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JPH0829956B2 - ハロゲン含有ガラスの製造法 - Google Patents
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JPH0829956B2 - ハロゲン含有ガラスの製造法 - Google Patents

ハロゲン含有ガラスの製造法

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JPH0829956B2
JPH0829956B2 JP61280423A JP28042386A JPH0829956B2 JP H0829956 B2 JPH0829956 B2 JP H0829956B2 JP 61280423 A JP61280423 A JP 61280423A JP 28042386 A JP28042386 A JP 28042386A JP H0829956 B2 JPH0829956 B2 JP H0829956B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、フッ素や塩素などのハロゲンを均一にド
ーピングすることのできるハロゲン含有ガラスの製造方
法に関し、特に光ファイバ製造のための母材として好適
なハロゲン含有ガラスを得ることができるものである。
〔従来技術〕
光ファイバとして近時純粋シリカからなるコアとフッ
素をドープしたシリカからなるクラッドとを有するタイ
プのものが、低伝送損失,耐水素性,耐放射線性などの
点で優れており広く普及しつつある。
このタイプの光ファイバを製造する方法の1つに、コ
アとなる純粋シリカガラス製の棒状体の外周にクラッド
となるシリカからなる多孔質ガラスプリフォームを外付
け法などによって形成し、これをCF4,SF6などのフッ素
含有ガス雰囲気中で800〜900℃で熱処理し、フッ素をプ
リフォームガラス微粒子中にドープし、さらに温度を15
00℃程度にまで昇温しプリフォームを溶融し透明ガラス
化してファイバ母材となし、次にこのファイバ母材を延
伸,溶融紡糸して光ファイバとする方法がある。
〔発明が解決しようとする問題〕
しかしながら、この方法で得られたファイバ母材は、
第5図に示すようにそのクラッドとなるガラス部分の屈
折率分布が均一ではなく、このファイバ母材から例え
ば、シングルモード形光ファイバを製造した場合、クラ
ッドにも別のモードが導波されるなどの問題があった。
すなわち、クラッドとなるガラス中でのフッ素のドープ
量が不均一となり、クラッドとなるプリフォームの外側
のドープ量が中心部に比べて少なくなる問題があった。
この不都合は、上記光ファイバの製造に限られるもの
ではなく、多孔質ガラスプリフォームをハロゲン含有ガ
ス雰囲気中で加熱し、ハロゲンをガラス中に拡散してハ
ロゲンをドープし、ついで透明ガラス化する際に、一般
的に認められるものである。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、この発明では熱処理時の温度を昇温すると同
時にハロゲン含有ガス中のハロゲン濃度を高めつつ、透
明ガラス化に至るまで連続して熱処理することにより上
記問題を解決するようにした。
〔作用〕
熱処理時の加熱温度の上昇に応じて雰囲気中のハロゲ
ン濃度を高くしているので、プリフォームの外側部分で
のハロゲンドープ層の低下が防止され、ハロゲンを均一
にドープすることが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一例を、光ファイバ母材の製造に適用
した具体例で説明する。
まず、コアとなる丸棒状の棒状体を用意する。この棒
状体は、純粋シリカガラスあるいはゲルマニウム等を微
量にドープしたシリカガラスからなるものである。この
棒状体を第1図に示すように出発部材1とし、これの外
周に外付け法によってガラススートを堆積し、クラッド
となる多孔質ガラスプリフォーム2を形成する。この多
孔質ガラスプリフォーム2は、多重管バーナ3に、水
素,酸素,SiCl4ガス,アルゴンガス等を送り込み、火炎
中でSiO2の微粒子(スート)を生成せしめこれを堆積し
て得られたもので、出発部材1のほぼ全長にわたって均
