JPS6060938A - 石英系光フアイバ母材の製造方法 - Google Patents

石英系光フアイバ母材の製造方法

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JPS6060938A
JPS6060938A JP16735383A JP16735383A JPS6060938A JP S6060938 A JPS6060938 A JP S6060938A JP 16735383 A JP16735383 A JP 16735383A JP 16735383 A JP16735383 A JP 16735383A JP S6060938 A JPS6060938 A JP S6060938A
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JP
Japan
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fluorine
porous
core
glass
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Pending
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JP16735383A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Yoshida
和昭 吉田
Kunio Ogura
邦男 小倉
Katsumi Orimo
折茂 勝巳
Akira Iino
顕 飯野
Nobuo Inagaki
稲垣 伸夫
Motohiro Nakahara
基博 中原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture 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]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/31Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium

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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】 本発明は光通信用、ライトガイド用、イメージガイド用
などの光ファイバを得べき石英系光ファイバ母相の製造
方法に関する。
石英系光ファイバにおいて、そのクラッドにのみ弗素を
含有するものは数多く知られており、これの具体的なも
のとして、通信に有用なデプレストクラッド・シングモ
ード光ファイバとが、純石英コア舎弗素ドープト石英ク
ラッドからなる耐放射線光ファイバなどがあげられる。
最近、クラッドだけでなく、コアにも弗素を含有させる
と、光ファイバの低損失化に効果的であることが判明し
た。
コア、クラッドの両方に弗素を含有させる方法はPCV
D法において公知であるが、多孔質ガラス体(多孔質母
材)をつくり、これを透明ガラス化する方法、すなわち
VAD法や外付けCVD法等ではコア、クラッドの両方
に弗素をドープすることが技術的に明らかにされておら
ず、クラッドにのみ弗素をドープすることが知られるに
とどまる。
ちなみに、第58年度電子通信学会総合全国大会での報
告では、第1図のVAD法において、S i CA4が
ガラス原料として供給される多重管構造のトーチ1と、
5iCtn、S Faカフ ス原料として供給される多
重管構造トーチ2とによりコア用多孔質ガラス層3とク
ラッド用多孔質ガラス層4とを堆積形成し、これにより
得られた多孔質母材6を透明ガラス化して光フアイバ母
相とした後、該光フアイバ母材を既知の手段で紡糸する
ことにより、第2図の屈折率分布をもつ光ファイバを製
造している。
上記の報告をもとにした場合、コア用のトーチ2にも弗
素原料を供給することにより、コア用およびクランド用
の肉条孔質ガラス層3.4に弗素を含有させることがで
きると考えられるが、このような方法では大量の弗素が
消費されてしまい、好ましくない。
一方、上記報告例では、VAD法により得られた多孔質
力27体を弗素ガス雰囲気中で加熱することにより、そ
のガラス中に弗素を含有さぜることができることも説述
