JPH02188438A - カルコゲナイドガラスファイバーの製造方法 - 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］ 本発明は赤外透過性に優れたカルコゲナイドガラスファ
イバーの製造方法に関する。

［従来の技術］ カルコゲナイドガラスは赤外透過性に優れた光学材料で
あり、すでに赤外線透過用の窓、フィルター、などに用
いられている。このカルコゲナイドガラスをファイバー
状に成形できれば、既にシリカガラスファイバーで実施
されている情報伝達用の導波路に応用できるばかりでな
く、ＣＯレーザーやＣＯ２レーザーなどのエネルギー伝
送用及び放射温度計用の導波路としても利用することが
できる。

カルコゲナイドガラスファイバーを実用化するためには
、コアの外周をコアよりも屈折率の低いある有限の厚さ
のクラッドで被服したコア・クラッド構造にすることが
望ましい。これはファイバーの伝導損失を下げるためだ
けでなく、ファイバーの機械的強度や耐候性の向上のた
めにも好ましい。荒井らは「ニス・ビイ・アイ・イー」
学会誌において、テフロンをクラッドチューブに用いた
ＡＳ２８３ガラスファイバーを用いてＣＯレーザーの伝
送実験を試みているが、波長２μｍ以上の領域において
テフロンの吸収が生じるため、伝送損失が高くなると報
告している（Ｔ、Ａｒａｌ、　Ｍ、に１ｋｕｃｈｉ、Ｓ
、Ｓａｋｕｒａｇｉ、　Ｍ、５ａｉｔｏ　ａｎｄ　Ｍ、
Ｔａｋｌｚａｗａ、　Ｐｒｏｃ、　ｏｆ　５ＰＩＥ、　
５７Ｂ　（１９８５）　２４）　、したがってカルコゲ
ナイドガラスファイバーのクラッドには赤外域になんら
吸収をもたない材料、好ましくはカルコゲナイドガラス
を用いることが望ましい。

［発明が解決しようとする課題］ コアクラッド構造を有するカルコゲナイドガラスファイ
バーを製造する手段として、ロッドインチューブ法が知
られている。ビイクロセフらは「オプチカル　エンジニ
アリング１誌において、この方法を用いてコア・クラッ
ド構造をもつＧｅ−３ｂ−３ｅフアイバーを作製したこ
とを報告している（Ｐ、　Ｋｌｏｃｅｋ、　Ｍ、　Ｒｏ
Ｌｈ、　ａｎｄ　Ｒ，Ｄ、　Ｒｏｃｋ、Ｏｐｔ、　Ｅｎ
ｇ、、　２Ｂ　（１９８７）　８８　）　。これは円筒
に成形加工されたクラッドチューブの中に円柱状に成形
加工されたコアロッドを挿入し、それらを同時に加熱線
引する方法である。しかしこのファイバーの場合、８μ
ｍ付近に酸化物の強い吸収が現れており、また３−１１
μｍの全波長域にわたって伝送損失（５ｄＢ／　ｍ以上
）が高い。これは、紡糸中のカルコゲナイドガラスの表
面の酸化、及びコアークラッド界面の構造不整による散
乱が原因であると思われる。また、構造不整による強度
の低下も問題となる。

本発明は透過損失が低いカルコゲナイドガラスファイバ
ーを製造することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明に係るカルコゲナイド
ガラスファイバーの製造方法は、コアロッドをクラッド
チューブの中に挿入し、前記コアロッドとクラッドチュ
ーブとを該クラッドチューブの一端から他端に向かって
局所的にかつ連続的に融着し、その後もコアロッドとク
ラッドチューブとの全体をコアロッドの歪点またはクラ
ッドチューブの歪点のいずれか高い方の温度以上に保っ
て該クラッドチューブの一端から他端に向かい局所的に
かつ連続的に加熱しながらコアロッドとクラッドチュー
ブとを同時に紡糸することを特徴とするものである。

本発明の方法に於て、コアロッドとクラッドチューブと
をクラッドチューブの一端から他端に向かって局所的に
かつ連続的に融着する際には、コアロッドとクラッドチ
ューブとを不活性ガス雰囲気に保ち、かつクラッドチュ
ーブとコアロッドとの間隙の気体の圧力よりもクラッド
チューブの外周の気体の圧力を高くすることが好ましい
。ルツボ内を不活性雰囲気にしない場合、ルツボ中に酸
素が混入してカルコゲナイドガラスが酸化され、得られ
るファイバーの透過損失が増加する。クラッドチューブ
とコアロッドとの間隙の気体の圧力は１Ｏ−１ｔｏｒｒ
以下、好ましくは１０−”ｔｏｒｒ以下であり、かつク
ラッドチューブの外周の気体の圧力は０．２ｋｇ／ｃＴ
１以上、好ましくは１．５ｋｇ／ｃ♂以上であることが
望ましい。クラッドチューブとコアロッド七の間隙の気
体の圧力はｌｏ−■Ｌｏｒｒ以」二、またははクラッド
チューブの外周の気体の圧力は０．２ｋｇ／ｃＪ以下の
場合、得られるファイバーのコアとクラッドとの密着性
が悪くなるためにコアとクラッドとの界面に泡などの構
造不整が残り、該ファイバーに赤外線を透過した場合に
、散乱等の損失の原因になりやすい。

