JPH0818842B2 - 光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

光フアイバ用母材の製造方法

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JPH0818842B2
JPH0818842B2 JP62304595A JP30459587A JPH0818842B2 JP H0818842 B2 JPH0818842 B2 JP H0818842B2 JP 62304595 A JP62304595 A JP 62304595A JP 30459587 A JP30459587 A JP 30459587A JP H0818842 B2 JPH0818842 B2 JP H0818842B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大型の光フアイバ用母材の製造方法に係わる
ものである。
〔従来の技術〕
光フアイバ用母材の製造方法において、クラツド材と
なる管の中にクラツド材よりも高屈折率なコア用ガラス
ロツドを挿入し、加熱し、中実化して光フアイバ用母材
を製造するロツドインチユーブ法は代表的な製造方法と
して知られている。
しかし、この方法はコア材とクラツド材の界面に欠陥
(気泡、不純物等)が残り易く、光フアイバとした時
に、光損失が大きく現れるという欠点があつた。これを
解決する方法として、特公昭59−6261、特公昭58−5293
5各号公報において、コア材とクラツド材との溶着・中
実化前に、管とロツドとの間隙に気相処理剤を流し、コ
ア材が変形しない温度500〜1600℃の範囲にて加熱前処
理する方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、従来のロツドインチユーブ法では、コア材
とクラツド材を中実化する加熱手段としては、酸水素炎
が用いられていた。しかし、酸水素炎による加熱はその
効率に限度があり、せいぜい母材外径が30mm程度のもの
しか得られなかつた。
近年、光フアイバ製造においても大量生産による低コ
スト化が推進されており、大型母材の作製が検討されて
いるが、上記のような母材外径における制限は一つのネ
ツクとなつており、早急な解決が望まれている。
これに対し酸水素炎に比してより加熱効率が高く、し
かも母材への水酸基の混入の危険のない電気炉例えば抵
抗炉等を用いて中実化することが考えられるが、抵抗炉
を用いると母材の変形が著しく、未だこの方法の実用化
はされていなかつた。
本発明は以上のような現状に鑑みてなされたもので、
ロツドインチユーブ法における加熱手段として電気炉を
用い、大型母材を変形なく製造することを可能とする実
用性大で経済上、工程上の効率を向上した方法を提供し
ようとするものである。
〔問題点を解決するための手段及び作用〕
本発明者らはロツドインチユーブ法によるコアとクラ
ツドの加熱一体化手段として電気炉を用いても、母材変
形をきたさずに製造できる条件について、鋭意研究し、
コア材、クラツド材それぞれのサイズ、さらに加熱の仕
方、条件を特定の組合せにすることではじめて、前記の
目的が達成できることを見出した。
すなわち、本発明は外径50mm以上のクラツド用ガラス
パイプの中空部分に、該クラツド用ガラスパイプの内径
より小さい直径のコア用ガラスロツドを挿入し、これを
長さ30mm以上100mm以下のヒータを有する電気炉中でヒ
ータ温度1800〜2000℃で5mm/分以上20mm/分以下の速度
でトラバースさせながら加熱し、該加熱は該クラツド用
ガラスパイプの中空部分内圧を大気圧差50〜300mmH2Oの
減圧にして行なうことにより、該クラツド用ガラスパイ
プと該コア用ガラスロツドを一体化してコア及びクラツ
ドを有してなるガラスロツドを得ることを特徴とする光
フアイバ用母材の製造方法である。
本発明の特に好ましい実施態様としては、加熱を該ク
ラツド用ガラスパイプの中空部分内の雰囲気を塩素又は
塩素化合物ガスを含有する雰囲気として行なう上記方法
が挙げられる。また本発明においてコア用ガラスロツド
が純石英からなり、かつクラツド用ガラスパイプが純石
英に対する比屈折率差が0.25%以上低い屈折率のフツ素
添加石英ガラスからなるものは、特に好ましいコアとロ
ツドの組合せである。
以下に本発明を図面を参照して具体的に説明する。第
1図は本発明の一実施態様を示す概略説明図であつて、
同図において1はコア用ガラスロツド、2はクラツド用
ガラスパイプ、3は炉心管、4は電気炉例えば抵抗炉等
のヒータ、5は雰囲気ガス導入口、6は排気口、7は母
材把持及びトラバース用のチヤツクであり、図のように
クラツド用ガラスパイプ2の中空部内にコア用ガラスロ
ツド1を配置して、チヤツク7により把持したトラバー
スしながら電気炉のヒータ4により両者を加熱一体化す
るのである。このときに雰囲気ガス導入口5から適宜雰
囲気ガスを導入して行なう。
