(57)【要約】複雑な構成の光ファイバを高精度で製造することのできる光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバを提供する。本発明は、中央に屈折率が極大値Ｎｃである中心コア部を有し、該中心コア部の外側に少なくとも屈折率が極小値Ｎｄであるディプレスト部と、屈折率が極大値Ｎｒであるリング部と、屈折率が極大値Ｎｏである外部クラッド層とを有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、少なくとも中心コア部を含むロッドを少なくともディプレスト部を含むパイプ内に挿入し、コラプスにより一体化してガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、リング部を備えたガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程とを有している。
2003086997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に屈折率が極大値Ｎｃである中心コア部を有し、該中心コア部の外側に少なくとも屈折率が極小値Ｎｄであるディプレスト部と、屈折率が極大値Ｎｒであるリング部と、屈折率が極大値Ｎｏである外部クラッド層とを有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、
少なくとも前記中心コア部を含むロッドを少なくとも前記ディプレスト部を含むパイプ内に挿入し、コラプスにより一体化してガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、前記リング部を備えたガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、前記ガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程と、を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
中央に屈折率が極大値Ｎｃである中心コア部を有し、該中心コア部の外側に少なくとも屈折率が極小値Ｎｄであるディプレスト部と、屈折率が極大値Ｎｒであるリング部と、屈折率が極大値Ｎｏである外部クラッド層とを有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、
中心コア部となるガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、出発パイプに少なくとも一種類以上の屈折率を有するガラス層を内付けしてガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、前記ガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程と、を有することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
前記ガラスロッドの屈折率分布を測定し、この測定結果に基づいて、前記中心コア部の外径とその外側の屈折率分布パラメータを設定することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
前記ガラスロッドが、前記中心コア部の楕円率が０．４％以下、コラプス界面に発生した気泡数がガラスロッド長さ方向１０ｍｍ当たり１個以下とすることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
前記ガラスロッドの屈折率分布を測定し、この測定結果を用いて、前記中心コア部の外径と前記ディプレスト部の外径との比Ｒａと、前記ディプレスト部の外径と前記リング部の外径との比Ｒｂ、前記外部クラッド層に対する前記リング部の比屈折率差Δｒを設定することを特徴とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか１つに記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項６】
前記ガラスロッド製造工程において、目標とするディプレスト部の径よりも大きなディプレスト部の径でガラスロッド中間体を製造し、該ガラスロッド中間体の屈折率プロファイル測定結果に基づいて目標とする比Ｒａを決定した後に、前記ガラスロッド中間体の外周面を除去して前記目標とする比Ｒａを得ること、を特徴とする請求の範囲第１項、第３項から第５項のいずれか１つに記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項７】
前記ガラスパイプ製造工程において、出発材となる前記ガラスパイプの内表面に内付け法により前記リング部を形成することを特徴とする請求の範囲第１項、第３項から第６項のいずれか１つに記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項８】
前記一体化工程において一体化された前記ガラス体のうち、前記中心コア部の楕円率が１．５％以下、コラプス界面に発生した気泡数がガラスロッド長さ方向１０ｍｍあたり１個以下のものを光ファイバ母材として採用することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項９】
前記ディプレスト部の外径に対する前記中心コア部の外径の比をＲａ＝２ｃ／２ｄとし、前記リング部の外径に対する前記ディプレスト部の外径の比をＲｂ＝２ｄ／２ｒをとし、前記外部クラッド層に対する前記中心コア部の比屈折率差Δｃを（Ｎｃ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］とし、前記外部クラッド層に対する前記ディプレスト部の比屈折率差Δｄを（Ｎｄ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］とし、前記外部クラッド層に対する前記リング部の比屈折率差Δｒを（Ｎｒ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］としたときに、下記の式、
０．２０≦Ｒａ≦０．６０と、
０．５０≦Ｒｂ≦０．８０と、
９０μｍ≦２ｏ≦１５０μｍと、
２．５％≧Δｃ≧０．８％と、
−０．８％≦Δｄ≦−０．２％と、
１．０％≧Δｒ≧０．１％とを満たし、
波長１５５０ｎｍにおける分散値が＋８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項から第８項のいずれか１つに記載した光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１０】
請求の範囲第１項から第９項のいずれか１つに記載の光ファイバ母材の製造方法によって製作された光ファイバ母材に線引き工程を施し、光ファイバを製作する光ファイバの製造方法。
【請求項１１】
請求の範囲第１項から第１０項に記載した光ファイバ母材の製造方法、または、請求の範囲第１０項に記載した光ファイバの製造方法により製造されたことを特徴とする光ファイバ。
【請求項１２】
前記ガラス体の外側に、一定の外径でファイバ化した際に適切なコア径となるようにジャケット部を形成することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１３】
請求の範囲第１項または第２項に記載の前記ガラス体をジャケットパイプに挿入し、前記ガラス体と前記ジャケットパイプとを加熱一体化した直後に線引することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項１４】
前記出発パイプはフッ素添加石英パイプであることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１５】
前記内付けはＭＣＶＤ法によって行ない、このときガラス膜を堆積させる速度は０．４ｇ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１６】
前記内付けはＭＣＶＤ法によって行ない、このときガラス膜を堆積させる速度は１．０ｇ／ｍｉｎ以上であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１７】
ＭＣＶＤ法を行う際に、加熱源として、誘導炉又はプラズマトーチ又は抵抗炉を用いることを特徴とする請求の範囲第１５項または第１６項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１８】
前記ガラスロッド、前記ガラスパイプの内径及び外径の楕円率が軸方向において１％以下であり、前記ガラスロッドの偏心率が軸方向において１％以下であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法。
【請求項１９】
ＰＭＤが０．１５ｐｓ／√（ｋｍ）であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ。
【請求項２０】
ＯＨ基による波長１．３８μｍにおける過剰吸収損失が０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ。
【請求項２１】
請求の範囲第１項または第２項に記載の光ファイバ母材の製造方法において、ＶＡＤ法又はＯＶＤ法又は複数バーナによる外付け法により石英微粉末をスス付け合成した後に脱水焼結し、パイプ内部の残留ＯＨ基が０．００１ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とするガラスパイプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
この発明は、光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバに関する。
＜背景技術＞
従来、光ファイバ母材を作製する方法としては、ＭＣＶＤ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ、内付けＣＶＤ法）やＯＶＤ法（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ、外付けＣＶＤ法）が知られている。これらの方法は、円筒または円柱状の出発材の内壁あるいは外壁の径方向に多数のガラス微粒子堆積層を順次合成していき、所定の屈折率分布（屈折率プロファイルともいう。）を形成し、線引き用のガラス母材を作製している。ここで、光ファイバ母材とは、光ファイバと同様の屈折率分布を有するガラス体であり、ＶＡＤ法やＯＶＤ法、ロッドインコラプス法などにより外部クラッド層を更に設けてもよい。
しかしながら、分散補償ファイバ、分散シフトファイバ、あるいは分散フラット分散シフトファイバのように屈折率分布の極大点、極小点を複数個持つ複雑な屈折率プロファイル構造の光ファイバ用の母材を製造するには、前述したような光ファイバ母材の製造方法では、特性が良好となる屈折率プロファイルの許容範囲が狭いため高い歩留りで製造することが困難であるという問題がある。また、複雑な構造の光ファイバ用の母材は、製造コストが高くなる問題があった。
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複雑な屈折率プロファイルの光ファイバを高精度で製造することのできる光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバを提供することにある。
＜発明の開示＞
前述した目的を達成するために、本発明は、中央に屈折率が極大値Ｎｃである中心コア部を有し、該中心コア部の外側に少なくとも屈折率が極小値Ｎｄであるディプレスト部と、屈折率が極大値Ｎｒであるリング部と、屈折率が極大値Ｎｏである外部クラッド層とを有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、少なくとも前記中心コア部を含むロッドを少なくとも前記ディプレスト部を含むパイプ内に挿入し、コラプスにより一体化してガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、前記リング部を備えたガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、前記ガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程と、を有することを特徴としている。
ここで、この光ファイバ母材の製造方法で製造する光ファイバ母材としては、分散シフトファイバ、分散フラット分散シフトファイバ、分散補償ファイバ等の複雑な屈折率プロファイルをもつ光ファイバを製造するためのものをあげることができる。このような高機能性ファイバでは、中心コア部の径や各部分の半径比や比屈折率差等が変動すると、光ファイバの特性が大きく変動してしまう。
上記のように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、まず、屈折率分布が既知の中心コア部及びディプレスト部を含むガラスロッドを製造すると共にリング部を備えたガラスパイプを製造しておき、ガラスパイプの中にガラスロッドを挿入してコラプス・一体化するので、精度よく光ファイバ母材を製造することができる。
