JP2015157726A - 光ファイバ及び光ファイバ母材製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送損失が低い光ファイバ及び光ファイバ母材製造方法を提供する。【解決手段】光ファイバ１は、コア１０とコア１０の屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッド２０とを備える光ファイバ１であって、コア１０がアルカリ金属元素を含み、コア１０の中心軸からの径方向位置をｒとし、コア１０を伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒｍａｘにおける仮想温度は、ファイバ軸における仮想温度よりも５０℃以上低い。【選択図】図３

Description

本発明は、アルカリ金属元素を添加した光ファイバ及び光ファイバ母材製造方法に関する。

アルカリ金属元素をコアに添加した石英ガラス系の光ファイバが知られている（例えば、特許文献１〜９を参照）。光ファイバ母材のコア部にアルカリ金属元素が添加されていると、光ファイバ母材を線引きするときにコア部の粘度を下げることができ、石英ガラスのネットワーク構造の緩和が進行するため、光ファイバの伝送損失を低減することが可能であるといわれている。

アルカリ金属元素を石英ガラス中に添加する方法としては拡散法が知られている（例えば特許文献１、２を参照）。拡散法は、原料となるアルカリ金属元素又はアルカリ金属塩などの原料蒸気をガラスパイプ内に導入しながら、ガラスパイプを外部熱源により加熱したり、ガラスパイプ内にプラズマを発生させたりすることで、アルカリ金属元素をガラスパイプの内表面に拡散添加するものである。

このようにしてアルカリ金属元素をガラスパイプの内表面近傍に添加した後、このガラスパイプを加熱して縮径させる。縮径後、アルカリ金属元素の添加の際に同時に添加されてしまうＮｉやＦｅなどの遷移金属元素を除去する目的で、ガラスパイプの内表面のある厚みをエッチングする。アルカリ金属元素は遷移金属元素よりも拡散が速いためガラス表面をある厚みでエッチングして遷移金属元素を除去してもアルカリ金属元素を残留させることが可能である。エッチング後、ガラスパイプを加熱して中実化することで、アルカリ金属元素添加コアロッドを製造する。このアルカリ金属元素添加コアロッドの外側にアルカリ金属元素添加コアロッドを含むコア部よりも屈折率の低いクラッド部を合成することで光ファイバ母材を製造する。そして、この光ファイバ母材を公知の方法で線引きすることで光ファイバを製造することができる。

特表２００５−５３７２１０号公報 米国特許出願公開第２００６／０１３０５３０号明細書 特表２００７−５０４０８０号公報 特表２００８−５３６１９０号公報 特表２０１０−５０１８９４号公報 特表２００９−５４１７９６号公報 特表２０１０−５２６７４９号公報 国際公開第９８／００２３８９号 米国特許第５１４６５３４号明細書

しかし、特許文献１〜９に記載されるような光ファイバ製造方法により製造された光ファイバは、伝送損失が大きくなる場合があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、伝送損失が低い光ファイバ及び光ファイバ母材製造方法を提供することを目的とする。

本発明の光ファイバは、コアとコアの屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、コアがアルカリ金属元素を含み、コアの中心軸からの径方向位置をｒとし、コアを伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおける仮想温度は、中心軸における仮想温度よりも５０℃以上低い。

本発明の光ファイバは、コアとコアの屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、コアがアルカリ金属元素を含み、コアの中心軸からの径方向位置をｒとし、コアを伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおけるアルカリ金属元素の濃度は、中心軸におけるアルカリ金属元素の濃度よりも高い。

本発明の光ファイバは、アルカリ金属元素の濃度が最大となる径方向位置に対するコアの径の倍率が１．２倍から３．６倍であるのが好適である。また、コアに残留する応力の径方向における変動が１０ＭＰａ以下であるのが好適である。また、本発明の光ファイバは、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１６ｄＢ／ｋｍ以下であるのが好適である。

