JP2003131060A - 光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 線引時の張力制御が容易化されて伝送損失を
低減することが可能な光ファイバ、光ファイバ母材の製
造方法、及び光ファイバの製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｆが添加されたコア領域１００と、コア
領域１００よりも大きい添加量でＦが添加されたクラッ
ド領域２００のクラッド層２０１とを備える光ファイバ
を形成する。そして、最外クラッド層となるクラッド層
２０１の外周を含む外縁部２０５内において、クラッド
層２０１内でのＦの最小添加量となる所定の添加量まで
Ｆの添加量が順次減少していくように構成する。このと
き、コア領域１００の粘性が小さくなり、また、外縁部
２０５の粘性が大きくなるので、光ファイバ内に加わる
応力が好適に分散される。これにより、コアへの応力集
中が抑制されて線引時の張力制御が容易化され、伝送損
失が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を伝送する光フ
ァイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた光の伝送において、
光ファイバ内でのレイリー散乱によって生じるレイリー
散乱損失や、光ファイバ内のガラス構造に起因する構造
不整損失などの伝送損失が問題となる。

【０００３】これに対し、低伝送損失の光ファイバとし
て、特開昭６０−２５５６４６号公報に、石英（ＳｉＯ
₂）系のコア領域に屈折率を下げる添加物であるフッ素
（Ｆ）が添加された光ファイバが記載されている。Ｆ添
加ＳｉＯ₂ガラスは、純ＳｉＯ₂ガラスやＧｅ添加ＳｉＯ
₂ガラスに比べてレイリー散乱係数が小さい。したがっ
て、光が伝送される光ファイバのコア領域をＦ添加Ｓｉ
Ｏ₂ガラスとすることで、伝送損失を低減することがで
きる。

【０００４】また、文献「坂口、電子情報通信学会論文
誌 2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36」に、線引後の光
ファイバの徐冷によって、光ファイバでのレイリー散乱
損失を低減することが記載されている。すなわち、ガラ
ス内でのレイリー散乱強度は材料によって一定に定まる
ものではなく、ガラス内での原子の配列状態の乱雑さを
示す仮想的な温度である仮想温度Ｔｆ（Fictive Temper
ature）に依存する。具体的には、ガラス内の仮想温度
Ｔｆが高く（乱雑さが大きく）なると、レイリー散乱強
度は増大する。

【０００５】これに対して、光ファイバ母材を加熱線引
するときに、線引炉の後段に加熱炉を設置しておき、線
引後の光ファイバが加熱炉を通過するときに所定の温度
範囲内となるように加熱する。これによって、加熱炉を
用いた加熱で線引後の光ファイバの急激な冷却が防止さ
れ、光ファイバが徐冷される。このとき、原子の再配列
によるガラスの構造緩和によって、光ファイバ内の仮想
温度Ｔｆが低下して、光ファイバ内でのレイリー散乱強
度が抑制される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなレイリー散乱損失の低減効果が得られる製造方法を
用いた場合でも、光ファイバ母材の線引時における張力
制御の条件や、光ファイバ母材でのコア領域及びクラッ
ド領域の構成などにより、コアへの応力集中によって構
造不整損失が増大するなど、全体としての伝送損失が必
ずしも低減されないことを本願発明者は見出した。

【０００７】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、線引時の張力制御が容易化されて
伝送損失を低減することが可能な光ファイバ、光ファイ
バ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による第１の光ファイバは、屈折率を
下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周
に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添
加された１層または複数層のクラッド層を有するクラッ
ド領域と、を備え、１層または複数層のクラッド層のう
ちで最も外側に位置する最外クラッド層は、その外周を
含む外縁部内において、層内でのフッ素の最小添加量と
なる所定の添加量までフッ素の添加量が順次減少してい
くように構成されていることを特徴とする。

【０００９】上記した光ファイバにおいては、コア領域
にＦ（フッ素）を添加している。このように、光ファイ
バのコア領域をＦ添加ＳｉＯ₂ガラスとすることによ
り、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、
伝送損失が低減される。また、Ｆ添加ＳｉＯ₂からなる
コア領域では、純ＳｉＯ₂に比べて粘性が小さくなるの
で、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制さ
れる。また、この粘性の低下によって、コア領域内での
粘性流動による構造緩和が促進される。

【００１０】さらに、Ｆ（フッ素）が添加されて形成さ
れたクラッド層のうち、最外クラッド層内でのＦの添加
量分布について、最外クラッド層の外縁部（外周及びそ
の近傍部分）内で、内側から外側に向かってＦの添加量
が徐々に減少していくように最外クラッド層を構成して
いる。このとき、Ｆの添加量が少ない最外クラッド層の
外縁部において、その粘性が大きくなるので、光ファイ
バ内に加わる応力がこの最外クラッド層の外縁部に分散
されて、コアへの応力集中がさらに抑制される。また、
この応力分散によって、光ファイバの線引時に許容され
る好適な張力値範囲についても、広い数値範囲とするこ
とができる。

【００１１】これにより、本発明による光ファイバは、
光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域
へと好適に分散されて、線引時における張力制御が容易
化される構成の光ファイバとなる。同時に、コアへの過
度の応力集中などによって生じる伝送損失の増大や伝送
特性の劣化が防止されるとともに、粘性流動による構造
緩和が促進されて、全長にわたって安定した伝送特性を
有する光ファイバが実現される。

【００１２】なお、上記したクラッド領域内でのＦの添
加量分布については、Ｆの添加量を減少させる領域が最
外クラッド層の外縁部であるため、コア領域内及びその
近傍のクラッド領域内を伝送される光の伝送特性には影
響を与えることがない。したがって、光ファイバの伝送
特性等を好適に保持しつつ、張力制御の容易化、あるい
はそれによる伝送損失の低減を達成することができる。

【００１３】また、クラッド領域は、コア領域の外周に
設けられた内クラッド層と、内クラッド層の外周に設け
られて最外クラッド層となる外クラッド層との２層のク
ラッド層からなるとともに、外クラッド層でのフッ素の
平均添加量が、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よ
りも小さいことを特徴とする。

【００１４】上記した光ファイバは、伝送される光をコ
ア領域及びその近傍へと効率的に閉じ込めるための、Ｆ
の添加量が大きい（比屈折率差が小さい）内クラッド層
と、伝送特性を調整する効果やコアへの応力集中を低減
する効果などを有する、Ｆの添加量が小さい（比屈折率
差が大きい）外クラッド層との２層構造からなるクラッ
ド領域を備える。このような構成からなる光ファイバに
おいても、最外クラッド層となる外クラッド層の外縁部
でＦの添加量を減少させることによって、１層構造のク
ラッド領域を備える光ファイバなどと同様に、光ファイ
バの張力制御を容易化することが可能である。

【００１５】また、外クラッド層は、その内周近傍での
フッ素の添加量が層内でのフッ素の最大添加量よりも少
ないことを特徴としても良い。上記した２層構造のクラ
ッド領域の場合、外クラッド層（最外クラッド層）の形
成時に、その内周近傍でＦの添加量がやや減少する場合
がある。このような添加量分布となった場合において
も、上記した光ファイバの構成を適用することによっ
て、外縁部への応力分散を実現することができる。

【００１６】また、最外クラッド層は、各部における比
屈折率差を純ＳｉＯ₂での屈折率を基準として％で表し
て定義したときに、最小添加量でフッ素が添加された外
縁部内の部位での最大比屈折率差Δｎ_aが、最大添加量
でフッ素が添加された外縁部より内側の部位での最小比
屈折率差Δｎ_bに対して、条件 Δｎ_a≧Δｎ_b＋０．０５％ を満たすことを特徴とする。

【００１７】このように、最外クラッド層の外縁部で
の、Ｆの添加量を減少させる減少量を比屈折率差で０．
０５％以上とすることによって、この外縁部への応力分
散の効果を充分に向上することができる。また、このＦ
の添加量の減少量については、比屈折率差で０．１％以
上とすることがさらに好ましい。

【００１８】また、最外クラッド層は、外縁部内におい
て、外縁部内の外周側の所定範囲で、フッ素の添加量が
最小添加量で略一定となるように構成されていることを
特徴とする。

【００１９】このように、外縁部内の外側部分となる外
周近傍に、Ｆの添加量が最小添加量でほぼ一定となる領
域を設けることによって、その領域内での粘性を大きく
して、外縁部への応力分散をさらに効率的に実現するこ
とが可能となる。

【００２０】また、コア領域は、各部における比屈折率
差を純ＳｉＯ₂での屈折率を基準として％で表して定義
したときに、その平均比屈折率差Δｎ₀が、条件 Δｎ₀＞−０．３％ を満たすことが好ましい。このように、コア領域へのＦ
の添加量を一定範囲内とすることによって、コア領域及
びクラッド領域にともにＦが添加された上記構成の光フ
ァイバを好適かつ容易に製造することができる。

【００２１】また、コア領域は、屈折率を上げる添加物
がさらに添加されていることを特徴としても良い。これ
により、コア領域の屈折率を好適な値に調整することが
できる。

【００２２】また、コア領域での粘度が、最外クラッド
層の外縁部での粘度よりも小さいことを特徴としても良
い。これにより、光ファイバ内に加わる応力を充分に最
外クラッド層の外縁部へと分散させることができる。た
だし、コア領域での粘度が、最外クラッド層の外縁部で
の粘度と同程度またはそれよりも大きい場合でも、上記
したように最外クラッド層の外縁部への応力分散の効果
が得られる。

【００２３】また、本発明による第２の光ファイバは、
屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領
域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフ
ッ素が添加されたクラッド層を含む１層または複数層の
クラッド層を有するクラッド領域と、を備え、クラッド
領域は、コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、
内クラッド層の外周に設けられて１層または複数層のク
ラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層と
なる外クラッド層との２層のクラッド層からなり、外ク
ラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層での
フッ素の平均添加量よりも小さくなるように構成されて
いることを特徴とする。

【００２４】上記した光ファイバにおいては、コア領域
にＦ（フッ素）を添加している。このように、光ファイ
バのコア領域をＦ添加ＳｉＯ₂ガラスとすることによ
り、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、
伝送損失が低減される。また、Ｆ添加ＳｉＯ₂からなる
コア領域では、純ＳｉＯ₂に比べて粘性が小さくなるの
で、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制さ
れる。また、この粘性の低下によって、コア領域内での
粘性流動による構造緩和が促進される。

【００２５】さらに、Ｆ（フッ素）が添加されて形成さ
れた２層のクラッド層のうち、最外クラッド層となる外
クラッド層内でのＦの添加量について、内クラッド層で
のＦの添加量よりも小さい添加量となるようにクラッド
領域を構成している。このとき、Ｆの添加量が少ない外
クラッド層において、その粘性が大きくなるので、光フ
ァイバ内に加わる応力がこの外クラッド層に分散され
て、コアへの応力集中がさらに抑制される。また、この
応力分散によって、光ファイバの線引時に許容される好
適な張力値範囲についても、広い数値範囲とすることが
できる。

