JPS6311535A - 光ファイバ用プリフォームの製造用鋳型 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、超低損失な光伝送路として期待されるフッ化
物光ファイバ用のプリフォームの製造用鋳型およびこの
鋳型を用いた光ファイバ用プリフォームの製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ フッ化物ガラスは、石英系ガラスに比べて、長波長の光
を透過でき、しかもまた、レーリ散乱損失が石英ガラス
より小さいことから、フッ化物ガラスによりファイバを
作製すれば、石英ファイバより低い伝送損失を有する光
通信用導波路が得られることが期待されている。

−ａに、石英系光ファイバでは、プリフォームを作製す
る方法として、ＶＡＤ法（気相軸付は法）やＭＣＶＤ法
があり、気相法を利用したプリフォーム合成法が採用さ
れている。

しかしながら、フッ化物ガラスは酸化物ガラスと異なり
、粘度の温度変化が極めて急激であり、ガラス軟化温度
域で結晶化しやすいという特徴を有する。そのだめ、石
英系光ファイバのプリフォームを形成するために用いら
れているＶへＤ　ン去やｃＶＤ法はフッ化物ガラスには
適用不可能であり、また、二重るつぼ線引き法の適用も
困難である。

フッ化物光ファイバ用のプリフォーム作製手法としてビ
ルドインキヤスティング法やローテーショナルキャステ
ィング法が提案されている。しかしながら、これらの手
法は、クラッドガラスでガラス管を形成した後、コアガ
ラス融液を流し込むため、コアークラッド界面に雰囲気
中の水分の混入も起こり、さらにまた、コアガラス融液
がキャスティングされるときにクラッドガラス管が再加
熱され、コアークラッド界面で結晶化が起こり易く、フ
ァイバの散乱損失が増大するという欠点を有する。

［発明が解決しようとする問題点コ そこで、本発明の目的は、従来のフッ化物ファイバ用プ
リフォーム作製法の有する欠点、すなわち水分の混入を
受は易いこと、およびコアークラッド界面に結晶化が起
こり易いという欠点を解決して、低損失フッ化物ファイ
バ用プリフォームを製造するための鋳型およびこの鋳型
を用いて光ファイバを製造する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］ このような目的を達成するために、本発明鋳型は、光フ
ァイバ用プリフォームを形成する中空部を有する鋳型に
おいて、中空部の直径が、当該中空部の開放端より中空
部底部において大きくなるようにしたことを特徴とする
。

ここで、中空部底部にプリフォーム形成部分より径の大
きなクラッドガラス融液溜めを設けるのが好適である。

本発明プリフォームの製造方法は、光ファイバ用プリフ
ォームを形成する中空部を有し、中空部の直径が、当該
中空部の開放端より中空部底部において大きくなるよう
になし、鋳型の中空部にクラッドガラス融液をキャステ
ィングする工程と、引き続き、クラッドガラス融７夜上
にコアカラス融液をキャスティングする工程とを具えた
ことを特徴とする。

［作　用コ 本発明では、プリフォームを作製するにあたり、クラッ
ドガラス管を形成することなく、コアガラスをキャステ
ィングし、プリフォームを形成するために、底部近くな
るに従い、中空開口部より中空部の径の大ぎな鋳型を用
いてキャスティングする。本発明によれば、コアガラス
融液をギヤスティングするためのクラッドガラス管を別
途作っておく必要のない点が従来法とは異なる。

本発明によれば、旧（不純物吸収損失が少なくコア・ク
ラッド界面に結晶析出のないプリフォームを容易に製造
することができ、超低損失伝送路としての可能性が示唆
されているフッ化物光ファイバの製造にあたって、その
長尺化および低損失化に貢献できる。

［実施例コ 以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図は本発明の第１の実施例の工程を説明する図であ
り、ここで、１は均一径の中空部ＩＡを有し、金メッキ
を施した黄銅製鋳型、２はクラッドガラス融Ｙ夜、３は
金るつぼ、４はコアガラス融ン夜である。鋳型１には、
その底部付近の内径を開放端の内径に比べて大きくした
中空部によるクラッドガラス融液溜め５を設けた。

ＺｒＦ４．ＢａＦ２．ＧｄＦ３．Ａｊ２　Ｆ３を８０２
ｒＦ、　−３０ＢａＦ２−４ＧｄＦ＋　　　６　ｍｏＪ
２　％ｉＡＪ！　Ｆ３の組成になるように秤量し、その
フッ化物からなる混合物６０ｇにＮ１（４Ｆ−ＨＦを２
０ｇ加え、窒素τ囲気に保たれた電気炉中で金ルツボ３
を用いて、まず４００℃で２時間はど加熱し、Ｎ１１４
Ｆ・ＩＩＦによるフッ素化処理をした後、８５０℃まで
昇温し、２時間にわたってクラッド用ガラス融液２を加
熱溶融した。

