CN112469676A - 光纤 - Google Patents

Abstract

一种光纤，具备芯部和包围芯部的包层。芯部和包层都由石英玻璃构成，该石英玻璃含有由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂。在将不含有掺杂剂的石英玻璃的折射率设为n₀、将所述芯部的折射率设为n₁、以及将所述包层的折射率设为n₂时，式(1)所示的所述芯部的比折射率与所述包层的比折射率之差Δ为0.2％以上：Δ[％]＝100×(n₁ ²‑n₂ ²)/2n₀ ² (1)包层中的掺杂剂的浓度的最大值相对于芯部中的掺杂剂的浓度的最大值之比为0.06以上0.25以下。

Description

光纤

技术领域

本发明涉及光纤。

本专利申请要求基于2018年7月31日提出的日本专利申请第2018-143933号的优先权，并且援引了所述日本专利申请中所记载的全部内容。

背景技术

已知这样一种传输损耗低的光纤，其具备：由基本上不含Ge、但含有碱金属元素的石英玻璃构成的芯部，和由含氟的石英玻璃构成的包层(例如，参照专利文献1、2)。在该光纤中，由于芯部含有碱金属元素，因此芯部的粘度降低。由此据认为，在拉丝工序中，芯玻璃的分子结构变得均匀，传输损耗降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-157726号公报

专利文献2：日本特开2013-107792号公报

专利文献3：日本特表2005-537210号公报

专利文献4：美国专利申请公开第2006/0130530号说明书

发明内容

本发明的一个方式涉及的光纤具备：芯部和包围芯部的包层，芯部和包层都由石英玻璃构成，该石英玻璃含有由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂，在将不含有掺杂剂的石英玻璃的折射率设为n₀、将芯部的折射率设为n₁、以及将包层的折射率设为n₂时，式(1)所示的、芯部的比折射率与包层的比折射率的差Δ为0.2％以上：

Δ[％]＝100×(n₁ ²-n₂ ²)/2n₀ ² (1)

包层中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值相对于芯部中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值之比为0.06以上0.25以下。

附图说明

[图1]图1是表示实施方式涉及的光纤的截面图、折射率分布、以及由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度分布的图。

[图2]图2是表示包层中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值相对于芯部中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值之比与传输损耗之间的关系的曲线图。

[图3]图3是表示由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度比为0.8时的比折射率分布和残余应力分布的曲线图。

[图4]图4是表示由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度比为0.02时的比折射率分布和残余应力分布的曲线图。

[图5]图5是表示指数α与传输损耗之间的关系的曲线图。

[图6]图6是表示残余应力差与传输损耗之间的关系的曲线图。

[图7]图7是表示假想温度差与传输损耗之间的关系的曲线图。

[图8]图8是表示玻璃的加热和急冷前后的粘度的对数差与假想温度的差之间的关系的曲线图。

具体实施方式

[本发明要解决的课题]

据认为，在上述的光纤中，芯部中的碱金属元素的浓度越高，芯玻璃的分子结构越均匀，从而传输损耗降低。但是，在研究的过程中发现，有时即使提高芯部中的碱金属元素的浓度，传输损耗也不会降低。

因此，本发明的目的在于提供一种能够降低传输损耗的光纤。

[本发明的效果]

根据本发明，可以提供一种能够降低传输损耗的光纤。

[本发明实施方式的说明]

首先，列举本发明的实施方式并进行说明。实施方式涉及的光纤具备：芯部和包围芯部的包层，芯部和包层都由石英玻璃构成，该石英玻璃含有由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂，在将不含有掺杂剂的石英玻璃的折射率设为n₀、将芯部的折射率设为n₁、以及将包层的折射率设为n₂时，式(1)所示的、芯部的比折射率与包层的比折射率之差Δ为0.2％以上：

Δ[％]＝100×(n₁ ²-n₂ ²)/2n₀ ² (1)

包层中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值相对于芯部中的由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂的浓度的最大值的比为0.06以上0.25以下。以下，将“由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂”记为“碱金属元素等”。

