JPH013030A - 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 - 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〕 不発明は元ファイバ用ガラヌ母材の製造方法に関するも
のであり、ｖＡＤ法（気相軸付は法Ｘｏｖｐｏ法（外付
気相酸化法）等のヌード生成法により、ガラスロッド外
周部にガラス倣粒子堆積体全合成して元ファイバ用ガラ
ス母材を製造する方法の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、石英系ガラス管もしくは元ファイバ用母材の製造
方法として特開昭４８−７５５２２号公報に示されたよ
うないわゆる「外付法」がある。この方法は１回転する
カーボン、石英系ガラス又はアルミナ等の耐火性出発材
の外周部にガラス原料の加水分解反応により生成せしめ
た８１０２　　等の鑓粒子状ガラス１に堆積させてゆき
、所定量堆積させた後堆積をやめ、上記出発材を引き抜
いてパイプ状ガラス集合体を形成し、このパイプ状ガラ
ス集合体を高温電気炉中で゛焼結透明ガラス化すること
でパイプ状ガラス体を得ている。

或いは、同様の方法で出発材として中実の元ファイバ用
ガラス母材全用い、以ガラスロンドとは粒子＠槓体のり
合体を形成した汝、出発材金引き抜かずに該り合体全高
温炉中で加熱処理してガラス微粒子堆積の部分全焼結す
ることにより、出発材である元ファイバ用ガラス母材の
外周部にさらに透明ガラス層を形成するという方法も考
えられる。

上記従来法においては、一般に第Ｓ図に示すようにガラ
ス依粒子生成用バーナ２を１本ないし多数本用いて（５
ｇ５図では１不）ガラス微粒子０：構体４を合成してい
る。一般にバーナ２先端からは燃焼ガスとしてＨ２，Ｃ
Ｈ４，Ｇ、Ｈ８等が又助燃ガスとして０２１空気等が供
給され火炎６を形成する。この火炎３中にガラス原料と
して例えば５ｘｃｔ４等が供給されて火炎３中で生成さ
れるＨ２０との加水分解反応によりガラス微粒子が生成
される。該ガラス微粒子を引き上げ装置ケ５にセットさ
れた口伝する出発材１の外周部に堆積させてガラス微粒
子堆積体４を形成させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで上記の従来法において、火炎中では多量のＨ２
Ｏが生成されて原料の加水分解反応が促進される。また
火炎は加水分解反応のみでなくガラス微粒子堆積体のカ
サ密度（，９／ｃｒｎ３）ｉコントロールするためにも
用いられるため、Ｈ２０は加水分解反応に必要な量以上
に生成されることになる。これらのＨ２０はガラスロッ
ド表面上に高温状態で吹きつけられることになり、ガラ
スロッド表面にＯＨ基が多量に含まれた層を形成するこ
とになる。ＯＨ基の吸収帯は、光ファイバの使用波長１
．３μｍまたは１．５５μｍに近い１．３８μｍ　に存
在しておシ、上記従来法で母材を形成した場合、光ファ
イバの伝送損失全劣化させる要因になってしまう。そこ
で上記従来法で出発材としてコアロッドをそのまま使用
して光フアイバ用ガラス母材を製造することはできず、
コアに加えてクラッド部をある程度の厚さで有するガラ
スロッドにしか適用することはでへなかった。またガラ
スパイプｔ−製造する場合にも、ロッド表面にＯＨ基の
多量に含まれた層を有するために、均一にＯＨ基の少な
い高品質のロッドを得ることができなかった。

本発明ではこれらの問題点を解決し、高品質な光フアイ
バ用ガラス母材を製造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及び作用〕本発明はガラ
ス原料ガスをガラス微粒子合成用バーナに導入して火炎
加水分解反応させることにより生成したガラス微粒子を
、出発材の外因部に所定の厚さに堆積させることにより
ガラス微粒子堆積体と出発材の複合体を形成し、次に該
複合体を脱水処理および焼結することによシ透明化して
ガラス母材とする方法において、ガラスロッドの外周に
上記所定の厚さより薄いガラス微粒子堆積体薄膜を予め
形成した後に電気炉中で脱水処理したものを上記出発材
として用いることを特徴とする光フアイバ用ガラス母材
の製造方法である。

本発明において上記ガラスロッドが光フアイバ用のコア
母材ま念はクラッド全歯む′母材であることが好ましく
、該ガラスロッドに予め形成しておくガラス微粒子堆積
体薄層の厚さが該ガラスロッド径の５０Ｘ以下であるこ
とが高品質な光フアイバ用ガラス母材を製造するために
好ましい。

