JP2003089542A - 光ファイバ母材およびその製造方法およびその光ファイバ母材を利用した光ファイバ - Google Patents
光ファイバ母材およびその製造方法およびその光ファイバ母材を利用した光ファイバInfo
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture 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]
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- C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
- C03B2201/03—Impurity concentration specified
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 品質の良い光ファイバを製造可能な大型光フ
ァイバ母材を提供する。 【解決手段】 中心層２の外周にガラス層３を形成して
多孔質母材を作製し、この多孔質母材の脱水と不純物除
去を行いながら焼結して光ファイバ母材１を製造する。
光ファイバ母材１の製造工程において、ガラス層３の形
成工程では、ガラス層３の表面部分の密度を０．３ｇ／
cm３以上且つ０．４ｇ／cm３以下に形成する。その後の
不純物除去を行う際に、不純物除去用のガスがガラス層
３の内部を流れ易くなり、不純物が良好に除去できる。
よって、光ファイバ母材１の表面部分はアルミニウムと
チタンとバナジウムの合計不純物濃度が０．２×１０３
ng／cm３以上且つ１６×１０３ng／cm３以下となる。線
引き工程で、光ファイバ母材１の表面に不純物を核とし
て不要な結晶が成長することが防止できて、品質の良い
光ファイバを製造できる。
ァイバ母材を提供する。 【解決手段】 中心層２の外周にガラス層３を形成して
多孔質母材を作製し、この多孔質母材の脱水と不純物除
去を行いながら焼結して光ファイバ母材１を製造する。
光ファイバ母材１の製造工程において、ガラス層３の形
成工程では、ガラス層３の表面部分の密度を０．３ｇ／
cm３以上且つ０．４ｇ／cm３以下に形成する。その後の
不純物除去を行う際に、不純物除去用のガスがガラス層
３の内部を流れ易くなり、不純物が良好に除去できる。
よって、光ファイバ母材１の表面部分はアルミニウムと
チタンとバナジウムの合計不純物濃度が０．２×１０３
ng／cm３以上且つ１６×１０３ng／cm３以下となる。線
引き工程で、光ファイバ母材１の表面に不純物を核とし
て不要な結晶が成長することが防止できて、品質の良い
光ファイバを製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信に使用
される光ファイバおよび光ファイバの元となる光ファイ
バ母材およびその製造方法に関するものである。
される光ファイバおよび光ファイバの元となる光ファイ
バ母材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【背景技術】光ファイバの元となる光ファイバ母材１
は、図１に示すように、光ファイバのコアとなる中心層
（コア母材）２の外周に、ガラス層３が形成されて成る
ものである。このような光ファイバ母材１を製造する工
程では、例えば、まず、ＶＡＤ法（気相軸付法）によっ
て図２（ａ）に示すように中心層２を作る。次に、これ
を高温で脱水・焼結してガラス化する。そして、このガ
ラス化した中心層２を延伸して当該中心層２の外径を均
一化する。
は、図１に示すように、光ファイバのコアとなる中心層
（コア母材）２の外周に、ガラス層３が形成されて成る
ものである。このような光ファイバ母材１を製造する工
程では、例えば、まず、ＶＡＤ法（気相軸付法）によっ
て図２（ａ）に示すように中心層２を作る。次に、これ
を高温で脱水・焼結してガラス化する。そして、このガ
ラス化した中心層２を延伸して当該中心層２の外径を均
一化する。
【０００３】然る後に、例えばＯＶＤ法（Outer Vapor
Deposition（外付け法））によって、図２（ｂ）に示す
ように、その中心層２の周囲にクラッドとなるガラス層
３を合成・堆積する。この状態のものを多孔質母材（ス
ート）４と呼ぶ。
Deposition（外付け法））によって、図２（ｂ）に示す
ように、その中心層２の周囲にクラッドとなるガラス層
３を合成・堆積する。この状態のものを多孔質母材（ス
ート）４と呼ぶ。
【０００４】その後、その多孔質母材４を高温に加熱し
塩素ガスおよびヘリウムガスを用いて脱水や不純物の除
去を行うと共に、焼結してガラス化する。このようにし
て、光ファイバ母材１を製造することができる。
塩素ガスおよびヘリウムガスを用いて脱水や不純物の除
去を行うと共に、焼結してガラス化する。このようにし
て、光ファイバ母材１を製造することができる。
【０００５】そして、例えば図３に示すような線引き装
置５を利用して、光ファイバ母材１を線引きすることに
より、光ファイバ６を製造することができる。なお、図
３中の符号１０は溶融炉を示し、符号１１は加熱手段
（例えばヒータ）を示し、符号１２は、光ファイバ母材
１の支持棒を示している。
置５を利用して、光ファイバ母材１を線引きすることに
より、光ファイバ６を製造することができる。なお、図
３中の符号１０は溶融炉を示し、符号１１は加熱手段
（例えばヒータ）を示し、符号１２は、光ファイバ母材
１の支持棒を示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近、光フ
ァイバ６の生産性を向上させて光ファイバ６の製造コス
トを低減させるために、光ファイバ母材１を大型化して
当該光ファイバ母材１から作り出される光ファイバ６の
長さを長くすることが試みられている。例えば、従来の
光ファイバ母材１は外径が６０〜８０cm程度で、長さが
１００cm程度であり、光ファイバ６の換算長で２００〜
３００km程度を作り出すことができた。これに対して、
例えば、光ファイバ母材１の外径を１０cm以上にし、長
さを１４０〜１８０cm程度にして光ファイバ母材１を大
型化することにより、当該大型の光ファイバ母材１か
ら、例えば長さ１０００km以上の光ファイバ６を作り出
すことができることとなる。
ァイバ６の生産性を向上させて光ファイバ６の製造コス
