(57)【要約】 【課題】  屈折率分布の良好な光ファイバ用母材の製造方法を提供する。【解決手段】  石英管１１に原料ガスを供給し、石英管１１外部から加熱して石英管内壁にガラス層１４を堆積させるＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法において、一体化コラプスの前に、石英管１１内にエッチング剤を供給して、エッチングを行うと同時に、石英管内の中空部１３の径を縮減させるコラプスを行うことである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英管に原料ガスを供給し、石英管外部から加熱して石英管内壁にガラス層を堆積させるＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法において、石英管内にエッチング剤を供給して、エッチングを行うと同時に、石英管内の中空部の径を縮減させるコラプスを行う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】
エッチングを行うと同時に、石英管内の中空部の径を縮減させるコラプスを行うことにより石英管の中空部の径を０．１〜１．６ｍｍまで縮減する請求項１記載の光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光ファイバ用母材を製造する方法のひとつにＭＣＶＤ法（Modified Chemical Vapor Deposition）がある。ＭＣＶＤ法は、所望の屈折率分布を得るために配合された数種類の原料ガスを石英管内に供給し、石英管外側から移動式バーナで加熱することによって、石英管内部の反応でスートを堆積させ、それをガラス化させる工程を何回か行った後、バーナをトラバースさせ十分加熱することにより石英管を潰すコラプス工程を何回か経て中実の光ファイバ用母材を得る方法である。
【０００３】
コラプス工程において、石英管がバーナで加熱され高温になることにより、ＧｅＯ2 （ｓ）→ＧｅＯ（ｇ）↑＋１／２Ｏ2 （ｇ）↑の反応が石英管内壁より起こる。ＧｅＯ2 はガラスより屈折率の大きい媒質であり、石英管を中実化させて、ＧｅＯ2 が石英管内壁より抜けると、図４に示すように、ディップと称される母材のコア中心部に屈折率が極端に低い領域ができる。
【０００４】
ディップの発生を防ぐために、コラプス工程の間にＧｅＯ2 の抜けたガラス層をエッチングする工程を行う製造方法がある。その方法を説明する概略図を図３に示す。
【０００５】
図３に示すように、石英管３２内にガラス層を堆積させた後、酸水素バーナ３１で加熱しながらトラバースさせて石英管３２を縮径させるコラプスを行う（図３（ａ）参照）。次に、バーナ３１で加熱しながら中空部３３径の小さくなった石英管３２の中にＣ2Ｆ6ガス等のエッチング剤を供給することによりＧｅＯ2 の抜けたガラス層を削るエッチングを行う（図３（ｂ）参照）。
【０００６】
最後に、再度バーナ加熱により中空部３３を中実させるバックワードコラプスを行い（図３（ｃ）参照）、光ファイバ用母材を得る。
【０００７】
また、その他の方法としては、石英管内にガラス層を堆積した後、ＧｅＣｌ4 を供給しながら石英管を縮径することで、コア中心の屈折率を上げてその分布を調整する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１４６６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の光ファイバ用母材の製造方法において、エッチング工程を設けることで屈折率の低い領域は少なくなったが、図５に示すように、屈折率分布は完全ではなく、微量ながらＧｅＯ2 の抜けたガラス層がコアに存在しているという問題点がある。
【００１０】
これは、エッチング工程後の中空部を中実化するバックワードコラプス工程において、ＧｅＯ2 が抜けるためと推察される。
【００１１】
コラプス時にＧｅＯ2 が減少する反応は、その反応温度と、石英管内壁の表面積に依存する。反応温度が高い程、ＧｅＯ2 が減少しやすいが、コラプスにおいては、バーナによる加熱は必須であるため、その石英管内の温度を低くすることはできない。
【００１２】
そこで、エッチング工程を行う前のコラプス工程において、エッチング剤が少量流れる程度まで石英管内径を細くすれば、内表面積が小さいのでＧｅＯ2 の減少を最小限に抑えることができる。従って、バックワードコラプスの直前にエッチング剤を供給し、ＧｅＯ2 の抜けたガラス層をエッチングする方法である。
【００１３】
しかし、この方法では、以下の問題がある。
【００１４】
