JPS62292648A - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、オプテイ力ルガラスロンドの母材の製造方法
に関し、特にすくれた屈折率分布形状に制御し得る光フ
ァイバ母材の製造方法に関する。

（従来技術） 光ファイバ母材の製造方法の一つに気相軸付は法がある
。この方法は、ガラス原料ガスをガラス微粒子合成トー
チに導き、火炎による加水分解反応または高温加熱の熱
酸化反応によって酸化物のガラス微粒子を合成し、これ
を回転させながら引上げられる出発部材の先端に堆積さ
せ、生長させて丸棒状の多孔１買ガラス母材とし、更に
これを高温に加熱し、脱泡させて透明ガラス母材を得る
ものである。この方法で光ファイバ母材を作製した場合
、多孔質ガラス母材の構成は一般に第６図に示されるも
のとなる。（１）は多孔質ガラス母材、（２）はコア部
、（３）はクラッド部である。この場合、コア部（２）
の形成には、ガラス原料ガスとして５ｉＣＩ４に屈折率
向上のためＧｅＣｌ４を添加した混合ガスが用いられ、
クラッド部（３）の形成には、原料ガスとして５ｉＣ１
，のみが用いられることが多い。

これらのガラス原料ガスをガラス微粒子合成トーチに導
流し、火炎による加水分解反応または熱酸化反応によっ
て酸化物のガラス微粒子を合成するとき、火炎内でのガ
ラス原料ガスの反応速度、すなわち、５ｉＣ１４ＳｉＯ
□の反応とＧｅＣ１ｔ　　　　ＧｅＯ□との反応の差違
により、第５図に示すようにコア部形成のガラス微粒子
は、ＳｉＯ□微粒子（４）の周辺部にドーパン）Ｇｅ０
２が高濃度に付着した層（５）が形成され、該微粒子の
中心部はほとんどがＳｉｎｇのみから形成される構成と
なっている。

上記のような構成をもつ微粒子集合体の多孔質ガラス母
材を高温に加熱し、脱泡して透明ガラス母材を得るとき
、ドーパントＧｅＯ□がＳｉＯ□微粒子の周辺部に高濃
度に付着しているため、揮散したり、クラッド部にＧｅ
Ｏ□がドープされるという面倒な問題が生じる。その結
果、得られる透明ガラス母材の屈折率分布形状は第７図
に示すようになり、光ファイバ母材のコア部とクラッド
部の境界が不明瞭になると共にコア部の屈折率分布に不
整を生じる。このような不都合な問題は、光の伝搬にお
いて、コア部とクラッド部の境界面における光の反射と
モード変換の伝搬波を生ずるので光ファイバとしては好
ましくないものとなる。

次に、ガラス管内に組成の異なるガラス酸化物粉末を同
心円状の層に充填した後、ガラス管を加熱してガラス酸
化物粉末を溶融一体化して透明ガラス母材とすることに
より、その屈折率は中心部が高く、外周に向うにしたが
い漸減させるような光ファイバ母材またはロッドレンズ
用母材を製造する方法が、特開昭５８−１５１３３６号
に開示されている。

この製造方法に使用するガラス酸化物粉末を、例えば、
５ｉＣ１４、ＧｅＣ１＜のガラス原料ガスによって火炎
中、加水分解法または熱酸化法により作製したものを用
いた場合、得られたオプティカルロッドの屈折率分布は
、ガラス管中に充填したときのガラス酸化物粉末の組成
による屈折率分布と必ずしも一敗しないため、屈折率分
布形状を精密に制御することが困難なものになる。

これは、前記したように使用するガラス酸化物粉末が第
５図に示す構成となるため、屈折率の向上に添加された
ドーパントＧｅＯ□が揮散したり、クラッド部に相当す
るガラス管中にドープされることが原因である。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように、コア部を形成するガラス微粒子が第５
図に示すような構成では、ガラス原料ガスを高温で加熱
し、ガラス微粒子集合体を形成させて透明ガラス化する
気相軸付は法またはガラス微粒子粉末をガラス管中に充
填し、溶融して透明ガラス母材を得る方法のいずれにお
いても、５ｉ（ｈａ粉粒子添加されたドーパントＧｅＯ
□が揮散したり、他の部材に拡散しドープされることに
なるので、屈折率分布を精密に制御するには問題がある
。

