JP5697065B2 - ガラス母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス母材の製造方法に関する。

従来、長距離伝送用ファイバにおいて、伝送損失の低損失化が求められている。そこで近年、純シリカコアを用いることによってレイリー散乱を抑制する方法が検討されている。非特許文献１には、純シリカコアの周囲にフッ素をドープしたクラッド層を設けることによって、クラッド層の屈折率を下げることで光をガイドする構造が提案されている。また、特許文献１には、光ファイバのコア部にアルカリ金属をドープし、クラッド部にフッ素をドープした構造が記載されている。

特許第３２７０１４８号公報

K. Nagayama et al., Electron. Lett., 38, pp.1168-1169 (2002).

このように、低損失の光ファイバとしては、非特許文献１や特許文献１に記載されているように、純シリカガラスからなるコアまたはアルカリ金属が添加されたコアに対してフッ素が添加されたクラッドの構成が挙げられる。また、長尺の光ファイバを作製するには、大きなコアガラス母材の作製が必要になる。このようなコアガラス母材の作製方法としては、気相軸付（ＶＡＤ：Vapor phase axial deposition）法を採用するのが望ましい。一方で、ＶＡＤ法において、コア部とクラッド部との界面におけるＯＨ基の生成を抑制するためには、コア部とクラッド部とを一括合成する必要がある。

また、ＶＡＤ法においてはフッ素自体をドープすることは極めて困難であるため、ガラス化工程においてフッ素をドープする必要があった。しかしながら、コア部にまでフッ素がドープされてしまうと、コア部の屈折率が下がるため、光のガイドに必要なコア部−クラッド部間の比屈折率差が確保できない場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガラス母材においてコア部とクラッド部とを一括合成する場合において、コア部より多量のフッ素をクラッド部にドープさせることができるガラス母材の製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係るガラス母材の製造方法は、出発材に堆積させた内側堆積スートと、内側堆積スートの外側に堆積させた外側堆積スートとから構成する多孔質ガラススートを形成するスート形成ステップと、スート形成ステップ後に、フッ素を添加しつつ多孔質ガラススートを焼結させて内側ガラス部と外側ガラス層とからなるガラス体を形成する焼結ステップと、を含むガラス母材の製造方法において、焼結ステップにおける内側堆積スートに添加するフッ素の添加量を、０ｇ／ｃｍ³以上外側堆積スートに添加するフッ素の添加量未満とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、焼結ステップ前に、内側堆積スートと外側堆積スートとの少なくとも境界部分におけるスート密度を、外側堆積スートの平均スート密度より高密度化する内側堆積スート高密度化ステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側堆積スートと外側堆積スートとの少なくとも境界部分におけるスート密度を、０．７ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側堆積スート高密度化ステップにおいて、内側堆積スートの平均スート密度を外側堆積スートの平均スート密度より高くすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側堆積スートの平均スート密度を、０．７ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、アルカリ金属元素を添加するアルカリ金属添加ステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、スート形成ステップ後かつ焼結ステップ前に、多孔質ガラススートを所定温度雰囲気において脱水する脱水ステップと、脱水ステップ後に、脱水ステップにおける所定温度以上の温度で仮焼結を行ってアルカリ金属元素が添加された内側堆積スートを収縮させる内側堆積スート収縮ステップと、をさらに含むことを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側堆積スート収縮ステップにおいて、内側堆積スートの平均スート密度を、０．７ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、アルカリ金属添加ステップが、多孔質ガラススートを、アルカリ金属元素をエアロゾル状にした雰囲気に曝すことによって、多孔質ガラススートの全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、アルカリ金属添加ステップが、多孔質ガラススートを、ガラス化炉の内部のアルカリ金属元素雰囲気に曝すことによって、多孔質ガラススートの全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、アルカリ金属添加ステップが、焼結ステップ後に、ガラス体を所定温度以上のアルカリ金属元素雰囲気に曝すことによって、ガラス体の全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、アルカリ金属元素が、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、またはセシウム（Ｃｓ）であることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側ガラス部に添加されたアルカリ金属元素の濃度が、１０ｗｔｐｐｍ以上１００００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、内側ガラス部に添加されたアルカリ金属元素の濃度が、１０ｗｔｐｐｍ以上５０００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、外側堆積スートの平均スート密度を、０．１５ｇ／ｃｍ³以上０．７ｇ／ｃｍ³未満とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、外側ガラス層の外径を、内側ガラス部の外径に対して２倍以上４．５倍以下とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、外側ガラス層の外径を、内側ガラス部の外径に対して３倍以上４．５倍以下とすることを特徴とする。

本発明に係るガラス母材の製造方法は、上記の発明において、ガラス体の外周に、さらに第２の多孔質ガラス層を外付けした後にガラス化を行ってガラス母材を製造する外付けステップをさらに有することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバは、断面の中心に位置する内側ガラス部と、内側ガラス部を取り囲む第１外側ガラス層と、第１外側ガラス層を取り囲む第２外側ガラス層と、を有する光ファイバであって、内側ガラス部の外径が、７．５μｍ以上１１．５μｍ以下であるとともに、第１外側ガラス層の外径が、内側ガラス部の外径に対して２倍以上４．５倍以下であり、第１外側ガラス層に対する内側ガラス部の比屈折率差が、０．２５％以上０．５％以下であるとともに、第１外側ガラス層の純シリカガラスに対する比屈折率差が、−０．５％以上−０．２５％以下であり、内側ガラス部と第１外側ガラス層との間において製造界面がなく、内側ガラス部のフッ素の添加量は、０ｇ／ｃｍ³以上第１外側ガラス部のフッ素の添加量未満であり、アルカリ金属元素が添加され、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下であるとともに、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバは、上記の発明において、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が０．４ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、コア部とクラッド部とを一括合成させる場合に、コア部に比してクラッド部のフッ素濃度が高いガラス母材を製造することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態によるＶＡＤ装置の要部を示す略線図である。 図２は、本発明の第１の実施形態による製造方法を示すフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施形態による製造方法により製造された多孔質ガラススートの径方向に沿ったスート密度を示すグラフである。 図４は、本発明の第１の実施形態による製造方法により製造されたガラス体の径方向に沿った屈折率を示すグラフである。 図５は、本発明の第１の実施形態による製造方法により製造されたガラス母材を示す断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態による製造方法により製造された多孔質ガラススートの径方向に沿ったスート密度の他の例を示すグラフである。 図７は、本発明の第２の実施形態によるＶＡＤ装置の要部を示す略線図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に用いるガラス化炉およびエアロゾル発生装置の要部を示す構成図である。 図９は、本発明の第３の実施形態による製造方法を示すフローチャートである。 図１０は、本発明の第３の実施形態に用いるガラス化炉および気化装置の要部を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。また、本明細書において特に定義しない用語については、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１における定義、測定方法に従うものとする。

まず、本発明の第１の実施形態に用いる気相軸付（ＶＡＤ）装置について説明する。図１は、この第１の実施形態に用いるＶＡＤ装置の要部を示す。

図１に示すように、この第１の実施形態に用いるＶＡＤ装置は、出発材としてのターゲットロッド５を保持しつつ回転させながら引き上げる引上機構（図示せず）と、ターゲットロッド５に石英ガラス微粒子を堆積させるため、または焼き締めを行うための、同心円状の構造を有する複数のバーナー２，３，４とを備える。多孔質ガラススート１は、ターゲットロッド５の外周に形成され、内側に合成される内側堆積スート１ａと、この内側堆積スート１ａの外側に合成される外側堆積スート１ｂとからなる。

このＶＡＤ装置におけるバーナー２は、内側堆積スート１ａを合成するためのバーナーである。バーナー２には、例えば、四塩化珪素などの主原料ガス、可燃ガスである水素（Ｈ₂）ガス、支燃ガスである酸素（Ｏ₂）ガス、およびキャリアガスを用いて、超音波によってミスト状にされたアルカリ金属の塩化物の水溶液などが流される。また、バーナー３は、外側堆積スート１ｂを合成するためのバーナーである。バーナー３には、例えば主原料ガス、キャリアガス、Ｈ₂ガス、およびＯ₂ガスなどが流される。さらに、バーナー４は、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界の部分を焼き締めるためのバーナーであり、Ｈ₂ガスおよびＯ₂ガスが流される。そして、これらのガスの火炎中の加水分解反応によって、合成石英ガラス微粒子がターゲットロッド５に吹き付けられて堆積し、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂが形成される。

次に、以上のように構成されたＶＡＤ装置を用いたＶＡＤ法による多孔質ガラススートの製造、および多孔質ガラススートからガラス体を経てガラス母材を製造した後、ガラス母材から光ファイバを製造するまでの一連の製造方法について説明する。図２は、この第１の実施形態による製造方法のフローチャートである。