【００２６】これにより、本発明による光ファイバは、
光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域
へと好適に分散されて、線引時における張力制御が容易
化される構成の光ファイバとなる。同時に、コアへの過
度の応力集中などによって生じる伝送損失の増大や伝送
特性の劣化が防止されるとともに、粘性流動による構造
緩和が促進されて、全長にわたって安定した伝送特性を
有する光ファイバが実現される。

【００２７】このような２層のクラッド層を有する場
合、外クラッド層は、純ＳｉＯ₂からなることが好まし
い。これにより、光ファイバ内に加わる応力をクラッド
領域へと充分に分散することができる。

【００２８】また、本発明による光ファイバ母材の製造
方法は、（１）屈折率を下げるフッ素が添加されたコア
領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子
を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッド領
域が有する１層または複数層のクラッド層のうちで、最
も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層
を合成する合成工程と、（２）合成されたガラス微粒子
層を加熱脱水する脱水工程と、（３）脱水されたガラス
微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コア領域
と、１層または複数層のクラッド層を有するクラッド領
域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを
備え、（４）ガラス微粒子層を加熱焼結する前に、ガラ
ス微粒子層にフッ素を添加するとともに、その外周を含
む外縁部から、添加されているフッ素の一部を除去する
ことを特徴とする。

【００２９】このような光ファイバ母材の製造方法を用
いて得られた光ファイバ母材を線引することにより、コ
ア領域にＦが添加され、また、クラッド領域のクラッド
層のうちで最も外側の最外クラッド層の外縁部内におい
て、層内でのＦの最小添加量となる所定の添加量までＦ
の添加量が順次減少していくように、Ｆが添加及び除去
された光ファイバを得ることができる。

【００３０】具体的には、脱水工程と、焼結工程との間
に、フッ素を所定濃度で含むガス雰囲気中で、ガラス微
粒子層にフッ素を含浸させて添加する含浸工程をさらに
備え、焼結工程において、加熱焼結時のガス雰囲気に含
まれるフッ素の濃度を、含浸時の所定濃度よりも低い濃
度として、ガラス微粒子層の外縁部から、添加されてい
るフッ素の一部を除去する方法がある。

【００３１】あるいは、本発明による光ファイバ母材の
製造方法は、（１）屈折率を下げるフッ素が添加された
コア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微
粒子を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッ
ド領域が有する１層または複数層のクラッド層のうち
で、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微
粒子層を合成する合成工程と、（２）合成されたガラス
微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、（３）脱水された
ガラス微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コ
ア領域と、１層または複数層のクラッド層を有するクラ
ッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工
程とを備え、（４）合成工程において、フッ素を含む原
料ガスを用いてガラス微粒子層にフッ素を添加するとと
もに、その外周を含む外縁部内においてフッ素の添加量
が順次減少していくように、フッ素を含む原料ガスを調
整してガラス微粒子層の合成を行うことを特徴とする。

【００３２】このような光ファイバ母材の製造方法を用
いて得られた光ファイバ母材を線引することによって
も、同様に、コア領域にＦが添加され、また、最外クラ
ッド層の外縁部内において、層内でのＦの最小添加量と
なる所定の添加量までＦの添加量が順次減少していくよ
うに、Ｆが添加された光ファイバを得ることができる。

【００３３】この場合、合成工程において、フッ素の代
わりに塩素を含む原料ガスを用いてガラス微粒子層に塩
素を添加した後、添加された塩素をフッ素に置換する方
法とすることも可能である。

【００３４】また、本発明による光ファイバ母材の製造
方法は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域の
外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素
が添加された内クラッド層に対し、内クラッド層の外周
上に、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有す
る１層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に
位置する最外クラッド層となる外クラッド層を、内クラ
ッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さい平均添加量
でフッ素を添加またはフッ素を無添加として形成して、
コア領域と、内クラッド層及び外クラッド層の２層のク
ラッド層からなるクラッド領域とを備える光ファイバ母
材を作製することを特徴とする。

【００３５】このような光ファイバ母材の製造方法を用
いて得られた光ファイバ母材を線引することにより、コ
ア領域にＦが添加され、また、２層のクラッド層のう
ち、外クラッド層でのＦの添加量が内クラッド層での添
加量よりも小さい光ファイバを得ることができる。

【００３６】また、本発明による第１の光ファイバの製
造方法は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域
と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい
添加量でフッ素が添加された１層または複数層のクラッ
ド層を有するクラッド領域と、を備え、１層または複数
層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッ
ド層が、その外周を含む外縁部内において、層内でのフ
ッ素の最小添加量となる所定の添加量までフッ素の添加
量が順次減少していくように構成されている光ファイバ
母材を作製するとともに、光ファイバ母材を加熱線引す
るときに、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の
後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲内の温
度であるように加熱することを特徴とする。

【００３７】本発明による第２の光ファイバの製造方法
は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コ
ア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量
でフッ素が添加されたクラッド層を含む１層または複数
層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、クラ
ッド領域が、コア領域の外周に設けられた内クラッド層
と、内クラッド層の外周に設けられて１層または複数層
のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド
層となる外クラッド層との２層のクラッド層からなり、
外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層
でのフッ素の平均添加量よりも小さくなるように構成さ
れている光ファイバ母材を作製するとともに、光ファイ
バ母材を加熱線引するときに、線引炉で線引された光フ
ァイバを、線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所
定の温度範囲内の温度であるように加熱することを特徴
とする。

【００３８】このように、光ファイバ母材を加熱線引す
るときに、線引炉の後段に設けられた加熱炉を用いて光
ファイバの徐冷を行うことによって、上記した構造によ
る応力集中の抑制及び伝送損失の低減に加えて、光ファ
イバ内の仮想温度Ｔｆを構造緩和によって低くして、レ
イリー散乱損失をさらに低減することができる。

【００３９】なお、上記した光ファイバの製造方法にお
いて、線引炉の後段に設けられる加熱炉については、線
引された光ファイバを樹脂によって被覆する樹脂被覆部
がある場合には、線引炉及び樹脂被覆部の間に設けられ
ていることが好ましい。

【００４０】また、加熱炉は、線引された光ファイバ
を、光ファイバの温度が８００〜１５００℃の範囲内の
温度であるように０．０５〜５秒間加熱することが好ま
しい。

【００４１】このような温度範囲及び加熱時間とするこ
とによって、線引後の光ファイバの徐冷による仮想温度
Ｔｆの低減を好適に実現することができる。また、これ
らの温度範囲などの条件については、線引速度などに応
じて、適宜好適な条件を設定することが好ましい。

【００４２】また、光ファイバ母材を加熱線引するとき
に、０．０５〜０．２０Ｎの範囲内の張力で光ファイバ
母材の線引を行うことを特徴とする。

【００４３】最外クラッド層の外縁部に応力が分散され
る光ファイバ母材（光ファイバ）の構成とするととも
に、線引時の張力が０．０５〜０．２０Ｎの好適な張力
値範囲内に保持されるように張力制御を行うことによっ
て、全長にわたって低伝送損失で好適な伝送特性を有す
る光ファイバが得られる。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイ
バの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明す
る。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号
を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比
率は、説明のものと必ずしも一致していない。

【００４５】ここで、以下において、各部における屈折
率の値を示す比屈折率差は、純ＳｉＯ₂（純石英）での
屈折率を基準（比屈折率差＝０）とし、純ＳｉＯ₂から
の屈折率差を％で表して定義するものとする。また、各
領域、各層におけるＦ（フッ素）の平均添加量または平
均比屈折率差については、それぞれ、その領域内（層
内）で、Ｆの添加量または比屈折率差を面積によって重
み付けして平均した値によって定義する。

【００４６】まず、光ファイバの構成について説明す
る。図１は、本発明による光ファイバの第１の実施形態
について、その断面構造、及びファイバ径方向（図中の
線Ｌで示された方向）の屈折率プロファイルを模式的に
示す図である。なお、図１に示した屈折率プロファイル
（比屈折率差分布）の横軸は、スケールは異なるが、図
中の断面構造に示された線Ｌに沿った、光ファイバの中
心軸に対して垂直な断面上の各位置に対応している。

【００４７】この光ファイバは、ＳｉＯ₂ガラス（石英
ガラス）系の光ファイバであり、光ファイバの中心軸を
含むコア領域１００と、コア領域１００の外周に設けら
れたクラッド領域２００とを有して構成されている。こ
のような構成において、光ファイバ内を伝送される光
は、コア領域１００内、及びクラッド領域２００の内周
側でコア領域１００近傍の部位内を伝送される。

【００４８】コア領域１００は、その外周の半径をｒ₀
として形成されている。このコア領域１００には、純Ｓ
ｉＯ₂ガラスに屈折率を下げる添加物としてＦ（フッ
素）が所定量添加されている。これにより、コア領域１
００内の平均比屈折率差は、Δｎ₀（ただし、Δｎ₀＜
０）となっている。

【００４９】一方、クラッド領域２００は、本実施形態
においては、単一のクラッド層２０１を有して構成され
ている。クラッド層２０１は、その外周の半径をｒ₁と
して形成されている。このクラッド層２０１には、純Ｓ
ｉＯ₂ガラスにＦ（フッ素）が所定量添加されている。
これにより、クラッド層２０１内の平均比屈折率差は、
Δｎ₁（ただし、Δｎ₁＜０）となっている。また、クラ
ッド層２０１でのＦの平均添加量は、コア領域１００で
のＦの平均添加量よりも大きくされている。したがっ
て、それぞれの平均比屈折率差Δｎ₀、Δｎ₁は、図１に
示したように、０＞Δｎ₀＞Δｎ₁の関係を有している。

【００５０】また、このクラッド層２０１は、本実施形
態の構成において、クラッド領域２００内で最も外側に
位置する最外クラッド層となっている。そして、その外
周（半径ｒ₁の部位）を含む領域であって、半径ｒ_a（た
だし、ｒ₀＜ｒ_a＜ｒ₁）から半径ｒ₁までの領域範囲を外
縁部２０５として、この外縁部２０５内において、Ｆの
添加量及び比屈折率差が所定の分布となるように構成さ
れている。

【００５１】すなわち、最外クラッド層であるクラッド
層２０１のうち、外縁部２０５より内側となる半径ｒ₀
からｒ_aまでの領域範囲では、クラッド層内でのＦの最
大添加量となる略一定の添加量でＦが添加されている。
これにより、外縁部２０５の内側部分は、その比屈折率
差が、層内でのＦの最小比屈折率差（Ｆの最大添加量に
相当し、絶対値は最大）となるΔｎ_bとされている。

【００５２】一方、外縁部２０５では、上記したＦの最
大添加量から、層内でのＦの最小添加量となる所定の添
加量まで、内側から外側へ向かって添加量が順次減少し
ていくようにＦが添加されている。これにより、外縁部
２０５は、その比屈折率差が、上記した最小比屈折率差
Δｎ_bから、層内での最大比屈折率差（Ｆの最小添加量
に相当し、絶対値は最小）となるΔｎ_aまで、内側から
外側へ向かって変化していくように構成されている。

