(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウムが添加されたガラスからなるコア部と、コア部の外周にあってコア部よりも屈折率が低いガラスからなるクラッド部を持つ光ファイバ用母材であって、光ファイバ用母材の軸方向端部において、コア部軸方向中央部のゲルマニウム添加量に対して、ゲルマニウム添加量が減少している領域があることを特徴とする光ファイバ用母材。
【請求項２】
軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域の軸方向の長さが母材外径の０．１から１倍であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材。
【請求項３】
軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域において、ゲルマニウム添加量は中央部側から、端部側にかけてゲルマニウム添加量が徐々に減少していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバ用母材。
【請求項４】
軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域において、端部でゲルマニウム添加量が０であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ用母材。
【請求項５】
バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料とゲルマニウム化合物を供給することで、ゲルマニウムが添加されたガラス微粒子を合成し、これを回転する出発材に堆積させることにより光ファイバ用母材を合成する方法において、該母材の軸方向端部の合成を、中央部側から端部側に向けて、ゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減少させて行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
コア合成用バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料とゲルマニウム化合物を供給することで、ゲルマニウムが添加されたガラス微粒子を合成し、これを回転する出発材の先端に堆積させ、軸方向にコア母材を成長させるとともに、コア母材の合成と同時にコア母材の外周にクラッド用バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料を供給することによりガラス微粒子を合成し、クラッド層を形成してコアクラッドからなる光ファイバ用母材を製造する方法において、該母材の成長終了端の合成を、ゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減少させて行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
ゲルマニウム化合物の流量を減少させるのと同時にガラス原料の流量と水素流量のいずれか又は両方を変化させることを特徴とする請求項５又は６に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ用母材、特に光ファイバ用母材の先端を切断加工する際にクラックの発生のない光ファイバ用母材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＡＤ法による多孔質母材の製造方法においてコアバーナとクラッドバーナとを配置し、コアバーナには屈折率を上げるための添加物として四塩化ゲルマニウムを供給することが知られている（例えば、特開平５−１９３９７３号公報）。しかし、ゲルマニウムが添加されたガラスは純シリカよりも熱膨張係数が大きいために冷却時、歪みが残り易く、加工の際クラックが入り易い。
【０００３】
一般に、光ファイバ用母材を延伸縮径する時、延伸機に取り付けるためのダミー棒を両端に溶着接続する必要があるが、ＶＡＤ法で製造された光ファイバ用母材は回転する出発棒先端にゲルマニウムが添加されたコア部とその周囲のクラッド部を軸方向に同時に合成して得られるので、先端部はコア部が突き出した形状になっている。従って、ダミー棒を溶着接続しようとする際には、先端部を切断するなどして、接続しやすいように加工する必要がある。しかし、先端部はゲルマニウムが添加されているため、切断した際にクラックが入り、溶着接続できないといった問題がある。図３はダミー棒を光ファイバ用母材の両端に接続する状態を工程順に示すもので（ａ）はＶＡＤ法で製造された光ファイバ用母材で先端部はコア部が突き出した状態を、（ｂ）は加工した状態、（ｃ）はダミー棒を接続した状態を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、光ファイバ用母材の先端部を切断加工する際にクラックが入り易いのはゲルマニウムが添加されているためである。光ファイバ用母材は多孔質母材を合成し、次いでその多孔質母材を焼結炉で加熱して透明ガラス化して得られる。透明ガラス化の際には１５００℃程度まで加熱され、透明ガラス化が終了したら室温まで冷却される。ゲルマニウムが添加されたガラスは純シリカよりも膨張係数が大きいために冷却時、歪みが残りやすい。従って、ゲルマニウムが添加されたコア部には歪みが残り、先端部を切断した際にクラックが入り易くなる。
そこで、本発明は、ＶＡＤ法又はＯＶＤ法において、コア部におけるゲルマニウムの添加を制御して母材先端を加工するときのクラックの発生を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の光ファイバ用母材及び光ファイバ用母材の製造方法によって達成することができる。
