(57)【要約】【課題】  ステップ形状の肩部に崩れのない屈折率分布構造を有し、波長分散特性に優れたシングルモード光ファイバを得る。【解決手段】  ＶＡＤ法によって光ファイバのコア部とクラッド部に相当するスートをそれぞれのバーナにより合成する多孔質ガラス母材の製造方法において、同心円状の多重管バーナ１００を用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層のみに供給する。中心層にはＨ2と混合させてＳｉＣｌ４を投入し、２層目１２ａにはＨ2と混合させてＧｅＣｌ4を投入することが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状の多重管バーナを用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層のみに供給することを特徴とするシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
中心層にＨ2と混合させてＳｉＣｌ４を投入し、２層目にＨ2と混合させてＧｅＣｌ４を投入することを特徴とする請求項１記載のシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火炎加水分解法による多孔質ガラス母材の製造方法に関し、特に、波長分散特性に優れたシングルモード光ファイバを得る改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの製造に用いられる多孔質母材の製造は、種々の方法によって行われているが、その一つにＶＡＤ（vapor-phase axial deposition:気相軸付け）法がある。ＶＡＤ法は、垂直に支持された出発部材を軸回転させ、燃焼している多重管バーナのなかにガラス原料を送り、火炎加水分解反応で形成されたガラス微粒子を堆積させて、光ファイバのコアとなるコアスートをロッド状に成長させるとともに、このコアスートの外周に、クラッドの一部もしくは全部となるクラッドスートを形成し、多孔質ガラス母材を合成する。この多孔質ガラス母材を高温で加熱して脱水処理および透明ガラス化処理を行うことによりガラス母材を得、このガラス母材を線引きすることによって光ファイバを製造する。
【０００３】
従来、同心円状の多重管バーナを用いたＶＡＤ法では、コア部のスートを合成する場合、特許文献１に開示されるように、中心層に、珪素（ＳｉＣｌ4）などの原料、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4）などの屈折率差を形成するドーパント、水素などの燃料ガスＨ2が投入される一方、２層目より外側の層には、燃料ガス（Ｈ2）、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガス、燃焼を助けるための酸素ガス（Ｏ2）が投入され、中心層で、コア部に所定濃度のＧｅＣｌ4などのドーパントをドープし、クラッド部より屈折率を高くするようになされていた。ドーパントとなるＧｅＣｌ4は、コアスートの表面温度によってドープ効率が大きく変わることから、添加速度を向上させるために有利となる中心層に投入されるのが一般的であった。
また、特許文献２に開示されるように、内側のポートに供給する原料総量に占めるドーパント原料の比率を、外側のポートに供給する原料総量に占めるドーパント原料の比率より多くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７７０７０号公報
【特許文献２】特開２００３−４０６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多重管バーナを用いたＶＡＤ法では、上記のようにＧｅＣｌ4などのドーパントを効率よく添加するため、多重管バーナの中心層に投入、若しくは、外側のポートより内側のポートに多く供給していた。ところが、ＧｅＣｌ4をスート堆積部分の表面温度の高い中心層に投入、若しくは、多く供給して堆積を行うと、コア周辺部に添加されたドーパントがクラッドに拡散して、コア部とクラッド部との境界で屈折率分布の傾斜が緩やかになり（屈折率分布におけるステップ形状の肩部に崩れが生じ）、クラッド部への光のパワー損失が大きくなることがあった。
このステップ形状の肩部の崩れは、シングルモード光ファイバの波長分散特性に不利となった。すなわち、シングルモード光ファイバの場合、波長分散が大きいと、広がったスペクトルの中の各波長で伝搬遅延時間が異なることから、パルス広がりが生じ、電気信号における符号誤りが起こり易くなる。