【００５３】本実施形態の光ファイバにおいては、上述
したように、コア領域１００にＦを添加している。この
ように、光ファイバのコア領域１００をＦ添加ＳｉＯ₂
ガラスとすることにより、光ファイバ内でのレイリー散
乱損失が小さくなり、伝送損失が低減される。

【００５４】また、コア領域の粘性がクラッド領域より
も大きいと、光ファイバ母材の線引時に、光ファイバ内
に発生する応力がコアに集中し、伝送損失が増大する原
因となる。これに対して、Ｆ添加ＳｉＯ₂からなるコア
領域１００では、純ＳｉＯ₂に比べて粘性が小さくなる
ので、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制
される。また、この粘性の低下によって、コア領域内で
の粘性流動による構造緩和が促進される。

【００５５】さらに、クラッド領域２００の最外クラッ
ド層となるクラッド層２０１内でのＦの添加量分布につ
いて、図１に示すように、その外縁部２０５でＦの添加
量が徐々に減少していくように、クラッド層２０１を構
成している。

【００５６】本光ファイバのコア領域１００は、Ｆ添加
ＳｉＯ₂からなる。このコア領域１００では、Ｆの添加
によって上述のように粘性が小さくされているものの、
その添加量などから、クラッド領域２００に比べればコ
ア領域１００が大きい粘性を有する構成となっている。
したがって、その外周に設けられるクラッド層２０１
を、ほぼ一定の添加量でＦが添加された通常の構成とす
ると、コアへの過度の応力集中を生じる場合がある。

【００５７】これに対して、上記のようにクラッド層２
０１の外縁部２０５においてＦの添加量を減少させるこ
とによって、外縁部２０５の粘性が大きくなり、応力が
この外縁部２０５へと分散して、コアへの応力集中がさ
らに抑制される。すなわち、コア領域１００へのＦの添
加による効果と、クラッド層２０１の外縁部２０５にお
けるＦの添加量分布による効果とを合わせることによっ
て、光ファイバ内に加わる応力がコア領域１００及びク
ラッド領域２００へと好適に分散されて、コアへの応力
集中が抑制される。

【００５８】これにより、光ファイバの線引時において
許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲とな
り、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの
過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じ
る伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるととも
に、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が
促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定し
た伝送特性を有する光ファイバが実現される。

【００５９】ここで、コア領域１００へのＦの添加量に
ついては、コア領域１００の平均比屈折率差Δｎ₀が、
条件 Δｎ₀＞−０．３％ を満たすことが好ましい。これは、コア領域１００への
Ｆの添加量を、Δｎ₀＝−０．３％となる添加量よりも
小さくすることに相当する。

【００６０】このように、コア領域１００へのＦの添加
量を一定範囲内とすることによって、コア領域１００及
びクラッド領域２００にともにＦが添加された上記構成
の光ファイバを好適かつ容易に製造することができる。
また、クラッド領域２００へのＦの添加量については、
クラッド領域２００の平均比屈折率差Δｎ₁が、条件 Δｎ₁＞−０．６％ を満たすことが好ましい。

【００６１】また、このコア領域１００には、屈折率を
上げる添加物をさらに添加しても良い。これにより、コ
ア領域１００の屈折率を好適な値に調整することができ
る。屈折率を上げる添加物としては、例えば、Ｇｅ（ゲ
ルマニウム）やＣｌ（塩素）などがある。また、コア領
域１００内の屈折率分布については、コア領域１００内
で略一定の屈折率分布としても良いし、あるいは、グレ
ーデッド型などの屈折率分布であっても良い。

【００６２】また、上記のようにコア領域１００に対し
てＦとともにＧｅ、Ｃｌなどを共添加した場合には、ク
ラッド領域２００へのＦの添加量について、クラッド領
域２００の平均比屈折率差Δｎ₁が、条件 Δｎ₁＞−０．５％ をさらに満たすことが好ましい。

【００６３】また、外縁部２０５より内側の部位での最
小比屈折率差Δｎ_bと、外縁部２０５の外周近傍での最
大比屈折率差Δｎ_aとについて、比屈折率差Δｎ_aがΔｎ
_bよりも０．０５％以上高くされている（Δｎ_a≧Δｎ_b
＋０．０５％）ことが好ましい。あるいはさらに、０．
１％以上高くされている（Δｎ_a≧Δｎ_b＋０．１％）こ
とが好ましい。

【００６４】このように、クラッド層２０１の外縁部２
０５での、Ｆの添加量を減少させる減少量を比屈折率差
で０．０５％以上、あるいはさらに０．１％以上とする
ことによって、外縁部２０５の外周近傍での粘性をコア
領域１００の粘性と同等程度とすることが可能となるな
ど、外縁部２０５への応力分散の効果を充分に向上する
ことができる。この場合、例えば、外縁部２０５の外周
近傍でのＦの添加量をほぼ０まで減少させて、Δｎ_a〜
０としても良い。

【００６５】あるいはさらに、コア領域１００での粘度
が、最外クラッド層であるクラッド層２０１の外縁部２
０５での粘度よりも小さい構成としても良い。これによ
り、光ファイバ内に加わる応力を充分にクラッド層２０
１の外縁部２０５へと分散させることができる。

【００６６】このような構成は、最外クラッド層の外縁
部でのＦの添加量を、コア領域へのＦの添加量よりも小
さい添加量まで減少させて、Δｎ_a＞Δｎ₀とすることに
相当する。ただし、コア領域での粘度が、最外クラッド
の外縁部での粘度と同程度またはそれよりも大きい構成
としても良い。このような場合でも、最外クラッド層の
外縁部でＦの添加量を減少させる上記構成により、最外
クラッド層の外縁部への応力分散の効果が得られる。

【００６７】また、コアへの応力集中の抑制、あるいは
それによる製造時（線引時）の張力制御の容易化などに
よる伝送損失の低減については、具体的には、レイリー
散乱係数Ａが０．７９ｄＢ／ｋｍ・μｍ⁴以下、また
は、波長１．００μｍでの伝送損失α_1.00が０．８０ｄ
Ｂ／ｋｍ以下とすることが好ましい。

【００６８】レイリー散乱係数Ａ及び伝送損失α
_1.00は、通常の構成を有する純ＳｉＯ₂コアの光ファイ
バでは、それぞれおよそ０．８５ｄＢ／ｋｍ・μｍ⁴、
０．８６ｄＢ／ｋｍの値（基準値）である。これに対し
て、本実施形態の光ファイバによれば、レイリー散乱係
数Ａまたは伝送損失α_1.00を、これらの基準値からそれ
ぞれ約７％低減された上記の数値範囲とすることが可能
である。

【００６９】なお、このようなレイリー散乱係数Ａまた
は伝送損失α_1.00の低減は、上記した光ファイバの構
成、あるいはさらにレイリー散乱損失などによる伝送損
失を低減可能な製造方法との組合せなどによって実現さ
れる。製造方法による伝送損失の低減については、後述
する。

【００７０】ここで、レイリー散乱係数Ａについて説明
しておく。レイリー散乱係数Ａは、光ファイバの伝送損
失に含まれるレイリー散乱損失の指標となる量である。
光ファイバでの波長λにおける伝送損失αλ（ｄＢ／ｋ
ｍ）は、レイリー散乱損失と、それ以外の構造不整損失
などの伝送損失成分により、一般に次式 αλ＝Ａ／λ⁴＋Ｂ＋Ｃ（λ） で表される。このうち、第１項Ａ／λ⁴（ｄＢ／ｋｍ）
がレイリー散乱損失を示しており、その係数Ａがレイリ
ー散乱係数（ｄＢ／ｋｍ・μｍ⁴）である。上式より、
レイリー散乱損失はレイリー散乱係数Ａに比例してお
り、したがって、レイリー散乱損失の低減の指標として
レイリー散乱係数Ａを用いることができる。なお、この
レイリー散乱係数Ａについては、上式より、伝送損失の
波長依存性のデータ（例えば１／λ⁴プロットでの傾
き）から求めることができる。

【００７１】また、本発明の光ファイバの伝送損失につ
いては、上記した条件では波長１．００μｍでの伝送損
失α_1.00に対して数値範囲を与えている。これは、１．
００μｍでの伝送損失の値が、光伝送に用いられる１．
５５μｍ帯などに比べて大きく、１〜１０ｋｍ程度の比
較的短い光ファイバサンプルで、充分な精度で評価でき
るためである。

【００７２】また、波長１．００μｍでの伝送損失α
_1.00と、波長１．５５μｍでの伝送損失α_1.55とは一定
の関係を有して対応しており、伝送損失α_1.00が低減さ
れることにより、伝送損失α_1.55についても、同様にそ
の低減を確認することができる。具体的には、伝送損失
α_1.00及びα_1.55は、上式よりそれぞれ α_1.00＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ（１．００） α_1.55＝Ａ×０．１７３２５＋Ｂ＋Ｃ（１．５５） となり、その関係は、 α_1.00＝α_1.55＋Ａ×０．８２６７５＋Ｃ（１．００）
−Ｃ（１．５５） となる。

【００７３】図２は、本発明による光ファイバの第２の
実施形態について、その断面構造、及びファイバ径方向
の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。

【００７４】この光ファイバは、第１の実施形態と同様
に、ＳｉＯ₂ガラス（石英ガラス）系の光ファイバであ
り、光ファイバの中心軸を含むコア領域１００と、コア
領域１００の外周に設けられたクラッド領域２００とを
有して構成されている。このうち、コア領域１００の構
成については、図１に示した光ファイバにおけるコア領
域１００とほぼ同様である。

【００７５】一方、クラッド領域２００は、本実施形態
においては、コア領域１００の外周に設けられた内クラ
ッド層２０１と、内クラッド層２０１の外周にさらに設
けられた外クラッド層２０２との２層のクラッド層を有
して構成されている。

【００７６】内クラッド層２０１は、その外周の半径を
ｒ₁として形成されている。この内クラッド層２０１に
は、純ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を下げる添加物としてＦ
（フッ素）が所定量添加されている。これにより、内ク
ラッド層２０１内の平均比屈折率差は、Δｎ₁（ただ
し、Δｎ₁＜０）となっている。

【００７７】また、外クラッド層２０２は、その外周の
半径をｒ₂として形成されている。この外クラッド層２
０２には、純ＳｉＯ₂ガラスにＦ（フッ素）が所定量添
加されている。これにより、外クラッド層２０２内の平
均比屈折率差は、Δｎ₂（ただし、Δｎ₂＜０）となって
いる。ただし、外クラッド層２０２でのＦの平均添加量
は、内クラッド層２０１でのＦの平均添加量よりも小さ
くされている。また、内クラッド層２０１及び外クラッ
ド層２０２でのＦの平均添加量は、それぞれコア領域１
００でのＦの平均添加量よりも大きくされている。した
がって、コア領域１００、内クラッド層２０１、及び外
クラッド層２０２の平均比屈折率差Δｎ₀、Δｎ₁、Δｎ
₂は、図２に示したように、０＞Δｎ₀＞Δｎ₂＞Δｎ₁の
関係を有している。

