JP3569910B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長距離大容量光通信システムに適用可能な光ファイバであって、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）通信方式に好適でかつその零分散波長が所望範囲範囲内に設定された分散シフトファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、伝送路としてシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭ光ファイバという）が適用された光通信システムでは、通信用信号光として１．３μｍ波長帯あるいは１．５５μｍ波長帯の光が利用されることが多かった。ただし、最近では、伝送路中における伝送損失低減の観点から１．５５μｍ波長帯の光の使用が増しつつある。特に、１．５５μｍ波長帯の光の伝送路に適用されるＳＭ光ファイバ（以下、１．５５μｍ用ＳＭ光ファイバという）は、石英系ＳＭ光ファイバの伝送損失が１．５５μｍ波長帯の光に対して最小になることから、その波長分散（波長によって光の伝搬速度が異なるためパルス波が広がる現象）も１．５５μｍ波長帯の光に対してゼロになるよう設計されている。このように、ゼロ分散波長が１．５５μｍ波長帯付近にシフトした１．５５μｍ用ＳＭ光ファイバは、一般に分散シフトファイバと呼ばれる。
【０００３】
従来の分散シフトファイバとしては、例えば特許番号第２５３３０８３号公報（第１従来例）に、その零分散波長が１．５５μｍ付近にシフトされた分散シフトファイバの断面構造、組成及びその製造方法が開示されている。この第１従来例の分散シフトファイバは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２（ゲルマニウムを含むＳｉＯ２）からなる内側コアと、ＳｉＯ２からなる外側コアと、Ｆ−ＳｉＯ２（フッ素を含むＳｉＯ２）からなるクラッドとを備えている。ただし、この第１従来例の分散シフトファイバの屈折率プロファイルは、クラッドに相当する部分に凹みを持たない、いわゆるＭａｔｃｈｅｄ 型プロファイルであり、このＭａｔｃｈｅｄ 型プロファイルを有する光ファイバをこの明細書ではＭａｔｃｈｅｄ 型ファイバという。一方、クラッドに相当する部分に凹みが設けられた屈折率プロファイルは、Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ 型プロファイルと言われ、特にこの明細書では、このＤｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ 型プロファイルを有する光ファイバをＤｅｐｒｅｓｓｅｄ 型ファイバという。なお、この第１従来例の分散シフトファイバの構造では、１．５５μｍ付近の零分散波長の設定のみが実現可能である。
【０００４】
また、特開昭６３−２０８００５号公報（第２従来例）には、コアの外周に該コアよりも低い屈折率を有する第１クラッドと、該第１クラッドの外周に該第１クラッドよりも高い屈折率を有する第２クラッドを備えた、Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ型プロファイルを有する分散シフトファイバが開示されている。この第２従来例の分散シフトファイバの目的は、１．３μｍ〜１．５μｍ波長帯の広範囲に渡って波長分散を抑えることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高速かつ大容量の伝送システムの構築が盛んに研究されているが、そのうち、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）方式の伝送システムが注目を集めている。この方式は、互いに波長の異なる複数の信号光を同時に１つの伝送路で伝送する方式であり、伝送可能な情報量を飛躍的に増加させる技術である。
【０００６】
このような伝送システムを実現するため、伝送路として適用される光ファイバには様々な新しい仕様が要求されており、上述したような従来の分散シフトファイバでは既に対応できない状況となってきている。
【０００７】
特に、従来の分散シフトファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）は８μｍ程度であり、信号光のパワーが大きくなると非線形光学効果による影響が発生しやすくなる。また、伝送システムに適用される各分散シフトファイバ間では波長分散のバラツキが大きいため、信号光波長とそれらの零分散波長とが一致してしまうと、非線形光学効果の一つである四光波混合によるノイズが発生しやすくなるなどの課題があった。
【０００８】
なお、非線形光学効果とは、光強度の密度等の増大とともに信号光パルスが歪む現象であり、伝送速度の大きな制約要因となる。
【０００９】
一方、従来のように内側コアと外側コアからなるデュアル・コア・シェイプ（Ｄｕａｌ Ｃｏｒｅ Ｓｈａｐｅ）型構造を備えた分散シフトファイバの製造において、内側コアの外径に対して外側コアの外径を十分に大きくする場合（例えば、５倍〜１０倍程度）、必然的に内側コアの外径に依存して外側コアの外径も大きくせざるを得ない。特に、この外側コアに屈折率を増加させるためにＧｅＯ２を添加すると、該外側コアにおける屈折率プロファイルの径方向の平坦化が難しくなる。このため、外側コアにゲルマニウムを添加して屈折率を調整する場合、内側コアと外側コアの外径比を所望の値に維持した状態で該外側コアにおける屈折率プロファイルの径方向の平坦化を実現するためには、内側コアのさらなる細径化が望まれる。また、この内側コアの細径化は、コア領域（内側コア及び外側コアを含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えるためにも重要な技術課題である。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＭＦＤを大きくし、非線形光学効果による影響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバを得るための製造方法であって、該光ファイバにおける内側コアの細径化を実現するための光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバの製造方法は、ＭＦＤが８．６μｍ以上、好ましくは９μｍ以上であり、かつその零分散波長を代表的な信号光波長である１．５５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフトさせた分散シフトファイバであって、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバを得るための製造方法である。特に、この分散シフトファイバでは、その零分散波長を信号光波長から所定量ずらすことにより、故意に波長分散を発生させ、非線形光学効果の影響を抑えているので、各分散シフトファイバ間での零分散波長のバラツキを許容した伝送システムの構築を可能にしている。
【００１２】
当該製造方法により得られる光ファイバ１は、例えば図１に示されたように、石英ガラスを主成分とし、かつ所定の屈折率ｎ１を有する第１コア１０（内側コア）と、該内側コア１０の外周に設けられかつ屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有する第２コア２０（外側コア）と、該外側コア２０の外周に設けられかつ屈折率ｎ３（＜ｎ２）を有するクラッド３０と、該クラッド３０の外周に設けられたジャケット部４０とを備えている。なお、このジャッケット部４０は、信号光の伝搬には実質的に寄与しないガラス領域（該信号光がほとんど伝搬しないガラス領域）であって、主に内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０を物理的に補強するために設けられている。このため、該ジャケット部４０を物理クラッドということもある。
【００１３】
以上の構成を備えた光ファイバを得るため、この発明に係る光ファイバの製造方法は、上記内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１と、該第１多孔質ガラス体６５１の外周に設けられた、上記外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２と、該第２多孔質ガラス体６５２の外周に設けられた、上記クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３とを備えた多孔質母材５０（スート・プリフォーム）を得るための第１工程を備える。
【００１４】
上記第１工程では、例えば図２及び図３に示されたように、回転する出発棒５０１の先端から該出発棒５０１の長手方向に沿って上記第１〜第３多孔質ガラス体６５１〜６５３を構成するためのガラス微粒子がそれぞれ堆積することにより、上記多孔質母材５０が該出発棒５０１の長手方向に沿って成長する。なお、この第１工程では、各多孔質ガラス体６５１〜６５３を構成するためのガラス微粒子をそれぞれ合成するため、第１〜第３バーナー５５１〜５５３が所定位置に設置されている。
