JP2005060148A - 光ファイバ用母材の製造方法及び光ファイバ用母材並びに光ファイバの製造方法及び光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】従来より低コストな光ファイバ用母材製造方法、光ファイバ製造方法及び光ファイバ。
【解決手段】コア部分及びクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を、焼結して得られる透明ガラス母材の外径Ｄが、そのコア径ｄと屈折率から光ファイバ用母材として決定されるクラッド径Ｊに対して、0.95J ≦D の式を満足するように製造し、次に該透明ガラス母材のＤがＪに一致するよう修正して光ファイバ用母材とする。修正は外周研削するか、ガラス微粒子を追加堆積する。追加堆積したものはそのまま光ファイバ用母材として光ファイバ化する。工程が簡略となり製造コストを低減できる。本発明光ファイバ用母材及び光ファイバは径方向断面においてクラッド部に界面層がないか、外径の0.95倍以上の領域においてのみ界面層が見られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は光ファイバ用母材の製造方法及び及び光ファイバ用母材並びに光ファイバの製造方法及び光ファイバに関する。

ＶＡＤ法（気相軸付け法）でコア部分及びクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を一気に合成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかし、一般的には図７(a) 及び (b)に示すように、出発材軸方向〔ＶＡＤ法：図７(a) 〕又は径方向〔ＯＶＤ法：図７(b) 〕にガラス微粒子を堆積してガラス微粒子堆積体を合成した後、これを焼結して透明化ガラス化し、コア又はコアとクラッドの一部からなるコアロッドをまず作製しておき、このコアロッド外周に更にＯＶＤ法によりクラッド（ジャケット部ともいう）となるガラス微粒子堆積体を形成した後、再度焼結してコア及びクラッドからなるガラス母材を得る方法がある（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。この方法では２回の焼結工程を経て光ファイバ用母材を得ることになる。
また、図７(c) に示すように、ＶＡＤ法又はＯＶＤ法等によるガラス微粒子堆積体を焼結して得たコアロッドとクラッド用ガラスパイプとをロッドインチューブ法によりコラップスする場合もある。

ところで、光ファイバ用母材の外径（クラッド外径）Ｊはコア径ｄ及びコアの屈折率によって決定される。ここでＪ／ｄ（径比）の値は波長分散特性に関係するパラメータであｉ 。Ｊ／ｄ≒１０〜１６程度に設計するが、この値が設計値からずれると波長分散が設計値から異なってくる。従って、コア径ｄ、クラッド外径Ｊとも設計値を目標として作製されるが、コア径が設計値通りでない場合には、この現物コアに合わせてクラッド外径を決め直さねばならない。

前記のように従来はまず製造したコアロッドのコア径ｄ及び屈折率を測定し、これに合わせてクラッド外径Ｊを決定し、その外径Ｊとなるようにジャケット部を形成していた。 図８に従来の製法のフローを示す。
このように二段階で製造することにより、光ファイバ用母材において量的には圧倒的に多量のクラッド部分をコア合成の場合ほど神経質に合成せずに済むためコストが低減できる、前記のようにコアロッド合成後に実際のコア径に合わせてクラッド外径を決定してクラッド／コア径比（Ｊ／ｄ）を設計値に近づけるよう調整できるという利点がある。

また、クラッド／コア径比を安定化させるため、主バーナで堆積したガラス微粒子の堆積量を測定し、目標値に対する不足分を補助バーナによるガラス微粒子堆積により補うことが提案されている（例えば特許文献４参照）。
特開昭５９−７８９４１号公報 特開昭４８−７３５２２号公報 特開昭５５−１６２４３９号公報 特開平６−９２６６７号公報

近年、光ファイバ市場も値格競争に入っており、その製造コスト低減が求められている現状に鑑み、本発明はＶＡＤ法又はＯＶＤ法等により、従来より低コストでファイバ母材を製造できる方法及び光ファイバ母材、並びに同様に従来より低コストで光ファイバを製造する方法及び低コストでも特性の保証された光ファイバを課題とするものである。

