JP2003206152A - 光ファイバ、光ファイバ母材およびそれらの製造方法 - Google Patents
光ファイバ、光ファイバ母材およびそれらの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】コア内での屈折率の変化量を制御することによ
り、波長分散などの光学特性が設計値に近い値を有し、
高品質で高速伝送が可能な光ファイバおよび光ファイバ
母材とそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】クラッドに対する比屈折率差の最大値に対
して８０％以上の比屈折率差を有する領域の全ての点に
おいて、比屈折率差の傾きの絶対値が0.5以内となるよ
うにして光ファイバおよび光ファイバ母材を作製する。
り、波長分散などの光学特性が設計値に近い値を有し、
高品質で高速伝送が可能な光ファイバおよび光ファイバ
母材とそれらの製造方法を提供する。 【解決手段】クラッドに対する比屈折率差の最大値に対
して８０％以上の比屈折率差を有する領域の全ての点に
おいて、比屈折率差の傾きの絶対値が0.5以内となるよ
うにして光ファイバおよび光ファイバ母材を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバと光フ
ァイバ母材及びそれらの製造方法に関し、特に、屈折率
分布を制御して高品質な高速伝送が可能な光ファイバと
光ファイバ母材及びそれらの製造方法に関する。
ァイバ母材及びそれらの製造方法に関し、特に、屈折率
分布を制御して高品質な高速伝送が可能な光ファイバと
光ファイバ母材及びそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信分野においては、設計時に、コア
が矩形型形状や三角型形状の屈折率分布を有する光ファ
イバが多く用いられている。これらの屈折率分布の設計
値の一例を図５、図６に示す。図５、図６において、横
軸は径方向位置の光ファイバ直径に対する割合であり、
縦軸はクラッドを基準とする比屈折率差である。ここに
示す屈折率分布の設計値は、コアの中心について対称で
あるため、図５、図６では、図の左端をコアの中心と
し、図の右端をクラッドの外周となるように図示してい
る。従って、図５はコア領域内において屈折率が一定で
ある矩形型形状の屈折率分布を持つ光ファイバを示し、
図６はコア中心で屈折率が最大値をとりコア領域内で一
様に屈折率が減少する三角型形状の屈折率分布を持つ光
ファイバを示す。このような形状の屈折率分布を有する
光ファイバは、屈折率分布から光学特性の推定をするの
が容易であるため、多く用いられている。
が矩形型形状や三角型形状の屈折率分布を有する光ファ
イバが多く用いられている。これらの屈折率分布の設計
値の一例を図５、図６に示す。図５、図６において、横
軸は径方向位置の光ファイバ直径に対する割合であり、
縦軸はクラッドを基準とする比屈折率差である。ここに
示す屈折率分布の設計値は、コアの中心について対称で
あるため、図５、図６では、図の左端をコアの中心と
し、図の右端をクラッドの外周となるように図示してい
る。従って、図５はコア領域内において屈折率が一定で
ある矩形型形状の屈折率分布を持つ光ファイバを示し、
図６はコア中心で屈折率が最大値をとりコア領域内で一
様に屈折率が減少する三角型形状の屈折率分布を持つ光
ファイバを示す。このような形状の屈折率分布を有する
光ファイバは、屈折率分布から光学特性の推定をするの
が容易であるため、多く用いられている。
【０００３】このように、光ファイバは高い屈折率を有
するコアと、その周囲に形成された屈折率の低いクラッ
ドとからなっている。このような屈折率分布を得るため
に、光ファイバのコア、クラッドは、高純度の石英（Si
O2）を主成分とし、これらの一部または全部に屈折率高
上用のドーパント、屈折率低下用のドーパントが添加さ
れたものからなる。屈折率高上用ドーパントとして、Ge
O2、TiO2、SnO2，ZrO2，Nb2O5，Ta2 O5，Yb2O3，La
2O3，Al2O3等を挙げることができ、屈折率低下用ドーパ
ントとして、B2O3、Fなどを挙げることができる。その
他ガラス（SiO2）の軟化点、熱膨張係数、化学的耐久
性、転移点、散乱損失増を改善するために、上記各ドー
パントやP2O5のうちからそのような効果のあるものがSi
O2に添加され、さらにそれ以外の公知のドーパントが必
要に応じて添加される。光ファイバの各組成に関するよ
り具体的な一例として、コアがGeO2が添加されたSiO2か
らなり、クラッドがSiO2からなるものを挙げることがで
きる。
するコアと、その周囲に形成された屈折率の低いクラッ
ドとからなっている。このような屈折率分布を得るため
に、光ファイバのコア、クラッドは、高純度の石英（Si
O2）を主成分とし、これらの一部または全部に屈折率高
上用のドーパント、屈折率低下用のドーパントが添加さ
れたものからなる。屈折率高上用ドーパントとして、Ge
O2、TiO2、SnO2，ZrO2，Nb2O5，Ta2 O5，Yb2O3，La
2O3，Al2O3等を挙げることができ、屈折率低下用ドーパ
ントとして、B2O3、Fなどを挙げることができる。その
他ガラス（SiO2）の軟化点、熱膨張係数、化学的耐久
性、転移点、散乱損失増を改善するために、上記各ドー
パントやP2O5のうちからそのような効果のあるものがSi
O2に添加され、さらにそれ以外の公知のドーパントが必
要に応じて添加される。光ファイバの各組成に関するよ
り具体的な一例として、コアがGeO2が添加されたSiO2か
らなり、クラッドがSiO2からなるものを挙げることがで
