JPS6374930A - フツ化物ガラスフアイバ用母材の製造方法及び装置 - 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】 （発明の技術分野） 本発明は低損失、長尺でかつ機械強度の大きいフッ化物
ガラス光ファイバを紡糸するための母材の製造方法に関
するものである。

（従来技術とその問題点） フッ化物ガラスファイバは、その最低損失が理論的に０
．００１ｄＢ／ｋｍと見込まれており、国際間の長距離
光海底ケーブルや無中継光伝送システム用の伝送路とし
て注目されている。

この様な、長距離の伝送路として、フッ化物ガラスファ
イバを用いる場合、少なくともｌＱｋｍ以上のフッ化物
ガラスファイバを連続的に作製する必要がある。

この様なフッ化物ガラスファイバを作製するためには、
大型のファイバ作製用の母材を作製する必要がある。

従来、フッ化物ガラスファイバ作製用の母材の作製法と
してビルドインキヤスティング法、ローナショナルキャ
スティング法、二重融液法等が試みられているが、いず
れの方法でも製造できるファイバの長さは数１００ｍ以
下で、−オーダの長尺のフッ化物ガラスファイバを製造
することは不可能である。さらに、これらの方法では、
ファイバ用母材の製造過程でフッ素系ガスによる化学処
理による散乱損失、吸収損失の低減が出来ず、原料製造
以後に雰囲気等から混入したＯＨ基、酸素などの不純物
を除去する手段は全くない。

この様な従来のフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方
法の欠点を除去し、低損失、長尺、高強度のフッ化物ガ
ラスファイバの製造可能なファイバ母材の製造方法が提
案された。（昭和６１年４月、電子通信学会総合全国大
会、講演番号１１２９「新しいフッ化物ガラスプリフォ
ームの製造」）この方法の特徴は、ノズル付きのカーボ
ン製の二重るつぼ中でフッ化物ガラスのコアガラスとタ
ララドガラスをフッ素系ガス雰囲気中で溶融し、ＯＨ基
等の化合物イオンを分解除去し、さらに、鉄イオンの価
数を２価から３価に変化させ、２−４μｍ帯での吸収損
失を低減し、ノズルから溶融状態のガラスを引き出し、
自然状態で冷却固化させファイバ用母材を製造するため
、低損失、長尺。

高強度のフッ化物ガラスファイバの製造可能なファイバ
用母材の製造が可能なことにある。

しかし、この方法ではファイバ用母材製造用二重るつぼ
中でフッ素系ガスによる化学処理を行うため、るつぼの
材質には金属は使用できずカーボン製にかぎられる。さ
らに、カーボン材のなかで機械加工の可能なグラファイ
ト材は加工により発生した微粉末を完全に除去できずこ
れらがガラス中に混入し散乱損失の原因となるため使用
できない。従って、この方法で使用できるるつぼ材は焼
結法により製造された高硬度のカーボン材に限定される
が、この高硬度のカーボン材では複雑な形状のるつぼを
作製するのは難しく製造コストが高く、しかも、寸法精
度が悪く製品間のばらつきが大きく所望の寸法のものを
得ようとすると、多数作製した中から選択し使用する必
要がある。さらに、この高硬度のカーボン材は単純な構
造のるつぼの場合は比較的熱衝撃にも強く通常のるつぼ
材と遜色がないが、ノズル付きのような複雑な構造にし
た場合、熱衝撃に弱く機械的にも脆くなり破損し易くる
つぼの消耗が激しい、このため、ファイバの製造コスト
中で二重るつぼが占める割合が高くなりファイバの製造
コストが高（なる。また、フッ素系ガスによるガラス処
理と母材の製造を同一の容器内で行うため、フッ素系ガ
スによるガラス処理過程で生じた昇華物質等が容器の内
壁や母材引き出し用の精密可動機構部に付着するため、
母材製造毎に容器内を清掃する必要があり人的作業が多
くなる等の欠点があった。