また、これと平行して、ＺｒＦ４．ＢａＦ、、ＧｄＦ３
゜Ａｊｌ　Ｆ３．ＰｂＦ２を６０ＺｒＦ４３０ＢａＦ２
−４ＧｄＦｓ　　４ＡＩｔＦｓ−２ｍＯλ％１ＰｂＦ２
の組成に秤量し、かかるフッ化物の混合物３０ｇにＮ）
１４Ｆ−ＨＦをｌＯｇ加え、金ルツボ３を用いて上記ク
ラッドガラス融液と同一条件で溶融した。次に、２６０
℃に予加熱した鋳型１の中空部ＩＡに、まずクラッドガ
ラス融液２をキャスティングし、次に、そのキャスティ
ングしたクラッドガラス融液の上部にコアガラス融液４
をキャスティングした。

この状態で、コアガラス融液４はクラッドガラス中心部
で鋳型底部に向って流れ込んだ。この後、室温まで徐冷
して、ステップインデックス型のプリフォームを得るこ
とができた。

なお、これらキアステング操作は、乾燥窒素ガスで置換
したグローブボックスの中で行った。

このようにして得られたプリフォームの形状は、クラツ
ド径８＋＋＋ｍφ、コア径２ｍｍφであり、長さ１５０
ｍｍであった。

このプリフォームにテフロンＦＥＰチューブをジャケッ
トしてファイバ線引きすることにより、コア径３５μｍ
１クラツド径１４０μｍで、コア・クラッド屈折率差０
．４％のフッ化物光ファイバ（長さ４００ｍ１を作製す
ることができた。

このファイバは、波長２．６μｍにおいて最低損失１　
ｄＢ／ｋｍを有し、波長３μｍ帯に現われるＯＨ基によ
る吸収損失は１０ｄＢ／に＋ａであり、ビルドインキヤ
スティング法で作製したものに比較して、３分の１程度
に減らすことができた。また、従来のビルドインキヤス
ティング法ではコア・クラッド界面の結晶析出のため、
散乱損失の低いファイバは長さ５０ｍ程度しか得られな
かったが、本発明では、４００℃長にわたって、コア・
クラッド界面における結晶析出のない低散乱損失ファイ
バが得られ、低散乱損失のファイバ長を１０倍近く伸ば
すことができた。

第２図にガラス形成系の体積一温度関係の特性図を示す
。一般に、ガラスは溶融状態または過冷却状態では、体
積の温度変化は大きいが、ガラス転移領域以下の温度域
では、体積の温度変化は溶融状態に比べてかなり小さく
なる。ＺｒＦ４を主成分としたフッ化物ガラスの場合、
溶融温度（たとえば８５０℃）からガラス転移領域まで
冷却した場合、体積収縮率は２０％程度になる。

ガラス融液を第１図に示した中空鋳型１にキャスティン
グして急冷した場合、ガラス融液は、鋳型１との接触面
から中心部に向けて冷却固化し、体積収縮が起こる。こ
れにより、中心部に空洞が生じる。そのため、クラッド
ガラス上部のコアガラス融液４は、クラッドガラス中心
部にできた空洞に流れ込み、ステップインデックス型の
プリフォームを形成することができる。

プリフォーム長を長くするためには、鋳型１の底部にお
ける中空部５の径を大きくしてクラッドガラス融液２の
溜めを作り、鋳型１にキャスティングされるクラッドガ
ラス融を夜２の量を多くすることにより、クラッドガラ
ス溜め上部の均一径の中空部ＩＡにおけるクラッドガラ
スの空洞形成を助長し、以て長尺なプリフォームを得る
ことができる。

なお、鋳型１の底部のクラッドガラス溜め５の形状とし
ては、第１図に示した台形状のものだけに限られるもの
ではなく、たとえば第３図（八）またはＣＢ）に示す形
状のものでもよい。

第３図（Ａ）に示す鋳型１においては、タラッドガラス
融液溜め５′の形状を円筒状とする。

第３図（８）の例では、やはりクラッドガラス融液溜め
５′の形状を円筒状とし、その上部の中空部１八′　　
には鋳型底部近くなるに従って中空部ＩＡ’の径が大き
くなるようにテーパーがつけである。

このような形状にすることにより、得られたプリフォー
ムにはテーパーがつくが、キャスティングされたコア融
液は、クラッドガラス融液溜め５′の上部の中空部ＩＡ
’　が、均一内径を有している場合よりも、鋳型底部に
向い浸入しやすくなり、したがって、プリフォーム長を
長くすることができる。

