JPS62148334A - 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 - Google Patents
光フアイバ用ガラス母材の製造方法Info
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- JPS62148334A JPS62148334A JP28776485A JP28776485A JPS62148334A JP S62148334 A JPS62148334 A JP S62148334A JP 28776485 A JP28776485 A JP 28776485A JP 28776485 A JP28776485 A JP 28776485A JP S62148334 A JPS62148334 A JP S62148334A
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- gas
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture 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]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
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- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔童業上の利用分野〕
本発明は、ＶＡＤ法を用いた光ファイバーの母材の製造
方法に関するもので、特に弗素（Ｆ）等の屈折率調整用
の元素を添加剤として多量かつ高床で安定に添加（ドー
プ）して高品質の光ファイバー用母材を製造する方法に
関する。
方法に関するもので、特に弗素（Ｆ）等の屈折率調整用
の元素を添加剤として多量かつ高床で安定に添加（ドー
プ）して高品質の光ファイバー用母材を製造する方法に
関する。
従来、光ファイバはＭＣ１ＶＤ法、０ＶＦｏ法など様々
な製法で製造されているが、生産性・品質などの点でＶ
ＡＤ法が注目されている。この方法（は、１ず火炎加水
分解反応により、ガラス微粒子を生成し、回転する出発
材上に次々と堆積させ、棒状の多孔質プリフォーム（ガ
ラススート母材）を作る。次に該多孔質プリフォームを
様々なガス雰囲気中で加熱処理し、脱水・溶融ガラス化
し、光ファイバ母材？得る。さらにこの母材を紡糸して
光ファイバを得るという方法である。
な製法で製造されているが、生産性・品質などの点でＶ
ＡＤ法が注目されている。この方法（は、１ず火炎加水
分解反応により、ガラス微粒子を生成し、回転する出発
材上に次々と堆積させ、棒状の多孔質プリフォーム（ガ
ラススート母材）を作る。次に該多孔質プリフォームを
様々なガス雰囲気中で加熱処理し、脱水・溶融ガラス化
し、光ファイバ母材？得る。さらにこの母材を紡糸して
光ファイバを得るという方法である。
光ファイバは、主として光の伝搬されるコア部と、その
周囲のクラッド部から構成されており、コア部の屈折率
をｎ５、クラッド部の屈折率ヲｎｔ トスルト、Ｎ、
Ａ Ｃ開口数） ハＮ、ｈ、＝！（ｎｔ＞ｎｔ）で定義
される（ｎ言ｒ ｎ２は平均値）。
周囲のクラッド部から構成されており、コア部の屈折率
をｎ５、クラッド部の屈折率ヲｎｔ トスルト、Ｎ、
Ａ Ｃ開口数） ハＮ、ｈ、＝！（ｎｔ＞ｎｔ）で定義
される（ｎ言ｒ ｎ２は平均値）。
シリカ（Ｓ１０□）をペースとする光ファイバでは、（
１）コアに屈折率を上げる添加剤をドープする方式、＋
ｉ＋クラッドに屈折率を下げる添加剤をドープする方式
、（ｉｉｉｌ ｔｉ）とｔｉｔの方式の合体方式、のい
ずれかの方式が用いられる。言うまでもなく、中ではク
ラッド部が（１１）ではコア部がシリカである。
１）コアに屈折率を上げる添加剤をドープする方式、＋
ｉ＋クラッドに屈折率を下げる添加剤をドープする方式
、（ｉｉｉｌ ｔｉ）とｔｉｔの方式の合体方式、のい
ずれかの方式が用いられる。言うまでもなく、中ではク
ラッド部が（１１）ではコア部がシリカである。
通常よく用いられる添加剤としては、ＧｅＯ２゜Ｐ！０
５．ｌ、０３ 、ＴｉＯ□（以上屈折率上昇用）、また
ＢｚＯｘ、？（以上屈折率下降用）等が挙げられる。
５．ｌ、０３ 、ＴｉＯ□（以上屈折率上昇用）、また
ＢｚＯｘ、？（以上屈折率下降用）等が挙げられる。
第３図に波長Ｑ、５９ μ常における石英系ガラスの屈
折率を示す。横軸はシリカ中の酸佳物重量％を、縦軸は
屈折率（ｎα）および屈折率葺成％をあられす。〔出典
：態丸、黒崎： ′″光伝送用材料”工業材料ユニ（１
９７９）、Ｐ３９）これらの添加剤のうち、弗素は最近
になって注目されだした添加剤であって、ＶＡＤ法にお
けるのみならず、他の製法においてもドープする方法が
検討、開発されている。
折率を示す。横軸はシリカ中の酸佳物重量％を、縦軸は
屈折率（ｎα）および屈折率葺成％をあられす。〔出典
：態丸、黒崎： ′″光伝送用材料”工業材料ユニ（１