トを低減させるために、光ファイバ母材１を大型化して
当該光ファイバ母材１から作り出される光ファイバ６の
長さを長くすることが試みられている。例えば、従来の
光ファイバ母材１は外径が６０〜８０cm程度で、長さが
１００cm程度であり、光ファイバ６の換算長で２００〜
３００km程度を作り出すことができた。これに対して、
例えば、光ファイバ母材１の外径を１０cm以上にし、長
さを１４０〜１８０cm程度にして光ファイバ母材１を大
型化することにより、当該大型の光ファイバ母材１か
ら、例えば長さ１０００km以上の光ファイバ６を作り出
すことができることとなる。
【０００７】しかしながら、大型の光ファイバ母材１を
従来と同様にして製造すると、今までには見られなかっ
た現象が発生する場合があることが分かった。その現象
とは、光ファイバ母材１を線引きする際に光ファイバ母
材１を加熱すると、その表面に、図３の領域Ｘに示され
るような部位において、不要な結晶が析出するというも
のである。この現象が生じると、外径が不均一な光ファ
イバ６が製造されてしまって、品質の良い光ファイバ６
を安定的に製造することができないという問題が発生し
た。
従来と同様にして製造すると、今までには見られなかっ
た現象が発生する場合があることが分かった。その現象
とは、光ファイバ母材１を線引きする際に光ファイバ母
材１を加熱すると、その表面に、図３の領域Ｘに示され
るような部位において、不要な結晶が析出するというも
のである。この現象が生じると、外径が不均一な光ファ
イバ６が製造されてしまって、品質の良い光ファイバ６
を安定的に製造することができないという問題が発生し
た。
【０００８】この発明は上記課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は、品質に優れた光ファイバ
を安定的に作り出すことができる光ファイバ母材および
その製造方法およびその光ファイバ母材を利用した光フ
ァイバを提供することにある。
れたものであり、その目的は、品質に優れた光ファイバ
を安定的に作り出すことができる光ファイバ母材および
その製造方法およびその光ファイバ母材を利用した光フ
ァイバを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、光ファイ
バのコアとなる中心層の外周にガラス層が形成されて成
る光ファイバ母材において、この光ファイバ母材はその
外径が１０cm以上である大型の光ファイバ母材と成して
おり、この光ファイバ母材のガラス層の表面部分は、ア
ルミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃度が、
０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／
cm３以下であることを特徴としている。
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、光ファイ
バのコアとなる中心層の外周にガラス層が形成されて成
る光ファイバ母材において、この光ファイバ母材はその
外径が１０cm以上である大型の光ファイバ母材と成して
おり、この光ファイバ母材のガラス層の表面部分は、ア
ルミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃度が、
０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／
cm３以下であることを特徴としている。
【００１０】第２の発明は、光ファイバのコアとなる中
心層の外周にガラス層が形成されて成る光ファイバ母材
において、この光ファイバ母材はその外径が１０cm以上
である大型の光ファイバ母材と成しており、この光ファ
イバ母材のガラス層の表面部分は、バナジウムの不純物
濃度が０．１×１０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１
０３ng／cm３以下であることを特徴としている。
心層の外周にガラス層が形成されて成る光ファイバ母材
において、この光ファイバ母材はその外径が１０cm以上
である大型の光ファイバ母材と成しており、この光ファ
イバ母材のガラス層の表面部分は、バナジウムの不純物
濃度が０．１×１０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１
０３ng／cm３以下であることを特徴としている。
【００１１】第３の発明は、光ファイバのコアとなる中
心層を形成し、その後、その中心層の外周にガラス層を
形成して多孔質母材を作製し、次に、その多孔質母材を
焼結して光ファイバ母材を製造する方法において、多孔
質母材のガラス層における表面部分の密度を０．３ｇ／
cm３以上、かつ、０．４ｇ／cm３以下に形成することを
特徴としている。
心層を形成し、その後、その中心層の外周にガラス層を
形成して多孔質母材を作製し、次に、その多孔質母材を
焼結して光ファイバ母材を製造する方法において、多孔
質母材のガラス層における表面部分の密度を０．３ｇ／
cm３以上、かつ、０．４ｇ／cm３以下に形成することを
特徴としている。
【００１２】第４の発明は、第３の発明の構成を備え、
多孔質母材のガラス層において中心層側の密度を０．５
ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下に形成するこ
とを特徴としている。
多孔質母材のガラス層において中心層側の密度を０．５
ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下に形成するこ
とを特徴としている。
【００１３】第５の発明は、第１の発明の大型の光ファ
イバ母材を利用して製造される光ファイバであって、光
ファイバ母材のガラス層から作り出される部分は、アル
ミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃度が０．
２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３
以下の範囲内であることを特徴としている。
イバ母材を利用して製造される光ファイバであって、光
ファイバ母材のガラス層から作り出される部分は、アル
ミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃度が０．