【００７８】また、この外クラッド層２０２は、本実施
形態の構成において、クラッド領域２００内で最も外側
に位置する最外クラッド層となっている。そして、その
外周を含む領域であって、半径ｒ_a（ただし、ｒ₁＜ｒ_a
＜ｒ₂）から半径ｒ₂までの領域範囲を外縁部２０５とし
て、外縁部２０５内において、Ｆの添加量及び比屈折率
差が所定の分布となるように構成されている。

【００７９】すなわち、最外クラッド層である外クラッ
ド層２０２のうち、外縁部２０５より内側となる半径ｒ
₁からｒ_aまでの領域範囲では、層内でのＦの最大添加量
となる略一定の添加量でＦが添加されている。これによ
り、外縁部２０５の内側部分は、その比屈折率差が、層
内での最小比屈折率差となるΔｎ_bとされている。

【００８０】一方、外縁部２０５では、上記したＦの最
大添加量から、層内でのＦの最小添加量となる所定の添
加量まで、内側から外側へ向かって添加量が順次減少し
ていくようにＦが添加されている。これにより、外縁部
２０５は、その比屈折率差が、上記した最小比屈折率差
Δｎ_bから、層内での最大比屈折率差となるΔｎ_aまで、
内側から外側へ向かって変化していくように構成されて
いる。

【００８１】本実施形態の光ファイバにおいても、第１
の実施形態と同様に、コア領域１００にＦが添加され、
また、クラッド領域２００の最外クラッド層となる外ク
ラッド層２０２内の外縁部２０５で、Ｆの添加量が徐々
に減少するＦの添加量分布となっている。したがって、
コア領域１００の粘性が小さくなるとともに、外縁部２
０５の粘性が大きくなるので、光ファイバ内に加わる応
力がコア領域１００及びクラッド領域２００へと好適に
分散されて、コアへの応力集中が抑制される。

【００８２】これにより、光ファイバの線引時において
許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲とな
り、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの
過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じ
る伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるととも
に、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が
促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定し
た伝送特性を有する光ファイバが実現される。

【００８３】また、本実施形態の光ファイバは、第１の
実施形態の光ファイバでのクラッド領域２００が単一の
クラッド層２０１から構成されているのに対して、Ｆの
添加量が大きい（比屈折率差が小さい）内クラッド層２
０１と、Ｆの添加量が小さい（比屈折率差が大きい）外
クラッド層２０２との２層のクラッド層を有してクラッ
ド領域２００が構成されている。

【００８４】このような２層構造のクラッド領域２００
によれば、コア領域１００の外周に位置する内クラッド
層２０１によって、伝送される光をコア領域１００及び
その近傍へと効率的に閉じ込めることができる。また、
外クラッド層２０２は、光ファイバの伝送特性を調整す
る効果、及びコアへの応力集中を低減する効果などを有
する。そして、この外クラッド層２０２及びその内部で
の外縁部２０５の構成によって、コア領域１００への応
力集中を確実に抑制することができる。

【００８５】次に、光ファイバ母材及び光ファイバの製
造方法について説明する。図３は、上記した構成を有す
る光ファイバ母材及び光ファイバが得られる光ファイバ
の製造方法の例を、光ファイバ母材の製造方法を含めて
概略的に示すフローチャートである。

【００８６】図３に示した製造方法においては、第１及
び第２の実施形態の光ファイバにおいてその構成例を示
したように、コア領域にＦが添加されるとともに、最外
クラッド層の外縁部内において、最外クラッド層内での
Ｆの最小添加量となる所定の添加量までＦの添加量が順
次減少（比屈折率差が順次増大）していく構成を有する
光ファイバ母材を作製する（ステップＳ１００：ステッ
プＳ１０１〜Ｓ１０６を含む）。そして、得られた光フ
ァイバ母材を加熱線引して（Ｓ１０７）、図１及び図２
に示したような構成を有する光ファイバを得る（Ｓ１０
８）。

【００８７】最初に、光ファイバ母材の作製（Ｓ１０
０）について説明する。まず、所定の添加量でＦが添加
されたコア領域を少なくとも含むコア母材を作製する
（Ｓ１０１）。コア母材としては、通常のコア母材を用
いることができ、例えば、コア領域、あるいはさらにク
ラッド領域の一部が形成された母材を所定の長さに延伸
したものを用いることができる。また、コア領域につい
ては、例えば、ＦとともにＧｅ、Ｃｌなどの屈折率を上
げる添加物が共添加された構成としても良い。

【００８８】ここで、コア母材（コア延伸体）にクラッ
ド領域の一部を形成する場合には、図１のように１層の
クラッド層２０１を有する構成では、その一部をコア母
材で形成する方法がある。ただし、この場合、少なくと
も外縁部２０５を含む領域範囲はコア母材に含まれない
ようにする必要がある。また、図２のように２層のクラ
ッド層２０１、２０２を有する構成では、内クラッド層
２０１をコア母材で形成する方法がある。なお、コア母
材に形成されるクラッド領域の一部については、後述す
る最外クラッド層と同様に合成、脱水、焼結によって形
成しても良いし、あるいは、ロッドインコラプス法を用
いても良い。

【００８９】このようなコア母材に対して、ＶＡＤ法ま
たはＯＶＤ法などの合成方法を用いて、その外周上にガ
ラス微粒子層を合成する（Ｓ１０２、合成工程）。具体
的には、所定のガス組成からなる原料ガスが供給されて
いるガラス合成用バーナからの火炎によってガラス微粒
子を生成し、コア母材の外周上にこのガラス微粒子を堆
積させて、ガラス微粒子層を合成する。このガラス微粒
子層は、加熱焼結後に最外クラッド層（あるいは、その
外縁部を少なくとも含む最外クラッド層の外側の所定部
分）となる層である。

【００９０】続いて、合成されたガラス微粒子層を加熱
脱水し（Ｓ１０３、脱水工程）、さらに、脱水されたガ
ラス微粒子層を加熱焼結して（Ｓ１０５、焼結工程）、
ガラス微粒子層から最外クラッド層が形成された光ファ
イバ母材を作製する（Ｓ１０６）。

【００９１】なお、必要があれば、脱水工程（Ｓ１０
３）と焼結工程（Ｓ１０５）との間の工程において、ガ
ラス微粒子層にＦを含浸させて添加しても良い（Ｓ１０
４、含浸工程）。含浸工程においては、焼結炉中の雰囲
気を、Ｆを所定濃度で含むガス雰囲気とし、このガス雰
囲気中でガラス微粒子層にＦを含浸させて添加する。

【００９２】このような光ファイバ母材の製造方法にお
いて、図１及び図２に示したように、ガラス微粒子層
（最外クラッド層）の外縁部で添加量が徐々に減少する
構成のＦの添加量分布を得る方法としては、例えば、ガ
ラス微粒子層を加熱焼結する前に、ガラス微粒子層にＦ
を添加するとともに、その添加後に、ガラス微粒子層の
外周を含む外縁部（最外クラッド層の外縁部に相当）か
ら、添加されているＦの一部を除去する方法がある。

【００９３】具体的には、例えば、コア母材の外周上
に、ＳｉＯ₂からなるガラス微粒子層をジャケット層と
して合成（スス付け、合成工程）する。そして、ＳｉＣ
ｌ₄雰囲気・１２００℃加熱で脱水（脱水工程）した
後、ＳｉＦ₄雰囲気・１２００℃加熱でガラス微粒子層
にＦを含浸させて添加する（含浸工程）。

【００９４】続いて、このガラス微粒子層（ガラス微粒
子体）を１５００℃加熱で焼結する（焼結工程）が、こ
こで、加熱焼結時のガス雰囲気からＦ（ＳｉＦ₄）を除
くか、あるいは含浸時の濃度よりも低い濃度（例えば微
量な濃度）としておく。このとき、上記したガス雰囲気
と接しているガラス微粒子層（最外クラッド層）の外縁
部から、添加されているＦの一部が加熱焼結中に除去さ
れて、外縁部においてＦの添加量が徐々に減少する構成
の添加量分布が形成される。

【００９５】このように、Ｆを添加した後に外縁部のＦ
の一部を除去する方法によれば、上記した例のように加
熱焼結時にＦの除去を行うことができるなど、新たな工
程を追加せずに、外縁部においてＦの添加量が徐々に減
少する添加量分布を得ることができる。したがって、製
造コストを高くすることなく、上述した構成の光ファイ
バを得ることができる。

【００９６】なお、このような方法は、Ｆの添加方法に
よらず、例えばＦの含浸を行わずにガラス微粒子層の合
成時にＦを添加した場合にも、同様に適用することが可
能である。また、Ｆの除去については、焼結工程で行う
方法に限らず、脱水工程、含浸工程、及び焼結工程のそ
れぞれでの設定温度やガス組成、ガス流量、処理時間な
どの組合せを利用して、様々な方法でＦの除去を実現す
ることができる。また、それらの諸条件の設定によっ
て、Ｆの除去量や添加量分布の減少の傾き等についても
調整することができる。

【００９７】また、上記のように、脱水工程と焼結工程
との間の工程においてガラス微粒子層にＦを含浸させる
場合、Ｆの添加量は経験的にＳｉＦ₄ガスの流量の１／
４乗に比例する。したがって、例えば、比屈折率差Δｎ
で−０．３％のＦの添加量を２倍の−０．６％にするに
は、約１６倍の流量でＳｉＦ₄ガスを供給する必要があ
る。この場合、光ファイバの製造コストが高くなり、製
造に必要なガス供給系や排ガス処理系などの設備も大型
化する。また、ＳｉＦ₄ガスの流量を増大していくと、
ガラス微粒子層へのＦの添加量がある程度で飽和するよ
うな場合も考えられる。

【００９８】このため、光ファイバのコア領域及びクラ
ッド領域それぞれでのＦの平均添加量及び添加量分布に
ついては、このような製造上の条件をも考慮して、好適
な添加量に設定することが好ましい。具体的には、例え
ばコア領域へのＦの添加量については、上述したよう
に、条件 Δｎ₀＞−０．３％ を満たす添加量でＦを添加することが好ましい。

【００９９】また、同様にガラス微粒子層（最外クラッ
ド層）の外縁部で添加量が徐々に減少するＦの添加量分
布を得る方法として、Ｆの添加後に除去するのではな
く、ガラス微粒子層へのＦの添加時に、添加するＦの添
加量を徐々に減少させる方法も可能である。

【０１００】具体的には、例えば、コア母材の外周上に
ガラス微粒子層をジャケット層として合成（合成工程）
するときに、ガラス合成用バーナにＦを含む原料ガスを
供給して、堆積されるガラス微粒子にＦを添加する。こ
のとき、供給される原料ガスに含まれるＦの量を、ガラ
ス微粒子が堆積されるにしたがって減少させていけば、
外縁部においてＦの添加量が徐々に減少する構成の添加
量分布を形成することができる。

