JPS6054892B2 - 光フアイバ用ガラスの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ファイバの製造法に関するものである。

光ファイバの製造方法は次の４つに大別される。１）
出発円筒部材（通常石英パイプが使用され る）の内
壁面に、これより屈折率の高いガラス 膜を形成し、加
熱溶着後、線引きする方法２） 中実円柱部材（通常高
純度石英が使用され る）の外壁に、これより屈折率の
低いガラスを 形成し、線引きする方法３） 溶融ガラ
スを多重のルツボで直接線引きし、屈折率が中心部で高
い多層構造の光ファイバとする方法４） ソースガスを
火炎加水分解し、種ロッド上にロッド状ガラススートを
堆積した後、脱泡ガラス化し、線引きして光ファイバと
する方法がある。

３）はガラス溶融ルツボの耐熱材料および高温加熱した
ときのルツボからの汚染などから低軟化多成分ガラスに
よる光ファイバ作製に用いられている。

本発明に直接関連した従来技法は上記４）であり、以下
４）の方法における特徴を述べ、本発明の詳細な説明す
る。

第１図は４）の方法における装置の概念図である。

通常ノズル１１から出る酸水素炎中に原料を混入しガラ
ス微粒子を作り、回転しながら上昇する出発材の先端に
堆積させ、光ファイバにしたときのコア（光の伝播領域
）とする。ここで焼結体１６の作製は通常２５７！ｒ！
ｎ〜３５ＴｆｒＩｆ１の直径で５０醜〜８０Ｗ＆／Ｈｒ
の成長速度である。つづいて同様なノズル１２によりク
ラッド（コア外周部屈折率の低い部分）用のガラス微粒
子を吹き付け焼結体１７とし、これを約１６００℃の電
気炉１牡および局所加熱用カーボンヒータ１５で脱泡ガ
ラス化する。この焼結体１７の線収縮率は０．３〜０．
５で、例えば直径２５７ｍの焼結体は約１０Ｔｍの透明
ガラス棒１８となる。このようにして作製した光ファイ
バ用ガラスロッド（以下ではプリフォームと言う）を線
引きし、外径約１３０μｍ１コア径約６０ｐｍの光ファ
イバを作製する。上記従来法の困難は焼結体ロッドの脱
泡と長手．方向の外径変動を少くすることである。

光伝送路としての光ファイバは光の伝送損失が低いこと
が望まれる。脱泡が完全でないと気泡とガラスの境界で
光散乱を生じ伝播光の損失となる。また外径変動が伝送
特性に悪影響を及ぼすことは明らかで−ある。本発明の
目的は脱泡を容易にし、かつ外径変動をより少くした光
ファイバの製造方法を提供するものである。逆に同じ脱
泡効率に対してはより径の大きなプリフォーム作製を可
能ならしめるものである。脱泡は焼結体の連結した気相
をつたわつて行なわれる。

したがつて透明ガラス化部分と焼結体部分との境界はで
きるだけクリアーでなければならない。例えば透明ガラ
ス化が部分的に進行すると、外気相に対して、しや断さ
れた焼結体の気泡がガラス内部に残留することになり、
脱泡が困難となる。このため透明ガラス化を行なう電気
炉の温度分布は、透明ガラス化していく部分では温度勾
配の大きいすなわち、焼結部とガラス化部の境界がはつ
きりと別れるよう急峻なものが望ましい。また焼結体の
径が大きくなると、脱泡するロッドの移動速度に伴なつ
てロッドの内部と外周部で温度勾配が生ずる。すなわち
、ロッドの径によノつて電気炉の温度分布ならびに脱泡
速度の整合が必要であり、一般的には焼結体ロッドの径
が大きくなるとともに、脱泡の困難さは増大する。この
困難を解決すべく、円筒状のガラス焼結体を作製し、こ
れを脱泡することによつて、不純物および気泡の少ない
、コア用および、クラッド用ガラスを形成し、光ファイ
バとする方法が本発明の主要部である。ロッド状焼結体
における脱泡が、ロッド外周部をして行なわれるに対し
て、円筒状焼結体では、円筒の内、外周部両方からの脱
泡が可能であり、また、同じ脱泡条件、すなわち同じ円
筒焼結体肉厚でもその径を大きくすることによつて、ム
ク棒状のコアあるいはクラッドロッドにしたときの体積
（外径）を任意に大きくできることから、本発明の有効
さは明らかであろう。以下、本発明を実施例を参照して
詳細に説明する。

