JPH0624780A - 光ファイバ用母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ用母材の製造方法

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JPH0624780A
JPH0624780A JP4184063A JP18406392A JPH0624780A JP H0624780 A JPH0624780 A JP H0624780A JP 4184063 A JP4184063 A JP 4184063A JP 18406392 A JP18406392 A JP 18406392A JP H0624780 A JPH0624780 A JP H0624780A
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JP
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molded body
porous molded
optical fiber
eccentricity
resin
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JP4184063A
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Tsugio Sato
継男 佐藤
Takeshi Yagi
健 八木
Takayuki Morikawa
孝行 森川
Kazuaki Yoshida
和昭 吉田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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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
    • C03B37/0128Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass
    • C03B37/01282Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass by pressing or sintering, e.g. hot-pressing

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、欠陥がなく、しかもコアの偏心が非
常に少ない光ファイバを製造するためのハイブリッド法
を用いた光ファイバ用母材の製造方法を提供することを
目的とする。 【構成】コア材の外側に石英ガラス粉末を成形してなる
クラッド材を設けて多孔質成形体を作製する工程、該多
孔質成形体に樹脂を含浸させる工程、該樹脂を硬化させ
る工程、該多孔質成形体の外周を切削あるいは研削して
該コア材に対する該クラッド材の偏心を修正する工程、
並びに偏心を修正した後の該多孔質成形体を脱脂・透明
ガラス化する工程を具備することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いる光ファ
イバの母材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ用母材の製造方法としては、
特に、コア材(コア材の外側にクラッド材を一部被覆さ
れたものも含む)を気相法で作製し、コア材の外側に形
成するクラッド材を粉末成形法で作製するハイブリッド
法を用いた方法が工業的に有利であると認められてい
る。しかしながら、このハイブリッド法には、コア材に
対するクラッド材の偏心という問題がある。
【0003】コア材に対するクラッド材の偏心(以下、
単にコアの偏心という)は、光ファイバの特性に大きく
影響する。特に、光ファイバの中で最も多く使用されて
いるシングルモードファイバは、コア径が10μm程度
であるので偏心が大きな問題となる。この偏心は、光フ
ァイバ同士の接続あるいは光源と光ファイバとの接続に
おける接続損失を大きくする原因となる。このため、接
続損失を小さくするためには、コアの偏心量をできる限
り小さくする必要がある。コアの偏心量は、まったくな
いことが好ましいが、実用上0.5μm、好ましくは
0.3μm以下にすることが必要である。
【0004】従来、コアの偏心を修正する方法として
は、ハイブリッド法により得られた多孔質成形体を旋盤
に固定してダイヤモンド刃でクラッド材(多孔質成形
体)の外周を切削する方法が採用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法により多孔質成形体を切削すると、破砕片、す
なわちシリカ粉が多孔質成形体の表面に残存したり、気
孔内に入り込む。このように表面に残存したり気孔内に
入り込んだ破砕片は、多孔質成形体を透明ガラス化した
ときに気泡を発生させる原因となる。
【0006】また、多孔質成形体を切削したときに形成
される切削条痕は、クラックの起点となったり、多孔質
成形体を透明ガラス化したときに気泡を発生させる原因
