Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JPS63206325A - Production of optical fiber - Google Patents

Production of optical fiber

Info

Publication number
JPS63206325A
JPS63206325A JP4055287A JP4055287A JPS63206325A JP S63206325 A JPS63206325 A JP S63206325A JP 4055287 A JP4055287 A JP 4055287A JP 4055287 A JP4055287 A JP 4055287A JP S63206325 A JPS63206325 A JP S63206325A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
optical fiber
fluorine
temperature
transparent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4055287A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0471018B2 (en
Inventor
Ryozo Yamauchi
良三 山内
Katsuyuki Seto
克之 瀬戸
Suehiro Miyamoto
宮本 末広
Kenji Nishide
西出 研二
Tomio Azebiru
富夫 畔蒜
Taiichiro Tanaka
大一郎 田中
Masahiro Horikoshi
雅博 堀越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP4055287A priority Critical patent/JPS63206325A/en
Publication of JPS63206325A publication Critical patent/JPS63206325A/en
Publication of JPH0471018B2 publication Critical patent/JPH0471018B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive to reduce loss of optical fiber in heat-treating a perform having glass fine particle deposited layer on a transparent glass rod dividedly at two stages, by specifying the heat treatment temperature. CONSTITUTION:For example, SiCl4 is sent to O2/H2 burner 2, glass fine particles 4 are produced in oxyhydrogen flame 3 and deposited on a transparent glass rod 1 to form a glass fine particle deposited layer 5. A composite preform consisting of the glass rod 1 and the glass fine particle deposited layer 5 is inserted into a heating furnace 7 having a heat source 8. In the operation, the preform is heat-treated in a fluorine-containing atmosphere at a temperature >=1,000 deg.C and not to transparentize glass as the first stage. Then the perform is heat-treated in a fluorine-containing atmosphere at >=1,600 deg.C to give a transparent glass preform. By this method, optical fiber having sufficiently low loss can be readily produced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、石英系ガラス光ファイバの製造方法に関し
、特にクラッド中にフッ素を添加した低損失な光ファイ
バを製造する方法の改良に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a silica-based glass optical fiber, and more particularly to an improvement in a method for manufacturing a low-loss optical fiber in which fluorine is added to the cladding.

【従来の技術】[Conventional technology]

