粒子の製造 エチ／Ｌ／−７リケート８２４？、エタノール１３８Ｒ
１ｉ’、アンモニア＊（２９％）３８Ｓ’、＊２８５？
を混合１２時間攪拌し、４日間静置した後、減圧濃縮器
を用いて粉体状になるまで乾燥させた。

これにより、平均粒径が（Ｌ１６μｍのシリカ微粉末が
得られた。（Ｓｉｎ、重普として２３８Ｆ）次に、この
シリカ微粉末を乾燥、窒素気流中。

２００℃で５時間処理した。

■コア原料ゾル調製 エチルシリケート１７３ＰとＱ、０２規定塩酸６０ｆを
混合、攪拌し加水分解反応を終了させた。一方、テトラ
エトキシゲルマニウム１２りとエタノール５４９の混合
液に前記シリカ微粉末５０？を添加し、攪拌、超音波振
動印加により充分均一な分散液とする。これを上記加水
分解液と混合し、コア原料ゾルとした。

■クラッド原料ゾル エチルシリケート５５２ｆと１１０２規定塩酸１９２２
を混合、攪拌し加水分解反応を終了させた。この溶液に
エタノール１００２を加え、さらに前記シリカ微粉末１
５０ｆを添加し、攪拌超音波振動印加により、充分均一
な分散液としクラッド原料ゾルとした。

■ゲル化 まず、上記クラッド原料ゾルを（Ｌ２規定アンモニア水
を用いて、ＰＨを４．８０に調整した後塩化ビニル製円
筒パイプ（内径５０囚長さ５２０ｒｒａｎ）に、９４２
ｍを流し入れ、両端シリコーンゴム栓でフタをして、第
１図に示す回転装置にとりつけ、回転数１４０Ｏｒｐｍ
で回転させた。モニターサンプルが６０分後にゲル化し
たことを確認した上で、さらに１０分間回転を続けた後
とりはずす。片方の７タをとりはずし、予め（Ｌ２規定
アンモニア水でＰＨを４．３０に調整しておいたコア原
料ゾルを中空部に流し入れる。モニターサンプルは２０
分後にゲル化し、これにより、クラッド−コア一体型ゲ
ルを作製した。

■乾燥 上記ウェットゲルを開口率２％の７タを有するボリグロ
ビレン製箱を容器に移し替え、６０℃に保った恒温室内
で乾燥させた。１５日後、室温に放置しても割れない安
定なドライゲル（外径３５ＷＩ、長さ３５０闘）が得ら
れた。

■焼結 次にこのドライゲルを石英製管状焼結炉に入れ昇温速度
３０℃／　ｈ　ｒで３０℃から２００’Ｏまで加熱し、
この温度で５時間保持し、つづいて昇温速度３０℃／　
ｈ　ｒで２００℃から３００℃まで加熱し、この温度で
５時間保持して脱吸層水を行なった。つづいて昇温速度
３０℃／　ｈ　ｒで３００ｔｌから９２０℃まで加熱し
、この温度で３０分間保持して脱炭素、脱塩化アンモニ
ウム処理、脱水縮合反応の促進処理を行なりた。つづい
て８００℃まで降温しＨｅ２ｔ／ｊ！Ｉ＋Ｉ、Ｃ１２０
，２ｔ／−の混合ガスを渡しながら１時間保持し、その
後Ｈｅのみを流しなから昇温速度６０℃／　ｈ　ｒで１
０００℃まで加熱した。１０００℃でＨｅ　２　Ｚ　／
　ｊｔｈ。

０１、α２　ｔ／ｍの混合ガスを流しながら１時間保持
し、脱ＯＨ基処理を行なった。つづいて、Ｈ６２ｔ／ｌ
ｉｎに対して０□　ａ、４ｔ７馴の混合ガスを流しなか
ら昇温速度６０℃／　ｈ　ｒで１１００℃まで加熱し、
この温度で２０時間保持して脱塩素処理を行なった。つ
づいてＥｌｅのみを流しなから昇温速度３０℃／　ｈ　
ｒで１２５０℃まで加熱し、この温度で３０分保持して
開孔化処理を行なった、つづいて試料を昇温速度６０℃
／　ｈ　ｒで１３５０℃まで加熱し、この温度で１時間
保持すると無孔化し、透明な光ファイバー用母材（外径
２＆２■、長さ２６２ｆｆｌＩ１１）が得られた。

■分析 第２図（ｂ）に本実施例によって得られた光ファイバー
母材の径方向におけるゲルマニウムの分布状態を示した
。従来のものに比べ、クラッド−コア界面におけるゲル
マニウム分布の立上りが急峻になっていることがわかる
。

