JPS63277588A - 単結晶フアイバの製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、センサファイバ、超耐熱ファイバ、機能フ
ァイバなどとして使用される単結晶ファイバの製造方法
に関するものである。

「従来の技術」 従来、単結晶ファイバを製造する方法には、円柱状の原
結晶ロッドを上下方向へ向け、この原結晶ロッドを送り
出し装置により上方へ送り出す。

そして、この原結晶ロッドの先端を溶融し、この溶融部
に種結晶を接触させてこの種結晶から成長した単結晶フ
ァイバを引き取り装置により上方に。

引き取る方法がある。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、上記のような方法によって単結晶ファイバを
製造する場合には、予め製造された原結晶ロッドを使用
するので、原結晶ロッドの長さが制限されてしまうとい
う問題点があり、このため、上記原結晶ロッドから成長
する単結晶ファイバの長さも制限されてしまうという問
題点があった。

また、上記原結晶ロッドから上記単結晶を引き上げると
きの径の引き落とし率が夏／３程度に制限されているた
め、長尺の単結晶ファイバを製造することができないと
いう問題点があった。

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、長尺
で高品質の単結晶ファイバを製造することを目的として
いる。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、原結晶ロッドを成長させつつ上方へ引き上
げると共に、この原結晶ロッドの先端を溶融してこの溶
融部から単結晶ファイバを引き上げる単結晶ファイバの
製造方法でありで、上記原結晶ロッドの引き上げ速度を
変化させてこの原結晶ロッドの径を一定に保つと共に、
上記引き上げ速度に応じて上記溶融部を上下に移動させ
るものである。

上記原結晶ロッドを成長させるには、浮遊帯溶融法、チ
ョクラルスキー法、Ｅ　Ｆ　Ｇ　（Ｅｄｇｅ　ｄｅｆｉ
ｎｅｄ　ｆｉｌｍ　ｆｅｄ　ｇｒｏｗｔｈ）法などによ
り成長させ、また、この原結晶ロッドを溶融するには、
ＣＯ，レーザー等のレーザーまたはアークイメージング
などを用いて加熱する。

このような単結晶ファイバの製造方法によって単結晶フ
ァイバを製造するには、例えば、第１図に示すような製
造装置を用いる。

この製造装置は、内部に溶融物１が充填されたるつぼ２
と　このるつぼ２上に配置された基台３と、この基台３
上に配置され、上記溶融物ｌから成長する原結晶ロッド
４の外径を測定する外径測定器５と、上記基台３上に配
置された取付体６と、上記基台３上に取り付けられ、上
記取付体６を昇降させる昇降装置７と、上記取付体６に
取り付けられ、上記溶融物ｌから成長する原結晶ロッド
４を上方へ送り出す送り出し装置８と、上記取付体６の
側方に配置されたレーザー装置９と、上記取付体６に一
部取り付けられ、上記レーザー装置９が発射するレーザ
ー光を上記原結晶ロブド４の先端へ集光させる集光装置
ＩＯと、上記取付体６に取り付けられ、上記原結晶ロッ
ド４の先端から単結晶ファイバｌｌを引き取る引き取り
装置１２とから概略構成されたものである。

るつぼ２は、上記溶融物１を収容する容器であって、内
部に高純度単結晶材料を入れ、その外部から図示しない
ヒータにより加熱し、上記高純度単結晶材料を溶融して
溶融物１とするものである。

このるつぼ２内には、円筒状のダイス１３がその一端を
上記溶融物１の表面に浸すようにして配置されている。

基台３は、上部に基板１４が取り付けられ、この基板１
４の中央部に上記原結晶ロッド４を通過させる孔Ｉ５が
形成された台であって、上記孔１５がるつぼ２の中央部
上方に位置するものである。

外径測定器５は、レーザー、後方散乱光検出器、テレビ
カメラ等を利用して上記原結晶ロッド４の外径を測定す
るものであって、上記基板工４上に配置されたものであ
る。この外径測定器５には、上記原結晶ロッド４の外径
変化に応じて昇降装置７を駆動させる制御装置Ｉ６が接
続されている。

取付体６は、下部に送り出し装置８が取り付けられ、上
部に集光装ａｉｏの集光ミラー１７が取り付けられ、さ
らにこの集光ミラーＩ７上に位置するようにして引き取
り装置１２が取り付けられたものであって、これら送り
出し装置８、集光ミラー１７、引き取り装置１２の相対
位置を一定に保つものである。