きる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際に製造さ
れた光ファイバの屈折率分布は、図５及び図６に示した
ような設計値とは異なる場合が通常であり、特に、ＶＡ
Ｄ法で光ファイバを製造する場合には、一度にコアに相
当する部分を製造するため、屈折率分布の設計値と異な
る屈折率分布を持つ光ファイバが製造される可能性が高
い。また、従来の光ファイバでは、加熱工程を含む光フ
ァイバの製造工程において、コア領域にのみ添加される
べき屈折率調整用のドーパントの濃度むらやこれらの添
加物のクラッド領域への拡散が不可避的に発生する。そ
のため、クラッド領域とコア領域との境界面付近では特
に添加物の濃度むらが発生しやすい。このような添加物
の濃度むらがあると、クラッド領域とコア領域との境界
面付近において、屈折率が急激に変化する部分（以下
「屈折率変化急峻部」と略記する）が発生する。
れた光ファイバの屈折率分布は、図５及び図６に示した
ような設計値とは異なる場合が通常であり、特に、ＶＡ
Ｄ法で光ファイバを製造する場合には、一度にコアに相
当する部分を製造するため、屈折率分布の設計値と異な
る屈折率分布を持つ光ファイバが製造される可能性が高
い。また、従来の光ファイバでは、加熱工程を含む光フ
ァイバの製造工程において、コア領域にのみ添加される
べき屈折率調整用のドーパントの濃度むらやこれらの添
加物のクラッド領域への拡散が不可避的に発生する。そ
のため、クラッド領域とコア領域との境界面付近では特
に添加物の濃度むらが発生しやすい。このような添加物
の濃度むらがあると、クラッド領域とコア領域との境界
面付近において、屈折率が急激に変化する部分（以下
「屈折率変化急峻部」と略記する）が発生する。
【０００５】このような屈折率変化急峻部の存在は、従
来の屈折率プロファイルの設計時には考慮されていなか
ったが、実際に作製された光ファイバにおいては、この
ような屈折率の急激な変化によって、その光学特性、特
に波長分散値が影響を受け、設計時に想定した波長分散
値とは異なる波長分散値を持つようになる。このような
波長分散値の誤差は、光伝送時の波形歪みを生じ、高品
質高速伝送に悪影響をもたらす。また、VAD法により光
ファイバを製造する場合には、製造された光ファイバ母
材に対して屈折率分布測定を行い、その結果を用いて延
伸量を定めて延伸し、延伸された母材に対して屈折率分
布測定を行い、その結果を用いて外付け量を決めて外付
けが行われ、確認のために屈折率分布測定を行う。それ
により製造された光ファイバ母材を線引きし、光ファイ
バを製造する。しかし、光ファイバ母材に上述した屈折
率変化急峻部が存在すると、上記の屈折率分布測定によ
る屈折率の把握が正確に行われず、目標とする特性を持
つ光ファイバの製造が困難となる。本発明は、このよう
な事情を考慮してなされたもので、コア内での屈折率の
変化量を制御することにより、波長分散等の光学特性が
設計値に近い値を有し、高品質で高速伝送が可能な光フ
ァイバとその光ファイバ母材、および、それらの製造方
法を提供することを目的とする。
来の屈折率プロファイルの設計時には考慮されていなか
ったが、実際に作製された光ファイバにおいては、この
ような屈折率の急激な変化によって、その光学特性、特
に波長分散値が影響を受け、設計時に想定した波長分散
値とは異なる波長分散値を持つようになる。このような
波長分散値の誤差は、光伝送時の波形歪みを生じ、高品
質高速伝送に悪影響をもたらす。また、VAD法により光
ファイバを製造する場合には、製造された光ファイバ母
材に対して屈折率分布測定を行い、その結果を用いて延
伸量を定めて延伸し、延伸された母材に対して屈折率分
布測定を行い、その結果を用いて外付け量を決めて外付
けが行われ、確認のために屈折率分布測定を行う。それ
により製造された光ファイバ母材を線引きし、光ファイ
バを製造する。しかし、光ファイバ母材に上述した屈折
率変化急峻部が存在すると、上記の屈折率分布測定によ
る屈折率の把握が正確に行われず、目標とする特性を持
つ光ファイバの製造が困難となる。本発明は、このよう
な事情を考慮してなされたもので、コア内での屈折率の
変化量を制御することにより、波長分散等の光学特性が
設計値に近い値を有し、高品質で高速伝送が可能な光フ
ァイバとその光ファイバ母材、および、それらの製造方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、請求項１記載の発明は、コアとクラッドとを有す
る光ファイバ母材の製造方法において、クラッドに対す
るコアの比屈折率差の最大値に対して８０％以上の比屈
折率差を有する領域内のすべての点における、比屈折率
差の変化の割合の絶対値が０．５以内となるようにして
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
母材の製造方法である。請求項２記載の発明は、請求項
１記載の光ファイバ母材の製造方法によって製造された
ことを特徴とする光ファイバ母材である。請求項３記載
の発明は、請求項２記載の光ファイバ母材を線引きして
光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に対して８
０％以上の比屈折率差を有する領域内のすべての点にお
ける、比屈折率差の変化の割合の絶対値が０．５以内と
なるようにして光ファイバを製造することを特徴とする
光ファイバの製造方法である。請求項４記載の発明は、
請求項３記載の光ファイバの製造方法によって製造され
たことを特徴とする光ファイバである。
