JPH01203239A - 光導波体製造用ガラス管圧潰方法 - 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〕 本発明は光導波体、特に光通信用ガラス繊維を製造する
ためのガラス管圧潰方法に関する。

〔従来の技術〕

特に石英ガラスからなる光通信用ガラス光導波体は気相
からの析出により製造される円柱状のプリフォームから
引き抜かれる。析出の形状寸法に応じて例えば石英ガラ
スからなるガラス管の内壁での内付け（内部析出）と、
補助棒の周囲表面での外付け（外部析出）と、棒の前面
での軸付けとに分類される。内付けの代表的な例はＭＣ
ＶＤ法及びＰＣＶＤ法である０文献においては外付けは
ＯＶＤ法とまた軸付けはＶＡＤ法と記載されている。

ＶＡＤ法によれば直接完全な円筒体が得られるが、内付
は法にあってはまず管の外径と内径との間の直径比が１
．２〜１．４である管が得られる。ＯＶＤ法の場合補助
棒の除去後多孔質の中空円筒体が残留し、これは特別な
処理を施さない限り焼結に際して再びガラス管となる。

管は繊維引き抜きの前に圧潰処理すべきである。

引き抜きに際して圧潰処理した場合にはしばしば非対称
形となるか又は軸方向にガスを封入し部分的に圧潰され
たにすぎない繊維が生じる。従って内付けにより製造し
た管は析出直後ガスバーナで外部から加熱することによ
り制御される内圧で圧潰される。この場合管を回転させ
、加熱帯域を管に沿って移動させる（文献「オプチカル
・ファイバ・コミュニケーシッン（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆ
ｉｂｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）　Ｊ第１巻、
Ｆｉｂｅｒ　Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　、　Ｔｉｎｇｙ
ｅＬｉ　Ａｃａｄ、　Ｐｒｅｓｓ出版、オルランド在、
１９８５年、第２６頁以降参照）、この方法は最初に記
載した形式の方法である。

例えば燐ドーピング又は高い酸化ゲルマニウムドーピン
グされた低粘度のガラスからなる内部層を有する管は、
一般に良好に圧潰することができる。しかし所望の導波
体構造はいずれの場合にも低粘度のガラスを使用するこ
とによっては得られない。特に純粋な３１０．内部層及
び繊維クラッド内に屈折率を低下させるドープ例えば弗
素又は酸化硼素を有する管は収縮及び圧潰傾向が僅少で
あることを示す、この場合時間のかかる処置で繰り返し
加熱しなければならない。その際バーナは管に沿ってゆ
っくり移動させる。この必要とされる管表面の過加熱に
より外部材料は著しく蒸発する。経験から明らかなよう
に厚肉の管を使用するごとによって厚肉棒を製造するこ
とは事実上不可能である。圧潰時の烈しい蒸発により再
び薄い繊維プリフォームが生じる。同時に好ましくない
放射状の温度勾配が汚染された基体管からのヒドロキシ
ル又は水拡散を好ましくなくコア層の方向に促進する。

この問題はＯＶＤ法の場合にも同様に存在する。

焼結後まず得られる管は同時にほとんど塊状の繊維に引
き抜くことができない、従って繊維を引き抜く前に圧潰
することがこの場合にも望ましい。

この方法では圧潰処理は一般にプリフォームの焼結処理
と同時に行われる（これに関しては前記文献（ＯｐｉＬ
ｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｃｏｓ＋５ｕｎｉｃａｔｉｏｎ
）第７８頁以降参照）、これはｐ、ｏ、コドーピング（
ｃｏｄｏｐｅ）により内部に向けて粘度が減少する適当
な粘度プロフィルによって得られる。圧潰処理を焼結と
同時に行うことによって、塊状の棒は引張応力下にある
高度にドーピングされた内層を有する管よりも容易に潰
れるという利点も得られる。しがしＰｔＯｓコドーピン
グは繊維内の導波路に対しては著しい欠点となるおそれ
がある。

