(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーからガラス原料ガスと火炎を噴出させ、該火炎中でガラス微粒子を生成させて出発材上に堆積させ多孔質ガラス母材とするＶＡＤ法において、該多孔質ガラス母材の先端を、該多孔質ガラス母材を支持するシャフトを振動させることにより火炎に対して振動させることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項２】
バーナーからガラス原料ガスと火炎を噴出させ、該火炎中でガラス微粒子を生成させて出発材上に堆積させ多孔質ガラス母材とするＶＡＤ法において、該多孔質ガラス母材の先端に対して、バーナーで生じる火炎の位置を火炎の横方向からの周期的または非周期的な気流で変化させることを特徴とする光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【請求項３】
脱水・ガラス化して得られる光ファイバ用ガラス母材の屈折率分布がグレーデッドインデックス型である請求項１又は２に記載の光ファイバ用多孔質ガラス母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用多孔質母材、特には、径方向に屈折率分布が滑らかに変化したグレーデッドインデックス型（ＧＩ型）のマルチモード光ファイバを得るのに好適な光ファイバ用多孔質母材（以下、単に多孔質母材という）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＶＡＤ法による多孔質母材の製造は、ＳｉＣｌ4 等のガラス微粒子原料及びＧｅＣｌ4 等の屈折率調整用添加物を可燃ガス（Ｈ2 ）、助燃ガス（Ｏ2 ）とともにガラス微粒子合成用バーナーに供給して酸水素火炎中で加水分解反応させてガラス微粒子を形成し、これをターゲット棒に堆積させることにより行われる。
【０００３】
図１に、一般的なＶＡＤ法による多孔質母材の製造装置を示す。
チャンバ１内において、ガラス微粒子合成用バーナー２で生成させたガラス微粒子３を、回転しつつ上昇するターゲット棒４に付着・堆積させてコアとクラッドからなる多孔質母材５を得る。ガラス微粒子は主にＳｉＯ2 からなり、その他に屈折率調整用のドーパントとしてＧｅＯ2 等を含んでいる。付着しなかったガラス微粒子６は、排気管７を通って排気される。
多孔質母材５は、その後、加熱・脱水して透明ガラス化処理されて光ファイバ用ガラス母材となり、これを線引きすることで光ファイバが得られる。
【０００４】
このようにして得られる光ファイバの屈折率分布は、多孔質母材製造時の屈折率調整用添加物であるドーパントの火炎中での空間分布及び多孔質母材の表面温度分布、火炎の温度分布によって変化する。
光ファイバの屈折率分布は、用途に応じて図２（ａ）に示すようなグレーデッドインデックス型や、図２（ｂ）に示すようなステップインデックス型などさまざまな形状のものがある。
【０００５】
ＶＡＤ法での屈折率分布の制御は、従来、バーナーとスート（ガラス微粒子の堆積体）との相対位置やガス流量によって調整するといった方法でなされてきたが、思い通りの屈折率分布を得ることは非常に困難であった。
特にグレーデッドインデックス型のマルチモード光ファイバは、屈折率分布が滑らかに変化している必要があり、ステップインデックス型のシングルモード光ファイバなどに比べて、屈折率分布が伝送特性に与える影響が遥かに大きいため、ＶＡＤ法で所望の屈折率分布を有する多孔質母材を得ることは極めて困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、屈折率分布が径方向に滑らかに変化したＧＩ型光ファイバの製造に好適な多孔質母材を容易に得ることのできる多孔質母材の製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多孔質母材の製造方法は、バーナーからガラス原料ガスと火炎を噴出させ、該火炎中でガラス微粒子を生成させて出発材上に堆積させ多孔質ガラス母材とするＶＡＤ法において、該多孔質母材の先端を、該多孔質ガラス母材を支持するシャフトを振動させることにより火炎に対して振動させることを特徴としている。
【０００８】
また、多孔質母材の先端に対して、バーナーで生じる火炎の位置を火炎の横方向からの周期的または非周期的な気流で変化させてもよい。