めに、請求項１記載の発明は、コアとクラッドとを有す
る光ファイバ母材の製造方法において、クラッドに対す
るコアの比屈折率差の最大値に対して８０％以上の比屈
折率差を有する領域内のすべての点における、比屈折率
差の変化の割合の絶対値が０．５以内となるようにして
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
母材の製造方法である。請求項２記載の発明は、請求項
１記載の光ファイバ母材の製造方法によって製造された
ことを特徴とする光ファイバ母材である。請求項３記載
の発明は、請求項２記載の光ファイバ母材を線引きして
光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に対して８
０％以上の比屈折率差を有する領域内のすべての点にお
ける、比屈折率差の変化の割合の絶対値が０．５以内と
なるようにして光ファイバを製造することを特徴とする
光ファイバの製造方法である。請求項４記載の発明は、
請求項３記載の光ファイバの製造方法によって製造され
たことを特徴とする光ファイバである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１中、符号１はコアであり、符号２はクラッドであ
る。また、コア中心における屈折率ピークを１ａとし、
クラッド２との境界部に生じる屈折率ピークを１ｂとす
る。本発明のこの例の光ファイバは、コア内での屈折率
の変化の割合が所定範囲内となるように作製されてい
る。具体的には、コア内での屈折率の変化を光ファイバ
直径に対する比屈折率差の変化で表し、比屈折率差の最
大値に対して８０％以上の比屈折率差を有する領域の全
ての点において、光ファイバ直径に対する比屈折率差の
変化の割合の絶対値が0.5以内になるように作製されて
いる。ここで、光ファイバの比屈折率差の変化の割合
は、比屈折率差の光ファイバ径方向について光ファイバ
直径を１００％とした場合の１％あたりの変化率として
定義される。また、比屈折率差の最大値の８０％以上と
なる領域での屈折率変化の割合をこのように定める理由
は、比屈折率差がこのような値をとる領域で屈折率変化
急峻部を生じる場合が多いからである。光ファイバの屈
折率分布測定には、YORK社のRefractive Index Profi
ler「S14」やEXFO社のRNFP測定器「NR−9200」を用いた。
図１中、符号１はコアであり、符号２はクラッドであ
る。また、コア中心における屈折率ピークを１ａとし、
クラッド２との境界部に生じる屈折率ピークを１ｂとす
る。本発明のこの例の光ファイバは、コア内での屈折率
の変化の割合が所定範囲内となるように作製されてい
る。具体的には、コア内での屈折率の変化を光ファイバ
直径に対する比屈折率差の変化で表し、比屈折率差の最
大値に対して８０％以上の比屈折率差を有する領域の全
ての点において、光ファイバ直径に対する比屈折率差の
変化の割合の絶対値が0.5以内になるように作製されて
いる。ここで、光ファイバの比屈折率差の変化の割合
は、比屈折率差の光ファイバ径方向について光ファイバ
直径を１００％とした場合の１％あたりの変化率として
定義される。また、比屈折率差の最大値の８０％以上と
なる領域での屈折率変化の割合をこのように定める理由
は、比屈折率差がこのような値をとる領域で屈折率変化
急峻部を生じる場合が多いからである。光ファイバの屈
折率分布測定には、YORK社のRefractive Index Profi
ler「S14」やEXFO社のRNFP測定器「NR−9200」を用いた。
【０００８】図２は、上述した屈折率変化急峻部が存在
しない屈折率分布を有する光ファイバであり、図２
（ａ）中、符号１ｂはクラッド２との境界部に生じる屈
折率ピークを示し、曲線Ａはこの光ファイバのクラッド
を基準とする比屈折率差を表し、直線Ｂは比屈折率差の
最大値に対して８０％のラインを示す。図２（ａ）にお
いても、横軸は径方向位置のクラッド直径に対する割合
であり、縦軸はクラッドを基準とする比屈折率差であ
る。また、横軸については、図の左端をコアの中心と
し、図の右端をクラッドの外周となるように図示してい
る。図２（ｂ）は、図の左端をコアの中心として、図２
（ａ）に示した屈折率分布をコア部分について拡大して
示したものであり、曲線Ａ、直線Ｂは図２（ａ）と同様
のものを示す。曲線Ｃは、曲線Ａで示した比屈折率差を
径方向位置について一次微分を取った値、すなわち比屈
折率差の傾きであり、屈折率変化の急峻さを数値化した
ものである。図２（ｂ）に示した光ファイバは、屈折率
ピーク１ｂの変化が緩やかであり、屈折率変化急峻部が
小さい屈折率分布を有するため、この一次微分値は概ね
小さな値をとっている。その結果、比屈折率差の最大値
に対して８０％以上の比屈折率差をとる領域内のすべて
の点において、比屈折率差の変化の割合の絶対値を０．
５以内とする条件を満たしている。
しない屈折率分布を有する光ファイバであり、図２
（ａ）中、符号１ｂはクラッド２との境界部に生じる屈
折率ピークを示し、曲線Ａはこの光ファイバのクラッド
を基準とする比屈折率差を表し、直線Ｂは比屈折率差の
最大値に対して８０％のラインを示す。図２（ａ）にお
いても、横軸は径方向位置のクラッド直径に対する割合
であり、縦軸はクラッドを基準とする比屈折率差であ
る。また、横軸については、図の左端をコアの中心と
し、図の右端をクラッドの外周となるように図示してい
る。図２（ｂ）は、図の左端をコアの中心として、図２
（ａ）に示した屈折率分布をコア部分について拡大して
示したものであり、曲線Ａ、直線Ｂは図２（ａ）と同様