管状のＯＶＤプリフォームはまた膨張係数の低い純粋な
ＳｉＯ□からなる薄肉内層によって、焼結後のカレント
化から保護することもできる。更に種々の理由から好ま
しくないＰ！０．コドーピングを省略することができる
。しかしこれは粘性の内層を有するこの種の管が圧潰不
能となるか又は極めて困難となることから避けるべきで
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、粘性の内層例えばＳｔＯ，からなる内
層を有するガラス管を極めて容品にかつ迅速に圧潰する
ことの゛できる方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ この課題は最初に記載した形式の方法から出発して、収
縮帯域の内部表面を付加的に加熱することにより解決さ
れる。

請求項２に示すように収縮帯域の内部表面を赤外線レー
ザ光線で付加的に加熱することが一層好ましくまたより
有利であり、この場合レーザ光線は請求項３に示すよう
に開放管の長手方向に収縮帯域の内部表面に導くことが
推奨される。レーザ光線としては波Ｊ％　１０．６μ糟
のＣＯ！レーザ光綿が特に適している（請求項４）。

この代わりに赤外レーザ光線で付加的な熱処理を行うこ
とはドイツ連邦共和国特許出願公開第３４１９２７５号
（特開昭６０−２５５６４１）明細書から公知であるこ
とを指摘しておく、シかしこの場合赤外レーザ光線は収
縮帯域の内部表面の付加的な加熱処理に使用するのでは
なく、肉付は処理中における反応帯域での化学反応を促
進するために使用される。

赤外レーザ光線を使用することに代えて又はこれに対し
て付加的に、本発明方法では請求項５に示すように収縮
帯域の内部表面をマイクロ波ビームを用いて、例えばマ
イクロ波共振器で付加的に加熱するごともできる。

（発明の効果〕 本発明方法の特別な利点として、付加的な加熱によって
圧潰速度が著しく高められることを指摘する。これは純
粋なＳ　ｉＯｚからなる粘性内層を有する管の場合に特
に好ましい０本発明方法を用いた場合純粋なＳｉＯ□コ
ア及び弗化物でドーピングされたクラッドを有する光繊
維用プリフォームは１回の過融解、すなわち唯一の溶融
サイクル（この場合加熱帯域は管を長手方向に１回移動
する）によって圧潰されるが、以前は６〜８回の熔融サ
イクルが必要とされた。

本発明方法はガラスのＯＨ含有量、従って繊維の蒸発に
関しても有利である。一般にこの管内の気相にはハロゲ
ン含有ガス例えば塩素ガスが付加される。圧潰処理温度
で塩素は水と反応して、ガラスには溶解しない気体の塩
化水素となる（これに関しては文献［第９回欧州光通信
会ｉ１１！（９ｔｈＥｕｒｏｐ、　Ｃｏｎｆ、　Ｏｐｔ
、Ｃｏ＋＋ｎ、）　Ｊ　ＥＣ０Ｃ’　８３、ジュ不−ブ
在、１９８３年、Ｃｏｎｔ、　Ｐｒｏｃ、第１７〜２０
頁参照）、融液状の内部フィルムを形成した場合には溶
解水と気化水との間の平衡調整は著しく加速される。こ
れは圧潰処理でコア材料の効果的な乾燥を可能にし、こ
の事実は特に単一モード繊維の場合そのコア直径が小さ
いことからＯＨで誘導される繊維の蒸発を著しく減少す
る。

本方法は請求項６に示したように収縮帯域の内部表面を
反応性ガス、例えば弗化炭化水素又は弗化硫黄化合物で
処理した場合有利である。この方法は基本的にはドイツ
連邦共和国特許出願公開第３０３１、１６０号明細書か
ら公知であるが、この場合には特に、導波を生せしめる
ためにではなく、管操作を改良する理由で粘性のＳ　ｉ
　Ｏｚ内層を設けた後に使用している。

