JP7023802B2 - Method for manufacturing base material for optical fiber, method for manufacturing optical fiber, and method for doping silica glass - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバ用母材の製造方法、光ファイバの製造方法、及びシリカガラスへのドープ方法に関し、特に、伝送損失を低減させ得る光ファイバを製造する場合に好適な方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an optical fiber base material, a method for producing an optical fiber, and a method for doping silica glass, and particularly to a method suitable for producing an optical fiber capable of reducing transmission loss.
光ファイバ通信システムにおいて光伝送距離の長距離化や光伝送速度の高速化を図るためには、光信号/ノイズ比が高められなければない。そのため、光ファイバの伝送損失の低減が求められている。光ファイバの製造方法が高度に洗練されている現在では、光ファイバに含まれる不純物による伝送損失はほぼ限界まで低下していると考えられている。残る伝送損失の主な原因は、光ファイバを構成するガラスの構造や組成の揺らぎに伴う散乱損失である。これは光ファイバがガラスで構成されているが故に不可避なものである。 In an optical fiber communication system, the optical signal / noise ratio must be increased in order to increase the optical transmission distance and the optical transmission speed. Therefore, it is required to reduce the transmission loss of the optical fiber. Now that the manufacturing method of optical fibers is highly sophisticated, it is considered that the transmission loss due to impurities contained in optical fibers is reduced to almost the limit. The main cause of the remaining transmission loss is the scattering loss due to the fluctuation of the structure and composition of the glass constituting the optical fiber. This is unavoidable because the optical fiber is made of glass.
上記のようなガラスの構造や組成の揺らぎに伴う散乱損失が低減され得る光ファイバとして、アルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物が少量ドープされたシリカガラスで構成されるコアを備えるものが知られている。以下、アルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物をアルカリ酸化物という場合がある。 As an optical fiber capable of reducing the scattering loss due to fluctuations in the structure and composition of the glass as described above, those provided with a core made of silica glass doped with an alkali metal oxide or an alkaline earth metal oxide in a small amount. Are known. Hereinafter, alkali metal oxides and alkaline earth metal oxides may be referred to as alkali oxides.
シリカガラスにアルカリ酸化物がドープされることによって、シリカガラスの軟化点が大きく低下する。すなわち、アルカリ酸化物がドープされていないシリカガラスと同じ温度で比較する場合、アルカリ酸化物がドープされたシリカガラスは粘度が低いため構造緩和が促進され易い。このため、アルカリ酸化物がドープされたシリカガラスがコアとなるように光ファイバ用母材を作製し、この光ファイバ用母材を紡糸して光ファイバを製造する際、コアを構成するシリカガラスの構造的な揺らぎが速やかに低減される。その結果、伝送損失が低減され得る光ファイバを製造することができる。 By doping the silica glass with an alkali oxide, the softening point of the silica glass is greatly reduced. That is, when compared with silica glass not doped with alkali oxide at the same temperature, the silica glass doped with alkali oxide has a low viscosity, so that structural relaxation is likely to be promoted. Therefore, when a base material for an optical fiber is manufactured so that silica glass doped with an alkali oxide becomes a core, and the base material for the optical fiber is spun to manufacture an optical fiber, the silica glass constituting the core is formed. Structural fluctuations are quickly reduced. As a result, it is possible to manufacture an optical fiber whose transmission loss can be reduced.
下記特許文献1には、ガラス管にガラス棒を挿入し、ガラス管とガラス棒とを加熱しながらガラス管の内周面とガラス棒の外周面との間にアルカリ金属蒸気を流通させることでアルカリ酸化物がドープされた光ファイバ用母材を製造する方法が開示されている。また、下記特許文献2には、シリカガラス管内でアルカリ化合物を気化させた後に冷却して微粒子化し、これをキャリアガスでシリカガラス管の一方の端部から他方の端部まで流通させることでシリカガラス管にアルカリ化合物をドープする方法が記載されている。さらに、下記特許文献3には、シリカガラス管の一方の端部から他方の端部方向にアルカリ化合物の微粒子を流通させた後に加熱することでシリカガラス管にアルカリ化合物をドープする方法が記載されている。
In
ところで、シリカガラスにアルカリ化合物をドープする方法としては、下記特許文献4に記載の方法のように、アルカリ化合物の融液にシリカガラス棒を浸漬させる方法も考えられる。この方法では、高濃度のアルカリ化合物とシリカガラス棒とを接触させることができるため、短時間でアルカリ化合物がシリカガラス棒にドープされ得る。また、シリカガラス棒全体をアルカリ化合物の融液に浸漬することによって、シリカガラス棒にドープされるアルカリ化合物の濃度偏差をシリカガラス棒全体に渡って低減し得る。 By the way, as a method of doping silica glass with an alkaline compound, a method of immersing a silica glass rod in a melt of the alkaline compound, as in the method described in Patent Document 4 below, is also conceivable. In this method, since the high concentration alkaline compound can be brought into contact with the silica glass rod, the alkaline compound can be doped into the silica glass rod in a short time. Further, by immersing the entire silica glass rod in the melt of the alkaline compound, the concentration deviation of the alkaline compound doped in the silica glass rod can be reduced over the entire silica glass rod.
しかし、上記特許文献1から特許文献3に記載の方法では、アルカリ化合物の蒸気量を制御することが難しく、シリカガラス管の長手方向においてドープされるアルカリ化合物の濃度偏差を制御することが難しい。また、本発明者は、上記特許文献4に記載の方法では、アルカリ化合物がドープされたシリカガラス棒が結晶化する場合があることを見出した。
However, in the methods described in
そこで、本発明は、シリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得るシリカガラスへのドープ方法、当該ドープ方法を用いる光ファイバ用母材の製造方法、及び、当該光ファイバ用母材を用いる光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention uses a method for doping silica glass, which can reduce the concentration deviation of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound doped in the silica glass while suppressing the crystallization of the silica glass. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical fiber base material and a method for manufacturing an optical fiber using the optical fiber base material.
上記課題を解決するため、本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、シリカガラス管及び前記シリカガラス管の内径より小さな外径を有する第一のシリカガラスロッドを準備する準備工程と、前記シリカガラス管に前記第一のシリカガラスロッドを挿入する挿入工程と、前記シリカガラス管の内周面と前記第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間において、前記シリカガラス管の内周面の一部と前記第一のシリカガラスロッドの外周面の一部とにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液を接触させ、前記融液を構成する化合物を前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドにドープするアルカリドープ工程と、前記アルカリドープ工程の後、前記シリカガラス管を加熱して縮径させて前記シリカガラス管と前記第一のシリカガラスロッドとを一体化して中実化し、第二のシリカガラスロッドを作製する中実化工程と、前記第二のシリカガラスロッドの外周面上にシリカガラス層を形成する外付け層形成工程と、を備え、前記アルカリドープ工程において、前記シリカガラス管の内周面と前記融液との接触位置、及び、前記第一のシリカガラスロッドの外周面と前記融液との接触位置を、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向に沿って移動させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for producing a base material for an optical fiber of the present invention comprises a preparation step of preparing a silica glass tube and a first silica glass rod having an outer diameter smaller than the inner diameter of the silica glass tube, and the above-mentioned. In the insertion step of inserting the first silica glass rod into the silica glass tube and the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, the inner peripheral surface of the silica glass tube. A melt of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound is brought into contact with a part of the above and a part of the outer peripheral surface of the first silica glass rod, and the compound constituting the melt is put into the silica glass tube and the first silica. After the alkaline dope step of doping one silica glass rod and the alkali dope step, the silica glass tube is heated and reduced in diameter to integrate the silica glass tube and the first silica glass rod. The alkali dope step comprises a solidification step of actualizing and producing a second silica glass rod, and an external layer forming step of forming a silica glass layer on the outer peripheral surface of the second silica glass rod. In the silica glass tube and the first contact position between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the melt, and the contact position between the outer peripheral surface of the first silica glass rod and the melt. It is characterized in that it is moved along the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass rod.