のものを示す。曲線Ｃは、曲線Ａで示した比屈折率差を
径方向位置について一次微分を取った値、すなわち比屈
折率差の傾きであり、屈折率変化の急峻さを数値化した
ものである。図２（ｂ）に示した光ファイバは、屈折率
ピーク１ｂの変化が緩やかであり、屈折率変化急峻部が
小さい屈折率分布を有するため、この一次微分値は概ね
小さな値をとっている。その結果、比屈折率差の最大値
に対して８０％以上の比屈折率差をとる領域内のすべて
の点において、比屈折率差の変化の割合の絶対値を０．
５以内とする条件を満たしている。
【０００９】本発明の光ファイバの屈折率分布に対する
比較例として、図３に、屈折率変化急峻部が存在する光
ファイバの屈折率を示す。図３（ａ）は、屈折率変化急
峻部が存在する屈折率分布を有する光ファイバについ
て、図の左端をコアの中心とし、図の右端をクラッドの
外周となるようにして屈折率分布を示したものである。
図３（ａ）において、符号１ｂ、曲線Ａ、及び直線Ｂは
図２の場合と同様のものを示している。図３（ｂ）は、
図の左端をコアの中心として、図３（ａ）に示した屈折
率分布をコア部分について拡大して示したものであり、
曲線Ｃは図２（ｂ）と同様に、曲線Ａで示した比屈折率
差を径方向位置について一次微分を取った値、すなわち
比屈折率差の傾きであり、図３（ｂ）からわかるよう
に、屈折率ピーク１ｂの変化が急峻であるため、この屈
折率変化急峻部において、一次微分値の絶対値は１．０
を超え、図２に示した場合と比較して大きくなってい
る。
比較例として、図３に、屈折率変化急峻部が存在する光
ファイバの屈折率を示す。図３（ａ）は、屈折率変化急
峻部が存在する屈折率分布を有する光ファイバについ
て、図の左端をコアの中心とし、図の右端をクラッドの
外周となるようにして屈折率分布を示したものである。
図３（ａ）において、符号１ｂ、曲線Ａ、及び直線Ｂは
図２の場合と同様のものを示している。図３（ｂ）は、
図の左端をコアの中心として、図３（ａ）に示した屈折
率分布をコア部分について拡大して示したものであり、
曲線Ｃは図２（ｂ）と同様に、曲線Ａで示した比屈折率
差を径方向位置について一次微分を取った値、すなわち
比屈折率差の傾きであり、図３（ｂ）からわかるよう
に、屈折率ピーク１ｂの変化が急峻であるため、この屈
折率変化急峻部において、一次微分値の絶対値は１．０
を超え、図２に示した場合と比較して大きくなってい
る。
【００１０】次に、比屈折率差の傾きの絶対値を以上の
ように定める根拠について説明する。図４（ａ）に、比
屈折率差の最大値に対して８０％以上となる領域におい
て、クラッド部の最も近くに存在する屈折率変化急峻部
の比屈折率差の傾きに対する、１３００ｎｍにおける波
長分散値を示している。図４（ａ）において、波長分散
の設計値は１．３３ps/(nm・km)である。縦軸に示す波
長分散値が１．３３ps/(nm・km)に近い値であること
は、設計値どおりの波長分散値を持つ光ファイバが実現
できることを意味し、波長分散値が小さくなるに従っ
て、設計値からの誤差の大きい波長分散値を持つ光ファ
イバが作製されることを意味する。図４（ａ）におい
て、左端の屈折率変化の傾きが０となる付近では、コア
内において屈折率変化急峻部が存在せず、屈折率変化を
生じていない理想的な場合であり、このように設計値ど
おりの屈折率分布を有する光ファイバを作製することが
できれば、設計値どおりの波長分散値を持つ光ファイバ
を作製することができる。高品質で高速伝送が可能な光
ファイバを実現するためには、実際に得られる波長分散
値を設計値に対して９５％程度確保することが必要と考
えられることから、図４（ａ）によると、比屈折率差の
最大値に対して比屈折率差が８０％以上となる領域にお
いて、比屈折率差の変化の割合すなわち傾きの絶対値が
０．５以下であることが好ましいことがわかる。
ように定める根拠について説明する。図４（ａ）に、比
屈折率差の最大値に対して８０％以上となる領域におい
て、クラッド部の最も近くに存在する屈折率変化急峻部
の比屈折率差の傾きに対する、１３００ｎｍにおける波
長分散値を示している。図４（ａ）において、波長分散
の設計値は１．３３ps/(nm・km)である。縦軸に示す波
長分散値が１．３３ps/(nm・km)に近い値であること
は、設計値どおりの波長分散値を持つ光ファイバが実現
できることを意味し、波長分散値が小さくなるに従っ
て、設計値からの誤差の大きい波長分散値を持つ光ファ
イバが作製されることを意味する。図４（ａ）におい
て、左端の屈折率変化の傾きが０となる付近では、コア
内において屈折率変化急峻部が存在せず、屈折率変化を
生じていない理想的な場合であり、このように設計値ど
おりの屈折率分布を有する光ファイバを作製することが
できれば、設計値どおりの波長分散値を持つ光ファイバ
を作製することができる。高品質で高速伝送が可能な光
ファイバを実現するためには、実際に得られる波長分散
値を設計値に対して９５％程度確保することが必要と考
えられることから、図４（ａ）によると、比屈折率差の
最大値に対して比屈折率差が８０％以上となる領域にお
いて、比屈折率差の変化の割合すなわち傾きの絶対値が
０．５以下であることが好ましいことがわかる。
【００１１】本発明のこの例によると、クラッド２に対
するコア１の比屈折率差の最大値に対して８０％以上の
比屈折率差を有する領域内のすべての点において、比屈
折率差の変化の割合の絶対値を０．５以内として光ファ
イバを作製することにより、波長分散等の光学特性が設
計値に近い値を有し、高品質で高速伝送が可能な光ファ
イバを実現することができる。
するコア１の比屈折率差の最大値に対して８０％以上の