本発明に到る経緯を説明するなめに、まず上記従来法に
ついての省察を述べる。

ガラスロッドの外周部にガラス微粒子堆積体を合成する
方法は、前述したように第３図に示す構成で行なわれる
。このとき、ガラスロッドとして光ファイバのコアとな
る部分をそのまま使用すると、第４図（ａ１部分に屈折
率分布を示すように、ガラスロッド１１の周囲にガラス
微粒子を堆積させることによって形成されたクランド部
１２ができる。このとき、ガラスロッド界而にはＯＨ基
が残留し、ＯＨの分布は第４図のｆｂ）部分に示すよう
になる。これは第３図に示すようにガラスロッド１の表
面がバーナ２により形成される火炎３によって強烈に加
熱され、このときＯＨ基が表面を汚染するためである。

また、このときのＯＨ基はガラス微粒子堆積体の厚さが
厚い場合には、次工程での脱水においても十分に除去す
ることは難しい。すなわち、脱水時には高温イス炉中で
例えばＣ１２雰囲気に母材全さらして母材中のＨ２Ｏ，
ＯＨ基の除去を行なうが、ガラス微粒子堆積体の厚さが
厚くなると、中心部の温度は十分に上がらず、脱水効果
が十分でなくなってしまう。また、中心部の温度全土げ
ようと、′電気炉の設定温度を上げるとガラス微粒子堆
積体外周の温度は上が９すぎ、脱水される前に収縮が進
行してしまうことになり不具合点が生じてしまう。

さらに、ガラス微粒子堆積体の厚さを厚くすれば、する
ほど加熱に必要な熱ｔは増加し、これをおぎなうために
Ｈ２１０２流量を増量する必要が生じ、ｏＨ基汚染が進
行しやすくなってくる。

以上のような省察から、本発明者らはコア材に予め薄い
ガラス微粒子堆積体層を形成してこれを一度脱水し、コ
ア表面から充分にＯＨ基、Ｈ２Ｏｉ除去しておく方法を
考えついた。

本発明の詳細全具体的実施例に基すいて説明する。第１
図および第２図に本発明の実施ｆｌｌ金示す。まずガラ
スロッド１の外周に薄層のガラス微粒子堆積体４１を合
成する〔第１図ｆｉｌ工程〕このとき該ガラス微粒子堆
積体の薄膜の厚さは、所定の厚さより薄いものでよく、
電気炉中での脱水処理により該薄膜中及びガラスロッド
表面部に存在するＯＨ基、Ｈ２Ｏが十分に脱水され、し
かもガラスロッド外周部に収縮をきたすほどのＩＪＯ熱
温Ｔ￥全要しない厚さにする。このためてはガラスロッ
ド径の５０％以下の厚さの薄層であることが好ましい。

また形成する多孔質ガラス母材の硬さ（カサ密度）に依
存するためこの薄１層の厚さの絶対値を限定することは
困難であるが例えば４０〜５０ｎ＋以下とか２０〜３０
Ｍ１１以下とする場合もある。これはあくまでも例示で
あってこの値に限定されるものではないことに挿入する
ことにより脱水処理を行なう〔第１図ｆｂｌ工程〕。こ
の脱水により、ガラスロッド表面のＯＨ除去も行なわれ
、ＯＨ基の除去されたガラスロッド１とＯＨ基の十分除
去されたガラス微粒子堆積体薄層２１からなるロンドす
なわち出発材が得られる。さらにこの薄層のガラス微粒
子堆積体２嘗の外周部に従来法と同様にガラス微粒子堆
積体４を所定の厚さに形成する〔第１図（ｃ）工程〕。

このとき火炎３によりガラスロッド１の表面は最早直接
あぶられることがなく、ＯＨＫよる汚染はガラス微粒子
堆積体薄層２；の表面のみとすることができる。多孔質
のガラス微粒子堆積体の場合容易にＯＨ基除去を行なう
ことができる念め、上記ガラス微粒子堆積体中の脱水を
十分に行なうことができる。

本発明によれば第４図（ｂ１部分に示したようなＯＨビ
ークは最早存在しない、高品質な光フアイバ用ガラス母
材を容易に製造することができる。

第２図は本発明の別の実施態様の工程図であって、ガラ
スロッド、出発材を水平に保持して行なう方法を示すも
ので、第１図と同符号の部分は第１図と同じを意味する
。この場合も第１図と同じ効果を得ることは言うまでも
ない。

本発明においてはガラス微粒子堆積体を形成する手段は
従来技術によればよく、例えばガラス原料ガスとしては
一般にＳＩＧ／’４．Ｓ工Ｈ［、Ｉ！３，５Ｉ８４等が
用いられる。燃料ガスとしては例えばＨ２゜ＣＨ４，Ｃ
３Ｈ８等が、又助燃ガスとしては０２．空気等が用いら
れ、Ａｒ　　等の不活性ガスを用い得ることも言うまで
もない。！たガラス做粒子堆積体薄層をその表面に形成
されるガラスロッドとしてはその製法により本発明の主
旨が損われることはないが例えばＶＡＤ法等の高品質ガ
ラス全製造できる公知技術によシ作製され次コア母材又
はクラッドを含むコア母材が挙げられる。

