(57)【要約】【課題】ＯＨ基に起因する光損失の小さい低損失光ファイバ母材とその製造方法を提供する。【解決手段】ガラス微粒子を堆積して多孔質母材を形成し、該多孔質母材を脱水・透明ガラス化してコア部材を製造し、該コア部材にクラッド部を付加して所望のコア／クラッド比とする光ファイバ母材の製造方法において、電気炉を用いて該多孔質母材をヘリウム及び塩素を含む雰囲気中で脱水する脱水工程と、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中でガラス化するガラス化工程との間に、ヘリウムを主とする雰囲気中で加熱するパージ工程を設けて、コア部材を製造することを特徴としている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス微粒子を堆積して多孔質母材を形成し、該多孔質母材を脱水・透明ガラス化してコア部材を製造し、該コア部材にクラッド部を付加して所望のコア／クラッド比とする光ファイバ母材の製造方法において、電気炉を用いて該多孔質母材をヘリウム及び塩素を含む雰囲気中で脱水する脱水工程と、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中でガラス化するガラス化工程との間に、ヘリウムを主とする雰囲気中で加熱するパージ工程を設けて、コア部材を製造することを特徴とする低損失光ファイバ母材の製造方法。
【請求項２】
脱水工程、パージ工程及びガラス化工程で使用されるヘリウムガスは、その水分が１０ｐｐｂ以下に低減されたものである請求項１に記載の低損失光ファイバ母材の製造方法。
【請求項３】
パージ工程が、８００〜１２００℃の間で行われる請求項１又は２に記載の低損失光ファイバ母材の製造方法。
【請求項４】
脱水・透明ガラス化したコア部材を、ガラス旋盤を用いて酸水素火炎バーナで加熱して所望の径に延伸した後、水分の拡散した表面層をエッチングして取り除いた上で、クラッド部を付加する請求項１乃至３のいずれかに記載の低損失光ファイバ母材の製造方法。
【請求項５】
脱水・透明ガラス化したコア部材を、電気炉で加熱して所望の径に延伸した後、不純物の付着した表面層をエッチングして取り除いた上で、クラッド部を付加する請求項１乃至４のいずれかに記載の低損失光ファイバ母材の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の製造方法を用いて製造されたものであることを特徴とする低損失光ファイバ母材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＡＤ法などを用いての光ファイバ母材の製造に係り、特には、信号光の水による吸収の極めて少ない低損失光ファイバ母材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバ母材の製造方法としてＶＡＤ法がよく知られている。この方法は、反応室内に設置されたコア堆積用バーナとクラッド堆積用バーナにより、気相で生成されたガラス微粒子を、回転しつつ上昇するシャフトに取り付けられた出発材の先端に堆積させて、コア層とクラッド層からなる光ファイバ用多孔質母材を製造するものである。
【０００３】
この多孔質母材は、塩素などの脱水ガスを含む雰囲気中で加熱することにより脱水され、引き続きＨｅなどの不活性ガス雰囲気中で加熱することによりガラス化されて、クラッド層の一部を有する光ファイバ母材用コア部材となる。
さらに、このコア部材の外側に、石英管でジャケッティングして、あるいは他の気相合成法でクラッド部を堆積し、脱水・透明ガラス化して、所望のコア／クラッド比を有する光ファイバ用ガラス母材が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この光ファイバ用ガラス母材を線引きして得られる光ファイバは、一般的に波長１３８３ｎｍ付近に光損失のピークを有する。これは光ファイバ中に存在するＯＨ基に起因するものであり、ＯＨ基１ｐｐｂにつき０．０６５ｄＢ／ｋｍの損失増となることが分かっている。さらに、このＯＨ基に起因する損失ピークは、水素の拡散により経時的に増加することも分かっている。
【０００５】
従来、このＯＨ基による光損失のある波長域は、この吸収ピークが１ｄＢ／ｋｍ程度以下であれば、特に問題になることはなかった。しかし、近年、ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ　ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）などの技術やラマン増幅などの技術の出現により、この波長域の光を伝送する必要性が生じてきた。その際、ＯＨ基に起因する損失ピークが大きいと、光信号の伝送品質が劣化してしまうため、問題となる。