一な厚みに形成されている。
ついで、このものを第2図に示すように加熱炉4に収
容し、炉4内にハロゲン含有ガスを流してハロゲン含有
ガス雰囲気としたうえで、温度800〜900℃で第1次の熱
処理を行う。上記ハロゲン含有ガスとしては、CF4,SF6,
F2,SOCl2,Cl2,CCl2F2,C3F8などのハロゲン化合物ガス単
独あるいはこれらガスとAr,Heなどの不活性ガスとの混
合ガスが用いられる。この熱処理によりハロゲン含有ガ
スが熱分解してハロゲンとなり、ガラス微粒子内に拡散
してゆき、ハロゲンがドーピングされるとともにガラス
微粒子に残留している水酸基がHF,HClなどのハロゲン化
水素の形で除去され、いわゆる脱水処理される。
ついで、上述の第1次の熱処理に引き続き、連続して
加熱炉4内の温度を多孔質ガラスプリフォーム2が溶融
する温度、1400〜1500℃にまで昇温し、プリフォーム2
を透明ガラス化する。この際も、加熱炉4内をハロゲン
ガス雰囲気とするが、ハロゲン濃度を先の第1次の熱処
理の際の濃度よりも高くする。すなわち、第1次の熱処
理時のハロゲン含有ガス中のハロゲン濃度をAとし、透
明ガラス化時のハロゲン含有ガス中のハロゲン濃度Bと
すると、B>Aとし、さらにB=1.1〜2Aとする。Bと
Aの比率は、ハロゲン含有ガスの種類、ドーパントされ
るガラスの組成、熱処理温度等によって異るが、ほぼ前
記範囲内と値とされ、予備実験によって最適値を求める
ことができる。
この透明ガラス化により多孔質ガラスプリフォーム2
は透明ガラス化されてクラッドとなる透明ガラス母材5
になり、コアとなる出発部材1とともにファイバ母材6
が得られる。
このファイバ母材6を適当な径となるように、加熱延
伸したのち、必要に応じてこのファイバ母材6に対して
上記多孔質プリフォーム形成、第1次の熱処理、透明ガ
ラス化の各処理を施し、クラッドとなる透明ガラス母材
5を厚肉化したのち、溶融紡糸すればステップインデッ
クス型マルチモード形光ファイバもしくはシングルモー
ド形光ファイバが得られる。
このようなファイバ母材6の製造にあっては、透明ガ
ラス化処理後のクラッドとなる透明ガラス母材5中のハ
ロゲンのドープ量が均一となる。第1次の熱処理と次の
透明ガラス化との際に、従来法のように同一のハロゲン
濃度で熱処理した場合、より高温の熱処理となる透明ガ
ラス化時において、第1次の熱処理においてガラスプリ
フォームの微粒子ガラス中に一旦拡散したハロゲンが高
温加熱によって再びガラスから放出され、透明ガラス母
材5の外側部分のハロゲンドープ量が低下する。これ
は、溶融ガラス中に溶解するハロゲン濃度がガラスの温
度に逆比例し、温度が高くなるにしたがい、ハロゲンの
溶融ガラスへの溶解性が低下するためである。よって、
高温の透明ガラス化処理において雰囲気中のハロゲン濃
度を高めてハロゲンの溶融ガラスへの溶解性を高めてや
れば、外側部分のハロゲンの逆拡散が防止され、均一な
ドープが可能となるのである。
〔実験例〕
Geを1.5重量%ドーピングしたシリカガラスからなる
直径12mmの丸棒をコアとなる出発部材とし、この出発部
材の外周に外付け法によりシリカガラスからなるスート
を堆積し、クラッドとなる多孔質ガラスプリフォームを
外径120mmとなるように形成した。ついで、このものを
加熱炉内に収め、ヘリウム90体積%、CF4 10体積%の混
合ガスを5/分の流量で流しつつ温度850℃で熱処理
した。ついで炉内温度を1500℃に昇温するとともにヘリ
ウム85体積%、CF4 15体積%の混合ガスを5/分の流
量で流しつつ多孔質ガラスプリフォームを透明ガラス化
して透明ガラス母材となしてファイバ母材を得た。この
ファイバ母材の外径は42mmであった。このファイバ母材
のフッ素のドープ分布状態を屈折率分布で評価したとこ
ろ、第3図に示すような結果を示し、フッ素のドープが
均一に行われていることがわかった。
このファイバ母材上にさらに同様にしてシリカガラス
からなる多孔質ガラスプリフォームを堆積し、同条件の
熱処理,透明ガラス化を行い、クラッドとなる透明ガラ
ス母材の厚化を行ったのち、延伸,溶融紡糸を行って、
コア径10μm,クラッド径125μmのシングルモード形光
ファイバを得た。このファイバの屈折率分布は第4図に
示すように良好であり、コアクラッド間の屈折率差は0.
