JPS63248732A - 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］ 本発明は光ファイバ母材の製造方法に関する。

さらに詳しくは、本発期は主としてシングルモード光フ
ァイバ母材の製造方法に関する。

［従来の技術およびその問題点］ 一般にシングルモード光ファイバとしては、たとえば光
の吸収損失が小さい波長が１，３−帯または１．５５Ｊ
ｌ帯にある光ファイバがつくられているが、これらの光
ファイバにはクラッドの外径がコアの直径の約１６倍以
上と太いものが要求されている。

近年、上記のようなシングルモード光ファイバの製造方
法として、その製造工程が簡便であることから外付は法
かにわかに脚光を浴びてきている。

しかしながら、外付は法によって光ファイバ母材を製造
したばあい、ロッドとクラッドとのあいだに気泡が生じ
たり、クラッドを形成するスートが焼結時に収縮してロ
ッドとクラッドがずれ、スートが破断されるなどの欠点
があり、かかる欠点を解消した製造方法はまだ見出され
ていない。

Ｃ発明が解決しようとする問題点］ そこで本発明者らは、前記した従来技術の問照点に鑑み
てロッドとクラッドとのあいだに気泡などがなく、光の
伝送損失の小さい光ファイバ母材をうるべく鋭意研究を
重ねた結果、本発明に到達した。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明はコア部またはコア部とクラッド部を
存するガラスロッド上に一層または複数層の多孔質スー
トを堆積してガラスロッドと多孔質スートの複合体を作
製し、該複合体を焼結して光ファイバ母材を製造する方
法であって、少なくとも表層の多孔質スートを堆積温度
８００℃以上で堆積することを特徴とする光ファイバ母
材の製造方法に関する。

［作　用］ 本発明は外付は法によっては気泡のない均質な光ファイ
バ母材をうろことがきわめて困難であった従来の技術か
らみれば意外ともいえる光ファイバ母材の製造方法であ
り、コア部またはコア部とクラッド部を有するガラスロ
ッド上に一層または複数層の多孔質スートを堆積する際
に、少なくとも表層の多孔質スートを堆積温度８００℃
以上で形成したばあい、ガラスロッドと多孔質スートの
あいだに気泡の発生がないことが本発明者らによっては
じめて見出された。

［実施例］ 本発明の光ファイバ母材の製造方法によれば、コア部ま
たはコア部とクラッド部を有するガラスロッド上に多孔
質スートを堆積してガラスロッドと多孔質スートの複合
体を作製し、該複合体を焼結して光ファイバ母材を製造
するに際して、少なくとも表層の多孔質スートを堆積温
度８００℃以上で堆積することにより光ファイバ母材か
えられる。

ここで本発明にいう多孔質スートの堆積温度とは、多孔
質スートを形成するために加熱された多孔質スートの最
高温度を二次元表面温度計（日本電子■製、サーモピュ
アＪＴＧ　３１００）を用いて測定したときの値をいう
。

本発明において用いられるガラスロッドは前記したよう
にえられる光ファイバ母材のコア部またはコア部とクラ
ッド部を形成するものである。このガラスロッドとして
は、Ｃｕｓ　Ｆｅｓ　Ｃｏ５Ｃｒなどのような光伝送損
失を大とならしめるような不純物の含有率がたとえば１
０ｐｐｍ以下の通常使用されている石英ガラスをはじめ
、クラッド部との屈折率を大きくするために該石英ガラ
スにたとえばゲルマニウム化合物やリン化合物などのド
ーパントがドープされたものであってもよい。なお、こ
のガラスロッドの表面は、散乱損失の一段と小さい光フ
ァイバ母材を製造するために、前もってファイアポリッ
シュを施して平滑化され、たとえばフッ酸水溶液などで
該表面のＯＨ基含有層を除去（厚さ：　０．２５〜０．
５ｍｍ）したのちに純水清浄するなどの方法により清浄
化されているのが好ましい。これらの処理および洗浄の
際には超音波による洗浄を併用してもよい。

