(57)【要約】 【課題】  コアロッドと後から付与されるクラッド部との界面付近に不純物が存在せず、長波長領域における伝送損失の増大を抑制した光ファイバ及び光ファイバ用プリフォームの製造方法を提供する。【解決手段】  屈折率の高いコア部を含むガラス製コアロッドと、クラッド部の少なくとも一部となる内外面を研磨されたガラス製筒状体を準備し、該ガラス製筒状体の中に前記コアロッドを挿入し加熱してこれを一体化する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、前記ガラス製筒状体の内面を複数回研磨するに際し、少なくとも最終研磨を切削剤の類を含ませない純水を掛け流して行うことを特徴とし、前記研磨には研磨布を用い、該研磨布にはダイアモンド砥粒を固定した研磨布とするのが好ましい。また、前記ガラス製コアロッドとガラス製筒状体には、合成石英ガラス製のものとするのが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の高いコア部を含むガラス製コアロッドと、クラッド部の少なくとも一部となる内外面を研磨されたガラス製筒状体を準備し、該ガラス製筒状体の中に前記コアロッドを挿入し加熱してこれを一体化する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、前記ガラス製筒状体の内面を複数回研磨するに際し、少なくとも最終研磨を切削剤の類を含ませない純水を掛け流して行うことを特徴とする光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項２】
前記研磨が、研磨布を用いて行われる請求項１に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項３】
前記研磨布が、ダイアモンド砥粒を固定した研磨布である請求項２に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項４】
前記ガラス製コアロッドとガラス製筒状体が合成石英ガラス製である請求項１に記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ用プリフォームの製造方法に用いられるガラス製筒状体であって、内面を複数回研磨するに際し、少なくとも最終研磨が切削剤の類を含ませない純水を掛け流して行われたものであることを特徴とするガラス製筒状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英系の光通信用ファイバ(以下、単に光ファイバと称する)、及びこれに用いる光ファイバ用プリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に光ファイバは、光を伝送するコア部とその周囲を取り囲むクラッド部からなる。コア部はクラッド部より屈折率が高いのが一般的である。光ファイバは、光ファイバ用母材を電気炉で加熱・軟化させ、所望の太さに線引きして得られる。
光ファイバ用母材は、まず、コア部と場合によってはクラッド部の一部を含むコアロッド製造し、このコアロッドの外側に、さらにクラッド部を付与することで製造されることが多い。コア部の製造には、VAD法、OVD法、MCVD法、PCVD法といった方法が用いられる。コアロッドの外側に付与されるクラッド部は、OVD法などでコアロッド上に直接堆積され、加熱炉で透明ガラス化されて付与される場合と、コアロッドに別途製造された筒状体を被せて付与される場合がある。
【０００３】
後者のコアロッドに筒状体を被せる方法は、RIT（ロッド・イン・チューブ) 法あるいはRIC（ロッド・イン・シリンダ）法と呼ばれる。ここでは製造された筒状体を延伸し所望の太さにしたものをチューブと称し、製造された筒状体そのものはシリンダと称している。すなわち、RIT法に比べてRIC法のほうが元の筒状体のサイズが大きいが、技術的には同様であり、その境目はあいまいである。従って、以後RIT法と総称する。
【０００４】
RIT法においては、筒状体の中にコアロッドを挿入し、加熱・一体化が図られるが、一体化する際に、所望の太さへの延伸を同時に行う場合と、単に一体化のみが行われる場合がある。当然、設備的には単に一体化のみを行うほうが単純である。逆に、設備的には複雑になるが、一体化と同時に延伸も行う方が、その後の線引きを行う線引き炉に合わせた大きさのプリフォームを製造できるという利点がある。後者の場合、線引き炉の大きさに制限されることなく元のシリンダ及びコアロッドの大きさを大きくできるため、前者に比べて生産性を高めることができる。なお、一体化と同時に光ファイバへの線引きを行うこともある。
