JPH03242342A - 光ファ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】 ｒ産業上の利用分野Ｊ 本発明はＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法に
関する。

ｒ従来の技術Ｊ 光ファイバ母材を製造する手段の一つに、ＭＣＶＤ法が
ある。

ＭＣＶＤ法を介して光ファイバ母材をつくるとき、石英
系のガラス管内に気相のガラス原料を供給し、ガラス原
料の熱酸化反応により生成したガラス微粒子をガラス管
の内周面に堆積させ、これと同時に、ガラス微粒子を透
明ガラス化する。

このようにしてガラス管内にクラッド用ガラス層、コア
用ガラス層を順次形成した後は、これらのガラス層を有
するガラス管をコラプスし、中実なガラス棒（光ファイ
バ母材）を得る。

ＭＣＶＤ法に用いられる気相のガラス原料は、主原料が
５ｉＣ１ａであり、これに屈折率、軟化温度を設定する
ためのドープ原料が混合される。

ドープ原料としては、ハロゲン化金属が多用されており
、たとえば、コア用ガラスの場合は、主原料ＳｉＣ］ａ
に、ＧｅＣＩａ　、ＰＯＣｌ３などのドープ原料が混合
される。

なお、これら主原料、ドープ原料は、キャリアガス０２
でバブリングすることにより気化される。

上記において、気相のガラス原料をガラス管内で熱酸化
反応させたとき、副生物として塩素が発生し、これがＯ
Ｈ基と反応してＨＣＩに変化する、いわゆる、ガラスの
脱水作用が起こるので、ＯＨ基含有量の少ない光ファイ
バ母材、ひいては、伝送特性の良好な光ファイバが得ら
れる。

ｒ発明が解決しようとする課題」 上述したＭＣＶＤ法において、気相のガラス原料中に含
まれる水素化合物とか、大気の混入によりＯＨ基が不可
避的に生成された場合、光ファイバ段階での伝送特性が
ＯＨ基の吸収ピークにより悪化する。

しかも、既述の脱水作用により生じたＨＣｌが、熱酸化
反応に不可欠な酸素の存在下において再びＨ２Ｏにもど
り、これがガラス中にＯＨ基として取りこまれるので、
塩素による脱水効果が不十分なものになってしまう。

本発明はこのような技術的課題に鑑み、ＭＣＶＤ法を介
して光ファイバ母材をつくるとき、ガラスの脱水が十分
に行なえ、伝送特性のよい光ファイバが得られる光ファ
イバ母材の製造方法を提供しようとするものである。

１課題を解決するための手段」 本発明は所期の目的を達成するため、ガラス微粒子をガ
ラス管の内周面に堆積させて透明ガラス化することによ
り、ガラス管の内部に相対的に低屈折率のガラス層、高
屈折率のガラス層を順次形成する光ファイバ母材の製造
方法において、ガラス管の内部に上記高屈折率ガラス層
を形成するとき、上記低屈折率ガラス層の内側にガラス
微粒子を層状に堆積し、その後、該ガラス微粒子層を脱
水ならびに透明ガラス化することを特徴とする。

「作用ｊ 本発明方法の場合、ＭＣＶＤ法を介してガラス管の内部
に低屈折率のガラス層（クラッド用）、高屈折率のガラ
ス層（コア用）を順次形成する。

上記において、クラッド用ガラス層を形成するとき、通
常の手段と同様、ガラス微粒子を堆積すると同時にこれ
を透明ガラス化してよいが、コア用ガラス層を形成する
ときは、酸素を不可欠とするガラス微粒子の堆積工程と
、酸素を要しないガラス微粒子層の脱水、透明ガラス化
工程とを別々に行なう。

こうしてコア用ガラス層を形成するとき、ガラス微粒子
層の脱水、透明ガラス化工程を、酸素の存在しない脱水
雰囲気、透明ガラス化雰囲気で行なうことができる。

したがって、脱水時に生じた）１Ｇ＋がＨ２Ｏにもどる
とか、コア用ガラス層にＯＨ基が取りこまれることがな
く、十分に脱水された品質のよい光ファイバ母材が得ら
れる。