本発明の光ファイバ母材製造方法は、第１コア部と第１コア部を取り囲む第２コア部とを有するコア部と、コア部の屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッド部と、を備える光ファイバ母材を製造する方法であって、第２コア部となるガラスパイプの内表面にアルカリ金属元素を添加する添加工程と、第１コア部となるガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、ガラスロッドとガラスパイプとを加熱一体化するコラプス工程と、を備え、第１コア部の径に対するコア部の径の倍率が１．２倍から３．６倍である光ファイバ母材を製造する。

本発明によれば、伝送損失が低い光ファイバ及び光ファイバ母材製造方法を提供することができる。

光ファイバにおけるカリウム元素添加濃度分布、ｒＰ（ｒ）、及び屈折率分布を示すグラフである。 光ファイバのコア全体におけるカリウム元素の平均濃度と伝送損失との関係を示すグラフである。 本実施形態の光ファイバの断面図である。 仮想温度と伝送損失との関係を二種の事例について示すグラフである。 カリウム元素が光ファイバ母材に添加される径方向位置と、光ファイバ母材の中心軸におけるカリウム元素濃度、中心軸から外れた位置におけるカリウム元素濃度、及びこの光ファイバ母材から製造された光ファイバの伝送損失との関係を示すグラフである。 カリウム元素の濃度が最大となる位置がファイバ軸である場合及び径方向位置３μｍである場合における残留応力分布を示すグラフである。 本実施形態の光ファイバ母材を製造する方法を説明するフローチャートである。 図８は、カリウム元素濃度ピーク位置に対するコア径の倍率を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本発明者は、アルカリ金属元素がコアに添加された石英系ガラスからなる光ファイバについて研究を行う過程で、以下のような知見を得た。光ファイバ母材のコア部の中心軸にアルカリ金属元素が添加された場合、このアルカリ金属元素が拡散されることで形成されるアルカリ金属元素の濃度分布は、コア部の中心部で高く、外周部ほど低くなる。これにより、光ファイバ母材を線引きする温度における粘度は、コア部の中心部で低く、外周部ほど高くなることが予想される。

また、図１に示されるように、この光ファイバ母材を線引きして得られた光ファイバにおけるアルカリ金属元素の濃度分布は、コアの中心部で高く、外周部ほど低くなる。したがって、光ファイバの散乱損失は、コアの中心部で低く、外周部ほど高くなることが予想される。一方で、ファイバ軸からの径方向位置をｒとし、コアを伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、これらの積ｒＰ（ｒ）はコアの外周部にピークを持つ分布となる。このことから、ガラス構造が伝搬する光に影響をより与えるのは、コアの中心部ではなく、アルカリ金属元素濃度が低くなるコアの外周部の領域であることが予想される。

光ファイバの伝送損失を低減する方法としては、アルカリ金属元素濃度をコア全体に高くする方法がある。しかし、図２に示されるように、コア全体の平均アルカリ金属元素濃度が５０原子ｐｐｍ以上となると伝送損失が高くなる場合がある。このため、アルカリ金属元素添加総量はできるだけ低いことが好ましい。これらの条件を満たす方法として、コアの中心軸（ファイバ軸）を外れた位置にアルカリ金属元素濃度のピークが来るように、アルカリ金属元素を添加したコアを製造することに行きついた。

先ず、本実施形態の光ファイバ１について説明する。図３は、本実施形態の光ファイバ１の断面図である。光ファイバ１は、石英系ガラスからなり、コア１０と、このコア１０を取り囲むクラッド２０とを備える。コア１０は、第１コア１１と、この第１コア１１を取り囲む第２コア１２とを有する。クラッド２０は、第２コア１２を取り囲む第１クラッド（光学クラッド）２１と、この第１クラッド２１を取り囲む第２クラッド（物理クラッド）２２とを有する。図１に示されるように、光ファイバ１においては、コア１０はクラッド２０より高い屈折率を有する。