すなわち、図２に示すように、バーナー２からターゲットロッド５に対して、石英ガラス微粒子およびミスト状の水溶液などを噴霧して、アルカリ金属として、例えば、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、またはセシウム（Ｃｓ）を添加しつつ石英ガラス微粒子を堆積させることにより、内側堆積スート１ａを形成する（ステップＳＴ１，ＳＴ２）。また、内側堆積スート１ａの形成に続けて、内側堆積スート１ａの外側に、バーナー３から石英ガラス微粒子を噴霧して石英ガラス微粒子を堆積させることにより、外側堆積スート１ｂを形成する（ステップＳＴ３）。

このように、内側堆積スート１ａにアルカリ金属元素を添加することによって、後述する光ファイバの製造時における線引き延伸時の仮想温度を下げることができるとともに、光ファイバの径方向に沿った歪を軽減することができるので、光ファイバの伝送損失を低減できる。また、内側堆積スート１ａに添加されるアルカリ金属の濃度は、後にガラス母材の内側ガラスになった時点で１０ｗｔｐｐｍよりも低いと、光ファイバを製造する際の線引き工程においてアルカリ金属による仮想温度の低減効果が低くなってしまい、高張力の線引き条件において歪の影響で伝送損失が増大するため好ましくない。一方、後にガラス母材の内側ガラスになった時点で、内側ガラスのアルカリ金属の濃度が１００００ｗｔｐｐｍよりも高いと、さらに最終製品としての光ファイバを製造する際に、この光ファイバのコア部となる領域が結晶化しやすい。そのため、後述するガラス化工程において割れてしまう可能性があるため好ましくない。したがって、内側堆積スート１ａに添加されるアルカリ金属の濃度は、１０ｗｔｐｐｍ以上１００００ｗｔｐｐｍ以下が好ましい。さらに、ガラス母材の内側ガラスになった時点でアルカリ金属の濃度が５０００ｗｔｐｐｍを超えると、製造した光ファイバにおいてアルカリ元素の影響によるレイリー散乱が増加する。したがって、内側堆積スート１ａに添加されるアルカリ金属の濃度は、１０ｗｔｐｐｍ以上５０００ｗｔｐｐｍ以下がより好ましい。

また、バーナー２によって内側堆積スート１ａを形成する際に、内側堆積スート１ａに対して塩素（Ｃｌ）をドープすると、後の工程でコア部となる領域の粘性を下げることができる。これによって、最終的に製造される光ファイバ内の歪を軽減することが可能となり、伝送損失の低減が可能となる。

また、内側堆積スート１ａに、アルミニウム（Ａｌ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、またはリン（Ｐ）などを添加することも可能である。これにより、内側堆積スート１ａから後に形成される内側ガラス部１１ａの屈折率と、その外側に合成される外側堆積スート１ｂから後に形成される第１外側ガラス層としての外側ガラス層１２ａの屈折率との調整を図ることができる。

また、上述したステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３と並行して、バーナー２とバーナー３との間に設置されたバーナー４から噴射した火炎によって内側堆積スート１ａの少なくとも外周部分を収縮させる。なお、この第１の実施形態においては、バーナー４には、Ｈ₂ガスとＯ₂ガスのみを流しているが、ＳｉＣｌ₄や硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）などの水溶液を超音波によってミスト状にしたものを同時に流すようにしてもよい。

上述したステップＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３によって、内側堆積スート１ａの外側に外側堆積スート１ｂが堆積された多孔質ガラススート１が製造される。このような内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの一括合成による多孔質ガラススート１の製造においては、内側堆積スート１ａの外周部分を収縮させているので、少なくとも外側堆積スート１ｂとの界面（境界部分）が焼き締めて収縮されている。なお、ＶＡＤ装置のバーナー２から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を調整することで火力を調整したり、バーナー４から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を調整することで火力を調整したりすることもできる。これによって、内側堆積スート１ａを、外側堆積スート１ｂとの境界部分のみならず全体的に焼き締めて、内側堆積スート１ａのスート密度を全体的に一様に増加させることも可能である。

図３は、以上のように製造された多孔質ガラススート１の径方向に沿った内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとのスート密度分布の一例を示すグラフである。図３に示すように、この第１の実施形態による多孔質ガラススート１においては、バーナー４から噴射した火炎によって内側堆積スート１ａの少なくとも外周部分を収縮させていることにより、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分におけるスート密度が、他の領域に比して高くなっている。このように、少なくとも内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂの境界部分におけるスート密度が他の領域に比して高密度化されている。この境界部分のスート密度を高密度化することによって、後の焼結工程において、フッ素を添加しつつガラス化を行う際に、外側堆積スート１ｂから内側堆積スート１ａへのフッ素の侵入を抑制できて、フッ素をほとんどドープさせないようにできる。

具体的には、少なくとも内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂの境界部分における高密度化されたスート密度の最大値、すなわち最大スート密度が０．７ｇ／ｃｍ³未満の場合、後の焼結工程における内側堆積スート１ａに侵入するフッ素量が多くなるため好ましくない。一方、この最大スート密度が１．７ｇ／ｃｍ³を超えると、この境界部分に閉気孔が生じてしまうため好ましくない。したがって、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分における最大スート密度は、０．７ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下、好適には１．０ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下とするのが好ましい。

また、外側堆積スート１ｂにおいては、具体的に、平均スート密度が０．１５ｇ／ｃｍ³未満の場合、ガラス化工程において多孔質ガラススートが崩れやすくなるため好ましくない。他方、平均スート密度が０．７ｇ／ｃｍ³以上の場合には、フッ素添加量が極端に少なくなって、製造されるガラス母材における内側ガラスと外側ガラスとの比屈折率差が、このガラス母材から製造される光ファイバに要求される所定の比屈折率差より小さくなるため好ましくない。したがって、外側堆積スート１ｂの平均スート密度は、０．１５ｇ／ｃｍ³以上０．７ｇ／ｃｍ³未満が好ましい。

次に、図２に示すように、多孔質ガラススート１をガラス化炉（図示せず）内において、所定温度で脱水工程を行う（ステップＳＴ４）。次に、この脱水工程における所定温度より高温で、例えば四フッ化珪素（ＳｉＦ₄）ガスとヘリウム（Ｈｅ）ガスとの混合ガス雰囲気において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化を行う（ステップＳＴ５）。

以上のようにして多孔質ガラススート１から製造されたガラス体１０ａの屈折率分布を図４に示す。図４に示すように、ガラス体１０ａは、内側堆積スート１ａから内側ガラス部１１ａが形成され、外側堆積スート１ｂから外側ガラス層１２ａが形成される。このとき、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの少なくとも境界部分におけるスート密度が、他の領域に比して高くなっていることにより、フッ素は外側ガラス層１２ａに多量にドープされており、内側ガラス部１１ａへのフッ素の添加量は抑制される。なお、多孔質ガラススート１における内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの少なくとも境界部分におけるスート密度が他の領域に比して高いことから、内側ガラス部１１ａにドープされたアルカリ金属が外側ガラス層１２ａに拡散することも防止される。

そのため、この第１の実施形態によるガラス体１０ａにおいては、内側ガラス部１１ａへのフッ素のドープ量に比して、外側ガラス層１２ａへのフッ素のドープ量が大きくなる。これにより、外側ガラス層１２ａの屈折率が内側ガラス部１１ａの屈折率に比して小さくなる。そして、これらの内側ガラス部１１ａの屈折率と外側ガラス層１２ａの屈折率とはそれぞれ、後に製造される光ファイバにおけるコア部とクラッド部との屈折率に反映される。

また、製造されたガラス体１０ａにおいて、内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁と外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂とは次のように決定される。すなわち、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂が内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁の２倍未満の場合、後の工程においてガラス体１０ａの表面にＯＨ基が生じた際、このＯＨ基の影響が、最終的に線引きした光ファイバのＯＨ基による損失、すなわち波長１３８３ｎｍにおける伝送損失の増加を引き起こす。また、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂を内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁の４．５倍より大きく設定すると、このガラス体１０ａに対して焼結ガラス化を行う際に、内側堆積スート１ａのスート密度と外側堆積スート１ｂのスート密度との相違から、重力の影響によって界面においてスートが滑って落下しやすくなり好ましくない。したがって、ガラス体１０ａにおいては、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂と内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁との間に、以下の（１）式が成立することが好ましい。
４．５×ｄ₁≧ｄ₂≧２×ｄ₁ ……（１）

また、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂を内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁の３倍以上にすると、後の工程においてＯＨ基の影響をほぼなくすことができるため好ましい。そのため、このガラス体１０ａにおいて、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂と内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁との間には、以下の（２）式が成立することがより好ましい。
４．５×ｄ₁≧ｄ₂≧３×ｄ₁ ……（２）