となる。さらに、多孔質成形体は脆いため、切削により
表面にクラックが入る恐れがある。このクラックが大き
くなると多孔質成形体自体が破壊してしまう。
【0007】このような気泡やクラックは、多孔質成形
体を透明ガラス化してなる光ファイバ用母材から光ファ
イバを作製した場合に、表面欠陥として現れる。この表
面欠陥は、光ファイバの特性を損ない、信頼性を低下さ
せる。
【0008】多孔質成形体の機械的強度を向上させるた
めに、コア材の外側に形成するクラッド材料のバインダ
ー量を増加することが考えられるが、バインダー等の成
形助材の増量に基づく不純物の混入が増加し、結果とし
て光ファイバの伝送特性を低下させることになる。
【0009】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、欠陥がなく、しかもコアの偏心が非常に少ない光
ファイバを製造するためのハイブリッド法を用いた光フ
ァイバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、コア材の外側
に石英ガラス粉末を成形してなるクラッド材を設けて多
孔質成形体を作製する工程、該多孔質成形体に樹脂を含
浸させる工程、該樹脂を硬化させる工程、該多孔質成形
体の外周を切削あるいは研削して該コア材に対する該ク
ラッド材の偏心を修正する工程、並びに偏心を修正した
後の該多孔質成形体を脱脂・透明ガラス化する工程を具
備することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法を
提供する。
【0011】ここで、ハイブリット法とは、上述したよ
うに、コア材を気相法あるいは粉末成形法で作製し、必
要により、これを透明ガラス化した後、該コア材の外側
に形成するクラッド材を粉末成形法で作製し、両者を組
み合わせて多孔質成形体を得る方法であり、粉末成形法
とは、例えば、加圧法(特願昭2−244817号)、
MSP法(Journal of Optical Communications 誌、10
巻、1号、2〜5ページ、1989年)等の乾式成形法、鋳
込み法(特開昭64−56331号公報)、押出法(特
願平2−244815号)、泥漿塗布法(特願平2−2
44816号)等の湿式成形法を用いた方法をいう。気
相法のみで多孔質成形体を作製する方法を除く意味であ
る。なお、コア材とは、透明ガラス材の他、多孔質体も
含まれる。
【0012】多孔質成形体に含浸させる樹脂としては、
粘性が低く、硬化物を加熱により完全に分解できるもの
であり、しかもSi以外の無機系不純物を含まないもの
が好ましい。このような樹脂としては、シリコーン系、
ビニル系、またはアクリル系等の熱硬化性樹脂、アクリ
ル系またはエポキシ系等の紫外線硬化性樹脂を用いるこ
とができる。
【0013】多孔質成形体に樹脂を含浸させる方法とし
ては、液状の樹脂中に多孔質成形体を浸漬させる方法、
多孔質成形体に液状の樹脂を吹き付ける方法や塗布する
方法等を採用することができる。多孔質成形体に樹脂が
どの程度含浸するかは、樹脂の種類、分子量、表面張
力、および粘性、並びに多孔質成形体の気孔径および気
孔率に影響する。したがって、あらかじめ使用する多孔
質成形体と樹脂を用いて含浸試験を行い、含浸時間と含
浸厚さとの相関関係を確認して、その結果に基づいて実
際の含浸処理を行うことが望ましい。
【0014】樹脂を硬化させる手段としては、熱、紫外
線、電子線等を用いることができる。
【0015】本発明の方法において切削とは、多孔質成
形体の外周を刃物で削ることをいい、研削とは、多孔質
成形体の外周を砥石で研磨することをいい、いずれも多
孔質成形体の外周を一部除去することを目的とする。こ
の切削・研削は、偏心している多孔質成形体を修正する
ために行うので、切削・研削量は多孔質成形体の偏心の
状態に応じて決定する。実際に切削・研削を行う場合、
例えば、多孔質成形体の断面においてコア材の中心から
クラッド材の外周までの距離が等しくなるようにクラッ
ド材を除去する。また、より厳しいレベルで偏心を少な
くするためには、X線透過装置を切削・研削装置に接続
し、X線透過装置により多孔質成形体の偏心状態を検出
し、その検出情報を切削・研削装置の制御手段に送信し
てその情報に基づいて切削・研削を行う。
【0016】切削・研削を行うときに、多孔質成形体に
悪影響を及ぼさない範囲で切削油等の潤滑剤を使用して
もよい。これにより、切削・研削時の摩擦を低減させる
ことができる。この結果、表面が平滑な多孔質成形体を
得ることができる。
【0017】切削・研削後の多孔質成形体の表面に残存
した樹脂の除去は、成形助材を除去する、いわゆる脱脂
工程において同時に行うことができる。
【0018】多孔質成形体の脱脂工程、透明ガラス化工
程は、通常行われている条件を採用する。
【0019】
【作用】本発明の方法では、多孔質成形体に樹脂を含浸
させて硬化させて多孔質成形体の外周を切削あるいは研
削してコア材の偏心を修正している。
【0020】多孔質成形体に樹脂を含浸させることによ
り、多孔質成形体の気孔が塞がれる。このため、切削・
研削時の破砕片が多孔質成形体の気孔に入り込むことを
