JP2003048737A - 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Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱一体化時に生じる変形が低減されるとと
もに、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光
ファイバ母材を提供する。 【解決手段】 先ず、光ファイバ母材のコア部となるべ
きガラスロッド２と、光ファイバ母材のクラッド部とな
るべきガラスパイプ３とが用意される。次に、ガラスロ
ッド２をガラスパイプ３内に挿入する。続けて、ガラス
ロッド２が挿入されたガラスパイプ３を所定の加熱装置
に取り付け、双方の間隙にハロゲンを含むガスを流し、
この間隙に残留する空気をハロゲンを含むガスで置換す
る。その後、所定の加熱装置に備えられた酸水素火炎バ
ーナ５を用いてガラスロッド２とガラスパイプ３とを１
３００℃以上１９００℃未満の温度で加熱一体化する。
もに、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光
ファイバ母材を提供する。 【解決手段】 先ず、光ファイバ母材のコア部となるべ
きガラスロッド２と、光ファイバ母材のクラッド部とな
るべきガラスパイプ３とが用意される。次に、ガラスロ
ッド２をガラスパイプ３内に挿入する。続けて、ガラス
ロッド２が挿入されたガラスパイプ３を所定の加熱装置
に取り付け、双方の間隙にハロゲンを含むガスを流し、
この間隙に残留する空気をハロゲンを含むガスで置換す
る。その後、所定の加熱装置に備えられた酸水素火炎バ
ーナ５を用いてガラスロッド２とガラスパイプ３とを１
３００℃以上１９００℃未満の温度で加熱一体化する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの製造
に用いられる光ファイバ母材の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】光ファイバ母材又は光ファイバ母材中間
体の製造方法として、ガラスパイプ内にガラスロッドを
挿入した後、両者を加熱して一体化するロッドインコラ
プス法が知られている。 【０００３】この光ファイバ母材の製造方法について
は、特開昭６１−１１７１２６号公報に開示されてい
る。当該公報に開示される光ファイバ母材の製造方法に
おいては、ハロゲンを含むガスの雰囲気下において１９
００℃以上の温度でガラスロッドとガラスパイプとが加
熱一体化される。このような製造条件により、ガラスロ
ッド表面の汚れ、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入
する際に発生する管内の傷、及びガラスロッド表面に化
学吸着されている水分が除去される。そのため、このよ
うに製造した光ファイバ母材から得られた光ファイバに
おいては、長波長帯における損失が低減される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ロッド
インコラプス法について検討を行なった結果、加熱一体
化時の温度が１９００℃以上のときには、ガラスパイプ
及びガラスロッドが変形してしまう場合があることが分
かった。このような変形が、光ファイバ母材の製造歩留
まりを向上させる妨げとなっていた。また、ガラスパイ
プにフッ素(Ｆ)が高濃度に添加され、ガラスロッドにゲ
ルマニウム(Ｇｅ)が高濃度に添加されていると、特に変
形が起こり易いことが分かった。 【０００５】一方、本発明者らの検討の結果、加熱一体
化時の温度が低いほど、加熱一体化後の光ファイバ母材
に発生する気泡の数が増加してしまうことが明らかとな
った。光ファイバ母材中に気泡が多数発生すれば、この
ような光ファイバ母材から製造された光ファイバの伝送
損失は増大してしまう事態となる。すなわち、特に添加
物の添加量が比較的多いガラスパイプ及びガラスロッド
を用いる場合には、加熱一体化時の温度が例えば１９０
０℃以上といった高い温度では変形し易くなり、低い温
度では気泡が発生してしまうという問題が生じていた。 【０００６】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、加熱一体化時に生じる変形が低減されるとと
もに、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光
ファイバ母材を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明者らは更に検討を重ねた結果、以下のことを
見出した。すなわち、加熱一体化時に発生した気泡が光
ファイバ母材中に残留したとしても、その直径が０．１
ｍｍ以下であれば、気泡は、光ファイバ母材を線引きし
て光ファイバを製造する際に消失してしまい、光ファイ
バの特性に悪影響を及ぼさない。本発明者らは、光ファ
イバ母材中の気泡の直径を０．１ｍｍとするべく鋭意研
究を行ない、本発明に到達した。 【０００８】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法
は、コア部となるべきガラスロッドをクラッド部となる
べきガラスパイプ内に挿入し、双方を加熱一体化するこ
とにより光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材製造
方法であって、(ａ)ガラスロッドをガラスパイプに挿入
した後、双方の間に形成される間隙部をハロゲンを含む
ガスで満たし、(ｂ)その間隙部がハロゲンを含むガスで
満たされたガラスパイプとガラスロッドとを１３００℃
以上１９００℃未満の温度で加熱一体化することにより
