JPH0660030B2 - 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 - Google Patents
光フアイバ用ガラス母材の製造方法Info
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- JPH0660030B2 JPH0660030B2 JP60287764A JP28776485A JPH0660030B2 JP H0660030 B2 JPH0660030 B2 JP H0660030B2 JP 60287764 A JP60287764 A JP 60287764A JP 28776485 A JP28776485 A JP 28776485A JP H0660030 B2 JPH0660030 B2 JP H0660030B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、VAD法を用いた光フアイバーの母材の製造方
法に関するもので、特に弗素(Ｆ)等の屈折率調整用の元
素を添加剤として多量かつ高速で安定に添加（ドープ）
して高品質の光フアイバー用母材を製造する方法に関す
る。
法に関するもので、特に弗素(Ｆ)等の屈折率調整用の元
素を添加剤として多量かつ高速で安定に添加（ドープ）
して高品質の光フアイバー用母材を製造する方法に関す
る。
従来、光フアイバはMCVD法、OVPO法など様々な製法で製
造されているが、生産性・品質などの点でVAD法が注目
されている。この方法は、まず火炎加水分解反応によ
り、ガラス微粒子を生成し、回転する出発材上に次々と
堆積させ、棒状の多孔質プリフオーム（ガラススート母
材）を作る。次に該多孔質プリフオームを様々なガス雰
囲気中で加熱処理し、脱水・溶融ガラス化し、光フアイ
バ母材を得る。さらにこの母材を紡糸して光フアイバを
得るという方法である。
造されているが、生産性・品質などの点でVAD法が注目
されている。この方法は、まず火炎加水分解反応によ
り、ガラス微粒子を生成し、回転する出発材上に次々と
堆積させ、棒状の多孔質プリフオーム（ガラススート母
材）を作る。次に該多孔質プリフオームを様々なガス雰
囲気中で加熱処理し、脱水・溶融ガラス化し、光フアイ
バ母材を得る。さらにこの母材を紡糸して光フアイバを
得るという方法である。
光フアイバは、主として光の伝搬されるコア部と、その
周囲のクラツド部から構成されており、コア部の屈折率
をn1、クラツド部の屈折率をn2とすると、N.A.（開口
数）は （n1＞n2）で定義される（n1，n2は平均値）。シリカ
（SiO2）をベースとする光フアイバでは、(i)コアに屈
折率を上げる添加剤をドープする方式、(ii)クラツドに
屈折率を下げる添加剤をドープする方式、(iii)(i)と(i
i)の方式の合体方式、のいずれかの方式が用いられる。
言うまでもなく、(i)ではクラツド部が(ii)ではコア部
がシリカである。
周囲のクラツド部から構成されており、コア部の屈折率
をn1、クラツド部の屈折率をn2とすると、N.A.（開口
数）は （n1＞n2）で定義される（n1，n2は平均値）。シリカ
（SiO2）をベースとする光フアイバでは、(i)コアに屈
折率を上げる添加剤をドープする方式、(ii)クラツドに
屈折率を下げる添加剤をドープする方式、(iii)(i)と(i
i)の方式の合体方式、のいずれかの方式が用いられる。
言うまでもなく、(i)ではクラツド部が(ii)ではコア部
がシリカである。
通常よく用いられる添加剤としては、GeO2 ，P2O5,Al2O
3 ,TiO2（以上屈折率上昇用）、またB1O3 ，Ｆ（以上屈
折率下降用）等が挙げられる。第３図に波長０．５９μ
ｍにおける石英系ガラスの屈折率を示す。横軸はシリカ
中の酸化物重量％を、縦軸は屈折率（ｎα）および屈折
率△n%をあらわす。〔出典：熊丸．黒崎：“光伝送用材
料”工業材料２７（１９７９），Ｐ３９〕 これらの添加剤のうち、弗素は最近になつて注目されだ
した添加剤であつて、VAD法におけるのみならず、他の
製法においてもドープする方法が検討、開発されてい
る。
3 ,TiO2（以上屈折率上昇用）、またB1O3 ，Ｆ（以上屈
折率下降用）等が挙げられる。第３図に波長０．５９μ
ｍにおける石英系ガラスの屈折率を示す。横軸はシリカ
中の酸化物重量％を、縦軸は屈折率（ｎα）および屈折
率△n%をあらわす。〔出典：熊丸．黒崎：“光伝送用材
料”工業材料２７（１９７９），Ｐ３９〕 これらの添加剤のうち、弗素は最近になつて注目されだ
した添加剤であつて、VAD法におけるのみならず、他の
製法においてもドープする方法が検討、開発されてい
る。
コア・クラツド間で同じ屈折率差を得たい場合に、一般
的にクラツドで屈折率を下げだ、前述の(ii)および(ii
i)の方式は、コア部にドープする添加剤量が全く無い
か、あるいは(i)の方式によるよりも少なくてすむ、と
いう利点を有している。このことは、高ＮＡ光フアイバ