光ファイバでは、コアとクラッドとを形成するために両
者の間に有効な屈折率の差を設ける必要がある。ガラス
を主成分とする光ファイバでは、そのため、ドーパント
と呼ばれる成分をコアもしくはクラッドに添加してガラ
スの組成を変えて屈折率差を生じさせる。現在最も使用
されている光ファイバは、石英系光ファイバであるが、
通常、コア部分にゲルマニウムやリン等の酸化物をドー
プして屈折率をクラッドより高めるようにしている。ま
た、他にホウ素やフッ素をクラッド部分に導入してクラ
ッド部分の屈折率を純粋な石英ガラスよりも低くするこ
とも行われている。コアの屈折率を制御することとクラ
ッドの屈折率を制御することは、しばしば同時に行われ
る。 近年よく用いられる光ファイバの一つとしてこのクラッ
ドにフッ素を含むガラスを有する光ファイバが知られて
いる。このフッ素ドープガラスの製法としていくつかの
ものが知られているが、大量にフッ素ドープガラスを作
製できる方法としては、ガラス微粒子を堆積させて作っ
たガラス微粒子プリフォームを、高温のフッ素ガス含有
雰囲気内で処理してガラス中にフッ素をドープするとい
う方法が知られている。 この製造方法を少し詳しく説明すると、例えば次のよう
にして行われる。まず、第1図に示すように、酸素/水
素バーナ2中に四塩化珪素を送り込み、火炎3中でガラ
ス微粒子4を発生させる。 このガラス微粒子4は、予め用意した透明なガラス棒(
ここではたとえば予めゲルマニウムを含み、その屈折率
が純粋な石英ガラスと比べて約0.1%高いガラスから
なるものとする)1の上に堆積し、ガラス微粒子堆積層
5が形成される。このガラス棒1及びその上のガラス微
粒子堆積層5よりなる複合プリフォームは、つぎに、第
2図に示すように熱源8を有する加熱炉7内に挿入され
る。 このとき、まず第1段階として、炉内の最高温度を約8
50℃程度に保つ。この例では、各部の寸法は次のよう
なものであるとする。 中心の透明ガラス棒   直径12mm長さ500mm 複合プリフォーム    直径120mm有効長さ42
0mm 加熱炉の内径      150mm 加熱炉のヒートゾーン長 180mm この第1段階では、加熱炉7中に次のガスを導入する。 ヘリウム     90% 四フッ化炭素   10% そして炉内への複合プリフォームの挿入速度は約400
mmとし、この複合プリフォームを炉内で2回往復移動
させる。 つぎに第2段階として、加熱炉7内の温度を約1500
℃に上昇させて複合プリフォームを下端部より順次炉内
の高温領域に送り込む。こうして、この第2段階でガラ
ス微粒子堆積層5の透明ガラス化を行い、透明ガラス化
した部分6が得られるようにする。 このように複合プリフォームの熱処理を2段階に分けて
いるのは、光フアイバ母材としては、残留したOH基の
量を十分に低減させる必要があるからである。すなわち
、第1段階において、850℃とすることによりガラス
微粒子堆積層5が多孔質を保った状態にし、熱分解した
四フッ化炭素より発生したフッ素を、ガラス微粒子4の
隙間を通って堆積層5の内部にまで入り込ませ、残留し
ていたOH基をHF(フッ化水素)の形で堆積層5の外
部に排出させるようにしている。さらに、第2段階の透
明ガラス化時にも四フッ化炭素を流すのは、このときに
炉内に炉外より微量でも水分が侵入するとそれによって
透明化したガラス内にOH基が再び侵入することがある
ので、これを防ぐためである。フッ素のドープは、これ
ら第1段階の熱処理による脱OH基(脱水)工程及び第
2段階の熱処理による透明ガラス化工程で行われる。
In an optical fiber, in order to form a core and a cladding, it is necessary to provide an effective difference in refractive index between the two. Therefore, in optical fibers whose main component is glass, a component called a dopant is added to the core or cladding to change the composition of the glass and create a difference in refractive index. Currently, the most used optical fiber is silica-based optical fiber.
Usually, the core portion is doped with an oxide such as germanium or phosphorus to make the refractive index higher than that of the cladding. In addition, boron or fluorine is introduced into the cladding part to make the refractive index of the cladding part lower than that of pure silica glass. Controlling the refractive index of the core and the refractive index of the cladding are often performed simultaneously. An optical fiber whose cladding includes glass containing fluorine is known as one of the optical fibers that have been frequently used in recent years. Several methods are known for producing fluorine-doped glass, but one method that can produce fluorine-doped glass in large quantities is to deposit a glass particle preform made by depositing glass particles in a high-temperature fluorine gas-containing atmosphere. A method is known in which fluorine is doped into glass by processing it inside the glass. This manufacturing method will be explained in a little more detail, for example, as follows. First, as shown in FIG. 1, silicon tetrachloride is fed into an oxygen/hydrogen burner 2 to generate glass particles 4 in a flame 3. The glass particles 4 are made of a transparent glass rod (
Here, for example, it is assumed that the glass is made of glass which contains germanium in advance and whose refractive index is about 0.1% higher than that of pure silica glass) 1 to form the glass fine particle deposition layer 5. The composite preform consisting of the glass rod 1 and the glass fine particle deposition layer 5 thereon is then inserted into a heating furnace 7 having a heat source 8, as shown in FIG. At this time, as a first step, the maximum temperature inside the furnace is set to approximately 8
Keep at around 50℃. In this example, the dimensions of each part are as follows. Center transparent glass rod: diameter 12mm, length 500mm Composite preform: diameter 120mm, effective length 42
0 mm Inner diameter of heating furnace 150 mm Heat zone length of heating furnace 180 mm In this first stage, the following gases are introduced into the heating furnace 7. Helium 90% Carbon tetrafluoride 10% And the insertion speed of the composite preform into the furnace is about 400
mm, and this composite preform is moved back and forth twice in the furnace. Next, as a second step, the temperature inside the heating furnace 7 is set to about 1500
℃ and feed the composite preform into the high temperature area of the furnace sequentially from the lower end. In this way, in this second step, the glass fine particle deposited layer 5 is made into transparent vitrification, and a transparent vitrified portion 6 is obtained. The reason why the heat treatment of the composite preform is divided into two stages is that it is necessary to sufficiently reduce the amount of residual OH groups in the optical fiber base material. That is, in the first stage, the temperature is set at 850° C. so that the glass fine particle deposited layer 5 remains porous, and the fluorine generated from the thermally decomposed carbon tetrafluoride is passed through the gaps between the glass fine particles 4 into the deposited layer. The remaining OH groups are discharged to the outside of the deposited layer 5 in the form of HF (hydrogen fluoride). Furthermore, the reason why carbon tetrafluoride is flowed during the second stage of transparent vitrification is that if even a small amount of moisture enters the furnace from outside the furnace, OH groups will re-enter into the transparent glass. This is to prevent this. Fluorine doping is carried out in the first step of removing OH groups (dehydration) by heat treatment and the second step of making transparent vitrification by heat treatment.