光ファイバ母材を製造することを特徴とする。 【０００９】上記の方法によれば、添加物の添加量が比
較的多いガラスロッド及びガラスパイプを加熱一体化す
る場合であっても、加熱一体化後の光ファイバ母材に変
形が起こるのを防止できる。また、ガラスロッドとガラ
スパイプとの間の空間をハロゲンを含むガスで満たし、
上記の温度範囲において加熱一体化を行なうので、当該
光ファイバ母材中に気泡が含まれたとしても、その気泡
の直径を約０．１ｍｍ以下といった十分に小さい値とす
ることができる。 【００１０】なお、ここで言う光ファイバ母材とは、線
引きして光ファイバを製造するのに用いられる部材、或
いは、その側面にジャケット部を合成して所謂光ファイ
バプリフォームを製造するのに使用される光ファイバ母
材中間体又は前駆体といった部材を意味する。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバ母
材の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しな
がら説明する。なお、図面の説明においては、同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 【００１２】図１は、本実施形態の光ファイバ母材の製
造方法を説明する図である。先ず、光ファイバ母材のコ
ア部となるべきガラスロッド２と、光ファイバ母材のク
ラッド部となるべきガラスパイプ３とが用意される(図
１(ａ))。これらは、石英ガラスから成る。ガラスロッ
ド２にはゲルマニウム(Ｇｅ)といった屈折率増加剤が添
加されており、その添加量は例えば１０〜３５ｗｔ％程
度であると好ましい。また、その添加量は１６〜１９ｗ
ｔ％程度であれば尚好ましい。さらに、屈折率増加剤の
濃度はガラスロッド２内において所定の分布を有するこ
とができる。これにより、ガラスロッド２は所定の屈折
率分布を有することとなる。ここで、所定の屈折率分布
とは、製造される光ファイバが有すべき光学的特性を実
現するよう決定されてよく、例えば、ガラスロッド２の
中心部で最大となり、側面に近づくに従って低下するよ
うな屈折率分布とすることができる。また、ガラスパイ
プ３には、フッ素(Ｆ)といった屈折率低下剤が添加され
ており、その添加量は例えば０．２〜０．６ｗｔ％程度
であると好ましく、さらに０．３〜０．５ｗｔ％程度で
あれば尚好ましい。ガラスロッド２及びガラスパイプ３
が上述した添加量の添加物を有しているため、ガラスロ
ッド２のガラスパイプ３に対する屈折率差Δは、例え
ば、１．２〜３．７％程度となる。また、ガラスロッド
２の外径及びガラスパイプ３の内外径もまた光ファイバ
が有すべき光学的特性を実現するよう決定される。 【００１３】ガラスロッド２とガラスパイプ３とが用意
された後、ガラスロッド２をガラスパイプ３内に挿入す
る(図１(ｂ))。次に、内部にガラスロッド２が挿入され
たガラスパイプ３を所定の加熱装置に取り付ける。な
お、ガラスパイプ３を加熱装置に取り付けた後に、ガラ
スパイプ３の内部にガラスロッド２を挿入してもよい。
本実施形態を実施するに使用した加熱装置は、図１(ｃ)
にその構成の概略を示す通り、ガラスパイプ３を保持す
るとともにガラスパイプ３内を気密に保つ保持部材４
ａ，４ｂと、ガラスパイプ３とガラスロッド２との間隙
にハロゲンを含むガスを供給するためのガス供給系(図
示せず)と、ガラスパイプ３とガラスロッド２とを加熱
一体化するための酸水素火炎バーナ５とを有する。 【００１４】ガラスロッド２が挿入されたガラスパイプ
３を保持部材４ａ，４ｂに取り付けた後、図１(ｃ)中に
矢印で示す通り、ガス供給系から所定の流量でハロゲン
を含むガスを流す。これにより、ガラスロッド２とガラ
スパイプ３との間隙に残留していた空気がパージされる
とともに、ガラスロッド２の側面及びガラスパイプ３の
内面に吸着していた水分等が除去される。その後、ガラ
スパイプ３の外周面を所定の位置を酸水素火炎バーナ５
により加熱し、続けて酸水素火炎バーナ５をガラスパイ
プ３の長手方向に徐々に移動し、ガラスパイプ３とガラ
スロッド２とを加熱一体化する(図１(ｄ))。このとき、
加熱部の温度は、例えば放射温度計といった非接触型の
温度測定器等でモニタされ、１３００℃以上１９００℃
未満に調整される。１９００℃以上では、ガラスロッド
２及びガラスパイプ３に変形が生じ易くなってしまう。
また、１３００℃よりも低い温度では、ガラスロッド２
及びガラスパイプ３とを加熱一体化し難くなる。１３０
０℃以上１９００℃未満の温度での加熱一体化した後、
加熱一体化されたガラスロッド２とガラスパイプ３とを
所定の位置で切断すると、光ファイバ母材１が完成する
(図１(ｅ))。 【００１５】本実施形態によれば、加熱一体化時の温度
が１３００℃以上１９００℃未満であるので、Ｇｅが高
濃度に添加されたガラスロッド及びＦが高濃度に添加さ
れたガラスパイプを用いた場合でも、第１のコラプス体
に変形が起こるのを防止できる。また、加熱一体化時に
は、１３００℃以上の温度で加工されるため、均等に加
熱一体化できるので、製造される光ファイバ母材１に含
まれる気泡の直径を０．１ｍｍ以下とし得る。 【００１６】（実施例）本実施例においては、分散補償
光ファイバを製造するの適した光ファイバ母材について
説明する。先ず、コア部となるべきガラスロッド、第１
クラッド部となるべき第１のガラスパイプ、及び第２ク
ラッド部となるべき第２のガラスパイプを用意した。ガ
ラスロッドは以下の通り作製されたものである。すなわ
ち、先ず、ＶＡＤ法により、Ｇｅを１８ｗｔ％含み、直
径が３５ｍｍである石英ガラス焼結体を作製した。この
ような焼結体を得た後、所定の電気炉にて直径６ｍｍと
なるよう延伸し、ガラスロッドを得た。このガラスロッ