仮想温度の低いガラスは、レーリー散乱損失が低いことが知られている。仮想温度は、ガラス内での原子の配列状態の乱雑さを示す仮想的な温度である。具体的には、ガラス内の仮想温度が高く（乱雑さが大きく）なると、レーリー散乱強度は増大し、仮想温度が低く（乱雑さが小さく）なると、レーリー散乱強度は低減する。

仮想温度を下げる方法としては、光ファイバ母材のコア部にアルカリ金属元素を添加する方法がある。この場合、光ファイバ母材をファイバ化する工程において、アルカリ金属元素が熱拡散により広がり、アルカリ金属元素濃度はアルカリ金属元素を添加した位置を中心（ピーク）として、ここから遠ざかるにつれて単調に減少する分布を持つ。そのためコア部にアルカリ金属元素を添加して得た光ファイバ１のコア１０では、仮想温度はアルカリ金属元素を添加した位置を中心（ピーク）として、ここから遠ざかるにつれて単調に減少する分布を持つ。このとき、仮想温度が最も低くなる径方向位置ｒをｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘとなるように設計することで、効率的に伝送損失を低減することができる。

コア１０の外側の仮想温度を低減する方法としては、光ファイバ母材においてアルカリ金属元素を添加する位置を調整し、この光ファイバ母材から製造された光ファイバにおいてアルカリ金属元素の添加位置がｒＰ（ｒ）の最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘとなるようにする方法（後述）や、仮想温度を下げる効果のあるハロゲン等の別のドーパントの濃度をコア１０の外側において高くする方法が考えられる。

図４は、仮想温度と伝送損失との関係を事例１、事例２について示すグラフである。事例１は、コア１０の中心軸の仮想温度が１４５０℃である光ファイバ１におけるｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘの仮想温度と伝送損失との関係である。また、事例２は、径方向位置ｒ_ｍａｘの仮想温度が１４５０℃である光ファイバ１におけるコア１０の中心軸の仮想温度と伝送損失の関係である。

同図から明らかなように、コアの中心軸の仮想温度を下げる（事例２）より、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘでの仮想温度を下げる（事例1）ことが伝送損失低減に効果的であることがわかる。また、事例１の場合は、径方向位置ｒ_ｍａｘでの仮想温度をコア１０の仮想温度よりも５０℃以上低くした場合に伝送損失が顕著に低減する。

このようにアルカリ金属元素の濃度が高いほど仮想温度及びレーリー散乱が低くなり、伝送損失を低くすることが可能であるが、図２に基づいて上述したように、コア全体におけるアルカリ金属元素の平均濃度を高くした場合、その平均濃度に依存して波長に無依存な損失が増加することが判明した。このことから、コア全体におけるアルカリ金属元素の平均濃度は５０原子ｐｐｍより低い条件で効率的に伝送損失を下げることが好ましい。ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘのアルカリ金属元素濃度を高くすることにより、ファイバ軸のアルカリ金属元素濃度を高くする場合より、当該平均濃度の条件下でより効率的に伝送損失を低減することができる。

図５は、カリウム元素が光ファイバ母材に添加される径方向位置と、光ファイバ母材の中心軸におけるカリウム元素濃度、中心軸から外れた位置におけるカリウム元素濃度、及びこの光ファイバ母材から製造された光ファイバの伝送損失との関係を示すグラフである。グラフの横軸は、「カリウム元素添加位置に対するコア径の倍率」でカリウム元素の添加位置を表示しており、数値が大きいほどカリウム元素の添加位置が中心軸に近いことを示す。「中心軸から外れた位置」は、光ファイバにおいてｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘ（３μｍ、倍率１．６）に対応する光ファイバ母材の径方向位置とした。伝送損失（波長１５５０ｎｍ）は、母材の中心軸におけるカリウム元素濃度よりも径方向位置ｒ_ｍａｘに対応する光ファイバ母材の径方向位置におけるカリウム元素濃度が高くなった条件（倍率約３．０）から急激に下がった。しかし、径方向位置ｒ_ｍａｘに対応する光ファイバ母材の径方向位置より外側（倍率が小さい側）にカリウム元素が添加された場合、伝送損失が再び増加した。

このようにアルカリ金属元素の濃度が最大となる径方向位置ｒを調整することによって、光ファイバ１の伝送損失（波長１５５０ｎｍ）を０．１６ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。

図６は、カリウム元素の濃度が最大となる位置がファイバ軸である場合及び径方向位置３μｍである場合における残留応力分布を示すグラフである。カリウム元素の濃度が最大となる位置がファイバ軸である場合、コア１０の中心部と外周部（径方向位置がほぼ５μｍの位置）との間には１０ＭＰａの応力差が発生した。これは、カリウム元素の濃度分布により径方向に光ファイバ母材を線引きする温度における粘度が異なり、外周部で粘度が高くなることが影響したと推測される。この光ファイバ１の伝送損失（波長１５５０ｎｍ）を測定したところ、０．１５６ｄＢ／ｋｍであった。

一方、カリウム元素の濃度が最大となる位置が径方向位置３μｍである場合、コア１０における残留応力はほぼフラットであった。これは、アルカリ金属元素が線引き時の熱拡散によってコア１０の中心部に向かう方向と外周部に向かう方向とに拡散するため、カリウム元素がファイバ軸に添加された場合と比べて中心部と最外周部との濃度差が小さくなったことが影響すると推測される。また、この光ファイバ１の伝送損失（波長１５５０ｎｍ）は０．１５２ｄＢ／ｋｍと非常に低いものであった。これはコア１０のファイバ軸に垂直な断面内において残留応力の差が小さくなったことによるものと推測される。

このようにｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおけるアルカリ金属元素の濃度をファイバ軸における前記アルカリ金属元素の濃度よりも高くした場合、コア１０に残留する応力の径方向における変動を１０ＭＰａ以下とすることができる。

次に、本実施形態の光ファイバ母材製造方法について説明する。図７に示されるように、本実施形態の光ファイバ母材製造方法は、準備工程（ステップＳ１）、添加工程（ステップＳ２）、縮径工程（ステップＳ３）、エッチング工程（ステップＳ４）、第１コラプス工程（コラプス工程）（ステップＳ５）、研削工程（ステップＳ６）、第２コラプス工程（ステップＳ７）、延伸工程（ステップＳ８）及びジャケット部付与工程（ステップＳ９）の各処理を順に行うことで、コア部及びクラッド部を含む光ファイバ母材を製造することができる。

準備工程（ステップＳ１）では、アルカリ金属元素を拡散させるべき石英系ガラスパイプを準備する。

添加工程（ステップＳ２）では、アルカリ金属元素を石英系ガラスパイプの内表面に添加する。アルカリ金属元素は、例えばカリウム元素とし、アルカリ金属原料として、例えば臭化カリウム（ＫＢｒ）を用いる。ガラスパイプの内部に、外部熱源（電気炉やバーナなど）により加熱されたアルカリ金属原料のガスをキャリアガス（Ｏ_２ガスなど）と共に供給する。これと共に、ガラスパイプを外部熱源（酸水素バーナなど）により加熱する。これにより、ガラスパイプの内表面からガラスパイプにアルカリ金属元素を拡散添加する。

縮径工程（ステップＳ３）では、アルカリ金属元素が添加されたガラスパイプの内径を第１コラプス工程（ステップＳ５）で挿入するコア部の中心部となるガラスロッドのロッド外径よりも少し大きく（例えば１．１倍）なるまで縮径する。

エッチング工程（ステップＳ４）では、ガラスパイプの内表面をエッチングする。これにより、アルカリ金属元素と共に添加された不純物を高濃度に含むパイプ内表面を削り、この不純物を除去することができる。

第１コラプス工程（ステップＳ５）では、エッチング後のガラスパイプ内にコア部の中心部となる石英系ガラスロッドを挿入し、この状態でガラスパイプを中実化してガラスパイプとガラスロッドとを一体化するロッドインコラプス法により、アルカリ金属元素を含む第１ロッドを得る。この第１ロッドのうち、中心部が第１コア部となる。

研削工程（ステップＳ６）では、中実化により得られた第１ロッドの外周部を研削してコア部を得る。コア部の周縁部（中心部以外）は、第２コア部となる。

第２コラプス工程（ステップＳ７）では、コア部の外周に第１クラッド部を設ける。第１クラッド部は、フッ素が添加された石英系ガラスパイプの内部にステップＳ６で準備したコア部となる第１ロッドを挿入して、外部熱源によって両者を加熱し一体化するロッドインコラプス法により形成される。このロッドインコラプス法による合成の結果、第２ロッドを得る。コア部及びその近傍の第１クラッド部の水分量は十分に低く抑制することが可能である。

延伸工程（ステップＳ８）では、コア部及び第１クラッド部が一体化されてなる第２ロッドを延伸してファイバ化後のコア径が所望の径となるように調整する。

ジャケット部付与工程（ステップＳ９）では、延伸したロッドの外周にフッ素を含む第２クラッド部をＯＶＤ法やＶＡＤ法、ロッドインコラップス法等の既知の製法により合成して、光ファイバ母材を製造する。

以上説明したように本実施形態の光ファイバ１は、コア１０とコア１０の屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッド２０とを備える光ファイバ１であって、コア１０がアルカリ金属元素を含み、コア１０の中心軸からの径方向位置をｒとし、コア１０を伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおける仮想温度は、中心軸における仮想温度よりも５０℃以上低い。また、本実施形態の光ファイバ１は、径方向位置ｒ_ｍａｘにおけるアルカリ金属元素の濃度は、中心軸におけるアルカリ金属元素の濃度よりも高い。

これらによれば、効率的に伝送損失を低減できる。アルカリ金属元素の濃度が高いほど仮想温度及びレーリー散乱が低くなり、伝送損失を低くすることが可能であるが、コア全体におけるアルカリ金属元素の平均濃度を高くした場合、その平均濃度に依存して波長に無依存な損失が増加する。このことから、コア全体におけるアルカリ金属元素の平均濃度は５０原子ｐｐｍより低い条件で効率的に伝送損失を下げる必要がある。そこで、アルカリ金属元素を添加する径方向位置ｒをｒＰ（ｒ）が最大となる位置ｒ_ｍａｘとし、仮想温度及びアルカリ金属元素を上記のようにすることにより、波長に無依存な損失の増加も抑制することができる。

また、本実施形態の光ファイバ１は、アルカリ金属元素の濃度が最大となる径方向位置に対するコア１０の径の倍率が１．２倍から３．６倍であり、光ファイバ１の伝送損失を０．１６ｄＢ／ｋｍ以下に低減することができる。数値範囲については表１、図８に基づいて後述する。

また、本実施形態の光ファイバ１は、コア１０に残留する応力の径方向における変動が１０ＭＰａ以下であり、光ファイバ１の伝送損失（波長１５５０ｎｍ）を低減することができる。

また、本実施形態の光ファイバ１は、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１６ｄＢ／ｋｍ以下であり、光を効率的に伝送することができる。

本実施形態の光ファイバ母材製造方法は、第１コア部と第１コア部を取り囲む第２コア部とを有するコア部と、コア部の屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッド部と、を備える光ファイバ母材を製造する方法であって、第２コア部となるガラスパイプの内表面にアルカリ金属元素を添加する添加工程と、第１コア部となるガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、ガラスロッドとガラスパイプとを加熱一体化するコラプス工程と、を備え、第１コア部の径に対するコア部の径の倍率が１．２倍から３．６倍である光ファイバ母材を製造する。

これによれば、線引きすることにより得られる光ファイバ１の伝送損失を効率的に低減できる光ファイバ母材を製造することができる。数値範囲については表１、図８に基づいて後述する。