【００１５】
特に、上記第２バーナー５５２は、第１多孔質ガラス体６５１の最大外径を２Ｒｃ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）、前記第２多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｓ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）とするとき、その中心軸ＡＸ２が、
０．３×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以上、かつ
０．５×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以下で定義される、上記第２多孔質ガラス体６５２のガラス微粒子堆積領域６６０ａ（第２多孔質ガラス体６５２における成長領域６６０の表面）と交差するよう設置される。なお、成長領域とは、各多孔質ガラス体において、ガラス微粒子がその表面に堆積することで該多孔質ガラス体自体の外径が時間経過とともに変化している領域である。また、ガラス微粒子堆積領域とは、該成長領域の表面である。
【００１６】
以上のように、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２を形成するための第２バーナー５５２を上述の特定位置に設置することにより、内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１を形成するための第１バーナー５５１からの火炎と、該第２バーナー５５２からの火炎とを干渉させ、第１多孔質ガラス体６５１、すなわち内側コア１０の細径化を可能にしている。加えて、内側コア１０の細径化により外側コア２０の外径も小さくすることが可能となり（内側コア１０と外側コア２０の外径比は一定）、ゲルマニウムが該外側コア２０に添加された場合であっても、該外側コア２０の径方向の屈折率プロファイルの平坦化を実現することができる。また、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えることもできる。
【００１７】
加えて、この発明に係る光ファイバの製造方法では、成長中の多孔質母材５０へのガラス微粒子の堆積効率の観点から、上記第２バーナ−５５２は、その中心軸ＡＸ２が出発棒５０１の回転軸ＡＸ１（成長中の多孔質母材５０の回転軸）に対し、所定角度θ（５０゜〜７０゜）傾くよう設置されている。
【００１８】
また、上述の第１工程において、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３を形成するための第３バーナー５５３には、該クラッド３０の屈折率を調整するために、少なくともフッ素系ガスが供給されており、特に、該第３バーナー５５３に供給されるフッ素系ガスの供給量は、当該製造方法により得られる光ファイバ１のクラッド３０の、純石英に対する比屈折率差が０．０３％〜０．１％となるよう調節されている。
【００１９】
また、この発明に係る光ファイバの製造方法において、第１工程は、さらに、得られた多孔質母材５０を焼結して中間ガラス母材５１を得る工程を備えている（図５参照）。
【００２０】
さらに、この発明に係る光ファイバの製造方法は、上記ジャケット部４０を形成するため、図６〜図８に示されたように、第１工程で得られた中間ガラス母材５１を所定の外径に延伸した後、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の気相合成法により該延伸された中間ガラス母材５１の外周に、上記クラッド３０の外周を覆うジャッケット部４０となるべき第４多孔質ガラス体６５４を形成して複合母材５２を得、そして、該複合母材５２を焼結して光ファイバ母材５３を得る第２工程を備えている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバの製造方法を図１〜図９を用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図１は、当該製造方法により得られる光ファイバ（分散シフトファイバ）の断面構造及びその屈折率プロファイルを示す図である。特に、この光ファイバ１は、モードフィールド径（ＭＦＤ）が８．６μｍ以上（好ましくは９μｍ以上）かつその零分散波長が１．５５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフトされた分散シフトファイバであって、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバである。
【００２３】
この図において、光ファイバ１は、コア領域として、第１の屈折率ｎ１を有する、外径ａの内側コア１０と、該内側コア１０の外周に設けられかつ第１の屈折率ｎ１よりも低い第２の屈折率ｎ２を有する外側コア２０を備えている。また、外側コア２０（外径ｂ）に対する内側コア１０（外径ａ）の外径比Ｒａ（＝ａ／ｂ）は０．１〜０．２である。
【００２４】
さらに、上記コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の外周には、第２の屈折率ｎ２よりも低い第３の屈折率ｎ３を有する、外径ｃのクラッド３０が設けられ、さらに、該内側クラッド３０の外周は、第３の屈折率ｎ３よりも高くかつ第２の屈折率ｎ２よりも低い第４の屈折率ｎ４を有する、外径ｄのジャケット部４０が設けられている。なお、このジャケット部４０は、信号光がほとんど伝搬しないガラス領域であって、主に、上述の内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０を物理的に補強するために設けられたガラス領域であるため、一般に物理クラッドと呼ばれている。
【００２５】
なお、図１に示された屈折率プロファイル１５０の横軸は、光ファイバ１の断面（伝搬する信号光の進行方向に対して垂直な面）における線Ｌ上の各位置に相当している。さらに、この屈折率プロファイル１５０において、領域１０１は上記内側コア１０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ１）、領域１０２は上記外側コア２０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ２）、領域１０３は上記クラッド３０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ３）、領域１０４は上記ジャケット部４０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ４）に対応している。
【００２６】
光ファイバ１の基本組成は、内側コア１０がＧｅＯ２−ＳｉＯ２、外側コア２０がＧｅＯ２−ＳｉＯ２、クラッド３０がＦ−ＳｉＯ２である。また、ジャケット部４０は、実質的に信号光の伝搬に寄与しないため、ＳｉＯ２（故意には不純物を含まないガラス領域）である。
【００２７】
ただし、光ファイバ１は、後述するように内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０には塩素が含まれるため、実際の組成は以下のようになる。なお、塩素（Ｃｌ）は屈折率を上げる添加物として知られており、該Ｃｌによる屈折率変化は、該Ｃｌの濃度１０００ｐｐｍ当たり０．０１％である。
【００２８】
内側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
外側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
クラッド ：ＳｉＯ２＋Ｆ＋Ｃｌ
ジャケット部：ＳｉＯ２
また、この明細書において、各ガラス領域の比屈折率差Δは純石英ガラスを基準にして以下のように定義されている。
【００２９】
Δ＝（ｎｔ ２−ｎ０ ２）／２ｎ０ ２≒（ｎｔ−ｎ０）／ｎ０
ここで、ｎ０は基準となる純石英ガラスの屈折率、ｎｔは各ガラス領域の屈折率を示す。従って、フッ素等が添加され、その屈折率が純石英ガラスよりも低下したガラス領域の比屈折率差は負の値として表される。また、この明細書において各ガラス領域間の比屈折率差は、それぞれの純石英ガラスに対する比屈折率差の差分（大きい方の値から小さい方の値を引いた正の値）で以下のように表される。
【００３０】
内側コアと外側コアの比屈折率差 ：０．７％〜０．８％
外側コアとクラッドの比屈折率差 ：０．１％〜０．２５％
クラッドとジャケット部の比屈折率差：０．０３％〜０．１％
なお、ジャケット部４０の、純石英ガラスに対する比屈折率差は０％である。
【００３１】
次に、上述の構造を備えた光ファイバ１の得るための、当該製造方法について、図２〜図９を用いて説明する。
【００３２】
当該製造方法では、第１工程で内側コア１０及び外側コア２０を含むコア領域と、クラッド３０となるべき多孔質母材５０をＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成し、得られた該多孔質母材５０を焼結して中間ガラス母材５１を得る。