「実　施　例１ 本発明に係る光ファイバ母材の製造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、１１はガス供給系を示し、４１はガラ
ス合成装置を示す。

ガス供給系１１において、主ガス管１２の基端側には分
岐ガス管１３．１４．１５．１６．１７．１８が設けら
れているとともに、主ガス管１２の先端側には分岐ガス
管１８．２０が設けられており、主ガス管１２の基端側
における一部の分岐ガス管１３．１４．１５には、流量
調整器（マスフローコントローラ）２１カ取ＩＪつけら
れ、主ガス管１２の先端側における一方の分岐ガス管２
０には、／ヘイバス弁２２が取りつけられている。

一方の各分岐ガス管１３．１４．１５には、これらの端
末にガスポンベ２３．２４．２５がそれぞれ接続されて
おり、他方の各分岐ガス管１６．１７．１８には、これ
らの端末に恒温型のバブリング槽２６．２７．２８がそ
れぞれ接続されている。

ガス供給系１１において、ガス供給管２９には、複数の
分岐ガス管３０．３１．３２が設けられて、これら分岐
ガス管３０．３１．３２に前記と同じ流量調整器２１が
取りつけられている。

ガス供給管２９の各分岐ガス管３０．３１．３２は、こ
れらの先端側がバブリング槽２８．２７．２８内にそれ
ぞれ挿入されており、ガス供給管２９の基端側にはガス
ポンベ３３が接続されている。

ガラス合成装置４１において、ガラス旋盤４２は一対の
チャック４３．４４を有し、一方のチャック４３側には
回転継手４５が備えられ、他方のチャック４４側にはダ
ストボックス４６が設けられている。

ガラス合成装置４１において、加熱器４７は酸水素炎ノ
ヘーナからなる。

この加熱器４７は、周知のトラバーサ４８を介してガラ
ス族ｇｊ４２に組みつけられ、ガラス旋盤４２の長さ方
向に往復動自在となっている。

前述した主ガス管１２における分岐ガス管１９．２０の
うち、その一方の分岐ガス管１９は、後述のごとく、ガ
ラス族ｇｉ４２にセットされたガラス管の一端に回転継
手４５を介して接続される。

主ガス管１２における他方の分岐ガス管２０と、ガラス
旋盤４２のダストボックス４６とは１図示しないガス洗
浄機（スクラバ）に接続される。

第１図のガス供給系１１とガラス合成装置４１とを介し
て、光ファイバ母材をつくるとき、以下のようになる。

事前準備として、ガラス旋盤４２のチャック４３．４４
を介して石英系のガラス管ｌを両端保持し、ガラス管１
の一端に回転継手４５を介して分岐ガス管１８を接続し
ておく。

ガス供給系１１においては、ガスポンベ３３からのＯ２
を流量調整器２１により調整しつつガス供給管２９の各
分岐ガス管３０．３２から７へブリング槽２６．２８内
に吹きこみ、一方のバブリング槽２６内で蒸発させた主
原料５ｉＣ１ｎ　、他方のバブリング槽２８内で蒸発さ
せたドープ原料ＰＯｆｌｌ：ｈ　を各分岐ガス管１６．
１８から主ガス管１２、さらに、主ガス管１２から分岐
ガス管１９、分岐ガス管１９からガラス管ｌ内へと順次
給送する。

これと同時、ガスポンベ２３からのＨｅ、ガスポンベ２
５からのＳＦ６を流量調整器２１により調整しつつ各分
岐ガス管１３．１５から主ガス管１２、分岐ガス管１９
を経由してガラス管ｌ内へ給送する。