ドの純石英ガラスに対する比屈折率差は、中心部で最大
であり、その値は１．５％であった。また、同比屈折率
差Δｎは、焼結体の中心軸からの距離をｒ(ｒ≦ａ)、半
径をａとしたときに、１．５×[１−(ｒ／ａ)2](％)で
表される関係を満たすよう変化していた。 【００１７】第１のガラスパイプは以下の通り作製され
たものである。すなわち、ＶＡＤ法により直径５８ｍｍ
の石英ガラス焼結体を作製した。この焼結体にはＦが一
様に０．４ｗｔ％添加されており、純石英ガラスに対す
る比屈折率差が−０．４５％である。この焼結体の中心
軸に沿って直径１２ｍｍの孔を超音波孔開け機で形成
し、さらに所定の酸水素火炎バーナを用いて外径が２５
ｍｍとなるよう延伸し、第１のガラスパイプを得た。第
２のガラスパイプは、Ｆの添加がない点を除き、第１の
ガラスパイプと同様に作製された。すなわち、ＶＡＤ法
により直径５８ｍｍの高純度石英ガラス製の焼結体を作
製し、超音波孔開け機により中心軸に沿って直径１２ｍ
ｍの孔を開け、酸水素火炎バーナにより外径が２５ｍｍ
程度となるように延伸し、第２のガラスパイプを得た。
ここで言う高純度石英ガラスとは、意図的には添加物を
添加していない石英ガラスを意味し、具体的に純度とし
ては９９．９〜１００％の石英ガラスを意味する。 【００１８】本実施例においては、ガラスロッドを第１
のガラスパイプに挿入するに先立ち、第１のガラスパイ
プの内径を調整するために、その内面のエッチングを行
なった。このエッチングについて図２を参照して説明す
る。先ず、ガラスパイプだけを加熱装置の保持部材４
ａ，４ｂに取り付けた。次に、ガラスパイプの内部に所
定のガス供給系からの六弗化硫黄(ＳＦ6)ガス及び塩素
(Ｃｌ2)ガスを流した。これらの流量は、ＳＦ6ガスにつ
いては２００ｃｃ／分とし、Ｃｌ2ガスについては１０
０ｃｃ／分とした。その後、第１のガラスパイプを酸水
素火炎バーナ５を用いて加熱した。ここで、酸水素火炎
バーナ５をガラスパイプの長手方向に往復させて第１の
ガラスパイプの温度が均一となるようにした。このよう
な条件の下で第１のガラスパイプの内面をエッチング
し、内径を８．５ｍｍとした。 【００１９】続いて、エッチング後された第１のガラス
パイプを加熱装置に取り付けたまま、その内部にガラス
ロッドを挿入した。その後、ガス供給系から、Ｃｌ2ガ
ス２５０ｃｃ／分及びＯ2ガス２５０ｃｃ／分を第１の
ガラスパイプ及びガラスロッドの間隙に流した。続い
て、酸水素火炎バーナ５を用いてガラスパイプを１５０
０℃に加熱し、第１のガラスパイプとガラスロッドとを
加熱一体化した(第一コラプス)。以上により、第１コラ
プス体を得た。第１コラプス体を観察したところ、長手
方向に沿う３００ｍｍ程度の範囲においては、直径が
０．１ｍｍ以下の微少な気泡が１０個程度確認されたに
留まり、直径が０．１ｍｍよりも大きい気泡は観察され
なかった。 【００２０】上記の第１コラプス体を所定の酸水素火炎
バーナで延伸した。延伸後の第１コラプス体の側面に
は、ＯＨ基を多数含む層が形成されている。この層を除
去するため、弗化水素酸(ＨＦ)水溶液を用いた化学研磨
を行なった。この化学研磨により、その側面を３ｍｍ以
上研磨し、外径６ｍｍの中間体を得た。 【００２１】次に、第２のガラスパイプが所望の内径を
有するように、その内面のエッチングを行なった。この
エッチングの手順及び条件は、第１のガラスパイプの内
面をエッチングしたときと略同一である。このエッチン
グにより、第２のガラスパイプの内径を８．５ｍｍとし
た。 【００２２】第２のガラスパイプの内面をエッチングし
た後、第２のガラスパイプを加熱装置に取り付けたま
ま、上記の中間体を第２のガラスパイプ内に挿入した。
その後、これら双方の間隙に５００ｃｃ／分の流量でＣ
ｌ2ガスを流した。当該間隙に残留する空気がＣｌ2ガス
で置換された後、酸水素火炎バーナ５により第２のガラ
スパイプの所定の位置を加熱し、その後酸水素火炎バー
ナ５を移動させながら第２のガラスパイプと中間体とを
加熱一体化した。加熱一体化時の温度は、第１のコラプ
ス体を形成した場合よりも２５０℃高い１７５０℃とし
た。これは、第２のガラスパイプが高純度石英ガラスか
らなり、その軟化点温度が第１のガラスパイプよりも高
いことを考慮したためである。これにより、効率良く加
熱一体化を行なうことができる。また、加熱一体化を例
えば１９００℃以上といった高い温度で行なうと、特に
第１コラプス体に変形が生じてしまう。これを防止する
ため、１７５０℃という温度で第２のガラスパイプと第
１のコラプス体との加熱一体化を行なった。第２のガラ
スパイプと中間体とを加熱一体化することにより、第２
コラプス体を得た。第２コラプス体を観察したところ、
長手方向に沿う３００ｍｍ程度の有効部において、直径
０．１ｍｍ以下の微少気泡は数個程度認められたに過ぎ
なかった。 【００２３】続いて、第２コラプス体の有効部の側面に
ＶＡＤ法により高純度石英ガラスの微粒子を堆積させ
た。その後、堆積された微粒子を焼結しジャケット部と
した。これにより、コア部の外径に対するクラッド部の
外径が所定の比となる光ファイバ母材Ａが得られた。光
ファイバ母材Ａを作製するのに用いたガラスロッド、第
１のガラスパイプ、及び第２のガラスパイプは、上述の
通りの屈折率を有するため、作製される光ファイバ母材
Ａは、図３に示す通り、デプレスト型の屈折率分布を有
している。次に、この光ファイバ母材Ａを線引きして分
散補償光ファイバを製造した。図４は、製造した分散補
償光ファイバの伝送特性を示すグラフである。同図にお
いては、ＯＨ基による伝送損失は観察されるものの、気
泡に起因する伝送損失は殆ど認められない。具体的な伝
送損失を求めたところ、波長１．５５μｍにおいて０．
２５ｄＢ／ｋｍという実用上十分に低い値が得られた。 【００２４】また、本発明者らは、比較例として、第１
