JP2015098435A - 光ファイバ - Google Patents
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Abstract
Description
4.5×d1≧d2≧2×d1 ……(1)
4.5×d1≧d2≧3×d1 ……(2)
実施例においては、図1に示すVAD装置におけるバーナー2に、主原料ガスとしての例えば四塩化珪素(SiCl4)ガスと、H2ガス、O2ガス、およびアルゴン(Ar)ガスと、超音波によってミスト状にされた塩化カリウム(KCl)水溶液またはHeガスをキャリアガスとしてエアロゾルとしたKCl、もしくはミスト状にされた硝酸カリウム(KNO3)とを流す。これにより、内側堆積スート1aを形成する。また、バーナー3に、主原料ガスとしての例えばSiCl4ガスと、H2ガス、O2ガス、およびArガスとを流す。これにより、外側堆積スート1bを形成する。
なお、実施例1における各種条件については、上述した実施例において表1に示す通りである。
実施例2においては上述した実施例に対してさらに、線引き延伸が行われた後の光ファイバに対してアニール処理を行うことも可能である。これにより、コア領域に添加されていたカリウム(K)が拡散する。そして、光ファイバにおいて、波長1550nmにおける伝送損失が、アニール処理を行っていない場合において、0.167dB/km(実施例2−1)であったのに対し、アニール処理を実行した場合において、0.165dB/km(実施例2−2)に低減することが確認された。
表1に示すように、実施例3においては、外側ガラス層12aの外径d2の内側ガラス部11aの外径d1に対する比(d1/d2)を1/2とした。そして、このガラス体10aに対して、外付け工程を行ってガラス母材10を製造する。その後、製造されたガラス母材10に対して線引き延伸を行うことによってコア径が10.2μmの光ファイバを製造する。
実施例4においては、実施例2の条件に対して、図1に示すVAD装置のバーナー2から流すH2ガスとO2ガスとの流量を増加させて火力を強くする。一方で、実施例2の条件に比して、バーナー4から流すH2ガスとO2ガスとの流量を減少させて火力を弱くする。実施例4におけるその他の条件については、実施例2と同様である。これにより、内側堆積スート1aにおけるスート密度を全体的に一様に増加させる。
実施例5においては、実施例4での条件に対して、さらにバーナー2,4の火力を増加させて内側堆積スート1aの平均スート密度を増加させる。その後は実施例4と同様である。ここで、ガラス体10aの屈折率分布は、図4に示す屈折率分布となることが確認された。実施例5におけるその他の各種条件については表1に示す通りである。
実施例6においては、実施例2においてさらに、Kの添加量を10〜10000wtppmの範囲で変更させてガラス母材10を製造した後、それぞれのガラス母材10からそれぞれ光ファイバを製造する。このように製造された光ファイバをそれぞれ、実施例6−1,6−2,6−3,6−4,6−5,6−6,6−7,6−8,6−9,6−10,6−11として、それらの結果を表1に示す。なお、いずれのガラス体10aにおいても、外側ガラス層12aの外径d2に対する内側ガラス部11aの外径d1の比(d1/d2)は1/3とする。
実施例7においては、バーナー2に、SiCl4ガス、Arガス、H2ガス、O2ガス、および塩化アルミニウム(AlCl3)を流してアルミニウム(Al)を添加すること以外は、実施例1と同様にして内側堆積スート1aを製造する。なお、Al以外にもGeやPを添加してもよい。これにより、後に製造される外側ガラス層12aとの屈折率の調整を図ることができる。
実施例8においては、噴霧堆積させて多孔質ガラススート1を製造する際における硝酸カリウム(KNO3)水溶液のミストの流量を実施例1の条件に比して減少させる以外は、実施例1と同様である。
実施例9においては、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの堆積量の比率を実施例1と異なる比率とする以外は実施例1と同様の条件である。そして、製造されたガラス体10aに対して外付け工程を行ってガラス母材10を製造した後、ガラス母材10に対して線引き延伸を行うことによって、コア径10.8μmの光ファイバを製造する。実施例9におけるその他の各種条件については表1に示す通りである。
次に、本発明の第2の実施形態に用いるVAD装置について説明する。図7は、この第2の実施形態に用いるVAD装置の要部を示す略線図である。図7に示すように、この第2の実施形態においては、第1の実施形態と異なり、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの境界部分を収縮させて焼き締めるためのバーナー4が設けられていない(表1中、焼締めバーナー未使用)。その他の構成は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
次に、第2の実施形態によるVAD装置を用いた実施例10について説明する。この実施例10においては、実施例1での条件に対して、バーナー3から放出されるH2ガスとO2ガスとの量を増加させて火力を強くしつつ多孔質ガラススート1を堆積させた。これにより、内側堆積スート1aの形成後、その外側に外側堆積スート1bを堆積するとともに、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの境界部分を焼き締めることができる。製造した多孔質ガラススート1における径方向に沿ったスート密度は、第1の実施形態と同様の図3に示すスート密度分布になる。すなわち、この実施例10においては、バーナー3から放出されるH2ガスとO2ガスとの量を増加させることによって、表1に示すように、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの境界部分におけるスート密度を高くし、最大のスート密度を0.7g/cm3以上、好適には1.0g/cm3とする。実施例10におけるその他の各種条件については表1に示す通りである。
実施例11においては、図7に示すVAD装置を用いて多孔質ガラススート1を製造する。すなわち、バーナー2に、Heガスをキャリアガスとして、主原料ガスとしてのSiCl4ガスと、Arガス、H2ガス、およびO2ガスと、KClのエアロゾルとを流す。そして、ターゲットロッド5に対して、これらのエアロゾルおよび混合ガスを噴霧して堆積させる。これにより、Kが添加された内側堆積スート1aを製造する。また、バーナー3には、SiCl4ガス、Arガス、H2ガス、およびO2ガスを流す。これにより内側堆積スート1aの外側に外側堆積スート1bを形成する。
実施例12においては、図7に示すVAD装置を用いて多孔質ガラススート1を製造する。なお、実施例12においては、実施例11における条件に比して、添加するK(KCl)の濃度を表1に示すように増加させる。このように製造された多孔質ガラススート1のスート密度は、多孔質ガラススート1の径方向に沿ってほぼ一様になり、内側堆積スート1aおよび外側堆積スート1bのスート密度はいずれも、0.18g/cm3となる。
実施例13においては、図7に示すVAD装置を用いて多孔質ガラススート1を製造する。なお、実施例13においては、実施例11における条件に比して、添加するK(KCl)の濃度を表1に示すように減少させる。このように製造された多孔質ガラススート1のスート密度は、多孔質ガラススート1の径方向に沿ってほぼ一様になる。
次に、上述した第1の実施形態に基づく実施例1〜9、および第2の実施形態に基づく実施例10〜13の効果を確認するための比較例について説明する。
まず、比較例1について説明する。この比較例1においては、まず、図1に示すVAD装置においてバーナー2のみが設けられ、バーナー3,4が設けられていない構成のVAD装置を用いる。そして、バーナー2からは、主原料ガスとしてのSiCl4ガスと、Arガス、H2ガス、およびO2ガスと、KCl水溶液を超音波によって霧状(ミスト状)にした液体を、Arガスをキャリアガスとして流す。これによって、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じない多孔質ガラススートを製造する。そして、この多孔質ガラススートを、ガラス化炉内において、KClが固体粒子状で含まれるエアロゾル雰囲気下に曝すことによって、多孔質ガラススートにKを添加しつつガラス体を製造する。この場合、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じていないため、全体にカリウムが添加されたガラス体が製造される。なお、このガラス体に添加されているカリウムの濃度は300wtppmであり、その屈折率は純シリカガラスと同等であった。