本発明は、使用するガラス微粒子の構成を従来のものと
本質的に変えたガラス微粒子によって、屈折率分布を精
密に制御しながらまたは制御できるものにして、すぐれ
た光ファイバ母材を製造する方法を提供することを目的
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の問題点を解決するために鋭意検討
を重ねた結果、第１図に示すように、使用するガラス微
粒子の構成を従来法とは本質的に異なるガラス微粒子、
すなわち、微粒子の中心部に屈折率を調整するＳｉＯ□
微粒子にドーパン）Ｇｅｍ、を添加した微粒子層（６）
を位置せしめ、その周辺部に基材となるガラス成分Ｓｉ
Ｏ□層（７）を形成する構成とすることにより本発明を
完成させたものである。

本発明は、ガラス微粒子集合体を焼結し、脱泡して透明
ガラス化するか、またはガラス微粒子粉末をガラス管中
に充填し、溶融して透明ガラス母材とする光ファイバ母
材の製造方法において、ガラス微粒子またはガラス微粒
子粉末の構成が、微粒子の中心部に屈折率を調整するド
ーパントを位置せしめ、その外周部に基材となるガラス
成分ＳｉＯ□を形成する構成とすることを特徴とする光
ファイバ母材の製造方法である。

次に、本発明製造方法にかかる構成について、更に詳細
に説明する。

基材のガラス成分としてＳｉＯ□、屈折率を調整ガスと
して５ｉＣ１４、ドーパントＧｅＯ□微粒子を添加する
ガラス原料ガスとしてＧｅＨ４を用い、これらの原料ガ
スを混合し、ガラス微粒子合成トーチ内に酸素および水
素と共に導流し、酸水素火炎中で加水分解反応または熱
酸化反応させると、次の反応 ５ｉＣ１４＋２Ｈ２０ＳｉＯ□＋４ＨＣＩ　　　（ｉ　
）ＧｅＨａ＋２０２　　Ｇｅ０ｚ　＋　２０ｚＯ（ｎ　
）が行われるが、（ｉｉ）の反応速度の方が（ｉ）の反
応速度よりも数段速いため、火炎中では先づＧｅＯ□の
微粒子が生成される。

（ｉ）の反応は、気相中でＳｉｎｇの微粒子を形成する
よりも（ｉｉ）の反応で生成されたｃｅｏｚａ粒子上に
析出、堆積することがより容易なものとなる。かくして
、ドーパントのＧｅＯ□微粒子を核にして、基材のガラ
ス成分ＳｉＯ□が核の周辺を包み込んだ形の微粒子が形
成される。第３図は、これを模式的に示したもので、（
８）はコア部を形成するガラス微粒子合成トーチ、（１
４）は生成されたｃｅｏｚａ粒子、（１５）は５ｉＯｚ
がＧｅＯｚを包み込んだガラス微粒子である。

（作　用） 本発明によれば、コア部を形成するガラス微粒子は屈折
率を向上させるドーパント微粒子が中心部に位置するた
めに、ガラス微粒子集合体を構成し、加熱されてそれが
揮散するためには、基材となるガラス成分の層を拡散す
る必要がある。しかし、ガラス成分内に対置されるドー
パントの拡散速度は、個相中であるため非常に小さい。

結局ドーパントの揮散はほとんど起らないことになる。

従って、ガラス微粒子集合体を高温に加熱し、焼結して
透明ガラス化にしても、またはガラス微粒子粉末を充填
し、溶融して透明ガラス母材を得ても、その屈折率分布
はガラス微粒子集合体などが有する屈折率分布を正確に
そのまま反映したものになるので精密に屈折率を制御す
ることができる。

（実施例） 以下、実施例および比較例にもとづいて本発明を更に説
明する。

第１図は本発明に使用したガラス微粒子集合体の作製装
置で、（８）　、　（９）はガラス微粒子合成トーチ、
（１０）は保護容器、（１１）はガラス微粒子集合体、
（１２）は出発部材、（１３）は排気調整器である。

ガラス微粒子合成トーチ（８）　、　（９）のうち、（
８）は光ファイバ母材のコア部を形成するガラス微粒子
合成トーチであって、合成トーチ（８）には、毎分ガラ
ス原料ガスの５ｉＣ１４６０ｃｃ、　ＧｅＨａ　３０ｃ
ｃと火炎ガスの０□８１．Ｈ２４／ｌを導流し、ガラス
微粒子合成トーチ（９）は光ファイバ母材のクラッド部
を形成するガラス微粒子合成トーチであって、合成トー
チ（９）には、毎分ガラス原料ガスのＳｉＣｌ４２００
ｃｃと火炎ガスのＨｚ　１０７！、Ｏｚ　１５１を導流
させ、保護容器（１０）中、酸水素火炎でそれぞれのガ
ラス原料ガスを加水分解反応および熱酸化反応させて酸
化物のガラス微粒子を合成し、回転させながら引き上げ
られる出発部材（１２）の先端に堆積させ、生長させて
ガラス微粒子集合体（１１）を形成する。ガラス微粒子
集合体（１１）は、第６図に示すようにＳｉＯ□微粒子
とドーパン）ＧｅＯｚを含むコア部（２）と５ｉＯｚＷ
粒子のみ９ルー かりクラッド部（３）から構成される。

