JP2000159531A - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材の製造方法

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JP2000159531A
JP2000159531A JP33145598A JP33145598A JP2000159531A JP 2000159531 A JP2000159531 A JP 2000159531A JP 33145598 A JP33145598 A JP 33145598A JP 33145598 A JP33145598 A JP 33145598A JP 2000159531 A JP2000159531 A JP 2000159531A
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optical fiber
glass
bulk density
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porous
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JP33145598A
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English (en)
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Yoshihiro Narita
善廣 成田
Kazumasa Osono
和正 大薗
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/36Dispersion modified fibres, e.g. wavelength or polarisation shifted, flattened or compensating fibres (DSF, DFF, DCF)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長多重伝送用光ファイバを製造するための
光ファイバ母材の製造方法を提供する。 【解決手段】 VAD法によってコア部用の屈折率増加
ドーパント添加SiO2ガラスとデプレスト部用の無添
加SiO2 ガラスを一括合成し、かつ同程度の低カサ密
度で堆積させ、次いで脱水処理し、さらに透明ガラス化
温度より低温度で半焼結熱処理してコア部スートのカサ
密度を1.1g/cm3 以上に、デプレスト部スートの
カサ密度を0.7g/cm3 以下に調整し、次いでハロ
ゲン含有ガスを含む雰囲気ガス中で透明ガラス化焼結す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ母材の
製造方法に関する。本発明は、詳しくは複雑な屈折率分
布を有する低損失光ファイバ用母材の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】1.55μm帯の波長多重伝送技術の進
歩により、1本の光ファイバ中を同時に伝搬する波長数
が大きくなっている。このため、光ファイバにおける光
のパワー密度が増大し、その結果非線型光学効果を誘起
するので、パルス歪みやノイズを生じ、伝送距離を制限
する要因となっている。これを解決するために、さまざ
まなモードフィールド径拡大光ファイバの開発が行われ
ている。これは、光ファイバのモードフィールド径が大
きくなるほど、光ファイバ中を伝送する光のパワー密度
は低下するので、非線型光学効果を抑制することができ
るからである。
【0003】図1にモードフィールド径拡大光ファイバ
における屈折率分布例を示す。殊に、図1中の(d)、
(e)及び(f)に示される様な、コア最外部に最外ク
ラッドよりも低い屈折率を持つデプレストクラッド構造
は、他の構造に比べて遮断波長が低くなる特長がある。
この様なデプレストクラッド構造を達成するためには、
プリフォームの所定の部位にフッ素やボロンなどの屈折
率減少のための不純物を添加して屈折率を下げる必要が
ある。
【0004】上記の如きデプレスト構造を有するファイ
バ用のプリフォームを作製する方法の一つとしては、予
め作製したコア部のスートを透明ガラス化焼結した後、
デプレストクラッド部分のスートをVAD法で外付けし
て作製する方法がある。他の方法としては、コア部・デ
プレスト部のスートをVAD法によって一括で作製した
後、得られたコア部・デプレスト部スートを透明ガラス
化焼結してプリフォームとする方法がある。いずれの方
法においてもフッ素の添加は、VAD法工程あるいはス
ートの透明ガラス化焼結工程において行われる。フッ素
含有ガスとしてはSF6 ,SiF4 ,C2 6 等が用い
られる。VAD法工程でフッ素を添加する場合には、上
記のフッ素含有ガスを他の原料ガスとともに火炎中で加
水分解してスートを堆積しつつ、フッ素添加をする。ま
た、透明ガラス化焼結工程でフッ素を添加する場合に
は、上記フッ素含有ガスを含んだ雰囲気ガス中でガラス
化焼結を行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来方法は何れも欠点を有する。即ち、段階的にコア部
及びデプレスト部を作製した場合には、デプレスト部と
コア部の界面にOH基が残りやすく、光ファイバ線引後
に、この界面のOH基がコア部分に拡散してしまうの
で、光ファイバのOH基による吸収損失増加の原因とな
る。
【0006】また、コア部・デプレスト部を同時に作製
した場合には、デプレスト部のみならずコア部にまでフ
ッ素が添加される結果、コア部分材質が例えばGe,F
ガラスとなってしまう。このため、フッ素で低下する屈
折率を相殺するために、予めより多くのゲルマニウム
(Ge)をコアに添加する必要がある。さらに、Ge,
Fガラスはガラス中の添加物濃度が高くなるために散乱
損失が大きくなってしまう。
【0007】本発明の目的は、デプレストクラッド構造
を有する光ファイバ母材をVAD法によって製造する方
法を提供することにある。本発明の目的は、さらに詳し
くは、VAD法によって低損失の波長多重伝送光ファイ
バ用のデプレスト構造を有する光ファイバ母材を製造す
る方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、VAD法によってコア部スート及びデ
プレスト部スートを一括合成し、得られたコア部・デプ
レスト部一括合成スートをハロゲン含有ガスの存在下に
透明ガラス化焼結してハロゲン添加と透明ガラス化焼結
を行う方法において、上記ガラス化焼結前のコア部のカ
サ密度を1.1g/cm3 以上とし、デプレスト部のカ
サ密度を0.7g/cm3 以下とするように多孔質カサ
密度制御を行うようにする。
【0009】上記ハロゲン含有ガスの好ましい例として
は、SF6 及びSiF4 が挙げられる。
【0010】上記多孔質カサ密度制御の方法として好ま
しい一例は、上記コア部・デプレスト部一括合成スート
を、透明ガラス化焼結の前に、かつ透明ガラス化温度よ
り低い温度で少なくとも1回熱処理する方法である。
【0011】また、上記多孔質カサ密度制御をより効果
的に行うための好ましい一例は、コア部のガラス組成と
デプレスト部のガラス組成を多孔質カサ密度分布が拡大
するように調整する方法である。
【0012】透明ガラス化焼結工程においてフッ素等を
添加する際のフッ素等の添加量は、一面において焼結雰
囲気ガス中のフッ素等の濃度に依存している。しかし、
焼結するスートのカサ密度が大きくなるとスートの表面
積が小さくなり、またフッ素ガス等の拡散速度も小さく
なるために添加されるフッ素等の量が急激に小さくな
る。従って、上記のフッ素等の添加量は焼結されるスー
トのカサ密度にも依存している。本発明は、殊にこの点
に着目したものである。
【0013】図2はスートカサ密度とフッ素添加・焼結
後の屈折率を表すグラフである。ここにおけるスート材
質はSiO2 のみからなり、焼結条件は温度を1450
℃、雰囲気ガスをHe20リットル/分+SiF4 1リ
ットル/分と一定にした。図2のグラフから、スートカ
サ密度が0.7g/cm3 以下の場合にはフッ素添加に
よる屈折率低下量はほぼ一定となることが判る。また、
スートカサ密度が1.1g/cm3 以上の場合には、フ
ッ素添加による屈折率低下はほとんどないことが判る。
スートカサ密度を0.7〜1.1g/cm3 に制御する
ことにより、それぞれのスートカサ密度に対応した屈折
率低下量を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】上記のように、本発明の方法にお
いて、透明ガラス化焼結に供されるコア部・デプレスト
部スートのカサ密度は、コア部については1.1g/c
3 以上、デプレスト部については0.7g/cm3
下に制御される。このようなカサ密度分布を持ったスー
トの作製法としては、VAD法によるスート作製時に密
度分布を形成する方法と、VAD法によるスート作製後
に密度分布を形成する方法とが考えられる。前者の方法
は、VAD法においてバーナの火力を大きくすると堆積
するスートのカサ密度が大きくなることを利用する。即
ち、コア部堆積バーナの火力を大きくしてコア部スート
のカサ密度を高め、デプレスト部堆積バーナの火力を小
さくしてデプレスト部スートのカサ密度を低くすること
によって、スート断面内のカサ密度分布を形成する。ま
た後者の方法は、コアとデプレスト部のカサ密度がほと
んど同程度のコア部・デプレスト部スートを透明ガラス
化焼結温度より低い温度、例えば1200℃程度で熱処
理して、コア部スートのカサ密度及びデプレスト部スー
トのカサ密度をそれぞれ所定の範囲に制御することによ
って行われる。ここに、上記熱処理によるスートカサ密
度調整は、例えばデプレスト部の材質がSiO2 のみで
構成されるのに対して、コア部の材質はSiO2 +Ge
2 の如くにSiO2 に屈折率増加のための不純物が添
加されるので、コア部の方の透明ガラス化焼結温度がよ
り低く、従ってより低温でカサ密度上昇が開始するため
に可能となる。
【0015】本発明の方法であって、具体化された方法
の一例は、コア部用のゲルマニウム添加SiO2 ガラス
とデプレスト部用の無添加SiO2 ガラスをVAD法を
用いて一括合成し、かつ両者のカサ密度が同程度となる
よう堆積してコア部・デプレスト部2層ガラス多孔質母
材を製造し、上記多孔質母材を脱水処理し、脱水処理後
多孔質母材を透明ガラス化焼結温度以下の温度で熱処理
してコア部のカサ密度が1.1g/cm3 以上となり、
かつデプレスト部のカサ密度が0.7g/cm3 以下と
なるようにカサ密度分布を形成し、カサ密度分布を形成
された多孔質母材をSF6 及びSiF4 のいずれかを含
む雰囲気ガス中で透明ガラス化焼結を行うことを特徴と
する光ファイバ母材の製造方法である。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いな
がら説明する。
【0017】コア部・デプレスト部スートの作製:ま
ず、VAD法によってコア部及びデプレスト部のスート
を一括合成した。この時のスートカサ密度はコア部及び
デプレスト部ともに0.3g/cm3 であった。図3に
このスートをHe雰囲気中、1450℃で電気炉にて透
明ガラス化焼結して得られたプリフォームの屈折率分布
を示す。
【0018】コア部・デプレスト部スートの脱水処理:
上記のスートを電気炉により脱水処理のため加熱した。
加熱条件は、温度を800℃、雰囲気ガスをHe20リ
ットル/分+Cl2 0.3リットル/分とした。脱水処
理後におけるスートのカサ密度は、コア部及びデプレス
ト部ともに変化がなく、両者間に差はなかった。
【0019】脱水処理後コア部・デプレスト部スートの
カサ密度調整:上記の脱水処理されたコア部・デプレス
ト部スートをカサ密度を調整するために熱処理を行っ
た。加熱条件は温度を1200℃、雰囲気ガスをHe2
0リットル/分とした。この熱処理によって、コア部ス
ートのカサ密度は1.1g/cm3 、デプレスト部スー
トのカサ密度は0.6g/cm3 に調整された。
【0020】カサ密度調整後コア・デプレストスートの
ガラス化焼結:上記のカサ密度調整されたコア部・デプ
レスト部スートを電気炉により透明ガラス化焼結した。
加熱条件は温度を1450℃、雰囲気ガスをHe20リ
ットル/分+SiF4 1リットル/分とした。この透明
ガラス化焼結によって得られたプリフォームの屈折率を
図4に示す(実施例)。比較のため同じスートをカサ密
度調整を行わずに透明ガラス化焼結して得られたプリフ
ォームの屈折率を図5に示す(比較例)。上記の実施例
及び比較例のプリフォームに同様にクラッド部を形成
後、線引した光ファイバを評価した結果、1.55μm
における損失が、実施例の場合には0.201dB/k
m、比較例の場合には0.230dB/kmであった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、低損失で遮断波長の小
さい波長多重伝送用光ファイバ製造用の光ファイバ母材
を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】モードフィールド径拡大光ファイバの屈折率分
布の例を示すグラフである。
【図2】スートカサ密度と透明ガラス化焼結時のフッ素
添加による屈折率変化量の関係を示すグラフである。
【図3】本発明の一実施例におけるフッ素添加前のプリ
フォームの屈折率分布を示すグラフである。
【図4】本発明の一実施例におけるフッ素添加後のプリ
フォームの屈折率分布を示すグラフである。
【図5】従来法によるフッ素添加後のプリフォームの屈
折率分布を示すグラフである。
【符号の説明】
1 コア部 2 デプレスト部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア部及びデプレスト部を一括合成して
    堆積したガラス多孔質母材を熱処理により透明化して光
    ファイバ母材を得る光ファイバの製造方法において、上
    記熱処理を少なくとも1種類の屈折率低下用ガスを含む
    雰囲気ガス中で行い、上記屈折率低下用ガスの上記ガラ
    ス多孔質母材への断面内拡散濃度分布を制御するために
    多孔質カサ密度の制御を行うことを特徴とする光ファイ
    バ母材の製造方法。
  2. 【請求項2】 上記多孔質カサ密度の制御が、上記熱処
    理による透明化の前に、かつ透明化する温度より低い温
    度で、上記ガラス多孔質母材を少なくとも1度熱処理す
    ることによって行われることを特徴とする請求項1記載
    の光ファイバ母材の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記ガラス多孔質母材が、屈折率低下用
    ガスが拡散しないコア部と拡散するデプレスト部との2
    層構造を形成し、上記拡散しないコア部のカサ密度を
    1.1g/cm3 以上とし、上記拡散するデプレスト部
    のカサ密度を0.7g/cm3 以下とすることを特徴と
    する請求項1記載の光ファイバ母材の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記屈折率低下用ガスがハロゲン含有ガ
    スであることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ母
    材の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記ハロゲン含有ガスがSF6 ,SiF
    4 のいずれかであることを特徴とする請求項4記載の光
    ファイバ母材の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記多孔質カサ密度の制御における断面
    内の多孔質カサ密度分布の拡大が、断面内のガラス組成
    を調整して透明ガラス化温度分布を形成することによっ
    て行われることを特徴とする請求項1記載の光ファイバ
    母材の製造方法。
  7. 【請求項7】 コア部用のゲルマニウム添加SiO2
    ラスとデプレスト部用の無添加SiO2 ガラスを、VA
    D法を用いて一括合成し、かつ両者のカサ密度が同程度
    となるよう堆積してコア部・デプレスト部2層のガラス
    多孔質母材を製造し、次いで上記多孔質母材を脱水処理
    し、脱水処理後多孔質母材を透明ガラス化焼結温度以下
    の温度で熱処理してコア部のカサ密度が1.1g/cm
    3 以上となり、かつデプレスト部のカサ密度が0.7g
    /cm3 以下となるようにカサ密度分布を形成し、カサ
    密度分布を形成されたガラス多孔質母材をSF6 ,Si
    4 のいずれかを含む雰囲気ガス中で透明ガラス化焼結
    を行うことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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