本発明は下記(1) 〜(13)により上記課題を解決するものである。
(1)コア部分とクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を製造する工程、前記ガラス微粒子堆積体を焼結してコアとクラッドからなる透明ガラス母材とする工程を有する光ファイバ用母材の製造方法であって、前記焼結後の中実な透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及び前記コアの径から決定されるクラッド径の０．９５倍以上であり、前記透明ガラス母材の外径を前記クラッド径に一致するように修正して前記光ファイバ用母材とすることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
(2)前記透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及び前記コアの径から決定される光ファイバ用母材に必要なクラッド外径の０．９５倍ないし１．０倍未満であり、前記透明ガラス母材の外周にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用母材とすることを特徴とする前記(1) 記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(3)前記中実な透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及びコアの径から決定される光ファイバ用母材に必要なクラッド外径よりも大きく且つ前記必要なクラッド外径の１．３倍以下であり、前記中実な透明ガラス母材の外径を小さくして光ファイバ用母材とすることを特徴とする前記(1) 記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(4)前記光ファイバ用母材が外径１１０ｍｍ以上かつ長さ１５００ｍｍ以上であることを特徴とする前記(1) ないし(3) のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(5)前記光ファイバ用母材の重量が５０ｋｇ以上であることを特徴とする前記(1) ないし(4) のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(6)前記コア部分のガラス微粒子堆積体を軸方向に堆積させて製造することを特徴とする前記(1) ないし(5) のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(7)前記コア部分のガラス微粒子堆積体の周囲に複数のバーナを用いてクラッドとなるガラス微粒子を堆積させることを特徴とする前記(1) ないし(6) のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
(8)前記(2) に記載の製造方法で製造した光ファイバ用母材をその周囲にガラス微粒子が堆積した状態で線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
(9)前記(3) に記載の製造方法で製造した光ファイバ用母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
(10) 長手方向軸に垂直な断面を観察したときに観察される界面が中心から半径の０．９５倍以上の領域にのみあることを特徴とする光ファイバ用母材。
(11) 長手方向軸に垂直を断面を観察したときにクラッドの領域内に界面層が見られないことを特徴とする光ファイバ用母材。
(12) 長手方向軸に垂直な断面を観察したときに観察される界面が中心から半径の０．９５倍以上の領域にのみあることを特徴とする光ファイバ。
(13) 長手方向軸に垂直を断面を観察したときにクラッドの領域内に界面層が見られないことを特徴とする光ファイバ。

本発明においては、全コアに相当するガラス微粒子堆積体（コア部分のガラス微粒子堆積体という）と全クラッドに略相当するガラス微粒子堆積体（クラッド部分のガラス微粒子堆積体という）をまず合成しておき、このコア部分及びクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を焼結して透明ガラス母材とする。得られた透明ガラス母材のコア径ｄ、コアの屈折率、母材外径Ｄを測定し、コア径ｄとコアの屈折率の測定値から必要とされる光ファイバ用母材のクラッド外径Ｊを決定し、このＪに対し透明ガラス母材外径ＤがＤ＝Ｊとなるように修正する〔請求項１発明〕。この修正は、研削等により透明ガラス母材の外径を小さくする〔請求項３発明〕か、もしくは大きくするが、大きくする場合、具体的には前記透明ガラス母材の外周にさらにガラス微粒子を堆積させる〔請求項２発明〕ことにより必要なクラッド外径Ｊとする。

本発明の製造方法によれば、コア部分及びクラッド部分（外径が製品外径の９５％以上）を有するガラス微粒子堆積体を一括して焼結し光ファイバ用母材（線引き用母材）を製造できるので、光ファイバ用母材及び光ファイバの製造コスト（製造装置、製造時間、人的経費等の諸コスト）削減効果が大きい。また本発明による光ファイバは低コストであるが、伝送特性を安定化できる。

