JP5329991B2

JP5329991B2 - 希土類元素添加光ファイバ母材の製造方法

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Publication number: JP5329991B2
Application number: JP2009007738A
Authority: JP
Inventors: 成珍金; 哲也山本
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: JP2010163328A

Description

本発明は光ファイバ母材の製造方法に関し、特に、希土類元素添加の光ファイバ母材の製造方法に関する。

ＭＣＶＤ（modified chemical vapor deposition）法を用い、コア母材を作製する製法として、ガラス微粒子の形成と希土類元素含有化合物等を添加する工程を別個の工程として行う、液浸ＭＣＶＤと呼ばれる製造方法がある。該製造方法は、石英管の内周面にガラス微粒子を堆積した後、石英管の一方の端部から希土類元素含有化合物等を含む溶液を流し込んで微粒子中に浸透後、希土類元素含有化合物等を熱で拡散させた後にガラス微粒子を透明化させるという方法である。例えば、石英管内周面にガラス微粒子を堆積させてガラス微粒子層を形成する堆積工程、該ガラス微粒子層に希土類元素含有化合物の溶液を含浸させる液浸工程、乾燥工程を経て、ガラス微粒子層の透明化工程、及び石英管をコラプスする工程により光ファイバ母材を製造する方法が特許文献１に記載されている。上記液浸工程では、例えば、堆積工程の終了した石英管内に希土類元素含有化合物溶液を注ぎ込み、その後、余剰の溶液を捨てる方法が例示されている。

特開２００４−８３３９９号公報

しかしながら、円筒状石英管の内周面全面に希土類元素含有化合物溶液を均一に接触させることは容易ではない。石英管内に希土類元素含有化合物溶液で充満させる方法では、廃棄せねばならない処理済溶液の量が過大となり、コストの増加につながる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、液浸工程における希土類元素含有化合物溶液の使用量を少なくし、かつ、石英管の内周方向および管の長手方向にわたって均一な液浸処理が可能な、光ファイバ母材の製造方法を提供することにある。

すなわち、本発明は以下の通りである。
［１］ＭＣＶＤ法により石英管の内周面に形成されたガラス微粒子に、希土類元素含有化合物の溶液を含浸させることにより、希土類元素を添加する液浸工程を有する光ファイバ母材の製造方法であって、前記液浸工程において前記石英管に液体流出抑制手段が設けられ、前記石英管を中心軸の周りに回転しながら、前記ガラス微粒子に前記溶液を含浸させることを特徴とする希土類元素添加光ファイバ母材の製造方法。
［２］前記液体流出抑制手段が弾性材料を用いて形成された栓であり、前記液浸工程が、前記石英管に注入された前記溶液を、前記石英管の両端に装着された前記栓で封入し、前記栓が装着された石英管を回転させる工程である上記［１］記載の製造方法。
［３］少なくとも一方の前記栓の中央部に貫通孔が設けられ、前記貫通孔を通じて前記溶液が注入される、上記［２］記載の製造方法。
［４］前記液浸工程が含浸後の溶液の除去工程を含み、前記除去工程が、前記栓を取り外して含浸後の溶液を流出させる工程である、上記［２］または［３］記載の製造方法。
［５］前記液体流出抑制手段が前記石英管の内周面に形成された１以上のリング状突起であり、前記液浸工程が、前記石英管に注入された前記溶液の流出を前記リング状突起により抑制しつつ、前記石英管を回転させる工程である、上記［１］記載の製造方法。
［６］前記希土類元素含有化合物溶液が、希土類元素含有化合物と共添加化合物を含み、前記光ファイバ母材の開口数が０．０５〜０．２である上記［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］前記希土類元素がイッテルビウム（Ｙｂ）であり、共添加元素がアルミニウム(Ａｌ)であることを特徴とする上記［６］記載の製造方法。

液浸工程での希土類元素含有化合物溶液の使用量を少なくし、生産性が高く、かつ、石英管の内周方向および管の長手方向にわたって均一な液浸処理が可能な、光ファイバ母材の製造方法を実現できる。