在上述的实施方式涉及的光纤中，由于芯部的比折射率与包层的比折射率之差Δ为0.2％以上，因此可以将光捕获在芯部内以进行长距离传播。由于包层中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部中的碱金属元素等的浓度的最大值的比为0.06以上0.25以下，因此能够降低传输损耗。

在一个实施方式中，在使用碱金属元素等的浓度的最大值c、碱金属元素等的添加直径a，将距离芯部的中心轴的径向位置r处的碱金属元素等的浓度近似表示为曲线c(1-(r/a)α)时，指数α可以为0.1以上1以下。在这种情况下，可以进一步降低传输损耗。

在本发明中，将残留在光纤中的应力、即在垂直于纵向方向的截面中在垂直于截面的方向上起作用的拉伸应力表示为正值，并且将压缩应力表示为负值。在一个实施方式中，芯部的残余应力的最大值与包层的残余应力的最小值之差可以为10MPa以下。在这种情况下，可以进一步降低传输损耗。

在一个实施方式中，芯部和包层的假想温度的最大值与最小值之差可以为50℃以下。在这种情况下，可以特别地降低传输损耗。

在一个实施方式中，在将芯部和包层的粘度设为η时，1500℃下的log₁₀η的最大值与最小值之差可以为2以下。在这种情况下，可以将假想温度差抑制在50℃以下。粘度η例如以单位Poise(＝0.1×Pa·s＝0.1kg/m·s)来表示。在本发明中，只有“粘度的对数差”成为问题，因此可以以任意的单位来表示，只要以相同的单位来表示即可。

在本发明中，“浓度”以“质量分数(mass fraction)”(各成分的质量相对于整体质量的比)来表示。在一个实施方式中，包层中的卤素浓度可以高于芯部中的卤素浓度。在这种情况下，可以使芯部和包层的粘度变得均匀。

在一个实施方式中，所述芯部中的卤素浓度可以为100ppm以上3700ppm以下，所述包层中的卤素浓度可以为7000ppm以上11000ppm以下。在这种情况下，可以可靠地使芯部和包层的粘度变得均匀。

在一个实施方式中，所述芯部可以由所述掺杂剂的浓度的最大值为10ppm以上、氯浓度为100ppm以上2000ppm以下、以及氟浓度为1000ppm以上3500ppm以下的石英玻璃构成，所述包层可以由氯浓度为100ppm以上1000ppm以下、以及氟浓度为7000ppm以上10000ppm以下的石英玻璃构成。在这种情况下，可以可靠地使芯部和包层的粘度变得均匀。

在一个实施方式中，所述芯部中的所述掺杂剂的浓度的最大值可以为200ppm以下。在这种情况下，可以抑制由于玻璃缺陷而导致的在630nm处具有峰值的传输损耗的增加。

在一个实施方式中，传输损耗可以为0.153dB/km以下。

[本发明实施方式的详细说明]

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行详细地说明。在附图的说明中相同的要素赋予相同的符号，并且省略重复的说明。本发明不限于这些示例，而是由权利要求书的范围来表示，并且意图包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有变化。

在光纤中，为了将光捕获在芯部内以进行长距离传播，要求使芯部的比折射率与包层的比折射率之差(芯部与包层之间的比折射率差)Δ成为0.2％以上。这里，在将不含有掺杂剂的石英玻璃的折射率设为n₀、将所述芯部的折射率设为n₁、以及将所述包层的折射率设为n₂时，芯部与包层之间的比折射率差Δ由式(1)表示：

Δ[％]＝100×(n₁ ²-n₂ ²)/2n₀ ² (1)

需要说明的是，具有折射率n_i的玻璃的比折射率由式(2)定义：

比折射率[％]＝100×(n_i ²-n₀ ²)/2n₀ ² (2)

为了使芯部与包层之间的比折射率差Δ成为0.2％以上，有时在构成光纤母材的芯部的玻璃中添加Ge(锗)等使折射率增加的掺杂剂。在构成芯部的玻璃中没有添加这样的掺杂剂的情况下，一般在构成包层部的玻璃中添加氟等使折射率降低的掺杂剂。