しているが、この際の弗素添加量は△n値で0.05%
程度ときわめて低く、実用的でない上、コア、クラッド
を形成するといった例示もない。
これに関連する事項として、弗素ガス雰囲気中で多孔質
ガラス体を加熱した場合、弗素のエツチング作用により
ガラスが急速に減量してしまい、工業的にみて実用性の
ないことも経験している。
本発明は上記のごとき事情に鑑みなされたものであり、
その目的とするところは、コアおよびクラッドが共に弗
素を含有している低損失な石英系光ファイバの提供を前
提とし、弗素の消費量が少ないこと、高濃度の弗素ドー
プが行なえること、弗素のエツチングによる多孔質ガラ
ス体の減量がわずかであることなど、工業的に有用な石
英系光フアイバ母材の製造方法を実現することにある。
本発明方法が特徴とするところは、多孔質母料(多孔質
ガラス体)をつくる工程と該多孔質母料を透明ガラス化
する工程とにより、コア用ガラス層とクラッド用ガラス
層とが少なくとも弗素をドーパントとして含有している
石英系光フアイバ母材を製造する方法において、多孔貝
母材をつくるとき、そのコア用多孔質ガラス層、クラッ
ド用多孔質ガラス層のうち、少なくともその一方には酸
化物ドーパントを含有させておき、当該多孔質母材を弗
素含有ガス雰囲気中で透明ガラス化することにある。
本発明方法において多孔質母材をつくるには、酸化反応
、火炎加水分解反応などにより原料を化学反応させ、こ
れにより生成されたガラス微粒子を所定の形状に堆積さ
せればよく、この隙、コア用多孔質ガラス層、クラッド
用多孔質ガラス層は同時に形成しても別々に形成しても
よい。
多孔質母材をつくる具体的な手段としてはVAD法や外
付けCVD法が採用される。
周知の通り、光ファイバはそのコア(導光部)とクラッ
ド(被覆部)との相対関係においてコアが高屈折率、ク
ラッドが低屈折率となっており、こうした屈折率は多孔
質母材をつくるときのドーパントにより設定されるのが
一般であり、具体的にはS i Oxを主成分とするコ
ア用多孔質ガラス層、クラッド用多孔質ガラス層の両方
にドーパントを含有させる、コア用多孔質ガラス層に屈
折率高上用のドーパントを含有させるが1クラッド用多
孔負ガラス層にはドーパントを含有させない、コア用多
孔質ガラス層にはドーパントを含有させずにクラッド用
多孔質ガラス層に屈折率低下用のドーパントを含有させ
る、などの手段が採用される。
本発明では上述した適宜の手段により、コア用多孔質ガ
ラス層、クラッド用多孔質ガラス層のいずれか一方また
は両方に酸化物ドーパントを含有させる。
酸化物ドーパントのうち、屈折率向上用としてはG e
 O!、PtOs、AL*Os、T i Ch、T a
dos、S n 01% Z r 01% Y b20
ss L atots G a2es%Zn021A 
S 20sなどがあり、屈折率低下用にはB2O3があ
る。
本発明方法において多孔質母材を透明ガラス化する雰囲
気は弗素を含有していなければならず、その弗素含有ガ
ス雰囲気をつくるとき、F2、SFg、CFa、CCt
t Fx、CxFi、CI Cts F s、5iFi
、NFsなど、あるいはこれらの分解または酸化生成ガ
ス等々が用いられる。
ガラス中への弗素含有量は、第3図に例示のごとく雰囲
気中の弗素原子の濃度によって決まり、したがって雰囲
気中における弗素濃度は重要である。
ちなみに、第3図では純S i O2からなる多孔質母
相をHe 十S OCAs 十Ox 十S Fsの雰囲
気中で透明ガラス化し、当該ガラス中における弗素のド
ープ量を△n%であられしたものである。
ガラス中の弗素含有率を高めるには、透明ガラス化雰囲
気中の弗素濃度を高める必要があるが、その反面、該雰
囲気中の弗素濃度を高くすると、多孔質母材が弗素によ
り激しくエツチングされ、減量するといった不都合も生
じる。
したがって本発明方法における透明ガラス化時の弗素含
有ガス雰囲気では、その弗素原子の濃度の上限を6当量
/l とするのがよく、さらに好ましくはこれを0.6
当量/lとするのがよく、最も好ましい弗素原子の濃度
は0.36当量/lである。
上記雰囲気中における弗素濃度の上限をこのように設定
したのは、実用上、それ以上の弗素濃度ではガラスが得
られないからである。
上記雰囲気中には、弗化物ガス以外にHeも有用であり
、そのHeは約70VoL%以上であるのが好ましい。
他に上記雰囲気中にはAr%o2、Ctxのようなガス
を混ぜてもよい。
本発明方法において、多孔質母材を700〜1200℃