図１は本発明に係る光ファイバ母材の製造方法を示すフローチャートである。図２は円筒状の石英管の内周面を湿潤させる一般的な方法を説明する断面図である。図３は、本発明の実施例１の液浸工程を説明する断面図である。図４は、図３の４−４断面図を示す。図５は、本発明の実施例２の液浸工程を説明する断面図である。図６は、本発明の実施例２の液浸工程を説明する断面図である。図７は、本発明の実施例１の方法で作製した光ファイバ母材の評価結果を示すチャートである。図８は、本発明の実施例２の方法で作製した光ファイバ母材の評価結果を示すチャートである。

以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明は、希土類元素がドープされたコアを有する光ファイバ母材の製造方法に関するものである。図１に本発明の製造方法をフローチャートで示す。図１に示すように、本発明の製造方法は、堆積工程Ｓ１、液浸工程Ｓ２、乾燥拡散工程Ｓ３、透明化工程Ｓ４、およびコラプス工程Ｓ５からなる。なお、堆積工程の前に、石英管の脱水工程Ｓ０を行っても良い。

［脱水工程（Ｓ０）］
ＭＣＶＤ法では有機金属原料中に含まれるＯＨ基やコア作製中に混入されるＯＨ基によって伝送損失が増え、レーザ特性を悪化させるためにＯＨ基の混入を抑制することが望ましい。そのため、脱水工程Ｓ０では、無水石英管を高温に加熱しつつ、その一端から脱水ガスを導入することで、石英管の内周面を脱水する。使用する脱水ガスとしては、Ｃｌ_２、ＳｉＣｌ_４、ＧｅＣｌ_４、ＰＯＣｌ_３、ＢＣｌ_３などを用いることができる。その際、脱水ガスを単独で供給しても構わないが、Ｏ_２、Ａｒ、Ｈｅなどのガスと同時に流しても良い。また、脱水温度は石英管内周面の損傷を考慮し、１２００℃から１５００℃が望ましい。なお、無水石英管とは、ＯＨを含む量が１ｐｐｍ以下（赤外線分光器による測定の限界）の石英管を意味する。

［堆積工程（Ｓ１）］
次に、堆積工程Ｓ１では、中空の石英管の内周面にガラス微粒子(以下、スートということがある)層を形成する。堆積工程では、石英管を加熱しつつ、その一端から、ガラス原料ガス、キャリヤガス、反応ガスなどを導入する。これにより、石英管内周面にガラス微粒子を堆積させることで、スート層を形成する。石英管を加熱する温度は１０００℃から１６００℃が好ましい。堆積時の加熱温度が１６００℃を超えると、微粒子ガラスの大きさや密度が変動し、希土類含有化合物をガラス微粒子中に浸透させる液浸工程Ｓ２（後述）にて、微粒子ガラス中に染み込む希土類元素のドーピング濃度に好ましく無い影響を与える。一方、１０００℃未満の低温で微粒子ガラスを堆積すると石英管からスート層が剥がれ落ちる場合がある。また、微粒子を堆積する際には石英管の内圧が、大気圧より約４Ｐａ低くなるようにガラス内圧を制御することが好ましい。
ＭＣＶＤで用いるガラス原料ガスとしては、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＦ_４、ＰＯＣｌ_３、ＢＦ_３、ＢＣｌ_３などが挙げられる。また、キャリヤガスとしては、Ｈｅ、Ａｒが挙げられ、反応ガスとしてはＯ_２が挙げられる。
なお、一般に、形成するスート層の層厚は、約０．０５ｍｍ〜約０．５ｍｍである。適当な層厚は使用する石英管の管径により異なるが、スート層を厚く堆積してコラプスする方が、光ファイバ母材からのファイバの生産量が増えるので上記範囲内で層厚は厚いほうが好ましい。

［液浸工程（Ｓ２）］
次の工程は、スート層が形成された石英管内周面に希土類元素含有化合物溶液（以下、処理液ともいう）を注入して、スート層に含浸させる液浸工程Ｓ２である。ここで、希土類元素含有化合物溶液は、希土類元素及び希土類元素との共添加物のそれぞれの塩化物または酸化物を溶解した溶液である。希土類元素含有化合物として、塩化エルビウム（ＥｒＣｌ_３、ＥｒＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ）、塩化ネオジム（ＮｄＣｌ_３）、塩化イッテルビウム（ＹｂＣｌ_３、ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ）、塩化ツリウム（ＴｍＣｌ_３）、塩化ランタン（ＬａＣｌ_３）など、共添加化合物として、ＡｌＣｌ_３、ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ、Ｐ_２Ｏ_５、Ｈ_３ＰＯ_４などが挙げられる。溶媒としてはアルコール類、水、塩酸などの極性溶媒が挙げられ、乾燥除去の容易性からエタノールが最も好ましい。