本発明の方法に於て、コアロッドとクラッドチューブと
の融着が終了したら、その後もコアロッドとクラッドチ
ューブとの全体をコアロッドの歪点またはクラッドチュ
ーブの歪点のいずれか高い方の温度以上でかつ紡糸温度
以下に、好ましくはコアロッドのガラス転移点またはク
ラッドチューブのガラス転移点のいずれか高い方の温度
以上でかつ紡糸温度以下に保持して、該クラッドチュー
ブの一端から他端に向かい局所的にかつ連続的に加熱し
ながらコアロッドとクラッドチューブとを同時に紡糸す
ることが必要である。保持する温度がコアロッドの歪点
またはクラッドチューブの歪点のいずれか高い方の温度
以下である場合、コアロッドとクラッドチューブの熱膨
脹率の差などによる歪が生じるためにコアロッド及びク
ラッドチューブが割れる場合がある。また、保持する温
度が紡糸温度よりも高くなると紡糸ができなくなること
は言うまでもない。

［実施例］ 次に本発明の方法を実施例に基づいて、さらに詳細に説
明する。

第１図及び第２図は本発明方法を実施する装置の断面図
を示すもので、第１図はコアロッドとクラッドチューブ
との間隙を減圧にし、かつクラッドチューブの周囲を加
圧しながらコアロッドとクラッドチューブとを融着する
状態を示しており、また第２図は融着後のコアロッドと
クラッドチューブとを紡糸する状態を示している。

第１図に於て、石英製の本体１の内部の吸引脱気用チュ
ーブ２にコアロッド３を挿入したクラッドチューブ４を
取り付け、本体１の下部にクラッドチューブ保持棒１０
と蓋９とを配置する。このようにしたのち、真空脱気口
５よりコアロッドとクラッドチューブとの間隙を真空脱
気し、かつ不活性ガス導入口６から不活性ガスを導入す
る一方、石英製の本体１の内部を加圧して加熱ヒーター
７゜７′をコアロッド３の歪点またはクラッドチューブ
４の歪点のいずれか高い方の温度以上に保ちながら、加
熱ヒーター８の温度をクラッドチューブの軟化点以上に
設定し、昇降装置１１を駆動して第１図の鎖線に示すよ
うに加熱ヒーター７．７′８を一定速度で上方向へ移動
させることによって、コアロッドとクラッドチューブと
を融着する。

その後加熱ヒーター７．７’　、８を、温度を一定にた
もったまま移動前の位置に戻し、第２図に示すように本
体１の下部の蓋９及びクラッドチューブ保持棒１０を取
り除き、再び加熱ヒーター７．７’、８を一定速度で上
方向に移動させながら連続的に紡糸する。その際、不活
性ガス導入人口６からは一定量の不活性ガスを石英製の
本体に導入することによってクラッドチューブの側面の
酸化を防ぐことができる。

実施例１ 第１図に示した装置を用いてコア・クラッド構造を有す
るカルコゲナイドガラスファイバーを製造した。

Ｇｅ：２５モル％、Ａｓ：２０モル％、Ｓｅ：２５モル
％、Ｔｅ：３０モル％、の組成からなるコアロッド３を
、Ｇｅ：２０モル％、Ａｓ：３０モル％、Ｓｅ：３０モ
ル％、Ｔｅ：２０モル％、の組成からなるクラッドチュ
ーブ４の中に挿入し、これを石英製の本体１の内部の吸
引脱気用チューブ２の下部に取り付けた。クラッドチュ
ーブ４とコアロッド３との間隙をｌＯ’Ｌｏｒｒに減圧
し、またクラッドチューブ４の外周をアルゴンガスにて
１．５　ｋｇ／ｃＪに加圧した。その後、石英製の本体
１の外部に配置された加熱ヒーター７．７′を２４０℃
に、また加熱ヒーター８を５００℃に昇温した。ここで
、コアガラスとクラッドガラスの歪点は各々２２２℃、
２０５℃であり、また軟化点は、コアガラスが３４０℃
、クラッドガラスが３７０℃である。その後、クラッド
チューブ４の下端から上端に向かって加熱ヒーター７．
７’　、８を毎分５ｍｍの速度で移動させることによっ
てクラッドチューブ４とコアロッド３とを融着せしめた
。

紡糸を開始する際に、加熱ヒーター７．７′を移動前の
もとの位置にもどし、下部の蓋９及びクラッドチューブ
保持棒１０を取り除き、加熱ヒーター７．７’　、は２
４０℃に保ったまま、また加熱ヒーター８は５３０℃に
昇温しで、毎分１ｍｍの速度で上方向に移動させながら
コア径３４０μｍ１クラツド径４５０μｍ１のコアクラ
ッドファイバーを連続的に紡糸した。その際、不活性ガ
ス導入人口６からは毎分１００ｃｃの不活性ガスを石英
製の本体に導入することによってクラッドチューブの側
面の酸化を防いだ。得られたファイバーの透過損失を測
定したところ、第３図に示すように６．２μｍ付近で０
．２ｄＢ／ｍであり、またファイバーの最少曲げ半径は
１５關以下であった。