２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３
以下の範囲内であることを特徴としている。
【００１４】第６の発明は、第２の発明の大型の光ファ
イバ母材を利用して製造される光ファイバであって、表
層部分はバナジウムの不純物濃度が０．１×１０２ng／
cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下の範囲内
であることを特徴としている。
イバ母材を利用して製造される光ファイバであって、表
層部分はバナジウムの不純物濃度が０．１×１０２ng／
cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下の範囲内
であることを特徴としている。
【００１５】本発明者の分析によると、大型の光ファイ
バ母材の線引き工程において光ファイバ母材の表面に析
出する不要な結晶はクリストバライトであることが分か
った。そして、その結晶を調査したところ、主に、アル
ミニウムやチタンやバナジウムなどの金属の不純物が核
となっていた。
バ母材の線引き工程において光ファイバ母材の表面に析
出する不要な結晶はクリストバライトであることが分か
った。そして、その結晶を調査したところ、主に、アル
ミニウムやチタンやバナジウムなどの金属の不純物が核
となっていた。
【００１６】このことから、光ファイバ母材の表面部分
の金属の不純物濃度と、クリストバライト発生の有無と
の関係を調べた。その結果、光ファイバ母材のガラス層
の表面部分において、アルミニウムとチタンとバナジウ
ムの合計不純物濃度が、０．２×１０３ng／cm３以上、
かつ、１６×１０３ng／cm３以下の範囲内であれば、光
ファイバ母材を線引きする際に、光ファイバ母材の表面
に不要な結晶（クリストバライト）が発生することを抑
制できることが分かった。
の金属の不純物濃度と、クリストバライト発生の有無と
の関係を調べた。その結果、光ファイバ母材のガラス層
の表面部分において、アルミニウムとチタンとバナジウ
ムの合計不純物濃度が、０．２×１０３ng／cm３以上、
かつ、１６×１０３ng／cm３以下の範囲内であれば、光
ファイバ母材を線引きする際に、光ファイバ母材の表面
に不要な結晶（クリストバライト）が発生することを抑
制できることが分かった。
【００１７】このような実験や分析の結果に基づいて、
この発明において特徴的な構成が導き出された。この発
明の構成を備えることによって、大型の光ファイバ母材
を用いる場合にも、品質の良い光ファイバを安定的に製
造することができることとなる。
この発明において特徴的な構成が導き出された。この発
明の構成を備えることによって、大型の光ファイバ母材
を用いる場合にも、品質の良い光ファイバを安定的に製
造することができることとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。
例を図面に基づいて説明する。
【００１９】図１に示されるように、この実施形態例の
光ファイバ母材１は、光ファイバのコアとなる中心層２
の外周にガラス層３が形成されて成るものであり、外径
が１０cm以上の大型の光ファイバ母材と成している。
光ファイバ母材１は、光ファイバのコアとなる中心層２
の外周にガラス層３が形成されて成るものであり、外径
が１０cm以上の大型の光ファイバ母材と成している。
【００２０】この実施形態例において特徴的なことは、
光ファイバ母材１のガラス層３の表面部分（例えば表面
から２０mmまでの部分）において、アルミニウム（Ａ
ｌ）とチタン（Ｔｉ）とバナジウム（Ｖ）の合計不純物
濃度（以下、合計不純物濃度と略して記す）が、０．２
×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３以
下の範囲内となっていることである。
光ファイバ母材１のガラス層３の表面部分（例えば表面
から２０mmまでの部分）において、アルミニウム（Ａ
ｌ）とチタン（Ｔｉ）とバナジウム（Ｖ）の合計不純物
濃度（以下、合計不純物濃度と略して記す）が、０．２
×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３以
下の範囲内となっていることである。
【００２１】光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物
濃度がそのような範囲内であることにより、光ファイバ
母材１の線引き工程で、光ファイバ母材１の表面に不要
な結晶（クリストバライト）が発生することを抑制でき
る。
濃度がそのような範囲内であることにより、光ファイバ
母材１の線引き工程で、光ファイバ母材１の表面に不要
な結晶（クリストバライト）が発生することを抑制でき
る。
【００２２】このように不要結晶の発生を抑制できる光
ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度は、本発明
者の実験に基づいて得られたものである。その実験とは
次に示すようなものである。
ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度は、本発明
者の実験に基づいて得られたものである。その実験とは
次に示すようなものである。
【００２３】まず、複数の大型の光ファイバ母材１に関
し、それぞれ１本ずつ、表面部分を５０％濃度のフッ酸
を利用して溶かし、その溶液をＩＣＰ質量分析した。そ
の結果が表１に示されている。なお、表１において、
Ａ，Ｂは、結晶が発生しなかった光ファイバ母材１を示
し、Ｃ，Ｄは、結晶が発生した光ファイバ母材１を示し
ている。
し、それぞれ１本ずつ、表面部分を５０％濃度のフッ酸
を利用して溶かし、その溶液をＩＣＰ質量分析した。そ
の結果が表１に示されている。なお、表１において、
Ａ，Ｂは、結晶が発生しなかった光ファイバ母材１を示
し、Ｃ，Ｄは、結晶が発生した光ファイバ母材１を示し
ている。
【００２４】
【表１】
【００２５】また、結晶有りの光ファイバ母材１に関
し、結晶部分の分析精度を高めるために、結晶が発生し
た部位の表面部分を約２cm２剥ぎ取り、それの表面部分
（約３０μｍ程度の深さまでの部分）をフッ酸で溶解
し、この溶液をＩＣＰ質量分析した。この評価を２回行
った。その結果が表２に示されている。