4%以下であり、伝送損失は0.19dB/Kmであった。
一方、透明ガラス化時においても、ヘリウム90体積
%,CF4 10体積%の混合ガスを流して処理したファイバ
母材の屈折率は第5図に示した通りであり、これより同
様にして得られたシングルモード形ファイバの屈折率分
布は第6図に示した通りであった。
このように、フッ素を多孔質ガラスプリフォームにド
ーピングする場合には、透明ガラス化時のフッ素濃度を
第1次の熱処理時のフッ素濃度の1.5倍とすることによ
って均一にドーピングすることができた。これに対し
て、同一フッ素濃度で処理すると、第5図に示すような
分布となり、フッ素のドープによる屈折率の低下率が透
明ガラス母材4の中心付近で0.4%,表面付近で0.36%
となっている。ところで、ガラス中へのフッ素のドープ
量は気相のフッ素濃度の4乗倍に比例すると言われてい
ることから、屈折率の低下率の比をガラス中のフッ素ド
ープ量の比に相当するとみなせば、 (0.4/0.36)=1.114=1.52 となって、フッ素濃度を1.5倍すれば均一ドープが可能
であることが予測される。
〔他の実施例〕
VAD法によって、出発部材の先端にSiO2からなるスー
トを堆積してゆき、丸棒状の多孔質ガラスプリフォーム
を得る。このプリフォームを加熱炉内に収容し、He98%
とSOCl2 2%との混合ガスを流しつつ850℃で熱処理し、
さらに1500℃で透明ガラス化すると、第7図に示すよう
な屈折率分布を有するガラス母材が得られる。一般に、
シリカガラスに塩素をドープすると、屈折率が上昇する
が、やはりガラス母材表面付近では塩素のドープ量が低
下し、屈折率の上昇率が低下している。
このため、透明ガラス化時の上記混合ガス中のSOCl2
の濃度を第1次の熱処理時の濃度の1.5倍(He97%,SOCl
23%)とすることにより、塩素を母材に均一にドープさ
せることができ、第8図に示すような表面部での塩素ド
ープ量の低下防止が可能である。この場合の塩素濃度の
倍率は、先のフッ素のドーピングと同様の手法によって
予測することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明のハロゲン含有ガラス
の製造法は、多孔質ガラスプリフォームをハロゲン含有
ガス雰囲気中で熱処理する際に、熱処理温度の上昇に対
応してハロゲン含有ガス中のハロゲン濃度を高めつつ透
明ガラス化に至るまで連続して熱処理するものであるの
で、ハロゲンをガラス中に均一にドープすることがで
き、均一な屈折率分布を持つガラスを製造することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はこの発明の製造法の一例を工程順
に示す説明図、第3図は実験例で得られたフッ素ドープ
ファイバ母材の屈折率分布を示す図、第4図は実験例で
得られたフッ素ドープファイバ母材からのシングルモー
ド形光ファイバの屈折率分布を示す図、第5図は従来法
によって得られたフッ素ドープファイバ母材の屈折率分
布を示す図、第6図は従来法によって得られたフッ素ド
ープファイバ母材からのシングルモード形光ファイバの
屈折率分布を示す図、第7図は従来法によって得られた
塩素ドープファイバ母材の屈折率分布を示す図、第8図
は本発明の他の実施例で得られた塩素ドープファイバ母
材の屈折率分布を示す図である。 2……多孔質ガラスプリフォーム、4……加熱炉。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西出 研二 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (72)発明者 畔蒜 富夫 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (72)発明者 堀越 雅博 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (72)発明者 酒井 哲弥 千葉県佐倉市六崎1440番地 藤倉電線株式 会社佐倉工場内 (56)参考文献 特開 昭60−231432(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔質ガラスプリフォームをハロゲン含有
    ガス雰囲気中で熱処理する際に、 熱処理温度の上昇に対応してハロゲン含有ガス中のハロ
    ゲン濃度を高めつつ透明ガラス化に至るまで連続して熱
    処理することを特徴とするハロゲン含有ガラスの製造
    法。
JP61280423A 1986-11-25 1986-11-25 ハロゲン含有ガラスの製造法 Expired - Lifetime JPH0829956B2 (ja)

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