【０１０１】また、ガラス微粒子層の合成時にＣｌを添
加した後、ＣｌをＦに置換することも可能である。この
場合には、同様に原料ガスに含まれるＣｌの量を減少さ
せていけば良い。

【０１０２】次に、作製された光ファイバ母材の加熱線
引（図３のステップＳ１０７）について説明する。図４
は、本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイ
バの製造に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に
示す構成図である。

【０１０３】図４に示す線引装置１は、石英ガラス系光
ファイバを線引するための線引装置であって、線引炉１
１、徐冷用の加熱炉２１及び樹脂硬化部３１を有して構
成されている。これらの線引炉１１、加熱炉２１及び樹
脂硬化部３１は、光ファイバ母材２を線引する方向（図
４における上下方向）に、線引炉１１、加熱炉２１、樹
脂硬化部３１の順で設置されている。

【０１０４】まず、母材供給装置（図示していない）に
保持された光ファイバ母材２を線引炉１１に供給し、線
引炉１１内のヒータ１２で光ファイバ母材２の下端を加
熱して軟化させ、光ファイバ３を線引する。線引炉１１
の炉心管１３には、不活性ガス供給部１４からの不活性
ガス供給通路１５が接続されており、線引炉１１の炉心
管１３内が不活性ガス雰囲気となるように構成されてい
る。

【０１０５】ここで、母材供給装置から供給される光フ
ァイバ母材２については、上述したように、コア領域に
Ｆが添加され、また、最外クラッド層の外縁部内におい
て、最外クラッド層内でのＦの最小添加量となる所定の
添加量までＦの添加量が順次減少していく構成に作製さ
れたものを用いている。

【０１０６】加熱線引された光ファイバ３は炉心管１３
内にて、１７００℃程度にまで不活性ガスにより急激に
冷却される。その後、光ファイバ３は、炉心管１３の下
部から線引炉１１外に出され、線引炉１１と加熱炉２１
との間にて空冷される。不活性ガスとしては、例えばＮ
₂ガスを用いることができ、このＮ₂ガスの熱伝導係数λ
（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。ま
た、空気の熱伝導係数λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／
（ｍ・Ｋ）である。

【０１０７】次に、空冷された光ファイバ３を、線引炉
１１の後段であって、線引炉１１と樹脂硬化部３１との
間に設けられた徐冷用の加熱炉２１に送る。そして、光
ファイバ３の所定区間を所定の温度範囲内の温度である
ように加熱して、所定の冷却速度にて徐冷する。加熱炉
２１による加熱条件については、加熱炉２１は、線引さ
れた光ファイバ３を、光ファイバ３の温度が８００〜１
５００℃の範囲内の温度であるように０．０５〜５秒間
加熱することが好ましい。

【０１０８】この加熱炉２１は、その中を光ファイバ３
が通る炉心管２３を有する。この炉心管２３は、光ファ
イバ母材２の線引方向（図４における上下方向）での全
長Ｌ２（ｍ）が、 Ｌ２≧Ｖ／８ を満足するように設定するのが好ましい。ここで、Ｖは
線引速度（ｍ／ｓ）である。

【０１０９】また、加熱炉２１は、炉心管２３の位置
が、炉心管２３に入る直前の光ファイバ３の温度（入線
温度）が１０００〜１８００℃の範囲となる位置に設定
されており、線引炉１１に対して、 Ｌ１≦０．２×Ｖ を満足するように設けられるのが好ましい。ここで、Ｌ
１は線引炉１１のヒータ１２の下端から炉心管２３の上
端までの距離（ｍ）、Ｖは線引速度（ｍ／ｓ）である。
また、加熱炉２１のヒータ２２の温度は、炉中心（光フ
ァイバ３が通る部分）の温度が８００〜１５００℃の範
囲内の温度、特に、１２００〜１４００℃の範囲内の温
度となるように設定されている。

【０１１０】上述した加熱炉２１（炉心管２３）の位置
及び長さの設定により、徐冷用の加熱炉２１において、
加熱線引された光ファイバ３が、その温度が８００〜１
５００℃の範囲内の温度であるように加熱される。特
に、光ファイバ３の温度が８００〜１５００℃となる部
分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる区
間、例えば、光ファイバ３の温度が１２００〜１４００
℃となる部分（温度差が２００℃となる区間）が１００
０℃／秒以下の冷却速度で徐冷されることになる。

【０１１１】なお、炉中心の温度を８００〜１５００℃
の範囲内の温度に設定することにより、加熱線引された
光ファイバ３において温度が８００〜１５００℃となる
部分のうち、光ファイバ３の温度差が５０℃以上となる
区間が１０００℃／秒以下の冷却速度で徐冷されること
になる。

【０１１２】加熱炉２１の炉心管２３には、Ｎ₂ガス供
給部２４からのＮ₂ガス供給通路２５が接続されてお
り、加熱炉２１の炉心管２３内がＮ₂ガス雰囲気となる
ように構成されている。Ｎ₂ガスを用いる代わりに、空
気あるいはＡｒなどの分子量の比較的大きいガス等を用
いることも可能である。ただし、カーボンヒータを用い
る場合には、不活性ガスを用いる必要がある。

【０１１３】加熱炉２１を出た光ファイバ３は、外径測
定手段としての外径測定器４１により外径がオンライン
測定され、その測定値がドラム４２を回転駆動する駆動
モータ４３にフィードバックされて外径が一定となるよ
うに制御される。外径測定器４１からの出力信号は、制
御手段としての制御ユニット４４に送られ、光ファイバ
３の外径が予め設定された所定値となるように、ドラム
４２（駆動モータ４３）の回転速度を演算により求め
る。

【０１１４】制御ユニット４４からは、演算により求め
たドラム４２（駆動モータ４３）の回転速度を示す出力
信号が駆動モータ用ドライバ（図示していない）に出力
され、この駆動モータ用ドライバは制御ユニット４４か
らの出力信号に基づいて、駆動モータ４３の回転速度を
制御する。

【０１１５】その後、光ファイバ３に、コーティングダ
イス５１によりＵＶ樹脂５２が塗布される。塗布された
ＵＶ樹脂５２は、樹脂硬化部３１のＵＶランプ３２によ
り硬化されて、光ファイバ素線４が形成される。そし
て、光ファイバ素線４は、ガイドローラ６１を経て、ド
ラム４２により巻き取られる。ドラム４２は、回転駆動
軸４５に支持されており、この回転駆動軸４５の端部は
駆動モータ４３に接続されている。

【０１１６】ここで、本実施形態においては、コーティ
ングダイス５１及び樹脂硬化部３１によって、光ファイ
バを樹脂によって被覆する樹脂被覆部が構成されてい
る。この樹脂被覆部としては、上記した構成に限らず、
熱硬化樹脂を塗布し、加熱炉により硬化させるように構
成してもよい。

【０１１７】なお、線引炉１１の炉心管１３には、上記
したように不活性ガス供給部１４からの不活性ガス供給
通路１５が接続されており、線引炉１１の炉心管１３内
が不活性ガス雰囲気となるように構成されているが、不
活性ガス供給部１４としてＮ ₂ガス供給部を設け、炉心
管１３内にＮ₂ガスを供給してＮ₂ガス雰囲気となるよう
に構成してもよい。

【０１１８】線引速度が低速、例えば１００ｍ／ｍｉｎ
の場合には、光ファイバ３がＨｅガス雰囲気では線引炉
１１（炉心管１３）内で１０００℃以下まで冷却されて
しまうことがあるため、この場合、炉心管１３内をＮ₂
ガス雰囲気として、線引炉１１（炉心管１３）出口での
光ファイバ３の温度を１０００℃以上とすることが好ま
しい。また、Ｈｅガス供給部とＮ₂ガス供給部とを設
け、線引速度に対応して、炉心管１３内にＨｅガスまた
はＮ₂ガスを供給するように構成してもよい。実際に
は、一旦冷却後の再加熱により８００〜１５００℃とし
ても、構造緩和は可能である。ただし、この場合には、
再加熱するのにヒータ長のロスが出ることとなる。

【０１１９】上記した光ファイバの製造方法において
は、光ファイバ母材２として、コア領域にＦが添加され
るとともに、最外クラッド層の外縁部においてＦの添加
量が順次減少していく構成に作製された光ファイバ母材
を用いている。このような構成の光ファイバ母材及び光
ファイバによれば、コア領域での粘性の低下と、最外ク
ラッド層の外縁部での粘性の増大とによって、コア領域
及びクラッド領域へと応力が分散し、コアへの応力集中
が抑制される。

【０１２０】このとき、線引炉１１での加熱線引に対す
る張力制御において、好適な光ファイバを得るために許
容される張力値範囲が広くなり、張力制御が容易化され
る。また、線引後に得られる光ファイバについても、そ
の伝送損失や伝送特性の優れた（例えば低伝送損失の）
光ファイバとすることが可能となる。

【０１２１】すなわち、線引時の張力が好適な張力値範
囲から逸脱すると、低張力では構造不整損失が増大し、
逆に高張力ではレイリー散乱損失が増大するなど、光フ
ァイバの伝送損失が増大する原因となる。これに対し
て、上記のように張力制御が容易化された製造方法によ
れば、伝送損失の張力依存性が小さくなるので、張力変
化による伝送損失の増大や、伝送損失以外の伝送特性な
どの劣化が抑制される。また、張力制御に対して高精度
が必要とされなくなるので、製造工程が簡単化されると
ともに、その製造歩留りも向上される。なお、好適な張
力値範囲としては、張力が０．０５〜０．２０Ｎ（５〜
２０ｇｗ）の範囲内となるように張力制御を行うことが
好ましい。

【０１２２】なお、最外クラッド層の外縁部におけるＦ
の添加量分布については、Ｆの添加量を減少させる領域
が最外クラッド層の外縁部であるため、コア領域及びそ
の近傍を伝送される光の伝送特性には影響を与えること
がない。したがって、光ファイバの伝送特性等を好適に
保持しつつ、張力制御の容易化を達成することができ
る。

【０１２３】また、図４に示した製造方法及び線引装置
１においては、光ファイバ母材２の線引後に、線引炉１
１の後段に設けられた徐冷用の加熱炉２１を用いて、光
ファイバ３を徐冷することとしている。これにより、光
ファイバ内に粘性流動によるガラスの構造緩和を発生さ
せることによって仮想温度Ｔｆを低くして、レイリー散
乱損失を低減することができる。

【０１２４】このように、レイリー散乱損失の低減効果
を有する製造方法を適用した場合でも、全体の伝送損失
としては、必ずしも伝送損失が低減されない。これは、
レイリー散乱損失が低減される一方で、コアへの過度の
応力集中によって構造不整損失などの他の伝送損失成分
が増大してしまい、全体として伝送損失の低減効果が得
られないためと考えられる。また、構造不整損失などの
発生を抑制しようとすると、逆にレイリー散乱損失の低
減効果を充分に得られないこととなる。