【発明が解決しようとする問題点】[Problems to be solved by the invention]

ところが、このような従来の製造方法では、最終的に得
られる光ファイバの損失が十分に低下しないことが分か
った。 この発明は、上記の従来の製造方法の検討を基礎として
、十分に低い損失の光ファイバを容易に製造できる、光
ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
However, it has been found that such conventional manufacturing methods do not sufficiently reduce the loss of the finally obtained optical fiber. An object of the present invention is to provide an optical fiber manufacturing method that can easily manufacture an optical fiber with sufficiently low loss, based on the above-mentioned study of the conventional manufacturing method.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明による光ファイバの製造方法は、透明なガラス
棒の上にガラス微粒子を堆積する工程と、該工程で得ら
れたガラス棒とガラス微粒子体積層との複合プリフォー
ムを1000℃以上で且つ透明ガラス化が生じない温度
を有するフッ素含有雰囲気中で熱処理する第1の熱処理
工程と、つぎに1600℃以上の温度のフッ素含有雰囲
気中で熱処理して透明なガラスプリフォームを得る第2
の熱処理工程とを備えることを特徴とする特
The method for producing an optical fiber according to the present invention includes the steps of depositing glass particles on a transparent glass rod, and heating a composite preform of the glass rod and glass particle stack obtained in the step at 1000°C or higher and making it transparent. A first heat treatment step in which heat treatment is performed in a fluorine-containing atmosphere having a temperature at which no vitrification occurs, and a second heat treatment step in which a transparent glass preform is obtained by heat treatment in a fluorine-containing atmosphere at a temperature of 1600° C. or higher.
A special feature characterized by comprising a heat treatment step of

【作  用】[For production]