ガラス合成装置４１においては、ガラス族ｇ１４２を介
してガラス管１を回転させ、着火状態にある加熱器４７
を、第１図のＰ１→Ｐ２方向、Ｐ２→Ｐ１方向へと往復
動させ、かつ、往動時（Ｐ１→Ｐ２）には加熱器４７の
火力を強くし、復動時（Ｐ２→Ｐ＋）には加熱器４７の
火力を弱くする。

加熱器４７が往動するときのガラス管１内では、加熱器
４７の直後付近で生じる主原料、ドープ原料の熱酸化反
応によりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子
が管内気流で加熱器４７の前側へ吹きとばされるが、こ
れを追うように加熱器４７が移動してくるので、これら
ガラス微粒子が透明ガラス化されてガラス管１の内周面
に堆積される。

かくて、ガラス管ｌの内周面には、第２図に示すごとく
、ガラス管１と同程度の屈折率を有するクラッド用の透
明なガラス層２が形成される。

こうしてガラス管１にガラス層２を形成した後は、第１
図の２２点で加熱器４７を一時停止させてこれの火力を
弱め、各ガスについては、前記ＰＯＣ！３、ＳＦ６の供
給を止め、Ｈｅの供給を続け、かつ、ガラス管１内への
前記５ｉＣ１４の供給量を調整し、さらに、ガスポンベ
３３からの０２を、流量調整器２１により調整しつつ、
ガス供給管２９の分岐ガス管３１からバブリング槽２７
内に吹きこみ、当該バブリング槽２７内で蒸発させたド
ープ原料ＧｅＣ］４　を、分岐ガス管１７から主ガス管
１２、主ガス管１２から分岐ガス管１９、分岐ガス管１
９からガラス管１内へと順次給送し、ガラス管１内のＳ
ｉＣ＋４濃度、ＧｅＣＩｍ濃度が安定するのを待つ。

ガラス管１内における主原料５ｉｌｌｓ　、　　ドープ
原料Ｇｅｊｉｎの濃度が安定した後、第１図の２２点で
待機している加熱器４７の火力を強めて、これを第１図
のＰ１方向へ復動させると、主原料、ドープ原料の熱酸
化反応により生成されたガラス微粒子の層がガラス層２
の内周面に堆積される。

このガラス微粒子層が形成されたとき、加熱器４７を第
１図の２１点で一時停止させてこれの火力を弱め、前記
Ｓ　ｉＣＩａ　、　ＧｅＣ１ａの供給を止め、　Ｈｅの
供給量を調整し、かつ、ガスポンベ２４からのＣＩ２　
を流量調整器２１により調整しつつ、分岐ガス管１４か
ら主ガス管１２、主ガス管１２から分岐ガス管１９、分
岐ガス管１９からガラス管１内へと順次給送する。

ガラス管１内へのＨｅ、　Ｃ１２供給を開始した後、一
定時間の経過を待って再び加熱器４７の火力を強め、か
つ、加熱器４７を第１図のＰ１→Ｐ２方向へ往動させて
、ガラス微粒子層を脱水ならびに透明ガラス化する。

かくて、ガラス層２の内周面には、第２図に示すごとく
、ガラス管ｌ、ガラス層２よりも高い屈折率を有するコ
ア用の透明なガラス層３が形成される。

以下、第１図のＰｚ側において、ガラス管ｌを加熱器４
７により強加熱してその一端を封じ、つぎのコラプス処
理では、バイパス弁２２を開放した状態でガラス管１内
を正圧に保持しながら、ガラス管１とガラス層２，３と
を加熱器４７で溶融し、このコラプス時の表面張力によ
りガラス管１を中実にしてガラス棒（光ファイバ母材）
を得る。

なお、第３図に示すように、クラッド用ガラス層２と、
コア用ガラス層３との間には、ガラス層３を形成する手
段に準じてクラッド用のガラス層４を形成したり、また
は、ガラス層３．４を同時形成することもある。