氟在玻璃中基本上不扩散，因此在构成包层部的玻璃中添加了氟的情况下，氟被留在包层部中。由此，在芯部和包层部的界面处，氟浓度急剧变化，氟浓度的变化量(氟浓度在径向上进行微分而得的值)变得极大。随之而来地，在芯部和包层部的界面处，比折射率的变化量(比折射率在径向上进行微分而得的值)也变得极大。氟会降低玻璃的粘度，因此在芯部和包层部的界面处氟浓度急剧变化的情况下，由于芯部和包层部的粘度差而导致在芯部和包层部的界面处产生应变。

在传播光(信号光)的芯部及其周围，在因芯部和包层的界面的应变而产生应变损耗(传输损耗)的光纤中，在波长600nm附近处产生具有峰值的特征性吸收损耗。例如，在波长630nm处，由于被称为NBOHC(non-bridging oxygen hole center：非桥键氧空穴中心)的玻璃缺陷而导致传输损耗增加。在上述专利文献1中，为了抑制这样的传输损耗的增加，研究了在芯部中添加碱金属元素的方法。将通过添加碱金属元素而降低了粘度的光纤玻璃拉伸(拉丝)至直径为125μm，然后在适当的温度下再加热，从而促进了玻璃的结构缓和。由此，据认为，玻璃分子的结构变得均匀，可以降低因玻璃分子的密度的波动而导致的传输损耗。

光纤中传播的光不仅会到芯部，也会扩散到包层。因此，为了降低光纤的传输损耗，重要的是不仅在芯部，而且在包层中也要促进玻璃的结构缓和从而降低传输损耗。由此，据认为，需要在芯部和包层中适当地控制碱金属元素的浓度分布。但是，在制造光纤的过程中，碱金属元素会因施加的热量而扩散到光纤的直径的一半左右的距离。因此，为了使碱金属元素的浓度分布最优化，只考虑在光纤母材状态下的浓度分布是不充分的。

在上述专利文献2中记载，添加到芯部中的碱金属元素会扩散到包层中，因此光纤的芯部中的碱金属元素的平均浓度会降低到光纤母材状态的1/100以下。

图1是表示实施方式涉及的光纤的截面图、折射率分布、以及碱金属元素等的浓度分布的图。如图1所示，实施方式涉及的光纤1具备芯部11和包围芯部11的包层12。芯部11的折射率高于包层12的折射率。芯部11与包层12之间的比折射率差Δ为0.2％以上。在光纤1中，由于比折射率差Δ为0.2％以上，因此可以将光捕获在芯部11内以进行长距离传播。

芯部11和包层12都由含有碱金属元素等的石英玻璃构成。碱金属元素等例如由钠(Na)、钾(K)、铯(Ce)、铷(Rb)、钡(Ba)、镁(Mg)以及钙(Ca)中的任意一种以上构成。在本实施方式中，碱金属元素等基本上由钾构成。

包层12中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部11中的碱金属元素等的浓度的最大值之比(以下，称为“碱金属元素等的浓度比”)为0.06以上0.25以下。图1所示的K(钾)浓度的径向分布的一个例子是通过SIMS测定的。例如，使用仅在芯部中添加了碱金属元素等的光纤母材来制造光纤1。添加到芯部中的碱金属元素等因制造工序的热量而扩散到包层部，显示出图1所示的浓度分布。

图2是表示包层中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部中的碱金属元素等的浓度的最大值之比与传输损耗之间的关系的曲线图。在图2中，横轴表示碱金属元素等的浓度比、纵轴表示光纤1的传输损耗。碱金属元素等的浓度比与传输损耗之间的关系也如表1所示。

[表1]

掺杂剂的浓度比	传输损耗[dB/km]
		0.02	0.155
0.06	0.152
		0.1	0.152
0.15	0.152
		0.23	0.152
0.25	0.152
		0.5	0.154
0.8	0.158