次に、ガラス化炉において、外側ガラス層１２ａの屈折率と同等になるように、ＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合雰囲気下で第２の多孔質ガラス層を堆積させて焼結ガラス化を２回行う、いわゆる外付け工程を行う（ステップＳＴ６）。これにより、図５に示すガラス母材１０が製造される。図５は、この第１の実施形態により製造されるガラス母材１０の断面形状を示す。図５に示すように、内側ガラス部１１ａから、光ファイバのコア部となる内側ガラス１１が形成される。また、第１外側ガラス層としての外側ガラス層１２ａと第２の多孔質ガラス層から形成された第２外側ガラス層としての外側ガラス層１２ｂとから、外側ガラス１２が形成される。これにより、内側ガラス１１および外側ガラス１２から構成されるガラス母材１０が製造される。

なお、このような製造方法によれば、内側ガラス部１１ａと外側ガラス層１２ａとの間において製造界面がないように形成される。これにより、内側ガラス１１と外側ガラス１２との間においても製造界面が存在しない。ここで、製造界面とは、製造工程においてガラス層の表面が一旦、たとえば大気などの水分を含む雰囲気に曝されてから、その表面上にさらにガラス層が形成される場合において、２つのガラス層の間の界面を意味する。このような製造界面に相当するものとしては、多孔質ガラススートを堆積して、この多孔質ガラススートを一度ガラス化して第１ガラス層を形成し、さらに第１ガラス層の表面に多孔質ガラススートを堆積して、この多孔質ガラススートをガラス化して第２ガラス層を形成した場合における、第１ガラス層と第２ガラス層との間の界面がある。これに対し、上述した製造方法によれば、ＶＡＤ法によって内側堆積スート１ａの形成に連続して、外側堆積スート１ｂを形成しているので、その後に製造される内側ガラス部１１ａと外側ガラス層１２ａとの間には製造界面が形成されない。

そして、以上のように製造されたガラス母材１０に対して、所定速度で線引き延伸を行う（ステップＳＴ７）。これにより、内側ガラス１１がコア部となり、外側ガラス１２がクラッド部となる光ファイバが製造される。この第１の実施形態において製造された光ファイバにおいては、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が１．０ｄＢ／ｋｍ以下、好適には、０．４ｄＢ／ｋｍ以下である。また、同様に、この第１の実施形態による光ファイバにおいては、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１８１ｄＢ／ｋｍ以下である。これにより、伝送損失はＩＴＵ−ＴＧ６５２Ｄの規格を満たすようになる。

以上説明したこの第１の実施形態によれば、ＶＡＤ装置として、少なくとも３本のバーナー２，３，４を用いて、組成が異なる内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの２層の多孔質ガラススート１を形成し、この多孔質ガラススート１をガラス化する前に、内側堆積スート１ａの少なくとも外側堆積スート１ｂとの境界部分を高密度化することにより、内側堆積スート１ａのフッ素添加量が外側堆積スート１ｂのフッ素添加量より小さくなるようにフッ素添加量に差が生じるため、内側ガラス１１よりも外側ガラス１２におけるフッ素添加量が多く屈折率の低いガラス母材１０を製造することが可能となる。

次に、上述した第１の実施形態に基づく実施例について説明する。表１は、これらの実施例における、カリウムの状態、フッ素の添加方法、スート密度、外径内径比のｄ₁／ｄ₂、カリウム濃度、純シリカガラスに対する比屈折率差、コア径、伝送損失、および焼締めバーナ（バーナー４）の使用または不使用（以下、各種条件）をそれぞれ示す表である。

[表１]

（実施例）
実施例においては、図１に示すＶＡＤ装置におけるバーナー２に、主原料ガスとしての例えば四塩化珪素（ＳｉＣｌ₄）ガスと、Ｈ₂ガス、Ｏ₂ガス、およびアルゴン（Ａｒ）ガスと、超音波によってミスト状にされた塩化カリウム（ＫＣｌ）水溶液またはＨｅガスをキャリアガスとしてエアロゾルとしたＫＣｌ、もしくはミスト状にされた硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）とを流す。これにより、内側堆積スート１ａを形成する。また、バーナー３に、主原料ガスとしての例えばＳｉＣｌ₄ガスと、Ｈ₂ガス、Ｏ₂ガス、およびＡｒガスとを流す。これにより、外側堆積スート１ｂを形成する。

また、実施例において、図３に示すスート密度分布において、表１に示すように多孔質ガラススート１の内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分における最大スート密度（表１中、界面）を、０．１８ｇ／ｃｍ^３以上１．１５ｇ／ｃｍ^３以下の範囲内において種々の密度とした。そして、これらの場合、最大スート密度となる境界部分を含む内側堆積スート１ａの平均スート密度（表１中、内側平均）は、０．２ｇ／ｃｍ^３以上１．１ｇ／ｃｍ^３以下の種々の密度になる。また、内側堆積スート１ａにおける最大スート密度（表１中、内側最大）は、０．９ｇ／ｃｍ^３以上１．１５ｇ／ｃｍ^３以下の種々の密度になる。さらに、外側堆積スート１ｂの平均スート密度（表１中、外側）は、０．１８ｇ／ｃｍ^３以上０．４３ｇ／ｃｍ^３以下の種々の密度となる。

そして、この多孔質ガラススート１に対して、ガラス化炉内において例えば１１００℃の温度で脱水工程を行う。続いて、脱水工程における処理温度より高温の例えば１３５０℃の温度で、ＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合ガス雰囲気下において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。ここで、表１において、フッ素を添加する方法に関して、コア部とクラッド部との界面のスート密度を増加させる場合（図３に対応）を「Ａ」、コア部全体のスート密度を増加させる場合（図６に対応）を「Ｂ」とする。

このように製造されたガラス体１０ａにおいて、内側ガラス部１１ａの純シリカガラスに対する比屈折率差が−０．１７％以上０．０２％以下であることが確認された。すなわち、内側ガラス部１１ａにフッ素の添加量が少ないことが確認された。一方、ガラス体１０ａにおける外側ガラス層１２ａの純シリカガラスに対する平均比屈折率差は、−０．５％以上−０．２５％以下であることが確認された。このように、この実施例においては、図４に示すような屈折率分布となることが確認された。さらに、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂の内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁に対する比（外径内径比、ｄ₁／ｄ₂）は１／１．９〜１／４．５とした。さらに、それぞれの実施例において、内側ガラス部１１ａに添加された元素の分析を行ったところ、カリウム（Ｋ）が５ｗｔｐｐｍ〜１００００ｗｔｐｐｍの種々の添加濃度で検出された。

その後、ガラス体１０ａの外側に、ガラス化炉において、外側ガラス層１２ａの屈折率と同等になるように、ＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合雰囲気下において焼結ガラス化を２回行う、いわゆる外付け工程を行って、図５に示すように、外側ガラス層１２ｂを形成する。これにより、ガラス母材１０を製造する。このように製造されたガラス母材１０における内側ガラス１１の外径とガラス母材１０の外径との比は、製造される光ファイバのコア径と外径との比に相当するように、７．５〜１１．５：１２５とするのが好ましく、８．０〜１１．３：１２５とするのがより好ましい。

そして、このように製造されたガラス母材１０に対して例えば１２００ｍ／ｍｉｎの速度で線引き延伸を行うことにより、外径が１２５μｍの光ファイバを製造する。なお、内側ガラス１１は、この光ファイバのコア部を形成し、そのコア径は７．５μｍ以上１１．５μｍ以下、好適には、８．０μｍ以上１１．３μｍ以下となる。また、製造された光ファイバにおいて、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が０．３２〜０．４２ｄＢ／ｋｍ、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１６３〜０．１８１ｄＢ／ｋｍであり、伝送損失はＩＴＵ−ＴＧ６５２Ｄの規格内となることが確認された。さらに、光ファイバのコア部における純シリカガラスに対する比屈折率差は、−０．１７％以上０．０２％以下、およびクラッド部における純シリカガラスに対する平均比屈折率差は、−０．５％以上−０．２５％以下であった。

また、以上のように製造された光ファイバを用いて、光伝送媒体として例えば５０ｋｍの光ファイバケーブルを製造したところ、波長１５５０ｎｍおよび波長１３８３ｎｍの両波長において伝送損失が増加しないことが確認された。

（実施例１）
なお、実施例１における各種条件については、上述した実施例において表１に示す通りである。

（実施例２）
実施例２においては上述した実施例に対してさらに、線引き延伸が行われた後の光ファイバに対してアニール処理を行うことも可能である。これにより、コア領域に添加されていたカリウム（Ｋ）が拡散する。そして、光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が、アニール処理を行っていない場合において、０．１６７ｄＢ／ｋｍ（実施例２−１）であったのに対し、アニール処理を実行した場合において、０．１６５ｄＢ／ｋｍ（実施例２−２）に低減することが確認された。

（実施例３）
表１に示すように、実施例３においては、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂の内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁に対する比（ｄ₁／ｄ₂）を１／２とした。そして、このガラス体１０ａに対して、外付け工程を行ってガラス母材１０を製造する。その後、製造されたガラス母材１０に対して線引き延伸を行うことによってコア径が１０．２μｍの光ファイバを製造する。