上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記ガラスロッドの屈折率分布を測定し、この測定結果に基づいて、前記中心コア部の外径とその外側の屈折率分布パラメータを設定することが好ましい。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記ガラスロッドＣが、前記中心コア部の楕円率が０．４％以下、コラプス界面に発生した気泡数がガラスロッド長さ方向１０ｍｍ当たり１個以下とすることが望ましい。
ここで、製造した光ファイバ母材に気泡が多いと、光ファイバを製造する際にコア部が楕円化したり、光ファイバが断線したりする場合がある。また、中心コア部の楕円率が０．４％を超えると母材のコア楕円率が１．５％以上となり光ファイバ化したときのＰＭＤ（偏波モード分散）が劣化することになる。
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、ガラスロッドＣの中心コア部の楕円率及びコラプス界面における気泡の数を抑えて製造することにより、光ファイバ化したときに所定の特性を確保することのできる光ファイバ母材を製造することができることになる。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記ガラスロッドＣの屈折率分布を測定し、この測定結果を用いて、前記中心コア部の外径と前記ディプレスト部の外径との比Ｒａと、前記ディプレスト部の外径と前記リング部の外径との比Ｒｂ、前記リング部の外部クラッド層に対する比屈折率差Δｒを設定することが望ましい。
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、中心コア部とディプレスト部を組み合わせた後の屈折率分布を知った後に光ファイバの構造設計をするので、光ファイバ化した際に、所望の特性を得ることができ、無駄を無くして歩留りを向上することができる。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記ガラスロッドＣ製造工程において、目標とするディプレスト部の径よりも大きなディプレスト部の径でガラスロッド中間体を製造し、該ガラスロッド中間体の屈折率プロファイル測定結果に基づいて目標とする比Ｒａを決定した後に、前記ガラスロッド中間体の外周面を除去して前記目標とする比Ｒａを得ることが望ましい。
このように構成された光ファイバ母材の製造方法においては、光ファイバ化したときに光ファイバの特性に大きく影響するＲａを精度よく制御することができるので、所望の特性を有する光ファイバを得ることができる。
ここで、大きめに製造されたガラスロッドの外周面を除去する方法としては、機械研削やエッチング等がある。また、途中、大きめに製造されたガラスロッドを延伸する工程や、外周面が除去されたガラスロッドを延伸する工程を有していてもよい。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、ガラスパイプ製造工程において、出発材となるガラスパイプの内表面に内付け法によりリング部を形成することが望ましい。
ガラスパイプの内表面にリング部のみを形成する工程においては、内付け法を用いることが適している。内付け法を用いることにより、所望の屈折率や膜厚を有するリング層を有するガラスパイプを高精度で容易且つ短時間で製造することができる。
ここで、内付け法としては、例えば、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）を適用することができる。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、一体化工程において一体化されたガラス体のうち、中心コア部の楕円率が１．５％以下、コラプス界面に発生した気泡数がガラスロッドの長さ方向１０ｍｍあたり１個以下のものを光ファイバ母材として採用することが望ましい。
ここで、コラプス界面において気泡が多く含まれているとコアが変形したり、ファイバ化したときに断線したりする。また、母材のコアの楕円率が１．５％を超えるとファイバ化した際にＰＭＤが劣化したりする。
このように構成された光ファイバ母材の製造方法によれば、製造された光ファイバ母材となるガラス体の構造及び外観検査して、コラプス界面の気泡の数やコア部の楕円率が大きい部分を除くことにより、所望の特性を有する光ファイバを製造することができる。
また、上記の本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、前記ディプレスト部の外径に対する前記中心コア部の外径の比をＲａ＝２ｃ／２ｄとし、前記リング部の外径に対する前記ディプレスト部の外径の比をＲｂ＝２ｄ／２ｒとし、外部クラッド層に対するディプレスト部の比屈折率差Δｄを（Ｎｄ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］とし、外部クラッド層に対するリング部の比屈折率差Δｒを（Ｎｒ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］としたときに、下記の式、
２０≦Ｒａ≦０．６０と、
０．５０≦Ｒｂ≦０．８０と、
９０μｍ≦２ｏ≦１５０μｍと、
２．５％≧Δｃ≧０．８％と、
−０．８％≦Δｄ≦−０．２％と、
１．０％≧Δｒ≧０．１％とを満たし、
波長１５５０ｎｍにおける分散値が＋８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であることが望ましい。
このように構成された光ファイバ母材の製造方法によれば、伝送特性が良好であり、分散シフトファイバ、分散フラット分散シフトファイバ、分散補償ファイバ等の複雑な構造をもつ光ファイバに好適な光ファイバ母材を製造することができる。
また、上記の目的を達成するため、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の光ファイバ母材の製造方法によって製作された光ファイバ母材に線引き工程を施し、光ファイバを製作するものである。
ここで、所望とする特性は、リング部の屈折率比や径によっても変化するので、使用するリング部の特性を知ってから光ファイバとしたときのコア径を決定する。そして、光ファイバは、上記の光ファイバ母材の製造方法によって製造されたガラス体の外側に外部クラッド層を設け、母材におけるコア部の径と外部クラッド層の外径との比が、加熱・線引きして光ファイバとしたときのコア径と光ファイバの外径との比に等しくなるとして、外部クラッド層の外径が決められる。
従って、このように構成された光ファイバの製造方法によれば、分散シフトファイバ、分散フラット分散シフトファイバ、分散補償ファイバ等の複雑な構造をもつ光ファイバを精度よく製造することができる。
また、本発明に係る光ファイバは、上記の光ファイバ母材の製造方法または上記の光ファイバの製造方法により製造されることが望ましい。
このように構成された光ファイバにおいては、分散シフトファイバ、分散フラット分散シフトファイバ、分散補償ファイバ等の複雑な構造をもつ光ファイバ等の複雑な構造をもつ光ファイバとして使用することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、中央に屈折率が極大値Ｎｃである中心コア部を有し、該中心コア部の外側に少なくとも屈折率が極小値Ｎｄであるディプレスト部と、屈折率が極大値Ｎｒであるリング部と、屈折率が極大値Ｎｏである外部クラッド層とを有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、中心コア部となるガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、出発パイプに少なくとも一種類以上の屈折率を有するガラス層を内付けしてガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程と、を有することを特徴としている。
つまり、上記光ファイバ母材の製造方法は、既に述べた本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法と同一の概念に基づくものであり、すなわち、ガラスロッドの屈折率及び膜厚を測定し、この結果を次の工程であるガラスパイプの製造条件（各層の厚み・屈折率）にフィードバックさせるものである。上記光ファイバ母材の製造方法において、中心コア部となるガラスロッドとガラスパイプを別工程で作成し、ガラスロッドとガラスパイプとをコラプスすることによってガラス体を製造する。このとき、ガラスロッドとガラスパイプの屈折率分布をそれぞれ測定し、所望の屈折率分布となるように、適当な屈折率分布を有するガラスロッドとガラスパイプをそれぞれ選別し、組み合わせてガラス体を製造することができるため、精度良く光ファイバ母材を製造することができる。
上記光ファイバ母材の製造方法において、ガラス体の外側に一定の外径でファイバ化した際に適切なコア径となるようにジャケット部を形成する工程を有することが望ましい。
また、上記光ファイバ母材の製造方法において、上記ガラス体をジャケットパイプに挿入し、ガラス体とジャケットパイプとを加熱一体化した直後に線引することが望ましい。こうすれば、ガラス体を一体化、線引する工程を集約することができ、光ファイバ製造工程におけるコストを低減させることができる。
また、ロッドの両端に次工程で使用するダミー棒を取り付ける必要がないためガラス体の両端を溶融したことによって生じるロッド両端部分の加工損を減らすことができ、ガラスプリフォームの歩留りを改善させることができる。
通常、プリフォームであるガラス体をＭＣＶＤ法によって形成する際には堆積速度が遅いため、細かい屈折率プロファイルの制御が可能である利点があるが、ＶＡＤ／ＯＶＤ／複数バーナによる外付け法で作成する場合に比べ、製造に多大な時間を要していた。上記光ファイバ母材の製造方法によれば、ジャケット部を形成する工程をガラス体を形成する工程と分けることで、高速堆積できるジャケット部にはＭＣＶＤ法以外の堆積方法を適用してスス付け、焼結するか、又は、スス付け、焼結して得られたジャケットパイプを用いる。そして、高精細なプロファイル制御を必要とするコア周辺リング層については別途にＭＣＶＤ法によって形成する。こうすることで、屈折率がそれぞれ異なる複数のクラッド層を有するガラス体を低コストで製造することができる。
上記光ファイバ母材の製造方法において、出発パイプはフッ素添加石英パイプであることが好ましい。
従来のＭＣＶＤ法では、純シリカパイプを出発パイプとしていた。例えば図２１に記載の４重クラッド構造の製造においては従来最も外側のフッ素添加部から堆積速度の遅いＭＣＶＤ法で合成することとなる。本発明により実施においては、フッ素が添加された最外周のディプレスト部を出発パイプとすることでその部分を高速ガラス構成が可能なＶＡＤ／ＯＶＤ／複数バーナによる外付け法で合成することが可能となり、光ファイバの生産性が飛躍的に向上する。
上記光ファイバ母材の製造方法において、内付けはＭＣＶＤ法によって行ない、このときガラス微粒子を堆積させる速度は０．４ｇ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。また、このときガラス微粒子を堆積させる速度は１．０ｇ／ｍｉｎ以上であることがより好ましい。
上記光ファイバ母材の製造方法において、ＭＣＶＤ法を行う際に、加熱源として、誘導炉又はプラズマトーチ又は抵抗炉を用いることが好ましい。
上記光ファイバ母材の製造方法において、ガラスパイプの内径及び外径の楕円率が軸方向において１％以下であり、ガラスロッドの偏心率が軸方向において１％以下であることが好ましい。
上記光ファイバ母材の製造方法によって得られる光ファイバは、ＰＭＤが０．１５ｐｓ／√（ｋｍ）であることが好ましい。
パイプの内径及び外径の楕円率が軸方向において１．５％、若しくは偏心率が２％のもので光ファイバを製造した場合にはＰＭＤが０．５（ｐｓ／√（ｋｍ））となる。
上記光ファイバ母材の製造方法によって得られる光ファイバは、ＯＨ基による波長１．３８μｍにおける過剰吸収損失が０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましい。
本発明にかかるガラスパイプの製造方法としては、ＶＡＤ法又はＯＶＤ法又は複数バーナによる外付け法により石英微粉末をスス付け合成した後に脱水焼結し、パイプ内部の残留ＯＨ基が０．００１ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする。
＜発明を実施するための最良の形態＞
以下、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第１の実施形態を説明するための断面図である。図１に示すように光ファイバ母材１４は、中心コア部１０と、この中心コア部１０の径方向外側に位置するディプレスト部１１と、このディプレスト部１１の径方向外側に位置するリング部１２と、このリング部１２の径方向外側に位置する外部クラッド層１３とを有している。なお、光ファイバ母材を用いて製作される光ファイバ１５の断面図も、図１と同様のものになる。
