JPS61236626A - 光フアイバ母材の製造方法 - Google Patents

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】 「産業上の利用分野」 本発明は通信用に適した光ファイバの母材を製造する方
法に関する。

１従来の技術】 既知の通り、外付ＶＡＤ法（ＯＶＤ法）では、高純度石
英棒、合成石英系ガラス棒等の外周に多孔質ガラス層を
堆積形成した後、９その多孔質ガラス層を高温の処理に
て透明ガラス化するのが一般であり、かかるＯＶＤ法に
おいてその堆積ガラス層中にフッ素をドープするとき、
従来ではっぎのような手段を採用している。

その一つは、多孔質ガラス層を堆積形成する際のガラス
原料中に、フッ素またはフッ素化合物を添加して、石英
系ガラス棒の外周にフッ素ドープト石英系の多孔質ガラ
ス層を堆積形成する方法である。

他の一つは、石英系ガラス棒の外周に堆積形成された多
孔質ガラス層を、フッ素またはフッ素化合物が添加され
た不活性ガス雰囲気内で透明ガラス化し、該透明ガラス
化と同時にそのガラス層中にフッ素をドープする方法で
ある。

「発明が解決しようとする問題点」 上述した前者の方法では、フッ素によるエッチンク効果
のため、ＯＶＤ法におけるガラス微粒子の堆積速度、堆
積効率が低下し、他にも透明ガラス化時においてガラス
層中からフッ素が揮散するため、該ガラス層径方向のフ
ッ素分布が均一どならない。

後者の方法の場合、」二記エツチング量が少ないが、そ
の反面、石英系ガラス棒外周付近の多孔質ガラス層が該
ガラス棒からの熱により、早期（所定量のフン素ドープ
を受ける前）に透明ガラス化されてしまい、したがって
この方法も該ガラス層径方向のフッ素分布が均一となら
ない。

このように１従来の各方法では石英よりも屈折率が低く
、かつ、フラットな屈折率分布を呈するガラス層が得ら
れず、例えばコアを純石英とし、クラッドをフッ素ドー
プト石芙とする単一モード光ファイバを作製した場合、
クラッドの屈折率分布がフラットでないことにより、そ
の箇所から光が漏れてしまう。

そのため、合成りラッド／コアの比を理論値以上に設定
しないと、低損失の光ファイバが得られず、他にも光フ
ァイバの曲げ損失も発生しやすい問題があった。

本発明は上記の問題点に鑑み、ＯＶＤ法を介して作製さ
れる合成ガラス層中にフッ素が均一かつ効率よくドープ
することのできる光ファイバ母材の製造方法を提供しよ
うとするものである。

「問題点を解決するための手段Ｊ 本発明は、ガラス原料と燃焼ガスとを混合燃焼させて生
成したガラス微粒子を、回転する石英系ガラス棒の外周
に堆積して多孔質ガラス層を形成した後、該多孔質ガラ
ス層を、フッ素またはフッ素化合物を含む雰囲気中で高
温処理して透明ガラス化する光ファイバ母材の製造方法
において、上記石英系ガラス棒の外周に多孔質ガラス層
を堆積形成するとき、上記ガラス原料中には、フッ素ま
たはフッ素化合物を添加し、多孔質ガラス層の堆積が進
行するにしたがい、ガラス原料中へのフッ素またはフッ
素化合物の添加量を徐々に減じることを特徴としている
。

「作用」 本発明方法の場合、石英系ガラス棒の外周に多孔質ガラ
ス層を堆積形成する際のガラス原料中にフッ素またはフ
ッ素化合物を添加し、多孔質ガラス層の堆積が進行する
にしたがい、ガラス原料中へのフッ素またはフッ素化合
物の添加量を徐々に減じる。

こうして形成した多孔質ガラス層の場合、石英系ガラス
棒の外周面に近い部分はど、フッ素ドープ量が多くなり
、石英系ガラス棒の外周から遠ざかる部分はど、フッ５
ドープ量が少なくなる。

