JP4124254B2 - Optical fiber, optical fiber preform manufacturing method, and optical fiber manufacturing method - Google Patents

Optical fiber, optical fiber preform manufacturing method, and optical fiber manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber in which tension control during line drawing is facilitated, enabling transmission loss to be reduced; and also to provide a manufacturing method of the optical fiber base material and of the optical fiber. <P>SOLUTION: The optical fiber is formed which is provided with a core region 100 and a clad layer 201 of the clad region 200 to which F is added so that a refractive index becomes lower than that of the core region 100. Then, in the outer edge part 205 including the outer circumference of the clad layer 201 that becomes the outermost clad layer, the addition of the F is designed to be reduced successively from the inside to the outside, wherein a stress imparted inside the optical fiber is suitably dispersed because the viscosity of the outer edge part 205 is increased. Consequently, stress concentration on the core is suppressed, the tension control during the line drawing is facilitated and the transmission loss is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、光を伝送する光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法に関するものである。   The present invention relates to an optical fiber that transmits light, an optical fiber preform manufacturing method, and an optical fiber manufacturing method.

光ファイバを用いた光の伝送において、光ファイバ内でのレイリー散乱によって生じるレイリー散乱損失や、光ファイバ内のガラス構造に起因する構造不整損失などの伝送損失が問題となる。   In the transmission of light using an optical fiber, transmission loss such as Rayleigh scattering loss caused by Rayleigh scattering in the optical fiber and structural irregularity loss due to the glass structure in the optical fiber becomes a problem.

これに対し、低伝送損失の光ファイバとして、特開昭60−255646号公報に、石英(SiO)系のコア領域に屈折率を下げる添加物であるフッ素(F)が添加された光ファイバが記載されている。F添加SiOガラスは、純SiOガラスやGe添加SiOガラスに比べてレイリー散乱係数が小さい。したがって、光が伝送される光ファイバのコア領域をF添加SiOガラスとすることで、伝送損失を低減することができる。 On the other hand, as an optical fiber having a low transmission loss, an optical fiber in which fluorine (F), which is an additive for lowering the refractive index, is added to a quartz (SiO 2 ) -based core region in Japanese Patent Laid-Open No. 60-255646. Is described. F-added SiO 2 glass has a smaller Rayleigh scattering coefficient than pure SiO 2 glass or Ge-added SiO 2 glass. Thus, the core region of an optical fiber in which light is transmitted by the F addition SiO 2 glass, it is possible to reduce the transmission loss.

また、文献「坂口、電子情報通信学会論文誌2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36」に、線引後の光ファイバの徐冷によって、光ファイバでのレイリー散乱損失を低減することが記載されている。すなわち、ガラス内でのレイリー散乱強度は材料によって一定に定まるものではなく、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仮想温度Tf(Fictive Temperature)に依存する。具体的には、ガラス内の仮想温度Tfが高く(乱雑さが大きく)なると、レイリー散乱強度は増大する。   Also, in the paper “Sakaguchi, IEICE Transactions 2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36”, the Rayleigh scattering loss in the optical fiber is caused by the slow cooling of the optical fiber after drawing. Is described. That is, the Rayleigh scattering intensity in the glass is not fixed depending on the material, but depends on a virtual temperature Tf (fictive temperature) which is a virtual temperature indicating disorder of the arrangement state of atoms in the glass. Specifically, when the fictive temperature Tf in the glass is high (randomness is large), the Rayleigh scattering intensity increases.

これに対して、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉の後段に加熱炉を設置しておき、線引後の光ファイバが加熱炉を通過するときに所定の温度範囲内となるように加熱する。これによって、加熱炉を用いた加熱で線引後の光ファイバの急激な冷却が防止され、光ファイバが徐冷される。このとき、原子の再配列によるガラスの構造緩和によって光ファイバ内の仮想温度Tfが低下して、光ファイバ内でのレイリー散乱強度が抑制される。
特開昭60−255646号公報 坂口、電子情報通信学会論文誌2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36
In contrast, when the optical fiber preform is drawn by heating, a heating furnace is installed after the drawing furnace, and the optical fiber after drawing passes within the predetermined temperature range when passing through the heating furnace. Heat until Accordingly, rapid cooling of the optical fiber after drawing is prevented by heating using a heating furnace, and the optical fiber is gradually cooled. At this time, the fictive temperature Tf in the optical fiber is lowered by the structural relaxation of the glass due to the rearrangement of atoms, and the Rayleigh scattering intensity in the optical fiber is suppressed.
JP-A-60-255646 Sakaguchi, IEICE Transactions 2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36

しかしながら、このようなレイリー散乱損失の低減効果が得られる製造方法を用いた場合でも、光ファイバ母材の線引時における張力制御の条件や、光ファイバ母材でのコア領域及びクラッド領域の構成などにより、コアへの応力集中によって構造不整損失が増大するなど、全体としての伝送損失が必ずしも低減されないことを本願発明者は見出した。   However, even when a manufacturing method capable of reducing the Rayleigh scattering loss is used, the tension control conditions during drawing of the optical fiber preform and the configuration of the core region and the cladding region in the optical fiber preform The inventor of the present application has found that the transmission loss as a whole is not necessarily reduced, such as an increase in the structural irregularity loss due to stress concentration on the core.

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、線引時の張力制御が容易化されて伝送損失を低減することが可能な光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an optical fiber capable of facilitating tension control during drawing and reducing transmission loss, an optical fiber preform manufacturing method, And it aims at providing the manufacturing method of an optical fiber.

このような目的を達成するために、本発明による光ファイバは、屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも屈折率が低くなるようにフッ素が添加された1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域とを備え、1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層は、その外周を含み外周から7.5μmの厚さを有する外縁部内において、内側から外側にかけて屈折率が順次増加するようにフッ素の添加量が順次減少していくように構成されており、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上であり、かつ、外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たすことを特徴とする。
In order to achieve such an object, an optical fiber according to the present invention includes a core region to which fluorine is added so that the refractive index is equal to or lower than that of pure SiO 2 , and an outer periphery of the core region. And an outermost cladding layer located on the outermost side of the one or more clad layers, the clad region having one or more clad layers to which fluorine is added so that the refractive index is lower In the outer edge portion including the outer periphery and having a thickness of 7.5 μm from the outer periphery, the amount of fluorine added is sequentially decreased so that the refractive index sequentially increases from the inner side to the outer side. When the relative refractive index difference is defined as% in terms of the refractive index of pure SiO 2 , the difference between the maximum and minimum relative refractive index differences at the outer edge is 0.15% or more. And at the outer periphery The relative refractive index difference Δn a is the condition Δn a ≧ −0.35%
It is characterized by satisfying.

また、光ファイバは、クラッド領域が、コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、内クラッド層の外周に設けられて最外クラッド層となる外クラッド層との2層のクラッド層からなるとともに、外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さいことが好ましい。   In the optical fiber, the cladding region is composed of two cladding layers, an inner cladding layer provided on the outer periphery of the core region and an outer cladding layer provided on the outer periphery of the inner cladding layer and serving as the outermost cladding layer. In addition, it is preferable that the average addition amount of fluorine in the outer cladding layer is smaller than the average addition amount of fluorine in the inner cladding layer.

また、光ファイバは、コア領域が、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、その平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.3%
を満たすことが好ましい。
Further, when the optical fiber defines the relative refractive index difference in each part in terms of% with respect to the refractive index of pure SiO 2 , the average relative refractive index difference Δn 0 of the optical fiber satisfies the condition Δn 0 > -0.3%
It is preferable to satisfy.

本発明による光ファイバ母材の製造方法は、屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、合成されたガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、フッ素を所定濃度で含むガス雰囲気中で、ガラス微粒子層にフッ素を含浸させて添加する含浸工程と、脱水されたガラス微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コア領域と、1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、焼結工程において、加熱焼結時のガス雰囲気に含まれるフッ素の濃度を、含浸時の所定濃度よりも低い濃度として、ガラス微粒子層の外周を含み光ファイバとしたときに外周から7.5μmの厚さとなる外縁部から、添加されているフッ素の一部を除去し、外縁部の内側から外側に向かってフッ素の添加量が順次減少して、光ファイバとしたときに各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上となり、かつ、外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たす光ファイバ母材を形成することを特徴とする。
The method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention deposits glass fine particles on the outer periphery of a core preform including at least a core region to which a fluorine is added so that the refractive index is equal to or less than that of pure SiO 2 . A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer which is an outermost clad layer located on the outermost side among one or a plurality of clad layers provided in the outer periphery of the core region, and the synthesized glass fine particle layer A dehydration step of heating and dehydrating, an impregnation step of impregnating and adding fluorine to the glass fine particle layer in a gas atmosphere containing fluorine at a predetermined concentration, and an outermost cladding layer by heating and sintering the dehydrated glass fine particle layer A sintering step of forming an optical fiber preform comprising a core region and a cladding region having one or more cladding layers, and in the sintering step, heat sintering When the concentration of fluorine contained in the gas atmosphere is lower than the predetermined concentration at the time of impregnation, it is added from the outer edge that becomes 7.5 μm thick from the outer periphery when the optical fiber including the outer periphery of the glass fine particle layer is used. The amount of fluorine added is sequentially reduced from the inner side to the outer side of the outer edge portion, and the relative refractive index difference in each portion is changed to the refractive index of pure SiO 2 when an optical fiber is obtained. when defining expressed in percent based on the difference between the maximum value and the minimum value of the relative refractive index difference at the outer edge becomes 0.15% or more, and conditions are the relative refractive index difference [Delta] n a of the outer periphery Δn a ≧ −0.35%
An optical fiber preform satisfying the requirements is formed.

あるいは、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、合成されたガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、脱水されたガラス微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コア領域と、1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、合成工程において、塩素を含む原料ガスを用いてガラス微粒子層に塩素を添加するとともに、ガラス微粒子層の外周を含み光ファイバとしたときに外周から7.5μmの厚さとなる外縁部内において塩素の添加量が内側から外側に向かって順次減少していくように、塩素を含む原料ガスを調整してガラス微粒子層の合成を行った後、添加された塩素をフッ素に置換し、光ファイバとしたときに各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上となり、かつ、外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たす光ファイバ母材を形成することを特徴とする。
Alternatively, in the method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention, glass fine particles are deposited on the outer periphery of a core preform including at least a core region to which fluorine is added so that the refractive index is equal to or less than that of pure SiO 2. A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer to be an outermost clad layer located on the outermost side out of one or a plurality of clad layers of the clad region provided on the outer periphery of the core region, and the synthesized glass An optical fiber comprising: a dehydration process for heating and dehydrating the fine particle layer; a dehydrated glass fine particle layer by heating and sintering to form an outermost clad layer; and a core region and a clad region having one or more clad layers A sintering process for forming a base material, and in the synthesis process, chlorine is added to the glass particulate layer using a chlorine-containing source gas and the outer periphery of the glass particulate layer is included. A glass fine particle layer is prepared by adjusting the chlorine-containing source gas so that the amount of chlorine added decreases gradually from the inside to the outside in the outer edge portion, which is 7.5 μm thick from the outer periphery when the optical fiber is formed. When the added chlorine is replaced with fluorine to form an optical fiber, the relative refractive index difference in each part is defined in terms of% based on the refractive index of pure SiO 2 , and the outer edge. the difference between the maximum value and the minimum value of the specific refractive index difference in parts becomes 0.15% or more, and conditions are the relative refractive index difference [Delta] n a of the outer peripheral Δn a ≧ -0.35%
An optical fiber preform satisfying the requirements is formed.

本発明による光ファイバの製造方法は、上記した光ファイバ母材の製造方法によって製造された光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加熱することを特徴とする。   An optical fiber manufacturing method according to the present invention provides an optical fiber drawn by a drawing furnace when the optical fiber preform manufactured by the above-described optical fiber preform manufacturing method is heated and drawn. Heating is performed so that the temperature is within a predetermined temperature range by a heating furnace provided at a subsequent stage.

また、本発明による第1の光ファイバは、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添加された1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層は、その外周を含む外縁部内において、層内でのフッ素の最小添加量となる所定の添加量までフッ素の添加量が順次減少していくように構成されていることを特徴とする。   In addition, a first optical fiber according to the present invention includes a core region to which fluorine that lowers the refractive index is added, and one or more layers that are provided on the outer periphery of the core region and to which fluorine is added in an amount larger than the core region. A clad region having a clad layer, and the outermost clad layer located on the outermost side of one or a plurality of clad layers has a minimum fluorine content in the outer edge including the outer periphery thereof. It is characterized in that the addition amount of fluorine is gradually decreased to a predetermined addition amount that becomes the addition amount.

上記した光ファイバにおいては、コア領域にF(フッ素)を添加している。このように、光ファイバのコア領域をF添加SiOガラスとすることにより、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、伝送損失が低減される。また、F添加SiOからなるコア領域では、純SiOに比べて粘性が小さくなるので、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制される。また、この粘性の低下によって、コア領域内での粘性流動による構造緩和が促進される。 In the optical fiber described above, F (fluorine) is added to the core region. As described above, when the core region of the optical fiber is made of F-added SiO 2 glass, the Rayleigh scattering loss in the optical fiber is reduced, and the transmission loss is reduced. Further, in the core region made of F-added SiO 2 , the viscosity is smaller than that of pure SiO 2 , so that the concentration of stress applied in the optical fiber on the core is suppressed. Further, the reduction in viscosity promotes structural relaxation by viscous flow in the core region.

さらに、F(フッ素)が添加されて形成されたクラッド層のうち、最外クラッド層内でのFの添加量分布について、最外クラッド層の外縁部(外周及びその近傍部分)内で、内側から外側に向かってFの添加量が徐々に減少していくように最外クラッド層を構成している。このとき、Fの添加量が少ない最外クラッド層の外縁部において、その粘性が大きくなるので、光ファイバ内に加わる応力がこの最外クラッド層の外縁部に分散されて、コアへの応力集中がさらに抑制される。また、この応力分散によって、光ファイバの線引時に許容される好適な張力値範囲についても、広い数値範囲とすることができる。   Further, among the clad layers formed by adding F (fluorine), the F content distribution in the outermost clad layer is within the outer edge portion (outer periphery and the vicinity thereof) of the outermost clad layer. The outermost cladding layer is configured so that the amount of F added gradually decreases from the outside toward the outside. At this time, since the viscosity increases at the outer edge portion of the outermost cladding layer with a small amount of F added, the stress applied in the optical fiber is dispersed in the outer edge portion of the outermost cladding layer, and the stress concentration on the core Is further suppressed. In addition, the stress distribution enables a wide range of numerical values for a suitable tension value range that is permitted when the optical fiber is drawn.

これにより、本発明による光ファイバは、光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散されて、線引時における張力制御が容易化される構成の光ファイバとなる。同時に、コアへの過度の応力集中などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、粘性流動による構造緩和が促進されて、全長にわたって安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。   As a result, the optical fiber according to the present invention is an optical fiber having a configuration in which stress applied in the optical fiber is suitably dispersed in the core region and the cladding region, and tension control during drawing is facilitated. At the same time, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core are prevented, and structural relaxation by viscous flow is promoted, realizing an optical fiber with stable transmission characteristics over the entire length. The

なお、上記したクラッド領域内でのFの添加量分布については、Fの添加量を減少させる領域が最外クラッド層の外縁部であるため、コア領域内及びその近傍のクラッド領域内を伝送される光の伝送特性には影響を与えることがない。したがって、光ファイバの伝送特性等を好適に保持しつつ、張力制御の容易化、あるいはそれによる伝送損失の低減を達成することができる。   Regarding the distribution of the amount of F added in the cladding region described above, since the region where the amount of F added is decreased is the outer edge of the outermost cladding layer, the F region is transmitted through the core region and the nearby cladding region. It does not affect the transmission characteristics of light. Accordingly, it is possible to facilitate the tension control or reduce the transmission loss by maintaining the transmission characteristics of the optical fiber suitably.

また、クラッド領域は、コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、内クラッド層の外周に設けられて最外クラッド層となる外クラッド層との2層のクラッド層からなるとともに、外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さいことを特徴とする。   The cladding region is composed of two cladding layers, an inner cladding layer provided on the outer periphery of the core region and an outer cladding layer provided on the outer periphery of the inner cladding layer and serving as the outermost cladding layer. The average addition amount of fluorine in the layer is smaller than the average addition amount of fluorine in the inner cladding layer.

上記した光ファイバは、伝送される光をコア領域及びその近傍へと効率的に閉じ込めるための、Fの添加量が大きい(比屈折率差が小さい)内クラッド層と、伝送特性を調整する効果やコアへの応力集中を低減する効果などを有する、Fの添加量が小さい(比屈折率差が大きい)外クラッド層との2層構造からなるクラッド領域を備える。このような構成からなる光ファイバにおいても、最外クラッド層となる外クラッド層の外縁部でFの添加量を減少させることによって、1層構造のクラッド領域を備える光ファイバなどと同様に、光ファイバの張力制御を容易化することが可能である。   The optical fiber described above has an effect of adjusting the transmission characteristics and the inner cladding layer having a large F addition amount (small relative refractive index difference) in order to efficiently confine transmitted light in the core region and the vicinity thereof. And a clad region having a two-layer structure with an outer clad layer having an effect of reducing stress concentration on the core and having a small F addition amount (a large relative refractive index difference). Even in an optical fiber having such a configuration, by reducing the amount of F added at the outer edge of the outer cladding layer, which is the outermost cladding layer, the optical fiber is similar to an optical fiber having a one-layer cladding region. It is possible to facilitate fiber tension control.

また、外クラッド層は、その内周近傍でのフッ素の添加量が層内でのフッ素の最大添加量よりも少ないことを特徴としても良い。上記した2層構造のクラッド領域の場合、外クラッド層(最外クラッド層)の形成時に、その内周近傍でFの添加量がやや減少する場合がある。このような添加量分布となった場合においても、上記した光ファイバの構成を適用することによって、外縁部への応力分散を実現することができる。   Further, the outer cladding layer may be characterized in that the amount of fluorine added in the vicinity of the inner periphery thereof is smaller than the maximum amount of fluorine added in the layer. In the case of the clad region having the two-layer structure described above, when the outer clad layer (outermost clad layer) is formed, the amount of F added may be slightly reduced in the vicinity of the inner circumference. Even in the case of such an addition amount distribution, stress distribution to the outer edge portion can be realized by applying the configuration of the optical fiber described above.