中心コア部１０とディプレスト部１１とはコラプスによって一体のガラスロッド１６として形成される。また、リング部１２はパイプ内にＣＶＤ法によってガラスパイプ１７の一部として形成される。つまり、本発明にかかる光ファイバ母材は、中心コア部１０と、ディプレスト部１１と、リング部１２とがそれぞれ別に製作され、組み合わされたものである。中心コア部１０と、ディプレスト部１１と、リング部１２とを組み合わせる手順は後述する。
本発明においては、中心コア部１０の極大屈折率をＮｃとし、ディプレスト部１１の極小屈折率をＮｄとし、リング部１２の極大屈折率をＮｒとし、外部クラッド層１３の極大屈折率をＮｏとしている。また、各屈折率はＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係にある。つまり、本発明は、分散シフトファイバ、分散フラット分散シフトファイバ、分散補償ファイバ等の複雑な構造をもつ光ファイバを対象としている。
図２は、図１の光ファイバ母材（または光ファイバ１５）の屈折率分布を表している。図２に示す屈折率分布において、１０ｎが中心コア部の領域、１１ｎがディプレスト部の領域、１２ｎがリング部の領域、１３ｎが外部クラッド層の領域に相当する。また、同図の屈折率分布において、Ｎｃは中心コア部の極大屈折率に相当し、Ｎｄはディプレスト部の極小屈折率に相当し、Ｎｒはリング部の極大屈折率に相当し、Ｎｏは外部クラッド層の極大屈折率に相当する。
さらに、図２において、２ｃが中心コア部の外径を、２ｄがディプレスト部の外径を、２ｒがリング部の外径を、２ｏが外部クラッド層の外径を示している。また、外部クラッド部の屈折率を基準として中心コア部の比屈折率差Δｃと、ディプレスト部の比屈折率差をΔｄと、リング部の比屈折率差をΔｒとしてそれぞれあらわしている。本実施形態の光ファイバ母材においては、Δｃが０．８〜２．５％と、Δｄを−０．２〜−０．８％と、Δｒを０．１〜１．０％となるように設定される。
次に、図３（ａ）から（ｃ）は、図１に示す光ファイバ母材１４の中心コア部１０とディプレスト部１１と外部クラッド層１３の内径面に形成されたリング部１２とを組み合わせる手順を、屈折率分布を用いて表している。図３（ａ）は、ディプレスト部と中心コア部とを有するガラスロッドを示している。ここで、３０は、中心コア部に相当する屈折率分布の範囲を示し、３１はディプレスト部に相当する屈折率分布の範囲を示している。ガラスロッドは図３（ａ）に示す範囲３６の屈折率分布を有するように製作される。
図３（ｂ）は、外部クラッド層の内周面にＭＣＶＤ法などの内付け法によって形成されたリング部を含むガラスパイプを示している。図３（ｂ）において、３２はリング部１２（図１参照）に相当する屈折率分布の範囲を示し、３３は外部クラッド層１３（図１参照）に相当する屈折率分布の範囲を示している。ガラスパイプは、外部クラッド層とリング部とを組み合わせることで、図３（ｂ）に示す範囲３７の屈折率分布を有するように製作される。
図３（ｃ）は、図３（ａ）に示される屈折率分布を有するガラスロッドと、図３（ｂ）に示される屈折率分布を有するガラスパイプとをコラプスして、一体のガラス体としたときの、ガラス体の屈折率分布を示している。つまり、範囲３８で示されるガラス体の屈折率分布は、図３（ａ）の範囲３６に示されるガラスロッドの屈折率分布と、図３（ｂ）の範囲３７に示されるガラスパイプの屈折率分布とを組み合わせた形状を有している。
なお、本発明において、中心コア部、ディプレスト部、リング部はそれぞれ別の工程で製作し、組み合わせることができる。例えば、ガラスロッドを構成する中心コア部とディプレスト部とは、後述するように、別々に製作される構成とすることもできる。
図４を参照しながら、製造工程の流れに従ってより詳細に説明する。
製造工程の開始（ステップＳＳ）後、ガラスロッドを製作するガラスロッド製造工程にすすむ。ガラスロッド製造工程の手順を図５に示す。図４、図５に示すように、ガラスロッドを製造する際に、屈折率分布１０ｎを構成する中心コア部となる中心コア部ロッドを、屈折率分布１１ｎを構成するディプレスト部となるディプレスト部パイプに挿入する（ステップＳ１）。そして、中心コアロッドとディプレスト部パイプとをコラプスし、一体のガラスロッドとする（ステップＳ２）。このガラスロッドの屈折率分布は、屈折率分布１０ｎと屈折率分布１１ｎとが組み合わされることで屈折率分布１６ｎの形状を有している。
上述のガラスロッド製造工程の際に、屈折率プロファイルが既知の中心コア部ロッド及びディプレスト部パイプを用いることにより、所望とするガラスロッド１６（図１参照）を確実に得ることができる。言い換えれば、屈折率分布に基づいて屈折率がそれぞれ測定された中心コア部ロッドとディプレスト部パイプを、目的とする光ファイバの特性に応じて、適宜選択し、組み合わせる。
図４に示す本実施形態の光ファイバ母材製造方法においては、ガラスロッド製造工程において製造されたガラスロッドに、構造検査として外観検査及びコア楕円率測定を行い（ステップＳ３）、コラプスでの界面に存在するガラスロッドの長さ方向における気泡の数が所定数（ここでは１０ｍｍ当たり１個）より多く発生し、または、中心コア部となる領域（ガラスロッド）の楕円率が所定値（ここでは０．４％）より大きいものについては（ステップＳ４）、後工程において不都合が生じると判断して使用しない（ステップＳ５）。
図６は、ガラスコッドのコラプス時において界面に発生した気泡の数を測定する手法を説明する図である。
図６に示すように、ガラスロッド６０Ｇにおいて、６０ｃは中心コア部になる領域を示し、６０ｄはディプレスト部になる領域を示している。一方向からハロゲンランプなどの光源Ｌを使用してガラスロッド６０Ｇを照らし、その際、領域６０ｃと領域６０ｄとによる界面に存在する気泡Ｂの数を目視によって測定する。そして、ガラスロッド６０Ｇの長手方向の１０ｍｍ当たり１個以上気泡Ｂが存在する場合、その気泡Ｂが存在する領域Ｄを廃却する。
図７は、ガラスロッドの楕円率（％）に対する光ファイバ母材の楕円率（％）の関係を示すグラフである。図７に示すように、楕円率が０．４％を超えるガラスロッドは、後の工程において楕円率が１．５％を超える光ファイバ母材となる可能性が極めて高い。このため、上記の工程のように、楕円率が０．４％以下のガラスロッドのみを用いることでＰＭＤが良好な光ファイバを効率良く製造することができる。
ここで、楕円率は、断面の外周形状を楕円近似したときに、最大径Ｒｍａｘと最小径Ｒｍｉｎから、楕円率＝（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／Ｒｍａｘ×１００（％）で表される式によって求められる。
すなわち、楕円率が高いとファイバ化した後のＰＭＤが高くなり、伝送信号の品質を劣化する。また、気泡がコラプスされる界面に多く含まれると、線引き工程等の後の加熱工程において気泡が膨張し、中心コア部を塞いで信号光の伝送損失が高くなったり、あるいは導波しなくなったりする。また、光ファイバにおいて気泡が多く存在する箇所では機械的強度も低下する。
また、図４に示す本実施形態の光ファイバ母材製造方法においては、ガラスロッド製造工程において製造されたガラスロッドの屈折率分布を測定する（ステップＳ６）。この測定により明らかになった中心コア部とディプレスト部の屈折率分布を用いて計算を行い、ファイバ化したときに所望の特性を得るためには、中心コア部の径（Ａとする）とディプレスト部の径（Ｂとする）の比Ｒａ（ここで、Ｒａ＝Ａ／Ｂとする。）や、ディプレスト部の外側（リング部側）に設けるべき屈折率分布を設定する（ステップＳ７）。
このように、光ファイバの製造工程における中間段階で得られた屈折率分布の構造を用いて光ファイバの構造設計を行うので、最初に構造設計をし、この設計に基づいて一括に製造する場合よりも、高精度で所望の光ファイバ母材の製造を行うことができる。
図８は、比Ｒａに基づいてガラスロッドを設定し、ガラスパイプにコラプス・一体化する手順を示している。図８の屈折率分布に示すように、屈折率分布１０ｎを構成する中心コア部に、屈折率分布１１ｎを構成するディプレスト部が一体化されており、ディプレスト部の径がＢ’であるガラスロッド中間体（本図において屈折率分布１６ｎ’を構成する部分）が製造される。このとき、径Ｂ’はＢよりも大きいものとする。つまり、ガラスロッド中間体１６ｎ’は、得ようとするガラスロッド（屈折率分布１６ｎ’を構成する部分）よりも、中心コア部の径とディプレスト部の径の比（Ａ／Ｂ’）が小さくなるように設定されている。そして、ディプレスト部の外径は、屈折率分布１７ｎで示されるガラスパイプに応じて、図中１９で示される不要部分（屈折率分布１１ｎの母材径方向外側の延長線部分）を除去することによって調整される。言い換えれば、ガラスロッド中間体１６ｎ’は、屈折率プロファイル測定の結果に基づいて目標とする比Ｒａ（Ａ／Ｂ）を決定し、この比Ｒａを得るように、その外周面を除去することによって調整される。
不要部分１９の除去方法としては、１）不要部分１９を全て除去する方法、２）一部除去した後に延伸を行いさらに除去する方法、３）延伸を行い、その後除去する方法、等が考えられる。本発明においては、いずれの除去方法を用いてもよい。なお、除去手段としては、機械による研削やＨＦ溶液等を用いたエッチング等が考えられる。
一方、ガラスパイプ製造工程において、所望のガラスパイプ１７（図１参照）を得るためには、例えば、図９に示すように、ＭＣＶＤ法やＰＣＶＤ法等のＣＶＤ法を用いる。つまり、出発パイプ２０の内側に原料ガス（ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、酸素）やヘリウムなどを導入する一方で、出発パイプの外側をバーナ２２などを用いて加熱し、ガラス微粒子（スス）２１を堆積させてリング部１２を形成する（ステップＳ８）。これにより、設計で求められた屈折率及び厚さのリング部１２を有するガラスパイプ１７を高精度且つ短時間で製造することができる。
図４に示す本実施形態の光ファイバ母材製造方法においては、前述したガラスロッドをガラスパイプに挿入して（ステップＳ９）、コラプス・一体化して（ステップＳ１０）製造したガラス体の構造検査（外観検査及びコア楕円率測定）を行い（ステップＳ１１）、コラプスでの界面に発生した気泡が所定数（ここでは１０ｍｍ当たり１個）より多く、中心コア部となる領域の楕円率が所定値（ここでは１．５％）より大きい場合には（ステップＳ１２）、後工程において不都合が生じるとして使用しない（ステップＳ１３）。
図１０は、光ファイバ母材のコア楕円率（％）に対する光ファイバのＰＭＤの関係を示すグラフである。図１０に示すように、コアの楕円率が１．５％を超える光ファイバ母材は、線引き工程後に得られる光ファイバのＰＭＤが０．１５ｐｓ／√（ｋｍ）を超える可能性が極めて高い。一般に、４０Ｇｂ／ｓを超えるような高速の光通信にはＰＭＤが０．１５ｐｓ／√（ｋｍ）以下の光ファイバが求められている。つまり、上記の工程のように、コアの楕円率が１．５％以下の光ファイバ母材のみを用いることで、高速な光通信に適用可能で、ＰＭＤが良好な光ファイバを効率良く製造することができる。
一方で、ステップ１２において、コラプスでの界面に気泡が所定数以下で、中心コア部となる領域の楕円率が所定値以下の場合には、ステップ１４にすすむ。ここで、ガラス体の屈折率分布を測定し（ステップＳ１４）、測定結果に基づいて計算により中心コア部の径を決定する（ステップＳ１５）。ここで、中心コア部の径とガラス体の径との比がファイバ化したときのコア部の径と光ファイバの外径との比に一致するように外部クラッド層を設ける（ステップＳ１６）ようにしてもよい。
図４のフローチャートには示さないが、上記のようにして製造された光ファイバ母材を線引きによりファイバ化して光ファイバを製造することができる。
以上のようにして製造された光ファイバ母材１４（図１参照）では、ディプレスト部の外径に対する中心コア部の外径の比をＲａ＝２ｃ／２ｄとし、リング部の外径に対するディプレスト部の外径の比をＲｂ＝２ｄ／２ｒをとし、外部クラッド層に対する中心コア部の比屈折率差Δｃを（Ｎｃ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］とし、外部クラッド層に対するディプレスト部の比屈折率差Δｄを（Ｎｄ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］とし、外部クラッド層に対するリング部の比屈折率差Δｒを（Ｎｒ−Ｎｏ）／Ｎｏ×１００［％］としたときに、式（１）０．２０≦Ｒａ≦０．６０と、（２）０．５０≦Ｒｂ≦０．８０と、（３）９０μｍ≦２ｏ≦１５０μｍと、（４）２．５％≧Δｃ≧０．８％と、（５）−０．８％≦Δｄ≦−０．２％と、（６）１．０％≧Δｒ≧０．１％とを満たし、波長１５５０ｎｍにおける分散値が＋８ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ以下であるようにするのが望ましい。
