(57)【要約】【課題】ステップ状の屈折率分布を有し、低損失、且つ耐水素特性が良好な光ファイバ母材の製造方法を提供する。【解決手段】クラッド部のコア部に隣接する部分に嵩密度がコア部の嵩密度より低い低嵩密度領域を形成し、且つ低嵩密度領域の外側に嵩密度が低嵩密度領域の嵩密度より高い高嵩密度領域を形成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス微粒子を堆積させながらコア部及び該コア部を取り囲むクラッド部を形成する光ファイバ用母材の製造方法において、前記クラッド部の前記コア部に隣接する部分に、嵩密度が前記コア部の嵩密度より低い低嵩密度領域を形成し、且つ該低嵩密度領域の外側に、嵩密度が前記低嵩密度の嵩密度より高い高嵩密度領域を形成することを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
前記コア部の嵩密度を０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３とすることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項３】
前記クラッド部に形成された前記低嵩密度領域は、平均嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３以下であるとともに、前記コア部の隣接部からコア部の半径以下に相当する位置に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項４】
前記クラッド部の前記低嵩密度領域の外側に設けられた前記高嵩密度領域の嵩密度を、前記コア部の嵩密度以上とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか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、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−Ｐｈａｓｅ　Ａｘｉａｌ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相軸付け法）による光ファイバ用母材の製造方法に関し、特に屈折率分布がステップ状であり、且つ耐水素特性に優れた光ファイバ用母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の光ファイバ用母材の製造方法について示した説明図である。１１は反応容器、１２はコア用バーナ、１３はターゲット棒、１４はコアスート、１５はスート母材、１６はクラッド用バーナ、１７は排気孔である。
【０００３】
反応容器１１下部より挿入されたコア用バーナ１２に酸素、水素及び四塩化珪素等のガラス原料ガスとドーパント材のガスを送り、加水分解反応によってガラス微粒子を生成し、これを反応容器１１上部から挿入されたターゲット棒１３に堆積させて円柱状の多孔質のスート母材１５を形成する。
【０００４】
ターゲット棒１３は、引上げ架台（図示してはいない）により垂直方向に移動可能な機構を有している。通常、コアスート１４を形成した直後、このコアスート１４の周りにクラッド用バーナ１６を設置してクラッドの一部若しくは全部を堆積する。なお、図４では１本のクラッド用バーナ１６が記載されているが複数本のバーナを用いることもできる。
【０００５】
スート母材１５に堆積されなかった余剰のガラス微粒子（余剰スートとも言う）は、排気孔１７より反応容器１１から排気される。
【０００６】
上記の方法によって製造したスート母材１５を脱水雰囲気中で加熱して脱水処理し、ついで加熱焼結して透明なガラス母材（プリフォーム）を得る。これを溶融して線引き紡糸することにより光ファイバを得る。
【０００７】
近年、光ファイバにおける分散特性改善のため、コア部の屈折率分布（プロファイルと言う）のステップ化が進んでいる。スート母材の透明ガラス化時において、コア部に含まれているＧｅ等のドーパントは、ガラス化が進行する間にスート母材外周部へと拡散し、コア部の屈折率分布の裾が広がる原因となる。ドーパントの拡散速度は、多孔質ガラス状態で温度が高い場合に、すなわち透明ガラス化の直前で最大になるという報告もある。屈折率分布のステップ化のためには、Ｇｅ等のドーパントの外周部への拡散を抑制する必要がある。
【０００８】
これに関して例えば、特開昭６３−７４９３１号公報には、コア部の外周部分の嵩密度を０．５ｇ／ｃｍ３以下とし、且つ該部分周辺のクラッド部の嵩密度より０．２ｇ／ｃｍ３以上大きくすることにより、該部分の透明化を周辺クラッド部より早く起こさせ、コア部より拡散するＧｅＯ２等がクラッド部に拡散することを防ぎ、コア部の屈折率分布をよりステップに近づける方法が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ファイバ用母材の製造方法には、以下に説明する問題点があった。