にとつて、コア部の添加剤による吸収損失が低減される
という意味で有利である。また、放射線照射下での伝送
損失に優れた純シリカコア光フアイバは(ii)の方式でし
か作成できない。
的にクラツドで屈折率を下げだ、前述の(ii)および(ii
i)の方式は、コア部にドープする添加剤量が全く無い
か、あるいは(i)の方式によるよりも少なくてすむ、と
いう利点を有している。このことは、高ＮＡ光フアイバ
にとつて、コア部の添加剤による吸収損失が低減される
という意味で有利である。また、放射線照射下での伝送
損失に優れた純シリカコア光フアイバは(ii)の方式でし
か作成できない。
このように、クラツド部の屈折率を下げる方式は有利な
特性をもつ。
特性をもつ。
特に、VAD法の焼結工程において、弗素をドープするこ
との利点は、 均一にドープでき、平坦な屈折率分布を与えること
ができる。
との利点は、 均一にドープでき、平坦な屈折率分布を与えること
ができる。
処理速度が速い。すなわち数１００〜１kg程度の多
孔質プリフオームを数時間以内で処理・ガラス化でき
る。
孔質プリフオームを数時間以内で処理・ガラス化でき
る。
の２点において特に他方式よりすぐれており、これに関
する技術は特開昭５５−６７５３３、同６０−８６０４
７、同６０−８６０４９各号公報などに詳細に示されて
いる。
する技術は特開昭５５−６７５３３、同６０−８６０４
７、同６０−８６０４９各号公報などに詳細に示されて
いる。
しかしながら、焼結工程でガラススート母材に弗素、ボ
ロンなどを添加する際に、下記の如き問題が浮び上つて
きた。
ロンなどを添加する際に、下記の如き問題が浮び上つて
きた。
(イ) ガラススート母材を一端より他端へと徐々に移動
しつつ加熱領域に挿入する傾斜焼結法を用いた場合、得
られたガラス母材は気泡の残留なく透明なものである
が、弗素添加による非屈折率差△ｎは母材両端でかなり
の差を有した。
しつつ加熱領域に挿入する傾斜焼結法を用いた場合、得
られたガラス母材は気泡の残留なく透明なものである
が、弗素添加による非屈折率差△ｎは母材両端でかなり
の差を有した。
(ロ) 一方、ガラススート母材全体を均一に加熱昇温し
て透明化する均一加熱焼結法を用いた場合、△ｎは母材
の長手方向で安定で均一になるものの、母材中に気泡を
残す傾向にあり、しかも弗素の添加量が増えるに従いこ
の傾向が著しくなり、高純度の石英ガラス心棒を有する
ガラススート母材では得られたガラス母材中に多数の気
泡を残し、これは特に心棒界面において著しかつた。
て透明化する均一加熱焼結法を用いた場合、△ｎは母材
の長手方向で安定で均一になるものの、母材中に気泡を
残す傾向にあり、しかも弗素の添加量が増えるに従いこ
の傾向が著しくなり、高純度の石英ガラス心棒を有する
ガラススート母材では得られたガラス母材中に多数の気
泡を残し、これは特に心棒界面において著しかつた。
このため、傾斜焼結、均一加熱焼結のいずれの方法によ
つても得られた弗素添加ガラス母材は△ｎの長手方向の
変動か気泡の残留という欠陥を持つことがあるため、光
フアイバ用ガラス母材として作用できる歩留りに限度が
あつた。
つても得られた弗素添加ガラス母材は△ｎの長手方向の
変動か気泡の残留という欠陥を持つことがあるため、光
フアイバ用ガラス母材として作用できる歩留りに限度が
あつた。
本発明は上記した従来法における問題点のうち、特に弗
素添加の長手方向の不安定性（比屈折率差△ｎの変動）
と気泡の残留の問題を解消することで、高品質で経済性
に富んだ光フアイバ用母材として供するに充分なガラス
母材の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
素添加の長手方向の不安定性（比屈折率差△ｎの変動）
と気泡の残留の問題を解消することで、高品質で経済性
に富んだ光フアイバ用母材として供するに充分なガラス
母材の製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
本発明者等は上記問題点を解決するための手段について
鋭意研究の結果、本発明の石英を主成分とするガラスス
ート母材を少なくとも１種以上の屈折率調整用の元素を
含んだガス雰囲気内にて加熱処理し、それにより該ガラ
ススート母材に上記元素を添加する方法において、一端
に一つのガス供給入口を持つ炉心管内に、該ガス供給入
口から屈折率調整用元素含有ガスを予め混合された雰囲
気ガスを導入しつつ、該ガラススート母材を加熱された
上記ガス雰囲気内に徐々に移動させて、該ガラススート
母材の一端より他端へと漸次収縮透明化させ、かつ該ガ
ラススート母材の移動方向を上記ガス雰囲気の流れ方向
と一致するように行うことを特徴とする光ファイバ用ガ
ラス母材の製造方法に到達した。上記した本発明により
はじめて、弗素を平坦にかつ長手方向に安定して均一に
添加せしめることと得られる母材への気泡の残留もなく
することの両方の達成が可能となつた。
鋭意研究の結果、本発明の石英を主成分とするガラスス
ート母材を少なくとも１種以上の屈折率調整用の元素を
