JP2502525B2 - 光ファイバ用プリフォ―ムの製造用鋳型 - Google Patents

光ファイバ用プリフォ―ムの製造用鋳型

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JP2502525B2 JP61151464A JP15146486A JP2502525B2 JP 2502525 B2 JP2502525 B2 JP 2502525B2 JP 61151464 A JP61151464 A JP 61151464A JP 15146486 A JP15146486 A JP 15146486A JP 2502525 B2 JP2502525 B2 JP 2502525B2
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    • 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
    • C03B37/01265Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting entirely or partially from molten glass, e.g. by dipping a preform in a melt
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、超低損失な光伝送路として期待されるフッ
化物光ファイバ用のプリフォームの製造用鋳型およびこ
の鋳型を用いた光ファイバ用プリフォームの製造方法に
関するものである。
[従来の技術] フッ化物ガラスは、石英系ガラスに比べて、長波長の
光を透過でき、しかもまた、レーリ散乱損失が石英ガラ
スより小さいことから、フッ化物ガラスによりファイバ
を作製すれば、石英ファイバより低い伝送損失を有する
光通信用導波路が得られることが期待されている。
一般に、石英系光ファイバでは、プリフォームを作製
する方法として、VAD法(気相軸付け法)やMCVD法があ
り、気相法を利用したプリフォーム合成法が採用されて
いる。
しかしながら、フッ化物ガラスは酸化物ガラスと異な
り、粘度の温度変化が極めて急激であり、ガラス軟化温
度域で結晶化しやすいという特徴を有する。そのため、
石英系光ファイバのプリフォームを形成するために用い
られているVAD法やCVD法はフッ化物ガラスには適用不可
能であり、また、二重るつぼ線引き法の適用も困難であ
る。
フッ化物光ファイバ用のプリフォーム作製手法として
ビルドインキャスティング法やローテーショナルキャス
ティング法が提案されている。しかしながら、これらの
手法は、クラッドガラスでガラス管を形成した後、コア
ガラス融液を流し込むため、コア−クラッド界面に雰囲
気中の水分の混入も起こり、さらにまた、コアガラス融
液がキヤスティングされるときにクラッドガラス管が再
加熱され、コア−クラッド界面で結晶化が起こり易く、
ファイバの散乱損失が増大するという欠点を有する。
[発明が解決しようとする問題点] そこで、本発明の目的は、従来のフッ化物ファイバ用
プリフォーム作製法の有する欠点、すなわち水分の混入
を受け易いこと、およびコア−クラッド界面に結晶化が
起こり易いという欠点を解決して、低損失フッ化物ファ
イバ用プリフォームを製造するための鋳型およびこの鋳
型を用いて光ファイバを製造する方法を提供することに
ある。
[問題点を解決するための手段] 本発明鋳型は、光ファイバ用プリフォームを製造する
ための鋳型において、プリフォーム形成のための均一な
径を有する中空部と、該中空部の下部において中空部と
連結する中空底部とを有し、前記中空底部の直径が前記
均一径の中空部の直径より大きいことを特徴とする。
ここで、前記中空底部に前記均一径の中空部より直径
が大きいクラッドガラス融液溜めが設けられていると好
適である。
さらに本発明鋳型は、光ファイバ用のプリフォームを
製造するための鋳型において、プリフォームを形成する
ための部分であって上端から下端に向かって大きくなる
径を有する中空部と、該中空部の下部において中空部と
連結するクラッドガラス融液溜め部とを有し、前記クラ
ッドガラス融液溜め部の直径が前記径が上部から下部に
向かって大きくなる中空部の下端部の直径より大きいこ
とを特徴とする。
本発明光ファイバ用プリフォームの製造方法は、プリ
フォームを形成するための中空部であって均一な径もし
くは上部から下部に向かって大きくなる径を有する中空
部と、該中空部の下部において中空部と連結する中空底
部とを有し、前記中空底部の直径が前記均一な径もしく
は系が上部から下部に向かって大きくなる中空部の下端
部の直径より大きい光ファイバ用プリフォームの製造用
鋳型を用い、前記鋳型の中空部にクラッドガラス融液を