第1段階の熱処理工程を1000℃以上で且つ透明ガラ
ス化が生じない温度を有するフ・ン素含有雰囲気中で行
うことにより、残留OH基を十分に排出することができ
るとともに、第2段階の熱処理工程を1600℃以上の
温度のフッ素含有雰囲気中で行い、ガラスプリフォーム
を透明化しているので、光ファイバの損失を極限まで低
下できる。 これにつき、まず、従来の製造方法では何故光ファイバ
の損失を十分に低下できないか、その理由について検討
し、その検討結果から上記のような製造方法によれば光
ファイバの損失をきわめて低下できることを明らかにす
ることとする。発明者らの数多くの検討によれば、従来
の製造方法で損失を十分に低下できない理由は次の2点
にに要約できる。 第1に、従来では、脱水のために行う熱処理工程の温度
(以下、単に脱水及び脱水温度という)が不適切である
。上で述べた従来例では、脱水温度の設定は、それ以前
の光ファイバの製造条件を単に踏襲したものであった。 すなわち、従来より、ガラス微粒子を堆積させてガラス
微粒子の焼結体(いわゆるすすプリフォーム)を作り、
これを透明ガラス化して光フアイバ用のガラス母材を作
製する方法が知られているが、そのとき、必要に応じて
完全な透明ガラス化が行われないような温度ですすプリ
フォームの脱水処理することが行われていた。そこで使
用される脱水剤としては、塩素ガスや塩化チオニールの
ような塩素含有ガスであるが、これらのガスは一般に常
温でも反応性が高く、たとえば室温でも非常に強い刺激
臭を生じる程である。そのため、これらの脱水剤は85
0℃という温度では十分に活性化されているので、ガラ
ス微粒子中に残留したOH基を除去するときに考慮すべ
き要素は、ガラス微粒子中のOH基の拡散が十分な温度
の設定であり、脱水剤の分解や反応にはそれほどの気遣
いが要らないことが分かつていた。ところが、ガラス微
粒子中にフッ素を添加するために現在よく使用されてい
るフッ素含有ガス材料は、CF4、C2Fも、SF6等
であり、これらの材料は常温では非常に安定で人畜無害
である。そこで、このような材料を使う場合に問題とな
るのは、これらの材料がいわゆる脱水、透明ガラス化温
度でどの程度分解して活性化されているかということに
なる。我々の測定では、約5秒程度の加熱時間内にCF
4がほぼ100%分解するためには約1000℃以上の
温度が必要なことが分かった。もちろん、CF4の分解
は700℃程度から開始するので、比較的低い温度でも
脱水は可能であるが、その場合には分解したフッ素がす
すプリフォーム全体に十分に行き渡らないので、最終的
に得られる透明ガラスプリフォームの屈折率分布が平坦
にならないことが多い。一方、余りに高い温度では、脱
水により発生したHFガスが多孔質状態のすすプリフォ
ームの空隙をぬってすすプリフォーム外に排出されるの
に必要な時間前に透明ガラス化が終了してしまい、その
結果、十分な脱水が行われないことになる。我々の検討
結果では、その上限としては、ガラス微粒子の平均的な
粒径にもよるが、堆積させたガラス微粒子の嵩密度0.
12〜0.28程度の条件下で、1100℃であった。 通常、光ファイバの光が主として伝播するコア領域に1
 p p tnのOH基が残留すると、約60 d −
B / k mの吸収損失が波長1.38.umにおい
て生じることが知られている。その結果、こうして作製
したガラスプリフォームを線引きして光ファイバとする
場合、もし、光通信を1.3μm、ないし1.55μm
の波長で行おうとすると、多くとも残留OH基濃度を数
10ppb以下、望ましくは数PPb以下にすることが
必要となる。また、このようなCF4等の飽和フッ化珪
素系の材料を用いる場合に、ガラス微粒子内及び微粒子
間隙内に十分にフッ素を浸透させることにより、その後
の透明ガラス化工程でクラッド部分のガラスに均一なフ
ッ素の添加が保証され、最終的な光ファイバの伝送特性
の再現性が高くなる。 第2に、透明ガラス化温度が従来では不適切である。す
なわち、光ファイバの損失は透明ガラス化温度に依存す
る。上記では主として残留するOH基の吸収が光ファイ
バの伝送に悪影響を与えることを述べたが、透明ガラス
1ヒ温度に依存する損失の原因は、散乱損失であると推
定される。この損失は、コア・クラッド境界面のゆらぎ
に起因するものと考えられるが、伝送理論上もそのゆら
ぎの振幅はμmよりも小さいものであり、光ファイバの
全長に分布しているものであるので完全には確認できて
いないことを念のため申し添えておく。 すなわち、非常に細かいゆらぎであっても全長にわたっ
て分布していれば0.1dB/km程度の損失原因とな
る。従来の製造方法によって中心部に透明ガラス棒を有
し、その周囲にガラス微粒子を堆積させた複合プリフォ
ームを、上記のようにして行う十分な脱水工程を経た後
、高温の加熱炉内で透明ガラス化処理したときの、その
透明ガラス化温度に対する伝送損失を測定してみたとこ
ろ、第3図のような結果が得られた。ここでは、加熱炉
内にはヘリウムガスとCF4ガスとが導入されており、
最終的に得られる光ファイバのコア・クラッド間の相対
的な比屈折率差がほぼ0.3%になるように設定されて
いる。この第3図から分かるように石英系ガラスを主成
分とする光ファイバの最低損失波長帯である1、55μ
inにおける損失は、明らかな透明ガラス化温度依存性
を有しており、1500℃程度の温度では0.25dB
/km程度の損失であったものが、1600℃以上の透
明ガラス化温度ではほぼ極限損失に近い0.18dB/
kmまで低下している。 この第2の理由を積極的に説明する仮説としては次のよ
うなものが考えられる。ガラスにフッ素が侵入する場合
、通常の条件ではその拡散距離は0.1〜0.2μmの
オーダーであると思われる。一方、通常のガラス微粒子
の粒径は平均的に0.1μm程度であるといわれている
ので、このような粒径てあればフッ素含有雰囲気中で複
合プリフォームを加熱することにより光ファイバのクラ
ッドとなるべきガラス内にほぼ均一にフッ素を添加でき
ると考えられる。しかし、実際には、第4図Aに示すよ
うに、火炎加水分解または熱酸化反応により四塩化珪素
、三塩化シラン等から生成されるガラス微粒子4の粒径
は均一なものではなくばらつきがあり、その粒径には分
布がある。そのため、確率的に言って、ガラス微粒子堆
積層5において、かなり大きな粒径のガラス微粒子4が
透明ガラス棒1上にある割合で堆積することになる。そ
してこのガラス微粒子4の粒径が高温でのフッ素の拡散
距離よりも大きいと、そのおおきな粒子4の内部までフ
ッ素が十分に侵入しないことになるので、透明ガラス化
後には第4図Bに示すようにコア部9の周囲のクラッド
部10においてフッ素の添加濃度の低い部分が不均一に
生じることになる(第4図Bで、斜線部がフッ素の十分
に添加された部分を示す)。以上の議論はコア・クラッ
ド境界付近の屈折率のゆらぎの影響を最も受は易い単一
モード光ファイバについてのものであるが、伝播モード
の数の多い多モード光ファイバでも理論的には同じであ
る。このような微視的な散乱損失原因は、いわゆる一般
の伝送特性の測定では同定が困難で、巨視的に光ファイ
バの長さ方向に一様に伝送損失係数の増加をもたらす。 このような損失原因もフッ素添加濃度に依存するはずで
ある。すなわち、従来の条件よりも高い透明ガラス化温
度を採用すれば、フッ素のガラス微粒子内での拡散を促
すことが可能となる。また、このように透明ガラス化温
度を高めることにより、コアガラスである中心の透明ガ
ラス棒に対してもフッ素が十分に拡散していくので、実
質的なコア・クラッド境界が光ファイバの内側に移動す
ることになり、一旦発生したコア・クラッド境界の屈折
率のゆらぎを有する領域がその分だけコア・クラッド境
界より離れた部分に位置することになって、仮に十分に
フッ素の侵入を受けていないガラス微粒子が存在してい
たとしても、散乱損失の程度が小さくなると考えられる
By performing the first heat treatment step in an atmosphere containing fluorine and fluorine at a temperature of 1000°C or higher and at a temperature that does not cause transparent vitrification, residual OH groups can be sufficiently discharged, and the second step Since the heat treatment step is performed in a fluorine-containing atmosphere at a temperature of 1600° C. or higher to make the glass preform transparent, the loss of the optical fiber can be reduced to the minimum. Regarding this, we first investigated the reasons why conventional manufacturing methods cannot sufficiently reduce the loss of optical fibers, and from the results of that study, we found that the above manufacturing method can significantly reduce the loss of optical fibers. Let me clarify. According to numerous studies by the inventors, the reasons why conventional manufacturing methods cannot sufficiently reduce losses can be summarized as the following two points. First, conventionally, the temperature of the heat treatment step for dehydration (hereinafter simply referred to as dehydration and dehydration temperature) is inappropriate. In the conventional example described above, the setting of the dehydration temperature simply followed the previous optical fiber manufacturing conditions. That is, conventionally, glass particles are deposited to create a sintered body of glass particles (so-called soot preform).