図１に本発明の製法のフローを示す。まず、全コア部分及びほぼ全てのクラッド部分を合成する。すなわち、透明化母材としたときのコアの径と屈折率から決定される光ファイバ用母材のクラッド外径をＪと予定するとき、堆積工程の後の透明ガラス化において得られる中実な透明ガラス母材（以下、単に透明母材ともいう）の外径Ｄが０．９５Ｊ≦Ｄの式を満足するように、ガラス微粒子堆積体を製造する。好ましくは０．９５Ｊ≦Ｄ＜１．０Ｊ、又は１．０Ｊ＜Ｄ≦１．３Ｊとなるように製造する。透明母材の外径Ｄが０．９Ｊ≦Ｄ≦１．３Ｊ（但しＤ≠１．０Ｊ）となるようにガラス微粒子堆積体を合成することは、光ファイバを構成するガラスの大部分若しくは全てを一括で合成することを意味し、従来の焼結工程を繰り返す方法に比較して大幅に製造コストを低減できる。

ガラス微粒子堆積体の合成は、具体的には、図２に示すＶＡＤ法、図３に示すＯＶＤ法、図４に示すＭＭＤ（Multiburner Multilayer Deposition ：多バーナ多層付け）法等、この種分野で公知のガラス微粒子堆積手段を用いることができる。ＭＭＤ法では各バーナは各バーナの間隔相当長さだけ出発ガラスロッドに対して相対的に往復移動する。さらに図５及び６に例を示すように、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法又はＭＭＤ法の二つ以上を適宜組み合わせて用いることもできる。

図２のＶＡＤ法によりガラス微粒子堆積体を合成する場合、複数のガラス微粒子合成用バーナ（図示の例ではコア部分合成用バーナ１１およびクラッド部分合成用バーナ１２の計２本）を用い、ガス供給装置５から前記各合成用バーナ１１，１２にＳｉＣｌ₄ 等のガラス原料ガス、Ａｒ，Ｈｅ等のキャリアガス、Ｈ₂ 等の燃焼性ガス、Ｏ₂ 等助燃性ガスを、またバーナ１１には前記各ガスと共にＧｅＣｌ₄ 等の屈折率調整用ドーパント原料ガスも導入し、各バーナ１１，１２の火炎中に形成されるガラス微粒子を、支持棒２に取り付けた出発材のダミーガラスロッド１０をターゲットとして堆積させ、出発材軸方向に成長させて、コア部分及びクラッド部分の一部を有するガラス微粒子堆積体８を得る。このとき、レーザ発振器１４から発振するレーザ光１５を受光部１６で受光してガラス微粒子堆積体８の先端が遮る光量が一定となるようにして引き上げ長制御装置１７を用いて昇降装置１３の引き上げ速度を制御する。４は反応容器、７は排気管、９は排気を意味する。 なお、以下の図３〜図６において、図２と共通する符号は同じ部分を意味する。

図３のＯＶＤ法による場合は、出発ガラスロッド１とは相対的に往復運動するバーナ６の火炎中に形成されるガラス微粒子を支持棒２に取り付けた出発ガラスロッド１の外周に径方向に堆積させてガラス微粒子堆積体８を合成してゆくが、このときガス供給装置５からのガラス原料ガス中に屈折率調整用ドーパント原料ガスを加えることにより設計値の屈折率分布を有するコア部分を形成できる。コア部分を形成後、クラッド部分の大部分又はクラッド部分以上のサイズまでガラス微粒子堆積体を合成した後、出発材ガラスロッド１を抜き取り、焼結することによりコア及びクラッドを有するガラスロッドを製造できる。３はトラバース装置である。バーナは複数本あると合成速度を大きくできる。

図４のＭＭＤ法はＯＶＤ法の応用法であり、製造する母材のほぼ全長をカバーできるように多数のガラス微粒子合成用バーナ６を配置し、これと出発ガラスロッド１とを相対的に往復運動（トラバース）させることにより、高速にガラス微粒子を堆積させ径方向に成長させてゆく方法である。ＭＭＤ法では得られるガラス微粒子堆積体８の合成速度が、ＶＡＤ法やＯＶＤ法によるものに比較して大きいので、製造する母材容積の大部分を占めるクラッド部分の合成に適している。