比較例2においては、図1に示すVAD装置を用いて、外側堆積スートを形成するためのバーナー3の火力を増加させることによって、外側堆積スートの平均スート密度を0.62g/cm3まで増加させた。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、VAD装置の要部については第1の実施形態と同様であり、図8は、この第3の実施形態によるガラス化炉およびエアロゾル発生装置を示す。
次に、上述した第3の実施形態に基づく実施例について説明する。表2は、これらの実施例における、カリウムの状態、フッ素の添加方法、スート密度、外径内径比のd1/d2、カリウム濃度、純シリカガラスに対する比屈折率差、コア径、伝送損失、および焼締めバーナーの使用または不使用をそれぞれ示す表である。
そして、実施例14における、カリウムの状態、フッ素の添加方法、スート密度、外径内径比のd1/d2、カリウム濃度、純シリカガラスに対する比屈折率差、コア径、伝送損失、および焼締めバーナーの使用または不使用(以下、各種条件)については、表2に示す通りである。
実施例15においては、実施例14と異なり、外側堆積スート1bの堆積量を減少させた多孔質ガラススート1を製造する。これにより、実施例15において、内側ガラス部11aの外径d1と外側ガラス層12aの外径d2との比(d1/d2)が1/2のガラス体10aを製造する。そして、このガラス体10aに対して外付け工程を行うことによって、ガラス母材10を製造した後、製造されたガラス母材10に対して線引き延伸を行って、コア径が10.2μmの光ファイバを製造する。実施例15におけるその他の各種条件については、表2に示す通りである。
次に、実施例16においては、多孔質ガラススート1におけるスート密度分布を、図3に示すスート密度分布とした。
実施例17においては、実施例14の条件に対して、図1に示すVAD装置のバーナー2から流すH2ガスとO2ガスとの流量を増加させて火力を強くする。実施例17におけるその他の条件については、実施例14と同様とする。これにより、内側堆積スート1aにおけるスート密度を全体的に一様に増加させる。
実施例18においては、実施例17における条件に対して、さらにバーナー2,4の火力を増加させることにより、内側堆積スート1aの平均スート密度を1.1g/cm3まで増加させる。その後、このように製造された多孔質ガラススート1に対して、実施例17と同様の条件においてKを添加しつつガラス化させてガラス体10aを製造した。なお、ガラス体10aの屈折率分布は、図4に示す屈折率分布となることが確認された。また、実施例18におけるその他の各種条件については、表2に示す通りである。
実施例19においては、実施例15と同様の条件に対して、さらに、アルカリ金属のKの添加量を10〜10000wtppmの範囲で変更させてガラス母材10を製造する。その後、それぞれのガラス母材10からそれぞれ光ファイバを製造する。表2に示すように、このように製造された光ファイバをそれぞれ、実施例19−1,19−2,19−3,19−4,19−5,19−6,19−7,19−8,19−9とする。
実施例20においては、まず、多孔質ガラススート1を製造する。その後、エアロゾル発生装置7からガラス化炉6内に、HeガスをキャリアガスとしてKClのエアロゾルを供給する。これにより、ガラス化炉6内をエアロゾル雰囲気として、多孔質ガラススート1の全体にカリウムを浸透させる。このときのKCl濃度を実施例14の1/50程度に減少させる。その後、多孔質ガラススート1に対して焼結ガラス化工程を行う。このようにして製造されたガラス体10aに含まれるKの濃度を計測したところ、ガラス体10aの全体に亘って一様に、7wtppmであることが確認された。
実施例21においては、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの堆積量の比率を実施例14と異なる比率とした以外は実施例14と同様の条件として、多孔質ガラススート1を製造する。そして、多孔質ガラススート1に対して焼結ガラス化工程を行って、ガラス体10aを製造する。このように製造されたガラス体10aに対して外付け工程を行って、ガラス母材10を製造した後、線引き延伸を行って、コア径10.8μmの光ファイバを製造する。実施例21におけるその他の各種条件については、表2に示す通りである。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態においては、第3の実施形態と異なり、図7に示す焼締め用のバーナー4が設けられていないVAD装置を用いる以外は、第3の実施形態と同様にしてガラス母材10を製造する。
