JPH0583493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロツド・イン・チユーブ法によるシ
ングルモード光フアイバーの製造方法に係わり、
特に伝送損失特性の優れた光フアイバーを製造す
るのに適する。

（従来技術） シングルモード光フアイバーの製造方法の一つ
として、従来、ロツド・イン・チユーブ法があ
る。この方法は光フアイバーとしたときにコアと
なるガラスロツドをこのガラスロツドよりも屈折
率が低く、光フアイバーとしたときにクラツドと
なるガラスパイプに挿入し、加熱して溶着一体化
させて、光フアイバー用ガラス母材とするもので
ある。一方、シングルモード光フアイバーは、ク
ラツド外径とコア外径に対し、10倍以上大きくせ
ねばならない。例えば、現在汎用の波長1.3μm帯
の光伝送用には、クラツド外径はコア外径の約15
倍、また、波長1.5μm帯用には30倍弱である。こ
のような倍率を得るためには、まずクラツド／コ
ア倍率の低いガラスロツドをロツドインチユーブ
法で作製しコア・クラツドガラスロツドとし、次
いでこのガラスロツドを延伸した後、ガラスパイ
プに挿入し、再度低倍率のロツドインコラツプス
を行う。この低倍率のロツドインコラツプスを繰
り返すことにより所定の倍率を得る方法が一般的
である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、低倍率のロツドインコラツプス
を多段階に繰り返して製造する方法では工程が増
えることからコスト高となること、及びクラツド
材が純石英でなく、例えばフツ素を添加した石英
ガラスであるような場合には、各クラツドの屈折
率を同一にすることが難かしく、屈折率に段差が
でき易いこと、またさらにロツドを熱加工する際
にフッ素の揮散が生じ、この外側に屈折率の同一
なクラツドを追加する場合に、その界面で屈折率
に不整ができること、並びに各クラツド間に不純
物が混入する機会があることなどの問題がある。
良好な伝送特性を得るには特に第１段目の倍率を
大きくとることが必要である。しかしながら、１
回のクラツド形成でこのような高倍率を得るため
には、コアロツド径の倍率倍以上の外径のパイプ
が必要であるが、溶着一体化時にコアロツドの粘
度が下がりすぎ、一体化の前段階でパイプ内面に
偏つて癒着してしまい断面構造上の劣化を引き起
こすのを抑制するためにコアロツド径は４〜５mm
以上とすることが好ましいので現実に用いるパイ
プの肉厚は非常に太くなる。例えば前例の光フア
イバー構造を得るためには30mm以上の肉厚のパイ
プを用いることになる。しかし、ここにおいて、
溶着一体化の際の加熱はパイプの外側に配置した
熱源により行うので、パイプが肉厚となるほど、
その内面の温度を上げて十分粘度を下げることが
難かしくなるためにコアロツドとの溶着状態が不
完全となり易く、紡糸後もこれに帰因する光の吸
収及び散乱が残留し、伝送損失特性の優れた光フ
アイバーを製造することが困難であつた。

そこで本発明は上記した従来法における問題点
を解消した優れた伝送損失特性のシングルモード
フアイバを容易に製造しうる、新規な方法を提供
することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らはコアロツド及びクラツドパイプの
寸法と溶着状態に関し、種々検討を重ねた結果溶
着一体化時には所要よりも低倍率であるが、前述
の癒着が起こらない程度に太径のコアロツドと、
溶着が完全となる程度に薄肉のクラツドパイプを
用いておき、一体化後、コアの断面積を所要の高
倍率となるように削減してから紡糸することによ
り、高倍率クラツド形成における従来の問題を解
決し、コアとクラツドの界面の構造不整を抑制し
ながら溶着不完全に帰因する伝送特性上の劣化を
低減する方法を見出した。

すなわち本発明は光フアイバーとなつたときに
コアとなる石英ガラスロツドをクラツドとなる石
英ガラスパイプに挿入し、加熱して該ガラスロツ
ドと該ガラスパイプを溶着一体化せしめガラス複
合体となし、しかる後に該ガラス複合体の該ガラ
スロツドのコア部の中心にコアガラスロツド中心
軸に沿つて開孔することによりコア断面の一部を
削減し、次に該開孔部の内表面を清浄かつ円滑と
し、その後加熱し中実化しつつ又は加熱中実化後
紡糸することを特徴とするシングルモード光フア
イバーの製造方法を提供するものである。