【０００５】
合成石英製筒状体の製造にはOVD法などが用いられる。以下はその製造方法の一例である。
アルミナ製の心棒を基体とし、四塩化珪素などの珪素化合物を原料とし、これを酸水素火炎で加水分解して得られる二酸化珪素の微粒子を前記基体に堆積せしめてスート堆積体を形成する。堆積完了後、アルミナ製の心棒を抜いた後にカーボン製心棒を挿入して塩素雰囲気で脱水し、加熱炉で透明ガラス化する。脱水と透明ガラス化は同一の炉で連続的に行っても良いし、それぞれ別の炉で行っても良い。透明ガラス化を概ね常圧で行う際には、雰囲気をヘリウムなどの分子量の小さい気体とすると、ガラス内に残留する気泡が少なくなるので好ましい。なお、窒素などの比較的分子量の大きい気体を使用する場合は、減圧下での加熱、透明ガラス化が、ガラス内に残留する気泡が少なくなるので好ましい。
【０００６】
その後、カーボン製心棒は抜き取られ、石英ガラス製の筒状体が得られるが、この状態では筒状体の内外面は凹凸の多い状態となっている。この外面と内面を研削・研磨して、外径及び内径の均一な筒状体とされる。ここで研削は大きな凹凸を除去する作業を指し、研磨は研削後に残っている微小な凹凸を除去する作業を指す。十分に研磨された後の表面は鏡面状態となる。この研磨の際、一般的には効率を高めるために純水に切削剤を混ぜた液体を掛け流しながら研磨布で表面を擦っている。研磨布には、例えばダイアモンドの砥粒が接着されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにして得られた石英ガラス製筒状体は、RIT法によりコアロッドと一体化されてプリフォームとなり、さらに線引きされて光ファイバとされる。この光ファイバの重要な特性として伝送損失が挙げられる。
一般的なシングルモード用光ファイバでは、コア部にGeが添加されており、その屈折率は純石英で構成されることの多いクラッド部の屈折率に比べて約0.35%高くなっている。このような光ファイバでは、伝送損失は1550nm付近で最小となり、0.180〜0.190dB/km程度の値となる。この1550nm及びそれよりも長波長領域における伝送損失は、コアロッドと後から付与されるクラッド部との界面の状態に左右される。
【０００８】
この界面付近に不純物があると、長波長領域における伝送損失は増大する。これは、不純物による吸収損失、あるいは不純物によりコア内に微小な径変動が起こることによるマイクロベンディングロスによるものと考えられる。これを避けるために、上記筒状体の内面をHF溶液と純水で洗浄してからRIT法によるプリフォームの製造に供される。HF溶液による洗浄は、そのエッチング作用により表面の不純物をガラスの一部とともに除去するものであり、その故に洗浄した面には粗さが増してしまう。このようにして粗さの増した表面は、RIT法によるプリフォームの製造において、界面での気泡数の増大につながり、好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は、コアロッドと後から付与されるクラッド部との界面付近に不純物が存在せず、長波長領域における伝送損失の増大を抑制した光ファイバ及び光ファイバ用プリフォームの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
鋭意検討を重ねた結果、筒状体の内面に残留して伝送損失の増大を起こす不純物は、研磨に用いた切削剤によるものであることが分かった。  
研磨後、筒状体は純水により十分に洗浄されるが、切削剤の成分のなかにはガラスとの親和性が高く、単なる純水による洗浄では除去しきれないものがあるとの考えに達した。HF溶液による洗浄では、不純物はガラスの最表面と共に溶解除去され、伝送損失の増大は抑制される。
そこで、切削剤を用いずに研磨することを検討したが、研磨効率が格段に低下するため、研磨回数が増大し、ひいては研磨に要する時間が増大することが分かった。そこで、複数回繰り返し行われる研磨の少なくとも最終研磨を、研磨剤を含ませない純水で行った。これにより、研磨時間の大幅な増大を招くことなく、ガラス製筒状体の内表面の不純物を除去することが可能となった。このガラス製筒状体をHF溶液による洗浄を行わずにRIT法に供することで、気泡数の増大を招くことなく伝送損失の低い光ファイバ用プリフォームの製造が可能となった。
【００１１】