如图2和表1所示，当碱金属元素等的浓度比在0.06以上0.25以下的范围内时，传输损耗降低。当碱金属元素等的浓度比在小于0.06的范围内、以及碱金属元素等的浓度比在超过0.25的范围内时，传输损耗急剧劣化。当碱金属元素等的浓度比在小于0.06的范围内时，碱金属元素等没有充分地扩散到光纤母材的包层部中，无法充分地降低包层部和芯部的外周部分的粘度。由此，据认为，玻璃的分子结构没有变得均匀，从而无法降低传输损耗。另一方面，当碱金属元素等的浓度比在超过0.25的范围内时，碱金属元素等过度地扩散到包层部中，因此包层部的粘度相对于芯部的粘度大幅降低。由此，据认为，芯部11的应力应变相对增加，从而传输损耗劣化。

图3是表示碱金属元素等的浓度比为0.8时的比折射率分布和残余应力分布的曲线图。图4是表示碱金属元素等的浓度比为0.02时的比折射率分布和残余应力分布的曲线图。在图3和图4中，横轴表示光纤1的径向位置(纤维位置)、左纵轴表示比折射率、右纵轴表示残余应力。

根据图3所示的残余应力分布可以确认，当碱金属元素等的浓度比在超过0.25的范围内时，芯部11的应力应变增加。根据图4所示的残余应力分布可以确认，当碱金属元素等的浓度比在小于0.06的范围内时，在芯部11的外周部分存在有残余应力高的部分。据认为，这是因为在芯部和包层部的界面附近的碱金属元素等的浓度变小导致的。在图4的情况下，可以预见因芯部11的外周部分中的应力应变而产生传输损耗。

将最大值(峰值浓度)为c、添加直径为a的碱金属元素等的浓度分布近似表示为距离芯部11的中心轴的径向位置r的函数，即下式(3)：

碱金属元素等的浓度(r)＝c(1-(r/a)^α)(3)

这里，碱金属元素等的添加直径是指从含有碱金属元素等的区域的中心位置到基本上不含有碱金属元素等的位置的距离。这里，含有碱金属元素等的区域的中心位置是芯部11的中心轴。碱金属元素等的添加直径例如为直到碱金属元素等的浓度成为峰值浓度的1/10以下的位置的距离。在光纤1中，上述式(3)中的指数α为0.1以上1以下。

图5是表示指数α与传输损耗之间的关系的曲线图。在图5中，横轴表示指数α、纵轴表示传输损耗。指数α与传输损耗之间的关系也如表2所示。

[表2]

指数α	传输损耗[dB/km]
		1.3	0.155
1	0.152
		0.7	0.152
0.5	0.152
		0.3	0.153

在光纤1中，芯部11的残余应力的最大值与包层12的残余应力的最小值之差(以下，称为“残余应力差”)为10MPa以下。为了调整芯部11与包层12之间的比折射率差Δ，在构成包层部的玻璃中添加了氟的情况下，芯部与包层部之间粘度急剧变化。由此，在产生了应力的情况下，容易因应力应变而产生传输损耗的劣化。

图6是表示残余应力差与传输损耗之间的关系的曲线图。在图6中，横轴表示残余应力差、纵轴表示传输损耗。残余应力差与传输损耗之间的关系也如表3所示。如图6和表3所示，当残余应力差为10MPa以下时，可以降低传输损耗。

[表3]

残余应力差[MPa]	传输损耗[dB/km]
		0.5	0.152
2	0.152
		5	0.152
10	0.153
		12	0.155
15	0.158
		20	0.159

在光纤1中，芯部11和包层12的假想温度的最大值与最小值之差(以下，称为“假想温度差”)为50℃以下。假想温度是用于表示通过玻璃的结构缓和而使玻璃的分子结构处于均匀化状态的指标。也可以说假想温度越低的玻璃传输损耗越低。在碱金属元素等的浓度比为0.06以上0.25、且假想温度差为50℃以下的平稳情况下，可以特别地降低传输损耗。