本発明においては、クラツド用ガラスパイプとして
は、コア用ガラスロツドより屈折率が低いガラスからな
り、外径50mm以上のものが特に好ましい。外径が50mm未
満では、電気炉のヒータ4等からの不純物揮散によりク
ラツド用ガラスパイプ外壁が汚染された場合に、該パイ
プ外壁の影響があらわれ易くなるからである。そして、
コア用ガラスロツドは該クラツド用ガラスパイプより高
い屈折率のガラスからなり、その直径(外径)が該クラ
ツド用ガラスパイプの内径より小さいものを用いる。
このようなコア用ガラスロツドとクラツド用ガラスパ
イプの好ましい組合せとしては、例えばコア用ガラスロ
ツドが純石英であり、クラツド用ガラスパイプがフツ素
添加石英ガラスである組合せが挙げられる。この理由
は、フツ素添加石英ガラスは純石英ガラスよりも屈折率
が小さく、かつ光伝送損失の劣化を生じさせることが少
ないため、石英ガラスコアに対して極めて優れたクラツ
ド材とすることができるからである。また、この組合せ
によりシングルモードフアイバを作製するには、フツ素
添加石英ガラスの屈折率を純石英ガラスの屈折率よりも
比屈折率差で0.25%以上低くすることが好ましい。これ
により、曲げ損失に強く、伝送損失の安定したフアイバ
とすることができる。なお、このようなコア用ガラスロ
ツド,クラツド用ガラスパイプは、VAD法,OVD法,MCVD
法,ゾルゲル法,プレス法その他の公知技術により製造
される。
本発明において加熱源とする電気炉例えば電気抵抗炉
等はそのヒータが長さ100mm以下30mm以上であることが
好ましく、ヒータ温度は1800〜2000℃に加熱しておき、
5mm/分以上20mm/分以下の速度でトラバースさせる。ヒ
ータ長さが100mmを越えると母材変形が起きるし、30mm
未満ではクラツド用ガラスパイプ外壁の温度が高温とな
つても、充分にクラツド用ガラスパイプ内壁またはコア
用ロツド表面の温度を上げにくくなるからである。ヒー
タ温度が1800℃未満では、同様にクラツド用ガラスパイ
プ内壁表面温度、コア用ロツド表面温度が必要温度にあ
がらず好ましくなく、また、2000℃を越えるとクラツド
用ガラスパイプの変形が急激に大きくなる。トラバース
速度が5mm/分未満では母材に変形をきたし、20mm/分を
越えると母材に気泡が発生して、この母材から得られる
フアイバの特性が劣化するため好ましくない。
本発明においては加熱の際にクラツド用ガラスパイプ
の中空部内を大気圧差50〜300mmH2Oの減圧として行な
う。特に好ましくは100〜300mmH2Oの減圧である。50mmH
2O未満では充分に中実化を行ない難く、300mH2Oを越え
るとフアイバの特性が劣化するからである。
また加熱の際にクラツド用ガラスパイプの中空部分内
を塩素又は塩素化合物ガスを含む雰囲気として行なうこ
とは特に好ましい。これによりコア用ガラスロツドとク
ラツド用ガラスパイプの脱水が充分に行われ、残留水酸
基量が極度に低減されたガラスロツドを得ることができ
る。このときの塩素又は塩素化合物ガスとしては、例え
ばCl2,CCl4,SOCl2,等を用いることができる。
第2図に塩素又は塩素化合物ガス雰囲気でかつ減圧に
する際の装置構成を示すが第1図の構成に加えて、排気
口部分6に減圧手段8を設ける。また排気口6と減圧手
段8の間には圧力計9の圧調整用ガス導入用バルブ10を
設けておく。雰囲気ガス導入口5よりクラツド用ガラス
パイプ2の中空部内に塩素又は塩素化合物ガスを導入し
つつ、減圧手段8により減圧するが、バルブ10より圧調
整用ガスの流量をコントロールして、圧力計9の圧を設
定圧とする。このような圧調整用ガスとしては、例えば
N2,Ar,He等の不活性ガス、塩素又はSOCl2,CCl4等の塩素
化合物ガスが用いられる。
以上のように行なうことにより、本発明は従来よりも
太径で高品質の光フアイバ用母材を、電気炉を用いたロ
ツドインチユーブ法により変形等なく製造できるが、以
下に実施例を挙げて具体的手段と本発明の効果を示す。
〔実施例〕
実施例1 コア用ガラスロツドとしては、VAD法(気相軸付法)
により作製した純石英ガラスロツド(5mmφ×500mml)
を用い、クラツド用ガラスパイプとしてはフツ素(F)
が1.1重量%添加された石英ガラスパイプ(外径75mm
φ,内径10mmφ,長さ400mml)を用いて、第2図の構成
で本発明により加熱一体化を行なつた。このとき、長さ
60mmのヒータを用い、ヒータ温度1970℃の状態でクラツ
ド用パイプの孔内に雰囲気ガスとして1/分のCl2
流し、かつクラツド用ガラスパイプの孔内を大気圧差25
0mmH2Oに減圧しながら、母材を8mm/分の速度で上昇させ
加熱一体化した。上昇終了後、得られた母材を炉から取
り出し、延伸した後、プリフオーム・アナライザを用い
てコア径及びクラツド径の測定を行なつた。長手方向に
僅かに変動はあつたものの、クラツド径/コア径の変動
は1%以下であり、コア・クラツド界面に気泡の無い、
良好な母材が得られた。コア・クラツドの屈折率差は0.