【００１０】
光ファイバに水素（Ｈ２）が侵入すると、光ファイバ製造時に生じた欠陥と水素が反応して、珪素と水素の結合（ＧｅＨ）、或はＯＨ基の形成が生じる。ＧｅＨは波長１．５２μｍに、ＯＨ基は波長１．３９μｍに吸収ピークを有しており、その吸収ピークの裾の影響によって信号伝送波長域である１．３１μｍ帯或は１．５５μｍ帯での伝送損失が増加してしまう。
【００１１】
つまり、極低損失な光ファイバを実現するためには、光ファイバ中の欠陥を少なくすることが必須であり、このためにスート母材製造時の嵩密度、プリフォーム線引き時の線引き温度や線引きテンション等に注意が払われている。
【００１２】
従来の製造方法では良好なステップ状の屈折率分布が得られるものの、従来以上に光ファイバ中の欠陥が多く、その結果、水素による損失増加が大きかった。すなわち、耐水素特性に問題があった。
【００１３】
従って、本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決し、ステップ状の屈折率分布を有し、低損失、且つ耐水素特性が良好な光ファイバ用母材の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、ガラス微粒子を堆積させながらコア部及びコア部を取り囲むクラッド部を形成する光ファイバ用母材の製造方法において、クラッド部のコア部に隣接する部分に、嵩密度がコア部の嵩密度より低い低嵩密度領域を形成し、且つ低嵩密度領域の外側に、嵩密度が低嵩密度の嵩密度より高い高嵩密度領域を形成することを特徴とする。
【００１５】
コア部の嵩密度を０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３としても良い。
【００１６】
クラッド部に形成された低嵩密度領域は、平均嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３以下であるとともに、コア部の隣接部からコア部の半径以下に相当する位置に形成されても良い。
【００１７】
クラッド部の低嵩密度領域の外側に設けられた高嵩密度領域の嵩密度を、コア部の嵩密度以上としても良い。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を以下、図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例に係り、スート母材の半径方向の嵩密度分布を示した模式図である。横軸はスート母材の半径（任意単位）であり、縦軸は嵩密度（ｇ／ｃｍ３）である。
【００２０】
本発明の要点は、コア部に隣接するクラッド部にコア部の嵩密度よりも低い嵩密度を持つ低嵩密度領域を形成し、且つ低嵩密度領域の外側領域の嵩密度はコア部以上にした点にある。この領域をクラッド部の高嵩密度領域と称する。
【００２１】
具体的に、コア部の嵩密度は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ３とした。クラッド部の低嵩密度領域は、コア部とクラッド部との境界からスート母材外側に向かい、コア部の半径以下に相当する位置とした。低嵩密度領域の平均嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３以下とした。
【００２２】
このようなスート母材を透明ガラス化した場合について説明する。外周部より進行する透明ガラス化は、クラッド部の高嵩密度領域でいち早く進行し、コア部に近づいてくるとクラッド部の低嵩密度領域で急激に進行速度が低下する。このとき、クラッド部の低嵩密度領域の嵩密度よりもコア部の嵩密度が高いため、コア部での透明ガラス化が進行し、Ｇｅ等のドーパントが外周部へ拡散を始める。しかし、ドーパントの拡散は透明ガラス化の直前で速くなるが、０．１ｇ／ｃｍ３以下の低嵩密度領域ではガラス化の進行が遅いため、結果としてドーパントの拡散そのものがそれ程行なわれず、さらに外周部にある高嵩密度領域ではいち早くガラス化が進行しているため、それ以上外周部へ拡散することはなくなる。なお、低嵩密度領域の嵩密度を０．１ｇ／ｃｍ３以上にすると、焼結時の透明ガラス化速度が速くなるためドーパントが拡散し易くなり、ステップ状の屈折率分布は得られなくなる。
【００２３】
図２は、本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例について示した説明図である。１はコア用バーナ、２はクラッド用第一バーナ、３はクラッド用第二バーナ、４はクラッド用第三バーナ、５はスート母材である。