また、ステップ形状の肩部の崩れは、屈折率の揺らぎを生じ易くし、長手方向の比屈折率差の変動を大きくさせる要因ともなった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ステップ形状の肩部に崩れの少ない屈折率分布構造を有し、波長分散特性に優れたシングルモード光ファイバを得ることのできる多孔質ガラス母材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  同心円状の多重管バーナを用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層のみに供給することを特徴とするシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【０００７】
この多孔質ガラス母材の製造方法によれば、同心円状の多重管バーナにより、ガラスを合成する原料が多重管バーナの中心層に投入され、比屈折率差を形成するドーパントが多重管バーナの２層目より外側の層のみに供給される。ドーパントが中心層に過剰に混合され難くなり、コア部中心側へのドープが減少される一方、コア部クラッド部側へのドープが増加する。すなわち、光ファイバ径方向の屈折率分布が調整される。これにより、肩部の崩れが小さいステップ形に近い形状の屈折率分布が得られる。これにより得られたステップ形に近い形状の屈折率分布を有するガラス母材を用いて、波長分散特性に有利なシングルモード光ファイバを製造することができる。
【０００８】
（２）  中心層にＨ2と混合させてＳｉＣｌ4を投入し、２層目にＨ2と混合させてＧｅＣｌ4を投入することを特徴とする（１）のシングルモード光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【０００９】
この多孔質ガラス母材の製造方法によれば、中心層には原料となるＳｉＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が投入され、２層目にドーパントであるＧｅＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が投入される。設備的には、従来、中心層に投入されるよう接続されていたドーパント供給管を、２層目に接続替えするのみで実現可能となる。ＳｉＣｌ4の投入される中心層に外側で隣接する２層目に、ＧｅＣｌ4が投入され、火炎内ではガラス原料とドーパント原料が反応可能となる。燃焼ガスＨ2は２層目に投入されるが、原料を投入する中心層にも同時に投入することで、原料の反応効率を高くして、堆積速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法によれば、同心円状の多重管バーナを用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層のみに供給するので、ＶＡＤ法によって光ファイバ用ガラス母材を合成するに際し、ステップ形状肩部の崩れが小さい屈折率分布が得られ、長手方向の比屈折率差の変動が小さく、シングルモードファイバの光学特性、特に波長分散特性に有利な屈折率分布を形成できる。また、従来の製造方法に比べて、ドーパントの投入層を変更するのみでよいので、設備費の増大を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る製造方法に用いられる多重管バーナの正面図である。
【図２】多重管バーナに接続される原料ガス供給装置の概略構成図である。
【図３】実施の形態により製造された光ファイバの屈折率分布を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る多孔質ガラス母材の製造方法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る製造方法に用いられる多重管バーナの正面図、表１は図１に示した多重管バーナの各層に投入されるガスの説明図、図２は多重管バーナに接続される原料ガス供給装置の概略構成図である。
本実施の形態に用いられる多重管バーナ１００は、ＶＡＤ法でコア部のスートを合成するバーナであって、４層以上の同心円状の多重管バーナとして構成され、原料ガスを中心層に投入し、ドーパントを少なくとも２層目より外側の層に投入する。
【００１３】
原料ガスとしては、四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）などのガラス構成材料となるガスを用いることができる。ドーパントとしては、ＧｅＣｌ4を用いることができる。また、原料ガスが安定にバーナに供給され易くするように、アルゴン（Ａｒ）などのキャリヤガスを混合し、希釈して流すようにしてもよい。
【００１４】