次に、図7に示すVAD装置を用いた実施例22について説明する。実施例22においては、実施例14における条件に比して、バーナー3から放出されるH2ガスとO2ガスとの量を増加させて火力を強くしつつ多孔質ガラススート1を堆積させた。これにより、内側堆積スート1aの形成後、その外側に外側堆積スート1bを堆積するとともに、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの境界部分を焼き締めることができる。製造した多孔質ガラススート1における径方向に沿ったスート密度は、図3に示すスート密度分布と同様になる。すなわち、この実施例22においては、バーナー3から放出されるH2ガスとO2ガスとの量を増加させることによって、内側堆積スート1aと外側堆積スート1bとの境界部分におけるスート密度を高くする。
次に、上述した第3の実施形態に基づく実施例14〜21、および第4の実施形態に基づく実施例22−1,22−2の効果を確認するための比較例について説明する。
まず、比較例3について説明する。この比較例3においては、まず、図1に示すVAD装置においてバーナー2のみが設けられ、バーナー3,4が設けられていない構成のVAD装置を用いる。これによって、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じない多孔質ガラススートを製造する。そして、この多孔質ガラススートを、図8に示すガラス化炉6内において、KClが固体粒子状で含まれるエアロゾル雰囲気下に曝すことによって、多孔質ガラススートにKを添加しつつガラス体を製造する。この場合、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じていないため、全体にカリウムが添加された多孔質ガラスが製造される。なお、製造される多孔質ガラスの性状については、表2に示す通りである。
次に、比較例4について説明する。この比較例4においては、図1に示すVAD装置を用いて、外側堆積スートを形成するためのバーナー3の火力を増加させることによって、外側堆積スートの平均スート密度を0.62g/cm3まで増加させた。
1a 内側堆積スート
1b 外側堆積スート
2,3,4 バーナー
5 ターゲットロッド
6 ガラス化炉
6a,8a ヒーター
7 エアロゾル発生装置
8 気化装置
10 ガラス母材
10a ガラス体
11 内側ガラス
11a 内側ガラス部
12 外側ガラス
12a,12b 外側ガラス層
Claims (4)
- 断面の中心に位置する内側ガラス部と、
前記内側ガラス部を取り囲む第1外側ガラス層と、
前記第1外側ガラス層を取り囲む第2外側ガラス層と、を有する光ファイバであって、
前記内側ガラス部の外径が、7.5μm以上11.5μm以下であるとともに、前記第1外側ガラス層の外径が、前記内側ガラス部の外径に対して2倍以上4.5倍以下であり、
前記第1外側ガラス層に対する前記内側ガラス部の比屈折率差が、0.25%以上0.5%以下であるとともに、前記第1外側ガラス層の純シリカガラスに対する比屈折率差が、−0.5%以上−0.25%以下であり、
前記内側ガラス部と前記第1外側ガラス層との間において製造界面がなく、
前記内側ガラス部のフッ素の添加量は、0g/cm3以上前記第1外側ガラス部のフッ素の添加量未満であり、
前記光ファイバには、アルカリ金属元素が添加され、
波長1383nmにおける伝送損失が1.0dB/km以下であるとともに、波長1550nmにおける伝送損失が0.181dB/km以下である
ことを特徴とする光ファイバ。 - 波長1383nmにおける伝送損失が0.4dB/km以下であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ。
- 前記アルカリ金属元素は、前記内側ガラス部に添加されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ。
- 前記アルカリ金属元素は、前記内側ガラス部と前記第1外側ガラス層との全体に添加されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ。
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