前述した光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバによれば、まず、屈折率分布が既知の中心コア部及びディプレスト部を含むガラスロッドを製造すると共にリング部を備えたガラスパイプを製造しておき、ガラスパイプの中にガラスロッドを挿入してコラプス・一体化してガラス体を製造するので、複雑な構造の光ファイバ母材及び光ファイバを精度よく製造することができることになる。
中心コア部、ディプレスト部、リング部をＭＣＶＤ法やＶＡＤ法やＯＶＤ法を用いて一つの工程で同時に一体として製作される、従来の光ファイバ母材においては、Ｇｅ、Ｆ（フッ素）などのドーパント（特にＦ）を選択的にそれぞれの部位に添加することが困難である。しかし、本実施形態の光ファイバ母材においては、中心コア部、ディプレスト部、リング部を別々に製作されているので、ドーパントとしてＧｅ、Ｆ（フッ素）をそれぞれの部位に選択的に添加する必要がない。
具体的には、中心コア部、ディプレスト部、リング部を一度の工程で一括して製作する場合、ＧｅとＦが共存する部分が発生する。この部分においては、加熱によってＧｅＯ２＋Ｆ→ＧｅＯｎＦｍというガラス欠陥が形成され、伝送損失が増大する。
従って、本発明の製造方法によれば、中心コア部、ディプレスト部、リング部には別々にドーパントが添加されるため、ＧｅとＦとが共存する部分が実質的に存在しないため、光ファイバの伝送損失が増加することを抑えることができる。
また、本発明の光ファイバ母材の製造方法によれば、リング部のみがＣＶＤ法によって製造されているため、ＣＶＤ法特有の脈理や、中心部においてディップがリング部以外には形成されることがない。ここで、本発明の光ファイバ母材（または、光ファイバ）の製造方法によって製作された光ファイバの屈折率分布を図１１（ａ）に示す。また、中心コア部、ディプレスト部、リング部をＭＣＶＤ法により一括合成して製作された光ファイバの屈折率分布とを図１１（ｂ）に示す。
図１１（ａ）に示す屈折率分布においては、リング部にのみ脈理が確認できるが、中心コア部とディプレスト部には脈理やディップなどが形成されなかった。一方で、図１１（ｂ）に示す屈折率分布においては中心コア部、ディプレスト部、リング部のすべてに脈理が見られ、中心コア部にはディップが形成された。
次に、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第２の実施形態を説明する。
図１２は、本実施形態の光ファイバ母材の屈折率分布を示す。図１３は、本実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明する図であり、図１３（ａ）は、ガラスパイプ製造工程を説明する図であり、図１３（ｂ）は、ガラスロッド製造工程を説明する図である。図１４は、本実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明するフローチャートである。
図１２に示すように、中心コア部１２１の屈折率をＮｃとし、第１ディプレスト部１２２の屈折率をＮｄ１とし、リング部１２３の屈折率をＮｒとし、第２ディプレスト部１２４の屈折率をＮｄ２とし、外部クラッド層１２５の屈折率をＮｏとしたとき、Ｎｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄ２≧Ｎｄ１の関係が成り立つ。ここで、屈折率Ｎｄ１とＮｄ２はいずれも外部クラッド層１２５の屈折率Ｎｏより小さいため、屈折率Ｎｄ１、Ｎｄ２はともに屈折率Ｎｄと捉えることができる。つまり、本実施形態において、各屈折率は、Ｎｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係が成り立つ。
次に、図１３、図１４を参照して、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法を説明する。図１３、図１４に示すように、まず、コアロッド１３６とガラスパイプ１３５とをコラプスにより一体化してガラスロッド１３２を製造するガラスロッド製造工程を行う（ステップＳ１４１）。また、上記ガラスロッド製造工程とは別の工程として、ステップＳ１４２のガラスパイプ製造工程を行う。ガラスパイプ製造工程では、第２ディプレスト部１２４を形成する出発パイプ１３３の内側に、内付け法によってガラス微粒子を堆積、加熱透明化することで、リング部１２３を形成するガラス層１３４を形成し、ガラスパイプ１３１を製造する。
ここで、ガラスパイプ製造工程は、ガラスロッド製造工程の前後又はガラスロッド製造工程中に行ってもよい。
プリフォームアナライザを使用してガラスロッド１３２の屈折率分布（屈折率の異なる各層の屈折率、膜厚、外径）を測定し（ステップＳ１４３）、この測定結果をステップＳ１４２に示すガラスパイプ１３１の製造工程にフィードバックし、ガラスパイプ１３１の設計を行う。ここでいう設計とは、ガラスパイプの製造条件（各層の厚み・屈折率）を計算によって決めるプロセスをいう。ガラスロッド製造工程及びガラスパイプ製造工程の後に、ガラスロッド１３２をガラスパイプ１３１に挿入しコラプスすることによってガラス体を製造する（ステップＳ１４４）。こうして、ガラス体を得ることができる。
なお、本実施形態において、ガラスパイプ１３１の屈折率及び膜厚を測定し、この測定結果をステップＳ１４１に示すガラスロッド１３２の製造工程にフィードバックし、ガラスロッド１３２の設計を行うようにしてもよい。
また、所望のコア径及び線引径のファイバを作製し、設計どおりの特性を有するファイバを作製するには上記ガラス体の外周側に複数バーナによる外付け法などによってガラス微粉末を堆積、焼結させ、ジャケット部を形成してもよい。この場合、ジャケット部はファイバのコア径を調整するために使用される。ジャケット部には光ファイバ中心コアを通過する光がほとんどしみ出さないため、高速にガラスを合成する上記プロセスを適用しても光伝送損失などの特性には影響しない。そのため、低コストに大型の光ファイバ母材を製造することができ、光ファイバを低コストに作製することができる。
図１５は、ジャケット部が形成された光ファイバ母材の断面図を示している。図１５に示すように、光ファイバ母材１５０は、得られたガラス体１３０の外周にジャケット部１５１を施したものである。
ここで、ガラス体１３０の外周にジャケット部１５１を設ける替わりに、ＯＶＤ法による外付け法によってガラス微粉末を堆積、焼結し、後述するピアシング法によって孔開けすることで作製したシリカパイプをジャケットパイプとして準備し、このジャケットパイプにガラス体を挿入して、ジャケットパイプとガラス体１３０を加熱一体化し、その直後に加熱することで、線引することができる。図１６は、ジャケットパイプにガラス体を挿入して加熱線引する工程を示す説明図であり、該工程を図１６を用いて説明する。図１６に示すように、ガラス体１３０を円筒形状のジャケットパイプ１６０に挿通した状態でガラス体１３０及びジャケットパイプ１６０をともにヒータなどの加熱手段１６１によって加熱する。加熱手段１６１は、ヒータをガラス体１３０及びジャケットパイプ１６０の外方に配したものであり、ヒータの内側に、該ヒータの軸方向に沿ってガラス体１３０及びジャケットパイプ１６０が挿入される。ヒータにおける下方端部側（図１６の下側部分）が上方端部側（図１６の上側部分）より高温になるように設定される。その後、ガラス体１３０及びジャケットパイプ１６０の下方側端部を加熱一体化し、加熱溶融し、下方へ光ファイバＦを線引する。また、線引中において、ガラス体１３０及びジャケットパイプ１６０は図１６中矢印の方向に送り込まれる。なお、上記ヒータは、抵抗体に電流を流して加熱するものであるが、その他にも電流を誘導体に導いて誘導電流で加熱する誘導炉や、プラズマを用いる加熱源であってもよい。なお、加熱手段１６１としては、複数のヒータをガラス体１３０の軸方向（図１６の上下方向）に並べてもよい。
このように、ジャケットパイプにガラス体を挿入して線引する工程を行うことで、上述したジャケット部を形成する工程を省略することができる。
次に、上記出発パイプなどのパイプを製造する工程を説明する。この工程では、いわゆるピアシング法が用いられる。図１７は、ピアシング法によってパイプを製造する工程を説明する図である。
この工程において、図１７に示すように、円柱状の石英ロッド１７０を、この石英ロッドの外方を覆うように配されたヒータなどの加熱手段１７１の内部に挿入し、石英ロッド１７０の一方の端部（図１７中左側端部）を加熱溶融する。石英ロッドは、ダイス１７４に挿通され、図示しない可動手段によって図１７中左側に送り込まれる。すると、加熱溶融された端部における石英ロッド１７０の軸方向端面の中央に、窄孔冶具１７２の頭部１７３が当接する。そして、石英ロッド１７０を送り込むとともに、頭部１７３が石英ロッド１７０の内部に潜り込み、石英ロッド１７０の軸方向に窄孔冶具１７２の頭部１７３を貫通させることで中空円筒状の石英ロッドを得ることができる。
上記窄孔冶具１７２は、純度が９９ｗｔ％以上の炭素棒を用いることが望ましい。こうすれば、石英パイプの開孔時にＦｅ、Ｃｒ、Ｎｉなどの金属不純物などが混入することを防止することができ、伝送帯域の損失が増加することを防止することができる。
上記のパイプの製造においては、パイプにおける開孔の内壁に含まれるガラス添加物以外の不純物濃度が１ｗｔｐｐｍ以下となるようにすることが好ましい。ここで、パイプにおける開孔の内壁とは、パイプの肉厚において、内周面から厚さ１ｍｍまでの領域を意味する。また、上記不純物濃度が１０ｗｔｐｐｂ以下となるようにすることがより好ましい。
なお、上記ピアシング法の窄孔冶具１７２や加熱手段１７１の替わりに、図示しない刃のついたドリルなどを用いた研削方法によって石英ロッドに開孔を施してもよい。
次に、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法の第３の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態において、すでに説明した部材などと同等な構成・作用を有する部材等については、図中に同一符号又は相当符号を付すことにより、説明を簡略化或いは省略する。
本実施形態の光ファイバ母材の屈折率分布は、図１２に示す第２の実施形態と同様である。図１８は、本実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明する図であり、図１８（ａ）は、ガラスパイプ製造工程を説明する図であり、図１８（ｂ）は、ガラスロッド製造工程を説明する図である。図１９は、本実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明するフローチャートである。
本実施形態の光ファイバ母材の製造方法は、中央に屈折率の極大値Ｎｃの中心コア部を有し、中心コア部の外側に屈折率の極小値Ｎｄのディプレスト部を有し、ディプレスト部の外側に少なくとも屈折率の極大値Ｎｒのリング部を有し、リング部の外側に屈折率の極大値Ｎｏの外部クラッド層を有し、屈折率の値がＮｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係である光ファイバ用母材の製造方法であって、中心コア部となるガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程と、出発パイプのガラス層を内付けしてガラスパイプを製造するガラスパイプ製造工程と、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入した後にコラプスにより一体化したガラス体を製造する一体化工程と、を有することを特徴とする。
次に、図１８、図１９を参照して、本実施形態の光ファイバ母材の製造方法を説明する。図１８、図１９に示すように、まず、ガラスロッド（ここではコアロッド）１８６をＶＡＤなどによって製造するガラスロッド製造工程を行う（ステップＳ１９１）。また、上記ガラスロッド製造工程とは別の工程として、ステップＳ１９２のガラスパイプ製造工程を行う。ガラスパイプ製造工程では、第２ディプレスト部１２４に相当する出発パイプ１８３の内側に、内付け法にてガラス層を堆積させることで、リング部１２３に相当するガラス層１８４と、第１ディプレスト部１２２に相当するガラス層１８５とを形成し、ガラスパイプ１８１を製造する。
ここで、ガラスパイプ製造工程は、ガラスロッド製造工程の前後又はガラスロッド製造工程中に行ってもよい。
プリフォームアナライザを用いてガラスロッド１８２の屈折率、膜厚、外径に基づいて屈折率分布を測定し（ステップＳ１９３）、この測定結果をステップＳ１９２に示すガラスパイプ製造工程にフィードバックし、ガラスパイプ１８１の設計を行う。
ガラスロッド製造工程及びガラスパイプ製造工程の後に、ガラスロッド１８２をガラスパイプ１８１に挿入しコラプスすることによってガラス体を製造する（ステップＳ１９４）。こうして、ガラス体を得ることができる。
なお、本実施形態において、ガラスパイプ１８１の屈折率及び外径を測定し、この測定結果をステップＳ１９１に示すガラスロッド１８２の製造工程にフィードバックし、ガラスロッド１８２の設計を行うようにしてもよい。
また、図１５に示す光ファイバ母材のように、上記ガラス体の外周側にガラス微粒子を堆積、加熱透明化させることでジャケット部を形成してもよい（ステップＳ１９４）。一方、既に述べたジャケットパイプにガラス体を挿入して加熱一体化した後に、線引する工程を行うことで、ジャケット部を形成する工程を省略することができる。