９７９）、Ｐ３９）これらの添加剤のうち、弗素は最近
になって注目されだした添加剤であって、ＶＡＤ法にお
けるのみならず、他の製法においてもドープする方法が
検討、開発されている。
コア・クラッド間で同じ屈折率差を得たい場合に、一般
的クラッドで屈折率を下げだ、前述の（１１）および０
１１）の方式は、コア部にドープする添加剤量が全く無
いか、あるいは（ｉ）の方式によるよりも少なくてすむ
、という利点を有している。
的クラッドで屈折率を下げだ、前述の（１１）および０
１１）の方式は、コア部にドープする添加剤量が全く無
いか、あるいは（ｉ）の方式によるよりも少なくてすむ
、という利点を有している。
このことは、高ＮＡ光ファイバにとって、コア部の添加
剤による吸収損失が低減されるという意味で有利である
。また、放射線照射下での伝送損失に優れた純シリカコ
ア光ファイバは（１１）の方式でしか作成できない。
剤による吸収損失が低減されるという意味で有利である
。また、放射線照射下での伝送損失に優れた純シリカコ
ア光ファイバは（１１）の方式でしか作成できない。
このように、クラッド部の屈折率を下げる方式は有利な
特性をもつ。
特性をもつ。
特に、ＶＡＤ法の焼結工程において、弗素をドープする
ことの利点は、 ・′リ 均一にドープでき、平坦な屈折主分布を与える
ことができる。
ことの利点は、 ・′リ 均一にドープでき、平坦な屈折主分布を与える
ことができる。
■ 処理速度が速い。すなわち数１００〜１ ｋｇ程度
の多孔質プリフォームを数時間以内で処理・ガラス化で
きる。
の多孔質プリフォームを数時間以内で処理・ガラス化で
きる。
の２点において特に他方式よりすぐれており、これに関
する技術は特開昭５５−６７５３３、同６０−８６０４
７、同／、０−８６０４９各号公報などに詳細に示され
ている。
する技術は特開昭５５−６７５３３、同６０−８６０４
７、同／、０−８６０４９各号公報などに詳細に示され
ている。
しかしながら、焼結工程でガラススート母材に弗素、ボ
ロンなどを添加する際に、下記の如き問題が浮び上って
きた。
ロンなどを添加する際に、下記の如き問題が浮び上って
きた。
（イ） ガラススート母材を一端より他端へと徐々に移
動しつつ加熱領域に挿入する傾斜焼結法を用いた場合、
得られたガラス母材は気泡の残留なく透明なものである
が、弗素添加による比屈折率差」は母材両端でかなりの
差を有した。
動しつつ加熱領域に挿入する傾斜焼結法を用いた場合、
得られたガラス母材は気泡の残留なく透明なものである
が、弗素添加による比屈折率差」は母材両端でかなりの
差を有した。
（ロ） 一方、ガラススート母材全体を均一に加熱昇温
して透明化する均一加熱焼結法を用いた場合、」は母材
の長手方向で安定で均一になるものの、母材中に気泡を
残す傾向にあり、しかも弗素の添加量が増えるに従いこ
の傾向が著しくなシ、高純度の石英系ガラス心棒？有す
るガラススート母材では得られたガラス母材中に多数の
気泡を残し、これは特に心棒界面において著しかった。
して透明化する均一加熱焼結法を用いた場合、」は母材
の長手方向で安定で均一になるものの、母材中に気泡を
残す傾向にあり、しかも弗素の添加量が増えるに従いこ
の傾向が著しくなシ、高純度の石英系ガラス心棒？有す
るガラススート母材では得られたガラス母材中に多数の
気泡を残し、これは特に心棒界面において著しかった。
このため、傾斜焼結、均一加熱焼結のいずれの方法によ
っても得られた弗素添加ガラス母材はΔｎの長手方向の
変動か気泡の残留という欠陥を持つことがあるため、光
ファイバ用ガラス母材として採用できる歩留りに限度が
あった。
っても得られた弗素添加ガラス母材はΔｎの長手方向の
変動か気泡の残留という欠陥を持つことがあるため、光
ファイバ用ガラス母材として採用できる歩留りに限度が
あった。
本発明は上記した従来法における問題点のうち、特に弗
素添加の長手方向の不安定性（比屈折率差Δｎの変動）
と気泡の残留の問題を解消することで、高品質で経済性
に富んだ光ファイバ用母材として供するに充分なガラス
母材の製造方法を提供することを目的とするものである
。
素添加の長手方向の不安定性（比屈折率差Δｎの変動）
と気泡の残留の問題を解消することで、高品質で経済性
に富んだ光ファイバ用母材として供するに充分なガラス
母材の製造方法を提供することを目的とするものである
。
本発明者等は上記問題点を解決するための手段について
鋭意研究の結果、本発明の石英を主成分とするガラスス
ート母材を少なくとも１種以上の屈折率調整用の元素を
含んだガス雰囲気内にて加熱処理し、それによシ該ガラ
ススート母材に上記元素を添加する方法において、該ガ
ラススート母材分加熱された上記ガス雰囲気内に徐々に
移動して、該ガラススート母材の一端より他端へと漸次
収縮透明化させ、かつ該ガラススート母材の移動方向は
上記ガス雰囲気の流れ方向と一致するように行うことを
特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法に到達−
した。
鋭意研究の結果、本発明の石英を主成分とするガラスス