30%であつた。
なお、この母材をクラツド径125μmのフアイバに線
引したところ、線引長は全長120kmであり、波長1.30μ
mにおける伝送ロスは平均0.327dB/km、1.55μmの伝送
ロスは平均0.187dB/kmという高品質なフアイバであつ
た。
実施例2 実施例と同じに作製した同サイズのコア用ガラスロツ
ドとクラツド用ガラスパイプを用いて、ヒータ長を100m
mとした以外は、実施例1と同じ条件でコラツプスして
光フアイバ用母材を製造した。得られた母材を実施例1
と同様にしてプリフオームアナライザで測定したとこ
ろ、クラツド径/コア径には±7.5%の変動が認められ
た。例えば、波長1.30μm用の通信用光フアイバでは、
そのカツトオフ波長を1.10〜1.29μmにする必要があ
る。ここで、カツトオフ波長は母材のクラツド径/コア
径に反比例するため、上記の1.10〜1.29μmというカツ
トオフ波長を実現するためにはクラツド径/コア径の変
動を±8%以下に抑える必要がある。従つて、ヒータの
長さが100mmの場合ではこの範囲においての限界であ
り、ヒータ長を100mm以下とすることが好ましいことが
わかる。
実施例3 実施例1と同じに作製した同サイズのコア用ガラスロ
ツドとクラツド用ガラスパイプを用いて、長さ60mmのヒ
ータを用いて加熱一体化を行つたが、このときの条件
を、ヒータ温度1800℃、上昇速度20mm/分、減圧による
大気圧との差を300mmH2Oとして行つた。本実施例3で示
すところの条件は、温度1800℃、トラバース速度20mm/
分の本発明範囲の臨界点であり、本発明の範囲限定の根
拠とするものである。得られた母材について実施例1と
同様にして、プリフオームアナライザを用いてクラツド
径/コア径を調べたところ、その変動は±1%未満と小
さく良好であつた。しかしながら、コア・クラツド界面
に微小な気泡が多く、線引用プリフオームとして使用で
きる部分は、全体の1/3程度であつた。この良好な部分
を外径125μmのフアイバに線引して全長35kmのフアイ
バを得た。
該フアイバの波長1.30μm,1.55μmにおける伝送ロス
はそれぞれ0.36dB/km,0.24dB/kmであり、実施例1によ
る本発明フアイバと比較すると、その特性は劣化してい
た。
さらに、この本実施例のフアイバと実施例1の本発明
フアイバを、室温下、水素(H2)1気圧雰囲気に1週間
曝したところ、実施例1のフアイバの伝送ロスのスペク
トラムには何の変化も無かつたが、本実施例のフアイバ
では波長1.39μmの水酸基による吸収ピークが0.5dB/km
から3.5dB/kmに増加しており、耐水素特性に於つても劣
つていることがわかつた。
上記実施例1及び2と実施例3の結果から、大型で高
品質な光フアイバ用母材を簡単なロツドインチユーブ法
で製造することを実現するには、本発明に限定した条件
で電気炉を用いて加熱一体化する方法が有効であること
が理解できる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明はロツドインチユーブ法により
コア及びクラツドを有する光フアイバ用母材を製造する
にあたり、その加熱手段として電気炉を用いて大型母材
を変形なく製造することを実現できたものであり、実用
性大であり経済上及び工程上の効率を向上し、しかも高
品質な光フアイバ用母材を製造できるという産業上非常
に有利な方法である。
【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説明する概略図
であつて、第1図は雰囲気ガスを導入しながら行なう例
を示し、第2図は雰囲気ガスを導入しつつ減圧にして行
なう例を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外径50mm以上のクラツド用ガラスパイプの
    中空部分に、該クラツド用ガラスパイプの内径より小さ
    い直径のコア用ガラスロツドを挿入し、これを長さ30mm
    以上100mm以下のヒータを有する電気炉中でヒータ温度1
    800〜2000℃で5mm/分以上20mm/分以下の速度でトラバー
    スさせながら加熱し、該加熱は該クラツド用ガラスパイ
    プの中空部分内圧を大気圧差50〜300mmH2Oの減圧にして
    行なうことにより、該クラツド用ガラスパイプと該コア
    用ガラスロツドを一体化してコア及びクラツドを有して
    なるガラスロツドを得ることを特徴とする光フアイバ用
    母材の製造方法。
  2. 【請求項2】加熱は該クラツド用ガラスパイプの中空部
    分内の雰囲気を塩素又は塩素化合物ガスを含有する雰囲
    気として行なう特許請求の範囲第1項記載の光フアイバ
    用母材の製造方法。
  3. 【請求項3】該コア用ガラスロツドが純石英からなり、
    かつ該クラツド用ガラスパイプが純石英に対する比屈折
    率差が0.25%以上低い屈折率のフツ素添加石英ガラスか
    らなるものである特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の光フアイバ用母材の製造方法。
JP62304595A 1987-12-03 1987-12-03 光フアイバ用母材の製造方法 Expired - Lifetime JPH0818842B2 (ja)

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