(57)【要約】【課題】  高価な重水素を必要とせず、低損失で耐水素特性に優れた光ファイバを安定して製造することのできる光ファイバプリフォームの製造方法及び光ファイバを提供することを目的としている。【解決手段】  ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積させてコアとクラッドの一部を有するコアスートを形成した後、脱水・透明ガラス化してコアロッドとし、さらにこの上にクラッドを付与して光ファイバプリフォームを製造する方法において、ガラス微粒子を堆積させてコアを形成し、該コアの側面を加熱しつつクラッドを形成する際、少なくとも１本のバーナにフッ素を含む原料ガスを供給し、該原料ガス中のフッ素の割合を線引きして得られる光ファイバの屈折率分布が実質的にディプレストクラッド形状を呈する程度とし、得られたコアスートを連続的にヒータの高さＨ[mm]のガラス化加熱領域を速度Ｖ[mm/min]で、ヒータ通過時間がＨ/Ｖ≦50[min]となるように通過させて透明ガラス化を行い、コアロッドを得ることを特徴としている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積させてコアとクラッドの一部を有するコアスートを形成した後、脱水・透明ガラス化してコアロッドとし、さらにこの上にクラッドを付与して光ファイバプリフォームを製造する方法において、ガラス微粒子を堆積させてコアを形成し、該コアの側面を加熱しつつクラッドを形成する際、少なくとも１本のバーナにフッ素を含む原料ガスを供給し、該原料ガス中のフッ素の割合を線引きして得られる光ファイバの屈折率分布が実質的にディプレストクラッド形状を呈する程度とし、得られたコアスートを連続的にヒータの高さＨ[mm]のガラス化加熱領域を速度Ｖ[mm/min]で、ヒータ通過時間がＨ/Ｖ≦50[min]となるように通過させて透明ガラス化を行い、コアロッドを得ることを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項２】
ガラス化加熱領域を通過するコアスートの速度Ｖ[mm/min]が、コアロッド内にスリガラス様の溶け残りを生じない限界速度と該限界速度の80％の速度の範囲内に設定されている請求項１に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項３】
コアの側面を加熱しつつクラッドを形成する際、該コアの側面の加熱条件を、マッチドクラッド型プロファイルにしたときにシングルモード光ファイバに適した特性を有するコア製造時よりも弱くして、屈折率分布の裾を大きくし、コアの比屈折率差△ｎの半値を示す径方向の位置において、これより外側の裾部分の全面積Ｓslopeと裾を含めたコア部全体の面積Ｓcoreとの面積比Ｓslope/Ｓcoreを0.12以上とし、得られたコアスートを透明ガラス化してコアロッドとし、該コアロッドの外面からフッ素をドープすることにより、屈折率分布を純石英の0.012％以上の深さを有するディプレスト型としてシングルモード光ファイバに適した特性を付与する請求項１又は２に記載の光ファイバプリフォームの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の製造方法を用いて製作した光ファイバプリフォームを線引きしてなることを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送損失が小さく通信用光ファイバの製造に好適な光ファイバプリフォームの製造方法及びこれを線引きして得られる光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバによる通信では、信号波長として1400 nm付近の波長帯は使用されてこなかった。これは1380 nmに、光ファイバ中のＯＨ基に起因する吸収損失ピーク（以下、ＷＰと称する）が存在するためである。
【０００３】
近年、ＣＷＤＭと呼ばれる通信技術が研究され、そこで使用される光ファイバとして、ＷＰが極めて小さい光ファイバが注目され、開発されている。このＷＰは、光ファイバが水素含有雰囲気に曝された場合に増加することが知られている。従って、光ファイバが長期にわたって使用されることを考えると、初期の段階のみならず、水素含有雰囲気に曝された後もＷＰ値が小さい状態を維持できる耐水素特性の高い光ファイバが望まれる。
【０００４】
これまでに、耐水素特性の高い光ファイバの製造方法として、光ファイバを重水素含有雰囲気に曝して処理する方法が開発されている（特許文献１〜３参照）。
光ファイバの損失は、一般的に次式で表される。
α＝Ａ／λ4＋αIM＋αIR（λ）＋αother（λ）
なお、Ａ；レーリー散乱係数、λ；波長、αIM；構造不完全性損失、αIR；赤外吸収損失、αother；その他の吸収損失であり、αotherには、ＷＰなどの不純物などによる吸収損失ピークが含まれる。
【０００５】