キャスティングする工程と、引続き、前記クラッドガラ
ス融液上にコアガラスをキャスティングする工程を具え
たことを特徴とする。
[作 用] 本発明では、プリフォームを作製するにあたり、クラ
ッドガラス管を形成することなく、コアガラスをキャス
ティングし、プリフォームを形成するために、底部近く
なるに従い、中空開口部より中空部の径の大きな鋳型を
用いてキャステイングする。本発明によれば、コアガラ
ス融液をキャスティングするためのクラッドガラス管を
別途作っておく必要のない点が従来法とは異なる。
本発明によれば、OH不純物吸収損失が少なくコア・ク
ラッド界面に結晶析出のないプリフォームを容易に製造
することができ、超低損失伝送路としての可能性が示唆
されているフッ化物光ファイバの製造にあたって、その
長尺化および低損失化に貢献できる。
[実施例] 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
実施例1 第1図は本発明の第1の実施例の工程を説明する図で
あり、ここで、1は均一径の中空部1Aを有し、金メッキ
を施した黄銅低鋳型、2はクラッドガラス融液、3は金
るつぼ、4はコアガラス融液である。鋳型1には、その
底部付近の内径を均一径の中空部1Aの上端(開放端)の
内径に比べて大きくした中空部によるクラッドガラス融
液溜め5を設けた。
ZrF4,BaF2,GdF3,AlF3を60ZrF4−30BaF2−4GdF3−6mol
%AlF3の組成になるように秤量し、そのフッ化物からな
る混合物60gにNH4F・HFを20g加え、窒素雰囲気に保たれ
た電気炉中で金ルツボ3を用いて、まず400℃で2時間
ほど加熱し、NH4F・HFによるフッ素化処理をした後、85
0℃まで昇温し、2時間にわたってクラッド用ガラス融
液2を加熱溶融した。
また、これと平行して、ZrF4,BaF2,GdF3,AlF3,PbF2
60ZrF4−30BaF2−4GdF3−4ALF3−2mol%PbF3の組成に秤
量し、かかるフッ化物の混合物30gにNH4F・HFを10gを加
え、金ルツボ3を用いて上記クラッドガラス融液と同一
条件で溶融した。次に、260℃に予加熱した鋳型1の中
空部1Aに、まず第1図(a)に示すように、クラッドガ
ラス融液2をキャスティングし、次に、図(b)に示す
ように、そのキャステイングしたクラッドガラス融液の
上部にコアガラス融液4をキャスティングした。この状
態で、図(c)に示すように、コアガラス融液4はクラ
ッドガラス中心部で鋳型底部に向かって流れ込んだ。こ
の後、室温まで徐冷して、図(d)に示すような、ステ
ップインデックス型のプリフォームを得ることができ
た。
なお、これらキァスティング操作は、乾燥窒素ガスで
置換したグローブボックスの中で行った。
このようにして得られたプリフォームの形状は、クラ
ッド径8mmφ、コア径2mmφであり、長さ150mmであっ
た。
このプリフォームにテフロンFEPチューブをジャケッ
トしてファイバ線引きすることにより、コア径35μm、
クラッド径140μmで、コア・クラッド屈折率差0.4%の
フッ化物光ファイバ(長さ400m)を作製することができ
た。
このファイバは、波長2.6μmにおいて最低損失1dB/k
mを有し、波長3μm帯に現われるOH基による吸収損失
は10dB/kmであり、ビルドインキャスティング法で作製
したものに比較して、3分の1程度に減らすことができ
た。また、従来のビルドインキャスティング法ではコア
・クラッド界面の結晶析出のため、散乱損失の低いファ
イバは長さ50m程度しか得られなかったが、本発明で
は、400m長にわたって、コア・クラッド界面における結
晶析出のない低散乱損失ファイバが得られ、低散乱損失
のファイバ長を10倍近く伸ばすことができた。
第2図にガラス形成系の体積−温度関係の特性図を示
す。一般に、ガラスは溶融状態または過冷却状態では、
体積の温度変化は大きいが、ガラス転移領域以下の温度
域では、体積の温度変化は溶融状態に比べてかなり小さ
くなる。ZrF4を主成分としたフッ化物ガラスの場合、溶
融温度(たとえば850℃)からガラス転移領域まで冷却
した場合、体積収縮率は20%程度になる。
ガラス融液を第1図に示した中空鋳型1にキャスティ
ングして急冷した場合、ガラス融液は、鋳型1との接触
面から中心部に向けて冷却固化し、体積収縮が起こる。
これにより、中心部に空洞が生じる。そのため、クラッ
ドガラス上部のコアガラス融液4は、クラッドガラス中
心部にできた空洞に流れ込み、ステップインデックス型
のプリフォームを形成することができる。
プリフォーム長を長くするためには、鋳型1の低部に
おける中空部の径を大きくしてクラッドガラス融液2を
溜めを作り、鋳型1にキャスティングされるクラッドガ
ラス融液2の量を多くすることにより、クラッドガラス
溜め上部の均一径の中空部1Aにおけるクラッドガラスの