上記光ファイバ用母材の製造方法では、シリカガラス管の内周面にアルカリ化合物の融液が接触することによって、シリカガラス管にアルカリ化合物がドープされる。また、第一のシリカガラスロッドの外周面にアルカリ化合物の融液が接触することによって、第一のシリカガラスロッドにアルカリ化合物がドープされる。よって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドのどちらか一方にアルカリ化合物がドープされる場合に比べ、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドからなる第二のシリカガラスロッドにアルカリ化合物をドープし易くなる。また、アルカリ化合物の融液がシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドに接触する位置は、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向に沿って移動する。この融液の接触位置の移動速度等を調整することによって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向において、ドープされるアルカリ化合物の濃度偏差を低減し得る。 In the method for producing a base material for an optical fiber, the silica glass tube is doped with the alkali compound by contacting the inner peripheral surface of the silica glass tube with the melt of the alkaline compound. Further, when the melt of the alkaline compound comes into contact with the outer peripheral surface of the first silica glass rod, the alkali compound is doped into the first silica glass rod. Therefore, compared to the case where either one of the silica glass tube and the first silica glass rod is doped with the alkali compound, the second silica glass rod composed of the silica glass tube and the first silica glass rod is doped with the alkali compound. It becomes easier to do. Further, the position where the melt of the alkaline compound comes into contact with the silica glass tube and the first silica glass rod moves along the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod. By adjusting the moving speed of the contact position of the melt and the like, the concentration deviation of the doped alkaline compound can be reduced in the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod.
また、本発明者は、アルカリ化合物の融液をシリカガラス管の内周面の一部及び第一のシリカガラスロッドの外周面の一部にのみ接触させることによって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドの結晶化が抑制され得ることを見出した。この理由は定かではないが、以下のように考えられる。シリカガラスにアルカリ化合物がドープされる場合、シリカガラスのSi-O-Si結合に対して付加反応が生じ、アルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンはSi-O-Si結合を切断しながらSiO4ネットワークの隙間に入り込む。このため、シリカガラスにアルカリ化合物をドープすると、一般的にはシリカガラスは体積が収縮して密度が高くなる。しかし、シリカガラスにドープされるアルカリ化合物の濃度がある一定量より高くなると、SiO4ネットワークの隙間にアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンが入りきらなくなり、シリカガラスの体積は膨脹に転じると考えられる。シリカガラスの形態によって、上記のような密度変化や形態変化で生じる応力の発生と緩和に差が生じ、シリカガラスの結晶化の進展に差が生じると考えられる。シリカガラス全体をアルカリ化合物の融液に漬ける場合に比べ、シリカガラスの一部にのみアルカリ化合物の融液を接触されることによって、上記応力が緩和され易く、シリカガラスの結晶化が抑制されると考えられる。 Further, the present inventor makes the silica glass tube and the first silica glass tube and the first one by contacting the melt of the alkaline compound only with a part of the inner peripheral surface of the silica glass tube and a part of the outer peripheral surface of the first silica glass rod. It has been found that the crystallization of silica glass rods can be suppressed. The reason for this is not clear, but it is thought to be as follows. When the silica glass is doped with an alkaline compound, an addition reaction occurs with respect to the Si—O—Si bond of the silica glass, and the alkali metal ion or the alkaline earth metal ion breaks the Si—O—Si bond while SiO 4 Get into the gaps in the network. Therefore, when silica glass is doped with an alkaline compound, the volume of silica glass generally shrinks and the density increases. However, when the concentration of the alkaline compound doped in the silica glass becomes higher than a certain amount, it is considered that the alkali metal ion or the alkaline earth metal ion cannot enter the gap of the SiO 4 network, and the volume of the silica glass starts to expand. Be done. It is considered that the morphology of the silica glass causes a difference in the generation and relaxation of stress caused by the above-mentioned density change and morphology change, and a difference in the progress of crystallization of the silica glass. Compared to the case where the entire silica glass is immersed in the melt of the alkaline compound, the stress is easily relieved and the crystallization of the silica glass is suppressed by contacting the melt of the alkali compound with only a part of the silica glass. it is conceivable that.
また、上記光ファイバ用母材の製造方法によって、第二のシリカガラスロッドからなる母材コア部及び第二のシリカガラスロッドの外周面上に形成されるシリカガラス層からなる母材クラッド部を有する光ファイバ用母材が作製される。母材クラッド部は、光ファイバのクラッドとなる部位である。母材コア部は、光ファイバのコアとなる部位であり、上記のようにアルカリ化合物がドープされたシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドからなる。シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドは、上記のように、結晶化が抑制され周方向及び長手方向においてドープされるアルカリ化合物の濃度偏差が低減され得るシリカガラスからなる。すなわち、上記光ファイバ用母材の製造方法によれば、母材コア部を構成するシリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。 Further, according to the method for manufacturing a base material for an optical fiber, a base material core portion made of a second silica glass rod and a base material clad portion made of a silica glass layer formed on the outer peripheral surface of the second silica glass rod are formed. A base material for an optical fiber to have is produced. The base metal clad portion is a portion that becomes a clad portion of an optical fiber. The base metal core portion is a portion that becomes the core of the optical fiber, and is composed of a silica glass tube doped with an alkali compound and a first silica glass rod as described above. As described above, the silica glass tube and the first silica glass rod are made of silica glass which can suppress crystallization and reduce the concentration deviation of the alkaline compound doped in the circumferential direction and the longitudinal direction. That is, according to the method for producing a base material for an optical fiber, the concentration deviation of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound doped in the silica glass while suppressing the crystallization of the silica glass constituting the base material core portion. Can be reduced.
また、前記アルカリドープ工程において、前記アルカリ金属化合物または前記アルカリ土類金属化合物を加熱する熱源を前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドの長手方向に沿って移動させることが好ましい。 Further, in the alkali doping step, it is preferable to move the heat source for heating the alkali metal compound or the alkaline earth metal compound along the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod.
アルカリ化合物を加熱する熱源の移動に伴って、アルカリ化合物の融液も移動する。上記のように熱源を移動させることによって、シリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面とに接するアルカリ化合物の融液をシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドの長手方向に沿って移動させることが容易になる。 As the heat source that heats the alkaline compound moves, so does the melt of the alkaline compound. By moving the heat source as described above, the melt of the alkaline compound in contact with the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod is melted in the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod. It becomes easy to move along.
また、前記アルカリドープ工程以前に、前記アルカリ金属化合物または前記アルカリ土類金属化合物の粉体を前記シリカガラス管の内周面及び前記第一のシリカガラスロッドの外周面に付着させることが好ましい。 Further, it is preferable that the powder of the alkali metal compound or the alkaline earth metal compound is adhered to the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod before the alkali doping step.
アルカリドープ工程以前、すなわち、アルカリドープ工程よりも前またはアルカリドープ工程と同時にアルカリ化合物の粉体を上記のように付着させておく。当該粉体を融解させることでシリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面とにアルカリ化合物の融液を接触させることができる。よって、アルカリ化合物の粉体が付着する位置や量を調整することにより、シリカガラス管の内周面及び第一のシリカガラスロッドの外周面の所望の位置に所望量のアルカリ化合物をドープし得る。 Before the alkaline doping step, that is, before the alkaline doping step or at the same time as the alkaline doping step, the powder of the alkaline compound is adhered as described above. By melting the powder, the melt of the alkaline compound can be brought into contact with the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod. Therefore, by adjusting the position and amount to which the powder of the alkaline compound adheres, a desired amount of the alkaline compound can be doped at a desired position on the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod. ..
また、前記アルカリドープ工程の後、前記アルカリ金属化合物及び前記アルカリ土類金属化合物を供給せずに前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドを更に加熱する追加加熱工程を有することが好ましい。 Further, it is preferable to have an additional heating step of further heating the silica glass tube and the first silica glass rod without supplying the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound after the alkali dope step.
このようにシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドを更に加熱することによって、アルカリドープ工程の後にシリカガラス管の内周面上及び第一のシリカガラスロッドの外周面上に残留しているアルカリ化合物を除去し得る。また、シリカガラス管や第一のシリカガラスロッドにドープされたアルカリ化合物が偏在している場合等には、上記のように加熱することによって、アルカリ化合物の濃度を平準化し得る。また、このような追加加熱工程を行うことによって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドにアルカリ化合物をドープすることでシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドに生じる内部応力を緩和し得る。 By further heating the silica glass tube and the first silica glass rod in this way, the alkali remaining on the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod after the alkali doping step. The compound can be removed. Further, when the alkali compound doped in the silica glass tube or the first silica glass rod is unevenly distributed, the concentration of the alkali compound can be leveled by heating as described above. Further, by performing such an additional heating step, the internal stress generated in the silica glass tube and the first silica glass rod can be alleviated by doping the silica glass tube and the first silica glass rod with the alkaline compound.
また、前記アルカリドープ工程において、前記シリカガラス管の一方の端部から他方の端部に向けて、前記シリカガラス管の内周面と前記第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間に気体を流通させることが好ましい。 Further, in the alkali doping step, a gas is formed in the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod from one end to the other end of the silica glass tube. It is preferable to distribute.
このようにシリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間に気体を流通させることによって、アルカリ化合物の融液や粉体の移動方向を当該気体の流通方向に限定し得るため、当該アルカリ化合物を有効的に利用し得る。 By allowing the gas to flow through the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod in this way, the moving direction of the melt or powder of the alkaline compound is limited to the flowing direction of the gas. Therefore, the alkaline compound can be effectively used.
また、前記気体が酸素を含むことが好ましい。 Further, it is preferable that the gas contains oxygen.
アルカリドープ工程においてシリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間を酸素が流通することによって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドにドープされるアルカリ化合物が熱酸化反応を起こし得る。また、このように酸素が流通することによって、シリカガラス管の内周面及び第一のシリカガラスロッドの外周面において下記のような酸素欠乏型の欠陥の生成が抑制され得る。例えば、アルカリ化合物として塩化カリウムを用いる場合、塩化カリウムがシリカガラス管内に拡散する際、Si-O-Si結合を開裂して付加反応によってSi―O-K結合、Si-Cl結合が形成される。シリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間を流通する気体中の水分やシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドが含む僅かな水酸基(Si-O-H)が反応すると、Clは塩酸HClとして系外に排出される。このため、シリカガラス管の内周面及び第一のシリカガラスロッドの外周面には酸素が欠乏することによる欠陥が生じ得る。また、シリカが非常に高温に加熱される場合、シリカの一部が揮発し、SiOx(x>2)として脱離しても酸素欠乏型の欠陥が生じ得る。 In the alkali doping step, oxygen flows through the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, so that the alkali compound doped in the silica glass tube and the first silica glass rod is heated. Can cause an oxidation reaction. Further, by flowing oxygen in this way, the generation of the following oxygen-deficient type defects can be suppressed on the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod. For example, when potassium chloride is used as an alkaline compound, when potassium chloride diffuses into a silica glass tube, the Si—O—Si bond is cleaved and a Si—OK bond or a Si—Cl bond is formed by an addition reaction. .. Moisture in the gas flowing through the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, and a slight hydroxyl group (Si—OH) contained in the silica glass tube and the first silica glass rod. Reacts, Cl is discharged out of the system as hydrochloric acid HCl. Therefore, defects may occur on the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod due to lack of oxygen. Further, when the silica is heated to a very high temperature, a part of the silica is volatilized, and even if it is desorbed as SiOx (x> 2), an oxygen-deficient type defect may occur.
また、前記気体が塩素を含むことが好ましい。 Further, it is preferable that the gas contains chlorine.
アルカリドープ工程においてシリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間を塩素が流通することによって、シリカガラス管の内周面上及び第一のシリカガラスロッドの外周面上に配置されるアルカリ化合物とこれに含まれる不純物の一部が塩化物とされる。不純物として想定される典型金属および遷移金属の塩化物の多くは、アルカリ金属の塩化物の融点付近の温度で加熱することにより、アルカリ金属の塩化物よりも優先的に揮発する。このため、アルカリドープ工程においてシリカガラス管の内周面と第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間を塩素が流通すると共にアルカリ化合物が加熱されることによって、アルカリ化合物の精製を促進し得る。なお、塩素が気相中に存在する場合は、塩素は上記のようなシリカガラスの結晶化に影響し難い。 In the alkali dope step, chlorine flows through the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, so that the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod are circulated. The alkali compound arranged above and a part of the impurities contained therein are regarded as chloride. Most of the main group and transition metal chlorides that are assumed to be impurities volatilize preferentially over alkali metal chlorides by heating at temperatures near the melting point of alkali metal chlorides. Therefore, in the alkali doping step, chlorine flows through the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, and the alkaline compound is heated, so that the purification of the alkaline compound can be promoted. .. When chlorine is present in the gas phase, chlorine is unlikely to affect the crystallization of silica glass as described above.
また、前記アルカリ金属化合物がアルカリ金属のハロゲン化物を含むことが好ましい。 Further, it is preferable that the alkali metal compound contains an alkali metal halide.
アルカリ金属のハロゲン化物は分解せずに融点を示すため、上記のように融液として用いる場合に好適である。 Alkali metal halides exhibit melting points without decomposition and are therefore suitable for use as melts as described above.
また、前記アルカリ金属がカリウムであることが好ましい。 Further, it is preferable that the alkali metal is potassium.
カリウムのハロゲン化物が用いられる場合、主にカリウムの原子量に起因してシリカガラス中への拡散速度を適切な速度とし易い。 When a halide of potassium is used, it is easy to set the diffusion rate into silica glass as an appropriate rate mainly due to the atomic weight of potassium.
また、前記第一のシリカガラスロッドが中実のガラスロッドであることが好ましい。 Further, it is preferable that the first silica glass rod is a solid glass rod.
第一のシリカガラスロッドが中実のガラスロッドであることによって、中実化工程において第二のシリカガラスロッドを作製することが容易になる。 Since the first silica glass rod is a solid glass rod, it becomes easy to manufacture the second silica glass rod in the solidification step.
また、本発明のシリカガラスへのドープ方法は、シリカガラス管及び前記シリカガラス管の内径より小さな外径を有する第一のシリカガラスロッドを準備する準備工程と、前記シリカガラス管に前記第一のシリカガラスロッドを挿入する挿入工程と、前記シリカガラス管の内周面と前記第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間において、前記シリカガラス管の内周面の一部と前記第一のシリカガラスロッドの外周面の一部とにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液を接触させ、前記融液を構成する化合物を前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドにドープするアルカリドープ工程と、を備え、前記アルカリドープ工程において、前記シリカガラス管の内周面と前記融液との接触位置、及び、前記第一のシリカガラスロッドの外周面と前記融液との接触位置を、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向に沿って移動させることを特徴とする。 Further, the method of doping silica glass of the present invention comprises a preparatory step of preparing a silica glass tube and a first silica glass rod having an outer diameter smaller than the inner diameter of the silica glass tube, and the first method of doping the silica glass tube. In the insertion step of inserting the silica glass rod and the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, a part of the inner peripheral surface of the silica glass tube and the first A melt of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound is brought into contact with a part of the outer peripheral surface of the silica glass rod, and the compound constituting the melt is doped into the silica glass tube and the first silica glass rod. In the alkaline dope step, the contact position between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the melt, and the outer peripheral surface of the first silica glass rod and the melt are provided. It is characterized in that the contact position is moved along the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod.
上記のように、上記アルカリドープ工程を経ることによって、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドの結晶化を抑制しつつシリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。すなわち、上記シリカガラスへのドープ方法によれば、シリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。 As described above, the alkali metal compound or alkali that is doped into the silica glass tube and the first silica glass rod while suppressing the crystallization of the silica glass tube and the first silica glass rod by going through the alkali doping step. It is possible to reduce the concentration deviation of earth metal compounds. That is, according to the above-mentioned doping method for silica glass, it is possible to reduce the concentration deviation of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound doped in the silica glass while suppressing the crystallization of the silica glass.
また、本発明の光ファイバの製造方法は、上記いずれかの光ファイバ用母材の製造方法で光ファイバ用母材を作製する工程と、前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、を備えることを特徴とする。 Further, the method for manufacturing an optical fiber of the present invention includes a step of manufacturing an optical fiber base material by any of the above methods for manufacturing an optical fiber base material, and a drawing step of drawing the optical fiber base material. It is characterized by having.
上記光ファイバ用母材の製造方法によれば、アルカリ化合物がドープされた第二のシリカガラスロッドからなる母材コア部と第二のシリカガラスロッドの外周面上に形成されるシリカガラス層からなる母材クラッド部とを有する光ファイバ用母材が得られる。この光ファイバ用母材を線引きすることによって、アルカリ化合物がドープされた母材コア部がコアとなり、伝送損失が低減され得るコアを有する光ファイバが得られる。 According to the method for producing a base material for an optical fiber, a base material core portion made of a second silica glass rod doped with an alkali compound and a silica glass layer formed on the outer peripheral surface of the second silica glass rod are used. A base material for an optical fiber having a base material clad portion is obtained. By drawing the base material for the optical fiber, the core portion of the base material doped with the alkaline compound becomes the core, and an optical fiber having a core capable of reducing the transmission loss can be obtained.