コラップス体を得る際の加熱一体化温度を１２５０℃と
する以外は実施例と略同一な手順により光ファイバ母材
Ｂを作製した。この場合、ガラスパイプの粘性が不十分
であり、ガラスパイプとガラスロッドとが均質に加熱一
体化せず、直径０．１ｍｍより大きな気泡が多数発生し
た。光ファイバ母材Ｂのうち、直径が０．５ｍｍ程度の
気泡が０．５個／ｃｍほど認められた部分から光ファイ
バを作製し、伝送損失を測定した。その結果、波長１．
５５μｍにおける伝送損失は０．３０ｄＢ／ｋｍといっ
た実用上十分でない値であった。さらに、光ファイバ母
材Ｂのうち、直径が１．０ｍｍ程度の気泡が０．２個／
ｃｍほど認められた部分から光ファイバを作製し、伝送
損失を測定した。その結果、波長１．５５μｍにおける
伝送損失は０．５０ｄＢ／ｋｍとかなり高い値であっ
た。また、直径１．０ｍｍ程度の気泡が認められた部分
では、コア部に局所的の湾曲が観察された。 【００２５】さらに、比較のため、ガラスロッドと第１
のガラスパイプとを加熱一体化する温度を１９１０℃と
する以外は、上記実施例とほぼ同一な手順により光ファ
イバ母材の製造を試みた。１９１０℃でガラスロッドと
第１のガラスパイプとを加熱一体化して第１のコラプス
体を作製したところ、第１のコラプス体は大きく変形し
てしまった。そのため、光ファイバ母材を完成させるこ
とはできなかった。 【００２６】次に、本発明者らが、光ファイバの伝送損
失と、光ファイバの製造に用いた光ファイバ母材中の気
泡の直径との関係について調べた結果を説明する。図５
は、気泡の直径と光ファイバの伝送損失との関係を示す
グラフである。同図において、点ａは、実施例において
説明した光ファイバ母材Ａから製造した光ファイバの結
果を示す。点ｂ1，ｂ2は、比較例の光ファイバ母材Ｂか
ら得た光ファイバの結果を示す。図５から、光ファイバ
母材中の気泡の直径が減少するに従って、光ファイバの
伝送損失は減少して行くことが分かる。特に、気泡の直
径が０．１ｍｍ以下であれば、当該光ファイバ母材から
製造される光ファイバの伝送損失は、約０．２５ｄＢ／
ｋｍ以下という実用上十分に低い値となることがわか
る。この原因として、本発明者らは、光ファイバ母材に
含まれる直径０．１ｍｍ以下の微少な気泡は、線引き工
程で消失してしまうためであると考えている。 【００２７】以上、実施形態及び実施例を示して本発明
に係る光ファイバ母材の製造方法について説明した。上
記の説明の通り、本発明は、Ｇｅといった屈折率増加剤
が例えば１０〜３５ｗｔ％程度、又は１６〜１９ｗｔ％
程度添加されたガラスロッド、及び、Ｆといった屈折率
低下剤が例えば０．２〜０．６ｗｔ％程度、又は０．３
〜０．５ｗｔ％程度添加されたガラスパイプを用いる場
合に特に好適に適用される。しかしながら、本発明は、
これらに限られることなく様々な変形が可能である。例
えば、実施例において第２のクラッド部となるべきガラ
スパイプとして高純度石英ガラス製のガラスパイプを用
いる場合を説明したように、本発明の光ファイバ母材の
製造方法は、高濃度添加ガラスロッドと、高純度石英ガ
ラスからなるガラスパイプとから光ファイバ母材を製造
する場合にも好適に適用し得る。また、高純度石英ガラ
スからなるガラスロッドと、例えばＦが高濃度に添加さ
れたガラスパイプとを用いて光ファイバ母材を製造する
場合にも適用できる。 【００２８】また、上記実施形態及び実施例において
は、Ｃｌ2ガスを用いたが、例えば、ＳＯＣｌ2ガス等を
使用してもよい。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバ母材の製造方法によれば、添加物の添加量が比較
的多いガラスロッド及びガラスパイプを加熱一体化する
場合であっても、加熱一体化後の光ファイバ母材に変形
が起こるのを防止できる。また、光ファイバ母材中に含
まれる気泡の直径を小さくできる。したがって、本発明
により、加熱一体化時に生じる変形が低減されるととも
に、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光フ
ァイバ母材が提供される。
に用いられる光ファイバ母材の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】光ファイバ母材又は光ファイバ母材中間
体の製造方法として、ガラスパイプ内にガラスロッドを
挿入した後、両者を加熱して一体化するロッドインコラ
プス法が知られている。 【０００３】この光ファイバ母材の製造方法について
は、特開昭６１−１１７１２６号公報に開示されてい
る。当該公報に開示される光ファイバ母材の製造方法に
おいては、ハロゲンを含むガスの雰囲気下において１９
００℃以上の温度でガラスロッドとガラスパイプとが加
熱一体化される。このような製造条件により、ガラスロ
ッド表面の汚れ、ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入
する際に発生する管内の傷、及びガラスロッド表面に化
学吸着されている水分が除去される。そのため、このよ
うに製造した光ファイバ母材から得られた光ファイバに
おいては、長波長帯における損失が低減される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、ロッド
インコラプス法について検討を行なった結果、加熱一体
化時の温度が１９００℃以上のときには、ガラスパイプ
及びガラスロッドが変形してしまう場合があることが分
かった。このような変形が、光ファイバ母材の製造歩留
まりを向上させる妨げとなっていた。また、ガラスパイ
プにフッ素(Ｆ)が高濃度に添加され、ガラスロッドにゲ
ルマニウム(Ｇｅ)が高濃度に添加されていると、特に変
形が起こり易いことが分かった。 【０００５】一方、本発明者らの検討の結果、加熱一体