比屈折率差を有する領域内のすべての点において、比屈
折率差の変化の割合の絶対値を０．５以内として光ファ
イバを作製することにより、波長分散等の光学特性が設
計値に近い値を有し、高品質で高速伝送が可能な光ファ
イバを実現することができる。
【００１２】次に、本発明の光ファイバ母材について、
図４(ｂ)を用いて説明する。図４(ｂ)は、比屈折率差の
最大値に対して８０％以上となる領域において、クラッ
ド部の最も近くに存在する屈折率変化急峻部傾きに対し
て、１３００ｎmにおける光ファイバ母材の波長分散推
定値と当該光ファイバ母材を光ファイバにして測定した
ときの波長分散値との差を示している。ここで、光ファ
イバ母材の比屈折率差の変化の割合は、比屈折率差の光
ファイバ母材径方向について光ファイバ母材直径を１０
０％とした場合の１％あたりの変化率として定義され
る。なお、光ファイバ母材の屈折率分布測定は、４０μ
mステップ以下で測定した。図４(ｂ)において、左側の
屈折率変化の傾きが０となる付近では、コア内において
屈折率変化急峻部が存在せず、屈折率変化を生じていな
い理想的な場合である。このような屈折率分布を有する
光ファイバ母材を作製することができれば、この光ファ
イバ母材を周知の線引き装置を用いて線引きして光ファ
イバにすることにより、設計値通りの波長分散値を持つ
光ファイバを作製することができる。高品質で高速伝送
が可能な光ファイバを実現するためには、実際に得られ
る波長分散値が設計値に対して近いことが必要と考えら
れることから、図４(ｂ)によると、比屈折率差の最大値
に対して比屈折率差が８０％以上となる領域において、
比屈折率差の変化の割合すなわち傾きの絶対値が0.5以
下であることが好ましいことがわかる。
図４(ｂ)を用いて説明する。図４(ｂ)は、比屈折率差の
最大値に対して８０％以上となる領域において、クラッ
ド部の最も近くに存在する屈折率変化急峻部傾きに対し
て、１３００ｎmにおける光ファイバ母材の波長分散推
定値と当該光ファイバ母材を光ファイバにして測定した
ときの波長分散値との差を示している。ここで、光ファ
イバ母材の比屈折率差の変化の割合は、比屈折率差の光
ファイバ母材径方向について光ファイバ母材直径を１０
０％とした場合の１％あたりの変化率として定義され
る。なお、光ファイバ母材の屈折率分布測定は、４０μ
mステップ以下で測定した。図４(ｂ)において、左側の
屈折率変化の傾きが０となる付近では、コア内において
屈折率変化急峻部が存在せず、屈折率変化を生じていな
い理想的な場合である。このような屈折率分布を有する
光ファイバ母材を作製することができれば、この光ファ
イバ母材を周知の線引き装置を用いて線引きして光ファ
イバにすることにより、設計値通りの波長分散値を持つ
光ファイバを作製することができる。高品質で高速伝送
が可能な光ファイバを実現するためには、実際に得られ
る波長分散値が設計値に対して近いことが必要と考えら
れることから、図４(ｂ)によると、比屈折率差の最大値
に対して比屈折率差が８０％以上となる領域において、
比屈折率差の変化の割合すなわち傾きの絶対値が0.5以
下であることが好ましいことがわかる。
【００１３】次に、上述した光ファイバ及び光ファイバ
母材を製造する方法について、図７を用いて説明する。
図７において、符号２１は反応容器、符号２２は反応容
器２１の排気管、符号２３は棒状のターゲット、符号２
４はターゲット２３用の回転式昇降機構、符号２５、２
６はガラス微粒子合成用のバーナ、符号２７、２８はマ
スフローコントローラ２９、３０を備えたガラス原料供
給系をそれぞれ示す。周知のとおり、回転式昇降機構２
４は、この回転式昇降機構２４を介して垂直に保持した
ターゲット２３を回転させながら反応容器２１内外に昇
降させるためのものであり、これは反応容器２１の上部
開口側に配置されている。バーナ２５、２６は、主原料
ガス（SiCl4）および副原料ガス（例えばGeCl4のような
ドープ原料ガス）の供給を受ける流路、燃料ガス(H2)用
の流路、助燃ガス（O2）用の流路、緩衝ガス(Ar)用の流
路などが同心円状に並んだ周知のものであり、これらの
ガラス原料供給系２７、２８には、前記マスフローコン
トローラ２９、３０のほか、液化原料タンク、キャリア
ガス供給タンク、原料ガスを発生させるためのバブリン
グ槽などが備えられている。上述した各バーナ２５、２
６は、反応容器２１の下部から一側部に亘る壁面を貫通
してここに取り付けられているとともに、該各バーナ２
５、２６の先端が、回転式昇降機構２４を介したターゲ
ット２３の下端に向けられている。
母材を製造する方法について、図７を用いて説明する。
図７において、符号２１は反応容器、符号２２は反応容
器２１の排気管、符号２３は棒状のターゲット、符号２
４はターゲット２３用の回転式昇降機構、符号２５、２
６はガラス微粒子合成用のバーナ、符号２７、２８はマ
スフローコントローラ２９、３０を備えたガラス原料供
給系をそれぞれ示す。周知のとおり、回転式昇降機構２
４は、この回転式昇降機構２４を介して垂直に保持した
ターゲット２３を回転させながら反応容器２１内外に昇
降させるためのものであり、これは反応容器２１の上部
開口側に配置されている。バーナ２５、２６は、主原料
ガス（SiCl4）および副原料ガス（例えばGeCl4のような
ドープ原料ガス）の供給を受ける流路、燃料ガス(H2)用
の流路、助燃ガス（O2）用の流路、緩衝ガス(Ar)用の流
路などが同心円状に並んだ周知のものであり、これらの
ガラス原料供給系２７、２８には、前記マスフローコン
トローラ２９、３０のほか、液化原料タンク、キャリア
ガス供給タンク、原料ガスを発生させるためのバブリン