ート母材を少なくとも１種以上の屈折率調整用の元素を
含んだガス雰囲気内にて加熱処理し、それによシ該ガラ
ススート母材に上記元素を添加する方法において、該ガ
ラススート母材分加熱された上記ガス雰囲気内に徐々に
移動して、該ガラススート母材の一端より他端へと漸次
収縮透明化させ、かつ該ガラススート母材の移動方向は
上記ガス雰囲気の流れ方向と一致するように行うことを
特徴とする光ファイバ用ガラス母材の製造方法に到達−
した。
上記した本発明によりはじめて、弗素を平坦にかつ長手
方向に安定して均一に添加せしめることと得られる母材
への気泡の残留もなくすることの両方の達成が可能とな
った。
方向に安定して均一に添加せしめることと得られる母材
への気泡の残留もなくすることの両方の達成が可能とな
った。
本発明の特に好ましい実施態様としては、該ガラススー
ト母材は加熱処理前に予めＣ／２ガス等のハロゲン系ガ
スを用いて充分に脱水されたものを用い、ガス雰囲気が
例えばａｙいＣ２Ｆ６、ＳＦ、、８１ＦいＢＦ３等の弗
素系又は硼素系ガスのいずれか一種を含み、これらのガ
ス雰囲気内での母材の移動及び加熱処理は石英炉心管内
にて行ない屈折率調整用の元素を含むガスとして日ｉＦ
、を用いる上記方法が挙げられる。
ト母材は加熱処理前に予めＣ／２ガス等のハロゲン系ガ
スを用いて充分に脱水されたものを用い、ガス雰囲気が
例えばａｙいＣ２Ｆ６、ＳＦ、、８１ＦいＢＦ３等の弗
素系又は硼素系ガスのいずれか一種を含み、これらのガ
ス雰囲気内での母材の移動及び加熱処理は石英炉心管内
にて行ない屈折率調整用の元素を含むガスとして日ｉＦ
、を用いる上記方法が挙げられる。
本発明において用いる石英を主成分とするガラススート
母材は、例えば火炎加水分解反応により、ガラス原料ガ
ス及び添加剤ガス等を不活性ガスをキャリヤーとして火
炎中に導入し、生成したガラス微粒子を堆積せしめる、
あるいはいわゆるゾルゲル法すなわちアルコラードの加
水分解により得る、等の方法により得られ、これらの技
術は公知のものである。
母材は、例えば火炎加水分解反応により、ガラス原料ガ
ス及び添加剤ガス等を不活性ガスをキャリヤーとして火
炎中に導入し、生成したガラス微粒子を堆積せしめる、
あるいはいわゆるゾルゲル法すなわちアルコラードの加
水分解により得る、等の方法により得られ、これらの技
術は公知のものである。
本発明においては、該ガラススート母材を少なくとも１
種以上の屈折率調製用元素を含むガス雰囲気中において
該スートを加熱処理して該ガラススート母材に屈折率調
製用元素を添加するのであるが、このような屈折率調整
用元素としては、例えばＢ、Ｆ、Ｎ、Ｐ、Ｇｏ、Ａ／、
Ｔｉ 等が挙げられる。
種以上の屈折率調製用元素を含むガス雰囲気中において
該スートを加熱処理して該ガラススート母材に屈折率調
製用元素を添加するのであるが、このような屈折率調整
用元素としては、例えばＢ、Ｆ、Ｎ、Ｐ、Ｇｏ、Ａ／、
Ｔｉ 等が挙げられる。
本発明は上記加熱処理において、該ガラススート母材を
加熱された雰囲気内にて、徐々に、かつ屈折率調節用元
素を含む雰囲気ガスの流れ方向に一致した方向に、移動
する。これを第１図により具体的に説明する。第１図は
本発明の一実施態様の模式図であり、図中１はガラスス
ート母材、２は加熱炉、３は炉心管、４は弗素系ガス入
口、５はその他のガス入口、６はガス出口、７は回転及
び上下動可能な軸、８はヒーターである。図のように軸
７に取付けられ炉心管３中に入れられたガラススート母
材１を、弗素系ガス４およびその他のガス５の流れ方向
に一致して、軸７により徐々に上方に引きあげ、スート
母材１がヒーター８０部分を通過することにより、片端
より他端に向かい徐々に収縮透明化するようにする。
加熱された雰囲気内にて、徐々に、かつ屈折率調節用元
素を含む雰囲気ガスの流れ方向に一致した方向に、移動
する。これを第１図により具体的に説明する。第１図は
本発明の一実施態様の模式図であり、図中１はガラスス
ート母材、２は加熱炉、３は炉心管、４は弗素系ガス入
口、５はその他のガス入口、６はガス出口、７は回転及
び上下動可能な軸、８はヒーターである。図のように軸
７に取付けられ炉心管３中に入れられたガラススート母
材１を、弗素系ガス４およびその他のガス５の流れ方向
に一致して、軸７により徐々に上方に引きあげ、スート
母材１がヒーター８０部分を通過することにより、片端
より他端に向かい徐々に収縮透明化するようにする。
また図示はしていないが、ガラススート母材を上方から
下方へと移動させながら、マツフル上方から弗素系ガス
を含む雰囲気ガスを下方へと流す方法でもよい。
下方へと移動させながら、マツフル上方から弗素系ガス
を含む雰囲気ガスを下方へと流す方法でもよい。
本発明は、弗素系ガスを添加せしめた混合ガスを流す方
向と、スート母材と上記混合ガス中にて移動させる方向
とを一致させたことによるもので、これによりスート母
材の焼結以前に、多孔質中に弗素系ガスが含浸されるこ
とになシ、その結果、弗素を長手方向に安定に添加する
ことが可能となったと考えられる。この考察は下記の事
実からも正しいことが理解されよう。
向と、スート母材と上記混合ガス中にて移動させる方向