該ガラスロッドとしては、該ガラスロッド上に堆積され
る多孔質スートの厚さなどにもよるが、通常その直径が
８〜２０１１％なかんづ＜１０〜１５ｍ−のものが用い
られる。

前記ガラスロッド上に堆積せられる多孔質スートを形成
する多孔質形成ガスは、必要に応じてドーパントソース
ガスが添加されたガラス原料ガスからなる。

ガラス原料ガスとしては、８１）１４．５ＩＨ３Ｃｆ。

５ＩＨ２Ｃ＃２．５ＩＨＣｆ　３．８１（Ｊａ　、５ｉ
Ｈ３Ｂｒ。

５ＩＨ２Ｂｒｚ、５ＩＨＢｒ３．５ＩＢｒａ　、５ＩＨ
ａ　Ｉ　。

５ＩＨ２１２，５ＩＨ１３，５ｉｆ４．５ＩＨｓ　（Ｏ
ＣＨ３）、５ＩＨ２（０ＣＨ３）２．５ｉＨ（ＯＣＨｓ
　）ｓ、８１（ＯＣＨ３）４などのシラン化合物または
気化性のシラン誘導体など、またドーパントソースガス
としては、フッ素をドープするばあいにはＣＣｌ３　Ｐ
　、　　ＣＣｌ２　Ｆ２、ＣＣｌＦ２、ＣＦ４なト（７
）７　Ｌ’、ｔ　：／類、ＣＮＦ、ＣＮＦ３、ＢＰなど
のフレオン相互の化合物、８Ｆ６、「２、Ｆ２０．５ｔ
Ｆ４などが、またホウ素をドープするばあいにはＢＨｉ
、ＢＨ２Ｃ’ｌ　、　　ＢＣＮ　３、ＢＨ２Ｂｒ。

ＢＢｒ３、ＢＨ２１、ＢＨ［２’、ＢＩ３などのボラン
または気化性のボラン誘導体が用いられる。

またガラス原料ガスには、さらにチッ素、アルゴン、ヘ
リウム、酸素などのキャリヤガスを添加してもよい。

かかるガラス原料ガスおよび必要に応じて添加されるド
ーパントソースガスの混合割合は、えられる光ファイバ
の用途にしたがって適宜調製される。

前記第１多孔質スートおよび第２多孔質スートをたとえ
ば気相軸付法によってガラスロッドとに形成せしめるば
あいには、第１図に示されるように、第１スート形成用
多重管バーナ（１）により上述のガラス原料ガス、ドー
パントソースガスおよびキャリヤガスを所定量流し、火
炎加水分解により第１多孔質スート（４）をガラスロッ
ド（３）上に形成させ、形成された第１多孔質スート（
４）上に第２スート形成用多重管バーナ（２）を用いて
上述のガラス原料ガスおよびキャリアガスを所定量流し
、火炎加水分解によりさらに第２多孔質スート（５）を
形成せしめる。

前記ガラスロッド（３）は、該ガラスロッド（３）上に
均質な多孔質スートを形成させるために常時回転させな
がら徐々に引き上げるのが好ましい。

第１スート形成用多重管バーナ（１）としては通常４重
管バーナが用いられ、該バーナ（１）の中心部から順に
たとえばガラス原料ガス、水素ガス、アルゴンガスおよ
び酸素が通気される。これらのガスの流量にはとくに限
定はないが、通常ガラス原料ガス０．５〜３ｇ／ｓｉｎ
、水素ガス５〜１０ｉ）　／ｇｉｎ　、アルゴンガス０
．３〜２１　／　ｗｉｎ　ｓ酸素５〜ＩＯＮ／ｓｕｎで
あるのが好ましい。

第１スート形成用多重管バーナ（１）を用いてガラスロ
ッド（３）上に形成される第１多孔質スート（４）の外
径はガラスロッド（３）の直径にもよるが、通常外径が
２０〜８０霧■となるように調整される。