空洞形成を助長し、以て長尺なプリフォームを得ること
ができる。
なお、鋳型1の底部のクラッドガラス溜め5の形状と
しては、第1図に示した台形状のものだけに限られるも
のではなく、例えば第3図(A)または(B)に示す形
状のものでもよい。
第3図(A)に示す鋳型1においては、クラッドガラ
ス融液溜め5′の形状を円筒状とする。
第3図(B)の例では、やはりクラッドガラス融液溜
め5′の形状を円筒状とし、その上部の中空部1A′には
鋳型底部近くなるに従って中空部1A′の径が大きくなる
ようにテーパーがつけてある。
このような形状にすることにより、得られたプリフォ
ームにはテーパーがつくが、キャスティングさたコア融
液は、クラッドガラス融液溜め5′の上部の中空部1A′
が、均一内径を有している場合よりも、鋳型底部に向い
侵入しやすくなり、したがって、プリフォーム長を長く
することができる。
なお、この場合、プリフォーム外径を一定にするため
には、得られたテーパーつきプリフォームの外周を均一
径とするように研磨すればよい。
なお、鋳型1の材質としては、黄銅以外に、たとえば
アルミニウム,銅,白金等の金属またはカーボンでもよ
い。
実施例2 実施例1で用いた鋳型1と同様の型状を持ち、中空部
1Aの径が5mmφの鋳型に、組成60ZrF4−30BaF2−4GdF3
6mol%AlF3のクラッドガラス融液および組成60ZrF4−30
BaF3−4GdF3−4AlF3−2mol%PbF2のコアガラス融液を相
次いでキャスティングし、温室まで徐冷した。なお、こ
れらキャスティング操作は乾燥窒素ガスで置換したグロ
ーブボックス中で行った。
その結果、クラッド径5mmφ,コア径0.7mmφで100mm
長のプリフォームを得ることができた。鋳型内径を細く
することにより、体積収縮によりできる空洞径を小さく
できるので、コアガラス融液が中心部近くのみに流れ込
み、細径コアを有するプリフォームを作製することがで
きた。
得られたプリフォームを組成60ZrF4−30BaF2−4GdF3
−6mol%AlF3のフッ化物ガラスジャケット管に挿入し、
かつこのジァケット管にテフロンFEP管をジァケット
し、電気炉を用い、350℃から390℃に加熱して、毎分10
mの速度で、線引きし、ファイバ化した。
その結果、コア径13μm,クラッド径90μm,ファイバ径
148μm,コア・クラッド屈折率差0.4%,カットオフ波長
2.3μmのステップインデックス型単一モードファイバ
を250m長得た。最低損失は波長2.6μmで1dB/kmであ
り、波長3μm帯に現われるOH基により吸収損失は10dB
/kmであり、ビルドインキャスティング法で作製したも
のに比較して、3分の1程度に減することができた。
[発明の効果] 上記説明したように、本発明によれば、OH不純物吸収
損失が少なくコア・クラッド面に結晶析出のないプリフ
ォームを容易に製造することができ、超低損失伝送炉と
しての可能性が示唆されているフッ化物光ファイバの製
造にあたって、その長尺化および低損失化い貢献できる
利点がある。
しかもまた、本発明によりプリフォームを作製すれ
ば、コア・クラッド径比の大きなプリフォームを得やす
いので、得られたプリフォームをフッ化物ガラス管に挿
入して線引きし、コア径を小さくすれば、波長2〜4μ
m帯で単一モード導波路となる光ファイバが容易に得ら
れるので、超低損失で大容量光通信方式を実現するのに
寄与できるといる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1は本発明のフッ化物光ファイバ用プリフォームの製
造方法を示す工程図、 第2図はガラスの体積−温度関係を示す特性図、 第3図は本発明による鋳型の他の2実施例を示す断面図
である。 1……黄銅製鋳型、 1A,1A′……中空部、 2……クラッドガラス融液、 3……金るつぼ、 4……コアガラス融液、 5,5′……クラッドガラス融液溜め。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ファイバー用プリフォームを製造するた
    めの鋳型において、 プリフォームを形成するための部分であって上端から下
    端に向かって大きくなる径を中空部と、 該中空部の下部において中空部と連結するクラッドガラ
    ス融液溜め部とを有し、 前記クラッドガラス融液溜め部の直径が前記上端から前
    記下端に向かって大きくなる中空部の下端部の直径より
    大きく、 かつ、該中空部が前記クラッドガラス融液溜め部より長
    いことを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造用
    鋳型。
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