また、最外クラッド層は、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、最小添加量でフッ素が添加された外縁部内の部位での最大比屈折率差Δnが、最大添加量でフッ素が添加された外縁部より内側の部位での最小比屈折率差Δnに対して、条件
Δn≧Δn+0.05%
を満たすことを特徴とする。
The outermost cladding layer has a maximum difference at a portion in the outer edge portion to which fluorine is added with a minimum addition amount when the relative refractive index difference in each portion is defined as% based on the refractive index of pure SiO 2. The relative refractive index difference Δn a is smaller than the minimum relative refractive index difference Δn b at the portion inside the outer edge portion where fluorine is added at the maximum addition amount, and the condition Δn a ≧ Δn b + 0.05%
It is characterized by satisfying.

このように、最外クラッド層の外縁部での、Fの添加量を減少させる減少量を比屈折率差で0.05%以上とすることによって、この外縁部への応力分散の効果を充分に向上することができる。また、このFの添加量の減少量については、比屈折率差で0.1%以上とすることがさらに好ましい。   As described above, the amount of decrease in F addition amount at the outer edge portion of the outermost cladding layer is set to 0.05% or more in terms of the relative refractive index difference, so that the effect of stress distribution to the outer edge portion is sufficiently obtained. Can be improved. Further, the amount of decrease in the addition amount of F is more preferably 0.1% or more in terms of relative refractive index difference.

また、最外クラッド層は、外縁部内において、外縁部内の外周側の所定範囲で、フッ素の添加量が最小添加量で略一定となるように構成されていることを特徴とする。   In addition, the outermost cladding layer is characterized in that the addition amount of fluorine is substantially constant at the minimum addition amount within a predetermined range on the outer peripheral side in the outer edge portion in the outer edge portion.

このように、外縁部内の外側部分となる外周近傍に、Fの添加量が最小添加量でほぼ一定となる領域を設けることによって、その領域内での粘性を大きくして、外縁部への応力分散をさらに効率的に実現することが可能となる。   In this way, by providing a region where the addition amount of F is substantially constant at the minimum addition amount in the vicinity of the outer periphery which is the outer portion in the outer edge portion, the viscosity in that region is increased, and the stress on the outer edge portion is increased. Dispersion can be realized more efficiently.

また、コア領域は、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、その平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.3%
を満たすことが好ましい。このように、コア領域へのFの添加量を一定範囲内とすることによって、コア領域及びクラッド領域にともにFが添加された上記構成の光ファイバを好適かつ容易に製造することができる。
Further, when the relative refractive index difference in each part is defined in terms of% based on the refractive index of pure SiO 2 , the core region has an average relative refractive index difference Δn 0 of the condition Δn 0 > −0.3. %
It is preferable to satisfy. Thus, by setting the amount of F added to the core region within a certain range, the optical fiber having the above-described configuration in which F is added to both the core region and the cladding region can be suitably and easily manufactured.

また、コア領域は、屈折率を上げる添加物がさらに添加されていることを特徴としても良い。これにより、コア領域の屈折率を好適な値に調整することができる。   Further, the core region may be characterized in that an additive for increasing the refractive index is further added. Thereby, the refractive index of a core area | region can be adjusted to a suitable value.

また、コア領域での粘度が、最外クラッド層の外縁部での粘度よりも小さいことを特徴としても良い。これにより、光ファイバ内に加わる応力を充分に最外クラッド層の外縁部へと分散させることができる。ただし、コア領域での粘度が、最外クラッド層の外縁部での粘度と同程度またはそれよりも大きい場合でも、上記したように最外クラッド層の外縁部への応力分散の効果が得られる。   The viscosity in the core region may be smaller than the viscosity in the outer edge portion of the outermost cladding layer. Thereby, the stress applied in the optical fiber can be sufficiently dispersed to the outer edge portion of the outermost cladding layer. However, even when the viscosity in the core region is equal to or greater than the viscosity in the outer edge of the outermost cladding layer, the effect of stress distribution to the outer edge of the outermost cladding layer can be obtained as described above. .

また、本発明による第2の光ファイバは、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添加されたクラッド層を含む1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、クラッド領域は、コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、内クラッド層の外周に設けられて1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層となる外クラッド層との2層のクラッド層からなり、外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。   In addition, a second optical fiber according to the present invention includes a core region to which fluorine that lowers the refractive index is added, and a cladding layer that is provided on the outer periphery of the core region and to which fluorine is added in a larger addition amount than the core region. A clad region having one or more clad layers, wherein the clad region includes an inner clad layer provided on the outer periphery of the core region, and an outer clad layer provided on the outer periphery of the inner clad layer. It consists of two cladding layers, the outermost cladding layer being the outermost cladding layer located on the outermost side of the layers, and the average amount of fluorine added in the outer cladding layer is the average amount of fluorine added in the inner cladding layer It is comprised so that it may become smaller than this.

上記した光ファイバにおいては、コア領域にF(フッ素)を添加している。このように、光ファイバのコア領域をF添加SiOガラスとすることにより、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、伝送損失が低減される。また、F添加SiOからなるコア領域では、純SiOに比べて粘性が小さくなるので、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制される。また、この粘性の低下によって、コア領域内での粘性流動による構造緩和が促進される。 In the optical fiber described above, F (fluorine) is added to the core region. As described above, when the core region of the optical fiber is made of F-added SiO 2 glass, the Rayleigh scattering loss in the optical fiber is reduced, and the transmission loss is reduced. Further, in the core region made of F-added SiO 2 , the viscosity is smaller than that of pure SiO 2 , so that the concentration of stress applied in the optical fiber on the core is suppressed. Further, the reduction in viscosity promotes structural relaxation by viscous flow in the core region.

さらに、F(フッ素)が添加されて形成された2層のクラッド層のうち、最外クラッド層となる外クラッド層内でのFの添加量について、内クラッド層でのFの添加量よりも小さい添加量となるようにクラッド領域を構成している。このとき、Fの添加量が少ない外クラッド層において、その粘性が大きくなるので、光ファイバ内に加わる応力がこの外クラッド層に分散されて、コアへの応力集中がさらに抑制される。また、この応力分散によって、光ファイバの線引時に許容される好適な張力値範囲についても、広い数値範囲とすることができる。   Further, of the two clad layers formed by adding F (fluorine), the amount of F added in the outer clad layer serving as the outermost clad layer is larger than the amount of F added in the inner clad layer. The cladding region is configured so that the addition amount is small. At this time, since the viscosity of the outer cladding layer with a small amount of F is increased, the stress applied to the optical fiber is dispersed in the outer cladding layer, and the stress concentration on the core is further suppressed. In addition, the stress distribution enables a wide range of numerical values for a suitable tension value range that is permitted when the optical fiber is drawn.

これにより、本発明による光ファイバは、光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散されて、線引時における張力制御が容易化される構成の光ファイバとなる。同時に、コアへの過度の応力集中などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、粘性流動による構造緩和が促進されて、全長にわたって安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。   As a result, the optical fiber according to the present invention is an optical fiber having a configuration in which stress applied in the optical fiber is suitably dispersed in the core region and the cladding region, and tension control during drawing is facilitated. At the same time, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core are prevented, and structural relaxation by viscous flow is promoted, realizing an optical fiber with stable transmission characteristics over the entire length. The

このような2層のクラッド層を有する場合、外クラッド層は、純SiOからなることが好ましい。これにより、光ファイバ内に加わる応力をクラッド領域へと充分に分散することができる。 When such two clad layers are provided, the outer clad layer is preferably made of pure SiO 2 . Thereby, the stress applied in the optical fiber can be sufficiently dispersed into the cladding region.

また、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、(1)屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、(2)合成されたガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、(3)脱水されたガラス微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コア領域と、1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、(4)ガラス微粒子層を加熱焼結する前に、ガラス微粒子層にフッ素を添加するとともに、その外周を含む外縁部から、添加されているフッ素の一部を除去することを特徴とする。   Further, the method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention includes (1) depositing glass fine particles on the outer periphery of a core preform including at least a core region to which fluorine that lowers the refractive index is added. A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer to be an outermost clad layer located on the outermost side in one or a plurality of clad layers of the clad region provided; and (2) heating the synthesized glass fine particle layer. An optical fiber mother comprising: a dehydration step of dehydration; and (3) a dehydrated glass fine particle layer is heated and sintered to form an outermost clad layer, and a core region and a clad region having one or more clad layers. (4) Before heating and sintering the glass fine particle layer, fluorine is added to the glass fine particle layer and added from the outer edge including the outer periphery thereof. And removing a portion of Tsu element.

このような光ファイバ母材の製造方法を用いて得られた光ファイバ母材を線引することにより、コア領域にFが添加され、また、クラッド領域のクラッド層のうちで最も外側の最外クラッド層の外縁部内において、層内でのFの最小添加量となる所定の添加量までFの添加量が順次減少していくように、Fが添加及び除去された光ファイバを得ることができる。   By drawing an optical fiber preform obtained by using such an optical fiber preform manufacturing method, F is added to the core region, and the outermost outermost layer of the cladding layers in the cladding region is added. In the outer edge portion of the cladding layer, an optical fiber in which F is added and removed so that the addition amount of F is sequentially reduced to a predetermined addition amount that is the minimum addition amount of F in the layer can be obtained. .

具体的には、脱水工程と、焼結工程との間に、フッ素を所定濃度で含むガス雰囲気中で、ガラス微粒子層にフッ素を含浸させて添加する含浸工程をさらに備え、焼結工程において、加熱焼結時のガス雰囲気に含まれるフッ素の濃度を、含浸時の所定濃度よりも低い濃度として、ガラス微粒子層の外縁部から、添加されているフッ素の一部を除去する方法がある。   Specifically, the method further comprises an impregnation step of impregnating and adding fluorine to the glass fine particle layer in a gas atmosphere containing fluorine at a predetermined concentration between the dehydration step and the sintering step, There is a method of removing a part of the added fluorine from the outer edge portion of the glass fine particle layer by setting the concentration of fluorine contained in the gas atmosphere at the time of heating and sintering to a concentration lower than the predetermined concentration at the time of impregnation.

あるいは、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、(1)屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、(2)合成されたガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、(3)脱水されたガラス微粒子層を加熱焼結して最外クラッド層とし、コア領域と、1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、(4)合成工程において、フッ素を含む原料ガスを用いてガラス微粒子層にフッ素を添加するとともに、その外周を含む外縁部内においてフッ素の添加量が順次減少していくように、フッ素を含む原料ガスを調整してガラス微粒子層の合成を行うことを特徴とする。   Alternatively, in the method for manufacturing an optical fiber preform according to the present invention, (1) glass fine particles are deposited on the outer periphery of a core preform including at least a core region doped with fluorine that lowers the refractive index, and the outer periphery of the core region is deposited. A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer to be an outermost clad layer located on the outermost side in one or a plurality of clad layers of the clad region provided; and (2) heating the synthesized glass fine particle layer. An optical fiber mother comprising: a dehydration step of dehydration; and (3) a dehydrated glass fine particle layer is heated and sintered to form an outermost clad layer, and a core region and a clad region having one or more clad layers. (4) In the synthesis step, fluorine is added to the glass fine particle layer using a raw material gas containing fluorine, and in the outer edge portion including the outer periphery thereof. There are as the added amount of fluorine successively decreased, and performs the synthesis of glass fine particle layer by adjusting the source gas containing fluorine.

このような光ファイバ母材の製造方法を用いて得られた光ファイバ母材を線引することによっても、同様に、コア領域にFが添加され、また、最外クラッド層の外縁部内において、層内でのFの最小添加量となる所定の添加量までFの添加量が順次減少していくように、Fが添加された光ファイバを得ることができる。   Similarly, by drawing an optical fiber preform obtained by using such an optical fiber preform manufacturing method, F is added to the core region, and in the outer edge of the outermost cladding layer, An optical fiber to which F is added can be obtained so that the addition amount of F is sequentially decreased to a predetermined addition amount that is the minimum addition amount of F in the layer.

この場合、合成工程において、フッ素の代わりに塩素を含む原料ガスを用いてガラス微粒子層に塩素を添加した後、添加された塩素をフッ素に置換する方法とすることも可能である。   In this case, in the synthesis step, after adding chlorine to the glass fine particle layer using a source gas containing chlorine instead of fluorine, the added chlorine may be replaced with fluorine.

また、本発明による光ファイバ母材の製造方法は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添加された内クラッド層に対し、内クラッド層の外周上に、コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となる外クラッド層を、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さい平均添加量でフッ素を添加またはフッ素を無添加として形成して、コア領域と、内クラッド層及び外クラッド層の2層のクラッド層からなるクラッド領域とを備える光ファイバ母材を作製することを特徴とする。   Further, the optical fiber preform manufacturing method according to the present invention is provided on the outer periphery of the core region to which fluorine that lowers the refractive index is added, and with respect to the inner cladding layer to which fluorine is added in a larger addition amount than the core region, On the outer periphery of the inner cladding layer, an outer cladding layer serving as an outermost cladding layer located in the outermost layer among one or a plurality of cladding layers included in the outer periphery of the core region is formed as an inner cladding layer. Forming a core region and a clad region composed of two clad layers of an inner clad layer and an outer clad layer by forming fluorine with an average addition amount smaller than the average addition amount of fluorine at An optical fiber preform is provided.

このような光ファイバ母材の製造方法を用いて得られた光ファイバ母材を線引することにより、コア領域にFが添加され、また、2層のクラッド層のうち、外クラッド層でのFの添加量が内クラッド層での添加量よりも小さい光ファイバを得ることができる。   F is added to the core region by drawing the optical fiber preform obtained by using such a method of manufacturing an optical fiber preform, and the outer cladding layer of the two cladding layers An optical fiber in which the addition amount of F is smaller than that in the inner cladding layer can be obtained.

また、本発明による第1の光ファイバの製造方法は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添加された1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層が、その外周を含む外縁部内において、層内でのフッ素の最小添加量となる所定の添加量までフッ素の添加量が順次減少していくように構成されている光ファイバ母材を作製するとともに、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加熱することを特徴とする。   The first optical fiber manufacturing method according to the present invention includes a core region to which fluorine for decreasing the refractive index is added, and an outer periphery of the core region, in which fluorine is added in a larger addition amount than the core region. A clad region having one or more clad layers, and the outermost clad layer located on the outermost side of the one or plural clad layers is within the outer edge including its outer periphery. When producing an optical fiber preform that is configured so that the amount of fluorine added decreases sequentially to a predetermined addition amount that is the minimum amount of fluorine added, and when drawing the optical fiber preform, The optical fiber drawn by the drawing furnace is heated to a temperature within a predetermined temperature range by a heating furnace provided at a subsequent stage of the drawing furnace.

本発明による第2の光ファイバの製造方法は、屈折率を下げるフッ素が添加されたコア領域と、コア領域の外周に設けられ、コア領域よりも大きい添加量でフッ素が添加されたクラッド層を含む1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備え、クラッド領域が、コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、内クラッド層の外周に設けられて1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層となる外クラッド層との2層のクラッド層からなり、外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さくなるように構成されている光ファイバ母材を作製するとともに、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加熱することを特徴とする。   A second optical fiber manufacturing method according to the present invention includes a core region to which fluorine that lowers the refractive index is added, and a cladding layer that is provided on the outer periphery of the core region and to which fluorine is added in a larger additive amount than the core region. Including a clad region having one or more clad layers, wherein the clad region is provided on the outer periphery of the core region, and the outer periphery of the inner clad layer is provided with one or more layers. The clad layer consists of two clad layers, the outermost clad layer being the outermost clad layer located on the outermost side, and the average addition amount of fluorine in the outer clad layer is the average addition amount of fluorine in the inner clad layer An optical fiber preform that is configured to be smaller than the amount is manufactured, and when the optical fiber preform is heated and drawn, the optical fiber drawn by the drawing furnace is placed in the subsequent stage of the drawing furnace. Establishment Wherein the heating to be a temperature within a predetermined temperature range by the heating furnace was.

このように、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉の後段に設けられた加熱炉を用いて光ファイバの徐冷を行うことによって、上記した構造による応力集中の抑制及び伝送損失の低減に加えて、光ファイバ内の仮想温度Tfを構造緩和によって低くして、レイリー散乱損失をさらに低減することができる。   As described above, when the optical fiber preform is drawn by heating, the optical fiber is slowly cooled using a heating furnace provided at the subsequent stage of the drawing furnace, thereby suppressing and transmitting stress concentration due to the above-described structure. In addition to reducing the loss, the fictive temperature Tf in the optical fiber can be lowered by structural relaxation to further reduce the Rayleigh scattering loss.

なお、上記した光ファイバの製造方法において、線引炉の後段に設けられる加熱炉については、線引された光ファイバを樹脂によって被覆する樹脂被覆部がある場合には、線引炉及び樹脂被覆部の間に設けられていることが好ましい。   In the above-described optical fiber manufacturing method, for the heating furnace provided at the subsequent stage of the drawing furnace, if there is a resin coating portion that covers the drawn optical fiber with resin, the drawing furnace and the resin coating It is preferable to be provided between the parts.

また、加熱炉は、線引された光ファイバを、光ファイバの温度が800〜1500℃の範囲内の温度であるように0.05〜5秒間加熱することが好ましい。   The heating furnace preferably heats the drawn optical fiber for 0.05 to 5 seconds so that the temperature of the optical fiber is in the range of 800 to 1500 ° C.

このような温度範囲及び加熱時間とすることによって、線引後の光ファイバの徐冷による仮想温度Tfの低減を好適に実現することができる。また、これらの温度範囲などの条件については、線引速度などに応じて、適宜好適な条件を設定することが好ましい。   By setting it as such a temperature range and heating time, reduction of fictive temperature Tf by slow cooling of the optical fiber after drawing can be realized suitably. Moreover, about conditions, such as these temperature ranges, it is preferable to set suitably suitable conditions according to drawing speed etc.

また、光ファイバ母材を加熱線引するときに、0.05〜0.20Nの範囲内の張力で光ファイバ母材の線引を行うことを特徴とする。   Further, when the optical fiber preform is drawn by heating, the optical fiber preform is drawn with a tension within a range of 0.05 to 0.20 N.

最外クラッド層の外縁部に応力が分散される光ファイバ母材(光ファイバ)の構成とするとともに、線引時の張力が0.05〜0.20Nの好適な張力値範囲内に保持されるように張力制御を行うことによって、全長にわたって低伝送損失で好適な伝送特性を有する光ファイバが得られる。   The structure of the optical fiber base material (optical fiber) in which stress is dispersed at the outer edge of the outermost cladding layer, and the tension during drawing is maintained within a suitable tension value range of 0.05 to 0.20 N. By performing tension control in this way, an optical fiber having suitable transmission characteristics with low transmission loss over the entire length can be obtained.

