JPS62230638A - ガラス物品の製造方法 - 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〕 本発明はガラス物品の製造方法に関し、詳しくは、軸対
称な形をしたガラス微粒子積層体をフッ素化合物分含む
雰囲気中で加熱処理し、フッ素の添加された光伝送路と
して使用するのに適したガラス物品を製造する方法に於
て、上記ガラス物品ＶＣ７ツ素による屈折率分布を与え
る方法を提供するものである。

〔従来の技術〕

ガラス物品に弗素により屈折率分布を与える方法として
既にいくつかの提案がなされてきた。

第１の方法は気相軸付法に於て気相軸付時に屈折率分布
を作ろうとするもので、第６図に示される。第６図にお
いて６１はガラス物品の中心部となる部分６４の原料を
陣すガラス微粒子合成バーナで、ここにはガラス微粒子
東料である四塩化硅素等を流す。６２はガラス物品の外
周部６５となる部分の原料を流すガラス微粒子合成バー
ナであって、ここにはガラス微粒子原料とともにフッ素
啄料を流す。６３はガラス微粒子が付着してできたガラ
ス微粒子積層体である。

しかしながら、この方法ではフッ素が拡散しガラス微粒
子積層体に一様に添加されてしまい、屈折率分布を作る
ことができなかった。

第２の方法は、第７図に示される。第７図においてガラ
ス微粒子積層体７５は、中心部７４に、Ｇｏｏ、、　Ｐ
ｒｏ、等透明ガラス化温度を下げる物質を多く含むよ５
に作られている。この積層体７５を高温に保たれた炉７
７中に挿入すると、中心部７４は外周部７５よりも早く
収縮するため、フッ素原料の濃度およびフッ素添加する
期間を選べば、外周部７５により多くフッ素を添加し、
ガラス物品に屈折率分布を作ることが可能である。しか
しながら、この方法では屈折率分布を作ることはできる
ものの、原理的にガラス物品はシリカとフッ素以外の物
質を含むという欠点があった。

第３の方法は昭和５９年度電子通信学会光電波部門全国
大会予稿１２−１ｓ５などにおいて提案された方法であ
って、ガラス微粒子積層体は、中心部と外周部とではカ
サ密度を変えて作られている。この母材に高温炉中でフ
ッ素添加を行なうと、フッ素の拡散しやすい外周部によ
り多くのフッ素が添加され、中心部との間に屈折率差を
生じる。この方法で中心部−外周部間に比屈折率差０．
５％を付けるためには、外周部のカサ密度を〜α２　ｔ
／ｅｒａ”　、中心部のカサ密度を１．５９７ｃｍ”よ
シ大とする必要がある。ところが、カサ密度１．５　ｆ
１５３以上のガラス微粒子積層体から残留水分を除去す
ることは極めて困難であるという欠点があった。

第４の方法は本出願人が特願昭５９−２５４０９９号明
細書にて提案したようにガラス微粒子積層体を構成する
ガラス微粒子に径方向の粒径分布を付け、これによって
透明化温度が変化することと利用して、フッ素添加量に
分布を付けようとするものである。この方法は、残留水
分が少なく、Ｓ１Ｏ，とフッ素以外の物質を含まず、添
加量に大きな分布を付は得るという特長を持っているが
、粒径分布を付けるための特別な工夫例えば、プラズマ
炎、−酸化炭素炎、ゾルゲル法の利用、等が必要である
という欠点があった。

上記第１よシ＠４の方法は、フッ素による屈折率分布を
与えようとする場合に提案されてきた方法であるが、こ
れとは逆に、フッ素による屈折率分布を完全に均一にし
たい場合も存在する。ところが、ガラス微粒子積層体の
カサ密度の径方向の変化がフッ素の添加量に反映し、完
全に均一なフッ素による屈折率分布を得ることは難かし
かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記にて説明した現状に鑑み、従来法の欠点
を解消し、有効な屈折率分布を持ち、かつ十分に脱水さ
れ、光伝送路として使用するのに適したガラス物品の製
造方法を提供することを目的とする。

〔問題点分解決するための手段〕

本発明者らはガラス微粒子積層体をフッ素化合物を含む
雰囲気中で加熱する際、加熱処理の進行に従ってフッ素
化合物の分圧を変化させることによって、フッ素の添加
量の径方向の分布を制御できるという知見を得て、光伝
送路として使用するのに適したガラス物品の新規な製造
方法を考えついた。