希土類元素添加のファイバの特性は、希土類元素や共添加物の濃度に大きく影響される。ＹｂとＡｌを共添加する場合、各々の溶液濃度（ｗｔ％）は、０．０５≦Ｙｂ≦１．５、０．０５≦Ａｌ≦２程度の範囲であることが望ましい。また、Ｙｂのクラスタリングはガラスのフォトダークニングに影響し、ファイバレーザ特性に悪影響を及ぼすため、ＡｌとＹｂのモル比もＹｂ添加光ファイバ特性に重要なパラメータである。つまり、Ｙｂのクラスタリングを抑制するためにはＡｌとＹｂのモル比Ｒ（＝Ａl／Ｙｂ）を３≦Ｒ≦１５にすることが望ましい。この範囲の比率にすることで、ＮＡが０．０５〜０．２の光ファイバ母材を提供することができる。

図２は、円筒状の石英管の内周面を湿潤させる場合に通常行われる方法を示す断面図である。旋盤（図示せず）にチャックしたままで石英管１内に希土類元素含有化合物溶液３を充満することは困難である。そこで、一旦、石英管１を旋盤から外し、タンク４に収容された希土類元素含有化合物溶液３に石英管１を漬けて溶液３を浸透させている。図２の場合には、石英管１の内周面に形成されたスート層２に含浸させるため、通常、タンク４に希土類元素含有化合物溶液３を５Ｌ（リットル）収容する必要がある。この方法だと、大量の希土類元素含有化合物溶液３が必要であり、かつ廃棄する溶液３の量も多くなるため、コスト的に不利である。また、一旦、石英管１を旋盤から取り外すので作業の連続性が損なわれる上に、石英管１の表面にも溶液３が付着するという問題点があった。

本発明者等は、液体流出抑制手段を採用し、かつ、石英管を中心軸の周りに回転させることで、液浸工程での処理液量を削減できることを見出した。
（液浸方法Ａ）
図３は、本発明の一実施形態における液浸工程を説明する断面図であり、図４は、図３の４−４断面図を示す。図３で示す本発明の一実施形態は、液体流出抑制手段として、石英管１０の内面に一つのリング状突起４０を設けた例を示す。石英管１０内に注入された希土類元素含有化合物溶液３０は、石英管の内周面に形成されたスート層２０のうち、下方の一部を覆う。このように一部のスート層２０が覆われた状態で、石英管１０を矢印の方向に回転させることで、スート層の全面に希土類元素含有化合物溶液３０が行渡り、含浸される。このとき、石英管１０の両端は開口しているため、回転中に図３の右端部からは、希土類元素含有化合物溶液３０が少量流出するが、リング状突起４０が設けられているため左端からの流出は殆ど無い。このため、図２のように管内に処理液を充満する場合に比べると少量の処理液量で処理できる。なお、図３の例では、リング状突起４０を左端側にのみ形成しているが、右端側に設けてもよいし、左右の両端にそれぞれリング状突起４０を設けることもできる。
突起の形状は特に限定されないが、加工性の点から、断面略三角形の突起が適している。突起の頂点付近はアールを有していても良い。突起の高さは特に限定されないが、液浸工程終了時でも、下部のスート層が浸漬している程度の高さに設定することが好ましい。したがって、スート層の層厚が、約０．０５〜約０．５ｍｍとすると、突起の高さは０．１〜３ｍｍが好ましい。

図３に示すリング状突起４０を本発明の液体流出抑制手段とする場合、処理液使用量の削減という効果はあるものの、作製された光ファイバにおけるコアＮＡやドーピング濃度が母材の長手方向で変動するという現象がみられた。このバラツキは、石英管に設けられた突起４０の近傍と、突起４０から離れた位置とで、希土類元素含有化合物溶液３０の濃度傾斜が生じることに起因するものと推定される。