本発明による光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、コア領域と、コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備える光ファイバにおいて、コア領域にFを添加し、クラッド領域の最外クラッド層で、その外縁部内でFの添加量が順次減少していく構成の光ファイバによれば、コア領域の粘性が小さくなるとともに、外縁部の粘性が大きくなる。したがって、光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散されて、コアへの応力集中が抑制される。   As described in detail above, the optical fiber, the optical fiber preform manufacturing method, and the optical fiber manufacturing method according to the present invention have the following effects. That is, in an optical fiber including a core region and a cladding region provided on the outer periphery of the core region, F is added to the core region, and the amount of F added is sequentially increased in the outer edge portion of the outermost cladding layer of the cladding region. According to the decreasing configuration of the optical fiber, the viscosity of the core region decreases and the viscosity of the outer edge increases. Therefore, the stress applied in the optical fiber is suitably distributed to the core region and the cladding region, and the stress concentration on the core is suppressed.

また、コア領域と、コア領域の外周に設けられた内クラッド層及び外クラッド層からなるクラッド領域とを備える光ファイバにおいて、コア領域にFを添加し、外クラッド層でのFの添加量を内クラッド層でのFの添加量よりも小さくした構成の光ファイバによっても、コア領域の粘性が小さくなるとともに、外クラッド層の粘性が大きくなる。したがって、光ファイバ内に加わる応力がコア領域及びクラッド領域へと好適に分散されて、コアへの応力集中が抑制される。   Further, in an optical fiber including a core region and a cladding region composed of an inner cladding layer and an outer cladding layer provided on the outer periphery of the core region, F is added to the core region, and the amount of F added in the outer cladding layer is Even with an optical fiber configured to be smaller than the amount of F added in the inner cladding layer, the viscosity of the core region is decreased and the viscosity of the outer cladding layer is increased. Therefore, the stress applied in the optical fiber is suitably distributed to the core region and the cladding region, and the stress concentration on the core is suppressed.

これにより、光ファイバの線引時において許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲となり、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、粘性流動による構造緩和が促進されて、全長にわたって安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。このように、低伝送損失など優れた伝送特性を有する光ファイバによれば、長距離の光伝送システムに適用したときに、光増幅器などが設置された中継器の数を減らすことができるなど、効率的な光伝送システムを構築することが可能となる。   As a result, a preferable tension value range allowed when drawing the optical fiber becomes a wider numerical range, and tension control during drawing is facilitated. In addition, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core and insufficient tension control are prevented, and structural relaxation by viscous flow is promoted, resulting in stable transmission characteristics over the entire length. Is realized. Thus, according to the optical fiber having excellent transmission characteristics such as low transmission loss, when applied to a long-distance optical transmission system, the number of repeaters in which an optical amplifier or the like is installed can be reduced. An efficient optical transmission system can be constructed.

以下、図面とともに本発明による光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。   Hereinafter, preferred embodiments of an optical fiber, an optical fiber preform manufacturing method, and an optical fiber manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.

ここで、以下において、各部における屈折率の値を示す比屈折率差は、純SiO(純石英)での屈折率を基準(比屈折率差=0)とし、純SiOからの屈折率差を%で表して定義するものとする。また、各領域、各層におけるF(フッ素)の平均添加量または平均比屈折率差については、それぞれ、その領域内(層内)で、Fの添加量または比屈折率差を面積によって重み付けして平均した値によって定義する。 Here, in the following, the relative refractive index difference indicating the value of the refractive index in each part, the refractive index of pure SiO 2 (pure silica) as a reference (relative refractive index difference = 0), the refractive index of pure SiO 2 The difference is defined as a percentage. In addition, regarding the average addition amount or average relative refractive index difference of F (fluorine) in each region and each layer, the addition amount of F or the relative refractive index difference is weighted by the area in the region (in the layer), respectively. It is defined by the average value.

まず、光ファイバの構成について説明する。図1は、本発明による光ファイバの第1の実施形態について、その断面構造、及びファイバ径方向(図中の線Lで示された方向)の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。なお、図1に示した屈折率プロファイル(比屈折率差分布)の横軸は、スケールは異なるが、図中の断面構造に示された線Lに沿った、光ファイバの中心軸に対して垂直な断面上の各位置に対応している。   First, the configuration of the optical fiber will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure and a refractive index profile in a fiber radial direction (direction indicated by a line L in the drawing) of a first embodiment of an optical fiber according to the present invention. The horizontal axis of the refractive index profile (relative refractive index difference distribution) shown in FIG. 1 is different in scale, but with respect to the central axis of the optical fiber along the line L shown in the sectional structure in the figure. Corresponds to each position on the vertical section.

この光ファイバは、SiOガラス(石英ガラス)系の光ファイバであり、光ファイバの中心軸を含むコア領域100と、コア領域100の外周に設けられたクラッド領域200とを有して構成されている。このような構成において、光ファイバ内を伝送される光は、コア領域100内、及びクラッド領域200の内周側でコア領域100近傍の部位内を伝送される。 This optical fiber is an optical fiber based on SiO 2 glass (quartz glass), and includes a core region 100 including the central axis of the optical fiber and a cladding region 200 provided on the outer periphery of the core region 100. ing. In such a configuration, light transmitted in the optical fiber is transmitted in the core region 100 and in the region near the core region 100 on the inner peripheral side of the cladding region 200.

コア領域100は、その外周の半径をrとして形成されている。このコア領域100には、純SiOガラスに屈折率を下げる添加物としてF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、コア領域100内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。 The core region 100 is formed a radius of the outer periphery as r 0. A predetermined amount of F (fluorine) is added to the core region 100 as an additive for reducing the refractive index of pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the core region 100 is Δn 0 (where Δn 0 <0).

一方、クラッド領域200は、本実施形態においては、単一のクラッド層201を有して構成されている。クラッド層201は、その外周の半径をrとして形成されている。このクラッド層201には、純SiOガラスにF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、クラッド層201内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。また、クラッド層201でのFの平均添加量は、コア領域100でのFの平均添加量よりも大きくされている。したがって、それぞれの平均比屈折率差Δn、Δnは、図1に示したように、0>Δn>Δnの関係を有している。 On the other hand, the clad region 200 has a single clad layer 201 in the present embodiment. The clad layer 201 is formed with an outer periphery radius of r 1 . In this clad layer 201, a predetermined amount of F (fluorine) is added to pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the cladding layer 201 is Δn 1 (where Δn 1 <0). The average addition amount of F in the cladding layer 201 is set larger than the average addition amount of F in the core region 100. Therefore, the average relative refractive index differences Δn 0 and Δn 1 have a relationship of 0> Δn 0 > Δn 1 as shown in FIG.

また、このクラッド層201は、本実施形態の構成において、クラッド領域200内で最も外側に位置する最外クラッド層となっている。そして、その外周(半径rの部位)を含む領域であって、半径r(ただし、r<r<r)から半径rまでの領域範囲を外縁部205として、この外縁部205内において、Fの添加量及び比屈折率差が所定の分布となるように構成されている。 The clad layer 201 is the outermost clad layer located on the outermost side in the clad region 200 in the configuration of the present embodiment. And it is a region including the outer periphery (part of radius r 1 ), and a region range from radius r a (where r 0 <r a <r 1 ) to radius r 1 is defined as outer edge portion 205, and this outer edge portion In 205, the addition amount of F and the relative refractive index difference are configured to have a predetermined distribution.

すなわち、最外クラッド層であるクラッド層201のうち、外縁部205より内側となる半径rからrまでの領域範囲では、クラッド層内でのFの最大添加量となる略一定の添加量でFが添加されている。これにより、外縁部205の内側部分は、その比屈折率差が、層内でのFの最小比屈折率差(Fの最大添加量に相当し、絶対値は最大)となるΔnとされている。 That is, of the cladding layer 201 is the outermost cladding layer in a region ranging from the radius r 0 consisting outer edge 205 and inward to r a, substantially constant amount of the maximum amount of F in the cladding layer F is added. As a result, the inner portion of the outer edge portion 205 is set to Δn b where the relative refractive index difference becomes the minimum relative refractive index difference of F within the layer (corresponding to the maximum addition amount of F and the maximum absolute value). ing.

一方、外縁部205では、上記したFの最大添加量から、層内でのFの最小添加量となる所定の添加量まで、内側から外側へ向かって添加量が順次減少していくようにFが添加されている。これにより、外縁部205は、その比屈折率差が、上記した最小比屈折率差Δnから、層内での最大比屈折率差(Fの最小添加量に相当し、絶対値は最小)となるΔnまで、内側から外側へ向かって変化していくように構成されている。 On the other hand, at the outer edge portion 205, the amount of addition is gradually decreased from the inside toward the outside from the maximum addition amount of F described above to a predetermined addition amount that is the minimum addition amount of F in the layer. Is added. Thus, outer portion 205, difference that the relative refractive index is from the minimum relative refractive index difference [Delta] n b described above, the maximum relative refractive index difference within the layer (equivalent to the minimum amount of F, the minimum absolute value) become until [Delta] n a, is configured to gradually change from the inside to the outside.

本実施形態の光ファイバにおいては、上述したように、コア領域100にFを添加している。このように、光ファイバのコア領域100をF添加SiOガラスとすることにより、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、伝送損失が低減される。 In the optical fiber of the present embodiment, F is added to the core region 100 as described above. As described above, when the core region 100 of the optical fiber is made of F-added SiO 2 glass, the Rayleigh scattering loss in the optical fiber is reduced, and the transmission loss is reduced.

また、コア領域の粘性がクラッド領域よりも大きいと、光ファイバ母材の線引時に、光ファイバ内に発生する応力がコアに集中し、伝送損失が増大する原因となる。これに対して、F添加SiOからなるコア領域100では、純SiOに比べて粘性が小さくなるので、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制される。また、この粘性の低下によって、コア領域内での粘性流動による構造緩和が促進される。 Further, if the viscosity of the core region is larger than that of the cladding region, stress generated in the optical fiber is concentrated on the core when the optical fiber preform is drawn, causing transmission loss to increase. On the other hand, in the core region 100 made of F-added SiO 2 , the viscosity is smaller than that of pure SiO 2 , so that the stress applied to the core in the optical fiber is suppressed. Further, the reduction in viscosity promotes structural relaxation by viscous flow in the core region.

さらに、クラッド領域200の最外クラッド層となるクラッド層201内でのFの添加量分布について、図1に示すように、その外縁部205でFの添加量が徐々に減少していくように、クラッド層201を構成している。   Further, as shown in FIG. 1, the F addition amount distribution in the cladding layer 201 which is the outermost cladding layer of the cladding region 200 is such that the F addition amount gradually decreases at the outer edge portion 205 as shown in FIG. The cladding layer 201 is configured.

本光ファイバのコア領域100は、F添加SiOからなる。このコア領域100では、Fの添加によって上述のように粘性が小さくされているものの、その添加量などから、クラッド領域200に比べればコア領域100が大きい粘性を有する構成となっている。したがって、その外周に設けられるクラッド層201を、ほぼ一定の添加量でFが添加された通常の構成とすると、コアへの過度の応力集中を生じる場合がある。 The core region 100 of the present optical fiber is made of F-added SiO 2 . In the core region 100, although the viscosity is reduced as described above by the addition of F, the core region 100 has a larger viscosity than the cladding region 200 due to the addition amount and the like. Therefore, if the clad layer 201 provided on the outer periphery thereof has a normal configuration in which F is added with a substantially constant addition amount, excessive stress concentration on the core may occur.

これに対して、上記のようにクラッド層201の外縁部205においてFの添加量を減少させることによって、外縁部205の粘性が大きくなり、応力がこの外縁部205へと分散して、コアへの応力集中がさらに抑制される。すなわち、コア領域100へのFの添加による効果と、クラッド層201の外縁部205におけるFの添加量分布による効果とを合わせることによって、光ファイバ内に加わる応力がコア領域100及びクラッド領域200へと好適に分散されて、コアへの応力集中が抑制される。   On the other hand, by reducing the addition amount of F in the outer edge portion 205 of the clad layer 201 as described above, the viscosity of the outer edge portion 205 is increased, and the stress is distributed to the outer edge portion 205 to the core. Stress concentration is further suppressed. That is, by combining the effect of addition of F into the core region 100 and the effect of the addition amount of F at the outer edge portion 205 of the cladding layer 201, stress applied in the optical fiber is applied to the core region 100 and the cladding region 200. And the concentration of stress on the core is suppressed.

これにより、光ファイバの線引時において許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲となり、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。   As a result, a preferable tension value range allowed when drawing the optical fiber becomes a wider numerical range, and tension control during drawing is facilitated. In addition, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core and insufficient tension control are prevented, and structural relaxation due to viscous flow of glass in the core region is promoted. . From the above, an optical fiber having suitable and stable transmission characteristics over the entire length is realized.

ここで、コア領域100へのFの添加量については、コア領域100の平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.3%
を満たすことが好ましい。これは、コア領域100へのFの添加量を、Δn=−0.3%となる添加量よりも小さくすることに相当する。
Here, with respect to the amount of F added to the core region 100, the average relative refractive index difference Δn 0 of the core region 100 satisfies the condition Δn 0 > −0.3%.
It is preferable to satisfy. This corresponds to making the amount of F added to the core region 100 smaller than the amount of addition where Δn 0 = −0.3%.

このように、コア領域100へのFの添加量を一定範囲内とすることによって、コア領域100及びクラッド領域200にともにFが添加された上記構成の光ファイバを好適かつ容易に製造することができる。また、クラッド領域200へのFの添加量については、クラッド領域200の平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.6%
を満たすことが好ましい。
Thus, by setting the amount of F added to the core region 100 within a certain range, the optical fiber having the above-described configuration in which F is added to both the core region 100 and the cladding region 200 can be suitably and easily manufactured. it can. Further, regarding the addition amount of F to the cladding region 200, the average relative refractive index difference Δn 1 of the cladding region 200 is such that the condition Δn 1 > −0.6%.
It is preferable to satisfy.

また、このコア領域100には、屈折率を上げる添加物をさらに添加しても良い。これにより、コア領域100の屈折率を好適な値に調整することができる。屈折率を上げる添加物としては、例えば、Ge(ゲルマニウム)やCl(塩素)などがある。また、コア領域100内の屈折率分布については、コア領域100内で略一定の屈折率分布としても良いし、あるいは、グレーデッド型などの屈折率分布であっても良い。   Further, an additive for increasing the refractive index may be further added to the core region 100. Thereby, the refractive index of the core region 100 can be adjusted to a suitable value. Examples of the additive for increasing the refractive index include Ge (germanium) and Cl (chlorine). The refractive index distribution in the core region 100 may be a substantially constant refractive index distribution in the core region 100, or may be a graded type refractive index distribution.

また、上記のようにコア領域100に対してFとともにGe、Clなどを共添加した場合には、クラッド領域200へのFの添加量について、クラッド領域200の平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.5%
をさらに満たすことが好ましい。
Further, when Ge, Cl, and the like are added together with F to the core region 100 as described above, the average relative refractive index difference Δn 1 of the cladding region 200 with respect to the amount of F added to the cladding region 200 is Condition Δn 1 > −0.5%
Is preferably further satisfied.

また、外縁部205より内側の部位での最小比屈折率差Δnと、外縁部205の外周近傍での最大比屈折率差Δnとについて、比屈折率差ΔnがΔnよりも0.05%以上高くされている(Δn≧Δn+0.05%)ことが好ましい。あるいはさらに、0.1%以上高くされている(Δn≧Δn+0.1%)ことが好ましい。 Also, the minimum relative refractive index difference [Delta] n b at the site than the inner edge portion 205, for a maximum relative refractive index difference [Delta] n a of the outer circumference near the outer edge portion 205, the relative refractive index difference [Delta] n a than [Delta] n b 0 0.05% or more is preferable (Δn a ≧ Δn b + 0.05%). Alternatively, it is preferably set to be higher by 0.1% or more (Δn a ≧ Δn b + 0.1%).

このように、クラッド層201の外縁部205での、Fの添加量を減少させる減少量を比屈折率差で0.05%以上、あるいはさらに0.1%以上とすることによって、外縁部205の外周近傍での粘性をコア領域100の粘性と同等程度とすることが可能となるなど、外縁部205への応力分散の効果を充分に向上することができる。この場合、例えば、外縁部205の外周近傍でのFの添加量をほぼ0まで減少させて、Δn〜0としても良い。 As described above, the decrease amount of the F addition amount at the outer edge portion 205 of the clad layer 201 is set to 0.05% or more, or further 0.1% or more in terms of the relative refractive index difference, whereby the outer edge portion 205 is reduced. The effect of stress distribution to the outer edge portion 205 can be sufficiently improved, for example, the viscosity in the vicinity of the outer periphery of the core region 100 can be made comparable to the viscosity of the core region 100. In this case, for example, the amount of addition of F in the vicinity of the outer periphery of the outer edge portion 205 may be reduced to almost 0 so that Δn a ˜0.

あるいはさらに、コア領域100での粘度が、最外クラッド層であるクラッド層201の外縁部205での粘度よりも小さい構成としても良い。これにより、光ファイバ内に加わる応力を充分にクラッド層201の外縁部205へと分散させることができる。   Alternatively, the viscosity in the core region 100 may be smaller than the viscosity in the outer edge portion 205 of the clad layer 201 that is the outermost clad layer. Thereby, the stress applied in the optical fiber can be sufficiently dispersed to the outer edge portion 205 of the cladding layer 201.

このような構成は、最外クラッド層の外縁部でのFの添加量を、コア領域へのFの添加量よりも小さい添加量まで減少させて、Δn>Δnとすることに相当する。ただし、コア領域での粘度が、最外クラッドの外縁部での粘度と同程度またはそれよりも大きい構成としても良い。このような場合でも、最外クラッド層の外縁部でFの添加量を減少させる上記構成により、最外クラッド層の外縁部への応力分散の効果が得られる。 Such a configuration corresponds to reducing the addition amount of F at the outer edge of the outermost cladding layer to an addition amount smaller than the addition amount of F to the core region so that Δn a > Δn 0. . However, the viscosity in the core region may be the same as or higher than the viscosity in the outer edge portion of the outermost cladding. Even in such a case, the effect of stress distribution to the outer edge portion of the outermost cladding layer can be obtained by the above-described configuration in which the addition amount of F is reduced at the outer edge portion of the outermost cladding layer.