グ槽などが備えられている。上述した各バーナ２５、２
６は、反応容器２１の下部から一側部に亘る壁面を貫通
してここに取り付けられているとともに、該各バーナ２
５、２６の先端が、回転式昇降機構２４を介したターゲ
ット２３の下端に向けられている。
【００１４】図７に示すVAD法を用いて光ファイバ母材
の前駆体となる多孔質ガラス母材１０、すなわち、コア
用多孔質ガラス層１１、クラッド用多孔質ガラス層１２
を有する多孔質ガラス母材１０の作製は、以下に例示す
るようにして行う。ターゲット２３は、回転式昇降機構
２４を介して反応容器２１の内部へ降下され、一定方向
へ回転している。各バーナ２５、２６のうち、コア用バ
ーナ２５の各流路には、SiCl4、GeCl4、H2、O2、Arが供
給され、クラッド用バーナ２６の各流路にはSiCl4、H
2、O2、Arが供給され、これらのバーナ２５、２６が燃
焼状態に保持される。こうして燃焼状態に保持された各
バーナ２５、２６は、周知の火炎加水分解反応を起こし
てスート状のガラス微粒子をそれぞれ生成し、これらガ
ラス微粒子を各バーナ先端からターゲット２３の下端に
向けて噴射かつ堆積させる。このようにして、ターゲッ
ト２３の下端には、同心円状に一体化されたコア用多孔
質ガラス層１１、クラッド用多孔質ガラス層１２を持つ
多孔質ガラス母材１０が形成される。多孔質ガラス母材
１０がこれの軸線方向沿いに成長するに従い、ターゲッ
ト２３が回転式昇降機構２４を介して引き上げられる。
なお、クラッドバーナは、１本に限らず、複数本用いて
も良い。
の前駆体となる多孔質ガラス母材１０、すなわち、コア
用多孔質ガラス層１１、クラッド用多孔質ガラス層１２
を有する多孔質ガラス母材１０の作製は、以下に例示す
るようにして行う。ターゲット２３は、回転式昇降機構
２４を介して反応容器２１の内部へ降下され、一定方向
へ回転している。各バーナ２５、２６のうち、コア用バ
ーナ２５の各流路には、SiCl4、GeCl4、H2、O2、Arが供
給され、クラッド用バーナ２６の各流路にはSiCl4、H
2、O2、Arが供給され、これらのバーナ２５、２６が燃
焼状態に保持される。こうして燃焼状態に保持された各
バーナ２５、２６は、周知の火炎加水分解反応を起こし
てスート状のガラス微粒子をそれぞれ生成し、これらガ
ラス微粒子を各バーナ先端からターゲット２３の下端に
向けて噴射かつ堆積させる。このようにして、ターゲッ
ト２３の下端には、同心円状に一体化されたコア用多孔
質ガラス層１１、クラッド用多孔質ガラス層１２を持つ
多孔質ガラス母材１０が形成される。多孔質ガラス母材
１０がこれの軸線方向沿いに成長するに従い、ターゲッ
ト２３が回転式昇降機構２４を介して引き上げられる。
なお、クラッドバーナは、１本に限らず、複数本用いて
も良い。
【００１５】本発明においては、多孔質ガラス母材１０
を製造する時に、コア用バーナ２５をターゲット２３と
の相対位置において上下、前後、左右に平行移動するこ
とと、コア用バーナ２５とターゲット２３とのなす角度
を変化させることのいずれか一方または両方を行うこと
により、クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に
対して８０％以上の比屈折率差を有する領域内の全ての
点において、比屈折率差の変化の割合の絶対値を0.5以
内とする光ファイバ母材を作製する。多孔質ガラス母材
１０の各多孔質ガラス層１１、１２を周知の電気加熱炉
を用いて透明ガラス化すると、コア用ガラス層、クラッ
ド用ガラス層を持つ光ファイバ母材が得られる。このよ
うにして作製された光ファイバ用母材を周知の線引装置
を用いて線引きして光ファイバが得られる。この際の線
引工程と同期して、線引直後の光ファイバの外周に既述
の一次被膜、ニ次被膜などが形成されて光ファイバ心線
が形成される。
を製造する時に、コア用バーナ２５をターゲット２３と
の相対位置において上下、前後、左右に平行移動するこ
とと、コア用バーナ２５とターゲット２３とのなす角度
を変化させることのいずれか一方または両方を行うこと
により、クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に
対して８０％以上の比屈折率差を有する領域内の全ての
点において、比屈折率差の変化の割合の絶対値を0.5以
内とする光ファイバ母材を作製する。多孔質ガラス母材
１０の各多孔質ガラス層１１、１２を周知の電気加熱炉
を用いて透明ガラス化すると、コア用ガラス層、クラッ
ド用ガラス層を持つ光ファイバ母材が得られる。このよ
うにして作製された光ファイバ用母材を周知の線引装置
を用いて線引きして光ファイバが得られる。この際の線
引工程と同期して、線引直後の光ファイバの外周に既述
の一次被膜、ニ次被膜などが形成されて光ファイバ心線
が形成される。
【００１６】光ファイバ母材の製造に関して、次のよう
な実施例も採用することができる。その一つは、はじめ
に、図７のVAD法を用いてコア用多孔質ガラス層１１の
みを形成し、かつ、これを透明ガラス化手段で精製なら
びにガラス化してコア用ガラス層を作り、次に、公知の
OVD法を用いてコア用ガラス層１１の外周にクラッド用
多孔質ガラス層１２を形成するとともに、これを透明ガ
ラス化手段で精製ならびにガラス化してクラッド用ガラ
ス層を形成する方法である。他の一つは、初めに、図７
のVAD法を用いてコア用多孔質ガラス層１１と所定の割
合のクラッド用多孔質ガラス層１２とを形成し、かつ、
これらを透明ガラス化手段で精製ならびにガラス化して
コア用ガラス層、クラッド用ガラス層を作り、その後、
OVD法を用いてクラッド用ガラス層の外周に不足するク