（実施例４）
実施例４においては、実施例２の条件に対して、図１に示すＶＡＤ装置のバーナー２から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を増加させて火力を強くする。一方で、実施例２の条件に比して、バーナー４から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を減少させて火力を弱くする。実施例４におけるその他の条件については、実施例２と同様である。これにより、内側堆積スート１ａにおけるスート密度を全体的に一様に増加させる。

このようにして製造された多孔質ガラススート１の径方向に沿ったスート密度分布を図６に示す。ここで、内側堆積スート１ａの、最も高いスート密度、平均スート密度、および外側堆積スート１ｂのスート密度は、表１に示す通りであり、最もスート密度が低い領域で０．７ｇ／ｃｍ³である。

次に、実施例１の条件に対してフッ素の流量を増加させて焼結ガラス化工程を行い、ガラス体１０ａを製造する。ここで、ガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。続いて、ガラス体１０ａに対して外付け工程を行い、ガラス母材１０を製造した後、線引き延伸を行って、コア径が１０．８μｍの光ファイバを製造する。なお、実施例４におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例５）
実施例５においては、実施例４での条件に対して、さらにバーナー２，４の火力を増加させて内側堆積スート１ａの平均スート密度を増加させる。その後は実施例４と同様である。ここで、ガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。実施例５におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例６）
実施例６においては、実施例２においてさらに、Ｋの添加量を１０〜１００００ｗｔｐｐｍの範囲で変更させてガラス母材１０を製造した後、それぞれのガラス母材１０からそれぞれ光ファイバを製造する。このように製造された光ファイバをそれぞれ、実施例６−１，６−２，６−３，６−４，６−５，６−６，６−７，６−８，６−９，６−１０，６−１１として、それらの結果を表１に示す。なお、いずれのガラス体１０ａにおいても、外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂に対する内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁の比（ｄ₁／ｄ₂）は１／３とする。

表１から、実施例６−１〜６−１１においては、それぞれのガラス体１０ａの外側ガラス層１２ａおよび内側ガラス部１１ａの純シリカガラスに対する比屈折率差、および製造したガラス母材１０の光学特性におけるいずれの損失特性も所望の範囲を満たしていることが分かる。

（実施例７）
実施例７においては、バーナー２に、ＳｉＣｌ₄ガス、Ａｒガス、Ｈ₂ガス、Ｏ₂ガス、および塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）を流してアルミニウム（Ａｌ）を添加すること以外は、実施例１と同様にして内側堆積スート１ａを製造する。なお、Ａｌ以外にもＧｅやＰを添加してもよい。これにより、後に製造される外側ガラス層１２ａとの屈折率の調整を図ることができる。

ここで、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分の最大のスート密度、外側堆積スート１ｂの平均スート密度、および最大スート密度となっている内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分を含む内側堆積スート１ａの平均スート密度は、表１に示す通りである。なお、内側堆積スート１ａに添加されるＡｌの濃度は０．２ｗｔｐｐｍであった。

次に、多孔質ガラススート１に対してガラス化工程を行ってガラス体１０ａを製造する。ガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。そして、製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行って、ガラス母材１０を製造した後、線引き延伸を行って、コア径が９．２μｍの光ファイバを製造する。実施例７におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例８）
実施例８においては、噴霧堆積させて多孔質ガラススート１を製造する際における硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）水溶液のミストの流量を実施例１の条件に比して減少させる以外は、実施例１と同様である。

そして、このガラス体１０ａに対して外付け工程を行ってガラス母材１０を製造した後、このガラス母材１０に対して、例えば１２００ｍ／ｍｉｎの速度で線引き延伸を行って、コア径が１０．８μｍの光ファイバを製造する。実施例８におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例９）
実施例９においては、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの堆積量の比率を実施例１と異なる比率とする以外は実施例１と同様の条件である。そして、製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行ってガラス母材１０を製造した後、ガラス母材１０に対して線引き延伸を行うことによって、コア径１０．８μｍの光ファイバを製造する。実施例９におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に用いるＶＡＤ装置について説明する。図７は、この第２の実施形態に用いるＶＡＤ装置の要部を示す略線図である。図７に示すように、この第２の実施形態においては、第１の実施形態と異なり、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分を収縮させて焼き締めるためのバーナー４が設けられていない（表１中、焼締めバーナー未使用）。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

（実施例１０）
次に、第２の実施形態によるＶＡＤ装置を用いた実施例１０について説明する。この実施例１０においては、実施例１での条件に対して、バーナー３から放出されるＨ₂ガスとＯ₂ガスとの量を増加させて火力を強くしつつ多孔質ガラススート１を堆積させた。これにより、内側堆積スート１ａの形成後、その外側に外側堆積スート１ｂを堆積するとともに、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分を焼き締めることができる。製造した多孔質ガラススート１における径方向に沿ったスート密度は、第１の実施形態と同様の図３に示すスート密度分布になる。すなわち、この実施例１０においては、バーナー３から放出されるＨ₂ガスとＯ₂ガスとの量を増加させることによって、表１に示すように、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分におけるスート密度を高くし、最大のスート密度を０．７ｇ／ｃｍ³以上、好適には１．０ｇ／ｃｍ³とする。実施例１０におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

その後、実施例１と同様にして、多孔質ガラススート１に対してガラス化炉におけるガラス化工程を行うことによって、ガラス体１０ａを製造する。このように製造されたガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。

続いて、このようにガラス化されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行って、ガラス母材１０を製造した後、このガラス母材１０を線引き延伸して、コア径が１１．２μｍの光ファイバを製造する。

さらに、線引き延伸を行った後の光ファイバに対してアニール処理を行うことも可能である。これにより、コア領域に添加されていたカリウム（Ｋ）が拡散する。そして、表１に示すように、この光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が、アニール処理を行っていない場合において０．１６９ｄＢ／ｋｍ（実施例１０−１）であったのに対し、アニール処理を行った場合には、０．１６７ｄＢ／ｋｍ（実施例１０−２）まで低減することが確認された。実施例１０におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例１１）
実施例１１においては、図７に示すＶＡＤ装置を用いて多孔質ガラススート１を製造する。すなわち、バーナー２に、Ｈｅガスをキャリアガスとして、主原料ガスとしてのＳｉＣｌ_４ガスと、Ａｒガス、Ｈ_２ガス、およびＯ_２ガスと、ＫＣｌのエアロゾルとを流す。そして、ターゲットロッド５に対して、これらのエアロゾルおよび混合ガスを噴霧して堆積させる。これにより、Ｋが添加された内側堆積スート１ａを製造する。また、バーナー３には、ＳｉＣｌ_４ガス、Ａｒガス、Ｈ_２ガス、およびＯ_２ガスを流す。これにより内側堆積スート１ａの外側に外側堆積スート１ｂを形成する。

このように製造された多孔質ガラススート１のスート密度は、多孔質ガラススート１の径方向に沿ってほぼ一様になる。そして、このような多孔質ガラススート１に対して、ガラス化炉において例えば１０００℃の温度雰囲気で脱水工程を行った後、さらに高温の例えば１１５０℃の温度雰囲気で仮焼結ガラス化工程を行う。これによって、アルカリ金属のＫが添加された内側堆積スート１ａを選択的に収縮させて、内側堆積スート１ａの全体のスート密度を、例えば０．１８ｇ／ｃｍ³から０．７３ｇ／ｃｍ³まで増加させる（表１中、０．１８→０．７３等と記載）。これに伴って、内側堆積スート１ａの最大スート密度も増加する。一方、外側堆積スート１ｂは収縮させずに、スート密度を０．１８ｇ／ｃｍ³のままで維持する。

ここで、ＶＡＤ法による合成時においては、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの間でスート密度に差が生じないようにし、内側堆積スート１ａにのみアルカリ金属を添加する。このアルカリ金属が添加された内側堆積スート１ａにおいては、比較的低温で緻密化が進む。この緻密化が進む仮焼結ガラス化工程における好適な温度範囲については、次のようにして選択される。すなわち、外側堆積スート１ｂに対する仮焼結ガラス化の温度が１１００℃より低いと、内側堆積スート１ａの収縮量が少なくなり、内側堆積スート１ａへのフッ素の侵入を抑制できない。一方、仮焼結ガラス化の温度が１２５０℃より高いと内側堆積スート１ａの焼結が進行してしまい、外側堆積スート１ｂが崩れやすくなるため好ましくない。そのため、この実施例１１における仮焼結ガラス化工程においては、１１００℃以上１２５０℃以下の温度雰囲気とするのが好ましい。これにより、外側堆積スート１ｂのスート密度を増加させずに、内側堆積スート１ａのスート密度のみを増加できる。