また、コアへの応力集中の抑制、あるいはそれによる製造時(線引時)の張力制御の容易化などによる伝送損失の低減については、具体的には、レイリー散乱係数Aが0.79dB/km・μm以下、または、波長1.00μmでの伝送損失α1.00が0.80dB/km以下とすることが好ましい。 For reducing transmission loss by suppressing stress concentration on the core or facilitating tension control during manufacturing (drawing), specifically, the Rayleigh scattering coefficient A is 0.79 dB / km. · [mu] m 4 or less, or, it is preferable that the transmission loss alpha 1.00 at a wavelength of 1.00μm is less 0.80dB / km.

レイリー散乱係数A及び伝送損失α1.00は、通常の構成を有する純SiOコアの光ファイバでは、それぞれおよそ0.85dB/km・μm、0.86dB/kmの値(基準値)である。これに対して、本実施形態の光ファイバによれば、レイリー散乱係数Aまたは伝送損失α1.00を、これらの基準値からそれぞれ約7%低減された上記の数値範囲とすることが可能である。 The Rayleigh scattering coefficient A and the transmission loss α 1.00 are values (reference values) of about 0.85 dB / km · μm 4 and 0.86 dB / km, respectively, in a pure SiO 2 core optical fiber having a normal configuration. is there. On the other hand, according to the optical fiber of the present embodiment, the Rayleigh scattering coefficient A or the transmission loss α 1.00 can be set to the above numerical range reduced by about 7% from these reference values. is there.

なお、このようなレイリー散乱係数Aまたは伝送損失α1.00の低減は、上記した光ファイバの構成、あるいはさらにレイリー散乱損失などによる伝送損失を低減可能な製造方法との組合せなどによって実現される。製造方法による伝送損失の低減については、後述する。 Such a reduction in Rayleigh scattering coefficient A or transmission loss α 1.00 is realized by a combination of the above-described optical fiber configuration or a manufacturing method capable of reducing transmission loss due to Rayleigh scattering loss or the like. . The reduction of transmission loss by the manufacturing method will be described later.

ここで、レイリー散乱係数Aについて説明しておく。レイリー散乱係数Aは、光ファイバの伝送損失に含まれるレイリー散乱損失の指標となる量である。光ファイバでの波長λにおける伝送損失αλ(dB/km)は、レイリー散乱損失と、それ以外の構造不整損失などの伝送損失成分により、一般に次式
αλ=A/λ+B+C(λ)
で表される。このうち、第1項A/λ(dB/km)がレイリー散乱損失を示しており、その係数Aがレイリー散乱係数(dB/km・μm)である。上式より、レイリー散乱損失はレイリー散乱係数Aに比例しており、したがって、レイリー散乱損失の低減の指標としてレイリー散乱係数Aを用いることができる。なお、このレイリー散乱係数Aについては、上式より、伝送損失の波長依存性のデータ(例えば1/λプロットでの傾き)から求めることができる。
Here, the Rayleigh scattering coefficient A will be described. The Rayleigh scattering coefficient A is an amount that serves as an index of the Rayleigh scattering loss included in the transmission loss of the optical fiber. The transmission loss α λ (dB / km) at the wavelength λ in an optical fiber is generally expressed by the following equation: α λ = A / λ 4 + B + C (λ) due to transmission loss components such as Rayleigh scattering loss and other structural irregularities.
It is represented by Among them, the first term A / λ 4 (dB / km) indicates the Rayleigh scattering loss, and the coefficient A is the Rayleigh scattering coefficient (dB / km · μm 4 ). From the above equation, the Rayleigh scattering loss is proportional to the Rayleigh scattering coefficient A. Therefore, the Rayleigh scattering coefficient A can be used as an index for reducing the Rayleigh scattering loss. Note that the Rayleigh scattering coefficient A, the above equation can be obtained from the data of wavelength dependence of transmission loss (e.g. slope at 1 / lambda 4 plots).

また、本発明の光ファイバの伝送損失については、上記した条件では波長1.00μmでの伝送損失α1.00に対して数値範囲を与えている。これは、1.00μmでの伝送損失の値が、光伝送に用いられる1.55μm帯などに比べて大きく、1〜10km程度の比較的短い光ファイバサンプルで、充分な精度で評価できるためである。 Further, regarding the transmission loss of the optical fiber of the present invention, a numerical range is given to the transmission loss α1.00 at the wavelength of 1.00 μm under the above-described conditions. This is because the value of transmission loss at 1.00 μm is large compared to the 1.55 μm band used for optical transmission, etc., and can be evaluated with sufficient accuracy using a relatively short optical fiber sample of about 1 to 10 km. is there.

また、波長1.00μmでの伝送損失α1.00と、波長1.55μmでの伝送損失α1.55とは一定の関係を有して対応しており、伝送損失α1.00が低減されることにより、伝送損失α1.55についても、同様にその低減を確認することができる。具体的には、伝送損失α1.00及びα1.55は、上式よりそれぞれ
α1.00=A+B+C(1.00)
α1.55=A×0.17325+B+C(1.55)
となり、その関係は、
α1.00=α1.55+A×0.82675
+C(1.00)−C(1.55)
となる。
Further, the transmission loss α 1.00 at the wavelength of 1.00 μm and the transmission loss α 1.55 at the wavelength of 1.55 μm correspond to each other with a certain relationship, and the transmission loss α 1.00 is reduced. As a result, the reduction of the transmission loss α 1.55 can be confirmed in the same manner. Specifically, transmission loss α 1.00 and α 1.55 are expressed by α 1.00 = A + B + C (1.00) from the above equation, respectively.
α 1.55 = A × 0.17325 + B + C (1.55)
And the relationship is
α 1.00 = α 1.55 + A × 0.82675
+ C (1.00) -C (1.55)
It becomes.

図2は、本発明による光ファイバの第2の実施形態について、その断面構造、及びファイバ径方向の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure and a refractive index profile in the fiber radial direction of the second embodiment of the optical fiber according to the present invention.

この光ファイバは、第1の実施形態と同様に、SiOガラス(石英ガラス)系の光ファイバであり、光ファイバの中心軸を含むコア領域100と、コア領域100の外周に設けられたクラッド領域200とを有して構成されている。このうち、コア領域100の構成については、図1に示した光ファイバにおけるコア領域100とほぼ同様である。 Similar to the first embodiment, this optical fiber is a SiO 2 glass (quartz glass) optical fiber, and includes a core region 100 including the central axis of the optical fiber, and a clad provided on the outer periphery of the core region 100. The region 200 is configured. Among these, the configuration of the core region 100 is substantially the same as that of the core region 100 in the optical fiber shown in FIG.

一方、クラッド領域200は、本実施形態においては、コア領域100の外周に設けられた内クラッド層201と、内クラッド層201の外周にさらに設けられた外クラッド層202との2層のクラッド層を有して構成されている。   On the other hand, in this embodiment, the clad region 200 is a two-layer clad layer of an inner clad layer 201 provided on the outer periphery of the core region 100 and an outer clad layer 202 further provided on the outer periphery of the inner clad layer 201. It is comprised.

内クラッド層201は、その外周の半径をrとして形成されている。この内クラッド層201には、純SiOガラスに屈折率を下げる添加物としてF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、内クラッド層201内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。 The inner cladding layer 201 is formed with an outer periphery radius of r 1 . A predetermined amount of F (fluorine) is added to the inner cladding layer 201 as an additive for reducing the refractive index of pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the inner cladding layer 201 is Δn 1 (where Δn 1 <0).

また、外クラッド層202は、その外周の半径をrとして形成されている。この外クラッド層202には、純SiOガラスにF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、外クラッド層202内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。ただし、外クラッド層202でのFの平均添加量は、内クラッド層201でのFの平均添加量よりも小さくされている。また、内クラッド層201及び外クラッド層202でのFの平均添加量は、それぞれコア領域100でのFの平均添加量よりも大きくされている。したがって、コア領域100、内クラッド層201、及び外クラッド層202の平均比屈折率差Δn、Δn、Δnは、図2に示したように、0>Δn>Δn>Δnの関係を有している。 The outer cladding layer 202 is formed to a radius of the outer periphery as r 2. The outer cladding layer 202 is added with a predetermined amount of F (fluorine) in pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the outer cladding layer 202 is Δn 2 (where Δn 2 <0). However, the average addition amount of F in the outer cladding layer 202 is smaller than the average addition amount of F in the inner cladding layer 201. Further, the average addition amount of F in the inner cladding layer 201 and the outer cladding layer 202 is set larger than the average addition amount of F in the core region 100, respectively. Therefore, the average relative refractive index difference [Delta] n 0 of the core region 100, an inner cladding layer 201 and the outer cladding layer 202,, Δn 1, Δn 2, as shown in FIG. 2, 0> Δn 0> Δn 2> Δn 1 Have the relationship.

また、この外クラッド層202は、本実施形態の構成において、クラッド領域200内で最も外側に位置する最外クラッド層となっている。そして、その外周を含む領域であって、半径r(ただし、r<r<r)から半径rまでの領域範囲を外縁部205として、外縁部205内において、Fの添加量及び比屈折率差が所定の分布となるように構成されている。 In addition, the outer cladding layer 202 is the outermost cladding layer located on the outermost side in the cladding region 200 in the configuration of the present embodiment. And it is a region including the outer periphery, and the region range from the radius r a (where r 1 <r a <r 2 ) to the radius r 2 is defined as the outer edge portion 205, and the amount of F added in the outer edge portion 205 And the relative refractive index difference has a predetermined distribution.

すなわち、最外クラッド層である外クラッド層202のうち、外縁部205より内側となる半径rからrまでの領域範囲では、層内でのFの最大添加量となる略一定の添加量でFが添加されている。これにより、外縁部205の内側部分は、その比屈折率差が、層内での最小比屈折率差となるΔnとされている。 That is, of the outer cladding layer 202 is the outermost cladding layer in a region ranging from the radius r 1 made of outer edge 205 and inward to r a, substantially constant amount of the maximum amount of F in the layer F is added. Thus, the inner portion of the outer edge portion 205, the relative refractive index difference, there is a [Delta] n b that minimizes relative refractive index difference within the layer.

一方、外縁部205では、上記したFの最大添加量から、層内でのFの最小添加量となる所定の添加量まで、内側から外側へ向かって添加量が順次減少していくようにFが添加されている。これにより、外縁部205は、その比屈折率差が、上記した最小比屈折率差Δnから、層内での最大比屈折率差となるΔnまで、内側から外側へ向かって変化していくように構成されている。 On the other hand, at the outer edge portion 205, the amount of addition is gradually decreased from the inside toward the outside from the maximum addition amount of F described above to a predetermined addition amount that is the minimum addition amount of F in the layer. Is added. Thus, outer portion 205, difference that the relative refractive index is from the minimum relative refractive index difference [Delta] n b described above, to [Delta] n a of maximum relative refractive index difference within the layer, and changes from the inside to the outside It is configured to go.

本実施形態の光ファイバにおいても、第1の実施形態と同様に、コア領域100にFが添加され、また、クラッド領域200の最外クラッド層となる外クラッド層202内の外縁部205で、Fの添加量が徐々に減少するFの添加量分布となっている。したがって、コア領域100の粘性が小さくなるとともに、外縁部205の粘性が大きくなるので、光ファイバ内に加わる応力がコア領域100及びクラッド領域200へと好適に分散されて、コアへの応力集中が抑制される。   Also in the optical fiber of the present embodiment, as in the first embodiment, F is added to the core region 100, and at the outer edge portion 205 in the outer cladding layer 202 that becomes the outermost cladding layer of the cladding region 200, The F addition amount distribution is such that the F addition amount gradually decreases. Accordingly, the viscosity of the core region 100 is reduced and the viscosity of the outer edge portion 205 is increased. Therefore, stress applied in the optical fiber is preferably dispersed in the core region 100 and the cladding region 200, and stress concentration on the core is concentrated. It is suppressed.

これにより、光ファイバの線引時において許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲となり、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。   As a result, a preferable tension value range allowed when drawing the optical fiber becomes a wider numerical range, and tension control during drawing is facilitated. In addition, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core and insufficient tension control are prevented, and structural relaxation due to viscous flow of glass in the core region is promoted. . From the above, an optical fiber having suitable and stable transmission characteristics over the entire length is realized.

また、本実施形態の光ファイバは、第1の実施形態の光ファイバでのクラッド領域200が単一のクラッド層201から構成されているのに対して、Fの添加量が大きい(比屈折率差が小さい)内クラッド層201と、Fの添加量が小さい(比屈折率差が大きい)外クラッド層202との2層のクラッド層を有してクラッド領域200が構成されている。   Further, in the optical fiber of the present embodiment, the cladding region 200 in the optical fiber of the first embodiment is composed of a single cladding layer 201, whereas the amount of F added is large (relative refractive index). The clad region 200 is composed of two clad layers, an inner clad layer 201 (with a small difference) and an outer clad layer 202 with a small amount of F added (with a large relative refractive index difference).

このような2層構造のクラッド領域200によれば、コア領域100の外周に位置する内クラッド層201によって、伝送される光をコア領域100及びその近傍へと効率的に閉じ込めることができる。また、外クラッド層202は、光ファイバの伝送特性を調整する効果、及びコアへの応力集中を低減する効果などを有する。そして、この外クラッド層202及びその内部での外縁部205の構成によって、コア領域100への応力集中を確実に抑制することができる。   According to the clad region 200 having such a two-layer structure, the transmitted light can be efficiently confined in the core region 100 and the vicinity thereof by the inner clad layer 201 located on the outer periphery of the core region 100. Further, the outer cladding layer 202 has an effect of adjusting transmission characteristics of the optical fiber, an effect of reducing stress concentration on the core, and the like. The concentration of stress on the core region 100 can be reliably suppressed by the configuration of the outer cladding layer 202 and the outer edge portion 205 inside the outer cladding layer 202.

次に、光ファイバ母材及び光ファイバの製造方法について説明する。図3は、上記した構成を有する光ファイバ母材及び光ファイバが得られる光ファイバの製造方法の例を、光ファイバ母材の製造方法を含めて概略的に示すフローチャートである。   Next, an optical fiber preform and an optical fiber manufacturing method will be described. FIG. 3 is a flowchart schematically showing an example of an optical fiber preform having the above-described configuration and an optical fiber manufacturing method for obtaining an optical fiber, including an optical fiber preform manufacturing method.

図3に示した製造方法においては、第1及び第2の実施形態の光ファイバにおいてその構成例を示したように、コア領域にFが添加されるとともに、最外クラッド層の外縁部内において、最外クラッド層内でのFの最小添加量となる所定の添加量までFの添加量が順次減少(比屈折率差が順次増大)していく構成を有する光ファイバ母材を作製する(ステップS100:ステップS101〜S106を含む)。そして、得られた光ファイバ母材を加熱線引して(S107)、図1及び図2に示したような構成を有する光ファイバを得る(S108)。   In the manufacturing method shown in FIG. 3, as shown in the configuration examples of the optical fibers of the first and second embodiments, F is added to the core region, and in the outer edge portion of the outermost cladding layer, An optical fiber preform having a configuration in which the addition amount of F is sequentially decreased (the relative refractive index difference is sequentially increased) up to a predetermined addition amount that is the minimum addition amount of F in the outermost cladding layer (step) S100: including steps S101 to S106). Then, the obtained optical fiber preform is heated and drawn (S107) to obtain an optical fiber having a configuration as shown in FIGS. 1 and 2 (S108).

最初に、光ファイバ母材の作製(S100)について説明する。まず、所定の添加量でFが添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材を作製する(S101)。コア母材としては、通常のコア母材を用いることができ、例えば、コア領域、あるいはさらにクラッド領域の一部が形成された母材を所定の長さに延伸したものを用いることができる。また、コア領域については、例えば、FとともにGe、Clなどの屈折率を上げる添加物が共添加された構成としても良い。   First, production of the optical fiber preform (S100) will be described. First, a core base material including at least a core region to which F is added in a predetermined addition amount is manufactured (S101). As the core base material, a normal core base material can be used. For example, a base material in which a core region or a part of a clad region is further extended to a predetermined length can be used. Further, the core region may be configured such that, for example, an additive for increasing the refractive index such as Ge and Cl is added together with F.

ここで、コア母材(コア延伸体)にクラッド領域の一部を形成する場合には、図1のように1層のクラッド層201を有する構成では、その一部をコア母材で形成する方法がある。ただし、この場合、少なくとも外縁部205を含む領域範囲はコア母材に含まれないようにする必要がある。また、図2のように2層のクラッド層201、202を有する構成では、内クラッド層201をコア母材で形成する方法がある。なお、コア母材に形成されるクラッド領域の一部については、後述する最外クラッド層と同様に合成、脱水、焼結によって形成しても良いし、あるいは、ロッドインコラプス法を用いても良い。   Here, when a part of the clad region is formed in the core base material (core extended body), in the configuration having one clad layer 201 as shown in FIG. 1, a part of the clad region is formed by the core base material. There is a way. However, in this case, it is necessary to prevent the region range including at least the outer edge portion 205 from being included in the core base material. In the configuration having two clad layers 201 and 202 as shown in FIG. 2, there is a method of forming the inner clad layer 201 with a core base material. A part of the clad region formed in the core base material may be formed by synthesis, dehydration, and sintering as in the outermost clad layer described later, or a rod-in collapse method may be used. good.

このようなコア母材に対して、VAD法またはOVD法などの合成方法を用いて、その外周上にガラス微粒子層を合成する(S102、合成工程)。具体的には、所定のガス組成からなる原料ガスが供給されているガラス合成用バーナからの火炎によってガラス微粒子を生成し、コア母材の外周上にこのガラス微粒子を堆積させて、ガラス微粒子層を合成する。このガラス微粒子層は、加熱焼結後に最外クラッド層(あるいは、その外縁部を少なくとも含む最外クラッド層の外側の所定部分)となる層である。   A glass fine particle layer is synthesized on the outer periphery of such a core base material using a synthesis method such as the VAD method or the OVD method (S102, synthesis step). Specifically, a glass fine particle layer is formed by generating glass fine particles by a flame from a glass synthesis burner supplied with a raw material gas having a predetermined gas composition, and depositing the glass fine particles on the outer periphery of the core base material. Is synthesized. The glass fine particle layer is a layer that becomes the outermost cladding layer (or a predetermined portion outside the outermost cladding layer including at least the outer edge portion) after the heating and sintering.

続いて、合成されたガラス微粒子層を加熱脱水し(S103、脱水工程)、さらに、脱水されたガラス微粒子層を加熱焼結して(S105、焼結工程)、ガラス微粒子層から最外クラッド層が形成された光ファイバ母材を作製する(S106)。   Subsequently, the synthesized glass fine particle layer is heated and dehydrated (S103, dehydration step), and further, the dehydrated glass fine particle layer is heated and sintered (S105, sintering step), and the outermost cladding layer is formed from the glass fine particle layer. An optical fiber preform on which is formed is prepared (S106).

