JPH01203238A - 光フアイバ用母材の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバ用母材の新規な製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

光ファイバ用母材の製造方法としてＶＡＤ（気相軸付け
）法が知られている。ＶＡＤ法の概略を第２図を用いて
説明する。ＶＡＤ法ではガラス微粒子合成用バーナー２
．１にガラス原料ガス、燃焼用ガス、助燃ガス等を供給
して火炎加水分解反応によシ火炎２．２の中でガラス微
粒子２．５を発生させ、回転する出発材２．４の先端付
近にガラス微粒子を堆積させ多孔質ガラス母材２．５を
形成する。多孔質ガラス母材２．５の成長に合わせて出
発材ｚ４を軸方向にガラス微粒子合成用バーナ２．１と
相対的に移動させていくことによシ、多孔質ガラス母材
２．５を軸方向に成長させていく。２−６ｒｉ発生した
廃ガスの排出用の管である。

石英（ＳｔＯ，）　　系光ファイバを作成する際には、
ガラス原料として８１Ｃｔ、　、　　８１ＨＣｔ、、　
燃焼用ガスとしてＨ，、ＯＨ，、助燃ガスとして０鵞、
ガラス原料ガスのキャリアやバーナー保護のため不活性
ガスがガラス微粒子合成用バーナーに供給される場合が
多い。また所望の屈折率分布を形成する丸めに、８１０
．の屈折率を高めるＧｏｏ、の原料としてＧｅ０４をガ
ラス原料ガスに混入させることも一般的な手法である。

このようにして得られた多孔質ガラス母材は加熱脱水処
理、加熱透明化処理を経て透明な光ファイバ用母材とな
る。

第２図に示したような一本のガラス微粒子合成用バーナ
ーで所望の屈折率分布を得ることができないときには、
第５図のように複数のガラス微粒子合成用バーナー五１
．五２を用いることがある。例えばバーナー五１に５ｉ
０４　、　Ｇｅ０４を供給し、バーナー五２に５１ａｔ
、のみを供給することによシ、バーナー五１によ多形成
された多孔質ガラス母材の部位五３にのみＧｏｏ、を添
加する（バーナー五２により形成された多孔質ガラス母
材の部位五４にはＧｏｏ、が添加されない）。加熱透明
化後バーナー五１によ多形成されたＧｅ０１　を含む部
分のみ屈折率が高くなり、光を伝送するだめのコアーク
ラッド構造ができ上る。

しかしながら複数のバーナーを用いる場合には、２本の
バーナーの相対位置のガス流量、各々のバーナーによ多
形成された多孔質ガラス母材の成長速度を同一にするた
めの出発材移動速度等厳密に制御する必要のある製造条
件が多くなシ、多孔質ガラス体の製造を複雑にする。

一方、１本のバーナーでコアークラッドの２重構造を作
成することは難しいのでＧｏｏ、を含むコア部のみを形
成して加熱透明化処理段、これによシ得られた該コア用
母材をクラッドに相当する市販の石英パイプ中に挿入し
、一体化する方法がある。

或いｄＧｅｌｏ、　　を含む該コア用母材を所定径に延
伸したのち、第４図に示すように再度該コア用母材を出
発母材４．１として、ガラス微粒子合成用バーナー４２
によシガラス微粒子を該出発母材ζ１の外周部に堆積さ
せクラッドに相当する多孔質ガラス眉毛３を形成すると
ともに該多孔質ガラス層４３の成長に合わせて出発母材
４．１をバーナー歳２と相対的に移動させることにより
出発母材４１を取シ囲む多孔質ガラス体を形成し、しか
るのちに加熱脱水及び加熱透明化処理する方法がある。

後者の方法では、コア用出発母材としてｑθ０゜を添加
し屈折率を高めたＳ１０．ガラスを用いればクラッドに
相当する部分は単に８１０．ガラスを形成すればよいし
、またコア材として純粋Ｓ１０．ガラスを用いれば、ク
ラッドに相当する部分には、多孔質ガラス層を１を含む
雰囲気で加熱することによシ？を添加しその屈折率を下
げることにより、やはシコア・クラッド構造が形成でき
る。