し、結晶部分の分析精度を高めるために、結晶が発生し
た部位の表面部分を約２cm２剥ぎ取り、それの表面部分
（約３０μｍ程度の深さまでの部分）をフッ酸で溶解
し、この溶液をＩＣＰ質量分析した。この評価を２回行
った。その結果が表２に示されている。
【００２６】
【表２】
【００２７】表１、表２の実験結果を利用して、結晶無
しの光ファイバ母材１に関し、計算によって光ファイバ
母材１の表面部分における合計不純物濃度の平均値を求
めた。つまり、表１に示される実験結果から、結晶有り
の光ファイバ母材１における合計不純物濃度と、結晶無
しの光ファイバ母材１における合計不純物濃度との比が
分かる。また、表２の実験結果により、結晶有りの光フ
ァイバ母材１の合計不純物濃度の平均値は、３２×１０
３ng／cm３である。これらのことから、結晶無しの光フ
ァイバ母材１の表面部分における合計不純物濃度の平均
値は、（０．３２／１８．１４）×３２×１０３＝０．
５６×１０３（ng／cm３）と推定することができる。
しの光ファイバ母材１に関し、計算によって光ファイバ
母材１の表面部分における合計不純物濃度の平均値を求
めた。つまり、表１に示される実験結果から、結晶有り
の光ファイバ母材１における合計不純物濃度と、結晶無
しの光ファイバ母材１における合計不純物濃度との比が
分かる。また、表２の実験結果により、結晶有りの光フ
ァイバ母材１の合計不純物濃度の平均値は、３２×１０
３ng／cm３である。これらのことから、結晶無しの光フ
ァイバ母材１の表面部分における合計不純物濃度の平均
値は、（０．３２／１８．１４）×３２×１０３＝０．
５６×１０３（ng／cm３）と推定することができる。
【００２８】さらに、上記同様にして、実験結果を利用
して、結晶無しの光ファイバ母材１における合計不純物
濃度の範囲を計算すると、最小値は、（０．１７／２
５．８８）×３２×１０３＝０．２１×１０３（ng／cm
３）と推定することができる。また、最大値は、（０．
４６／１０．３９）×３２×１０３＝１．４×１０
３（ng／cm３）と推定することができる。
して、結晶無しの光ファイバ母材１における合計不純物
濃度の範囲を計算すると、最小値は、（０．１７／２
５．８８）×３２×１０３＝０．２１×１０３（ng／cm
３）と推定することができる。また、最大値は、（０．
４６／１０．３９）×３２×１０３＝１．４×１０
３（ng／cm３）と推定することができる。
【００２９】以上のような実験と計算の結果に基づい
て、光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度が、
０．２×１０３ng／cm３以上であり、かつ、１６×１０
３ng／cm３以下の範囲内であれば、光ファイバ母材１の
線引き工程で光ファイバ母材１の表面に不要な結晶が析
出するのを抑制できることを本発明者は導き出した。な
お、上記範囲の最大値（１６×１０３ng／cm３）は、結
晶無しの光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度
の平均値（０．５６×１０３（ng／cm３））と、結晶有
りの光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度の平
均値（３２×１０ ３（ng／cm３））との平均値である。
て、光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度が、
０．２×１０３ng／cm３以上であり、かつ、１６×１０
３ng／cm３以下の範囲内であれば、光ファイバ母材１の
線引き工程で光ファイバ母材１の表面に不要な結晶が析
出するのを抑制できることを本発明者は導き出した。な
お、上記範囲の最大値（１６×１０３ng／cm３）は、結
晶無しの光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度
の平均値（０．５６×１０３（ng／cm３））と、結晶有
りの光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物濃度の平
均値（３２×１０ ３（ng／cm３））との平均値である。
【００３０】ところで、光ファイバ母材１の製造工程で
は、前述したように、まず、図２（ａ）に示すような中
心層２を形成し、その後、ＯＶＤ法を利用して図２
（ｂ）に示すようにガラス層３を形成して多孔質母材４
を作製する。そのガラス層３を形成する際には、例え
ば、図２（ｂ）に示すように、バーナ８から酸素ガスと
水素ガスを噴出して酸水素火炎９を作り出すと共に、こ
の酸水素火炎９に、ガラス層３の原料となる例えば四塩
化珪素のガスを供給する。これにより、その原料のガス
が火炎加水分解してガラス微粒子（二酸化珪素）が生成
され、このガラス微粒子が中心層２の外周に堆積してガ
ラス層３が形成される。
は、前述したように、まず、図２（ａ）に示すような中
心層２を形成し、その後、ＯＶＤ法を利用して図２
（ｂ）に示すようにガラス層３を形成して多孔質母材４
を作製する。そのガラス層３を形成する際には、例え
ば、図２（ｂ）に示すように、バーナ８から酸素ガスと
水素ガスを噴出して酸水素火炎９を作り出すと共に、こ
の酸水素火炎９に、ガラス層３の原料となる例えば四塩
化珪素のガスを供給する。これにより、その原料のガス
が火炎加水分解してガラス微粒子（二酸化珪素）が生成
され、このガラス微粒子が中心層２の外周に堆積してガ
ラス層３が形成される。
【００３１】このガラス層３を形成するＯＶＤ設備で
は、作業空間が金属（例えばアルミニウムやチタンやバ
ナジウムなど）から成る部材により囲まれている。酸水
素火炎９は非常に高温であることから、この酸水素火炎
９の熱によって上記金属の囲い部材が高温となり、この
囲い部材のアルミニウムやチタンやバナジウムなどの金
属の不純物が固相状あるいは気相状の形態でガラス層３
の内部に入り込むと考えられている。
は、作業空間が金属（例えばアルミニウムやチタンやバ
ナジウムなど）から成る部材により囲まれている。酸水
素火炎９は非常に高温であることから、この酸水素火炎
９の熱によって上記金属の囲い部材が高温となり、この
囲い部材のアルミニウムやチタンやバナジウムなどの金
属の不純物が固相状あるいは気相状の形態でガラス層３
の内部に入り込むと考えられている。
【００３２】このため、多孔質母材４を作製した後に、