芯部11和包层12中所含有的卤族元素有时在光纤1的径向上具有浓度分布。光纤1的假想温度差为50℃以下表示：由于该卤族元素的浓度分布而产生的粘度降低效果和由于扩散后的碱金属元素等的浓度分布而产生的粘度降低效果合起来，使得从芯部11到包层12在径向上的粘度大体均匀。在这种情况下，可以认为，从芯部11到包层12没有产生局部的应力应变，因此不会发生传输损耗的劣化。

图7是表示假想温度差与传输损耗之间的关系的曲线图。在图7中，横轴表示假想温度差、纵轴表示传输损耗。假想温度差与传输损耗之间的关系也如表4所示。

[表4]

假想温度差[℃]	传输损耗[dB/km]
		10	0.152
20	0.152
		35	0.152
50	0.153
		60	0.155
75	0.158
		120	0.159

如图7和表4所示，在假想温度差超过50℃的情况下，传输损耗急剧劣化。在芯部11和包层12中，即使部分地存在有假想温度差超过50℃的部分(即粘度高于周围的部分)，传输损耗也急剧劣化。

在光纤1中，在将芯部11和包层12的粘度设为η时，log₁₀η的最大值与最小值之差为2以下。如上所述，在芯部11和包层12中，即使部分地存在有粘度高于周围的部分，也会局部地产生应力应变，传输损耗劣化。

图8是表示玻璃的加热和急冷前后的粘度差与假想温度差之间的关系的曲线图。在图8中，横轴表示玻璃的加热和急冷前后的粘度差，即log₁₀η的差；纵轴表示玻璃的加热和急冷前后的假想温度差。这里，将玻璃加热至1500℃后急速冷却。根据图8，据认为，通过使1500℃下的log₁₀η的最大值与最小值之差成为2以下，可以将假想温度差抑制在50℃以下。

据认为，在拉丝工序中，从玻璃的外侧开始进行冷却，冷却速度在径向上不同。冷却速度越快，则假想温度越高，因此在光纤1中，外侧的包层部的假想温度倾向于变高。由此可以推测，即使在包层部由含氟的粘度低的玻璃构成、芯部的粘度与包层部的粘度之间存在差异的情况下，也可以通过调整冷却速度来提高包层12的假想温度，以使其接近芯部11的假想温度。但是，据认为，当急速冷却时，由于整个光纤1的假想温度上升，因此使芯部11和包层12的粘度保持一致并逐渐冷却，这可以降低传输损耗。

在光纤1中，芯部11例如是由以二氧化硅为主要成分的玻璃构成的，该玻璃含有碱金属元素等、氯、以及氟，但基本上不含其他元素。碱金属元素等的浓度的最大值例如为10ppm以上200ppm以下。当碱金属元素等的浓度的最大值小于10ppm时，与没有添加碱金属元素等的光纤相比，假想温度、传输损耗都没有差异，因而通过添加碱金属元素等来促进结构缓和的效果较小。当碱金属元素等的浓度的最大值超过200ppm时，由于玻璃缺陷而导致的在630nm处具有峰值的损耗增大。氯浓度例如为100ppm以上2000ppm以下。氟浓度例如为1000ppm以上3500ppm以下。作为氯浓度和氟浓度合计的卤素浓度例如为100ppm以上3700ppm以下。

包层12例如是由以二氧化硅为主要成分的玻璃构成的，该玻璃含有碱金属元素等、氯、以及氟，但基本上不含其他元素。碱金属元素等的浓度的最大值例如为6ppm以上25ppm以下。氯浓度例如为100ppm以上1000ppm以下。氟浓度例如为7000ppm以上10000ppm以下。作为氯浓度和氟浓度合计的卤素浓度例如为7000ppm以上11000ppm以下。包层12中的卤素浓度高于芯部11中的卤素浓度。