化時の温度が低いほど、加熱一体化後の光ファイバ母材
に発生する気泡の数が増加してしまうことが明らかとな
った。光ファイバ母材中に気泡が多数発生すれば、この
ような光ファイバ母材から製造された光ファイバの伝送
損失は増大してしまう事態となる。すなわち、特に添加
物の添加量が比較的多いガラスパイプ及びガラスロッド
を用いる場合には、加熱一体化時の温度が例えば１９０
０℃以上といった高い温度では変形し易くなり、低い温
度では気泡が発生してしまうという問題が生じていた。 【０００６】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、加熱一体化時に生じる変形が低減されるとと
もに、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光
ファイバ母材を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、本発明者らは更に検討を重ねた結果、以下のことを
見出した。すなわち、加熱一体化時に発生した気泡が光
ファイバ母材中に残留したとしても、その直径が０．１
ｍｍ以下であれば、気泡は、光ファイバ母材を線引きし
て光ファイバを製造する際に消失してしまい、光ファイ
バの特性に悪影響を及ぼさない。本発明者らは、光ファ
イバ母材中の気泡の直径を０．１ｍｍとするべく鋭意研
究を行ない、本発明に到達した。 【０００８】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法
は、コア部となるべきガラスロッドをクラッド部となる
べきガラスパイプ内に挿入し、双方を加熱一体化するこ
とにより光ファイバ母材を製造する光ファイバ母材製造
方法であって、(ａ)ガラスロッドをガラスパイプに挿入
した後、双方の間に形成される間隙部をハロゲンを含む
ガスで満たし、(ｂ)その間隙部がハロゲンを含むガスで
満たされたガラスパイプとガラスロッドとを１３００℃
以上１９００℃未満の温度で加熱一体化することにより
光ファイバ母材を製造することを特徴とする。 【０００９】上記の方法によれば、添加物の添加量が比
較的多いガラスロッド及びガラスパイプを加熱一体化す
る場合であっても、加熱一体化後の光ファイバ母材に変
形が起こるのを防止できる。また、ガラスロッドとガラ
スパイプとの間の空間をハロゲンを含むガスで満たし、
上記の温度範囲において加熱一体化を行なうので、当該
光ファイバ母材中に気泡が含まれたとしても、その気泡
の直径を約０．１ｍｍ以下といった十分に小さい値とす
ることができる。 【００１０】なお、ここで言う光ファイバ母材とは、線
引きして光ファイバを製造するのに用いられる部材、或
いは、その側面にジャケット部を合成して所謂光ファイ
バプリフォームを製造するのに使用される光ファイバ母
材中間体又は前駆体といった部材を意味する。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバ母
材の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しな
がら説明する。なお、図面の説明においては、同一の要
素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 【００１２】図１は、本実施形態の光ファイバ母材の製
造方法を説明する図である。先ず、光ファイバ母材のコ
ア部となるべきガラスロッド２と、光ファイバ母材のク
ラッド部となるべきガラスパイプ３とが用意される(図
１(ａ))。これらは、石英ガラスから成る。ガラスロッ
ド２にはゲルマニウム(Ｇｅ)といった屈折率増加剤が添
加されており、その添加量は例えば１０〜３５ｗｔ％程
度であると好ましい。また、その添加量は１６〜１９ｗ
ｔ％程度であれば尚好ましい。さらに、屈折率増加剤の
濃度はガラスロッド２内において所定の分布を有するこ
とができる。これにより、ガラスロッド２は所定の屈折
率分布を有することとなる。ここで、所定の屈折率分布
とは、製造される光ファイバが有すべき光学的特性を実
現するよう決定されてよく、例えば、ガラスロッド２の
中心部で最大となり、側面に近づくに従って低下するよ
うな屈折率分布とすることができる。また、ガラスパイ
プ３には、フッ素(Ｆ)といった屈折率低下剤が添加され
ており、その添加量は例えば０．２〜０．６ｗｔ％程度
であると好ましく、さらに０．３〜０．５ｗｔ％程度で
あれば尚好ましい。ガラスロッド２及びガラスパイプ３
が上述した添加量の添加物を有しているため、ガラスロ
ッド２のガラスパイプ３に対する屈折率差Δは、例え
ば、１．２〜３．７％程度となる。また、ガラスロッド
２の外径及びガラスパイプ３の内外径もまた光ファイバ
が有すべき光学的特性を実現するよう決定される。 【００１３】ガラスロッド２とガラスパイプ３とが用意
された後、ガラスロッド２をガラスパイプ３内に挿入す
る(図１(ｂ))。次に、内部にガラスロッド２が挿入され
たガラスパイプ３を所定の加熱装置に取り付ける。な
お、ガラスパイプ３を加熱装置に取り付けた後に、ガラ
スパイプ３の内部にガラスロッド２を挿入してもよい。
本実施形態を実施するに使用した加熱装置は、図１(ｃ)
にその構成の概略を示す通り、ガラスパイプ３を保持す
るとともにガラスパイプ３内を気密に保つ保持部材４
ａ，４ｂと、ガラスパイプ３とガラスロッド２との間隙
にハロゲンを含むガスを供給するためのガス供給系(図
示せず)と、ガラスパイプ３とガラスロッド２とを加熱
一体化するための酸水素火炎バーナ５とを有する。 【００１４】ガラスロッド２が挿入されたガラスパイプ
３を保持部材４ａ，４ｂに取り付けた後、図１(ｃ)中に
矢印で示す通り、ガス供給系から所定の流量でハロゲン