含んだガス雰囲気内にて加熱処理し、それにより該ガラ
ススート母材に上記元素を添加する方法において、一端
に一つのガス供給入口を持つ炉心管内に、該ガス供給入
口から屈折率調整用元素含有ガスを予め混合された雰囲
気ガスを導入しつつ、該ガラススート母材を加熱された
上記ガス雰囲気内に徐々に移動させて、該ガラススート
母材の一端より他端へと漸次収縮透明化させ、かつ該ガ
ラススート母材の移動方向を上記ガス雰囲気の流れ方向
と一致するように行うことを特徴とする光ファイバ用ガ
ラス母材の製造方法に到達した。上記した本発明により
はじめて、弗素を平坦にかつ長手方向に安定して均一に
添加せしめることと得られる母材への気泡の残留もなく
することの両方の達成が可能となつた。
本発明の特に好ましい実施態様としては、該ガラススー
ト母材は加熱処理前に予めCl2 ガス等のハロゲン系ガス
を用いて充分に脱水されたものを用い、ガス雰囲気が例
えばCF4、C2F6、SF6、SiF4、BF3等の弗素系又は硼素系
ガスのいずれか一種を含み、これらのガス雰囲気内での
母材の移動及び加熱処理は石英炉心管内にて行ない屈折
率調整用の元素を含むガスとしてSiF4を用いる上記方法
が挙げられる。
ト母材は加熱処理前に予めCl2 ガス等のハロゲン系ガス
を用いて充分に脱水されたものを用い、ガス雰囲気が例
えばCF4、C2F6、SF6、SiF4、BF3等の弗素系又は硼素系
ガスのいずれか一種を含み、これらのガス雰囲気内での
母材の移動及び加熱処理は石英炉心管内にて行ない屈折
率調整用の元素を含むガスとしてSiF4を用いる上記方法
が挙げられる。
本発明において用いる石英を主成分とするガラススート
母材は、例えば火炎加水分解反応により、ガラス原料ガ
ス及び添加剤ガス等を不活性ガスをキヤリヤーとして火
炎中に導入し、生成したガラス微粒子を堆積せしめる、
あるいはいわゆるゾルゲル法すなわちアルコラートの加
水分解により得る、等の方法により得られ、これらの技
術は公知のものである。
母材は、例えば火炎加水分解反応により、ガラス原料ガ
ス及び添加剤ガス等を不活性ガスをキヤリヤーとして火
炎中に導入し、生成したガラス微粒子を堆積せしめる、
あるいはいわゆるゾルゲル法すなわちアルコラートの加
水分解により得る、等の方法により得られ、これらの技
術は公知のものである。
本発明においては、該ガラススート母材を少なくとも１
種以上の屈折率調整用元素を含むガス雰囲気中において
該スートを加熱処理して該ガラススート母材に屈折率調
整用元素を添加するのであるが、このような屈折率調整
用元素としては、例えばB,F,N,P,Ge,Al,Ti 等が挙げら
れる。
種以上の屈折率調整用元素を含むガス雰囲気中において
該スートを加熱処理して該ガラススート母材に屈折率調
整用元素を添加するのであるが、このような屈折率調整
用元素としては、例えばB,F,N,P,Ge,Al,Ti 等が挙げら
れる。
本発明は上記加熱処理において、一端に一つのガス供給
入口を持つ炉心管内に、該ガス供給入口から屈折率調整
用元素含有ガスを予め混合された雰囲気ガスを導入しつ
つ、該ガラススート母材を加熱された雰囲気内にて、徐
々に、かつ屈折率調節用元素を含む雰囲気ガスの流れ方
向に一致した方向に、移動する。これを第１図による具
体的に説明する。第１図は本発明の一実施態様の模式図
であり、図中１はガラススート母材、２は加熱炉、３は
炉心管、４は弗素系ガス入口、５はその他のガス入口、
６はガス出口、７は回転及び上下動可能な時、８はヒー
ター、９はガス供給入口である。図のように軸７に取付
けられ下端に一つだけのガス供給入口９を有する炉心管
３中に入れられたガラススート母材１を、入口４から弗
素系ガスおよび入口５からその他のガスの流れ方向にそ
の移動方向が一致するように、軸７により徐々に上方に
引きあげ、スート母材１がヒーター８の部分を通過する
ことにより、片端より他端に向かい徐々に収縮透明化す
るようにする。
入口を持つ炉心管内に、該ガス供給入口から屈折率調整
用元素含有ガスを予め混合された雰囲気ガスを導入しつ
つ、該ガラススート母材を加熱された雰囲気内にて、徐
々に、かつ屈折率調節用元素を含む雰囲気ガスの流れ方
向に一致した方向に、移動する。これを第１図による具
体的に説明する。第１図は本発明の一実施態様の模式図
であり、図中１はガラススート母材、２は加熱炉、３は
炉心管、４は弗素系ガス入口、５はその他のガス入口、
６はガス出口、７は回転及び上下動可能な時、８はヒー
ター、９はガス供給入口である。図のように軸７に取付
けられ下端に一つだけのガス供給入口９を有する炉心管
３中に入れられたガラススート母材１を、入口４から弗
素系ガスおよび入口５からその他のガスの流れ方向にそ
の移動方向が一致するように、軸７により徐々に上方に
引きあげ、スート母材１がヒーター８の部分を通過する
ことにより、片端より他端に向かい徐々に収縮透明化す
るようにする。
また図示はしていないが、ガラススート母材を上方から
下方へと移動させながら、マツフル上方から弗素系ガス