なお、必要があれば、脱水工程(S103)と焼結工程(S105)との間の工程において、ガラス微粒子層にFを含浸させて添加しても良い(S104、含浸工程)。含浸工程においては、焼結炉中の雰囲気を、Fを所定濃度で含むガス雰囲気とし、このガス雰囲気中でガラス微粒子層にFを含浸させて添加する。   If necessary, in the step between the dehydration step (S103) and the sintering step (S105), the glass fine particle layer may be impregnated with F and added (S104, impregnation step). In the impregnation step, the atmosphere in the sintering furnace is a gas atmosphere containing F at a predetermined concentration, and the glass fine particle layer is impregnated with F in this gas atmosphere and added.

このような光ファイバ母材の製造方法において、図1及び図2に示したように、ガラス微粒子層(最外クラッド層)の外縁部で添加量が徐々に減少する構成のFの添加量分布を得る方法としては、例えば、ガラス微粒子層を加熱焼結する前に、ガラス微粒子層にFを添加するとともに、その添加後に、ガラス微粒子層の外周を含む外縁部(最外クラッド層の外縁部に相当)から、添加されているFの一部を除去する方法がある。   In such an optical fiber preform manufacturing method, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the F addition amount distribution is such that the addition amount gradually decreases at the outer edge of the glass fine particle layer (outermost cladding layer). For example, F is added to the glass fine particle layer before heating and sintering the glass fine particle layer, and after the addition, the outer edge portion including the outer periphery of the glass fine particle layer (the outer edge portion of the outermost cladding layer). There is a method of removing a part of the added F.

具体的には、例えば、コア母材の外周上に、SiOからなるガラス微粒子層をジャケット層として合成(スス付け、合成工程)する。そして、SiCl雰囲気・1200℃加熱で脱水(脱水工程)した後、SiF雰囲気・1200℃加熱でガラス微粒子層にFを含浸させて添加する(含浸工程)。 Specifically, for example, a glass fine particle layer made of SiO 2 is synthesized as a jacket layer on the outer periphery of the core base material (sooting, synthesizing step). Then, after dehydration (dehydration step) by heating in a SiCl 4 atmosphere at 1200 ° C., F is impregnated and added to the glass fine particle layer by heating in a SiF 4 atmosphere at 1200 ° C. (impregnation step).

続いて、このガラス微粒子層(ガラス微粒子体)を1500℃加熱で焼結する(焼結工程)が、ここで、加熱焼結時のガス雰囲気からF(SiF)を除くか、あるいは含浸時の濃度よりも低い濃度(例えば微量な濃度)としておく。このとき、上記したガス雰囲気と接しているガラス微粒子層(最外クラッド層)の外縁部から、添加されているFの一部が加熱焼結中に除去されて、外縁部においてFの添加量が徐々に減少する構成の添加量分布が形成される。 Subsequently, the glass fine particle layer (glass fine particle body) is sintered by heating at 1500 ° C. (sintering step). Here, F (SiF 4 ) is removed from the gas atmosphere at the time of heat sintering, or at the time of impregnation. The concentration is lower than the concentration of (for example, a very small concentration). At this time, a part of the added F is removed during the heating and sintering from the outer edge portion of the glass fine particle layer (outermost cladding layer) in contact with the gas atmosphere described above, and the amount of F added at the outer edge portion An additive amount distribution is formed in such a structure that gradually decreases.

このように、Fを添加した後に外縁部のFの一部を除去する方法によれば、上記した例のように加熱焼結時にFの除去を行うことができるなど、新たな工程を追加せずに、外縁部においてFの添加量が徐々に減少する添加量分布を得ることができる。したがって、製造コストを高くすることなく、上述した構成の光ファイバを得ることができる。   As described above, according to the method of removing a part of F at the outer edge after adding F, a new process can be added such that F can be removed at the time of heating and sintering as in the above example. In addition, an addition amount distribution in which the addition amount of F gradually decreases at the outer edge portion can be obtained. Therefore, the optical fiber having the above-described configuration can be obtained without increasing the manufacturing cost.

なお、このような方法は、Fの添加方法によらず、例えばFの含浸を行わずにガラス微粒子層の合成時にFを添加した場合にも、同様に適用することが可能である。また、Fの除去については、焼結工程で行う方法に限らず、脱水工程、含浸工程、及び焼結工程のそれぞれでの設定温度やガス組成、ガス流量、処理時間などの組合せを利用して、様々な方法でFの除去を実現することができる。また、それらの諸条件の設定によって、Fの除去量や添加量分布の減少の傾き等についても調整することができる。   Such a method can be applied in the same manner when F is added at the time of synthesizing the glass fine particle layer without performing the impregnation of F, for example, regardless of the method of adding F. Further, the removal of F is not limited to the method performed in the sintering process, but uses a combination of the set temperature, gas composition, gas flow rate, processing time, etc. in each of the dehydration process, the impregnation process, and the sintering process. The removal of F can be realized by various methods. In addition, the removal amount of F, the slope of the decrease in the added amount distribution, and the like can be adjusted by setting these various conditions.

また、上記のように、脱水工程と焼結工程との間の工程においてガラス微粒子層にFを含浸させる場合、Fの添加量は経験的にSiFガスの流量の1/4乗に比例する。したがって、例えば、比屈折率差Δnで−0.3%のFの添加量を2倍の−0.6%にするには、約16倍の流量でSiFガスを供給する必要がある。この場合、光ファイバの製造コストが高くなり、製造に必要なガス供給系や排ガス処理系などの設備も大型化する。また、SiFガスの流量を増大していくと、ガラス微粒子層へのFの添加量がある程度で飽和するような場合も考えられる。 As described above, when the glass fine particle layer is impregnated with F in the process between the dehydration process and the sintering process, the amount of F added is empirically proportional to the 1/4 power of the flow rate of the SiF 4 gas. . Therefore, for example, in order to double the addition amount of -0.3% F with a relative refractive index difference Δn to -0.6%, it is necessary to supply SiF 4 gas at a flow rate of about 16 times. In this case, the manufacturing cost of the optical fiber is increased, and the equipment such as a gas supply system and an exhaust gas treatment system necessary for manufacturing is increased in size. In addition, when the flow rate of the SiF 4 gas is increased, the amount of F added to the glass fine particle layer may be saturated to some extent.

このため、光ファイバのコア領域及びクラッド領域それぞれでのFの平均添加量及び添加量分布については、このような製造上の条件をも考慮して、好適な添加量に設定することが好ましい。具体的には、例えばコア領域へのFの添加量については、上述したように、条件
Δn>−0.3%
を満たす添加量でFを添加することが好ましい。
For this reason, it is preferable that the average addition amount and addition amount distribution of F in each of the core region and the cladding region of the optical fiber are set to suitable addition amounts in consideration of such manufacturing conditions. Specifically, for example, with respect to the amount of F added to the core region, as described above, the condition Δn 0 > −0.3%
It is preferable to add F in an addition amount that satisfies the above.

また、同様にガラス微粒子層(最外クラッド層)の外縁部で添加量が徐々に減少するFの添加量分布を得る方法として、Fの添加後に除去するのではなく、ガラス微粒子層へのFの添加時に、添加するFの添加量を徐々に減少させる方法も可能である。   Similarly, as a method of obtaining an F added amount distribution in which the additive amount gradually decreases at the outer edge of the glass fine particle layer (outermost clad layer), F is not removed after the addition of F, but F is added to the glass fine particle layer. It is also possible to gradually decrease the amount of F to be added at the time of addition.

具体的には、例えば、コア母材の外周上にガラス微粒子層をジャケット層として合成(合成工程)するときに、ガラス合成用バーナにFを含む原料ガスを供給して、堆積されるガラス微粒子にFを添加する。このとき、供給される原料ガスに含まれるFの量を、ガラス微粒子が堆積されるにしたがって減少させていけば、外縁部においてFの添加量が徐々に減少する構成の添加量分布を形成することができる。   Specifically, for example, when the glass fine particle layer is synthesized as a jacket layer on the outer periphery of the core base material (synthesis process), the raw material gas containing F is supplied to the glass synthesis burner and deposited. Add F to At this time, if the amount of F contained in the supplied raw material gas is reduced as the glass fine particles are deposited, an addition amount distribution having a configuration in which the addition amount of F gradually decreases at the outer edge portion is formed. be able to.

また、ガラス微粒子層の合成時にClを添加した後、ClをFに置換することも可能である。この場合には、同様に原料ガスに含まれるClの量を減少させていけば良い。   It is also possible to replace Cl with F after adding Cl during the synthesis of the glass fine particle layer. In this case, the amount of Cl contained in the source gas may be reduced similarly.

次に、作製された光ファイバ母材の加熱線引(図3のステップS107)について説明する。図4は、本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバの製造に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。   Next, heating drawing (step S107 in FIG. 3) of the manufactured optical fiber preform will be described. FIG. 4 is a block diagram schematically showing an embodiment of an optical fiber manufacturing method and a drawing apparatus used for manufacturing an optical fiber according to the present invention.

図4に示す線引装置1は、石英ガラス系光ファイバを線引するための線引装置であって、線引炉11、徐冷用の加熱炉21及び樹脂硬化部31を有して構成されている。これらの線引炉11、加熱炉21及び樹脂硬化部31は、光ファイバ母材2を線引する方向(図4における上下方向)に、線引炉11、加熱炉21、樹脂硬化部31の順で設置されている。   A drawing apparatus 1 shown in FIG. 4 is a drawing apparatus for drawing a quartz glass-based optical fiber, and includes a drawing furnace 11, a heating furnace 21 for slow cooling, and a resin curing unit 31. Has been. The drawing furnace 11, the heating furnace 21, and the resin curing unit 31 are arranged in the direction in which the optical fiber preform 2 is drawn (the vertical direction in FIG. 4). They are installed in order.

まず、母材供給装置(図示していない)に保持された光ファイバ母材2を線引炉11に供給し、線引炉11内のヒータ12で光ファイバ母材2の下端を加熱して軟化させ、光ファイバ3を線引する。線引炉11の炉心管13には、不活性ガス供給部14からの不活性ガス供給通路15が接続されており、線引炉11の炉心管13内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。   First, the optical fiber preform 2 held by a preform supply device (not shown) is supplied to the drawing furnace 11, and the lower end of the optical fiber preform 2 is heated by the heater 12 in the drawing furnace 11. Soften and draw the optical fiber 3. An inert gas supply passage 15 from an inert gas supply unit 14 is connected to the core tube 13 of the drawing furnace 11 so that the inside of the core tube 13 of the drawing furnace 11 has an inert gas atmosphere. Has been.

ここで、母材供給装置から供給される光ファイバ母材2については、上述したように、コア領域にFが添加され、また、最外クラッド層の外縁部内において、最外クラッド層内でのFの最小添加量となる所定の添加量までFの添加量が順次減少していく構成に作製されたものを用いている。   Here, for the optical fiber preform 2 supplied from the preform supply device, as described above, F is added to the core region, and in the outer edge portion of the outermost cladding layer, A structure manufactured in such a manner that the amount of F added gradually decreases to a predetermined amount of addition that is the minimum amount of F added is used.

加熱線引された光ファイバ3は炉心管13内にて、1700℃程度にまで不活性ガスにより急激に冷却される。その後、光ファイバ3は、炉心管13の下部から線引炉11外に出され、線引炉11と加熱炉21との間にて空冷される。不活性ガスとしては、例えばNガスを用いることができ、このNガスの熱伝導係数λ(T=300K)は26mW/(m・K)である。また、空気の熱伝導係数λ(T=300K)は26mW/(m・K)である。 The heated optical fiber 3 is rapidly cooled in the furnace core tube 13 to about 1700 ° C. by an inert gas. Thereafter, the optical fiber 3 is taken out of the drawing furnace 11 from the lower part of the furnace core tube 13 and is air-cooled between the drawing furnace 11 and the heating furnace 21. As the inert gas, for example, N 2 gas can be used, and the thermal conductivity coefficient λ (T = 300K) of this N 2 gas is 26 mW / (m · K). The thermal conductivity coefficient λ (T = 300K) of air is 26 mW / (m · K).

次に、空冷された光ファイバ3を、線引炉11の後段であって、線引炉11と樹脂硬化部31との間に設けられた徐冷用の加熱炉21に送る。そして、光ファイバ3の所定区間を所定の温度範囲内の温度であるように加熱して、所定の冷却速度にて徐冷する。加熱炉21による加熱条件については、加熱炉21は、線引された光ファイバ3を、光ファイバ3の温度が800〜1500℃の範囲内の温度であるように0.05〜5秒間加熱することが好ましい。   Next, the air-cooled optical fiber 3 is sent to a heating furnace 21 for gradual cooling provided in the subsequent stage of the drawing furnace 11 and between the drawing furnace 11 and the resin curing unit 31. Then, the predetermined section of the optical fiber 3 is heated to a temperature within a predetermined temperature range, and is gradually cooled at a predetermined cooling rate. Regarding the heating conditions by the heating furnace 21, the heating furnace 21 heats the drawn optical fiber 3 for 0.05 to 5 seconds so that the temperature of the optical fiber 3 is in the range of 800 to 1500 ° C. It is preferable.

この加熱炉21は、その中を光ファイバ3が通る炉心管23を有する。この炉心管23は、光ファイバ母材2の線引方向(図4における上下方向)での全長L2(m)が、
L2≧V/8
を満足するように設定するのが好ましい。ここで、Vは線引速度(m/s)である。
The heating furnace 21 has a furnace core tube 23 through which the optical fiber 3 passes. The core tube 23 has a total length L2 (m) in the drawing direction of the optical fiber preform 2 (vertical direction in FIG. 4).
L2 ≧ V / 8
It is preferable to set so as to satisfy the above. Here, V is a drawing speed (m / s).

また、加熱炉21は、炉心管23の位置が、炉心管23に入る直前の光ファイバ3の温度(入線温度)が1000〜1800℃の範囲となる位置に設定されており、線引炉11に対して、
L1≦0.2×V
を満足するように設けられるのが好ましい。ここで、L1は線引炉11のヒータ12の下端から炉心管23の上端までの距離(m)、Vは線引速度(m/s)である。また、加熱炉21のヒータ22の温度は、炉中心(光ファイバ3が通る部分)の温度が800〜1500℃の範囲内の温度、特に、1200〜1400℃の範囲内の温度となるように設定されている。
In the heating furnace 21, the position of the core tube 23 is set to a position where the temperature of the optical fiber 3 (entrance temperature) immediately before entering the core tube 23 is in the range of 1000 to 1800 ° C. Against
L1 ≦ 0.2 × V
Is preferably provided so as to satisfy the above. Here, L1 is the distance (m) from the lower end of the heater 12 of the drawing furnace 11 to the upper end of the core tube 23, and V is the drawing speed (m / s). The temperature of the heater 22 of the heating furnace 21 is such that the temperature at the furnace center (portion through which the optical fiber 3 passes) is in the range of 800 to 1500 ° C., particularly in the range of 1200 to 1400 ° C. Is set.

上述した加熱炉21(炉心管23)の位置及び長さの設定により、徐冷用の加熱炉21において、加熱線引された光ファイバ3が、その温度が800〜1500℃の範囲内の温度であるように加熱される。特に、光ファイバ3の温度が800〜1500℃となる部分のうち、光ファイバ3の温度差が50℃以上となる区間、例えば、光ファイバ3の温度が1200〜1400℃となる部分(温度差が200℃となる区間)が1000℃/秒以下の冷却速度で徐冷されることになる。   Depending on the setting of the position and length of the heating furnace 21 (core tube 23) described above, the temperature of the optical fiber 3 drawn by heating in the heating furnace 21 for slow cooling is in the range of 800 to 1500 ° C. Heated to be In particular, in a portion where the temperature of the optical fiber 3 is 800 to 1500 ° C., a section where the temperature difference of the optical fiber 3 is 50 ° C. or more, for example, a portion where the temperature of the optical fiber 3 is 1200 to 1400 ° C. The section where the temperature becomes 200 ° C.) is gradually cooled at a cooling rate of 1000 ° C./second or less.

なお、炉中心の温度を800〜1500℃の範囲内の温度に設定することにより、加熱線引された光ファイバ3において温度が800〜1500℃となる部分のうち、光ファイバ3の温度差が50℃以上となる区間が1000℃/秒以下の冷却速度で徐冷されることになる。   In addition, by setting the temperature of the furnace center to a temperature within the range of 800 to 1500 ° C., the temperature difference of the optical fiber 3 in the portion where the temperature becomes 800 to 1500 ° C. in the heated optical fiber 3 is increased. The section of 50 ° C. or higher is gradually cooled at a cooling rate of 1000 ° C./second or lower.

加熱炉21の炉心管23には、Nガス供給部24からのNガス供給通路25が接続されており、加熱炉21の炉心管23内がNガス雰囲気となるように構成されている。Nガスを用いる代わりに、空気あるいはArなどの分子量の比較的大きいガス等を用いることも可能である。ただし、カーボンヒータを用いる場合には、不活性ガスを用いる必要がある。 An N 2 gas supply passage 25 from the N 2 gas supply unit 24 is connected to the core tube 23 of the heating furnace 21, and the inside of the core tube 23 of the heating furnace 21 is configured to have an N 2 gas atmosphere. Yes. Instead of using N 2 gas, it is also possible to use a gas having a relatively high molecular weight such as air or Ar. However, when a carbon heater is used, it is necessary to use an inert gas.

加熱炉21を出た光ファイバ3は、外径測定手段としての外径測定器41により外径がオンライン測定され、その測定値がドラム42を回転駆動する駆動モータ43にフィードバックされて外径が一定となるように制御される。外径測定器41からの出力信号は、制御手段としての制御ユニット44に送られ、光ファイバ3の外径が予め設定された所定値となるように、ドラム42(駆動モータ43)の回転速度を演算により求める。   The outer diameter of the optical fiber 3 exiting the heating furnace 21 is measured online by an outer diameter measuring device 41 serving as an outer diameter measuring means, and the measured value is fed back to a drive motor 43 that rotationally drives the drum 42 to obtain the outer diameter. It is controlled to be constant. The output signal from the outer diameter measuring device 41 is sent to a control unit 44 as control means, and the rotational speed of the drum 42 (drive motor 43) is adjusted so that the outer diameter of the optical fiber 3 becomes a predetermined value set in advance. Is obtained by calculation.