本発明方法は、請求項７に示したように管を圧潰する際
に収ｈ１１帯域の付加的に加熱された内部表面の下方で
薄肉棒に引き抜いた場合（これは後に引抜口内で一層容
易に繊維に引き抜くことができる）に、を利である。

特に有利なのは請求項８に示すように、管を圧潰する際
に収縮帯域の付加的に加熱された内部表面の下方で同時
に繊維に引き抜（ことである、これは本発明方法で可能
となる。

薄肉引き抜きと同時に圧潰する方法は、プリフォームの
厚さの故に又は材料に基づく好ましくない粘度勾配の故
に、例えばＳｉ０ｇコアにおいてこのプリフォームのコ
アを慎重に流動処理するのに十分な加熱が外部加熱装置
のみによっては不可能である場合にを利に使用すること
ができる。

〔実施例〕

次に本発明を図面に基づき例示的に詳述する。

第１図ないし第３図は光ガラス繊維用塊状プリフォーム
に圧潰する際の、３つの内部被覆された石英ガラス管の
収縮帯域周辺の縦断面図である。

第２図及び第３図は従来の圧潰処理での収縮帯域をまた
第１図は本発明により収縮帯域の内部表面を付加的に加
熱する処理を伴う圧潰処理での収縮帯域を示す。

３つのすべての図面で収縮帯域５は、外部から石英ガラ
ス管ｌの外周面１１を通って作用する加熱帯域１０によ
って製造される。収縮帯域５に沿って開放管１は密閉プ
リフォーム４に移行する。

加熱帯域ＩＯ及び管ｌは管ｌの長手方向１２において互
いに相対的に、収縮帯域５が加熱帯域１０と一緒に管１
の全長にわたって移動する速度で運動する。

加熱帯域１０は従来からの方法で管ｌを環状に取り囲む
公知の加熱装置３によって構成されるが、これは略示す
るに留めここでは詳細には説明しない。

従来は第２図及び第３図から明らかなように収縮帯域５
は内部表面５１又は５２で中空点の形を生じ、これは内
周面１３に施された内層２又は内［６の粘度に応じて多
少とも尖頭状である。

第２図では１種以上の燐ドーピングされた、従って粘性
の低い内Ｎ２が存在する。この場合収縮帯域５の円錐状
内部表面５１に丸味を付けられた尖頭５１０が得られる
。この場合圧潰速度は速い。

第３図では燐ドーピングされた内Ｎ２に更にもう１つの
、例えば純粋なＳｉＯ□からなる内層６が施されている
。この場合通常の粘性内層を存する管におけるのと同様
に収縮帯域５の極め°ζ鋭角的な円錐状内部表面５２が
観察され、その尖頭は第３図に５２０で示されている。

この種の鋭角的収縮帯域は細い毛細管になり得る。この
場合収縮又は圧潰速度は遅い。

第１図では管ｌは第３図に示した管１と同じ被覆を施さ
れている。第２図及び第３図との相違点は、収縮帯域５
の内部表面５３を管ｌの長手軸方向において付加的にＣ
Ｏ，レーザのレーザ光線８で照射することである。この
処理によって得られた該レーザの１０．６μｍの光線を
吸収することによる強い加熱はＳｉｎｇからなる薄い融
液状内部フィルムをもたらし、その結果この付加的な加
熱処理をされていない鋭角状の収縮帯域５の内部表面は
急速に丸味を帯び、収縮帯域５の丸味を付けられた円錐
状の内部表面５３が生じる。

この処置の前提は、管１をまず加熱帯域１０で部分的に
予備圧潰し、これにより軸方向に入り込む光線８を吸収
可能とすることである。すなわち加熱帯域を用いて先細
の内部表面を有する収縮帯域を作り、ここにレーザ光線
を当て、レーザ光線を吸収させる。この初期の収ｗｉ帯
域では管はまだ密閉形に変える必要はなく、−層小さな
内径への移行で十分であり、この場合該内径は管が付加
的なレーザ加熱によって閉鎖し得る程度の小ささに選択
すべきである。レーザ光線によって生じる過度な温度は
収縮帯域５の内部表面５３の部分におけるガラス表面層
を激しく白熱させることが認められる。