昇降装Ｗ１７は、電動モータまたは油圧シリングなどの
駆動源を備えたものであって、上記基板１４上に取り付
けられている。この昇降装置７は、上記制御装置１６か
らの制御信号により上記駆動源を作動させて上記取付体
６を昇降させるものである。

送り出し装置８は、一対のローラ１８．１８を備えたも
のであって、上記取付体６の下部に取り付けられたもの
である。この送り出し装置８は、その一対のローラ１８
．１８が上記原結晶ロッド８の側部を両側から挟み込み
、同ローラ１８．１８を駆動することによって上記原結
晶ロッド４を上方へ送り出すものである。

レーザー装置９は、ＣＯｔレーザーなどのレーザー光を
発生する装置であって、上記取付体６の側方＋Ｌ配装さ
れ、上記レーザー光を水平方向へ発射するようにしたし
のである。

集光装置１０は、レーザー装置９のレーザー光発射側に
配置されたレンズ１９と、このレンズ１９を通過したレ
ーザー光を二分する反射鏡２０と、この反射、！！２０
により二分されたレーザー光をそれぞれ水平方向へ向け
て反射する反射鏡２１ａ、２ｉｂと、この反射鏡２１ａ
、２１ｂが反射したレーザー光をそれぞれ上方へ反射す
る反射鏡２２ａ、２２ｂと、この反射鏡２２ａ、２２ｂ
から送られたレーザー光を集光して上記凍結品ロッド４
の先端に照射する集光ミラー１７とからなるものである
。

上記集光ミラー１７は、凹面鏡であって、その反射面を
下方に向けて上記取付体６の上部に取り付けられ、この
取付体６と一体に昇降するようにしたものである。この
集光ミラー１７は、上記レーザー光を上記凍結品ロッド
４の先端に照射してこの先端を溶融するものである。

引き取り装置１２は、一対のローラ２３．２３を備えた
ものであって、上記集光ミラー１７上に位置するように
して上記取付体６の上部に取り付けられたものである。

この引き取り装置Ｉ２は、その一対のローラ２３．２３
が上記単結晶ファイバ１１の側部を両側から挟み込み、
同ローラ２３．２３を駆動することによって上記単結晶
ファイバ１１を上方に引き取るものである。

このような構成の製造装置を用いて単結晶ファイバ１１
を製造する場合には、まず、Ｎｄ：Ｙ　Ａ　Ｇ　。

Ｎｄ：Ｙ＊Ｏｓ、　Ｃｒ−Ａｌ＊Ｏｓ、　Ａ１１０３．
　ＡＩ！０３゜Ｌ　ｉＮ　ｂＯｓ、　’Ｌ　ｆＴ　ａｏ
　３などの高純度単結晶材料をるつぼ２内に入れ、この
るつぼ２を図示しないヒータにより外部から加熱して上
記高純度単結晶材。

料を溶融する。このようにしてるつぼ２内を溶融物ｌで
満たした後、このるつぼ２内のダイス１３の上端から凍
結品ロッド４を成長させる。そして、この凍結品ロッド
４をダイス１３の上端から引き上げつつ送り出し装置８
のローラ１８．１８の間に挟み込み、このローラＩ８、
Ｉ８を駆動して上記凍結品ロッド４を上方へ連続的に送
り出す。このとき、外径測定器５が上記凍結品ロッド４
の外径を測定し０、この外径変化に応じて制御装置１６
が昇降装置７を駆動させて送り出し装置８を取付体６ご
と微小量昇降させ、送り出し装置８の送り出し速度を一
定に保ったまま凍結品ロッド４の引き上げ速度を制御し
て上記凍結品ロッド４の径を一定に保つ。このようにし
て凍結品ロッド４先端が所定高さまで達したとき、レー
ザー装置９からレーザー光を発射する。このようにする
と、このレーザー光が集光装置１０のレンズ１９を通過
して反射鏡２０．２１ａ、２１ｂ、２２ａ’＜２２ｂに
反射し、このレーザー光を集光ミラー１７が集光して凍
結品ロッド４の先端へ照射する。このようにして上記レ
ーザー光により上記凍結品ロッド４の先端を加熱し、こ
の先端を溶融部２４とした後、この溶融部２４に種結晶
を浸してこの種結晶から単結晶ファイバＩ！を成長させ
る。そして、この単結晶ファイバｉｔを引き取り装置１
２のローラ２３．２３の間に挟み込み、このローラ２３
．２３を駆動して上記単結晶ファイバ１１を上方に連続
的に引き取る。この場合、上記送り出し装置８が微動し
ているが、上記集光ミラー１７の相対位置が送り出し装
置８に対して一定に保たれているので、上記溶融部２４
の相対位置も送り出し装置８に対して一定に保たれる。

