(57)【要約】【課題】光ファイバの構造欠陥を紡糸するため、紡糸温度及び紡糸速度を適切に選定していた。このため、所定の速度以上に紡糸速度を高めることができず、より高効率に光ファイバを製造することが出来なかった。【解決手段】コア部に二酸化ゲルマニュウム化合物が含有する石英系光ファイバ母材を加熱・紡糸して、外径１２５μm±３μmの光ファイバを製造する光ファイバの製造方法において、光ファイバの外径５０％以下の領域を構成するガラス材が、電子スピン共鳴法で測定したときの非架橋酸化欠陥種（Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’）の電子密度が概略１×１０12spins/g以上となるように製造し、その後、前記光ファイバを重水素雰囲気に晒して、前記光ファイバの領域内に、電子スピン共鳴法で測定されるＧｅ（Ｄ）−Ｅの電子密度が１×１０12spins/g以上残存させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部にゲルマニュウムを含有する石英系光ファイバ母材を線引きすることにより構成された外径１２５μm±３μmの光ファイバにおいて、光ファイバが重水素雰囲気に晒された後、光ファイバの外径５０％以下の領域に、電子スピン共鳴法で測定されるＧｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子スピン密度が１×１０12spins/g以上存在することを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
光ファイバの重水素雰囲気の晒しは、線引工程と同工程で行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
光ファイバの重水素雰囲気の晒しは、線引工程と別工程で行なわれることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバの製造方法に関し、より詳細には、通信ケーブルにおいて使用される光ファイバの１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍにおける伝送特性の長期安定を目的に構造欠陥低減処置を施された光ファイバを得ることにある。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で使用される光ファイバは、一般に石英系の光ファイバが採用されている。このような光ファイバは、ゲルマニュウムが含有する屈折率の大きな領域を含むコアとその周りの低屈折率の領域を含む石英材からなる光ファイバ母材を一端から他端に向かって徐々に加熱・紡糸することにより製造される。
【０００３】
これらの光ファイバは、波長０．８μｍ〜０．９μｍ、または１．３μｍ〜１．６μｍの伝送領域に光伝送損失の低領域が存在し、またこれらの波長は、ＬＥＤおよびレーザダイオードによって発生することができる領域でもある。従って、これらの光領域で光通信が実施されている。
【０００４】
この伝送領域でファイバを動作させることに関連する問題は、ＯＨ基の存在による吸収帯がこの波長範囲内に生じることである。
光ファイバを製造するために、ヒドロキシル含有量の少ない、極めて高純度の石英材を用いることが提案されている。今日の光ファイバのＯＨ含有量は、通常、０．１ｐｐｍ未満である。
【０００５】
しかし、ヒドロキシルの含有量が極めて少ないシリカのファイバであっても、水素ガスに晒されると、波長１３００ｎｍ〜１６００ｎｍの伝送領域、特に波長１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍの伝送領域での減衰が増加することが判っている。水素の存在によって生じ、且つこの時間の経過と共に増加する減衰は、しばしば「水素経時変化損失」と呼ばれている。
【０００６】
光ファイバ中への水素分子の拡散によっても吸収帯が生成されるが、それによる損失は永続的なものではなく、光ファイバ中に拡散した水素のガス抜きすることによって除去することができる。
しかし、一部の水素分子の拡散は不可逆反応をもたらし、永続的な伝送損失の増加をもたらす。
【０００７】
水素拡散は、光ファイバが通信ケーブルとして束ねられると、クラッドを通してさえ観察される。このことは、周囲温度で０．０１％水素雰囲気中に数日間晒すことによって、既に観察されている。永続する水素経時変化損失による減衰の増加は、波長１３８３ｎｍにて０．０２ｄＢ／ｋｍ〜０．１２ｄＢ／ｋｍと評価することができる。このような微量水素の光ファイバへの接触は避けることは困難であり、やがて前記の伝送損失の増加を発生する。
【０００８】
水素の源の１つは、ケーブル中に異種金属および湿気が存在することによる腐食現象によるものである。また、水素は、ある種のシリコーンによって、加熱時に生成されると考えられている。海水および空中に晒される光ファイバは、時間の経過と共に減衰が特に大きく増加する。
【０００９】
このようなＯＨ吸収帯による損失を低減するために、光ファイバを重水素で処理し、内部の欠陥を重水素で埋めて修復することが既に提案されている。（例えば特許文献１）。
【００１０】
一方、近年この光ファイバを安価に製造するために、光ファイバ母材を大型に形成し、これを高速に紡糸することにより光ファイバを製造することが行われている。
