JPS5924093B2 - 光伝送用ガラスファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光伝送用ガラスファイバ母材の製造方法

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JPS5924093B2
JPS5924093B2 JP816079A JP816079A JPS5924093B2 JP S5924093 B2 JPS5924093 B2 JP S5924093B2 JP 816079 A JP816079 A JP 816079A JP 816079 A JP816079 A JP 816079A JP S5924093 B2 JPS5924093 B2 JP S5924093B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信に用いられる伝送損失の低いかつ半径方
向に所望の屈折率差を有する光伝送用ガラスファイバー
母材の製造方法に関する。
光ファイバに要求される最も重要な特性として低損失性
と広帯域性が挙げられる。
このような特性を満たす光ファイバの製造方法としては
既に種種提案されているが、その中でガラス管の内部に
芯になるガラスの原料である四塩化珪素、四塩化ゲルマ
ニウムなどと酸素ガスを送り込み、外部より酸水素炎な
どにより高温に加熱し、ガラス管の内面にガラス膜を形
成した後充分に加熱しガラス管を中実化する方法(CV
D法)がある。かゝる方法では、第1に製造される母材
の品質が出発石英管の品質に左右されること、第2に成
長速度が非常に遅いこと、第3に成長が半径方向である
ため半径方向に屈折率のゆらぎが生ずる。第4に長さが
出発石英ガラス管の長さによつて決まり生産性が制限さ
れる等種々の問題点が有り、光通信の実用化が進むにつ
れてその生産性の悪さが大きな障害になつて来ている。
さらに、屈折率の高い石英ガラス棒を屈折率の低い石英
ガラス管の中に挿入して加熱溶融し屈折率の異なる二層
構造の一体化した光伝送用ガラスファイバ母材を得る方
法(ロッド・イン・チューブ法)もあるが、光の散乱損
失の原因となる傷、泡などを発生しないように石英ガラ
ス棒および石英ガラス管を加工することが困難であるた
めに、光の散乱損失の少ない光ファイバを生産性良く製
造することが難しく、かつ得られる光ファイバ断面(半
径方向)の屈折率分布が勾配状とならず階段状となつて
しまつて情報伝送容量を多くとれないという欠患があつ
た。
本発明は上記欠点を解消した大径、長尺な光伝送用ガラ
スファイバ母材を生産性良く製造する方法を提供するも
のである。
本発明は本出願人が既に出願した特願昭52一1378
3工号(特開昭54−71650号)の火炎酸化分解法
による高純度透明石英ガラス管を製造する方法を改良す
ることによつてなされたものである。
本発明の要旨は、シリコンのハロゲン化物または水素化
物のガスおよび蒸気を火炎酸化分解することによつて、
高純度透明石英ガラス管を成長させながら、該石英ガラ
ス管成長部でない端部より珪酸塩ガラスを形成する金属
化合物のガスおよび蒸気を高純度透明石英ガラス管成長
部へ送り込み、かつ、火炎酸化分解をするバーナーノズ
ルに供給する不活性ガスの流量を制御し、該金属化合物
と火炎酸化分解によつて生成した二酸化珪素(SiO2
)微粉末とを前記石英ガラス管成長部の高温で反応させ
て珪酸塩ガラス微粉末を生成せしめ、該珪酸塩ガラス微
粉末を前記成長石英ガラス管内壁に堆積させながら、石
英ガラス管複合体を所定の長さ成長させた後、該石英ガ
ラス管複合体を高温加熱してガラス化および中実化する
ことを特徴とする光伝送用ガラスフアイバ母材の製造方
法である。
次に本発明の一実施態様を図面に基づいて説明する。
第1図、第2図A,bは本発明の一実施態様を示す概略
図で、第3図A,bは本発明の実施例で得た光伝送用ガ
ラスフアイバ母材の半径方向の屈折率分布を示したもの
である。
第1図に示す如く、雰囲気からの汚染を避けるための耐
熱ガラス製の成長室(図示していない)の一部から、石
英ガラス製の同芯円筒状バーナー・ノズル1が挿入され
ており、前記バーナー・ノズル1にシリコンのハロゲン
化物または水素化物のガスおよび蒸気と水素ガス、不活
性ガス、酸素ガスを所定量供給して燃焼の火炎2を形成
し火炎酸化分解の火炎2から生成する二酸化珪素微粉末
3を回転するガラス管保持具11に保持された石英ガラ
ス管基体10上に供給し、酸水素火炎4によつて溶融し
ながら連続的に透明石英ガラス管7を成長させる。透明
石英ガラス管が15〜2012!成長して、該石英ガラ
ス管7成長部の形状が安定したところで、該石英ガラス
管7成長部でない端部よりゲルマニウム、アルミニウム
、リン等の珪酸塩ガラスを形成する金属化合物5のガス
および蒸気を火炎酸化分解の火炎2を乱さない程度にキ
ヤリアガス6と共に石英ガラス管7成長部へ送り込み、
前記石英ガラス管7成長部の高温部で火炎酸化分解によ