制御ユニット44からは、演算により求めたドラム42(駆動モータ43)の回転速度を示す出力信号が駆動モータ用ドライバ(図示していない)に出力され、この駆動モータ用ドライバは制御ユニット44からの出力信号に基づいて、駆動モータ43の回転速度を制御する。   The control unit 44 outputs an output signal indicating the rotation speed of the drum 42 (drive motor 43) obtained by the calculation to a drive motor driver (not shown). The drive motor driver is supplied from the control unit 44. Based on the output signal, the rotational speed of the drive motor 43 is controlled.

その後、光ファイバ3に、コーティングダイス51によりUV樹脂52が塗布される。塗布されたUV樹脂52は、樹脂硬化部31のUVランプ32により硬化されて、光ファイバ素線4が形成される。そして、光ファイバ素線4は、ガイドローラ61を経て、ドラム42により巻き取られる。ドラム42は、回転駆動軸45に支持されており、この回転駆動軸45の端部は駆動モータ43に接続されている。   Thereafter, the UV resin 52 is applied to the optical fiber 3 by the coating die 51. The applied UV resin 52 is cured by the UV lamp 32 of the resin curing unit 31 to form the optical fiber 4. Then, the optical fiber 4 is wound around the drum 42 through the guide roller 61. The drum 42 is supported by a rotation drive shaft 45, and an end portion of the rotation drive shaft 45 is connected to a drive motor 43.

ここで、本実施形態においては、コーティングダイス51及び樹脂硬化部31によって、光ファイバを樹脂によって被覆する樹脂被覆部が構成されている。この樹脂被覆部としては、上記した構成に限らず、熱硬化樹脂を塗布し、加熱炉により硬化させるように構成してもよい。   Here, in the present embodiment, the coating die 51 and the resin curing portion 31 constitute a resin coating portion that covers the optical fiber with resin. As this resin coating | coated part, you may comprise not only the above-mentioned structure but apply | coating thermosetting resin and making it harden | cure with a heating furnace.

なお、線引炉11の炉心管13には、上記したように不活性ガス供給部14からの不活性ガス供給通路15が接続されており、線引炉11の炉心管13内が不活性ガス雰囲気となるように構成されているが、不活性ガス供給部14としてNガス供給部を設け、炉心管13内にNガスを供給してNガス雰囲気となるように構成してもよい。 As described above, the inert gas supply passage 15 from the inert gas supply unit 14 is connected to the core tube 13 of the drawing furnace 11, and the inside of the core tube 13 of the drawing furnace 11 is inert gas. Although an atmosphere is configured, an N 2 gas supply unit may be provided as the inert gas supply unit 14 and N 2 gas may be supplied into the core tube 13 to form an N 2 gas atmosphere. Good.

線引速度が低速、例えば100m/minの場合には、光ファイバ3がHeガス雰囲気では線引炉11(炉心管13)内で1000℃以下まで冷却されてしまうことがあるため、この場合、炉心管13内をNガス雰囲気として、線引炉11(炉心管13)出口での光ファイバ3の温度を1000℃以上とすることが好ましい。また、Heガス供給部とNガス供給部とを設け、線引速度に対応して、炉心管13内にHeガスまたはNガスを供給するように構成してもよい。実際には、一旦冷却後の再加熱により800〜1500℃としても、構造緩和は可能である。ただし、この場合には、再加熱するのにヒータ長のロスが出ることとなる。 When the drawing speed is low, for example, 100 m / min, the optical fiber 3 may be cooled to 1000 ° C. or less in the drawing furnace 11 (core tube 13) in a He gas atmosphere. It is preferable that the temperature of the optical fiber 3 at the outlet of the drawing furnace 11 (furnace core tube 13) is 1000 ° C. or higher, with the inside of the core tube 13 being an N 2 gas atmosphere. Further, a He gas supply unit and an N 2 gas supply unit may be provided, and He gas or N 2 gas may be supplied into the core tube 13 in accordance with the drawing speed. Actually, even if the temperature is set to 800 to 1500 ° C. by reheating after cooling, the structure can be relaxed. However, in this case, the heater length is lost for reheating.

上記した光ファイバの製造方法においては、光ファイバ母材2として、コア領域にFが添加されるとともに、最外クラッド層の外縁部においてFの添加量が順次減少していく構成に作製された光ファイバ母材を用いている。このような構成の光ファイバ母材及び光ファイバによれば、コア領域での粘性の低下と、最外クラッド層の外縁部での粘性の増大とによって、コア領域及びクラッド領域へと応力が分散し、コアへの応力集中が抑制される。   In the optical fiber manufacturing method described above, F was added to the core region as the optical fiber preform 2, and the F addition amount was sequentially reduced at the outer edge of the outermost cladding layer. An optical fiber preform is used. According to the optical fiber preform and the optical fiber having such a configuration, the stress is distributed to the core region and the cladding region due to the decrease in the viscosity in the core region and the increase in the viscosity at the outer edge of the outermost cladding layer. In addition, stress concentration on the core is suppressed.

このとき、線引炉11での加熱線引に対する張力制御において、好適な光ファイバを得るために許容される張力値範囲が広くなり、張力制御が容易化される。また、線引後に得られる光ファイバについても、その伝送損失や伝送特性の優れた(例えば低伝送損失の)光ファイバとすることが可能となる。   At this time, in tension control for heating drawing in the drawing furnace 11, a range of tension values allowed to obtain a suitable optical fiber is widened, and tension control is facilitated. Also, an optical fiber obtained after drawing can be an optical fiber having excellent transmission loss and transmission characteristics (for example, low transmission loss).

すなわち、線引時の張力が好適な張力値範囲から逸脱すると、低張力では構造不整損失が増大し、逆に高張力ではレイリー散乱損失が増大するなど、光ファイバの伝送損失が増大する原因となる。これに対して、上記のように張力制御が容易化された製造方法によれば、伝送損失の張力依存性が小さくなるので、張力変化による伝送損失の増大や、伝送損失以外の伝送特性などの劣化が抑制される。また、張力制御に対して高精度が必要とされなくなるので、製造工程が簡単化されるとともに、その製造歩留りも向上される。なお、好適な張力値範囲としては、張力が0.05〜0.20N(5〜20gw)の範囲内となるように張力制御を行うことが好ましい。   That is, if the tension at the time of drawing deviates from the preferred tension value range, structural loss increases at low tension, and conversely, Rayleigh scattering loss increases at high tension. Become. On the other hand, according to the manufacturing method in which the tension control is facilitated as described above, the tension dependency of the transmission loss is reduced, so that an increase in the transmission loss due to a tension change, transmission characteristics other than the transmission loss, and the like. Deterioration is suppressed. Further, since high accuracy is not required for tension control, the manufacturing process is simplified and the manufacturing yield is also improved. In addition, as a suitable tension value range, it is preferable to perform tension control so that the tension is within a range of 0.05 to 0.20 N (5 to 20 gw).

なお、最外クラッド層の外縁部におけるFの添加量分布については、Fの添加量を減少させる領域が最外クラッド層の外縁部であるため、コア領域及びその近傍を伝送される光の伝送特性には影響を与えることがない。したがって、光ファイバの伝送特性等を好適に保持しつつ、張力制御の容易化を達成することができる。   Regarding the F addition amount distribution in the outer edge portion of the outermost cladding layer, since the region where the F addition amount is reduced is the outer edge portion of the outermost cladding layer, transmission of light transmitted through the core region and the vicinity thereof. It does not affect the characteristics. Therefore, it is possible to achieve easy tension control while suitably maintaining the transmission characteristics of the optical fiber.

また、図4に示した製造方法及び線引装置1においては、光ファイバ母材2の線引後に、線引炉11の後段に設けられた徐冷用の加熱炉21を用いて、光ファイバ3を徐冷することとしている。これにより、光ファイバ内に粘性流動によるガラスの構造緩和を発生させることによって仮想温度Tfを低くして、レイリー散乱損失を低減することができる。   Further, in the manufacturing method and the drawing apparatus 1 shown in FIG. 4, after drawing the optical fiber preform 2, an optical fiber is used by using a heating furnace 21 for slow cooling provided at the subsequent stage of the drawing furnace 11. 3 is gradually cooled. Thereby, the virtual temperature Tf can be lowered by generating structural relaxation of the glass due to viscous flow in the optical fiber, and Rayleigh scattering loss can be reduced.

このように、レイリー散乱損失の低減効果を有する製造方法を適用した場合でも、全体の伝送損失としては、必ずしも伝送損失が低減されない。これは、レイリー散乱損失が低減される一方で、コアへの過度の応力集中によって構造不整損失などの他の伝送損失成分が増大してしまい、全体として伝送損失の低減効果が得られないためと考えられる。また、構造不整損失などの発生を抑制しようとすると、逆にレイリー散乱損失の低減効果を充分に得られないこととなる。   Thus, even when a manufacturing method having the effect of reducing Rayleigh scattering loss is applied, the transmission loss is not necessarily reduced as the overall transmission loss. This is because while Rayleigh scattering loss is reduced, other transmission loss components such as structural irregularity loss increase due to excessive stress concentration on the core, and the overall transmission loss reduction effect cannot be obtained. Conceivable. On the other hand, if it is attempted to suppress the occurrence of structural irregularity loss, the effect of reducing Rayleigh scattering loss cannot be obtained sufficiently.

これに対して、コア領域にFが添加され、また、最外クラッド層の外縁部でFの添加量が減少する上記の構成による光ファイバ母材及び光ファイバを適用することにより、レイリー散乱損失を低減(例えば、レイリー散乱係数Aが0.79dB/km・μm以下)すると同時に、コアへの応力集中による構造不整損失などの発生をも抑制して、全体として低伝送損失(例えば、波長1.00μmでの伝送損失α1.00が0.80dB/km以下)の光ファイバを実現することが可能となる。 On the other hand, by applying the optical fiber preform and the optical fiber having the above-described configuration in which F is added to the core region and the addition amount of F is reduced at the outer edge of the outermost cladding layer, the Rayleigh scattering loss is applied. (For example, the Rayleigh scattering coefficient A is 0.79 dB / km · μm 4 or less), and at the same time, the occurrence of structural irregularity loss due to stress concentration on the core is suppressed, resulting in low transmission loss (for example, wavelength An optical fiber having a transmission loss α 1.00 at 1.00 μm of 0.80 dB / km or less) can be realized.

また、コア領域がF添加SiOガラスからなる構成では、Fの添加によってコア領域の粘度が大きく低下するので、粘性流動によるガラスの構造緩和が進みやすい(文献「K.Shiraki et al., Electronics Letters, Vol.29 No.14, pp.1263-1264(1993)」参照)。したがって、線引炉11の後段に設けられた加熱炉21によって光ファイバを徐冷する製造方法に対して、上記構成を有する光ファイバを適用することによって、構造緩和による仮想温度Tfの低下の効果が促進され、光ファイバでのレイリー散乱損失を効率的に低減することが可能となる。 In addition, in the configuration in which the core region is made of F-added SiO 2 glass, the viscosity of the core region is greatly reduced by the addition of F, so that the glass structure is easily relaxed by viscous flow (see “K. Shiraki et al., Electronics”). Letters, Vol. 29 No. 14, pp. 1263-1264 (1993) ”). Therefore, by applying the optical fiber having the above configuration to the manufacturing method in which the optical fiber is gradually cooled by the heating furnace 21 provided at the subsequent stage of the drawing furnace 11, the effect of lowering the virtual temperature Tf due to structural relaxation is achieved. Is promoted, and the Rayleigh scattering loss in the optical fiber can be efficiently reduced.

また、ガラスの粘度は温度が上昇するとともに低下する。このため、光ファイバを徐冷する上述した製造方法では、コア領域内などでの粘度が粘性流動を発生させるために充分な粘度まで低下するように処理温度を設定して、加熱炉21による光ファイバの加熱を行う必要がある。   In addition, the viscosity of the glass decreases as the temperature increases. For this reason, in the above-described manufacturing method in which the optical fiber is gradually cooled, the processing temperature is set so that the viscosity in the core region or the like is reduced to a sufficient viscosity to generate the viscous flow, and the light from the heating furnace 21 is set. It is necessary to heat the fiber.

これに対して、Fの添加によってコア領域の粘度を低下させた構成の光ファイバによれば、粘性流動が発生する処理温度が低くなる。したがって、加熱炉21による光ファイバの加熱温度をより低い温度とすることができるので、加熱炉21を用いた光ファイバの徐冷が容易化される。また、粘性流動による構造緩和が促進されることによって、徐冷後に得られるガラスの仮想温度Tfも、処理温度とともに低下するので、レイリー散乱損失の低減効果が向上される。   On the other hand, according to the optical fiber having a configuration in which the viscosity of the core region is reduced by the addition of F, the processing temperature at which viscous flow occurs is lowered. Therefore, since the heating temperature of the optical fiber by the heating furnace 21 can be set to a lower temperature, the optical fiber using the heating furnace 21 can be gradually cooled. In addition, by promoting structural relaxation by viscous flow, the fictive temperature Tf of the glass obtained after slow cooling also decreases with the processing temperature, so the effect of reducing Rayleigh scattering loss is improved.

このような徐冷のための加熱処理の条件については、上述したように、800〜1500℃の範囲内の加熱温度、0.05〜5秒間の範囲内の加熱時間で、加熱炉21による光ファイバの加熱を行うことが好ましい。このような温度範囲及び加熱時間とすることによって、線引後の光ファイバの徐冷による仮想温度Tfの低減を好適に実現することができる。また、これらの温度範囲などの条件については、線引速度などに応じて、適宜好適な条件を設定することが好ましい。   Regarding the conditions of such heat treatment for slow cooling, as described above, the heating temperature within the range of 800-1500 ° C. and the heating time within the range of 0.05-5 seconds, It is preferable to heat the fiber. By setting it as such a temperature range and heating time, reduction of fictive temperature Tf by slow cooling of the optical fiber after drawing can be realized suitably. Moreover, about conditions, such as these temperature ranges, it is preferable to set suitably suitable conditions according to drawing speed etc.

コア領域へのFの添加による粘性流動の促進効果について例をあげると、例えば、比屈折率差Δnで+0.61%の添加量でGeを添加するとともに、−0.18%の添加量でFを添加したGe、F添加SiOガラスに対して、Fの添加量を−0.7%まで増やしたGe、F添加SiOガラスを考え、両者の粘度を比較する。このとき、Fの添加量を増やした後者のガラスでは、前者のガラスよりも同一温度での粘度が低下する。また、ガラス内での粘性流動が一定の粘度となったときに発生するとすれば、上記したように−0.18%から−0.7%までFの添加量を増やした場合、粘性流動が発生する処理温度は約130℃低くなる。 As an example of the effect of promoting viscous flow by adding F to the core region, for example, Ge is added at an addition amount of + 0.61% with a relative refractive index difference Δn, and at an addition amount of −0.18%. Ge was added F, against F added SiO 2 glass, Ge with increased amount of F to -0.7%, considering the F-doped SiO 2 glass, to compare the viscosity of both. At this time, in the latter glass in which the addition amount of F is increased, the viscosity at the same temperature is lower than that in the former glass. Further, if the viscous flow in the glass becomes a constant viscosity, as described above, when the addition amount of F is increased from −0.18% to −0.7%, the viscous flow is increased. The generated processing temperature is about 130 ° C. lower.

このとき、徐冷による構造緩和後のガラスの仮想温度Tfが同様に130℃低下すると考えた場合、仮想温度Tfの低下に伴って、光ファイバ内でのレイリー散乱損失は約8%低減される。例えば、波長1.55μmにおける伝送損失α1.55が0.17dB/kmの光ファイバで、そのうちの0.145dB/kmの損失分がレイリー散乱損失によるものとすると、約0.012dB/kmの伝送損失の低減効果が得られる。すなわち、Fの添加量−0.1%あたりで、2.3mdB/km程度の伝送損失の低減効果が得られる。 At this time, when it is considered that the fictive temperature Tf of the glass after structure relaxation by slow cooling is similarly reduced by 130 ° C., the Rayleigh scattering loss in the optical fiber is reduced by about 8% as the fictive temperature Tf is lowered. . For example, if an optical fiber having a transmission loss α 1.55 at a wavelength of 1.55 μm is 0.17 dB / km, and the loss of 0.145 dB / km is due to Rayleigh scattering loss, it is about 0.012 dB / km. An effect of reducing transmission loss can be obtained. In other words, the transmission loss reduction effect of about 2.3 mdB / km can be obtained when the amount of F added is about -0.1%.

なお、このようにコア領域にFを添加することにより、レイリー散乱による伝送損失は低下するが、一方でフッ素の濃度ゆらぎが伝送損失に影響する。したがって、これらの影響を合わせると、Fの添加量が−0.2%のときに、Fを添加しない場合と比べて密度ゆらぎの減少による伝送損失の減少が5mdB/km程度、濃度ゆらぎの増大による伝送損失の増大が+2mdB/km程度で、全体として3mdB/km程度の伝送損失の低減効果が得られる。   By adding F to the core region in this way, the transmission loss due to Rayleigh scattering is reduced, but on the other hand, the fluorine concentration fluctuation affects the transmission loss. Therefore, when these effects are combined, when the addition amount of F is -0.2%, the decrease in transmission loss due to the decrease in density fluctuation is about 5 mdB / km and the increase in concentration fluctuation compared with the case where F is not added. The increase in transmission loss due to the transmission is about +2 mdB / km, and a transmission loss reduction effect of about 3 mdB / km is obtained as a whole.

図5は、本発明による光ファイバの第3の実施形態について、その断面構造、及びファイバ径方向の屈折率プロファイルを模式的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure and a refractive index profile in the fiber radial direction of the third embodiment of the optical fiber according to the present invention.

この光ファイバは、第1の実施形態と同様に、SiOガラス(石英ガラス)系の光ファイバであり、光ファイバの中心軸を含むコア領域100と、コア領域100の外周に設けられたクラッド領域200とを有して構成されている。このうち、コア領域100の構成については、図1に示した光ファイバにおけるコア領域100とほぼ同様である。 Similar to the first embodiment, this optical fiber is a SiO 2 glass (quartz glass) optical fiber, and includes a core region 100 including the central axis of the optical fiber, and a clad provided on the outer periphery of the core region 100. The region 200 is configured. Among these, the configuration of the core region 100 is substantially the same as that of the core region 100 in the optical fiber shown in FIG.

一方、クラッド領域200は、本実施形態においては、コア領域100の外周に設けられた内クラッド層201と、内クラッド層201の外周にさらに設けられた最外クラッド層である外クラッド層202との2層のクラッド層を有して構成されている。   On the other hand, in the present embodiment, the cladding region 200 includes an inner cladding layer 201 provided on the outer periphery of the core region 100, and an outer cladding layer 202 that is an outermost cladding layer further provided on the outer periphery of the inner cladding layer 201. The two clad layers are configured.