（発明の目的と特＠） 本発明は、上記従来の製造方法の欠点を除去し、低損失
、長尺、高強度のフッ化物ガラスファイバが製造可能な
大型のファイバ母材を寸法精度よく低コストで製造する
方法と装置を提供するもので、フッ素系ガスによる化学
処理を行いながらガラスを溶融するガラス溶融部と母材
製造部を分離し、これらをゲートバルブで連結し、フッ
素系ガスによるガラスの処理は規格化され量産化されて
いる低価格の高硬度のカーボン製るつぼで行い、フッ素
系ガスにより処理したガラス融液を母材製造部に移動し
、寸法精度が良く繰返し使用可能な金属製の二重るつぼ
に移し変え母材を製造することを特徴とする特 （作　用） 以上のように、フッ素系ガスによるガラスの処理には量
産化されている低価格の高硬度のカーボン製のるつぼが
使用でき、母材製造用二重るつぼには寸法精度が良く熱
的にも機械的にも強固で繰返し使用可能な金属製のるつ
ぼが使用できるためるつぼの消耗がなく、寸法精度の良
いファイバ用母材が低コストで製造でき、しかも、母材
引き出し用の精密可動部への昇華物質等の付着がなくな
り清掃のための作業が大幅に少なくなり、ファイバ製造
の低コスト化が図られる。

（発明の構成） 本発明の方法と装置を第１図に基づいて説明する０図中
１はコアガラス、２はクラッドガラス、３はコアガラス
を溶融するためのるつぼ、４はクラッドガラスを溶融す
るためのるつぼ、５は高周波コイル、６はフッ素系ガス
の導入口、７は不活性ガスの導入口、８はガスの排出口
、９はるつぼの支持台、１０はガラス溶融用密閉容器、
１１はノズル付内るつぼ、１２はノズル付外るつぼ、１
３はガラス融液流出防止兼ガラス引き出し治具、１４は
母材引き出し用精密上下移動棒、１５は母材製造用密閉
容器、１６は高周波コイル、１７はゲートバルブ、１８
は密閉容器外の操作により駆動可能なるつぼばさみ、１
９は該るつぼばさみを先端に具備した水平移動棒、２０
は真空排気口である。なお、密閉容器１０および１５に
は図示していないが正面に開閉可能な扉があり、ガラス
原料の装填、母材の取出し等の場合に開き、動作中は密
閉されている。

これを動作させるには、まず、ガラス溶融用るつぼ３．
４にコア用ガラス１とクラッド用ガラス２を装填する０
次いで、ゲートバルブ１７は閉の状態で、ガラス溶融用
密閉容器１０内を不活性雰囲気にし、高周波コイル５に
よりるつぼ３．４を加熱しコア用ガラス１．クラッド用
ガラス２を同時に融解する。しかる後、ガス導入口６よ
りフッ素系ガスを導入しフッ素系ガス雰囲気中で一定時
間溶融した後フッ素系ガスの供給を停止し、ガラス溶融
用密閉容器１０内を再び不活性雰囲気にする。一方、ノ
ズル付きるつぼ１１．１２は、それぞれのノズルが正確
に同心円状になるように配置し高周波コイル１６の中央
に配置し、高周波コイル１６により不活性雰囲気中でフ
ッ化物ガラスの引き出し温度に保つ。しかる後、ゲート
バルブ７を開き、まず、溶融状態のコアガラスがはいっ
たるっぽ３をるつぼばさみ１８によりガラス溶融用密閉
容器１０から母材製造用密閉容器１５の二重るつぼ１１
．１２の上部に移動し、コアガラス１の融液を内るつぼ
１１に注ぎ、同様にクラッドガラス２の融液を外るつぼ
１２に注ぐ、注がれたガラスの粘度が引き出しに適した
値に達した後上下移動棒１４を下方に移動させガラスを
引き出し冷却固化させファイバ母材の製造を行う。