また、内側堆積スート１ａにおける平均スート密度については、０．７ｇ／ｃｍ³未満の場合は添加されるフッ素量が多くなって、内側ガラス部１１ａと外側ガラス層１２ａとの比屈折率差が、必要とされる比屈折率差以上にならないため好ましくない。また、内側堆積スート１ａの平均スート密度が１．７ｇ／ｃｍ³を超えると、内側堆積スート１ａに閉気孔が生じてしまうため好ましくない。したがって、内側堆積スート１ａの平均スート密度は、０．７ｇ／ｃｍ³以上１．７ｇ／ｃｍ³以下とするのが好ましい。

その後、この多孔質ガラススート１に対して、例えば１３５０℃の温度でＳｉＦ₄ガスおよびＨｅガスの混合ガス雰囲気において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化を行う。この場合、内側堆積スート１ａ全体のスート密度が外側堆積スート１ｂのスート密度より大きくなっていることにより、この焼結ガラス化工程においてフッ素を添加する際に、内側堆積スート１ａへのフッ素の侵入を抑制できる。これにより、内側堆積スート１ａにはフッ素がほとんどドープされない。なお、このように、ガラス化工程において、内側堆積スート１ａ全体のスート密度を外側堆積スート１ｂのスート密度より大きくしてフッ素を添加する方法を、表１においては「Ｃ」と記載する。

このように製造されたガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。次に、このように製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行うことによりガラス母材１０を製造する。そして、このガラス母材１０に対して線引き延伸を行うことにより、コア径が１０．２μｍの光ファイバを製造する。実施例１１におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例１２）
実施例１２においては、図７に示すＶＡＤ装置を用いて多孔質ガラススート１を製造する。なお、実施例１２においては、実施例１１における条件に比して、添加するＫ（ＫＣｌ）の濃度を表１に示すように増加させる。このように製造された多孔質ガラススート１のスート密度は、多孔質ガラススート１の径方向に沿ってほぼ一様になり、内側堆積スート１ａおよび外側堆積スート１ｂのスート密度はいずれも、０．１８ｇ／ｃｍ^３となる。

そして、この多孔質ガラススート１に対して、ガラス化炉において例えば１０００℃の温度雰囲気で脱水工程を行った後、これより高温の例えば１１１０℃の温度雰囲気に曝す。これによって、Ｋが添加された内側堆積スート１ａを選択的に収縮させ、スート密度を０．１８ｇ／ｃｍ³から０．８２ｇ／ｃｍ³まで増加させる。一方、外側堆積スート１ｂは収縮させずに、スート密度を０．１８ｇ／ｃｍ³のままで維持する。

そして、この多孔質ガラススート１に対して、例えば１３５０℃の温度でＳｉＦ₄ガスおよびＨｅガスの混合ガス雰囲気において、フッ素を添加しつつガラス化を行う。このように製造されたガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。

次に、このように製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行うことによりガラス母材１０を製造する。そして、このガラス母材１０に対して線引き延伸を行うことによりコア径が９．７μｍの光ファイバを製造する。実施例１２におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（実施例１３）
実施例１３においては、図７に示すＶＡＤ装置を用いて多孔質ガラススート１を製造する。なお、実施例１３においては、実施例１１における条件に比して、添加するＫ（ＫＣｌ）の濃度を表１に示すように減少させる。このように製造された多孔質ガラススート１のスート密度は、多孔質ガラススート１の径方向に沿ってほぼ一様になる。

そして、多孔質ガラススート１に対して、ガラス化炉において例えば１０００℃の温度雰囲気で脱水工程を行った後、さらに高温の例えば１２３０℃の温度雰囲気に曝す。これによって、Ｋが添加された内側堆積スート１ａを選択的に収縮させ、スート密度を増加させる。一方、外側堆積スート１ｂのスート密度は維持する。

そして、この多孔質ガラススート１に対して、例えば、ＳｉＦ₄ガスおよびＨｅガスの混合ガス雰囲気下で、例えば１３５０℃の温度雰囲気において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化を行う。このように製造されたガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。

次に、このように製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行うことにより、ガラス母材１０を製造する。そして、このガラス母材１０に対して線引き延伸を行うことによりコア径が９．６μｍの光ファイバを製造する。実施例１３におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（比較例）
次に、上述した第１の実施形態に基づく実施例１〜９、および第２の実施形態に基づく実施例１０〜１３の効果を確認するための比較例について説明する。

（比較例１）
まず、比較例１について説明する。この比較例１においては、まず、図１に示すＶＡＤ装置においてバーナー２のみが設けられ、バーナー３，４が設けられていない構成のＶＡＤ装置を用いる。そして、バーナー２からは、主原料ガスとしてのＳｉＣｌ₄ガスと、Ａｒガス、Ｈ₂ガス、およびＯ₂ガスと、ＫＣｌ水溶液を超音波によって霧状（ミスト状）にした液体を、Ａｒガスをキャリアガスとして流す。これによって、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じない多孔質ガラススートを製造する。そして、この多孔質ガラススートを、ガラス化炉内において、ＫＣｌが固体粒子状で含まれるエアロゾル雰囲気下に曝すことによって、多孔質ガラススートにＫを添加しつつガラス体を製造する。この場合、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じていないため、全体にカリウムが添加されたガラス体が製造される。なお、このガラス体に添加されているカリウムの濃度は３００ｗｔｐｐｍであり、その屈折率は純シリカガラスと同等であった。

その後、このガラス体１０ａに対して、さらに多孔質ガラススートを堆積させた後、フッ素を添加しつつガラス化を行うことにより、ガラス母材を製造する。このガラス母材におけるフッ素が添加された領域においては、純シリカガラスに対する比屈折率差が−０．３１％であった。そして、さらに同等の屈折率となるように、フッ素を添加しつつガラスを形成する外付け工程を行う。これにより、Ｋが添加された領域の外径と、フッ素（Ｆ）が添加された領域の外径との比が１０．２：１２５となるガラス母材を製造した。なお、表１においては、このようなフッ素が添加された層を形成するフッ素添加方法を「Ｄ」とする。その後、このガラス母材に対して、実施例１と同様にして線引き延伸を行うことにより、光ファイバを製造した。このように製造した光ファイバにおいては、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が３ｄＢ／ｋｍ以上となり、極めて大きな値となってしまった。比較例１におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（比較例２）
比較例２においては、図１に示すＶＡＤ装置を用いて、外側堆積スートを形成するためのバーナー３の火力を増加させることによって、外側堆積スートの平均スート密度を０．６２ｇ／ｃｍ³まで増加させた。

次に、このように製造された多孔質ガラススートに対して、実施例２と同様にして焼結ガラス化工程を行うことによって、ガラス体を製造する。この場合、表１に示すように、内側ガラス部の純シリカガラスに対する比屈折率差は−０．０５％、外側ガラス層の純シリカガラスに対する比屈折率差は−０．１５％であった。すなわち、内側ガラス部と外側ガラス層との間において、光ファイバを製造する際の所望の比屈折率差は得られなかった。比較例２におけるその他の各種条件については表１に示す通りである。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、ＶＡＤ装置の要部については第１の実施形態と同様であり、図８は、この第３の実施形態によるガラス化炉およびエアロゾル発生装置を示す。

図８に示すように、この第３の実施形態によるガラス化炉６は、ヒーター６ａを備えるとともに、エアロゾルを発生可能に構成されたエアロゾル発生装置７と接続されている。そして、このガラス化炉６において、例えば１１００℃程度の所定温度で多孔質ガラススート１に対して、脱水処理を行う。また、脱水処理を行った後、エアロゾル発生装置７から例えばＫＣｌなどのアルカリ金属と塩素との化合物のエアロゾルを供給しつつ、多孔質ガラススート１の全体にＫなどのアルカリ金属元素を浸透させる。なお、キャリアガスとしては、ＨｅやＡｒなどの不活性ガスを用いることが可能である。

その後、多孔質ガラススート１を、例えば、ＳｉＦ₄などのフッ素化合物ガスとＨｅなどの不活性ガスとの混合ガス雰囲気に、脱水処理における所定温度以上の例えば１３５０℃程度の高温で曝すことにより、多孔質ガラススート１に対してフッ素を添加しつつガラス化を行う。

次に、以上のように構成された、ＶＡＤ装置を用いた多孔質ガラススートの製造、ガラス化炉を用いたガラス体の製造、ガラス体からのガラス母材の製造、およびガラス母材から光ファイバを製造するまでの一連の製造方法について説明する。図９は、この第３の実施形態による製造方法のフローチャートである。

すなわち、第１の実施形態と同様に図１に示すＶＡＤ装置を用いて内側堆積スート１ａを形成する（図９中、ステップＳＴ１１）。なお、内側堆積スート１ａに、Ａｌ、Ｇｅ、またはＰなどを添加してもよい。これにより、内側堆積スート１ａから後に形成される内側ガラス部１１ａの屈折率と、その外側に合成される外側堆積スート１ｂから後に形成される外側ガラス層１２ａの屈折率との調整を図ることができる。次に、内側堆積スート１ａの外側に、バーナー３から各ガスを噴霧させて石英ガラス微粒子を堆積させて外側堆積スート１ｂを堆積させる（図９中、ステップＳＴ１２）。