その多孔質母材４を高温に加熱し焼結（ガラス化）する
焼結工程において、従来から、高温加熱によるガラス化
と共に、塩素ガスを用いて多孔質母材４から金属などの
不純物を除去することも行われていた。しかしながら、
不純物除去が良好に行われず、これに起因して、前述し
たように、光ファイバ母材１の線引き工程で光ファイバ
母材１の表面部分には不純物を核として結晶が析出する
場合があった。
その多孔質母材４を高温に加熱し焼結（ガラス化）する
焼結工程において、従来から、高温加熱によるガラス化
と共に、塩素ガスを用いて多孔質母材４から金属などの
不純物を除去することも行われていた。しかしながら、
不純物除去が良好に行われず、これに起因して、前述し
たように、光ファイバ母材１の線引き工程で光ファイバ
母材１の表面部分には不純物を核として結晶が析出する
場合があった。
【００３３】そこで、本発明者は、多孔質母材４の焼結
工程で不純物の除去が良好に行われない原因を探った。
これにより、その不純物除去が良好に行われるか否か
は、多孔質母材４のガラス層３の密度が大きく関与して
いることが分かった。すなわち、多孔質母材４のガラス
層３の密度が低い場合には、多孔質母材４の焼結工程に
おいて、不純物を除去するための塩素ガスがガラス層３
の内部に流れ、この高温の塩素ガスによって不純物が気
相化されてガラス層３から除去される。これに対して、
多孔質母材４のガラス層３の密度が高すぎると、塩素ガ
スがガラス層３の内部を流れることが難しくなり、ガラ
ス層３から不純物を良好に除去することができないので
はないかと考えられる。
工程で不純物の除去が良好に行われない原因を探った。
これにより、その不純物除去が良好に行われるか否か
は、多孔質母材４のガラス層３の密度が大きく関与して
いることが分かった。すなわち、多孔質母材４のガラス
層３の密度が低い場合には、多孔質母材４の焼結工程に
おいて、不純物を除去するための塩素ガスがガラス層３
の内部に流れ、この高温の塩素ガスによって不純物が気
相化されてガラス層３から除去される。これに対して、
多孔質母材４のガラス層３の密度が高すぎると、塩素ガ
スがガラス層３の内部を流れることが難しくなり、ガラ
ス層３から不純物を良好に除去することができないので
はないかと考えられる。
【００３４】不純物除去の観点からだけで見れば、多孔
質母材４のガラス層３の密度は低い方が好ましいが、ガ
ラス層３の密度が低すぎると、その低密度のガラス層３
を形成して多孔質母材４を作製した後の多孔質母材４の
冷却時に、ガラス層３にクラックが発生し易くなる。ク
ラックが発生すると、光ファイバ母材１全体が不良品に
なるという重大な問題が発生してしまう。
質母材４のガラス層３の密度は低い方が好ましいが、ガ
ラス層３の密度が低すぎると、その低密度のガラス層３
を形成して多孔質母材４を作製した後の多孔質母材４の
冷却時に、ガラス層３にクラックが発生し易くなる。ク
ラックが発生すると、光ファイバ母材１全体が不良品に
なるという重大な問題が発生してしまう。
【００３５】このようなことを考慮して、本発明者は、
多孔質母材４のガラス層３の密度と、焼結工程における
不純物除去の良し悪しと、クラック発生の有無との関係
を実験により調べた。この実験の結果、多孔質母材４の
ガラス層３の表面部分の密度が、０．３ｇ／cm３以上、
かつ、０．４ｇ／cm３以下の範囲内であれば、クラック
発生を防止でき、かつ、不純物の除去を良好に行うこと
ができることが分かった。
多孔質母材４のガラス層３の密度と、焼結工程における
不純物除去の良し悪しと、クラック発生の有無との関係
を実験により調べた。この実験の結果、多孔質母材４の
ガラス層３の表面部分の密度が、０．３ｇ／cm３以上、
かつ、０．４ｇ／cm３以下の範囲内であれば、クラック
発生を防止でき、かつ、不純物の除去を良好に行うこと
ができることが分かった。
【００３６】また、多孔質母材４のガラス層３の密度
は、表面側から中心層２に向かうに従って高くなるもの
であり、ガラス層３の中心層２側の密度が、０．５ｇ／
cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下の範囲内であるこ
とが好ましいことも分かった。ガラス層３の中心層２側
の密度が低いと、ガラス層３が中心層２から剥離してし
まうという問題が発生するが、ガラス層３の中心層２側
の密度が、上記範囲内である場合には、中心層２からガ
ラス層３が剥離する問題を防止することができる。
は、表面側から中心層２に向かうに従って高くなるもの
であり、ガラス層３の中心層２側の密度が、０．５ｇ／
cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下の範囲内であるこ
とが好ましいことも分かった。ガラス層３の中心層２側
の密度が低いと、ガラス層３が中心層２から剥離してし
まうという問題が発生するが、ガラス層３の中心層２側
の密度が、上記範囲内である場合には、中心層２からガ
ラス層３が剥離する問題を防止することができる。
【００３７】以上のことから、この実施形態例では、中
心層２の外周にガラス層３を形成する際には、ガラス層
３の表面部分の密度が、０．３ｇ／cm３以上、かつ、
０．４ｇ／cm３以下の範囲内となり、かつ、ガラス層３
の中心層２側の密度が、０．５ｇ／cm３以上、かつ、
０．８ｇ／cm３以下の範囲内となるように、バーナ８か
らの原料ガスの噴出量や、酸水素火炎９の火力などを適
宜に設定してガラス層３を形成する。
心層２の外周にガラス層３を形成する際には、ガラス層
３の表面部分の密度が、０．３ｇ／cm３以上、かつ、
０．４ｇ／cm３以下の範囲内となり、かつ、ガラス層３
の中心層２側の密度が、０．５ｇ／cm３以上、かつ、
０．８ｇ／cm３以下の範囲内となるように、バーナ８か
らの原料ガスの噴出量や、酸水素火炎９の火力などを適
宜に設定してガラス層３を形成する。
【００３８】図４には多孔質母材４の半径方向の密度分
布をＸ線を利用して得たデータである。カーブ線Ａは中
心の原料供給ノズル径を小さくしたバーナ（以下、小径
バーナと記す）を用いてガラス層３を作製した多孔質母
材４のデータであり、カーブ線Ｂ，Ｃは中心の原料供給
ノズル径を大きくしたバーナ（以下、大径バーナと記
す）を用いてガラス層３を作製した多孔質母材４のデー
タである。大径バーナは、小径バーナよりも火力が強
く、ガラス層３の密度が高くなり、カーブ線Ｃのもの