防止できる。また、多孔質成形体に樹脂を含浸させて硬
化させることにより、多孔質成形体における粒子間の密
着が強固となる。このため、多孔質成形体の機械的強度
が高くなり、切削・研削を施したときにクラックが生じ
ることを防止できる。
【0021】この結果、多孔質成形体を透明ガラス化し
てなる光ファイバ用母材に欠陥が生じることを防止でき
る。したがって、欠陥がなく、しかもコアの偏心が非常
に少ない光ファイバを得られる光ファイバ用母材を作製
することができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て具体的に説明する。
【0023】実施例1 平均粒径8μmのシリカ粉末100重量部に対してバイ
ンダーとしてメチルセルロース3重量部、純水22重量
部、および界面活性剤としてSNウェット366(サン
ノプコ社製、商品名)0.3重量部を混合し、均質に混
練して可塑性材料を調製した。
【0024】図1(a)および(b)に示すように、コ
ア/クラッド比が1/3であり、コア・クラッドの屈折
率差が0.3%であり、外径10.8mm、長さ300mm
であるコア用ロッド10をVAD法により作製し、これ
を脱水・透明ガラス化して形成した。これに上記可塑性
材料を真空押出成形してクラッド部11を形成して外径
50mm、長さ350mmの多孔質成形体1を作製した。そ
の後、この多孔質成形体1を110℃で5時間乾燥し
た。この多孔質成形体について気孔径および気孔率を測
定したところ、気孔径は0.8μm、気孔率は35%で
あった。また、この多孔質成形体の偏心量(図1に示す
A)は0.7mmであった。これは、この多孔質成形体を
用いて光ファイバを作製した場合に偏心量が約1.6μ
mとなることを意味する。
【0025】次いで、この多孔質成形体を粘度100cp
s である液状のアクリル系樹脂に20秒間浸漬し、その
後これに80℃、2時間の加熱処理を施してアクリル系
樹脂を硬化させた。このとき、樹脂は多孔質成形体の表
面から約2mmの深さのところまで含浸していた。
【0026】この多孔質成形体1を図2に示す旋盤20
に取り付けた。旋盤20は、載置台21と、載置台21
に移動可能に取り付けられた旋盤本体22、該旋盤本体
22に対して移動可能に装着された側壁22a(側壁2
2aのいずれか一方のみが移動可能であればよい)とか
ら構成されている。旋盤本体22の側壁22aには、穴
部22bが形成されており、多孔質成形体1のコア用ロ
ッド10が挿入されるようになっている。また、側壁2
2aの外側には、コア用チャック23が取り付けられて
いる。また、側壁22aの内側には、クラッド用チャッ
ク24が取り付けられている。コア用チャック23およ
びクラッド用チャック24は、図示しない駆動手段に接
続されており、コア用ロッド10およびクラッド部11
を把持した状態で一体的に回転可能になっている。
【0027】次いで、駆動手段を駆動させることにより
多孔質成形体を回転させながら、ダイヤモンド刃25で
クラッド部11の外周を多孔質成形体1の軸心が旋盤2
0の回転軸心と一致するまで切削した。
【0028】次いで、切削後の多孔質成形体1にN2
空気等の清浄なガスを吹き付けて破砕片を除去し、これ
に大気中で600℃、5時間の脱脂処理を施した。次い
で、常法によりHe雰囲気中で1600℃の透明ガラス
化処理を施して、外径45mm、長さ250mmの光ファイ
バ用母材を作製した。得られた光ファイバ用母材を線引
きして外径125μmの光ファイバを作製し、その偏心
量を調べたところ、0.12μmであった。
【0029】上記の方法により10本の光ファイバ用母
材を作製して、これらを線引きして光ファイバを作製し
てそれらを評価したところ、いずれの光ファイバも切削
時の破損による欠陥や気泡の発生は認められなかった。
また、光ファイバの偏心量はすべて0.3μm以下であ
った。さらに、光ファイバの外径変動は1μm以下であ
り、ゲージ長さ10m、歪速度5%で測定したときの機
械的強度は5kgf であって、十分に実用できるものであ
ることが確認された。
【0030】実施例2 平均粒径8μmのシリカ粉末100重量部に対してバイ
ンダーとしてポリビニルアルコール(信越化学社製、P
A−05)3重量部、および純水67重量部を混合して
スラリーを作製し、このスラリーをスプレードライ法に
より造粒して平均粒径100μmの造粒粉末を得た。
【0031】一方、コア/クラッド比が1/3であり、
コア・クラッドの屈折率差が0.3%であり、外径12
mm、長さ300mmであるコア用ロッドをVAD法により
作製し、これを脱水・透明ガラス化して形成した。この
コア用ロッドを外径70mmの管状成形型のキャビティー
の中央に設置し、成形型に振動を加えながらキャビティ
ー内に上記造粒粉末を充填し、成形型を1000kgf/cm
2 の静水圧で加圧して外径60mm、長さ300mmの多孔
質成形体を作製した。この多孔質成形体について気孔径
および気孔率を測定したところ、気孔径は0.08μ
m、気孔率は35%であった。また、この多孔質成形体
の偏心量は0.5mmであった。これは、この多孔質成形
体を用いて光ファイバを作製した場合に偏心量が約1.