（１）ゲルマニウムが添加されたガラスからなるコア部と、コア部の外周にあってコア部よりも屈折率が低いガラスからなるクラッド部を持つ光ファイバ用母材であって、光ファイバ用母材の軸方向端部において、コア部軸方向中央部のゲルマニウム添加量に対して、ゲルマニウム添加量が減少している領域があることを特徴とする光ファイバ用母材。
（２）軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域の軸方向の長さが母材外径の０．１から１倍であることを特徴とする上記（１）に記載の光ファイバ用母材。
（３）軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域において、ゲルマニウム添加量は中央部側から、端部側にかけてゲルマニウム添加量が徐々に減少していることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の光ファイバ用母材。
【０００６】
（４）軸方向端部のゲルマニウム添加量が減少している領域において、端部でゲルマニウム添加量が０であることを特徴とする上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の光ファイバ用母材。
（５）バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料とゲルマニウム化合物を供給することで、ゲルマニウムが添加されたガラス微粒子を合成し、これを回転する出発材に堆積させることにより光ファイバ用母材を合成する方法において、該母材の軸方向端部の合成を、中央部側から端部側に向けて、ゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減少させて行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
（６）コア合成用バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料とゲルマニウム化合物を供給することで、ゲルマニウムが添加されたガラス微粒子を合成し、これを回転する出発材の先端に堆積させ、軸方向にコア母材を成長させるとともに、コア母材の合成と同時にコア母材の外周にクラッド用バーナにより形成された火炎中に、少なくとも、シリコン化合物からなるガラス原料を供給することによりガラス微粒子を合成し、クラッド層を形成してコアクラッドからなる光ファイバ用母材を製造する方法において、該母材の成長終了端の合成を、ゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減少させて行うことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
（７）ゲルマニウム化合物の流量を減少させるのと同時にガラス原料の流量と水素流量のいずれか又は両方を変化させることを特徴とする上記（５）又は（６）に記載の光ファイバ用母材の製造方法。
ゲルマニウムが添加されたガラスからなるコア部と、コア部の外周にあってコア部よりも屈折率が低いガラスからなるクラッド部を持つ光ファイバ用母材であって、コア部の軸方向成長部の先端部にゲルマニウムが添加されていない部分があることを特徴とする光ファイバ用母材、
【０００７】
【発明の実施の形態】
上記の光ファイバ用母材（１）は、光ファイバ用母材先端にダミー棒を溶着接続するため、母材先端を切断加工するときに入り易いクラックを避けるために、該母材の軸方向端部において、コア部の軸方向中央部のゲルマニウム添加量に対して、ゲルマニウム添加量が減少している領域があることを特徴としている。ここでコア部の軸方向中央部のゲルマニウム添加量に対して、ゲルマニウム添加量が減少している領域を設けるには上記（５）〜（７）に記載のように多孔質母材の軸方向端部の合成において、中央部側から端部側に向けてゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減らすか、該母材の成長終了端の合成を、ゲルマニウム化合物の設定流量を徐々に減少させて行うか、又はゲルマニウム化合物の流量を減少させるのと同時にガラス原料の流量と水素流量のいずれか又は両方を変化させる。
【０００８】
図１は、ＶＡＤ法で光ファイバ用多孔質母材１を製造する概略図を示すもので、クラッドバーナ２及びコアバーナ３に水素、酸素、四塩化珪素、四塩化ゲルマニウム等のガスを供給している。多孔質母材が所定の長さに到達する前に四塩化ゲルマニウムの供給量を設定流量から徐々に減らし、図２のグラフに示すようにＧｅ濃度を減らして行きＧｅを含まない部分を作る。ここで所定の長さとは、一般的には３００〜２０００ｍｍの範囲である。本発明はＶＡＤ法だけでなくＯＶＤ法にもほぼ同様の条件で適用できる。
上記の光ファイバ用母材（２）は、上記のＧｅの添加しない領域の長さを好ましい範囲に特定するもので、それにより先端切断時のクラックの発生を防止する。そのため、該領域の軸方向の長さを母材外径の０．１〜１倍の範囲とする。０．１倍未満であると、クラック防止の効果が充分でなく、また１倍を超えると、Ｇｅ添加濃度の変化する領域がクラッド外径が定常になっている部分にまで及ぶ可能性があり、光ファイバとして使用できる部分が短くなってしまう。すなわち、クラッド外径がテーパ状になっている先端部分は、コア外径とクラッド外径の比が変化しているので光ファイバとして使用できない部分であり、Ｇｅ濃度変化部の長さを、このクラッド外径がテーパ状になっている部分の長さ以下にすることで光ファイバとして使用する部分を同量とすることができる。