（大径バーナを用いた多孔質母材４）は、ガラス層３の
表面部分の密度が０．４ｇ／cm３よりも高くなってい
る。このものは、焼結して光ファイバ母材１を製造し当
該光ファイバ母材１を線引きしたときに、表面部分に不
要な結晶が発生した。これに対して、カーブ線Ａ，Ｂの
ものは、ガラス層３の表面部分の密度が０．４ｇ／cm３
以下であり、これらに関しては、光ファイバ母材１の線
引き工程において表面に不要な結晶が発生しなかった。
布をＸ線を利用して得たデータである。カーブ線Ａは中
心の原料供給ノズル径を小さくしたバーナ（以下、小径
バーナと記す）を用いてガラス層３を作製した多孔質母
材４のデータであり、カーブ線Ｂ，Ｃは中心の原料供給
ノズル径を大きくしたバーナ（以下、大径バーナと記
す）を用いてガラス層３を作製した多孔質母材４のデー
タである。大径バーナは、小径バーナよりも火力が強
く、ガラス層３の密度が高くなり、カーブ線Ｃのもの
（大径バーナを用いた多孔質母材４）は、ガラス層３の
表面部分の密度が０．４ｇ／cm３よりも高くなってい
る。このものは、焼結して光ファイバ母材１を製造し当
該光ファイバ母材１を線引きしたときに、表面部分に不
要な結晶が発生した。これに対して、カーブ線Ａ，Ｂの
ものは、ガラス層３の表面部分の密度が０．４ｇ／cm３
以下であり、これらに関しては、光ファイバ母材１の線
引き工程において表面に不要な結晶が発生しなかった。
【００３９】このように表面部分の密度が０．４ｇ／cm
３以下となるようにガラス層３を形成することによっ
て、光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物密度を、
前記適切な０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×
１０３ng／cm３以下の範囲内にすることができ、これに
より、光ファイバ母材１の線引き工程における結晶析出
を防止することができる。
３以下となるようにガラス層３を形成することによっ
て、光ファイバ母材１の表面部分の合計不純物密度を、
前記適切な０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×
１０３ng／cm３以下の範囲内にすることができ、これに
より、光ファイバ母材１の線引き工程における結晶析出
を防止することができる。
【００４０】そして、以上のような光ファイバ母材１を
線引きして製造された光ファイバ６は、ガラス層３から
作り出された部分の合計不純物密度が、光ファイバ母材
１のガラス層３と同様に、０．２×１０３ng／cm３以
上、かつ、１６×１０３ng／cm ３以下の範囲内となる。
線引きして製造された光ファイバ６は、ガラス層３から
作り出された部分の合計不純物密度が、光ファイバ母材
１のガラス層３と同様に、０．２×１０３ng／cm３以
上、かつ、１６×１０３ng／cm ３以下の範囲内となる。
【００４１】ところで、アルミニウムやチタンは大気中
にあるので、多孔質母材４のガラス層３の表面部分に含
有されるアルミニウムやチタンの量は僅かではあるが変
動することが考えられる。このことから、バナジウム濃
度のみを利用することも考えられる。前記実験結果か
ら、結晶の析出を防止することができる光ファイバ母材
１の表面部分のバナジウムの不純物濃度は、０．１×１
０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下
の範囲内であることが分かる。また、このような不純物
濃度を持つ光ファイバ母材１から製造された光ファイバ
６も、同様に、光ファイバ６の表面部分はバナジウムの
不純物濃度が、０．１×１０２ng／cm３以上、かつ、
１．０×１０３ng／cm３以下の範囲内である。
にあるので、多孔質母材４のガラス層３の表面部分に含
有されるアルミニウムやチタンの量は僅かではあるが変
動することが考えられる。このことから、バナジウム濃
度のみを利用することも考えられる。前記実験結果か
ら、結晶の析出を防止することができる光ファイバ母材
１の表面部分のバナジウムの不純物濃度は、０．１×１
０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下
の範囲内であることが分かる。また、このような不純物
濃度を持つ光ファイバ母材１から製造された光ファイバ
６も、同様に、光ファイバ６の表面部分はバナジウムの
不純物濃度が、０．１×１０２ng／cm３以上、かつ、
１．０×１０３ng／cm３以下の範囲内である。
【００４２】この実施形態例によれば、光ファイバ母材
１は外径φが１０cm以上の大型の光ファイバ母材と成
し、この光ファイバ母材１の製造工程において、中心層
２の外周にガラス層３を形成する際に、そのガラス層３
の表面側の密度を、０．３ｇ／cm３以上、かつ、０．４
ｇ／cm３以下の範囲内に形成した。このため、そのガラ
ス層３の形成工程（ＯＶＤ工程）の後工程である多孔質
母材４の焼結工程において、不純物除去用の塩素ガスが
ガラス層３の内部を流れ易くなり、ガラス層３から不純
物を良好に除去することができることとなる。
１は外径φが１０cm以上の大型の光ファイバ母材と成
し、この光ファイバ母材１の製造工程において、中心層
２の外周にガラス層３を形成する際に、そのガラス層３
の表面側の密度を、０．３ｇ／cm３以上、かつ、０．４
ｇ／cm３以下の範囲内に形成した。このため、そのガラ
ス層３の形成工程（ＯＶＤ工程）の後工程である多孔質
母材４の焼結工程において、不純物除去用の塩素ガスが
ガラス層３の内部を流れ易くなり、ガラス層３から不純
物を良好に除去することができることとなる。
【００４３】この結果、製造された光ファイバ母材１は
そのガラス層３の表面部分におけるアルミニウムとチタ
ンとバナジウムの合計不純物濃度が、０．２×１０３ng
／cm ３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３以下の範囲
内、あるいは、バナジウムの不純物濃度は、０．１×１
０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下
の範囲内となる。
そのガラス層３の表面部分におけるアルミニウムとチタ
ンとバナジウムの合計不純物濃度が、０．２×１０３ng