【００３３】
図２は上記ＶＡＤ法による第１工程の多孔質母材５０の製造を説明するための図であり、図３は図２に示された第１工程における、バーナー設置位置を説明するための図である。
【００３４】
まず、第１工程では、図２に示されたスス付け装置は、出発棒５０１の先端部分に該出発棒５０１の長手方向に沿って伸びた多孔質母材５０を製造する。このスス付け装置は、少なくとも排気口５０４を備えた容器５００と、多孔質母材５０を支持するための支持機構５０３を備えている。また、支持機構５０３には回転可能な支持棒５０２が設けられており、この支持棒５０２の先端には多孔質母材５０を成長させるための出発棒５０１が取り付けられている。
【００３５】
図２のスス付け装置には、さらに内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１（スス体）を堆積させるための第１バーナー５５１と、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２（スス体）を堆積させるための第２バーナー５５２と、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３（スス体）を堆積させるための第３バーナー５５３とが、それぞれ所定位置に設置されており、ガス供給システム６００からは各バーナー５５１、５５２、５５３に対して所望の原料ガス（例えばＧｅＣｌ４、ＳｉＣｌ４等）、燃焼ガス（Ｈ２及びＯ２）、及びＡｒやＨｅ等のキャリアガスが供給される。
【００３６】
多孔質母材５０の製造中、第１バーナー５５１、第２バーナー５５２及び第３バーナー５５３の火炎中では、ガス供給システム６００から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が出発棒５０１の先端部分に堆積していく。この間、支持機構５０３は、その先端に設けられた支持棒５０２を矢印Ｓ１で示された方向に回転させながら矢印Ｓ２で示された方向（多孔質母材５０の長手方向及び出発棒５０１の長手方向は、それぞれＳ２の方向と一致している）に沿って引き上げる動作を行っている。この動作により、多孔質ガラス体が出発棒５０１から下方（該出発棒５０１の長手方向）に向かって成長していき、該出発棒５０１の長手方向に沿ってその中央部分に内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１が、該中央部分を取り囲む周辺領域に外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２が、そして該第２多孔質ガラス体６５２の外周を取り囲む周辺領域にクラッドとなるべき第３多孔質ガラス体６５３が、それぞれ成長し、多孔質母材５０（スート・プリフォーム）が得られる。なお、成長中の多孔質母材５０は出発棒５０１により直接保持されているので、該出発棒５０１の回転とともに回転軸ＡＸ１を中心に回転している。
【００３７】
また、上記第２バーナー５５２は、第１多孔質ガラス体６５１の最大外径を２Ｒｃ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）、前記第２多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｓ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）とするとき、その中心軸ＡＸ２が、
０．３×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以上、かつ
０．５×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以下で定義される、上記第２多孔質ガラス体６５２のガラス微粒子堆積領域６６０ａ（第２多孔質ガラス体６５２における成長領域６６０の表面）と交差するよう設置されている（図３参照）。加えて、成長中の多孔質母材５０へのガラス微粒子の堆積効率の観点から、上記第２バーナ−５５２は、その中心軸ＡＸ２が、出発棒５０１の回転軸ＡＸ１（成長中の多孔質母材５０の回転軸）に対し、所定角度θ（５０゜〜７０゜）傾くよう設置されている。ここで、成長領域（特に、第２多孔質ガラス体６５２の成長領域６６０は図中の斜線部分である）とは、各多孔質ガラス体において、ガラス微粒子がその表面に堆積することで該多孔質ガラス体自体の外径が時間経過とともに変化している領域である。また、ガラス微粒子堆積領域とは、該成長領域の表面である。
【００３８】
以上のように、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２を形成するための第２バーナー５５２を上述の特定位置に設置することにより、内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１を形成するための第１バーナー５５１からの火炎と、該第２バーナー５５２からの火炎とを干渉させ、第１多孔質ガラス体６５１、すなわち得られる光ファイバ１の内側コア１０の細径化を可能にしている。加えて、内側コア１０の細径化により外側コア２０の外径も小さくすることが可能となり（内側コア１０と外側コア２０の外径比Ｒａは一定）、ゲルマニウムが該外側コア２０に添加された場合であっても、該外側コア２０の径方向の屈折率プロファイルの径方向の平坦化を実現することができる。また、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えることができる。
【００３９】
なお、この第１工程において、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３を形成するための第３バーナー５５３には、該クラッド３０の屈折率を調整するために、少なくともフッ素系ガス（具体的にはＣＦ４）が供給されており、特に、該第３バーナー５５３に供給されるフッ素系ガスの供給量は、当該製造方法により得られる光ファイバ１のクラッド３０の、純石英に対する比屈折率差が０．０３％〜０．１％となるよう調節されている。
【００４０】
続いて、上述のＶＡＤ法により得られた多孔質母材５０は、図４に示された加熱容器７００内に設置され、ハロゲンガスを含む雰囲気中で脱水処理が施される。なお、この加熱容器７００には該ハロゲンガスを供給するための導入口７０２と排気口７０１が設けられている。また、この脱水処理中、支持機構５０３は多孔質母材５０を矢印Ｓ３で示された方向に回転させながら、矢印Ｓ４で示された方向に沿って移動させるよう動作する（この動作により、多孔質母材５０全体が加熱される）。
【００４１】
脱水処理中の容器内温度は１０００℃〜１３００℃程度であり、好ましくは１１００℃〜１２００℃である。また、この実施例では濃度２００００ｐｐｍ（２％）の塩素ガス（Ｃｌ２）を導入口７０２から供給しながら脱水処理を行ったが、塩素ガスの濃度は１００００ｐｐｍ〜５００００ｐｐｍ（１％〜５％）程度であれば十分にその効果が得られる。
【００４２】
脱水処理用ガスとしては、塩素ガスの他ＳｉＣｌ４等のハロゲンガスでも同様の効果が得られる。特に、ＳｉＣｌ４は塩素の添加量を増加し、外側コア２０と内側クラッド３０との屈折率差を増加させる手段となり得る。
【００４３】
なお、第１工程において、第１及び第２バーナー５５１、５５２のそれぞれにに供給される原料ガスは、得られる光ファイバの外側コア２０（外径ｂ）に対する内側コア１０（外径ａ）の外径比Ｒａ（＝ａ／ｂ）が、０．１〜０．２となるよう調節されている。
【００４４】
以上の処理を経て得られた多孔質母材５０は、引続き上述された加熱容器７００内で焼結される。すなわち、図５には図４に示された加熱容器の主要部分のみが示されている。図示のように支持機構５０３が多孔質母材５０を矢印Ｓ５で示された方向に回転させながら矢印Ｓ６で示された方向に沿って移動させるよう動作する。この動作により、該多孔質母材５０はその先端からヒーター７５０内に送り込まれ（焼結時の容器内温度は１５００℃〜１６５０℃、好ましくは１５５０℃〜１６５０℃）、透明な中間ガラス母材５１が得られる。
【００４５】
なお、上述した多孔質母材５０の製造、脱水処理、及び焼結処理は同一の容器内で行うことも可能である。
【００４６】
次に、この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程では、まず上述の第１工程で得られた、透明な中間ガラス母材５１が図６に示された延伸装置により所望の外径（仕上り外径）に延伸される。なお、この中間ガラス母材５１は延伸に先立って、その両端に端部処理が施され、さらに取扱を簡単にするための棒６１、６２が取り付けられている。
【００４７】
図６の延伸装置は、矢印Ｓ７で示された方向に沿って移動可能な上側チャック６３と、矢印Ｓ８で示された方向に沿って移動可能な下側チャック６４を備えており、これら上側チャック６３及び下側チャック６４は、駆動モータ６５、６６により、それぞれＳ７、Ｓ８の方向に沿って動かされる。また、端部処理された中間ガラス母材５１は、棒６１が上側チャック６３に把持されるとともに、棒６２が下側チャック６４に把持されることにより、図６の延伸装置に取り付けられる。
【００４８】