本発明において一般的な脱水処理条件は母材の安定製造
上、多孔質ガラス母材が収縮しない温度下で行なわれる
ことが望ましく例えば１１００Ｃ以下の温度下で行なわ
れる。ガス雰囲気は、Ｃ／２ＩＣＣＩ！４，５ＯＣ１！
２などの脱水ガスとＨｅの混合ガスが用いられる。本発
明において一般的な焼結の条件は、例えば＋６００Ｃ以
上に保たれ次電気炉中でＨｅ　雰囲気にて処理される等
の条件である。

〔実施例〕

実施例 第１図に示す構成で、本発明によりコアロッド外周にガ
ラス微粒子堆積体を合成して光ファイバを製造した。ガ
ラスロッドＩとして外径６龍φステツプ型の０．３％Ｇ
ａｐ２ドープガラスを用意し、同心円状ガラスバーナ２
にてガラス微粒子５ｉｏ２　　の薄層付けを行った。使
用し念ガスは、燃料トＬテＨ２：　Ｉ　１３／分、ｏ２
：２＃／分、原料と（、−（ＳｚＣ／４　：　＋　ｓ　
ｏ　ｃｃ１分、不活性ガスＡｒ：＋、％／分であった。

この結果、厚さ約１朋（ロンド径の１７％）で均一にガ
ラスロッド表面にガラス微粒子堆積体薄層を形成するこ
とができた。このガラス微粒子体薄層を塩素濃度４容ψ
％、設定温度１０５０Ｃに保たれた高温電気炉で脱水を
行った後、これ全出発材として再び、ガラス微粒子堆積
体の合成を行った。

２向目の合成では、燃焼ガスＨ２：　７５　ｐ／分。

ｏ２：ｓｏ、６／分、原料ガスＦ３１Ｃ１ａ　：　６看
／分、不活性ガスＡｒ：ｚ−６／分を用いて外径２１０
朋φのガラス微粒子堆積体を得た。さらにこれを脱水、
透明化したところ、クラッド／コア倍率１３〜１４倍の
ガラスロッドを得た。この母材を線引きして得られたフ
ァイバの伝送損失金測定したところ、波長１．３８μｍ
でのＯＨロスは２．５　ａｓ　／　Ｋ＋ｎであり１．５
　μｍ　、　１．５５　μｍ１での損失がそれぞれυ、
３８６Ｂ　／　Ｋｍ　、　０．２２６Ｂ　／　Ｋｍと良
好なファイバを得ることができた。

実施例ではガラスロッドとしてコアと々るＧａ　Ｏ２ド
ープガラスを用いて説明したが、本発明の主旨によれば
、ガラスロッドの成分についての制限はない。オ次、ク
ラッドを含むガラスロッドであっても良い。

〔発明の効果〕

本発明はガラスロッド外周部にＶＡＤ法またはｏｖｐｏ
法などのスート法によりガラス微粒子堆積体を合成する
際に、ガラスロッド表面へのＯＨ基汚染を防止できるの
で高品質な光フアイバ用ガラス母材の合成を行なうこと
ができる。

特に従来法では困難であった出発材としてコアロッドを
そのまま使用してスート付けをする方法による光フアイ
バ用ガラス母材の合成を実現できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施態様を概略説明する工
程図であって、いずれもｔａ＋部分はガラス微粒子堆積
体薄層の合成工程、（ｂ）部分は脱水工程、（Ｃ）部分
は所期の厚さまでのガラス微粒子堆積体の合成工程を示
し、第１図はガラスロッド又は出発材の一端を回転軸に
固定し鉛直方向に保持して行う場合であシ、第２図はガ
ラスロッド又は出発材の両端を回転軸に固定して水平方
向に保持して行う場合である。 第３図は従来法の概略説明図であり、第４図は従来法で
得られた母材の屈折率分布構造［（ａ１部分〕と、母材
中のＯＨ基濃度分布〔（ｂ）部分〕の関係を示した図で
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス原料ガスをガラス微粒子合成用バーナに導
   入して火炎加水分解反応させることにより生成したガラ
   ス微粒子を、出発材の外周部に所定の厚さに堆積させる
   ことによりガラス微粒子堆積体と出発材の複合体を形成
   し、次に該複合体を脱水処理および焼結することにより
   透明化してガラス母材とする方法において、ガラスロッ
   ドの外周に上記所定の厚さより薄いガラス微粒子堆積体
   薄膜を予め形成した後に電気炉中で脱水処理したものを
   上記出発材として用いることを特徴とする光ファイバ用
   ガラス母材の製造方法。
2. （２）ガラスロッドがコア母材またはクラッドを含むコ
   ア母材である特許請求の範囲第１項に記載される光ファ
   イバ用ガラス母材の製造方法。
3. （３）ガラス微粒子堆積体薄層の厚さをガラスロッド径
   の５０％以下に形成する特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載される光ファイバ用ガラス母材の製造方法。