すなわち本発明は円柱状または円筒状のガラス微粒子積
層体を、フッ素化合物を含む雰囲気中で加熱処理し、フ
ッ素の添加されたガラス物品を製造する方法に於て、上
記加熱処理の進行に従って、フッ素化合物の分圧を変化
させ、これによって、ガラス物品のフッ素濃度の径方向
の分布を制御することを特徴とする円柱状または円筒状
のガラス物品の製造方法である。

本発明の特に好ましい実施態様としては、フッ素の化合
物として硅素のフッ化物を使用すること、上記加熱処理
を高純度カーボン製マツフル内で行なうこと、および、
加熱処理開始時のフッ素化合物分圧を１００　Ｐａ以下
とし、透明ガラス化時のフッ素化合物分圧を１００　Ｋ
Ｐａ（ｏ、　ｑ　９気圧）以上とする上記方法が挙げら
れる。

本発明方法における好ましいフッ素濃度の径方向の分布
の制御としては、フッ素濃度が中心で小さく外周に近ず
くほど大きくなるように制御すること又はフッ素濃度が
一様となるよう制御することが挙げられる。

本発明においては、第５図（８）に示すような均熱炉お
よび第５図の１に示すようなゾーン炉の双方が使用可能
である。なお、第３図（Ａ）および０３）において、２
１は回転軸、２２はマツフル、２３は炉体、２４はヒー
ター、２５はガラス微粒子積層体、２６は圧力計、２７
は圧力調整装置を示す。

本発明において均熱炉を使用した場合は、炉温の上昇と
ガラス微粒子積層体２５の収縮に従い、フッ素化合物分
圧を変化させる。また、ゾーン炉を使用した場合は、ガ
ラス微粒子積層体２５を高温部を通過させ加熱処理する
毎に、炉温とフッ素化合物分圧を変化させていく。

本発明に用いられるフッ素化合物としては、例えば８１
Ｆ、　、　Ｓｉげ。ＨＳＦ６　ｔ　ＮＨ４Ｆ　ｇ　ＮＦ
３　ＨＰＦ５　＋　ＯＦ４　。

またはｃａｒ、Ｆ、　等のクロロフルオロカーボン類を
挙げることができる。

また本発明者らの実験によれば、加熱処理開始時のフッ
素化合物分圧が１００　Ｐａ以下であシ、透明ガラス化
終了時のフッ素化合物分圧が１００　ＫＰａ以上とする
ことが好ましかった。

さらに本発明において、フッ素化合物を含む雰囲気中で
の加熱処理に先立ち、ガラス微粒子堆積体が収縮しない
条件で脱水処理、例えばゾーン炉中にて温度を１１５０
℃に設定して加熱する処理等を行うことにより、ガラス
物品中に含まれる水分量を極めて少なくすることができ
る。このようにガラス微粒子堆積体が収縮しない条件で
脱水すれば、以後のフッ素の添加量には何らの影響も与
えないので好都合である。

〔実施例〕

実施例１ カサ密度の平均値が１１２５のガラス微粒子積層体を第
３図（５）に示すような均熱炉中に保持し、炉温を２℃
／分で上昇させた。１９Ｆ、の分圧は、１Ｓ００℃まで
ＯＰａ、１５００℃以上５　ＫＰａとし、他１ｃＨｅを
流し、全圧は大気圧であった。

第１図（４）にこのときの経過時間（横軸）と炉温、フ
ッ素化合物ガス分圧（縦軸）の関係を示す。

１５００℃で取出したガラス物品は透明で、第２図（Ａ
ｌに示すような屈折率分布を持っていた。

実施例２ カサ密度の平均値が０．２５のガラス微粒子積層体を第
５図（Ｂ）に示すようなゾーン炉で下記表１のように加
熱処理した。また第１図（６）に経過時間と炉温、フッ
素化合物ガス分圧の関係分示す。

表１ 昔長さく相対値）−ガラス微粒子積層体処理後の長さ／
ガラス微粒子積層体の当初の長さ 得られたガラス物品は、気泡を含まず、第２図の）に示
すような屈折率分布をしていた。このガラス物品をコア
材として使用した８Ｍファイバを作成したところ、１．
５８μでの水の吸収は（Ｌ　５　ａＢ／ｋｍ、　１．５
５μでの伝送損失は０．２　ｄＢ／ｋｎ＋と極めて小さ
く、良好なファイバが得られた。