か（して得られたガラス微粒子集合体（１１）を電気炉
でＨｅガス雰囲気中、１５００℃の温度で加熱し、焼結
させて透明ガラス化し、光ファイバ母材を得た。この母
材の屈折率分布を空間フィルタリング法で調べた結果、
第４図に示すようなステツブ状の屈折率分布が得られた
。

次に、本発明と比較するために、コア部を形成させるガ
ラス原料ガスとして５ｉＣ１，、ＧｅＣｌ＜を、クラッ
ド部の形成にはガラス原料ガスとして５ｉＣ１，を用い
て酸水素火炎中、気相軸付けする従来法でガラス微粒子
集合体を構成させ、焼結させて透明ガラス化し、光ファ
イバ母材を得たものについて屈折率分布を調べた結果は
、第７図に示すような屈折率分布であった。

結果からコア部とクラッド部との境界が不明瞭で好まし
くない。

本実施例には記載していないが、ドーパントＧｅＯ□を
含むガラス微粒子粉末の製法は第３図から容易に得るこ
とができる。

（発明の効果） 本発明によって光ファイバ母材を製造すると、屈折率を
調整するために添加されたドーパン微粒子上に、ガラス
成分が析出、堆積したガラス微粒子が形成されるので、
高温に加熱されてもドーパントが揮散したり、クラッド
部に拡散したりして、屈折率分布が変化することがほと
んどないため、精密に屈折率を制御することができる利
点がある。特にステップ状の屈折率分布を必要とする場
合など本発明の方法は、極めて有効であり、しかも明瞭
な屈折率変化を有する光ファイバ母材を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るコア部を形成するガラス微粒子の
模式図とそのドーパントｔ＝度分布、第２図はガラス微
粒子集合体の作製装置、第３図は本発明に係るコア部形
成のガラス微粒子合成トーチの一実施例とＳｉｎｇ微粒
子がＧｅＯ□を包み込んだガラス微粒子の模式図、第４
図は本発明の実施によって得た光ファイバ母材の屈折率
分布、第５図は従来法によりコア部を形成するガラス微
粒子あ模式図とそのドーパン）　ｔＭ度分布、第６図は
ガラス原料ガスを加熱反応させて酸化物のガラス微粒子
を合成し、気相軸付は法によって得られたガラス微粒子
集合体の構成図、第７図は従来法によって得られた光フ
ァイバ母材の屈折率分布である。 符号の説明 （１）　、　（１１）・・・・・・多孔質ガラス母材（
ガラス微粒子集合体）、（２）・・・・・・コア部、（
３）・・・・・・クラッド部、（４）・・・・・・Ｓｉ
Ｏ□微粒子ドーパントＧｅＯ□の付着層、（５）・・・
・・・ＳｉＯ□微粒子微粒子−パン）ＧｅＯｉが高濃度
に付着した層、（６）・・・・・・ドーパントＧｅＯ□
を添加した層、（７）・・・・・・ガラス成分５ｉ（ｈ
ａｌｌ、（８）・・・・・・コア部を形成するガラス微
粒子合成トーチ、　（９）・・・・・・クラッド部を形
成するガラス徽たＧｅＯ□微粒子、（１５）・・・・・
・５ｉｎ２がＧｅｍ、を包み込んだガラス微粒子。 特許出願人　　タック電線株式会社 代理人　　弁理士　水　口　孝　− 第　２　図 ｃＨａ 率３　図　　　　　　　　　　０２ ｚ ＳＬｄｈ　　Ｈ２ Ｃｒｅ）ｌＩｉ 第４図 第６日 第５図 ｗり 第７図 半径左首

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス微粒子集合体を焼結し、脱泡して透明ガラス化す
   るか、またはガラス微粒子粉末をガラス管中に充填し、
   溶融して透明ガラス母材とする光ファイバ母材の製造方
   法において、ガラス微粒子またはガラス微粒子粉末の構
   成が微粒子の中心部に屈折率を調整するドーパントを位
   置せしめ、その外周部に基材となるガラス成分ＳｉＯ＿
   ２を形成する構成とすることを特徴とする光ファイバ母
   材の製造方法。