（実施例） コアガラスとして、５３ＺｒＦｔ−２０ＢａＦｚ　　２
ＯＮａＦ　−４ＬａＦｉ　　３Ａ　Ｉ　Ｆ３、クラッド
ガラスとして、３３ＺｒＦ＊２０ＨｆＦ＊　　１７Ｂａ
Ｆｚ−２３ＮａＦ　−４ＬａＦｓ　−３ＡＩｔｆｓの組
成のガラスを用い、第１図に示した装置を用いて母材の
製造を行った。カーボン製のるつぼに上記組成のコア用
ガラスを５０ｇクラッド用ガラスを２００ｇ装填し、ア
ルゴンガスを２０１／分の流量で流しながら、まず、ガ
ラスを溶融した０次いで、フッ素系ガス導入口よりＮＦ
３ガスを５０ｃｃ　７分の流量で流しながらバブリング
し、８００℃で１時間ガラスを処理した後ガラス融液の
温度を５００℃に下げさらに１時間処理した。一方、二
重るつぼ材には白金を用い、母材製造用密閉容器１５を
アルゴン雰囲気とし、白金製二重るつぼ１１．１２の温
度を３１５℃一定にたもった。しかるのち、ゲートバル
ブ１７を開き、まず、コアガラス１の融液をるつぼばさ
み１８により二重るつぼ１１．１２の上部まで移動し内
るつぼ１１に注ぎ、つぎに、クラッドガラス２を同様に
して外るつぼ１２に注いだ、注がれたガラスの温度が３
１５℃まで冷却された後、１０ｍ／分の速度でノズルか
らガラスを引き出した。その結果、クラツド径１５ｍ、
コア径３ｆｉ、長さ１５０ｍ１Ｉのステップ型のファイ
バ母材を製造できた。製造された母材中には気泡はもと
より、顕微鏡観察においても結晶相の析出などの異物は
全く見られず、また、母材表面に傷もみられなかった。

また、１０本以上の母材を製造しても二重るつぼ１１．
１２の消耗は全くなく、ガラス溶融用のカーボンるつぼ
３．４もこの間に破損することなく繰返し使用できた。

また、製造された母材の寸法の再現性も極めてよかった
。

さらに、ガラス引き出し用の精密機構部には何らの付着
物もなく、特に清掃を必要とせず生産性も向上できるこ
ともわかった。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のフッ化物ガラスファイバ
用母材の製造方法及び装置は低損失、長尺で高強度のフ
ッ化物ガラスファイバを紡糸できる大型のファイバ用母
材を寸法精度良く、しかも、再現性良く低コストで製造
できる。従って、光通信等に使用される伝送損失が少な
く、長尺、高強度、低コストのフッ化物ガラスファイバ
の製造ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法と実施するための装置を説明
するための配置系統図である。 １・・・コアガラス、２・・・タララドガラス、３・・
・コアガラス溶融用るつぼ、４・・・クラッドガラス溶
融用るつぼ、５・・・高周波コイル、６・・・クツ素系
ガスの導入口、７・・・不活性ガス導入口、８・・・ガ
スの排出口、９・・・るつぼの支持台、１０・・・ガラ
ス溶融用密閉容器、１１・・・ノズル付き金属製内るつ
ぼ、１２・・・ノズル付き金属製外るつぼ、１３・・・
ガラス融液流出防止兼ガラス引き出し治具、１４・・・
母材引き出し用精密上下移動棒、１５・・・母材製造用
密閉容器、１６・・・高周波コイル、１７・・・ゲート
パルプ、１８・・・密閉容器外の操作により駆動可能な
るつぼばさみ、１９・・・るつぼばさみを先端に具備し
た水平移動棒、２０・・・真空排気口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フッ素系ガスによる化学処理を行った後、ノズル
   付二重るつぼから直接フッ化物ガラスファイバ用母材を
   製造する方法において、フッ素系ガスによる化学処理を
   行う容器とファイバ母材を製造する容器を分離し相互を
   ゲートバルブにより接続し、フッ素系ガスによるガラス
   の化学処理をカーボン製のるつぼを用い化学処理用容器
   内で行った後、ガラス融液を母材製造用容器に移動し、
   母材製造用の二重るつぼに移し換え母材を製造すること
   を特徴とするフッ化物ガラスファイバ用母材の製造方法
   。
2. （２）コア用ガラスとクラッド用ガラスをそれぞれ装填
   するための２個のカーボン製るつぼと、該２個のるつぼ
   を加熱する手段と、フッ素系ガスの導入手段と、不活性
   ガスの導入手段と、ガスの排出手段及び真空排気手段を
   収容したガラス溶融用密閉容器と、該密閉容器とゲート
   バルブにより連結され、同心円状にノズルが配置された
   二重るつぼと、該二重るつぼを加熱する手段と、前記ノ
   ズルからのガラス融液の流出防止及び前記ノズルからの
   ガラスの引き出しを行うための上下移動棒と、前記ガラ
   ス溶融用密閉容器からガラス融液を移動し前記二重るつ
   ぼに前記ガラス融液を注入する手段と、不活性ガスの導
   入手段と、ガスの排出手段及び真空排気手段を収容した
   母材製造用密閉容器からなるフッ化物ガラスファイバ用
   母材の製造装置。