There is a known method for producing a glass base material for optical fibers by converting this into transparent vitrification, but at that time, if necessary, the soot preform is dehydrated at a temperature that prevents complete transparent vitrification. things were being done. The dehydrating agent used therein is a chlorine-containing gas such as chlorine gas or thionyl chloride, but these gases are generally highly reactive even at room temperature, for example, to the extent that they produce a very strong pungent odor even at room temperature. Therefore, these dehydrating agents are 85
Since the glass particles are sufficiently activated at a temperature of 0°C, the factors to consider when removing the OH groups remaining in the glass particles are setting a temperature that is sufficient for the diffusion of the OH groups in the glass particles. It was found that the decomposition and reaction of dehydrating agents did not require much care. However, fluorine-containing gas materials that are currently commonly used to add fluorine to glass particles include CF4, C2F, SF6, etc., and these materials are extremely stable and harmless to humans and animals at room temperature. Therefore, when using such materials, the question is how much these materials are decomposed and activated at the so-called dehydration and transparent vitrification temperatures. In our measurements, CF was released within about 5 seconds of heating time.
It was found that a temperature of about 1000° C. or higher is required for almost 100% decomposition of 4. Of course, the decomposition of CF4 starts at about 700°C, so dehydration is possible even at relatively low temperatures, but in that case, the decomposed fluorine will not be sufficiently distributed throughout the soot preform, so the final result will be The refractive index distribution of transparent glass preforms is often not flat. On the other hand, if the temperature is too high, the transparent vitrification will be completed before the time required for the HF gas generated by dehydration to pass through the gaps in the porous soot preform and be discharged outside the soot preform. As a result, sufficient dehydration will not occur. According to our study results, the upper limit depends on the average particle size of the glass particles, but the bulk density of the deposited glass particles is 0.
The temperature was 1100°C under conditions of about 12 to 0.28°C. Normally, there is a
If the OH group of p p tn remains, about 60 d −
The absorption loss of B/km is 1.38. It is known that this occurs in um. As a result, when drawing the glass preform produced in this way to make an optical fiber, if the optical communication is 1.3 μm to 1.55 μm
In order to carry out the process at a wavelength of , it is necessary to reduce the residual OH group concentration to several tens of ppb or less, preferably to several ppb or less. In addition, when using a saturated silicon fluoride material such as CF4, by sufficiently permeating fluorine into the glass particles and the gaps between the particles, it is possible to uniformly coat the glass in the cladding part in the subsequent transparent vitrification process. This ensures a high level of fluorine addition and increases the reproducibility of the final optical fiber's transmission characteristics. Second, the transparent vitrification temperature is conventionally inappropriate. That is, the optical fiber loss depends on the transparent vitrification temperature. Although it has been described above that the absorption of residual OH groups has an adverse effect on optical fiber transmission, it is presumed that scattering loss is the cause of the loss that depends on the temperature of the transparent glass. This loss is thought to be caused