【０１２５】これに対して、コア領域にＦが添加され、
また、最外クラッド層の外縁部でＦの添加量が減少する
上記の構成による光ファイバ母材及び光ファイバを適用
することにより、レイリー散乱損失を低減（例えば、レ
イリー散乱係数Ａが０．７９ｄＢ／ｋｍ・μｍ⁴以下）
すると同時に、コアへの応力集中による構造不整損失な
どの発生をも抑制して、全体として低伝送損失（例え
ば、波長１．００μｍでの伝送損失α_1.00が０．８０ｄ
Ｂ／ｋｍ以下）の光ファイバを実現することが可能とな
る。

【０１２６】また、コア領域がＦ添加ＳｉＯ₂ガラスか
らなる構成では、Ｆの添加によってコア領域の粘度が大
きく低下するので、粘性流動によるガラスの構造緩和が
進みやすい（文献「K.Shiraki et al., Electronics Le
tters, Vol.29 No.14, pp.1263-1264（1993）」参
照）。したがって、線引炉１１の後段に設けられた加熱
炉２１によって光ファイバを徐冷する製造方法に対し
て、上記構成を有する光ファイバを適用することによっ
て、構造緩和による仮想温度Ｔｆの低下の効果が促進さ
れ、光ファイバでのレイリー散乱損失を効率的に低減す
ることが可能となる。

【０１２７】また、ガラスの粘度は温度が上昇するとと
もに低下する。このため、光ファイバを徐冷する上述し
た製造方法では、コア領域内などでの粘度が粘性流動を
発生させるために充分な粘度まで低下するように処理温
度を設定して、加熱炉２１による光ファイバの加熱を行
う必要がある。

【０１２８】これに対して、Ｆの添加によってコア領域
の粘度を低下させた構成の光ファイバによれば、粘性流
動が発生する処理温度が低くなる。したがって、加熱炉
２１による光ファイバの加熱温度をより低い温度とする
ことができるので、加熱炉２１を用いた光ファイバの徐
冷が容易化される。また、粘性流動による構造緩和が促
進されることによって、徐冷後に得られるガラスの仮想
温度Ｔｆも、処理温度とともに低下するので、レイリー
散乱損失の低減効果が向上される。

【０１２９】このような徐冷のための加熱処理の条件に
ついては、上述したように、８００〜１５００℃の範囲
内の加熱温度、０．０５〜５秒間の範囲内の加熱時間
で、加熱炉２１による光ファイバの加熱を行うことが好
ましい。このような温度範囲及び加熱時間とすることに
よって、線引後の光ファイバの徐冷による仮想温度Ｔｆ
の低減を好適に実現することができる。また、これらの
温度範囲などの条件については、線引速度などに応じ
て、適宜好適な条件を設定することが好ましい。

【０１３０】コア領域へのＦの添加による粘性流動の促
進効果について例をあげると、例えば、比屈折率差Δｎ
で＋０．６１％の添加量でＧｅを添加するとともに、−
０．１８％の添加量でＦを添加したＧｅ、Ｆ添加ＳｉＯ
₂ガラスに対して、Ｆの添加量を−０．７％まで増やし
たＧｅ、Ｆ添加ＳｉＯ₂ガラスを考え、両者の粘度を比
較する。このとき、Ｆの添加量を増やした後者のガラス
では、前者のガラスよりも同一温度での粘度が低下す
る。また、ガラス内での粘性流動が一定の粘度となった
ときに発生するとすれば、上記したように−０．１８％
から−０．７％までＦの添加量を増やした場合、粘性流
動が発生する処理温度は約１３０℃低くなる。

【０１３１】このとき、徐冷による構造緩和後のガラス
の仮想温度Ｔｆが同様に１３０℃低下すると考えた場
合、仮想温度Ｔｆの低下に伴って、光ファイバ内でのレ
イリー散乱損失は約８％低減される。例えば、波長１．
５５μｍにおける伝送損失α_{1. 55}が０．１７ｄＢ／ｋｍ
の光ファイバで、そのうちの０．１４５ｄＢ／ｋｍの損
失分がレイリー散乱損失によるものとすると、約０．０
１２ｄＢ／ｋｍの伝送損失の低減効果が得られる。すな
わち、Ｆの添加量−０．１％あたりで、２．３ｍｄＢ／
ｋｍ程度の伝送損失の低減効果が得られる。

【０１３２】なお、このようにコア領域にＦを添加する
ことにより、レイリー散乱による伝送損失は低下する
が、一方でフッ素の濃度ゆらぎが伝送損失に影響する。
したがって、これらの影響を合わせると、Ｆの添加量が
−０．２％のときに、Ｆを添加しない場合と比べて密度
ゆらぎの減少による伝送損失の減少が５ｍｄＢ／ｋｍ程
度、濃度ゆらぎの増大による伝送損失の増大が＋２ｍｄ
Ｂ／ｋｍ程度で、全体として３ｍｄＢ／ｋｍ程度の伝送
損失の低減効果が得られる。

【０１３３】図５は、本発明による光ファイバの第３の
実施形態について、その断面構造、及びファイバ径方向
の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。

【０１３４】この光ファイバは、第１の実施形態と同様
に、ＳｉＯ₂ガラス（石英ガラス）系の光ファイバであ
り、光ファイバの中心軸を含むコア領域１００と、コア
領域１００の外周に設けられたクラッド領域２００とを
有して構成されている。このうち、コア領域１００の構
成については、図１に示した光ファイバにおけるコア領
域１００とほぼ同様である。

【０１３５】一方、クラッド領域２００は、本実施形態
においては、コア領域１００の外周に設けられた内クラ
ッド層２０１と、内クラッド層２０１の外周にさらに設
けられた最外クラッド層である外クラッド層２０２との
２層のクラッド層を有して構成されている。

【０１３６】内クラッド層２０１は、その外周の半径を
ｒ₁として形成されている。この内クラッド層２０１に
は、純ＳｉＯ₂ガラスに屈折率を下げる添加物としてＦ
（フッ素）が所定量添加されている。これにより、内ク
ラッド層２０１内の平均比屈折率差は、Δｎ₁（ただ
し、Δｎ₁＜０）となっている。また、内クラッド層２
０１でのＦの平均添加量は、コア領域１００でのＦの平
均添加量よりも大きくされている。したがって、コア領
域１００及び内クラッド層２０１の平均比屈折率差Δｎ
₀、Δｎ₁は、図５に示したように、０＞Δｎ₀＞Δｎ₁の
関係を有している。

【０１３７】また、外クラッド層２０２は、その外周の
半径をｒ₂として形成されている。この外クラッド層２
０２には、純ＳｉＯ₂ガラスにＦ（フッ素）が所定量添
加されている。これにより、外クラッド層２０２内の平
均比屈折率差は、Δｎ₂（ただし、Δｎ₂＜０）となって
いる。また、外クラッド層２０２でのＦの平均添加量
は、内クラッド層２０１でのＦの平均添加量よりも小さ
くされている。したがって、内クラッド層２０１及び外
クラッド層２０２の平均比屈折率差Δｎ₁、Δｎ₂は、図
５に示したように、０＞Δｎ₂＞Δｎ₁の関係を有してい
る。

【０１３８】本実施形態の光ファイバにおいては、第１
の実施形態と同様に、コア領域１００にＦを添加してい
る。これにより、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が
小さくなり、伝送損失が低減される。また、Ｆ添加Ｓｉ
Ｏ₂からなるコア領域１００では、純ＳｉＯ₂に比べて粘
性が小さくなるので、光ファイバ内に加わる応力のコア
への集中が抑制される。また、この粘性の低下によっ
て、コア領域内での粘性流動による構造緩和が促進され
る。

【０１３９】さらに、２層のクラッド層２０１、２０２
からなるクラッド領域２００の構成について、図５に示
すように、外クラッド層２０２でのＦの添加量が内クラ
ッド層２０１でのＦの添加量よりも小さい添加量となる
ようにクラッド領域２００を構成している。

【０１４０】このような構成とすることによって、外ク
ラッド層２０２の粘性が大きくなり、応力がこの外クラ
ッド層２０２へと分散して、コアへの応力集中がさらに
抑制される。すなわち、コア領域１００へのＦの添加に
よる効果と、外クラッド層２０２におけるＦの添加量を
小さくしたことによる効果とを合わせることによって、
光ファイバ内に加わる応力がコア領域１００及びクラッ
ド領域２００へと好適に分散されて、コアへの応力集中
が抑制される。

【０１４１】これにより、光ファイバの線引時において
許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲とな
り、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの
過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じ
る伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるととも
に、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が
促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定し
た伝送特性を有する光ファイバが実現される。

【０１４２】ここで、コア領域１００の平均比屈折率差
Δｎ₀と、外クラッド層２０２の平均比屈折率差Δｎ₂と
の関係については、いずれが大きくても良いが、光ファ
イバでの光の伝送特性や、コアへの応力集中の抑制効果
などを考慮して、それぞれ好適なＦの添加量及び平均比
屈折率差に設定することが好ましい。

【０１４３】また、クラッド領域２００を構成する内ク
ラッド層２０１、外クラッド層２０２のうち、最外クラ
ッド層である外クラッド層２０２を純ＳｉＯ₂として形
成して、Δｎ₂＝０としても良い。これにより、光ファ
イバ内に加わる応力をクラッド領域２００へと充分に分
散することができる。

【０１４４】なお、本実施形態の光ファイバの製造に用
いられる光ファイバ母材及び光ファイバの製造方法につ
いては、第１及び第２の実施形態に関して上述したもの
と同様の製造方法を適用することが可能である（図３及
び図４参照）。ただし、光ファイバ母材の構成について
は、図５に示した屈折率プロファイルを有する光ファイ
バ母材とする必要がある。

【０１４５】また、外クラッド層２０２を純ＳｉＯ₂層
とした場合には、光ファイバ母材は、例えば、Ｆを添加
した内クラッド層２０１の外周に純ＳｉＯ₂層をＶＡＤ
法やＯＶＤ法で合成し、それを加熱焼結することによっ
て製造することができる。また、コア領域１００と内ク
ラッド層２０１からなるガラスロッドを外クラッド層２
０２となる純シリカパイプに挿入してコラプスしても良
い。

【０１４６】上記した光ファイバ及びその製造方法につ
いて、具体的な実施例及び比較例を示す。なお、以下の
実施例及び比較例での光ファイバは、いずれも図４に示
した加熱炉２１を用いて線引後の光ファイバを徐冷する
製造方法によって作製を行う。また、徐冷用の加熱炉２
１での光ファイバの加熱条件については、加熱温度を約
１３００℃、線速２５ｍ／分で加熱炉の炉長を約１．５
ｍとする。このとき、加熱炉２１での加熱時間は３．６
秒間である。

【０１４７】第１の実施例となる光ファイバは、図１に
示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各
半径ｒ₀、ｒ_a、ｒ₁は、それぞれ２ｒ₀＝１０μｍ、２ｒ
_a＝１１０μｍ、２ｒ₁＝１２５μｍとする。