【００２４】
クラッド部に低嵩密度領域及び高嵩密度領域を形成するため、コア用バーナ１、クラッド用第一バーナ２、クラッド用第二バーナ３、クラッド用第三バーナ４を図に示すように配置し、原料ガス等の流量条件、取り付け位置、形状等を調整した。
【００２５】
クラッド用第二バーナ３によりクラッド部の低嵩密度領域を形成し、クラッド用第三バーナ４によりクラッド部の高嵩密度領域を形成している。バーナは全て丸型４重管バーナを用いた。
【００２６】
各バーナの流量条件は下記の通りである。コア用バーナ１では、ＳｉＣｌ４を１．５ｇ／ｍｉｎ、ＧｅＣｌ４を１００ｍｌ／ｍｉｎ、Ｈ２を５．０ｌ／ｍｉｎ、Ａｒを１．０ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２を１０ｌ／ｍｉｎとした。クラッド用第一バーナ２では、ＳｉＣｌ４を１．０ｇ／ｍｉｎ、Ｈ２を６．０ｌ／ｍｉｎ、Ａｒを１．５ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２を１２ｌ／ｍｉｎとした。クラッド用第二バーナ３では、ＳｉＣｌ４を５．０ｇ／ｍｉｎ、Ｈ２を１０ｌ／ｍｉｎ、Ａｒを２．０ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２を２０ｌ／ｍｉｎとした。クラッド用第三バーナ４では、ＳｉＣｌ４を１０ｇ／ｍｉｎ、Ｈ２を３０ｌ／ｍｉｎ、Ａｒを３．０ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２を３０ｌ／ｍｉｎとした。
【００２７】
上記の条件でガラス微粒子を堆積させスート母材５を得た。各部の嵩密度は、コア部が約０．２７ｇ／ｃｍ３、クラッド部の低嵩密度領域の最小値は０．０７ｇ／ｃｍ３、平均値は０．１ｇ／ｃｍ３、クラッド部の高嵩密度領域は０．３ｇ／ｃｍ３であった。また、コア部の半径は１６ｍｍ、低嵩密度領域はコア部外周から１２ｍｍの範囲であった。上記のスート母材５をＣｌ２の脱水雰囲気中で加熱して脱水処理し、ついで加熱焼結して透明ガラス母材とした。
【００２８】
図３は、本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例に係り、ガラス母材の半径方向の屈折率分布を示した模式図である。この図は、上記のガラス母材の屈折率分布の模式図である。横軸はガラス母材半径、縦軸は屈折率である。クラッド部の低嵩密度領域でドーパントの拡散が抑制されているため、良好なステップ状の屈折率分布を得ることができた。なお、クラッド部の低嵩密度領域を狭くすればする程、ドーパントの拡散する範囲が狭くなり、より理想的なステップ状の屈折率分布を得ることができる。
【００２９】
得られたガラス母材を溶融して線引き紡糸を行ない光ファイバを製作した。まず、分散特性を評価したところ、非常に良好な結果を得ることができた。次に、常温で１００％水素雰囲気中に３０時間曝して耐水素試験を実施した。試験前後で分光特性（損失波長特性）を測定したところ、波長１．３９μｍのＯＨ基による損失増加量は０．１ｄＢ／ｋｍ以下、また波長１．５２μｍでのＧｅＨの吸収ピークは発生せず、良好な耐水素特性を得ることができた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような光ファイバ母材を得られるという効果がある。
（１）クラッドの低嵩密度領域でドーパントの拡散が抑制され、高嵩密度領域へドーパントが拡散しないため、良好なステップ状の屈折率分布となる。
（２）低損失、且つ耐水素特性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例に係り、スート母材の半径方向の嵩密度分布を示した模式図である。
【図２】本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例について示した説明図である。
【図３】本発明の光ファイバ用母材の製造方法の一実施例に係り、ガラス母材の半径方向の屈折率分布を示した模式図である。
【図４】従来の光ファイバ用母材の製造方法について示した説明図である。
【符号の説明】
１　コア用バーナ
２　クラッド用第一バーナ
３　クラッド用第二バーナ
４　クラッド用第三バーナ
５　スート母材
１１　反応容器
１２　コア用バーナ
１３　ターゲット棒
１４　コアスート
１５　スート母材
１６　クラッド用バーナ
１７　排気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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