JPH0733460A - 光ファイバプリフォームおよびその製造方法 - Google Patents
光ファイバプリフォームおよびその製造方法Info
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- JPH0733460A JPH0733460A JP17657793A JP17657793A JPH0733460A JP H0733460 A JPH0733460 A JP H0733460A JP 17657793 A JP17657793 A JP 17657793A JP 17657793 A JP17657793 A JP 17657793A JP H0733460 A JPH0733460 A JP H0733460A
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- optical fiber
- cladding
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
-
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 線引き張力に依存する損失増をともなわない
光ファイバプリフォームおよびその製造方法を提供す
る。 【構成】 金属酸化物ドーパントの濃度分布が一様でな
いコア用ガラス微粒子多孔質体または内層クラッド用ガ
ラス付コア用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープ
することにより断面内の粘度分布が均一なコア用ガラス
１または内層クラッド付コア用ガラス２を作製し、これ
らの外部に粘度の等しいクラッド用ガラス３，４を設け
ることにより全断面にわたって粘度が均一な光ファイバ
プリフォームを作製している。
光ファイバプリフォームおよびその製造方法を提供す
る。 【構成】 金属酸化物ドーパントの濃度分布が一様でな
いコア用ガラス微粒子多孔質体または内層クラッド用ガ
ラス付コア用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープ
することにより断面内の粘度分布が均一なコア用ガラス
１または内層クラッド付コア用ガラス２を作製し、これ
らの外部に粘度の等しいクラッド用ガラス３，４を設け
ることにより全断面にわたって粘度が均一な光ファイバ
プリフォームを作製している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低損失光ファイバプリ
フォームおよびその製造方法に関する。
フォームおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の代表的な光ファイバプリ
フォームの構造と、その粘度分布を示す図である。図７
（ａ）ではコア１の粘度がクラッド４の粘度より高い場
合を、図７（ｂ）ではコア１の粘度がクラッド４の粘度
より低い場合を示す。いずれの場合にも、コアとクラッ
ドの粘度が異なるため、光ファイバ線引き後に線引き時
の張力が光ファイバ中に残留して、光ファイバ伝送損失
が増加するという問題があった。このため、光ファイバ
線引き時の張力を調整して、損失増が最小になる条件で
光ファイバ線引きを行っていた。
フォームの構造と、その粘度分布を示す図である。図７
（ａ）ではコア１の粘度がクラッド４の粘度より高い場
合を、図７（ｂ）ではコア１の粘度がクラッド４の粘度
より低い場合を示す。いずれの場合にも、コアとクラッ
ドの粘度が異なるため、光ファイバ線引き後に線引き時
の張力が光ファイバ中に残留して、光ファイバ伝送損失
が増加するという問題があった。このため、光ファイバ
線引き時の張力を調整して、損失増が最小になる条件で
光ファイバ線引きを行っていた。
【０００３】また、図７（ｃ）のように光ファイバプリ
フォームのクラッド部の最外層に、高粘度の外層クラッ
ド部３を設け、ここで光ファイバ線引き時の張力の大部
分を負担する方法も検討されている。しかし、このよう
にしても、光ファイバコア部に残留する応力をなくすこ
とはむずかしく、線引き張力に依存する損失増をともな
わない光ファイバを実現することは困難であった。
フォームのクラッド部の最外層に、高粘度の外層クラッ
ド部３を設け、ここで光ファイバ線引き時の張力の大部
分を負担する方法も検討されている。しかし、このよう
にしても、光ファイバコア部に残留する応力をなくすこ
とはむずかしく、線引き張力に依存する損失増をともな
わない光ファイバを実現することは困難であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】石英ガラスを主成分と
する光ファイバの伝送損失の最低値は、波長１．５５μ
ｍ付近で得られ、レーリー散乱損失、赤外吸収損失から
推定される理論値は約１．１４ｄＢ／ｋｍ程度であるこ
とが、K.Tajimaらによる論文［Low Rayleigh scatterin