（液浸方法Ｂ）
本発明者等は、処理液使用量の削減を実現しつつ、作製された光ファイバのコアＮＡやドーピング濃度の分布を均一にできる液浸方法として、図５、６に示す方法を見出した。以下、本発明の他の実施形態の液浸方法について説明する。
図５に示す実施形態は、スート層２１が形成された石英管１１の両端の開口にゴム栓４１および４２を挿入し、共添加成分を含む希土類元素含有化合物溶液（処理液という場合がある）３１が石英管１１外に流出するのを防止しつつ、石英管１１を回転する態様を説明している。つまり、本実施形態では、ゴム栓４１、４２を液体流出抑制手段として用いる。石英管１１を回転させるため、下部に溜められた少量の処理液３１が、スート層２１の全面に行き渡り、微粒子ガラスに効果的に含浸される。スート層２１には凹凸形状等が形成されていないため、凹凸起因の濃度ムラが発生することはなく、均一な処理が行われる。石英管１１内への処理液３１の投入量は、石英管１１の管径やスート層２１の厚さによっても異なるが、底面に位置するスート層２１の表面から２〜５ｍｍの水位であることが好ましい。この水位は石英管１１の内容積の約２０〜４０％に相当する。

石英管１１の内部への希土類元素含有化合物溶液３１の注入は種々の方法を採用できるが、その一つの形態を図６に示す。図６に示すように、一方のゴム栓４３の中央に貫通孔４４が形成されており、貫通孔４４には注入管５０が挿入される。希土類元素含有化合物溶液３１は、注入管５０から石英管１１の内部に注入される。石英管１１はガラス旋盤により回転されるので、石英管１１内での注入管５０の高さ位置に達する量の希土類元素含有化合物溶液３１は必要ではない。言い換えると、希土類元素含有化合物溶液３１は貫通孔４４から流出するほど多量に注入する必要が無い。したがって、処理液を含浸させるための石英管１１の回転の際には、注入管５０を抜き取るだけでよく、貫通孔４４が形成されていないゴム栓に取り替える必要は無い。なお、このとき、注入管５０を抜き取った後の貫通孔４４に栓を取り付けても良い。また、注入管５０の石英管外の形状によっては、とりつけたままで石英管１１を回転することもできる。なお、このとき注入管５０に栓をつけても良い。また、貫通孔４４のないゴム栓に取り替えてもよい。また、貫通孔４４の直径を注入管５０の挿入部の外形より大きくし、貫通孔４４内で注入管５０が自由に回転できる態様にしておけば、注入管５０を抜き取ることなく石英管１１を回転させることができる。液浸の終了後には、石英管１１の両端で止めたゴム栓４１および４２または４３を外すことで、石英管１１中の残留共添加溶液を除去することができる。

ここで、弾性材料を用いて形成された栓としては、代表的な例としてゴム栓が挙げられるが、その材料は、希土類元素含有化合物溶液による溶解や膨潤などが生じない材料であれば特に種類は限定されない。例えば、架橋イソプレンゴムまたは架橋ブチルゴム、架橋イソブチレン・イソプレンゴム、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマーが挙げられる。熱可塑性エラストマーとしては、ウレタン系、エチレンプロピレン系、ＥＶＡ系、ＥＥＡ系、スチレン系などの各種エラストマー、ナイロン６、ナイロン６６、ポリエステル、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデンなどが挙げられる。また、熱硬化性エラストマーとしては、天然あるいは合成イソプレン系、エチレンプロピレンジエンモノマー系、イソプレンイソブチレン系、ニトリルブタジエン系、クロロプレン系、またはシリコーン系エラストマーなどを主成分とするものが挙げられる。これらの中でも、シリコーン系ゴム栓が好適に用いられる。

石英管の適切な回転速度は、石英管の管径によって異なる。たとえば、外径が２８ｍｍで内径が２５ｍｍの石英管の場合には、液浸方法Ａ、Ｂいずれの場合も、５〜２０回転／分が好ましい。この回転速度範囲であれば、石英管内面のスート層に、希土類元素含有化合物溶液を全面均一に浸透させることができる。