本発明の光ファイバ用プリフォームの製造方法は、屈折率の高いコア部を含むガラス製コアロッドと、クラッド部の少なくとも一部となる内外面を研磨されたガラス製筒状体を準備し、該ガラス製筒状体の中に前記コアロッドを挿入し加熱してこれを一体化する光ファイバ用プリフォームの製造方法において、前記ガラス製筒状体の内面を複数回研磨するに際し、少なくとも最終研磨を切削剤の類を含ませない純水を掛け流して行うことを特徴とし、前記研磨には研磨布を用い、該研磨布にはダイアモンド砥粒を固定した研磨布とするのが好ましい。また、前記ガラス製コアロッドとガラス製筒状体には、合成石英ガラス製のものとするのが好ましい。
本発明のガラス製筒状体は、光ファイバ用プリフォームの製造方法に用いられるガラス製筒状体であって、内面を複数回研磨するに際し、少なくとも最終研磨が切削剤の類を含ませない純水を掛け流して行われたものであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来行われていたHF洗浄の工程を除いても、コアロッドと後から付与されるクラッド部との界面付近に不純物は存在せず、損失特性の良好な光ファイバが得られる、等の優れた効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
VAD法にてコア部とクラッド部の一部を有するコアロッドを製造した。製造したコアロッドは、酸水素火炎を用いるガラス旋盤を用いてφ64mmに延伸した。なお、本実施形態では、コアロッドのコア部の屈折率分布をクラッドの屈折率よりも約0.35%高い矩形のものとしたが、これに限定されるものではない。
別途、OVD法により石英ガラス製筒状体を製造した。このOVD法ではアルミナ製心棒を基体とし、酸水素火炎中に四塩化珪素を供給し、生成した二酸化珪素の微粒子を基体上に堆積してスート堆積体を形成した。次に、スート堆積体からアルミナ製心棒を抜き取り、代わりにカーボン製心棒を挿入して塩素処理炉内にセットし、塩素と窒素の混合ガス雰囲気下で加熱し、脱水した。
【００１４】
さらに、脱水処理したスート堆積体をガラス化炉内にセットし、減圧下で加熱し透明なガラス体とした。このガラス体からカーボン製心棒を抜き取り、石英ガラス製筒状体を得た。得られた筒状体の内外面はいずれも凹凸が激しいため、外面の研削、内面の研削、外面の研磨を順に行った。以上の工程を経て、外面が鏡面、内面がすりガラス状の石英ガラス製筒状体が得られた。得られた石英ガラス製筒状体の外径は約φ197mmであり、内径は約φ67mmであった。
【実施例】
【００１５】
実施例１；  
上記石英製筒状体にハンドリング用のダミーシリンダを溶着し、その後、内面の研磨を行った。研磨は、従来使用されている切削剤と純水を混ぜた液体の掛け流し状態で、ダイアモンド砥粒を接着した研磨布を先端に巻きつけた棒を回転させつつストロークさせて行った。これを5回繰り返し、6回目は、切削剤を混ぜない純水のみの掛け流し状態で同様に研磨した。
このようにして得られた石英製筒状体に、上記φ64mmに延伸したコアロッドにハンドル用のロッドを接続したものを挿入した。該石英製筒状体とコアロッドの間隙に、上方より窒素を掛け流し、清浄を維持した。次に、この下端が炉内に位置するよう延伸炉内にセットし、炉温が石英ガラスの軟化点以上に達するまで加熱した。しばらく待つと、石英製筒状体とコアロッドの先端が軟化し、落下を開始した。落下開始後、10mm程度の適度な径になるまでは逐次先端を折り取り、廃棄した。前記径まで細くなったところで折り取った残りの先端部に下からシリコーンゴム製の栓をし、同時に、上方から掛け流していた窒素を止め、減圧のポンプラインに切り替えた。これにより、石英製筒状体とコアロッドの間隙は減圧され、炉内の軟化部で間隙がつぶれ、一体化された。
【００１６】
引き続き、一体化した石英製筒状体とコアロッドを徐々に引き下げ始めると、それにともなって、炉の下部から引き出されるガラスの太さも太くなり、所望の太さ、例えばφ80mmになったところで、炉の下部に別途設置されていた一対のローラーで引き出された円柱状ガラスを挟み、所定の速さでの引き取りを開始した。一体化した石英製筒状体とコアロッドの引き下げ速度と、炉の下部での円柱状ガラスの引き取り速度を、物質収支が一致するように整合させることで、外径の安定した円柱状ガラスに加工した。  
得られた円柱状ガラスを別途線引き機で線引きし、直径φ125μmの光ファイバを得た。この光ファイバの損失を測定したところ、1550nmでの損失は0.185dB/kmと良好であった。
【００１７】
比較例１；  
石英製筒状体の研磨の最終ストロークでも切削剤を混ぜた純水を使用したこと以外は、実施例と同じ方法で、石英製筒状体の研磨を行った後、コアロッドを挿入して一体化し、円柱状ガラスを製造した。これを線引きして光ファイバとし、損失の測定を行った。その結果、1550nmでの損失は0.198dB/kmとなり、実施例１のものより損失が増大した。