しかしながら、この加熱温度や紡糸速度を適切に行わないと、得られた光ファイバは光ファイバを構成する組成が構造欠陥を生じ、この構造欠陥にＯＨ基が結合して、波長１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍの伝送領域での減衰が増加する。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−１４８４５０号公報
【００１２】
従って、従来は、紡糸温度及び紡糸速度を適切に選定し、紡糸速度をある値以上に速めることを行っていなかった。このため、構造欠陥が問題になることはなかった。あるいは、問題視されたときは所定条件で重水素に晒せば構造欠陥はなくなるものされていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ファイバの紡糸は、その光ファイバを構成する組成の構造欠陥の度合いを考慮して、欠陥がなくなるように設定されていた。この光ファイバは、重水素雰囲気に晒した後、光ファイバの外径５０％以下の領域を構成するガラス材を電子スピン共鳴法で測定したときＧｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子スピン密度が１×１０12spins/gに達しないものである。こうした、欠陥が無いもしくは非常に少ない光ファイバは重水素処理によりコアに重水素が到達したかどうか確認できないという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる点に鑑み、前記紡糸時に発生する光ファイバ組成内の構造欠陥を意図的に大きな値となるように製造し、その欠陥を重水素で埋めて耐水素特性を得るとともに、その耐水素特性を施されたものかを確認できる光ファイバを提供するものである。この結果、構造欠陥の発生をファイバから確認でき、高速線引条件を設定でき、しかも、構造欠陥の修復結果を確認することができるので、製造コストを下げて且つ長期に安定した低損失の光ファイバを得ることができる。
【００１５】
そのための本請求項1の発明は、コア部にゲルマニュウムを含有する石英系光ファイバ母材を線引きすることにより構成された外径１２５μm±３μmの光ファイバにおいて、光ファイバが重水素雰囲気に晒された後、光ファイバの外径５０％以下の領域に、電子スピン共鳴法で測定されるＧｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子スピン密度が１×１０12spins/g以上存在することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、光ファイバの重水素雰囲気の晒しは、線引工程と同工程で行なわれることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、光ファイバの重水素雰囲気の晒しは、線引工程と別工程で行なわれることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明は請求項１乃至３のいずれか１により製造されたことを特徴とする光ファイバである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
コア部にゲルマニュウムを含む石英系光ファイバ母材は、従来と同様に、気相軸付法（ＶＡＤ）、内付けＣＶＤ（chemical vapor deposition）法等によってコア部材が形成され、この外側にクラッド部材が外付け法等によって形成される。これらは必要により、脱水処理工程を経て脱水処理され、また焼結工程により透明ガラス化処理されて透明なガラス体に成型される。
【００２０】
光ファイバ母材は、図示しない光ファイバ紡糸装置により、その一端から他端に向かって徐々に加熱されて外径１２５μm±３μmのファイバ状に紡糸され、光ファイバが製造される。得られた光ファイバは、直ちにその上に樹脂コーテンングが施されて機械的強化が図られ、光ファイバボビンに巻き取られる。
【００２１】
この際、本発明では、１０００ｍ／分またはそれ以上の線引速度で、紡糸されて得られた光ファイバをヘリウムガスにより強制的に冷却することにより冷却速度を上げ、構造欠陥の大きな光ファイバを意図的に製造した。通常このような高速で紡糸して強制冷却すると、光ファイバは、それを構成する組成に構造欠陥が発生し、後に水素雰囲気などに晒されると、波長１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍの波長において光伝送損失の増大をもたらす。構造欠陥の度合いは、光ファイバの外径50％以下の領域を構成するガラス材が、電子スピン共鳴法で測定したときの非架橋酸化欠陥種（Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’）の電子密度が概略１×１０12spins/g以上となるレベルである。
図２は、上記非架橋酸化欠陥種（Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’）の模式図を示すものであり、Ｇｅの原子が酸素（Ｏ）と重水素（Ｄ）と結合していることが示されている。尚、図中において、↑部分はＧeの不対電子による磁気モーメントの方向を示したものである。
【００２２】
光ファイバへの重水素雰囲気の晒しは、光ファイバの紡糸時の樹脂コーティング処理前であっても良く、また光ファイバボビンに巻き取られた後で行っても良い。しかしながら、光ファイバボビンに巻き取られた後に、光ファイバボビンの状態で行うのが良い。重水素雰囲気は窒素ガス中に０．０１〜１００％、好ましくは０．５〜２％の重水素が含んでいるのが良い。またその雰囲気の温度は２０〜４０度であることが好ましい。