／cm ３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３以下の範囲
内、あるいは、バナジウムの不純物濃度は、０．１×１
０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下
の範囲内となる。
【００４４】これにより、この大型の光ファイバ母材１
を線引きして光ファイバ６を製造する際に、光ファイバ
母材１の表面に不要な結晶が析出することを防止するこ
とができる。これにより、外径変動が無く特性が良い光
ファイバ６を安定的に製造することができることとな
り、２０ｍ／ｓ以上の高速線引きが可能となる。
を線引きして光ファイバ６を製造する際に、光ファイバ
母材１の表面に不要な結晶が析出することを防止するこ
とができる。これにより、外径変動が無く特性が良い光
ファイバ６を安定的に製造することができることとな
り、２０ｍ／ｓ以上の高速線引きが可能となる。
【００４５】また、この実施形態例では、光ファイバ母
材１の製造工程において、中心層２の周囲にガラス層３
を形成する際に当該ガラス層３の表面側の密度を０．３
ｇ／cm３以上としたので、多孔質母材４の冷却時に、ガ
ラス層３にクラックが発生するのを防止することができ
て、クラックに起因した光ファイバ母材１の不良発生を
回避することができる。
材１の製造工程において、中心層２の周囲にガラス層３
を形成する際に当該ガラス層３の表面側の密度を０．３
ｇ／cm３以上としたので、多孔質母材４の冷却時に、ガ
ラス層３にクラックが発生するのを防止することができ
て、クラックに起因した光ファイバ母材１の不良発生を
回避することができる。
【００４６】さらに、この実施形態例では、ガラス層３
を形成する際に、ガラス層３の中心層２側の密度を０．
５ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下の範囲内に
形成した。このため、ガラス層３が中心層２から剥離し
てしまうという問題を防止することができる。
を形成する際に、ガラス層３の中心層２側の密度を０．
５ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以下の範囲内に
形成した。このため、ガラス層３が中心層２から剥離し
てしまうという問題を防止することができる。
【００４７】なお、この発明はこの実施形態例の形態に
限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得
る。例えば、この実施形態例では、中心層２の外周にガ
ラス層３を形成する際に、図２（ｂ）に示す例では、２
本のバーナ８を利用しているが、このバーナ８の本数は
数に限定されるものではない。
限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得
る。例えば、この実施形態例では、中心層２の外周にガ
ラス層３を形成する際に、図２（ｂ）に示す例では、２
本のバーナ８を利用しているが、このバーナ８の本数は
数に限定されるものではない。
【００４８】
【発明の効果】この発明によれば、外径が１０cm以上の
大型の光ファイバ母材において、ガラス層の表面部分
は、アルミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃
度が０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３
ng／cm３以下の範囲内である。あるいは、ガラス層の表
面部分は、バナジウムの不純物濃度が０．１×１０２ng
／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下の範囲
内である。
大型の光ファイバ母材において、ガラス層の表面部分
は、アルミニウムとチタンとバナジウムの合計不純物濃
度が０．２×１０３ng／cm３以上、かつ、１６×１０３
ng／cm３以下の範囲内である。あるいは、ガラス層の表
面部分は、バナジウムの不純物濃度が０．１×１０２ng
／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３以下の範囲
内である。
【００４９】このようにガラス層の表面部分の不純物濃
度が低いので、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、光ファイバ母材の表面に、不純物を核
として不要な結晶が成長するのを防止することができ
る。したがって、外径が均一な光ファイバを安定的に製
造することができることとなり、これに起因して高速線
引きが可能となり、光ファイバの製造効率を飛躍的に向
上させることができる。
度が低いので、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、光ファイバ母材の表面に、不純物を核
として不要な結晶が成長するのを防止することができ
る。したがって、外径が均一な光ファイバを安定的に製
造することができることとなり、これに起因して高速線
引きが可能となり、光ファイバの製造効率を飛躍的に向
上させることができる。
【００５０】この発明の光ファイバ母材を利用して製造
された光ファイバは、光ファイバ母材と同様な不純物濃
度を有しており、当該光ファイバは外径が均一で、品質
が良く、信頼性を高めることができる。
された光ファイバは、光ファイバ母材と同様な不純物濃
度を有しており、当該光ファイバは外径が均一で、品質
が良く、信頼性を高めることができる。
【００５１】光ファイバ母材の製造工程において、多孔
質母材のガラス層における表面部分の密度を、０．３ｇ
／cm３以上、かつ、０．４ｇ／cm３以下の範囲内に形成
したので、多孔質母材の不純物除去工程において、ガラ
ス層から不純物を良好に除去することができることとな
る。この結果、多孔質母材を焼結して成る光ファイバ母
材の表面部分の不純物濃度を、上記結晶析出を防止でき
る低い濃度にすることができる。
質母材のガラス層における表面部分の密度を、０．３ｇ
／cm３以上、かつ、０．４ｇ／cm３以下の範囲内に形成
したので、多孔質母材の不純物除去工程において、ガラ
ス層から不純物を良好に除去することができることとな
る。この結果、多孔質母材を焼結して成る光ファイバ母
材の表面部分の不純物濃度を、上記結晶析出を防止でき
る低い濃度にすることができる。
【００５２】また、多孔質母材のガラス層における中心