程度の弗素含有ガス雰囲気中にさらした後、該雰囲気を
ただちに昇温して当該母材を透明ガラス化することもで
きるが、これは透明ガラス化時に弗素含有ガス雰囲気と
するものに比べ、母材中への弗素ドープ量が少なくなり
、好ましくない。
多孔質母材を透明ガラス化するのに時間かがかると、ガ
ラスが激しく揮散するので好しくなく、シたがって多孔
質母材は高温の弗素含有ガス雰囲気中に3時間以上さら
さないのがよい。
これの具体的手段としては、透明ガラス化用の炉内に所
定のガスを供給するとともにその炉内の雰囲気温度を透
明ガラス化温度に設定し、多孔質母材が当該炉内を通過
するときの移動速度60〜300 mm/時程度に設定
するのがよい。
つぎに本発明方法の具体的な実施例について説明する。
+ − なお、各実施例における△n1△ 、△ はシングルモ
ード型、グレーデッドインデックス型として示した第4
図イ、口の屈折率分布図に表記した通りであり、同図イ
、口におけるdは光フアイバ母材のコア用ガラス層の直
径、Dはクラッド用ガラス層の直径をあられす。
また、各実施例において降下速度というとき、これは多
孔質母材が高温炉内を上方から下方へ通過する際の移動
速度を意味する。
実施例1 この実施例はジングルモード型石英系光ファイバの母材
をつくる例である。
S 1ctas GeCt<をコア用トーチに供給し、
S i CA4. @クラッド用トーチに供給し、これ
ら原料をそれぞれ火炎力踪分解反応させ、これにより生
成されたガラス微粒子を軸方向に堆積成長させて多孔質
母材を形成した。
得られた多孔質母材はコア用多孔質ガラス層の直径が1
5mmφ、クラッド用多孔質ガラス層の直径が80(財
)φであり、これら多孔質ガラス層の密度は0.259
7mであった。
弗素含有ガス雰囲気は1600℃とした高温炉内にae
tsz/=a、S OC/=2/ O! 11/”、S
F6を供給することにより形成し、多孔質母材はその高
温炉内に降下速度180 +nm/時にて押入すること
により透明ガラス化した。
なお、S OCtz / Ch I L/#IIIIは
S OC72をOX(キャリアガス) l ly’xi
nでバブリングすることにより供給した。
上記透明ガラス化により得られた石英系光フアイバ母材
は、そのコア用ガラス層の直径8mmφ、クラッド用ガ
ラス層の直径40wnであった。
さらにこの光フアイバ母材は、コア用ガラス層の屈折率
分布がステップ型、クラッド用ガラス層の屈折率分布が
フラット製であり、比屈折率差△nは0.3〜0.4%
であった。
表1は上記におけるSF4の添加量と△−との関係を示
したものである。
表 1 上記実施例1により得られた各石英系光フアイバ母材を
紡糸してコアがGe0t F 5ins、クラッドがF
SiOxである光ファイバを製造したところ、それぞれ
伝送特性のよいものが得られた。
なお、コア、クラッドには表1の△−値と対応する弗素
が一様に含有されていた。
実施例2 この実施例はグレーデツドインデック2型石英系光ファ
イバ母材をつくる例である。
5iCt、、G e CLaをコア用トーチに供給し、
S i C4をクラッド用トーチに供給し、これら原料
をそれぞれ火炎加水分解反応させ、これにより生成され
たガラス微粒子を軸方向に堆積成長させて多孔質母材を
形成した。
得られた多孔質母材はコア用多孔質ガラス層の直径が5
0・−φ、クラッド用多孔質ガラス層の直径が70.w
IIHφであり、これら多孔質ガラス層の密度は0.2
 f/x*であった。
弗素含有ガス雰囲気は1600℃とした高温炉内にHe
 15 L/mr、5OC621021t/m1SF、
またはCCt2F zを供給することにより形成し、多
孔質母材は120mn層、180調/時、300瓢/時
のいずれかを降下速度として上記高温炉内へ挿入するこ
とにより透明ガラス化した。
上記透明ガラス化により得られた石英糸光ファイバは比
屈折率差Δnが1.0%、屈折率分布係数αが1.8〜
2.3であった。
表2は上記における弗素化合物添加量、母材降下速度と
△−との関係を示したものである。
表 2 実施例2において弗素含有ガス雰囲気をCC4tFtで
形成した場合でもクラッド用ガラス層の屈折率分布は低
下し、フラットな分布となった。
ただし、表2のNO5で示すようにSFiの濃度が高い
と、多孔質母材がすべてSiF4になり、揮散してしま
うため、光フアイバ母材が得られなかった。
さらにSF、の濃度が、10%を越えた場合、3時間以
上の処理を行なうことによりガラスが消失してしまった