過加熱による無視し得ない、５ｉＯＩの蒸発損失は観察
されなかった。外部加熱帯域１０を管の開放方向、従っ
て第１図で上方に急速に移動させることによっても反作
用させることができ、これによりガラスの急速かつ均一
な後流動が得られる。

こうして純粋なＳｉ０ｇコア及び弗化物をドーピングさ
れたクラッドを有する光フアイバ用プリフォームは１回
の過溶融により圧潰することができた。これに対し従来
は６〜８回の溶融サイクルが必要であり、最終サイクル
で初めて、収縮帯域で開放管を密閉形に移行させる適当
な圧潰処理がもたらされる。

管を単に棒状に圧潰する場合には、これを水平に配置し
て回転させることが有利である。この場合両端を例えば
ガラス回転旋盤に保持する。

管を圧潰に際して薄肉棒に引き抜く場合には水平並びに
垂直に配置し、回転させることができ、この場合両端を
保持し、圧潰処理中両端を特定の引張応力で互いに引き
合うことが有利である。

管を圧潰に際して同時に繊維に引き抜く場合には垂直に
配置し、管を片側で引張ることが好ましい、繊維は付加
的に加熱処理した収縮帯域から引き抜き、これに沿って
管を密閉された形に移行させる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による圧潰処理での収縮帯域部の縦断面
図、第２図及び第３図は従来の圧７０処理での収縮帯域
部の縦断面図である。 １・・・ガラス管、４・・・薄肉棒（繊維）、５・・・
収縮帯域、８・・・レーザ光線、１０・・・加熱帯域、
１１・・・外周面、１２・・・長手方向、５３・・・内
部表面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガラス管（１）内に外部からその外周面（１１）を
   介して作用する加熱帯域（１０）により収縮帯域（５）
   を生ぜしめ、この収縮帯域に沿って管（１）を先細に狭
   め、また加熱帯域（１０）及び管（１）を管（１）の長
   手方向（１２）において互いに相対的に一定の速度で動
   かし、これにより収縮帯域（５）が加熱帯域（１０）と
   共に管（１）の全長にわたって移動するようにした光導
   波体を製造するためのガラス管（１）の圧潰方法におい
   て収縮帯域（５）の内部表面（５３）を付加的に加熱す
   ることを特徴とする光導波体製造用ガラス管圧潰方法。 ２）収縮帯域（５）の内部表面（５３）を赤外線レーザ
   光線（８）で付加的に加熱することを特徴とする請求項
   １記載の方法。 ３）レーザ光線（８）を管（１）の長手方向（１２）に
   おいて収縮帯域（５）の内部表面（５３）に導くことを
   特徴とする請求項２記載の方法。 ４）収縮帯域（５）の内部表面（５３）を波長１０．６
   μｍのＣＯ＿２レーザ光線で加熱することを特徴とする
   請求項２又は３記載の方法。 ５）収縮帯域（５）の内部表面（５３）をマイクロ波ビ
   ームで付加的に加熱することを特徴とする請求項１ない
   し４の１つに記載の方法。 ６）収縮帯域（５）の内部表面（５３）を反応性ガスで
   処理することを特徴とする請求項１ないし５の１つに記
   載の方法。 ７）管（１）を圧潰する際に、収縮帯域（５）の付加的
   に加熱された内部表面（５３）の下方で薄肉棒（４）に
   引き抜くことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記
   載の方法。 ８）管（１）を圧潰する際に、収縮帯域（５）の付加的
   に加熱された内部表面（５３）の下方で同時に繊維（４
   ）に引き抜くことを特徴とする請求項１ないし６の１つ
   に記載の方法。