ＶＡＤ法によりコア部及びクラッド部全量にほぼ相当するガラス微粒子堆積体を製造してもよいが、コア部分のみか、コア部分とクラッド部分の一部をＶＡＤ法により製造し、クラッドの大部分はＯＶＤ法又はＭＭＤ法で製造する方が低コストである。
少なくともコア部分をＶＡＤ法で製造すれば、中実なコア部分を有するガラス微粒子堆積体が得られるので、中実化する必要はなく、焼結（透明ガラス化）のみでよい。

なお、クラッド部分の一部もコアと同時に製造する場合がある理由は、コアに接するクラッド部分は光ファイバにおいて伝送特性に係わるのでコアと同様に精密に合成するためである。また、クラッドの大部分を別方法、例えばＭＭＤ法などで合成するために別装置に移動するときに、コアが汚染されるのを防止するためである。

コア部分をいわゆるＯＶＤ法で製造すれば、前記のように焼結後中実化する必要があるが、合成速度（ガラス微粒子堆積速度）の観点からはＯＶＤ法が有利である。
ＯＶＤ法やＭＭＤ法でコア部分及びクラッド部分すべてに相当するガラス微粒子堆積体を合成した場合にも、出発ガラスロッドを抜く工程が必要である。透明ガラス母材を得るには、(A) 出発ガラスロッドを抜く前にガラス微粒子堆積体を透明ガラス化し、その後該出発ガラスロッドを抜いて得られたガラス筒を中実化する、(B) 出発ガラスロッドを抜いた後にガラス微粒子堆積体を透明ガラス化してから中実化する、の前記(A) 又は(B) いずれによっても良い。

したがって、いずれかの方法で製造したコア部分のガラス微粒子堆積体の外周に、複数バーナを用いたＯＶＤ法又はＭＭＤ法によりクラッド部分のガラス微粒子堆積体を合成することは、製造コスト、合成速度の上から好ましい製法である。
また、コア径を均一に製造しておく方がコア／クラッド径比を設計値に合わせやすいという観点からは、コアをＶＡＤ法又はＯＶＤ法で精密に合成しておき、クラッド部をＭＭＤ法で高速に合成することが好ましい。

次に、前記で得られた透明ガラス母材のコア径ｄ、コアの屈折率、透明母材外径Ｄを測定し、コア径ｄと屈折率から、光ファイバ用母材に必要とされるクラッド外径Ｊ（光ファイバに線引きする線引き母材の外径に相当）を決定し、透明母材の外径Ｄがクラッド外径Ｊに一致するように修正し、光ファイバ用母材とする。
ここで、コアの径及びコアの屈折率から光ファイバ用母材のクラッド外径Ｊを決定する方法は次のとおりである。
まず得られたコアの径方向屈折率分布からＦＥＭ（有限要素法）を使って、ファイバ特性を予測する。具体的には、カットオフ波長とＭＦＤ（モードフィールド径）が目標値に合うようなファイバ化後のコア径を見積もる。コア界面のスロープの状態などにより計算値は変わってるるが、例えばコア部分の平均的な屈折率を０．３６７％で、目標のカットオフ波長を１．２２０μｍとすると、目標とするファイバコア径は７．６３μｍとなる。ファイバのクラッド外径は最終的に１２５μｍになるので、コア／クラッドの外径比率が７．６３／１２５となるようにクラッド外径を調整する。
ただし、これは焼結後の光ファイバ用母材についての計算である。嵩密度ｂで径がｅのガラス微粒子堆積体を焼結して得られる光ファイバ用母材の外径をｆとすると、ｅ／ｆの値は経験的に求めることができるので、このｅ／ｆ値を光ファイバ用母材の径にかけた値が、製造するべきガラス微粒子堆積体の径となる。

(I) ０．９５Ｊ≦Ｄ＜１．０Ｊの場合、外径Ｄの透明母材の外周にさらにガラス微粒子を公知手段により堆積させＤ＝Ｊ（Ｊ≒Ｄ）とする〔請求項２発明〕。さらにガラス微粒子を堆積させたガラス母材は、再度焼結することなくそのまま線引きする〔請求項８発明〕。ガラス母材外周に少量付けられたガラス微粒子は線引き炉の上部（中心部よりやや温度が低い）で焼結され、すぐ線引きされる。必要なクラッド外径Ｊの０．９５倍以上の外径（１Ｊ＞Ｄ≧０．９Ｊ）の光ファイバ用母材であれば、この方法が可能である。Ｊ＜０．９５Ｄであると透明母材にガラス微粒子を追加堆積させていきなり線引きすることは困難である。

このようにガラス微粒子を追加堆積させるため、製造コストを低減する効果は若干低下するが、それでも、焼結工程が１回しかないので従来法よりも製造コストを低減できる。大型母材の場合、例えば光ファイバ用母材の重量が５０ｋｇ以上であったり、外径１１０ｍｍ以上かつ長さ１５００ｍｍ以上である場合、焼結工程が１回したないことによるコスト低減効果は大きい。

(II) １．０Ｊ＜Ｄ≦１．３Ｊの場合、すなわち、透明ガラス母材外径Ｄが光ファイバ用母材外径Ｊより大きい場合には研削等をしてＤ＝Ｊ（Ｄ≒Ｊの場合もある）まで外径Ｄを小さくする〔請求項３発明〕。このように外径を小さくした母材を光ファイバ用母材として線引きすることにより光ファイバが得られる〔請求項９発明〕。
透明ガラス母材を研削することは前記 (I)の追加堆積よりも容易である。Ｄが１．３Ｊまでであるなら、残しておく光ファイバ用母材の体積よりも研削する体積の方が少ないので、製造コスト上有利である。研削の具体的手段として例えばホーニング、機械的研削加工等が挙げられる。

これまで述べたように、本発明はコア部分およびクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を製造する際に、０．９５Ｊ≦Ｄ≦１．３Ｊ（但しＤ≠１．０Ｊ）の範囲内となるように合成することにより製造コストを低減できる。少なくとも２回以上の焼結工程を経る従来法の製造コストを１として、本発明はこれを０．９以下とすることができる。

本発明の好ましい実施の形態として、コア部分のガラス微粒子を堆積しながらコア部分の温度を測定することが挙げられる。前記温度とコア径ｄまたは屈折率の関係を予め求めておき、前記温度によりコア径ｄおよび屈折率をガラス微粒子の堆積中にモニタする。そしてコアの径ｄまたは屈折率の変化があれば、製造するクラッド部分のガラス微粒子堆積体の外径をそれに合わせて変更すれば、あとで修正が不要であるか又は修正する量が少なくなる。なお、得られた透明ガラス母材のコアとクラッドの径比が均一でなかった場合には、延伸等により径比を均一化することができる。

本発明により得られる光ファイバ用母材（光ファイバ化前のガラス母材）は直径１１０ｍｍ以上かつ長さ１５００ｍｍ以上であることが特に好ましい。これは、大型の光ファイバ用母材を一括にガラス合成するため、一度の母材製造でより多くファイバを得ることができて、製造コスト低減効果をさらに大きくできるからである〔請求項４発明〕。

また、本発明により得られる光ファイバ用母材（光ファイバ化前のガラス母材）の重量は、５０ｋｇ以上であることが特に好ましい。これも、このように大型の光ファイバ用母材を一括にガラス合成でき、一度の母材製造でより多くファイバを得ることができて、製造コスト低減効果をさらに大きくできるからである〔請求項５発明〕。

以上で得られた本発明による光ファイバ用母材（透明ガラス母材にガラス微粒子を追加堆積させたものを含む）を加熱して線引きし、光ファイバを得る〔請求項８発明、請求項９発明〕。

ガラス微粒子堆積体を焼結した後、その外周にさらにガラス微粒子を堆積させれば、光ファイバ用母材又は光ファイバにした後、長さ方向に垂直な断面（径方向断面）を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭと略記）で観察すれば界面が見え、これにより何回焼結したか分かる。本発明により製造した光ファイバ用母材又は光ファイバであれば、界面は中心からファイバの半径の０．９５倍以上の領域にしか見られず、それより内側には存在しない〔請求項１０及び１２発明〕。

また、１．０Ｊ＜Ｄとなるようにガラス微粒子を製造した後、研削した場合には、光ファイバ用母材又は線引きした光ファイバの断面には界面が見られない〔請求項１１及び１３発明〕。
従来の２回焼結による光ファイバにおいては中心からコア半径の３〜４倍くらいの領域（ファイバ半径の０．９倍未満の領域）に界面が見られる。

また、本発明によれば、母材の長手方向のＪ／ｄがほぼ全長にわたって許容範囲内となる。そのため光ファイバの目標特性歩留り〔定義：ＭＦＤ（モードフィールド径）、λｃ（カットオフ波長）、波長分散、ゼロ分散波長及び波長分散スロープ等の特性値が目標幅に入る確率〕もよい。
ここで、最初からＪ＝Ｄとなるようにガラス微粒子堆積体を合成することが考えられるが、Ｊ＝Ｄを狙っても母材長さ方向にコア径又はクラッド外径が変動し、その母材から得られる光ファイバの目標特性歩留りは７０％の場合もあるため、本発明のように後に修正を必要とする範囲に堆積する方法が実質的に有利である。

図５に示すように、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＭＤ法の２種以上の製法を実施可能な単一設備で本発明に従いガラス微粒子堆積体（コア部分及びクラッド部分からなり焼結すれば本発明に係る透明ガラス母材となるもの）を製造すれば、透明ガラス母材の生産効率を向上できる。複数の設備にてガラス微粒子堆積体を合成する場合には、それぞれの設備での段取り時間が必要となるからである。

本発明についての説明が煩雑になるのを避けるため、記述を省略してきたが、本発明においては図１のフローに示すように、透明ガラス体の延伸、火炎研磨や、透明ガラス化工程における脱水処理等、光ファイバの伝送特性向上のために公知の手段を採用することができる。透明ガラス体の延伸は、外径不均一部分を均一化する効果を奏する。また火炎研磨、脱水処理は異物除去、水分除去の効果を奏する。

また、図２〜５及び後記図６では、バーナに形成した酸水素火炎中にガラス原料ガス、ドーパント原料ガス等を導入してガラス微粒子を合成する方法を示したが、本発明において用いるガラス原料ガス、ドーパントガス、燃焼性ガス、助燃性ガスとしては特に限定されるところはなく、ガラス原料ガスとしては例えばＳｉＣｌ₄ 等、ドーパントガスとしてはＧｅＣｌ₄ 等、燃焼性ガスとしては例えばＨ₂ やＣＨ₄ 等の炭化水素化合物等、助燃性ガスとしては例えばＯ₂ 等が挙げられる。

〔実施例１〕
コアの径が１５ｍｍ、クラッドの外径が１１４．５ｍｍの光ファイバ用母材を製造する例を以下に説明する。
図６の構成によりガラス微粒子の堆積を行う。出発ガラスロッドとして直径１０ｍｍ（一定）、長さ２４００ｍｍの純石英ガラスロッドを用い、まず、光ファイバの中心となるコア部（Ｇｅ添加ＳｉＯ₂ ）をＯＶＤ法により合成する。具体的にはコア部分合成用バーナ群(a) （本例では２本のバーナからなる）を５００ｍｍ／分の速度で前記出発ガラスロッドのほぼ全長にわたり往復移動させながら、ＧｅＯ₂ ／ＳｉＯ₂ ガラス微粒子を嵩密度０．４ｇ／ｃｍ³ で積層させる。外径が３０．９ｍｍになったところで、コア合成用バーナへの原料（ＳｉＣｌ₄ 及びＧｅＣｌ₄ ）ガス、Ｈ₂ 、Ｏ₂ 及びＮ₂ の供給を停止した後、クラッド部分合成用バーナ群(b) の各バーナにＨ₂ 、Ｏ₂ をコア用バーナ(a) の場合より増量して供給すると共に、ＳｉＣｌ₄ を供給し、該クラッド用バーナ群(b) の各クラッド用バーナを各バーナ間隔相当距離だけ往復移動（これを区間往復移動と称する）させながら、各バーナ火炎中に生成するガラス微粒子（ＳｉＯ₂ ）を嵩密度０．４ｇ／ｃｍ³ でクラッド層として堆積させる。設計上はガラス微粒子堆積体の外径が２２３．４ｍｍとなるまでガラス微粒子を堆積させるとよいが、本例では外径が２４７ｍｍとなるまでガラス微粒子を堆積させる。すなわち、ガラス微粒子堆積体の設計外径をＪとするとき、ガラス微粒子堆積体の径が１．１Ｊになるようにガラス微粒子を堆積する。
堆積終了後、前記出発ガラスロッドを引き抜き、脱水、焼結して中実化する。中実化した焼結体（透明ガラス母材）は有効部が外径１２５ｍｍ、長さ２２００ｍｍである。

上記で作製した透明ガラス母材のコア径とコアの屈折率を該母材の長手方向において複数箇所で測定し、得られた屈折率データを用いてファイバ特性を予測し、必要となるクラッドの外径をもとめる。コアの比屈折率差が０．３６７％、コアの径が１５ｍｍである光ファイバ用母材のクラッドの外径には１１４．５ｍｍ必要である。

次に、外径１２５ｍｍの透明ガラス母材を外径１１４．５ｍｍまで研削する。研削後の母材から得られる光ファイバの長さ（ファイバ換算長）は２２００ｋｍである。これを線引きして光ファイバとする。得られた光ファイバをＳＥＭで観察するとクラッド部に界面は存在しない。

この光ファイバ用母材の製造コストを計算すると、従来技術（比較例１）の光ファイバ換算長当たりの製造コストを１とするとき、本実施例１では０．７１となる。

比較例１の従来製法による母材は、ガラス微粒子の堆積と透明ガラス化を行った後、追加でガラス微粒子の堆積と透明ガラス化を行う（２回焼結する）ため、得られた光ファイバをＳＥＭで観察するとクラッド部に界面層が現れる。

〔実施例２〜６、及び比較例２〜７〕
さらに、ガラス合成量（最終的に得られる光ファイバ用母材の中心から外周までの距離に対する、ガラス微粒子堆積体を透明化を一回透明化して得られる透明ガラス母材の中心から外周までの距離の比で示す）、ガラス微粒子堆積体製造装置の台数、ガラス合成法を種々に変え、光ファイバ用母材を作製し、さらに光ファイバを製造する。これらの光ファイバ用母材のファイバ換算長（当該光ファイバ用母材から得られる光ファイバの長さ）、製造コスト（従来技術を１とする）の関係を表１にまとめて示す。
なお、表１において追加のガラス合成とは、１回目のガラス微粒子堆積体透明化工程後に得られた透明ガラス母材のコア径とコア屈折率分布からクラッド径を決定し、前記クラッド径よりも前記透明ガラス母材の径が小さいときに前記透明ガラス母材にガラス微粒子を堆積させることをいう。また、表１において外周研削とは、ガラス微粒子堆積体透明化工程後に得られた透明ガラス母材の外周研削をいう。外周研削はホーニングによる。

ガラス合成量（得られた光ファイバ用母材の径に対する、ガラス微粒子堆積体を一回透明化して得た透明ガラス母材の径の比）を０．９５ないし１．３の範囲内とし、透明母材の径を修正して光ファイバ母材とすることにより母材の製造コスト（光ファイバ当たり）を下げることができる。
なお、表１の実施例１，５，６では得られた光ファイバ用母材のファイバ換算長が異なり、換算長が短いものほど製造コスト大を意味する。
比較例１及び２では装置を２台用いて、いわゆるコアロッドをつくり、その上にガラス微粒子堆積体を合成して２回焼結している。本発明より製造コスト大である。
比較例３〜５はＤ＞１．３Ｊになるようにガラス微粒子堆積を行っており、製造コスト低減効果が得られない。
比較例６，７は装置は１台のみ使用して、１回焼結した後、２回目のガラス微粒子堆積を同じ装置で行う。本発明より製造コスト大である。