第３図に示す光ファバイ母材の屈折率は、−例として、
第４図のようになる。

この場合、ｎｌがコア用ガラス層３の屈折率、ｎ２がク
ラッド用ガラス層４の屈折率、ｎ３がクラッド用ガラス
層２の屈折率、ｎ４がガラス管ｌの屈折率を示す。

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１ これは、第２図に示す光ファイバ母材を第１図の手段で
作製する例である。

ガラス管１としては、内径１９ｍｍφ、外径２５ｍｍφ
の石英管を用い、ガラス管ｌの内周面にクラッド用ガラ
ス層２を形成するとき、ガラス管１の回転数、各ガスの
供給量、加熱器４７の条件を以下のように設定した。

ガラス管：回転数５０ｒｐ＋ｍ、。

５ｉＧＩａ　：　１５００ｃｃ／ｗｉｎの０２でバブリ
ング供給。

ＰＯＣｌ２　：　１５０ｃｃ／ｍｉｒ＋の０２テパブリ
ング供給。

Ｈｅ　：　２０００ｃｃ／ｗｉｎ。

ＳＦ６　：　Ｉｃｃ／ｗｉｎ　。

加熱器：往動１３０ｍｍ／ｗｉｎ、復動２５００ｍｍ／
ｗｉｎ、ガラス管を１９００℃に加熱。

ガラス層：堆積数１５回。

クラッド用ガラス層２の内周面にコア用ガラス層３を形
成するとき、ガラス管１の回転数、各ガスの供給量、加
熱器４７の条件を以下のように設定してガラス微粒子を
堆積させた。

ガラス管二回転数５Ｏｒｐｍ ＳｉＣ１ａ　：　３００ｃｃ／ｓｉｎのｏ２”ｃ’バブ
リング供給。

ＧｅＣ１ａ　：　１００ｃｃ／ｓｉｎの０２でバブリン
グ供給。

Ｈｅ　：　　２０００ｃｃ／ｗｉｎ。

待機時間二３０秒（ガス濃度安定）。

加熱器：復動１３０ｍ腸／ｓｉｎ　、ガラス管を１９０
０℃に加熱。

ガラス微粒子を脱水、透明ガラス化するとき、ガラス管
１の回転数、各ガスの供給量、加熱器４７の条件を以下
のように設定した。

ガラス管：回転数５Ｏｒｐｍ　。

Ｈｅ　：　１０００ｃｃ／ｗｉｎ。

ＣＩ２：　２００ｃｃ／ｓｉｎ　。

加熱器：往動８０履ｌＩ／層ｉｎ、ガラス管を２０００
℃に加熱。

以下は、既述の手段でガラス管端を封じ、ガラス管をコ
ラプスして、光ファイバ母材を得た。

具体例２ これは第３図に示す光ファイバ母材を第１図の手段で作
製する例である。

ガラス管ｌとしては具体例１と同じものを使用し、ガラ
ス管１の内周面にクラッド用ガラス層２を形成するとき
、堆積数１４回目までは、具体例１と同様に行ない、堆
積数１５回目のときに、加熱器４７を１３０膓■／ｓｉ
ｎで復動させてクラッド用のガラス微粒子を堆積させ、
その後、ガラス管１内をＨｅ：１０００ｃｃ／ｓｉｎ　
、　Ｃ１ｚ：２００ｃｃ／ｗｉｎの雰囲気に保持し、８
０ｍ■／ｗｉｎで移動する加熱器４７によりガラス管１
を２０００℃に加熱して、ガラス微粒子を脱水、透明ガ
ラス化した。以下は具体例１と同じである。

具体例３ これは第３図に示す光ファイバ母材を第１図の手段で作
製する例である。

ガラス管１としては具体例１．２と同じものを用い、ガ
ラス管１の内周面にクラッド用ガラス層２を形成すると
き、堆積数１４回目までは、具体例１．２と同様に行な
い、堆積数１５回目のときに、具体例２と同様にクラフ
ト用のガラス微粒子を堆積させ、これに引き続き、具体
例１と同様の手段でコア用のガラス微粒子を堆積させた
後、これらカラス微粒子層を具体例１と同様に、ただし
加熱器４７の往動速度は５０ｍｍ／ｗｉｎとして、脱水
、透明ガラス化した。以下は具体例１．２と同しである
。