上記上側チャック６３はＳ７の方向に沿って移動することにより、中間ガラス母材５１をヒータ６８（例えば、縦型抵抗加熱炉）内に送り込むよう機能する。一方、下側チャック６４はＳ８の方向に沿って移動することにより、ヒータ６８内から中間ガラス母材５１を引出すよう機能する。ヒータ６８内に送り込まれた中間ガラス母材５１は部分的に軟化しているので、この延伸装置では、上側チャック６３の移動速度（中間ガラス母材５１をヒータ６８内への送り込む速度）よりも下側チャック６４の移動速度（中間ガラス母材５１をヒータ６８内から引出す速度）を大きくし、該中間ガラス母材５１の軟化部分に引っ張り応力を加えることにより、該中間ガラス母材５１を所望の仕上り外径に延伸する。
【００４９】
なお、制御部６７は、外径測定装置６９により加熱されている軟化部分の所定部位の外径を常時モニタしており、所望の仕上がり外径が得られるよう駆動モータ６５、６６を制御している。
【００５０】
続いて、この第２工程では、以上の延伸装置により延伸された中間ガラス母材５１の外周に、さらにジャケット部４０（物理クラッド）となるべき第４多孔質ガラス体６５４を堆積させ、複合母材５２を得る。なお、この複合母材５２の製造は、ＶＡＤ法あるいはＯＶＤ法のいずれを適用してもよい。
【００５１】
すなわち、図７に示されたように、バーナ９００の火炎中では、ガス供給システム６００から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が延伸された中間ガラス母材５１の外周に堆積していく。この間、該延伸された中間ガラス母材５１は矢印Ｓ９で示された方向に回転しながら矢印Ｓ１０で示された方向に沿って移動している。この動作により、中間ガラス母材５１の外周に第４多孔質ガラス体６５４（スス体）が堆積していき、複合母材５２が得られる。
【００５２】
次に、この第２工程では、透明な光ファイバ母材５３を得るべく、図８に示されたように、複合母材５２が焼結される。なお、この焼結処理は上述の加熱容器７００内で連続的に行われる。また、支持機構５０３は、複合母材５２を矢印Ｓ１１で示された方向に回転させながら矢印Ｓ１２で示された方向に沿って移動させるよう動作する。この動作により、該複合母材５２がヒータ７５０内に送り込まれる。
【００５３】
具体的に、加熱容器７００内における複合母材５２の焼結温度（容器内温度）は、１４５０℃〜１６５０℃（好ましくは１５００℃〜１６００℃）である。
【００５４】
以上のように製造された光ファイバ母材５３は、図９に示されたように、光ファイバ１の内側コア１０となるべき内側コアガラス１００と、外側コア２０となるべき外側コアガラス２００と、クラッド３０となるべきクラッドガラス３００と、そして、ジャケット部４０となるべきガラス領域４００を備えている。
【００５５】
最終工程（線引工程）では、ヒータ９５０により、以上のような構造を備えた光ファイバ母材５３の一端を加熱しながら該光ファイバ母材５３を線引することにより、図１に示された外径１２５μｍの光ファイバ１を得る。
【００５６】
なお、上述の製造方法により得られた光ファイバ１の特性を以下に示す。
【００５７】
（組成）
内側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
外側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
クラッド ：ＳｉＯ２＋Ｆ＋Ｃｌ
ジャケット部：ＳｉＯ２
（屈折率プロファイル）
外側コアと内側コアとの比屈折率差 ：０．７３％
外側コアとクラッドとの比屈折率差 ：０．１８％
クラッドとジャケット部との比屈折率差：０．０８％
なお、ここで示された数値は、上述したように、各ガラス領域における純石英ガラスに対する比屈折率差の差分（大きい値の方から小さい値の方を引いた正の値）である。
【００５８】
最終的に、得られた光ファイバ１のＭＦＤは８．６μｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長は１．７０μｍ、零分散波長は１．５８μｍであった。
【００５９】
ここで、１．５５μｍ波長帯の光伝送用に選択される分散シフトファイバのカットオフ波長としては、通常、２ｍの基準長（ＣＣＩＴＴ−Ｇ．６５３による測定法）で信号光波長よりも短い１．５５μｍ以下が選択される。
【００６０】
カットオフ波長の一般的な評価の基準である２ｍという短い長さでは、当該分散シフトファイバは、伝送光の基底モードばかりではなく高次モードも伝搬することになる。しかしながら、この実施例のカットオフ波長は信号光波長（１．５５μｍ）よりも長いが、高次モードの光は基底モードの光と比べて分散シフトファイバ中の伝搬における減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基底モードに比べて充分に小さくなる。したがって、海底通信ケーブルのように伝搬距離が数百から数千ｋｍに及ぶ場合には、高次モードによる問題が生じることはない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、外側コアとなるべき第２多孔質ガラス体を形成するための第２バーナーを特定位置に設置し、内側コアとなるべき第１多孔質ガラス体を形成するための第１バーナーからの火炎と、該第２バーナーからの火炎とを干渉させることにより、第１多孔質ガラス体、すなわち得られる光ファイバの内側コアの細径化を可能にするという効果がある。
【００６２】
加えて、内側コアの細径化により外側コアの外径も小さくすることが可能となり（内側コアと外側コアの外径比は一定）、ゲルマニウムが該外側コアに添加された場合であっても、該外側コアの径方向の屈折率プロファイルの平坦化が実現できるという効果もある。さらに、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えるという効果もある。
【００６３】
従って、上述の製造方法により、より大きな所望のＭＦＤを有し、非線形光学効果による影響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る製造方法により得られる光ファイバの断面構造及びその屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程（ＶＡＤ法）を説明するための図である。
【図３】図２に示された第１工程における、バーナー設置位置を説明するための図である。
【図４】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程中の、脱水処理を説明するための図である。
【図５】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程中の、焼結処理を説明するための図である。
【図６】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、延伸処理を説明するための図である。
【図７】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、複合母材の製造（ＶＡＤ法又はＯＶＤ法）を説明するための図である。
【図８】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、焼結処理を説明するための図である。
【図９】
この発明に係る光ファイバの製造方法における線引工程をを説明するための図である。
【符号の説明】
１…分散シフトファイバ、１０…第１コア（内側コア）、２０…第２コア（外側コア）、３０…クラッド、４０…ジャケット部（物理クラッド）、５０…多孔質母材、５１…中間ガラス母材、５２…複合母材、５３…光ファイバ母材、５０１…出発棒、５５１…第１バーナー、５５２…第２バーナー、５５３…第３バーナー、６５１…第１多孔質ガラス体、６５２…第２多孔質ガラス体、６５３…第３多孔質ガラス体、ＡＸ１…成長中の多孔質母材の回転軸、ＡＸ２…第２バーナーの中心軸。
【発明の属する技術分野】
この発明は、長距離大容量光通信システムに適用可能な光ファイバであって、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）通信方式に好適でかつその零分散波長が所望範囲範囲内に設定された分散シフトファイバの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、伝送路としてシングルモード光ファイバ（以下、ＳＭ光ファイバという）が適用された光通信システムでは、通信用信号光として１．３μｍ波長帯あるいは１．５５μｍ波長帯の光が利用されることが多かった。ただし、最近では、伝送路中における伝送損失低減の観点から１．５５μｍ波長帯の光の使用が増しつつある。特に、１．５５μｍ波長帯の光の伝送路に適用されるＳＭ光ファイバ（以下、１．５５μｍ用ＳＭ光ファイバという）は、石英系ＳＭ光ファイバの伝送損失が１．５５μｍ波長帯の光に対して最小になることから、その波長分散（波長によって光の伝搬速度が異なるためパルス波が広がる現象）も１．５５μｍ波長帯の光に対してゼロになるよう設計されている。このように、ゼロ分散波長が１．５５μｍ波長帯付近にシフトした１．５５μｍ用ＳＭ光ファイバは、一般に分散シフトファイバと呼ばれる。