内クラッド層201は、その外周の半径をrとして形成されている。この内クラッド層201には、純SiOガラスに屈折率を下げる添加物としてF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、内クラッド層201内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。また、内クラッド層201でのFの平均添加量は、コア領域100でのFの平均添加量よりも大きくされている。したがって、コア領域100及び内クラッド層201の平均比屈折率差Δn、Δnは、図5に示したように、0>Δn>Δnの関係を有している。 The inner cladding layer 201 is formed with an outer periphery radius of r 1 . A predetermined amount of F (fluorine) is added to the inner cladding layer 201 as an additive for reducing the refractive index of pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the inner cladding layer 201 is Δn 1 (where Δn 1 <0). In addition, the average addition amount of F in the inner cladding layer 201 is set larger than the average addition amount of F in the core region 100. Therefore, the average relative refractive index differences Δn 0 and Δn 1 between the core region 100 and the inner cladding layer 201 have a relationship of 0> Δn 0 > Δn 1 as shown in FIG.

また、外クラッド層202は、その外周の半径をrとして形成されている。この外クラッド層202には、純SiOガラスにF(フッ素)が所定量添加されている。これにより、外クラッド層202内の平均比屈折率差は、Δn(ただし、Δn<0)となっている。また、外クラッド層202でのFの平均添加量は、内クラッド層201でのFの平均添加量よりも小さくされている。したがって、内クラッド層201及び外クラッド層202の平均比屈折率差Δn、Δnは、図5に示したように、0>Δn>Δnの関係を有している。 The outer cladding layer 202 is formed to a radius of the outer periphery as r 2. The outer cladding layer 202 is added with a predetermined amount of F (fluorine) in pure SiO 2 glass. Thereby, the average relative refractive index difference in the outer cladding layer 202 is Δn 2 (where Δn 2 <0). The average addition amount of F in the outer cladding layer 202 is set smaller than the average addition amount of F in the inner cladding layer 201. Therefore, the average relative refractive index differences Δn 1 and Δn 2 between the inner cladding layer 201 and the outer cladding layer 202 have a relationship of 0> Δn 2 > Δn 1 as shown in FIG.

本実施形態の光ファイバにおいては、第1の実施形態と同様に、コア領域100にFを添加している。これにより、光ファイバ内でのレイリー散乱損失が小さくなり、伝送損失が低減される。また、F添加SiOからなるコア領域100では、純SiOに比べて粘性が小さくなるので、光ファイバ内に加わる応力のコアへの集中が抑制される。また、この粘性の低下によって、コア領域内での粘性流動による構造緩和が促進される。 In the optical fiber of the present embodiment, F is added to the core region 100 as in the first embodiment. Thereby, Rayleigh scattering loss in the optical fiber is reduced, and transmission loss is reduced. Further, in the core region 100 made of F-added SiO 2 , the viscosity is smaller than that of pure SiO 2 , so that stress applied to the optical fiber is suppressed from being concentrated on the core. Further, the reduction in viscosity promotes structural relaxation by viscous flow in the core region.

さらに、2層のクラッド層201、202からなるクラッド領域200の構成について、図5に示すように、外クラッド層202でのFの添加量が内クラッド層201でのFの添加量よりも小さい添加量となるようにクラッド領域200を構成している。   Further, regarding the configuration of the clad region 200 including the two clad layers 201 and 202, the amount of F added in the outer clad layer 202 is smaller than the amount of F added in the inner clad layer 201 as shown in FIG. The cladding region 200 is configured so as to have an added amount.

このような構成とすることによって、外クラッド層202の粘性が大きくなり、応力がこの外クラッド層202へと分散して、コアへの応力集中がさらに抑制される。すなわち、コア領域100へのFの添加による効果と、外クラッド層202におけるFの添加量を小さくしたことによる効果とを合わせることによって、光ファイバ内に加わる応力がコア領域100及びクラッド領域200へと好適に分散されて、コアへの応力集中が抑制される。   With such a configuration, the viscosity of the outer cladding layer 202 is increased, the stress is dispersed in the outer cladding layer 202, and the stress concentration on the core is further suppressed. That is, by combining the effect of adding F to the core region 100 with the effect of reducing the amount of F added to the outer cladding layer 202, the stress applied in the optical fiber is applied to the core region 100 and the cladding region 200. And the stress concentration on the core is suppressed.

これにより、光ファイバの線引時において許容される好適な張力値範囲がより広い数値範囲となり、線引時の張力制御が容易化される。また、コアへの過度の応力集中や、不充分な張力制御などによって生じる伝送損失の増大や伝送特性の劣化が防止されるとともに、コア領域内でのガラスの粘性流動による構造緩和が促進される。以上より、全長にわたって好適かつ安定した伝送特性を有する光ファイバが実現される。   As a result, the preferred tension value range allowed when drawing the optical fiber becomes a wider numerical range, and tension control during drawing is facilitated. In addition, an increase in transmission loss and deterioration of transmission characteristics caused by excessive stress concentration on the core and insufficient tension control are prevented, and structural relaxation due to viscous flow of glass in the core region is promoted. . As described above, an optical fiber having suitable and stable transmission characteristics over the entire length is realized.

ここで、コア領域100の平均比屈折率差Δnと、外クラッド層202の平均比屈折率差Δnとの関係については、いずれが大きくても良いが、光ファイバでの光の伝送特性や、コアへの応力集中の抑制効果などを考慮して、それぞれ好適なFの添加量及び平均比屈折率差に設定することが好ましい。 Here, the average relative refractive index difference [Delta] n 0 of the core region 100, the relationship between the average relative refractive index difference [Delta] n 2 of the outer cladding layer 202, any may be larger, but the transmission characteristics of light in the optical fiber In consideration of the effect of suppressing stress concentration on the core and the like, it is preferable to set the appropriate addition amount of F and the average relative refractive index difference, respectively.

また、クラッド領域200を構成する内クラッド層201、外クラッド層202のうち、最外クラッド層である外クラッド層202を純SiOとして形成して、Δn=0としても良い。これにより、光ファイバ内に加わる応力をクラッド領域200へと充分に分散することができる。 Further, among the inner cladding layer 201 and the outer cladding layer 202 constituting the cladding region 200, the outer cladding layer 202 which is the outermost cladding layer may be formed as pure SiO 2 so that Δn 2 = 0. Thereby, the stress applied in the optical fiber can be sufficiently dispersed into the cladding region 200.

なお、本実施形態の光ファイバの製造に用いられる光ファイバ母材及び光ファイバの製造方法については、第1及び第2の実施形態に関して上述したものと同様の製造方法を適用することが可能である(図3及び図4参照)。ただし、光ファイバ母材の構成については、図5に示した屈折率プロファイルを有する光ファイバ母材とする必要がある。   In addition, about the optical fiber preform used for manufacture of the optical fiber of this embodiment, and the manufacturing method of an optical fiber, it is possible to apply the manufacturing method similar to what was mentioned above regarding 1st and 2nd embodiment. Yes (see FIGS. 3 and 4). However, the configuration of the optical fiber preform needs to be an optical fiber preform having the refractive index profile shown in FIG.

また、外クラッド層202を純SiO層とした場合には、光ファイバ母材は、例えば、Fを添加した内クラッド層201の外周に純SiO層をVAD法やOVD法で合成し、それを加熱焼結することによって製造することができる。また、コア領域100と内クラッド層201からなるガラスロッドを外クラッド層202となる純シリカパイプに挿入してコラプスしても良い。 Further, when the outer cladding layer 202 is a pure SiO 2 layer, the optical fiber preform is composed of, for example, a pure SiO 2 layer on the outer periphery of the inner cladding layer 201 to which F is added by the VAD method or the OVD method, It can be manufactured by heating and sintering. Further, a glass rod composed of the core region 100 and the inner cladding layer 201 may be inserted into a pure silica pipe serving as the outer cladding layer 202 for collapse.

上記した光ファイバ及びその製造方法について、具体的な実施例及び比較例を示す。なお、以下の実施例及び比較例での光ファイバは、いずれも図4に示した加熱炉21を用いて線引後の光ファイバを徐冷する製造方法によって作製を行う。また、徐冷用の加熱炉21での光ファイバの加熱条件については、加熱温度を約1300℃、線速25m/分で加熱炉の炉長を約1.5mとする。このとき、加熱炉21での加熱時間は3.6秒間である。   About an above-mentioned optical fiber and its manufacturing method, a concrete Example and a comparative example are shown. In addition, the optical fiber in the following Examples and Comparative Examples is manufactured by a manufacturing method in which the drawn optical fiber is gradually cooled using the heating furnace 21 shown in FIG. As for the heating conditions of the optical fiber in the heating furnace 21 for slow cooling, the heating temperature is about 1300 ° C., the linear velocity is 25 m / min, and the length of the heating furnace is about 1.5 m. At this time, the heating time in the heating furnace 21 is 3.6 seconds.

第1の実施例となる光ファイバは、図1に示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各半径r、r、rは、それぞれ2r=10μm、2r=110μm、2r=125μmとする。 The optical fiber according to the first embodiment is manufactured by the refractive index profile shown in FIG. The radii r 0 , r a and r 1 are 2r 0 = 10 μm, 2r a = 110 μm, and 2r 1 = 125 μm, respectively.

また、各領域での屈折率については、コア領域100には、平均比屈折率差がΔn=−0.2%となるようにFを添加する。一方、クラッド領域200のクラッド層201には、最小比屈折率差がΔn=−0.65%、外縁部205での最大比屈折率差がおよそΔn=−0.35%となる添加量分布でFを添加する。このとき、平均でおよそΔn=−0.58%程度となる。 As for the refractive index in each region, F is added to the core region 100 so that the average relative refractive index difference is Δn 0 = −0.2%. On the other hand, the cladding layer 201 of the cladding region 200 is doped such that the minimum relative refractive index difference is Δn b = −0.65% and the maximum relative refractive index difference at the outer edge portion 205 is approximately Δn a = −0.35%. Add F in quantity distribution. At this time, the average value is approximately Δn 1 = −0.58%.

第2の実施例となる光ファイバは、図2に示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各半径r、r、r、rは、それぞれ2r=10μm、2r=55μm、2r=110μm、2r=125μmとする。 The optical fiber according to the second embodiment is manufactured by the refractive index profile shown in FIG. The radii r 0 , r 1 , r a , and r 2 are 2r 0 = 10 μm, 2r 1 = 55 μm, 2r a = 110 μm, and 2r 2 = 125 μm, respectively.

また、各領域での屈折率については、コア領域100には、平均比屈折率差がΔn=−0.2%となるようにFを添加する。一方、クラッド領域200の内クラッド層201には、平均比屈折率差がΔn=−0.58%となるようにFを添加する。また、外クラッド層202には、最小比屈折率差がΔn=−0.50%、外縁部205での最大比屈折率差がおよそΔn=−0.35%となる添加量分布でFを添加する。 As for the refractive index in each region, F is added to the core region 100 so that the average relative refractive index difference is Δn 0 = −0.2%. On the other hand, F is added to the inner cladding layer 201 in the cladding region 200 so that the average relative refractive index difference is Δn 1 = −0.58%. Further, the outer cladding layer 202 has an additive amount distribution such that the minimum relative refractive index difference is Δn b = −0.50% and the maximum relative refractive index difference at the outer edge portion 205 is approximately Δn a = −0.35%. Add F.

第3の実施例となる光ファイバは、図5に示した屈折率プロファイルによって作製する。また、各半径r、r、rは、それぞれ2r=10μm、2r=55μm、2r=125μmとする。 The optical fiber according to the third embodiment is manufactured by the refractive index profile shown in FIG. The radii r 0 , r 1 , and r 2 are 2r 0 = 10 μm, 2r 1 = 55 μm, and 2r 2 = 125 μm, respectively.

また、各領域での屈折率については、コア領域100には、平均比屈折率差がΔn=−0.2%となるようにFを添加する。一方、クラッド領域200の内クラッド層201には、平均比屈折率差がΔn=−0.58%となるようにFを添加する。また、外クラッド層202には、平均比屈折率差がΔn=−0.50%となるようにFを添加する。 As for the refractive index in each region, F is added to the core region 100 so that the average relative refractive index difference is Δn 0 = −0.2%. On the other hand, F is added to the inner cladding layer 201 in the cladding region 200 so that the average relative refractive index difference is Δn 1 = −0.58%. Further, F is added to the outer cladding layer 202 so that the average relative refractive index difference becomes Δn 2 = −0.50%.

図6は、光ファイバの比較例について、その屈折率プロファイルを示す図である。本比較例の光ファイバの構成は、Fの添加量が減少する外縁部が形成されていないことを除けば、上記した第1の実施例と同様であり、コア領域300、及びクラッド領域400のクラッド層401の各半径r、rは、それぞれ2r=10μm、2r=125μmとなっている。 FIG. 6 is a diagram showing a refractive index profile of a comparative example of an optical fiber. The configuration of the optical fiber of this comparative example is the same as that of the first embodiment described above except that the outer edge portion where the addition amount of F decreases is not formed, and the core region 300 and the cladding region 400 have the same structure. The radii r 0 and r 1 of the cladding layer 401 are 2r 0 = 10 μm and 2r 1 = 125 μm, respectively.

また、各領域での屈折率については、コア領域300には、平均比屈折率差がΔn=−0.2%となるようにFを添加する。一方、クラッド領域400のクラッド層401には、平均比屈折率差がΔn=−0.65%となるようにFを添加する。 As for the refractive index in each region, F is added to the core region 300 so that the average relative refractive index difference is Δn 0 = −0.2%. On the other hand, F is added to the cladding layer 401 in the cladding region 400 so that the average relative refractive index difference is Δn 1 = −0.65%.

以上の第1、第2、第3の実施例、及び比較例について、加熱炉による徐冷ありとする製造方法によって線引を行った場合での、伝送損失α1.55の張力依存性を図7に示す。このグラフより、1層のクラッド層を有する構成での第1の実施例と比較例、及び2層のクラッド層を有する構成での第2の実施例と第3の実施例とにおける伝送損失α1.55の張力依存性をそれぞれ比較すると、いずれの場合も、Fの添加量が減少する外縁部を設けた第1、第2の実施例の場合に、伝送損失の値が低減されているとともに、その張力依存性も小さくなることがわかる。 About the above 1st, 2nd, 3rd Example, and a comparative example, the tension dependence of transmission loss (alpha) 1.55 at the time of drawing by the manufacturing method with slow cooling by a heating furnace is shown. As shown in FIG. From this graph, the transmission loss α in the first example and the comparative example in the configuration having one clad layer, and in the second example and the third example in the configuration having two clad layers. Comparing the tension dependence of 1.55 respectively, in each case, the value of the transmission loss is reduced in the first and second embodiments provided with the outer edge portion where the amount of addition of F decreases. At the same time, it can be seen that the tension dependency is also reduced.

例えば、図7に示した例について、張力0.10Nでの伝送損失α1.55の値を比較すると、1層のクラッド層の場合では、比較例が0.163dB/kmに対して、第1の実施例では0.158dB/kmとなっている。また、2層のクラッド層の場合では、第3の実施例が0.157dB/kmに対して、第2の実施例では0.155dB/kmとなっている。 For example, when comparing the value of the transmission loss α 1.55 at a tension of 0.10 N with respect to the example shown in FIG. 7, in the case of a single clad layer, the comparison example is 0.163 dB / km. In one embodiment, it is 0.158 dB / km. Further, in the case of two clad layers, the third embodiment is 0.157 dB / km, whereas the second embodiment is 0.155 dB / km.

また、1層のクラッド層を有する第1の実施例と、2層のクラッド層を有する第2の実施例とを比較すると、第2の実施例の方が、伝送損失が低くなる。また、1層のクラッド層を有する比較例と、2層のクラッド層を有する第3の実施例とを比較した場合にも、第3の実施例の方が、伝送損失が低くなる。これは、2層のクラッド層のうちで外側の外クラッド層は、内クラッド層よりもFの添加量が少なく、この外クラッド層自体が、応力分散の機能を有するためである。   Further, when the first embodiment having one clad layer is compared with the second embodiment having two clad layers, the transmission loss is lower in the second embodiment. Also, when the comparative example having one clad layer and the third example having two clad layers are compared, the third embodiment has a lower transmission loss. This is because, of the two clad layers, the outer outer cladding layer has a smaller amount of F added than the inner cladding layer, and the outer cladding layer itself has a stress dispersion function.

また、張力を0.10Nとした第1、第2、第3の実施例の光ファイバについて、それぞれレイリー散乱係数A及び波長1.00μmでの伝送損失α1.00の値を求めると、いずれの場合も、レイリー散乱損失Aが0.79dB/km・μm以下、伝送損失α1.00が0.80dB/km以下である。 Further, when the values of the Rayleigh scattering coefficient A and the transmission loss α 1.00 at the wavelength of 1.00 μm are obtained for the optical fibers of the first, second, and third examples with the tension set at 0.10 N, In this case, the Rayleigh scattering loss A is 0.79 dB / km · μm 4 or less, and the transmission loss α 1.00 is 0.80 dB / km or less.

以上より、コア領域にFを添加するとともに、最外クラッド層の外縁部でFの添加量を減少させる構成、または、外クラッド層でのFの添加量を小さくする構成とすることによって、コアへの応力集中が抑制される。これにより、線引時における張力制御が容易化されて、全長にわたって伝送損失が安定的に低減される光ファイバが実現される。   As described above, by adding F to the core region and reducing the addition amount of F at the outer edge of the outermost cladding layer, or by reducing the addition amount of F in the outer cladding layer, Stress concentration on the surface is suppressed. Thereby, tension control at the time of drawing is facilitated, and an optical fiber in which transmission loss is stably reduced over the entire length is realized.

ここで、上記した実施例におけるコア領域及びクラッド領域へのFの添加量についてみると、例えば2層のクラッド層を有する第2の実施例では、内クラッド層201に対してΔn=−0.58%となる添加量でFが添加されている。このFの添加量は、Δn>−0.6%の条件を満たすものの、やや大きい添加量となっている。これに対して、コア領域100にFとともにGe、Clなどの屈折率を上げる添加物を共添加する構成とすれば、クラッド領域200へのFの添加量を低減することができる。 Here, regarding the amount of F added to the core region and the cladding region in the above-described embodiment, for example, in the second embodiment having two cladding layers, Δn 1 = −0 with respect to the inner cladding layer 201. F is added in an addition amount of .58%. Although the amount of addition of F satisfies the condition of Δn 1 > −0.6%, it is slightly larger. On the other hand, if the core region 100 is configured such that an additive for increasing the refractive index such as Ge and Cl is added together with F, the amount of F added to the cladding region 200 can be reduced.