とを一致させたことによるもので、これによりスート母
材の焼結以前に、多孔質中に弗素系ガスが含浸されるこ
とになシ、その結果、弗素を長手方向に安定に添加する
ことが可能となったと考えられる。この考察は下記の事
実からも正しいことが理解されよう。
すなわち、ガス雰囲気を保持するマツフル内の加熱部よ
り上方にスート母材を設置し、マツフル下方より上方（
ζむけて弗素系ガスを含む混合ガスを流し、該スート母
材はガス流と対向して徐々に下降させながら、弗素添加
と同時に透明ガラス化を行ったところ、気泡の無い円柱
状のガラス母材が得られたが、そのΔｎの長手方向の分
布につき母材全長（３０ｃｒｎ）にわたる測定をしたと
ころ、先端部の＝Ｑ、２％から徐々に減少し、中心部以
降では後端まで−０，５％と安定していた。つまりΔｎ
が−０，２％〜−ＣＬ３％の範囲でバラソイでおり、こ
れではΔｎの調整に厳密さを要求されるシングルモード
ファイバ用クラツド材等には到底用いることができない
。
り上方にスート母材を設置し、マツフル下方より上方（
ζむけて弗素系ガスを含む混合ガスを流し、該スート母
材はガス流と対向して徐々に下降させながら、弗素添加
と同時に透明ガラス化を行ったところ、気泡の無い円柱
状のガラス母材が得られたが、そのΔｎの長手方向の分
布につき母材全長（３０ｃｒｎ）にわたる測定をしたと
ころ、先端部の＝Ｑ、２％から徐々に減少し、中心部以
降では後端まで−０，５％と安定していた。つまりΔｎ
が−０，２％〜−ＣＬ３％の範囲でバラソイでおり、こ
れではΔｎの調整に厳密さを要求されるシングルモード
ファイバ用クラツド材等には到底用いることができない
。
一方、ガラススート母材の移動方向と弗素系ガス含有雰
囲気ガスの流れ方向とを一致させてガスも上方より下方
へ流し、その他条件は同様にして弗素添加と透明ガラス
化とを同時に行って得たガラス母材ば、△ｎは全長にわ
たり−０，３％と安定であった。
囲気ガスの流れ方向とを一致させてガスも上方より下方
へ流し、その他条件は同様にして弗素添加と透明ガラス
化とを同時に行って得たガラス母材ば、△ｎは全長にわ
たり−０，３％と安定であった。
これは、ガラススート母材への弗素添加にょるΔｎの形
成が、下記（１）式のような平衝反応で行われており、 ３Ｓｉへ（８） ＋ ｓ１風（ｇ）；二４Ｓｉ○ｔｓ
ｌＦ（日） ・・・ （１）ｌΔｎｌ
” （Ｓｉｆｔｓ Ｆ 〕＝ Ｋｏ（ＥｌｉＦ４） Ｖ
４ ・・・（２）ただし １Δｎ１：比屈折率
差の絶対値、（ＳｉＯｌｓＦ） ： ５ｉＯｔｓＦの濃
度（ＳｉＦ、） ：日ｉＦ、の濃度 ？あられす、ガ
ラススート母材内に所定の弗素が充分に含浸されていな
いと、（２）式よシわかるように、ＥｌｉＦ。
成が、下記（１）式のような平衝反応で行われており、 ３Ｓｉへ（８） ＋ ｓ１風（ｇ）；二４Ｓｉ○ｔｓ
ｌＦ（日） ・・・ （１）ｌΔｎｌ
” （Ｓｉｆｔｓ Ｆ 〕＝ Ｋｏ（ＥｌｉＦ４） Ｖ
４ ・・・（２）ただし １Δｎ１：比屈折率
差の絶対値、（ＳｉＯｌｓＦ） ： ５ｉＯｔｓＦの濃
度（ＳｉＦ、） ：日ｉＦ、の濃度 ？あられす、ガ
ラススート母材内に所定の弗素が充分に含浸されていな
いと、（２）式よシわかるように、ＥｌｉＦ。
の濃度が小さくなり、このため弗素含浸の不充分な先端
領域では弗素のガラスへの添加量は少なくなる、すなわ
ち１△ｎ１が小さくなるものと考えられる。
領域では弗素のガラスへの添加量は少なくなる、すなわ
ち１△ｎ１が小さくなるものと考えられる。
弗素系ガスのガラススート母材への含浸する早さは該母
材のカサ密度によっても大きく変シ、カサ密度を大きく
するとΔｎは大きくなる傾向がある。ガラススート母材
の移動方向を弗素系ガス含有雰囲気ガスの流れ方向に対
向させた場合、カサ密度［１１３９／ ｔｙｎ”の母材
でばｌΔｎｌの範囲は１２〜０３％で変動したのに対し
、０．６７／訓３のガラススート母材では０，１５〜１
１．３％の変動となり、中心部でも不安定で０．２５％
であり、ガラススート母材のいかなる位置でも△ｎは異
なっていた。この事実は、ガラススート母材への弗素系
ガスの含浸がカサ密度に犬きく依存し、カサ密度が大き
い程、含すが遅くなることを支持している。
材のカサ密度によっても大きく変シ、カサ密度を大きく
するとΔｎは大きくなる傾向がある。ガラススート母材
の移動方向を弗素系ガス含有雰囲気ガスの流れ方向に対
向させた場合、カサ密度［１１３９／ ｔｙｎ”の母材
でばｌΔｎｌの範囲は１２〜０３％で変動したのに対し
、０．６７／訓３のガラススート母材では０，１５〜１
１．３％の変動となり、中心部でも不安定で０．２５％
であり、ガラススート母材のいかなる位置でも△ｎは異
なっていた。この事実は、ガラススート母材への弗素系
ガスの含浸がカサ密度に犬きく依存し、カサ密度が大き
い程、含すが遅くなることを支持している。
一方、ガラススート母材の挿入方向と弗素系ガス含有雰
囲気ガスの流れ方向を一致させた（ガスも上方より下方
へ流した）場合には、得られた母材のカサ密ｊｆが０．
６２／σ３の場合でも、△ｎは長手方向で安定していた
。なお、この実験は、外径１００ｆｉ、長さ３００−で