さらに、上述したステップＳＴ１１，ＳＴ１２と並行して、バーナー２とバーナー３との間に設置されたバーナー４から噴射した火炎によって内側堆積スート１ａの少なくとも外周部分を収縮させる。なお、この第３の実施形態においては、バーナー４には、Ｈ₂ガスとＯ₂ガスのみを流しているが、ＳｉＣｌ₄やＫＮＯ₃などの水溶液を超音波によってミスト状にしたものを同時に流してもよい。

上述したステップＳＴ１１，ＳＴ１２によって、内側堆積スート１ａの外側に外側堆積スート１ｂが堆積されて多孔質ガラススート１が製造される。また、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの一括合成による多孔質ガラススート１の製造においては、内側堆積スート１ａの外周部分を収縮させているので、少なくとも外側堆積スート１ｂとの界面（境界部分）が焼き締めて収縮されている。なお、ＶＡＤ装置のバーナー２から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を調整することで火力を調整したり、バーナー４から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を調整することで火力を調整したりすることもできる。これによって、内側堆積スート１ａを、外側堆積スート１ｂとの境界部分のみならず全体的に焼き締めて、内側堆積スート１ａのスート密度を全体的に一様に増加させることも可能である。

その後、以上のように製造された多孔質ガラススート１の全体にアルカリ金属元素を添加する（ステップＳＴ１３）。アルカリ金属は拡散しやすいため、多孔質ガラススート１におけるスート密度によらずに、多孔質ガラススート１の全体に拡散される。そのため、内側堆積スート１ａおよび外側堆積スート１ｂの両方にアルカリ金属を添加することが可能である。なお、このアルカリ金属元素の添加は、必要に応じて、後述する脱水工程後や焼結ガラス化工程後に行うことも可能である。ここで、アルカリ金属としては、例えば、Ｋ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｒｂ、またはＣｓを挙げることができる。このように、多孔質ガラススート１にアルカリ金属を添加することによって、後述する光ファイバの製造時における線引き延伸時の仮想温度を下げることができるとともに、光ファイバの径方向に沿った歪を軽減することができるので、光ファイバの伝送損失を低減できる。

また、多孔質ガラススート１の形成後、例えばガラス化炉などにおいてＣｌをドープしてもよい。多孔質ガラススート１の形成後にＣｌをドープすると、ドープされた領域の粘性を下げることができる。これによって、最終的に製造される光ファイバ内の歪を軽減することが可能となり、伝送損失の低減が可能となる。

また、アルカリ金属を添加する際には、種々の方法を採用することができる。すなわち、添加する際の例えばＫＣｌなどのアルカリ金属化合物の状態を、固相（固体粒子）、水溶液などの液相（液体）、および気相（気体、イオン）のいずれにするかによって、種々の方法を採用することが可能である。

そして、この第３の実施形態のように、ステップＳＴ１３において、ＶＡＤ装置における多孔質ガラススート１の合成時にアルカリ金属を多孔質ガラススート１にドープする場合、アルカリ金属化合物の状態を、固相であるエアロゾル、または液相であるミストとするのが好ましい。アルカリ金属を小径のエアロゾル状にすることで、アルカリ金属が、多孔質ガラススート１の表面に付着しやすくなるとともに、多孔質ガラススート１内への拡散が可能となり、後に形成されるガラス体全体にアルカリ金属を添加できる。

また、後の工程である焼結ガラス化工程より前に、アルカリ金属を多孔質ガラススート１にドープする場合には、アルカリ金属化合物を、固相であるエアロゾル、または気相であるイオン状にするのが好ましい。多孔質ガラススート１を高温のアルカリ金属イオンの雰囲気下に曝すことによって、多孔質ガラススート１全体にアルカリ金属元素を添加できる。

また、多孔質ガラススート１に添加されるアルカリ金属の濃度については、後にガラス母材１０になった時点で１０ｗｔｐｐｍよりも低いと、光ファイバを製造する際の線引き工程においてアルカリ金属による仮想温度の低減効果が低くなり、高張力の線引き条件において歪の影響で伝送損失が増大するため好ましくない。一方、後にガラス母材１０になった時点で、内側ガラスのアルカリ金属の濃度が１００００ｗｔｐｐｍよりも高いと、さらに最終製品としての光ファイバを製造する際に、この光ファイバのコア部となる領域が結晶化しやすい。そのため、後述する焼結ガラス化工程において割れてしまう可能性があるため好ましくない。したがって、多孔質ガラススート１に添加するアルカリ金属の濃度は、１０ｗｔｐｐｍ以上１００００ｗｔｐｐｍ以下が好ましい。さらに、ガラス母材１０になった時点でアルカリ金属の濃度が５０００ｗｔｐｐｍを超えると、製造した光ファイバにおいてアルカリ元素の影響によるレイリー散乱が増加する。したがって、内側堆積スート１ａに添加されるアルカリ金属の濃度は、１０ｗｔｐｐｍ以上５０００ｗｔｐｐｍ以下がより好ましい。また、多孔質ガラススート１におけるスート密度分布については、第１の実施形態と同様なので、その説明を省略する。

次に、図９に示すように、第１の実施形態と同様にして、多孔質ガラススート１をガラス化炉６内において、所定温度で脱水工程を行った（ステップＳＴ１４）。次に、この脱水工程における所定温度より高温で、フッ素化合物としての例えばＳｉＦ₄ガスとキャリアガスとしての例えばＨｅガスとの混合ガス雰囲気において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化を行う（ステップＳＴ１５）。これによってガラス体１０ａが製造される。なお、上述したように、アルカリ金属元素の添加を、ステップＳＴ１５の後、すなわちガラス体１０ａの製造後に行うことも可能である。この場合には、アルカリ金属化合物を気相であるイオン状にするのが好ましい。このようにガラス体１０ａを高温のアルカリ金属イオンの雰囲気下に曝すことによって、ガラス体１０ａの全体にアルカリ金属元素を添加できるので、アルカリ金属の添加による上述と同様の効果が得られる。なお、ステップＳＴ１６およびステップＳＴ１７においてはそれぞれ、第１の実施形態におけるステップＳＴ６およびステップＳＴ７と同様であるので、その説明を省略する。また、製造されたガラス体１０ａおよびガラス母材１０のその他の構成についても、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

（実施例）
次に、上述した第３の実施形態に基づく実施例について説明する。表２は、これらの実施例における、カリウムの状態、フッ素の添加方法、スート密度、外径内径比のｄ₁／ｄ₂、カリウム濃度、純シリカガラスに対する比屈折率差、コア径、伝送損失、および焼締めバーナーの使用または不使用をそれぞれ示す表である。

[表２]

実施例においては、図１に示すＶＡＤ装置におけるバーナー２，３にそれぞれ、主原料ガスとしての例えばＳｉＣｌ₄ガスと、Ｈ₂ガス、Ｏ₂ガス、およびＡｒガスとを流すことにより、内側堆積スート１ａおよび外側堆積スート１ｂを順次形成する。

また、これらの実施例においては、図３および表２に示すように、多孔質ガラススート１の内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分におけるスート密度（表２中、界面）を、０．８５ｇ／ｃｍ³以上１．１５ｇ／ｃｍ³以下の範囲内において種々の密度とした。この場合、この境界部分を含む内側堆積スート１ａの平均スート密度（表２中、内側平均）は、０．２０５ｇ／ｃｍ³以上１．１ｇ／ｃｍ³以下の範囲内において種々の密度となった。また、外側堆積スート１ｂの平均スート密度（表２中、外側）は、０．１８ｇ／ｃｍ³以上０．３５ｇ／ｃｍ³以下の範囲内において種々の密度となった。

そして、図８に示すガラス化炉６内において、この多孔質ガラススート１に対して、例えば１１００℃の温度で脱水工程を行う。その後、ガラス化炉６内にエアロゾル発生装置７からＫＣｌのエアロゾルを供給することにより、ガラス化炉６内をエアロゾル雰囲気にすることによって、多孔質ガラススート１の全体にカリウムを浸透させる。なお、ＫＣｌのエアロゾルのキャリアガスとしては例えばＨｅガスを用いる。

続いて、脱水工程における処理温度より高温の例えば１３５０℃の温度で、ＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合ガス雰囲気下において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。

実施例全般において、このように製造されたガラス体１０ａにおいて、内側ガラス部１１ａの純シリカガラスに対する平均比屈折率差が−０．１１％以上０％以下であることが確認された。すなわち、内側ガラス部１１ａにフッ素の添加量が少ないことが確認された。一方、ガラス体１０ａにおける外側ガラス層１２ａの純シリカガラスに対する平均比屈折率差は−０．５％以上−０．２７％以下であることが確認された。このように、これらの実施例においては、図４に示すような屈折率分布となることが確認された。さらに、内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁と外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂との比（ｄ₁／ｄ₂）は１／１．９〜１／４．５とした。さらに、ガラス体１０ａに添加された元素の分析を行ったところ、ガラス体１０ａの全体に亘って一様にＫが３５０ｗｔｐｐｍの添加濃度で検出された。