この多孔質母材を脱水・ガラス化して、屈折率分布がグレーデッドインデックス型である光ファイバ用ガラス母材が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の多孔質母材の製造方法について、図３〜図５を用いて詳細に説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明のＶＡＤ法による多孔質母材の製造方法を示す。チャンバ１内において、ガラス微粒子合成用バーナー２で生成したガラス微粒子３を、回転しつつ上昇するターゲット棒４に付着させて多孔質母材５を得る。付着しなかったガラス微粒子６は火炎排気ガスとともに排気管７からチャンバ１外へ排出される。ガラス微粒子は主にＳｉＯ2 からなり、その他の屈折率調整用のドーパントとしてＧｅＯ2 等を含んでいる。
多孔質母材中のドーパントの濃度分布は、火炎中のドーパントの空間分布と火炎及び多孔質母材表面の温度分布等により決まる。このとき、多孔質母材と火炎との相対位置を変化（振動）させることで、多孔質母材表面におけるドーパントを含むガラス微粒子堆積時の濃度勾配を平均化し、滑らかな分布とすることができる。
【００１０】
多孔質母材と火炎との相対位置を振動させるには、図３（ａ）に示すように、多孔質母材を吊っているシャフト８に取り付けられた振動発生機構９によって多孔質母材５の先端を振動させ、火炎との相対位置を変化させることができる。このとき、図示していない多孔質母材位置検出機構により多孔質母材先端の振幅及び振動周期を測定し、これを振動発生機構９にフィードバックすることで、振動状態をガラス微粒子の堆積中、多孔質母材の長手方向にわたって一定とし、品質を長手方向に安定化させることができる。
【００１１】
多孔質母材位置検出機構としては、ＣＣＤカメラと画像処理装置を組み合わせた装置、あるいはレーザー距離測定機等が挙げられ、これらを用いて多孔質母材の位置を検出することができる。
また、図３（ｂ）に示すように、シャフト８の剛性を十分に高くせずに、回転時に多孔質母材に作用する遠心力によってシャフト８をたわませ、多孔質母材の先端が必要量振れるようにして製造する方法もある。この方法は、多孔質母材の回転数を制御することで振幅を一定に保つことができる。
【００１２】
多孔質母材と火炎との位置を相対的に振動させる他の方法として、図３（ｃ）に示すように、火炎の周辺に送風装置１０ａ，１０ｂを取りつけ、周期的または非周期的に送風する気流により、火炎の位置を振動させたり、図３（ｄ）に示すように、バーナー２にバーナー振動機構１１を取り付け、これにより火炎の位置を振動させる方法等が挙げられる。
火炎の位置を振動させる方法で製造する場合、図示していない火炎位置検出機構により、火炎の振幅及び振動周期を測定し、この情報を送風装置１０ａ，１０ｂあるいはバーナー振動機構１１にフィードバックすることで、振動状態をガラス微粒子の堆積中、多孔質母材の長手方向にわたって一定とし、品質を長手方向に安定化させることができる。
火炎位置検出機構としては、ＣＣＤカメラと画像処理装置を組み合わせた装置を用いることができる。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
図３（ａ）に示す装置を用い、多孔質母材５を吊っているシャフト８に取り付けられた振動発生機構９により、多孔質母材の先端で振動周期５Ｈｚ、振幅７ｍｍで多孔質母材を振動させつつ、直径１４０ｍｍφ、長さ１，５００ｍｍの多孔質母材を製造し、脱水・ガラス化処理を施してＧＩ型マルチモード光ファイバ用ガラス母材を得た。
このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザにより測定したところ、径方向における屈折率分布係数αは、図４（ａ）に示すように、１．９２〜１．９５であり、非常に滑らかであった。また、このガラス母材に必要量のクラッド層をジャケッティングした後に線引きし、伝送帯域を測定したところ、０．８５μｍ帯域において６９０ＭＨｚ・ｋｍ、１．３μｍ帯域では２，１２０ＭＨｚ・ｋｍと、極めて良好な数値を示した。
【００１４】
（参考例１）
図３（ｂ）に示す装置を用い、多孔質母材５を吊っているシャフト８をたわませて、多孔質母材の先端で振動周期２〜７Ｈｚ、振幅７ｍｍで多孔質母材を振動するように回転を制御しつつ、直径１４０ｍｍφ、長さ１，５００ｍｍの多孔質母材を製造し、脱水・ガラス化処理を施してＧＩ型マルチモード光ファイバ用ガラス母材を得た。
このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザにより測定したところ、径方向における屈折率分布係数αは、図４（ｂ）に示すように、１．９２〜１．９５であり、非常に滑らかであった。また、このガラス母材に必要量のクラッド層をジャケッティングした後に線引きし、伝送帯域を測定したところ、０．８５μｍ帯域において６９０ＭＨｚ・ｋｍ、１．３μｍ帯域では２，１２０ＭＨｚ・ｋｍと、極めて良好な数値を示した。
【００１５】
（実施例２）
図３（ｃ）に示す装置を用い、送風装置１０ａ，１０ｂによって周期的な気流を作り、振動周期５Ｈｚ、振幅７ｍｍで火炎を振動させつつ、直径１４０ｍｍφ、長さ１，５００ｍｍの多孔質母材を製造し、脱水・ガラス化処理を施してＧＩ型マルチモード光ファイバ用ガラス母材を得た。
このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザにより測定したところ、径方向における屈折率分布係数αは、図４（ｃ）に示すように、１．９３〜１．９６であり、非常に滑らかであった。また、このガラス母材に必要量のクラッド層をジャケッティングした後に線引きし、伝送帯域を測定したところ、０．８５μｍ帯域において７２０ＭＨｚ・ｋｍ、１．３μｍ帯域では２，０１０ＭＨｚ・ｋｍと、極めて良好な数値を示した。
【００１６】
（参考例２）
図３（ｄ）に示す装置を用い、振動周期５Ｈｚ・振幅７ｍｍでバーナーを振動させつつ、直径１４０ｍｍφ、長さ１，５００ｍｍの多孔質母材を製造し、脱水・ガラス化処理を施してＧＩ型マルチモード光ファイバ用ガラス母材を得た。
このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザにより測定したところ、径方向における屈折率分布係数αは、図４（ｄ）に示すように、１．９１〜１．９５であり、非常に滑らかであった。また、このガラス母材に必要量のクラッド層をジャケッティングした後に線引きし、伝送帯域を測定したところ、０．８５μｍ帯域において６５０ＭＨｚ・ｋｍ、１．３μｍ帯域では２，３１０ＭＨｚ・ｋｍと、極めて良好な数値を示した。
【００１７】
（比較例１）
図１に示す装置を用い、直径１４０ｍｍφ、長さ１，５００ｍｍの多孔質母材を製造し、脱水・ガラス化処理を施してＧＩ型マルチモード光ファイバ用ガラス母材を得た。
このガラス母材の屈折率分布をプリフォームアナライザにより測定したところ、径方向における屈折率分布係数αは、図５に示すように、１．８５〜２．０１であり、径方向に一定とはならなかった。また、このガラス母材に必要量のクラッド層をジャケッティングした後に線引きし、伝送帯域を測定したところ、０．８５μｍ帯域において３００ＭＨｚ・ｋｍ、１．３μｍ帯域では６２０ＭＨｚ・ｋｍと、実施例１、２、参考例１、２と比較して非常に悪いものであった。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、多孔質母材と火炎の位置を相対的に振動させることで、多孔質母材の径方向の屈折率分布の変化をより滑らかにすることができる。これにより、特に、ＧＩ型光ファイバの特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＶＡＤ法による多孔質母材の製造装置の要部を示す概略説明図である。
【図２】  光ファイバの径方向の屈折率分布を示し、（ａ）はグレーデッドインデックス型、（ｂ）はステップインデックス型である。
【図３】  （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ異なる態様の本発明の多孔質母材の製造方法を説明する概略説明図である。
【図４】  （ａ）〜（ｄ）は、それぞれ実施例１、２、参考例１、２で得られた光ファイバの屈折率分布係数の径方向分布を示すグラフである。
【図５】  比較例１による光ファイバの屈折率分布係数の径方向分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１…チャンバ
２…バーナー
３…ガラス微粒子
４…ターゲット棒
５…多孔質母材
６…付着しなかったガラス微粒子
７…排気管
８…シャフト
９…振動発生機構
１０ａ，１０ｂ…送風装置
１１…バーナー振動機構
【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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