カサ密度がそれぞれ０．５９７ｃｍ” 、ｒＪ、６９７
ｃｍ” ＋７）心棒を有するガラススート母材について
、温度１６５０℃、下降速度４鴎／分、ＳｉＦ、とＨｅ
の混合ガスを用い流量比ｅｉＦ、／Ｈｅ ＝ ０．０３
としＨｅは１０１／分の条件で行ったものである。
囲気ガスの流れ方向を一致させた（ガスも上方より下方
へ流した）場合には、得られた母材のカサ密ｊｆが０．
６２／σ３の場合でも、△ｎは長手方向で安定していた
。なお、この実験は、外径１００ｆｉ、長さ３００−で
カサ密度がそれぞれ０．５９７ｃｍ” 、ｒＪ、６９７
ｃｍ” ＋７）心棒を有するガラススート母材について
、温度１６５０℃、下降速度４鴎／分、ＳｉＦ、とＨｅ
の混合ガスを用い流量比ｅｉＦ、／Ｈｅ ＝ ０．０３
としＨｅは１０１／分の条件で行ったものである。
さらにガラススート母材をマツフル下部に設置し、軸を
徐々に引上げて上昇せしめ加熱炉中心へと徐々に移動し
、弗素系ガス含有雰囲気ガスを流す方向を変えたところ
、やはり、スート移動方向とガス流れ方向を一致させる
と得られたガラススート母材の△ｎの分布は安定し、ガ
ス流れ方向が対向していると△ｎの分布が不安定であっ
た。弗素添加の際、引上げ、引下げ速度はいずれも１０
簡／分以下が好ましく、１０、、／分を越えると本発明
の効果をかえって減じ、Δｎの安定化にとり好ましくな
い。
徐々に引上げて上昇せしめ加熱炉中心へと徐々に移動し
、弗素系ガス含有雰囲気ガスを流す方向を変えたところ
、やはり、スート移動方向とガス流れ方向を一致させる
と得られたガラススート母材の△ｎの分布は安定し、ガ
ス流れ方向が対向していると△ｎの分布が不安定であっ
た。弗素添加の際、引上げ、引下げ速度はいずれも１０
簡／分以下が好ましく、１０、、／分を越えると本発明
の効果をかえって減じ、Δｎの安定化にとり好ましくな
い。
ところで、ガラス母材の長手方向に△ｎｆ、（安定に分
布させる方法としては、ガラススート母材全体を均一な
温度で加熱し焼結する方法があるが、母材中に気泡を残
し易いことが確かめられ、さらに心棒を有するガラスス
ート母材の場合には極めて気泡が残り易く、心棒界面で
気泡残留は顕著であった。このように、均一な加熱炉で
の加熱は△ｎを長手方向に均一にする効果はあるものの
、気泡が残り易い欠点があった。
布させる方法としては、ガラススート母材全体を均一な
温度で加熱し焼結する方法があるが、母材中に気泡を残
し易いことが確かめられ、さらに心棒を有するガラスス
ート母材の場合には極めて気泡が残り易く、心棒界面で
気泡残留は顕著であった。このように、均一な加熱炉で
の加熱は△ｎを長手方向に均一にする効果はあるものの
、気泡が残り易い欠点があった。
この気泡残留の現象の原因としては、イ）均一に加熱す
るため、弗素系ガス雰囲気で高温にさらされる時間が傾
斜焼結法に比し長くなるため、ガラス化する以前に心棒
界面付近の弗素系ガスが心棒ガスをエツチングして、こ
れが界面を荒らし気泡の種とならしめること、口）均熱
焼結ではスート全体が収縮するため、余剰のガスが系外
へ出ることが傾斜焼結に比べ困難で、気泡を残留させ易
いこと、などが考えられる。
るため、弗素系ガス雰囲気で高温にさらされる時間が傾
斜焼結法に比し長くなるため、ガラス化する以前に心棒
界面付近の弗素系ガスが心棒ガスをエツチングして、こ
れが界面を荒らし気泡の種とならしめること、口）均熱
焼結ではスート全体が収縮するため、余剰のガスが系外
へ出ることが傾斜焼結に比べ困難で、気泡を残留させ易
いこと、などが考えられる。
ところで弗素を添加することは、スートの収縮を早め、
これも余剰のガスの系外排出を難かしくする原因である
。例えばΔｎ＝−０，３％に対応する弗素を添加したガ
ラススート母材の収縮は早くなり、ガラス化温度も約１
５０℃低下することが、本発明に到る実験の途上で確認
された。
これも余剰のガスの系外排出を難かしくする原因である
。例えばΔｎ＝−０，３％に対応する弗素を添加したガ
ラススート母材の収縮は早くなり、ガラス化温度も約１
５０℃低下することが、本発明に到る実験の途上で確認
された。
このように弗素分添加せしめたガラスの焼結においては
スートの収縮が早く余剰のガスが残留し易いので、純石
英スートの焼結に比して、母材中に気泡を残しやすいの
で、そのガラススート母材の収縮のさせ方は非常に重要
である。
スートの収縮が早く余剰のガスが残留し易いので、純石
英スートの焼結に比して、母材中に気泡を残しやすいの
で、そのガラススート母材の収縮のさせ方は非常に重要
である。
この観点に立てば、前記の実験の結果及び考察から、弗
素を添加したガラス母材を製造するにあたり、傾斜焼結
法を選択することの意義の大なることは明らかである。
素を添加したガラス母材を製造するにあたり、傾斜焼結
法を選択することの意義の大なることは明らかである。
次に、弗素添加にあた）原料ガスの選択が重要であシ、
ＥＩｉｌＦ、ガスの使用が、気泡を残留させないために
は最も効果が犬で好ましい。他の弗素系ガス例えばＳＦ
、 、ＯＦ、などの使用は、スートへの弗素添加と同時
に下記（３）及び（４）式の反応でｃｏ、、ｓｏ、ｐ、