つぎにフッ素またはフッ素化合物を含む雰囲気中での高
温処理により上記多孔質ガラス層を透明ガラス化する際
、前記とは逆に、多孔質ガラス層の石英系ガラス棒に近
い部分はフッ素ドープ量が少なくなり、その石英系ガラ
ス棒の外周から遠ざかる部分はど、フッ素ドープ量が多
くなる。

」−述のごとく、所定の二工程を介して石英系ガラス棒
の外周に透明なガラス層を形成するとき、はじめの工程
では外周から中心に向かうにしたがいフッ素ドープ量が
多くなり、つぎの工程では中心から外周に向かうにした
がいフッ素ドープ量が多くなるから、これら二様のフッ
素ドープによりガラス層径方向のフッ素分布が均一とな
る。

しかも多孔質ガラス層形成時のフッ素ドープ量は、透明
ガラス化時のフッ素分布不均−を補償する程度よいから
、該多孔質ガラス層形成時のフッ素によるガラスエツチ
ング効果は小さく、一方、透明ガラス化時においてもそ
のガラスエツチング効果が小さいから、効率よく所定の
ガラス層が形成できる。

１実　施　例１ 以下本発明方法の実施例につき、図面を参照して説明す
る。

第１図において、１ａ、１ｂは回転自在なチャックであ
り、これらチャック１ａ、１ｂは図示しないガラス旋盤
に備えられている。

２は多重管構造の反応バーナであり、このバーナ２は両
チャック１ａ、　ｌｂを結ぶ軸心線に沿い、往復動する
ようになっている。

第２図において、４は透明ガラス化炉であり、この炉４
は炉心管５とその炉心管外周のヒータ８とを備えている
。

図中、７は石英系のガラス棒、　８ａはそのガラス棒７
の外周に堆積形成される多孔質ガラス層、８ｂは該多孔
質ガラス層８ａを透明ガラス化した後のガラス層である
。

第１図のＯＶＤ法を介して石英系ガラス棒７の外周に多
孔質ガラス層８ｄを堆積形成するとき、そのガラス棒７
を例えば時計回りへ回転させ、該ガラス棒７の長手方向
に沿って往復動する多重管構造の反応バーナ２には、気
相のガラス原料（四塩化ケイ素）、気相のドープ原料（
例えば六フッ化イオウ）、水素、酸素等のガスを供給し
、これら各ガスを燃焼させることにより生成したガラス
微粒子を反応へ−す２の先端からガラス棒７に外周に向
けて噴射する。

かくてガラス棒７の外周には、上記反応バーナ２から噴
射されたガラス微粒子が順次堆積され、所定層厚の多孔
質ガラスＲ８ａが形成されるが、この多孔質ガラス層形
成時、反応バーナ２へのドープ原料供給量を漸減するか
ら、当該多孔質ガラス層８ａは、石英系ガラス棒７の外
周面に近い部分はどフッ素を多く含み、石英系ガラス棒
７の外周から遠ざかる部分はどフッ素含有量が少なくな
る。

つぎに多孔質ガラス層８ａ付きの石英系ガラス棒７を、
第２図に示した透明ガラス化炉４の炉心管５内に挿入し
、該炉心管５内にヘリウム、六フッ化イオウ、塩素ガス
等を供給して多孔質ガラス層８ａを透明ガラス化する。

この際の透明ガラス化時、多孔質ガラス層８ａの内層部
は、石英系ガラス棒７からの熱を受けることによりその
外層部よりも早期に透明ガラス化される。

したがって上記炉心管５における多孔質ガラス層８ａは
、透明ガラス化の速いその内層部はどフッ素ドープ量が
少なく、これの外層部に向かうにしたがいフッ素ドープ
量が多くなる。