実施例Ｓ カサ密度の平均値がＱ、２５のガラス微粒子積層体を第
３図（４）に示すような均熱炉で加熱処理したグツフル
は高純度カーボン製のものを使用した。炉温は５℃／分
で上昇させた。フッ素化合物分圧は第１図（Ｃ）のよう
に１５００℃までＯＰａ、１５００℃より１５００℃ま
ではＯＰａよ！ｌ）　５００　ＫＰａへと徐々に増加さ
せた。その結果第２図（Ｃ１に示すような屈折率分布を
持つガラス物品が得られた。これを利用し、ＧＩ型ファ
イバを作成したところ、５００ＭＨ１の帯域をもつファ
イバが得られた。

実施例４ 純粋な二酸化ケイ素からなるコアと、これをとり囲みフ
ッ素を含む二酸化ケイ素とで構成されるガラスロッドの
周囲に、ｖＡＤ法によりガラス微粒子を積１させ複合体
を得た。

該複合体のカサ密度をＸ線ＯＴを用いて非破壊で測定し
たところ、第４図の径方向カサ密度分布図に示すように
ロッド周囲のカサ密度が非常に大きくなっていた。第４
図中ａはガラス微粒子積層体、ｂはガラスロッドをあら
れす。この複合体を第３図の）のゾーン炉で下記表２の
条件にて加熱処理した。

表２ 得られたガラス物品の屈折率は第５図（４）に示すとお
りであった。

比較例 実施例４と同じ複合体をゾーン炉で下記表３の条件で加
熱処理した。

表３ 得られたガラス物品の屈折率は、第５図の）に示すとお
りで、ガラスロッドの周囲のフッ素の添加量が少なくな
っていた。

〔発明の効果〕

本発明は、フッ素以外の添加物を使用しないで径方向に
屈折率分布を有するガラス物品を得るという効果を奏す
。したがって本発明は、上記ガラス物品を光フアイバ用
の材料として使用すると、耐水素性、耐放射線性に優れ
たファイバができること、フッ素化合物を含む雰囲気中
で加熱処理するのに先だち、ガラス微粒子績１体が収縮
し々い条件で脱水を行なうことにより、以後のフッ素添
加量に影響せずにガラス物品中に含まれる水分を極めて
少なくすることができること、また、例えば−酸化炭素
炎、プラズマ炎、ゾルゲル法等の特別な装置、方法を必
要とせず、酸水素炎または炭化水素を含む火炎で行える
こと、等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（８）、■）および（Ｃ１は夫々本発明の実施例
１．２および３における炉温とフッ素化合物ガス分圧の
経時変化を示すグラフである。 第２図（４）、（３）およびＥ３１は夫々本発明の実施
例１．２およびＳで得られたガラス物品の径方向屈折率
分布を示すグラフである。 第Ｓ図（４）お上びの）は本発明に用いる加熱装誼の例
として、囚は均熱炉、■）はゾーン炉を示す概略説明図
である。 第４図は本発明の実施例４で得られた複合体の径方向カ
サ密度分布を示すグラフである。 第５図囚および（８）はガラス物品の径方向屈折率分布
を示すグラフであって、第５図（４）は実施例４で得た
本発明品、第５図（ロ）は比較例で得た比較品の場合を
示す。 第６図は従来の気相軸付時に屈折率分布をつける方法の
概略説明図である。 ＠７図は別の従来法による屈折率分布会つける方法の概
略説明図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱状または円筒状のガラス微粒子積層体を、フ
   ッ素化合物を含む雰囲気中で加熱処理し、フッ素の添加
   されたガラス物品を製造する方法に於て、上記加熱処理
   の進行に従つて、フッ素化合物の分圧を変化させ、これ
   によつてガラス物品のフッ素濃度の径方向の分布を制御
   することを特徴とする円柱状または円筒状のガラス物品
   の製造方法。
2. （２）弗素化合物として硅素の弗化物を使用する特許請
   求の範囲第（１）項に記載されるガラス物品の製造方法
   。
3. （３）加熱処理が高純度カーボン製マツフル内で行われ
   る特許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載さ
   れるガラス物品の製造方法。
4. （４）加熱処理開始時のフッ素化合物分圧が１００Ｐａ
   以下であり、透明ガラス化終了時のフッ素化合物分圧が
   １００ＫＰａ以上である特許請求の範囲第（１）項ない
   し第（３）頂のいずれかに記載されるガラス物品の製造
   方法。
5. （５）フッ素濃度が中心で小さく、外周に近ずくほど大
   きくなるように径方向の分布をつける特許請求の範囲第
   （１）項ないし第（４）項のいずれかに記載されるガラ
   ス物品の製造方法。
6. （６）フッ素濃度を径方向に一様に分布させる特許請求
   の範囲第（１）項ないし第（４）項のいずれかに記載さ
   れるガラス物品の製造方法。