【０００３】
従来の分散シフトファイバとしては、例えば特許番号第２５３３０８３号公報（第１従来例）に、その零分散波長が１．５５μｍ付近にシフトされた分散シフトファイバの断面構造、組成及びその製造方法が開示されている。この第１従来例の分散シフトファイバは、ＧｅＯ２−ＳｉＯ２（ゲルマニウムを含むＳｉＯ２）からなる内側コアと、ＳｉＯ２からなる外側コアと、Ｆ−ＳｉＯ２（フッ素を含むＳｉＯ２）からなるクラッドとを備えている。ただし、この第１従来例の分散シフトファイバの屈折率プロファイルは、クラッドに相当する部分に凹みを持たない、いわゆるＭａｔｃｈｅｄ 型プロファイルであり、このＭａｔｃｈｅｄ 型プロファイルを有する光ファイバをこの明細書ではＭａｔｃｈｅｄ 型ファイバという。一方、クラッドに相当する部分に凹みが設けられた屈折率プロファイルは、Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ 型プロファイルと言われ、特にこの明細書では、このＤｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ 型プロファイルを有する光ファイバをＤｅｐｒｅｓｓｅｄ 型ファイバという。なお、この第１従来例の分散シフトファイバの構造では、１．５５μｍ付近の零分散波長の設定のみが実現可能である。
【０００４】
また、特開昭６３−２０８００５号公報（第２従来例）には、コアの外周に該コアよりも低い屈折率を有する第１クラッドと、該第１クラッドの外周に該第１クラッドよりも高い屈折率を有する第２クラッドを備えた、Ｄｅｐｒｅｓｓｅｄ ｃｌａｄｄｉｎｇ型プロファイルを有する分散シフトファイバが開示されている。この第２従来例の分散シフトファイバの目的は、１．３μｍ〜１．５μｍ波長帯の広範囲に渡って波長分散を抑えることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高速かつ大容量の伝送システムの構築が盛んに研究されているが、そのうち、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）方式の伝送システムが注目を集めている。この方式は、互いに波長の異なる複数の信号光を同時に１つの伝送路で伝送する方式であり、伝送可能な情報量を飛躍的に増加させる技術である。
【０００６】
このような伝送システムを実現するため、伝送路として適用される光ファイバには様々な新しい仕様が要求されており、上述したような従来の分散シフトファイバでは既に対応できない状況となってきている。
【０００７】
特に、従来の分散シフトファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）は８μｍ程度であり、信号光のパワーが大きくなると非線形光学効果による影響が発生しやすくなる。また、伝送システムに適用される各分散シフトファイバ間では波長分散のバラツキが大きいため、信号光波長とそれらの零分散波長とが一致してしまうと、非線形光学効果の一つである四光波混合によるノイズが発生しやすくなるなどの課題があった。
【０００８】
なお、非線形光学効果とは、光強度の密度等の増大とともに信号光パルスが歪む現象であり、伝送速度の大きな制約要因となる。
【０００９】
一方、従来のように内側コアと外側コアからなるデュアル・コア・シェイプ（Ｄｕａｌ Ｃｏｒｅ Ｓｈａｐｅ）型構造を備えた分散シフトファイバの製造において、内側コアの外径に対して外側コアの外径を十分に大きくする場合（例えば、５倍〜１０倍程度）、必然的に内側コアの外径に依存して外側コアの外径も大きくせざるを得ない。特に、この外側コアに屈折率を増加させるためにＧｅＯ２を添加すると、該外側コアにおける屈折率プロファイルの径方向の平坦化が難しくなる。このため、外側コアにゲルマニウムを添加して屈折率を調整する場合、内側コアと外側コアの外径比を所望の値に維持した状態で該外側コアにおける屈折率プロファイルの径方向の平坦化を実現するためには、内側コアのさらなる細径化が望まれる。また、この内側コアの細径化は、コア領域（内側コア及び外側コアを含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えるためにも重要な技術課題である。
【００１０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＭＦＤを大きくし、非線形光学効果による影響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバを得るための製造方法であって、該光ファイバにおける内側コアの細径化を実現するための光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光ファイバの製造方法は、ＭＦＤが８．６μｍ以上、好ましくは９μｍ以上であり、かつその零分散波長を代表的な信号光波長である１．５５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフトさせた分散シフトファイバであって、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバを得るための製造方法である。特に、この分散シフトファイバでは、その零分散波長を信号光波長から所定量ずらすことにより、故意に波長分散を発生させ、非線形光学効果の影響を抑えているので、各分散シフトファイバ間での零分散波長のバラツキを許容した伝送システムの構築を可能にしている。
【００１２】
当該製造方法により得られる光ファイバ１は、例えば図１に示されたように、石英ガラスを主成分とし、かつ所定の屈折率ｎ１を有する第１コア１０（内側コア）と、該内側コア１０の外周に設けられかつ屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有する第２コア２０（外側コア）と、該外側コア２０の外周に設けられかつ屈折率ｎ３（＜ｎ２）を有するクラッド３０と、該クラッド３０の外周に設けられたジャケット部４０とを備えている。なお、このジャッケット部４０は、信号光の伝搬には実質的に寄与しないガラス領域（該信号光がほとんど伝搬しないガラス領域）であって、主に内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０を物理的に補強するために設けられている。このため、該ジャケット部４０を物理クラッドということもある。
【００１３】
以上の構成を備えた光ファイバを得るため、この発明に係る光ファイバの製造方法は、上記内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１と、該第１多孔質ガラス体６５１の外周に設けられた、上記外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２と、該第２多孔質ガラス体６５２の外周に設けられた、上記クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３とを備えた多孔質母材５０（スート・プリフォーム）を得るための第１工程を備える。
【００１４】
上記第１工程では、例えば図２及び図３に示されたように、回転する出発棒５０１の先端から該出発棒５０１の長手方向に沿って上記第１〜第３多孔質ガラス体６５１〜６５３を構成するためのガラス微粒子がそれぞれ堆積することにより、上記多孔質母材５０が該出発棒５０１の長手方向に沿って成長する。なお、この第１工程では、各多孔質ガラス体６５１〜６５３を構成するためのガラス微粒子をそれぞれ合成するため、第１〜第３バーナー５５１〜５５３が所定位置に設置されている。
【００１５】
特に、上記第２バーナー５５２は、第１多孔質ガラス体６５１の最大外径を２Ｒｃ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）、前記第２多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｓ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）とするとき、その中心軸ＡＸ２が、
０．３×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以上、かつ
０．５×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以下で定義される、上記第２多孔質ガラス体６５２のガラス微粒子堆積領域６６０ａ（第２多孔質ガラス体６５２における成長領域６６０の表面）と交差するよう設置される。なお、成長領域とは、各多孔質ガラス体において、ガラス微粒子がその表面に堆積することで該多孔質ガラス体自体の外径が時間経過とともに変化している領域である。また、ガラス微粒子堆積領域とは、該成長領域の表面である。
【００１６】
以上のように、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２を形成するための第２バーナー５５２を上述の特定位置に設置することにより、内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１を形成するための第１バーナー５５１からの火炎と、該第２バーナー５５２からの火炎とを干渉させ、第１多孔質ガラス体６５１、すなわち内側コア１０の細径化を可能にしている。加えて、内側コア１０の細径化により外側コア２０の外径も小さくすることが可能となり（内側コア１０と外側コア２０の外径比は一定）、ゲルマニウムが該外側コア２０に添加された場合であっても、該外側コア２０の径方向の屈折率プロファイルの平坦化を実現することができる。また、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えることもできる。
【００１７】
加えて、この発明に係る光ファイバの製造方法では、成長中の多孔質母材５０へのガラス微粒子の堆積効率の観点から、上記第２バーナ−５５２は、その中心軸ＡＸ２が出発棒５０１の回転軸ＡＸ１（成長中の多孔質母材５０の回転軸）に対し、所定角度θ（５０゜〜７０゜）傾くよう設置されている。
【００１８】
また、上述の第１工程において、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３を形成するための第３バーナー５５３には、該クラッド３０の屈折率を調整するために、少なくともフッ素系ガスが供給されており、特に、該第３バーナー５５３に供給されるフッ素系ガスの供給量は、当該製造方法により得られる光ファイバ１のクラッド３０の、純石英に対する比屈折率差が０．０３％〜０．１％となるよう調節されている。
【００１９】
また、この発明に係る光ファイバの製造方法において、第１工程は、さらに、得られた多孔質母材５０を焼結して中間ガラス母材５１を得る工程を備えている（図５参照）。
【００２０】
さらに、この発明に係る光ファイバの製造方法は、上記ジャケット部４０を形成するため、図６〜図８に示されたように、第１工程で得られた中間ガラス母材５１を所定の外径に延伸した後、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＯＶＤ（Ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等の気相合成法により該延伸された中間ガラス母材５１の外周に、上記クラッド３０の外周を覆うジャッケット部４０となるべき第４多孔質ガラス体６５４を形成して複合母材５２を得、そして、該複合母材５２を焼結して光ファイバ母材５３を得る第２工程を備えている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光ファイバの製造方法を図１〜図９を用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図１は、当該製造方法により得られる光ファイバ（分散シフトファイバ）の断面構造及びその屈折率プロファイルを示す図である。特に、この光ファイバ１は、モードフィールド径（ＭＦＤ）が８．６μｍ以上（好ましくは９μｍ以上）かつその零分散波長が１．５５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフトされた分散シフトファイバであって、石英ガラスを主成分とするシングルモード光ファイバである。
【００２３】
この図において、光ファイバ１は、コア領域として、第１の屈折率ｎ１を有する、外径ａの内側コア１０と、該内側コア１０の外周に設けられかつ第１の屈折率ｎ１よりも低い第２の屈折率ｎ２を有する外側コア２０を備えている。また、外側コア２０（外径ｂ）に対する内側コア１０（外径ａ）の外径比Ｒａ（＝ａ／ｂ）は０．１〜０．２である。
【００２４】
さらに、上記コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の外周には、第２の屈折率ｎ２よりも低い第３の屈折率ｎ３を有する、外径ｃのクラッド３０が設けられ、さらに、該内側クラッド３０の外周は、第３の屈折率ｎ３よりも高くかつ第２の屈折率ｎ２よりも低い第４の屈折率ｎ４を有する、外径ｄのジャケット部４０が設けられている。なお、このジャケット部４０は、信号光がほとんど伝搬しないガラス領域であって、主に、上述の内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０を物理的に補強するために設けられたガラス領域であるため、一般に物理クラッドと呼ばれている。
【００２５】
なお、図１に示された屈折率プロファイル１５０の横軸は、光ファイバ１の断面（伝搬する信号光の進行方向に対して垂直な面）における線Ｌ上の各位置に相当している。さらに、この屈折率プロファイル１５０において、領域１０１は上記内側コア１０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ１）、領域１０２は上記外側コア２０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ２）、領域１０３は上記クラッド３０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ３）、領域１０４は上記ジャケット部４０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ４）に対応している。
【００２６】
光ファイバ１の基本組成は、内側コア１０がＧｅＯ２−ＳｉＯ２、外側コア２０がＧｅＯ２−ＳｉＯ２、クラッド３０がＦ−ＳｉＯ２である。また、ジャケット部４０は、実質的に信号光の伝搬に寄与しないため、ＳｉＯ２（故意には不純物を含まないガラス領域）である。
【００２７】
ただし、光ファイバ１は、後述するように内側コア１０、外側コア２０、及びクラッド３０には塩素が含まれるため、実際の組成は以下のようになる。なお、塩素（Ｃｌ）は屈折率を上げる添加物として知られており、該Ｃｌによる屈折率変化は、該Ｃｌの濃度１０００ｐｐｍ当たり０．０１％である。
【００２８】
内側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
外側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
クラッド ：ＳｉＯ２＋Ｆ＋Ｃｌ
ジャケット部：ＳｉＯ２
また、この明細書において、各ガラス領域の比屈折率差Δは純石英ガラスを基準にして以下のように定義されている。
【００２９】
Δ＝（ｎｔ ２−ｎ０ ２）／２ｎ０ ２≒（ｎｔ−ｎ０）／ｎ０
ここで、ｎ０は基準となる純石英ガラスの屈折率、ｎｔは各ガラス領域の屈折率を示す。従って、フッ素等が添加され、その屈折率が純石英ガラスよりも低下したガラス領域の比屈折率差は負の値として表される。また、この明細書において各ガラス領域間の比屈折率差は、それぞれの純石英ガラスに対する比屈折率差の差分（大きい方の値から小さい方の値を引いた正の値）で以下のように表される。
【００３０】
内側コアと外側コアの比屈折率差 ：０．７％〜０．８％
外側コアとクラッドの比屈折率差 ：０．１％〜０．２５％
クラッドとジャケット部の比屈折率差：０．０３％〜０．１％
なお、ジャケット部４０の、純石英ガラスに対する比屈折率差は０％である。
【００３１】
次に、上述の構造を備えた光ファイバ１の得るための、当該製造方法について、図２〜図９を用いて説明する。
【００３２】
当該製造方法では、第１工程で内側コア１０及び外側コア２０を含むコア領域と、クラッド３０となるべき多孔質母材５０をＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成し、得られた該多孔質母材５０を焼結して中間ガラス母材５１を得る。
【００３３】
図２は上記ＶＡＤ法による第１工程の多孔質母材５０の製造を説明するための図であり、図３は図２に示された第１工程における、バーナー設置位置を説明するための図である。
【００３４】
まず、第１工程では、図２に示されたスス付け装置は、出発棒５０１の先端部分に該出発棒５０１の長手方向に沿って伸びた多孔質母材５０を製造する。このスス付け装置は、少なくとも排気口５０４を備えた容器５００と、多孔質母材５０を支持するための支持機構５０３を備えている。また、支持機構５０３には回転可能な支持棒５０２が設けられており、この支持棒５０２の先端には多孔質母材５０を成長させるための出発棒５０１が取り付けられている。
【００３５】
図２のスス付け装置には、さらに内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１（スス体）を堆積させるための第１バーナー５５１と、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２（スス体）を堆積させるための第２バーナー５５２と、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３（スス体）を堆積させるための第３バーナー５５３とが、それぞれ所定位置に設置されており、ガス供給システム６００からは各バーナー５５１、５５２、５５３に対して所望の原料ガス（例えばＧｅＣｌ４、ＳｉＣｌ４等）、燃焼ガス（Ｈ２及びＯ２）、及びＡｒやＨｅ等のキャリアガスが供給される。