by fluctuations at the core-cladding interface, but according to transmission theory, the amplitude of these fluctuations is smaller than μm and is distributed over the entire length of the optical fiber. Please note that this has not been completely confirmed. In other words, even very fine fluctuations will cause a loss of about 0.1 dB/km if distributed over the entire length. Using the conventional manufacturing method, a composite preform with a transparent glass rod in the center and glass particles deposited around it is made into a transparent material in a high-temperature heating furnace after undergoing a sufficient dehydration process as described above. When the transmission loss was measured with respect to the transparent vitrification temperature during the vitrification treatment, the results shown in FIG. 3 were obtained. Here, helium gas and CF4 gas are introduced into the heating furnace,
The relative refractive index difference between the core and cladding of the finally obtained optical fiber is set to be approximately 0.3%. As can be seen from Fig. 3, the lowest loss wavelength band of 1.55μ is the optical fiber whose main component is silica glass.
The loss in
The loss was about 0.18 dB/km, but at a transparent vitrification temperature of 1600°C or higher, the loss decreased to 0.18 dB/km, which is almost the ultimate loss.
It has decreased to km. The following hypothesis can be considered to positively explain this second reason. When fluorine penetrates glass, under normal conditions the diffusion distance is believed to be on the order of 0.1-0.2 μm. On the other hand, it is said that the average particle size of normal glass particles is about 0.1 μm, so if the particle size is like this, the composite preform can be heated in a fluorine-containing atmosphere to form the cladding of an optical fiber. It is thought that fluorine can be added almost uniformly into the glass that is to be formed. However, in reality, as shown in FIG. 4A, the particle size of glass fine particles 4 produced from silicon tetrachloride, trichlorosilane, etc. by flame hydrolysis or thermal oxidation reaction is not uniform but varies. , there is a distribution in the particle size. Therefore, probabilistically speaking, in the glass fine particle deposition layer 5, glass fine particles 4 having a considerably large particle size will be deposited on the transparent glass rod 1 at a certain rate. If the particle size of the glass particles 4 is larger than the diffusion distance of fluorine at high temperatures, the fluorine will not penetrate sufficiently into the inside of the large particles 4, so after becoming transparent vitrified, as shown in Figure 4B. As such, in the cladding portion 10 around the core portion 9, portions with a low concentration of fluorine doped occur unevenly (in FIG. 4B, the shaded portion indicates a portion where fluorine is sufficiently doped). The above discussion concerns single-mode optical fibers, which are most susceptible to the effects of refractive index fluctuations near the core-cladding boundary, but the same theory applies to multimode optical fibers, which have a large number of propagation modes. be. Such microscopic causes of scattering loss are difficult to identify by so-called general measurements of transmission characteristics, and macroscopically cause a uniform increase in the transmission loss coefficient in the length direction of the optical fiber. The cause of such loss should also depend on the concentration of fluorine added. That is, by adopting a transparent vitrification temperature higher than conventional conditions, it becomes possible to promote the diffusion of fluorine within the glass particles. In addition, by raising the transparent vitrification temperature in this way, fluorine is sufficiently diffused into the central transparent glass rod, which is the core glass, so that the actual core-cladding boundary is inside the optical fiber. As a result, the region with the refractive index fluctuation at the core-cladding boundary that once occurred will be located at a distance from the core-cladding boundary by that amount, and even if it is not sufficiently penetrated by fluorine. It is thought that the degree of scattering loss will be reduced even if there are glass particles present.