該外径は２０ｍ５よりも小さいばあい、第１多孔質スー
ト（４）を設けた効果がなく、また８０ｍｍをこえるば
あい、第１多孔賀スート（４）は焼結時に割れることが
ある。なお、本発明において、ガラスロッド（３）上に
第１スート形成用多重管バーナ（１）を用いて第１多孔
質スート（４）を堆積し、ついで第２スート形成用多重
管バーナ（２）を用いて第２多孔質スート（５）を第１
多孔質スート（４）上に堆積するのは、１本のバーナを
用いて多孔質スートの堆積層を厚くしたばあい、堆積さ
れた多孔質スートが焼結時に割れることがあるからであ
る。

前記第１スート形成用多重管バーナ（１）を用いてガラ
スロッド（３）上に第１多孔質スート（４）を形成する
際には、ガラスロッド（３）上に形成される第１多孔質
スート（４）の堆積温度が６へ〇℃以上、好ましくは６
５０〜１０００℃となるように調整される。かかる表面
温度は６５０℃よりも低いばあい、多孔質スートの密度
が低くなって強度が小さくなり、多孔質スートに割れが
生じやすくなるので該多孔質スートの作製が困難となる
。

第２スート形成用多重管バーナ（２）としては通常８重
管バーナが用いられ、該バーナの中心部から順にたとえ
ばガラス原料ガス、水素ガス、アルゴンガス、酸素、ア
ルゴンガス、水素ガス、アルゴンガスおよび酸素が通気
され、これらのガスの流量にはとくに限定はないが、前
記したガスを導通するばあい、たとえば該バーナ（２）
の中心部から順にガラス原料ガス１０〜５０＋ｒ／ｗｉ
ｎ。

水素ガス５〜２０Ｉ／■ｉｎ　ｓアルゴンガス１〜３Ｒ
／ｗｉｎ、酸素１０〜４０！！／ｍ１ｎ　、アルゴンガ
ス５〜ＩＪ！　／　ｗｉｎ　、水素ガス３０〜１００　
ｆｌ　／ｗｉｎ　。

アルゴンガス１０〜２０ｊ！　／ｓｉｎ　、酸素３０〜
１００ｆｌ／■１ｎなどが導通されるが本発明はかかる
ガス流量などによって限定されるものではない。

第１多孔質スート（４）上に形成される第２多孔質スー
ト（５）の外径は、通常５０〜２００ｍｍとなるように
調整される。該外径が５０一讃未満のものは第１スート
形成用バーナーのみで充分作製可能であり、第２多孔質
スートを作製する必要がない。

最大スート径は第２スート形成用バーナーの多孔質スー
ト堆積能力の限界で決定されるが、外径が２００ｍｍを
こえる多孔質スートを作製したばあい、多孔質スートの
堆積厚さが大きすぎるために内外層でスート密度が不均
一になりスートが割れやすく、スートの作製が困難とな
る。

前記第２スート形成用多重管バーナ（２）を用いて第２
多孔質スート（５）を形成する際には、形成される第２
多孔質スート（５）の表面温度が８００℃以上、好まし
くは８３０〜１１００℃となるように調整される。かか
る表面温度は８００℃よりも低いばあい、焼結したとき
に多孔質スートが長手方向に収縮してヒビ割れることが
ある。形成された多孔質スートの表面の密度は、一般に
その内部の密度よりも大であり、該多孔質スートの密度
を測定することは困難であるが、本発明においては第２
多孔質スート（５）の堆積温度が８００℃以上であり、
このばあい、形成された多孔質スートの密度が大となる
ので該多孔質スートの収縮率が小さく、前記したような
焼結時における欠点がないのである。