【０１４８】また、各領域での屈折率については、コア
領域１００には、平均比屈折率差がΔｎ₀＝−０．２％
となるようにＦを添加する。一方、クラッド領域２００
のクラッド層２０１には、最小比屈折率差がΔｎ_b＝−
０．６５％、外縁部２０５での最大比屈折率差がおよそ
Δｎ_a＝−０．３５％となる添加量分布でＦを添加す
る。このとき、平均でおよそΔｎ₁＝−０．５８％程度
となる。

【０１４９】第２の実施例となる光ファイバは、図２に
示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各
半径ｒ₀、ｒ₁、ｒ_a、ｒ₂は、それぞれ２ｒ₀＝１０μ
ｍ、２ｒ₁＝５５μｍ、２ｒ_a＝１１０μｍ、２ｒ₂＝１
２５μｍとする。

【０１５０】また、各領域での屈折率については、コア
領域１００には、平均比屈折率差がΔｎ₀＝−０．２％
となるようにＦを添加する。一方、クラッド領域２００
の内クラッド層２０１には、平均比屈折率差がΔｎ₁＝
−０．５８％となるようにＦを添加する。また、外クラ
ッド層２０２には、最小比屈折率差がΔｎ_b＝−０．５
０％、外縁部２０５での最大比屈折率差がおよそΔｎ_a
＝−０．３５％となる添加量分布でＦを添加する。

【０１５１】第３の実施例となる光ファイバは、図５に
示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各
半径ｒ₀、ｒ₁、ｒ₂は、それぞれ２ｒ₀＝１０μｍ、２ｒ
₁＝５５μｍ、２ｒ₂＝１２５μｍとする。

【０１５２】また、各領域での屈折率については、コア
領域１００には、平均比屈折率差がΔｎ₀＝−０．２％
となるようにＦを添加する。一方、クラッド領域２００
の内クラッド層２０１には、平均比屈折率差がΔｎ₁＝
−０．５８％となるようにＦを添加する。また、外クラ
ッド層２０２には、平均比屈折率差がΔｎ₂＝−０．５
０％となるようにＦを添加する。

【０１５３】図６は、光ファイバの比較例について、そ
の屈折率プロファイルを示す図である。本比較例の光フ
ァイバの構成は、Ｆの添加量が減少する外縁部が形成さ
れていないことを除けば、上記した第１の実施例と同様
であり、コア領域３００、及びクラッド領域４００のク
ラッド層４０１の各半径ｒ₀、ｒ₁は、それぞれ２ｒ₀＝
１０μｍ、２ｒ₁＝１２５μｍとなっている。

【０１５４】また、各領域での屈折率については、コア
領域３００には、平均比屈折率差がΔｎ₀＝−０．２％
となるようにＦを添加する。一方、クラッド領域４００
のクラッド層４０１には、平均比屈折率差がΔｎ₁＝−
０．６５％となるようにＦを添加する。

【０１５５】以上の第１、第２、第３の実施例、及び比
較例について、加熱炉による徐冷ありとする製造方法に
よって線引を行った場合での、伝送損失α_1.55の張力依
存性を図７に示す。このグラフより、１層のクラッド層
を有する構成での第１の実施例と比較例、及び２層のク
ラッド層を有する構成での第２の実施例と第３の実施例
とにおける伝送損失α_1.55の張力依存性をそれぞれ比較
すると、いずれの場合も、Ｆの添加量が減少する外縁部
を設けた第１、第２の実施例の場合に、伝送損失の値が
低減されているとともに、その張力依存性も小さくなる
ことがわかる。

【０１５６】例えば、図７に示した例について、張力
０．１０Ｎでの伝送損失α_1.55の値を比較すると、１層
のクラッド層の場合では、比較例が０．１６３ｄＢ／ｋ
ｍに対して、第１の実施例では０．１５８ｄＢ／ｋｍと
なっている。また、２層のクラッド層の場合では、第３
の実施例が０．１５７ｄＢ／ｋｍに対して、第２の実施
例では０．１５５ｄＢ／ｋｍとなっている。

【０１５７】また、１層のクラッド層を有する第１の実
施例と、２層のクラッド層を有する第２の実施例とを比
較すると、第２の実施例の方が、伝送損失が低くなる。
また、１層のクラッド層を有する比較例と、２層のクラ
ッド層を有する第３の実施例とを比較した場合にも、第
３の実施例の方が、伝送損失が低くなる。これは、２層
のクラッド層のうちで外側の外クラッド層は、内クラッ
ド層よりもＦの添加量が少なく、この外クラッド層自体
が、応力分散の機能を有するためである。

【０１５８】また、張力を０．１０Ｎとした第１、第
２、第３の実施例の光ファイバについて、それぞれレイ
リー散乱係数Ａ及び波長１．００μｍでの伝送損失α
_1.00の値を求めると、いずれの場合も、レイリー散乱損
失Ａが０．７９ｄＢ／ｋｍ・μｍ ⁴以下、伝送損失α
_1.00が０．８０ｄＢ／ｋｍ以下である。

【０１５９】以上より、コア領域にＦを添加するととも
に、最外クラッド層の外縁部でＦの添加量を減少させる
構成、または、外クラッド層でのＦの添加量を小さくす
る構成とすることによって、コアへの応力集中が抑制さ
れる。これにより、線引時における張力制御が容易化さ
れて、全長にわたって伝送損失が安定的に低減される光
ファイバが実現される。

【０１６０】ここで、上記した実施例におけるコア領域
及びクラッド領域へのＦの添加量についてみると、例え
ば２層のクラッド層を有する第２の実施例では、内クラ
ッド層２０１に対してΔｎ₁＝−０．５８％となる添加
量でＦが添加されている。このＦの添加量は、Δｎ₁＞
−０．６％の条件を満たすものの、やや大きい添加量と
なっている。これに対して、コア領域１００にＦととも
にＧｅ、Ｃｌなどの屈折率を上げる添加物を共添加する
構成とすれば、クラッド領域２００へのＦの添加量を低
減することができる。

【０１６１】例えば、第２の実施例に対する一変形例と
して、Δｎ₀＝−０．２％となる添加量でＦが添加され
たコア領域１００に対して、さらに、Δｎ＝＋０．０８
％となる添加量でＣｌを添加する構成を考える。このと
き、コア領域１００の平均比屈折率差は、Ｆ及びＣｌの
共添加によってΔｎ₀＝−０．１２％と０．０８％高く
なる。そして、これに合わせて、内クラッド層２０１に
対するＦの添加量をΔｎ₁＝−０．５０％となる添加量
まで低減することができる。

【０１６２】このように、内クラッド層２０１に対する
添加量がΔｎ₁で−０．５８％から−０．５０％へと低
減されることにより、Ｆの添加量がＳｉＦ₄ガスの流量
の１／４乗に比例することを考慮すれば、Ｆの含浸工程
において供給するＳｉＦ₄ガスの流量は約半分ですむこ
ととなる。また、この程度の添加量であれば、コア領域
１００に添加されたＣｌの濃度揺らぎによるレイリー散
乱損失の増大は、問題とはならない。

【０１６３】また、第２の実施例に対する他の変形例と
して、Δｎ₀＝−０．２％となる添加量でＦが添加され
たコア領域１００に対して、さらに、Δｎ＝＋０．３％
となる添加量でＧｅを添加する構成を考える。このと
き、コア領域１００の平均比屈折率差は、Ｆ及びＧｅの
共添加によってΔｎ₀＝＋０．１％と＋０．３％高くな
る。そして、これに合わせて、内クラッド層２０１に対
するＦの添加量をΔｎ₁＝−０．２８％となる添加量ま
で低減することができ、Ｆの含浸工程において供給する
ＳｉＦ₄ガスの流量が低減される。

【０１６４】ここで、上記した添加量でコア領域１００
にＧｅを添加した場合、Ｇｅ添加に伴うレイリー散乱損
失の増大がＦ添加による損失の低減効果とほぼ相殺し、
純ＳｉＯ₂コアの光ファイバと同程度の伝送損失（例え
ばα_1.55で０．１７０ｄＢ／ｋｍ程度）となる。ただ
し、このような場合でも、コア領域１００にＦを添加す
るとともに、最外クラッド層の外縁部でＦの添加量を減
少させることによるコアへの応力集中の抑制効果、線引
時における張力制御が容易化される効果等は同様に得ら
れる。したがって、このような構成によれば、純ＳｉＯ
₂コアの光ファイバと同等の伝送損失を有する光ファイ
バを、より高い製造効率で低コストに製造することが可
能となる。

【０１６５】なお、内クラッド層及び外クラッド層の２
層のクラッド層を有するクラッド領域において、外クラ
ッド層の全体でＦの添加量を小さくした構成では、外ク
ラッド層への応力分散の効果が得られる一方で、クラッ
ド領域の構成が光ファイバでの光の伝送特性にある程度
の影響を与える場合がある。したがって、このような構
成では、外クラッド層への応力分散の効果と、伝送特性
への影響の効果とを考慮して、外クラッド層へのＦの添
加量等を好適に設定することが好ましい。

【０１６６】一方、最外クラッド層の外縁部においてＦ
の添加量を減少させる構成では、光ファイバの伝送特性
を劣化させることなく、コアへの応力集中を効率的に抑
制することが可能となる。また、このような構成によれ
ば、製造工程に応力分散のための新たな層を形成するな
どの新たな工程を付加することなく、コアへの応力集中
が抑制される構成の光ファイバ母材及び光ファイバを実
現することが可能である。

【０１６７】本発明による光ファイバ、光ファイバ母材
の製造方法、及び光ファイバの製造方法は、上記した各
実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変
形及び構成の変更が可能である。例えば、クラッド領域
の構成については、図１、図２、及び図５に示した構成
例に限らず、様々な構成を用いることができる。

【０１６８】また、最外クラッド層の外縁部でのＦの添
加量分布についても、その製造方法などに応じて、図１
及び図２に示した構成以外の添加量分布としても良い。
例えば、外縁部内の外周側の所定範囲で、Ｆの添加量が
最小添加量で略一定とし、その内側（外縁部内の内周
側）でＦの添加量が変化する構成としても良い。このよ
うに、外縁部内の外側部分となる外周近傍に、Ｆの添加
量が最小添加量でほぼ一定となる領域を設けることによ
って、その領域内での粘性を大きくして、外縁部への応
力分散をさらに効率的に実現することが可能となる。

【０１６９】また、外クラッド層などの最外クラッド層
において、その内周近傍でのＦの添加量が層内でのＦの
最大添加量よりも少ない構成であっても良い。すなわ
ち、最外クラッド層を形成するときに、その内周近傍で
Ｆの添加量がやや減少する場合がある。このような添加
量分布となった場合においても、上記した光ファイバの
構成を適用することによって、外縁部への応力分散を実
現することができる。

【０１７０】

【発明の効果】本発明による光ファイバ、光ファイバ母
材の製造方法、及び光ファイバの製造方法は、以上詳細
に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、
コア領域と、コア領域の外周に設けられたクラッド領域
とを備える光ファイバにおいて、コア領域にＦを添加
し、クラッド領域の最外クラッド層で、その外縁部内で
Ｆの添加量が順次減少していく構成の光ファイバによれ
ば、コア領域の粘性が小さくなるとともに、外縁部の粘
性が大きくなる。したがって、光ファイバ内に加わる応
力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散されて、
コアへの応力集中が抑制される。