その後、ガラス化炉において、ガラス体１０ａの外側に、外側ガラス層１２ａの屈折率と同等になるようにＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合雰囲気下において焼結ガラス化を２回行う、いわゆる外付け工程を行って、図５に示す外側ガラス層１２ｂを形成する。これにより、ガラス母材１０を製造する。このように製造されたガラス母材１０における、内側ガラス１１の外径とガラス母材１０の外径との比は１０．２：１２５である。

そして、このように製造されたガラス母材１０に対して例えば１２００ｍ／ｍｉｎの速度で線引き延伸を行うことにより、外径が１２５μｍの光ファイバを製造する。なお、内側ガラス１１は、この光ファイバのコア部を形成し、そのコア径は８．１〜１１．４μｍとする。また、製造された光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０．１６３〜０．１８１ｄＢ／ｋｍ、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が０．３２〜０．４２ｄＢ／ｋｍであり、伝送損失はＩＴＵ−ＴＧ６５２Ｄの規格内となることが確認された。さらに、光ファイバのコア部における純シリカガラスに対する比屈折率差は、−０．１１〜０％、クラッド部における純シリカガラスに対する比屈折率差は、−０．５〜−０．２７％であった。

（実施例１４）
そして、実施例１４における、カリウムの状態、フッ素の添加方法、スート密度、外径内径比のｄ₁／ｄ₂、カリウム濃度、純シリカガラスに対する比屈折率差、コア径、伝送損失、および焼締めバーナーの使用または不使用（以下、各種条件）については、表２に示す通りである。

また、以上のように製造された光ファイバを用いて、光伝送媒体として例えば５０ｋｍの光ファイバケーブルを製造したところ、波長１５５０ｎｍおよび波長１３８３ｎｍの両波長において伝送損失が増加しないことが確認された。

（実施例１５）
実施例１５においては、実施例１４と異なり、外側堆積スート１ｂの堆積量を減少させた多孔質ガラススート１を製造する。これにより、実施例１５において、内側ガラス部１１ａの外径ｄ₁と外側ガラス層１２ａの外径ｄ₂との比（ｄ₁／ｄ₂）が１／２のガラス体１０ａを製造する。そして、このガラス体１０ａに対して外付け工程を行うことによって、ガラス母材１０を製造した後、製造されたガラス母材１０に対して線引き延伸を行って、コア径が１０．２μｍの光ファイバを製造する。実施例１５におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（実施例１６）
次に、実施例１６においては、多孔質ガラススート１におけるスート密度分布を、図３に示すスート密度分布とした。

そして、この実施例１６においては、図１０に示す気化装置８が接続されたガラス化炉６を用いる。図１０に示すように、このガラス化炉６はヒーター６ａを備え、さらにヒーター８ａを備えて原子や分子を気化（イオン化）可能に構成された気化装置８と接続されている。そして、このガラス化炉６内において、多孔質ガラススート１に対して、例えば１１００℃の温度で脱水工程を行う。その後、気化装置８によってＫＣｌを気化、すなわちイオン化させて、ガラス化炉６内に供給する。これにより、ガラス化炉６内をカリウムイオン雰囲気として、多孔質ガラススート１の全体にＫを浸透させる。

次に、脱水工程における処理温度より高温の例えば１３５０℃の温度で、ＳｉＦ₄ガスとＨｅガスとの混合ガス雰囲気下において、フッ素を添加しつつ焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。このように製造されたガラス体１０ａの屈折率分布は、は、図４に示す屈折率分布となった。このガラス体１０ａに対して外付け工程を行ってガラス母材１０を製造した後、線引き延伸を行ってコア径が１０．３μｍの光ファイバを製造する。

さらに、線引き延伸が行われた後の光ファイバに対してアニール処理を行った。これにより、コア領域に添加されていたＫが拡散された。そして、光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が、０．１６７ｄＢ／ｋｍ（実施例１６−１）から０．１６５ｄＢ／ｋｍ（実施例１６−２）にまで低減したことが確認された。なお、実施例１６におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（実施例１７）
実施例１７においては、実施例１４の条件に対して、図１に示すＶＡＤ装置のバーナー２から流すＨ₂ガスとＯ₂ガスとの流量を増加させて火力を強くする。実施例１７におけるその他の条件については、実施例１４と同様とする。これにより、内側堆積スート１ａにおけるスート密度を全体的に一様に増加させる。

このようにして製造された多孔質ガラススート１の径方向に沿ったスート密度分布は図６に示す密度分布となった。また、スート密度については、表２に示す通りである。

次に、図８に示すガラス化炉６内において、多孔質ガラススート１に対して、例えば１１００℃の温度で脱水工程を行う。その後、ガラス化炉６内にエアロゾル発生装置７からＫＣｌのエアロゾルを供給することにより、ガラス化炉６内をエアロゾル雰囲気にすることによって、多孔質ガラススート１の全体にカリウムを浸透させる。なお、ＫＣｌのエアロゾルのキャリアガスとしては例えばＨｅガスを用いる。

その後、実施例１４の条件に比してＳｉＦ₄の割合を増加させたフッ素雰囲気において焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。このガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。続いて、ガラス体１０ａに対して外付け工程を行って、ガラス母材１０を製造した後、線引き延伸を行って、コア径が１０．３μｍの光ファイバを製造する。実施例１７におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（実施例１８）
実施例１８においては、実施例１７における条件に対して、さらにバーナー２，４の火力を増加させることにより、内側堆積スート１ａの平均スート密度を１．１ｇ／ｃｍ³まで増加させる。その後、このように製造された多孔質ガラススート１に対して、実施例１７と同様の条件においてＫを添加しつつガラス化させてガラス体１０ａを製造した。なお、ガラス体１０ａの屈折率分布は、図４に示す屈折率分布となることが確認された。また、実施例１８におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（実施例１９）
実施例１９においては、実施例１５と同様の条件に対して、さらに、アルカリ金属のＫの添加量を１０〜１００００ｗｔｐｐｍの範囲で変更させてガラス母材１０を製造する。その後、それぞれのガラス母材１０からそれぞれ光ファイバを製造する。表２に示すように、このように製造された光ファイバをそれぞれ、実施例１９−１，１９−２，１９−３，１９−４，１９−５，１９−６，１９−７，１９−８，１９−９とする。

表２から、実施例１９−１〜１９−９においては、それぞれのガラス体１０ａの外側ガラス層１２ａの純シリカガラスに対する比屈折率差、内側ガラス部１１ａと外側ガラス層１２ａとの比屈折率差、および製造したガラス母材１０の光学特性におけるいずれの損失特性も所望の範囲を満たしていることが分かる。

（実施例２０）
実施例２０においては、まず、多孔質ガラススート１を製造する。その後、エアロゾル発生装置７からガラス化炉６内に、ＨｅガスをキャリアガスとしてＫＣｌのエアロゾルを供給する。これにより、ガラス化炉６内をエアロゾル雰囲気として、多孔質ガラススート１の全体にカリウムを浸透させる。このときのＫＣｌ濃度を実施例１４の１／５０程度に減少させる。その後、多孔質ガラススート１に対して焼結ガラス化工程を行う。このようにして製造されたガラス体１０ａに含まれるＫの濃度を計測したところ、ガラス体１０ａの全体に亘って一様に、７ｗｔｐｐｍであることが確認された。

続いて、このガラス体１０ａに対して外付け工程を行ってガラス母材１０を製造した後、ガラス母材１０に対して、例えば１２００ｍ／ｍｉｎの速度で線引き延伸を行って、コア径が１０．３μｍの光ファイバを製造する。実施例２０におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（実施例２１）
実施例２１においては、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの堆積量の比率を実施例１４と異なる比率とした以外は実施例１４と同様の条件として、多孔質ガラススート１を製造する。そして、多孔質ガラススート１に対して焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。このように製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行って、ガラス母材１０を製造した後、線引き延伸を行って、コア径１０．８μｍの光ファイバを製造する。実施例２１におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態においては、第３の実施形態と異なり、図７に示す焼締め用のバーナー４が設けられていないＶＡＤ装置を用いる以外は、第３の実施形態と同様にしてガラス母材１０を製造する。

（実施例２２）
次に、図７に示すＶＡＤ装置を用いた実施例２２について説明する。実施例２２においては、実施例１４における条件に比して、バーナー３から放出されるＨ₂ガスとＯ₂ガスとの量を増加させて火力を強くしつつ多孔質ガラススート１を堆積させた。これにより、内側堆積スート１ａの形成後、その外側に外側堆積スート１ｂを堆積するとともに、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分を焼き締めることができる。製造した多孔質ガラススート１における径方向に沿ったスート密度は、図３に示すスート密度分布と同様になる。すなわち、この実施例２２においては、バーナー３から放出されるＨ₂ガスとＯ₂ガスとの量を増加させることによって、内側堆積スート１ａと外側堆積スート１ｂとの境界部分におけるスート密度を高くする。