3μmとなることを意味する。
【0032】次いで、この多孔質成形体を粘度100cp
s である液状のビニル系樹脂に60秒間浸漬し、その後
これに80℃、2時間の加熱処理を施してビニル系樹脂
を硬化させた。このとき、樹脂は多孔質成形体の表面か
ら約1.5mmの深さのところまで含浸していた。
【0033】次に、この多孔質成形体を図2に示す旋盤
20に取り付け、クラッド部の外周を多孔質成形体の軸
心が旋盤の回転軸心と一致するまで切削した。
【0034】次いで、切削後の多孔質成形体にN2 、空
気等の清浄なガスを吹き付けて破砕片を除去し、これに
大気中で500℃、5時間の脱脂処理を施した。次い
で、常法によりHe雰囲気中で1600℃の透明ガラス
化処理を施して、外径50mm、長さ270mmの光ファイ
バ用母材を作製した。得られた光ファイバ用母材を線引
きして外径125μmの光ファイバを作製し、その偏心
量を調べたところ、0.1μmであった。
【0035】上記の方法により10本の光ファイバ用母
材を作製して、これらを線引きして光ファイバを作製し
てそれらを評価したところ、いずれの光ファイバも切削
時の破損による欠陥や気泡の発生は認められなかった。
また、光ファイバの偏心量はすべて0.3μm以下であ
った。さらに、光ファイバの外径変動は±1μm以下で
あり、ゲージ長さ10m、歪速度5%で測定したときの
機械的強度は5kgf であって、十分に実用できるもので
あることが確認された。
【0036】比較例 実施例1と同様にして多孔質成形体を10本作製した。
この多孔質成形体を110℃で5時間乾燥した。次に、
この多孔質成形体を図2に示す旋盤20に取り付け、ク
ラッド部の外周を多孔質成形体の軸心が旋盤の回転軸心
と一致するまで切削した。
【0037】その結果、3本の多孔質成形体は切削時に
クラックが発生した。残りの多孔質成形体を実施例1と
同様にして脱脂・透明ガラス化を行って光ファイバ用母
材を作製した。このとき、得られた光ファイバ用母材の
表面には気泡が確認された。また、この光ファイバ用母
材を線引きして光ファイバを作製したところ、光ファイ
バの外径変動は±3μm程度と大きく、ゲージ長さ10
m、歪速度5%で測定したときの機械的強度は4kgf で
あって、実用上問題がある結果であった。
【0038】
【発明の効果】本発明は、欠陥がなく、しかもコアの偏
心が非常に少ない光ファイバを得ることができる光ファ
イバ用母材を作製することができるものである。これに
より、伝送損失が小さい光ファイバを得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)はハイブリッド法により得られる多孔質
成形体を示す正面図、(b)は(a)の側面図。
【図2】本発明にかかる方法の一実施例において使用さ
れる装置の概略説明図。
【符号の説明】
1…多孔質成形体、10…コア用ロッド、11…クラッ
ド部、20…旋盤、21…載置台、22…旋盤本体、2
2a…側壁、22b…穴部、23…コア用チャック、2
4…クラッド用チャック、25…ダイヤモンド刃。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 和昭 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア材の外側に石英ガラス粉末を成形し
    てなるクラッド材を設けて多孔質成形体を作製する工
    程、該多孔質成形体に樹脂を含浸させる工程、該樹脂を
    硬化させる工程、該多孔質成形体の外周を切削あるいは
    研削して該コア材に対する該クラッド材の偏心を修正す
    る工程、並びに偏心を修正した後の該多孔質成形体を脱
    脂・透明ガラス化する工程を具備することを特徴とする
    光ファイバ用母材の製造方法。
JP4184063A 1992-07-10 1992-07-10 光ファイバ用母材の製造方法 Pending JPH0624780A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003029072A (ja) * 2001-07-11 2003-01-29 Fujikura Ltd 偏波面保存型光ファイバ
KR100782393B1 (ko) * 2000-10-26 2007-12-07 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 광섬유모재 잉곳의 제조방법
CN110114320A (zh) * 2016-12-28 2019-08-09 住友电气工业株式会社 用于制造光纤预制件的方法

Cited By (4)

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