【０００９】
上記の光ファイバ用母材（３）では、Ｇｅ添加量を中央部側から、端部側にかけてゲルマニウム添加量が徐々に減少していることを規定している。
上記の光ファイバ用母材（４）では、端部でＧｅ添加量を０にするのが好ましいこと示している。
上記（５）の光ファイバ用母材の製造方法によると、ＯＶＤ法による多孔質母材の合成時、特に軸方向端部の合成において、ゲルマニウム化合物の供給量を徐徐に減らしていき、このような方法とすることでコア部先端のゲルマニウム濃度が先端部になるに従って徐々に変化するようにする。場合によっては、先端部にはゲルマニウムが添加されていない光ファイバ用母材を得ることができる。
上記（６）の光ファイバ用母材の製造方法によると、ＶＡＤ法による多孔質母材の合成時、特に多孔質母材の成長終了端の合成時に、多孔質母材の長さが所望の長さとなる前に予め、ゲルマニウム化合物の供給を減らしていき、このような方法とすることでコア部先端のゲルマニウム濃度が先端部になるに従って徐々に変化し、場合によっては、先端部にはゲルマニウムが添加されていない光ファイバ用母材を得ることができる。
【００１０】
しかし、多孔質母材の製造時、ゲルマニウム原料だけを減少させると、コア部の成長速度が変化し、クラッドとの成長バランスが崩れてしまう。クラッドとコアの成長バランスが崩れると、コアとクラッドの外径比が変化してしまって最終的には光ファイバとしたときのコア径が変わるので、特性がその部分だけ変化したものとなってしまう。これを防ぐため、上記の光ファイバ用母材の製造方法（７）ではゲルマニウム原料流量を変化させる際に、コア部の成長速度を一定に保つため、ガラス原料の流量も変化させる。ガラス原料流量を増加させると成長速度も増加し、ガラス原料流量を減少させると成長速度も減少する。また、かさ密度がその部分で急激に変化すると割れたりするなどの不具合が生じるので、水素流量を調整してかさ密度を一定に保つ。この調整は、通常は非接触の温度計等を用いて表面温度を測定し、ゲルマニウム原料流量を変化させる前と同様の表面温度になるように水素流量を調整することによって行う。水素流量を増加させると表面温度が上昇して嵩密度が増加し、水素流量を減少させると表面温度が低下して嵩密度が減少する。ただし、水素流量を変化させると、成長速度も変化するので必要ならガラス原料の流量の調整も合わせて行う必要がある。一般に、ゲルマニウム原料流量を減少させると、成長速度は低下する場合が多いが、逆に上がる場合もあるので、成長速度の変化に応じたガラス原料、水素流量の調整が必要である。
【００１１】
【実施例】
以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。
（実施例１）
図１に示されるように、コアバーナとクラッドバーナを設置し、コアバーナに酸素ガスと水素ガスを供給することで形成させる火炎中にガラス原料として四塩化珪素と四塩化ゲルマニウムを供給し、クラッドバーナには酸素ガスと水素ガスを供給し、形成される火炎中に四塩化珪素を流し、回転する出発棒の先端に軸方向にガラス微粒子を堆積させることでゲルマニウムが添加されたコア部と、ゲルマニウムが添加されていないクラッド部からなる多孔質母材を合成した。その際、コアバーナに供給する四塩化ゲルマニウムの流量を、多孔質母材の軸方向の長さが出発棒先端から４００ｍｍとなったところから徐々に減少させ、４４０ｍｍになったところで供給を完全に停止させた。その際、ゲルマニウム原料流量を減少させる前は成長速度が７０ｍｍ／Ｈ前後であったが、ゲルマニウム原料流量を減少させることで次第に低下し、ゲルマニウム原料流量を０にした際には、６０ｍｍ／Ｈ前後となった。その後、多孔質母材が出発棒先端より軸方向に５００ｍｍ堆積したところでコアバーナとクラッドバーナに供給する四塩化珪素を供給停止し、ガラス母材の堆積を停止した。
得られた多孔質母材は脱水焼結したのち、先端部を切断し、ダミー棒をガラス旋盤にて溶着接続し、延伸機に取り付けて延伸加工した。先端部の切断時は、切断部にクラック等の異常が無く、良好にダミー棒の溶着接続ができた。
【００１２】
（実施例２）
実施例１と同様のバーナ構成で多孔質母材の合成を行った。その際、四塩化ゲルマニウムの供給流量を減少させると同時に、コアバーナに供給する四塩化珪素の流量を増加させることでコア部の成長速度を７０ｍｍ／時前後で一定に保ちつつ、多孔質母材の合成を行うことができた。
（比較例）
多孔質母材の製造時、長さが４００ｍｍになるまで四塩化珪素と四塩化ゲルマニウムを所定量供給し、所定の長さの多孔質母材を合成した。その際のコア部の成長速度を７０ｍｍ／時前後であった。その後、実施例１と同様に脱水焼結、先端切断と進めたが、先端の切断時にコア部よりクラックが発生し、ダミー棒の溶着接続はできなかった。
【００１３】
【発明の効果】
光ファイバ用多孔質母材においてコア部の軸方向成長部の先端部にゲルマニウムが添加されていない部分を設けることにより、光ファイバ用母材先端にダミー棒を溶着接続するため、母材先端を切断加工する際に、クラックが入るのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はＶＡＤ法で光ファイバ用多孔質母材を製造する方法の概略図を示す。
【図２】図２はＧｅＣｌ４  の供給流量を所定時間経過後に減少させる様子を示すグラフである。
【図３】図３はＶＡＤ法で製造された光ファイバ用多孔質母材にダミー棒を溶着接続する工程（ａ）〜（ｃ）を示す模式図。
【符号の説明】
１：光ファイバ用多孔質母材
２：クラッド用バーナ
３：コア用バーナ
【図１】
0003567636.tif 000002
【図２】
0003567636.tif 000003
【図３】
0003567636.tif 000004