一つは、エッチング工程においても内表面積が小さい為に、エッチング剤の供給が少量となり、エッチングが不十分という問題である。これを回避するためにエッチング剤の供給流量を多くすれば、内径が小さいために石英管内圧が上昇し、石英管が膨張してしまう。また、エッチング工程において、その回数を増やすことで、十分なエッチングが行えるが作業工程及び時間が掛かってしまう。
【００１５】
また、特許文献１に示されるように、コアのディップを埋めるのに、Ｇｅを補充する方法は中心部の屈折率が高くなり、その制御、設計が難しくなってしまう。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、屈折率分布の良好な光ファイバ用母材を効率的に製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、石英管に原料ガスを供給し、石英管外部から加熱して石英管内壁にガラス層を堆積させるＭＣＶＤ法による光ファイバ母材の製造方法において、一体化コラプスを行う前に、石英管内にエッチング剤を供給し、エッチングを行うと同時に、石英管内の中空部の径を縮減させるコラプスを行う光ファイバ用母材の製造方法である。
【００１８】
請求項２の発明は、エッチングを行うと同時に、石英管内の中空部の径を縮減させるコラプスを行うことにより石英管の中空部の径を０．１〜１．６ｍｍまで縮減する請求項１記載の光ファイバ用母材の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、屈折率分布の良好な光ファイバ用母材を効率的に製造できるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２１】
まず、前工程として、石英管内に光ファイバ母材の原料となる原料ガスを流しながら、石英管外部から移動式の酸水素バーナで加熱し、石英管内壁にスートを堆積させる。原料ガスは、主に、ガラス原料ガス及びゲルマニウム（Ｇｅ）を含むドーパント原料ガスである。この時、クラッド層及びコア層を所望の屈折率になるよう、原料ガスの種類及び導入量を制御する。
【００２２】
次に、原料ガスの供給を止め、酸水素バーナで加熱し、石英管内壁に堆積したスートを透明ガラス化する。次に、再度原料ガスを供給して石英管外部からバーナにより加熱して石英管内壁にスートを堆積させる。上記のスートを堆積させる工程、スートをガラス化する工程を数回繰り返し、内部にガラス層の形成された石英管が形成される。ガラス層を備えた石英管は中空部を備えている。
【００２３】
次に、図１の光ファイバ母材の製造方法を示す概略図に示すように、ガラス層１４を備えた石英管１１を、溶融するのに十分な温度で酸水素バーナ１２により加熱し、コラプス（中空部内径の縮減）する。この時、酸水素バーナ１２をゆっくりトラバースしながら加熱を行う。このコラプスを数回行い、徐々に中空部１３の径を小さくする（図１（ａ）参照）。
【００２４】
コラプス工程を数回経た後、エッチング剤であるＣ2Ｆ6ガスを中空部３３に供給しながらコラプスする（図１（ｂ）参照）。
【００２５】
エッチング剤の供給量は、エッチングを長手方向に均一にし、製造ロット間のエッチング量の再現性を良くするために、酸水素バーナ１２の移動速度（トラバース速度）に合わせて調整する。例えば、トラバース速度が遅いときは、ガラス層のオーバーエッチを防ぐためエッチング剤の流量を少なくし、トラバース速度が速いときは、ガラス層を十分にエッチングするようエッチング剤の流量を多くする。
【００２６】
本実施の形態では、石英管１１が膨張しないように、エッチング剤の供給流量を１ｓｃｍ〜５０ｓｃｍの範囲で供給したが、エッチング剤導入により中空部１３が膨張しなければその流量は上記範囲に限らず１００ｓｃｍでも可能である。
【００２７】
エッチングとコラプスを同時に行い、中空部径を十分に小さくした後、エッチング剤の供給を止め、ガラス層１４の堆積した石英管１１を中実化するバックワードコラプス（一体化コラプス）を行い、光ファイバ用母材が得られる（図１（ｃ）参照）。
【００２８】
本実施の形態では、エッチングとコラプスを同時に行う工程を、中空部径が０．５ｍｍになるまで行い、その後一体化コラプスを行った。
【００２９】
本実施の形態ではエッチング剤としてＣ2Ｆ6ガスを用いたが、エッチング剤はこれに限らず、ＣＨＦ3，ＣＦ4，Ｃ3Ｆ8，Ｃ3Ｆ6，Ｃ4Ｆ8及びＮＦ3 等のガスを用いても良い。
【００３０】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００３１】
本実施の形態による光ファイバ母材の製造方法は、ＭＣＶＤ法でガラス層１４を堆積させた石英管１１を、その中空部１３にエッチング剤を供給しながら酸水素バーナ１２で加熱することで、加熱によって発生するＧｅＯ2 の抜けたガラス層１４を削るエッチングと、石英管中空部１３の縮径を行うコラプスを同時に行ったものである。