などの余剰ガスを発生し、これ等のガスが気泡の原
因となる。
ＥＩｉｌＦ、ガスの使用が、気泡を残留させないために
は最も効果が犬で好ましい。他の弗素系ガス例えばＳＦ
、 、ＯＦ、などの使用は、スートへの弗素添加と同時
に下記（３）及び（４）式の反応でｃｏ、、ｓｏ、ｐ、
などの余剰ガスを発生し、これ等のガスが気泡の原
因となる。
Ｓ馬＋Ｓｉｎ、→ｓ ＩＦ４ ＋ ｓｏｘ ＩＩ！２（
３）ＣＦ４＋ＳｉＯ，→６１ ｉ Ｆ４ ＋ ００２
（４）一方、ＥｌｉＦ、の場合は前記反応式（
１）から明らかなように、余剰のガスは生じないのであ
る。加えて、心棒のあるスートではＳＦ、、（：！Ｆ、
の使用は、上記（３）及び（４）式の反応によシエッチ
ングされるのに比し、ＥｌｉＦ、はとのようなエツチン
グ反応がないので、界面気泡の発生も抑えられる。
３）ＣＦ４＋ＳｉＯ，→６１ ｉ Ｆ４ ＋ ００２
（４）一方、ＥｌｉＦ、の場合は前記反応式（
１）から明らかなように、余剰のガスは生じないのであ
る。加えて、心棒のあるスートではＳＦ、、（：！Ｆ、
の使用は、上記（３）及び（４）式の反応によシエッチ
ングされるのに比し、ＥｌｉＦ、はとのようなエツチン
グ反応がないので、界面気泡の発生も抑えられる。
さらに焼結用マツフルの材質の選択も重要である。例え
ばアルミナを使用した場合、ＳＦ、、ＯＦ、と反応して
不純物であるＡ／Ｆ３、Ｃｕｔ、、Ｃｕ１Ｐ 。
ばアルミナを使用した場合、ＳＦ、、ＯＦ、と反応して
不純物であるＡ／Ｆ３、Ｃｕｔ、、Ｃｕ１Ｐ 。
ＦｅＦ２、Ｆｅ１２等を発生し、これがスート内に侵入
し、得られたガラス母材をファイバ化した場合、不鈍物
吸収の原因となる。この点から、マツフル管としては高
純度の石英管の使用が好ましい。
し、得られたガラス母材をファイバ化した場合、不鈍物
吸収の原因となる。この点から、マツフル管としては高
純度の石英管の使用が好ましい。
また、石英管の使用においても、ＳＦ、、ＯＦ、ガスは
前記（３）及び（４）式の反応で炉心管をエツチングす
るため、長時間の使用には耐えない。本発明の途上調べ
たところ、温度１４００℃で、弗素添加量が△ｎで−０
，３％、のガラス物体を得るため、ＳＦＱ ガスを流し
たところ、８時間で炉心管は２瓢厚さエツチングされた
。従って、やはり５１０２をエツチングしない９１Ｆ、
ガスの使用が好ましい。
前記（３）及び（４）式の反応で炉心管をエツチングす
るため、長時間の使用には耐えない。本発明の途上調べ
たところ、温度１４００℃で、弗素添加量が△ｎで−０
，３％、のガラス物体を得るため、ＳＦＱ ガスを流し
たところ、８時間で炉心管は２瓢厚さエツチングされた
。従って、やはり５１０２をエツチングしない９１Ｆ、
ガスの使用が好ましい。
スートへの弗素添加を実施するに先立ち、予めＯ／、等
のガスでスートを充分脱水することは、本発明の効果を
さらに高め、好ましい。これはスート中の水分が弗素系
ガスと下記（５）式のように反応し、エツチング作用を
有するＨＩＦガスを発生するのを防ぐためである。
のガスでスートを充分脱水することは、本発明の効果を
さらに高め、好ましい。これはスート中の水分が弗素系
ガスと下記（５）式のように反応し、エツチング作用を
有するＨＩＦガスを発生するのを防ぐためである。
ＳＦａ＋ｐ町ｔＯ→ ＳＯＦ４ 千２ＨＦ
・・自 （５）以下、実施例により本発明を
具体的に説明する。
・・自 （５）以下、実施例により本発明を
具体的に説明する。
実施例１
中心部にはＧｅｍ２を６重量う含有した石英のステップ
状のコアを有し周辺部は弗素を添加し、△ｎ＝−（Ｌ３
％とした石英である外径１０，１ＩＩ１１の石英系ロッ
ドの外周に、火炎加水分解反応を利用して、純粋なＳｉ
ｎ、からなるスートを堆積して、第２図の屈折率分布構
造を有する外径１００ｍのスート母材としだ。該スート
母材を第１図の構成により、ＳｉＦ、を３モル％添加し
たＨｅ雰囲気中で、雰囲気ガスの流れ方向と一致して、
温度１６００℃の炉心管中を４囁／分の速度で徐々に引
き上げ、透明ガラス化した。得られたガラス母材の屈折
率分布は第３図に示すとおりであった。第２図の縦軸は
石英基準比屈折率差−を示し、Ａは出発材石英ロッド部
分、ＢはＳ１０゜スートを堆積した部分に相当する。
状のコアを有し周辺部は弗素を添加し、△ｎ＝−（Ｌ３
％とした石英である外径１０，１ＩＩ１１の石英系ロッ
ドの外周に、火炎加水分解反応を利用して、純粋なＳｉ
ｎ、からなるスートを堆積して、第２図の屈折率分布構
造を有する外径１００ｍのスート母材としだ。該スート
母材を第１図の構成により、ＳｉＦ、を３モル％添加し
たＨｅ雰囲気中で、雰囲気ガスの流れ方向と一致して、
温度１６００℃の炉心管中を４囁／分の速度で徐々に引
き上げ、透明ガラス化した。得られたガラス母材の屈折
率分布は第３図に示すとおりであった。第２図の縦軸は
石英基準比屈折率差−を示し、Ａは出発材石英ロッド部
分、ＢはＳ１０゜スートを堆積した部分に相当する。
実施例２
外径的６１１ＩＩのカーボンロンドの外周に、火炎加水
分解反応？利用して純粋な５１０２からなるスートを堆
積し第４図の屈折率分布構造を有する外径１００１のス