［乾燥拡散工程（Ｓ３）］
液浸の終了後、乾燥拡散工程Ｓ３に移る。石英管内は、残留処理液を除去後、Ｏ_２ガスを流しながら自然乾燥させる。自然乾燥の時間は約１時間でよい。
乾燥後、石英管の温度を上げるために外部熱源の温度を段階的に上げ、石英管の温度を１５０℃から１５００℃に加熱する。加熱は、脱水、希土類元素含有化合物および共添加物の分解、および、それら元素の拡散を目的としているので、１５０℃から１５００℃まで段階的に石英管温度を上げることが望ましい。希土類元素含有化合物および共添加物の分解は１５０℃以上であれば起こるため、分解後に希土類元素であるＥｒ、Ｙｂなどのイオンや、共添加物であるＡｌ、Ｐなどのイオンはこの乾燥拡散工程Ｓ３で、微粒子ガラス中に均一に拡散されて行くものと推定される。

［透明化工程（Ｓ４）］
乾燥拡散工程Ｓ３に引き続き、透明化工程Ｓ４を実行する。透明化工程は、石英管内にＣｌ_２等の脱水ガス及びＨｅなどのキャリヤガス、およびＯ_２ガスを流しながら石英管温度を１５００℃から１８００℃まで上げることにより、残留する微量の水分や異物を除去して希土類金属元素等が添加されたスート層を透明化することができる。

［コラプス工程（Ｓ５）］
透明化工程Ｓ４に引き続き、同等の温度で、石英管の外部から加熱し、石英管をコラプスさせた。コラプス工程Ｓ５により、希土類元素および共添加物元素がドープされた中実コアを有する光ファイバ母材が完成する。なお、コアが扁平になることを回避するため、石英管の内圧を、大気圧に対して０Ｐａ〜１０Ｐａ低くすることが望ましい。

［ＮＡ測定方法］および［デルタ測定方法］(デルタ＝比屈折率差)
光ファイバ母材のＮＡおよびデルタ（コアとクラッドとの比屈折率差）などの光学特性の測定は、光ファイバ母材内部屈折率分布測定装置を用いて行った。使用した装置は、Photon Kinetics社製のＰ１０４プリフォームアナライザ(preform analyzer)である。

以下、本発明について、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。

［実施例１］
外径２８ｍｍφ−管厚１．５ｍｍ−長さ４００ｍｍの無水石英管の内壁面に１．４ＳＬＭのＯ_２を流しながら段階的に温度を上げ、１２００〜１５００℃で石英管の内壁面の空焼きを行った後、５０ＳＣＣＭのＣｌ_２を流しながら１１３０℃で脱水を行った(脱水工程)。なお、ガラス旋盤による保持のため、石英管の両端に上記石英管よりも管径が大きな補助石英管を継ぎ足しても良い。補助石英管の長さは特に規定されないが、本実施例では長さ約５００ｍｍの補助石英管を用いた。この補助石英管には、スート層は形成されない。ここで、ＳＬＭおよびＳＣＣＭは、０℃基準で表記するガス流量の単位であり、それぞれ、Ｌ／ｍｉｎ、ｍＬ／ｍｉｎに相当する。
その後、０．５６ＳＬＭのＳｉＣｌ_４、０．４ＳＬＭのＨｅ、０．５ＳＬＭのＯ_２のガスを流しながら、１１８０℃で４回連続して、石英管内壁面へ微粒子ガラスの堆積を行った（堆積工程）。微粒子を堆積する際には石英管の内圧が大気圧より約４Ｐａ低くなるように石英管の内圧を制御した。

次に、端部の微粒子ガラスを石英管内面から除去し、ゴム栓を用いて補助石英管の両端を封止した。別途、０．６ｇのＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ（希土類元素含有化合物）、２ｇのＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ（共添加化合物）を３００ｍＬのエタノールに溶かした希土類元素含有化合物溶液（処理液ともいう）を調製した。１５０ｍＬの希土類元素含有化合物溶液を石英管中に注入した後、ガラス旋盤のチャックに保持した状態で石英管を１時間回転させ、石英管の内面全体に均一に希土類元素含有化合物溶液を浸透させた。このとき、注入された処理液の水位は、最も低いスート層の表面から約５ｍｍの高さであった。石英管を保持し、回転させることができるガラス旋盤のチャックの回転速度は１０回転/分で行った。ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２ＯとＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏは、いずれも水溶性であり、水、アルコール類に溶けるが、乾燥工程を考慮してアルコールを溶媒として用いた。ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ、ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏの共添加量は、目的とする光ファイバの性質によって異なるが、本実施例では、開口数（ＮＡ）が０．０６〜０．０８で、波長９１５ｎｍでのコア吸収係数が１００〜１２０ｄＢ／ｍになるように約０．５ｗｔ％のＹｂ濃度、および約０．６ｗｔ％のＡｌ濃度で共添加を行った（液浸工程）。