【００３２】
コラプス工程における酸水素バーナ１２のトラバース速度は非常に遅く、中空部１３が小径のため、エッチング剤の流量が少なくてもトータルではエッチングするのに十分な流量のガスが流れる。よって石英管１１を膨張させずに十分にガラス層１４をエッチングできる。
【００３３】
最後にガラス層１４を備えた石英管１１を中実化させる一体化コラプスをする時には、中空部１３の径は非常に小さいので石英管１１内表面積は非常に小さい。また、バーナによる加熱時間も短くすむので、ＧｅＯ2 の減少は無視できる程度に抑えられる。
【００３４】
図２に本実施の形態による方法で製造した光ファイバ用母材の屈折率分布図を示す。
【００３５】
図２に示すように、図５に示した屈折率分布と比較して、さらにディップを低減でき、ディップが殆ど存在しない。
【００３６】
また、一体化コラプスを行う前に、石英管１１内にエッチング剤を供給してエッチングを行うと同時に、石英管１１内の中空部１３の径を縮減させることで、光ファイバ用母材の製造時間が短縮できる。よって屈折率分布の良好な光ファイバ用母材が短時間で製造できる。
【００３７】
光ファイバ用母材は、それを線引して光ファイバにする。その光ファイバの検査をしたところ、ディップのない理想的な屈折率分布をもつため、損失特性、帯域特性及び分散特性など、あらゆる特性が従来の方法で作製した光ファイバより向上した。また、プリフォームアナライザからのファイバ特性の計算精度も向上した。
【００３８】
ここで、図６にエッチングとコラプスを同時に行う工程後中空部径と一体化コラプス後のディップの深さの関係を示す。
【００３９】
図６に示すように、エッチングとコラプスを同時に行い、中空部径を小さくしてから一体化コラプスを行うことで、ディップをかなり低減できる。エッチングとコラプスを同時に行い、石英管内の中空部の径を１．６ｍｍ以下まで縮減した後に一体化コラプスを行うことで、作製される光ファイバ用母材のディップの深さは０．００５以下に抑えることができる。また、ディップの幅はディップの深さが０．００５大きくなる毎に略０．１μｍ増える。グラフより、中空部径を１．６μｍに縮減した後に一体化コラプスを行って作製される光ファイバ用母材は、そのコア中心部に発生するディップを深さ０．００５、幅０．１μｍに抑えることができる。
【００４０】
エッチングと同時にコラプスする工程により中空部径が細くする程、得られる光ファイバ用母材のディップを小さくすることができる。しかし、０．１ｍｍ以下に細くすると一体化してしまう危険性がある。よって、一体化コラプスを開始するときの中空部径は０．１〜１．６ｍｍの範囲が好ましい。
【００４１】
また、他の実施の形態として、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法による光ファイバ母材の製造方法において、その一工程であるコラプス工程にも適用できる。
【００４２】
また、本発明は、光ファイバ用母材の製造方法に限らず、ディップの発生を抑制しながら石英管中空部をコラプスすることが好ましいコラプス工程を含む他の製造方法に適用できる。
【００４３】
また、エッチング剤の流量を制御して所望のディップを有する屈折率分布を持った光ファイバ用母材を作製することができる。所望の屈折率分布を持つ光ファイバはファイバ型回折格子として用いられる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法を示す概略図であり、（ａ）は、コラプス工程を示し、（ｂ）は、エッチング及びコラプス工程を示し、（ｃ）は一体化コラプス工程を示す。
【図２】図１に示した製造方法で作製した光ファイバ用母材の屈折率分布図である。
【図３】従来の光ファイバ用母材の製造方法を示す概略図であり、（ａ）は、コラプス工程を示し、（ｂ）はエッチング工程を示し、（ｃ）は、バックワードコラプス工程を示す。
【図４】従来のエッチング処理を施さない製造方法で作製した光ファイバ用母材の屈折率分布図である。
【図５】従来のエッチング処理を施した製造方法で作製した光ファイバ用母材の屈折率分布図である。
【図６】エッチングとコラプスを同時に行う工程後の中空部の内径と一体化コラプス後のディップの深さとの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  石英管
１３  中空部
１４  ガラス層
【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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