【実 施 例】【Example】

まず、第1図に示すようにして透明ガラス棒1の周囲に
ガラス微粒子堆積層5を形成した。このガラス棒1は、
平坦な表面を有する、直径10mmの透明ガラス棒とし
た。その組成としては光学特性上有害な不純物を含まず
、血かにゲルマニウムを添加した石英ガラスとしな。バ
ーナ2の酸素/水素火炎3中に四塩化珪素を導入して石
英ガラスの微粒子4を発生させた。各ガスの流量は、水
素    10  リットル7分 酸素    12  リットル7分 アルゴン   0.5リットル/分 四塩化珪素  0,25リットル/分 とした。なお、アルゴンは四塩化珪素のキャリアガスで
ある。こうして生成したガラス微粒子4を透明ガラス棒
1の上に吹き付けて堆積させながら、バーナ2をガラス
棒lの長さ方向に約20回トラバースさせた。その結果
、ガラス微粒子堆積層5の厚みは約60mmとなり、こ
のガラス棒1及びその上のガラス微粒子堆積層5よりな
る複合プリフォームの直径は約130mmとなった。な
お堆積層5の長さは約500mmである。 つぎに、第2図に示すようにこの複合プリフォームを約
1020℃に温度を保った加熱炉7内に挿入して脱水を
行うとともに、堆積層5の空隙内へのフッ素の浸透を行
った。こうして第1段階の熱処理を行った。これにより
複合プリフォームの直径は幾らかの縮みを生じ、約1’
20rnmとなった。しかしこの段階ではまだ堆積層5
内の空隙は閉じていない。この加熱炉7内I\は、ヘリ
ウム90部、四フッ化炭素10部のガスを導入した。 こうして第1段階の熱処理の終了した複合プリフォーム
を、同一の加熱炉7内で透明ガラス化した。この第2段
階の熱処理工程においては、加熱炉7内の温度は約16
30℃とした。また、炉7内へのガス流量は、ヘリウム
86部、四フッ化炭素14部とした。 そして単一モード光ファイバとしての十分なりラッド厚
さとするために以上の工程を繰り返して最終的な透明ガ
ラスプリフォームを得た。この透明ガラスプリフォーム
の屈折率分布は第5図に示すようなものとなった。この
第5図から分かるように屈折率分布はクラッド部におい
てほぼ平坦なものとなっており、本発明の製造方法の効
果の一つが表れている。 この透明ガラスプリフォームを線引き紡糸し単一モード
光ファイバを作製したところ、その伝送損失の波長特性
は第6図のようになった。この第6図から、従来のコア
・クラッド境界面付近における屈折率のゆらぎに起因す
る損失(点線で示す)が改善されていることが分かる。 また、この単一モード光ファイバは、 コア径      約12μTn クラツド径    約125μm コア・クラッド 間の比屈折率差 0.3% LPl、モード カットオフ波長 1.28μm となっており、その他の伝送特性も満足すべきものであ
ることが分かった。
First, a glass fine particle deposition layer 5 was formed around a transparent glass rod 1 as shown in FIG. This glass rod 1 is
It was a transparent glass rod with a diameter of 10 mm and a flat surface. Its composition does not contain any impurities that are harmful to its optical properties, and it is made of quartz glass doped with germanium. Silicon tetrachloride was introduced into the oxygen/hydrogen flame 3 of the burner 2 to generate fine particles 4 of quartz glass. The flow rate of each gas was 10 liters/minute for hydrogen, 12 liters for 7 minutes for oxygen, 0.5 liters/minute for argon, and 0.25 liters/minute for silicon tetrachloride. Note that argon is a carrier gas for silicon tetrachloride. The burner 2 was traversed in the length direction of the glass rod 1 about 20 times while the glass particles 4 thus produced were sprayed onto the transparent glass rod 1 and deposited thereon. As a result, the thickness of the glass fine particle deposit layer 5 was approximately 60 mm, and the diameter of the composite preform consisting of the glass rod 1 and the glass fine particle deposit layer 5 thereon was approximately 130 mm. Note that the length of the deposited layer 5 is approximately 500 mm. Next, as shown in FIG. 2, this composite preform was inserted into a heating furnace 7 maintained at a temperature of approximately 1020° C. to dehydrate it, and at the same time, fluorine was permeated into the voids of the deposited layer 5. . In this way, the first stage of heat treatment was performed. This causes some shrinkage in the diameter of the composite preform, approximately 1'
It became 20rnm. However, at this stage, the deposited layer 5 is still
The void inside is not closed. Gases containing 90 parts of helium and 10 parts of carbon tetrafluoride were introduced into the heating furnace 7. The composite preform that had been subjected to the first heat treatment in this manner was turned into transparent vitrification in the same heating furnace 7. In this second stage heat treatment process, the temperature inside the heating furnace 7 is approximately 16
The temperature was 30°C. Further, the gas flow rate into the furnace 7 was set to 86 parts of helium and 14 parts of carbon tetrafluoride. The above steps were repeated to obtain a final transparent glass preform to obtain a sufficient rad thickness for a single mode optical fiber. The refractive index distribution of this transparent glass preform was as shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, the refractive index distribution is approximately flat in the cladding portion, demonstrating one of the effects of the manufacturing method of the present invention. When this transparent glass preform was drawn and spun to produce a single mode optical fiber, the wavelength characteristic of transmission loss was as shown in FIG. It can be seen from FIG. 6 that the loss (indicated by the dotted line) caused by the fluctuation of the refractive index in the vicinity of the conventional core-cladding interface has been improved. In addition, this single mode optical fiber has a core diameter of approximately 12μTn, a cladding diameter of approximately 125μm, a relative refractive index difference between the core and cladding of 0.3% LPl, a mode cutoff wavelength of 1.28μm, and other transmission characteristics. I found it to be satisfactory.