＜実施例＞
図２０は、第１の実施例として本発明の光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法を用いて得られる光ファイバの屈折率分布を示している。本実施例を下記に説明する。
本実施例において、得られる光ファイバは、中心コア部の外径が３．４μｍと、ディプレスト部の外径が１２．１μｍと、リング部の外径が１５．７μｍと、外部クラッド層の外径が１１０．０μｍとなるように設定された。また、得られる光ファイバは、外部クラッド層に対する中心コア部の比屈折率差Δｃが１．５％と、外部クラッド層に対するディプレスト部の比屈折率差Δｄが−０．５％と、外部クラッド層に対するリング部の比屈折率差Δｒが０．３３％となるように設定された。
中心コア部となる、外径φ６．１ｍｍのＧｅＯ２を含有するガラスロッドＡ、及びディプレスト部となる、フッ素Ｆを含有する外径がφ３５ｍｍ直径であり、内径がφ６ｍｍ直径であるＳｉＯ２ガラスパイプＢを公知のＶＡＤ法を用いて作成した。中心コアとなるロッドのＧｅＯ２濃度はピークで１６ｍｏｌ％で、屈折率分布の形状は、α＝２．０乗で近似されるグレーデッドの構造であり、ディプレスト部となるガラスパイプのＦの濃度は１．４ｗｔ％である。
ガラスパイプＢの内面を気相エッチングによって研削し、内径をφ８．５ｍｍに調整するとともに、内面を平滑化した。気相エッチングは、ガラスパイプＢを１５００℃程度に加熱しながらパイプ内にＳＦ６ガスを導入することにより実施された。このＦ添付石英からなるガラスパイプＢに、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２からなるガラスロッドＡを挿入し、ロッドインコラプス法により一体化し、外径がφ３４．０ｍｍ直径であるガラスロッドＣを得た。
ガラスロッドＣは外観検査によって気泡などの発生はなく、測定されたコア楕円率は０．１％〜０．２％と良好であった。
プリフォームアナライザで上記のガラス体の屈折率分布を測定した。その後、目標とする、Ｒａ、Ｒｂ及びΔｒを設計した（以下、設計Ｉとする。）。その結果、Ｒａ＝０．２８、Ｒｂ＝０．７７、Δｒ＝０．３％とすれば所望とする特性を有する光ファイバを得られることが明らかとなった。
上記の設計Ｉに基づき、ガラスロッドＣを酸水素火炎により、外径がφ１２．０ｍｍ直径となるまで延伸した。ＨＦ溶液により、ダミーロッドを含めて直径が８．０ｍｍとなるまでエッチングし、Ｒａが０．２７となるように調整しつつ、表層に付着浸透したＯＨなどの不純物を除去した。
外部クラッド層の一部となる、外径が３４ｍｍ直径であり、内径が２１ｍｍ直径である、塩素を１０ｗｔｐｐｍ以上且つ１０００ｗｔｐｐｍ以下含有するガラスパイプＤを公知のＶＡＤ法により作成した。
このガラスパイプＤの内面を気相エッチングによって研削し、内径を２２ｍｍ直径に調整するとともに、内面を平滑化した。気相エッチングは、ガラスパイプＤを１５５０℃程度に加熱しながらガラスパイプ内にＳＦ６ガスを導入することにより実施した。
設計Ｉに基づき、ＭＣＶＤ法を用いて、ガラスパイプＤの内面にＧｅＯ２を３．０ｍｏｌ％含有させつつ、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２層を厚さ０．５ｍｍだけ堆積し、リング部を有するガラスパイプＥを得た。
このガラスパイプＥを１８００℃程度に加熱して熱縮径し、外径を２７ｍｍ直径とし、内径を１０ｍｍ直径とした。
ガラスパイプＥ内に、ガラスロッドＣを挿入し、ロッドインコラプス法により一体化し、外径２７ｍｍ直径の光ファイバ母材の中間体Ｆを得た。
この中間体Ｆは外観検査によって気泡などの発生はなく、また、測定されたコア楕円率は０．３％〜０．４％と良好であった。
プリフォームアナライザでこの光ファイバ母材の中間体Ｆの屈折率分布を測定した後、目標とするコア径が３．４μｍとなるように設計した。
光ファイバ母材の中間体Ｆの外周に塩素を０．２ｍｏｌ％含有する石英からなるジャケット部を合成した。ジャケット部の屈折率は、ガラスパイプＤとほぼ等しく、外部クラッド層の径を拡大するものである。中心コア部と外部クラッド層との径の比は、３２．４倍に調整された。
この光ファイバプリフォームを外部クラッドの外径が１１０μｍとなるように、既知の線引き方法により光ファイバ化した。こうして得られた光ファイバの伝送特性は、下記に示すように、分散補償ファイバとして良好な特性を有していた。
（第１の実施例によって得られた光ファイバの伝送特性）
波長１５５０ｎｍにおける伝送損失  ０．３１０ｄＢ／ｋｍ
波長分散                          −８１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
分散スロープ                      −０．８２ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２
Ａｅｆｆ                          １８μｍ２
カットオフ波長                    １３５０ｎｍ
ＰＭＤ                            ０．０２ｐｓ／√（ｋｍ）
次に図２１を参照して第２の実施例を説明する。図２１は、第２の実施例の方法によって得られる光ファイバの屈折率分布を示している。本実施例を下記に説明する。
本実施例によれば、図２１に示すように、外部クラッド層とリング部との間に第２のディプレスト部を介在させる構成とすることもできる。
本実施例において、波長分散−６．３ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとするために得られる光ファイバは、中心コア部の外径が５．５μｍと、第１ディプレスト部の外径が１４．５μｍと、リング部の外径が２１．３μｍと、第２ディプレスト部の外径が４２．６μｍと、外部クラッド層の外径が１２５．０μｍとなるように設定された。また、得られる光ファイバは、外部クラッド層に対する中心コア部の比屈折率差Δｃが０．５５％と、外部クラッド層に対する第１ディプレスト部の比屈折率差Δｄが−０．２０％と、外部クラッド層に対するリング部の比屈折率差Δｒが０．３０％と、外部クラッド層に対する第２ディプレスト部の比屈折率差Δｄ’が−０．２０％となるように設定された。
中心コア部となる、外径φ１２ｍｍのＧｅＯ２を含有するガラスロッドＡ、及びディプレスト部となる、Ｆを含有する外径がφ４５ｍｍ直径であり、内径がφ１２ｍｍ直径であるＳｉＯ２ガラスパイプＢを公知のＶＡＤ法を用いて作成した。中心コア部となるロッドのＧｅＯ２濃度はピークで５．５ｍｏｌ％であり、屈折率分布の形状は、α＝２．０乗で近似されるグレーテッドの構造であり、ディプレスト部となるパイプのＦ濃度は０．６ｍｏｌ％である。
ガラスパイプＢの内面を気相エッチングによって研削し、内径をφ１３．５ｍｍに調整するとともに、内面を平滑化した。気相エッチングは、ガラスパイプＢを１５５０℃程度に加熱しながらパイプ内にＳＦ６ガスを導入することにより実施した。このＦ添加石英からなるガラスパイプＢに、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２からなるガラスロッドＡを挿入し、ロッドインコラプス法により一体化し、外径がφ４４．０ｍｍ直径のガラスロッドＣを得た。
このガラスロッドＣの屈折率分布を測定し、この測定結果に基づいて中心コア部の外径と、その外径の屈折率分布パラメータを設定した。
このガラスロッドＣに、既に説明した手順（図６参照）によって外観検査を施すと、コラプス界面において気泡がガラスロッドの長さ方向１０ｍｍに３個発生した部分があった。この気泡が発生した部分を廃却した。また、測定されたコア楕円率は、０．１％〜０．２％と良好であった。
プリフォームアナライザでこのガラス体の屈折率分布を測定したのち、目標となるＲａ、Ｒｂ及びΔｒを設計した（以下、設計ＩＩとする。）。この結果、Ｒａ＝０．３８、Ｒｂ＝０．６８、Δｒ＝０．３０％、Δｄ’＝−０．２％、Ｒｃ＝０．５０であれば所望とする特性の光ファイバを得られることが設計ＩＩにより明らかとなった。ここで、Δｄ’は第２ディプレスト部の外部クラッド層に対する比屈折率差、Ｒｃはリングの径２ｒと第２ディプレスト部との径２ｄ’との比（＝２ｒ／２ｄ’）である。この設計ＩＩに基づき、機械的な外周研削により、ガラスロッドＣを３４ｍｍ直径まで研削したのち、プラズマ火炎により、外径１５．１ｍｍ直径まで延伸した。ＨＦ溶液により、直径が１４．０ｍｍとなるまでエッチングし、Ｒａが０．３８となるように調整しつつ、表層に付着浸透したＯＨなどの不純物を除去した。
外部クラッド層の一部となる、外径が４０ｍｍ直径であり、内径が２６ｍｍ直径である、フッ素を０．６ｍｏｌ％含有するガラスパイプＤを公知のＶＡＤ法により作成した。
このガラスパイプＤ内面を気相エッチングによって研削し、内径を２８ｍｍ直径に調整するとともに、内面を平滑化した。気相エッチングは、ガラスパイプＤを１５５０℃程度に加熱しながらパイプ内にＳＦ６ガスを導入することにより実施した。設計ＩＩに基づき、ＭＣＶＤ法を用いて、ガラスパイプＤの内面に、ＧｅＯ２を３．０ｍｏｌ％含む、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２層を厚さ２．２ｍｍだけ堆積させ、リング部及び第２ディプレスト部を有するガラスパイプＥを得た。このガラスパイプＥを１８００℃程度に加熱して熱縮径し、外径を３５ｍｍ直径とし、内径を１６ｍｍ直径とした。
ガラスパイプＥ内に、ガラスロッドＣを挿入し、ロッドインコラプス法により一体化し、外径３４ｍｍ直径のガラスロッドＦを得た。
光ファイバ母材の中間体Ｆは外観検査によって気泡などの発生はなく、また、測定されたコア楕円率は、０．３〜０．４％と良好であった。
プリフォームアナライザでこの光ファイバ母材の中間体Ｆの屈折率分布を測定したのち、目標とするコア径が５．５μｍで、Ｒｃ＝０．５０であれば、所望の伝送特性を有する光ファイバとなるように設計した（以下、設計ＩＩＩとする。）。
設計ＩＩＩに基づき、ガラスロッドＦを外径２８ｍｍ直径まで機械的に外周研削し、Ｒｃを０．５０に調整した。この外周部に塩素を２００ｗｔｐｐｍ含有する石英からなる外部クラッド層を合成した。中心コア部と外部クラッド層との径の比は、２２．７倍に調整された。
上記の光ファイバプリフォームを外部クラッド層の外径が１２５μｍとなるように既知の線引き方法により光ファイバ化した。こうして得られた光ファイバの伝送特性は、下記に示すように、分散補償ファイバとして設計どおりの特性を有していた。
（第２の実施例によって得られた光ファイバの伝送特性）
波長１５５０ｎｍにおける伝送損失  ０．２０５ｄＢ／ｋｍ
波長分散                          −６．３ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ
分散スロープ                      ＋０．０１１ｐｓ／ｋｍ／ｎｍ２
Ａｅｆｆ                          ４７μｍ２
カットオフ波長                    １４２０ｎｍ
ＰＭＤ                            ０．０２ｐｓ／√（ｋｍ）
設計ＩＩを実施せずにファイバを製造した場合は分散値は−９．４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍと設計値から乖離した。
なお、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。
図２２は、第２の実施例の変形例を示している。図２２に示すように、第２ディプレスト部と外部クラッド層との中間に第２リング部を有するような屈折率分布を構成する光ファイバ母材または光ファイバでもよい
光ファイバは上記の屈折率分布で示される構造に限られない。少なくとも中心コア部、ディプレスト部、リング部を有していればよい。
（第３の実施例）
次に、第３の実施例を説明する。
本実施例においては、上記第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いた。
先ず、ＯＶＤ法によって堆積した石英ガラスススを焼結し、延伸することでコアロッドを製造した。このコアロッドは、外径を４ｍｍ以上とし、コアロッドの軸方向において外径楕円率の平均値が１％以下となるようにした。屈折率分布の中心と外径中心とのずれ（偏心率）の差を１％以下とした。
次に、石英パイプを用意した。この石英パイプは、外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下であって、内径が４ｍｍ以上で且つ１００ｍｍ以下とした。また、石英パイプのパイプ偏肉率の軸方向における平均値が１％以下で、且つ、パイプ偏心率の平均値が１％以下となるようにした。さらに、石英パイプの外径楕円率、内径楕円率及び石英パイプの軸方向において楕円率の平均値が１％以下となるようにした。
石英パイプは、少なくともフッ素が０．００１ｗｔ％以上で、且つ、１０ｗｔ％以下添加されているフッ素添加石英パイプである。
