JP2002226226A

JP2002226226A - 光ファイバの製造方法

Info

Publication number: JP2002226226A
Application number: JP2002000109A
Authority: JP
Inventors: Hazan Yoram De; デハザンヨーラム; Chesney John Burnette Mac; バーネットマクチェスニージョン; Thomas Edward Stockert; エドワードシュトッカートトーマス; Alan White Christopher; アランホワイトクリストファー
Original assignee: Lucent Technologies Inc
Current assignee: Nokia of America Corp
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2002-01-04
Publication date: 2002-08-14
Also published as: EP1221430B1; CA2366345A1; CN1363529A; EP1221430A3; DE60107375T2; EP1221430A2; DE60107375D1; US20040000171A1; US6715322B2

Abstract

(57)【要約】【課題】新規なフッ素ドーピング方法を提供する。【解決手段】低下屈折率光ファイバの製造用のフッ素
ドープトプリフォームを製造するための、多孔質シリカ
体のフッ素ドーピングに必要な処理時間は、ドーピング
工程を、“過剰量”のフッ素をシリカ粒子上に堆積させ
る予備堆積工程と、フッ素原子をシリカ粒子内に拡散さ
せるドライブ・イン工程とに分割することにより短縮さ
れる。ドライブ・イン工程は、焼結又は団結工程と容易
に組み合わされ、ドーピング処理の効率を更に高めるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低下屈折率(depress
ed index)光ファイバの製造方法に関する。更に詳細に
は、本発明はファイバの線引き前にプリフォームを製造
する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】デプレストクラッド(depressed clad)光
ファイバは、ドープトコア及び低ドープト若しくは非ド
ープトクラッドを有するファイバの代替物として１９８
０年代の初期に開発された。このようなデプレストクラ
ッド光ファイバは例えば、米国特許第４４３９００７号
明細書に記載されている。デプレストクラッディングに
より、比較的低いドーピングしか受けていないか又は全
くドーピングされていないファイバコアを使用すること
もできる。これらのコアは低光損失をもたらす。

【０００３】シングルモード及びマルチモードデプレス
トクラッド光ファイバの両方について様々な用途が開発
され、また、同様に、このようなデプレストクラッド光
ファイバの様々な製造方法も開発された。これらデプレ
ストクラッド光ファイバの用途及び製造方法は例えば、
米国特許第４６９１９９０号明細書に記載されている。

【０００４】最近、非線形作用の制御が重要な光波シス
テムについてデプレストクラッド光ファイバが俄に注目
を浴びてきた。例えば、ＤＷＤＭネットワークが動作す
る１．５〜１．６ｍｍ波長領域における光周波数の４波
混合において、低スロープで低分散ファイバが必要とさ
れている。この要件を満たすファイバ構造は、低ドープ
トシリカを１層以上含有する複数のクラッドを有するフ
ァイバ構造である。

【０００５】デプレストクラッド光ファイバを製造する
方法の一例は、シリカコアファイバのクラッドをフッ素
又はホウ素でドープすることであり、これにより、シリ
カコアよりも小さな屈折率を有するクラッドが形成され
る。例えば、０．０５％〜０．７％の範囲内の負の屈折
率差Δｎを有するファイバはフッ素ドーピングを使用す
ることにより製造することができる。

【０００６】つい最近、低ドープトコア領域を有するフ
ァイバが提案された。このファイバは、フッ素がドープ
されたコアシェルとゲルマニウムなどのような常用のド
ーパントがドープされた中心領域を有する。これによ
り、変性された“Ｗ”型の屈折率プロファイルが形成さ
れ、分散性制御に好適であることが発見された。こらら
ファイバの製造には一般的に、標準的なＶＡＤ法が使用
されるが、この方法は、シェル領域をフッ素で選択的に
ドーピングするステップにより複雑になる。フッ素は多
孔質構造体内に容易に拡散するので、ゲルマニウムドー
プトコア領域へのフッ素移行を防止することは困難であ
る。

【０００７】低下屈折率コア又はクラッドを有するファ
イバは、常用の光ファイバ製造方法のうちの任意の方法
を用いて製造することができる。このような方法は、例
えば、ＭＣＶＤ及びＰＣＶＤ（内側チューブ堆積方法）
及びＶＡＤ又はＯＶＤ（外側チューブ堆積方法）などの
ようなロッド・イン・チューブ方法を含む。シングルモ
ードデプレストクラッド光ファイバの場合、ロッド・イ
ン・チューブ方法は、大量のクラッド材料を必要とする
ので好ましい。これらファイバのプリフォームは高品質
で低損失クラッドチューブを必要とする。フッ素ドープ
トクラッドの場合、フッ素ドープトクラッドチューブを
製造する際の望ましいオプションはゾル・ゲル法による
製造である。この方法は米国特許第５２４０４８８号明
細書に詳述されている。ゾル・ゲル法によれば、多孔質
シリカチューブが生成され、次いで、このチューブを中
実（ガラス状）クラッドチューブに団結させるために加
熱される。その後、ロッドを挿入し、このチューブをロ
ッドの周囲でコラプスさせる。デプレストクラッド光フ
ァイバプリフォームは軸付け法（ＶＡＤ）又は外部蒸着
法（ＯＶＤ）法を用いても製造することができる。これ
ら各方法は、中間生成物を形成する。この中間生成物は
造形多孔質粒状物質であり、その後に、プリフォームに
団結される。これら物体の気孔率は一般的に、５０％〜
９０％の範囲内である。この気孔率は物体の全体積に対
する気孔の容積として測定される。

【０００８】フッ素ドープトプリフォームの製造では、
クラッドチューブが依然として多孔質状態のうちに、す
なわち、団結前に、フッ素含有ガス雰囲気中でクラッド
を“ソーキング”することにより、多孔質シリカ体をフ
ッ素でドープすることが好ましい。この方法のこの工程
におけるクラッドチューブの気孔率は、フッ素ガスがク
ラッドチューブの壁面の全体厚さの全域及びコアロッド
の厚さ全域に容易に浸透することを可能にする。従来の
やり方では、フッ素は平衡ドーピング方法を用いてシリ
カ体内に拡散される。この方法では、シリカ体は、低分
圧フッ素の存在下で、すなわち、平衡を維持するために
フッ素の連続的フラックスを供給するのに十分な分圧下
で、急速拡散の温度にまで加熱される。前記のΔｎ値の
場合、平衡には低フッ素分圧（１０^−３〜１０^−４気
圧）が必要である。このような低分圧を使用すると、Ｆ
⁻をシリカ体内へ含浸させることができる速度が制限さ
れ、これにより、非常に長い処理時間、例えば、一層適
当なサイズのプリフォームについて２０時間超の処理時
間が必要となる。或る場合には、平衡ドーピング方法を
使用する高温ソーキングは、多孔質クラッドチューブの
部分的な早期団結を起こし、その結果、多孔質クラッド
チューブの外部部分付近の気孔が閉じる前に、ガス平衡
状態に達しない。これは、多孔質体全域にわたるフッ素
の完全な平衡状態を阻止し、そして、平衡ドーピング方
法の必要な低分圧は、容認不能なほど長い処理時間が必
要とされる点にまで含浸を減速する。厚いクラッドチュ
ーブの場合、処理時間は気が遠くなるほど長い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は新規なフッ素ドーピング方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題は、少なくとも
一桁だけ全体的ドーピング処理を加速する光ファイバプ
リフォームのフッ素ドーピング方法により解決される。
本発明の新規な方法では、多孔質体内の個々の粒子の表
面領域は故意に過剰ドープされ、そして、所望の最終ド
ーピングレベルは、所望のドーピングレベルにまで固体
／固体拡散により達成される。本発明の方法の特徴の一
つは、粒子へのフッ素拡散工程をフッ素を含有しない雰
囲気中で行うことである。従来の平衡ドーピング方法と
本発明の方法を区別するために、本発明の方法を増分ド
ーピング方法と呼ぶ。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、光ファイバ製造に適した
焼結フォームに団結する前の多孔質クラッドチューブ１
１を示す模式的斜視図である。名称との整合性及び本発
明の明確な理解のために、“プリフォーム”という用語
は、団結後又はロッドとチューブを組立て、そして、ロ
ッドの周囲のチューブをコラプスした後の最終構造物を
意味する。プリフォーム段階は、光ファイバの線引き前
のガラスの最終製作段階である。使用される際、“クラ
ッドチューブ”という用語は、プリフォームを形成する
ためにコアガラスロッドが挿入された状態のガラスチュ
ーブを意味する。ゾル・ゲル法又は蒸着法若しくはその
他の同等な方法により形成されたクラッドチューブに関
連して、クラッドチューブは団結前は多孔質と呼ばれる
か、又は、団結が完了し、チューブが中実のガラスであ
り、そしてロッド・イン・チューブ組立の準備ができた
ことを示唆するクラッドチューブと呼ばれる。

【００１２】本発明の増分ドーピング方法を説明する便
宜上、この説明で使用される実施例はゾル・ゲル法によ
り形成されたクラッドチューブである。本発明は、フッ
素がドープされるべき多孔質体を生じる任意の好適な方
法により製造されたプリフォームを用いる光ファイバの
製造にも同等に応用することができる。前記のように、
これらの方法は例えば、ＶＡＤ、ＯＶＤ、ＭＣＶＤなど
であり、この多孔質体はクラッドチューブとコアロッド
の両方を包含する。

【００１３】本発明のこの実施態様に有用なゾル・ゲル
方法は米国特許第４６９１９９０号明細書及び米国特許
第５２４０４８８号明細書に記載されている。基本工程
は、水と微細分散シリカ粒子とのゾルを形成するステ
ップと、ゲルを形成するために、このゾルを所望の金
型に注型するステップと、ゲル化体を乾燥させるステ
ップとからなり、これらの全てのステップはガラスチュ
ーブを二次加工する前に実施される。この方法の一例を
下記に説明する。

【００１４】シリカ粉末を水中に分散させることにより
シリカゾルを形成する。粉末を構成する粒子は一般的に
１０〜２００ｍ^２／ｇの範囲内の表面積を有する。シリ
カは例えば、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）又はＣａｂ−
Ｏ−Ｓｉｌ（登録商標）などの商品名で市販されている
様々な種類のヒュームドシリカである。別法として、市
販のシリカゾルも使用できる。ゾルの代表的な濃度は３
０wt％〜７０wt％である。これよりも高い濃度も有益で
あるが、ゲル体の収縮速度が遅くなる。その他の添加剤
をシリカゾルに含有させることもでき、流動性を保存す
るために、じゃ若干の追加水を添加し、純粋なシリカゾ
ルにおける固体／液体比率と同じ固体／液体比率を適当
に保つことができる。テトラメチルアンモニウムヒドロ
キシド（ＴＭＡＨ）のような適当な水溶性塩基を使用す
ることにより、混合物のｐＨを、例えば、１０〜１３の
範囲内のｐＨレベル、典型的にはｐＨ約１２に調整す
る。

【００１５】０．５％〜２％、典型的には１％の蟻酸メ
チル又は別の酸生成媒体を添加することにより、数分間
かけてｐＨを低下させ、前記のようにして形成されたゾ
ルをゲル化させる。ｐＨの目標値は約９である。ゲル化
剤を添加した後、かつ、実質的なゲル化が起こる前に、
ゾルを２本の同心状チューブの間の空間に注型し、多孔
質クラッドチューブを生成する。外側シリカチューブの
内径は多孔質クラッドチューブの近似的外径を確定し、
そして、内側スチールロッド又はチューブの外径は多孔
質クラッドチューブの内径を決定する。団結されたクラ
ッドチューブの最終寸法は、乾燥後のゲルの収縮及び団
結中の多孔質クラッドチューブの更なる収縮により決定
される。これらの寸法変更は周知であり、極めて再現性
が高く、しかも、ゾル・ゲル金型を設計する際に考慮さ
れる。

【００１６】ゲル化が完了した後、数日間〜数週間かけ
てゲルを乾燥させる。乾燥された多孔質クラッドチュー
ブを、６００℃以上の温度、好ましくは約１１００℃の
温度にまでゆっくりと加熱し、有機添加物を焼却し、か
つ、その後の取り扱いのために材料を更に強化させる。
この時点で、チューブは取り扱いのために十分な団結性
を有するが、依然として多孔質である。

【００１７】その後、図１で模式的に示されるように、
この多孔質チューブをドーピング炉１２内で処理し、更
に、ドーピング炉内にフッ素ガス雰囲気を導入し、多孔
質クラッドチューブにフッ素ドーパントを供給する。通
常のフッ素源はＳｉＦ_４であり、キャリアガスはアルゴ
ン又はヘリウムなどである。この段階で、ドーピング炉
雰囲気を５００℃〜１０００℃の範囲内の温度にまで加
熱される。ＳｉＦ_４分子は多孔質クラッドチューブの内
腔及び外表面の両方を通して物体内へ浸透する。従っ
て、チューブの厚さ全体に浸透する。同時に、原子状フ
ッ素の拡散が粒子面で起こる。この作用は、フッ素元素
による個々のシリカ粒子のドーピングを画成する拡散と
呼ばれる。図２に粒子拡散工程を示す。図２に示される
ように、個々のシリカ粒子１３はフッ素１４でドープさ
れる。拡散フロント１５は、フッ素雰囲気に曝露されて
いる粒子の表面から粒子の中心部に向けて進行する。図
２に示されるように、拡散は不完全である。粒子の中心
部に向けた距離の関数として、フッ素の濃度を図３に示
す。図３の横座標は粒子の厚さによる距離Ｘであり、縦
座標はフッ素の濃度Ｃである。所望の屈折率降下に関す
る目標濃度はＣ_Ｔで示される。

【００１８】前記の平衡ドーピング方法は生得的に低速
である。ΔｎはＳｉＦ_４分圧の１／４乗に比例する。（１） Δｎ〜Ｐ^１／４

【００１９】Δｎ＝０．００１〜０．００３のドーピン
グレベルに対応するＳｉＦ_４の平衡分圧はそれぞれ、１
×１０^−４〜８．０×１０^−４である。ＳｉＦ_４の中間
的分圧又は高分圧における大きな多孔質体のドーピング
は一般的に、多孔質体への物質輸送により制限される。
しかし、平衡ドーピングで使用される低分圧領域では、
反応容器内へのＳｉＦ_４の導入速度が速度制限ステップ
となる。最近、屈折率変動は、ＳｉＦ_４の添合重量に正
比例することが発見された。この事実は、この制限条件
下におけるＳｉＦ_４分圧に対するドーピング時間尺度の
従属性を予測するための使用できる。ドーピング時間尺
度ｔ_Ｄは、所望のΔｎ倍の本体質量を、ＳｉＦ_４分圧、
ＳｉＦ_４質量及びドーピング係数ηに関連される全流量
（全供給量に対するサンプル中に添合されたＳｉＦ_４量
の分数）で割った比率により定義することができる。反
応炉への全モル流量Ｆ、サンプル重量Ｗ及び屈折率変動
Δｎとすると、ｔ_Ｄは次式により得られる。（２）ｔ_Ｄはα（ΔｎＷ）／（ＰＦＭ）（１／η）〜Ｋ
Δｎ／Δｎ^４（１／η）〜ＫΔｎ^−３（１／η）；Ｋ
〜Ｗ／（ＦＭ）（前記式中、Ｍ及びＰは、ＳｉＦ_４の分子量と分圧をそ
れぞれ示す。）式（２）の展開の第２ステップでは、前
記の式（１）（Δｎ〜Ｐ^１／４）からの関係を使用す
る。前記式（２）は、所定のサンプルサイズ及びＳｉＦ
_４の流量の場合、ドーピング時間尺度ｔ_ＤはΔｎ^−３に
比例する。これを、幾つかの工程効率について図４に示
す。この実施例では、１０ｋｇのサンプルと１０リット
ル／分の全容積流速を想定した。同じドーピング効率の
場合、Δｎが一桁降下すると、ドーピング時間は三桁ま
で高まる。１００％の効率において、Δｎ値が０．００
３及び０．００１の場合、５時間及び１３０時間のドー
ピング時間が予測される。現実的に、これらドーピング
時間は、低ドーピング効率により一桁長くなると予測さ
れる。実際に、流速が増加しても、ドーピング時間は比
例的に減少しない。なぜなら、これは、反応時間の減少
により効率低下を生じるからである。サンプルサイズの
低下も効率を低下させ、更に重要なことには、スループ
ットを危うくする。図４の高Δｎ値では、導入速度によ
る予測ドーピング時間は非常に短い。従って、この領域
におけるドーピング処理は、多孔質体における拡散によ
り制限され、更に、ドーピング効率が低下する。しか
し、Δｎ＝０．００１〜０．００３のような低ドーピン
グレベルでは、反応容器へのＳｉＦ_４の低導入速度のた
めに、ドーピング処理は明らかに非常に時間浪費的とな
る。

【００２０】平衡ドーピング処理の低処理速度特性を克
服するために、根本的に異なるドーピング方法が使用さ
れる。平衡分圧よりも遙かに高い高ＳｉＦ_４分圧を使用
し、多孔質体の粒子上の表面層として過剰量のフッ素を
予備堆積させる。或る場合には、予備堆積工程は、シリ
カ粒子全体へのフッ素の実際的な拡散のための有効拡散
温度以下の温度（すなわち、１０００℃以下）で実施さ
れる。８００℃〜１０００℃の範囲内の温度が好まし
い。フッ素は主に分子吸着により粒子表面に堆積する。
この堆積は、原子拡散により粒子中に実質的に浸透する
ためにフッ素が必要とする時間に比べて概ね瞬間的であ
る。従って、プリフォームの屈折率変更に必要なフッ素
の全量は、比較的短いドーピング工程で濃厚表面層とし
て堆積される。この多孔質体粒子の表面上への過剰量の
フッ素の堆積は、増分ドーピング方法の第１段階であ
る。その後、多孔質体をフッ素ドーピング雰囲気から取
り出し（又は、Δｎの平衡を＜０．００４未満にまで低
下させ）、そして、高温ドライブ・イン工程に曝露さ
せ、過剰量のフッ素を多孔質シリカ体の全体にわたって
均一に堆積層として拡散させる。増分ドーピング方法の
第２段階である、このドライブ・イン工程は、処理時間
を更に節約するために、本発明の方法の団結工程と組み
合わせることもできる。

【００２１】本発明の増分ドーピング方法を図５〜図８
に示す。図５は、フッ素雰囲気中で処理される多孔質シ
リカ体の個々のシリカ粒子２１を示す。粒子２１の外側
上の予備堆積領域２４は、粒子表面上に吸着された高濃
度のフッ素を含有する領域である。表面層におけるフッ
素の濃度はドーピング炉１２内の雰囲気と概ね平衡であ
る。フッ素の分圧は所望の通りに調整できるが、プリフ
ォーム全体の最終ドーピングレベルに対応する平衡分圧
の少なくとも５倍であることが好ましい。この高分圧は
所望のΔｎに左右されるが、一般的に、１％超である。
フッ素源としてＳｉＦ_４を使用すると、一般的に、予備
堆積雰囲気は１〜１００％の範囲内のＳｉＦ_４を含有す
る。

【００２２】予備堆積温度は広範囲にわたって変化させ
ることができるが、理想的な方法では、シリカ体の気孔
率に部分的に左右される。非常に多孔質な構造の場合、
多孔質体のＳｉＦ_４浸透は急速に進行する。１２００℃
以下の温度が使用できる。例えば、ＶＡＤ煤は特徴的
に、８０％以上のレベルの気孔率を有する。直径が１５
ｃｍのＶＡＤコアロッドを、１０００℃で約１０分間の
うちに、増分量Δｎ〜０．００２にまで均一にドープさ
せることができる。低気孔率構造の場合、浸透処理は一
般的に長くかかるので、この段階中の早期団結は避ける
べきである。温度範囲の下限（例えば、５００℃）で
は、予備堆積処理は遅くなる。この温度範囲の下限は、
比較的高い制御度で小さなΔｎ濃度を生成するのに有用
である。すなわち、ドーピング濃度レベルは一層ゆっく
りと、かつ、時間と共に制御可能に変化する。この温度
依存性特徴は、別の寸法制御性を本発明の方法に付加す
る。プリフォームの最終ドーピングレベルは、予備堆積
温度を調整することにより制御することが出来る。平衡
ドーピング方法では、ドーピングレベルは主にフッ素の
分圧により制御される。予備堆積工程は一般的に、１０
〜２４０分間の範囲内で完了ように進行する。

【００２３】早期団結の可能性を避けるために、予備堆
積の好ましい温度範囲は１０５０℃未満である。コア領
域のドーピングのための最も好ましいΔｎ値、すなわ
ち、比較的小さなΔｎ値の場合、１０００℃以下の予備
堆積温度は所望の制御レベルを可能にする。

【００２４】図５の粒子２１内のフッ素濃度を図６に示
す。軸ｘは粒子の直径を示す。粒子の外部領域は非常に
高いフッ素濃度を有する。すなわち、目標濃度Ｃ_Ｔより
も遙かに高い濃度を有する。好ましい事例では、粒子表
面におけるフッ素濃度Ｃ_Ｉは少なくともＣ_Ｔの１０倍で
ある。

【００２５】ドライブ・イン又は拡散工程を図７及び図
８に示す。図７におけるシリカ粒子２１は、粒子全体に
フッ素が均一に分布したドライブ・イン後のシリカ粒子
である。粒子２１のフッ素濃度プロファイルを図８に示
す。図８に示されるように、均一な濃度Ｃ_Ｔを有する。

【００２６】ドライブ・イン工程は好ましくは焼結工程
と組み合わされ、そして、１３００℃〜１８００℃の範
囲内の温度で実施される。別法として、多孔質シリカ体
は、ドライブ・イン工程において１２００℃〜１４００
℃の範囲内の温度で処理し、そして、その後、団結のた
めに焼結される。ドライブ・イン／焼結工程のために必
要な処理時間はプリフォームのサイズ及び形状と使用温
度に応じて変化するが、一般的に、３０〜５００分間の
範囲内である。予備堆積及びドライブ・イン／焼結の両
方に必要な全体的処理時間は、１時間未満である。これ
は、フッ素ドープトプリフォームを製造する従来の方法
に比べて、処理時間が劇的に短縮されたことを示す。

【００２７】焼結プリフォームはその後、慣用の方法で
光ファイバを線引きするために使用される。図９は光フ
ァイバ線引き装置の一例を示す。図９において、符号３
１はプリフォームであり、符号３２はガラスプリフォー
ムを軟化させ、ファイバの線引きを開始するために使用
される加熱炉（図示されていない）を示す。線引きされ
たファイバは符号３３で示される。次いで、線引き直後
のファイバ表面は、符号３４で示されるコーティングカ
ップを通過される。コーティングカップ３４は、塗料プ
レポリマー３６を含有するチャンバ３５を有する。コー
ティングチャンバからの液体塗料塗布ファイバはダイ４
１から出る。ダイ４１とプレポリマーの流体力学との併
用によりコーティング厚さを制御する。その後、プレポ
リマー塗布ファイバ４４に紫外線ランプ４５を照射し、
プレポリマーを硬化させ、塗布工程を終了する。その他
の硬化輻射線も適当に使用することができる。硬化され
た被覆を有するファイバをその後、巻取りリール４７で
巻取る。巻取りリールはファイバの線引き速度を制御す
る。典型的に１〜２０ｍ／秒の範囲内の線引き速度を使
用することができる。ファイバはコーティングカップ
内、特に出口ダイ４１内の中心に配置させ、ファイバと
被覆との同心性を維持することが重要である。市販の装
置は一般的に、ファイバの心合わせを制御するプーリー
を有する。ダイ自体内の流体力学的圧力はファイバの心
合わせを助ける。マイクロステップ割送り装置（図示さ
れていない）により制御されるステッパーモータは巻取
りリールを制御する。

【００２８】光ファイバ用の塗料は一般的に、ウレタン
類、アクリレート類又はウレタン−アクリレート類であ
り、これにＵＶ光開始剤を添加する。図９に図示された
装置は単一のコーティングカップしか有しないが、一般
的に、２個のコーティングカップを有する塗布装置が使
用される。二重に塗布されたファイバでは、代表的な一
次又は内側塗料は、シリコン、ホットメルトワックスの
ような軟質で低モジュラスの材料あるいは比較的低いモ
ジュラスを有する多数のポリマー材料などである。二次
又は外側被覆用の通常の材料は高モジュラスポリマー、
典型的にはウレタン類又はアクリル樹脂類などである。
商業的実施では、これら両方の材料は低モジュラス及び
高モジュラスのアクリレート類である。被覆厚さは一般
的に、直径で１５０〜３００μｍの範囲内であり、約２
４０μｍが標準的である。

【００２９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に例証す
る。

【００３０】実施例１前記のような従来のゾル・ゲル法により生成された多孔
質シリカクラッドチューブを１１００℃にまで加熱し、
塩素で脱水し、１０００℃にまで冷却し、そして、ヘリ
ウムでパージした。１０００℃において、多孔質チュー
ブを、ヘリウム中の１０％ＳｉＦ_４に曝露させ、そし
て、多孔質体の粒子上にＳｉＦ_４を予備堆積させるため
に、４時間ソーキングした。その後、多孔質チューブを
ヘリウム中で１５００℃にまで加熱し、そして１時間焼
結し、多孔質体を団結させた。最終チューブのΔｎは約
０．００４であった。次いで、このチューブを、ＭＣＶ
Ｄ又はＶＡＤコアロッドのためのオーバークラッドとし
て使用し、低下屈折率クラッドプリフォームを生成し
た。別法として、このチューブをコアロッドと共に使用
し、通常の屈折率を有するクラッド内にトレンチを生成
することもできる。完成されたプリフォームを図９に示
される装置内に挿入し、光ファイバを線引きした。

【００３１】実施例２標準的なシングルモードプリフォームについて一般的に
使用される多孔質ＶＡＤブールをヘリウム内で１１００
℃で７時間加熱し、その後、この温度でＨｅ／１０％塩
素で脱水した。１０００℃にまで冷却した後、これをＨ
ｅ／１０％ＳｉＦ_４中で３０分間処理し、粒子の表面に
フッ素を予備堆積させた。その後、この予備堆積多孔質
体をドライブ・イン／団結処理のために１２００℃〜１
５５０℃にまで加熱した。ＶＡＤコア及びクラッドはΔ
ｎ＝０．００２まで低下された。このΔｎは３０分間の
ＳｉＦ_４処理を用いて得られたが、従来の平衡ドーピン
グ方法と比べて処理時間が飛躍的に短縮されている。従
来の平衡ドーピング方法では、２×１０^−３気圧のＳｉ
Ｆ_４分圧で処理すると、２０時間必要である。この値
は、効率が１００％であると仮定したものであるが、こ
の効率値は製造処理では一般的ではない。

【００３２】前記の説明において、フッ素源はＳｉＦ_４
である。言うまでもなく、その他のフッ素源も使用でき
る。例えば、ＳｉＨＦ_３、ＳｉＨ_２Ｆ_２、ＳＦ_６、ＣＦ
_４なども好適に使用できる。これらのフッ素源も、Ｓｉ
Ｆ_４で生成された屈折率と同等の屈折率低下を生じる。
しかし、１０^−９気圧のような低いＳｉＦ_４で対処する
代わりに、低温Ｆ⁻ドーピングを調整することにより、
１％以上、典型的には１０％以上のＳｉＦ_４分圧で所望
の屈折率低下をもたらすこともできる。前記のように、
最初に分子種として、フッ素を個々の粒子上に予備堆積
する。ドライブ・イン機構は主として原子状フッ素の拡
散を含む。本発明の主たる特徴であるこの相違点を強調
するために、この予備堆積工程は、フッ素の予備堆積と
フッ素の拡散としてのドライブ・インを含むものとして
説明される。

【００３３】

【発明の効果】本発明の方法は、大きなゾル・ゲル光フ
ァイバプリフォームを製造するのに特に有用である。現
在の商業的な言葉で言うところの大きなゾル・ゲル体と
は、５ｋｇ超の重量を有するゾル・ゲル体を意味する。
ゾル・ゲル法によるこのような大きな光ファイバプリフ
ォームの製造は非常に困難であった。その主な理由は、
平衡ドーピング方法によりこれら大きなプリフォームを
ドーピングするのに必要な時間が極端に長いからであ
る。従って、この大きなプリフォームの商業的な生産に
ついて使用した場合、本発明は特に顕著な作用効果を奏
する。この大きなプリフォームは一般的に、５０ｍｍ超
の直径、また、しばしば７５ｍｍ超の直径を有する。