例えば、第2の実施例に対する一変形例として、Δn=−0.2%となる添加量でFが添加されたコア領域100に対して、さらに、Δn=+0.08%となる添加量でClを添加する構成を考える。このとき、コア領域100の平均比屈折率差は、F及びClの共添加によってΔn=−0.12%と0.08%高くなる。そして、これに合わせて、内クラッド層201に対するFの添加量をΔn=−0.50%となる添加量まで低減することができる。 For example, as a modified example of the second embodiment, an addition amount of Δn = + 0.08% is further added to the core region 100 to which F is added at an addition amount of Δn 0 = −0.2%. Consider a configuration in which Cl is added. At this time, the average relative refractive index difference of the core region 100 becomes 0.08% higher by Δn 0 = −0.12% by co-addition of F and Cl. In accordance with this, the amount of F added to the inner cladding layer 201 can be reduced to an amount of Δn 1 = −0.50%.

このように、内クラッド層201に対する添加量がΔnで−0.58%から−0.50%へと低減されることにより、Fの添加量がSiFガスの流量の1/4乗に比例することを考慮すれば、Fの含浸工程において供給するSiFガスの流量は約半分ですむこととなる。また、この程度の添加量であれば、コア領域100に添加されたClの濃度揺らぎによるレイリー散乱損失の増大は、問題とはならない。 As described above, the amount of addition to the inner cladding layer 201 is reduced from −0.58% to −0.50% at Δn 1 , so that the amount of addition of F becomes 1/4 of the flow rate of the SiF 4 gas. In consideration of the proportionality, the flow rate of the SiF 4 gas supplied in the F impregnation step is about half. In addition, with this amount of addition, an increase in Rayleigh scattering loss due to fluctuations in the concentration of Cl added to the core region 100 does not pose a problem.

また、第2の実施例に対する他の変形例として、Δn=−0.2%となる添加量でFが添加されたコア領域100に対して、さらに、Δn=+0.3%となる添加量でGeを添加する構成を考える。このとき、コア領域100の平均比屈折率差は、F及びGeの共添加によってΔn=+0.1%と+0.3%高くなる。そして、これに合わせて、内クラッド層201に対するFの添加量をΔn=−0.28%となる添加量まで低減することができ、Fの含浸工程において供給するSiFガスの流量が低減される。 Further, as another modification of the second embodiment, the core region 100 where F is added at an addition amount of the [Delta] n 0 = -0.2%, further, [Delta] n = + 0.3% and becomes added Consider a configuration in which Ge is added in an amount. At this time, the average relative refractive index difference of the core region 100 becomes higher by Δn 0 = + 0.1% and + 0.3% by co-addition of F and Ge. In accordance with this, the amount of F added to the inner cladding layer 201 can be reduced to an amount of Δn 1 = −0.28%, and the flow rate of SiF 4 gas supplied in the F impregnation step is reduced. Is done.

ここで、上記した添加量でコア領域100にGeを添加した場合、Ge添加に伴うレイリー散乱損失の増大がF添加による損失の低減効果とほぼ相殺し、純SiOコアの光ファイバと同程度の伝送損失(例えばα1.55で0.170dB/km程度)となる。ただし、このような場合でも、コア領域100にFを添加するとともに、最外クラッド層の外縁部でFの添加量を減少させることによるコアへの応力集中の抑制効果、線引時における張力制御が容易化される効果等は同様に得られる。したがって、このような構成によれば、純SiOコアの光ファイバと同等の伝送損失を有する光ファイバを、より高い製造効率で低コストに製造することが可能となる。 Here, when Ge is added to the core region 100 with the above-described addition amount, the increase in Rayleigh scattering loss due to Ge addition almost offsets the loss reduction effect due to the addition of F, which is about the same as that of a pure SiO 2 core optical fiber. Transmission loss (for example, α 1.55 is about 0.170 dB / km). However, even in such a case, while adding F to the core region 100 and reducing the amount of F added at the outer edge of the outermost cladding layer, the effect of suppressing stress concentration on the core, and tension control during drawing The effect of facilitating the process is similarly obtained. Therefore, according to such a configuration, an optical fiber having a transmission loss equivalent to that of a pure SiO 2 core optical fiber can be manufactured with higher manufacturing efficiency and at low cost.

なお、内クラッド層及び外クラッド層の2層のクラッド層を有するクラッド領域において、外クラッド層の全体でFの添加量を小さくした構成では、外クラッド層への応力分散の効果が得られる一方で、クラッド領域の構成が光ファイバでの光の伝送特性にある程度の影響を与える場合がある。したがって、このような構成では、外クラッド層への応力分散の効果と、伝送特性への影響の効果とを考慮して、外クラッド層へのFの添加量等を好適に設定することが好ましい。   In the clad region having the two clad layers of the inner clad layer and the outer clad layer, the effect of stress dispersion to the outer clad layer can be obtained with the configuration in which the addition amount of F is reduced in the entire outer clad layer. Thus, the configuration of the cladding region may have some influence on the light transmission characteristics in the optical fiber. Therefore, in such a configuration, it is preferable to suitably set the amount of F added to the outer cladding layer in consideration of the effect of stress dispersion to the outer cladding layer and the effect of influence on the transmission characteristics. .

一方、最外クラッド層の外縁部においてFの添加量を減少させる構成では、光ファイバの伝送特性を劣化させることなく、コアへの応力集中を効率的に抑制することが可能となる。また、このような構成によれば、製造工程に応力分散のための新たな層を形成するなどの新たな工程を付加することなく、コアへの応力集中が抑制される構成の光ファイバ母材及び光ファイバを実現することが可能である。   On the other hand, in the configuration in which the amount of F added is reduced at the outer edge of the outermost cladding layer, it is possible to efficiently suppress stress concentration on the core without degrading the transmission characteristics of the optical fiber. Further, according to such a configuration, an optical fiber preform having a configuration in which stress concentration on the core is suppressed without adding a new process such as forming a new layer for stress dispersion to the manufacturing process. And an optical fiber can be realized.

本発明による光ファイバ、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法は、上記した各実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形及び構成の変更が可能である。例えば、クラッド領域の構成については、図1、図2、及び図5に示した構成例に限らず、様々な構成を用いることができる。   The optical fiber, the optical fiber preform manufacturing method, and the optical fiber manufacturing method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications and configuration changes are possible. For example, the configuration of the cladding region is not limited to the configuration examples shown in FIGS. 1, 2, and 5, and various configurations can be used.

また、最外クラッド層の外縁部でのFの添加量分布についても、その製造方法などに応じて、図1及び図2に示した構成以外の添加量分布としても良い。例えば、外縁部内の外周側の所定範囲で、Fの添加量が最小添加量で略一定とし、その内側(外縁部内の内周側)でFの添加量が変化する構成としても良い。このように、外縁部内の外側部分となる外周近傍に、Fの添加量が最小添加量でほぼ一定となる領域を設けることによって、その領域内での粘性を大きくして、外縁部への応力分散をさらに効率的に実現することが可能となる。   Further, the F addition amount distribution at the outer edge portion of the outermost cladding layer may be an addition amount distribution other than the configuration shown in FIGS. 1 and 2 according to the manufacturing method. For example, the F addition amount may be substantially constant at the minimum addition amount within a predetermined range on the outer peripheral side in the outer edge portion, and the F addition amount may change on the inner side (inner peripheral side in the outer edge portion). In this way, by providing a region where the addition amount of F is substantially constant at the minimum addition amount in the vicinity of the outer periphery which is the outer portion in the outer edge portion, the viscosity in that region is increased, and the stress on the outer edge portion is increased. Dispersion can be realized more efficiently.

また、外クラッド層などの最外クラッド層において、その内周近傍でのFの添加量が層内でのFの最大添加量よりも少ない構成であっても良い。すなわち、最外クラッド層を形成するときに、その内周近傍でFの添加量がやや減少する場合がある。このような添加量分布となった場合においても、上記した光ファイバの構成を適用することによって、外縁部への応力分散を実現することができる。   Further, in the outermost cladding layer such as the outer cladding layer, the F addition amount in the vicinity of the inner periphery thereof may be smaller than the maximum addition amount of F in the layer. That is, when the outermost cladding layer is formed, the amount of F added may be slightly reduced in the vicinity of the inner periphery thereof. Even in the case of such an addition amount distribution, stress distribution to the outer edge portion can be realized by applying the configuration of the optical fiber described above.

光ファイバの第1の実施形態の断面構造及び屈折率プロファイルを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-sectional structure and refractive index profile of 1st Embodiment of an optical fiber. 光ファイバの第2の実施形態の断面構造及び屈折率プロファイルを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-section and refractive index profile of 2nd Embodiment of an optical fiber. 光ファイバの製造方法を概略的に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of an optical fiber roughly. 光ファイバの製造方法、及び光ファイバの製造に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。It is a block diagram which shows schematically one Embodiment of the manufacturing method of an optical fiber, and the drawing apparatus used for manufacture of an optical fiber. 光ファイバの第3の実施形態の断面構造及び屈折率プロファイルを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross-section and refractive index profile of 3rd Embodiment of an optical fiber. 光ファイバの比較例での屈折率プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the refractive index profile in the comparative example of an optical fiber. 光ファイバにおける伝送損失の張力依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the tension dependence of the transmission loss in an optical fiber.

符号の説明Explanation of symbols

1…線引装置、11…線引炉、12…ヒータ、13…炉心管、14…不活性ガス供給部、15…不活性ガス供給通路、21…加熱炉、22…ヒータ、23…炉心管、24…Nガス供給部、25…Nガス供給通路、31…樹脂硬化部、32…UVランプ、41…外径測定器、42…ドラム、43…駆動モータ、44…制御ユニット、45…回転駆動軸、51…コーティングダイス、52…UV樹脂、61…ガイドローラ、
2…光ファイバ母材、3…光ファイバ、4…光ファイバ素線、100…コア領域、200…クラッド領域、201…内クラッド層、202…外クラッド層、205…外縁部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Drawing apparatus, 11 ... Drawing furnace, 12 ... Heater, 13 ... Core tube, 14 ... Inert gas supply part, 15 ... Inert gas supply passage, 21 ... Heating furnace, 22 ... Heater, 23 ... Core tube , 24... N 2 gas supply section, 25... N 2 gas supply passage, 31... Resin curing section, 32... UV lamp, 41. ... rotation drive shaft, 51 ... coating die, 52 ... UV resin, 61 ... guide roller,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Optical fiber base material, 3 ... Optical fiber, 4 ... Optical fiber strand, 100 ... Core area | region, 200 ... Cladding area | region, 201 ... Inner clad layer, 202 ... Outer clad layer, 205 ... Outer edge part.

Claims (6)

屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域と、前記コア領域の外周に設けられ、前記コア領域よりも屈折率が低くなるようにフッ素が添加された1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域とを備え、
前記1層または複数層のクラッド層のうちで最も外側に位置する最外クラッド層は、その外周を含み前記外周から7.5μmの厚さを有する外縁部内において、内側から外側にかけて屈折率が順次増加するようにフッ素の添加量が順次減少していくように構成されており、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、前記外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上であり、かつ、前記外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たすことを特徴とする光ファイバ。
A core region to which fluorine is added so that the refractive index is equal to or lower than that of pure SiO 2 , and fluorine is added so that the refractive index is lower than that of the core region. A clad region having one or more clad layers,
The outermost clad layer located on the outermost side among the one or more clad layers has a refractive index sequentially from the inner side to the outer side in the outer edge portion including the outer periphery and having a thickness of 7.5 μm from the outer periphery. When the relative refractive index difference in each part is defined in terms of% on the basis of the refractive index in pure SiO 2 , the outer edge portion is configured so that the amount of fluorine added decreases sequentially. the maximum value of the relative refractive index difference at the difference between the minimum value is not less 0.15% or more, and the relative refractive index difference with the outer peripheral [Delta] n a condition [Delta] n a ≧ -0.35%
An optical fiber characterized by satisfying
前記クラッド領域は、前記コア領域の外周に設けられた内クラッド層と、前記内クラッド層の外周に設けられて前記最外クラッド層となる外クラッド層との2層のクラッド層からなるとともに、
前記外クラッド層でのフッ素の平均添加量が、前記内クラッド層でのフッ素の平均添加量よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
The cladding region is composed of two cladding layers, an inner cladding layer provided on the outer periphery of the core region and an outer cladding layer provided on the outer periphery of the inner cladding layer and serving as the outermost cladding layer,
The optical fiber according to claim 1, wherein an average addition amount of fluorine in the outer cladding layer is smaller than an average addition amount of fluorine in the inner cladding layer.
前記コア領域は、各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、その平均比屈折率差Δnが、条件
Δn>−0.3%
を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の光ファイバ。
When the relative refractive index difference in each part is defined in terms of% based on the refractive index of pure SiO 2 , the core region has an average relative refractive index difference Δn 0 of the condition Δn 0 > −0.3%.
The optical fiber according to claim 1 or 2, wherein:
屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、前記コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、
合成された前記ガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、
フッ素を所定濃度で含むガス雰囲気中で、前記ガラス微粒子層にフッ素を含浸させて添加する含浸工程と、
脱水された前記ガラス微粒子層を加熱焼結して前記最外クラッド層とし、前記コア領域と、前記1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、
前記焼結工程において、加熱焼結時のガス雰囲気に含まれるフッ素の濃度を、含浸時の前記所定濃度よりも低い濃度として、前記ガラス微粒子層の外周を含み光ファイバとしたときに外周から7.5μmの厚さとなる外縁部から、添加されているフッ素の一部を除去し、前記外縁部の内側から外側に向かってフッ素の添加量が順次減少して、光ファイバとしたときに各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上となり、かつ、外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たす前記光ファイバ母材を形成することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
The clad region provided on the outer periphery of the core region has glass fine particles deposited on the outer periphery of the core base material including at least the core region to which fluorine is added so that the refractive index is equal to or lower than the refractive index of pure SiO 2. A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer to be an outermost clad layer located on the outermost side in one or a plurality of clad layers;
A dehydration step of heating and dehydrating the synthesized glass fine particle layer;
An impregnation step of impregnating and adding fluorine to the glass fine particle layer in a gas atmosphere containing fluorine at a predetermined concentration;
The dehydrated glass fine particle layer is heated and sintered to form the outermost cladding layer, and a firing is performed to form an optical fiber preform including the core region and a cladding region having the one or more cladding layers. A linking process,
In the sintering step, the concentration of fluorine contained in the gas atmosphere at the time of heating and sintering is set to a concentration lower than the predetermined concentration at the time of impregnation, and when the optical fiber including the outer periphery of the glass fine particle layer is formed, 7 When a part of the added fluorine is removed from the outer edge part having a thickness of 0.5 μm, and the amount of fluorine added is gradually decreased from the inner side to the outer side of the outer edge part to obtain an optical fiber in each part. when defining represent relative refractive index difference% based on the refractive index of pure SiO 2, the difference between the maximum and minimum values of the relative refractive index difference at the outer edge becomes 0.15% or more, and , conditions relative refractive index difference [Delta] n a of the outer peripheral Δn a ≧ -0.35%
An optical fiber preform manufacturing method characterized by forming the optical fiber preform satisfying
屈折率が純SiOの屈折率以下となるようにフッ素が添加されたコア領域を少なくとも含むコア母材の外周上にガラス微粒子を堆積させて、前記コア領域の外周に設けられるクラッド領域が有する1層または複数層のクラッド層のうちで、最も外側に位置する最外クラッド層となるガラス微粒子層を合成する合成工程と、
合成された前記ガラス微粒子層を加熱脱水する脱水工程と、
脱水された前記ガラス微粒子層を加熱焼結して前記最外クラッド層とし、前記コア領域と、前記1層または複数層のクラッド層を有するクラッド領域と、を備える光ファイバ母材を形成する焼結工程とを備え、
前記合成工程において、塩素を含む原料ガスを用いて前記ガラス微粒子層に塩素を添加するとともに、前記ガラス微粒子層の外周を含み光ファイバとしたときに外周から7.5μmの厚さとなる外縁部内において塩素の添加量が内側から外側に向かって順次減少していくように、前記塩素を含む原料ガスを調整して前記ガラス微粒子層の合成を行った後、添加された塩素をフッ素に置換し、光ファイバとしたときに各部における比屈折率差を純SiOでの屈折率を基準として%で表して定義したときに、外縁部での比屈折率差の最大値と最小値との差が0.15%以上となり、かつ、外周での比屈折率差Δnが条件
Δn≧−0.35%
を満たす前記光ファイバ母材を形成することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
The clad region provided on the outer periphery of the core region has glass fine particles deposited on the outer periphery of the core base material including at least the core region to which fluorine is added so that the refractive index is equal to or lower than the refractive index of pure SiO 2. A synthesizing step of synthesizing a glass fine particle layer to be an outermost clad layer located on the outermost side in one or a plurality of clad layers;
A dehydration step of heating and dehydrating the synthesized glass fine particle layer;
The dehydrated glass fine particle layer is heated and sintered to form the outermost cladding layer, and a firing is performed to form an optical fiber preform including the core region and a cladding region having the one or more cladding layers. A linking process,
In the synthesis step, chlorine is added to the glass fine particle layer using a chlorine-containing source gas, and the outer periphery of the glass fine particle layer is 7.5 μm thick from the outer periphery when the optical fiber is formed including the outer periphery of the glass fine particle layer. After adjusting the raw material gas containing chlorine and synthesizing the glass fine particle layer so that the amount of chlorine added gradually decreases from the inside toward the outside, the added chlorine is replaced with fluorine, When the relative refractive index difference in each part is defined as% based on the refractive index of pure SiO 2 when an optical fiber is used, the difference between the maximum and minimum relative refractive index differences at the outer edge is It becomes 0.15% or more, and conditions are the relative refractive index difference [Delta] n a of the outer peripheral Δn a ≧ -0.35%
An optical fiber preform manufacturing method characterized by forming the optical fiber preform satisfying
請求項4または5記載の光ファイバ母材の製造方法によって製造された光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉で線引された光ファイバを、前記線引炉の後段に設けられた加熱炉によって所定の温度範囲内の温度であるように加熱することを特徴とする光ファイバの製造方法。   An optical fiber drawn by a drawing furnace is provided at a subsequent stage of the drawing furnace when the optical fiber preform manufactured by the method of manufacturing an optical fiber preform according to claim 4 or 5 is drawn by heating. A method for producing an optical fiber, wherein the heating is performed by a heating furnace so that the temperature is within a predetermined temperature range.
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