を含む雰囲気ガスを下方へと流す方法でもよい。
下方へと移動させながら、マツフル上方から弗素系ガス
を含む雰囲気ガスを下方へと流す方法でもよい。
本発明は、弗素系ガスを添加せしめた混合ガスを流す方
向と、スート母材を上記混合ガス中にて移動させる方法
とを一致させたことによるもので、これによりスート母
材の焼結以前に、多孔質中に弗素系ガスが含浸されるこ
とになり、その結果、弗素を長手方向に安定に添加する
ことが可能となつたと考えられる。この考察は下記の事
実からも正しいことが理解されよう。
向と、スート母材を上記混合ガス中にて移動させる方法
とを一致させたことによるもので、これによりスート母
材の焼結以前に、多孔質中に弗素系ガスが含浸されるこ
とになり、その結果、弗素を長手方向に安定に添加する
ことが可能となつたと考えられる。この考察は下記の事
実からも正しいことが理解されよう。
すなわち、ガス雰囲気を保持するマツフル内の加熱部よ
り上方にスート母材を設置し、マツフル下方より上方に
むけて弗素系ガスを含む混合ガスを流し、該スート母材
はガス流と対向して徐々に下降させながら、弗素加熱と
同時に透明ガラス化を行つたところ、気泡の無い円柱状
のガラス母材が得られたが、その△n の長手方向の分布
につき母材全長（３０cm）にわたる測定をしたところ、
先端部の−０．２％から徐々に減少し、中心部以降では
後端まで−０．３％と安定していた。つまり△n が−
０．２％〜−０．３％の範囲でバラツイており、これで
は△n の調整に厳密さを要求されるシングルモードフア
イバ用クラツド材等には到底用いることができない。
り上方にスート母材を設置し、マツフル下方より上方に
むけて弗素系ガスを含む混合ガスを流し、該スート母材
はガス流と対向して徐々に下降させながら、弗素加熱と
同時に透明ガラス化を行つたところ、気泡の無い円柱状
のガラス母材が得られたが、その△n の長手方向の分布
につき母材全長（３０cm）にわたる測定をしたところ、
先端部の−０．２％から徐々に減少し、中心部以降では
後端まで−０．３％と安定していた。つまり△n が−
０．２％〜−０．３％の範囲でバラツイており、これで
は△n の調整に厳密さを要求されるシングルモードフア
イバ用クラツド材等には到底用いることができない。
一方、ガラススート母材の移動方向と弗素系ガス含有雰
囲気ガスの流れ方向と一致させてガスも上方より下方へ
流し、その他条件は同様にして弗素添加と透明ガラス化
とを同時に行つて得たガラス母材は、△n は全長にわた
り−0.3％と安定であつた。
囲気ガスの流れ方向と一致させてガスも上方より下方へ
流し、その他条件は同様にして弗素添加と透明ガラス化
とを同時に行つて得たガラス母材は、△n は全長にわた
り−0.3％と安定であつた。
これは、ガラススート母材への弗素添加による△n の形
成が、下記(1)式のような平衡反応で行われており、 3SiO2(s)＋SiF4(g)4SiO1.5F(s) ・・・(1) ｜△n｜∝〔SiO1.5F〕＝Ko〔SiF4〕1/4 ・・・(2) ただし、｜△ｎ｜：比屈折率差の絶対値、 〔SiO1.5F〕：SiO1.5Fの濃度 〔SiF4〕：SiF4の濃度 をあらわす、ガラススート母材
内に所定の弗素が充分に含浸されていないと、(2)式よ
りわかるように、SiF4の濃度が小さくなり、このため弗
素含量の不充分な先端領域では弗素のガラスへの添加量
は少なくなる、すなわち｜△n｜が小さくなるものと考
えられる。
成が、下記(1)式のような平衡反応で行われており、 3SiO2(s)＋SiF4(g)4SiO1.5F(s) ・・・(1) ｜△n｜∝〔SiO1.5F〕＝Ko〔SiF4〕1/4 ・・・(2) ただし、｜△ｎ｜：比屈折率差の絶対値、 〔SiO1.5F〕：SiO1.5Fの濃度 〔SiF4〕：SiF4の濃度 をあらわす、ガラススート母材
内に所定の弗素が充分に含浸されていないと、(2)式よ
りわかるように、SiF4の濃度が小さくなり、このため弗
素含量の不充分な先端領域では弗素のガラスへの添加量
は少なくなる、すなわち｜△n｜が小さくなるものと考
えられる。
弗素系ガスのガラススート母材への含浸する早さは該母
材のカサ密度によつても大きく変り、カサ密度を大きく
すると△ｎは大きくなる傾向がある。ガラススート母材
の移動方向を弗素系ガス含有雰囲気ガスの流れ方向に対
向させた場合、カサ密度０．３ｇ／cm3 の母材では｜△
n｜の範囲は０．２〜０．３％で変動したのに対し、
０．６ｇ／cm3 のガラススート母材では０．１５〜０．
３％の変動となり、中心部でも不安定で０．２５％であ
り、ガラススート母材のいかなる位置でも△ｎは異なつ
ていた。この事実は、ガラススート母材への弗素系ガス
の含浸がカサ密度に大きく依存し、カサ密度が大きい
程、含浸が遅くなることを支持している。
材のカサ密度によつても大きく変り、カサ密度を大きく
すると△ｎは大きくなる傾向がある。ガラススート母材
の移動方向を弗素系ガス含有雰囲気ガスの流れ方向に対
向させた場合、カサ密度０．３ｇ／cm3 の母材では｜△