実施例１ 第２図は本発明に用いた装置の概要を示す断面図である
。

２１からＳｉＣＩ４および屈折率制御用ドーパントとし
てのソースガスＰＯＣｌ３の混合ガスを酸水素バーナと
ともに噴出し、火炎加水反応でできたＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ
．ガラス微粒子を、回転する円筒出発材端部に焼結堆積
させた。

この焼結体２５を回転ロール２３で上方に移動させつつ
、電気炉２２で脱泡して透明な円筒ガラス２６とし、さ
らに電気炉２４で加熱溶着して、コア用高純度ガラス２
７を作製した。ノズル２８から流す希ガス０２．Ｎ２は
脱泡を助けるとともに円筒焼結体端部の形状制御に有効
である。このときの焼結体は外径１４φ、内径１０Ｗｒ
１！ｌであり、透明ガラス化しさらに溶着した後のガラ
ス棒外径は７．１Ｔ！ｎであつた。外径約１０ｗ０ｎの
ムク棒状焼結体を脱泡ガラス化（ガラス化後の外径〜７
Ｔｆｒ！Ｆｔ）する速度は約２．５ｗｆｔ／Ｍｉｎであ
るのに対して、本方法で作製した焼結体の脱泡速度は６
〜１Ｃｙｒｆｒ１ｎ／Ｍｉｎと２〜４倍速くすることが
できた。作製したガラス棒をコア材とした石英をクラッ
ド材とした光ファイバを、ロッド・イン・チューブ法（
石英バイブ内にコア用ムク棒を挿入後加熱溶密着しフリ
フオームとする方法）で作製したところ、ＧａＡｓレー
ザ光波長（８３００Ａ）における光伝送損失は約５ｄＢ
／―とかなり低損失であつたが波長９５００Ａ附近での
０Ｈ高調振動による吸収が見られた。これを酸水素バー
ナからのＨの混入が原因と考えられる。実施例２ 第３図は、高純度ガラスチューブ作製装置の概要である
。

３５から出発円管３１を通して水素を含まない可燃性ガ
ス（例えばＮＯ，ＣＯなど）を導入し、一方３６からソ
ースガスを酸素とともに（出発円管３１の外周部分に）
送り込む。

３１の端部で可燃ガスを燃焼させ、その燃焼熱でソース
ガスを分解酸化させて形成された焼結ガ）ス３３を円管
３１の端部に成長させた。

このようにして形成した焼結ガラス３３は白色の多孔性
焼結ガラス管であり、その成長とともに下方に出発部材
とともに引下げ、電気炉３７で脱泡ガラス化し、高純度
ガラスチューブ３２を順次成長させた。可燃性ガスの流
量すなわち、燃焼させたときの火力の大きさは、ガラス
焼結体３３の焼結性および形成速度に、またソースガス
量はガラス焼結体３３の形成速度に、さらに可燃ガス流
量と３６より導入する（ソースガス＋０２）の流量のバ
ランスは３３の（外内径）形状制御に重要な因子である
。この方法で作製した高純度ガラスチューブを溶着し、
棒状のロッドにしたところ、その体積は第１図に示した
従来のロッド作製法ど比較して、５〜１＠であつた。し
たがつて、チューブ状にすることによつて、脱泡が非常
に容易になり、ロッドの実効的な成長速度を速くするこ
とができた。また本方法によれば、Ｇｅ，Ｂ，Ｐ，Ｓｎ
などの酸化物の１種以上を含む石英系ガラスチューブを
作製できる。実施例１において、スート源としてのバー
ナを多数法配置することにより、任意の屈折率分布を有
するプレフォームを作製できることは、従来法を示す第
１図の場合と同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光ファイバロッドの作製装置の説明図、
第２図は本発明の一実施例における光ファイバロッド作
製装置の概要を示す断面図、第３図は本発明の他の実施
例における高純度ガラスチ・ユーブ作製装置の概要を示
す断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 火炎加水分解法あるいは熱分解反応によるＣＶＤ法
   を用いて光ファイバ用ガラスを作成する工程において、
   該工程中にスートの堆積のみで構成されたスート状中空
   円筒部材を形成する工程が含まれることを特徴とする光
   ファイバ用ガラスの製造方法。 ２ 上記スート状中空円筒部材を、加熱により、脱泡、
   ガラス化して、中空円筒状ガラス部材を作製することを
   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
   ガラスの製造方法。 ３ 上記スート状中空円筒部材を加熱により脱泡、光フ
   ァイバ化した後、加熱、溶着して中実円筒状ガラス部材
   を作製することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の光ファイバ用ガラスの製造方法。