そこで本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、ＯＨ基に起因する光損失の小さい低損失光ファイバ母材とその製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の低損失光ファイバ母材の製造方法は、ガラス微粒子を堆積して多孔質母材を形成し、該多孔質母材を脱水・透明ガラス化してコア部材を製造し、該コア部材にクラッド部を付加して所望のコア／クラッド比とする光ファイバ母材の製造方法において、電気炉を用いて該多孔質母材をヘリウム及び塩素を含む雰囲気中で脱水する脱水工程と、ヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中でガラス化するガラス化工程との間に、ヘリウムを主とする雰囲気中で加熱するパージ工程を設けて、コア部材を製造することを特徴としている。
【０００７】
本発明において、脱水工程、パージ工程及びガラス化工程で使用されるヘリウムガスは、その水分が１０ｐｐｂ以下に低減されたものである。なお、パージ工程は８００〜１２００℃の間で行われる。
脱水・透明ガラス化したコア部材は、ガラス旋盤を用いて酸水素火炎バーナで加熱して所望の径に延伸した後、水分の拡散した表面層をエッチングして取り除いた上で、あるいは電気炉で加熱して所望の径に延伸した後、不純物の付着した表面層をエッチングして取り除いた上で、この周囲にクラッド部が付加される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、従来の脱水工程とガラス化工程との間に、水分含有量の極めて少ないヘリウムを主とする雰囲気中で加熱するパージ工程を設けてコア部材を製造し、これにクラッド部を付加することで、ＯＨ基に起因する波長１３８３ｎｍ付近の光損失を大幅に低減するものである。
【０００９】
本発明において、脱水工程、パージ工程及びガラス化工程において使用される雰囲気ガスの一つとしてヘリウムが挙げられる。ヘリウムに含まれる水分は、１ｐｐｍ以下であるが、さらに精製器で取り除いて１０ｐｐｂ以下にすると、光損失はさらに低減される。これは、脱水工程において塩素によりシリカから脱離した水分のうち、依然として多孔質母材中に滞留している水分が、パージ工程において実質的に水分を含まないガスで置換されるためである。各工程において使用される塩素についても、同様に精製器を使用して水分を取り除けば、より高い効果が期待される。
【００１０】
なお、このパージ工程が効果的に行われるためには、その温度は８００℃以上１２００℃以下である。これは、８００℃未満では、水分を含むガスの拡散速度が遅く、水分を含まないガスとの置換が十分に行われず、パージ工程を実用的な時間内で行うことができなくなる。加えて、激しい温度変化のために炉心管が割れ易くなり経済的に不利である。また、１２００℃を超えると多孔質母材の収縮が始まり、この場合も置換が十分に行われず、ガラス中に滞留している水素成分がうまくパージできないためである。
【００１１】
脱水・透明ガラス化したコア部材は、所望の径に延伸した後、これに必要な厚さのクラッド部が付加される。
延伸する手段としては、ガラス旋盤や電気炉が挙げられるが、線引きして光ファイバとしたとき推定される光の分布を比較したとき、光の分布がコア部材の外にまで広がるようであれば、コア部材と後から付加されるクラッド部との界面付近の水分も重要な要素となる。
【００１２】
延伸をガラス旋盤で行った場合には、使用した酸水素火炎バーナの火炎によりコア部材表面層に水分が拡散する。この影響を可能な限り低減するため、延伸したコア部材の表面層をフッ酸やプラズマでエッチングして取り除くのが望ましい。
電気炉を使用して延伸を行った場合は、コア部材表面層への水分の拡散は殆どないが、炉材などから発生する物質が表面に付着し、吸収損失を招くおそれがあるため、この場合もコア部材の表面層をエッチングして取り除くのが望ましい。
【００１３】