芯部和包层部的粘度不仅因为所添加的碱金属元素等而降低，而且还因为为了调整比折射率所添加的卤素而降低。在光纤的制造中通常使用的卤素为氯和氟。通过组合使用氯和氟，可以独立地分别对折射率和粘度进行任意改变。在芯部中添加了碱金属元素等的情况下，芯部的粘度降低，因此为了使纤维的径向上的粘度变得均匀，需要使包层中所添加的卤素浓度高于芯部中所添加的卤素浓度。

接下来，对制造本实施方式的光纤的方法的一个例子进行说明。在本实施方式的光纤制造方法中，依次进行了准备工序、套管塌缩(rod-in collapse)工序、VAD工序以及拉丝工序，从而制造了光纤。需要说明的是，在以下说明中记载了制造条件的一个例子，但不限于此。

在准备工序中，准备了含有碱金属元素等、氯(Cl)以及氟，并且外径为26mm的芯棒。碱金属元素等的添加直径为6mm，碱金属元素等的峰值浓度为1000ppm。氯的浓度为100ppm。氟的浓度为3000ppm。芯棒例如可以通过日本特表2005-537210号公报和美国专利申请公开第2006/0130530号说明书中所记载的方法来制造。日本特表2005-537210号公报和美国专利申请公开第2006/0130530号说明书中所记载的方法以参照的方式被援引。

纤维状态下的碱金属元素等的添加直径如下进行调整。即，适当地控制碱金属元素等的添加工序中的加热时间，同时测定芯棒状态下的碱金属元素等的浓度分布，并且与形成纤维后的碱金属元素等的浓度分布进行比较。将该比较结果反馈给加热条件，从而调整加热条件以得到期望的碱金属元素等的浓度分布。

作为碱金属元素等的添加条件的调整方法，其它还可以考虑使用扩大管内径的方法，利用气相蚀刻等已知方法对添加了碱金属元素等的管内表面进行切削的方法，或者对添加了碱金属元素等的管或棒状玻璃体进行加热并使碱金属元素等扩散从而扩大均衡碱金属元素等的浓度分布的方法，等。无论采用哪种方法进行调整，都使纤维状态下的碱金属元素等的浓度分布成为所期望的形状。

添加的碱金属元素等为钠(Na)、钾(K)、铯(Ce)、铷(Rb)、钡(Ba)、镁(Mg)、以及钙(Ca)中的任意一种以上。碱金属元素等的扩散速度因元素而不同。例如，相对于K的扩散系数，Na的扩散系数为10倍、Rb的扩散系数为0.6倍、Cs的扩散系数为0.4倍、Ca的扩散系数为0.2倍。因此，为了使光纤的包层中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部中的碱金属元素等的浓度的最大值之比成为所期望的值，需要考虑扩散系数来选择元素，或者调整光纤母材中的碱金属元素等的添加直径。扩散距离与扩散系数的平方根成比例。因此，在光纤母材中，例如相对于K的情况下的添加直径，如果在Cs的情况下设为√(1/0.4)≈1.6倍的添加直径，则对于光纤的包层中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部中的碱金属元素等的浓度的最大值之比而言，K与Cs相同。因此，对于纤维状态下测量的芯部的残余应力而言，K与Cs也可以同等程度地降低。由此，即使在Cs的情况下，也可以使芯包层的应力差成为10MPa以下。对于其他元素同样地，可以从扩散系数求出最优的添加直径，并且通过调整掺杂剂的添加直径来得到与K相同的效果。

另外，通过组合扩散速度不同的元素来调整添加直径，使得光纤的包层中的碱金属元素等的浓度的最大值相对于芯部中的碱金属元素等的浓度的最大值之比成为0.06以上0.25以下。在这种情况下，也可以调整初始的添加状态，使得光纤母材状态下所添加的碱金属元素等的浓度比、形成纤维后的碱金属元素等的浓度分布成为所期望的浓度比和浓度分布。具体而言，对得到的芯棒拉伸、研磨以进行调整，使得碱金属元素等的添加直径相对于芯棒的外径之比成为3倍以上4倍以下。由此，可以使形成纤维后的碱金属元素等的浓度比成为0.15。

在套管塌缩工序中，在由芯棒构成的芯部的外侧设置包层部。此时，使用套管塌缩法，其中，将芯棒插入到添加了氟的石英系玻璃管(第一包层部)的内部中，利用外部热源加热二者以使其一体化。芯部与第一包层部之间的比折射率差最大为0.27％左右。通过该套管塌缩法进行合成，结果，能够将芯部及其周围的包层部的水分量抑制地充分低。管中所含有的氯浓度为300ppm、氟浓度为10000ppm。

在VAD工序中，也可以将由芯部和包层部一体化后而成的棒状体拉伸至预定直径，然后利用VAD法在该棒状体的外侧合成含氟的第二包层部。由此，制造了光纤母材。

在接下来的拉丝工序中，对由以上的光纤母材制造方法所制造的光纤母材进行拉丝，从而制造了光纤1。拉丝速度为1000m/分钟、拉丝张力为0.5N。在拉丝工序中，在对纤维急速冷却的情况下，由于径向的冷却速度的差异，包层12更早地开始冷却。因此，在芯部11与包层12之间产生残余应力差。通过在拉丝炉的下游设置退火炉以对纤维再加热并逐渐冷却，可以减少残余应力差。由假想温度决定的1700℃～1000℃的温度范围内的冷却速度例如可以设为2300℃/秒钟以下。

符号说明

1…光纤、11…芯部、12…包层。

Claims (10)

1.一种光纤，具备

芯部、和

包围所述芯部的包层，

所述芯部和所述包层都由石英玻璃构成，该石英玻璃含有由碱金属元素或碱土类金属元素构成的掺杂剂，

在将不含有所述掺杂剂的石英玻璃的折射率设为n₀、将所述芯部的折射率设为n₁、以及将所述包层的折射率设为n₂时，

式(1)所示的所述芯部的比折射率与所述包层的比折射率之差Δ为0.2％以上：

Δ[％]＝100×(n₁ ²-n₂ ²)/2n₀ ² (1)

所述包层中的所述掺杂剂的浓度的最大值相对于所述芯部中的所述掺杂剂的浓度的最大值之比为0.06以上0.25以下。

2.根据权利要求1所述的光纤，其中，

在使用所述掺杂剂的浓度的最大值c、所述掺杂剂的添加直径a，将距离所述芯部的中心轴的径向位置r处的所述掺杂剂的浓度近似表示为曲线c(1-(r/a)α)时，指数α为0.1以上1以下。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的光纤，其中，

所述芯部的残余应力的最大值与所述包层的残余应力的最小值之差为10MPa以下。

4.根据权利要求1至权利要求3中任意1项所述的光纤，其中，

所述芯部和所述包层的假想温度的最大值与最小值之差为50℃以下。

5.根据权利要求4所述的光纤，其中，

在将所述芯部和所述包层的粘度设为η时，1500℃下的log₁₀η的最大值与最小值之差为2以下。

6.根据权利要求1至权利要求5中任意1项所述的光纤，其中，

所述包层中的卤素浓度高于所述芯部中的卤素浓度。

7.根据权利要求6所述的光纤，其中，

所述芯部中的卤素浓度为100ppm以上3700ppm以下，

所述包层中的卤素浓度为7000ppm以上11000ppm以下。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的光纤，其中，

所述芯部由所述掺杂剂的浓度的最大值为10ppm以上、氯浓度为100ppm以上2000ppm以下、以及氟浓度为1000ppm以上3500ppm以下的石英玻璃构成，

所述包层由氯浓度为100ppm以上1000ppm以下、以及氟浓度为7000ppm以上10000ppm以下的石英玻璃构成。

9.根据权利要求8所述的光纤，其中，

所述芯部中的所述掺杂剂的浓度的最大值为200ppm以下。

10.根据权利要求1至权利要求9中任意1项所述的光纤，其中，

传输损耗为0.153dB/km以下。

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