【００３６】
多孔質母材５０の製造中、第１バーナー５５１、第２バーナー５５２及び第３バーナー５５３の火炎中では、ガス供給システム６００から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が出発棒５０１の先端部分に堆積していく。この間、支持機構５０３は、その先端に設けられた支持棒５０２を矢印Ｓ１で示された方向に回転させながら矢印Ｓ２で示された方向（多孔質母材５０の長手方向及び出発棒５０１の長手方向は、それぞれＳ２の方向と一致している）に沿って引き上げる動作を行っている。この動作により、多孔質ガラス体が出発棒５０１から下方（該出発棒５０１の長手方向）に向かって成長していき、該出発棒５０１の長手方向に沿ってその中央部分に内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１が、該中央部分を取り囲む周辺領域に外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２が、そして該第２多孔質ガラス体６５２の外周を取り囲む周辺領域にクラッドとなるべき第３多孔質ガラス体６５３が、それぞれ成長し、多孔質母材５０（スート・プリフォーム）が得られる。なお、成長中の多孔質母材５０は出発棒５０１により直接保持されているので、該出発棒５０１の回転とともに回転軸ＡＸ１を中心に回転している。
【００３７】
また、上記第２バーナー５５２は、第１多孔質ガラス体６５１の最大外径を２Ｒｃ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）、前記第２多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｓ（出発棒５０１の回転軸ＡＸ１に沿ってその外径が一定になっている定常部分の外径）とするとき、その中心軸ＡＸ２が、
０．３×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以上、かつ
０．５×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以下で定義される、上記第２多孔質ガラス体６５２のガラス微粒子堆積領域６６０ａ（第２多孔質ガラス体６５２における成長領域６６０の表面）と交差するよう設置されている（図３参照）。加えて、成長中の多孔質母材５０へのガラス微粒子の堆積効率の観点から、上記第２バーナ−５５２は、その中心軸ＡＸ２が、出発棒５０１の回転軸ＡＸ１（成長中の多孔質母材５０の回転軸）に対し、所定角度θ（５０゜〜７０゜）傾くよう設置されている。ここで、成長領域（特に、第２多孔質ガラス体６５２の成長領域６６０は図中の斜線部分である）とは、各多孔質ガラス体において、ガラス微粒子がその表面に堆積することで該多孔質ガラス体自体の外径が時間経過とともに変化している領域である。また、ガラス微粒子堆積領域とは、該成長領域の表面である。
【００３８】
以上のように、外側コア２０となるべき第２多孔質ガラス体６５２を形成するための第２バーナー５５２を上述の特定位置に設置することにより、内側コア１０となるべき第１多孔質ガラス体６５１を形成するための第１バーナー５５１からの火炎と、該第２バーナー５５２からの火炎とを干渉させ、第１多孔質ガラス体６５１、すなわち得られる光ファイバ１の内側コア１０の細径化を可能にしている。加えて、内側コア１０の細径化により外側コア２０の外径も小さくすることが可能となり（内側コア１０と外側コア２０の外径比Ｒａは一定）、ゲルマニウムが該外側コア２０に添加された場合であっても、該外側コア２０の径方向の屈折率プロファイルの径方向の平坦化を実現することができる。また、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えることができる。
【００３９】
なお、この第１工程において、クラッド３０となるべき第３多孔質ガラス体６５３を形成するための第３バーナー５５３には、該クラッド３０の屈折率を調整するために、少なくともフッ素系ガス（具体的にはＣＦ４）が供給されており、特に、該第３バーナー５５３に供給されるフッ素系ガスの供給量は、当該製造方法により得られる光ファイバ１のクラッド３０の、純石英に対する比屈折率差が０．０３％〜０．１％となるよう調節されている。
【００４０】
続いて、上述のＶＡＤ法により得られた多孔質母材５０は、図４に示された加熱容器７００内に設置され、ハロゲンガスを含む雰囲気中で脱水処理が施される。なお、この加熱容器７００には該ハロゲンガスを供給するための導入口７０２と排気口７０１が設けられている。また、この脱水処理中、支持機構５０３は多孔質母材５０を矢印Ｓ３で示された方向に回転させながら、矢印Ｓ４で示された方向に沿って移動させるよう動作する（この動作により、多孔質母材５０全体が加熱される）。
【００４１】
脱水処理中の容器内温度は１０００℃〜１３００℃程度であり、好ましくは１１００℃〜１２００℃である。また、この実施例では濃度２００００ｐｐｍ（２％）の塩素ガス（Ｃｌ２）を導入口７０２から供給しながら脱水処理を行ったが、塩素ガスの濃度は１００００ｐｐｍ〜５００００ｐｐｍ（１％〜５％）程度であれば十分にその効果が得られる。
【００４２】
脱水処理用ガスとしては、塩素ガスの他ＳｉＣｌ４等のハロゲンガスでも同様の効果が得られる。特に、ＳｉＣｌ４は塩素の添加量を増加し、外側コア２０と内側クラッド３０との屈折率差を増加させる手段となり得る。
【００４３】
なお、第１工程において、第１及び第２バーナー５５１、５５２のそれぞれにに供給される原料ガスは、得られる光ファイバの外側コア２０（外径ｂ）に対する内側コア１０（外径ａ）の外径比Ｒａ（＝ａ／ｂ）が、０．１〜０．２となるよう調節されている。
【００４４】
以上の処理を経て得られた多孔質母材５０は、引続き上述された加熱容器７００内で焼結される。すなわち、図５には図４に示された加熱容器の主要部分のみが示されている。図示のように支持機構５０３が多孔質母材５０を矢印Ｓ５で示された方向に回転させながら矢印Ｓ６で示された方向に沿って移動させるよう動作する。この動作により、該多孔質母材５０はその先端からヒーター７５０内に送り込まれ（焼結時の容器内温度は１５００℃〜１６５０℃、好ましくは１５５０℃〜１６５０℃）、透明な中間ガラス母材５１が得られる。
【００４５】
なお、上述した多孔質母材５０の製造、脱水処理、及び焼結処理は同一の容器内で行うことも可能である。
【００４６】
次に、この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程では、まず上述の第１工程で得られた、透明な中間ガラス母材５１が図６に示された延伸装置により所望の外径（仕上り外径）に延伸される。なお、この中間ガラス母材５１は延伸に先立って、その両端に端部処理が施され、さらに取扱を簡単にするための棒６１、６２が取り付けられている。
【００４７】
図６の延伸装置は、矢印Ｓ７で示された方向に沿って移動可能な上側チャック６３と、矢印Ｓ８で示された方向に沿って移動可能な下側チャック６４を備えており、これら上側チャック６３及び下側チャック６４は、駆動モータ６５、６６により、それぞれＳ７、Ｓ８の方向に沿って動かされる。また、端部処理された中間ガラス母材５１は、棒６１が上側チャック６３に把持されるとともに、棒６２が下側チャック６４に把持されることにより、図６の延伸装置に取り付けられる。
【００４８】
上記上側チャック６３はＳ７の方向に沿って移動することにより、中間ガラス母材５１をヒータ６８（例えば、縦型抵抗加熱炉）内に送り込むよう機能する。一方、下側チャック６４はＳ８の方向に沿って移動することにより、ヒータ６８内から中間ガラス母材５１を引出すよう機能する。ヒータ６８内に送り込まれた中間ガラス母材５１は部分的に軟化しているので、この延伸装置では、上側チャック６３の移動速度（中間ガラス母材５１をヒータ６８内への送り込む速度）よりも下側チャック６４の移動速度（中間ガラス母材５１をヒータ６８内から引出す速度）を大きくし、該中間ガラス母材５１の軟化部分に引っ張り応力を加えることにより、該中間ガラス母材５１を所望の仕上り外径に延伸する。
【００４９】
なお、制御部６７は、外径測定装置６９により加熱されている軟化部分の所定部位の外径を常時モニタしており、所望の仕上がり外径が得られるよう駆動モータ６５、６６を制御している。
【００５０】
続いて、この第２工程では、以上の延伸装置により延伸された中間ガラス母材５１の外周に、さらにジャケット部４０（物理クラッド）となるべき第４多孔質ガラス体６５４を堆積させ、複合母材５２を得る。なお、この複合母材５２の製造は、ＶＡＤ法あるいはＯＶＤ法のいずれを適用してもよい。
【００５１】
すなわち、図７に示されたように、バーナ９００の火炎中では、ガス供給システム６００から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が延伸された中間ガラス母材５１の外周に堆積していく。この間、該延伸された中間ガラス母材５１は矢印Ｓ９で示された方向に回転しながら矢印Ｓ１０で示された方向に沿って移動している。この動作により、中間ガラス母材５１の外周に第４多孔質ガラス体６５４（スス体）が堆積していき、複合母材５２が得られる。