を含むガスを流す。これにより、ガラスロッド２とガラ
スパイプ３との間隙に残留していた空気がパージされる
とともに、ガラスロッド２の側面及びガラスパイプ３の
内面に吸着していた水分等が除去される。その後、ガラ
スパイプ３の外周面を所定の位置を酸水素火炎バーナ５
により加熱し、続けて酸水素火炎バーナ５をガラスパイ
プ３の長手方向に徐々に移動し、ガラスパイプ３とガラ
スロッド２とを加熱一体化する(図１(ｄ))。このとき、
加熱部の温度は、例えば放射温度計といった非接触型の
温度測定器等でモニタされ、１３００℃以上１９００℃
未満に調整される。１９００℃以上では、ガラスロッド
２及びガラスパイプ３に変形が生じ易くなってしまう。
また、１３００℃よりも低い温度では、ガラスロッド２
及びガラスパイプ３とを加熱一体化し難くなる。１３０
０℃以上１９００℃未満の温度での加熱一体化した後、
加熱一体化されたガラスロッド２とガラスパイプ３とを
所定の位置で切断すると、光ファイバ母材１が完成する
(図１(ｅ))。 【００１５】本実施形態によれば、加熱一体化時の温度
が１３００℃以上１９００℃未満であるので、Ｇｅが高
濃度に添加されたガラスロッド及びＦが高濃度に添加さ
れたガラスパイプを用いた場合でも、第１のコラプス体
に変形が起こるのを防止できる。また、加熱一体化時に
は、１３００℃以上の温度で加工されるため、均等に加
熱一体化できるので、製造される光ファイバ母材１に含
まれる気泡の直径を０．１ｍｍ以下とし得る。 【００１６】（実施例）本実施例においては、分散補償
光ファイバを製造するの適した光ファイバ母材について
説明する。先ず、コア部となるべきガラスロッド、第１
クラッド部となるべき第１のガラスパイプ、及び第２ク
ラッド部となるべき第２のガラスパイプを用意した。ガ
ラスロッドは以下の通り作製されたものである。すなわ
ち、先ず、ＶＡＤ法により、Ｇｅを１８ｗｔ％含み、直
径が３５ｍｍである石英ガラス焼結体を作製した。この
ような焼結体を得た後、所定の電気炉にて直径６ｍｍと
なるよう延伸し、ガラスロッドを得た。このガラスロッ
ドの純石英ガラスに対する比屈折率差は、中心部で最大
であり、その値は１．５％であった。また、同比屈折率
差Δｎは、焼結体の中心軸からの距離をｒ(ｒ≦ａ)、半
径をａとしたときに、１．５×[１−(ｒ／ａ)2](％)で
表される関係を満たすよう変化していた。 【００１７】第１のガラスパイプは以下の通り作製され
たものである。すなわち、ＶＡＤ法により直径５８ｍｍ
の石英ガラス焼結体を作製した。この焼結体にはＦが一
様に０．４ｗｔ％添加されており、純石英ガラスに対す
る比屈折率差が−０．４５％である。この焼結体の中心
軸に沿って直径１２ｍｍの孔を超音波孔開け機で形成
し、さらに所定の酸水素火炎バーナを用いて外径が２５
ｍｍとなるよう延伸し、第１のガラスパイプを得た。第
２のガラスパイプは、Ｆの添加がない点を除き、第１の
ガラスパイプと同様に作製された。すなわち、ＶＡＤ法
により直径５８ｍｍの高純度石英ガラス製の焼結体を作
製し、超音波孔開け機により中心軸に沿って直径１２ｍ
ｍの孔を開け、酸水素火炎バーナにより外径が２５ｍｍ
程度となるように延伸し、第２のガラスパイプを得た。
ここで言う高純度石英ガラスとは、意図的には添加物を
添加していない石英ガラスを意味し、具体的に純度とし
ては９９．９〜１００％の石英ガラスを意味する。 【００１８】本実施例においては、ガラスロッドを第１
のガラスパイプに挿入するに先立ち、第１のガラスパイ
プの内径を調整するために、その内面のエッチングを行
なった。このエッチングについて図２を参照して説明す
る。先ず、ガラスパイプだけを加熱装置の保持部材４
ａ，４ｂに取り付けた。次に、ガラスパイプの内部に所
定のガス供給系からの六弗化硫黄(ＳＦ6)ガス及び塩素
(Ｃｌ2)ガスを流した。これらの流量は、ＳＦ6ガスにつ
いては２００ｃｃ／分とし、Ｃｌ2ガスについては１０
０ｃｃ／分とした。その後、第１のガラスパイプを酸水
素火炎バーナ５を用いて加熱した。ここで、酸水素火炎
バーナ５をガラスパイプの長手方向に往復させて第１の
ガラスパイプの温度が均一となるようにした。このよう
な条件の下で第１のガラスパイプの内面をエッチング
し、内径を８．５ｍｍとした。 【００１９】続いて、エッチング後された第１のガラス
パイプを加熱装置に取り付けたまま、その内部にガラス
ロッドを挿入した。その後、ガス供給系から、Ｃｌ2ガ
ス２５０ｃｃ／分及びＯ2ガス２５０ｃｃ／分を第１の
ガラスパイプ及びガラスロッドの間隙に流した。続い
て、酸水素火炎バーナ５を用いてガラスパイプを１５０
０℃に加熱し、第１のガラスパイプとガラスロッドとを
加熱一体化した(第一コラプス)。以上により、第１コラ
プス体を得た。第１コラプス体を観察したところ、長手
方向に沿う３００ｍｍ程度の範囲においては、直径が
０．１ｍｍ以下の微少な気泡が１０個程度確認されたに
留まり、直径が０．１ｍｍよりも大きい気泡は観察され
なかった。 【００２０】上記の第１コラプス体を所定の酸水素火炎
バーナで延伸した。延伸後の第１コラプス体の側面に
は、ＯＨ基を多数含む層が形成されている。この層を除
去するため、弗化水素酸(ＨＦ)水溶液を用いた化学研磨
を行なった。この化学研磨により、その側面を３ｍｍ以
上研磨し、外径６ｍｍの中間体を得た。 【００２１】次に、第２のガラスパイプが所望の内径を
有するように、その内面のエッチングを行なった。この
エッチングの手順及び条件は、第１のガラスパイプの内
面をエッチングしたときと略同一である。このエッチン
グにより、第２のガラスパイプの内径を８．５ｍｍとし
た。 【００２２】第２のガラスパイプの内面をエッチングし
た後、第２のガラスパイプを加熱装置に取り付けたま
ま、上記の中間体を第２のガラスパイプ内に挿入した。