以下詳細に本発明につき説明する。

上述のように必要な高倍率に対し、加熱源の能
力により溶着が完全となるよう使用するパイプの
肉厚の上限が決められる。現状において実用的な
ものでは、抵抗炉あるいは誘導炉のような形式の
もので、使用可能なパイプの肉厚はパイプの材質
にも依るが20〜25mm程度までである。以下、倍率
15倍を得る場合について説明を行うが、10〜15倍
の倍率については同様な方法で実現できる。

まず溶着一体化時癒着が起こらないようにコア
ロツド径を決める。コアロツド径は材質及びクラ
ツドパイプとの溶着温度に依存するが４〜５mm以
上である。１例として、外径６mmのコアロツドと
外径52mm、内径８mm、すなわち肉厚が22mmのクラ
ツドパイプとを溶着一体とした場合この時点の倍
率は約９倍である。次にこの溶着体のコアロツド
部分１を第１図のように開穴して所要の高倍率を
得るようコア部の断面積を削減する。この例の場
合、外径4.5mmの穴を開け、また次に研削面を
0.25mmの厚みだけ表面の清浄化及び円滑化時に削
減することを考慮すると、これによりこの穴を中
実化した後の倍率として約15倍を得る。

この段階までで例えばコアロツド及びクラツド
パイプの組み合わせとして、純石英ガラスロツド
及びフツ素を添加して比屈折率差を−0.3％とし
た石英ガラスパイプあるいは比屈折率差＋0.3％
のゲルマニア石英ガラスロツド及び純石英ガラス
パイプを用いて、更に外径125μmに紡糸すれば波
長1.3μm帯のシングルモード光フアイバーが作製
される。

また、例えば上例と同様な材質で比屈折率差の
絶対値を0.65％とし、同材質のクラツドを更に付
加して倍率を27倍として、外径125μmに紡糸すれ
ば波長1.5μm帯のシングルモード光フアイバーが
作製される。

コアロツド及びクラツドパイプの材質は、上例
のものの他にも、チタニア石英ガラス、アルミナ
石英ガラスまたはチタニア−アルミナ石英ガラス
等の３元系ガラス等及びボラニア石英ガラス、フ
ツ素を添加したボラニア石英ガラス等、光フアイ
バーとしての屈折率構造を構成するものであれば
本質的にはいかなるものでも用いることができ
る。

溶着一体化前のコアロツド外周面及びクラツド
パイプ内面並びに研削後のコアロツド内面の清浄
化及び円滑化は、当該面の隙間に処理剤を流しつ
つパイプの外側に配置した抵抗炉等で加熱するこ
とにより行う。この処理剤にはSF₆，SOC₂，
CC₂F₂，CCF₃，C₃F₃，CF₄，S1F₄等のハロ
ゲン化物及びＣ₂，F₂等の単体ハロゲンガスの
一種以上と酸素ガスを混合して用いる。このよう
に清浄及び円滑化した後公知の方法により加熱中
実化した後紡糸するか、加熱中実化しつつ紡糸し
シングルモードフアイバを得る。