そして、上記コアロッドと石英パイプとをコラプスし、ガラスロッドを作製し、プリフォームアナライザで屈折率構造を評価した（第１工程）。
次に、石英製のパイプを用意した。このパイプは、ＯＶＤ法によって堆積速度５０ｇ／ｍｉｎ以上でガラス微粒子を堆積させ、その後に、脱水焼結して得られることを特徴とし、添加物として少なくとも塩素原子若しくはフッ素原子が０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含まれ、外径２０ｍｍ以上で且つ１５０ｍｍ以下であり、その肉厚を１ｍｍ以上で且つ８ｍｍ以下とした。また、このパイプは、その軸方向において偏肉率の平均値が０．３％以下で、パイプ偏心、外径楕円率及び内径楕円率を軸方向において平均値が１％以下とした。そして、このパイプの内側に、目標の構造となるようにガラスロッドの屈折率の評価結果を利用して計算した屈折率及び膜厚となるように、内付け法によって少なくともフッ素とゲルマニウムとリンとのうち少なくとも１つ以上を含むガラス層を堆積させることでガラスパイプを作製した（第２工程）。
そして、上記第１工程で作成されたガラスロッドと上記第２工程で作成されたガラスパイプとをコラプスして一体化し、ガラス体を作製した（第３工程）。
上記第３工程で作製されたガラス体の外周にＯＶＤ法によってガラス微粒子をスス堆積速度５０ｇ／ｍｉｎ以上で堆積させてジャケット部を形成し、このジャケット部を脱水焼結し、この焼結体の長手方向のジャケット倍率変動が１％以下であって、換算長４００ｋｍ以上であって、長手方向においてコア楕円率が１．５％以下である光ファイバ母材（プリフォーム）を作製した（第４工程）。
上記第４工程で作製された光ファイバ母材を線引速度１０００ｍ／ｍｉｎ以上で線引した（第５工程）。
図２３は、パイプ偏肉及びコア偏心（％）に対するＰＭＤ（ｐｓ／√（ｋｍ））の関係を示すグラフである。図２３に示すように、本実施例のようにパイプ偏肉、コア偏心及びコア楕円（％）を１％以下とすれば、ＰＭＤを０．１５（ｐｓ／√（ｋｍ））以下とすることができた。
ここで、パイプ偏肉とは、パイプ肉厚最大値に対するパイプ肉厚の最大値と最小値との差の百分率である。コア偏心とは、パイプ外径最大値に対する外径中心点と中心位置とのずれの量の百分率である。コア楕円とは、コア外径最大値に対するコア外径の最大値と最小値との差の百分率である。
図２４は、パイプ肉厚（ｍｍ）と通信波長１．５５μｍにおける波長無依存損失成分（Ｂ値ともいう。単位はｄＢ／ｋｍとする。）との関係を示すグラフである。図２４に示すように、パイプ肉厚を薄くすると、パイプ内部に形成されるガラス層の境界面の粗さを低減させることができ、膜構造の不完全性に起因する損失を下げることができる。本実施例のように、８ｍｍ以下とすることで、波長無依存損失成分を０．０１ｄＢ／ｋｍ以下とすることができた。
本実施例によれば、ＰＭＤの低い光ファイバを得ることができた。また、大型の光ファイバ母材を高速に合成し、低コストな光ファイバ用母材を製造することができた。
（第４の実施例）
次に、第４の実施例を説明する。
本実施例においては、上記第１の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いた。
先ず、ＯＶＤ法によって堆積した石英ガラスススを焼結し、延伸することでコアロッドを製造した。このコアロッドは、外径を４ｍｍ以上とし、コアロッドの軸方向において外径楕円率の平均値が１％以下となるようにした。屈折率分布の中心と外径中心とのずれ（偏心率）の差を１％以下とした。
次に、石英パイプを用意した。この石英パイプは、外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下であって、内径が４ｍｍ以上で且つ１００ｍｍ以下とした。また、石英パイプのパイプ偏肉率の平均値が１％以下で、且つ、パイプ偏心率の平均値が１％以下となるようにした。さらに、石英パイプの外径楕円率、内径楕円率及び石英パイプの軸方向において楕円率の平均値が１％以下となるようにした。
石英パイプは、少なくともフッ素が０．００１ｗｔ％以上で、且つ、１０ｗｔ％以下添加されているフッ素添加石英パイプである。
そして、上記コアロッドと石英パイプとをコラプスし、ガラスロッドを作製し、プリフォームアナライザで屈折率構造を評価した（第１工程）。
次に、石英製のパイプを用意した。このパイプは、ＯＶＤ法によって堆積速度５０ｇ／ｍｉｎ以上でガラス微粒子を堆積させ、その後に、脱水焼結して得られることを特徴とし、添加物として少なくとも塩素原子若しくはフッ素原子が０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含まれ、外径が２０ｍｍ以上で且つ１５０ｍｍ以下であり、その肉厚を１ｍｍ以上で且つ８ｍｍ以下とした。また、このパイプは、その軸方向において偏心率の平均値が１％以下であって、偏肉率の平均値が０．３％以下で、外径楕円率及び内径楕円率をパイプの軸方向において平均値が１％以下とした。そして、このパイプの内側に目標の構造となるようにガラスロッドの屈折率の評価結果を利用して計算した屈折率及び膜厚となるように、内付け法によって少なくともフッ素とゲルマニウムとリンとのうち少なくとも１つ以上を含むガラス層を堆積させることでガラスパイプを作製し、上記第１工程で作成されたガラスロッドを上記ガラスパイプとをコラプスして一体化してガラス体を製造した（第２工程）。
次に、ジャケットパイプとして機能する石英パイプを用意する。この石英パイプは外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下である。また、パイプの偏肉率の平均値が１％以下で、偏心率の平均値が１％以下で、外径楕円率及び内径楕円率の平均値を１％以下である。この石英パイプは、少なくとも塩素原子を０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含むものである。この石英パイプの内側に、本実施例の第２工程で得られたガラス体を挿入し、換算長４００ｋｍとし、ガラス体と石英パイプとを一体化しながら１０００ｍ／ｍｉｎの線引速度で線引（ロッドイン線引）し、ファイバ化した（第３工程）。
本実施例によれば、ＰＭＤの低い光ファイバを得ることができた。また、予め外径の大きいジャケットパイプを用いて、このジャケットパイプにガラス体を挿入してロッドイン線引すれば、ガラス微粒子をガラス体の外周に堆積、脱水焼結させてジャケット部を形成するといった工程を省略できるため、低コストなファイバ製造工程を実現することができた。
さらに、大型の光ファイバ母材を高速に合成し、低コストな光ファイバ用母材を製造することができた。
（第５の実施例）
次に、第５の実施例を説明する。
本実施例においては、上記第３の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いた。
まず、石英パイプを用意する。この石英パイプは、少なくともフッ素を０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含み、外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下であり、内径が４ｍｍ以上で且つ１００ｍｍ以下であり、石英パイプの軸方向においてパイプの偏肉率の平均値が１％以下で、パイプの偏心率の平均値が１％以下で、外径楕円率の平均値が１％以下のフッ素添加石英パイプとした。この石英パイプの内周面に内付け法にて少なくともＳｉＯ２以外の添加物として、フッ素とゲルマニウムとリンとのうち少なくとも１つ以上を含むガラス層を堆積し、ガラスパイプを作製し、プリフォームアナライザで屈折率構造を評価した（第１工程）。
次に、ＯＶＤ法によって作製された石英ガラス微粒子の堆積体を焼結し、延伸することでガラスロッドを製造した。このガラスロッドは、外径が４ｍｍ以上で、軸方向において外径楕円率及び内径楕円率の平均値が１％以下であった。屈折率中心と外径中心とのずれ（偏心率）の差が１％以下であった。このガラスロッドを上記第１工程で作製したガラスパイプとをコラプスにより一体化し、ガラス体を製造した（第２工程）。
上記第２工程で得られたガラス体の外周にジャケット部を形成し、光ファイバ母材を製造した。ジャケット部を構成するガラス微粒子の堆積速度を５０ｇ／ｍｉｎ以上とした。そして、堆積したガラス微粒子を焼結し、軸方向におけるジャケット倍率変動が１％以下となるようにした。また、換算長を４００ｋｍ以上とし、製造された光ファイバ母材のコアの楕円率が軸方向において１．５％以下となるようにした（第３工程）。
上記第３工程で得られた光ファイバ母材を線引速度１０００ｍ／ｍｉｎ以上で線引して光ファイバを製造した（第４工程）。
本実施例によれば堆積速度が相対的に遅いＭＣＶＤプロセスによるガラス合成時間を減らし高速合成が可能なプロセス（ＯＶＤ法）で作製する領域を増やすことで、低コストに光ファイバを作製することができた。
（第６の実施例）
次に、第６の実施例を説明する。
本実施例においては、上記第３の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いた。
まず、石英パイプを用意する。この石英パイプは、少なくともフッ素を０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含み、外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下であり、内径が４ｍｍ以上で且つ１００ｍｍ以下であり、石英パイプの軸方向においてパイプの偏肉率の平均値が１％以下で、パイプの偏心率の平均値が１％以下で、外径楕円率の平均値が１％以下のフッ素添加石英パイプとした。この石英パイプの内周面に内付け法にて少なくともＳｉＯ２以外の添加物として、フッ素とゲルマニウムとリンとのうち少なくとも１つを含むガラス層を堆積し、ガラスパイプを作製した（第１工程）。
次に、ＯＶＤ法によって作製された石英ガラス微粒子の堆積体を焼結し、延伸することでガラスロッドを製造した。このガラスロッドは、外径が４ｍｍ以上で、軸方向において外径楕円率の平均値が１％以下であった。屈折率分布の中心と外径中心とのずれ（偏心率）の差が１％以下であった。このガラスロッドと上記第１工程で作製したガラスパイプとをコラプスにより一体化し、ガラス体を製造した（第２工程）。
ジャケットパイプとして機能する石英パイプを用意する。この石英パイプは、外径が１０ｍｍ以上で且つ２００ｍｍ以下とし、内径が４ｍｍ以上で且つ１００以下とした。石英パイプの偏肉率の平均値を１％以下とし、偏心率の平均値を１％以下とし、外径楕円率及び内径楕円率の平均値を１％以下とした。石英パイプは、少なくとも塩素原子を０．００１ｗｔ％以上で且つ１０ｗｔ％以下含むこととした。この石英パイプの内側に上記第２工程で製造したガラス体を挿入し、換算長４００ｋｍとし、ガラス体と石英パイプとを一体化しながら線引速度１０００ｍ／ｍｉｎ以上で線引した（第３工程）。
本実施例によれば堆積速度が相対的に遅いＭＣＶＤプロセスによるガラス合成時間を減らし高速合成が可能なプロセス（ＯＶＤ法）で作製する領域を増やすことで、低コストに光ファイバを作製することができた。また、光ファイバ母材のコラプスの工程と線引の工程を共通化することで製造コストを下げることができた。
上記第３から第６の実施例において、ガラスロッドを製造する際には、コアとクラッドとの外径比率を調整する方法としてコア外周とパイプ内周とのうち少なくとも一方に研削、気相、液相エッチングを行うことが好ましい。こうすれば、予めコアとクラッドとの倍率を調整することにより、目標特性に合致した光ファイバ母材を得ることができる。
上記第３から第６の実施例において、コア部の添加剤として少なくともゲルマニウム（Ｇｅ）を使用することが好ましい。こうすれば、純粋石英に比してコア部の屈折率を増加させることができる。
上記第３から第６の実施例において、石英パイプを製造する際には、ＯＶＤ法により石英微粉末をスス付け合成した後に脱水焼結しパイプ内部の残留ＯＨ基が０．１ｗｔｐｐｍ以下であるようにすることが好ましい。こうすれば、高速合成が可能なプロセスによって低コスト化を実現する光ファイバのＯＨ起因損失を低減することができる。
上記第３から第６の実施例において、フッ素添加石英ガラスパイプの製造する方法としては、ガラス微粒子の堆積体の焼結時に少なくともフッ素原子又はフッ素を含む化合物を有するガスを使用することが好ましい。あるいは、ガラス微粒子の堆積体の焼結時に少なくともフッ素原子又はフッ素を含む化合物を有するガス及びヘリウムガスを使用して焼結することが好ましい。こうすれば、純粋石英の屈折率を調整しながら減少させることができる。
上記第３から第６の実施例において、石英ガラスパイプの製造する方法としては、ピアシング法又は研削方法によってパイプ内に軸方向に貫通する開孔を形成することが好ましい。ピアシング法は高速でガラスパイプに孔を開けることができるため、製造にかかるコストを低減することができる。
このピアシング法において、パイプ内壁の添加物以外の不純物濃度を１ｗｔｐｐｍ以下とすることが好ましい。また、パイプ内壁の添加物以外の不純物濃度を１０ｗｔｐｐｂ以下とすることがより一層好ましい。こうすれば、パイプ内面に遷移金属などの不純物が混入することで伝送帯域の損失が増加することを防止することができる。