【０１７１】また、コア領域と、コア領域の外周に設け
られた内クラッド層及び外クラッド層からなるクラッド
領域とを備える光ファイバにおいて、コア領域にＦを添
加し、外クラッド層でのＦの添加量を内クラッド層での
Ｆの添加量よりも小さくした構成の光ファイバによって
も、コア領域の粘性が小さくなるとともに、外クラッド
層の粘性が大きくなる。したがって、光ファイバ内に加
わる応力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散さ
れて、コアへの応力集中が抑制される。

【０１７２】これにより、光ファイバの線引時において
許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲とな
り、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの
過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じ
る伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるととも
に、粘性流動による構造緩和が促進されて、全長にわた
って安定した伝送特性を有する光ファイバが実現され
る。このように、低伝送損失など優れた伝送特性を有す
る光ファイバによれば、長距離の光伝送システムに適用
したときに、光増幅器などが設置された中継器の数を減
らすことができるなど、効率的な光伝送システムを構築
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ファイバの第１の実施形態の断面構造及び屈
折率プロファイルを模式的に示す図である。

【図２】光ファイバの第２の実施形態の断面構造及び屈
折率プロファイルを模式的に示す図である。

【図３】光ファイバの製造方法を概略的に示すフローチ
ャートである。

【図４】光ファイバの製造方法、及び光ファイバの製造
に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に示す構成
図である。

【図５】光ファイバの第３の実施形態の断面構造及び屈
折率プロファイルを模式的に示す図である。

【図６】光ファイバの比較例での屈折率プロファイルを
示す図である。

【図７】光ファイバにおける伝送損失の張力依存性を示
すグラフである。

【符号の説明】

１…線引装置、１１…線引炉、１２…ヒータ、１３…炉
心管、１４…不活性ガス供給部、１５…不活性ガス供給
通路、２１…加熱炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２
４…Ｎ₂ガス供給部、２５…Ｎ₂ガス供給通路、３１…樹
脂硬化部、３２…ＵＶランプ、４１…外径測定器、４２
…ドラム、４３…駆動モータ、４４…制御ユニット、４
５…回転駆動軸、５１…コーティングダイス、５２…Ｕ
Ｖ樹脂、６１…ガイドローラ、２…光ファイバ母材、３
…光ファイバ、４…光ファイバ素線。１００…コア領
域、２００…クラッド領域、２０１…内クラッド層、２
０２…外クラッド層、２０５…外縁部。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 AB05X AB10X AB10Y AB18X AC34 AC36 4G021 CA13 CA14

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコア
   領域と、前記コア領域の外周に設けられ、前記コア領域
   よりも大きい添加量でフッ素が添加された１層または複
   数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、 前記１層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に
   位置する最外クラッド層は、その外周を含む外縁部内に
   おいて、層内でのフッ素の最小添加量となる所定の添加
   量までフッ素の添加量が順次減少していくように構成さ
   れていることを特徴とする光ファイバ。
2. 【請求項２】 前記クラッド領域は、前記コア領域の外
   周に設けられた内クラッド層と、前記内クラッド層の外
   周に設けられて前記最外クラッド層となる外クラッド層
   との２層のクラッド層からなるとともに、 前記外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、前記内ク
   ラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さいことを特
   徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 前記外クラッド層は、その内周近傍での
   フッ素の添加量が層内でのフッ素の最大添加量よりも少
   ないことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
4. 【請求項４】 前記最外クラッド層は、各部における比
   屈折率差を純ＳｉＯ ₂での屈折率を基準として％で表し
   て定義したときに、前記最小添加量でフッ素が添加され
   た前記外縁部内の部位での最大比屈折率差Δｎ_aが、最
   大添加量でフッ素が添加された前記外縁部より内側の部
   位での最小比屈折率差Δｎ_bに対して、条件 Δｎ_a≧Δｎ_b＋０．０５％ を満たすことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
5. 【請求項５】 前記最外クラッド層は、前記外縁部内に
   おいて、前記外縁部内の外周側の所定範囲で、フッ素の
   添加量が前記最小添加量で略一定となるように構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
6. 【請求項６】 前記コア領域は、各部における比屈折率
   差を純ＳｉＯ₂での屈折率を基準として％で表して定義
   したときに、その平均比屈折率差Δｎ₀が、条件 Δｎ₀＞−０．３％ を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項
   記載の光ファイバ。
7. 【請求項７】 前記コア領域は、屈折率を上げる添加物
   がさらに添加されていることを特徴とする請求項１〜６
   のいずれか一項記載の光ファイバ。
8. 【請求項８】 前記コア領域での粘度が、前記最外クラ
   ッド層の前記外縁部での粘度よりも小さいことを特徴と
   する請求項１〜７のいずれか一項記載の光ファイバ。
9. 【請求項９】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコア
   領域と、前記コア領域の外周に設けられ、前記コア領域
   よりも大きい添加量でフッ素が添加されたクラッド層を
   含む１層または複数層のクラッド層を有するクラッド領
   域と、を備え、 前記クラッド領域は、前記コア領域の外周に設けられた
   内クラッド層と、前記内クラッド層の外周に設けられて
   前記１層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に
   位置する最外クラッド層となる外クラッド層との２層の
   クラッド層からなり、前記外クラッド層でのフッ素の平
   均添加量が、前記内クラッド層でのフッ素の平均添加量
   よりも小さくなるように構成されていることを特徴とす
   る光ファイバ。
10. 【請求項１０】 前記外クラッド層は、純ＳｉＯ₂から
    なることを特徴とする請求項９記載の光ファイバ。
11. 【請求項１１】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒
    子を堆積させて、前記コア領域の外周に設けられるクラ
    ッド領域が有する１層または複数層のクラッド層のうち
    で、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微
    粒子層を合成する合成工程と、 合成された前記ガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程
    と、 脱水された前記ガラス微粒子層を加熱焼結して前記最外
    クラッド層とし、前記コア領域と、前記１層または複数
    層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光フ
    ァイバ母材を形成する焼結工程とを備え、 前記ガラス微粒子層を加熱焼結する前に、前記ガラス微
    粒子層にフッ素を添加するとともに、その外周を含む外
    縁部から、添加されているフッ素の一部を除去すること
    を特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記脱水工程と、前記焼結工程との間
    に、フッ素を所定濃度で含むガス雰囲気中で、前記ガラ
    ス微粒子層にフッ素を含浸させて添加する含浸工程をさ
    らに備え、 前記焼結工程において、加熱焼結時のガス雰囲気に含ま
    れるフッ素の濃度を、含浸時の前記所定濃度よりも低い
    濃度として、前記ガラス微粒子層の前記外縁部から、添
    加されているフッ素の一部を除去することを特徴とする
    請求項１１記載の光ファイバ母材の製造方法。
13. 【請求項１３】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒
    子を堆積させて、前記コア領域の外周に設けられるクラ
    ッド領域が有する１層または複数層のクラッド層のうち
    で、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微
    粒子層を合成する合成工程と、 合成された前記ガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程
    と、 脱水された前記ガラス微粒子層を加熱焼結して前記最外
    クラッド層とし、前記コア領域と、前記１層または複数
    層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光フ
    ァイバ母材を形成する焼結工程とを備え、 前記合成工程において、フッ素を含む原料ガスを用いて
    前記ガラス微粒子層にフッ素を添加するとともに、その
    外周を含む外縁部内においてフッ素の添加量が順次減少
    していくように、前記フッ素を含む原料ガスを調整して
    前記ガラス微粒子層の合成を行うことを特徴とする光フ
    ァイバ母材の製造方法。
14. 【請求項１４】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒
    子を堆積させて、前記コア領域の外周に設けられるクラ
    ッド領域が有する１層または複数層のクラッド層のうち
    で、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微
    粒子層を合成する合成工程と、 合成された前記ガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程
    と、 脱水された前記ガラス微粒子層を加熱焼結して前記最外
    クラッド層とし、前記コア領域と、前記１層または複数
    層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光フ
    ァイバ母材を形成する焼結工程とを備え、 前記合成工程において、塩素を含む原料ガスを用いて前
    記ガラス微粒子層に塩素を添加するとともに、その外周
    を含む外縁部内において塩素の添加量が順次減少してい
    くように、前記塩素を含む原料ガスを調整して前記ガラ
    ス微粒子層の合成を行った後、添加された塩素をフッ素
    に置換することを特徴とする光ファイバ母材の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域の外周に設けられ、前記コア領域よりも大きい添
    加量でフッ素が添加された内クラッド層に対し、前記内
    クラッド層の外周上に、前記コア領域の外周に設けられ
    るクラッド領域が有する１層または複数層のクラッド層
    のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となる外
    クラッド層を、前記内クラッド層でのフッ素の平均添加
    量よりも小さい平均添加量でフッ素を添加またはフッ素
    を無添加として形成して、前記コア領域と、前記内クラ
    ッド層及び前記外クラッド層の２層のクラッド層からな
    る前記クラッド領域とを備える光ファイバ母材を作製す
    ることを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
16. 【請求項１６】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、前記コア領
    域よりも大きい添加量でフッ素が添加された１層または
    複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、
    前記１層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に
    位置する最外クラッド層が、その外周を含む外縁部内に
    おいて、層内でのフッ素の最小添加量となる所定の添加
    量までフッ素の添加量が順次減少していくように構成さ
    れている光ファイバ母材を作製するとともに、 前記光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線
    引された光ファイバを、前記線引炉の後段に設けられた
    加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加
    熱することを特徴とする光ファイバの製造方法。
17. 【請求項１７】 屈折率を下げるフッ素が添加されたコ
    ア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、前記コア領
    域よりも大きい添加量でフッ素が添加されたクラッド層
    を含む１層または複数層のクラッド層を有するクラッド
    領域と、を備え、前記クラッド領域が、前記コア領域の
    外周に設けられた内クラッド層と、前記内クラッド層の
    外周に設けられて前記１層または複数層のクラッド層の
    うちで最も外側に位置する最外クラッド層となる外クラ
    ッド層との２層のクラッド層からなり、前記外クラッド
    層でのフッ素の平均添加量が、前記内クラッド層でのフ
    ッ素の平均添加量よりも小さくなるように構成されてい
    る光ファイバ母材を作製するとともに、 前記光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線
    引された光ファイバを、前記線引炉の後段に設けられた
    加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加
    熱することを特徴とする光ファイバの製造方法。
18. 【請求項１８】 前記加熱炉は、前記線引された光ファ
    イバを、前記光ファイバの温度が８００〜１５００℃の
    範囲内の温度であるように０．０５〜５秒間加熱するこ
    とを特徴とする請求項１６または１７記載の光ファイバ
    の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記光ファイバ母材を加熱線引すると
    きに、０．０５〜０．２０Ｎの範囲内の張力で前記光フ
    ァイバ母材の線引を行うことを特徴とする請求項１６ま
    たは１７記載の光ファイバの製造方法。