【発明の効果】 この発明の光ファイバの製造方法によれば、非常に低損
失なフッ素添加光ファイバを容易に製造することができ
る。
Effects of the Invention According to the optical fiber manufacturing method of the present invention, a fluorine-doped optical fiber with very low loss can be easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例及び従来例のガラス微粒子
堆積工程を示す斜視図、第2図は同じく一実施例及び従
来例の熱処理工程を示す模式図、第3図は伝送損失の透
明ガラス化温度依存性を示すグラフ、第4図A、Bはガ
ラス微粒子堆積層の拡大断面図で、同図Aは透明ガラス
化前を、同図Bは透明ガラス化後をそれぞれ示し、第5
図は一実施例で得た透明ガラスプリフォームの屈折率分
布を示すグラフ、第6図は同側により作製した光ファイ
バの伝送損失の波長特性を示すグラフである。 1・・・透明ガラス棒、2・・・バーナ、3・・・酸素
/水素火炎、4・・・ガラス微粒子、5・・・ガラス微
粒子堆積層、6・・・透明ガラス化した部分、7・・・
加熱炉、8・・・熱源、9・・・コア部、lO・・・ク
ラッド部。
Fig. 1 is a perspective view showing a glass particle deposition process according to an embodiment of the present invention and a conventional example, Fig. 2 is a schematic diagram showing a heat treatment process according to an embodiment and a conventional example, and Fig. 3 is a transparent view of transmission loss. Graphs showing the vitrification temperature dependence, Figures 4A and 4B are enlarged cross-sectional views of the glass fine particle deposited layer; Figure A shows the state before transparent vitrification, and Figure B shows the state after transparent vitrification.
The figure is a graph showing the refractive index distribution of the transparent glass preform obtained in one example, and FIG. 6 is a graph showing the wavelength characteristics of the transmission loss of the optical fiber produced from the same side. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Transparent glass rod, 2... Burner, 3... Oxygen/hydrogen flame, 4... Glass fine particles, 5... Glass fine particle accumulation layer, 6... Transparent vitrified part, 7 ...
Heating furnace, 8... Heat source, 9... Core part, lO... Clad part.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明なガラス棒の上にガラス微粒子を堆積する工
程と、該工程で得られたガラス棒とガラス微粒子体積層
との複合プリフォームを1000℃以上で且つ透明ガラ
ス化が生じない温度を有するフッ素含有雰囲気中で熱処
理する第1の熱処理工程と、つぎに1600℃以上の温
度のフッ素含有雰囲気中で熱処理して透明なガラスプリ
フォームを得る第2の熱処理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。
(1) A step of depositing glass fine particles on a transparent glass rod, and heating a composite preform of the glass rod and glass fine particle laminated layer obtained in this step to a temperature of 1000°C or higher and at a temperature at which transparent vitrification does not occur. A first heat treatment step of heat treating in a fluorine-containing atmosphere having a temperature of 1,600° C. or higher, and a second heat treatment step of obtaining a transparent glass preform by heat-treating in a fluorine-containing atmosphere at a temperature of 1600° C. or higher. A method for manufacturing optical fiber.
(2)透明なガラス棒は、純粋な石英ガラスに対して0
.1%の屈折率差を与える添加物濃度以下の濃度で添加
物を含む石英系ガラスまたは純粋石英ガラスであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光ファイバの
製造方法。
(2) The transparent glass rod is 0% compared to pure quartz glass.
.. 2. The method of manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein the optical fiber is made of silica-based glass or pure silica glass containing an additive at a concentration less than or equal to an additive concentration that provides a refractive index difference of 1%.
(3)第1の熱処理工程において、フッ素含有雰囲気の
主成分をヘリウムとし、残りの成分を飽和フッ化炭素と
したことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項
記載の光ファイバの製造方法。
(3) The optical fiber according to claim 1 or 2, wherein in the first heat treatment step, the main component of the fluorine-containing atmosphere is helium, and the remaining component is saturated fluorocarbon. manufacturing method.
JP4055287A 1987-02-24 1987-02-24 Production of optical fiber Granted JPS63206325A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4055287A JPS63206325A (en) 1987-02-24 1987-02-24 Production of optical fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4055287A JPS63206325A (en) 1987-02-24 1987-02-24 Production of optical fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63206325A true JPS63206325A (en) 1988-08-25
JPH0471018B2 JPH0471018B2 (en) 1992-11-12

Family

ID=12583613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4055287A Granted JPS63206325A (en) 1987-02-24 1987-02-24 Production of optical fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63206325A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0471018B2 (en) 1992-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4772302A (en) Optical waveguide manufacture
EP0520337B1 (en) Optical fiber and process of producing same
US4643751A (en) Method for manufacturing optical waveguide
JPS61247633A (en) Production of glass base material for optical fiber
US6776012B2 (en) Method of making an optical fiber using preform dehydration in an environment of chlorine-containing gas, fluorine-containing gases and carbon monoxide
US4812153A (en) Method of making a glass body having a graded refractive index profile
US4734117A (en) Optical waveguide manufacture
EP1270522B1 (en) Method for fabricating optical fiber from preforms, using control of the partial pressure of oxygen during preform dehydration
JPS63206325A (en) Production of optical fiber
KR20050067403A (en) Method for treating an optical fiber preform with deuterium
JPH0813689B2 (en) Manufacturing method of optical fiber preform
JPS62283838A (en) Production of optical fiber
JP3439258B2 (en) Method for producing glass preform for optical fiber
JPS6283323A (en) Production of glass
JPH0832569B2 (en) Method for manufacturing fluorine-containing optical fiber
JPS63315531A (en) Production of optical fiber preform
JPS6172643A (en) Manufacture of optical fiber preform
KR850001877B1 (en) Method for making optical fiber
JPS61197438A (en) Method of converting porous parent material for optical fiber into clarified glass
JPS62230638A (en) Production of glass article
JPH03183632A (en) Production of glass preform for optical fiber
JPS63307134A (en) Production of optical fiber preform
JPH0829956B2 (en) Method for producing halogen-containing glass
JPH0455333A (en) Production of optical fiber base material
JPS63285128A (en) Production of optical fiber preform

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees