JP2003238203A - 石英光ファイバおよび石英光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

石英光ファイバおよび石英光ファイバ母材の製造方法

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layer
dopant
quartz optical
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Hisashi Koaizawa
久 小相澤
Atsushi Terada
淳 寺田
Katsunori Inoue
克徳 井上
Tadahiro Nakamura
肇宏 中村
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率分布の局所的変動が小さな石英光ファ
イバ母材および石英光ファイバを製造する。 【解決手段】 たとえば、センタ・コア１１、ディプレ
スト層部分１３、セグメント層部分１５、クラッド層部
分１７からなる石英光ファイバ母材の製造に際して、セ
グメント層部分１５にアルミニウムを含むドーパントを
ドープする。センタ・コアにはアルミニウムを含むドー
パントはドープせず、たとえば、ＧｅＯ 2 をドープす
る。なお、その他の光ファイバにおいても同様であり、
クラッド層部分の屈折率に対して比屈折率差が大きい部
分にはＡｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 との混合物をドープし、比
屈折率差が小さい部分にはＡｌ2 Ｏ3 のみをドープす
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、光ファイバ母材を
製造（合成）する方法に関するものであり、特に、屈折
率を変化させるドーパントを高濃度でドープしても屈折
率の局所的な変動（脈理）を少なくできる石英光ファイ
バ母材の製造方法（合成方法）に関する。本発明はさら
に、そのような石英光ファイバ母材の製造方法によって
製造された石英光ファイバ母材から製造した石英光ファ
イバに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバを用いた信号伝送にお
いて、伝送容量の拡大を図るために波長分割多重（ＷＤ
Ｍ：Wave Division Multiplexing) 伝送方式が盛んに行
われている。ＷＤＭ伝送では分散の制御が重要であり、
分散が小さく波長に対する分散の傾きが小さい石英光フ
ァイバ（以下、「低分散スロープ型光ファイバ」と略
す）が鋭意開発されている。また、高出力の信号を伝送
するために有効断面積の大きな石英光ファイバが開発さ
れている。さらに、石英光ファイバを用いた伝送系統に
おける中継局での分散の制御として、分散補償光ファイ
バ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation optical Fiber)
を用いた分散補償モジュールが使われている。
【０００３】このような石英光ファイバの断面構成と屈
折率分布を図１（Ａ）、（Ｂ）〜図３（Ａ）、（Ｂ）に
例示する。
【０００４】図１（Ａ）に図解した石英光ファイバ（以
下、光ファイバ）１は、センタ・コア１１と、センタ・
コア１１の外周に設けられたディプレスト層１３と、デ
ィプレスト層１３の外周に設けられたセグメント層１５
と、セグメント層１５の外周に設けられたクラッド層１
７とを有する。なお、センタ・コア１１、ディプレスト
層１３およびセグメント層１５を総称してコア部１０と
呼ぶ。
【０００５】図１（Ｂ）は図１（Ａ）に図解した光ファ
イバ１の各部の屈折率プロファイルを示すグラフであ
る。屈折率を変化させるドーパントがドープされていな
い石英ガラス（シリカ）で形成されたクラッド層１７の
屈折率ｎ17を基準とすると、センタ・コア１１の屈折率
ｎ11は屈折率ｎ17よりΔ11だけ比屈折率差が高く、ディ
プレスト層１３の屈折率ｎ13はΔ13だけ比屈折率差が低
く、セグメント層１５の屈折率ｎ15はΔ15だけ比屈折率
差が高い。センタ・コア１１およびセグメント層１５に
は屈折率を高めるドーパントがドープされており、ディ
プレスト層１３には屈折率を低くするドーパントがドー
プされている。なお、比屈折率差Δは、たとえば、Δ11
は｛（ｎ11 2 −ｎ17 2 ）／（ｎ11 2 ＋ｎ17 2 ）｝1/2 ×
１００％として定義される。図１（Ａ）、（Ｂ）に図解
したセグメント層１５を有する光ファイバ１を、セグメ
ント型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ１と言
う。
【０００６】図２（Ａ）に図解した光ファイバ２は、セ
ンタ・コア２１と、センタ・コア２１の外周に設けられ
たサイドコア２３と、サイドコア２３の外周に設けられ
たクラッド層２５とを有する。なお、センタ・コア２１
とサイドコア２３とを総称してコア部２０と呼ぶ。
【０００７】図２（Ｂ）は図２（Ａ）に図解した光ファ
イバ２の各部の屈折率プロファイルを示すグラフであ
る。屈折率を変化させるドーパントがドープされていな
い石英ガラス（シリカ）で形成されたクラッド層２５の
屈折率ｎ25を基準とすると、センタ・コア２１の屈折率
ｎ21は屈折率ｎ25よりΔ21だけ比屈折率差が高く、サイ
ドコア２３の屈折率ｎ23はΔ23だけ比屈折率差が高い。
センタ・コア２１およびサイドコア２３には屈折率を高
めるドーパントがドープされている。図２（Ａ）、
（Ｂ）に図解したコア部２０の屈折率が階段状の光ファ
イバを階段型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ２
と言う。
【０００８】図３（Ａ）に図解した光ファイバ３は、セ
ンタディプレスト層３１と、センタディプレスト層３１
の外周に設けられたセグメント層３３と、セグメント層
３３の外周に設けられたディプレスト層３５と、ディプ
レスト層３５の外周に設けられたクラッド層３７とを有
する。なお、センタディプレスト層３１、セグメント層
３３およびディプレスト層３５を総称してコア部３０と
呼ぶ。
【０００９】図３（Ｂ）は図３（Ａ）に図解した光ファ
イバ３の各部の屈折率プロファイルを示すグラフであ
る。屈折率を変化させるドーパントがドープされていな
い石英ガラス（シリカ）で形成されたクラッド層３７の
屈折率ｎ37を基準とすると、センタディプレスト層３１
とディプレスト層３５との屈折率ｎ31、ｎ35とはそれぞ
れ屈折率ｎ37よりΔ31、Δ35だけ比屈折率差が低く、セ
グメント層３３の屈折率ｎ33はΔ33だけ比屈折率差が高
い。センタディプレスト層３１およびディプレスト層３
５には屈折率を低くするドーパントがドープされてお
り、セグメント層３３には屈折率を高くするドーパント
がドープされている。図３（Ａ）、（Ｂ）に図解した屈
折率のプロファイルが凹型の光ファイバをＭ型の屈折率
プロファイルを持つ光ファイバ３と言う。
【００１０】図２（Ａ）、（Ｂ）に図解した階段型の屈
折率プロファイルを持つ光ファイバ２の製造に用いる光
ファイバ母材を合成する場合について述べる。まず、コ
ア部２０に対応する部分およびサイドコア２３に対応す
る部分を、たとえば、ＶＡＤ法で合成する。その詳細を
述べると、ガラス原料ガス(SiCl4) と、屈折率を高める
ドーパント、たとえば、四塩化ゲルマニウム(GeCl4)
と、たとえば、水素および酸素、必要に応じてシールガ
スも含む燃焼ガスをコア用バーナに供給し、コア用バー
ナの火炎内で加水分解させて酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ
2）とシリカ粒子（またはガラス微粒子、ＳｉＯ2 ）を
含む火炎を反応容器内で回転する出発母材に吹きつけて
ガラス微粒子を堆積させてセンタ・コア２１に対応する
スート（soot、煤体）部分を合成する。このセンタ・コ
ア２１の合成と同時に、SiCl4 と、屈折率を高めるドー
パント、たとえば、GeCl4 と、水素および酸素、必要に
応じてシールガスも含む燃焼ガスをサイドコアバーナに
供給し、サイドコアバーナの火炎内が加水分解させてＧ
ｅＯ2 とＳｉＯ2 との微粒子を含む火炎をセンタ・コア
２１に対応するスートの上に堆積してセンタ・コア２１
の上にサイドコア２３に対応するスート部分を合成す
る。このようにセンタ・コアに対応する部分とその上に
形成されたサイドコアに対応する部分からなるスートを
脱水し、さらに焼結して透明ガラス母材とし、さらに加
熱延伸してロッドとする。このように製造されたコア部
２０に対応する部分のロッドにＯＶＤ法でガラス原料ガ
ス(SiCl4) および燃焼ガスをバーナに供給してクラッド
層２５に対応する部分のスートを堆積させる。出来たス
ート母材を脱水・焼結して光ファイバ母材（プリフォー
ム）を製造する。このようにした製造した光ファイバ母
材を線引きして、図２（Ｂ）に図解した階段型の屈折率
プロファイルを持つ光ファイバ２を製造する。
【００１１】図１（Ａ）、（Ｂ）に図解したセグメント
型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ１のための光
ファイバ母材１Ａを合成する場合について述べる。ま
ず、センタ・コア部分１１Ａを、ガラス原料ガス(SiC
l4) と、屈折率を高めるドーパント、たとえば、四塩化
ゲルマニウム(GeCl4) と、燃焼ガスをバーナに供給し、
たとえば、ＶＡＤ法で合成する。このように合成したス
ートをガラス化炉にて脱水し、焼結して透明ガラス母材
とし、さらに加熱延伸してロッドとする。ついで、この
ロッドに対して、ガラス原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガス
をバーナに供給して、たとえば、ＯＶＤ法でディプレス
ト層部分１３Ａのスートを合成しガラス化炉にて脱水
し、屈折率を低下させるドーパント、たとえば、フッ素
をドープし、焼結して透明ガラス母材とし、さらに加熱
延伸してロッドとする。さらに上記ロッドに対して、ガ
ラス原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガスと、屈折率を高める
ドーパント、たとえば、四塩化ゲルマニウム(GeCl4) を
バーナに供給し、たとえば、ＯＶＤ法でセグメント層部
分１５Ａのスートを合成し、できたスートをガラス化炉
にて脱水・焼結して透明ガラス母材とし、さらに加熱延
伸してロッドとする。最後に、ＯＶＤ法でクラッド層部
分１７Ａのスートを合成し、脱水・焼結して透明ガラス
母材とし、さらに加熱延伸して、セグメント型の屈折率
プロファイルを持つ光ファイバ母材１Ａを製造する。
【００１２】このようにした製造した光ファイバ母材１
Ａを線引きして図１（Ａ）、（Ｂ）に図解した光ファイ
バ１を製造する。
【００１３】図３（Ａ）、（Ｂ）に図解したＭ型の屈折
率プロファイルを持つ光ファイバ３のための光ファイバ
母材３Ａを合成する場合について述べる。まず、ガラス
原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガスをバーナに供給して、た
とえば、ＶＡＤ法でセンタディプレスト層３１Ａのスー
トを合成する。合成したスートをガラス化炉にて脱水
し、ガラス化炉内に、屈折率を低下させるドーパント、
たとえば、SiF4、Si2F6 、CF4 、C2F6などのガスを供給
して前記スートにフッ素をドープし、焼結して透明ガラ
ス母材とし、さらに加熱延伸してロッドとする。このロ
ッドに対して、ガラス原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガス
と、屈折率を高めるドーパント、たとえば、四酸化ゲル
マニウム(GeCl4) とをバーナに供給し、ＯＶＤ法でセグ
メント層部分３３Ａのスートを合成する。さらに合成し
たスートをガラス化炉にて脱水・焼結して透明ガラス母
材とし、さらに加熱延伸してロッドとする。さらにこの
ロッドに対して、ガラス原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガス
をバーナに供給し、ＯＶＤ法でディプレスト層部分３５
Ａのスートを合成する。合成したスートをガラス化炉に
て脱水し、屈折率を低下させるドーパント、たとえば、
フッ素をドープし、焼結して透明ガラス母材とし、さら
に加熱延伸してロッドとする。このロッドに対してさら
にガラス原料ガス(SiCl4) と燃焼ガスをバーナに供給
し、ＯＶＤ法でクラッド層３７に対応する部分のスート
を合成し、脱水・焼結して透明ガラス母材とする。この
透明ガラス母材をさらに加熱延伸して光ファイバ母材３
Ａを製造する。このようにした製造した光ファイバ母材
を線引きして、図３（Ａ）、（Ｂ）に図解したＭ型の屈
折率プロファイルを持つ光ファイバ３を製造する。
【００１４】ガラス化工程では必要に応じて脱水処理、
石英ガラス（ＳｉＯ2 ）の屈折率より屈折率を低下させ
る処理、たとえば、SiF4、Si2F6 、CF4 、C2F6などのガ
スを供給してフッ素ドープ処理を行い、さらに焼結処理
を行い透明ガラス母材とする。ドープ処理と焼結処理を
一緒に行うこともある。以上のように、光ファイバ１、
２、３の各部分に対応する光ファイバ母材の各部分の製
造（合成）ごとに工程を分けることで、各層の厚さの制
御が容易に出来る。また、各層の厚さが特性に敏感に影
響する工程に関しては、多めに堆積し、前記ロッドをＨ
Ｆや機械的、熱的に削り、厚さの調整を行うことが好ま
しい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバ１、２、３
を構成する各層の屈折率分布の比屈折率差Δが大きくな
ると、屈折率分布の局所的な変動（脈理）が大きくな
る。そして、そのような屈折率の脈理が大きくなると光
ファイバの屈折率分布を正確に測定できないという問題
に遭遇している。
【００１６】屈折率分布の脈理の発生を考察する。屈折
率分布をシリカ（石英ガラス、ＳｉＯ2 ）レベルより高
めるドーパントとして通常、四塩化ゲルマニウム(GeC
l4) をバーナに供給する。バーナに供給されたドーパン
ト原料ＧｅＣｌ4 およびガラス原料ガス(SiCl4) は、水
素、酸素などの燃焼ガスとバーナの火炎内で加水分解し
て、酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ2 ）とシリカ（ＳｉＯ
2 ）微粒子となり、ロッド（出発母材）に堆積される。
ところで、ＶＡＤ法やＯＶＤ法でＧｅＯ2 をシリカスー
トにドープする場合、比屈折率差Δが大きくなるに従い
ＧｅＯ2 のシリカへのドープ量が均一にならず、屈折率
の変動（脈理）が起こると考えられている。現在の技術
水準では、屈折率を高めるドーパントとしてゲルマニウ
ムを用いると、屈折率の変動（脈理）無しで大きな比屈
折率差を有する光ファイバ用母材（プリフォーム）を作
るのは難しい。
【００１７】その一方で、ＯＶＤ法はスート合成の生産
性が高いという利点があるので、上述したように、「低
分散スロープ型光ファイバ」、または、ＤＣＦなどに使
用する光ファイバ母材の製造過程においてＯＶＤ法が採
用されている。
【００１８】特に、図１（Ｂ）、図３（Ｂ）に図解した
ような屈折率分布を持つ光ファイバをＯＶＤ法で合成す
る際、屈折率を高くするためにＧｅＯ2 を多量にドープ
する場合、ドーピング効率が下がる。ＯＶＤ法では、大
量の原料を供給し反応できるために生産性は高いが、バ
ーナ火炎の温度が高くなり、ＧｅＣｌ4 がＧｅＯ2 とな
らずにＧｅＯ（気体）状態となった状態でスート面に到
達する。粒子化していないために堆積効率が下がること
が考えられる。また、火炎が高温のため、スート表面で
の温度分布の温度差も大きくなり、低温部で堆積したＧ
ｅＯ2 は非晶質とならず、ガラス化の脱水工程で輝散し
てしまい、ドーピング効率が低下することも考えられ
る。そのため、必要な屈折率を確保するためには、必要
以上に四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ4 ）を多量にバー
ナに供給しなければならず、このことが屈折率の脈理を
増加させる要因になっている。また、ＧｅＣｌ4 は高価
であるから、多量のゲルマニウムを用いて製造された光
ファイバ母材、ひいては、最終製品としての光ファイバ
の価格が高くなるという問題に遭遇している。
【００１９】また、図２（Ａ）、（Ｂ）に例示したよう
に、比較的比屈折率差が小さくても、たとえば、波長分
割多重（ＷＤＭ）伝送方式に使用する分散が小さく波長
に対する分散の傾きが小さい「低分散スロープ型光ファ
イバ」などにおいては、要求される屈折率分布形状の許
容精度が厳しいので、屈折率の変動（脈理）を低減しな
いと正確な屈折率分布の測定ができなくなり、歩留りの
低下になるという問題に遭遇する。
【００２０】このように、ＶＡＤ法およびＯＶＤ法のい
ずれの方法についても、ＧｅＯ2 を高濃度にドープする
場合、屈折率の変動（脈理）が大きくなり、非破壊方式
で光学的に光ファイバの屈折率分布の測定が正確にでき
ないために、光ファイバの光学設計が正確に、場合によ
っては全くできないという問題に遭遇している。
【００２１】光ファイバの屈折率の測定は、歩留りの向
上、高い生産性の維持、製造条件を迅速に次の製造に反
映することを可能にするためなどの理由で、非破壊で行
うことが望ましい。しかしながら、屈折率の変動（脈
理）があるレベルより強くなると、非破壊方式では屈折
率が測れなくなる。この非破壊方式による屈折率の測定
の困難性は、ＶＡＤ法で製造された光ファイバ母材（プ
リフォーム）についてよりＯＶＤ法で製造されたプリフ
ォームの方が顕著である。その理由は、屈折率の脈理が
プリフォームの軸方向に対して出来る方向が異なるため
と推察されている。すなわち、ＶＡＤ法ではドーパント
のスートへのドープがプリフォームの長手方向の軸と角
度を持つが、ＯＶＤ法ではドーパントのスートへのドー
プがプリフォームの軸と平行になるためと考えられる。
なお、ＶＡＤ法でも、中心のセンタ・コア以外は、屈折
率の脈理が平行に近づくので、センタ・コア以外の部分
でドーパントの濃度が高い場合は、屈折率の脈理が大き
くなり、屈折率の測定が困難になる場合がある。
【００２２】本発明の目的は、効率よくドーパントをド
ーピングができ、屈折率の脈理が少なく、低価格の石英
光ファイバ母材および石英光ファイバを製造する方法、
および、石英光ファイバを提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の発明者によれ
ば、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に例示したよ
うな屈折率分布を持つ石英光ファイバの場合、中心部の
信号伝送部以外の比屈折率差の大きな部分にアルミニウ
ムを含むドーパントをドープすることにより、屈折率分
布の局所的変動（脈理）を小さくできることを見いだし
た。そのようなドーパントとしては、塩化アルミニウム
（AlCl3)が有効であり、塩化アルミニウム（AlCl3)を使
うことで四塩化ゲルマニウム(GeCl4) の量を低減するこ
とが有効であることが判った。AlCl3 はSiCl4 と同様に
GeCl4 とは異なり、GeO という中間生成物がほとんどで
きずに粒子化する。したがって、SiO2とAl2O3 はバーナ
燃焼条件を適正化すると火炎内で均一にドープできる。
また、GeO2もある一定量以下ならば、脈理が発生しても
屈折率の測定に影響しないことがわかった。
【００２４】本発明の第１の観点によれば、第１の屈折
率のセンタ・コアと、該センタ・コアの外周に形成され
た第２の屈折率の第２層と、該第２層の外周に形成され
た第３の屈折率の第３層と、クラッドとを少なくとも含
み、３層以上の屈折率分布を持つ石英光ファイバにおい
て、前記クラッドの屈折率より屈折率が高い前記センタ
・コア以外の前記第２層および／または前記３層にＡｌ
2 Ｏ2 を含むドーパントがドープされていることを特徴
とする、石英光ファイバが提供される。
【００２５】好ましくは、前記クラッドの屈折率に対す
る前記第２層および／または前記第３層の比屈折率差が
０．４％以上の場合はＡｌ2 Ｏ2 およびＧｅＯ2 を前記
スートにドープし、前記クラッドの屈折率に対する前記
第２層および／または前記第３層の比屈折率差が０以上
０．４％未満の場合はＡｌ2 Ｏ2 だけを前記スートにド
ープする。
【００２６】さらに好ましくは、前記第２層および／ま
たは前記第３層にドープされた前記Ａｌ2 Ｏ2 とＧｅＯ
2 により形成されるシリカの比屈折率差の比率ΔAl／Δ
Geを、０．５〜２．０にする。
【００２７】好ましくは、前記第２層および／または前
記第３層をＯＶＤ法で合成する。
【００２８】本発明の第２の観点によれば、クラッドの
屈折率より屈折率が高い第１屈折率のセンタ・コアと、
該センタ・コアの外周に形成されたシリカの屈折率より
屈折率が低い第２屈折率のディプレスト層と、該ディプ
レスト層の外周に形成され前記センタ・コアの屈折率よ
り屈折率が低く前記クラッドの屈折率より高い第３屈折
率のセグメント層と、前記クラッドとを少なくとも有す
る石英光ファイバにおいて、前記セグメント層にＡｌ2
Ｏ2 を含むドーパントがドープされていることを特徴と
する石英光ファイバが提供される。
【００２９】本発明の第３の観点によれば、クラッドの
屈折率より屈折率が高い第１屈折率のセンタ・コアと、
該センタ・コアの外周に形成され、前記クラッドの屈折
率より屈折率が高く前記第１屈折率より屈折率が低いサ
イドコアと、前記クラッドとを少なくとも有する石英光
ファイバにおいて、前記サイドコアにＡｌ2 Ｏ2 を含む
ドーパントがドープされていることを特徴とする石英光
ファイバが提供される。
【００３０】本発明の第４の観点によれば、クラッドの
屈折率より屈折率が低い第１屈折率のセンタディプレス
トと、該センタディプレストの外周に形成された前記ク
ラッドの屈折率より屈折率が高い第２屈折率のセグメン
ト層と、該セグメント層の外周に形成された、前記クラ
ッドの屈折率より屈折率が低い第３の屈折率の第２ディ
プレスト層と、前記クラッドとを少なくとも有する石英
光ファイバにおいて、前記セグメント層にＡｌ2 Ｏ2 を
含むドーパントがドープされていることを特徴とする石
英光ファイバが提供される。
【００３１】本発明の第５の観点によれば、第１の屈折
率のセンタ・コアと、該センタ・コアの外周に形成され
た第２の屈折率の第２層と、該第２層の外周に形成され
た第３の屈折率の第３層と、クラッドを少なくとも含
み、３層以上の屈折率分布を持つ石英光ファイバを形成
するための光ファイバ母材の製造方法において、前記ク
ラッドの屈折率より屈折率が高い前記センタ・コア以外
の前記第２層および／または前記３層の合成の際、塩化
アルミニウム（AlCl3)を含むドーパントを、ガラス原料
ガス(SiCl4) および燃焼ガスとともにバーナに供給し
て、Ａｌ2 Ｏ2 を含むドーパントをスートにドープする
ことを特徴とする石英光ファイバ母材の製造方法が提供
される。
【００３２】本発明の第６の観点によれば、光ファイバ
のクラッド部分の屈折率より屈折率が高い第１屈折率の
センタ・コア部分と、該センタ・コア部分の外周に形成
されたシリカの屈折率より屈折率が低い第２屈折率のデ
ィプレスト層部分と、該ディプレスト層部分の外周に形
成され前記センタ・コア部分の屈折率より屈折率が低く
前記クラッド部分の屈折率より高い第３屈折率のセグメ
ント層部分と、前記クラッド部分とを少なくとも有する
石英光ファイバ母材の製造方法において、前記セグメン
ト層部分の合成の際、塩化アルミニウム（AlCl3)を含む
ドーパントを、ガラス原料ガス(SiCl4) および燃焼ガス
とともにバーナに供給して、Ａｌ2 Ｏ2を含むドーパン
トを前記セグメント層部分のスートにドープすることを
特徴とする石英光ファイバ母材の製造方法が提供され
る。
【００３３】本発明の第７の観点によれば、光ファイバ
のクラッド部分の屈折率より屈折率が高い第１屈折率の
センタ・コア部分と、該センタ・コア部分の外周に形成
され、前記クラッド部分の屈折率より屈折率が高く前記
第１屈折率より屈折率が低いサイドコア部分と、該サイ
ドコアの外周に形成された前記クラッド部分とを少なく
とも有する石英光ファイバ母材の製造方法において、前
記サイドコア部分の合成の際、塩化アルミニウム（AlCl
3)を含むドーパントを、ガラス原料ガス(SiCl4) および
燃焼ガスとともにバーナに供給して、Ａｌ2 Ｏ2 を含む
ドーパントを前記セグメント層部分のスートにドープす
ることを特徴とする石英光ファイバ母材の製造方法が提
供される。
【００３４】本発明の第８の観点によれば、光ファイバ
のクラッド部分の屈折率より屈折率が低い第１屈折率の
センタディプレスト部分と、該センタディプレスト部分
の外周に形成された前記クラッド部分の屈折率より屈折
率が高い第２屈折率のセグメント層部分と、該セグメン
ト層部分の外周に形成された、前記クラッドの屈折率よ
り屈折率が低い第３の屈折率の第２ディプレスト層部分
と、前記クラッド部分とを少なくとも有する石英光ファ
イバ母材の製造方法において、前記セグメント層部分の
合成の際、塩化アルミニウム（AlCl3)を含むドーパント
を、ガラス原料ガス(SiCl4) および燃焼ガスとともにバ
ーナに供給して、Ａｌ2 Ｏ2 を含むドーパントを前記セ
グメント層部分のスートにドープすることを特徴とする
石英光ファイバ母材の製造方法が提供される。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の石英光ファイバ母材の製造方法、石英光ファイバ母材
および石英光ファイバの実施の形態について述べる。
【００３６】第１実施の形態 本発明の第１実施の形態として、図１（Ａ）、（Ｂ）に
図解したセグメント型の屈折率プロファイルを持つ光フ
ァイバのための光ファイバ母材（プリフォーム）を製造
する方法と装置、および、製造された光ファイバ母材か
ら光ファイバを製造する場合について述べる。
【００３７】セグメント型の屈折率プロファイルを持つ
光ファイバ１とそのための光ファイバ母材とは構造的に
ほぼ相似形であり、それらの屈折率分布も線引条件によ
り多少の変化を受けるがほぼ同じである。したがって、
図１（Ａ）に図解したセグメント型の屈折率プロファイ
ルを持つ光ファイバ１のセンタ・コア１１、ディプレス
ト層１３、セグメント層１５、クラッド層１７と、光フ
ァイバ母材のセンタ・コア１１に対応する部分、ディプ
レスト層１３に対応する部分、セグメント層１５に対応
する部分、クラッド層１７に対応する部分とは１対１に
対応している。そこで、光ファイバ母材について、光フ
ァイバ母材１Ａ、センタ・コア部分１１Ａ、ディプレス
ト層部分１３Ａ、セグメント層部分１５Ａ、クラッド層
部分１７Ａと呼ぶ。
【００３８】工程１：センタ・コア部分の製造 （ａ１）センタ・コア部分１１Ａを、たとえば、ＶＡＤ
法で、ガラス原料ガスと、屈折率を高めるドーパント
と、燃焼ガスとをバーナに供給し、合成する。さらに具
体的に述べると、ＶＡＤ装置のバーナに、たとえば、水
素(H2)および酸素(O2)、必要に応じてシールガス、たと
えば、ヘリウムガス(He)やアルゴンガス(Ar)も含む燃焼
ガスと、ガラス原料ガス(SiCl4) と、屈折率を高めるド
ーパントとして、たとえば、四塩化ゲルマニウム(GeC
l4) とを供給し、バーナの火炎内でこれらのガスを加水
分解させてシリカ微粒子（SiO2）と酸化ゲルマニウム
（GeO2）を合成して出発母材にこれらを吹きつけてドー
パントをドープさせながら、スートとして堆積させる。 （ａ２）このように合成したスートを図示しないガラス
化装置において脱水・焼結して透明ガラス母材とする。 （ａ３）さらに透明ガラス母材を図示しない延伸装置に
おいて加熱延伸してセンタ・コア部分１１Ａのロッドと
する。 （ａ４）その後、火炎延伸した石英ガラスロッドを加工
した場合は、たとえば、フッ化水素酸（フッ酸）を用い
てウェットエッチングし、さらに、純水でフッ酸を置換
して乾燥させる。ウェットエッチングを行うのは、火炎
延伸により石英ガラスロッドに伝送損失の原因となる水
分が混入する可能性があるので、その水分を排除するた
めである。なお、この工程の処理は公知の処理であるの
で、以下、記述を省略する。もちろん、延伸工程におい
て水分が石英ガラスロッドに入らない場合は、この処理
は不要である。
【００３９】図４は上述したディプレスト層部分１３
Ａ、セグメント層部分１５Ａおよびクラッド層部分１７
ＡをＯＶＤ法で合成するＯＶＤ装置１００の構成図であ
る。ＯＶＤ装置１００は、反応容器１０２と、この反応
容器１０２に連結して反応容器１０２から部分的に突出
しているバーナ収容部１０３と、バーナ収容部１０３内
に収容されたバーナ１０１と、バーナ収容部１０３と対
向した反応容器１０２の壁面に設けられた排気部１０４
とを有する。排気部１０４はスートとして堆積されなか
ったガラス微粒子などの反応容器１０２内の不要なガス
を図示しないスクラバに排出する。
【００４０】ＯＶＤ装置１００はさらに、スピンドル機
構１０５を有する。スピンドル機構１０５は、ＶＡＤ法
で合成したセンタ・コア部分１１Ａを出発母材１２０と
して、この出発母材１２０の両端に接続されている支持
部材１２１を把持している１対のチャック１０６に結合
され、出発母材１２０をバーナ１０１に対して相対的に
長手方向Ｌに往復移動させ（トラバース）、かつ、出発
母材１２０の長手方向を回転軸として出発母材１２０を
回転させる。すなわち、スピンドル機構１０５は、出発
母材１２０の外周に第１堆積スート（ディプレスト層部
分）１３０、第２堆積スート（セグメント層部分）１３
２および第３堆積スート（クラッド層）１３４を堆積さ
せるため、バーナ１０１に対して出発母材１２０を相対
的に往復運動させる手段である。ＯＤＶ法によるスート
の合成は、ディプレスト層１３０，セグメント層１３
２，クラッド層１３４を別々にスート合成とガラス化を
繰り返して各層を独立に形成する。また、セグメント層
１３２とクラッドの一部または全てを同時にスート合成
することも可能である。
【００４１】なお、スピンドル機構１０５は出発母材１
２０を回転のみさせ、バーナ１０１が出発母材１２０の
長手方向に沿って往復移動させるようにすることもでき
る。しかしながら、本実施の形態においては、スピンド
ル機構１０５が出発母材１２０を往復移動させ、かつ、
出発母材１２０をその軸を中心として回転させる場合に
ついて述べる。
【００４２】バーナ１０１は、チャック１０６に把持さ
れて、反応容器１０２の内部を往復移動しながら回転さ
れる出発母材１２０の外周に火炎１１０を形成する。
【００４３】バーナ１０１には、第１ガス供給ライン１
６１を介して燃焼ガス供給装置１４１から燃焼ガス、た
とえば、水素（H2) 、酸素（O2）が別々に供給される。
好ましくは燃焼ガス供給装置１４１はさらに、シールガ
スとして不活性ガス、たとえば、アルゴン（Ar）または
ヘリウムガス(He)をも別々に供給する（図中では、第１
ガス供給ライン１６１と略して書いてある）。バーナ１
０１には第２エアーバルブ１５２が設けられた第２ガス
供給ライン１６２を介して原料ガス供給装置１４２から
ガラス原料ガス(SiCl4) が供給される。
【００４４】セグメント層部分１５Ａを合成するとき、
第３ガス供給ライン１６３を介してドーパント供給装置
１４３からクラッド部分の屈折率より屈折率を高めるド
ーパントが供給される。そのようなドーパントとして
は、たとえば、塩化アルミニウム（AlCl3)のみ、また
は、塩化アルミニウム（AlCl3)と四塩化ゲルマニウム(G
eCl4) との混合物を用いる。これらドーパントにキャリ
アガスや希釈ガスとしてヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴ
ン（Ａｒ）を用いることができる。
【００４５】第２ガス供給ライン１６２と第３ガス供給
ライン１６３とは一体化されて第４ガス供給ライン１６
４としてバーナ１０１に連結されている。あるいは、別
々にバーナに供給してもよい。
【００４６】各ガス供給装置には、おのおのにマスフロ
ーコントローラー（ＭＦＣ）が設けてあり、質量流量の
調整ができる。ガス供給ライン１６１〜１６３を通過し
てバーナ１０１に供給される上記各種ガスの流量は制御
装置により調整されている。
【００４７】ＯＶＤ装置１００にはさらに制御装置１７
０が設けられている。制御装置１７０は、各ガス供給装
置に設けてあるエアーバルブの開閉制御、スピンドル機
構１０５，１０５の制御、その他、ＯＶＤ装置１００の
動作制御を行うものであり、これらの制御を行うため、
制御プログラムが内蔵されているコンピュータを用いた
制御装置である。以下に述べる各種の制御は制御装置１
７０によって制御される。
【００４８】以下、上述した工程のうち、図６のＯＶＤ
装置１００を用いて、ディプレスト層部分１３Ａ、セグ
メント層部分１５Ａの合成する方法について詳述する。
【００４９】工程２：ディプレスト層部分の製造 （ｂ１）ディプレスト層部分の合成 上記延伸したロッド状のセンタ・コア部分１１Ａを出発
母材１２０として、ＯＶＤ装置１００でＯＶＤ法でシリ
カ粒子を堆積させスート母材を合成する。この合成に際
して、図４のＯＶＤ装置１００における制御装置１７０
は、燃焼ガス供給装置１４１および原料ガス供給装置１
４２からバーナ１０１へのH2およびO2にArまたはHeなど
のキャリアガスからなる燃焼ガスと、ガラス原料ガス(S
iCl4) の供給を行う。これらのガスがバーナの火炎内で
加水分解させてシリカ微粒子（SiO2) を合成して出発母
材１２０にこれらを吹きつけてディプレスト層部分のシ
リカスートとして堆積させる。
【００５０】（ｂ２）ディプレスト層部分の脱水・ドー
プ・焼結処理 このディプレスト層部分のスートを図示しないガラス化
装置において脱水する。ついでガラス化装置において、
屈折率を低めるドーパント、たとえば、SiF4、Si2F6 、
CF4 、C2F6等のガスを供給し、フッ素を用いたドープ処
理を行う。さらにガラス化装置において焼結処理を行っ
てディプレスト層部分１３Ａをガラス化する。これにて
クラッド層１７の屈折率より屈折率が低いディプレスト
層部分１３Ａが、センタ・コア部分１１の上に形成され
る。
【００５１】（ｂ３）ディプレスト層部分の延伸処理 さらに図示しない延伸装置において透明ガラス化したデ
ィプレスト層部分１３Ａを加熱延伸して、センタ・コア
部分１１Ａおよびディプレスト層部分１３Ａからなるロ
ッドとする。この延伸は省略してもよい。
【００５２】工程３：セグメント層部分の製造 （ｃ１）：セグメント層部分の合成 上記センタ・コア部分１１Ａおよびディプレスト層部分
１３Ａからなるロッド状の透明ガラス母材を出発母材１
３０として、ＯＶＤ装置１００でＯＶＤ法で、屈折率を
高めるドーパントとして（１）塩化アルミニウム（AlCl
3)のみ、または、（２）塩化アルミニウム（AlCl3)と四
塩化ゲルマニウム(GeCl4) を、ＨｅまたはＡｒをキャリ
アガスとして、燃焼ガスとともにバーナ１０１に供給す
る。AlCl 3 は固体原料でありHeをキャリアガスとした方
が好ましい。GeCl4 はバブリングする場合、Ar、He、場
合によってはO2が考えられる。バーナ１０１に供給され
たこれらのガスは、バーナ１０１の火炎内で加水分解さ
れて、シリカ微粒子（SiO2）と、酸化アルミニウム(Al2
O3) または（Al2O3 とGeO2との混合物）に合成されて出
発母材１３０の上にスートとなって堆積する。この時、
制御装置１７０は、燃焼ガス供給装置１４１、原料ガス
供給装置１４２およびドーパント供給装置１４３からバ
ーナ１０１へ、燃焼ガス、原料ガスおよびドーパントの
供給を行う。
【００５３】（ｃ２）セグメント層部分の脱水・焼結処
理 上記合成されたスートをガラス化装置で脱水し、焼結処
理を行ってセグメント層部分１５Ａを透明ガラス化す
る。
【００５４】（ｃ３）セグメント層部分の延伸処理 さらに延伸装置において透明ガラス化したセグメント層
部分１５Ａを加熱延伸して、センタ・コア部分１１Ａ、
ディプレスト層部分１３Ａおよびセグメント層部分１５
Ａからなるロッドとする。このようにして製造されたセ
グメント層部分１５Ａの屈折率は、クラッド層部分１７
Ａの屈折率より高い。
【００５５】工程４：クラッド層の製造 （ｄ１）クラッド層部分の合成 センタ・コア部分１１Ａ、ディプレスト層部分１３Ａお
よびセグメント層部分１５Ａからなるロッドを出発母材
１３２として、ＯＶＤ装置１００でＯＶＤ法でシリカ粒
子を堆積させクラッド層部分１７Ａのスート母材を合成
する。この合成に際して、ディプレスト層部分１３Ａの
合成と同様、制御装置１７０は、燃焼ガス供給装置１４
１および原料ガス供給装置１４２からバーナ１０１への
燃焼ガスおよび原料ガスの供給は行うが、ドーパント供
給装置１４３からバーナ１０１へのドーパントの供給を
行わない。
【００５６】（ｄ２）クラッド層部分の脱水・焼結処理 このように合成されたクラッド層分のスートをガラス化
装置で脱水し、焼結処理を行ってクラッド層部分１７Ａ
を透明ガラス化する。
【００５７】（ｄ３）クラッド層部分の延伸処理 さらに延伸装置においてガラス化したクラッド層部分１
７Ａを延伸して、センタ・コア部分１１Ａ、ディプレス
ト層部分１３Ａ、セグメント層部分１５Ａおよびクラッ
ド層部分１７Ａからなる、光ファイバ母材１Ａを製造す
る。この延伸は省略可能である。
【００５８】工程５：光ファイバへの線引き 光ファイバ母材１Ａを図示しない線引装置に導入して加
熱して外径制御しながら線引きし、セグメント型の屈折
率プロファイルを持つ光ファイバ１に紡糸し、図示しな
い樹脂被覆装置に導入して光ファイバ１の外周に樹脂を
被覆し、ボビンに巻き取る。以上により、セグメント型
の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ１が完成する。
【００５９】工程３におけるセグメント層部分１５Ａの
製造方法について詳述する。従来、セグメント層部分１
５Ａの製造の際、屈折率を高めるドーパントとして四酸
化ゲルマニウム(GeCl4) を用いてスートに酸化ゲルマニ
ウム(GeO2)をドープしていたが、本実施の形態において
は、ＯＶＤ装置１００において、屈折率を高めるドーパ
ントとして、塩化アルミニウム（AlCl3)のみ、または、
塩化アルミニウム（AlCl3)と四酸化ゲルマニウム(GeC
l4) との混合物を用いてスートに酸化アルミニウム（Al
2O2)、または、（Al2O2 とGeO2との混合物）をドープし
た。
【００６０】その理由を述べる。本願発明者の研究によ
れば、ドーパントとしてGeO2のみを用いた場合に比べ
て、アルミニウム（Al）を用いると屈折率の局所的変動
（脈理）が改善できることが判った。その理由は、AlCl
3 はSiCl4 と同様に火炎中で粒子化がほぼ完全に行え
る。すなわち、火炎内でAl2O3 をSiO2内に均一にドープ
できるためだと考えている。すなわち、Al2O3 による屈
折率の局所的変動がGeO2に比べて大幅に改善できる。ま
た、GeO2が少ない場合には、脈理があっても脈理が比較
的小さい（屈折率の局所的な変動がGeO2のドープ量を少
なくすることにより、相対的に小さくできる）ために、
屈折率が測定できるためである。そのようなドーパント
の具体例としては、たとえば、Al2O3 、または、(Al2O3
とGeO2との混合物) である。すなわち、本願発明者は、
Al2O3 、または、(Al2O3とGeO2との混合物) をドーパン
トとして用いると、脈理が抑制でき、屈折率の測定が可
能とできることを見いだした。実際にこのようなドーパ
ントを用いて製造した光ファイバ母材から光ファイバを
製造すると、屈折率分布の局所的な変動（脈理）が小さ
く、実用上は問題ないレベルで非破壊方式で屈折率測定
ができた。センタ・コア部は通常屈折率が高いので（Δ
＝０．５〜２．５％）、GeO2を用いた方が良い。その理
由は、脈理があってもＶＡＤ法で作る場合屈折率測定が
可能であることと、AlCl3 を用いると原料が常温で固体
なため高温にしないと蒸気圧が高くならないため、原料
に含まれる不純物が入り易いためである。しかし、セン
タ・コアに不純物が問題にならない量のAl2O3 をドープ
することは好ましい。
【００６１】そのようなドーパントをドープして光ファ
イバ母材１Ａにおいて屈折率を高める部分としては、可
能性としては、ＶＡＤ法で合成したセンタ・コア部分１
１Ａと、ＯＶＤ法で合成するセグメント層部分１５Ａと
があるが、本願発明者の研究によれば、セグメント層部
分１５Ａに、Al2O3 のみ、または、(Al2O3とGeO2との混
合物) 、すなわち、アルミニウム含有物をドーパントと
してドープすることが好ましいことが判った。セグメン
ト部をＯＤＶ法で作る場合、脈理は光ファイバ母材の軸
に平行となり、ＶＡＤ法に比べて小さな脈理でも敏感に
屈折率の非破壊測定ができなくなる。また、ＶＡＤ法で
セグメントを作る場合は、延伸するとＯＶＤ法と同じよ
うに屈折率の脈理が光ファイバ母材の軸に平行な屈折率
の脈理に近づくために、プリフォームの最終段階で屈折
率分布が非破壊方式では測定できなくなるためである。
【００６２】屈折率が最も高く、ＶＡＤ法で合成したセ
ンタ・コア部分１１Ａには原則として、Al2O3 含有物を
ドープしないことが好ましいことも判った。そこで、上
述したように、ＶＡＤ法で合成したセンタ・コア部分１
１Ａには、上述したように、ドーパントとしてGeO2のみ
を用いた。
【００６３】センタ・コア部分１１Ａにドーパントとし
てAlO2含有物をドープしない理由を考察する。Al2O3 の
原料である塩化アルミニウム（AlCl3)には不純物が混じ
っていることが多いので、光ファイバ母材、特に、セン
タ・コア部分にに不純物が混入して、伝送ロスの発生の
原因となる可能性がある。つまり、ドーパントとしてAl
Cl3 を原料とする場合、常温で固体であり蒸気圧が少な
い為、高濃度ドープすると原料そのものや配管や原料タ
ンクからの不純物の汚染が起こるためである。このよう
に伝送ロスの原因となる不純物がセンタ・コア部分１１
Ａに入ることは好ましくない。この面からも、Al2O3 含
有物のドープをセンタ・コア部分１１Ａには行わない。
あるいは、使ったとしても屈折率を上げるメインのドー
パントにはしないことが好ましい。
【００６４】しかしAl2O3 含有物の使用量が少ない場合
には、ガラス化装置における脱水工程でそのような不純
物が十分に除去できるので、Al2O3 含有物をドーパント
として用いても問題は少ない。
【００６５】ドーパントとして、Al2O3 、または、(Al2
O3とGeO2との混合物) をいかに用いるかについて述べ
る。アルミニウム(Al)またはAl2O3 を生成する原料とし
て塩化アルミニウム（AlCl 3)が知られている。AlCl3 は
常温で個体であり、AlCl3 をドーパントとして使用する
場合、不活性ガス、たとえば、アルゴン(Ar)やヘリウム
(He)をキャリアとして供給するが、原料供給量が多く出
せないという事情がある。そこで、基準となるクラッド
層部分１７Ａとの屈折率との比屈折率差が小さいときは
Al2O3 のみスートにドープし、基準となるクラッド層部
分１７Ａとの屈折率との比屈折率差Δが大きいときは(A
l2O3とGeO2との混合物) を用いる。
【００６６】実験によれば、セグメント層部分１５Ａと
クラッド層１７との比屈折率差が、たとえば、０．３〜
０．４％程度ならAl2O3 のみをドープすることが良いこ
とが判った。他方、セグメント層部分１５Ａとクラッド
層１７との比屈折率差が、たとえば、０．５％を超える
（０．４％以上の）場合は、(Al2O3とGeO2との混合物)
をドープすることが好ましいことが判った。
【００６７】このように、比屈折率差に応じてAl2O3 の
みをドープするか、(Al2O3とGeO2との混合物) をドープ
するかを選択的に行うことが望ましい。
【００６８】なお、塩化アルミニウム（AlCl3）は配管
やタンク部材を腐食しやすい。そのため、上述したよう
に、Al2O3 の原料としてAlCl3 を用いる場合、第１ガス
供給ライン１６１（第４ガス供給ライン１６４）および
第４ガス供給ライン１６４などの金属配管や、ドーパン
ト供給装置１４３の金属タンク部材を腐食しやすいの
で、これらを耐腐食性の高い材料、たとえば、テフロン
TM、ガラスやセラミックスなどの耐腐食性材料を使うか
それらを被覆して防護することが望ましい。
【００６９】実験結果 以下、本実施の形態に基づく実験結果の評価を述べる。
第１実施の形態で製造した光ファイバについて非破壊方
式で屈折率分布を測定する試みを行い、それに加えて脈
理による回折光の測定を行い回折光の広がりで脈理を評
価した。
【００７０】実験に用いた本発明の実施の形態の実験用
光ファイバは、光ファイバの製造とその評価の簡単化の
ため、図１（Ａ）、（Ｂ）の光ファイバ母材１Ａとは異
なり、図５（Ａ）に図解したように、第１実施の形態の
実験用光ファイバ母材１ａとして、シリカロッド１１ａ
と、シリカロッド１１ａの上に上述した第１実施の形態
に基づいてＯＶＤ法で直接、Al2O3 をドープして合成し
たセグメント層部分１５ａを形成した母材を用いた。
【００７１】図５（Ｂ）は図５（Ａ）に図解した光ファ
イバ母材１ａについて、正しい屈折率分布を示す曲線Ｃ
Ｖ１と、脈理のため正しく屈折率が測定されない場合の
屈折率分布を示す曲線ＣＶ２との関係を示すグラフであ
る。センタシリカ１１ａの曲線ＣＶ１と曲線ＣＶ２との
比屈折率差をＤと表す。
【００７２】比較例として用いた従来技術による光ファ
イバは、図５（Ａ）と同様の構造をしているが、セグメ
ント層部分１５ａに対応する部分に、Al2O3 を用いずGe
O2のみドープしたものである。
【００７３】図６は本実施の形態の評価装置３００の系
統図である。評価装置３００は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ３０
１から射出したビーム３０２を収束レンズ３０３で絞
り、マッチングオイル３０５の入ったセル３０６に上記
のごとく製造した光ファイバ母材１ａのサンプルを置
き、ステージ３０７を動かして収束レンズ３０３からの
収束レーザビームを光ファイバ母材１ａの径方向にスキ
ャンさせてスクリーン３０８に投影し、その像をデジタ
ルカメラ３０９で撮像した。このようにして、光ファイ
バ母材１ａの全域の回折光を測定した。
【００７４】評価装置３００による測定結果では、図７
に図解したように、スクリーン３０８における回折光の
広がりが１５０ｍｍ以下では本発明と比較例でも中央の
シリカ部分１１ａの屈折率は、比較例と実験用光ファイ
バ母材とがほぼ一致した。しかし、GeO2をドーパントと
する比較例では比屈折率差が０．１％以下では可能であ
ったが、GeO2のドーパント量を多くすると、比較例のス
クリーン３０８における回折光の広がりが３００ｍｍ以
上であったのに対して、本実施の形態の実験用光ファイ
バの回折光の広がりは１５０ｍｍ以下であった。回折光
の広がりの小ささは脈理が小さいことを意味している。
すなわち、本実施の形態の実験用光ファイバ母材は脈理
が小さく、Al2O3 をドーパントとして用いることが好ま
しいことが証明できた。
【００７５】図７は図５（Ｂ）に図解した、真の屈折率
と非破壊測定した屈折率との差Ｄ（以下、「真と測定屈
折率の差Ｄ」と略す）と評価装置３００で測定した回折
光の広がりの関係を示すグラフである。
【００７６】上述したように、比較例と実験用光ファイ
バ母材との真と測定屈折率の差Ｄが０．０１％以下と殆
ど相違がない回折光の広がりが１５０ｍｍ以下または１
５０ｍｍ近傍の領域Ｚ１では非破壊方式で屈折率分布を
測定できる。
【００７７】比較例と実験用光ファイバとの真と測定屈
折率の差Ｄが０．０１〜０．０２％の範囲で、回折光の
広がりが約１５０〜２５０ｍｍの領域Ｚ２ではロッドを
延伸し外径を細くすると前記屈折率がほぼ一致した。
【００７８】比較例と実験用光ファイバとの真と測定屈
折率の差Ｄが０．０２％以上で、回折光の広がりが約２
５０ｍｍを越える領域Ｚ３では、ロッドを延伸しても正
しく屈折率分布を測定できなかった。
【００７９】以上の結果から、図１（Ａ）、（Ｂ）また
は図５（Ａ）、（Ｂ）に図解した光ファイバ母材１ａ、
１Ａの製造に際しては、図７の領域Ｚ２の範囲にあるよ
うに、セグメント層部分１５Ａへ、ドーパントとしてAl
2O3 、または、（Ａｌ2 Ｏ3とＧｅＯ2 との混合物）の
ドーピングを行えばよい。
【００８０】本実施の形態においては、光ファイバ母材
１Ａのセグメント層部分１５Ａの屈折率を高めるドーパ
ントとして、Ａｌ2 Ｏ3 、または、(Al2O3とGeO2との混
合物) などアルミニウムを含むドーパントを用いること
が好ましいことが証明できた。
【００８１】上述したドーパントは、信号伝送に直接影
響を及ぼす光ファイバ母材１Ａの中心部のセンタ・コア
部分１１Ａより外周部のセグメント層部分１５Ａにドー
プすることが望ましいことが判った。これは脈理が母材
軸に平行な平行脈理となるためである。ただし、上述し
たように、ドープ量が少ない場合は、信号伝送に直接影
響を及ぼす部分（センタ・コア部）にそのようなドーパ
ントをドープすることもできる。
【００８２】本発明の第１実施の形態の光ファイバ母材
１Ａの製造に際して、センタ・コア部分を合成するＶＡ
Ｄ装置は既存のものを使用できる。また、センタ・コア
部分、ディプレスト層部分、セグメント層部分およびク
ラッド層部分を、透明ガラス化および焼結するガラス化
装置、ロッドに延伸する延伸装置も既存のものを使用で
きる。図４に図解したＯＶＤ装置１００は、ドーパント
供給装置１４３に、四酸化ゲルマニウム(GeCl4) の他
に、塩化アルミニウム（AlCl3)の系統を追加させればよ
い。したがって、本実施の形態の光ファイバ母材１Ａ、
および、セグメント型の屈折率プロファイルを持つ光フ
ァイバ１の製造は高価格にならない。
【００８３】本実施の形態によるセグメント型の屈折率
プロファイルを持つ光ファイバ１は、非破壊方式で屈折
率分布を測定できるので、光学設計も可能となる。
【００８４】上述した実施の形態においては、光ファイ
バ母材１Ａのセンタ・コア部分１１ＡをＶＡＤ装置で製
造した場合について述べたが、ＯＶＤ装置で製造するこ
ともできる。
【００８５】上述した第１実施の形態として記述し、考
察した事項は、図１（Ａ）、（Ｂ）に図解した構造の光
ファイバ母材１Ａの製造に限定されるだけでなく、その
他の種々の光ファイバ母材の製造に適用できる。また、
Al2O3 をドープするとGeO2と比較してガラス化工程での
ドーパントの揮散や拡散が少なく、ドーパントのプロフ
ァイルが急峻なものが作り易いという利点もある。ま
た、同様の理由でガラス化工程の多少の変動に対しても
再現性良く屈折率分布が求まるという利点がある。第１
実施の形態では、センタ・コア，ディプレスト層部分，
セグメント層部分およびクラッドを別々の工程で作製し
たが、センタ・コアとディプレスト層を同時にＶＡＤ法
やＯＶＤ法を用いて作製してもよい。また、ディプレス
ト層とクラッド層の一部もしくは全部をＯＶＤ法で作製
してもよい。
【００８６】第２実施の形態 本発明の第２実施の形態として、図３（Ａ）、（Ｂ）に
図解したＭ型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ
３、および、そのための光ファイバ母材の製造について
述べる。
【００８７】Ｍ型の屈折率プロファイルを持つ光ファイ
バ３とそのための光ファイバ母材とは構造的に相似形で
あり、それらの屈折率分布も同じである。したがって、
図３（Ａ）に図解したＭ型の屈折率プロファイルを持つ
光ファイバ３のセンタディプレスト層３１、セグメント
層３３、ディプレスト層３５、クラッド層３７と、光フ
ァイバ母材のセンタディプレスト層３１に対応する部
分、セグメント層３３に対応する部分、ディプレスト層
３５に対応する部分、クラッド層３７に対応する部分と
は１対１に対応している。そこで、光ファイバ母材につ
いて、光ファイバ母材３Ａ、センタディプレスト層部分
３１Ａ、セグメント層部分３３Ａ、ディプレスト層部分
３５Ａ、クラッド層部分３７Ａと呼ぶ。
【００８８】図３（Ａ）、（Ｂ）に図解したＭ型の屈折
率プロファイルを持つ光ファイバ３のための光ファイバ
母材３Ａを合成する場合について述べる。
【００８９】工程１０１：センタディプレスト層部分の
製造 （ａ）センタディプレスト層部分３１Ａを、たとえば、
ＶＡＤ装置を用いてＶＡＤ法で合成する。すなわち、ガ
ラス原料ガス(SiCl4) と、燃焼ガスをバーナに供給し
て、たとえば、ＶＡＤ法でセンタディプレスト層３１Ａ
のシリカスートを合成する。
【００９０】（ｂ）次いで、合成したセンタディプレス
ト層部分３１Ａのスートをガラス化装置で脱水し、フッ
素をドープして屈折率を低下させ、ガラス化装置で焼結
して透明ガラスのセンタディプレスト層部分３１Ａを製
造する。上記フッ素のドープにより、クラッド層部分３
７Ａの屈折率より低い屈折率を持つセンタディプレスト
層部分３１Ａが形成される。フッ素のドープ量によって
は、ＶＡＤ工程でフッ素をドープすることも可能であ
る。
【００９１】（ｃ）さらに延伸装置において加熱延伸し
てセンタディプレスト層部分３１Ａのロッドを製造す
る。
【００９２】工程１０２：セグメント層部分の製造 （ａ）上述したように製造されたセンタディプレスト層
部分３１Ａのロッドを出発母材１２０として、たとえ
ば、図４に図解したＯＶＤ装置１００において、セグメ
ント層部分３３Ａのスート１３０とクラッド部の一部の
スート１３２を合成する。セグメント層部分３３Ａの屈
折率はクラッド層部分３７Ａの屈折率より高い。したが
って、このとき、ＯＶＤ装置１００におけるバーナ１０
１に、ドーパント供給装置１４３からドーパントとして
塩化アルミニウム（AlCl3)、または、塩化アルミニウム
（AlCl3)と四塩化ゲルマニウム(GeCl4) を供給し、原料
ガス供給装置１４２からガラス原料ガス(SiCl4) を供給
し、燃焼ガス供給装置１４１からH2、O2、必要に応じて
Heを加えたて燃焼ガスを供給する。これにより、バーナ
１０１の火炎内において加水分解されて、シリカ微粒子
（SiO2) と、Al2O3 または(Al2O3とGeO2の混合物) が合
成されて、セグメント層部分３３Ａのスートが合成され
る。この時のクラッドとセグメント層の比屈折率差Δ33
は、０．６〜１％程度であり、そのうちAl2O3 の比屈折
率差にしめるのはΔAl＝０．３〜０．４％が好ましい。
【００９３】（ｂ）このようにして合成されたセグメン
ト層部分３３Ａのスート母材１３０をガラス化装置で脱
水し、焼結して透明ガラス化したセグメント層部分３３
Ａを製造する。
【００９４】（ｃ）さらに透明ガラス化したセグメント
層部分３３Ａを延伸装置において加熱延伸してセグメン
ト層部分３３Ａのロッドを製造する。
【００９５】工程１０３：ディプレスト層部分の製造 透明ガラス化したセグメント層部分３３Ａを含むロッド
を出発母材１３０として、ＯＶＤ装置１００で、センタ
ディプレスト層部分３１の製造方法と同様な方法で、デ
ィプレスト層部分３５Ａを製造する。この場合、堆積さ
せるスートは、ドーパントの含まないシリカスートであ
る。
【００９６】工程１０４：クラッド層部分の製造 製造したディプレスト層部分３５Ａを含むロッドを出発
部材とし、ＯＶＤ装置１００においてＯＶＤ法で、図１
（Ａ）のクラッド層部分１７Ａの製造方法と同様の方法
で、クラッド層部分３７Ａを製造する。
【００９７】以上により、図３（Ａ）、（Ｂ）に図解し
た光ファイバ母材３Ａが製造できる。このようにして製
造された光ファイバ母材３Ａを線引装置で線引きし、樹
脂被覆装置で樹脂被覆すれば、Ｍ型の屈折率プロファイ
ルを持つ光ファイバ３が製造できる。
【００９８】このように、ガラス化工程では必要に応じ
て脱水処理、石英ガラス（ＳｉＯ2）の屈折率より屈折
率を低下させる処理、たとえば、フッ素ドープ処理を行
い、さらに焼結処理を行い透明ガラス母材とする。ドー
プ処理と焼結処理を一緒に行うこともある。以上のよう
に、光ファイバ１、２、３の各部分に対応する光ファイ
バ母材の各部分の製造（合成）ごとに工程を分けること
で、各層の厚さの制御が容易に出来る。
【００９９】第２実施の形態において、クラッド層部分
３７Ａの屈折率に対するセグメント層部分３３Ａの比比
屈折率差（Δ33＝０．４〜１％）が大きいので、第１実
施の形態において述べたように、ドーパントとしてＡｌ
2 Ｏ3 とＧｅＯ2 を両方ともドープする。具体的に述べ
ると、セグメント層部分３３Ａの最高屈折率とクラッド
層部分３７Ａの屈折率との比屈折率差が０．８％の場
合、比屈折率差の比率（ΔAl／ΔGe）を２とした。実験
によれば、比屈折率差の比率ΔAl／ΔGe＝０．５〜２で
１以上とすることが好ましいことが判った。こうすると
ＧｅＯ2 による脈理が低減できた。その結果、非破壊で
の屈折率測定ができた。また、伝送ロスの悪化の心配も
少ない。
【０１００】なお、従来方法として、クラッド層部分３
７Ａのドーパントとして全てＧｅＯ 2 を用いて前記比屈
折率差を形成した光ファイバの場合、屈折率測定が全く
出来なかった。
【０１０１】第２実施の形態においては、製造装置は第
１実施の形態において用いたものと実質的に同じ装置を
用いることができる。したがって、第２実施の形態の実
施に際して、装置の価格が高騰することがない。したが
って、本発明の第２実施の形態によってＭ型の屈折率プ
ロファイルを持つ光ファイバ３を製造しても価格が高騰
しない。
【０１０２】第３実施の形態 本発明の第３実施の形態として、図２（Ａ）、（Ｂ）に
図解した階段型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ
２およびその光ファイバ母材の製造方法とその装置につ
いて、図８のＶＡＤ装置を参照して述べる。
【０１０３】階段型の屈折率プロファイルを持つ光ファ
イバ２とそのための光ファイバ母材とは構造的に相似形
であり、それらの屈折率分布も同じである。したがっ
て、図２（Ａ）に図解した階段型の屈折率プロファイル
を持つ光ファイバ２のセンタ・コア２１、サイドコア２
３、クラッド層２５と、光ファイバ母材のセンタ・コア
２１に対応する部分、サイドコア２３に対応する部分、
クラッド層２５に対応する部分とは１対１に対応してい
る。そこで、光ファイバ母材について、光ファイバ母材
２Ａ、センタ・コア部分２１Ａ、サイドコア部分２３
Ａ、クラッド層部分２５Ａと呼ぶ。
【０１０４】工程２０１：センタ・コア部分およびサイ
ドコア部分の製造 （ａ）センタ・コア部分２１Ａおよびサイドコア部分２
３Ａを図８に図解したＶＡＤ装置４００で同時的に合成
する。
【０１０５】図８に図解したＶＡＤ装置４００は、反応
容器４０１と、反応容器４０１の外壁に設けられた排気
管４０２と、排気管４０２の先に設けられたバッファタ
ンク４０３と、バッファタンク４０３に設けられた排気
管４０４を有する。ＶＡＤ装置４００はさらに、反応容
器４０１の上部に設けられた上蓋４０６、この上蓋４０
６の開口を通して反応容器４０１内を上下する昇降軸４
０５が設けられている。ＶＡＤ装置４００はさらに、反
応容器４０１の側壁に設けられた、コアバーナ４１２と
サイドバーナ４１３とを有する。ＶＡＤ装置４００は、
コアバーナ４１２およびサイドバーナ４１３に接続され
た、燃焼ガス供給源４４１、原料ガス供給源４４２、第
１ドーパント供給源４４３、および、第２ドーパント供
給源４４４を有する。
【０１０６】燃焼ガス供給装置４４１は図４に図解した
燃焼ガス供給装置１４１と同等の燃焼ガス、たとえば、
水素ガス（Ｈ2 ）、酸素ガス（Ｏ2 ）に加えて不活性シ
ールガス、たとえば、アルゴン（Ａr ）を供給する。原
料ガス供給装置４４２は図４に図解した原料ガス供給装
置１４２と同等の原料ガス、たとえば、ガラス原料ガス
(SiCl4) に加えて、不活性キャリアガス、たとえば、ア
ルゴン（Ａr ）またはＨｅを供給する。第１ドーパント
供給装置４４３は、サイドコア部分２３Ａの屈折率を高
めるためのドーパントを供給する。そのようなドーパン
トとしては、図４に図解したドーパント供給装置１４３
から供給されるドーパントと同様、塩化アルミニウム
（AlCl3)のみ、または、塩化アルミニウム（AlCl3)とゲ
ルマニウム(GeCl4) の混合物である。なお第１ドーパン
ト供給装置４４３は、これらのドーパントに加えて、キ
ャリアガス、たとえば、ヘリウム（Ｈｅ）をも供給す
る。（AlCl3)をドーパントとして用いる理由は、第１実
施の形態において述べたように、脈理を小さくするため
である。第２ドーパント供給源４４４はセンタ・コア部
分２１Ａの屈折率を高めるためのドーパントを供給す
る。そのようなドーパントとしては、四酸化ゲルマニウ
ム(GeCl4) である。第２ドーパント供給源４４４は四酸
化ゲルマニウム(GeCl4) に加えて、キャリアガス、たと
えば、ヘリウム（Ｈｅ）、またはさらに酸素（Ｏ2）を
供給する。センタ・コア部分２１Ａにアルミニウム混合
物をドープしない理由は、第１実施の形態において述べ
た理由と同様である。
【０１０７】昇降軸４０５の先端には支持棒把持部４０
７が固定されており、支持棒把持部４０７の先端には支
持棒４１０が固定されている。この支持棒４１０の下部
先端周囲に、コアバーナ４１２からの火炎４２２および
サイドバーナ４１３からの火炎４２３が吹きつけられ
て、センタ・コア部分２１Ａおよびサイドコア部分２３
Ａに対応するスート１９０が堆積される。センタ・コア
部分２１Ａおよびサイドコア部分２３Ａのスート１９０
の合成の進展に伴い、昇降軸４０５が支持棒把持部４０
７に把持された支持棒４１０を引き上げていく。このよ
うにして、センタ・コア部分２１Ａおよびサイドコア部
分２３Ａとのスート１９０が同時的に合成されている。
【０１０８】（ｂ）堆積したセンタ・コア部分２１Ａお
よびサイドコア部分２３Ａのスートを、ガラス化装置に
導入して、脱水し、さらに焼結して、センタ・コア部分
２１Ａおよびサイドコア部分２３Ａからなる透明ガラス
母材を製造する。
【０１０９】（ｃ）透明ガラス母材を延伸装置に導入し
て加熱延伸してロッドにする。
【０１１０】工程２０２：クラッド層部分の製造 （ａ）上記ロッドを、図９のＯＶＤ装置１００Ａに導入
して、ＯＶＤ法で上記ロッドの上にクラッド層部分２５
Ａのスートを堆積させる。図９のＯＶＤ装置１００Ａに
は、燃焼ガス供給装置１４１と、原料ガス供給装置１４
２は設けられているが、ドーパント供給装置が設けられ
ていない。ＯＶＤ装置１００Ａによるクラッド層部分２
５Ａの合成方法は、図４に図解したＯＶＤ装置１００に
よる、図１（Ａ）のクラッド層部分１７Ａ、図３（Ａ）
のクラッド層部分３７Ａの合成方法と同様である。
【０１１１】（ｂ）センタ・コア部分２１Ａおよびサイ
ドコア部分２３Ａのロッドの上に堆積したクラッド層部
分２５Ａのスートをガラス化装置に導入して、脱水し、
さらに焼結してクラッド層部分２５Ａを透明ガラス化す
る。
【０１１２】（ｃ）透明ガラス母材を延伸装置に導入し
てロッドに延伸する。
【０１１３】実験例 従来方法により製造した階段型の屈折率プロファイルを
持つ光ファイバは屈折率プロファイルの変動が大きかっ
たが、本実験例の階段型の屈折率プロファイルを持つ光
ファイバ２ではセンタ・コア２１にGeO2に加えてAl2O3
をドープした。その結果、屈折率の局所的な変動（脈
理）が少なかった。たとえば、第３実施の形態に基づい
て合成した階段型の屈折率プロファイルを持つ光ファイ
バ２のセンタ・コア２１はクラッド層２５との比屈折率
差ΔＣ＝１％であり、サイドコア２３は比屈折率差ΔＳ
＝０．３５％であった。このような階段型の屈折率プロ
ファイルを持つ光ファイバ２は屈折率の脈理が低減で
き、最終プリフォームまで非破壊方式で屈折率測定が出
来た。この場合は、サイドコアのドーパントはAl2O3 だ
けとした。
【０１１４】さらに本発明の第３実施の形態によれば、
光ファイバ２の予測特性と、線引後の光ファイバ２の実
際の特性のバラツキが大幅に改善した。たとえば、特性
のバラツキの範囲が±１０％から±５％に低減できた。
【０１１５】前述したように、センタ・コア部分（図１
（Ａ）のセンタ・コア部分１１Ａ、図２（Ａ）のセンタ
・コア２１）に、Ａｌ2 Ｏ3 を少なくともメインのドー
パントとしない方が好ましい。しかしながら、第３実施
の形態のように、ＶＡＤ装置４００を用いてＶＡＤ法で
センタ・コア部分２１Ａ（およびサイドコア部分２３
Ａ）のスートを製造すると、屈折率分布の脈理があって
も屈折率分布が測定し易いことが判った。これは、脈理
がロッドの軸と平行とならないためと考えている。すな
わち、第３実施の形態によれば、ある程度の脈理は許容
できることが判った。そこで、センタ・コア部分２１Ａ
のスート合成にＡｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 をドーパントとし
て用いて希望する屈折率を達成した。
【０１１６】このように、第３実施の形態の階段型の屈
折率プロファイルを持つ光ファイバ２においては、セン
タ・コア２１に少量のＡｌ2 Ｏ3 が混入する可能性があ
るが、混入するアルミニウム成分は伝送損失が問題にな
らない程度にしている。
【０１１７】たとえば、図１０に図解したように、横軸
にＡｌ2 Ｏ3 をとり、縦軸に伝送損失の増加をとってグ
ラフ化すると、Ａｌ2 Ｏ3 がセンタ・コア２１に微量ド
ープされた場合、伝送損失増加が許容できる範囲がある
ことが判る。図１０に図解した例示においては、Ａｌ2
Ｏ3 のドープ量が比比屈折率差としてΔ＝０．６％以下
ならば、伝送損失の増加が比較的問題にならないことが
判った。もちろん、使うＡｌ原料（ＡｌＣｌ3 ）の純度
に依存するが、９９．９９％の純度以上のものを使用す
ることがよい。好ましくは、９９．９９９９％以上のＡ
ｌＣｌ3 原料を使うのがよい。
【０１１８】このように、第１実施の形態においても言
及したように、微量のアルミニウムならば、伝送損失に
は実質的に影響を及ぼさない。このことは、図１（Ａ）
および図３（Ａ）を参照して述べた石英光ファイバ、石
英光ファイバ母材についても同様である。
【０１１９】第３実施の形態における製造装置を考察す
ると、図８に図解したＶＡＤ装置４００において第１ド
ーパント（Ａｌ2 Ｏ3 ）供給装置４４３を既存のＶＡＤ
装置に付加するだけでよい。したがって、第３実施の形
態の実施に際して、装置の価格が高騰することがない。
したがって、本発明の第３実施の形態によって階段型の
屈折率プロファイルを持つ光ファイバを製造しても価格
が高騰しない。
【０１２０】上述した実施の形態は本発明の例示に過ぎ
ない。本発明は上述した実施の形態についての種々の変
形態様、置換態様などを取ることができる。
【０１２１】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、屈
折率比をシリカよりも高める部分にアルミニウムをドー
プすることにより、屈折率分布の局所的な変動（脈理）
を低減できた。換言すれば、本発明によれば、複雑な屈
折率プロファイルを持つ光ファイバでも高い品質で製造
できた。その結果として、本発明によれば、屈折率分布
を非破壊方式でも測定できた。これにより、大幅に歩留
りを向上できた。
【０１２２】また本発明によれば、脈理を低減し、屈折
率分布が正しく測定できるという観点から、比比屈折率
差の大きさに応じて、ドーパントとして、Ａｌ2 Ｏ3 の
みか、Ａｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 との混合物にするかを選択
的にドープすることが好ましいことが判った。したがっ
て、種々の屈折率プロファイルを持つ希望する屈折率プ
ロファイルを示すように光ファイバを製造することがで
きる。
【０１２３】特に本発明によれば、比屈折率差の大きさ
に応じて、Ａｌ2 Ｏ3 だけドープするか、ＧｅＯ2 とＡ
ｌ2 Ｏ3 とのコドープ（共ドープ）をドープするかを選
択することが好ましいことが判った。したがって、この
基準に則して光ファイバを製造すれば、好ましい特性の
光ファイバが得られる。
【０１２４】本発明によれば、極力、光ファイバのセン
タ部分には、Ａｌ2 Ｏ3 をドーパントとしない方が好ま
しいことが、センタ部分またはその近傍部分でもそのよ
うな部分をＶＡＤ法で製造すると脈理があっても屈折率
分布が測定し易いので、ある程度の脈理は許容できるこ
とが判った。この場合、Ａｌ2 Ｏ3 とＧｅＯ2 の比屈折
率差の比ΔAl／ΔGe≧０．２でも、特性予測値と実測値
との差が実用上低減できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光ファイバ母材
の製造方法および装置で製造される第１形態の光ファイ
バ母材（光ファイバ）の断面図と屈折率プロファイルを
図解した図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光ファイバ母材
の製造方法および装置で製造される第３形態の光ファイ
バ母材（光ファイバ）の断面図と屈折率プロファイルを
図解した図である。
【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は本発明の光ファイバ母材
の製造方法および装置で製造される第２形態の光ファイ
バ母材（光ファイバ）の断面図と屈折率プロファイルを
図解した図である。
【図４】図４はディプレスト層部分、セグメント層部分
およびクラッド層部分などをＯＶＤ法で合成するＯＶＤ
装置の構成図である。
【図５】図５（Ａ）は第１実施の形態の実験用光ファイ
バ母材の構成図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に図解
した光ファイバ母材について、正しい屈折率分布を示す
曲線と脈理のため正しく屈折率が測定されない屈折率分
布を示す曲線との関係を示すグラフである。
【図６】図６は本発明の第１実施の形態により製造され
た光ファイバ母材の性能を評価する評価装置の系統図で
ある。
【図７】図７は図５（Ｂ）に図解した比比屈折率差と回
折光の広がりの関係を示すグラフである。
【図８】図８は本発明の第３実施の形態として図２
（Ａ）、（Ｂ）に図解した光ファイバ母材のセンタ・コ
ア部分およびサイドコア部分を合成するＶＡＤ装置の構
成図である。
【図９】図９は本発明の第３実施の形態として図２
（Ａ）、（Ｂ）に図解した光ファイバ母材のクラッド層
部分を合成するＯＶＤ装置の構成図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態におけるＡｌ2
Ｏ3 のドープ量と伝送損失増加の関係の例を示すグラフ
である。
【符号の説明】
１・・セグメント型の屈折率プロファイルを持つ光ファ
イバ １Ａ・・光ファイバ母材 １０・・コア部 １１（１１Ａ）・・センタ・コア（部分） １３（１３Ａ）・・ディプレスト層（部分） １５（１５Ａ）・・セグメント層（部分） １７（１７Ａ）・・クラッド層（部分） ２・・階段型の屈折率プロファイルを持つ光ファイバ ２Ａ・・光ファイバ母材 ２０・・コア部 ２１（２１Ａ）・・センタ・コア（部分） ２３（２３Ａ）・・サイドコア（部分） ２５（２５Ａ）・・クラッド層（部分） ３・・凹ガイド型の屈折率プロファイルを持つ光ファイ
バ ３Ａ・・光ファイバ母材 ３０・・コア部 ３１（３１Ａ）・・センタディプレスト層（部分） ３３（３３Ａ）・・セグメント層（部分） ３５（３５Ａ）・・ディプレスト層（部分） ３７（３７Ａ）・・クラッド層（部分） １００・・ＯＶＤ装置 １０１・・バーナ、１０２・・反応容器 １０３・・バーナ収容部、１０４・・排気部 １０５・・スピンドル機構、１０６・・チャック １１０・・火炎、 １２０・・出発母材、１２１・・支持部材 １３０・・第１堆積スート（ディプレスト層部分） １３２・・第２堆積スート（セグメント層部分） １３４・・第３堆積スート（クラッド層） １４１・・燃焼ガス供給装置、１４２・・原料ガス供給
装置 １４３・・ドーパント供給装置、１５１〜１５３・・バ
ルブ １６１〜１６４・・ガス供給ライン、１７０・・制御装
置 ３００・・評価装置 ３０１・・Ｈｅ−Ｎｅレーザ、３０２・・レーザビーム ３０３・・収束レンズ、３０５・・マッチングオイル ３０６・・セル、３０７・・ステージ、３０８・・スク
リーン ３０９・・デジタルカメラ ４００・・ＶＡＤ装置 ４０１・・反応容器、４０２・・排気管 ４０３・・バッファタンク、４０４・・排気管 ４０５・・昇降軸、４０６・・上蓋 ４０７・・支持棒把持部、４１０・・支持棒 ４１２・・コアバーナ、４１３・・サイドバーナ ４２２、４２３・・火炎 ４４１・・燃焼ガス供給装置、４４２・・原料ガス供給
装置 ４４３・・第１ドーパント供給装置、 ４４４・・第２ドーパント供給装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 克徳 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 中村 肇宏 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Y AB05X AB07X AB10X AB20X AC27 AC28 AC73 AD01 4G021 EA01 EA03 EB06 EB18 EB19 4G062 AA06 BB02 CC01 DA08 LA02 LA03 NN01

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の屈折率のセンタ・コアと、該センタ
    ・コアの外周に形成された第２の屈折率の第２層と、該
    第２層の外周に形成された第３の屈折率の第３層と、ク
    ラッドとを少なくとも含み、３層以上の屈折率分布を持
    つ石英光ファイバにおいて、 前記クラッドの屈折率より屈折率が高い前記センタ・コ
    ア以外の前記第２層および／または前記３層にＡｌ2 Ｏ
    2 を含むドーパントがドープされていることを特徴とす
    る、 石英光ファイバ。
  2. 【請求項２】前記クラッドの屈折率に対する前記第２層
    および／または前記第３層の比屈折率差が０以上０．４
    ％未満の場合はＡｌ2 Ｏ2 のみドーパントとしてドープ
    されており、 前記クラッドの屈折率に対する前記第２層および／また
    は前記第３層の比屈折率差が０．４％以上の場合はＡｌ
    2 Ｏ2 とＧｅＯ2 がドーパントとしてドープされてい
    る、 請求項１記載の石英光ファイバ。
  3. 【請求項３】前記第２層および／または前記第３層にド
    ープされた前記Ａｌ2 Ｏ2 とＧｅＯ 2 により形成される
    シリカの比屈折率差の比率ΔAl／ΔGeが、０．５〜２．
    ０である、 請求項２記載の石英光ファイバ。
  4. 【請求項４】クラッドの屈折率より屈折率が高い第１屈
    折率のセンタ・コアと、 該センタ・コアの外周に形成されたシリカの屈折率より
    屈折率が低い第２屈折率のディプレスト層と、 該ディプレスト層の外周に形成され前記センタ・コアの
    屈折率より屈折率が低く前記クラッドの屈折率より高い
    第３屈折率のセグメント層と、 前記クラッドとを少なくとも有する石英光ファイバにお
    いて、 前記セグメント層にＡｌ2 Ｏ2 を含むドーパントがドー
    プされていることを特徴とする、 石英光ファイバ。
  5. 【請求項５】前記クラッドの屈折率に対する前記セグメ
    ント層の比屈折率差が０以上０．４％未満の場合はＡｌ
    2 Ｏ2 のみドーパントとしてドープされており、 前記クラッドの屈折率に対する前記セグメント層の比屈
    折率差が０以上０．４％以上の場合はＡｌ2 Ｏ2 とＧｅ
    Ｏ2 がドーパントとしてドープされている、 請求項４記載の石英光ファイバ。
  6. 【請求項６】前記センタ・コアはドーパントとしてＧｅ
    Ｏ2 のみがドープされている、 請求項４または５記載の石英光ファイバ。
  7. 【請求項７】クラッドの屈折率より屈折率が高い第１屈
    折率のセンタ・コアと、 該センタ・コアの外周に形成され、前記クラッドの屈折
    率より屈折率が高く前記第１屈折率より屈折率が低いサ
    イドコアと、 前記クラッドとを少なくとも有する石英光ファイバにお
    いて、 前記サイドコアにＡｌ2 Ｏ2 を含むドーパントがドープ
    されていることを特徴とする、 石英光ファイバ。
  8. 【請求項８】前記クラッドの屈折率に対する前記サイド
    コアの比屈折率差が０以上０．４％未満の場合はＡｌ2
    Ｏ2 のみドーパントとしてドープされており、 前記クラッドの屈折率に対する前記セグメント層の比屈
    折率差が０以上０．４％以上の場合はＡｌ2 Ｏ2 とＧｅ
    Ｏ2 がドーパントとしてドープされている、 請求項７記載の石英光ファイバ。
  9. 【請求項９】前記センタ・コアはドーパントとしてＧｅ
    Ｏ2 のみがドープされている、 請求項７または８記載の石英光ファイバ。
  10. 【請求項１０】クラッドの屈折率より屈折率が低い第１
    屈折率のセンタディプレストと、 該センタディプレストの外周に形成された前記クラッド
    の屈折率より屈折率が高い第２屈折率のセグメント層
    と、 該セグメント層の外周に形成された、前記クラッドの屈
    折率より屈折率が低い第３の屈折率の第２ディプレスト
    層と、 前記クラッドとを少なくとも有する石英光ファイバにお
    いて、 前記セグメント層にＡｌ2 Ｏ2 を含むドーパントがドー
    プされていることを特徴とする、 石英光ファイバ。
  11. 【請求項１１】前記クラッドの屈折率に対する前記セグ
    メント層の比屈折率差が０以上０．４％未満の場合はＡ
    ｌ2 Ｏ2 のみドーパントとしてドープされており、 前記クラッドの屈折率に対する前記セグメント層の比屈
    折率差が０以上０．４％以上の場合はＡｌ2 Ｏ2 とＧｅ
    Ｏ2 がドーパントとしてドープされている、 請求項１０記載の石英光ファイバ。
  12. 【請求項１２】前記Ａｌ2 Ｏ2 とＧｅＯ2 により形成さ
    れるシリカの比屈折率差の比率ΔAl／ΔGeが、０．５〜
    ２．０である、 請求項１１記載の石英光ファイバ。
  13. 【請求項１３】第１の屈折率のセンタ・コア部分と、該
    センタ・コアの外周に形成された第２の屈折率の第２層
    部分と、該第２層の外周に形成された第３の屈折率の第
    ３層部分と、クラッドを少なくとも含み、３層以上の屈
    折率分布を持つ石英光ファイバを形成するための光ファ
    イバ母材の製造方法において、 前記クラッドの屈折率より屈折率が高い前記センタ・コ
    ア部分以外の前記第２層部分および／または前記３層部
    分の合成の際、塩化アルミニウム（AlCl3)を含むドーパ
    ントを、ガラス原料ガス(SiCl4) および燃焼ガスととも
    にバーナに供給して、Ａｌ2 Ｏ2 を含むドーパントをス
    ートにドープすることを特徴とする、石英光ファイバ母
    材の製造方法。
  14. 【請求項１４】前記クラッドの屈折率に対する前記第２
    層および／または前記第３層の比屈折率差が０以上０．
    ４％未満の場合はバーナに供給するドーパントとして塩
    化アルミニウム（AlCl3)を前記ガラス原料ガス(SiCl4)
    および前記燃焼ガスとともにバーナに供給して、Ａｌ2
    Ｏ2 を前記スートにドープし、 前記クラッドの屈折率に対する前記第２層および／また
    は前記第３層の比屈折率差が０以上０．４％以上の場合
    はバーナに供給するドーパントとして塩化アルミニウム
    （AlCl3)および四塩化ゲルマニウム(GeCl4) を、前記ガ
    ラス原料ガス(SiCl4) および前記燃焼ガスとともにバー
    ナに供給してＡｌ2 Ｏ2 およびとＧｅＯ 2 を前記スート
    にドープする、 請求項１３記載の石英光ファイバ母材の製造方法。
  15. 【請求項１５】光ファイバのクラッド部分の屈折率より
    屈折率が高い第１屈折率のセンタ・コア部分と、 該センタ・コア部分の外周に形成され、前記クラッド部
    分の屈折率より屈折率が高く前記第１屈折率より屈折率
    が低いサイドコア部分と、 該サイドコアの外周に形成された前記クラッド部分とを
    少なくとも有する石英光ファイバ母材の製造方法におい
    て、 前記サイドコア部分の合成の際、塩化アルミニウム（Al
    Cl3)を含むドーパントを、ガラス原料ガス(SiCl4) およ
    び燃焼ガスとともにバーナに供給して、Ａｌ2Ｏ2 を含
    むドーパントを前記セグメント層部分のスートにドープ
    することを特徴とする、 石英光ファイバ母材の製造方法。
  16. 【請求項１６】前記センタ・コア部分のドーパントとし
    てゲルマニウム(GeCl4) を供給し、前記サイドコア部分
    のドーパントとして前記塩化アルミニウム（AlCl3)を含
    むドーパントを用いて、ＶＡＤ法により、前記センタ・
    コア部分および前記サイドコア部分を同時的に合成す
    る、 請求項１５記載の石英光ファイバ母材の製造方法。
  17. 【請求項１７】光ファイバのクラッド部分の屈折率より
    屈折率が低い第１屈折率のセンタディプレスト部分と、 該センタディプレスト部分の外周に形成された前記クラ
    ッド部分の屈折率より屈折率が高い第２屈折率のセグメ
    ント層部分と、 該セグメント層部分の外周に形成された、前記クラッド
    の屈折率より屈折率が低い第３の屈折率の第２ディプレ
    スト層部分と、 前記クラッド部分とを少なくとも有する石英光ファイバ
    母材の製造方法において、 前記セグメント層部分の合成の際、塩化アルミニウム
    （AlCl3)を含むドーパントを、ガラス原料ガス(SiCl4)
    および燃焼ガスとともにバーナに供給して、Ａｌ 2 Ｏ2
    を含むドーパントを前記セグメント層部分のスートにド
    ープすることを特徴とする、 石英光ファイバ母材の製造方法。
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