なお溶着後のコアロツドの研削開穴にはダイヤ
モンド砥石製の研削刃を用い、更に超音波駆動の
穴開機を用いればほぼ完全にクラツクのない穴開
加工ができる。

以下実施例により本発明の効果を説明する。

（実施例） 実施例 １ 外径6.3mmの純石英ガラスロツドを、外径52mm、
内径7.5mmのフツ素を添加して比屈折率を−0.3％
とした石英ガラスパイプに挿入し、内径70mm、長
さ15cmのカーボンヒーターを擁する抵抗炉中に導
入し、該ロツドと該パイプの隙間にSF₆ガス0.5
／分、O₂ガス0.5／分を流して、パイプの長
手方向にヒーター部を２往復させたあと、上記隙
間をロータリーポンプで減圧しつつパイプの片端
から、もう一方の端へ除々にヒーター部を移動さ
せ、コアロツドとクラツドパイプとを溶着一体と
した。次にこの一体化ロツドを竪型の超音波駆動
穴明機に装着し、ダイヤモンド砥石の研削刃を用
いてコアロツド部の中心に4.5mm径の穴を開けた。
更に再度前記の抵抗炉中に導入し、研削穴内に
SF₆ガス0.5／分、O₂ガス0.5／分を流してパ
イプの長手方向にヒーター部を２往復させたあ
と、ロータリーポンプにより研削穴内を減圧排気
し、ヒーター部を片端から除々にもう一方の端に
移動させて、パイプを延伸しながら中実としたと
ころ、外径28mmの気泡の全くないガラスロツドが
得られた。このロツドの断面の屈折率分布を測定
したところ、第２図に示すように、コアとクラツ
ドの比屈折率差0.3％、倍率15.6となつていた。
このロツドを誘導炉で加熱し紡糸して外径
125μm、コア径8μmのシングルモード光フアイバ
ーを得た。この光フアイバーの伝送損失を測定し
たところ波長1.3μmで0.6dB／Kmと良好な特性を
有していることが判つた。

実施例 ２ ロツドを比屈折率差0.35％のゲルマニア石英ガ
ラス材とした他は実施例１と全く同じ材料、寸法
及び方法で外径28mmでコアとクラツドの比屈折率
差0.65％、倍率15.2倍のガラスロツドを得た。こ
のガラスロツドの外周に純シリカガラス微粒子を
酸水素バーナにて堆積し外径95mmとし、更にSF₆
ガスを４％含有するHeガス雰囲気中で加熱し透
明ガラスとした。このロツドの屈折率分布を測定
したところ外側のクラツド部の屈折率は0.32％で
あり、全クラツド／コア径比は27.2倍であつた。
このロツドを抵抗炉で加熱し外径28mmとした後誘
導炉で加熱し、外径125μmに紡糸したところ、波
長1.56μmで0.28dB／Kmと良好な伝送損失特性を
有していた。

（比較例 １） 実施例１と同じ材質でロツド径３mm、パイプ外
径46mm、内径５mmとし、他は同じ条件で溶着一体
としようとしたところパイプ内径が収縮する前に
コアロツドがパイプ内面に癒着し、溶着界面に多
数の気泡が残留した。

（比較例 ２） 実施例１と同じ材質でロツド径4.1mm、パイプ
外径61mm、内径５mmとし他は同じ条件で溶着一体
化したところコアとクラツドの比屈折率差0.3％、
倍率15.8倍のロツドができた。このロツドを外径
28mmに延伸して比較例１と同条件で紡糸し光フア
イバーとして伝送損失を測定したところ波長
1.3μmで4.5dB／Kmとシングルモード光フアイバ
ーとして劣つたものであつた。

（発明の効果） 以上説明したところから明らかなように、本発
明の方法はコアロツドとクラツドパイプを溶着一
体化せしめた後、コアの中心部にガラスロツド中
心軸に沿つて開孔することによりコアの断面の一
部を削減してその後紡糸するという、従来とは全
く発想の異なる新規な手段でクラツド／コア径比
を大きくとり、かつ従来法の問題点を解決して、
コア・クラツド界面の構造不整を抑制し、溶着不
完全もなく、優れた伝送特性のシングルモードフ
アイバを容易に得ることができる有利な方法であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明においてコアロツドとクラツド
パイプの溶着体のコアロツド部を研削する工程を
示す概略図、第２図は、本発明により１例として
作成した波長1.3μm帯用シングルモード光フアイ
バーの紡糸前の屈折率分布の概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバーとなつたときにコアとなる石英
   ガラスロツドをクラツドとなる石英ガラスパイプ
   に挿入し、加熱して該ガラスロツドと該ガラスパ
   イプを溶着一体化せしめガラス複合体となし、し
   かる後に該ガラス複合体の該ガラスロツドのコア
   部の中心にコアガラスロツド中心軸に沿つて開孔
   することによりコア断面の一部を削減し、次に該
   開孔部の内表面を清浄かつ円滑とし、その後加熱
   し中実化しつつ又は加熱中実化後紡糸することを
   特徴とするシングルモードフアイバーの製造方
   法。 ２ 加熱中実化後更にクラツドを追加してその後
   紡糸する特許請求の範囲第１項記載のシングルモ
   ードフアイバーの製造方法。