また、上記引き取り装置１２の相対位置も送り出し装置
８および集光ミラー１７に対して一定に保たれているの
で、引き取り装置１２の引き取り速度を変化させない限
り上記溶融部２４からの単結晶ファイバ１！の引き上げ
速度が一定に保たれる。さらに、上記凍結品ロッド４は
、その引き上げ速度を制御することによってその径が一
定に保たれている。したがって、送り出し装置８の送り
出し速度を一定に保ったまま引き取り装置１２の引き取
り速度を微小量変化させることによって、上記単結晶フ
ァイバＩＩの引き上げ速度が制御され、単結晶ファイバ
！１の径が一定に保たれる。

このような単結晶ファイバの製造方法によれば、凍結品
ロッド４を成長させつつこの凍結品ロッド４の先端から
単結晶ファイバ１１を引き上げるので、長尺の単結晶フ
ァイバ１１を製造することができる。

また、この単結晶ファイバの製造方法によれば、送り出
し装置８と集光ミラー１７と引き上げ装置１２とを取付
体６に取り付け、この取付体６を昇降させて凍結品ロッ
ド４の引き上げ速度を制御するようにしたので、凍結品
ロッド４の径を一定に保つことができる。このため、こ
の原結品ロツド４の先端から引き上げる単結晶ファイバ
２の径を一定に保つことができる。

「実施例」 内容積３０ｘｘφＸ３０１１Ｈのモリブデン製のるつぼ
内にＡＩ！Ｏ３を入れ、このるつぼを高周波加熱により
２０００℃に加熱した。次いで、このるつぼ内の外径１
ｘｘのダイスからサファイヤ原結晶ロッドを送り出し装
置により０　、３５　ａｘ／＋ｉｎの一定の速度で引き
上げた。この場合、上記送り出し装置が取り付けられた
取付体を±２０ｚｘの可動範囲を最大０　、５　ｘｉ／
ｓｉｎの速度で昇降させ、凍結晶ロッドの外径を０．９
５ｚｘφ±ｌＯμｌに保つように制御した。このように
して引き上げられた凍結晶ロッドの先端から単結晶ロッ
ドを引き取り装置により３　、　１５　ｚｚ／ｓｉｎの
速度で引き取った。この場合、引き取り装置の引き取り
速度を微小量変化させ、単結晶ファイバの外径を３１７
μｌ±１０μｌに保つように制御した。

この結果、−回の原料チャージで、外径３１７μｍ±Ｉ
Ｏμｌ、長さ２００１の単結晶ファイバが得られた。

「発明の効果」 この発明の単結晶ファイバの製造方法によれば、凍結晶
ロッドを成長させつつこの凍結晶ロッドの先端を溶融し
てこの溶融部から単結晶ファイバを引き上げるので、長
尺の単結晶ファイバを製造することができる。

また、この単結晶ファイバの製造方法によれば、凍結晶
ロッドの引き上げ速度を変化させてこの凍結晶ロッドの
径を一定に保つと共に、上記引き上げ速度に応じて上記
溶融部を上下に移動させるので、外径が一定に保たれた
高品質の単結晶ファイバを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の単結晶ファイバの製造方法におい
て用いられる製造装置の一例を示す概略構成図である。 ４・・・・・・凍結晶ロッド、 １．１・・・・・・単結晶ファイバ、 ２４・・・・・・溶融部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原結晶ロッドを成長させつつ上方へ引き上げると共に、
   この原結晶ロッドの先端を溶融してこの溶融部から単結
   晶ファイバを引き上げる単結晶ファイバの製造方法であ
   って、上記原結晶ロッドの引き上げ速度を変化させてこ
   の原結晶ロッドの径を一定に保つと共に、上記引き上げ
   速度に応じて上記溶融部を上下に移動させることを特徴
   とする単結晶ファイバの製造方法。