ート母材とした。該母材を第１図の構成によりＳｉＦ、
を１０モル％添加したＨｅ雰囲気中で、１／１００℃ま
で昇温し透明ガラス化した。得られたガラス母材の屈折
率は第５図に示すとお沙であった。
分解反応？利用して純粋な５１０２からなるスートを堆
積し第４図の屈折率分布構造を有する外径１００１のス
ート母材とした。該母材を第１図の構成によりＳｉＦ、
を１０モル％添加したＨｅ雰囲気中で、１／１００℃ま
で昇温し透明ガラス化した。得られたガラス母材の屈折
率は第５図に示すとお沙であった。
なお第４図および第５図においてＢは５ｉｎ２スートを
堆積した部分をあられす。
堆積した部分をあられす。
実施例３
ＧｅＯ２を０〜１７重量％の範囲で添加された第６図の
屈折率分布を有する外径１００畷の石英系ガラスロンド
の外周に、火炎加水分解を利用して純粋な５１０２から
なるスートを堆積させ、第６図に示す屈折率分布構造を
有するスート母材とした。該スート母材を第１図の構成
において、まずＣ／２を１モル％添加したＴｉｅガス雰
囲気で温度１２００℃に加熱することにより、予め脱水
した。次に雰囲気をＳｉＦ、ｚ−２０モル％添加したＨ
ｅ ガス雰囲気とし、温度１Ａ００℃で徐々に上昇させ
ながら透明ガラス化したところ、得られたガラス母材の
屈折率分布は第７図に示すとおりであった。
屈折率分布を有する外径１００畷の石英系ガラスロンド
の外周に、火炎加水分解を利用して純粋な５１０２から
なるスートを堆積させ、第６図に示す屈折率分布構造を
有するスート母材とした。該スート母材を第１図の構成
において、まずＣ／２を１モル％添加したＴｉｅガス雰
囲気で温度１２００℃に加熱することにより、予め脱水
した。次に雰囲気をＳｉＦ、ｚ−２０モル％添加したＨ
ｅ ガス雰囲気とし、温度１Ａ００℃で徐々に上昇させ
ながら透明ガラス化したところ、得られたガラス母材の
屈折率分布は第７図に示すとおりであった。
以上の実施例１〜３のいずれにおいても、得られた母材
の長手方向の屈折率は全長において安定しておυ母材中
に気泡の存在は認められなかった。
の長手方向の屈折率は全長において安定しておυ母材中
に気泡の存在は認められなかった。
また上記実施例１〜３のガラス母材から得られたファイ
バーの特性は、いずれも不純物に由来する吸収増は全く
なく、充分に低損失なものであり（例えば１．３０／Ｊ
惧において１１．５ａＢ／ｋｍ程度）、ＯＨ基による吸
収ピークは経時的に変化することがなかった。
バーの特性は、いずれも不純物に由来する吸収増は全く
なく、充分に低損失なものであり（例えば１．３０／Ｊ
惧において１１．５ａＢ／ｋｍ程度）、ＯＨ基による吸
収ピークは経時的に変化することがなかった。
上記したところから明らかなように、本発明はガラスス
ート母材を屈折率調整用元素を含有する雰囲気ガス中で
加熱してスート母材中に該元素を添加し、該元素を含有
するガラス母材を製造する方法において、■母材の長手
方向および径方向において添加量が均一となり、したが
って屈折率の変動がなく、■さらに母材中の気泡残留が
ない、■特に弗素添加に際しＥｌｉｌＦ、を用いれば気
泡残留防止効果は大きく、■また炉心管として石英管を
用いることにより、母材の残留水分量低減が非常に容易
に達成できる、という大きな効果を奏する。よって本発
明は、ガラス母材製造に適用して、生産性向上とガラス
母材の品質向上がはかれる有利な方法である。
ート母材を屈折率調整用元素を含有する雰囲気ガス中で
加熱してスート母材中に該元素を添加し、該元素を含有
するガラス母材を製造する方法において、■母材の長手
方向および径方向において添加量が均一となり、したが
って屈折率の変動がなく、■さらに母材中の気泡残留が
ない、■特に弗素添加に際しＥｌｉｌＦ、を用いれば気
泡残留防止効果は大きく、■また炉心管として石英管を
用いることにより、母材の残留水分量低減が非常に容易
に達成できる、という大きな効果を奏する。よって本発
明は、ガラス母材製造に適用して、生産性向上とガラス
母材の品質向上がはかれる有利な方法である。
第１図は本発明の実施態様を説明する図、第２図ないし
第７図は本発明のガラススート母材またはガラス母材の
屈折率分布構造を示す図であって、いずれも縦軸は石英
基準の比屈折率差Δｎ（％）をあられす。 第２図：実施例１のガラススート母材 第３図：実施例１のガラス母材 第４図：実施例２のガラススート母材 第５図：実施例２のガラス母材 第６図：実施例５のガラススート母材 第７図：実施例３のガラス母材 。
第７図は本発明のガラススート母材またはガラス母材の
屈折率分布構造を示す図であって、いずれも縦軸は石英
基準の比屈折率差Δｎ（％）をあられす。 第２図：実施例１のガラススート母材 第３図：実施例１のガラス母材 第４図：実施例２のガラススート母材 第５図：実施例２のガラス母材 第６図：実施例５のガラススート母材 第７図：実施例３のガラス母材 。
Claims (7)
- （１）石英を主成分とするガラススート母材を少なくと
も１種以上の屈折率調整用の元素を含んだガス雰囲気内
にて加熱処理し、それにより該ガラススート母材に上記
元素を添加する方法において、該ガラススート母材を加