実施例では、図７中のステップＳ１〜Ｓ９の各処理を以下のようにして順に行うことで光ファイバ母材を製造した。

準備工程（ステップＳ１）で準備した石英系ガラスパイプは、１００原子ｐｐｍの塩素（Ｃｌ）及び６，０００原子ｐｐｍのフッ素を含み、その他のドーパント及び不純物の濃度が１０モルｐｐｍ以下であった。また、この石英系ガラスパイプの外径は、直径３５ｍｍであり、内径は直径２０ｍｍ程度であった。

添加工程（ステップＳ２）では、アルカリ金属原料として臭化カリウム（ＫＢｒ）を用い、これを熱源により温度８４０℃に加熱してＫＢｒ蒸気を発生させた。そして、キャリアガスとして導入した１ＳＬＭ（標準状態に換算して１リットル／ｍｉｎ）の酸素と共にＫＢｒ蒸気をガラスパイプに導入しながら、外部から酸水素バーナによってガラスパイプの表面が２１５０℃となるように加熱した。このとき酸水素バーナを４０ｍｍ／ｍｉｎの速さでトラバースさせ、合計１５ターン加熱し、カリウム元素をガラスパイプの内表面に拡散させた。

縮径工程（ステップＳ３）では、カリウム元素が添加されたガラスパイプ内に酸素（０．５ＳＬＭ）を流しながら、外部熱源によってガラスパイプの外表面が２２５０℃となるように加熱した。外部熱源をトラバースさせて合計６ターン加熱し、カリウム元素が低下されたガラスパイプの内径を第１コラプス工程（ステップＳ５）で挿入するロッドの外径よりも０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度大きくなるまで縮径した。

エッチング工程（ステップＳ４）では、カリウム元素が添加されたガラスパイプ内にＳＦ６（０．２ＳＬＭ）及び酸素（０．５ＳＬＭ）の混合ガスを導入しながら、外部熱源で加熱し気相エッチングした。

第１コラプス工程（ステップＳ５）では、エッチング後のガラスパイプ内に以下の直径の石英系ガラスロッドを挿入し、ガラスパイプ内の絶対圧を９７ｋＰａ以下に減圧すると共に、酸素（２ＳＬＭ）をガラスパイプ内に導入しながら、外部熱源によって表面温度を２１５０℃として中実化し、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化して、アルカリ金属元素を含む第１ロッドを得た。この第１ロッドのカリウム元素濃度は最大値で６００原子ｐｐｍであった。ガラスロッドの直径は、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、６ｍｍ、１０ｍｍ、１３ｍｍ、１５ｍｍとした。また、比較のためガラスロッドを挿入しない以外は同じ条件として中実化したものも作成した。

研削工程（ステップＳ６）では、中実化により得られた第１ロッドの外周部を研削して直径１６ｍｍとしてコア部を得た。

第２コラプス工程（ステップＳ７）では、フッ素が添加された石英系ガラスパイプの内部にコア部を挿入して、外部熱源によって両者を加熱し一体化するロッドインコラプス法により、コア部の外周に第１クラッド部を設け、第２ロッドを得た。コア部と第１クラッド部との相対比屈折率差は最大で０．３４％程度であった。