このように、多孔質ガラス堆積工程とその多孔質ガラス
層の透明ガラス化工程とにおけるフッ素ドープ傾向が異
なるから、多孔質ガラス層８ａを透明ガラス化した後の
透明ガラス層８ｂは、その径方向にわたるフッ素の分布
が均一となる。

つぎに本発明方法の具体例とその比較例について説明す
る。

具体例 上述した手段で単一モード光ファイバの母材を作製する
とき、コア用となる石英系ガラス棒７としてＯＨ基の含
有量が０．ｌｐｐｍ以下、直径が１ｈ＋ｍの高、　純度
石英棒を用いた。

この石英棒外周に多孔質ガラス層を外付けするとき、多
重管構造からなる反応バーナには、それぞれＨ２を１０
１　／ｗｉｎ、０２を１０４１／＋ｓｉｎ、　５ｉｌ１
４を５００ｃｃ／ｓｉｎ供給し、フッ素化合物としては
ＳＦ８を採用してこれを前記Ｓ　＋　Ｃｌ　４とともに
供給した。

なお、ＳＦ６の供給量は多孔質ガラス層を一層堆積する
ごとに減量してｎ層目のＳＦ６供給量を（３００／ｎ）
ｃｃ／ｗｉｎとし、５０層目以降（７）ＳＦ６供給量は
零とした。

」１記ガラス堆積時における石英棒の回転数は６０ｒ、
ｐ、腸、反応バーナの移動速度は８０ｍｍ／ｗｉｎ、ガ
ラス堆積層の平均厚さは０．２５ｍ層／一層である。

こうして石英棒の外周に多孔質ガラス層を堆積形成した
後は、その多孔質ガラス層付き石英棒を最高温度部１４
５０℃とした透明ガラス化炉の炉心管内に入れ、当該多
孔質ガラス層を透明ガラス化した。

この際、透明ガラス化炉の炉心管内には、２０文／ｗｉ
ｎのＨｅ、５００ｃｃ／ｗｉｎのＳＦ８．２００ｃｃ／
ｗｉｎのＣ１２をそれぞれ供給し、降下速度３ｍｍ１Ｉ
ｓｉｎとして多孔質ガラス層付き石英棒を炉心管の最高
温度部へ降下させた。