■光損失評価 前記、透明光ファイバー母材に、内径２８Ｍ。

外径６６　ｒｔｍ’　＋長さ２７０ｒ１ｒ！ｎの石英ガ
ラス管をジャケットした後、外径１２５μｍに線引きし
、カットバック法により光損失評価を行なったところ、
［１８５μｍ帯で４ｄＢ／Ｋｍと充分低損失であった〔
実施例２〕 実施例１におけるシリカ微粒子として、市販の高純度シ
リカ微粉末（例えばＡｅｒｏａｉｌ　ｏｘ　５０　；ｄ
ｅｇｕｓｓａ社製）を泪いて同様な方法により１光ファ
イバー母材を作り光損失評価を行なったところ、１１８
５μｍ帯で９５ｄＢ／に、１．３９μｍ帯で５０ｄＢ／
Ｋｍとかなり高損失で、シリカ微粉末中に不純物を含ん
でいるものと思われる。

〔実施例３〕 〔コア原料ゾル調製〕 エチルシリケート１７３？とテトラブトキシゲルマニウ
ム１９２とエタノール４　ａ　ｓ　ｆ　ヲａ合シ、攪拌
しながらアンモニア水（２９％）１ｓｔと水６０ｆとエ
タノール３００ｔの混合溶液をゆっくり滴下していった
ところ、徐々に溶液が白濁していった。滴下終了後も３
時間攪拌し、３日間静置した。透過型電子顕微鏡により
、この溶液を観察したところ、α２０μ鴇程度の粒子が
ほぼ単分散に近い状態で存在していた。この溶液を全体
積が１３５ｄになるまで減圧濃縮した後、α２規定のア
ンそニア水でＰＨｔ−五５ｏに調整した。

一方、エチルシリケート１７３２と（１２規定の＃１ｒ
Ｒ６０？を混合、攪拌し加水分解が終了した後、上記微
粒子分散液を加°え、充分攪拌しコア原料ゾルとした。

〔クラッド原料ゾル〕

エチルシリケート５２０Ｆ、エタノール８９０ｆ　、　
７ン％＝７水Ｃ２９％）２４ｆ、水１８０Ｐを混合２時
間攪拌し３日間静置した後、減圧濃縮により全体量が４
００ｍになるまで濃縮した。この溶液中には、平均粒径
［Ｌ１６μｍのシリカ微粒子が単分散に近い状態で存在
していた。これを、［Ｌ２規定アンモニア水でＰＨを４
．００にＮ整した一方、工゛チルシリク−）５５２Ｐと
αｏ２規定塩酸を混合、攪拌し加水分解を終了させた後
ミ上記シリカ微粒子分散液と混合、充分攪拌しクラッド
原料ゾルとした。

上記、クラッド原料ゾルとコア原料ゾルを用いて、実施
例１と同様にしてクラッド−コア一体化ゲルを作り、そ
れを乾燥、焼結して透明光ファイバー母材を得た。

ゲルマニウム分布状態、光損失値等は、実施例１により
て得られたものとほぼ同等であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、アルキルシリケートの酸性触媒加
水分解液にドーパントを担持させたシリカ微粒子を分散
させたゾルを用いることにより、クラッド−コア間にお
ける屈折率分布が急峻となることがわかった。これは、
クラッド原料ゾル中に屈折率低下用ドーパントを担持さ
せた微粒子シリカを用いても同様であることは言うまで
もなく、光ファイバーのみならず、他の光結合素子、光
分波素子等の光部品として導波構造を形成する際に有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ファイバー母材作成に使用する回転
装置の概略図。 第２図（α）は従来の方法による光ファイバー母材のＧ
ｏの径方向における濃度分布図。 第２図＜ｂ＞は本発明による光ファイバー母材のＧｅの
径方向における濃度分布図。 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士最上７務（他１名） イ、　　ド１葡ａ＊シビ１ト ら、　　　ｐ′Ａ　ト”レール ６、　　　支、謬（１台ヤ 第１図 ’ｆ’＋打薗距粧−帳） 嘉２図（ロ）） ＃−桂方句聾劾（匍− 第２区（ｂ２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゾル−ゲル法による光ファイバー母材の製造方法
   において、クラッド原料ゾル、コア原料ゾルのうち、少
   なくとも一方の原料ゾルとして、アルキルシリケートの
   酸性触媒加水分解液中にドーパントを担持させたシリカ
   微粒子を分散させたゾルを用いることを特徴とする光フ
   ァイバー母材の製造方法。
2. （２）上記シリカ微粒子は、平均粒径が０．０１μｍ〜
   １００μｍの範囲であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の光ファイバー母材の製造方法。