延伸工程（ステップＳ８）では、第２ロッドを延伸してファイバ化後のコア径が所望の径となるように調整した。

ジャケット部付与工程（ステップＳ９）では、延伸したロッドの外周にフッ素を含む第２クラッド部をＯＶＤ法により合成して、光ファイバ母材を製造した。

以上のようにして製造した光ファイバ母材を線引き速度２，３００ｍ／ｍｉｎ、線引き時にガラス部に印加される張力０．５Ｎで線引きし、光ファイバを製造した。得られた光ファイバの諸特性は以下のとおりであった。カリウム元素添加濃度（コア中の平均値）は３原子ｐｐｍ程度であった。波長分散（波長１５５０ｎｍ）は＋１５.９ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープ（波長１５５０ｎｍは＋０.０５４ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであった。零分散波長は１３１０ｎｍであり、零分散波長における分散スロープは＋０.０８３ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍであった。実効断面積（波長１５５０ｎｍ）は８２μｍ^２であり、モードフィールド径（波長１５５０ｎｍ）は１０.３μｍであり、モードフィールド径（波長１３１０ｎｍ）は９.１μｍであった。ファイバカットオフ波長（２ｍ）は１３１０ｎｍであり、ケーブルカットオフ波長（２２ｍ）は１２３０ｎｍであった。偏波モード分散（Ｃ、Ｌバンド）は０.１１ｐｓ／√ｋｍであり、非線形係数（波長１５５０ｎｍ、ランダム偏波状態）は１.１(Ｗ・ｋｍ)^−１であった。径方向位置ｒと光のパワー分布Ｐ（ｒ）との積ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘは３．１μｍであった。

また、伝送損失は第１コラプス工程（ステップＳ５）において挿入したガラスロッド径を変えた条件ごとに表１のようになった。表１には、ロッド径、コア径１０μｍのファイバを作製したときのカリウム元素濃度ピーク位置、及びカリウム元素濃度ピーク位置に対するコア径の倍率をあわせて示す。

図８は、カリウム元素濃度ピーク位置に対するコア径の倍率を示すグラフである。表１及び図８から、伝送損失を０．１６ｄＢ／ｋｍ以下とするには、カリウム元素濃度ピーク位置に対するコア径の倍率を１．２倍から３．６倍とする必要のあることがわかった。また、倍率が１．２倍未満、または３．６倍を超える場合は、伝送損失が急に大きくなることが分かった。倍率を１．２倍から２．７倍とすれば伝送損失が０．１５５ｄＢ／ｋｍ以下となりさらに好ましい。しがたって、光ファイバ母材製造方法においては、第１コア部の径に対するコア部の径の倍率が１．２倍から３．６倍であれば、製造された光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバの伝送損失を０．１６ｄＢ／ｋｍ以下とすることができる。

１…光ファイバ、１０…コア、１１…第１コア、１２…第２コア、２０…クラッド、２１…第１クラッド、２２…第２クラッド。

Claims (6)

1. コアと前記コアの屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、
   前記コアがアルカリ金属元素を含み、
   前記コアの中心軸からの径方向位置をｒとし、前記コアを伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおける仮想温度は、前記中心軸における仮想温度よりも５０℃以上低い、光ファイバ。
2. コアと前記コアの屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、
   前記コアがアルカリ金属元素を含み、
   前記コアの中心軸からの径方向位置をｒとし、前記コアを伝搬する光のパワー分布をＰ（ｒ）としたとき、ｒＰ（ｒ）が最大となる径方向位置ｒ_ｍａｘにおける前記アルカリ金属元素の濃度は、前記中心軸における前記アルカリ金属元素の濃度よりも高い、光ファイバ。
3. 前記アルカリ金属元素の濃度が最大となる径方向位置に対する前記コアの径の倍率が１．２倍から３．６倍である、請求項１又は２に記載の光ファイバ。
4. 前記コアに残留する応力の径方向における変動が１０ＭＰａ以下である、請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ。
5. 波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１６ｄＢ／ｋｍ以下である、請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ。
6. 第１コア部と前記第１コア部を取り囲む第２コア部とを有するコア部と、前記コア部の屈折率よりも小さな屈折率を有するクラッド部と、を備える光ファイバ母材を製造する方法であって、
   前記第２コア部となるガラスパイプの内表面にアルカリ金属元素を添加する添加工程と、
   前記第１コア部となるガラスロッドを前記ガラスパイプ内に挿入し、前記ガラスロッドと前記ガラスパイプとを加熱一体化するコラプス工程と、
   を備え、
   前記第１コア部の径に対する前記コア部の径の倍率が１．２倍から３．６倍である光ファイバ母材を製造する、光ファイバ母材製造方法。
   
   

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