Ｌ記のようにして形成されたガラスロッド（３）と第１
多孔質スート（４）および第２多孔質スート（５）から
なる複合体は、つぎに焼結ガスが導入された加熱焼成炉
中で焼結される。前記焼結ガスとしては、たとえば塩素
ガスとヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスが用いられ
る。前記複合体は通常１４００〜１６００℃の雰囲気温
度の加熱焼成炉中に３０〜２００ｓｉ　／　ｈｒの速度
で送入される。

かくしてえられた光ファイバ母材はガラスロッドと多孔
質スートとの界面に気泡の発生がまったくないので、気
泡による光伝送損失がなく、またスート部の収縮がきわ
めて小さいのでスート部のヒビ割れなどもないのである
。

つぎに本発明の光ファイバ母材の製造方法を実施例に基
づいて説明するが本発明はかかる実施例のみに限定され
るものではない。

実施例１〜９および比較例１〜４ ゲルマニウムが３モル％含有された石英ガラスロッド（
直径：　１３ｓｌ）の表面に、第１図に示される第１ス
ート形成用多重管バーナ（１）を用いて第１表に示す条
件でガラスロッド（３）上に第１多孔質スート（外径：
　５０＋ａｍ）　（４）を堆積した後、第２スート形成
用多重管バーナ（２）を用いて形成され７Ｌ、第１多孔
質スー）　（４）　、、ｔに第２多孔質スート（外径？
　１２０１ｍ　）　（５）を形成した。

つぎにこのガラスロッド（３）と第１多孔質スート（４
）および第２多孔質スート（Ｓとの複合体を加熱焼成炉
中に挿入し、第１表に示す条件で焼結し、光ファイバ母
材（外径：　５５ｍｍ）をえた。

えられた光ファイバ母材中の気泡の有無および光ファイ
バ母材のガラス化状況ならびに引張強度を下記の方法に
したがって調べた。その結果を第２表に示す。

（光ファイバ母材中の気泡の有無） えられた光ファイバ母材中の気泡の有無を目視により調
べた。

（光ファイバ母材のガラス化状況） えられた光ファイバ母材中の気泡の有無を目視により観
察した。

（引張強度） えられた光ファイバ母材を直径が１２５項となるように
延伸したのち、紫外線硬化型アクリレート樹脂を被覆し
て直径５００　ｔｓの光ファイバを作製し、この光ファ
イバ（試料長：ｌＯｍ）を引張速度５００ｍ／ｍ！ｎで
引張ったときの強度を測定し、最大値、平均値および最
小値を求めた。

以上の実施例では、多孔質スートを第１多孔質スートと
第２多孔質スートの２つの多孔質スートに分けて形成し
たが、勿論３層以上に分ＩＪて多孔質スートを形成して
もよい。このばあい、多孔質スートの堆積温度は表層に
おける多孔質スートの堆積温度が８００℃以上であれば
よい。

これは、表層において８００℃以上に加熱されるとすで
に堆積された下層の多孔質スートも同時に８００℃以上
に加熱され、下層のスートも実質的に８００℃以上の温
度で堆積されたものと同じ状態となるためである。

また、多孔質スートが一層でもよいことは勿論のことで
ある。このばあい、多孔質スートの堆積温度が８００℃
以上であることは言うまでもない。

［以下余白］ ［発明の効果］ 本発明の製造方法は、ガラスロッドと多孔質スートのあ
いだに気泡やヒビ割れなどがない低損失の光ファイバ母
材を効率よく製造することができるので、低損失の光フ
ァイバ母材の生産技術として優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における光ファイバ母材の製造工程の一
例を示す説明図である。 （図面の主要符号） （３）ニガラスロッド （４）：第１多孔質スート （５）：第２多孔質スート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　コア部またはコア部とクラッド部を有するガラスロ
   ッド上に１層または複数層の多孔質スートを堆積してガ
   ラスロッドと多孔質スートの複合体を作製し、該複合体
   を焼結して光ファイバ母材を製造する方法であって、少
   なくとも表層の多孔質スートを堆積温度８００℃以上で
   堆積することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。