こうして得られた光ファイバ母材の屈折率分布を第３図
に示す。

第３図で明らかなように、透明ガラス層のΔ−は０．３
鬼であり、該透明ガラス層にはフッ素が均一にドープさ
れ、フラットな屈折率分布を呈している。

透明ガラス化後のガラス重量から測定した結果では、前
記ガラス堆積速度は０．２３ｇ／露ｉｎである。

比較例１ 具体例と同様にして石英棒の外周に多孔質ガラス層な堆
積形成するとき、反応／ヘーナにはＳＦ６を３００ｃｃ
／ｍｉｎの流量にて終始供給した。

この際のガラス堆積層は０．１ｍｍ／一層であり、著し
くガラス収率が低下した。

これはフッ素によるエツチングのためである。

具体例と同様に、ただしＳＦ６は供給しないで、上記多
孔質ガラス層材き石英棒を透明ガラス化炉内に入れ、そ
の多孔質ガラス層を透明ガラス化した。

こうして得られた光ファイバ母材の屈折率分布を第４図
に示す。

第４図で明らかなように、透明ガラス層の屈折率分布は
フラットでなく、Ｆの揮散により外周部の屈折率が上っ
ている。

この比較例でのガラス堆積速度は０．１ｇ／ｓｉｎであ
る。

比較例２ 反応バーナにＳＦ６を供給しない点を除き、他は具体例
と同様にして石英棒の外周に多孔質ガラス層を堆積形成
した。

この比較例でのガラス堆積層の厚さは平均０．２６ｍｍ
／一層であり、具体例とほぼ同じであった。

さらに上記多孔質ガラス層の透明ガラス化を具体例と同
様に行なった。

こうして得られた光ファイバ母材の屈折率分布を第５図
に示す。

第５図で明らかなように、この比較例でも透明ガラス層
の屈折率分布がフラットでない。

これはガラス棒付近のガラス層にＦがドープされなかっ
たことによる。

この比較例でのガラス堆積速度は０．２４ｇ／ｓｉｎで
あった。

上述した各側により、クラッド用透明ガラス層／コア用
石英棒の外径比が８．５となる光ファイバ母材をそれぞ
れ作製し、これら光ファイバ母材を紡糸してディプレス
トクラッド型の単一モード光ファイバを製造した。

こうして得られた光ファイバの伝送特性を下記に示す。

〔具体例の場合〕

波長１．３０蒔■でのロス：　０．５ｄＢ／ｋｍ波長１
．５５ｐＬｉでのロス：　０．３ｄＢ／ｋｍ波長１．３
１１ｇｍでのロス：　２．３ｄＢ／ｋｍ〔比較例１の場
合〕 波長１．３０１Ｌｍでのロス：　０．５ｄＢ／に＋。

波長１．５５ｐＬｍでのロス：　４−２ｄＢ／ｋｍ波長
１．３９ｇｍでのロス：　２．’５ｄＢ／に＋ｍ〔比較
例２の場合〕 波長１．３０ＪＬ１１でのロス：　０．８ｄＢ／ｋｍ波
長１．５５ｐｍでのロス：　３．ＯｄＢ／ｋｍ波長１．
３９１Ｌ＋ｍ　テのロス：　？、ＯｄＢ／ｋｍ上記特性
値で明らかなように、具体例の光ファイバはそのクラッ
ドがほぼ完全にフラー／　ト〒あるため、マイクロベン
ドに強く、波長１．５５ｇｍでのロスが低くなっている
。

しかも具体例の場合は、多孔質ガラス層の段階でその内
部にフッ素が含有されているため、コア：クラッド界面
の脱水が良好となり、その結果、波長１．３９ｐ■での
ロスが比較例１と同レベルとなり、波長１．３９．厘に
関して比較例２よりも良好な伝送特性を示している。

「発明の効果１ 以上説明した通り、本発明方法によるときは、石英系ガ
ラス棒外周への多孔質ガラス層の形成工程、該多孔質ガ
ラス層の透明ガラス化工程において、そのガラス層中へ
巧みにフッ層をドープするから、所望の光ファイバ母材
を製造するとき、ガラス堆積効率を低下させることなく
、上記ガラス　”層中へ均一分布にてフッ素を含有させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における多孔質ガラス層の形成工程を略
示した説明図、第２図はその多孔質ガラス層の透明ガラ
ス化工程を略示した説明図、第３図は本発明方法により
製造された光ファイバ母材の屈折率分布図、第４図、第
５図は本発明の比較例として製造した光ファイバ母材の
屈折率分布図である。 ２　・・・ガラス微粒子生成用の反応バーナ４　・・・
多孔質ガラス層の透明ガラス化炉７・・・石英系のガラ
ス棒 ８ａ・・・多孔質ガラス層 ８ｂ＠拳・透明ガラス層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス原料と燃焼ガスとを混合燃焼させて生成したガラ
   ス微粒子を、回転する石英系ガラス棒の外周に堆積して
   多孔質ガラス層を形成した後、該多孔質ガラス層を、フ
   ッ素またはフッ素化合物を含む雰囲気中で高温処理して
   透明ガラス化する光ファイバ母材の製造方法において、
   上記石英系ガラス棒の外周に多孔質ガラス層を堆積形成
   するとき、上記ガラス原料中には、フッ素またはフッ素
   化合物を添加し、多孔質ガラス層の堆積が進行するにし
   たがい、ガラス原料中へのフッ素またはフッ素化合物の
   添加量を徐々に減じることを特徴とする光ファイバ母材
   の製造方法。