JP2004501048A - 光ファイバー及び光ファイバー用プリフォームの製造方法 - Google Patents
光ファイバー及び光ファイバー用プリフォームの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004501048A JP2004501048A JP2001586203A JP2001586203A JP2004501048A JP 2004501048 A JP2004501048 A JP 2004501048A JP 2001586203 A JP2001586203 A JP 2001586203A JP 2001586203 A JP2001586203 A JP 2001586203A JP 2004501048 A JP2004501048 A JP 2004501048A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass layer
- cladding
- core
- preform
- group concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 196
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 177
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 9
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 150
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 5
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 4
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 3
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229940119177 germanium dioxide Drugs 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/02—Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
- C03B2201/03—Impurity concentration specified
- C03B2201/04—Hydroxyl ion (OH)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/07—Impurity concentration specified
- C03B2201/075—Hydroxyl ion (OH)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
コア−クラッド構造を有するプリフォームから又はコア−クラッド構造を形成するいくつかの構成部品の同軸上の配列から糸引きすることにより光ファイバを製造する公知の方法では、より高い屈折率「nK」でかつ外径「dK」のコア・ガラス層を有するコア・シリンダーがスート堆積法で製造され、該コア・ガラス層が、より低い屈折率「nM1」でかつ外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層に覆われ、その後、第2のクラッド・ガラス層がコア・シリンダー上に積層される。この方法に変更を加えた本発明の方法は、光ファイバの生産コストが低いことが特徴である。低コストは、この方法の別の工程で製造され、その平均OH基濃度が最高1重量ppmであるクラッド管の形状で第2のクラッド・ガラス層(4)を提供し、コア・シリンダー(2;3)上でクラッド管を潰すことにより第2のクラッド・ガラス層(4)を積層し、「dM1」/「dK」率が1〜2.2でありかつ深さ10mmまでの表皮領域の平均OH基濃度が最高1重量ppmであるコア・シリンダーを使用することにより実現される(図1)。
Description
【0001】
(技術分野)
本発明は、コア・クラッド構造のプリフォームから、またはコア・クラッド構造を形成するいくつかの構成部分の同軸配置から糸引きして光ファイバーを製造する方法に関し、当該コア・クラッド構造では、コア・シリンダーがスート堆積方法で製造され、そのコア・シリンダーは高い屈折率「nk」と外径「dk」のコア・ガラス層を有し、低い屈折率「nM1」と外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層で被覆され、その後、当該コア・シリンダー上に第2のクラッド・ガラス層が積層される。
【0002】
また本発明は、第2のクラッド・ガラス層と同様に低い屈折率「nM1」と外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層を同軸に被覆する、高い屈折率「nk」と外径「dk」のコア・ガラス層を有する光ファイバーの製造用のプリフォームにも関する。
【0003】
(背景技術)
過去20年以上、データ通信に光ファイバーを使用することが経済上重要になってきている。初期は、光ファイバーの光の減衰特性及び物理的強度の改良に重点が置かれていたが、今では低コスト化が重要な課題になってきている。予想される解決方法は、各光ファイバーの伝送容量の増加、及び光ファイバー製造コストの削減が中心になる。商業用途用のいわゆる単一モード光ファイバープリフォームの大部分は、以下の公知方法のいずれかによって製造される:
外付け気相堆積法(OVD)、内付け気相堆積法(MCVD)、プラズマ気相堆積法(PCVD)、気相軸付け堆積法(VAD)。このような方法では、コアと完成した単一モード光ファイバーの被覆部の一部とから成るコア・シリンダーを最初に製造することが共通している。次に、いわゆる「外被原料」である追加の石英ガラスがコア・シリンダーに被覆される。外被原料が光学的性質に及ぼす影響は小さくなっているが、外被原料の品質は、光ファイバーの機械的強度にとって重要である。
【0004】
上記方法及び上記タイプのプリフォームは、「コア・プリフォーム」と呼ばれるコア・クラッド構造を有する構成部分のいわゆる外付け気相堆積法による製造方法の第一工程を用いた、単一モード光ファイバー用の石英ガラス・プリフォームの製造について説明している米国特許番号5,838,866により知られている。コア・プリフォームは、内側のSiO2クラッド・ガラス層によって被覆された、二酸化ゲルマニウムをドープしたSiO2コア・グラス層で構成される。内腔を消滅させた後、コア・ガラス層の直径「dk」と第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」の比率が2.39になるように層によって厚さが異なるように設計する。最終プリフォームは、2番目の、外側のクラッド・ガラス層を形成している別のSiO2スート層の形成により得られる。
【0005】
コア・プリフォームの表面を成し、コア・ガラス層に直接隣接する被覆部は、以後「第1のクラッド・ガラス層」と示すものとする。第1のクラッド・ガラス層は、光の伝搬に極めて重要な役割を果たし、そのため、光ファイバーの光学的性質に明確な影響を及ぼす。従って、第1のクラッド・ガラス層の純度と均一性についての要求は、コア・ガラスに満たされる要求に匹敵しなければならない。このため、第1のクラッド・ガラス層の製造は、かなり資源集約的で高価である。
【0006】
従来の方法においては、コア・シリンダー上にSiO2スート層を形成するために酸水素ガス・バーナーを使用し、第2のクラッド・ガラス層を形成する。この製造方法は、OH基の第1のクラッド・ガラス層への混入につながる。このようなOH基は、第1のクラッド・ガラス層の石英ガラス内にしっかり結合し、塩素雰囲気中でのスート層への次の処理では取り除くことができない。このように、従来技術によって製造されたプリフォームは、通常、第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面で、OH基濃度はかなり高いという特徴がある。
【0007】
図3に従来のOVD法によって製造されたプリフォームの直径方向の代表的なOH基濃度分布を概略的に示す。OH基濃度は、図のY軸方向にプロットされ、プリフォームの直径は、X軸方向にプロットされる。コア・ガラス層31と第1のクラッド・ガラス層32の領域のOH基含有率は低い。第1のクラッド・ガラス層32と第2のクラッド・ガラス層33との間の境界面35は、OH基濃度の顕著なピーク34によって特徴づけられる。
【0008】
OH基にはスペクトルの赤外部に特に強い吸収帯がある。従って、単一モード光ファイバーの光伝搬領域に存在するOH基濃度が低くても、標準的な伝搬波長における光の減衰特性に悪影響を及ぼし得る。図3に示すOH基濃度のピーク34が光の減衰に及ぼす影響を少なく保つために、従来のOVD法のプリフォームは、第1のクラッド・ガラス層32と第2のクラッド・ガラス層33との間の境界面35をコア・ガラス層31から離して配置している。つまり、第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」は相対的に大きい:図3に示すプリフォームの第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」は、コア・ガラス層31の直径「dk」よりも2.39倍大きい。
【0009】
第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」を縮小すると、OH基濃度のピーク34は、コア・ガラス層31により近づき、そのため、光ファイバーの減衰特性により顕著な影響を及ぼす。このため、既存の方法では、光の減衰を付随して増大させないで、その製造が資源集約的であるプリフォームの第1のクラッド・ガラス層32内側の大きさを縮小する事は実現できない。
【0010】
このように、本発明は、光の減衰が少ない光ファイバーを製造するための安価な方法を特定し、及び、この方法に対応するプリフォームを提供するという課題に基づいている。
【0011】
(発明の開示)
製造方法の点では、本発明では製造方法の別の工程で製造された最大1重量ppmの平均OH基濃度を有し、コア・シリンダーを潰す(コラプス)ことで形成されるクラッド管という形で第2のクラッド・ガラス層を提供することにより、また、「dM1」/「dk」の比が1〜2.2であり、深さ10μmまでの表皮領域において最大1重量ppmの平均OH基濃度を有するコア・シリンダーを使用することにより、前述の製造方法に基づいてこの課題を解決する。
【0012】
本発明では、製造方法の別の工程で製造されたクラッド管の形で第2のクラッド・ガラス層を提供する。シリコン含有の出発化合物の火炎加水分解による通常のOVDスート堆積法を用いることで、前述の型のクラッド管は安価に製造できる。クラッド管のOH基含有率を低下させることができ、従来の脱水方法のいずれかにより1重量ppm以下に調節できる。クラッド管、特にクラッド管の内腔での平均OH基濃度が低ければ低いほどヒドロキシル基の存在による光の減衰は少なくなる。通常OH基濃度はクラッド管壁の断面を通じて一定なので、平均OH基濃度は容易にこの値に等しいように決定できる。一定値とならないOH基濃度分布が存在する場合には、平均OH基濃度はクラッド管壁の断面全体のOH基濃度の平均値として定義される。分光手段を用いると、平均OH基濃度は特に簡単に求めることができる。
【0013】
クラッド管を潰すことにより、コア・シリンダー上に第2のクラッド・ガラス層を形成する。この方法によって第1のクラッド・ガラス層を水素含有ガスに曝したり、第1のクラッド・ガラス層の石英ガラス中にヒドロキシル基が混入することを回避する。クラッド管をサブストレート上で潰している間に、あるとしても極少量のヒドロキシル基が生成される。
【0014】
本発明により提供されるコア・シリンダーは、ロッド又は管として設計してもよい。以下に述べる説明は、簡略化するために以下の説明では棒状のコア・シリンダーを用いるが、別途記載のない限り管状のコア・シリンダーが除外されるものではない。
【0015】
深さ10μmまでのコア・シリンダーの第1のクラッド・ガラス層の表面層の平均OH基含有量は、最大で1重量ppmである。コア・シリンダー上でクラッド管を潰すことによる第2のクラッド・ガラス層の形成は、第1のクラッド・ガラス層のOH基濃度に全然、又は僅かな影響しか及ぼさない。分光差異測定によって、10μmの深さまでの表面層の平均OH基濃度を求めることができる。
【0016】
上記の技術的課題の解決に貢献する極めて重要な要素は、製造方法の中で直径比、すなわち「dM1」/「dk」が1以上2.2未満のコア・シリンダーを使用することである。従って、第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」は、コア・ガラス層の直径「dk」の2.2倍より小さい。直径比、すなわち「dM1」/「dk」は、内腔なしのコア・シリンダーについてのものである。管状コア・シリンダーについては、潰した後の各層の直径を適用するものとする。
【0017】
上記従来の光ファイバーと比較すると、その製造が非常に資源消費的な第1のクラッド・ガラス層の体積比は、はるかにコスト集約的でない他のクラッド原料への置き換えにより減少する。上記手段を併用することによってのみこの減少が可能になるが、これら各手段は、スート(すす)堆積法を用いて製造されるコア・シリンダーの第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面において、OH基濃度を最大値1重量ppmに保持するのに貢献している。境界面付近でOH基含有率が低いため、第1のクラッド・ガラス層の外径を、境界面付近のOH基濃度がファイバーの光の減衰特性に大きな影響を及ぼすことなく1〜2.2の直径比「dM1」/「dk」の程度に縮小できる。
【0018】
従って、本発明の製造方法は、スート堆積法を用いて光の減衰が少ない光ファイバーの製造を低コストにする。
【0019】
一例として、光ファイバーは、プリフォームの中のコア・シリンダーがクラッド管とあらゆるその他の外被原料によって被覆されるコア・クラッド構造を有するプリフォームから糸引きされる。あるいは、コア・クラッド構造を形成する多くの構成部分を同軸に配置することによって光ファイバーを糸引きすることが可能である。この設計では、コア・シリンダーは、同軸に配置されたクラッド管及びあらゆるその他の外被原料の内側に配置される。糸引き工程中に、外被原料とクラッド管の両方をコア・シリンダー上で潰す。
【0020】
本発明は、特に標準単一モード光ファイバー及びその光ファイバー用のプリフォームの製造に関する。標準単一モード光ファイバーは、単純なステップ・インデックス・ファイバーである。光波は、主に光ファイバーのコア領域と内側のクラッド領域を通って伝搬する。本発明では、内側のクラッド領域に必要な高価な石英ガラスの体積比を、安価な石英ガラス品質への置き換えにより低下させることが可能である。しかし、本発明はいわゆる「分散シフト型ファイバー」又は「分散円滑ファイバー」には関係しない。このようなタイプのファイバーは、異なる屈折率を持つ多くの層の連続からできているので、複雑な屈折率分布に特徴がある。このような層すべてが光の伝搬の一翼を担い、そのため、このような層は、高価な石英ガラスからできていなければならなず、その体積比を安価な石英ガラス品質への置き換えにより低下させることができない。
【0021】
コア・シリンダーとクラッド管の表面領域内のOH基濃度が下がるにつれて、光の減衰に及ぼすOH基含有量の影響が低下する。最大0.5重量ppmの平均OH基濃度のクラッド管と、最大10μmの深さの表面領域で0.5重量ppmの平均OH基濃度のコア・シリンダーとを使用するのが特に好ましいことは実証済みである。好ましくは、クラッド管とコア・シリンダー表面領域の両方のOH基含有量を最大0.2重量ppmに保ち、最大0.1重量ppmのOH基濃度が特に好ましい。
【0022】
その製造が資源消費的な第1のクラッド・ガラス層によって作製された光ファイバーの全体積比が、安価なクラッド原料への置き換えにより低下するのが本発明の特徴である。コア・シリンダーの直径比、すなわち「dM1」/「dk」が減少するにつれて、安価な原料に取って代わられるクラッド原料の量が増加する。コア・シリンダーの直径比、すなわち「dM1」/「dk」が2.0未満、好ましくは1.7未満のコア・シリンダーを使用することが特に好ましいことは実証済みである。
【0023】
プリフォームすなわち、コア・クラッド構造を形成する同軸に配置される構成部分は、石英ガラス製クラッド管、又はSiO2スートから成る多孔質クラッド管から製造される。石英ガラス製クラッド管を使用することにより、光ファイバーの第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間に光の減衰特性に好影響を与える、干渉しない境界面の形成が促進される。比較してみると、コア・シリンダー上にクラッド管を潰す間にクラッド管をガラス化して、クラッド管のガラス化のための更なる熱処理工程なしで済ませることができるため、SiO2スートクラッド管を使用する方が安価となる。
【0024】
「nM2」≦「nM1」である屈折率「nM2」を有するクラッド管を使用するのが特に好ましいことは実証済みである。屈折率「nM2」が「nM1」に等しい場合は、ファイバーを介する光の伝搬は、第2のクラッド・ガラス層にほとんど影響されないが、屈折率がこの層に使用される石英ガラスの光学的性質が満たすべき更に低い必要条件を示す「nM2」<「nM1」である場合は、第2のクラッド・ガラス層によって伝搬される光伝搬率は更に低下する。これにより第2のクラッド・ガラス層用の石英ガラスの製造は単純化され、製造コストが削減される。
【0025】
フッ素をドープしたクラッド管の使用が特に好ましいことは実証済みである。フッ素のドープは石英ガラスの屈折率を低下させるのに使用できる、即ち、フッ素をドープしたクラッド管を用いることで、「nM2」<「nM1」という屈折率の関係は特に容易となり、これを実現するのが安価ですむ。
【0026】
少なくとももう1つの第3のクラッド・ガラス層で第2のクラッド・ガラス層を被覆するのがよい。この、又はこれらの第3のクラッド・ガラス層は、外被を形成するための更なる石英ガラス原料を提供する。第3のクラッド・ガラス層を含む構造物をかぶせることによって、光ファイバーから糸引きされるプリフォームを製造できるようになる。あるいは、光ファイバーがそれから直接糸引きされ得るコア・シリンダーに、同軸に配置される石英ガラスの形で第3のクラッド・ガラス層を提供できる。
【0027】
製造方法の第一の好適な変形例では、石英ガラス製中空円筒の形で第3のクラッド・ガラス層を提供し、その第3のクラッド・ガラス層をクラッド管と共にコア・シリンダー上で潰す。同じ工程で多くの管をコア・シリンダー上で潰すことができるので、この方法は低コストですむ。
【0028】
あるいは、第3のクラッド・ガラス層を多孔質SiO2スートから作製された中空円筒の形で提供し、クラッド管をコア・シリンダー上で潰した後に第3のクラッド・ガラス層をクラッド管上に縮小化するのも製造方法の好適な変形例である。この製造方法の変形例もまた、製造コストについて若干利点があるが、これは多孔質SiO2スート中空円筒は、クラッド管上に縮小化される間にガラス化するからである。従って、SiO2スートの中空円筒の形で提供された外被部には、別のガラス化工程を設ける必要はない。
【0029】
更に、製造方法の別の適切な変形例として、クラッド管をコア・シリンダー上で潰した後、SiO2スートの外付け堆積法によって形成された第3のクラッド・ガラス層がある。この第3のクラッド・ガラス層を次にガラス化する。第3のクラッド・ガラス層用の管を別個に製造する必要がないため、この製造方法の変形例は製造コストについて若干利点もある。
【0030】
コア・シリンダー上で潰すクラッド管の外層を多孔質SiO2スートにすることにより、第2のクラッド・ガラス層を形成するという製造方法の別の変形例は、特に製造コストが安価だという利点があることが実証済みである。この変形例では、クラッド管をコア・シリンダー上で潰す間に多孔質SiO2スート層がガラス化するので、コア・シリンダーは製造方法の共通の製造工程で、外被原料と第2のクラッド・ガラス層とにより被覆される。
【0031】
どの第3のクラッド・ガラス層もファイバーの光伝搬特性に大きな影響を与えることはない。その結果、第3のクラッド・ガラス層に用いられる原料の光学的特性の基準は比較的低い。これにより、この石英ガラスの製造は安価になる。このため、第2のクラッド・ガラス層は、出来る限り薄く設計されるだけでなく、必要なだけの厚みを持つようにも設計される。この理由で、内腔を消滅させた後に外径/内径比が1.2以上、好ましくは1.8以上のクラッド・ガラス層を形成するクラッド管を使用するのが好ましいことは実証済みである。クラッド・ガラス層の外径/内径の比が3未満であることが好ましい。ここでクラッド・ガラス層の外径/内径の比は、内腔なしのコア・シリンダーを指す。管状のコア・シリンダーでは、内腔を消滅させた後、クラッド・ガラス層の外径と内径が直径比を求めるのに用いられる。
【0032】
コア・シリンダー上でクラッド管を潰す際、環状間隙を有する同軸配置が、潰し工程中に環状間隙に水素含有物質が混入しないで形成されるように、コア・シリンダーの外径とクラッド管の内径を選択するのが好ましい。環状間隙から水素含有物質を除外することにより、環状間隙付近の内壁にヒドロキシル基が生成されるのを防ぐ。環状間隙内に負圧を発生させたり、かつ/またはヘリウム、塩素、フッ素、またはこのようなガスの混合物で環状間隙を充填したりしてこれを達成するのが好ましい。前述のガスを用いて環状間隙を連続して水洗いすることにより、これを促進させるのが好ましい。
【0033】
本発明の製造方法の好適な変形例においては、外付け気相堆積法(OVD)でコア・シリンダーを製造する。OVD法は、「dM1」/[dk]の直径比が小さいコア・シリンダーを簡単に低価格で製造するのに特に適している。
【0034】
上記の課題は、上述のプリフォームに基づく本発明において第2のクラッド・ガラス層をクラッド管の形状に設計することにより解決される。第2のクラッド・ガラス層は別の工程で製造され、次に第1のクラッド・ガラス層上で潰され、最大1重量ppmの平均OH基濃度を有する。そして半径方向のコア・ガラス層の方向に10μmまで広がる第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との境界面付近の領域のOH基濃度は最大1重量ppmであり、直径比「dM1」/「dk」は1〜2.2未満である。
【0035】
本発明によると、別の製造工程の中で製造されたクラッド管の形状で第2のクラッド・ガラス層を提供し、次に第1のクラッド・ガラス層上で潰す。このタイプのクラッド管は、シリコン含有出発化合物の火炎加水分解を用いると、どのような一般的なOVDスート堆積法によっても製造が安価である。従来の脱水方法のいずれかにより、多孔質スート・クラッド管のOH基濃度を低下させることができ、1重量ppm以下の事前設定値に調節できる。「平均OH基濃度」の定義については、本発明の製造方法を説明する上記部分を参照のこと。
【0036】
第2のクラッド・ガラス層は、クラッド管を潰すことによって形成されるので、ヒドロキシル基の第1のクラッド・ガラス層の石英ガラスへの混入を大体防ぐことができる。その結果、第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面付近の第1のクラッド・ガラス層の領域では、ヒドロキシル基の濃度は低い。「境界面付近の第1のクラッド・ガラス層の領域」は、「コア・ガラス層の方向に10μmの半径方向の広がりを持つ領域」と定義されるものとする。分光差異測定手段によって、境界面付近の領域の平均OH基濃度を求めることができる。
【0037】
上記技術課題の解決に役立つ極めて重要な要素は、直径比、すなわち「dM1」/「dk」が、1〜2.2であることである。従って、第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」は、コア・ガラス層の直径「dk」の2.2倍未満である。上記従来のプリフォームと比較すると、その製造がかなり資源消費的な第1のクラッド・ガラス層の体積比は、その製造がずっとコスト集約的でないその他の外被原料への置き換えにより低下する。第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面でのOH基濃度を、最大1重量ppmの値に保つことだけにより、第1のクラッド・ガラス層の体積比を低下させることができる。境界面付近の低いOH基含有率は、第1のクラッド・ガラス層の外径を、境界面付近の領域のOH基濃度が光ファイバーの光の減衰特性に重大な影響を及ぼすことなく、直径比、すなわち「dM1」/[dk]が1〜2.2となる範囲まで縮小させることができる極めて重要な要素である。
【0038】
従って、本発明のプリフォームは、スート堆積法を用いると、製造が安価である。
【0039】
本発明のプリフォームの効果的な進展は、従属クレームに記載されている。その従属クレームが上記製造方法のクレームに対応するので、上記個々の説明を参照のこと。
【図面の簡単な説明】
下記のとおり、本発明を実施の形態及び図面を用いて説明する。本発明は、図面では概略的に図示される。
【図1】
単一モード・ファイバを製造するための本発明のプリフォームの一実施形態の径方向の断面図である。
【図2】
本発明のプリフォームの製造方法の一実施形態を示す各製造工程を含むフロー図である。
【図3】
従来技術で製造されたプリフォームの径方向の一般的なOH基の濃度分布を表す図である。
【図4】
本発明により製造されたプリフォームの径方向の一般的なOH基の濃度分布を表す図である。
【0040】
(発明を実施するための最良の形態)
図1において、参照番号1は、本発明のプリフォーム全体を示す。プリフォーム1は、コア・ガラス層2、第1のクラッド・ガラス層3、第2のクラッド・ガラス層4、及びジャケット・ガラス層5から成る。
【0041】
コア・ガラス層2は、5重量%の二酸化ゲルマニウムで均一にドープ処理された石英ガラスから成る。コア・ガラス層2の直径は、「dk」=7mmである。第1のクラッド・ガラス層3の外径「dM1」は、13.9mmである。したがって、内外径比「dM1」/「dk」は、1.99である。
【0042】
プリフォーム1を製造するために、コア・ガラス層2及び第1のクラッド・ガラス層3が、コア・ロッドとして提供され、その上に、第2のクラッド・ガラス層4がクラッド管の形で提供され、潰される。第2のガラス層4は、ドーピング剤が非添加の石英ガラスから成る。図示した実施の形態では、第2のクラッド・ガラス層4の外径は、26.8mmである。したがって、第2のクラッド・ガラス層4の内径に対する外径の比率は、1.9である。この比率は、第2のクラッド・ガラス層4が生成される元のクラッド管よりやや低く、潰し工程の前のクラッド管とコア・ロッド間の間隙の幅に左右される。
【0043】
第2のクラッド・ガラス層4は、いわゆる「ジャケット管」により被覆される。このジャケット管は、更なるジャケット・ガラス層5を形成し、プリフォーム1の中で最大の体積を占める。
【0044】
下記に、図1及び図2を例として用いて、本発明による光ファイバの製造方法を説明する。
【0045】
本発明の製造方法の必須条件は、いわゆるコア・ロッドをSiCl4及び/又はGeCl4の火炎加水分解を伴うスート堆積法(OVD法)により生成することであり、その過程では、長軸を中心に回転する心金のエンベロプ上に酸化粒子を堆積させる。心金としては、直径5mmの酸化アルミニウム管が使用される。本方法では、デポジッション・バーナーを用いて、最初にコア・ガラス層2を堆積する。SiCl4に加えて、GeCl4をバーナーに供給して、コア・ガラス層2の内部を上述のドーピング剤濃度にする。その後、GeCl4の供給を中止して、再び同じ方法を用いて、コア・ガラス層2の上にクラッド・ガラス層3を堆積させる。心金除去後に得られる多孔質石英ガラス管を、その後、塩素含有雰囲気下で乾燥し、その後、焼結・潰し工程を経て、内外径比「dM1」/「dK」を前出の内外径比1.99に保持するコア・ロッドを形成する。0.004重量ppmというコア・ロッドのOH基濃度は、コア・ロッドの径方向の断面において均一である。コア・ロッドを製造するには、堆積層の純度と均一性に多大な注意を要し、そのため、プリフォームを製造するのは非常に資源集約的で費用がかかる。
【0046】
同時に、クラッド管がSiCl4の火炎加水分解により製造され、SiO2粒子を生成し、回転する心金上に、生成したSiO2が軸方向に堆積される。クラッド管はプリフォームから形成されたファイバーの光の伝搬には大きく関与しないので、この層では、比較的低い純度及び均一性しか要求されない。したがって、クラッド管はいくつかのデポジッション・バーナーを同時に用いることにより、安価に製造することができる。焼結の前に、ドーピング剤を含有しない多孔質石英ガラスでできたクラッド管は、塩素含有雰囲気下で乾燥される。焼結工程後、クラッド管の内径及び外径は、それぞれ、約15mm及び約27mmになり、0.05重量ppmの平均OH基含有率は、クラッド管の肉厚の径方向に均一である。
【0047】
本発明の方法において必要不可欠な工程は、クラッド管をコア・ロッド上で潰すという工程である。このため、コア・ロッドはクラッド管内で同軸上に配置されている。コア・ロッドとクラッド管の間の環状間隙に面する面は、洗浄され、約1000度の塩素含有雰囲気下に曝すことにより脱水される。その後、クラッド管とコア・ロッドの組立て品を電気炉で2,150度(炉内温度)まで加熱するという溶融工程で、クラッド管をコア・ロッドに取り付ける。環状間隙は、垂直に配置した組立て品を徐々に温度を上げて加熱すると、簡単にふさがれる。クラッド管をコア・ロッド上で潰すと、第2のクラッド・ガラス層4が形成される。第1のクラッド・ガラス層3と第2のクラッド・ガラス層4との境界は、肉眼でかろうじて確認できる程度である。この確認可能な境界では、0.1重量ppmを越えるOH基濃度の大幅な増加はない。
【0048】
このように製造された石英ガラス管により、光伝搬に役立つエンベロプ部(いわゆる「オプティカル・クラディング」)と光ファイバ完成品の光伝搬コア部が形成される。石英ガラス管は、コア・ガラス層2を含む。コア・ガラス層2は、二酸化ゲルマニウムで均一にドープ処理され、外径は7mmで、屈折率は、ドーピング剤を含有しない石英ガラスの屈折率よりも約0.005単位高い「nK」である。コア・ガラス層2は、屈折率「nM1」が一般的には1.4585である非ドープ処理の石英ガラスでできたクラッドに覆われている。クラッドは、第1のクラッド・ガラス層3と第2のクラッド・ガラス層4により形成されており、第2のクラッド・ガラス層4がクラッドのより大きな体積を占める。
【0049】
プリフォームの製造を完了するために、このように生成された石英ガラス管は、ジャケット・ガラス層5を形成するドーピング剤を含有しない石英ガラス管(いわゆる「クラッド管」)で被覆される。この時点で、プリフォームの外径は100mmである。このプリフォームから糸引きされた光ファイバは、1385nmの波長で、0.6dB/kmの光減衰を示す。
【0050】
図4は、本発明のプリフォームの径方向の一般的なOH基濃度分布を表す概略図である。比較のために、図3のOH基濃度分布を点線で示す。
【0051】
図において、OH基濃度及びプリフォームの外径はそれぞれ、Y軸及びX軸で表される。コア・ガラス層41及び第1のクラッド・ガラス層42のOH基含有率は、均一でかつ低く、上述の実施形態では、0.004重量ppmである。第2のクラッド・ガラス層43のOH基含有率はいくぶん高い(0.05重量ppm)ので、第1のクラッド・ガラス層42と第2のクラッド・ガラス層43との境界45は、OH基濃度分布では小さな段差として確認可能である。先行技術のプリフォームの(従ってそのファイバー完成品にも存在する)特徴であるOH基濃度の顕著なピークは、本発明のプリフォームでは確認されない。したがって、プリフォームから形成されるファイバーの光減衰に悪影響を与えることなく、境界45はコア・ガラス層41に近接して配置され得る。すなわち、図3のプリフォームと比較すると、第1のクラッド・ガラス層42の外径「dM1」は比較的小さく、図4の第1のクラッド・ガラス層42の外径「dM1」は、コア・ガラス層41の直径「dK」よりわずか1.99倍大きいだけである。このように、プリフォームに関与する体積比率を、増加した光減衰に悪影響を与えることなく、資源集約的に製造される内側のクラッド・ガラス層42により減少させることが可能である。
【0052】
本発明で取り入れられた、OVD成長法により光ファイバ用の合成石英ガラスを製造する方法及び装置に関する詳細情報については、下記の文献を参照のこと。米国特許No.5,788,730では、径方向に均一な密度分布を有するスート体を製造するための方法、中央ノズルと少なくとも3本の環状間隙ノズルを有する石英ガラスのデポジッション・バーナーを記載している。ドイツ特許公開公報DE−A1 197 25 955では、液体ガラス製品の出発原料を供給するバーナーの使用を記載している。ドイツ特許公開公報DE−A1 195 01 733では、圧力補償器を使用して、多数のデポジッション・バーナーに同時かつ均一にガスを供給する装置を開示している。ドイツ特許公開公報DE−A1 196 29 170では、スートの堆積効率を上げるために、デポジッション・バーナーとスート体の間の静電界を使用することを提案している。ドイツ特許公開公報DE−A1 196 28 958及びドイツ特許公開公報DE−A1 198 27 945では、振動移動するバーナー列を使用してスートの堆積をより均一にする方法が記載されている。堆積工程中及び堆積工程後にスート体を処理する方法及び装置は、ドイツ特許公開公報DE−A1 197 51 919及びドイツ特許公開公報DE−A1 196 49 935により公知である。また、米国特許No.5,665,132及びNo.5,738,702及びドイツ特許公開公報DE−A1 197 36 949では、ガラス化中にスート体を保持する方法が記載されている。フッ素及びホウ素でドープ処理した石英ガラスについて、欧州特許公開公報No.582 070に記載されている。米国特許No.5,790,736では、ファイバーのコア及びジャケット材の粘度を調整する方法が開示されている。ドイツ特許DE 198 52 704にはMCVD成長法を用いてドープ処理したサブストレート管から光ファイバを製造する方法が記載されている。ガラス化された石英ガラスの中空シリンダーを特殊なドリルを使って後処理する方法が、米国特許No.5,643,069で開示されている。米国特許No.5,785,729では、ロッド・イン・チューブ法で大容量のプリフォームを製造する方法が記載されている。ドイツ特許公開公報DE−A1 199 15 509では、後者の技術に適した排気が記載されている。欧州特許公開公報EP−A1 767 149及びドイツ特許公開公報DE−A1 196 29 169は、垂直糸引き法を用いた、高い寸法精度の石英ガラス管の製造方法に関する。
(技術分野)
本発明は、コア・クラッド構造のプリフォームから、またはコア・クラッド構造を形成するいくつかの構成部分の同軸配置から糸引きして光ファイバーを製造する方法に関し、当該コア・クラッド構造では、コア・シリンダーがスート堆積方法で製造され、そのコア・シリンダーは高い屈折率「nk」と外径「dk」のコア・ガラス層を有し、低い屈折率「nM1」と外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層で被覆され、その後、当該コア・シリンダー上に第2のクラッド・ガラス層が積層される。
【0002】
また本発明は、第2のクラッド・ガラス層と同様に低い屈折率「nM1」と外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層を同軸に被覆する、高い屈折率「nk」と外径「dk」のコア・ガラス層を有する光ファイバーの製造用のプリフォームにも関する。
【0003】
(背景技術)
過去20年以上、データ通信に光ファイバーを使用することが経済上重要になってきている。初期は、光ファイバーの光の減衰特性及び物理的強度の改良に重点が置かれていたが、今では低コスト化が重要な課題になってきている。予想される解決方法は、各光ファイバーの伝送容量の増加、及び光ファイバー製造コストの削減が中心になる。商業用途用のいわゆる単一モード光ファイバープリフォームの大部分は、以下の公知方法のいずれかによって製造される:
外付け気相堆積法(OVD)、内付け気相堆積法(MCVD)、プラズマ気相堆積法(PCVD)、気相軸付け堆積法(VAD)。このような方法では、コアと完成した単一モード光ファイバーの被覆部の一部とから成るコア・シリンダーを最初に製造することが共通している。次に、いわゆる「外被原料」である追加の石英ガラスがコア・シリンダーに被覆される。外被原料が光学的性質に及ぼす影響は小さくなっているが、外被原料の品質は、光ファイバーの機械的強度にとって重要である。
【0004】
上記方法及び上記タイプのプリフォームは、「コア・プリフォーム」と呼ばれるコア・クラッド構造を有する構成部分のいわゆる外付け気相堆積法による製造方法の第一工程を用いた、単一モード光ファイバー用の石英ガラス・プリフォームの製造について説明している米国特許番号5,838,866により知られている。コア・プリフォームは、内側のSiO2クラッド・ガラス層によって被覆された、二酸化ゲルマニウムをドープしたSiO2コア・グラス層で構成される。内腔を消滅させた後、コア・ガラス層の直径「dk」と第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」の比率が2.39になるように層によって厚さが異なるように設計する。最終プリフォームは、2番目の、外側のクラッド・ガラス層を形成している別のSiO2スート層の形成により得られる。
【0005】
コア・プリフォームの表面を成し、コア・ガラス層に直接隣接する被覆部は、以後「第1のクラッド・ガラス層」と示すものとする。第1のクラッド・ガラス層は、光の伝搬に極めて重要な役割を果たし、そのため、光ファイバーの光学的性質に明確な影響を及ぼす。従って、第1のクラッド・ガラス層の純度と均一性についての要求は、コア・ガラスに満たされる要求に匹敵しなければならない。このため、第1のクラッド・ガラス層の製造は、かなり資源集約的で高価である。
【0006】
従来の方法においては、コア・シリンダー上にSiO2スート層を形成するために酸水素ガス・バーナーを使用し、第2のクラッド・ガラス層を形成する。この製造方法は、OH基の第1のクラッド・ガラス層への混入につながる。このようなOH基は、第1のクラッド・ガラス層の石英ガラス内にしっかり結合し、塩素雰囲気中でのスート層への次の処理では取り除くことができない。このように、従来技術によって製造されたプリフォームは、通常、第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面で、OH基濃度はかなり高いという特徴がある。
【0007】
図3に従来のOVD法によって製造されたプリフォームの直径方向の代表的なOH基濃度分布を概略的に示す。OH基濃度は、図のY軸方向にプロットされ、プリフォームの直径は、X軸方向にプロットされる。コア・ガラス層31と第1のクラッド・ガラス層32の領域のOH基含有率は低い。第1のクラッド・ガラス層32と第2のクラッド・ガラス層33との間の境界面35は、OH基濃度の顕著なピーク34によって特徴づけられる。
【0008】
OH基にはスペクトルの赤外部に特に強い吸収帯がある。従って、単一モード光ファイバーの光伝搬領域に存在するOH基濃度が低くても、標準的な伝搬波長における光の減衰特性に悪影響を及ぼし得る。図3に示すOH基濃度のピーク34が光の減衰に及ぼす影響を少なく保つために、従来のOVD法のプリフォームは、第1のクラッド・ガラス層32と第2のクラッド・ガラス層33との間の境界面35をコア・ガラス層31から離して配置している。つまり、第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」は相対的に大きい:図3に示すプリフォームの第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」は、コア・ガラス層31の直径「dk」よりも2.39倍大きい。
【0009】
第1のクラッド・ガラス層32の外径「dM1」を縮小すると、OH基濃度のピーク34は、コア・ガラス層31により近づき、そのため、光ファイバーの減衰特性により顕著な影響を及ぼす。このため、既存の方法では、光の減衰を付随して増大させないで、その製造が資源集約的であるプリフォームの第1のクラッド・ガラス層32内側の大きさを縮小する事は実現できない。
【0010】
このように、本発明は、光の減衰が少ない光ファイバーを製造するための安価な方法を特定し、及び、この方法に対応するプリフォームを提供するという課題に基づいている。
【0011】
(発明の開示)
製造方法の点では、本発明では製造方法の別の工程で製造された最大1重量ppmの平均OH基濃度を有し、コア・シリンダーを潰す(コラプス)ことで形成されるクラッド管という形で第2のクラッド・ガラス層を提供することにより、また、「dM1」/「dk」の比が1〜2.2であり、深さ10μmまでの表皮領域において最大1重量ppmの平均OH基濃度を有するコア・シリンダーを使用することにより、前述の製造方法に基づいてこの課題を解決する。
【0012】
本発明では、製造方法の別の工程で製造されたクラッド管の形で第2のクラッド・ガラス層を提供する。シリコン含有の出発化合物の火炎加水分解による通常のOVDスート堆積法を用いることで、前述の型のクラッド管は安価に製造できる。クラッド管のOH基含有率を低下させることができ、従来の脱水方法のいずれかにより1重量ppm以下に調節できる。クラッド管、特にクラッド管の内腔での平均OH基濃度が低ければ低いほどヒドロキシル基の存在による光の減衰は少なくなる。通常OH基濃度はクラッド管壁の断面を通じて一定なので、平均OH基濃度は容易にこの値に等しいように決定できる。一定値とならないOH基濃度分布が存在する場合には、平均OH基濃度はクラッド管壁の断面全体のOH基濃度の平均値として定義される。分光手段を用いると、平均OH基濃度は特に簡単に求めることができる。
【0013】
クラッド管を潰すことにより、コア・シリンダー上に第2のクラッド・ガラス層を形成する。この方法によって第1のクラッド・ガラス層を水素含有ガスに曝したり、第1のクラッド・ガラス層の石英ガラス中にヒドロキシル基が混入することを回避する。クラッド管をサブストレート上で潰している間に、あるとしても極少量のヒドロキシル基が生成される。
【0014】
本発明により提供されるコア・シリンダーは、ロッド又は管として設計してもよい。以下に述べる説明は、簡略化するために以下の説明では棒状のコア・シリンダーを用いるが、別途記載のない限り管状のコア・シリンダーが除外されるものではない。
【0015】
深さ10μmまでのコア・シリンダーの第1のクラッド・ガラス層の表面層の平均OH基含有量は、最大で1重量ppmである。コア・シリンダー上でクラッド管を潰すことによる第2のクラッド・ガラス層の形成は、第1のクラッド・ガラス層のOH基濃度に全然、又は僅かな影響しか及ぼさない。分光差異測定によって、10μmの深さまでの表面層の平均OH基濃度を求めることができる。
【0016】
上記の技術的課題の解決に貢献する極めて重要な要素は、製造方法の中で直径比、すなわち「dM1」/「dk」が1以上2.2未満のコア・シリンダーを使用することである。従って、第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」は、コア・ガラス層の直径「dk」の2.2倍より小さい。直径比、すなわち「dM1」/「dk」は、内腔なしのコア・シリンダーについてのものである。管状コア・シリンダーについては、潰した後の各層の直径を適用するものとする。
【0017】
上記従来の光ファイバーと比較すると、その製造が非常に資源消費的な第1のクラッド・ガラス層の体積比は、はるかにコスト集約的でない他のクラッド原料への置き換えにより減少する。上記手段を併用することによってのみこの減少が可能になるが、これら各手段は、スート(すす)堆積法を用いて製造されるコア・シリンダーの第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面において、OH基濃度を最大値1重量ppmに保持するのに貢献している。境界面付近でOH基含有率が低いため、第1のクラッド・ガラス層の外径を、境界面付近のOH基濃度がファイバーの光の減衰特性に大きな影響を及ぼすことなく1〜2.2の直径比「dM1」/「dk」の程度に縮小できる。
【0018】
従って、本発明の製造方法は、スート堆積法を用いて光の減衰が少ない光ファイバーの製造を低コストにする。
【0019】
一例として、光ファイバーは、プリフォームの中のコア・シリンダーがクラッド管とあらゆるその他の外被原料によって被覆されるコア・クラッド構造を有するプリフォームから糸引きされる。あるいは、コア・クラッド構造を形成する多くの構成部分を同軸に配置することによって光ファイバーを糸引きすることが可能である。この設計では、コア・シリンダーは、同軸に配置されたクラッド管及びあらゆるその他の外被原料の内側に配置される。糸引き工程中に、外被原料とクラッド管の両方をコア・シリンダー上で潰す。
【0020】
本発明は、特に標準単一モード光ファイバー及びその光ファイバー用のプリフォームの製造に関する。標準単一モード光ファイバーは、単純なステップ・インデックス・ファイバーである。光波は、主に光ファイバーのコア領域と内側のクラッド領域を通って伝搬する。本発明では、内側のクラッド領域に必要な高価な石英ガラスの体積比を、安価な石英ガラス品質への置き換えにより低下させることが可能である。しかし、本発明はいわゆる「分散シフト型ファイバー」又は「分散円滑ファイバー」には関係しない。このようなタイプのファイバーは、異なる屈折率を持つ多くの層の連続からできているので、複雑な屈折率分布に特徴がある。このような層すべてが光の伝搬の一翼を担い、そのため、このような層は、高価な石英ガラスからできていなければならなず、その体積比を安価な石英ガラス品質への置き換えにより低下させることができない。
【0021】
コア・シリンダーとクラッド管の表面領域内のOH基濃度が下がるにつれて、光の減衰に及ぼすOH基含有量の影響が低下する。最大0.5重量ppmの平均OH基濃度のクラッド管と、最大10μmの深さの表面領域で0.5重量ppmの平均OH基濃度のコア・シリンダーとを使用するのが特に好ましいことは実証済みである。好ましくは、クラッド管とコア・シリンダー表面領域の両方のOH基含有量を最大0.2重量ppmに保ち、最大0.1重量ppmのOH基濃度が特に好ましい。
【0022】
その製造が資源消費的な第1のクラッド・ガラス層によって作製された光ファイバーの全体積比が、安価なクラッド原料への置き換えにより低下するのが本発明の特徴である。コア・シリンダーの直径比、すなわち「dM1」/「dk」が減少するにつれて、安価な原料に取って代わられるクラッド原料の量が増加する。コア・シリンダーの直径比、すなわち「dM1」/「dk」が2.0未満、好ましくは1.7未満のコア・シリンダーを使用することが特に好ましいことは実証済みである。
【0023】
プリフォームすなわち、コア・クラッド構造を形成する同軸に配置される構成部分は、石英ガラス製クラッド管、又はSiO2スートから成る多孔質クラッド管から製造される。石英ガラス製クラッド管を使用することにより、光ファイバーの第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間に光の減衰特性に好影響を与える、干渉しない境界面の形成が促進される。比較してみると、コア・シリンダー上にクラッド管を潰す間にクラッド管をガラス化して、クラッド管のガラス化のための更なる熱処理工程なしで済ませることができるため、SiO2スートクラッド管を使用する方が安価となる。
【0024】
「nM2」≦「nM1」である屈折率「nM2」を有するクラッド管を使用するのが特に好ましいことは実証済みである。屈折率「nM2」が「nM1」に等しい場合は、ファイバーを介する光の伝搬は、第2のクラッド・ガラス層にほとんど影響されないが、屈折率がこの層に使用される石英ガラスの光学的性質が満たすべき更に低い必要条件を示す「nM2」<「nM1」である場合は、第2のクラッド・ガラス層によって伝搬される光伝搬率は更に低下する。これにより第2のクラッド・ガラス層用の石英ガラスの製造は単純化され、製造コストが削減される。
【0025】
フッ素をドープしたクラッド管の使用が特に好ましいことは実証済みである。フッ素のドープは石英ガラスの屈折率を低下させるのに使用できる、即ち、フッ素をドープしたクラッド管を用いることで、「nM2」<「nM1」という屈折率の関係は特に容易となり、これを実現するのが安価ですむ。
【0026】
少なくとももう1つの第3のクラッド・ガラス層で第2のクラッド・ガラス層を被覆するのがよい。この、又はこれらの第3のクラッド・ガラス層は、外被を形成するための更なる石英ガラス原料を提供する。第3のクラッド・ガラス層を含む構造物をかぶせることによって、光ファイバーから糸引きされるプリフォームを製造できるようになる。あるいは、光ファイバーがそれから直接糸引きされ得るコア・シリンダーに、同軸に配置される石英ガラスの形で第3のクラッド・ガラス層を提供できる。
【0027】
製造方法の第一の好適な変形例では、石英ガラス製中空円筒の形で第3のクラッド・ガラス層を提供し、その第3のクラッド・ガラス層をクラッド管と共にコア・シリンダー上で潰す。同じ工程で多くの管をコア・シリンダー上で潰すことができるので、この方法は低コストですむ。
【0028】
あるいは、第3のクラッド・ガラス層を多孔質SiO2スートから作製された中空円筒の形で提供し、クラッド管をコア・シリンダー上で潰した後に第3のクラッド・ガラス層をクラッド管上に縮小化するのも製造方法の好適な変形例である。この製造方法の変形例もまた、製造コストについて若干利点があるが、これは多孔質SiO2スート中空円筒は、クラッド管上に縮小化される間にガラス化するからである。従って、SiO2スートの中空円筒の形で提供された外被部には、別のガラス化工程を設ける必要はない。
【0029】
更に、製造方法の別の適切な変形例として、クラッド管をコア・シリンダー上で潰した後、SiO2スートの外付け堆積法によって形成された第3のクラッド・ガラス層がある。この第3のクラッド・ガラス層を次にガラス化する。第3のクラッド・ガラス層用の管を別個に製造する必要がないため、この製造方法の変形例は製造コストについて若干利点もある。
【0030】
コア・シリンダー上で潰すクラッド管の外層を多孔質SiO2スートにすることにより、第2のクラッド・ガラス層を形成するという製造方法の別の変形例は、特に製造コストが安価だという利点があることが実証済みである。この変形例では、クラッド管をコア・シリンダー上で潰す間に多孔質SiO2スート層がガラス化するので、コア・シリンダーは製造方法の共通の製造工程で、外被原料と第2のクラッド・ガラス層とにより被覆される。
【0031】
どの第3のクラッド・ガラス層もファイバーの光伝搬特性に大きな影響を与えることはない。その結果、第3のクラッド・ガラス層に用いられる原料の光学的特性の基準は比較的低い。これにより、この石英ガラスの製造は安価になる。このため、第2のクラッド・ガラス層は、出来る限り薄く設計されるだけでなく、必要なだけの厚みを持つようにも設計される。この理由で、内腔を消滅させた後に外径/内径比が1.2以上、好ましくは1.8以上のクラッド・ガラス層を形成するクラッド管を使用するのが好ましいことは実証済みである。クラッド・ガラス層の外径/内径の比が3未満であることが好ましい。ここでクラッド・ガラス層の外径/内径の比は、内腔なしのコア・シリンダーを指す。管状のコア・シリンダーでは、内腔を消滅させた後、クラッド・ガラス層の外径と内径が直径比を求めるのに用いられる。
【0032】
コア・シリンダー上でクラッド管を潰す際、環状間隙を有する同軸配置が、潰し工程中に環状間隙に水素含有物質が混入しないで形成されるように、コア・シリンダーの外径とクラッド管の内径を選択するのが好ましい。環状間隙から水素含有物質を除外することにより、環状間隙付近の内壁にヒドロキシル基が生成されるのを防ぐ。環状間隙内に負圧を発生させたり、かつ/またはヘリウム、塩素、フッ素、またはこのようなガスの混合物で環状間隙を充填したりしてこれを達成するのが好ましい。前述のガスを用いて環状間隙を連続して水洗いすることにより、これを促進させるのが好ましい。
【0033】
本発明の製造方法の好適な変形例においては、外付け気相堆積法(OVD)でコア・シリンダーを製造する。OVD法は、「dM1」/[dk]の直径比が小さいコア・シリンダーを簡単に低価格で製造するのに特に適している。
【0034】
上記の課題は、上述のプリフォームに基づく本発明において第2のクラッド・ガラス層をクラッド管の形状に設計することにより解決される。第2のクラッド・ガラス層は別の工程で製造され、次に第1のクラッド・ガラス層上で潰され、最大1重量ppmの平均OH基濃度を有する。そして半径方向のコア・ガラス層の方向に10μmまで広がる第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との境界面付近の領域のOH基濃度は最大1重量ppmであり、直径比「dM1」/「dk」は1〜2.2未満である。
【0035】
本発明によると、別の製造工程の中で製造されたクラッド管の形状で第2のクラッド・ガラス層を提供し、次に第1のクラッド・ガラス層上で潰す。このタイプのクラッド管は、シリコン含有出発化合物の火炎加水分解を用いると、どのような一般的なOVDスート堆積法によっても製造が安価である。従来の脱水方法のいずれかにより、多孔質スート・クラッド管のOH基濃度を低下させることができ、1重量ppm以下の事前設定値に調節できる。「平均OH基濃度」の定義については、本発明の製造方法を説明する上記部分を参照のこと。
【0036】
第2のクラッド・ガラス層は、クラッド管を潰すことによって形成されるので、ヒドロキシル基の第1のクラッド・ガラス層の石英ガラスへの混入を大体防ぐことができる。その結果、第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面付近の第1のクラッド・ガラス層の領域では、ヒドロキシル基の濃度は低い。「境界面付近の第1のクラッド・ガラス層の領域」は、「コア・ガラス層の方向に10μmの半径方向の広がりを持つ領域」と定義されるものとする。分光差異測定手段によって、境界面付近の領域の平均OH基濃度を求めることができる。
【0037】
上記技術課題の解決に役立つ極めて重要な要素は、直径比、すなわち「dM1」/「dk」が、1〜2.2であることである。従って、第1のクラッド・ガラス層の外径「dM1」は、コア・ガラス層の直径「dk」の2.2倍未満である。上記従来のプリフォームと比較すると、その製造がかなり資源消費的な第1のクラッド・ガラス層の体積比は、その製造がずっとコスト集約的でないその他の外被原料への置き換えにより低下する。第1のクラッド・ガラス層と第2のクラッド・ガラス層との間の境界面でのOH基濃度を、最大1重量ppmの値に保つことだけにより、第1のクラッド・ガラス層の体積比を低下させることができる。境界面付近の低いOH基含有率は、第1のクラッド・ガラス層の外径を、境界面付近の領域のOH基濃度が光ファイバーの光の減衰特性に重大な影響を及ぼすことなく、直径比、すなわち「dM1」/[dk]が1〜2.2となる範囲まで縮小させることができる極めて重要な要素である。
【0038】
従って、本発明のプリフォームは、スート堆積法を用いると、製造が安価である。
【0039】
本発明のプリフォームの効果的な進展は、従属クレームに記載されている。その従属クレームが上記製造方法のクレームに対応するので、上記個々の説明を参照のこと。
【図面の簡単な説明】
下記のとおり、本発明を実施の形態及び図面を用いて説明する。本発明は、図面では概略的に図示される。
【図1】
単一モード・ファイバを製造するための本発明のプリフォームの一実施形態の径方向の断面図である。
【図2】
本発明のプリフォームの製造方法の一実施形態を示す各製造工程を含むフロー図である。
【図3】
従来技術で製造されたプリフォームの径方向の一般的なOH基の濃度分布を表す図である。
【図4】
本発明により製造されたプリフォームの径方向の一般的なOH基の濃度分布を表す図である。
【0040】
(発明を実施するための最良の形態)
図1において、参照番号1は、本発明のプリフォーム全体を示す。プリフォーム1は、コア・ガラス層2、第1のクラッド・ガラス層3、第2のクラッド・ガラス層4、及びジャケット・ガラス層5から成る。
【0041】
コア・ガラス層2は、5重量%の二酸化ゲルマニウムで均一にドープ処理された石英ガラスから成る。コア・ガラス層2の直径は、「dk」=7mmである。第1のクラッド・ガラス層3の外径「dM1」は、13.9mmである。したがって、内外径比「dM1」/「dk」は、1.99である。
【0042】
プリフォーム1を製造するために、コア・ガラス層2及び第1のクラッド・ガラス層3が、コア・ロッドとして提供され、その上に、第2のクラッド・ガラス層4がクラッド管の形で提供され、潰される。第2のガラス層4は、ドーピング剤が非添加の石英ガラスから成る。図示した実施の形態では、第2のクラッド・ガラス層4の外径は、26.8mmである。したがって、第2のクラッド・ガラス層4の内径に対する外径の比率は、1.9である。この比率は、第2のクラッド・ガラス層4が生成される元のクラッド管よりやや低く、潰し工程の前のクラッド管とコア・ロッド間の間隙の幅に左右される。
【0043】
第2のクラッド・ガラス層4は、いわゆる「ジャケット管」により被覆される。このジャケット管は、更なるジャケット・ガラス層5を形成し、プリフォーム1の中で最大の体積を占める。
【0044】
下記に、図1及び図2を例として用いて、本発明による光ファイバの製造方法を説明する。
【0045】
本発明の製造方法の必須条件は、いわゆるコア・ロッドをSiCl4及び/又はGeCl4の火炎加水分解を伴うスート堆積法(OVD法)により生成することであり、その過程では、長軸を中心に回転する心金のエンベロプ上に酸化粒子を堆積させる。心金としては、直径5mmの酸化アルミニウム管が使用される。本方法では、デポジッション・バーナーを用いて、最初にコア・ガラス層2を堆積する。SiCl4に加えて、GeCl4をバーナーに供給して、コア・ガラス層2の内部を上述のドーピング剤濃度にする。その後、GeCl4の供給を中止して、再び同じ方法を用いて、コア・ガラス層2の上にクラッド・ガラス層3を堆積させる。心金除去後に得られる多孔質石英ガラス管を、その後、塩素含有雰囲気下で乾燥し、その後、焼結・潰し工程を経て、内外径比「dM1」/「dK」を前出の内外径比1.99に保持するコア・ロッドを形成する。0.004重量ppmというコア・ロッドのOH基濃度は、コア・ロッドの径方向の断面において均一である。コア・ロッドを製造するには、堆積層の純度と均一性に多大な注意を要し、そのため、プリフォームを製造するのは非常に資源集約的で費用がかかる。
【0046】
同時に、クラッド管がSiCl4の火炎加水分解により製造され、SiO2粒子を生成し、回転する心金上に、生成したSiO2が軸方向に堆積される。クラッド管はプリフォームから形成されたファイバーの光の伝搬には大きく関与しないので、この層では、比較的低い純度及び均一性しか要求されない。したがって、クラッド管はいくつかのデポジッション・バーナーを同時に用いることにより、安価に製造することができる。焼結の前に、ドーピング剤を含有しない多孔質石英ガラスでできたクラッド管は、塩素含有雰囲気下で乾燥される。焼結工程後、クラッド管の内径及び外径は、それぞれ、約15mm及び約27mmになり、0.05重量ppmの平均OH基含有率は、クラッド管の肉厚の径方向に均一である。
【0047】
本発明の方法において必要不可欠な工程は、クラッド管をコア・ロッド上で潰すという工程である。このため、コア・ロッドはクラッド管内で同軸上に配置されている。コア・ロッドとクラッド管の間の環状間隙に面する面は、洗浄され、約1000度の塩素含有雰囲気下に曝すことにより脱水される。その後、クラッド管とコア・ロッドの組立て品を電気炉で2,150度(炉内温度)まで加熱するという溶融工程で、クラッド管をコア・ロッドに取り付ける。環状間隙は、垂直に配置した組立て品を徐々に温度を上げて加熱すると、簡単にふさがれる。クラッド管をコア・ロッド上で潰すと、第2のクラッド・ガラス層4が形成される。第1のクラッド・ガラス層3と第2のクラッド・ガラス層4との境界は、肉眼でかろうじて確認できる程度である。この確認可能な境界では、0.1重量ppmを越えるOH基濃度の大幅な増加はない。
【0048】
このように製造された石英ガラス管により、光伝搬に役立つエンベロプ部(いわゆる「オプティカル・クラディング」)と光ファイバ完成品の光伝搬コア部が形成される。石英ガラス管は、コア・ガラス層2を含む。コア・ガラス層2は、二酸化ゲルマニウムで均一にドープ処理され、外径は7mmで、屈折率は、ドーピング剤を含有しない石英ガラスの屈折率よりも約0.005単位高い「nK」である。コア・ガラス層2は、屈折率「nM1」が一般的には1.4585である非ドープ処理の石英ガラスでできたクラッドに覆われている。クラッドは、第1のクラッド・ガラス層3と第2のクラッド・ガラス層4により形成されており、第2のクラッド・ガラス層4がクラッドのより大きな体積を占める。
【0049】
プリフォームの製造を完了するために、このように生成された石英ガラス管は、ジャケット・ガラス層5を形成するドーピング剤を含有しない石英ガラス管(いわゆる「クラッド管」)で被覆される。この時点で、プリフォームの外径は100mmである。このプリフォームから糸引きされた光ファイバは、1385nmの波長で、0.6dB/kmの光減衰を示す。
【0050】
図4は、本発明のプリフォームの径方向の一般的なOH基濃度分布を表す概略図である。比較のために、図3のOH基濃度分布を点線で示す。
【0051】
図において、OH基濃度及びプリフォームの外径はそれぞれ、Y軸及びX軸で表される。コア・ガラス層41及び第1のクラッド・ガラス層42のOH基含有率は、均一でかつ低く、上述の実施形態では、0.004重量ppmである。第2のクラッド・ガラス層43のOH基含有率はいくぶん高い(0.05重量ppm)ので、第1のクラッド・ガラス層42と第2のクラッド・ガラス層43との境界45は、OH基濃度分布では小さな段差として確認可能である。先行技術のプリフォームの(従ってそのファイバー完成品にも存在する)特徴であるOH基濃度の顕著なピークは、本発明のプリフォームでは確認されない。したがって、プリフォームから形成されるファイバーの光減衰に悪影響を与えることなく、境界45はコア・ガラス層41に近接して配置され得る。すなわち、図3のプリフォームと比較すると、第1のクラッド・ガラス層42の外径「dM1」は比較的小さく、図4の第1のクラッド・ガラス層42の外径「dM1」は、コア・ガラス層41の直径「dK」よりわずか1.99倍大きいだけである。このように、プリフォームに関与する体積比率を、増加した光減衰に悪影響を与えることなく、資源集約的に製造される内側のクラッド・ガラス層42により減少させることが可能である。
【0052】
本発明で取り入れられた、OVD成長法により光ファイバ用の合成石英ガラスを製造する方法及び装置に関する詳細情報については、下記の文献を参照のこと。米国特許No.5,788,730では、径方向に均一な密度分布を有するスート体を製造するための方法、中央ノズルと少なくとも3本の環状間隙ノズルを有する石英ガラスのデポジッション・バーナーを記載している。ドイツ特許公開公報DE−A1 197 25 955では、液体ガラス製品の出発原料を供給するバーナーの使用を記載している。ドイツ特許公開公報DE−A1 195 01 733では、圧力補償器を使用して、多数のデポジッション・バーナーに同時かつ均一にガスを供給する装置を開示している。ドイツ特許公開公報DE−A1 196 29 170では、スートの堆積効率を上げるために、デポジッション・バーナーとスート体の間の静電界を使用することを提案している。ドイツ特許公開公報DE−A1 196 28 958及びドイツ特許公開公報DE−A1 198 27 945では、振動移動するバーナー列を使用してスートの堆積をより均一にする方法が記載されている。堆積工程中及び堆積工程後にスート体を処理する方法及び装置は、ドイツ特許公開公報DE−A1 197 51 919及びドイツ特許公開公報DE−A1 196 49 935により公知である。また、米国特許No.5,665,132及びNo.5,738,702及びドイツ特許公開公報DE−A1 197 36 949では、ガラス化中にスート体を保持する方法が記載されている。フッ素及びホウ素でドープ処理した石英ガラスについて、欧州特許公開公報No.582 070に記載されている。米国特許No.5,790,736では、ファイバーのコア及びジャケット材の粘度を調整する方法が開示されている。ドイツ特許DE 198 52 704にはMCVD成長法を用いてドープ処理したサブストレート管から光ファイバを製造する方法が記載されている。ガラス化された石英ガラスの中空シリンダーを特殊なドリルを使って後処理する方法が、米国特許No.5,643,069で開示されている。米国特許No.5,785,729では、ロッド・イン・チューブ法で大容量のプリフォームを製造する方法が記載されている。ドイツ特許公開公報DE−A1 199 15 509では、後者の技術に適した排気が記載されている。欧州特許公開公報EP−A1 767 149及びドイツ特許公開公報DE−A1 196 29 169は、垂直糸引き法を用いた、高い寸法精度の石英ガラス管の製造方法に関する。
Claims (31)
- より高い屈折率「nK」でかつ外径「dK」のコア・ガラス層を有するコア・シリンダーがスート堆積法で製造され、該コア・シリンダーが、より低い屈折率「nM1」でかつ外径「dM1」の第1のクラッド・ガラス層に覆われ、第2のクラッド・ガラス層が該コア・シリンダー上に積層さている、コア‐クラッド構造を有するプリフォームあるいはコア‐クラッド構造を形成するいくつかの構成部品の同軸上の配列から糸引きすることにより、光ファイバを製造する方法であって、該第2のクラッド・ガラス層(4)が該方法の別の工程で製造されたクラッド管の形状で提供され、該クラッド管が、最高1重量ppmの平均OH基濃度を有し、該第2のクラッド・ガラス層(4)が該コア・シリンダー(2;3)上で該クラッド管を潰すことにより積層され、「dK」に対する「dM1」の比率が1〜2.2であるコア・シリンダー(2;3)が使用され、該コア・シリンダーは、表面から深さ10μmまでの領域において、最高1重量ppmの平均OH基濃度を有することを特徴とする、光ファイバを製造する方法。
- 平均OH基濃度が最高0.5重量ppmであるクラッド管及び深さ10μmまでの表面近くの領域において平均OH基濃度が最高0.5重量ppmであるコア・シリンダー(2;3)が使用されることを特徴とする、請求項1に記載する方法。
- 平均OH基濃度が最高0.2重量ppmであるクラッド管及び深さ10μmまでの表面近くの領域において平均OH基濃度が最高0.2重量ppmであるコア・シリンダー(2;3)が使用されることを特徴とする、請求項1に記載する方法。
- 平均OH基濃度が最高0.1重量ppmであるクラッド管及び深さ10μmまでの表面近くの領域において平均OH基濃度が最高0.1重量ppmであるコア・シリンダー(2;3)が使用されることを特徴とする、請求項1に記載する方法。
- 「dK」に対する「dM1」の比率が2.0未満のコア・シリンダー(2;3)を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 「dK」に対する「dM1」の比率が1.7未満のコア・シリンダー(2;3)を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 石英ガラスでできたクラッド管を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- SiO2スートでできたクラッド管を使用することを特徴とする、請求項1乃至請求項6のいずれかに記載する方法。
- 「nM2」≦「nM2」である屈折率「nM2」を有するクラッド管を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- フッ素ドープ処理した石英ガラスでできたクラッド管を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)が、少なくとも一つの別の第3のクラッド・ガラス層(5)で被覆されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 前記第3のクラッド・ガラス層(5)が、前記クラッド管と一緒に前記コア・シリンダー(2;3)の上で潰される石英ガラスでできた中空のシリンダーの形状で提供されることを特徴とする、請求項11に記載する方法。
- 前記第3のクラッド・ガラス層(5)が、潰された後に前記コア・シリンダー(2;3)を被覆する前記第2のクラッド・ガラス層(4)の上で収縮する多孔質のSiO2スートでできた中空シリンダーの形状で提供されることを特徴とする、請求項11に記載する方法。
- 前記第3のクラッド・ガラス層(5)を、前記コア・シリンダー(2;3)上で前記クラッド管を潰した後にSiO2スートを外付け成長させて製造することを特徴とする、請求項11に記載する方法。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)及び前記第3のクラッド・ガラス層(5)が、多孔質SiO2スートで外側を覆われたクラッド管を提供することにより製造され、該クラッド管が前記コア・シリンダー(2;3)上で潰されることを特徴とする、請求項11に記載する方法。
- 内径に対する外径の比率が1.2〜3である第2のクラッド・ガラス層(4)が製造されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 内径に対する外径の比率が少なくとも1.8である第2のクラッド・ガラス層(4)が製造されることを特徴とする、請求項16に記載する方法。
- 潰す工程が、環状間隙を形成することによりクラッド管及びコア・シリンダー(2;3)を同軸上に配列することを含み、水素含有物質が前記潰す工程中に前期環状間隙から排除されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- 前記環状間隙の中に負圧が生じ、及び/又は、該環状間隙がヘリウム、塩素、フッ素、またはこれらのガスの混合ガスを含むということを特徴とする、請求項18に記載する方法。
- 前記コア・シリンダー(2;3)を、外付け気相成長法(OVD法)により製造することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。
- より高い屈折率「nK」でかつ外径「dK」であるコア・ガラス層が、第2のクラッド・ガラス層及びより低い屈折率「nM1」でかつ外径「dM1」である第1のクラッド・ガラス層により同軸上で被覆される光ファイバを製造するためのプリフォームであって、該第2のクラッド・ガラス層(4)が、クラッド管の形状で提供され、別の工程で製造され、該第1のクラッド・ガラス層(3)上で潰され、平均OH基濃度が最高1重量ppmであり、最高1重量ppmの平均OH基濃度が該第1のクラッド・ガラス層(3)と該第2のクラッド・ガラス層(4)との境界近くの領域の該コア・ガラス層(2)の方向に10μm径方向に広がり、「dK」に対する「dM1」の比率が1より大きく2.2より小さいことを特徴とする、プリフォーム。
- 前記第1のクラッド・ガラス層(3)と前記第2のクラッド・ガラス層(4)との境界の両側の深さ10μmまでの領域の平均OH基濃度が、最高0.5重量ppmであることを特徴とする、請求項21に記載するプリフォーム。
- 前記第1のクラッド・ガラス層(3)と前記第2のクラッド・ガラス層(4)との境界の両側の深さ10μmまでの領域の平均OH基濃度が、最高0.2重量ppmであることを特徴とする、請求項21に記載するプリフォーム。
- 前記第1のクラッド・ガラス層(3)と前記第2のクラッド・ガラス層(4)との境界の両側の深さ10μmまでの領域の平均OH基濃度が、最高0.1重量ppmであることを特徴とする、請求項21に記載するプリフォーム。
- 「dK」に対する「dM1」の比率が、2未満であることを特徴とする、請求項21乃至請求項24のいずれかに記載するプリフォーム。
- 「dK」に対する「dM1」の比率が、1.7未満であることを特徴とする、請求項21乃至請求項24のいずれかに記載するプリフォーム。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)が屈折率「nM2」を有し、「nM2」≦「nM1」であることを特徴とする、請求項21乃至請求項26のいずれかに記載するプリフォーム。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)がフッ素ドープ処理した石英ガラスから成ることを特徴とする、請求項21乃至請求項27のいずれかに記載するプリフォーム。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)の内径に対する外径の比率が1.2〜3であることを特徴とする、請求項21乃至請求項28のいずれかに記載するプリフォーム。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)の内径に対する外径の比率が少なくとも1.8であることを特徴とする、請求項21乃至請求項29のいずれかに記載するプリフォーム。
- 前記第2のクラッド・ガラス層(4)が、少なくとも一つの別のクラッド・ガラス層(5)により被覆されることを特徴とする、請求項21乃至請求項30のいずれかに記載するプリフォーム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10025176A DE10025176A1 (de) | 2000-05-24 | 2000-05-24 | Verfahren für die Herstellung einer optischen Faser und Vorform für eine optische Faser |
PCT/EP2001/005771 WO2001090010A1 (de) | 2000-05-24 | 2001-05-21 | Verfahren für die herstellung einer optischen faser und vorform für eine optische faser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004501048A true JP2004501048A (ja) | 2004-01-15 |
Family
ID=7643043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001586203A Withdrawn JP2004501048A (ja) | 2000-05-24 | 2001-05-21 | 光ファイバー及び光ファイバー用プリフォームの製造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030140659A1 (ja) |
EP (1) | EP1286926B1 (ja) |
JP (1) | JP2004501048A (ja) |
CN (1) | CN1298646C (ja) |
DE (2) | DE10025176A1 (ja) |
WO (1) | WO2001090010A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006265095A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Furukawa Electric North America Inc | オーバークラッド管による光ファイバプリフォーム |
WO2011024808A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | 株式会社フジクラ | マルチコアファイバ |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB0201492D0 (en) * | 2002-01-23 | 2002-03-13 | Blazephotonics Ltd | A method and apparatus relating to optical fibres |
DE10225773B4 (de) | 2002-06-10 | 2005-03-31 | Heraeus Tenevo Ag | Jacketrohr aus synthetisch hergestelltem Quarzglas |
JP4463605B2 (ja) * | 2003-05-09 | 2010-05-19 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ母材およびその製造方法 |
EP1632460A4 (en) * | 2003-05-19 | 2011-12-28 | Sumitomo Electric Industries | LIGHTING FIBER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
US20050092030A1 (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-05 | Jitendra Balakrishnan | Method and apparatus for depositing glass soot |
FR2863606B1 (fr) * | 2003-12-15 | 2007-06-01 | Cit Alcatel | Procede de realisation d'une preforme a fibre optique, preforme a fibre optique et fibre optique associees |
DE102004014345B4 (de) * | 2004-03-22 | 2007-09-20 | Heraeus Tenevo Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauteils |
US7404302B2 (en) * | 2004-05-27 | 2008-07-29 | Corning Incorporated | Method of depositing glass soot |
US20050284184A1 (en) * | 2004-06-29 | 2005-12-29 | Grant Baynham | Methods for optical fiber manufacture |
DE102006059779B4 (de) | 2006-12-15 | 2010-06-24 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines Hohlzylinders aus synthetischem Quarzglas, nach dem Verfahren erhaltener dickwandiger Hohlzylinder und Verfahren zur Herstellung einer Vorform für optische Fasern |
DE102007022272B4 (de) * | 2007-05-09 | 2016-06-02 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung eines Rohres aus Quarzglas durch Elongieren eines Quarzglas-Hohlzylinders |
KR20100091710A (ko) * | 2009-02-11 | 2010-08-19 | 엘에스전선 주식회사 | 구부림 손실 특성이 개선된 광섬유 제조 방법 및 이 방법으로 제조된 광섬유 |
CN101585658A (zh) * | 2009-06-23 | 2009-11-25 | 长飞光纤光缆有限公司 | 一种光纤预制棒及其制造方法 |
CN103033874A (zh) * | 2011-10-09 | 2013-04-10 | 江苏亨通光纤科技有限公司 | 一种弯曲不敏感单模光纤及其制备方法 |
US9108876B2 (en) * | 2011-11-30 | 2015-08-18 | Corning Incorporated | Pressed, multilayered silica soot preforms for the manufacture of single sinter step, complex refractive index profile optical fiber |
CN104955778B (zh) * | 2012-12-28 | 2017-05-31 | 普睿司曼股份公司 | 制造用于具有低水峰的光学纤维的预制体的方法 |
CN109650712B (zh) * | 2019-01-29 | 2020-07-07 | 江苏永鼎股份有限公司 | 一种大尺寸低损耗的光纤预制棒及其制备方法 |
CN109942182B (zh) * | 2019-03-11 | 2020-10-30 | 江苏永鼎股份有限公司 | 一种基于套管法的光纤预制棒制造方法 |
Family Cites Families (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4283213A (en) * | 1979-10-22 | 1981-08-11 | International Telephone And Telegraph Corporation | Method of fabrication of single mode optical fibers or waveguides |
US4749396A (en) * | 1985-01-25 | 1988-06-07 | Polaroid Corporation | Method of forming an optical fiber preform |
JPH0665613B2 (ja) * | 1985-09-06 | 1994-08-24 | 三菱電線工業株式会社 | 石英ガラス管 |
GB2208114A (en) * | 1987-07-01 | 1989-03-01 | Pirelli General Plc | Optical fibre preforms |
DE3731604A1 (de) * | 1987-09-19 | 1989-03-30 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung einer monomode-lichtleitfaser |
DE3911745A1 (de) * | 1989-04-11 | 1990-10-25 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur herstellung von glaskoerpern mit bereichen unterschiedlicher optischer brechung |
DE4225654A1 (de) * | 1992-08-03 | 1994-02-10 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung von dotiertem Glas |
EP0598349B1 (en) * | 1992-11-19 | 1998-07-29 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Process for manufacturing a large sized quartz glass tube, a preform and an optical fiber |
FR2699165B1 (fr) * | 1992-12-16 | 1995-01-20 | Ceca Sa | Procédé de collage verre-métal par adhésif prégélifiable et dispositif d'irradiation pour obtenir la prégélification. |
EP0656325B1 (en) * | 1993-11-29 | 1999-09-22 | AT&T Corp. | Method for making optical fiber preforms |
DE4432806C1 (de) * | 1994-09-15 | 1996-01-18 | Heraeus Quarzglas | Vorrichtung zum Halten von Hohlzylindern aus Kieselsäurepartikeln |
DE4434025C2 (de) * | 1994-09-23 | 1996-10-10 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zum Bohren spröder Werkstoffe, Bohrer zur Durchführung des Verfahrens und Verwendung des Bohrers |
DE19501733C1 (de) * | 1995-01-20 | 1996-05-15 | Heraeus Quarzglas | Vorrichtung zur Aufteilung eines Gasstromes in mehrere Teilgasströme |
DE19505929C1 (de) * | 1995-02-21 | 1996-03-28 | Heraeus Quarzglas | Optisches Bauteil |
US5596668A (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-21 | Lucent Technologies Inc. | Single mode optical transmission fiber, and method of making the fiber |
DE19527451C2 (de) * | 1995-07-27 | 1998-06-04 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasrohlings und dafür geeigneter Brenner |
US5838866A (en) * | 1995-11-03 | 1998-11-17 | Corning Incorporated | Optical fiber resistant to hydrogen-induced attenuation |
DE19627945A1 (de) * | 1995-11-28 | 1998-01-15 | Moebelbeschlaege Gmbh Breitung | Beschlag für ein Sitz- und Liegemöbel |
DE19628958C2 (de) * | 1996-07-18 | 2000-02-24 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung von Quarzglaskörpern |
DE19629169C1 (de) * | 1996-07-19 | 1997-12-11 | Heraeus Quarzglas | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines zylinderförmigen Bauteils aus Glas |
DE19629170C2 (de) * | 1996-07-19 | 1998-06-04 | Heraeus Quarzglas | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Quarzglaskörpern |
DE19751919C2 (de) * | 1996-12-02 | 1999-04-08 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung von Quarzglaskörpern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE19649935C2 (de) * | 1996-12-02 | 1999-09-16 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung von Quarzglaskörpern |
DE19725955C1 (de) * | 1997-06-19 | 1999-01-21 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasrohlings und dafür geeignete Vorrichtung |
US6131415A (en) * | 1997-06-20 | 2000-10-17 | Lucent Technologies Inc. | Method of making a fiber having low loss at 1385 nm by cladding a VAD preform with a D/d<7.5 |
DE19736949C1 (de) * | 1997-08-25 | 1999-01-21 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglaskörpers |
US6105396A (en) * | 1998-07-14 | 2000-08-22 | Lucent Technologies Inc. | Method of making a large MCVD single mode fiber preform by varying internal pressure to control preform straightness |
EP1000908B1 (en) * | 1998-10-08 | 2005-12-28 | Heraeus Tenevo GmbH | Method for producing quartz glass preform for optical fibers and the quartz glass tube used thereto |
JP4079204B2 (ja) * | 1998-11-09 | 2008-04-23 | 信越石英株式会社 | 光ファイバ母材用石英ガラス管及びその製造方法 |
DE19852704A1 (de) * | 1998-11-16 | 2000-05-18 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung einer Vorform für eine optische Faser und für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Substratrohr |
DE19915509C1 (de) * | 1999-04-07 | 2000-06-08 | Heraeus Quarzglas | Verfahren für die Herstellung eines zylinderförmigen Bauteils aus Quarzglas und dafür geeignete Vorrichtung |
DE19952821B4 (de) * | 1999-11-02 | 2004-05-06 | Heraeus Tenevo Ag | Verfahren zur Herstellung einer Quarzglas-Vorform für Lichtleitfasern |
DE19958289C1 (de) * | 1999-12-03 | 2001-06-13 | Heraeus Quarzglas | Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasstabs und Verwendung desselben zur Herstellung einer Vorform |
-
2000
- 2000-05-24 DE DE10025176A patent/DE10025176A1/de not_active Withdrawn
-
2001
- 2001-05-21 EP EP01940507A patent/EP1286926B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-05-21 CN CNB018100996A patent/CN1298646C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-05-21 WO PCT/EP2001/005771 patent/WO2001090010A1/de active IP Right Grant
- 2001-05-21 JP JP2001586203A patent/JP2004501048A/ja not_active Withdrawn
- 2001-05-21 US US10/296,089 patent/US20030140659A1/en not_active Abandoned
- 2001-05-21 DE DE50103637T patent/DE50103637D1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006265095A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Furukawa Electric North America Inc | オーバークラッド管による光ファイバプリフォーム |
WO2011024808A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-03 | 株式会社フジクラ | マルチコアファイバ |
US8285094B2 (en) | 2009-08-28 | 2012-10-09 | Fujikura Ltd. | Multicore fiber |
JPWO2011024808A1 (ja) * | 2009-08-28 | 2013-01-31 | 株式会社フジクラ | マルチコアファイバ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE50103637D1 (de) | 2004-10-21 |
CN1298646C (zh) | 2007-02-07 |
DE10025176A1 (de) | 2001-12-06 |
CN1430584A (zh) | 2003-07-16 |
EP1286926B1 (de) | 2004-09-15 |
EP1286926A1 (de) | 2003-03-05 |
US20030140659A1 (en) | 2003-07-31 |
WO2001090010A1 (de) | 2001-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004501048A (ja) | 光ファイバー及び光ファイバー用プリフォームの製造方法 | |
US7089765B2 (en) | Method of making a jacketed preform for optical fibers using OVD | |
JP5722838B2 (ja) | アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバの製造方法 | |
JP5559164B2 (ja) | 曲げに強い光ファイバーを形成するための方法 | |
US4599098A (en) | Optical fiber and method of producing same | |
Schultz | Fabrication of optical waveguides by the outside vapor deposition process | |
US4579571A (en) | Method for fabricating optical fiber preforms | |
JPS5843336B2 (ja) | クラッド型光ガラスファイバの製造方法 | |
JPH11209141A (ja) | セグメントコア光導波路プリフォームの製造方法 | |
JPH044986B2 (ja) | ||
KR100688631B1 (ko) | 기판 튜브 및 광섬유용 예비성형체 제조방법 | |
AU719695B2 (en) | Optical fiber and method of manufacturing the same | |
TW200402401A (en) | Optical fiber prefrom, method for manufacturing thereof, and optical fiber obtained by drawing thereof | |
AU2330000A (en) | Optical fiber preform having oh barrier and fabrication method thereof | |
JP3098828B2 (ja) | 分散シフトファイバ及びその製造方法 | |
WO2001072648A1 (en) | Substrate tube and process for producing a preform for an optical fiber | |
JPH10206669A (ja) | 光ファイバ及びその製造方法 | |
US20040144134A1 (en) | Manufacture of high purity glass tubes | |
DE10155134C1 (de) | Verfahren für die Herstellung einer Vorform für eine optische Faser und Vorform für eine optische Faser | |
JPH10206654A (ja) | 光ファイバ及びその製造方法 | |
KR100577491B1 (ko) | 저손실 광섬유 및 그 제조방법 | |
KR100800813B1 (ko) | 광섬유 모재의 제조 방법, 이 방법에 의해 제조된 광섬유모재 및 광섬유 | |
JPH0798671B2 (ja) | 光フアイバ用プリフオ−ムの製造方法 | |
JPH0327491B2 (ja) | ||
KR100762611B1 (ko) | 광섬유 모재의 제조 방법 및 이를 이용한 광섬유의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080805 |