n｜の範囲は０．２〜０．３％で変動したのに対し、
０．６ｇ／cm3 のガラススート母材では０．１５〜０．
３％の変動となり、中心部でも不安定で０．２５％であ
り、ガラススート母材のいかなる位置でも△ｎは異なつ
ていた。この事実は、ガラススート母材への弗素系ガス
の含浸がカサ密度に大きく依存し、カサ密度が大きい
程、含浸が遅くなることを支持している。
一方、ガラススート母材の挿入方向と弗素系ガス含有雰
囲気ガスの流れ方向を一致させた（ガスも上方より下方
へ流した）場合には、得られた母材のカサ密度が０．６
ｇ／cm3 の場合でも、△nは長手方向で安定していた。
なお、この実験は、外径１００mm、長さ３００mlでカサ
密度がそれぞれ０．３ｇ／cm3 、０．６ｇ／cm3 の心棒
を有するガラススート母材について、温度１６５０℃、
下降速度４mm／分、SiF4とHeの混合ガスを用い流量比Si
F4／He＝０．０３としＨｅは１０／分の条件で行つた
ものである。
囲気ガスの流れ方向を一致させた（ガスも上方より下方
へ流した）場合には、得られた母材のカサ密度が０．６
ｇ／cm3 の場合でも、△nは長手方向で安定していた。
なお、この実験は、外径１００mm、長さ３００mlでカサ
密度がそれぞれ０．３ｇ／cm3 、０．６ｇ／cm3 の心棒
を有するガラススート母材について、温度１６５０℃、
下降速度４mm／分、SiF4とHeの混合ガスを用い流量比Si
F4／He＝０．０３としＨｅは１０／分の条件で行つた
ものである。
さらにガラススート母材をマツフル下部に設置し、軸を
徐々に引上げて上昇せしめ加熱炉中心へと徐々に移動
し、弗素系ガス含有雰囲気ガスを流す方向を変えたとこ
ろ、やはり、スート移動方向とガス流れ方向を一致させ
ると得られたガラススート母材の△ｎの分布は安定し、
ガス流れ方向が対向していると△ｎの分布が不安定であ
つた。弗素添加の際、引上げ、引下げ速度はいずれも１
０mm／分以下が好ましく、１０mm／分を越えると本発明
の効果をかえつて減じ、△ｎの安定化にとり好ましくな
い。
徐々に引上げて上昇せしめ加熱炉中心へと徐々に移動
し、弗素系ガス含有雰囲気ガスを流す方向を変えたとこ
ろ、やはり、スート移動方向とガス流れ方向を一致させ
ると得られたガラススート母材の△ｎの分布は安定し、
ガス流れ方向が対向していると△ｎの分布が不安定であ
つた。弗素添加の際、引上げ、引下げ速度はいずれも１
０mm／分以下が好ましく、１０mm／分を越えると本発明
の効果をかえつて減じ、△ｎの安定化にとり好ましくな
い。
ところで、ガラス母材の長手方向に△ｎを安定に分布さ
せる方法としては、ガラススート母材全体を均一な温度
で加熱し焼結する方法があるが、母材中に気泡を残し易
いことが確かめられ、さらに心棒を有するガラススート
母材の場合には極めて気泡が残り易く、心棒界面で気泡
残留は顕著であつた。このように、均一な加熱炉での加
熱は△ｎを長手方向に均一にする効果はあるものの、気
泡が残り易い欠点があつた。
せる方法としては、ガラススート母材全体を均一な温度
で加熱し焼結する方法があるが、母材中に気泡を残し易
いことが確かめられ、さらに心棒を有するガラススート
母材の場合には極めて気泡が残り易く、心棒界面で気泡
残留は顕著であつた。このように、均一な加熱炉での加
熱は△ｎを長手方向に均一にする効果はあるものの、気
泡が残り易い欠点があつた。
この気泡残留の現象の原因としては、イ）均一に加熱す
るため、弗素系ガス雰囲気で高温にさらされる時間が傾
斜焼結法に比し長くなるため、ガラス化する以前に心棒
界面付近の弗素系ガスが心棒ガスをエツチングして、こ
れが界面を荒らし気泡の種とならしめること、ロ）均熱
焼結ではスート全体が収縮するため、余剰のガスが系外
へ出ることが傾斜焼結に比べ困難で、気泡を残留させ易
いこと、などが考えられる。
るため、弗素系ガス雰囲気で高温にさらされる時間が傾
斜焼結法に比し長くなるため、ガラス化する以前に心棒
界面付近の弗素系ガスが心棒ガスをエツチングして、こ
れが界面を荒らし気泡の種とならしめること、ロ）均熱
焼結ではスート全体が収縮するため、余剰のガスが系外
へ出ることが傾斜焼結に比べ困難で、気泡を残留させ易
いこと、などが考えられる。
ところで弗素を添加することは、スートの収縮を早め、
これも余剰のガスの系外排出を難かしくする原因であ
る。例えば△n＝−0.3％に対応する弗素を添加したガラ
ススート母材の収縮は早くなり、ガラス化温度も約１５
０℃低下することが、本発明に到る実験の途上で確認さ
れた。このように弗素を添加せしめたガラスの焼結にお
いてはスートの収縮が早く余剰のガスが残留し易いの
で、純石英スートの焼結に比して、母材中に気泡を残し
やすいので、そのガラススート母材の収縮のさせ方は非
常に重要である。
これも余剰のガスの系外排出を難かしくする原因であ
る。例えば△n＝−0.3％に対応する弗素を添加したガラ
ススート母材の収縮は早くなり、ガラス化温度も約１５
０℃低下することが、本発明に到る実験の途上で確認さ