液浸処理後、石英管両端で止めたゴム栓を外し、石英管中の残留共添加溶液を流し捨てた後、Ｏ_２ガスを流しながら１時間ほど自然乾燥を行った。そして、石英管温度を上げるために外部熱源の温度を段階的に上げ、１５０℃から１５００℃の石英管の温度で加熱乾燥を行った（乾燥工程）。加熱乾燥は脱水、ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ、ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏの分解および、ＡｌとＹｂを拡散させるため、１５０℃から１５００℃まで石英管の加熱温度を段階的に昇温した。ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ、ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏの分解は１５０℃以上で起こり、生成したＹｂイオン、Ａｌイオンは加熱によって、微粒子ガラス中に均一に拡散される。
その後、石英管内の内圧を大気圧より４Ｐａ低くなるように維持し、Ｏ_２流量を０．３ＳＬＭ、Ｈｅ流量を０．７ＳＬＭ、Ｃｌ_２流量を２０ＳＣＣＭとして、混合ガスを流しながら石英管温度を１５００℃から１８００℃まで上げ、微粒子ガラスの透明化および石英管のコラプスを行った。コラスプに際しては、加熱不足により、コア中心部に気泡が発生したり、屈折率プロファイルに凹が生じたりすることがなく、逆に、加熱しすぎて、石英管が垂れたり、Ｙｂクラスタが起こらないように、適宜ヒータを移動させることで、長手方向のバラツキがない中実コアを作製した。光ファイバ母材内部屈折率分布測定装置（Photon Kinetics社製、モデルＰ１０４）による測定の結果、作製された光ファイバ母材のコア径は約２ｍｍφであった。

図５の液浸工程を経由する製造方法により、２８ｍｍφ−１．５ｍｍｔ-４００ｍｍＬの無水石英管を出発原料として、コラプス後、長さ２４０ｍｍの光ファイバ母材を作製した。作製された母材のＮＡ値とデルタ（Ｄｅｌｔａ、△）値を測定した。測定位置は、端から２０、６０、１００、１４０、１８０、２２０ｍｍの位置である。図７および表１に実施例１の光学特性の評価結果を示す。Ｒ−２０等の表示は、光ファイバ母材の測定位置を示す。プリフォーム径は、作製された母材の外径を示している。標準偏差は、Ｒ−２０の位置の測定値からＲ−２２０の位置の測定値までの６つのデータから算出した。長さ２４０ｍｍのコアのＮＡの長手方向のバラツキとして、６つのＮＡ値の標準偏差を２倍し、それを平均のＮＡで割った値を算出した。また、図７の横軸は、測定位置を示しており、左縦軸はＮＡ値、右縦軸はデルタ値である。
表１から、コアの長手方向におけるＮＡのバラツキは５％程度と小さかった。つまり、本実施例の液浸工程を用いることで、長手方向のバラツキが小さな光ファイバ母材を得ることができた。これにより、母材として用いることができる有効長さとして２４０ｍｍを確保できた（実施例２の２倍以上であった。）。このように特性のバラツキが改善されたことにより、特性の再現性や製造の安定性の確保が可能となる。

［実施例２］
実施例２では、外径２８ｍｍφ−管厚１．５ｍｍ−長さ４００ｍｍの無水石英管であって、端部からＲ＝３０ｍｍの位置に、図３に示すリング状突起を一つ有する無水石英管を用いて、液浸工程以外は実施例１と同じ方法で光ファイバ母材を製造した。以下、実施例２の液浸工程について説明する。