以上のように、本発明によれば、シリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得るシリカガラスへのドープ方法、当該ドープ方法を用いる光ファイバ用母材の製造方法、及び、当該光ファイバ用母材を用いる光ファイバの製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, a method for doping silica glass, which can reduce the concentration deviation of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound doped in the silica glass while suppressing the crystallization of the silica glass. A method for manufacturing an optical fiber base material using the doping method and a method for manufacturing an optical fiber using the optical fiber base material are provided.
以下、本発明に係るシリカガラスへのドープ方法、当該ドープ方法を用いる光ファイバ用母材の製造方法、及び、当該光ファイバ用母材を用いる光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, drawings will be drawn on preferred embodiments of a method for doping silica glass according to the present invention, a method for producing an optical fiber base material using the doping method, and a method for producing an optical fiber using the optical fiber base material. It will be explained in detail with reference to it.
図1は、本発明の実施形態に係る光ファイバを示す断面図である。図1に示すように本実施形態の光ファイバ1は、コア11と、コア11の外周面を隙間なく囲むクラッド12と、クラッド12の外周面を被覆する内側保護層13と、内側保護層13の外周面を被覆する外側保護層14と、を備える。コア11は、少なくともアルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物がドープされたシリカガラスから成る。また、本実施形態のクラッド12は、例えば、フッ素がドープされたシリカガラスから成る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical fiber according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
次に、光ファイバ1の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図2は、本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。図2に示す光ファイバの製造方法は、準備工程P1、挿入工程P2、アルカリドープ工程P3、追加加熱工程P4、中実化工程P5、外付け層形成工程P6、及び、線引工程P7を備える。 FIG. 2 is a flowchart showing a process of a method for manufacturing an optical fiber according to an embodiment of the present invention. The method for manufacturing an optical fiber shown in FIG. 2 includes a preparation step P1, an insertion step P2, an alkali doping step P3, an additional heating step P4, a solidification step P5, an external layer forming step P6, and a drawing step P7. ..
<準備工程P1>
本工程は、シリカガラス管及び第一のシリカガラスロッドを準備する工程である。図3は、準備工程P1で準備されるシリカガラス管20を示す斜視図であり、図4は、準備工程P1で準備される第一のシリカガラスロッド25を示す斜視図である。
<Preparation process P1>
This step is a step of preparing a silica glass tube and a first silica glass rod. FIG. 3 is a perspective view showing the
シリカガラス管20は、所定の内径d1の中空部20hを有する。中空部20hはシリカガラス管20の中心軸に沿って形成され、シリカガラス管20の肉厚は概ね一定とされる。シリカガラス管20として、例えば、市販の光ファイバ用合成シリカガラス管を用いることができる。シリカガラス管20は、ドーパントが添加されない純粋なシリカガラスからなるものであってもよく、アルカリ化合物以外のドーパントが添加されていても良い。このようなドーパントとして、例えば、塩素、フッ素、ゲルマニウム等が挙げられる。複数種類のドーパントがシリカガラス管20にドープされていてもよく、ドーパントはシリカガラス管20の厚さ方向に濃度分布が生じるようにドープされていてもよい。ただし、後述するようにシリカガラス管20はコア11の一部となるため、光ファイバ1の伝送損失を低減する観点からは、シリカガラス管20に添加されるドーパントの濃度は低いことが好ましい。シリカガラス管20の大きさは特に限定されないが、例えば、内径d1を27mm、肉厚を2.5mmとすることができる。
The
また、本実施形態の準備工程P1では、後述するように、一方の端部において外側に向かって窪んだ環状の凹部が形成されたシリカガラス管20を準備する。
Further, in the preparation step P1 of the present embodiment, as will be described later, a
本実施形態の第一のシリカガラスロッド25は、シリカガラス管20の内径d1より小さな外径d2を有する中実のガラスロッドである。また、第一のシリカガラスロッド25は、後述するようにコア11の一部となり、シリカガラス管20と同様のシリカガラスによって構成される。第一のシリカガラスロッド25の大きさは、シリカガラス管20の中空部20hに挿入できる大きさであれば特に限定されないが、例えば、外径d2を22mmとすることができる。
The first
<挿入工程P2>
本工程は、シリカガラス管20に第一のシリカガラスロッド25を挿入する工程である。図5は、挿入工程P2の一場面の様子を示す斜視図である。
<Insert step P2>
This step is a step of inserting the first
図5に示すように、シリカガラス管20の中空部20hに第一のシリカガラスロッド25が挿入されることにより、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの間に隙間28が形成される。シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25は、隙間28が第一のシリカガラスロッド25の周方向及び長手方向において概ね均一に形成されるように固定されることが好ましい。
As shown in FIG. 5, by inserting the first
<アルカリドープ工程P3>
本工程は、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28において、シリカガラス管20の内周面20sの一部と第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの一部とにアルカリ化合物の融液を同時に接触させる工程である。シリカガラス管20の内周面20sにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液が接触することによって、シリカガラス管20の内周面20s側からアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物がシリカガラス管20にドープされる。また、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液が接触することによって、第一のシリカガラスロッド25の外周面25s側からアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物が第一のシリカガラスロッド25にドープされる。
<Alkaline dope step P3>
In this step, in the
アルカリドープ工程P3は、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25が改良型化学気相成長(MCVD)に用いられるガラス形成用旋盤に取り付けられて行われる。図6は、アルカリドープ工程P3の一場面の様子を示す断面図である。図7は、アルカリドープ工程P3の他の一場面の様子を示す断面図である。
The alkali dope step P3 is carried out by attaching the
図6に示すように、シリカガラス管20は、一方の端部において、外側に向かって窪んだ環状の凹部20aを有する。本実施形態のアルカリドープ工程P3では、シリカガラス管20の中空部20hにおいて、上記凹部20aにアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の化合物30を配置する。本実施形態では、化合物30として塩化カリウム(KCl)を用いる。化合物30として塩化カリウムが用いられる場合、主にカリウムの原子量に起因してシリカガラス中への拡散速度を適切な速度とし易い。
As shown in FIG. 6, the
次に、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を軸心周りに回転させながら、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の一方の端部から他方の端部に向けてキャリアガスCGを隙間28に流通させる。キャリアガスCGとしては、例えば、室温、あるいは80℃から120℃程度の温度に加熱された乾燥酸素を含む気体を用いることができる。また、加熱手段である酸水素バーナ31によって、化合物30を乾燥させる。例えば、化合物30を150℃で15分以上加熱する。このように化合物30を乾燥させた後、キャリアガスCGを上記のように隙間28に流通させながら、酸水素バーナ31によって化合物30を再度加熱して融解させる。このときの加熱温度は、例えば780℃とすることができる。このように化合物30を融解させると、蒸気圧に従って化合物30の蒸気が発生する。発生した化合物30の蒸気は、キャリアガスCGによって凹部20aよりもキャリアガスCGの流通方向の下流側に流される。また、このように流された化合物30の蒸気は、冷却されて凝結し、粉体30Pとなってシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着する。このようにして、粉体30Pは、凹部20aよりもキャリアガスCGの流通方向の下流側においてシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着する。このとき、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25のうち粉体30Pを付着させたい箇所を冷却することによって、粉体30Pが付着し易くしてもよい。
Next, while rotating the
次に、図7に示すように、キャリアガスCGの流通方向の上流側から下流側へ、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25に対して相対的に酸水素バーナ31を移動させる。すなわち、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って酸水素バーナ31を移動させる。このように移動する酸水素バーナ31によって粉体30Pの少なくとも一部が加熱されて融解され、融液30Lとなる。このときの酸水素バーナ31による加熱温度は、粉体30Pが融解される温度であればよく、例えば800℃とすることができる。
Next, as shown in FIG. 7, the hydrogen
上記のようにシリカガラス管20の内周面20sに付着している粉体30Pが融解されることによって、シリカガラス管20の内周面20sの一部と融液30Lとが接触する。そして、シリカガラス管20の内周面20s側からアルカリ化合物がシリカガラス管20にドープされる。また、上記のように第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着している粉体30Pが融解されることによって、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの一部と融液30Lとが接触する。そして、第一のシリカガラスロッド25の外周面25s側からアルカリ化合物が第一のシリカガラスロッド25にドープされる。なお、図7に示すように、融液30Lは重力によって隙間28の下方に溜まり易い。よって、融液30Lが隙間28の一部を埋めたとしてもキャリアガスCGは隙間28の上方を通り、キャリアガスCGによって融液30Lが下流側に流され過ぎることが抑制され得る。また、このようにキャリアガスCGの流路を確保するため、隙間28の大きさや粉体30Pの付着量を制御することが好ましい。
As described above, the
また、酸水素バーナ31によって融液30Lが加熱される過程において、融液30Lの一部は気化する。このようにして発生する化合物30の蒸気は、再び冷却されて凝結し、粉体30Pとなってシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着する。このとき、キャリアガスCGが流通していることにより、粉体30Pは、融液30LよりもキャリアガスCGの流通方向の下流側において、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに再び付着する。また、上記のように酸水素バーナ31はシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動するため、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに再び付着する粉体30Pは、酸水素バーナ31によって再び融解される。
Further, in the process of heating the