層側の密度を０．５ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm
３以下の範囲内に形成することにより、中心層からガラ
ス層が剥離するという問題を防止することができる。
層側の密度を０．５ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm
３以下の範囲内に形成することにより、中心層からガラ
ス層が剥離するという問題を防止することができる。
【図１】光ファイバ母材を説明するための図である。
【図２】光ファイバ母材の製造工程の一例を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図３】光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造
する工程を説明するための図である。
する工程を説明するための図である。
【図４】多孔質母材における半径方向の密度分布の実験
データを示すグラフである。
データを示すグラフである。
１ 光ファイバ母材
２ 中心層
３ ガラス層
４ 多孔質母材
６ 光ファイバ
Claims (6)
- 【請求項１】 光ファイバのコアとなる中心層の外周に
ガラス層が形成されて成る光ファイバ母材において、こ
の光ファイバ母材はその外径が１０cm以上である大型の
光ファイバ母材と成しており、この光ファイバ母材のガ
ラス層の表面部分は、アルミニウムとチタンとバナジウ
ムの合計不純物濃度が、０．２×１０ ３ng／cm３以上、
かつ、１６×１０３ng／cm３以下であることを特徴とし
た光ファイバ母材。 - 【請求項２】 光ファイバのコアとなる中心層の外周に
ガラス層が形成されて成る光ファイバ母材において、こ
の光ファイバ母材はその外径が１０cm以上である大型の
光ファイバ母材と成しており、この光ファイバ母材のガ
ラス層の表面部分は、バナジウムの不純物濃度が０．１
×１０２ng／cm３以上、かつ、１．０×１０３ng／cm３
以下であることを特徴とした光ファイバ母材。 - 【請求項３】 光ファイバのコアとなる中心層を形成
し、その後、その中心層の外周にガラス層を形成して多
孔質母材を作製し、次に、その多孔質母材を焼結して光
ファイバ母材を製造する方法において、多孔質母材のガ
ラス層における表面部分の密度を０．３ｇ／cm３以上、
かつ、０．４ｇ／cm３以下に形成することを特徴とした
光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項４】 多孔質母材のガラス層において中心層側
の密度を０．５ｇ／cm３以上、かつ、０．８ｇ／cm３以
下に形成することを特徴とした請求項３記載の光ファイ
バ母材の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の大型の光ファイバ母材を
利用して製造される光ファイバであって、光ファイバ母
材のガラス層から作り出される部分は、アルミニウムと
チタンとバナジウムの合計不純物濃度が０．２×１０３
ng／cm３以上、かつ、１６×１０３ng／cm３以下の範囲
内であることを特徴とした光ファイバ。 - 【請求項６】 請求項２記載の大型の光ファイバ母材を
利用して製造される光ファイバであって、表層部分はバ
ナジウムの不純物濃度が０．１×１０２ng／cm３以上、
かつ、１．０×１０３ng／cm３以下の範囲内であること
を特徴とした光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276728A JP4176978B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | 光ファイバ大型母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001276728A JP4176978B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | 光ファイバ大型母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003089542A true JP2003089542A (ja) | 2003-03-28 |
| JP4176978B2 JP4176978B2 (ja) | 2008-11-05 |
Family
ID=19101387
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001276728A Expired - Fee Related JP4176978B2 (ja) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | 光ファイバ大型母材の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4176978B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007153678A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Fujikura Ltd | 石英ガラス多孔質母材の製造方法 |
-
2001
- 2001-09-12 JP JP2001276728A patent/JP4176978B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007153678A (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Fujikura Ltd | 石英ガラス多孔質母材の製造方法 |
| JP4499025B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2010-07-07 | 株式会社フジクラ | 石英ガラス多孔質母材の製造方法 |
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|---|---|
| JP4176978B2 (ja) | 2008-11-05 |
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