本発明は光ファイバ用母材及び光ファイバの製造方法に適用して有利である。
本発明による光ファイバは、光通信に利用できる。

本発明の製造方法を説明するフロー図である。 本発明をＶＡＤ法により実施する装置を模式的に示す概略図である。 本発明をＭＭＤ法により実施する装置を模式的に示す概略図である。 本発明をＯＶＤ法により実施する装置を模式的に示す概略図である。 本発明をＶＡＤ法及びＭＭＤ法の組合せで実施する装置を模式的に示す概略図である。 本発明の実施例１の構成及び方法を模式的に示す概略図である。 ＶＡＤ法、ＯＶＤ法及びロッドインチューブ法の説明図である。 従来法を説明するフロー図である。

符号の説明

１ 出発ガラスロッド
２ 支持棒
３ トラバース装置
４ 反応容器
５ 原料ガス等のガス供給装置
６ バーナ
７ 排気管
８ ガラス微粒子堆積体
９ 排気
１０ ダミーガラスロッド
１１ コア部分合成用バーナ
１２ クラッド部分合成用バーナ
１３ 昇降装置
１４ レーザ発振器
１５ レーザ光
１６ 受光器
１７ 引上げ長制御装置
１８ ガラス微粒子堆積体（クラッド部分）
(a) コア部分合成用バーナ群
(b) クラッド部分合成用バーナ群

Claims (13)

1. コア部分とクラッド部分からなるガラス微粒子堆積体を製造する工程、前記ガラス微粒子堆積体を焼結してコアとクラッドからなる透明ガラス母材とする工程を有する光ファイバ用母材の製造方法であって、前記焼結後の中実な透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及び前記コアの径から決定されるクラッド径の０．９５倍以上であり、前記透明ガラス母材の外径を前記クラッド径に一致するように修正して前記光ファイバ用母材とすることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
2. 前記透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及び前記コアの径から決定される光ファイバ用母材に必要なクラッド外径の０．９５倍ないし１．０倍未満であり、前記透明ガラス母材の外周にガラス微粒子を堆積させて光ファイバ用母材とすることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用母材の製造方法。
3. 前記中実な透明ガラス母材の外径が、前記コアの屈折率及びコアの径から決定される光ファイバ用母材に必要なクラッド外径よりも大きく且つ前記必要なクラッド外径の１．３倍以下であり、前記中実な透明ガラス母材の外径を小さくして光ファイバ用母材とすることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ用母材の製造方法。
4. 前記光ファイバ用母材が外径１１０ｍｍ以上かつ長さ１５００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
5. 前記光ファイバ用母材の重量が５０ｋｇ以上であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
6. 前記コア部分のガラス微粒子堆積体を軸方向に堆積させて製造することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
7. 前記コア部分のガラス微粒子堆積体の周囲に複数のバーナを用いてクラッドとなるガラス微粒子を堆積させることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の光ファイバ用母材の製造方法。
8. 請求項２に記載の製造方法で製造した光ファイバ用母材をその周囲にガラス微粒子が堆積した状態で線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
9. 請求項３に記載の製造方法で製造した光ファイバ用母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
10. 長手方向軸に垂直な断面を観察したときに観察される界面が中心から半径の０．９５倍以上の領域にのみあることを特徴とする光ファイバ用母材。
11. 長手方向軸に垂直を断面を観察したときにクラッドの領域内に界面層が見られないことを特徴とする光ファイバ用母材。
12. 長手方向軸に垂直な断面を観察したときに観察される界面が中心から半径の０．９５倍以上の領域にのみあることを特徴とする光ファイバ。
13. 長手方向軸に垂直な断面を観察したときにクラッドの領域内に界面層が見られないことを特徴とする光ファイバ。
    

Images