上記実施例2において表2のNo 1〜NO4の条件で
得られた各光フアイバ母材を紡糸してコアがGeO*−
F−5ins、クラッドがFSi(hである光ファイバ
を製造したところ、それぞれ伝送特性のよいものが得ら
れた。
なお、コア、クラッドには表2のΔ値と対応する弗素が
一様に含有されていた。
実施例3 実施例1と同じ条件で作製した多孔質母材を、He 1
517m、SOCム1021 t/=、S Fg 50
cC/4j*が供給されている1000℃の炉内で処理
し、その後、炉温を1600℃とし、供給ガヌをHe 
15 t/=、S OC721021L/馴として上記
母材を透明ガラス化した。
多孔質母材の降下速度はいずれも180■/時とした。
上記により得られた石英系光ファイバ母相の屈折率分布
はrが0.23%、△が0.10%であり、弗素の含有
状況は一様でなく、半径方向の週辺に向けて減少してい
た。
実施例4 実施例1と同じ条件で作製した多孔質母材を、He 1
5 i/min、S OCL21t/=が供給サレテイ
る1000℃の炉内で処理し、その後ζ炉温を1600
℃とし、供給ガスをHe 151/mM、S OCAt
/ 021 t/rnin、S FG 50 C(/=
として上記母材を透明ガラス化したところ、得られた石
英系光フアイバ母材の屈折率分布はtが0.15%、△
−が023%であった。
以上説明した通り、本発明方法によるときは多孔質母材
の透明ガラス化を弗素含有ガス雰囲気中で行なうので、
その母材には透明ガラス化と同ルjしてコア用ガラス層
、クラッド用ガラス層に弗素をドープすることができ、
これの弗素含有量も△−値で最高028%もの高率にす
ることができ、弗素含有ガス雰囲気中の弗素濃度も6当
量/Lでよいので、弗素消費量が少なく、エツチングに
よるガラス減量もわずかで問題とならない。
もちろん上記両ガラス層のいずれか一方または両方には
酸化物ドーパントが含有されるので、両者の必要な屈折
率差も容易に設定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はVAD法の暗示説明図、第2図はクラッドにの
み弗素を含有する従来の光ファイバの屈折率分布図、第
3図はガラス中の弗素ドープ量を△nであられした図、
第4図イ、口は本発明方法により製造される石英系光フ
アイバ母材の屈折率分布を示す説明図である。 3・・・・・コア用多孔質ガラス層 4・・・・・クラッド用多孔質ガラス層5・・・・・多
孔質母材 凹面の11=譜内心に変更なし) 第1 図 第2 図 食 3 図 第4− 図 (イ) ツク 句 (ロ) 手続補正書(,5よ。 3.補正をする者 事件との関係 特許出願人 古河電気工業株式会社 4、復式 理 人 〒100 6、補正の対象 明細書全文および図面、委任状 7、補正の内容 ”′や−)菖以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 多孔質母材をつくる工程と該多孔質母材を透明ガラス化
    する工程とにより、コア用ガラス層とクラッド用ガラス
    層とが少なくとも弗素をドーパントとして含有している
    石英系光フアイバ母材を製造する方法において、多孔質
    母材をつくるとき、そのコア用多孔質ガラス層、クラッ
    ド用多孔質ガラス層のうち、少なくともその一方には酸
    化物ドーパントを含有させておき、当該多孔質母材を弗
    素含有ガス雰囲気中で透明ガラス化する石英系光フアイ
    バ母材の製造方法。
JP16735383A 1983-09-10 1983-09-10 石英系光フアイバ母材の製造方法 Pending JPS6060938A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5650136A (en) * 1979-09-26 1981-05-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Manufacture of optical fiber base material
JPS6011250A (ja) * 1983-06-28 1985-01-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 光伝送用フアイバならびにその製造方法

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