本実施の形態では、例えば、８重管構造の多重管バーナ１００が用いられることで、ガス層が８層設けられる。図１及び下記表１に示すように、この多重管バーナにおいて、第１の管１１の中心層となる１層目には原料ガスであるＳｉＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が、第１の管１１と第２の管１２との層間となる２層目にはドーパントであるＧｅＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が供給される。さらに第２の管１２と第３の管１３との層間となる３層目以降では、シールガスである不活性ガスＡｒ、助燃性ガスであるＯ2、シールガスである不活性ガスＡｒ、燃焼性ガスであるＨ2、シールガスである不活性ガスＡｒ、助燃性ガスであるＯ2が各層間に順次供給される。
なお、本実施の形態では、各層のガス流量は、１層目の原料ガスＳｉＣｌ4を０．２Ｌ／分、燃焼ガスＨ2を０．５Ｌ／分とし、２層目のドーパントＧｅＣｌ4を０．０２Ｌ／分、燃焼ガスＨ2を４．０Ｌ／分として供給する。３層目以降については、表１に示すガス流量として供給される。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
多重管バーナ１００は、第１の管１１の中心層および第１の管１１と第２の管１２との層間となる２層目に供給される燃焼ガスＨ2にて第１の火炎が形成され、４層目以降の外側の層間に供給される燃焼性ガスＨ2と助燃性ガスＯ2にて第２の火炎が形成される二重火炎バーナとなる。これにより、大きな火炎が得られ、火炎温度を高めて、ガラス微粒子を堆積対象物に付着し易くし、多孔質母材の高速な製造を可能としている。
【００１７】
ドーパントは、液体のＧｅＣｌ4をＡｒのキャリアガスを用いたバブリングにより気化させて多重管バーナ１００に供給することができる。図２に示すように、ドーパントの原料液２１の中にキャリアガスである不活性ガス２３をバブラー２４でバブリングさせ、気化した原料ガスと不活性ガスとの混合ガス２５とし、これを多重管バーナ１００へ送るバブリング方式にて供給できる。この方式では不活性ガス２３の流量をガス流量制御装置２７で制御し、バブラー２４で気化させた後、気化した原料ガスと不活性ガス２３との混合ガス２５を多重管バーナ１００へ送る。ドーパントは、火炎３１中の原料流３３となって多孔質ガラス体３５へ供給される。
【００１８】
なお、原料ガスの供給には、原料液を直接蒸発させ気化した原料ガスだけを多重管バーナ１００へ送る直送方式を用いてもよい。さらに、この直送方式は、気化させて得た原料ガスの流量を制御する方式、気化する前の原料液の流量を制御し、それを気化させて原料ガスを得る方式の何れであってもよい。
【００１９】
多重管バーナ１００は、第１の管１１の中心層に原料となるＳｉＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が投入され、第１の管１１と第２の管１２との層間となる２層目にドーパントであるＧｅＣｌ4と、燃焼ガスＨ2が投入される。設備的には、従来、中心層に投入されるよう接続されていたドーパント供給管を、２層目に接続替えするのみで実現可能となる。ＳｉＣｌ4の投入される中心層に外側で隣接する２層目に、ＧｅＣｌ4が投入され、火炎内ではガラス原料とドーパント原料が反応可能となる。燃焼ガスＨ2は２層目に投入されるが、原料を投入する中心層にも同時に投入することで、原料の反応効率を高くして、堆積速度を向上させることができる。
【００２０】
図３は本実施の形態により製造された光ファイバの屈折率分布を表したものである。
本実施の形態による製造方法では、同心円状の多重管バーナ１００を用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層に供給する。ドーパントが中心層に過剰に混合され難くなり、コア部中心側へのドープが減少される一方、コア部クラッド部側へのドープが増加する。すなわち、光ファイバ径方向の屈折率分布が調整される。これにより、図３に示す従来のステップ形状４１の肩部４３の崩れが小さい屈折率分布４５が得られる。つまり、理想のステップ形状４７に屈折率分布を近づけることができる。
【００２１】
したがって、上記した孔質ガラス母材の製造方法によれば、同心円状の多重管バーナ１００を用い、ガラスを合成する原料は中心層に投入し、比屈折率差を形成するドーパントは２層目より外側の層のみに供給するので、ＶＡＤ法によって光ファイバ用ガラス母材を合成するに際し、ステップ形状肩部４３の崩れが小さい屈折率分布４５が得られ、長手方向の比屈折率差の変動が小さく、シングルモードファイバの光学特性、特に波長分散特性に有利な屈折率分布４５を形成できる。また、ドーパントの投入層を変更するのみでよいので、設備費の増大を招くこともない。
【符号の説明】
【００２２】
１１  第１の管
１２  第２の管
２３  キャリアガス
１００  多重管バーナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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