酸水素バーナ31をシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動させると、融液30Lも酸水素バーナ31の移動に合わせてシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動する。また、粉体30Pは上記のように酸水素バーナ31の移動に合わせて移動しながら融解と凝結とを繰り返す。よって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに接触する融液30Lは、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動する。さらに、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25は軸心周りに回転している。そのため、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに接触している融液30Lは、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの間を螺旋状に移動する。すなわち、アルカリドープ工程P3において、シリカガラス管20の内周面20sと融液30Lとの接触位置、及び、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sと融液30Lとの接触位置は、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の周方向及び長手方向に沿って移動する。このようにして融液30Lはシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに部分的かつ短時間だけ接触し、融液30Lの接触位置は連続的に移動する。酸水素バーナ31の移動速度やシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の回転速度を適切に調整することによって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに接触する融液30Lの接触位置及び接触時間を適切に調整し得る。
When the hydrogen
<追加加熱工程P4>
本工程は、アルカリドープ工程P3の後、化合物30を供給せずにシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を更に加熱する工程である。
<Additional heating step P4>
This step is a step of further heating the
このようにシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を更に加熱することによって、アルカリドープ工程P3の後にシリカガラス管20の内周面20s上及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25s上に残留しているアルカリ化合物を除去し得る。なお、本工程では、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとが融着されない程度に加熱される。
By further heating the
また、シリカガラス管20や第一のシリカガラスロッド25にドープされたアルカリ化合物が偏在している場合等には、追加加熱工程P4を行うことによって、アルカリ化合物の濃度を平準化し得る。すなわち、追加加熱工程P4を行うことによって、シリカガラス管20や第一のシリカガラスロッド25にドープされるアルカリ化合物の濃度偏差を低減し得る。シリカガラス内にアルカリ化合物が過剰に存在する場合、少しの熱履歴の変化でシリカガラスの結晶化が起こり得る。これは、シリカガラスの粘度が下がることによって構造変化が起こり易くなるためであると考えられる。このような結晶化は、カリウムと塩素とが共存する場合に顕著になる傾向がある。これは、塩化カリウムが偏在する箇所でシリカガラスの結晶の核が生成するためと考えられる。上記のようにアルカリ化合物の濃度を平準化して偏在を抑制することによって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を構成するシリカガラスの結晶化が抑制され得る。
Further, when the alkaline compound doped in the
また、追加加熱工程P4を行うことによって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25にアルカリ化合物をドープすることでシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25に生じる内部応力を緩和し得る。
Further, by performing the additional heating step P4, the internal stress generated in the
上記アルカリドープ工程P3および追加加熱工程P4は、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25にドープされたアルカリ化合物の濃度が所望の値となるまで繰り返し行うことができる。
The alkali doping step P3 and the additional heating step P4 can be repeated until the concentration of the alkali compound doped in the
<中実化工程P5>
本工程は、アルカリドープ工程P3の後、シリカガラス管20を加熱して縮径させてシリカガラス管20と第一のシリカガラスロッド25とを一体化して中実化し、第二のシリカガラスロッドを作製する工程である。図8は中実化工程P5の様子を示す図である。また、図9は中実化工程P5を経て得られる第二のシリカガラスロッド40を示す斜視図である。
<Practicalization process P5>
In this step, after the alkali dope step P3, the
図8に示すように、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を軸心周りに回転させながら、シリカガラス管20を外周面側から例えば酸水素バーナ31によって2000℃程度に加熱する。このようにシリカガラス管20を加熱することによって、シリカガラス管20を縮径させて、シリカガラス管20と第一のシリカガラスロッド25との間の隙間を潰して、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとを融着させると共に中実化することができる。酸水素バーナ31をシリカガラス管20の長手方向に沿って相対的に移動させながらシリカガラス管20を加熱することにより、シリカガラス管20の全体を徐々に縮径させて中実化する。このようにしてアルカリ化合物がドープされたシリカガラスからなる第二のシリカガラスロッド40が得られる。
As shown in FIG. 8, the
なお、中実化工程P5では、シリカガラス管20を中実化する前に、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sをエッチングすることが好ましい。上記化合物30は遷移金属等の不純物を含む場合があるが、アルカリ酸化物がシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の内部深くまで拡散するのに対し、当該不純物はアルカリ酸化物よりもシリカガラス内を拡散し難い。そのため、不純物はシリカガラス管20の内周面20s側及び第一のシリカガラスロッド25外周面25s側に残留しやすい傾向にある。したがって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sをエッチングすることによって、当該不純物が除去され得る。
In the solidification step P5, it is preferable to etch the inner
<外付け層形成工程P6>
本工程は、中実化工程P5を経て得られる第二のシリカガラスロッド40の外周面上にシリカガラス層を形成する工程である。本実施形態では、第二のシリカガラスロッド40の外周面上にフッ素を含有するシリカガラス層が形成される。外付け層形成工程P6では、例えば、スート法によって第二のシリカガラスロッド40の外周面上にフッ素を含有するシリカガラス層を形成することができる。すなわち、第二のシリカガラスロッド40の外周面にシリカガラススートを付着させた後、含フッ素化合物含有雰囲気下において焼結させることによって、第二のシリカガラスロッド40の外周面にフッ素含有シリカガラス層を形成することができる。
<External layer forming step P6>
This step is a step of forming a silica glass layer on the outer peripheral surface of the second
図10はスート法による外付け層形成工程P6の様子を示す図である。外付け層形成工程P6は、例えば、Outside Vapor Deposition(OVD)法によって、第二のシリカガラスロッド40の外周面にフッ素含有シリカガラス層となるシリカガラススートを付着させる。まず、第二のシリカガラスロッド40を不図示の旋盤のチャックに固定して軸中心に回転させる。そして、図10に示すように第二のシリカガラスロッド40を回転させながら、フッ素含有シリカガラス層となるシリカガラススートを所定の厚さで付着させる。なお、図10では、第二のシリカガラスロッド40にフッ素含有シリカガラス層となるシリカガラススートが未だ付着していない状態を示している。
FIG. 10 is a diagram showing a state of the external layer forming step P6 by the soot method. In the external layer forming step P6, for example, a silica glass soot to be a fluorine-containing silica glass layer is attached to the outer peripheral surface of the second
まず、気化したSiCl4が流量を制御されたキャリアガスにより酸水素バーナ31の火炎中に導入され、SiCl4がSiO2(シリカガラス)とされる。このSiO2が第二のシリカガラスロッド40の外周面に付着するシリカガラススートとされる。そして、酸水素バーナ31を第二のシリカガラスロッド40の長手方向に複数回相対的に移動させながら、第二のシリカガラスロッド40の外周面を被覆するようにシリカガラススートを付着させる。こうして必要な回数だけ酸水素バーナ31を移動させることにより、図11に示すように第二のシリカガラスロッド40の外周面上に必要な量のシリカガラススート22aが付着した状態となる。
First, vaporized SiCl 4 is introduced into the flame of the hydrogen
上記のように第二のシリカガラスロッド40の外周面上にシリカガラススート22aが付着した後、必要に応じて脱水を行う。脱水は、ヒータが設けられ、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)等のガスが充填された炉内で所定時間エージングされることにより行われる。さらに脱水剤として、塩素(Cl2)、塩化チオニル(SOCl2)等の含塩素化合物を共存させてもよい。
After the
次に、濃度を制御して四フッ化ケイ素(SiF4)、四フッ化メタン(CF4)、六フッ化エタン(C2F6)などの含フッ素化合物を炉内に導入する。そして、炉内の温度を更に上げてシリカガラススート22aが透明なガラス体となるまで焼結させることにより、フッ素含有シリカガラス層が形成される。このとき用いる炉は上記の脱水に用いる炉であっても良く、上記脱水に用いる炉と異なる炉であっても良い。ただし、上記の脱水工程に連続してフッ素含有シリカガラス層の形成を行うことで、シリカガラススート22aへの水分の再吸着を抑制することができ、低含水量のフッ素含有シリカガラス層とすることができる。
Next, the concentration is controlled to introduce a fluorine-containing compound such as silicon tetrafluoride (SiF 4 ), methane tetrafluoride (CF 4 ), and ethane hexafluoride (C 2 F 6 ) into the furnace. Then, the temperature inside the furnace is further raised and the
外付け層形成工程P6が複数回行われることによって、フッ素含有シリカガラス層が所望の厚さとされてもよい。このようにして、図12に示すように、第二のシリカガラスロッド40由来の母材コア部11Pとフッ素含有シリカガラス層由来の母材クラッド部12Pとを有する光ファイバ用母材1Pとなる。
By performing the external layer forming step P6 a plurality of times, the fluorine-containing silica glass layer may have a desired thickness. In this way, as shown in FIG. 12, the
<線引工程P7>
本工程は、上記準備工程P1から外付け層形成工程P6を備える光ファイバ用母材の製造方法で作製される光ファイバ用母材1Pを線引きする工程である。図13は、線引工程P7の様子を示す図である。まず、本工程を行う準備段階として、光ファイバ用母材1Pを紡糸炉110に設置する。
<Line drawing process P7>
This step is a step of drawing a line from the preparation step P1 to the optical
次に、紡糸炉110の加熱部111を発熱させて、光ファイバ用母材1Pを加熱する。このとき光ファイバ用母材1Pの下端は、例えば2000℃に加熱され溶融状態となる。そして、光ファイバ用母材1Pからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉110から出ると、すぐに固化して、母材コア部11Pがコア11となり、母材クラッド部12Pがクラッド12となることで、コア11とクラッド12とから構成される光ファイバ素線となる。その後、この光ファイバ素線は、冷却装置120を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置120に入る際、光ファイバ素線の温度は、例えば1800℃程度であるが、冷却装置120を出る際には、光ファイバ素線の温度は、例えば40℃~50℃となる。
Next, the
冷却装置120から出た光ファイバ素線は、内側保護層13となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置131を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置132を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して内側保護層13が形成される。次に内側保護層13で被覆された光ファイバは、外側保護層14となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置133を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置134を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して外側保護層14が形成され、図1に示す光ファイバ1となる。また、内側保護層13となる紫外線硬化性樹脂をコーティングしたのち、紫外線照射装置を通過させず、引き続き外側保護層14となる紫外線硬化性樹脂をコーティングしたのち、紫外線照射装置を通過し、紫外線が照射されることで、二つの紫外線硬化性樹脂を一度に硬化させてもよいし、内側保護層13となる紫外線硬化性樹脂と外側保護層14となる紫外線硬化性樹脂を一つのコーティング装置において一括でコーティングしたのち、紫外線照射装置を通過し、紫外線が照射されることで、二つの紫外線硬化性樹脂を一度に硬化させてもよい。
The optical fiber wire emitted from the
そして、光ファイバ1は、ターンプーリー141により方向が変換され、リール142により巻取られる。
Then, the direction of the
こうして図1に示す光ファイバ1が製造される。
In this way, the
以上に説明したように、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法は、準備工程P1、挿入工程P2、アルカリドープ工程P3、追加加熱工程P4、中実化工程P5、及び、外付け層形成工程P6を備える。そして、アルカリドープ工程P3において、シリカガラス管20の内周面20sと融液30Lとの接触位置をシリカガラス管20の周方向及び長手方向に沿って移動させる。また、アルカリドープ工程P3において、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sと融液30Lとの接触位置を第一のシリカガラスロッド25の周方向及び長手方向に沿って移動させる。
As described above, the method for manufacturing the
本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、シリカガラス管20の内周面20sにアルカリ化合物の融液30Lが接触することによって、シリカガラス管20にアルカリ化合物がドープされる。また、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sにアルカリ化合物の融液30Lが接触することによって、第一のシリカガラスロッド25にアルカリ化合物がドープされる。よって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25のどちらか一方にアルカリ化合物がドープされる場合に比べ、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25からなる第二のシリカガラスロッド40にアルカリ化合物をドープし易くなる。なお、融液30Lとシリカガラス管20の内周面20sとの接触、及び、融液30Lと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの接触は同時に行われる。そして、アルカリ化合物の融液30Lがシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25に接触する位置は、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の周方向及び長手方向に沿って移動する。この融液30Lの接触位置の移動速度等を調整することによって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の周方向及び長手方向において、ドープされるアルカリ化合物の濃度偏差を低減し得る。
In the method for producing the
また、本発明者は、アルカリ化合物の融液とシリカガラスとが接触する部位をシリカガラスの一部のみとすることによって、理由は上記のように定かではないが、シリカガラスの結晶化が抑制され得ることを見出した。本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、アルカリ化合物の融液30Lはシリカガラス管20の内周面20sの一部に接触する。よって、シリカガラス管20の結晶化が抑制され得る。また、アルカリ化合物の融液30Lは第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの一部に接触する。よって、第一のシリカガラスロッド25の結晶化が抑制され得る。
Further, the present inventor suppresses the crystallization of silica glass by limiting the contact point between the melt of the alkaline compound and the silica glass to only a part of the silica glass, although the reason is not clear as described above. Found that it could be. In the method for producing the
また、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法によって、第二のシリカガラスロッド40からなる母材コア部11P及び第二のシリカガラスロッド40の外周面上に形成されるシリカガラス層からなる母材クラッド部12Pを有する光ファイバ用母材1Pが作製される。母材クラッド部12Pは、光ファイバ1のクラッド12となる部位である。母材コア部11Pは、光ファイバ1のコア11となる部位であり、上記のようにアルカリ化合物がドープされたシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25からなる。シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25は、上記のように、結晶化が抑制され周方向及び長手方向においてドープされるアルカリ化合物の濃度偏差が低減され得るシリカガラスからなる。すなわち、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法によれば、母材コア部11Pを構成するシリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。
Further, the silica glass layer formed on the outer peripheral surface of the base
また、上記のように、アルカリ化合物はシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sからドープされる。そのため、第二のシリカガラスロッド40の長手方向に垂直な断面において、アルカリ化合物の濃度は、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとシリカガラス管20の内周面20sとの境界からなる部位が最も高くなり易く、アルカリ化合物はドーナツ状にドープされ得る。したがって、第二のシリカガラスロッド40からなるコア11の長手方向に垂直な断面において、アルカリ化合物はドーナツ状にドープされ得る。ところで、光ファイバ1において、コア11を伝搬する光のパワー分布は、コア11の中心より外周側にピークが形成される分布となり得る。上記のようにコア11にアルカリ化合物がドーナツ状にドープされることによって、コア11のうち他の部位より相対的に伝搬する光のパワーが高い部位において、アルカリ化合物の濃度が高くなり得る。よって、コア11を伝搬する光の伝送損失が低減され得る。
Further, as described above, the alkaline compound is doped from the inner
また、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、アルカリドープ工程P3において、アルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物を加熱する熱源である酸水素バーナ31をシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動させる。アルカリ化合物を加熱する熱源の移動に伴って、アルカリ化合物の融液30Lも移動する。上記のように熱源を移動させることによって、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとに接するアルカリ化合物の融液30Lをシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の長手方向に沿って移動させることが容易になる。また、熱源の移動速度を調整することによって、融液30Lがシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25に接する位置及び時間を調整し得るため、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25にドープされるアルカリ化合物の濃度偏差を低減し得る。
Further, in the method for producing the
また、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、アルカリドープ工程P3において、アルカリ化合物の粉体30Pをシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着させる。このように粉体30Pを付着させておくことによって、粉体30Pを融解させ、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとにアルカリ化合物の融液30Lを接触させることができる。よって、アルカリ化合物の粉体30Pが付着する位置や量を調整することにより、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの所望の位置に所望量のアルカリ化合物をドープし得る。
Further, in the method for producing the
また、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、アルカリドープ工程P3において、シリカガラス管20の一方の端部から他方の端部に向けて、シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28にキャリアガスCGを流通させる。このようにシリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28にキャリアガスCGを流通させることによって、アルカリ化合物の融液30Lや粉体30Pの移動方向をキャリアガスCGの流通方向に限定し得るため、アルカリ化合物を有効的に利用し得る。
Further, in the method for producing the
また、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法では、キャリアガスCGが酸素を含む。アルカリドープ工程P3においてシリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28に酸素を流通させることによって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25にドープされるアルカリ化合物が熱酸化反応を起こし得る。また、このように酸素が流通することによって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sにおいて下記のような酸素欠乏型の欠陥の生成が抑制され得る。例えば、アルカリ化合物として塩化カリウムを用いる場合、塩化カリウムがシリカガラス管20内及び第一のシリカガラスロッド25内に拡散する際、Si-O-Si結合を開裂して付加反応によってSi―O-K結合、Si-Cl結合が形成される。シリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28を流通する気体中の水分やシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25が含む僅かな水酸基(Si-O-H)が反応すると、Clは塩酸HClとして系外に排出される。このため、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sには酸素が欠乏することによる欠陥が生じ得る。また、シリカが非常に高温に加熱される場合、シリカの一部が揮発し、SiOx(x>2)として脱離しても酸素欠乏型の欠陥が生じ得る。
Further, in the method for producing the
また、本実施形態のシリカガラスへのドープ方法は、準備工程P1、挿入工程P2、及び、アルカリドープ工程P3を備える。本実施形態のシリカガラスへのドープ方法によれば、アルカリドープ工程P3を経ることによって、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25の結晶化を抑制しつつシリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25にドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。すなわち、本実施形態のシリカガラスへのドープ方法によれば、シリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得る。
Further, the doping method for silica glass of the present embodiment includes a preparation step P1, an insertion step P2, and an alkali doping step P3. According to the method of doping silica glass of the present embodiment, the
また、本実施形態の光ファイバ1の製造方法は、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法で光ファイバ用母材1Pを作製する工程と、光ファイバ用母材1Pを線引きする線引工程P7と、を備える。上記のように、本実施形態の光ファイバ用母材1Pの製造方法によれば、アルカリ化合物がドープされた第二のシリカガラスロッド40からなる母材コア部11Pと第二のシリカガラスロッド40の外周面上に形成されるシリカガラス層からなる母材クラッド部12Pとを有する光ファイバ用母材1Pが得られる。この光ファイバ用母材1Pを線引きすることによって、アルカリ化合物がドープされた母材コア部11Pがコア11となり、伝送損失が低減され得るコア11を有する光ファイバ1が得られる。
Further, the method for manufacturing the
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では追加加熱工程P4を備える場合を例に挙げて説明したが、追加加熱工程P4は必須の工程でない。 Although the present invention has been described above by exemplifying the above embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, in the above embodiment, the case where the additional heating step P4 is provided has been described as an example, but the additional heating step P4 is not an essential step.