実施例２〜４ 下表に示す組成からなるコアロッド３及びクラッドチュ
ーブ４とを作製して、実施例１と同じ手法でコア径３４
０μｍ１クラツド径４５０μｍのファイバーを連続的に
紡糸した。得られたファイバーの透過損失を第４〜６図
に示す。最低損失は実施例３のファイバーで０．２　ｄ
　Ｂ　／ｍ　（７，３μｍ）が達成された。またこれら
のファイバーの最少曲げ半径は１５ｎ＋ｍ以下であった
。

比較例１ 第１図に示した装置を用いてコア・クラッド構造を有す
るカルコゲナイドガラスファイバーを製造した。実施例
１に示したものと同じ組成及び大きさのプリフォームを
石英製の本体１の内部の吸引脱気用チューブ２の下部に
取り付けた。クラッドチューブ４とコアロッド３との間
隙は１Ｏ−２Ｌｏｒｒに減圧にし、またクラッドチュー
ブ４の外周は大気圧のアルゴンガスで置換した。その後
、実施例１に示した手順によって、コアロッド３とクラ
ッドチューブ４とを融着せしめ、引き続いて実施例１と
同じ手法でコア径３４０μｍ１クラツド径４５０μｍの
ファイバーを紡糸した。得られたファイバーの透過損失
を測定したところ、第７図に示すように、波長５−１０
μｍの損失はほとんど波長に依存しておらず、また損失
値は１ｄＢ／ｍ以上であった。この様に、クラッドチュ
ーブの外周を大気圧の状態でコアロッドとクラッドチュ
ーブとを融着すると、実施例１の場合よりも損失が増加
する。この原因はコアークラッド界面に波長オーダー以
上の構造不整が生じているためであると考えられる。

比較例２ 第１図に示した装置を用いてコア・クラッド構造を有す
るカルコゲナイドガラスファイバーを製造した。実施例
１に示したものと同じ組成及び大きさのプリフォームを
石英製の本体１の内部の吸引脱気用チューブ２の下部に
取り付けた。クラッドチューブ４とコアロッド３との間
隙及びクラッドチューブ４の外周を大気圧のアルゴンガ
スで置換した。その後、実施例１に示した手順によって
、コアロッド３とクラッドチューブ４とを融着せしめ、
引き続いて実施例１と同手法でコア径３４０μｍ１クラ
ツド径４５０μｍのファイバーを紡糸した。

得られたファイバーの断面を反射顕微鏡で観察したとこ
ろ、コアとクラッドとの界面に直径５μｍの泡が存在し
、またファイバーの最少曲げ半径は１００　ｍｍ以上で
あった。

［発明の効果］ 本発明の方法によれば、コア・クラッド構造を有し、か
つコア・クラッド界面に不整がなく、機械的強度が高く
、伝送損失の低いカルコゲナイドガラスファイバーを製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例で使用したカルコゲナ
イドガラスファイバーの製造装置の概略図、第３〜７図
は実施例１〜４および比較例１で得られたコア・クラッ
ド型ファイバーの透過損失スペクトルである。 第１図及び第２図 １・・・石英製の本体　　２・・・吸引脱気用チューブ
３・・・コアロッ ド ４・・・クララ ドチューブ 第 図 ５・・・真空脱気口 ６・・・不活性ガス導入口 ア。 ７′ ８・・・加熱ヒーター ９・・・下部の蓋 １０・・・クララ ドチューブ保持棒 １１・・・昇降装置 波 長 （Ｐｍ） 第 図 第 図 波 長 （μｍ） 渡長 （Ｐｍ） 第 図 第 図 第 図 第 図 波 長 （μｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　コアロッドをクラッドチューブの中に挿入し、前記
   コアロッドとクラッドチューブとを該クラッドチューブ
   の一端から他端に向かって局所的にかつ連続的に融着し
   、その後もコアロッドとクラッドチューブとの全体をコ
   アロッドの歪点またはクラッドチューブの歪点のいずれ
   か高い方の温度以上に保って該クラッドチューブの一端
   から他端に向かい局所的にかつ連続的に加熱しながらコ
   アロッドとクラッドチューブとを同時に紡糸することを
   特徴とするカルコゲナイドガラスファイバーの製造方法
   。 ２　コアロッドとクラッドチューブとを融着する際に、
   コアロッドとクラッドチューブとを不活性ガス雰囲気中
   に保持し、かつクラッドチューブとコアロッドとの間隙
   の気体の圧力よりもクラッドチューブの外周の気体の圧
   力を高くすることを特徴とする請求項１記載のカルコゲ
   ナイドガラスファイバーの製造方法。 ３　クラッドチューブとコアロッドとの間隙の不活性ガ
   スの圧力が１０＾−＾１ｔｏｒｒ以下であり、かつクラ
   ッドチューブの外周の気体の圧力が０．２ｋｇ／ｃｍ＾
   ２以上であることを特徴とする請求項１または２記載の
   カルコゲナイドガラスファイバーの製造方法。