その後、これら双方の間隙に５００ｃｃ／分の流量でＣ
ｌ2ガスを流した。当該間隙に残留する空気がＣｌ2ガス
で置換された後、酸水素火炎バーナ５により第２のガラ
スパイプの所定の位置を加熱し、その後酸水素火炎バー
ナ５を移動させながら第２のガラスパイプと中間体とを
加熱一体化した。加熱一体化時の温度は、第１のコラプ
ス体を形成した場合よりも２５０℃高い１７５０℃とし
た。これは、第２のガラスパイプが高純度石英ガラスか
らなり、その軟化点温度が第１のガラスパイプよりも高
いことを考慮したためである。これにより、効率良く加
熱一体化を行なうことができる。また、加熱一体化を例
えば１９００℃以上といった高い温度で行なうと、特に
第１コラプス体に変形が生じてしまう。これを防止する
ため、１７５０℃という温度で第２のガラスパイプと第
１のコラプス体との加熱一体化を行なった。第２のガラ
スパイプと中間体とを加熱一体化することにより、第２
コラプス体を得た。第２コラプス体を観察したところ、
長手方向に沿う３００ｍｍ程度の有効部において、直径
０．１ｍｍ以下の微少気泡は数個程度認められたに過ぎ
なかった。 【００２３】続いて、第２コラプス体の有効部の側面に
ＶＡＤ法により高純度石英ガラスの微粒子を堆積させ
た。その後、堆積された微粒子を焼結しジャケット部と
した。これにより、コア部の外径に対するクラッド部の
外径が所定の比となる光ファイバ母材Ａが得られた。光
ファイバ母材Ａを作製するのに用いたガラスロッド、第
１のガラスパイプ、及び第２のガラスパイプは、上述の
通りの屈折率を有するため、作製される光ファイバ母材
Ａは、図３に示す通り、デプレスト型の屈折率分布を有
している。次に、この光ファイバ母材Ａを線引きして分
散補償光ファイバを製造した。図４は、製造した分散補
償光ファイバの伝送特性を示すグラフである。同図にお
いては、ＯＨ基による伝送損失は観察されるものの、気
泡に起因する伝送損失は殆ど認められない。具体的な伝
送損失を求めたところ、波長１．５５μｍにおいて０．
２５ｄＢ／ｋｍという実用上十分に低い値が得られた。 【００２４】また、本発明者らは、比較例として、第１
コラップス体を得る際の加熱一体化温度を１２５０℃と
する以外は実施例と略同一な手順により光ファイバ母材
Ｂを作製した。この場合、ガラスパイプの粘性が不十分
であり、ガラスパイプとガラスロッドとが均質に加熱一
体化せず、直径０．１ｍｍより大きな気泡が多数発生し
た。光ファイバ母材Ｂのうち、直径が０．５ｍｍ程度の
気泡が０．５個／ｃｍほど認められた部分から光ファイ
バを作製し、伝送損失を測定した。その結果、波長１．
５５μｍにおける伝送損失は０．３０ｄＢ／ｋｍといっ
た実用上十分でない値であった。さらに、光ファイバ母
材Ｂのうち、直径が１．０ｍｍ程度の気泡が０．２個／
ｃｍほど認められた部分から光ファイバを作製し、伝送
損失を測定した。その結果、波長１．５５μｍにおける
伝送損失は０．５０ｄＢ／ｋｍとかなり高い値であっ
た。また、直径１．０ｍｍ程度の気泡が認められた部分
では、コア部に局所的の湾曲が観察された。 【００２５】さらに、比較のため、ガラスロッドと第１
のガラスパイプとを加熱一体化する温度を１９１０℃と
する以外は、上記実施例とほぼ同一な手順により光ファ
イバ母材の製造を試みた。１９１０℃でガラスロッドと
第１のガラスパイプとを加熱一体化して第１のコラプス
体を作製したところ、第１のコラプス体は大きく変形し
てしまった。そのため、光ファイバ母材を完成させるこ
とはできなかった。 【００２６】次に、本発明者らが、光ファイバの伝送損
失と、光ファイバの製造に用いた光ファイバ母材中の気
泡の直径との関係について調べた結果を説明する。図５
は、気泡の直径と光ファイバの伝送損失との関係を示す
グラフである。同図において、点ａは、実施例において
説明した光ファイバ母材Ａから製造した光ファイバの結
果を示す。点ｂ1，ｂ2は、比較例の光ファイバ母材Ｂか
ら得た光ファイバの結果を示す。図５から、光ファイバ
母材中の気泡の直径が減少するに従って、光ファイバの
伝送損失は減少して行くことが分かる。特に、気泡の直
径が０．１ｍｍ以下であれば、当該光ファイバ母材から
製造される光ファイバの伝送損失は、約０．２５ｄＢ／
ｋｍ以下という実用上十分に低い値となることがわか
る。この原因として、本発明者らは、光ファイバ母材に
含まれる直径０．１ｍｍ以下の微少な気泡は、線引き工
程で消失してしまうためであると考えている。 【００２７】以上、実施形態及び実施例を示して本発明
に係る光ファイバ母材の製造方法について説明した。上
記の説明の通り、本発明は、Ｇｅといった屈折率増加剤
が例えば１０〜３５ｗｔ％程度、又は１６〜１９ｗｔ％
程度添加されたガラスロッド、及び、Ｆといった屈折率
低下剤が例えば０．２〜０．６ｗｔ％程度、又は０．３
〜０．５ｗｔ％程度添加されたガラスパイプを用いる場
合に特に好適に適用される。しかしながら、本発明は、
これらに限られることなく様々な変形が可能である。例
えば、実施例において第２のクラッド部となるべきガラ
スパイプとして高純度石英ガラス製のガラスパイプを用
いる場合を説明したように、本発明の光ファイバ母材の
製造方法は、高濃度添加ガラスロッドと、高純度石英ガ
ラスからなるガラスパイプとから光ファイバ母材を製造
する場合にも好適に適用し得る。また、高純度石英ガラ
スからなるガラスロッドと、例えばＦが高濃度に添加さ
れたガラスパイプとを用いて光ファイバ母材を製造する
場合にも適用できる。 【００２８】また、上記実施形態及び実施例において
は、Ｃｌ2ガスを用いたが、例えば、ＳＯＣｌ2ガス等を
使用してもよい。 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバ母材の製造方法によれば、添加物の添加量が比較