なお、この場合、プリフォーム外径を一定にするために
は、得られたテーパ一つきプリフォームの外周を均一径
とするように研磨すればよい。

なお、鋳型１の材質としては、黄銅以外に、たとえばア
ルミニウム、銅、白金等の金属またはカーボンでもよい
。

実施例２ 実施例１で用いたＳＲ型１と同様の型状を持ち、中空部
１への径が５ｍｍφの鋳型に、組成６０ＺｒＦ４−：１
ＯＢａＦ２−４ＧｄＦ３−６　ｍｏ、ｅ　６６ＡｆｌＦ
、のクラッドガラスＮｉ液および組成６０ＺｒＦ４３０
［１ａＦ２−４ＧｄＦｓ　−４ＡＪ２　Ｆｉｌ−２ｍｏ
ρ＊ｐｂＦ２のコアガラス融液を相次いでキャスティン
グし、温室まで徐冷した。なお、これらキャスティング
操作は乾燥窒素ガスで置換したグローブボックス中で行
った。

その結果、クラッド径５ｍｍφ、コア径０．７ｍｍφで
１００ｍｍ長のプリフォームを得ることができた。

鋳型内径を細くすることにより、体積収縮によりできる
空洞径を小さくできるので、コアガラス融液が中心部近
くのみに流れ込み、細径コアを有するプリフォームを作
製することができた。

得られたプリフォームを組成６０ＺｒＦ４−３０ＢａＦ
２−４ＧｄＦ３−６　ｍｏｆｌ、’４Ａｊ２　Ｆ３のフ
ッ化物ガラスジアケット管に挿入し、かつこのジアケッ
ト管にテフロンＦＥＩ’管をジアケットし、電気炉を用
い、３５０．℃から３９θ℃に加熱して、毎分１００１
の速度で、線引きし、ファイバ化した。

その結果、コア径１３μｍ、クラツド径９０μｍ。

ファイバ径１４８μ国、コア・クラッド屈折率差０．４
％、カットオフ波長２．３μｍのステップインデックス
型単一モードファイバを２５０ｆｆｉ長得た。最低損失
は波長２．６　μｍで１６Ｂ／ｋａ＋であり、波長３μ
ｍ帯に現われるＯＨ基による吸収損失は１０ｄＢ／ｋｌ
ｆｌであり、ビルドインキヤスティング法で作製したも
のに比較して、３分の１程度に減すことができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、０１１不純物吸
収損失が少なくコア・クラッド界面に結晶析出のないプ
リフォームを容易に製造することができ、超低損失伝送
路としての可能性が示唆されているフッ化物光ファイバ
の製造にあたって、その長尺化および低損失化に貢献で
きる利点がある。

しかもまた、本発明によりプリフォームを作製すれば、
コア・クラツド径比の大きなプリフォームを得やすいの
で、得られたプリフォームをフッ化物ガラス管に挿入し
て線引きし、コア径を小さくすれば、波長２〜４μｍ帯
で車−モード導波路となる光ファイバが容易に得られる
ので、超低損失で大容量光通信方式を実現するのに寄与
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフッ化物光ファイバ用プリフォームの
製造方法を示す工程図、 第２図はガラスの体積一温度関係を示す特性図、 第３図は本発明による鋳型の他の２実施例を示す断面図
である。 １・・・黄銅製鋳型、 １八、１八′　・・・中空部、 ２・・・タラットガラス融液、 ３・・・金るつぼ、 ４・・・コアガラス融液、 ５．５′・・・クラッドガラス融液溜め。 力゛ラスＹｌ広爪の併４敢−温廊Ａ丹性図第２図 本発日月鋳型の２実力ヒ例をホを宙百狛閃５第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光ファイバ用プリフォームを形成する中空部を有す
   る鋳型において、 前記中空部の直径が、当該中空部の開放端より中空部底
   部において大きくなるようにしたことを特徴とする光フ
   ァイバ用プリフォームの製造用鋳型。 ２）前記中空部底部にプリフォーム形成部分より径の大
   きなクラッドガラス融液溜めを設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ用プリフォーム
   の製造用鋳型。 ３）光ファイバ用プリフォームを形成する中空部を有し
   、前記中空部の直径が、当該中空部の開放端より中空部
   底部において大きくなるようになし、 前記鋳型の中空部にクラッドガラス融液をキャスティン
   グする工程と、 引き続き、前記クラッドガラス融液上にコアガラス融液
   をキャスティングする工程と を具えたことを特徴とする光ファイバ用プリフォームの
   製造方法。