コア部材は、コアのみあるいはコアにクラッドの一部を有した構成とされるが、コア部材内のコア／クラッド比は、これに後から付加されるクラッド部の水の含有量によってその許容範囲が決定される。すなわち、後から付加されるクラッド部でのＯＨ基による吸収の影響を０．０１ｄＢ／ｋｍ以下とするためには、該クラッド部の水の含有量が２００ｐｐｍ程度ある場合は、コア部材の外側に漏れ出す光パワーの量を光パワーの総量の７×１０−７以下に抑えるべきであるが、該クラッド部の水の含有量が２ｐｐｍ程度まで低減されているのであれば、コア部材の外側に漏れ出す光パワーの量は光パワーの総量の７×１０−５以下程度でよい。このように光パワーの推定分布から好ましいコア部材内のコア／クラッド比は決定される。なお、光パワーの推定分布はコアの屈折率分布形状によっても大きく左右される。
【００１４】
【実施例】
（実施例１）
ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積して多孔質母材を形成した。次にこの多孔質母材を電気炉内に垂下し、塩素、ヘリウムの雰囲気中、１１００℃で脱水し、引続き１１００℃、ヘリウム１００％の雰囲気中でパージを行い、その後、ヘリウム１００％の雰囲気中１５００℃にて透明ガラス化して、光ファイバ用コア部材を形成した。
【００１５】
使用した電気炉は、石英製の炉心管を備え、この炉心管内をワークが外気から遮断された状態で上下できるようになっている。発熱体による加熱で高温となる部分は炉心管の一部分であり、上記各処理は、ワークの全長が順次この高温部を通過することで行われる。
炉心管の上部は蓋で閉じられるようになっており、ワークの取り付けられたシャフトがこの蓋を貫通して上下するようになっている。雰囲気ガスは、炉心管下部に設けられた供給ポートから導入され、蓋に設けられた排気ポートから排出される。
【００１６】
なお、各処理工程において、炉心管内に導入する各ガスは、脱水後に水分がガラス部材に再度取り込まれるのを防ぐために、水分を１０ｐｐｂ以下に低減したものを用いた。パージ工程は、８００℃以上、１２００℃以下で行った。
このようにして製造したコア部材を線引きし、複数のモードを伝播させて損失特性を調べたところ、ガラス中の水分が原因である波長１３８３ｎｍ付近の吸収ピークが極めて小さくなり、良好な特性を有していた。
【００１７】
得られたコア部材は、コア径とクラッド径の比が０．２０であり、シングルモード光ファイバとするには不完全なので、外付け法で、これにさらにクラッドを付与して完全な光ファイバ用ガラス母材とした。
このクラッドを付与する際に、コア部材を一旦所定の径に延伸する必要があり、これには、ガラス旋盤を用いて酸水素火炎で行った。このときの酸水素火炎でガラス母材の表面に水分が拡散したと思われる層を、ＨＦ溶液でエッチングして取り除いてから、外付け法でクラッドを付与し、さらに、ヘリウムと塩素の雰囲気中で脱水・透明ガラス化を行った。
このようにして製造した光ファイバ用ガラス母材を線引きしたところ、図１に示すように、先にコア部材を線引きしたものと同程度の良好な損失特性を持つ光ファイバが得られた。
【００１８】
また、延伸を、上記酸水素火炎に代えて電気炉で行い、電気炉内で表面に付着した不純物をＨＦ溶液でエッチングし、取り除いてから外付け法でクラッドを付与し、ヘリウムと塩素の雰囲気中で脱水・透明ガラス化を行っても、同様の結果が得られた。
【００１９】
（比較例１）
従来方法でガラス母材を製造した。なお、ここで従来方法とは、本発明の上記実施例と以下の点で異なっている。
第１に、コア部材の脱水工程と透明ガラス化との間に、パージ工程を有していない。第２に、炉心管内に導入されるガスの水分は、１ｐｐｍ以下までしか補償されていない。第３に、外付け法でクラッドを付与するために、酸水素火炎で延伸したコア部材の表面をエッチングしない。
このような従来方法で製造したガラス母材を線引きして得た光ファイバの損失特性を調べたところ、図２に示すように、波長１３８３ｎｍに損失による大きなピークが認められた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、脱水工程とガラス化工程との間にパージ工程を設けてコア部材を製造することにより、ＯＨ基に起因する光損失の小さい低損失光ファイバ母材が得られる。
該コア部材にクラッド部を付加する前に、コア部材の表面をエッチング処理することで、さらに光損失の小さい低損失光ファイバ母材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で得られた光ファイバの損失特性を示すグラフである。
【図２】従来方法で得られた光ファイバの損失特性を示すグラフである。
【図１】
2004002106.tif 000002
【図２】
2004002106.tif 000003