その後、実施例１４と同様にして、多孔質ガラススート１に対して図８に示すガラス化炉６内においてＫを添加した後、焼結ガラス化工程を行って、ガラス体１０ａを製造する。このように製造されたガラス体１０ａに対して外付け工程を行うことによって、ガラス母材１０を製造し、線引き延伸することによって、コア径が１１．２μｍの光ファイバを製造する。

さらに、線引き延伸を行った後の光ファイバに対してアニール処理を行う。これにより、コア領域に添加されていたＫが拡散する。そして、この光ファイバにおいて、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が、アニール処理前の０．１６９ｄＢ／ｋｍ（実施例２２−１）から０．１６７ｄＢ／ｋｍ（実施例２２−２）まで低減することが確認された。実施例２２におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（比較例）
次に、上述した第３の実施形態に基づく実施例１４〜２１、および第４の実施形態に基づく実施例２２−１，２２−２の効果を確認するための比較例について説明する。

（比較例３）
まず、比較例３について説明する。この比較例３においては、まず、図１に示すＶＡＤ装置においてバーナー２のみが設けられ、バーナー３，４が設けられていない構成のＶＡＤ装置を用いる。これによって、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じない多孔質ガラススートを製造する。そして、この多孔質ガラススートを、図８に示すガラス化炉６内において、ＫＣｌが固体粒子状で含まれるエアロゾル雰囲気下に曝すことによって、多孔質ガラススートにＫを添加しつつガラス体を製造する。この場合、多孔質ガラススートの径方向に沿ってスート密度に差が生じていないため、全体にカリウムが添加された多孔質ガラスが製造される。なお、製造される多孔質ガラスの性状については、表２に示す通りである。

その後、このガラス体に対して、さらに多孔質ガラススートを堆積させた後、フッ素を添加しつつガラス化を行うことにより、ガラス母材を製造する。このガラス母材におけるフッ素が添加された領域においては、純シリカガラスに対する比屈折率差が−０．３１％であった。そして、さらに同等の屈折率となるように、フッ素を添加しつつガラスを形成する外付け工程を行う。これにより、Ｋが添加された領域の外径と、Ｆが添加された領域の外径との比が１０．２：１２５となるガラス母材を製造した。その後、このガラス母材に対して、線引き延伸を行って、光ファイバを製造した。このように製造した光ファイバにおいては、波長１３８３ｎｍにおける伝送損失が３ｄＢ／ｋｍ以上と極めて大きな値となった。なお、比較例３におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

（比較例４）
次に、比較例４について説明する。この比較例４においては、図１に示すＶＡＤ装置を用いて、外側堆積スートを形成するためのバーナー３の火力を増加させることによって、外側堆積スートの平均スート密度を０．６２ｇ／ｃｍ³まで増加させた。

次に、このように製造された多孔質ガラススートに対して、図８に示すガラス化炉６内において、多孔質ガラススートにカリウムを添加した後、焼結ガラス化工程を行うことによって、ガラス体を製造する。表２に示すように、製造されたガラス体の各種条件における、内側ガラス部と外側ガラス層との間において、光ファイバを製造する際の所望の比屈折率差は得られなかった。比較例４におけるその他の各種条件については、表２に示す通りである。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態および実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、上述の実施形態において製造した光ファイバは、径方向に対して応力の変動が少なく歪も小さいため、光伝送用途に限定することなく、ガラス繊維として他の工業的用途にも使用可能である。

また、上述の実施形態において用いたＶＡＤ装置についても、その他のスート形成装置を用いることが可能である。

以上のように、本発明に係るガラス母材の製造方法および光ファイバは、光ファイバの製造に利用して好適なものである。

１ 多孔質ガラススート
１ａ 内側堆積スート
１ｂ 外側堆積スート
２，３，４ バーナー
５ ターゲットロッド
６ ガラス化炉
６ａ，８ａ ヒーター
７ エアロゾル発生装置
８ 気化装置
１０ ガラス母材
１０ａ ガラス体
１１ 内側ガラス
１１ａ 内側ガラス部
１２ 外側ガラス
１２ａ，１２ｂ 外側ガラス層

Claims (17)

1. 出発材に堆積させた内側堆積スートと、前記内側堆積スートの外側に堆積させた外側堆積スートとから構成する多孔質ガラススートを形成するスート形成ステップと、
   前記スート形成ステップ後に、前記内側堆積スートと前記外側堆積スートとの少なくとも境界部分におけるスート密度を、前記外側堆積スートの平均スート密度より高密度化する内側堆積スート高密度化ステップと、
   前記内側堆積スート高密度化ステップ後に、フッ素を添加しつつ前記多孔質ガラススートを焼結させて内側ガラス部と外側ガラス層とからなるガラス体を形成する焼結ステップと、を含み、
   前記焼結ステップにおける前記内側堆積スートに添加するフッ素の添加量を、０ｇ／ｃｍ^３以上前記外側堆積スートに添加するフッ素の添加量未満とする
   ことを特徴とするガラス母材の製造方法。
2. 前記内側堆積スートと外側堆積スートとの少なくとも境界部分におけるスート密度を、０．７ｇ／ｃｍ^３以上１．７ｇ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
3. 前記内側堆積スート高密度化ステップにおいて、前記内側堆積スートの平均スート密度を前記外側堆積スートの平均スート密度より高くすることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス母材の製造方法。
4. 前記内側堆積スートの平均スート密度を、０．７ｇ／ｃｍ^３以上１．７ｇ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする請求項３に記載のガラス母材の製造方法。
5. アルカリ金属元素を添加するアルカリ金属添加ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス母材の製造方法。
6. 出発材に堆積させた内側堆積スートと、前記内側堆積スートの外側に堆積させた外側堆積スートとから構成する多孔質ガラススートを形成するスート形成ステップと、
   前記内側堆積スートにアルカリ金属元素を添加するアルカリ金属添加ステップと、
   前記スート形成ステップ後に、前記多孔質ガラススートを所定温度雰囲気において脱水する脱水ステップと、
   前記脱水ステップ後に、前記脱水ステップにおける前記所定温度以上の温度で仮焼結を行って前記アルカリ金属元素が添加された内側堆積スートを収縮させる内側堆積スート収縮ステップと、
   前記内側堆積スート収縮ステップ後に、フッ素を添加しつつ前記多孔質ガラススートを焼結させて内側ガラス部と外側ガラス層とからなるガラス体を形成する焼結ステップと、を含み、
   前記焼結ステップにおける前記内側堆積スートに添加するフッ素の添加量を、０ｇ／ｃｍ^３以上前記外側堆積スートに添加するフッ素の添加量未満とする
   ことを特徴とするガラス母材の製造方法。
7. 前記内側堆積スート収縮ステップにおいて、前記内側堆積スートの平均スート密度を、０．７ｇ／ｃｍ^３以上１．７ｇ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする請求項６に記載のガラス母材の製造方法。
8. 前記アルカリ金属添加ステップが、前記多孔質ガラススートを、アルカリ金属元素をエアロゾル状にした雰囲気に曝すことによって、前記多孔質ガラススートの全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする請求項５に記載のガラス母材の製造方法。
9. 前記アルカリ金属添加ステップが、前記多孔質ガラススートを、ガラス化炉の内部のアルカリ金属元素雰囲気に曝すことによって、前記多孔質ガラススートの全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする請求項５に記載のガラス母材の製造方法。
10. 前記アルカリ金属添加ステップが、前記焼結ステップ後に、前記ガラス体を所定温度以上のアルカリ金属元素雰囲気に曝すことによって、前記ガラス体の全体にアルカリ金属を添加するステップであることを特徴とする請求項５に記載のガラス母材の製造方法。
11. 前記アルカリ金属元素が、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ルビジウム（Ｒｂ）、またはセシウム（Ｃｓ）であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
12. 前記内側ガラス部に添加されたアルカリ金属元素の濃度が、１０ｗｔｐｐｍ以上１００００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
13. 前記内側ガラス部に添加されたアルカリ金属元素の濃度が、１０ｗｔｐｐｍ以上５０００ｗｔｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
14. 前記外側堆積スートの平均スート密度を、０．１５ｇ／ｃｍ^３以上０．４３ｇ／ｃｍ^３ 以下とすることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
15. 前記外側ガラス層の外径を、前記内側ガラス部の外径に対して２倍以上４．５倍以下とすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
16. 前記外側ガラス層の外径を、前記内側ガラス部の外径に対して３倍以上４．５倍以下とすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。
17. 前記ガラス体の外周に、さらに第２の多孔質ガラス層を外付けした後にガラス化を行ってガラス母材を製造する外付けステップをさらに有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のガラス母材の製造方法。

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