【００２３】
電子スピン共鳴法（ＥＳＲ＝electron spin resonance）によるＧｅ（Ｄ）−Ｅの電子密度の測定は、以下のようにして行う。上記により重水素処理された光ファイバを１週間〜３週間程度、空気中又は窒素ガス中に維持し、光ファイバ内に余分に含浸している重水素ガスのガス抜きを行なう。その後、樹脂コーティングを除去して光ファイバを裸光ファイバ状態にして、これをフッ酸水に浸す。これにより光ファイバを外径が５０％以下に相当する６３μｍ以下になるようにエッチングする。その後、残部の光ファイバをＥＳＲによって、Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子密度を測定する。
【００２４】
シリコンによるＳｉ（Ｄ）−Ｅ’のＥＳＲ測定ではなく、Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’のＥＳＲ測定を選んだ理由は、Ｓｉ（Ｄ）−Ｅ’はファイバの表面近傍にも存在し、ファイバ内部にまで重水素が拡散したことの確認にはならないためである。
【００２５】
【実施例】
以下本発明を図１に図示した工程順に説明する。
始めに、▲１▼の工程で、ＶＡＤ法によってコア部に二酸化ゲルマニュウム化合物が含有する所定屈折率プロファイルの石英系光ファイバ母材の多孔質体コア材を作成し、その後、これを塩素ガスにより脱水処理し、その後、加熱して多孔質体を焼結させて、直径８０ｍｍ長さ５００ｍｍの透明なコア母材を得た。
【００２６】
次ぎに▲２▼の工程で、コア母材の外周に外付け法によって、多孔質体のクラッド層を堆積させ、その多孔質体を脱水焼結処理することにより、外径・・長さ・・の光ファイバ母材を製造した。
【００２７】
次ぎに▲３▼の工程で、得られた光ファイバ母材を線引き装置によって、その一端から他端に向かって徐々に加熱紡糸することにより、外径１２５μm±３μmの裸光ファイバを製造した。そのときの光ファイバの紡糸速度は１０００ｍ/分の速度であり、製造された裸光ファイバはＨｅガスにより冷却され、直ちに紫外線硬化樹脂によるコーティングが施されて樹脂が被覆され、光ファイバボビンに巻き取られた。
【００２８】
この光ファイバボビンに巻きつけられた光ファイバの一部を取り出し、紫外線硬化樹脂を剥ぎ取って形成された裸光ファイバを、次ぎにフッ酸水に浸し、外径６０μｍになるまでエッチングして残った光ファイバをＥＳＲ装置により測定したところ、非架橋酸化欠陥種（Ｇｅ（Ｄ）−Ｅ’）の電子密度が１．０×１０12spins/gとなっていた。従って得られた光ファイバは極めて大きな構造欠陥を有するものであることが確認できた。
【００２９】
次ぎに、▲４▼の工程で、光ファイバボビンに巻き取られた光ファイバは次ぎに温度２０℃、重水素濃度１．５％の窒素雰囲気ガス中で、１０日の間、重水素の処理が成され、次ぎに１０日間重水素のガス抜きが成された。その後に、一部の光ファイバを取り出して、上記と同様に被覆除去がなされてエッチング処理がなされ、ＥＳＲによってＧｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子密度を測定したところ、１．２×１０12spins/gの値が得られた。
【００３０】
このようにして重水素処理がなされた光ファイバを水素雰囲気に１０日間晒した所、晒した状態においては波長１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍの領域において・・の光伝送損失の増加が見られたが、１０日間の水素のガス抜きを行った後は水素雰囲気に晒す前の伝送損失に戻った。これにより、上記重水素により、線引き時に発生した構造欠陥が修復されたことを確認することができた。
【００３１】
他方、重水素処理しない光ファイバを水素雰囲気に１０日間晒し、その後ガス抜きを行ったものは波長１３８０ｎｍ〜１４００ｎｍの領域で伝送損失が・・ｄｂ増加したままであり、本発明により処理された光ファイバは耐水素ガスに優れたものであることを確認することができた。
【００３２】
【効果】
本発明は、上記のとおり、コア部にゲルマニュウムを含有する石英系光ファイバ母材を加熱・紡糸してなる、外径１２５μm±３μmの光ファイバにおいて、光ファイバを重水素雰囲気に晒した後、光ファイバの外径５０％以下の領域を構成するガラス材を電子スピン共鳴法で測定したときＧｅ（Ｄ）−Ｅ’の電子スピン密度が１×１０12spins/g以上あることを特徴とする光ファイバからなる。
【００３３】この光ファイバは、欠陥が無くならない様に高速に紡糸することができ、安価に光ファイバを製造することができる。更に、このようにして製造された光ファイバは、重水素の添加により光ファイバ紡糸時に発生した光ファイバの構造欠陥の修復を確実に検出することができ、長期に渡って水素の接触による損失増加を起こすことの無い光ファイバとして提供することができる優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を図示した処理工程図である。
【図２】本発明における重水素処理後のＥＳＲ測定で検出される化学種の模式図である。
【図１】
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【図２】
2004212421.tif 000004