【００５２】
次に、この第２工程では、透明な光ファイバ母材５３を得るべく、図８に示されたように、複合母材５２が焼結される。なお、この焼結処理は上述の加熱容器７００内で連続的に行われる。また、支持機構５０３は、複合母材５２を矢印Ｓ１１で示された方向に回転させながら矢印Ｓ１２で示された方向に沿って移動させるよう動作する。この動作により、該複合母材５２がヒータ７５０内に送り込まれる。
【００５３】
具体的に、加熱容器７００内における複合母材５２の焼結温度（容器内温度）は、１４５０℃〜１６５０℃（好ましくは１５００℃〜１６００℃）である。
【００５４】
以上のように製造された光ファイバ母材５３は、図９に示されたように、光ファイバ１の内側コア１０となるべき内側コアガラス１００と、外側コア２０となるべき外側コアガラス２００と、クラッド３０となるべきクラッドガラス３００と、そして、ジャケット部４０となるべきガラス領域４００を備えている。
【００５５】
最終工程（線引工程）では、ヒータ９５０により、以上のような構造を備えた光ファイバ母材５３の一端を加熱しながら該光ファイバ母材５３を線引することにより、図１に示された外径１２５μｍの光ファイバ１を得る。
【００５６】
なお、上述の製造方法により得られた光ファイバ１の特性を以下に示す。
【００５７】
（組成）
内側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
外側コア ：ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２＋Ｃｌ
クラッド ：ＳｉＯ２＋Ｆ＋Ｃｌ
ジャケット部：ＳｉＯ２
（屈折率プロファイル）
外側コアと内側コアとの比屈折率差 ：０．７３％
外側コアとクラッドとの比屈折率差 ：０．１８％
クラッドとジャケット部との比屈折率差：０．０８％
なお、ここで示された数値は、上述したように、各ガラス領域における純石英ガラスに対する比屈折率差の差分（大きい値の方から小さい値の方を引いた正の値）である。
【００５８】
最終的に、得られた光ファイバ１のＭＦＤは８．６μｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長は１．７０μｍ、零分散波長は１．５８μｍであった。
【００５９】
ここで、１．５５μｍ波長帯の光伝送用に選択される分散シフトファイバのカットオフ波長としては、通常、２ｍの基準長（ＣＣＩＴＴ−Ｇ．６５３による測定法）で信号光波長よりも短い１．５５μｍ以下が選択される。
【００６０】
カットオフ波長の一般的な評価の基準である２ｍという短い長さでは、当該分散シフトファイバは、伝送光の基底モードばかりではなく高次モードも伝搬することになる。しかしながら、この実施例のカットオフ波長は信号光波長（１．５５μｍ）よりも長いが、高次モードの光は基底モードの光と比べて分散シフトファイバ中の伝搬における減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基底モードに比べて充分に小さくなる。したがって、海底通信ケーブルのように伝搬距離が数百から数千ｋｍに及ぶ場合には、高次モードによる問題が生じることはない。
【００６１】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、外側コアとなるべき第２多孔質ガラス体を形成するための第２バーナーを特定位置に設置し、内側コアとなるべき第１多孔質ガラス体を形成するための第１バーナーからの火炎と、該第２バーナーからの火炎とを干渉させることにより、第１多孔質ガラス体、すなわち得られる光ファイバの内側コアの細径化を可能にするという効果がある。
【００６２】
加えて、内側コアの細径化により外側コアの外径も小さくすることが可能となり（内側コアと外側コアの外径比は一定）、ゲルマニウムが該外側コアに添加された場合であっても、該外側コアの径方向の屈折率プロファイルの平坦化が実現できるという効果もある。さらに、この内側コア１０の細径化により、コア領域（内側コア１０及び外側コア２０を含む）の中心領域における信号パワーの集中を避け、非線形光学効果の影響を効果的に抑えるという効果もある。
【００６３】
従って、上述の製造方法により、より大きな所望のＭＦＤを有し、非線形光学効果による影響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る製造方法により得られる光ファイバの断面構造及びその屈折率プロファイルを示す図である。
【図２】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程（ＶＡＤ法）を説明するための図である。
【図３】図２に示された第１工程における、バーナー設置位置を説明するための図である。
【図４】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程中の、脱水処理を説明するための図である。
【図５】この発明に係る光ファイバの製造方法における第１工程中の、焼結処理を説明するための図である。
【図６】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、延伸処理を説明するための図である。
【図７】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、複合母材の製造（ＶＡＤ法又はＯＶＤ法）を説明するための図である。
【図８】この発明に係る光ファイバの製造方法における第２工程中の、焼結処理を説明するための図である。
【図９】
この発明に係る光ファイバの製造方法における線引工程をを説明するための図である。
【符号の説明】
１…分散シフトファイバ、１０…第１コア（内側コア）、２０…第２コア（外側コア）、３０…クラッド、４０…ジャケット部（物理クラッド）、５０…多孔質母材、５１…中間ガラス母材、５２…複合母材、５３…光ファイバ母材、５０１…出発棒、５５１…第１バーナー、５５２…第２バーナー、５５３…第３バーナー、６５１…第１多孔質ガラス体、６５２…第２多孔質ガラス体、６５３…第３多孔質ガラス体、ＡＸ１…成長中の多孔質母材の回転軸、ＡＸ２…第２バーナーの中心軸。
Claims (6)
- 少なくとも、所定の屈折率ｎ１を有する第１コアと、該第１コアの外周に設けられかつ屈折率ｎ２（＜ｎ１）を有する第２コアと、該第２コアの外周に設けられかつ屈折率ｎ３（＜ｎ２）を有するクラッドとを備えた、石英ガラスを主成分とする光ファイバの製造方法であって、
前記第１コアとなるべき第１多孔質ガラス体を形成するための第１バーナーと、前記第２コアとなるべき第２多孔質ガラス体を該第１多孔質ガラス体の外周に形成するための第２バーナーと、前記クラッドとなるべき第３多孔質ガラス体を該第２多孔質ガラス体の外周に形成するための第３バーナーとを、それぞれ所定の位置に設置し、
前記第１〜第３バーナーからの火炎中でそれぞれ合成されたガラス微粒子を回転している出発棒の先端部分に堆積させることで、該出発棒の先端から該出発棒の長手方向に沿って成長した、前記第１〜第３多孔質ガラス体からなる多孔質母材を得る第１工程を備え、
前記第２バーナーは、前記第１多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｃ、前記第２多孔質ガラス体の最大外径を２Ｒｓとするとき、その中心軸が、
０．３×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以上、かつ
０．５×（Ｒｓ−Ｒｃ）＋Ｒｃ以下で定義される、前記第２多孔質ガラス体表面のガラス微粒子堆積領域と交差するよう設置されることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 前記第２バーナ−は、その中心軸が前記出発棒の回転軸に対し、５０゜〜７０゜傾くよう設置されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第３バーナーに、少なくともフッ素系ガスを供給することを特徴とする請求項１又は２記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第３バーナーに供給されるフッ素系ガスの供給量は、得られる光ファイバのクラッドの、純石英に対する比屈折率差が０．０３％〜０．１％となるよう調節されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第１工程は、さらに、得られた多孔質母材を焼結して中間ガラス母材を得る工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の光ファイバの製造方法。
- 前記第１工程で得られた中間ガラス母材を所定の外径に延伸した後、気相合成法により該延伸された中間ガラス母材の外周に、前記クラッドの外周を覆うジャケット部となるべき第４多孔質ガラス体を形成して複合母材を得、そして、
前記複合母材を焼結して光ファイバ母材を得る第２工程を備えたことを特徴とする請求項５記載の光ファイバの製造方法。
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