〔発明が解決しようとする。ｉｌｌ！題〕ところで、光
ファイバの中でも中、長距離用通信に用いられるものは
低損失が要求されるが１、コア用母材を市販石英パイ１
に挿入一体化する方法では、石英パイプ中の不純物の影
響で損失が高くなシ易い。一方、クラッド部に相当する
多孔質ガラス層をコア用出発母材の周囲に形成する方法
では、クラッド用多孔質ガラス層形成時にガラス微粒子
合成用バーナーによ）発生するＨ、Ｏ成分がコア用、出
発母材中に拡散浸透し、光を吸収して損失を高くするＯ
Ｒ基をコア・クラッド界面近傍に多く（数百ｐｐｍ　）
含む光ファイバとなってしまう、という問題点がある。

特に単一モード光７アイパ′では、伝搬する光がコアの
みならずクラッド部にまで拡がっているので、コア・ク
ラッド界面近傍のＯＨ基の悪影響が強い。単一モードフ
ァイバではコア径に対して約４〜８倍のクラッド部まで
は十分にＯＨ基が低減されて約数十ｐｐｍ以下となって
いる必要がある。

本発明は出発母材表面でのＯＨ基影形成びその内部への
ＯＨ基の拡散を抑止して多孔質ガラス層の形成を行うこ
とができ、これによシ低損失な光ファイバ用母材を製造
できる新規な方法を提供することを目的とするものであ
る。

ｃ課題を解決するための手段・作用〕 本発明は上記の課題を解決する手段として、ガラス微粒
子合成用バーナーにガラス原料ガス。

燃焼用ガス、助燃ガスを供給して火炎加水分解反応させ
ることによりガラス微粒子を発生させ、該ガラス微粒子
を回転する出発母材外周部上に堆積させるとともに、該
出発母材を該ガラス微粒子合成用バーナーに対し相対的
にその軸方向に移動させることにより該出発母材を取シ
囲む多孔質ガラス層を形成し、しかるのちに該出発母材
と該多孔質ガラス層の複合体を加熱することによシ該多
孔質ガラス層を透明ガラス化して該出発母材とこれを取
勺囲む透明ガラス層の複合体からなる光ファイバ用母材
を製造する方法において、ガラス微粒子が堆積していな
い出発母材部を冷却しながらガラス微粒子を堆積させる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法を提供す
る。

本発明の特に好ましい実施態様としては、ガラス微粒子
が堆積していない出発母材部に冷却用ガスを吹きつける
上記方法および冷却用ガスに脱水作用のあるガスを混合
する上記方法が挙げられる。

まず本発明のように行なう根拠から説明すると、次のと
おシである。第４図に示した従来法では、クラッドに相
当する多孔質ガラス層４．３を、コア用出発母材４１の
外周に形成する際に、多孔質ガラス層４．３が形成され
る直前の出発母材部１の表面は、ガラス微粒子合成用バ
ーナー瓜２の熱によυ、約７００℃程度以上に加熱され
る。このよりな高温は、バーナー４．２の火炎から発生
するＨ、Ｏ成分や燃焼用ガスとして用いている■原子を
含む成分の出発母材表面からの内部への浸透を加速させ
る。

一方、出発母材部１の表面温度を下げるために、バーナ
ー４２に供給する燃焼ガスｉｔを低減したり、バーナー
表２を出発母材ｔ１から遠く離すなどの手段をとると、
多孔質ガラスノー４．５のガラス微粒子堆積面の温度が
下ってしまう。多孔質ガラス層表３はガラス微粒子の集
合体であるので、ガラス微粒子堆積面が５００〜４００
℃以上の高温に十分に加熱されていないと、ガラス微粒
子間のネック成長が進行せず、非常に壊れ易いものにな
ってしまう。