熱された上記ガス雰囲気内に徐々に移動して、該ガラス
スート母材の一端より他端へと漸次収縮透明化させ、か
つ該ガラススート母材の移動方向は上記ガス雰囲気の流
れ方向と一致するように行うことを特徴とする光ファイ
バ用ガラス母材の製造方法。 - （２）該ガラススート母材は加熱処理の前に、予めハロ
ゲン系ガスを用いて充分に脱水されたものである特許請
求の範囲第（１）項に記載される光ファイバ用ガラス母
材の製造方法。 - （３）ガス雰囲気が弗素系ガス又は硼素系ガスのいずれ
か１種を含むものである特許請求の範囲第（１）項に記
載される光ファイバ用ガラス母材製造方法。 - （４）弗素系ガス又は硼素系ガスがＣＦ＿４、Ｃ＿２Ｆ
＿６、ＳＦ＿６、ＳｉＦ＿４、ＢＦ＿３のいずれか１種
である特許請求の範囲の第（３）項に記載される光ファ
イバ用ガラス母材の製造方法。 - （５）該ガラススート母材がその中心部に円筒状の高純
度石英系ガラス心棒を有し、かつその心棒自体が光ファ
イバ用母材の一部となり得るものである特許請求の範囲
の第（１）項に記載される光ファイバ用母材の製造方法
。 - （６）ガラススート母材の該ガス雰囲気内での移動及び
加熱処理は石英炉心管内にて行い、屈折率調製用の元素
を含むガスとしてＳｉＦ＿４を使用する特許請求の範囲
の第（１）項に記載される光ファイバ用母材の製造方法
。 - （７）ガラススート母材は加熱処理の前に、予めＣｌ＿
２ガスを用いて脱水されたものである特許請求の範囲の
第（６）頂に記載される光ファイバ用母材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287764A JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60287764A JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62148334A true JPS62148334A (ja) | 1987-07-02 |
| JPH0660030B2 JPH0660030B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=17721449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60287764A Expired - Fee Related JPH0660030B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660030B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023015689A (ja) * | 2021-07-20 | 2023-02-01 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ母材の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090843A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
| JPS60204634A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-10-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ母材の製造方法及び製造装置 |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP60287764A patent/JPH0660030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6090843A (ja) * | 1983-10-20 | 1985-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ用ガラス母材の製造方法 |
| JPS60204634A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-10-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光フアイバ母材の製造方法及び製造装置 |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2023015689A (ja) * | 2021-07-20 | 2023-02-01 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ母材の製造方法 |
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|---|---|
| JPH0660030B2 (ja) | 1994-08-10 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |