JP2003026438A - 改善した酸素化学量論比およびジュウテリウム曝露を用いた光ファイバ製造方法および装置 - Google Patents
改善した酸素化学量論比およびジュウテリウム曝露を用いた光ファイバ製造方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ファイバおよび光ファイバを含む光ファイバ
・システムの耐用年数にわたって、エージング損失また
は水素エージング損失が減少した光ファイバを製造する
方法を提供すること。 【解決手段】 プリフォーム製造ステップ（４２）の間
の、ケイ素／酸素の化学量論比を改善して、光ファイバ
・プリフォーム中に生成するＳｉ欠陥を減少させる。ま
た、プリフォームから線引きした光ファイバをジュウテ
リウムに曝して（４４）、水素原子を引き付けて結合し
て分子を形成し、水吸収損失を増大させる一因となるＳ
ｉ欠陥などの原子欠陥を光ファイバ中に有する可能性を
下げる。本発明の方法によって製造された光ファイバは
伝送特性が改善される。本発明の光ファイバの１３８５
ナノメートルでの伝送損失は、０．３３ｄＢ／ｋｍ未満
であり、その後のエージング損失の増加は０．０４ｄＢ
／ｋｍ未満である。
・システムの耐用年数にわたって、エージング損失また
は水素エージング損失が減少した光ファイバを製造する
方法を提供すること。 【解決手段】 プリフォーム製造ステップ（４２）の間
の、ケイ素／酸素の化学量論比を改善して、光ファイバ
・プリフォーム中に生成するＳｉ欠陥を減少させる。ま
た、プリフォームから線引きした光ファイバをジュウテ
リウムに曝して（４４）、水素原子を引き付けて結合し
て分子を形成し、水吸収損失を増大させる一因となるＳ
ｉ欠陥などの原子欠陥を光ファイバ中に有する可能性を
下げる。本発明の方法によって製造された光ファイバは
伝送特性が改善される。本発明の光ファイバの１３８５
ナノメートルでの伝送損失は、０．３３ｄＢ／ｋｍ未満
であり、その後のエージング損失の増加は０．０４ｄＢ
／ｋｍ未満である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバに関す
る。詳細には、本発明は、波長領域７００から１６００
ナノメートルに対する伝送特性が改善された光ファイバ
の製造に関する。
る。詳細には、本発明は、波長領域７００から１６００
ナノメートルに対する伝送特性が改善された光ファイバ
の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光ファイバは、コアよりも屈折
率の低い保護ガラス・クラッド層で囲まれた屈折性のガ
ラス・コアを備えた固体ガラス・ロッドを通常備えた、
光ファイバ・プリフォームの一部を加熱して、線引きを
することによって製造される。光ファイバは、たとえば
放射線により硬化される１つまたは複数の保護コーティ
ング材料で被覆される。
率の低い保護ガラス・クラッド層で囲まれた屈折性のガ
ラス・コアを備えた固体ガラス・ロッドを通常備えた、
光ファイバ・プリフォームの一部を加熱して、線引きを
することによって製造される。光ファイバは、たとえば
放射線により硬化される１つまたは複数の保護コーティ
ング材料で被覆される。
【０００３】従来、内付け化学気相成長法（ＭＣＶ
Ｄ）、気相軸付け法（ＶＡＤ）および外付け気相成長法
（ＯＶＤ）を含む、いくつかの光ファイバ・プリフォー
ムの製造方法がある。従来のＶＡＤ法およびＯＶＤ法で
は、ガラス粒子すなわち「スート」の層が、それぞれ出
発ロッドの端末表面、または外側表面に堆積する。次
に、堆積したスート層を、たとえば塩素またはフッ素含
有雰囲気中で乾燥または脱水し、焼結または固結して固
体プリフォーム・コア・ロッドを形成する。
Ｄ）、気相軸付け法（ＶＡＤ）および外付け気相成長法
（ＯＶＤ）を含む、いくつかの光ファイバ・プリフォー
ムの製造方法がある。従来のＶＡＤ法およびＯＶＤ法で
は、ガラス粒子すなわち「スート」の層が、それぞれ出
発ロッドの端末表面、または外側表面に堆積する。次
に、堆積したスート層を、たとえば塩素またはフッ素含
有雰囲気中で乾燥または脱水し、焼結または固結して固
体プリフォーム・コア・ロッドを形成する。
【０００４】プリフォーム・コア・ロッドが形成された
後、光ファイバをそれから直接線引きするか、あるい
は、光ファイバをそれから線引きする前にその上に１つ
または複数のオーバークラッド層を形成する。オーバー
クラッド層を、たとえばプリフォーム・コア・ロッドの
形成に使用したのと類似のスート堆積技法によって、プ
リフォーム・コア・ロッド上に形成する。あるいは、オ
ーバークラッド層を、シリカを基材とするチューブすな
わちスリーブをプリフォーム・コア・ロッドの周囲に収
縮（ｃｏｌｌａｐｓｅ）させることによって形成する。
通常、このようなプロセスを、ロッド・イン・チューブ
（ＲＩＴ）法と呼ぶ。たとえば、本出願と所有者が同じ
である米国特許第４，８２０，３２２号を参照された
い。
後、光ファイバをそれから直接線引きするか、あるい
は、光ファイバをそれから線引きする前にその上に１つ
または複数のオーバークラッド層を形成する。オーバー
クラッド層を、たとえばプリフォーム・コア・ロッドの
形成に使用したのと類似のスート堆積技法によって、プ
リフォーム・コア・ロッド上に形成する。あるいは、オ
ーバークラッド層を、シリカを基材とするチューブすな
わちスリーブをプリフォーム・コア・ロッドの周囲に収
縮（ｃｏｌｌａｐｓｅ）させることによって形成する。
通常、このようなプロセスを、ロッド・イン・チューブ
（ＲＩＴ）法と呼ぶ。たとえば、本出願と所有者が同じ
である米国特許第４，８２０，３２２号を参照された
い。
【０００５】光ファイバの伝送特性は、たとえば、レイ
リー散乱などの散乱、ファイバの曲がり、およびヒドロ
キシ・イオン（ＯＨ）吸収などの吸収を含むいくつかの
要素に応じて変わる。ＯＨ吸収すなわち「水」吸収は、
特に重要である。というのは、ＯＨ吸収がなければ比較
的伝送損失が少ない７００〜１６００ナノメートル（ｎ
ｍ）、すなわち多くの現行光システムが動作する波長領
域で、有効に行われる帯域幅を減少させるからである。
リー散乱などの散乱、ファイバの曲がり、およびヒドロ
キシ・イオン（ＯＨ）吸収などの吸収を含むいくつかの
要素に応じて変わる。ＯＨ吸収すなわち「水」吸収は、
特に重要である。というのは、ＯＨ吸収がなければ比較
的伝送損失が少ない７００〜１６００ナノメートル（ｎ
ｍ）、すなわち多くの現行光システムが動作する波長領
域で、有効に行われる帯域幅を減少させるからである。
【０００６】ＯＨ吸収は、ファイバ中のヒドロキシ・イ
オンの振動オーバートーンによるものであるが、通常、
７００〜１６００ｎｍの領域内に３個の損失ピーク：９
５０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３８５ｎｍを生じる。この
水損失ピーク、特に１３８５ｎｍ付近を中心とする水損
失ピークを減少させることが望ましい。というのは、百
万分の１（ｐｐｍ）のＯＨ濃度でも、シングル・モード
・ファイバでは１３８５ｎｍで６５ｄＢ／ｋｍもの大き
な損失を生じさせるからである。さらに、１３８５ｎｍ
の水損失ピークを減少させると、比較的伝送損失の少な
い１２００〜１６００ｎｍの連続領域が有効に得られ
る。１２００〜１６００ｎｍの波長領域は特に重要であ
る。というのは、リン化インジウム（ＩｎＰ）を用いた
光源など光源の利用可能性が豊富なためである。たとえ
ば、本出願と所有者が同じで、本出願の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第６，１３１，４１５号を参照されたい。
オンの振動オーバートーンによるものであるが、通常、
７００〜１６００ｎｍの領域内に３個の損失ピーク：９
５０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３８５ｎｍを生じる。この
水損失ピーク、特に１３８５ｎｍ付近を中心とする水損
失ピークを減少させることが望ましい。というのは、百
万分の１（ｐｐｍ）のＯＨ濃度でも、シングル・モード
・ファイバでは１３８５ｎｍで６５ｄＢ／ｋｍもの大き
な損失を生じさせるからである。さらに、１３８５ｎｍ
の水損失ピークを減少させると、比較的伝送損失の少な
い１２００〜１６００ｎｍの連続領域が有効に得られ
る。１２００〜１６００ｎｍの波長領域は特に重要であ
る。というのは、リン化インジウム（ＩｎＰ）を用いた
光源など光源の利用可能性が豊富なためである。たとえ
ば、本出願と所有者が同じで、本出願の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第６，１３１，４１５号を参照されたい。
【０００７】水損失の悪影響を減少させる現行の技術に
は、高温度（たとえば約１０００℃）ＯＨ／ＯＤ変換反
応で、水素原子の部分をジュウテリウム原子で変換する
ことが含まれる。たとえば、米国特許第４，４４５，９
１８号、米国特許第４，５８３，９９７号、および米国
特許第４，３８９，２３０号を参照されたい。これらに
おいては、光ファイバ・プリフォーム製造の様々な段階
でジュウテリウムが使用されている。米国特許第４，６
８５，９４５号も参照されたい。ここでは、光ファイバ
・プリフォームを高度照度光とともにジュウテリウムに
曝して、ＯＨ欠陥を減少させている。
は、高温度（たとえば約１０００℃）ＯＨ／ＯＤ変換反
応で、水素原子の部分をジュウテリウム原子で変換する
ことが含まれる。たとえば、米国特許第４，４４５，９
１８号、米国特許第４，５８３，９９７号、および米国
特許第４，３８９，２３０号を参照されたい。これらに
おいては、光ファイバ・プリフォーム製造の様々な段階
でジュウテリウムが使用されている。米国特許第４，６
８５，９４５号も参照されたい。ここでは、光ファイバ
・プリフォームを高度照度光とともにジュウテリウムに
曝して、ＯＨ欠陥を減少させている。
【０００８】ジュウテリウムは、光ファイバを含めたガ
ラス体の屈折率の変化を起こさせるのにも使用されるこ
とに留意されたい。たとえば、米国特許第５，９３０，
４２０号、米国特許第５，５００，０３１号、および米
国特許第４，５１５，６１２号を参照されたい。これら
はすべて、本出願と所有者が同じで、本出願の譲受人に
譲渡された。
ラス体の屈折率の変化を起こさせるのにも使用されるこ
とに留意されたい。たとえば、米国特許第５，９３０，
４２０号、米国特許第５，５００，０３１号、および米
国特許第４，５１５，６１２号を参照されたい。これら
はすべて、本出願と所有者が同じで、本出願の譲受人に
譲渡された。
【０００９】減少または除去することが求められている
別のタイプの吸収損失は、ファイバの耐用年数の間に起
こる、水素エージング損失を含むエージング損失であ
る。このような損失は、光ファイバ中の様々の欠陥と、
たとえば光ファイバ・ケーブル環境中などの光ファイバ
環境中の水素との化学反応のために生じるものと考えら
れる。このような欠陥には、たとえば、その製造の間に
光ファイバ中に導入されたゲルマニウム（Ｇｅ）欠陥お
よびケイ素（Ｓｉ）欠陥が含まれる。この化学反応は、
たとえば水素が容易に光ファイバ中に拡散できることに
よって可能になる。
別のタイプの吸収損失は、ファイバの耐用年数の間に起
こる、水素エージング損失を含むエージング損失であ
る。このような損失は、光ファイバ中の様々の欠陥と、
たとえば光ファイバ・ケーブル環境中などの光ファイバ
環境中の水素との化学反応のために生じるものと考えら
れる。このような欠陥には、たとえば、その製造の間に
光ファイバ中に導入されたゲルマニウム（Ｇｅ）欠陥お
よびケイ素（Ｓｉ）欠陥が含まれる。この化学反応は、
たとえば水素が容易に光ファイバ中に拡散できることに
よって可能になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ファイバおよびこのよ
うな光ファイバを含む光ファイバ・システムの耐用年数
にわたって、エージング損失または水素エージング損失
をさらに減少させた、シングル・モード光ファイバを含
めた光ファイバを製造する方法を可能にすることが望ま
しい。
うな光ファイバを含む光ファイバ・システムの耐用年数
にわたって、エージング損失または水素エージング損失
をさらに減少させた、シングル・モード光ファイバを含
めた光ファイバを製造する方法を可能にすることが望ま
しい。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、ファイバおよ
びこのような光ファイバを含む光ファイバ・システムの
耐用年数にわたって、エージング損失または水素エージ
ング損失を減少させた光ファイバを製造する方法で実施
される。本発明の諸実施形態は、ファイバ製造環境のケ
イ素／酸素の化学量論比を改善して、光ファイバ・プリ
フォーム中のＳｉ欠陥量を減少させ、併せて、それに続
きプリフォームから線引きしたファイバをジュウテリウ
ムに曝して、時間がたつにつれ水素原子を引き付けそれ
と結合して分子を形成して水吸収損失を増大させる一因
となる原子欠陥を光ファイバ中に持つ可能性を低下させ
る。このような改善されたケイ素／酸素化学量論比は、
酸素原子が過剰でなく、そのためシリカ・ガラス中に形
成され続いてその中にトラップされる酸素に富んだ欠陥
（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥）数が減少することもなく、
また酸素原子が不足でもなく、そのため形成される酸素
不足の欠陥（Ｓｉ−Ｓｉ欠陥）数が減少することもな
い。後でジュウテリウムに曝す間に、ジュウテリウム原
子はＳｉ−Ｏ・欠陥やＳｉ・欠陥などのＳｉ欠陥と反応
して、それぞれＳｉＯＤまたはＳｉＤを形成する。それ
によって、ファイバ中のＳｉ欠陥の量が減少し、その結
果Ｓｉ欠陥と水素との起こり得る反応の量が減少する。
この反応では、通常、ファイバ中でＳｉＯＨおよびＳｉ
Ｈ損失が生じる。
びこのような光ファイバを含む光ファイバ・システムの
耐用年数にわたって、エージング損失または水素エージ
ング損失を減少させた光ファイバを製造する方法で実施
される。本発明の諸実施形態は、ファイバ製造環境のケ
イ素／酸素の化学量論比を改善して、光ファイバ・プリ
フォーム中のＳｉ欠陥量を減少させ、併せて、それに続
きプリフォームから線引きしたファイバをジュウテリウ
ムに曝して、時間がたつにつれ水素原子を引き付けそれ
と結合して分子を形成して水吸収損失を増大させる一因
となる原子欠陥を光ファイバ中に持つ可能性を低下させ
る。このような改善されたケイ素／酸素化学量論比は、
酸素原子が過剰でなく、そのためシリカ・ガラス中に形
成され続いてその中にトラップされる酸素に富んだ欠陥
（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥）数が減少することもなく、
また酸素原子が不足でもなく、そのため形成される酸素
不足の欠陥（Ｓｉ−Ｓｉ欠陥）数が減少することもな
い。後でジュウテリウムに曝す間に、ジュウテリウム原
子はＳｉ−Ｏ・欠陥やＳｉ・欠陥などのＳｉ欠陥と反応
して、それぞれＳｉＯＤまたはＳｉＤを形成する。それ
によって、ファイバ中のＳｉ欠陥の量が減少し、その結
果Ｓｉ欠陥と水素との起こり得る反応の量が減少する。
この反応では、通常、ファイバ中でＳｉＯＨおよびＳｉ
Ｈ損失が生じる。
【００１２】本発明の実施形態による光ファイバを製造
する方法は、光ファイバ・プリフォームを製造するステ
ップと、ファイバをプリフォームから線引きするステッ
プと、線引きしたファイバをジュウテリウムに曝すステ
ップであって、たとえば線引きしたファイバを、たとえ
ばジュウテリウムの分圧が約０．０１気圧であるジュウ
テリウム雰囲気に室温で約６日間曝すステップ、また
は、分圧０．０５気圧のジュウテリウムに室温で約１．
５日間曝すステップとを含む。ファイバ製造ステップ
は、ガラス・コア・ロッドを形成するステップと、ガラ
ス・コア・ロッドを脱水するステップと、ガラス・コア
・ロッドを固結するステップと、ガラス・コア・ロッド
の周辺にオーバークラッド領域を形成するステップとを
含む。本発明の実施形態によれば、脱水は、酸素、ある
いは酸素と１種または複数の塩素含有ガス、フッ素含有
ガス、および／または一酸化炭素（ＣＯ）を含有する気
体中で、ガス分圧を、かつ／または酸素過剰にも酸素不
足にもならない環境になるように確立し、かつ／または
調整して実施する。あるいは、オーバークラッド領域形
成ステップをほぼ同じ気体中で、改善したケイ素／酸素
化学量論比が得られるようにガスの分圧を確立して実施
する。
する方法は、光ファイバ・プリフォームを製造するステ
ップと、ファイバをプリフォームから線引きするステッ
プと、線引きしたファイバをジュウテリウムに曝すステ
ップであって、たとえば線引きしたファイバを、たとえ
ばジュウテリウムの分圧が約０．０１気圧であるジュウ
テリウム雰囲気に室温で約６日間曝すステップ、また
は、分圧０．０５気圧のジュウテリウムに室温で約１．
５日間曝すステップとを含む。ファイバ製造ステップ
は、ガラス・コア・ロッドを形成するステップと、ガラ
ス・コア・ロッドを脱水するステップと、ガラス・コア
・ロッドを固結するステップと、ガラス・コア・ロッド
の周辺にオーバークラッド領域を形成するステップとを
含む。本発明の実施形態によれば、脱水は、酸素、ある
いは酸素と１種または複数の塩素含有ガス、フッ素含有
ガス、および／または一酸化炭素（ＣＯ）を含有する気
体中で、ガス分圧を、かつ／または酸素過剰にも酸素不
足にもならない環境になるように確立し、かつ／または
調整して実施する。あるいは、オーバークラッド領域形
成ステップをほぼ同じ気体中で、改善したケイ素／酸素
化学量論比が得られるようにガスの分圧を確立して実施
する。
【００１３】本発明の実施形態による方法によって製造
された光ファイバは、伝送特性が改善される。たとえ
ば、本発明の光ファイバの伝送損失は、１３８５ナノメ
ートルで０．３３ｄＢ／ｋｍ未満であり、その後の損失
の増加は０．０４ｄＢ／ｋｍ未満である。
された光ファイバは、伝送特性が改善される。たとえ
ば、本発明の光ファイバの伝送損失は、１３８５ナノメ
ートルで０．３３ｄＢ／ｋｍ未満であり、その後の損失
の増加は０．０４ｄＢ／ｋｍ未満である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下の説明では、図面の説明を通
して本発明の理解をしやすくするために、同様の参照番
号は同様の構成要素を指すものとする。また、以下に具
体的な特徴、配置、構成を論じるが、それは例示的な目
的に行われるにすぎないことに留意されたい。当業者な
ら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他
のステップ、配置、構成も有用であることが理解できよ
う。
して本発明の理解をしやすくするために、同様の参照番
号は同様の構成要素を指すものとする。また、以下に具
体的な特徴、配置、構成を論じるが、それは例示的な目
的に行われるにすぎないことに留意されたい。当業者な
ら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他
のステップ、配置、構成も有用であることが理解できよ
う。
【００１５】図１に、本発明の実施形態による、シング
ル・モード光ファイバを含めた、光ファイバを製造する
方法１０の簡略化したブロック図を示す。方法１０は、
光ファイバをそれから線引きするプリフォームのコア・
ロッド部分を形成するステップ１２を含む。コア・ロッ
ドを製造する１つの典型的な方式は、スート堆積ステッ
プ１４、脱水ステップ１６、および固結ステップ１８を
含む。
ル・モード光ファイバを含めた、光ファイバを製造する
方法１０の簡略化したブロック図を示す。方法１０は、
光ファイバをそれから線引きするプリフォームのコア・
ロッド部分を形成するステップ１２を含む。コア・ロッ
ドを製造する１つの典型的な方式は、スート堆積ステッ
プ１４、脱水ステップ１６、および固結ステップ１８を
含む。
【００１６】スート堆積ステップ１４は、ガラス粒子
（すなわち「スート」）層をシリカ出発ロッドなどの出
発ロッド上に堆積させて、ガラス・コア・ロッドを形成
する。気相軸付け（ＶＡＤ）法では、スートを出発ロッ
ドの末端の表面に堆積させ、軸方向に蓄積する。外付け
気相成長（ＯＶＤ）法では、スートを出発ロッドの外側
表面上に堆積させ、半径方向に蓄積する。スート粒子
は、たとえば、屈折率ドーピングのためのゲルマニウ
ム、リン、フッ素などの気化化合物、および酸素と反応
してガラス原料の成分のシリカ（ＳｉＯ２）を生成する
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）を含む。
（すなわち「スート」）層をシリカ出発ロッドなどの出
発ロッド上に堆積させて、ガラス・コア・ロッドを形成
する。気相軸付け（ＶＡＤ）法では、スートを出発ロッ
ドの末端の表面に堆積させ、軸方向に蓄積する。外付け
気相成長（ＯＶＤ）法では、スートを出発ロッドの外側
表面上に堆積させ、半径方向に蓄積する。スート粒子
は、たとえば、屈折率ドーピングのためのゲルマニウ
ム、リン、フッ素などの気化化合物、および酸素と反応
してガラス原料の成分のシリカ（ＳｉＯ２）を生成する
四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）を含む。
【００１７】脱水ステップ１６は、堆積したスートを乾
燥または脱水することを含む。通常は、堆積したスート
体を出発ロッドから取り外し、温度約１２００℃の乾燥
ガスを含む環境中を通過させる。こうしたガスには、た
とえば酸素、フッ素、フッ素含有ガス、塩素、塩素含有
ガスがある。この考察では、フッ素含有ガスは、フッ素
を含有し、ドーピングおよび／または脱水に使用される
ことが知られているガスである。同様に、この考察で
は、塩素含有ガスは、塩素を含有しドーピングおよび／
または脱水に使用されることが知られているガスであ
る。この段階のコア・ロッドは多孔質、すなわちスート
体であるため、フッ素や塩素ガスはコア・ロッドに浸透
し、ＯＨイオンをそこから除去する。ＯＨイオンの除去
率は、たとえば脱水温度、脱水環境をスート体が通過す
る速度、フッ素や塩素のガス流量によって決まる。光フ
ァイバから除去されないＯＨイオンは、ＯＨ吸収、すな
わち水吸収の一因となり、前記のように光ファイバの伝
送損失の一因となる。
燥または脱水することを含む。通常は、堆積したスート
体を出発ロッドから取り外し、温度約１２００℃の乾燥
ガスを含む環境中を通過させる。こうしたガスには、た
とえば酸素、フッ素、フッ素含有ガス、塩素、塩素含有
ガスがある。この考察では、フッ素含有ガスは、フッ素
を含有し、ドーピングおよび／または脱水に使用される
ことが知られているガスである。同様に、この考察で
は、塩素含有ガスは、塩素を含有しドーピングおよび／
または脱水に使用されることが知られているガスであ
る。この段階のコア・ロッドは多孔質、すなわちスート
体であるため、フッ素や塩素ガスはコア・ロッドに浸透
し、ＯＨイオンをそこから除去する。ＯＨイオンの除去
率は、たとえば脱水温度、脱水環境をスート体が通過す
る速度、フッ素や塩素のガス流量によって決まる。光フ
ァイバから除去されないＯＨイオンは、ＯＨ吸収、すな
わち水吸収の一因となり、前記のように光ファイバの伝
送損失の一因となる。
【００１８】固結ステップ１８は、脱水したコア・ロッ
ドを焼結または固結して均質な状態にする。たとえば、
固結ステップ１８は、脱水したコア・ロッドを約１５０
０℃の酸素およびヘリウムの環境中を通過させることを
含む。このステップ中に、堆積したスート粒子は焼結さ
れて堅固な比較的高密度のガラス・コア・ロッドにな
る。従来の脱水および固結ステップについての具体的な
詳細は、たとえば米国特許第３，９３３，４５４号、１
９７６年１月２０日発行に出ている。
ドを焼結または固結して均質な状態にする。たとえば、
固結ステップ１８は、脱水したコア・ロッドを約１５０
０℃の酸素およびヘリウムの環境中を通過させることを
含む。このステップ中に、堆積したスート粒子は焼結さ
れて堅固な比較的高密度のガラス・コア・ロッドにな
る。従来の脱水および固結ステップについての具体的な
詳細は、たとえば米国特許第３，９３３，４５４号、１
９７６年１月２０日発行に出ている。
【００１９】コア・ロッドが形成された後、次のステッ
プ２２は、光ファイバの線引きをする。形成ステップ１
２によって形成したガラス・コア・ロッドから光ファイ
バを線引きすることも可能ではあるが、通常はガラス・
コア・ロッドは、オーバークラッド・ステップ２４でオ
ーバークラッドされてオーバークラッド・プリフォーム
を形成してから、光ファイバをそれから線引きする。コ
ア・ロッドの周囲にオーバークラッド領域を形成する
と、より大きなプリフォームが形成され、オーバークラ
ッドのない小さなプリフォームより、プリフォーム当た
り多くの線引きされた光ファイバを得る。
プ２２は、光ファイバの線引きをする。形成ステップ１
２によって形成したガラス・コア・ロッドから光ファイ
バを線引きすることも可能ではあるが、通常はガラス・
コア・ロッドは、オーバークラッド・ステップ２４でオ
ーバークラッドされてオーバークラッド・プリフォーム
を形成してから、光ファイバをそれから線引きする。コ
ア・ロッドの周囲にオーバークラッド領域を形成する
と、より大きなプリフォームが形成され、オーバークラ
ッドのない小さなプリフォームより、プリフォーム当た
り多くの線引きされた光ファイバを得る。
【００２０】オーバークラッド・ステップ２４では、た
とえばオーバークラッド・スート堆積技法２６によっ
て、あるいはロッド・イン・チューブ（ＲＩＴ）法２８
によって、コア・ロッドの周囲に１つまたは複数のオー
バークラッド領域を形成する。コア・ロッドの周囲にオ
ーバークラッド領域を形成すると、オーバークラッド・
コア・ロッド、すなわちオーバークラッド光ファイバ・
プリフォームが得られる。オーバークラッド・スート堆
積技法２６は、ガラス・コア・ロッドを形成するステッ
プ１２に関して前述したスート堆積ステップ１４、１
６、１８と同様である。オーバークラッド・スート堆積
技法２６は、あらかじめ形成したガラス・コア・ロッド
上にガラス原料のスート粒子を堆積するステップ３４
と、堆積したスート粒子を脱水するステップ３６と、堆
積した粒子を固結してコア・ロッドの周囲のオーバーク
ラッド領域にするステップ３８とを含んでいる。
とえばオーバークラッド・スート堆積技法２６によっ
て、あるいはロッド・イン・チューブ（ＲＩＴ）法２８
によって、コア・ロッドの周囲に１つまたは複数のオー
バークラッド領域を形成する。コア・ロッドの周囲にオ
ーバークラッド領域を形成すると、オーバークラッド・
コア・ロッド、すなわちオーバークラッド光ファイバ・
プリフォームが得られる。オーバークラッド・スート堆
積技法２６は、ガラス・コア・ロッドを形成するステッ
プ１２に関して前述したスート堆積ステップ１４、１
６、１８と同様である。オーバークラッド・スート堆積
技法２６は、あらかじめ形成したガラス・コア・ロッド
上にガラス原料のスート粒子を堆積するステップ３４
と、堆積したスート粒子を脱水するステップ３６と、堆
積した粒子を固結してコア・ロッドの周囲のオーバーク
ラッド領域にするステップ３８とを含んでいる。
【００２１】ＲＩＴ法２８は、通常、プリフォーム・コ
ア・ロッドの周囲に、たとえばシリカを基材とするチュ
ーブ、すなわちスリーブなどのチューブまたはスリーブ
を収縮させることを含むものである。より具体的には、
オーバークラッド・チューブをガラス・コア・ロッドの
周囲で位置決めし、その長さに沿って加熱して、チュー
ブをガラス・コア・ロッド上に収縮させ、それによって
オーバークラッド光ファイバ・プリフォームを形成す
る。たとえば、本出願と同じ所有者の米国特許第４，８
２０，３２２号を参照されたい。
ア・ロッドの周囲に、たとえばシリカを基材とするチュ
ーブ、すなわちスリーブなどのチューブまたはスリーブ
を収縮させることを含むものである。より具体的には、
オーバークラッド・チューブをガラス・コア・ロッドの
周囲で位置決めし、その長さに沿って加熱して、チュー
ブをガラス・コア・ロッド上に収縮させ、それによって
オーバークラッド光ファイバ・プリフォームを形成す
る。たとえば、本出願と同じ所有者の米国特許第４，８
２０，３２２号を参照されたい。
【００２２】ガラスの原料のスート粒子は、ＶＡＤまた
はＯＶＤなどの方法を用いて堆積される。堆積したスー
ト粒子は、通常四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）などのガラ
ス原料化合物を含むが、コア・ロッドの形成に使用する
スート粒子とは異なって、通常はマグネシウム、リン、
フッ素など追加のドーピング材料は含まない。スート粒
子がコア・ロッド上に堆積された後、オーバークラッド
・スート粒子を、たとえば酸素、フッ素、フッ素含有ガ
ス、塩素、塩素含有ガスなどの乾燥ガスを含む環境中で
約１２００℃の温度で脱水する。脱水は、たとえばオー
バークラッド・スート体からＯＨイオンを除去するため
に実施する。前述のように、光ファイバ・プリフォーム
の様々な領域にＯＨイオンが存在すると問題となる。固
結は、たとえば酸素およびヘリウム環境中で約１５００
℃で実施される。固結により、堆積したスート層はコア
・ロッドを取り囲むオーバークラッド領域中に固化され
る。
はＯＶＤなどの方法を用いて堆積される。堆積したスー
ト粒子は、通常四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）などのガラ
ス原料化合物を含むが、コア・ロッドの形成に使用する
スート粒子とは異なって、通常はマグネシウム、リン、
フッ素など追加のドーピング材料は含まない。スート粒
子がコア・ロッド上に堆積された後、オーバークラッド
・スート粒子を、たとえば酸素、フッ素、フッ素含有ガ
ス、塩素、塩素含有ガスなどの乾燥ガスを含む環境中で
約１２００℃の温度で脱水する。脱水は、たとえばオー
バークラッド・スート体からＯＨイオンを除去するため
に実施する。前述のように、光ファイバ・プリフォーム
の様々な領域にＯＨイオンが存在すると問題となる。固
結は、たとえば酸素およびヘリウム環境中で約１５００
℃で実施される。固結により、堆積したスート層はコア
・ロッドを取り囲むオーバークラッド領域中に固化され
る。
【００２３】光ファイバ・プリフォームを形成した後、
ステップ２２のプリフォームからの光ファイバの線引き
を実施する。ファイバ線引きステップ２２は、加熱した
プリフォームの末端からの光ファイバ線引きを含んでい
る。たとえば、プリフォームを垂直に吊るし、制御され
た速度で炉の中に入れ移動させる。プリフォームは、加
熱（たとえば、約１２００℃に）するにつれて軟化し、
ガラス・ファイバーがプリフォームの溶融した末端から
炉外の下側にある他の適当な装置のキャプスタンによっ
て線引きされる。
ステップ２２のプリフォームからの光ファイバの線引き
を実施する。ファイバ線引きステップ２２は、加熱した
プリフォームの末端からの光ファイバ線引きを含んでい
る。たとえば、プリフォームを垂直に吊るし、制御され
た速度で炉の中に入れ移動させる。プリフォームは、加
熱（たとえば、約１２００℃に）するにつれて軟化し、
ガラス・ファイバーがプリフォームの溶融した末端から
炉外の下側にある他の適当な装置のキャプスタンによっ
て線引きされる。
【００２４】前述したように、光ファイバの伝送特性
は、ヒドロキシ・イオン（ＯＨ）吸収（すなわち、水吸
収）を含むいくつかの要因によって影響される。７００
〜１６００ナノメートル（ｎｍ）の領域で、水吸収は約
９５０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３８５ｎｍに損失ピーク
を生じる。このような損失ピークは、たとえば、７００
から１６００ｎｍの波長領域における代表的な光ファイ
バの伝送損失のグラフである図２ａで明確に分かる。ま
た、水吸収ピークを減少させるため多大な努力が払われ
てきた。たとえば、本出願と所有者が同じで、本出願の
譲受人に譲渡された米国特許第６，１３１，４１５号
（Ｃｈａｎｇ他）を参照されたい。図２ｂは、米国特許
第６，１３１，４１５号に開示の方法による光ファイバ
の７００から１６００ｎｍにおける伝送損失のグラフを
示す。
は、ヒドロキシ・イオン（ＯＨ）吸収（すなわち、水吸
収）を含むいくつかの要因によって影響される。７００
〜１６００ナノメートル（ｎｍ）の領域で、水吸収は約
９５０ｎｍ、１２４０ｎｍ、１３８５ｎｍに損失ピーク
を生じる。このような損失ピークは、たとえば、７００
から１６００ｎｍの波長領域における代表的な光ファイ
バの伝送損失のグラフである図２ａで明確に分かる。ま
た、水吸収ピークを減少させるため多大な努力が払われ
てきた。たとえば、本出願と所有者が同じで、本出願の
譲受人に譲渡された米国特許第６，１３１，４１５号
（Ｃｈａｎｇ他）を参照されたい。図２ｂは、米国特許
第６，１３１，４１５号に開示の方法による光ファイバ
の７００から１６００ｎｍにおける伝送損失のグラフを
示す。
【００２５】ただし、もう１つのタイプの吸収損失とし
て（水素）エージング損失がある。従来の光ファイバで
は、通常光ファイバのエージングにつれて伝送損失の増
大が見られる。これは、たとえば光ファイバの耐用年数
の間に光ファイバ中で水素と様々な欠陥との化学反応に
よって生じる。たとえば、光ファイバ中のゲルマニウム
（Ｇｅ）欠陥と光ファイバを取り巻く環境中に存在する
痕跡量の水素とが化学的に反応して、光ファイバの耐用
年数を通してＧｅＯＨ損失の一因となる。
て（水素）エージング損失がある。従来の光ファイバで
は、通常光ファイバのエージングにつれて伝送損失の増
大が見られる。これは、たとえば光ファイバの耐用年数
の間に光ファイバ中で水素と様々な欠陥との化学反応に
よって生じる。たとえば、光ファイバ中のゲルマニウム
（Ｇｅ）欠陥と光ファイバを取り巻く環境中に存在する
痕跡量の水素とが化学的に反応して、光ファイバの耐用
年数を通してＧｅＯＨ損失の一因となる。
【００２６】さらに、ファイバの製造過程で光ファイバ
に導入されたケイ素（Ｓｉ）欠陥は、通常ＳｉＯＨ損失
およびＳｉＨ損失をファイバ中に導入する。これは同様
に、時間がたつにつれＳｉ欠陥とファイバ（またはケー
ブル）環境中に存在する水素の反応によって生じる。あ
いにく、ＳｉＯＨ損失およびＳｉＨ損失は大きいことが
多く、たとえばＧｅＯＨ損失に比べると耐用年数の早い
時期に生じる。たとえばＳｉＯＨエージング損失は、し
ばしば１３８５ｎｍで約０．２１ｄＢ／ｋｍ以上になる
ことがある。
に導入されたケイ素（Ｓｉ）欠陥は、通常ＳｉＯＨ損失
およびＳｉＨ損失をファイバ中に導入する。これは同様
に、時間がたつにつれＳｉ欠陥とファイバ（またはケー
ブル）環境中に存在する水素の反応によって生じる。あ
いにく、ＳｉＯＨ損失およびＳｉＨ損失は大きいことが
多く、たとえばＧｅＯＨ損失に比べると耐用年数の早い
時期に生じる。たとえばＳｉＯＨエージング損失は、し
ばしば１３８５ｎｍで約０．２１ｄＢ／ｋｍ以上になる
ことがある。
【００２７】本発明の実施形態によると、多くのＳｉＯ
Ｈ損失の原因であると考えられるＳｉ欠陥は、酸素に富
んだ欠陥（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥）である。Ｓｉ−Ｏ
−Ｏ−Ｓｉ欠陥は、たとえば光ファイバ・プリフォーム
を酸素に富んだ環境で製造するなど、シリカ・ガラス中
の過剰な酸素原子によって生じると考えられる。このＳ
ｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥がシリカ・ガラス中に存在する
と、後続の熱処理（たとえば、ファイバの線引き）でい
くつかのＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥が切断されたＳｉ−Ｏ
結合欠陥（Ｓｉ−Ｏ・欠陥）に変えられ、それがファイ
バ中にトラップされるようになる。このＳｉ−Ｏ・欠陥
は、時間がたつにつれて水素原子を引き付けてＳｉＯＨ
分子を形成し、前述のようにそれが水吸収損失を生じさ
せる。
Ｈ損失の原因であると考えられるＳｉ欠陥は、酸素に富
んだ欠陥（Ｓｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥）である。Ｓｉ−Ｏ
−Ｏ−Ｓｉ欠陥は、たとえば光ファイバ・プリフォーム
を酸素に富んだ環境で製造するなど、シリカ・ガラス中
の過剰な酸素原子によって生じると考えられる。このＳ
ｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥がシリカ・ガラス中に存在する
と、後続の熱処理（たとえば、ファイバの線引き）でい
くつかのＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥が切断されたＳｉ−Ｏ
結合欠陥（Ｓｉ−Ｏ・欠陥）に変えられ、それがファイ
バ中にトラップされるようになる。このＳｉ−Ｏ・欠陥
は、時間がたつにつれて水素原子を引き付けてＳｉＯＨ
分子を形成し、前述のようにそれが水吸収損失を生じさ
せる。
【００２８】本発明の実施形態によると、ＳｉＨ損失の
一因と考えられるＳｉ欠陥は酸素不足の欠陥（Ｓｉ−Ｓ
ｉ欠陥）である。Ｓｉ−Ｓｉ欠陥は、光ファイバ・プリ
フォーム（シリカ・ガラス）を酸素不足条件で製造する
結果生じると考えられる。後続の熱処理により、いくつ
かのＳｉ−Ｓｉ結合欠陥から切断されたＳｉ結合欠陥
（Ｓｉ・欠陥）が形成される。このＳｉ・欠陥はファイ
バにトラップされるようになり、ファイバのエージング
につれてＳｉ・欠陥は水素原子と反応してＳｉＨ分子を
生成し、それが１５３０ｎｍの吸収損失ピークを生じさ
せる。
一因と考えられるＳｉ欠陥は酸素不足の欠陥（Ｓｉ−Ｓ
ｉ欠陥）である。Ｓｉ−Ｓｉ欠陥は、光ファイバ・プリ
フォーム（シリカ・ガラス）を酸素不足条件で製造する
結果生じると考えられる。後続の熱処理により、いくつ
かのＳｉ−Ｓｉ結合欠陥から切断されたＳｉ結合欠陥
（Ｓｉ・欠陥）が形成される。このＳｉ・欠陥はファイ
バにトラップされるようになり、ファイバのエージング
につれてＳｉ・欠陥は水素原子と反応してＳｉＨ分子を
生成し、それが１５３０ｎｍの吸収損失ピークを生じさ
せる。
【００２９】本発明の実施形態によると、ファイバ製造
環境における酸素の化学量論条件を改善することによっ
てエージング損失およびその他の損失が減少して、光フ
ァイバ・プリフォームおよびそれから線引きされる光フ
ァイバ中に酸素に富んだまたは酸素不足のＳｉ欠陥が生
成する可能性が下がる。これらのＳｉ欠陥は、時間がた
つにつれ水素原子を引き付け、結合して分子を形成し、
水吸収損失や他の損失を増大させる一因となる。さらに
詳細には、酸素原子を過剰に含まない環境が確立され
る。この環境は、シリカ・ガラス中で形成されその後ト
ラップされるＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥数を減少させる。
また、酸素不足ではない環境も確立される。この環境
は、形成されるＳｉ−Ｓｉ欠陥数を減少させる。
環境における酸素の化学量論条件を改善することによっ
てエージング損失およびその他の損失が減少して、光フ
ァイバ・プリフォームおよびそれから線引きされる光フ
ァイバ中に酸素に富んだまたは酸素不足のＳｉ欠陥が生
成する可能性が下がる。これらのＳｉ欠陥は、時間がた
つにつれ水素原子を引き付け、結合して分子を形成し、
水吸収損失や他の損失を増大させる一因となる。さらに
詳細には、酸素原子を過剰に含まない環境が確立され
る。この環境は、シリカ・ガラス中で形成されその後ト
ラップされるＳｉ−Ｏ−Ｏ−Ｓｉ欠陥数を減少させる。
また、酸素不足ではない環境も確立される。この環境
は、形成されるＳｉ−Ｓｉ欠陥数を減少させる。
【００３０】たとえば酸素化学量論比を調整することに
より、光ファイバ製造プロセス中の１つまたは複数のス
テップで改善された酸素環境が確立される。たとえば酸
化／還元条件を調整することによって、この環境が酸素
原子過剰でも、酸素不足でもないように、コア・ロッド
形成の脱水ステップ１６が実施される環境の酸素化学量
論比が確立される。あるいは、このようにして、オーバ
ークラッド脱水ステップ３６が実施される環境の酸素化
学量論比が確立される。また、本発明の代替実施形態に
よると、シリカ材料が酸素原子過剰でも酸素不足でもな
いように、コア・ロッド形成の堆積ステップ１４および
／またはオーバークラッド堆積ステップ３４が実施され
る環境の酸素化学量論比が確立される。また、本発明の
他の代替実施形態によると、それぞれの環境がシリカ材
料を酸素原子過剰にも酸素不足にもさせないように、コ
ア・ロッド形成の固結ステップ１８および／またはオー
バークラッド固結ステップ３８が実施される環境の酸素
化学量論比が確立される。
より、光ファイバ製造プロセス中の１つまたは複数のス
テップで改善された酸素環境が確立される。たとえば酸
化／還元条件を調整することによって、この環境が酸素
原子過剰でも、酸素不足でもないように、コア・ロッド
形成の脱水ステップ１６が実施される環境の酸素化学量
論比が確立される。あるいは、このようにして、オーバ
ークラッド脱水ステップ３６が実施される環境の酸素化
学量論比が確立される。また、本発明の代替実施形態に
よると、シリカ材料が酸素原子過剰でも酸素不足でもな
いように、コア・ロッド形成の堆積ステップ１４および
／またはオーバークラッド堆積ステップ３４が実施され
る環境の酸素化学量論比が確立される。また、本発明の
他の代替実施形態によると、それぞれの環境がシリカ材
料を酸素原子過剰にも酸素不足にもさせないように、コ
ア・ロッド形成の固結ステップ１８および／またはオー
バークラッド固結ステップ３８が実施される環境の酸素
化学量論比が確立される。
【００３１】１つまたは複数のこれらの環境の酸素化学
量論比を、たとえば、プロセス・ステップの具体的詳細
に基づいて調整する。たとえば、酸化条件を改善するた
めに選択された環境への酸素流量を調整することによ
り、前述の１つまたは複数の環境における酸素分圧また
は他の条件が確立される。あるいは、選択された環境の
還元条件を改善するためにたとえば一酸化炭素（ＣＯ）
などのガスを導入する。また、たとえば、前に確立され
た酸素化学量論比の効果が、１つまたは複数のこれらの
環境の酸素化学量論比を確立するため基礎となる。
量論比を、たとえば、プロセス・ステップの具体的詳細
に基づいて調整する。たとえば、酸化条件を改善するた
めに選択された環境への酸素流量を調整することによ
り、前述の１つまたは複数の環境における酸素分圧また
は他の条件が確立される。あるいは、選択された環境の
還元条件を改善するためにたとえば一酸化炭素（ＣＯ）
などのガスを導入する。また、たとえば、前に確立され
た酸素化学量論比の効果が、１つまたは複数のこれらの
環境の酸素化学量論比を確立するため基礎となる。
【００３２】酸素環境は通常、たとえば温度、流量、継
続時間、スート濃度分布、反応容器の寸法と設計など多
くの要因の関数である。線引きしたファイバについての
水素試験により、ファイバをそれから線引きするプリフ
ォーム上のある環境によって生じた欠陥の数や欠陥のタ
イプ（すなわち、酸素過剰か、酸素不足か）がしばしば
決まる。
続時間、スート濃度分布、反応容器の寸法と設計など多
くの要因の関数である。線引きしたファイバについての
水素試験により、ファイバをそれから線引きするプリフ
ォーム上のある環境によって生じた欠陥の数や欠陥のタ
イプ（すなわち、酸素過剰か、酸素不足か）がしばしば
決まる。
【００３３】図１にもどると、本発明の実施形態は、所
望の環境の酸素化学量論比を確立するステップ４２を含
む。コア・ロッド形成ステップ１４、１６、１８の１つ
または複数を実施する環境、および／またはオーバーク
ラッド領域形成ステップ３４、３６、３８の１つまたは
複数を実施する環境に対する酸素化学量論比が確立され
る。たとえば、コア・ロッド製造ステップ１２におい
て、脱水ステップ１６を実施する環境に対する、改善さ
れた酸素化学量論比が確立される。すなわち、たとえ
ば、流量調整または他の条件により、シリカ材料中に導
入される酸素原子が過剰または不足にならないように酸
素化学量論比が確立される。したがって、光ファイバ・
プリフォーム中にＳｉ欠陥が生成される可能性が下が
り、その結果として、このプリフォームから線引きされ
る光ファイバでの後続の水素エージング損失の可能性が
下がる。通常は、コア・ロッド形成の脱水ステップ１６
を実施する環境に対する、改善された酸素化学量論比が
確立される。ただし、本発明の実施形態は、コア・ロッ
ド形成プロセスのステップ１４、１６、１８のいずれか
１つまたは複数を実施する環境の酸素化学量論比の改善
を含むことに留意されたい。
望の環境の酸素化学量論比を確立するステップ４２を含
む。コア・ロッド形成ステップ１４、１６、１８の１つ
または複数を実施する環境、および／またはオーバーク
ラッド領域形成ステップ３４、３６、３８の１つまたは
複数を実施する環境に対する酸素化学量論比が確立され
る。たとえば、コア・ロッド製造ステップ１２におい
て、脱水ステップ１６を実施する環境に対する、改善さ
れた酸素化学量論比が確立される。すなわち、たとえ
ば、流量調整または他の条件により、シリカ材料中に導
入される酸素原子が過剰または不足にならないように酸
素化学量論比が確立される。したがって、光ファイバ・
プリフォーム中にＳｉ欠陥が生成される可能性が下が
り、その結果として、このプリフォームから線引きされ
る光ファイバでの後続の水素エージング損失の可能性が
下がる。通常は、コア・ロッド形成の脱水ステップ１６
を実施する環境に対する、改善された酸素化学量論比が
確立される。ただし、本発明の実施形態は、コア・ロッ
ド形成プロセスのステップ１４、１６、１８のいずれか
１つまたは複数を実施する環境の酸素化学量論比の改善
を含むことに留意されたい。
【００３４】また、図に示すように、確立するステップ
４２は、オーバークラッド領域の形成ステップ２４が実
施される１つまたは複数の環境、すなわち、オーバーク
ラッド領域の形成ステップ３４、３６、３８の１つまた
は複数を実施する環境の酸素化学量論比を改善すること
も含む。たとえば、本発明の実施形態によると、オーバ
ークラッド脱水ステップ３６を実施する環境に対する、
改善された酸素化学量論比が確立される。ただし、本発
明の実施形態は、オーバークラッド領域形成プロセスの
ステップ３４、３６、３８のいずれか１つまたは複数が
実施される環境の酸素化学量論比を改善することも含む
ことに留意されたい。
４２は、オーバークラッド領域の形成ステップ２４が実
施される１つまたは複数の環境、すなわち、オーバーク
ラッド領域の形成ステップ３４、３６、３８の１つまた
は複数を実施する環境の酸素化学量論比を改善すること
も含む。たとえば、本発明の実施形態によると、オーバ
ークラッド脱水ステップ３６を実施する環境に対する、
改善された酸素化学量論比が確立される。ただし、本発
明の実施形態は、オーバークラッド領域形成プロセスの
ステップ３４、３６、３８のいずれか１つまたは複数が
実施される環境の酸素化学量論比を改善することも含む
ことに留意されたい。
【００３５】１つまたは複数の改善された酸素化学量論
比の環境が確立された後、様々なコア・ロッドおよびオ
ーバークラッド領域形成ステップが実施され、光ファイ
バ・プリフォーム、またはより一般的には、オーバーク
ラッド・光ファイバ・プリフォームが形成される。次
に、たとえば前述したように、光ファイバ線引きステッ
プ２２が実施される。
比の環境が確立された後、様々なコア・ロッドおよびオ
ーバークラッド領域形成ステップが実施され、光ファイ
バ・プリフォーム、またはより一般的には、オーバーク
ラッド・光ファイバ・プリフォームが形成される。次
に、たとえば前述したように、光ファイバ線引きステッ
プ２２が実施される。
【００３６】ステップ４２によって改善された酸素化学
量論比の状態が確立されると、製造の際に光ファイバ・
プリフォーム中にＳｉ欠陥が現われる可能性は下がる
が、本発明の実施形態によると、光ファイバ・プリフォ
ームから光ファイバを線引きした後で別の予防ステップ
を行うことが有用である。本発明の実施形態によると、
線引きした光ファイバをジュウテリウムに曝すステップ
４４は、さらに光ファイバ中のＳｉ欠陥が水素と反応し
て、水素エージング損失が増大する可能性を下げる。上
述のように、利用可能なＳｉ欠陥数が減少すると、水素
原子がそれと化学的に反応する機会が減少し、その結
果、使用状態の光ファイバ中の水素エージング損失量が
減少する。
量論比の状態が確立されると、製造の際に光ファイバ・
プリフォーム中にＳｉ欠陥が現われる可能性は下がる
が、本発明の実施形態によると、光ファイバ・プリフォ
ームから光ファイバを線引きした後で別の予防ステップ
を行うことが有用である。本発明の実施形態によると、
線引きした光ファイバをジュウテリウムに曝すステップ
４４は、さらに光ファイバ中のＳｉ欠陥が水素と反応し
て、水素エージング損失が増大する可能性を下げる。上
述のように、利用可能なＳｉ欠陥数が減少すると、水素
原子がそれと化学的に反応する機会が減少し、その結
果、使用状態の光ファイバ中の水素エージング損失量が
減少する。
【００３７】一般に、シリカ含有ガラス中のジュウテリ
ウムの拡散特性は、水素の拡散特性とほぼ同じであるた
め、ジュウテリウムは比較的短時間のうちに微視的な距
離を拡散する。拡散するジュウテリウム原子がＳｉ−Ｏ
・欠陥やＳｉ・欠陥などの反応性Ｓｉ欠陥に遭遇する
と、それと反応して、それぞれＳｉＯＤまたはＳｉＤを
形成する。これらはともに、７００〜１６００ｎｍの丁
度外側の電気通信に使用する波長領域に吸収損失を有す
る。すなわち、光ファイバをジュウテリウムに曝すと、
後続の水素との反応で利用可能なＳｉ欠陥の濃度が減少
し、その結果、使用状態でのファイバ中の水素エージン
グ損失の可能性および／または程度が下がる。
ウムの拡散特性は、水素の拡散特性とほぼ同じであるた
め、ジュウテリウムは比較的短時間のうちに微視的な距
離を拡散する。拡散するジュウテリウム原子がＳｉ−Ｏ
・欠陥やＳｉ・欠陥などの反応性Ｓｉ欠陥に遭遇する
と、それと反応して、それぞれＳｉＯＤまたはＳｉＤを
形成する。これらはともに、７００〜１６００ｎｍの丁
度外側の電気通信に使用する波長領域に吸収損失を有す
る。すなわち、光ファイバをジュウテリウムに曝すと、
後続の水素との反応で利用可能なＳｉ欠陥の濃度が減少
し、その結果、使用状態でのファイバ中の水素エージン
グ損失の可能性および／または程度が下がる。
【００３８】本発明の実施形態に従って製造した光ファ
イバは、たとえば光ファイバ・プリフォーム加工の１つ
または複数のステップ中の改善された酸素化学量論環境
と、後続のプリフォームから線引きする光ファイバをジ
ュウテリウムに曝すこととの組合せから利益を得ること
ができる。このように、本発明の実施形態に従って製造
された光ファイバは、水素エージング損失特性が改善さ
れる。従来のジュウテリウム処理は、ファイバ・プリフ
ォームの製造過程で通常比較的高温（たとえば、 ）
で実施される。従来のジュウテリウム処理により、すで
に形成されたＯＨがＯＤに交換／除去される。このよう
な従来のジュウテリウム処理では、ファイバの当初の１
３８５ｎｍの損失は減少する。しかし、このようなジュ
ウテリウム処理では、上述のように、ファイバが線引き
され使用された後に開始される水素エージング損失を低
減することは企図されていない。本発明の実施形態によ
ると、線引き済みのファイバを室温でジュウテリウム処
理をすると、ファイバ製造プロセスで形成されたＳｉ欠
陥との反応が引き起こされる。このように、線引きした
ファイバに既に存在して、もし対処しなければ後続の水
素エージング損失を加速するであろうＳｉ欠陥がジュウ
テリウムと反応して、水素との結合に使われて水素エー
ジング損失の原因となるＳｉ欠陥の量をさらに減少させ
る。過大な初期損失を加えることなしに、７００〜１６
００ｎｍの波長領域で利用可能なＳｉ欠陥がさらに低減
される。
イバは、たとえば光ファイバ・プリフォーム加工の１つ
または複数のステップ中の改善された酸素化学量論環境
と、後続のプリフォームから線引きする光ファイバをジ
ュウテリウムに曝すこととの組合せから利益を得ること
ができる。このように、本発明の実施形態に従って製造
された光ファイバは、水素エージング損失特性が改善さ
れる。従来のジュウテリウム処理は、ファイバ・プリフ
ォームの製造過程で通常比較的高温（たとえば、 ）
で実施される。従来のジュウテリウム処理により、すで
に形成されたＯＨがＯＤに交換／除去される。このよう
な従来のジュウテリウム処理では、ファイバの当初の１
３８５ｎｍの損失は減少する。しかし、このようなジュ
ウテリウム処理では、上述のように、ファイバが線引き
され使用された後に開始される水素エージング損失を低
減することは企図されていない。本発明の実施形態によ
ると、線引き済みのファイバを室温でジュウテリウム処
理をすると、ファイバ製造プロセスで形成されたＳｉ欠
陥との反応が引き起こされる。このように、線引きした
ファイバに既に存在して、もし対処しなければ後続の水
素エージング損失を加速するであろうＳｉ欠陥がジュウ
テリウムと反応して、水素との結合に使われて水素エー
ジング損失の原因となるＳｉ欠陥の量をさらに減少させ
る。過大な初期損失を加えることなしに、７００〜１６
００ｎｍの波長領域で利用可能なＳｉ欠陥がさらに低減
される。
【００３９】本発明の実施形態によると、ステップ４２
は、酸素過剰でも酸素不足でもないシリカ材料をもたら
す改善されたガス流量や他の改善された状態を確立す
る。また、本発明の実施形態によると、光ファイバ・プ
リフォームを形成しファイバをそれから線引きした（す
なわち、ステップ２２）後で、線引きしたファイバを、
たとえば０．０１気圧のジュウテリウム環境中で室温で
約６日間ジュウテリウムに曝す。あるいは、本発明の実
施形態によると、線引きされたファイバを、たとえば
０．０５気圧のジュウテリウム環境中で室温で約１．５
日間ジュウテリウムに曝す。本発明の実施形態による
と、たとえば上記の方式でジュウテリウムに曝し、その
プリフォームが１つまたは複数の改善した酸素環境で製
造された光ファイバは、（１３８５ｎｍでの）伝送損失
が０．３３ｄＢ／ｋｍ未満で、その後の水素エージング
損失が０．０４ｄＢ／ｋｍ未満を示す。
は、酸素過剰でも酸素不足でもないシリカ材料をもたら
す改善されたガス流量や他の改善された状態を確立す
る。また、本発明の実施形態によると、光ファイバ・プ
リフォームを形成しファイバをそれから線引きした（す
なわち、ステップ２２）後で、線引きしたファイバを、
たとえば０．０１気圧のジュウテリウム環境中で室温で
約６日間ジュウテリウムに曝す。あるいは、本発明の実
施形態によると、線引きされたファイバを、たとえば
０．０５気圧のジュウテリウム環境中で室温で約１．５
日間ジュウテリウムに曝す。本発明の実施形態による
と、たとえば上記の方式でジュウテリウムに曝し、その
プリフォームが１つまたは複数の改善した酸素環境で製
造された光ファイバは、（１３８５ｎｍでの）伝送損失
が０．３３ｄＢ／ｋｍ未満で、その後の水素エージング
損失が０．０４ｄＢ／ｋｍ未満を示す。
【００４０】図３は、本発明の実施形態が有用である光
システム５０の簡略化した概略図である。光通信システ
ム５０は、たとえば、従来の方式で１つまたは複数の光
ファイバ５４に結合された１つまたは複数の光源５２を
含む。光ファイバ５４は、たとえば従来の方式で１つま
たは複数の光検出装置すなわち光受信装置５６と結合さ
れる。光源５２および光受信装置５６は、直接（たとえ
ば、光源５２ａおよび受信装置５６ａ参照）、あるい
は、マルチプレクサ５８（システムの光源側）またはデ
マルチプレクサ５９（システムの受信装置側）を介して
光ファイバ５４に動作可能に結合される。
システム５０の簡略化した概略図である。光通信システ
ム５０は、たとえば、従来の方式で１つまたは複数の光
ファイバ５４に結合された１つまたは複数の光源５２を
含む。光ファイバ５４は、たとえば従来の方式で１つま
たは複数の光検出装置すなわち光受信装置５６と結合さ
れる。光源５２および光受信装置５６は、直接（たとえ
ば、光源５２ａおよび受信装置５６ａ参照）、あるい
は、マルチプレクサ５８（システムの光源側）またはデ
マルチプレクサ５９（システムの受信装置側）を介して
光ファイバ５４に動作可能に結合される。
【００４１】１つまたは複数の光ファイバ５４は、たと
えば上述のように、本発明の実施形態により製造され
る。すなわち、少なくとも１つの光ファイバ５４を、た
とえば酸素もしくはＣＯの流量または他の適当な状態に
より酸素量論比を改善した、１つまたは複数のプロセス
環境で製造して、エージング損失およびＯＨ吸収損失な
ど他の損失の一因となる欠陥が減少したプリフォームか
ら線引きされ、かつ、光ファイバをそのプリフォームか
ら線引きした後で、室温でジュウテリウムに曝す。本発
明の実施形態により製造された光ファイバ５４の１３８
５ｎｍでの伝送損失は、通常０．３３ｄＢ／ｋｍ未満
で、その後の水素エージング損失の増加は０．０４ｄＢ
／ｋｍ未満である。
えば上述のように、本発明の実施形態により製造され
る。すなわち、少なくとも１つの光ファイバ５４を、た
とえば酸素もしくはＣＯの流量または他の適当な状態に
より酸素量論比を改善した、１つまたは複数のプロセス
環境で製造して、エージング損失およびＯＨ吸収損失な
ど他の損失の一因となる欠陥が減少したプリフォームか
ら線引きされ、かつ、光ファイバをそのプリフォームか
ら線引きした後で、室温でジュウテリウムに曝す。本発
明の実施形態により製造された光ファイバ５４の１３８
５ｎｍでの伝送損失は、通常０．３３ｄＢ／ｋｍ未満
で、その後の水素エージング損失の増加は０．０４ｄＢ
／ｋｍ未満である。
【００４２】当業者なら、頭記の特許請求およびそのす
べての範囲の均等物に定義された本発明の精神および範
囲から逸脱することなく、本明細書に記載した光ファイ
バおよび光ファイバの製造方法の実施形態に様々な変更
および置換を加えることができることは明らかであろ
う。
べての範囲の均等物に定義された本発明の精神および範
囲から逸脱することなく、本明細書に記載した光ファイ
バおよび光ファイバの製造方法の実施形態に様々な変更
および置換を加えることができることは明らかであろ
う。
【図１】本発明の実施形態による光ファイバ製造方法の
簡略化したブロック図である。
簡略化したブロック図である。
【図２ａ】一般の光ファイバの、７００から１６００ナ
ノメートル（ｎｍ）の波長領域における伝送損失のグラ
フである。
ノメートル（ｎｍ）の波長領域における伝送損失のグラ
フである。
【図２ｂ】米国特許第６，１３１，４１５号に開示され
た方法による光ファイバの、７００から１６００ナノメ
ートル（ｎｍ）の波長領域における伝送損失のグラフで
ある。
た方法による光ファイバの、７００から１６００ナノメ
ートル（ｎｍ）の波長領域における伝送損失のグラフで
ある。
【図３】本発明の実施形態が有用である光システムの簡
略化したブロック図である。
略化したブロック図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０２Ｂ 6/00 ３５６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３５６Ａ
(72)発明者 カイ エッチ．チャン
アメリカ合衆国 30024 ジョージア，ス
ワニー，ベイスウォーター ドライヴ
170
(72)発明者 ディヴィッド カリシュ
アメリカ合衆国 30076 ジョージア，ロ
スウェル，ツルーヘッジ トレース 330
(72)発明者 トーマス ジョン ミラー
アメリカ合衆国 30022 ジョージア，ア
ルファレッタ，バンヨン レーン 3735
Ｆターム(参考） 4G021 BA04 CA11 EA01 EA03 EB21
HA04
Claims (10)
- 【請求項１】 光ファイバを製造する方法（１０）であ
って、 スート堆積によってガラス・コア・ロッドを形成するス
テップ（１４）であって、ガラス・コア・ロッドがクラ
ッド領域によって囲まれたコア領域を有するステップ
と、 酸素を単独で含むか、または塩素含有ガス、フッ素含有
ガス、および一酸化炭素の少なくとも１つとともに酸素
を含む第１の環境中でガラス・コア・ロッドを脱水する
ステップ（１６）であって、第１の環境が酸素過剰でも
酸素不足でもないステップと、 ガラス・コア・ロッドを固結するステップ（１８）と、 ガラス・コア・ロッドの周囲にオーバークラッド領域を
形成して（２４、２６、２８）、オーバークラッド光フ
ァイバ・プリフォームを形成するステップと、 オーバークラッド光ファイバ・プリフォームからファイ
バを線引きするステップ（２２）と、 線引きした光ファイバをジュウテリウムを含む雰囲気に
曝すステップ（４４）とを含む方法。 - 【請求項２】 オーバークラッド領域形成ステップ（２
４）がさらに、 ガラス・コア・ロッドの周囲にスートを堆積するステッ
プ（３４）と、 酸素を単独で、または少なくとも塩素含有ガス、フッ素
含有ガス、および一酸化炭素の１つとともに含む第２の
環境中で堆積したスートを脱水するステップ（３６）で
あって、第２の環境が酸素過剰でも酸素不足でもないス
テップと、 ガラス・コア・ロッドの周囲に堆積したスートを固結す
るステップ（３８）とを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 オーバークラッド領域形成ステップのス
ート堆積（３４）が、気相軸付け（ＶＡＤ）法および外
付け気相成長（ＯＶＤ）法からなる群から選択される、
請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 曝すステップ（４４）がさらに、線引き
した光ファイバを、ジュウテリウムの分圧が約０．０１
気圧であるジュウテリウム雰囲気に常温で約６日間曝す
こと、および線引きした光ファイバを、ジュウテリウム
の分圧が約０．０５気圧であるジュウテリウム雰囲気に
常温で約１．５日間曝すことの一方を含む、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項５】 オーバークラッド領域形成ステップ（２
８）がさらに、 オーバークラッド・チューブをガラス・コア・ロッドの
周囲で位置決めするステップと、 オーバークラッド・チューブがガラス・コア・ロッド上
に収縮するように、オーバークラッド・チューブをその
長さに沿って加熱して、オーバークラッド光ファイバ・
プリフォームを形成するステップとを含む、請求項１に
記載の方法。 - 【請求項６】 ガラス・コア・ロッド形成ステップのス
ート堆積が、気相軸付け（ＶＡＤ）法および外付け気相
成長（ＯＶＤ）法からなる群から選択される、請求項１
に記載の方法。 - 【請求項７】 光ファイバを製造する方法（１０）であ
って、 スート堆積によってガラス・コア・ロッドを形成するス
テップ（１４）であって、ガラス・コア・ロッドがクラ
ッド領域によって囲まれたコア領域を有するステップ
と、 酸素を単独で含むか、または酸素を塩素含有ガス、フッ
素含有ガス、および一酸化炭素の少なくとも１つととも
に含む第１の環境中でガラス・コア・ロッドを脱水する
ステップ（１６）であって、第１の環境が酸素過剰でも
酸素不足でもないステップと、 ガラス・コア・ロッドを固結するステップ（１８）と、 ガラス・コア・ロッドの周囲にオーバークラッド領域を
形成して（２４、２６、２８）、オーバークラッド光フ
ァイバ・プリフォームを形成するステップと、 オーバークラッド光ファイバ・プリフォームからファイ
バを線引きするステップ（２２）と、 線引きした光ファイバをジュウテリウム雰囲気に曝すス
テップ（４４）であって、光ファイバの伝送損失が１３
８５ナノメートル（ｎｍ）で０．３３ｄＢ／ｋｍ未満で
あり、その後のエージング損失の増加が０．０４ｄＢ／
ｋｍ未満であるステップとを含む方法。 - 【請求項８】 曝すステップがさらに、線引きした光フ
ァイバを、ジュウテリウムの分圧が約０．０１気圧であ
るジュウテリウム雰囲気に常温で約６日間曝すステッ
プ、線引きした光ファイバを、ジュウテリウムの分圧が
約０．０５気圧であるジュウテリウム雰囲気に常温で約
１．５日間曝すステップとを含む、請求項７に記載の方
法。 - 【請求項９】 光ファイバを製造する方法（１０）であ
って、 スート堆積によってガラス・コア・ロッドを形成するス
テップ（１４）であって、ガラス・コア・ロッドがクラ
ッド領域によって囲まれたコア領域を有するステップ
と、 酸素を単独で含むか、または塩素含有ガス、フッ素含有
ガス、および一酸化炭素の少なくとも１つとともに酸素
を含む第１の環境中でガラス・コア・ロッドを脱水する
ステップ（１６）であって、第１の環境が酸素過剰でも
酸素不足でもないステップと、 ガラス・コア・ロッドを固結するステップ（１８）と、 ガラス・コア・ロッドの周囲にオーバークラッド領域を
形成して（２４）、オーバークラッド光ファイバ・プリ
フォームを形成するステップであって、 オーバークラッド領域形成ステップが、ガラス・コア・
ロッドの周囲にスートを堆積するステップ（３４）と、
酸素を単独で含むか、または塩素含有ガス、フッ素含有
ガス、および一酸化炭素の少なくとも１つとともに酸素
を含む第２の環境中で、堆積したスートを脱水するステ
ップ（３６）と、堆積したスートを固結して（３８）、
オーバークラッド領域を形成するステップとを含み、第
２の環境が酸素過剰でも酸素不足でもないステップと、 オーバークラッド光ファイバ・プリフォームからファイ
バを線引きするステップ（２２）とを含む方法。 - 【請求項１０】 曝すステップがさらに、線引きした光
ファイバを、ジュウテリウムの分圧が約０．０１気圧で
あるジュウテリウム雰囲気に常温で約６日間曝すステッ
プ、線引きした光ファイバを、ジュウテリウムの分圧が
約０．０５気圧であるジュウテリウム雰囲気に常温で約
１．５日間曝すステップとを含む、請求項９に記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/891903 | 2001-06-26 | ||
| US09/891,903 US6776012B2 (en) | 2001-06-26 | 2001-06-26 | Method of making an optical fiber using preform dehydration in an environment of chlorine-containing gas, fluorine-containing gases and carbon monoxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003026438A true JP2003026438A (ja) | 2003-01-29 |
| JP4011418B2 JP4011418B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=25399030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002185481A Expired - Lifetime JP4011418B2 (ja) | 2001-06-26 | 2002-06-26 | 改善した酸素化学量論比およびジュウテリウム曝露を用いた光ファイバ製造方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6776012B2 (ja) |
| JP (1) | JP4011418B2 (ja) |
| KR (1) | KR100866266B1 (ja) |
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| BR0305622A (pt) * | 2002-06-29 | 2004-10-19 | Lg Cable Ltd | Método para fabricar pré-formados de fibra óptica sem grupo hidroxila no núcleo |
| JP4093553B2 (ja) * | 2002-08-07 | 2008-06-04 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバプリフォームとその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバ |
| US20040139765A1 (en) * | 2003-01-16 | 2004-07-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing optical fiber preform, and optical fiber preform and optical fiber produced with the method |
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| EP1632460A4 (en) * | 2003-05-19 | 2011-12-28 | Sumitomo Electric Industries | LIGHTING FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2005112690A (ja) * | 2003-10-10 | 2005-04-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路の製造方法 |
| US7752870B1 (en) | 2003-10-16 | 2010-07-13 | Baker Hughes Incorporated | Hydrogen resistant optical fiber formation technique |
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| KR100651528B1 (ko) * | 2004-06-03 | 2006-11-29 | 삼성전자주식회사 | 광섬유의 수소 민감도를 감소하기 위한 방법 |
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