ラッド用多孔質ガラス層１２を形成するとともに、これ
を透明ガラス化手段で精製ならびにガラス化してクラッ
ド用ガラス層を形成する方法である。いずれの場合も、
光ファイバ母材を作製する際には、既述の条件を満足す
るようにして行う。
な実施例も採用することができる。その一つは、はじめ
に、図７のVAD法を用いてコア用多孔質ガラス層１１の
みを形成し、かつ、これを透明ガラス化手段で精製なら
びにガラス化してコア用ガラス層を作り、次に、公知の
OVD法を用いてコア用ガラス層１１の外周にクラッド用
多孔質ガラス層１２を形成するとともに、これを透明ガ
ラス化手段で精製ならびにガラス化してクラッド用ガラ
ス層を形成する方法である。他の一つは、初めに、図７
のVAD法を用いてコア用多孔質ガラス層１１と所定の割
合のクラッド用多孔質ガラス層１２とを形成し、かつ、
これらを透明ガラス化手段で精製ならびにガラス化して
コア用ガラス層、クラッド用ガラス層を作り、その後、
OVD法を用いてクラッド用ガラス層の外周に不足するク
ラッド用多孔質ガラス層１２を形成するとともに、これ
を透明ガラス化手段で精製ならびにガラス化してクラッ
ド用ガラス層を形成する方法である。いずれの場合も、
光ファイバ母材を作製する際には、既述の条件を満足す
るようにして行う。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に対して８
０％以上の比屈折率差を有する領域内のすべての点にお
いて、比屈折率差の変化の割合の絶対値を０．５以内と
して光ファイバ及び光ファイバ母材を作製することによ
り、波長分散等の光学特性が設計値に近い値を有し、高
品質で高速伝送が可能な光ファイバを実現することがで
きる。
クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に対して８
０％以上の比屈折率差を有する領域内のすべての点にお
いて、比屈折率差の変化の割合の絶対値を０．５以内と
して光ファイバ及び光ファイバ母材を作製することによ
り、波長分散等の光学特性が設計値に近い値を有し、高
品質で高速伝送が可能な光ファイバを実現することがで
きる。
【図１】本発明の光ファイバの屈折率分布の一例を示す
図である。
図である。
【図２】本発明の光ファイバの比屈折率差の変化の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】光ファイバの比屈折率差の変化の他の例を示す
図である。
図である。
【図４】（ａ）は比屈折率差の最大値に対して比屈折率
差が８０％以上となる領域において、クラッド部の最も
近くに存在する屈折率変化急峻部の比屈折率差の傾きに
対して、１３００ｎｍにおける波長分散値を示す図であ
り、（ｂ）は比屈折率差の最大値に対して８０％以上と
なる領域において、クラッド部の最も近くに存在する屈
折率変化急峻部傾きに対して、１３００ｎmにおける光
ファイバ母材の波長分散推定値と当該光ファイバ母材を
光ファイバにして測定したときの波長分散値との差を示
す図である。
差が８０％以上となる領域において、クラッド部の最も
近くに存在する屈折率変化急峻部の比屈折率差の傾きに
対して、１３００ｎｍにおける波長分散値を示す図であ
り、（ｂ）は比屈折率差の最大値に対して８０％以上と
なる領域において、クラッド部の最も近くに存在する屈
折率変化急峻部傾きに対して、１３００ｎmにおける光
ファイバ母材の波長分散推定値と当該光ファイバ母材を
光ファイバにして測定したときの波長分散値との差を示
す図である。
【図５】屈折率分布の設計値の一例を示す図である。
【図６】屈折率分布の設計値の他の例を示す図である。
【図７】本発明における光ファイバ用多孔質ガラス母材
の作製手段についてその一例を略示した断面図である。
の作製手段についてその一例を略示した断面図である。
１…コア、２…クラッド、１０…光ファイバ用多孔質ガ
ラス母材、１１…コア用多孔質ガラス層、１２…クラッ
ド用多孔質ガラス層、２１…反応容器、２３…ターゲッ
ト、２４…回転式昇降機構、２５…ガラス微粒子合成用
バーナ、２６…ガラス微粒子合成用バーナ。
ラス母材、１１…コア用多孔質ガラス層、１２…クラッ
ド用多孔質ガラス層、２１…反応容器、２３…ターゲッ
ト、２４…回転式昇降機構、２５…ガラス微粒子合成用
バーナ、２６…ガラス微粒子合成用バーナ。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 原田 光一
千葉県佐倉市六崎1440番地 株式会社フジ
クラ佐倉事業所内
Ｆターム(参考） 4G021 EA01 EB26
Claims (4)
- 【請求項１】 コアとクラッドとを有する光ファイバ母
材の製造方法において、クラッドに対するコアの比屈折
率差の最大値に対して８０％以上の比屈折率差を有する
領域内のすべての点における、比屈折率差の変化の割合
の絶対値が０．５以内となるようにして光ファイバ母材
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。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバ母材の製造方
法によって製造されたことを特徴とする光ファイバ母
材。 - 【請求項３】 請求項２記載の光ファイバ母材を線引き
して光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であっ
て、クラッドに対するコアの比屈折率差の最大値に対し
て８０％以上の比屈折率差を有する領域内のすべての点
における、比屈折率差の変化の割合の絶対値が０．５以