本発明者らは以上の考察に鑑み、多孔質ガラス眉毛３の
ガラス微粒子堆積面を十分に高温にした状態で、かつ出
発母材４１表面を低温に保つことで問題点が解決し得る
と考え、種々検討の結果、出発母材を強制的に冷却する
ことが効果的であることを見出した。

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。第１
図は本発明の一実ｍ列の説明図である。

出発母材１．１表面の冷却にｒ１種々の方法が考えられ
るが、特に出発母材１．１の表面で多孔質ガラス層１．
３に覆われる直前の部分Ａが最もバーナーｔ２の形成す
る炎に近く高温になるので、この部分ムを局所的に冷却
することがよう効果的であ夛、そのためには、冷却用ガ
ス１．７をその部分にノズルｔ４等を用いて吹きつける
ことが好ましい。同図中、１．５はダミー石英棒、ｔ６
は排気管である。

該冷却用ガスとしてはガラス微粒子合成反応を乱すもの
や、また何らかの反応を起し逆に反応熱を発生するよう
なものは利用できないので、不活性ガスが好ましい。ま
た、不活性ガスの中でも熱伝導度の良いものはど冷却性
が良く代表的なものとしてヘリウムが挙げられる。

さらに、本発明の冷却ガスに脱水作用のあるガスを混付
して吹きつけると、出発母材表面の吸着水分を除去でき
るのでより有効でおる。脱水作用のあるガスとしてはハ
ロゲン又はハロゲン化合物ガス列えばａｔ、、　　５ｏ
ｏｔ、　　等が挙げられる。

以上の説明では出発用母材としてコア用母材を用いた列
を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
同様の構成で出発母材表面でのＯＨ基生成又は拡散を防
止する目的に適用できるものである。

本発明における具体的な条件等は以下の実施列に示され
るが、本発明はこれらにより限定されるものではない。

〔実施例〕

実施列１ 出発母材として、ＶＡＤ法で作製した約Ｓ７重１％のＧ
ｅ０ｇ　を添加した石英ガラスからなるコア用母材を、
ＯＲ基が浸透しないように電気炉にて加熱して１０■φ
に延伸したものを準備した。該出発母材の屈折率分布を
第５図に示す。

第１図に示すような構成で、本発明によシ、この出発母
材１．１の外周部に、ガラス微粒子合成用バーナーｔ２
を用いてクラッド部に相当する多孔質ガラス層ｔ３を形
成した。ガラス微粒子合成用バーナーｔ２には、Ｈ！　
　４５　Ｌ　７分、ＯＨ４０ｔ／分、８１０ｔ４　Ａ　
０００　ＣＣ７分、ムｒガス１５ｔ／分を供給し、毎分
＆２ｔ／分の堆積速度でガラス微粒子（ａｉｏ、）　　
を堆積させていつｆｉｃ（堆積収率６５％）。出発母材
１．１はダミー石英棒１．５に接続され、５０　ｒｐｍ
で回転させつつ７５■／時の速度で移動させることによ
り、外径１３０■−の多孔質ガラス層を形成した。この
時冷却用ガスとしてＨｅ１Ｏ１／分を３−一の口径を有
するノズル１．４から出発母材ｔ１の表面に吹きつける
ことによυ、出発母材の多孔質ガラス層形成直前の部位
ムの表面温度を約ＳＯＯ℃にまで冷却した。しかるのち
、得られた母材を０１，６容ｆｉｔｓを含有するＨｅ　
雰囲気中で１０５０℃に加熱し１時間保持したのち、Ｈ
・のみの雰囲気中で１６００℃に加熱し透明ガラス化し
た。得られた透明ガラス体の屈折率分布を第６図の（ａ
）部分に示す。なお同図においてＳ１はコア部、瓜２は
クラッドでおる。この時のコア径／クラツド径の比は１
：５であった。