れた。このように弗素を添加せしめたガラスの焼結にお
いてはスートの収縮が早く余剰のガスが残留し易いの
で、純石英スートの焼結に比して、母材中に気泡を残し
やすいので、そのガラススート母材の収縮のさせ方は非
常に重要である。
この観点に立てば、前記の実験の結果及び考察から、弗
素を添加したガラス母材を製造するにあたり、傾斜焼結
法を選択することの意義の大なることは明らかである。
素を添加したガラス母材を製造するにあたり、傾斜焼結
法を選択することの意義の大なることは明らかである。
次に、弗素添加にあたり原料ガスの選択が重要であり、
SiF4ガスの使用が、気泡を残留させないためには最も効
果が大で好ましい。他の弗素系ガス例えばSF6、CF4 な
どの使用は、スートへの弗素添加と同時に下記(3)及び
(4)式の反応でCO2、SO2F2 などの余剰ガスを発生し、こ
れ等のガスが気泡の原因となる。
SiF4ガスの使用が、気泡を残留させないためには最も効
果が大で好ましい。他の弗素系ガス例えばSF6、CF4 な
どの使用は、スートへの弗素添加と同時に下記(3)及び
(4)式の反応でCO2、SO2F2 などの余剰ガスを発生し、こ
れ等のガスが気泡の原因となる。
SF6＋SiO2 →SiF4＋SO2F2 (3) CF4＋SiO2 →SiF4＋CO2 (4) 一方、SiF4の場合は前記反応式(1)から明らかなよう
に、余剰のガスは生じないのである。加えて、心棒のあ
るスートではSF6、CF4 の使用は、上記(3)及び(4)式の
反応によりエツチングされるのに比し、SiF4はこのよう
なエツチング反応がないので、界面気泡の発生も抑えら
れる。
に、余剰のガスは生じないのである。加えて、心棒のあ
るスートではSF6、CF4 の使用は、上記(3)及び(4)式の
反応によりエツチングされるのに比し、SiF4はこのよう
なエツチング反応がないので、界面気泡の発生も抑えら
れる。
さらに焼結用マツフルの材質の選択も重要である。例え
ばアルミナを使用した場合、SF6、CF4 と反応して不純
物であるAlF3、CuF2、CuF、FeF3、FeF2 等を発生し、こ
れがスート内に侵入し、得られたガラス母材をフアイバ
化した場合、不純物吸収の原因となる。この点から、マ
ツフル管としては高純度の石英管の使用が好ましい。ま
た、石英管の使用においても、SF6、CF4 ガスは前記(3)
及び(4)式の反応で炉心管をエツチングするため、長時
間の使用には耐えない。本発明の途上調べたところ、温
度１４００℃で、弗素添加量が△ｎで−０．３％、のガ
ラス物体を得るため、SF6 ガスを長したところ、８時間
で炉心管は２mm厚さエツチングされた。従つて、やはり
SiO2をエツチングしないSiF4ガスの使用が好ましい。
ばアルミナを使用した場合、SF6、CF4 と反応して不純
物であるAlF3、CuF2、CuF、FeF3、FeF2 等を発生し、こ
れがスート内に侵入し、得られたガラス母材をフアイバ
化した場合、不純物吸収の原因となる。この点から、マ
ツフル管としては高純度の石英管の使用が好ましい。ま
た、石英管の使用においても、SF6、CF4 ガスは前記(3)
及び(4)式の反応で炉心管をエツチングするため、長時
間の使用には耐えない。本発明の途上調べたところ、温
度１４００℃で、弗素添加量が△ｎで−０．３％、のガ
ラス物体を得るため、SF6 ガスを長したところ、８時間
で炉心管は２mm厚さエツチングされた。従つて、やはり
SiO2をエツチングしないSiF4ガスの使用が好ましい。
スートへの弗素添加を実施するに先立ち、予めCl2 等の
ガスでスートを充分脱水することは、本発明の効果をさ
らに高め、好ましい。これはスート中の水分が弗素系ガ
スと下記(5)式のように反応し、エツチング作用を有す
るＨＦガスを発生するのを防ぐためである。
ガスでスートを充分脱水することは、本発明の効果をさ
らに高め、好ましい。これはスート中の水分が弗素系ガ
スと下記(5)式のように反応し、エツチング作用を有す
るＨＦガスを発生するのを防ぐためである。
SF6 ＋H2O →SOF4＋2HF ・・・(5) 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例１ 中心部にはGeO2を６重量％含有した石英のステツプ状の
コアを有し周辺部は弗素を添加し、△n ＝−０．３％と
した石英である外径１０mmの石英系ロツドの外周に、火
炎加水分解反応を利用して、純粋なSiO2からなるスート
を堆積して、第２図の屈折率分布構造を有する外径１０
０mmのスート母材とした。該スート母材を第１図の構成
により、SiF4を３モル％添加したＨｅ雰囲気中で、雰囲
気ガスの流れ方向と一致して、温度１６００℃の炉心管
中を４mm／分の速度で徐々に引き上げ、透明ガラス化し
た。得られたガラス母材の屈折率分布は第３図に示すと
おりであつた。第２図の縦軸は石英基準比屈折率差(%)
を示し、Ａは出発材石英ロツド部分、ＢはSiO2スートを
堆積した部分に相当する。
コアを有し周辺部は弗素を添加し、△n ＝−０．３％と