光ファイバには、構造上の欠陥が含まれている場合が多く、その代表的なものとしてＳｉ・（Ｅ’センター）、Ｓｉ‐Ｏ・（非架橋酸素ホールセンター、NBOIIC）、Ｓｉ‐Ｏ‐Ｏ・（パーオキシラジカル）などがある。このうち、NBOIICが拡散してきた水素と結合してＯＨ基を形成し、ＷＰが増加する、というのが水素によるＷＰ増加のメカニズムと考えられている。
【０００６】
【特許文献１】特許第1721913号公報
【特許文献２】ＧＢ2149392Ａ
【特許文献３】ＥＰ1182176Ａ1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
耐水素特性を向上させる方法として、光ファイバを上記した重水素含有雰囲気に曝す方法が知られているが、そのためには、新規に設備と高価な重水素が必要であり、処理にも長時間を要し、コスト高となる。
【０００８】
本発明は、高価な重水素を必要とせず、低損失で耐水素特性に優れた光ファイバを安定して製造することのできる光ファイバプリフォーム（以下、単にプリフォームと称する）の製造方法及び光ファイバを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のプリフォームの製造方法は、ＶＡＤ法によりガラス微粒子を堆積させてコアとクラッドの一部を有するコアスートを形成した後、脱水・透明ガラス化してコアロッドとし、さらにこの上にクラッドを付与して光ファイバプリフォームを製造する方法において、ガラス微粒子を堆積させてコアを形成し、該コアの側面を加熱しつつクラッドを形成する際、少なくとも１本のバーナにフッ素を含む原料ガスを供給し、該原料ガス中のフッ素の割合を線引きして得られる光ファイバの屈折率分布が実質的にディプレストクラッド形状を呈する程度とし、得られたコアスートを連続的にヒータの高さＨ[mm]のガラス化加熱領域を速度Ｖ[mm/min]で、ヒータ通過時間がＨ/Ｖ≦50[min]となるように通過させて透明ガラス化を行い、コアロッドを得ることを特徴としている。
なお、ガラス化加熱領域を通過するコアスートの速度Ｖ[mm/min]は、コアロッド内にスリガラス様の溶け残りを生じない限界速度と該限界速度の80 ％の速度の範囲内に設定するのが望ましい。
【００１０】
さらに、本発明のプリフォームの製造方法は、コアの側面を加熱しつつクラッドを形成する際、該コアの側面の加熱条件を、マッチドクラッド型プロファイルにしたときにシングルモード光ファイバに適した特性を有するコア製造時よりも弱くして、屈折率分布の裾を大きくし、コアの比屈折率差△ｎの半値を示す径方向の位置において、これより外側の裾部分の全面積Ｓslopeと裾を含めたコア部全体の面積Ｓcoreとの面積比Ｓslope/Ｓcoreを0.12以上とし、得られたコアスートを透明ガラス化してコアロッドとし、該コアロッドの外面からフッ素をドープすることにより、屈折率分布を純石英の0.012％以上の深さを有するディプレスト型としてシングルモード光ファイバに適した特性を付与する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高価な重水素を使用しないでも、低損失で耐水素特性に優れた光ファイバを安定して製造することのできるプリフォームが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者は、ＶＡＤ法でガラス微粒子を堆積させてコアスートを形成し、その後焼結炉で脱水及び透明ガラス化を行う際、コアスートが透明ガラス化のために炉内を通過する時間が短いほど、最終製品として得られる光ファイバの耐水素特性が高くなることを見出した。特に、ヒータの高さをＨ[mm]、透明ガラス化時のコアスートの移動速度をＶ[mm/min]とするとき、高温のガラス化加熱領域を通過するヒータ通過時間がＨ/Ｖ≦50[min]になっていると、その効果は顕著であり、このような条件に設定することで本発明を完成した。
【００１３】
コアスートが炉内を通過する時間によって耐水素特性が変わる理由は、加熱時間によって形成される石英ガラス構造のネットワークの構築のされ方が異なり、このネットワークの構造的差異が光ファイバへの線引き時に、欠陥の生成・修復の速度の違い、つまり、耐水素特性の違いとなって現れると推察される。
【００１４】
コアスートが炉内を通過する時間を短くしていくと、コアロッドのコア部とクラッド部との界面付近にスリガラス様の溶け残りを生じる。そのため、コアスートの炉内通過速度Ｖは、コアロッド内にスリガラス様の溶け残りを生じない限界速度と該限界速度の80％の速度の範囲内とされる。
【００１５】
シングルモード光ファイバに要求される特性を満足するには、コアの屈折率分布の形状が矩形に近いことが望ましく、このような屈折率分布を得るためには、コア中のゲルマニウムのクラッド中への拡散を抑制する必要があり、堆積されたコア部をその側面から加熱して密度を高くすることが有効である。
【００１６】
一般に、ＶＡＤ法などのスート法では、コア部からのゲルマニウムの拡散により、コア部の屈折率分布に裾が生じる。この裾が大きいと、所望のモードフィールド径とカットオフ波長を得るには、ゼロ分散波長が大きくなり好ましくない。