該透明ガラス体を２０ｍの厚さにスライスし、赤外分光
々変針によシ断面内のＯｉｌ濃度分布を測定したところ
第６図の（ｂ）　ｆｆｌｓ分に示すよりにコア・クラッ
ド界面近傍のＯＨ基濃度は約３０ｐｐｍと低いものであ
った。

比較例１ 実施列１において出発母材の冷却を行わず他は全く同様
の方法で透明ガラス母材を作製したところ、コア・クラ
ッド界面には約６００　ｐｐｍとい９高濃度のＯＲ基が
残留しておシ、実施例１の結果と比べると本発明の効果
が明らかに認められる。尚この時、クラッド用多孔質ガ
ラス体形成時の出発母材表面の温度は、８５０℃にまで
加熱されていた。

実施列２ 実施例１において、冷却用ガスとしてＨｅ１０ｔ／分に
０４１０ｏｃｃ／分を混合して供給し、その他は同様に
して透明ガラス母材を作製したところ、コア・クラッド
界面のＯＨ基濃度は検出限界に近い〜１　ｐｐｍにまで
低減されてい友。この母材を１７−−に延伸したものを
出発母材どして、再度多孔質ガラス層を形成することに
よシ、クラツド径をコア径の１４倍にまで増加させた。

この２度目の多孔質ガラス層の合成条件及びその加熱脱
水、加熱透明化条件は実施例１に記した第１の多孔質ガ
ラス層の合成条件及びその加熱脱水、加熱透明化条件と
同様である。このようにして得られ九光ファイバ用母材
を外径１２５・μｍ　Ｋまで線引し九ところ波長ｔ５８
μｍでのＯＨ基による吸収損失は６ｄＥ／ｋａ＋Ｋｔで
低減されてい友。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は出発母材外周部に多孔質
ガラス層を合成し、しかるのちに該多孔質ガラス層を加
熱脱水及び加熱透明化処理する光ファイバ用母材の製造
方法において、光ファイバの伝送損失特性上問題となる
。多孔質ガラス層合成時の出発母材表面でのＯＨ５の形
成及びその内部への拡散を抑止する効果がろ９、低損失
な光ファイバを得るための光ファイバ用母材の製造方法
として有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多孔質ガラス層合成方法の実施態様の
説明図であシ、第２図および第６図は公知のＷＡＤ法に
よる多孔質ガラス母材作成方法の説明図、第４図ｒｓ、
従来の多孔質ガラスｊ−合成方法の説明図である。第５
図は本発明の実施１３’ｌＪ　１および比較列１で用い
た出発母材の屈折率分布を示す図、第６図は本発明の実
施列１で作成したコア・クラッドを有する光ファイバ用
母材の屈折率分布を（ａ）部分に示し、これに対応する
母材半径方向のＯＨ基濃度分布を（ｂ）部分に示す図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス微粒子合成用バーナーにガラス原料ガス、
   燃焼用ガス、助燃ガスを供給して火炎加水分解反応させ
   ることによりガラス微粒子を発生させ、該ガラス微粒子
   を回転する出発母材外周部上に堆積させるとともに、該
   出発母材を該ガラス微粒子合成用バーナーに対し相対的
   にその軸方向に移動させることにより該出発母材を取り
   囲む多孔質ガラス層を形成し、しかるのちに該出発母材
   と該多孔質ガラス層の複合体を加熱することにより該多
   孔質ガラス層を透明ガラス化して該出発母材とこれを取
   り囲む透明ガラス層の複合体からなる光ファイバ用母材
   を製造する方法において、ガラス微粒子が堆積していな
   い出発母材部を冷却しながらガラス微粒子を堆積させる
   ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
2. （２）ガラス微粒子が堆積していない出発母材部に冷却
   用ガスを吹きつけることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
3. （３）冷却用ガスに脱水作用のあるガスを混合すること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の光ファイバ
   用母材の製造方法。