内となるようにして光ファイバを製造することを特徴と
する光ファイバの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の光ファイバの製造方法に
よって製造されたことを特徴とする光ファイバ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002120960A JP4540923B2 (ja) | 2001-11-09 | 2002-04-23 | 光ファイバの製造方法および光ファイバ母材の製造方法 |
| US10/282,202 US7069748B2 (en) | 2001-11-09 | 2002-10-28 | Optical fiber, optical fiber preform, and manufacturing method therefor |
| CNB02150251XA CN1220083C (zh) | 2001-11-09 | 2002-11-06 | 光纤、光纤预制棒及其制造方法 |
| CNU022846263U CN2603406Y (zh) | 2001-11-09 | 2002-11-06 | 光纤、光纤预制棒 |
| RU2002129792/03A RU2243943C2 (ru) | 2002-04-23 | 2002-11-06 | Оптическое волокно, заготовка оптического волокна и способ их изготовления |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-345211 | 2001-11-09 | ||
| JP2001345211 | 2001-11-09 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=26624453
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| CN1847179B (zh) * | 2005-04-13 | 2010-09-08 | 富通集团有限公司 | 一种光纤预制棒生产方法 |
| JP5737070B2 (ja) | 2010-09-02 | 2015-06-17 | 信越化学工業株式会社 | チタニアドープ石英ガラス及びその製造方法 |
| US9481599B2 (en) | 2010-12-21 | 2016-11-01 | Corning Incorporated | Method of making a multimode optical fiber |
| JP5935882B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2016-06-15 | 住友電気工業株式会社 | ガラス微粒子堆積体の製造方法およびガラス母材の製造方法 |
| DK3495329T3 (da) * | 2016-08-02 | 2021-02-08 | Sumitomo Electric Industries | Fremgangsmåde til fremstilling af optisk fibermatrix og fremgangsmåde til fremstilling af optisk fiber |
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| JPH0240003B2 (ja) | 1985-07-29 | 1990-09-10 | Sumitomo Electric Industries | Tanitsumoodo*hikarifuaibayobozainoseizohoho |
| JPS62162638A (ja) * | 1986-01-09 | 1987-07-18 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバ母材の製造方法 |
| JPH05116970A (ja) | 1991-10-30 | 1993-05-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ母材の製造方法 |
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| EP1136849A4 (en) * | 1998-11-02 | 2002-09-04 | Sumitomo Electric Industries | SINGLE-MODE OPTICAL FIBER AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002120960A patent/JP4540923B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2002-10-28 US US10/282,202 patent/US7069748B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-06 CN CNU022846263U patent/CN2603406Y/zh not_active Expired - Lifetime
- 2002-11-06 CN CNB02150251XA patent/CN1220083C/zh not_active Expired - Lifetime
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