した石英である外径１０mmの石英系ロツドの外周に、火
炎加水分解反応を利用して、純粋なSiO2からなるスート
を堆積して、第２図の屈折率分布構造を有する外径１０
０mmのスート母材とした。該スート母材を第１図の構成
により、SiF4を３モル％添加したＨｅ雰囲気中で、雰囲
気ガスの流れ方向と一致して、温度１６００℃の炉心管
中を４mm／分の速度で徐々に引き上げ、透明ガラス化し
た。得られたガラス母材の屈折率分布は第３図に示すと
おりであつた。第２図の縦軸は石英基準比屈折率差(%)
を示し、Ａは出発材石英ロツド部分、ＢはSiO2スートを
堆積した部分に相当する。
実施例２ 外径約６mmのカーボンロツドの外周に、火炎加水分解反
応を利用して純粋なSiO2からなるスートを堆積し第４図
の屈折率分布構造を有する外径１００mmのスート母材と
した。該母材を第１図の構成によりSiF4を１０モル％添
加したHe雰囲気中で、１６００℃まで昇温し透明ガラス
化した。得られたガラス母材の屈折率は第５図に示すと
おりであつた。
応を利用して純粋なSiO2からなるスートを堆積し第４図
の屈折率分布構造を有する外径１００mmのスート母材と
した。該母材を第１図の構成によりSiF4を１０モル％添
加したHe雰囲気中で、１６００℃まで昇温し透明ガラス
化した。得られたガラス母材の屈折率は第５図に示すと
おりであつた。
なお第４図および第５図においてＢはSiO2スートを堆積
した部分をあらわす。
した部分をあらわす。
実施例３ GeO2を０〜１７重量％の範囲で添加された第６図の屈折
率分布を有する外径１００mmの石英系ガラスロツドの外
周に、火炎加水分解を利用して純粋なSiO2からなるスー
トを堆積させ、第６図に示す屈折率分布構造を有するス
ート母材とした。該スート母材を第１図の構成におい
て、まずCl2 を１モル％添加したＨｅガス雰囲気で温度
１２００℃に加熱することにより、予め脱水した。次に
雰囲気をSiF4を２０モル％添加したＨｅガス雰囲気と
し、温度１６００℃で徐々に上昇させながら透明ガラス
化したところ、得られたガラス母材の屈折率分布は第７
図に示すとおりであつた。
率分布を有する外径１００mmの石英系ガラスロツドの外
周に、火炎加水分解を利用して純粋なSiO2からなるスー
トを堆積させ、第６図に示す屈折率分布構造を有するス
ート母材とした。該スート母材を第１図の構成におい
て、まずCl2 を１モル％添加したＨｅガス雰囲気で温度
１２００℃に加熱することにより、予め脱水した。次に
雰囲気をSiF4を２０モル％添加したＨｅガス雰囲気と
し、温度１６００℃で徐々に上昇させながら透明ガラス
化したところ、得られたガラス母材の屈折率分布は第７
図に示すとおりであつた。
以上の実施例１〜３のいずれにおいても、得られた母材
の長手方向の屈折率は全長において安定しており母材中
に気泡の存在は認められなかつた。
の長手方向の屈折率は全長において安定しており母材中
に気泡の存在は認められなかつた。
また上記実施例１〜３のガラス母材から得られたフアイ
バーの特性は、いずれも不純物に由来する吸収増は全く
なく、充分に低損失なものであり（例えば１．３０μｍ
において０．５dB／km程度）、OH基による吸収ピークは
経時的に変化することがなかつた。
バーの特性は、いずれも不純物に由来する吸収増は全く
なく、充分に低損失なものであり（例えば１．３０μｍ
において０．５dB／km程度）、OH基による吸収ピークは
経時的に変化することがなかつた。
上記したところから明らかなように、本発明はガラスス
ート母材を屈折率調整用元素を含有する雰囲気ガス中で
加熱してスート母材中に該元素を添加し、該元素を含有
するガラス母材を製造する方法において、母材の長手
方向および径方向において添加量が均一となり、したが
つて屈折率の変動がなく、さらに母材中の気泡残留が
ない、特に弗素添加に際しSiF4を用いれば気泡残留防
止効果は大きく、また炉心管として石英管を用いるこ
とにより、母材の残留水分量低減が非常に容易に達成で
きる、という大きな効果を奏する。よつて本発明は、ガ
ラス母材製造に適用して、生産性向上とガラス母材の品
質向上がはかれる有利な方法である。
ート母材を屈折率調整用元素を含有する雰囲気ガス中で
加熱してスート母材中に該元素を添加し、該元素を含有
するガラス母材を製造する方法において、母材の長手
方向および径方向において添加量が均一となり、したが
つて屈折率の変動がなく、さらに母材中の気泡残留が
ない、特に弗素添加に際しSiF4を用いれば気泡残留防
止効果は大きく、また炉心管として石英管を用いるこ
とにより、母材の残留水分量低減が非常に容易に達成で
きる、という大きな効果を奏する。よつて本発明は、ガ
ラス母材製造に適用して、生産性向上とガラス母材の品
質向上がはかれる有利な方法である。
第１図は本発明の実施態様を説明する図、 第２図ないし第７図は本発明のガラススート母材または
ガラス母材の屈折率分布構造を示す図であつて、いずれ