上記第３から第６の実施例において、内付け法を行う際には、ガラスパイプに堆積するガラス微粒子の堆積速度を０．４ｇ／ｍｉｎ以上とすることが好ましく、１ｇ／ｍｉｎ以上とすることがより好ましい。こうすれば、高速でＭＣＶＤ法を実施することで低コストファイバを製造することができる。
上記第３から第６の実施例において、内付け法を行う際には、加熱源として酸水素バーナ又は抵抗炉又はプラズマトーチ又は誘導炉を使用することが好ましい。さらに好ましくは、抵抗炉又はプラズマトーチ又は誘導炉である。これらを使用すれば、加熱源に水分が発生することが無いためＯＨ基による波長１．３８μｍにおける過剰吸収損失の低いファイバを作製することができる。さらに、内付け法における堆積速度を増加させるためには、パイプ内部を十分高熱に加熱することが好ましいが、そのためにはパイプの肉厚を薄くすることが好ましい。加熱源として酸水素バーナを用いると加熱源自体が水分を発生しながらパイプ外周を加熱するため、パイプの肉厚が薄いほどＯＨ基吸収が大きくなってしまう。
特に、フッ素添加パイプは塩素添加パイプよりもＯＨ基を拡散させやすいため、フッ素が添加されたパイプを出発パイプにする場合は、無水加熱源であることが重要であることを見出した。例えば、フッ素の添加濃度が０．２ｗｔｐｐｍであるパイプ（外径２５ｍｍ、内径１７ｍｍ）に酸水素バーナで内付けしたサンプルでは、ＯＨ基がパイプ界面から内部に拡散した結果、波長１．３８μｍにおける過剰損失は０．８ｄＢ／ｋｍとなった。これに対し、出発パイプをフッ素を含まないシリカパイプ（塩素添加濃度が２００ｗｔｐｐｍ）にしたものでフッ素添加パイプで作成したものと同じ光強度分布になるようにコアの外径・屈折率を調整したファイバを作製したものでは、ＯＨ基に起因する過剰損失は０．５ｄＢ／ｋｍであった。
それに対し、プラズマや誘導炉熱源を用いた場合では、いずれの場合でも０．１１ｄＢ／ｋｍであり、酸水素バーナで特有的に見られるＯＨ基の拡散を抑制し、光ファイバのＯＨ基の拡散が少ないことを確認することができた。
上記第３から第６の実施例において、ガラス体にジャケット部を形成する前に該ガラス体を軸方向に延伸することが好ましい。こうすれば、延伸によって予めガラス体外径を調整することができる。
上記第３から第６の実施例において、ガラス体にジャケット部を形成する前に該ガラス体を軸方向に延伸し、その後、ガラス体の外周をエッチングすることが好ましい。こうすれば、ＯＨ基による波長１．３８μｍにおける吸収損失を低減することができる。
上記第３から第６の実施例において、コラプスする際に、熱源として誘導炉又は抵抗炉又は酸水素火炎又はプラズマトーチを用いることが好ましい。また、コラプスする際には誘導炉を用いることがより好ましい。誘導炉を用いることで、均熱長を短くすることが容易であり、また、全周から均等に加熱することができるため、コラプス時のコアの変形を抑制することができる。
上記第３から第６の実施例において、コラプスする際に、コラプス中のパイプ内部の絶対圧力が１０ｋＰａ以下で、コラプス中のパイプ表面温度が１０００℃以上で且つ１６００℃以下であることが好ましい。また、コラプス中のパイプ内部の絶対圧力が１０ｋＰａ以下で、コラプス中のパイプ表面温度が１０００℃以上で且つ１６００℃以下であることがより一層好ましい。こうすれば、ＯＨ基による波長１．３８μｍにおける吸収損失を低減させることができる。
上記第３から第６の実施例において、コラプスする際に、フッ素添加石英パイプ又は純石英パイプを出発パイプとした場合には加熱源としてプラズマトーチ又は誘導炉又は抵抗炉を用いることが好ましい。フッ素添加石英パイプや純石英パイプはＯＨが浸透することを抑制するため、加熱源に水分が発生することを抑制することができる。このように無水加熱源とすることで、水分吸着したガラス層の除去量を減らすことが可能であり、光ファイバ母材を低コストで製造することができる。
上記第３から第６の実施例において、線引する際には、光ファイバを揺動しながら線引することが好ましい。こうすれば、ＰＭＤを低減することができる。また、線引する際には、被覆張力を３０ｇ以上で且つ３００ｇ以下とすることが好ましい。こうすれば、製造する光ファイバ母材において、その組成に応じて被覆張力により光ファイバ内部の残存応力が変化することを抑制するため、張力調整により光ファイバ線引後の特性変動を抑制することができる。
上記第３から第６の実施例において、線引後のガラス径は９０μｍ以上で且つ２５０μｍ以下であることが好ましい。
上記第３から第６の実施例において、光ファイバはＯＨ基による波長１．３８μｍにおける吸収損失が０．２ｄＢ／ｋｍ以下であることが好ましく、０．１ｄＢ／ｋｍ以下であることがより好ましい。このように、無水プロセスをコラプス時に導入することによってＯＨ吸収損失の小さい光ファイバを製造することができる。
図２３は、パイプ偏肉及びコア偏心（％）に対するＰＭＤ（ｐｓ／√（ｋｍ））の関係を示すグラフである。図２３に示すように、上記第３から第６の実施例のようにパイプ偏肉及びコア偏心（％）の軸方向における平均値を１％以下とすれば、ＰＭＤ（ｐｓ／√（ｋｍ））を０．１５以下とすることができた。
図２４は、パイプ肉厚（ｍｍ）と通信波長１．５５μｍにおける波長無依存損失成分（Ｂ値ともいう。単位はｄＢ／ｋｍとする。）との関係を示すグラフである。図２４に示すように、パイプ肉厚を薄くすると、パイプ内部に形成されるガラス層の境界面の粗さを低減させることができ、第３から第６の実施例のように、８ｍｍ以下とすることで、波長無依存損失成分を０．０１ｄＢ／ｋｍ以下とすることができた。
本実施例によれば、ＰＭＤの低い光ファイバを得ることができた。また、大型の光ファイバ母材を高速に合成し、低コストな光ファイバ用母材を作製することができた。
図２５は、遷移金属の吸収スペクトルの波長（ｎｍ）に対する伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）の関係を示すグラフである。本図において、遷移金属としては、一例として原料ガス供給ラインに一般に用いられるステンレス配管の含有物である鉄（Ｆｅ）を使用した。ここで、光ファイバ中コアを含む光が伝送する領域に鉄を１０ｗｔｐｐｍ投入し、１ｋｍあたりの伝送帯域の光の波長に対する伝送損失（ｄＢ／ｋｍ）を測定している。図２５に示すように、Ｆｅなどの遷移金属が不純物としてパイプ内壁に混入すると、伝送帯域の損失が増加してしまう。このため、上述したように、ピアシング法によってパイプを製造する際には、純度の高い窄孔冶具を用いることでパイプ内壁における添加物以外の不純物濃度を低くすることが好ましい。
上記本発明におけるコラプス時には、熱源として誘導炉を用いることが好ましい。
図２６は、加熱方法に対するコア楕円率（％）の関係（特性分布）を示すグラフである。図２６に示すように、誘導炉は、パイプ全周を均一に加熱することができるため、酸水素バーナに比して、コラプス後のコア楕円率を低減させることができる。
本発明において、コラプスを行う際には、コラプスされるガラスパイプ及びガラスロッドを、流量が０．１ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ）以上であって、且つ、パイプ表面温度が８００℃以上の塩素雰囲気で脱水、空焼きを行うことが好ましい。こうすれば、ガラスロッド及びガラスパイプ内壁に吸着されている水分を除去することが可能である。
また、コラプス前にパイプ内面に気相エッチングをすることが好ましい。こうすれば、パイプ表面に付着している異物やＯＨ層を除去することができる。
図２７は、ＳＦ６及びＣｌ２の全ガス流量（ｓｌｍ）に対する露点（℃）並びにＯＨ基濃度（ｗｔｐｐｍ）の関係を示すグラフである。本図中、２７Ａは、ＳＦ６及びＣｌ２の全ガス流量（ｓｌｍ）に対する露点（℃）の関係を示し、２７Ｂは、ＳＦ６及びＣｌ２の全ガス流量（ｓｌｍ）に対するＯＨ基濃度（ｗｔｐｐｍ）の関係を示している。図２７に示すように、ＳＦ６及びＣｌ２の全ガス流量（ｓｌｍ）を増加させることで、露点（℃）を低減させることができ、ＯＨ基濃度（ｗｔｐｐｍ）を低減させることができる。
本発明においては、上記エッチング時には、Ｃｌ２を０．１ｓｌｍ以上、且つ、ＳＦ６を５０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｃ／ｍｉｎ）以上流し、パイプ表面温度を１５００℃以上とすることが好ましい。こうすれば、パイプ表面に付着している異物やＯＨ層を除去することができる。
（第７実施例）
第７実施例として、上記第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を使用して光ファイバを製造した。本実施例において、中心コア部１２１の比屈折率差Δｃを０．５％とし、リング部１２３の比屈折率差Δｒを０．２７％とし、第１ディプレスト部１２２の比屈折率差Δｄ１を−０．３％とし、第２ディプレスト部１２４の比屈折率差Δｄ２を−０．１５％とし、外部クラッド層１２５の比屈折率差Δｏを０％とした。
図１２を参照すると、第１ディプレスト部１２２の外径２ｄに対する中心コア部１２１の外径２ｃの比を０．６６とし、リング部１２３の外径２ｒに対する第１ディプレスト部１２２の外径２ｄの比を０．５７とし、第２ディプレスト部１２４の外径２ｄ’に対するリング部１２３の外径２ｒの比を０．５とした。
ガラスロッド用の出発パイプは、外径３０ｍｍ、内径１７ｍｍ、軸方向長さを１９００ｍｍとし、ガラス微粒子を堆積させる前に該出発パイプの内径面をエッチングした。
そして、外径１７ｍｍ、軸方向における楕円率の平均値０．２％、軸方向長さ１７５０ｍｍのロッドを用意し、上記の出発パイプ内に挿入しコラプスした。こうして、ガラスロッドを作製した。
次に、ガラスパイプ用の出発パイプにＭＣＶＤによってガラス層を堆積した。このとき、ガラスパイプ用の出発パイプは第２ディプレスト部１２４に相当するフッ素添加パイプとし、ガラスパイプ用の出発パイプにゲルマニウムを含む添加層とフッ素を含む添加層との２層を内付けする。このときガラス層の堆積速度は１．１ｇ／ｍｉｎであった。ここで、ガラスパイプ用の出発パイプを、外径３２ｍｍ、内径１１ｍｍとし、軸方向長さを上記ガラスロッドより９ｍｍ短くなるようにした。こうしてガラスパイプを作製した。ガラスロッドとガラスパイプをコラプスにより一体化し、ガラス体を作製する。
次に、下記のようにガラス体にジャケット部を形成し光ファイバ母材を製造した。ガラス微粒子の堆積速度を１００ｇ／ｍｉｎとし、焼結後のジャケット部の外径を９１．５ｍｍとし、軸方向長さを１２８０ｍｍとし、コア部の楕円率を０．１％とし、ガラス体外径の軸方向における楕円率の平均値を０．２２％とした。
そして、上記光ファイバ母材を下記のように線引した。線速を１２００ｍ／ｍｉｎとし、張力を５０ｇとし、揺動ローラの回転速度を５０ｒｐｍとして線引し、線引長６８５ｋｍとした。線引された光ファイバのＰＭＤは０．１２ｐｓ／√（ｋｍ）であった。
上記のように、本実施例において光ファイバ特性が良好な光ファイバを得ることができた。
一方、本実施例において、ジャケット部を形成する工程の替わりに、ガラス体をジャケットパイプ（外径８０ｍｍ、内径３１ｍｍ）に挿入しロッドイン線引した場合も光ファイバ特性が良好な光ファイバを得ることができた。
（第８実施例）
第８実施例として、上記第３の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を使用して光ファイバを製造した。本実施例において、屈折率Ｎｃを０．５％とし、屈折率Ｎｒを０．２７％とし、屈折率Ｎｄ１を−０．３％とし、屈折率Ｎｄ２を−０．１５％とし、屈折率Ｎｏを０％とした。
図１２を参照すると、第１ディプレスト部１２２の外径２ｄに対する中心コア部１２１の外径２ｃの比を０．６６とし、第１リング部１２３の外径２ｒに対する第１ディプレスト部１２２の外径２ｄの比を０．５７とし、第２ディプレスト部１２４の外径２ｄ’に対する第１リング部１２３の外径２ｒの比を０．５とした。
ガラスロッド用の出発パイプとして、第ディプレスト部１２４に相当するパイプを用意した。この出発パイプは、外径３２ｍｍ、内径８ｍｍ、軸方向長さを１９００ｍｍとし、ガラス微粒子を堆積させる前に該出発パイプの内径面をエッチングした。その後、出発パイプの内側にＭＣＶＤ法によって第１リング部１２３に相当するガラス層及び第１ディプレスト部１２２に相当するガラス層を、ゲルマニウムを含む添加層とフッ素を含む添加層とを内付けすることでガラスパイプを作製した。ここで、内付けする際のガラス層の堆積速度は０．５ｇ／ｍｉｎであった。
次に、外径６ｍｍ、軸方向における楕円率の平均値０．２％、軸方向長さ１８００ｍｍのガラスロッドを用意し、このガラスロッドと上記ガラスパイプとをコラプスし、一体化してガラス体を作製した。その後、ガラス体の外周面に火炎研磨を施した。
次に、下記のようにガラス体にジャケット部を形成した。ガラス微粒子の堆積速度を１００ｇ／ｍｉｎとし、コラプス後のガラス体外径を３１ｍｍとし、焼結後のジャケット部の外径を９０ｍｍとし、軸方向長さを１２８０ｍｍとし、コア部の軸方向における楕円率の平均値を０．１％とし、ガラス体外径の軸方向における楕円率の平均値を０．２％とした。