つて生成した二酸化珪素微粉末3の一部と反応させて珪
酸塩ガラス微粉末を生成し、成長石英ガラス管7内壁に
堆積すると、一部は石英ガラス管7成長部内側の溶融部
で溶融体9となり、残りは火炎の熱により緻密な焼結体
8となつて外層石英ガラス管7とともに成長する。ドー
パントのキヤリアガスとしては酸化を充分に行なわせる
ため、酸素ガスあるいは酸化性ガスを用いるのが良い。
前記石英ガラス管基体10を保持したガラス管保持具1
1は、前記火炎酸化分解によつて透明石英ガラス管7の
溶融成長に先だつて、所定の回転および引下げ速度が与
えられ石英ガラス管7内壁に溶融体9と焼結体8とを具
備した石英ガラス管複合体12の成長終了まで一定の条
件て駆動する。また、成長室内の雰囲気は前もつて酸素
ガスまたは不活性ガスの導入によつて雰囲気からの汚染
および外部からの汚染を防いでおり、前記石英ガラス管
複合体12の成長終了まで所定の流量を送入する。さら
に、成長室排気孔から火炎酸化分解の火炎に影響を与え
ない程度に排ガスおよび排微粉末を排気している。前記
石英ガラス管複合体12が所定長さに成長終了後、第2
図A,bに示す如くガラス施盤13に石英ガラス管基体
10の付いたま\装填し成長終了端に保持石英ガラス管
14を溶着保持した後、酸水素バーナー15を加熱源と
して内壁焼結体8のガラス化および中実化を行う。上記
の如き工程で得られる光伝送用ガラスフアィバ母材の半
径方向の屈折率分布はドーパントの酸化微粉末と二酸化
珪素微粉末との石英ガラス管7成長部内側での混合によ
つて与えられるので、中心付近は比較的なだらかで、境
界層付近の屈折率分布は大きな勾配で減少している。
これは境界層付近のドーパントの酸化物が石英ガラス管
7成長時の高温により溶融されるのでその一部が揮発さ
れドーパントの収率が減少し屈折率の変化が生ずるもの
と推察される。半径方向の屈折率の分布は石英ガラス管
成長部の温度を変化することによつて、その勾配を変化
することが可能であり、前記石英ガラス管複合体の成長
を高温で行なえば第3図aに示す如き緩やかな勾配にな
り、比較的温度を低くして石英ガラス管複合体の成長を
行なえば第3図bに示す如く勾配は急になる。前記石英
ガラス管複合体成長部の温度を変化するにはバーナーノ
ズルに供給する不活性ガスの流量を変えることによつて
容易に調整することが出来、また不活性ガス流量を制御
することによつて半径方向の屈折率の分布も制御可能で
ある。このように得られる光伝送用ガラスフアイバ母材
のコア全体の屈折率分布はグレーデツト型に近いものに
なり、ステツプ型に比べてフアイバの光伝送帯域が拡大
されたものになる。前記成長石英ガラス管の成長部でな
い端部より、ドーパントをキヤリアガスとともに送入す
る際は、石英ガラス管成長部の火炎酸化分解の火炎が乱
れない程度に、その流量を調整することが必要である。
実験結果によれば、火炎酸化分解時の火炎の流速にもよ
るが、石英ガラス管成長部へ送入するドーパントガスの
流速が約14CTIL/Sec〜約42crrL/Se
cが望ましく、90C!n/Secを超えると火炎より
生じた二酸化珪素の微粉末との反応に悪影響をおよぼし
、半径方向の屈折率分布に不整を生ずる。さらに、送入
するドーパントガスの流速が150CTn/Sec以上
になると、火炎酸化分解時の火炎に乱れを生じ石英ガラ
ス管の安定な成長に支障をきたすようになる。こ\でい
う流速はドーパント(キヤリアガスを含む)の流量に、
石英ガラス管複合体の内径を掛けたものをいう。実際の
石英ガラス管成長部から流出するガスの流速は、石英ガ
ラス管から外に出た時点で減速されるためこの数値より
も小さい値になる。次に本発明法による実施例について
説明する。
実施例 1窒素ガスが火炎酸化分解の火炎が乱れない程
度に流入した石英ガラス製の成長室内に挿入された同芯
円筒状構造のバーナーノズルの内側からモノシランガス
1.21/mかと水素ガス4.01/Mi!lの混合ガ
ス、アルゴンガス0.31/Mi!Lと水素ガス4.0
1/Mi!lの混合ガス、酸素ガス131/7njtを
供給して火炎酸化分解の火炎を形成して生成した二酸化
珪素微粉末を、前記成長室内の駆動軸上に保持された外
径16m7!LS内径127nmの石英ガラス管基体土
に析出し、駆動軸を20r−p−m1引下げ速度1.2
mmノiで駆動し石英ガラス管を成長開始した。
石英ガラス管を約15mm成長させた後、第1図に示す
如く石英ガラス管基体の保持端よりドーパントとして四
塩化ゲルマニウム(GeCl4)を約35℃に加熱して
0.21/m−の酸素ガスでキヤリアして石英ガラス管
の内側成長部へ送り込み、石英ガラス管の成長を6時間
30分続行したところ外径25.2mw!±0.371
Lへ内径10.3mm±0.2mへ長さ460mT1L
の透明石英ガラス管の内壁に厚み約2關の緻密な焼結体
を有した石英ガラス管複合体が得られた。得られた石英
ガラス管複合体をガラス施盤の保持具に保持し、酸水素
バニナ一の火炎によつて加熱し焼結体のガラス化を行い
ながら中実化を行つたところ、外径24.1mm±0.