も縦軸は石英基準の比屈折率差△ｎ(％)をあらわす。 第２図：実施例１のガラススート母材 第３図：実施例１のガラス母材 第４図：実施例２のガラススート母材 第５図：実施例２のガラス母材 第６図：実施例３のガラススート母材 第７図：実施例３のガラス母材。
ガラス母材の屈折率分布構造を示す図であつて、いずれ
も縦軸は石英基準の比屈折率差△ｎ(％)をあらわす。 第２図：実施例１のガラススート母材 第３図：実施例１のガラス母材 第４図：実施例２のガラススート母材 第５図：実施例２のガラス母材 第６図：実施例３のガラススート母材 第７図：実施例３のガラス母材。
Claims (7)
- 【請求項１】石英を主成分とするガラススート母材を炉
心管内の少なくとも１種以上の屈折率調整用の元素を含
んだガス雰囲気内にて加熱処理し、それにより該ガラス
スート母材に上記元素を添加する方法において、一端に
一つのガス供給入口を持つ炉心管内に、該ガス供給入口
から屈折率調整用元素含有ガスを予め混合された雰囲気
ガスを導入しつつ、該ガラススート母材を加熱された上
記ガス雰囲気内に徐々に移動させて、該ガラススート母
材の一端より他端へと漸次収縮透明化させ、かつ該ガラ
ススート母材の移動方向を上記ガス雰囲気の流れ方向と
一致するように行うことを特徴とする光フアイバ用ガラ
ス母材の製造方法。 - 【請求項２】該ガラススート母材は加熱処理の前に、予
めハロゲン系ガスを用いて充分に脱水されたものである
特許請求の範囲第(1)項に記載される光フアイバ用ガラ
ス母材の製造方法。 - 【請求項３】ガス雰囲気が弗素系ガス又は硼素系ガスの
いずれか１種を含むものである特許請求の範囲第(1)項
に記載される光フアイバ用ガラス母材の製造方法。 - 【請求項４】弗素系ガス又は硼素系ガスがCF4，C2F4，S
F6，SiF4，BF３のいずれか１種である特許請求の範囲の
第(3)項に記載される光フアイバ用ガラス母材の製造方
法。 - 【請求項５】該ガラススート母材がその中心部に円筒状
の高純度石英系ガラス心棒を有し、かつその心棒自体が
光フアイバ用母材の一部となり得るものである特許請求
の範囲の第(1)項に記載される光フアイバ用ガラス母材
の製造方法。 - 【請求項６】ガラススート母材の該ガス雰囲気内での移
動及び加熱処理は石英炉心管内にて行い、屈折率調整用
元素含有ガスとしてSiF4を使用する特許請求の範囲の第
(1)項に記載される光フアイバ用ガラス母材の製造方
法。 - 【請求項７】ガラススート母材は加熱処理の前に、予め
Ｃｌ２ガスを用いて脱水されるものである特許請求の範
囲の第(6)項に記載される光フアイバ用ガラス母材の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287764A JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287764A JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62148334A JPS62148334A (ja) | 1987-07-02 |
| JPH0660030B2 true JPH0660030B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=17721449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60287764A Expired - Fee Related JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660030B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7722858B2 (ja) * | 2021-07-20 | 2025-08-13 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ母材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090843A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
| JPS60204634A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-10-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ母材の製造方法及び製造装置 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60287764A patent/JPH0660030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62148334A (ja) | 1987-07-02 |
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