また、上記実施形態では図4に示すように第一のシリカガラスロッド25が中実のガラスロッドである例を挙げて説明したが、第一のシリカガラスロッド25は中空のガラス管でもよい。ただし、第一のシリカガラスロッド25が中実のガラスロッドであることによって、中実化工程P5において第二のシリカガラスロッド40を作製することが容易になる。
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 4, an example in which the first
また、上記実施形態ではアルカリドープ工程P3においてアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の粉体30Pをシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着させる例を挙げて説明した。しかし、粉体30Pは、アルカリドープ工程P3より前にシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着されてもよく、アルカリドープ工程P3以前にシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの一方に付着されてもよく、アルカリドープ工程P3以前にシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに付着していなくてもよい。
Further, in the above embodiment, in the alkali doping step P3, the
図14は、本発明の変形例に係るアルカリドープ工程P3の一場面の様子を示す図である。図14において、上記実施形態と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。図14に示すように、アルカリドープ工程P3より前に、予めシリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに粉体30Pを付着させておいてもよい。酸水素バーナ31によって粉体30Pを融解させることによって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに融液30Lを接触させることができる。また、シリカガラス管20及び第一のシリカガラスロッド25を軸心周りに回転させながら酸水素バーナ31をシリカガラス管20の長手方向に沿って移動させることによって、上記実施形態と同様に融液30Lの接触位置を移動させることができる。
FIG. 14 is a diagram showing a scene of the alkali doping step P3 according to the modified example of the present invention. In FIG. 14, the same components as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. As shown in FIG. 14, the
また、上記実施形態ではシリカガラス管20に凹部20aを形成して凹部20aに化合物30を配置する例を挙げて説明したが、シリカガラス管20に凹部20aを設けずにシリカガラス管20の内周面20s上に化合物30を配置してもよい。図15は、本発明の他の変形例に係るアルカリドープ工程P3の一場面の様子を示す図である。図15において、上記実施形態と同様の構成には同じ符号を付して説明を省略する。図15に示すように、シリカガラス管20に凹部20aを設けずにシリカガラス管20の内周面20s上に化合物30を配置する場合であっても、化合物30を酸水素バーナ31で加熱して融解させることによって、シリカガラス管20の内周面20s及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25sに融液30Lを接触させることができる。
Further, in the above embodiment, an example in which the
また、上記実施形態ではキャリアガスCGとして酸素を用いる場合を例に挙げて説明したが、キャリアガスCGとしては、以下に例示する気体やこれらの気体を混合して用いることができる。キャリアガスCGは、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスであってもよい。また、キャリアガスCGは、四塩化ケイ素と酸素の混合ガスであってもよい。この場合、上記実施形態において化合物30として用いられる塩化カリウムの融点付近の温度では四塩化ケイ素と酸素とがほとんど反応しないため、二酸化ケイ素は生成されにくい。よって、実質的にキャリアガスCGとして不活性ガスが用いられる場合と同様の結果が得られる。仮にシリカガラス管20の内周面20sにおいて二酸化ケイ素が生成される場合、シリカガラス管20の内周面20sの表面積が増すため、融液30Lとシリカガラス管20の内周面20sとの接触面積を増大し得る。第一のシリカガラスロッド25の外周面25sにおいて二酸化ケイ素が生成される場合も同様に、第一のシリカガラスロッド25の外周面25sの表面積が増すため、融液30Lと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの接触面積を増大し得る。
Further, in the above embodiment, the case where oxygen is used as the carrier gas CG has been described as an example, but as the carrier gas CG, the gases exemplified below or a mixture of these gases can be used. The carrier gas CG may be, for example, an inert gas such as argon, helium, or nitrogen. Further, the carrier gas CG may be a mixed gas of silicon tetrachloride and oxygen. In this case, since silicon tetrachloride and oxygen hardly react at a temperature near the melting point of potassium chloride used as the
また、キャリアガスCGには塩素が含まれていてもよい。アルカリドープ工程P3においてシリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28に塩素を流通させることによって、シリカガラス管20の内周面20s上及び第一のシリカガラスロッド25の外周面25s上に配置されるアルカリ化合物とこれに含まれる不純物の一部が塩化物とされる。不純物として想定される典型金属および遷移金属の塩化物の多くは、アルカリ金属の塩化物の融点付近の温度で加熱することにより、アルカリ金属の塩化物よりも優先的に揮発する。このため、アルカリドープ工程P3においてシリカガラス管20の内周面20sと第一のシリカガラスロッド25の外周面25sとの隙間28に塩素を流通させると共にアルカリ化合物を加熱することによって、アルカリ化合物の精製を促進し得る。なお、塩素が気相中に存在する場合は、塩素は上記のようなシリカガラスの結晶化に影響し難い。
Further, the carrier gas CG may contain chlorine. In the alkali dope step P3, chlorine is circulated in the
また、キャリアガスCGは必須ではない。キャリアガスCGが用いられない場合、粉体30Pがシリカガラス管20の両端側に広がって付着し易くなる。ただし、シリカガラス管20を傾けることによって、粉体30Pや融液30Lの移動方向をある程度制御することもできる。
Also, carrier gas CG is not essential. When the carrier gas CG is not used, the
また、上記実施形態では化合物30として塩化カリウムを例に挙げたが、化合物30はこれに限定されない。化合物30としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属や、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等のアルカリ土類金属のハロゲン化物(塩化物、臭化物、フッ化物、ヨウ化物)、硫化物、炭酸塩、炭酸水素塩などを用いることができる。これらの化合物の融点、各温度における蒸気圧、蒸気の熱容量などの物質固有の物性により、化合物30として好適な化合物が適宜選択される。これらの化合物が2種以上混合して用いられてもよい。特に、ハロゲン化物は分解せずに融点を示すため好ましい。また、炭酸水素塩は低温で分解して炭酸塩となり、炭酸塩は融点を有するため好ましい。なお、水酸化物、水素化物、有機酸の塩なども使用することが可能であるが、これらの化合物はOH基生成の原因となる水素を分子内に含んでいるため、これらの化合物を用いる場合は、アルカリドープ工程P3の後、少なくとも中実化工程P5の前に追加の脱水処理を施すことが好ましい。
Further, in the above embodiment, potassium chloride is mentioned as an example of the
また、上記実施形態では第二のシリカガラスロッド40の外周面上にスート法によってシリカガラス層を形成する例を挙げて説明したが、シリカガラス層の形成方法はこれに限定されない。例えばジャケット法によってもシリカガラス層を形成することができる。すなわち、フッ素がドープされたシリカガラス管を第二のシリカガラスロッド40に被せて当該シリカガラス管の内周面と第二のシリカガラスロッド40の外周面とを融着させることによっても、第二のシリカガラスロッド40の外周面上にフッ素を含有するシリカガラス層を形成することができる。
Further, in the above embodiment, an example of forming a silica glass layer on the outer peripheral surface of the second
また、上記実施形態ではクラッド12にフッ素がドープされている例を挙げて説明したが、クラッド12にはフッ素がドープされていなくてもよい。コア11にゲルマニウム等の屈折率が高められるドーパントがドープされている場合は、クラッド12は何らドーパントがドープされていない純粋なシリカガラスであってもよい。また、クラッド12の屈折率を低くするためには、クラッド12にはホウ素等がドープされてもよい。
Further, in the above embodiment, the example in which the clad 12 is doped with fluorine has been described, but the clad 12 may not be doped with fluorine. When the
また、上記実施形態では加熱手段として酸水素バーナ31を用いる場合を例に挙げて説明したが、加熱手段は電気炉やプラズマ炉などであっても良い。
Further, in the above embodiment, the case where the
以上説明したように、本発明によれば、シリカガラスの結晶化を抑制しつつ当該シリカガラスにドープされるアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の濃度偏差を低減し得るシリカガラスへのドープ方法、当該ドープ方法を用いる光ファイバ用母材の製造方法、及び、当該光ファイバ用母材を用いる光ファイバの製造方法を提供される。これらの方法は、光ファイバ通信の分野において利用することができる。また、ファイバレーザ装置やその他光ファイバを利用したデバイスに用いられる光ファイバの製造にも利用することができる。 As described above, according to the present invention, a method for doping silica glass, which can reduce the concentration deviation of the alkali metal compound or alkaline earth metal compound doped in the silica glass while suppressing the crystallization of the silica glass. , A method for manufacturing an optical fiber base material using the doping method, and a method for manufacturing an optical fiber using the optical fiber base material are provided. These methods can be used in the field of optical fiber communication. It can also be used in the manufacture of optical fibers used in fiber laser devices and other devices using optical fibers.
1・・・光ファイバ
1P・・・光ファイバ用母材
11・・・コア
12・・・クラッド
20・・・シリカガラス管
20s・・・内周面
25・・・第一のシリカガラスロッド
25s・・・外周面
28・・・隙間
30・・・化合物
30P・・・粉体
30L・・・融液
31・・・酸水素バーナ
40・・・第二のシリカガラスロッド
P1・・・準備工程
P2・・・挿入工程
P3・・・アルカリドープ工程
P4・・・追加加熱工程
P5・・・中実化工程
P6・・・外付け層形成工程
P7・・・線引工程
1 ...
Claims (12)
前記シリカガラス管に前記第一のシリカガラスロッドを挿入する挿入工程と、
前記シリカガラス管の内周面と前記第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間において、前記シリカガラス管の内周面の一部と前記第一のシリカガラスロッドの外周面の一部とにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液を接触させ、前記融液を構成する化合物を前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドにドープするアルカリドープ工程と、
前記アルカリドープ工程の後、前記シリカガラス管を加熱して縮径させて前記シリカガラス管と前記第一のシリカガラスロッドとを一体化して中実化し、第二のシリカガラスロッドを作製する中実化工程と、
前記第二のシリカガラスロッドの外周面上にシリカガラス層を形成する外付け層形成工程と、
を備え、
前記アルカリドープ工程において、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドを軸心周りに回転させながら前記融液を移動させ、前記シリカガラス管の内周面と前記融液との接触位置、及び、前記第一のシリカガラスロッドの外周面と前記融液との接触位置を、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向に沿ってそれぞれ螺旋状に移動させる
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。 A preparatory step for preparing a silica glass tube and a first silica glass rod having an outer diameter smaller than the inner diameter of the silica glass tube, and
The insertion step of inserting the first silica glass rod into the silica glass tube and
In the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, a part of the inner peripheral surface of the silica glass tube and a part of the outer peripheral surface of the first silica glass rod. An alkali dope step in which a melt of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound is brought into contact with the glass, and the compound constituting the melt is doped into the silica glass tube and the first silica glass rod.
After the alkali doping step, the silica glass tube is heated to reduce the diameter, and the silica glass tube and the first silica glass rod are integrated and solidified to prepare a second silica glass rod. The realization process and
An external layer forming step of forming a silica glass layer on the outer peripheral surface of the second silica glass rod, and
Equipped with
In the alkali dope step, the melt is moved while rotating the silica glass tube and the first silica glass rod around the axis, and the contact position between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the melt. The contact position between the outer peripheral surface of the first silica glass rod and the melt is spirally moved along the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod, respectively. A method for manufacturing a base material for an optical fiber, which comprises.
ことを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 Claim 1 is characterized in that in the alkali doping step, a heat source for heating the alkali metal compound or the alkaline earth metal compound is moved along the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod. The method for manufacturing a base material for an optical fiber according to.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 A claim characterized by adhering a powder of the alkali metal compound or the alkaline earth metal compound to the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod before the alkali doping step. Item 2. The method for producing a base material for an optical fiber according to Item 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 A claim comprising, after the alkali doping step, an additional heating step of further heating the silica glass tube and the first silica glass rod without supplying the alkali metal compound and the alkaline earth metal compound. Item 6. The method for producing a base material for an optical fiber according to any one of Items 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 In the alkali doping step, gas flows from one end of the silica glass tube to the other end in the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod. The method for producing a base material for an optical fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein the base material is made to be optical fiber.
ことを特徴とする請求項5に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 The method for producing an optical fiber base material according to claim 5, wherein the gas contains oxygen.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 The method for producing an optical fiber base material according to claim 5 or 6, wherein the gas contains chlorine.
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 The method for producing a base material for an optical fiber according to any one of claims 1 to 7, wherein the alkali metal compound contains a halide of the alkali metal.
ことを特徴とする請求項8に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 The method for producing a base material for an optical fiber according to claim 8, wherein the alkali metal is potassium.
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。 The method for producing a base material for an optical fiber according to any one of claims 1 to 9, wherein the first silica glass rod is a solid glass rod.
前記シリカガラス管に前記第一のシリカガラスロッドを挿入する挿入工程と、
前記シリカガラス管の内周面と前記第一のシリカガラスロッドの外周面との隙間において、前記シリカガラス管の内周面の一部と前記第一のシリカガラスロッドの外周面の一部とにアルカリ金属化合物またはアルカリ土類金属化合物の融液を接触させ、前記融液を構成する化合物を前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドにドープするアルカリドープ工程と、
を備え、
前記アルカリドープ工程において、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドを軸心周りに回転させながら前記融液を移動させ、前記シリカガラス管の内周面と前記融液との接触位置、及び、前記第一のシリカガラスロッドの外周面と前記融液との接触位置を、前記シリカガラス管及び前記第一のシリカガラスロッドの周方向及び長手方向に沿ってそれぞれ螺旋状に移動させる
ことを特徴とするシリカガラスへのドープ方法。 A preparatory step for preparing a silica glass tube and a first silica glass rod having an outer diameter smaller than the inner diameter of the silica glass tube, and
The insertion step of inserting the first silica glass rod into the silica glass tube and
In the gap between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the outer peripheral surface of the first silica glass rod, a part of the inner peripheral surface of the silica glass tube and a part of the outer peripheral surface of the first silica glass rod. An alkali dope step in which a melt of an alkali metal compound or an alkaline earth metal compound is brought into contact with the glass, and the compound constituting the melt is doped into the silica glass tube and the first silica glass rod.
Equipped with
In the alkali dope step, the melt is moved while rotating the silica glass tube and the first silica glass rod around the axis, and the contact position between the inner peripheral surface of the silica glass tube and the melt. The contact position between the outer peripheral surface of the first silica glass rod and the melt is spirally moved along the circumferential direction and the longitudinal direction of the silica glass tube and the first silica glass rod, respectively. A method for doping silica glass.
前記光ファイバ用母材を線引きする線引工程と、
を備える
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。 A step of producing an optical fiber base material by the method for producing an optical fiber base material according to any one of claims 1 to 10.
The wire drawing process for drawing the base material for the optical fiber and
A method for manufacturing an optical fiber, which comprises.
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