比較例 各具体例と同じガラス管を用い、具体例１と同様にして
クラッド用ガラス層を形成した後、ガラ微粒子層の段階
を経ず、脱水処理することなしに具体例１と同様のコア
用ガラス層を形成し、以下は各具体例と同様にした。

上述した具体例１〜３、比較例で得た光ファイ／へ母材
は、いずれも、コア部の外径が１．３ａ＋ｍφ、合成り
ラッド部の外径が８ｍｍφ、母材外径が１８ｍｍφであ
り、比屈折率差が０．３％である。

これらの光ファイバ母材を外径！２５　＃Ｌｒａφの光
ファイバに線引きし、その伝送特性を評価した。

各個の光ファイバとも、ＯＨ基の吸収ピークが波＆１．
３９７ｚｍ付近に認められた。

損失の増加について、比較例が０．５〜５ｄＢ／ｋｍと
バラツキを生じたのに対し、具体例１〜３の場合は０．
２〜１ｄＢ／ｋｍとかなり改善された。

これは、比較例（従来例）において不可避的に混入した
水分、含水素不純物の除去が困難であること、および、
各具体例（本発明）において、酸素の存在しない塩素雰
囲気下でのガラス脱水（特にコア部分）が良好に行なわ
れたことをそれぞれ示している。

なお、各具体例相互においては、具体例３、具体例２、
具体例１の順に効果が優れる。

「発明の効果」 以上説明した通り、本発明に係る光ファイバ母材の製造
方法は、ガラス管の内部に相対的に低屈折率のガラス層
、高屈折率のガラス層を順次形成するＭＣＶＤ法におい
て、高屈折率のガラス層を形成するときに、低屈折率ガ
ラス層の内側にガラス微粒子を層状に堆積し、その後、
該ガラス微粒子層を脱水ならびに透明ガラス化するから
、コア部分のガラス脱水が十分に行なえ、伝送特性のよ
い光ファイバの母材が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例をこれに用いる装置とと
もに略示したは説明図、第２図、第３図は本発明方法に
よる光ファイバ母材の各個を示した断面図、第４図は本
発明方法による光ファイバ母材の屈折率分布を示した説
明図である。 １・・・・・・・・・・ガラス管 ２・・・・・・・・・・クラッド用ガラス層３・・・・
・・・・・・コア用ガラス層４・・・・・・・・・・ク
ラッド用ガラス層１１・・・・・・・・・・ガス供給系 １２・・・・・・・・・・主ガス管 １３〜２０・・・・・・分岐ガス管 ２１・・・・・・・・・・流量調整器 ２２・・・・・・・・・リヘイパス弁 ２３〜２５・・・・・・ガスボンベ ２６〜２８・・・・・・バブリング槽 ２８・・・・・・・・・・ガス供給管 ３０〜３２・・・・・・分岐ガス管 ３３・・・・・・・・・・ガスポンベ ４１・・・・・・・・・・ガラス合成装置４２・・・・
・・・・・・ガラス旋盤 ４３．４４・・・・・・チャック ４５・・・・・・・・・・回転継手 ４６・・・・・・・・・・ダストボックス４７・・・・
・・・・・・加熱器 ４８・・・・・・・・・・トラバーサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス微粒子をガラス管の内周面に堆積させて透明ガラ
   ス化することにより、ガラス管の内部に相対的に低屈折
   率のガラス層、高屈折率のガラス層を順次形成する光フ
   ァイバ母材の製造方法において、ガラス管の内部に上記
   高屈折率ガラス層を形成するとき、上記低屈折率ガラス
   層の内側にガラス微粒子を層状に堆積し、その後、該ガ
   ラス微粒子層を脱水ならびに透明ガラス化することを特
   徴とする光ファイバ母材の製造方法。