【００３４】特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で
記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関
係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと
解釈すべきではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ドーピング炉中の多孔質クラッドチューブの模
式的斜視図である。

【図２】従来の平衡ドーピング方法により処理される多
孔質クラッドチューブ内のシリカ粒子の模式的断面図で
ある。

【図３】図２に示された粒子の厚さによる距離に対する
ドーパント濃度の関係を示す特性図である。

【図４】平衡ドーピング方法に関する、ドーピング時間
対屈折率変化の関係を示す特性図である。

【図５】本発明による予備堆積工程後のドーパント分布
を示す、本発明の増分ドーピング方法により処理された
シリカ粒子の模式的断面図である。

【図６】図５の粒子の距離に対するドーパント濃度の関
係を示す特性図である。

【図７】本発明のドライブ・イン工程後の不純物分布を
示す、図５の粒子の模式的断面図である。

【図８】図７の粒子による距離に対するドーパント濃度
の関係を示す特性図である。

【図９】光ファイバ線引き装置の一例の模式的構成図で
ある。

【符号の説明】

１１多孔質クラッドチューブ１２ドーピング炉１３シリカ粒子１４フッ素１５拡散フロント２１シリカ粒子２２炉２４予備堆積領域３１プリフォーム３２サセプタ３３線引きファイバ３４コーティングカップ３５チャンバ３６コーティングポリマー４１ダイ４４ポリマー塗布ファイバ４５ＵＶランプ４７巻取りリール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 ＭｏｕｎｔａｉｎＡｖｅｎｕｅ, ＭｕｒｒａｙＨｉｌｌ，ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者ジョンバーネットマクチェスニーアメリカ合衆国、08833 ニュージャージー州、レバノン、クレイトタウンロード２ (72)発明者トーマスエドワードシュトッカートアメリカ合衆国、07041 ニュージャージー州、ミルバーン、ノーウッドテラス 29 (72)発明者クリストファーアランホワイトアメリカ合衆国、08853 ニュージャージー州、ネシャニー、レイナプレイス 301 Ｆターム(参考） 4G021 CA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (a)光ファイバプリフォームを準備する
ステップと、 (b)このプリフォームを軟化温度にまで加熱するステッ
プと、 (c)このプリフォームから光ファイバを線引きするステ
ップとからなる光ファイバの製造方法において、前記光ファイバプリフォームは、 (i)シリカ粒子の多孔質シリカ体を準備するステップ
と、 (ii)フッ素を前記シリカ粒子上に予備堆積させるため
に、前記多孔質シリカ体をフッ素雰囲気中で１０〜２４
０分間にわたって加熱するステップと、 (iii)前記多孔質シリカ体をプリフォームに団結させる
ために、前記多孔質シリカ体を、フッ素を含有しない雰
囲気中で、１３００℃よりも高い温度で加熱するステッ
プにより製造されることを特徴とする光ファイバの製造
方法。
【請求項２】前記フッ素雰囲気はＳｉＦ_４を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記フッ素雰囲気はＳｉＦ_４を１０％超
含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】 (a)多孔質シリカ体の重量が５ｋｇ超で
ある、シリカ粒子の多孔質シリカ体を準備するステップ
と、 (b)フッ素を前記シリカ粒子上に予備堆積させるため
に、前記多孔質シリカ体をフッ素雰囲気中で１０〜２４
０分間にわたって、８００℃〜１０００℃の範囲内の温
度で加熱するステップと、 (c)前記多孔質シリカ体をプリフォームに団結させるた
めに、前記多孔質シリカ体を、フッ素を含有しない雰囲
気中で、１３００℃よりも高い温度で加熱するステップ
とからなることを特徴とする光ファイバプリフォームの
製造方法。
【請求項５】前記フッ素雰囲気はＳｉＦ_４を含むこと
を特徴とする請求項４に記載の方法。