所望のモードフィールド径とカットオフ波長を維持しつつゼロ分散波長を小さく抑えるためには、コアロッドにフッ素をドープして、外付けするクラッド部よりも屈折率を低くする方法がある。さらにこの方法によれば、フッ素ドープしたことによるコアロッドの粘度分布効果により、線引き時における耐水素特性が向上する。
【００１７】
また、図１（ａ）に示すように、透明ガラス化したコアロッドにその外周面からフッ素をドープすることにより、コアロッドのクラッド部の屈折率分布がこの上に外付けされたクラッドよりも、純石英の屈折率の0.012％以上低くなっているディプレスト型として、シングルモード光ファイバに適した特性を付与することができる。なお、図１（ｂ）は、従来のマッチドクラッド型の屈折率分布を示している。
【００１８】
このようにコアロッドにフッ素をドープする前提で、コアロッドの屈折率分布を再設計すると、上記コアの裾はある程度大きくてもよい。
具体的には、図２に示すように、コアロッドの径方向の屈折率分布において、コアの比屈折率差△ｎの半値を示す径方向の位置より外側を裾（図中、黒く塗りつぶした領域）と定義して、裾の全面積をＳslopeとし、裾を含めたコア部全体の面積をＳcoreとし、その面積比Ｓslope/Ｓcoreが0.12以上となる裾を設ける。
【実施例】
【００１９】
３本のバーナを使用してスートコアの堆積を行った。そのうち１番目のバーナには、原料として四塩化ゲルマニウムと四塩化ケイ素の混合物を供給してコア部を形成した。２番目のバーナには、四塩化ケイ素と四フッ化ケイ素の混合物を供給してフッ素をドープし、３番目のバーナには四塩化ケイ素のみを供給してクラッドを形成し、ディプレスト型プロファイルとなるコアスートを製作した。
【００２０】
これとは別に、１番目のバーナに原料として四塩化ゲルマニウムと四塩化ケイ素の混合物を供給してコア部を形成し、２，３番目のバーナには、四塩化ケイ素のみを供給してクラッドを形成し、マッチドクラッド型プロファイルとなるコアスートを製作した。
なお、フッ素は非常に拡散し易いため、複数本のバーナを用いて堆積する場合でも、その一部のバーナに四塩化ケイ素と四フッ化ケイ素の混合物を供給するだけで、コアロッド全体にほぼ均一にフッ素をドープすることができる。
【００２１】
このようにして製作したディプレスト型プロファイルとマッチドクラッド型プロファイルとなるコアスートを、それぞれガラス化加熱領域を通過するヒータ通過時間Ｈ/Ｖ[min]を変えて透明ガラス化し、コアロッドを製作した。各コアロッドにクラッドを付与した後、線引きして得た光ファイバの耐水素試験を行い、ＷＰの変化を調べた。その結果を図３のグラフで示した。
【００２２】
図３において、Ｈ/Ｖが小さくなるほど、ＷＰは、どちらのタイプのプロファイルにおいても小さくなっているが、ディプレスト型とマッチドクラッド型とでは、ディプレスト型の方がＷＰは小さい。これは、フッ素がドープされると石英ガラスの粘度は小さくなるため、線引き時に得られる粘度分布効果により、さらに耐水素特性が向上したものと考えられる。
【００２３】
なお、所定の分散値を得ようとすると、コアの裾の大きさとクラッドのディプレストの度合いを併せて変える必要があるが、上記したような耐水素特性の十分な向上を図るには、コアの比屈折率差△ｎの半値を示す径方向の位置において、これより外側の裾部分の全面積Ｓslopeと裾を含めたコア部全体の面積Ｓcoreとの面積比Ｓslope/Ｓcoreを0.12以上とし、さらにコアロッドにフッ素をドープすることで屈折率分布を純石英の0.012％以上の深さを有するディプレスト型とするのが望ましい。
【００２４】
なお、ここで上記耐水素特性の十分な向上とは、水素雰囲気に曝した後のＷＰにおける損失の絶対値が0.35 dB/km以下となることを指している。水素雰囲気に曝す前の段階でＷＰにおける損失の絶対値として0.31dB/km以下のものは工業的に得られるので、水素によるＷＰの上昇が0.04 dB/km以下となる条件を求めたのが上記の値であり、屈折率分布を純石英の0.012％以上の深さを有するディプレスト型とした理由でもある。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
光ファイバの前駆体であるプリフォームの製造コスト及び伝送損失の低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】(ａ)，(ｂ)は、いずれも屈折率分布の型を示す図であり、縦軸は比屈折率差、横軸は径方向位置である。
【図２】コア部の屈折率分布を示す図であり、縦軸は比屈折率差、横軸は径方向位置である。
【図３】水素によるＯＨ吸収損失増とヒータ通過時間との関係を示すグラフである。
【図１】
2005200255.tif 000002
【図２】
2005200255.tif 000003
【図３】
2005200255.tif 000004