25mmで第3図aに示す如き半径方向の屈折率分布を
有した光伝送用ガラスフアイバ母材を得た。実施例 2 火炎酸化分解をするバーナーノズルに供給するアルゴン
ガスの流量を0.61/Mi!tにし、他の条件は実施
例1と同一条件で石英ガラス管複合体を得た後、ガラス
化および中実化を行つたところ外径23.8mm±0.
2mmで第3図bに示す如き半径方向の屈折率分布の光
伝送用ガラスフアイバ母材を得た。
本発明は次のような有利な点を持つている。
第1に、本発明によれば、コア部とタラツド部の一括製
造方法であるので、工程が単純であり装置が比較的簡易
である。第2に、成長が軸方向であるから、得られる母
材の長さの制限がなく量産性に適している。第3に、ガ
ラスフアイバ母材の主成分である二酸化珪素の原料と、
ドーパントの供給が別系列であるから配管系統の保守管
理が容易である。以上詳述せる如く、本発明によれば高
純度透明石英ガラス管の成長と同時に、成長石英ガラス
管内にドーパントガスを送入することによつてコア部と
クラツド部とを同時に成長させることが容易に出来、か
つ、その半径方向の屈折率分布を火炎酸化分解用のバー
ナーノズルに送入する不活性ガスの流量によつてコント
ロール出来るので、品質の優れた光伝送用ガラスフアイ
バ母材を生産性良く、低コストで容易に得られる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図A,bは本発明の一実施態様を示す概略
図で、第3図A,bは本発明の実施例で得た光伝送用ガ
ラスフアイバ母材の半径方向の屈折率分布を示したもの
である。 1は同芯円筒状バーナーノズル、2はシリコンのハロゲ
ン化物または水素化物のガスおよび蒸気の燃焼火炎、3
は二酸化珪素微粉末、4は酸水素火炎、5はドーパント
、6はキヤリアガス、1は石英ガラス管、8は珪酸塩ガ
ラスの焼結体、9は珪酸塩ガラス溶融体、10は石英ガ
ラス管基体、11はガラス管保持具、12は石英ガラス
管複合体、13はガラス施盤、14は保持石英ガラス管
、15は酸水素パーナ一。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリコンのハロゲン化物または水素化物のガスおよ
    び蒸気を火炎酸化分解することによつて光伝送用ガラス
    ファイバ母材を製造する方法において、前記火炎酸化分
    解することによつて高純度透明石英ガラス管を成長する
    際に該ガラス管成長部でない端部から珪酸塩ガラスを形
    成する金属化合物のガスおよび蒸気を該成長ガラス管内
    成長部に送入し、かつ、火炎酸化分解をするバーナーノ
    ズルに供給する不活性ガスの流量を制御することによつ
    て、成長石英ガラス管内に生成された珪酸塩ガラス中の
    ドーパント濃度を制御しながら、石英ガラス管複合体を
    成長させた後、該石英ガラス管複合体を高温加熱してガ
    ラス化および中実化することを特徴とする光伝送用ガラ
    スファイバ母材の製造方法。 2 珪酸塩ガラスを形成する金属化合物がゲルマニウム
    、アルミニウム、リンの化合物である特許請求の範囲第
    1項記載の光伝送用ガラスファイバ母材の製造方法。
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