そして、線引工程において、上記光ファイバ母材を、線速１２００ｍ／ｍｉｎ、張力５０ｇ、揺動ローラの回転速度を５０ｒｐｍとし、線引長６８５ｋｍで線引した。線引された光ファイバのＰＭＤは０．１１ｐｓ／√（ｋｍ）であった。
上記のように、本実施例において光ファイバ特性が良好な光ファイバを得ることができた。
一方、本実施例において、ジャケット部を形成する工程の替わりに、ガラス体をジャケットパイプ（外径８０ｍｍ、内径３１ｍｍ）に挿入しロッドイン線引した場合も光ファイバ特性が良好な光ファイバを得ることができた。
なお、ＭＣＶＤ法によって形成されるガラス膜の堆積速度を向上させるにはパイプ肉厚を薄くする（例えば、２ｍｍ〜８ｍｍとする。）ことが、パイプ内部を外周の熱源により効率的に加熱でき、原料ガスのスス生成速度を向上させることができるため、望ましい。例えば、肉厚４ｍｍの場合ではガラス膜の堆積速度を２ｇ／ｍｉｎに向上させることができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、本発明にかかる光ファイバ母材の製造方法を用いて、５重クラッドファイバや６重クラッドファイバを製造することができる。
図２８は、５重クラッドファイバ用の光ファイバ母材の屈折率分布を示している。
図２８の光ファイバ母材において、中心コア部２８１の屈折率Ｎｃが０．５％であり、第１ディプレスト部２８２の屈折率Ｎｄ１が−０．３％であり、第１リング部２８３の屈折率Ｎｒ１が０．２７％であり、第２ディプレスト部２８４の屈折率Ｎｄ２が−０．１５％であり、第２リング部２８５の屈折率Ｎｒ２が０．１７％であり、外部クラッド層２８６の屈折率Ｎｏが０％である。つまり、Ｎｃ≧Ｎｒ１＞Ｎｒ２＞Ｎｏ＞Ｎｄ２＞Ｎｄ１の関係が成り立つ。ここで、第１リング部２８３及び第２リング部２８５の屈折率Ｎｒ１及びＮｒ２は、いずれも中心コア部２８１の屈折率Ｎｃより小さく、且つ、第１ディプレスト部２８２及び第２ディプレスト部２８４の屈折率Ｎｄ１及びＮｄ２より大きい。また、第１ディプレスト部２８２及び第２ディプレスト部２８４の屈折率Ｎｄ１とＮｄ２はいずれも外部クラッド層２８６の屈折率をＮｏより小さい。このため、屈折率Ｎｒ１及びＮｒ２をともに屈折率Ｎｒと捉え、屈折率Ｎｄ１及びＮｄ２をともに屈折率Ｎｄと捉えたとき、各屈折率は、Ｎｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係が成り立つ。
また、第１ディプレスト部２８２の外径２８２ｄに対する中心コア部２８１の外径２８１ｃの比は０．６であり、第１リング部２８３の外径２８３ｒに対する第１ディプレスト部２８２の外径２８２ｄの比は０．６３であり、第２ディプレスト部２８４の外径２８４ｄに対する第１リング部２８３の外径２８３ｒの比は０．６１であり、第２リング部２８５の外径２８５ｒに対する第２ディプレスト部２８４の外径２８４ｄの比は０．７である。
上記第３の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を使用して５重クラッドファイバ用の光ファイバ母材を製造する手順を説明する。
まず、中心コア部２８１に相当するコアロッドをＶＡＤ法などによって製造し、ガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程を行う。
このガラスロッドの屈折率分布を測定し、この測定結果に基づいて、中心コア部の外径とその外側の屈折率分布パラメータを設定する。
そして、上記ガラスロッド製造工程とは別に、ガラスパイプ製造工程を行う。ガラスパイプ製造工程においては、第２リング部２８５に相当する石英パイプを出発パイプとし、この出発パイプの内周側にガラス微粒子を堆積し、第２ディプレスト部２８４に相当するガラス層と、第１リング部２８３に相当するガラス層と、第１ディプレスト部２８２に相当するガラス層とを、順に形成することでガラスパイプを製造する。
上記ガラスロッドを上記ガラスパイプに挿入し、コラプスにより一体化する一体化工程によってガラス体を製造する。
このガラス体の外周に外部クラッド２８６となるジャケット部を形成することで光ファイバ母材を得ることができる。この光ファイバ母材を線引することで、５重クラッドファイバを製造することができる。
図２９は、６重クラッドファイバ用の光ファイバ母材の屈折率分布を示している。
図２９の光ファイバ母材において、中心コア部２９１の屈折率Ｎｃが０．５％であり、第１ディプレスト部２９２の屈折率Ｎｄ１が−０．３％であり、第１リング部２９３の屈折率Ｎｒ１が０．２７％であり、第２ディプレスト部２９４の屈折率Ｎｄ２が−０．１５％であり、第２リング部２９５の屈折率Ｎｒ２が０．１７％であり、第３ディプレスト部２９６の屈折率Ｎｄ３が−０．１５％であり、外部クラッド層２９７の屈折率Ｎｏが０％である。つまり、Ｎｃ≧Ｎｒ１＞Ｎｒ２＞Ｎｏ＞Ｎｄ３＝Ｎｄ２＞Ｎｄ１の関係が成り立つ。ここで、第１リング部２９３及び第２リング部２９５の屈折率Ｎｒ１及びＮｒ２は、いずれも中心コア部２９１の屈折率Ｎｃより小さく、且つ、外部クラッド層２９７の屈折率Ｎｏより大きい。また、第１ディプレスト部２９２、第２ディプレスト部２９４及び第３ディプレスト部２９６の屈折率Ｎｄ１、Ｎｄ２及びＮｄ３はいずれも外部クラッド層２９７の屈折率をＮｏより小さい。このため、屈折率Ｎｒ１及びＮｒ２をともに屈折率Ｎｒと捉え、屈折率Ｎｄ１、Ｎｄ２及びＮｄ３をいずれも屈折率Ｎｄと捉えたとき、各屈折率は、Ｎｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係が成り立つ。
また、第１ディプレスト部２９２の外径２９２ｄに対する中心コア部２９１の外径２９１ｃの比は０．６であり、第１リング部２９３の外径２９３ｒに対する第１ディプレスト部２９２の外径２９２ｄの比は０．６３であり、第２ディプレスト部２９４の外径２９４ｄに対する第１リング部２９３の外径２９３ｒの比は０．６１であり、第２リング部２９５の外径２９５ｒに対する第２ディプレスト部２９４の外径２９４ｄの比は０．７であり、第３ディプレスト部２９６の外径２９６ｄに対する第２リング部２９５の外径２９５ｒの比は０．７７である。
本発明にかかる第３の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を使用して上記６重クラッドファイバ用の光ファイバ母材を製造する手順を説明する。
まず、中心コア部２９１に相当するコアロッドをＶＡＤ法などによって製造し、ガラスロッドを製造するガラスロッド製造工程を行う。
このガラスロッドの屈折率分布を測定し、この測定結果に基づいて、中心コア部の外径とその外側の屈折率分布パラメータを設定する。
そして、上記ガラスロッド製造工程とは別に、ガラスパイプ製造工程を行う。ガラスパイプ製造工程においては、第３ディプレスト部２９６に相当する石英パイプを出発パイプとし、この出発パイプの内周側にガラス層を堆積し、第２リング部２９５に相当するガラス層と、第２ディプレスト部２９４に相当するガラス層と、第１リング部２９３に相当するガラス層と、第１ディプレスト部２９２に相当するガラス層とを、順に形成することでガラスパイプを製造する。
上記ガラスロッドを上記ガラスパイプに挿入し、コラプスにより一体化する一体化工程によってガラス体を製造する。
このガラス体の外周に外部クラッド２９７となるジャケット部を形成することで光ファイバ母材を得ることができる。この光ファイバ母材を線引することで、６重クラッドファイバを製造することができる。
上記５重クラッドファイバ及び６重クラッドファイバ用の光ファイバ母材の製造においては、上記第２の実施形態の光ファイバ母材の製造方法を用いて製造してもよい。
このように、５重クラッドファイバ及び６重クラッドファイバに限らず、多数のクラッドを有する多重のクラッドファイバを上記光ファイバ母材の製造方法によって製造することができる。多重のクラッドファイバにおいて、ディプレスト部及びリング部がそれぞれ複数存在する場合には、各ディプレスト部の屈折率が外部クラッド層の屈折率よりも小さく、且つ、各リング部の屈折率が外部クラッド層の屈折率よりも大きいとする。このとき、中心コア部の屈折率Ｎｃ、ディプレスト部の屈折率Ｎｄ、リング部の屈折率Ｎｒ及び外部クラッド層の屈折率Ｎｏは、Ｎｃ≧Ｎｒ＞Ｎｏ＞Ｎｄの関係を満たす。
上記全ての実施例において、ジャケット層のスス付け法として上記に述べた以外にもＶＡＤ／複数バーナによる外付け法を使用し、堆積したガラス微粒子を脱水・焼結することで得ることもできる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の主旨と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２００２年４月１６日出願の日本特許出願（特願２００２−１１３２８０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
＜産業上の利用可能性＞
以上、説明したように、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法並びに光ファイバによれば、まず、屈折率分布に基づいて屈折率をそれぞれ測定した中心コア部とディプレスト部とを、光ファイバの特性に応じて適宜組み合わせてガラスロッドを製造して、その一方で、リング部を備えたガラスパイプを製造する。そして、これら別々に製造したガラスパイプとガラスロッドとをコラプスして一体化するので、所望とする特性を有する、複雑な構成の光ファイバ母材及び光ファイバを精度よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法で製造される光ファイバ母材または光ファイバを示す断面図である。
図２は、光ファイバ母材における各部の径及び比屈折率差を示すグラフである。
図３は、本発明に係る光ファイバ母材の製造方法及び光ファイバの製造方法の手順を示すフローチャートである。
図４は、ガラスロッドをガラスパイプに挿入し、コラプスして一体のガラス体を製造する工程の説明図である。
図５は、中心コア部ロッドをディプレスト部パイプに挿入し、コラプスして一体のガラスロッドを製造する工程の説明図である。
図６は、ガラスロッドのコラプス界面に存在する気泡の測定を説明する図である。
図７は、ガラスロッドの楕円率と光ファイバ母材のコア楕円率との関係を示すグラフである。
図８は、ディプレスト部の不要部分を除去する手順の説明図である。
図９は、出発パイプの内面にリング部を形成する状態を示す説明図である。
図１０は、光ファイバ母材のコア楕円率と光ファイバのＰＭＤとの関係を示すグラフである。
図１１（ａ）は、本発明によって得られる光ファイバの屈折率分布を示す図であり、図１１（ｂ）は、中心コア部、ディプレスト部、リング部を一括合成して得られた光ファイバの屈折率分布を示す図である。
図１２は、第２の実施形態の光ファイバ母材の屈折率分布を示す図である。
図１３（ａ）は、第２の実施形態におけるガラスパイプ製造工程を説明する図であり、図１３（ｂ）は、第２の実施形態におけるガラスロッド製造工程を説明する図である。
図１４は、第２の実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明するフローチャートである。
図１５は、第２の実施形態にかかる光ファイバ母材を示す断面図である。
図１６は、ジャケットパイプにガラス体を挿入して加熱線引する工程を示す説明図である。
図１７は、ピアシング法によってパイプを製造する工程を説明する図である。
図１８（ａ）は、第３の実施形態におけるガラスパイプ製造工程を説明する図であり、図１８（ｂ）は、第３の実施形態におけるガラスロッド製造工程を説明する図である。
図１９は、第３の実施形態にかかる光ファイバ母材の製造工程を説明するフローチャートである。
図２０は、第１の実施例によって得られる光ファイバの屈折率分布を示す図である。
図２１は、第２の実施例によって得られる光ファイバの屈折率分布を示す図である。
図２２は、第２の実施例の変形例によって得られる光ファイバの屈折率分布を示す図である。
図２３は、パイプ偏肉、コア偏心及びコア楕円に対するＰＭＤの関係を示すグラフである。
図２４は、パイプ肉厚と波長無依存損失成分との関係を示すグラフである
図２５は、遷移金属の吸収スペクトルの波長に対する伝送損失の関係の一例を示すグラフである。
図２６は、加熱方法に対するコア楕円率の関係を示すグラフである。
図２７は、ＳＦ６及びＣｌ２の全ガス流量に対する露点並びにＯＨ基濃度の関係を示すグラフである。
図２８は、５重クラッドファイバ用の光ファイバ母材の屈折率分布を示す図である。
図２９は、６重クラッドファイバ用の光ファイバ母材の屈折率分布を示す図である。
なお、図中の符号、１０は中心コア部、１１はディプレスト部、１２はリング部、１３は外部クラッド層、１４は光ファイバ用母材、１５は光ファイバ、１６はガラスロッド、１７はガラスパイプ、２０は出発パイプ（出発材）、Ｎｃは中心コア部の極大屈折率、Ｎｄはディプレスト部の極小屈折率、Ｎｒはリング部の極大屈折率、である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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