実施例１と同じ条件で、脱水工程及び堆積工程を行った石英管を用い、０．６ｇのＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ（希土類元素含有化合物）、２ｇのＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ（共添加化合物）を３００ｍｌのエタノールに溶解した溶液を調製し、石英管の一端から、パイプを回転しながら、５０ｍｌの希土類元素含有化合物溶液を少しずつ石英管中に注入した。注入後、ガラス旋盤のチャックで保持して石英管を１０回転/分の回転速度で１時間回転させ、石英管の内面全体に均一に希土類元素含有化合物溶液を浸透させた。石英管内に設けられたリング状突起は、石英管の一端からの希土類元素含有化合物溶液の流出を抑制する効果を有するものの、回転中に石英管の他端から希土類元素含有化合物溶液の一部は流出するので、適宜、溶液を補充しつつ回転を継続した。ＹｂＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏ、ＡｌＣｌ_３・６Ｈ_２Ｏの共添加量は、本実施例２では、開口数（ＮＡ）が０．０６〜０．０８、波長９１５ｎｍのコア吸収係数が１００〜１２０ｄＢ／ｍになるように約０．５ｗｔ％のＹｂ濃度、および約０．６ｗｔ％のＡｌ濃度で共添加を行った。液浸処理後、石英管中の残留共添加溶液を流し捨てた後、Ｏ_２ガスを流しながら1時間ほど自然乾燥を行った。その後、実施例１と同一の条件で、乾燥工程、透明化工程およびコラプス工程を行い、中実コアを作製した。光ファイバ母材内部屈折率分布測定装置による評価の結果、作製された光ファイバ母材のコア径は約２ｍｍφであった。

図８および表２は、実施例２の製法で作製されたコアの、長手方向におけるＮＡの変化を示す。長さ２４０ｍｍのコア母材に対し、コアＮＡの長手方向のバラツキは９％である。長手方向のバラツキは実施例１に比べると大きかった。

以上、実施例１および実施例２により詳細に説明したように、液体流出抑制手段を用いて液浸工程を行う本発明の光ファイバ母材の製造方法により、大量の希土類元素含有化合物溶液を使用することなく効果的な液浸処理を行うことができた。中でも液体流出抑制手段としてゴム栓を用いる方法により、処理液量を少なくすることに加えて、ＮＡなどのバラツキが小さく、均質な光ファイバ母材を製造することができる。

本発明の製造方法により、液浸法により、ＮＡなどのバラツキが小さく、均質な光ファイバ母材を高収率で製造することができる。

１石英管
２スート層
３希土類元素含有化合物溶液
４タンク
１０石英管
２０スート層
３０希土類元素含有化合物溶液
４０リング状突起
１１石英管
２１スート層
３１希土類元素含有化合物溶液（処理液）
４１，４２，４３ゴム栓
４４貫通孔
５０注入管

Claims

ＭＣＶＤ法により石英管の内周面に形成されたガラス微粒子に、希土類元素含有化合物の溶液を含浸させることにより、希土類元素を添加する液浸工程を有する光ファイバ母材の製造方法であって、
前記液浸工程において前記石英管に液体流出抑制手段が設けられ、前記石英管を中心軸の周りに回転しながら、前記ガラス微粒子に前記溶液を含浸させることを特徴とし、
該液体流出抑制手段が弾性材料を用いて形成された栓であり、
前記液浸工程が、前記石英管に注入された前記溶液を、前記石英管の両端に装着された前記栓で封入し、前記栓が装着された石英管を回転させる工程であり、
少なくとも一方の前記栓の中央部に貫通孔が設けられ、前記貫通孔に注入管が挿入され、該注入管から前記溶液が前記石英管内に注入されるようにし、かつ、前記石英管の回転の際には前記注入管を抜き取る、希土類元素添加光ファイバ母材の製造方法。
前記液浸工程が含浸後の溶液の除去工程を含み、前記除去工程が、前記栓を取り外して含浸後の溶液を流出させる工程である、請求項１記載の製造方法。
前記希土類元素含有化合物溶液が、希土類元素含有化合物と共添加化合物を含み、前記光ファイバ母材の開口数が０．０５〜０．２である請求項１または２に記載の製造方法。
前記希土類元素がイッテルビウム（Ｙｂ）であり、共添加元素がアルミニウム(Ａｌ)であることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。