的多いガラスロッド及びガラスパイプを加熱一体化する
場合であっても、加熱一体化後の光ファイバ母材に変形
が起こるのを防止できる。また、光ファイバ母材中に含
まれる気泡の直径を小さくできる。したがって、本発明
により、加熱一体化時に生じる変形が低減されるととも
に、製造される光ファイバの伝送損失を低減できる光フ
ァイバ母材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態の光ファイバ母材の製造方
法を説明する図である。 【図２】図２は、ガラスパイプの内面をエッチングして
いる様子を示す模式図である。 【図３】図３は、実施例の光ファイバ母材の屈折率分布
を示す模式図である。 【図４】図４は、分散補償光ファイバの伝送特性を示す
グラフである。 【図５】図５は、気泡の直径と光ファイバの伝送損失と
の関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １…光ファイバ母材、２…ガラスロッド、３…ガラスパ
イプ、５…酸水素火炎バーナ、４ａ，４ｂ…保持部材。
法を説明する図である。 【図２】図２は、ガラスパイプの内面をエッチングして
いる様子を示す模式図である。 【図３】図３は、実施例の光ファイバ母材の屈折率分布
を示す模式図である。 【図４】図４は、分散補償光ファイバの伝送特性を示す
グラフである。 【図５】図５は、気泡の直径と光ファイバの伝送損失と
の関係を示すグラフである。 【符号の説明】 １…光ファイバ母材、２…ガラスロッド、３…ガラスパ
イプ、５…酸水素火炎バーナ、４ａ，４ｂ…保持部材。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大西 正志
神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電
気工業株式会社横浜製作所内
Ｆターム(参考） 4G021 BA04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 コア部となるべきガラスロッドをクラッ
ド部となるべきガラスパイプ内に挿入し、双方を加熱一
体化することにより光ファイバ母材を製造する光ファイ
バ母材製造方法であって、 前記ガラスロッドを前記ガラスパイプに挿入した後、双
方の間に形成される間隙部をハロゲンを含むガスで満た
し、 その間隙部がハロゲンを含むガスで満たされた前記ガラ
スパイプと前記ガラスロッドとを１３００℃以上１９０
０℃未満の温度で加熱一体化することにより光ファイバ
母材を製造することを特徴とする光ファイバ母材の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234008A JP2003048737A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 光ファイバ母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234008A JP2003048737A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 光ファイバ母材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003048737A true JP2003048737A (ja) | 2003-02-21 |
Family
ID=19065698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234008A Pending JP2003048737A (ja) | 2001-08-01 | 2001-08-01 | 光ファイバ母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003048737A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004101456A1 (ja) * | 2003-05-19 | 2004-11-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | 光ファイバとその製造方法 |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001234008A patent/JP2003048737A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004101456A1 (ja) * | 2003-05-19 | 2004-11-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | 光ファイバとその製造方法 |
| JPWO2004101456A1 (ja) * | 2003-05-19 | 2006-07-13 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバとその製造方法 |
| US7486862B2 (en) | 2003-05-19 | 2009-02-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and manufacturing method thereof |
| JP5176274B2 (ja) * | 2003-05-19 | 2013-04-03 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバとその製造方法 |
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