g Ｐ2 Ｏ5 −Ｆ−ＳｉＯ2 Glasses］(IEEE Journal of
Lightwave Technology,vol.10,no.11,1532-1535頁，19
93年）に記載されている。しかし、現実の光ファイバで
は０．１８ｄＢ／ｋｍ程度の損失値しか得られていな
い。このように、現実の光ファイバの損失が理論値より
も大きい原因の一つとして、光ファイバ線引き時に発生
する構造不整があることがわかってきた。すなわち、従
来の光ファイバプリフォームではコアとクラッドの粘度
が異なるため、線引き時の張力に依存して、コアとクラ
ッドの界面に応力が働き、構造不整による損失が生じ
る。このため、理論的に推定されている最低損失が実現
出来ていない。
する光ファイバの伝送損失の最低値は、波長１．５５μ
ｍ付近で得られ、レーリー散乱損失、赤外吸収損失から
推定される理論値は約１．１４ｄＢ／ｋｍ程度であるこ
とが、K.Tajimaらによる論文［Low Rayleigh scatterin
g Ｐ2 Ｏ5 −Ｆ−ＳｉＯ2 Glasses］(IEEE Journal of
Lightwave Technology,vol.10,no.11,1532-1535頁，19
93年）に記載されている。しかし、現実の光ファイバで
は０．１８ｄＢ／ｋｍ程度の損失値しか得られていな
い。このように、現実の光ファイバの損失が理論値より
も大きい原因の一つとして、光ファイバ線引き時に発生
する構造不整があることがわかってきた。すなわち、従
来の光ファイバプリフォームではコアとクラッドの粘度
が異なるため、線引き時の張力に依存して、コアとクラ
ッドの界面に応力が働き、構造不整による損失が生じ
る。このため、理論的に推定されている最低損失が実現
出来ていない。
【０００５】従って、上述したように、光ファイバ線引
き後に線引き時の張力が光ファイバ中に残留して、光フ
ァイバ伝送損失が増加するという問題があり、また光フ
ァイバプリフォームのクラッド部の最外層に高粘度の外
層クラッド部を設けても、光ファイバコア部に残留する
応力をなくすことは難しく、線引き張力に依存する損失
増をともなわない光ファイバを実現することが困難であ
るという問題がある。
き後に線引き時の張力が光ファイバ中に残留して、光フ
ァイバ伝送損失が増加するという問題があり、また光フ
ァイバプリフォームのクラッド部の最外層に高粘度の外
層クラッド部を設けても、光ファイバコア部に残留する
応力をなくすことは難しく、線引き張力に依存する損失
増をともなわない光ファイバを実現することが困難であ
るという問題がある。
【０００６】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、線引き張力に依存する損失増
をともなわない光ファイバプリフォームおよびその製造
方法を提供することにある。
その目的とするところは、線引き張力に依存する損失増
をともなわない光ファイバプリフォームおよびその製造
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ファイバプリフォームは、少なくとも１
種類の金属酸化物とフッ素をドーパントとして含み、断
面内の粘度分布が一様なコアと、該コアと粘度の等し
い、少なくとも１種類の金属酸化物とフッ素、またはフ
ッ素のみをドーパントとして含み、断面内の粘度分布が
一様となるクラッドとからなることを要旨とする。
め、本発明の光ファイバプリフォームは、少なくとも１
種類の金属酸化物とフッ素をドーパントとして含み、断
面内の粘度分布が一様なコアと、該コアと粘度の等し
い、少なくとも１種類の金属酸化物とフッ素、またはフ
ッ素のみをドーパントとして含み、断面内の粘度分布が
一様となるクラッドとからなることを要旨とする。
【０００８】また、本発明の光ファイバプリフォームの
製造方法は、回転しながら引き上げられる出発部材の先
端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の金
属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積さ
せながら成長させて、コア用ガラス微粒子多孔質体を形
成する第一の工程と、当該コア用ガラス微粒子多孔質体
の金属酸化物のドーパント濃度の分布に応じて、適切に
選択したフッ素雰囲気中で、前記コア用ガラス微粒子多
孔質体を加熱してガラス化し、断面内の粘度が均一なコ
ア用ガラスを作製する第二の工程と、前記コア用ガラス
と粘度の等しいクラッド用ガラスを前記コア用ガラスの
外部に設ける第三の工程とからなることを要旨とする。
製造方法は、回転しながら引き上げられる出発部材の先
端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の金
属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積さ
せながら成長させて、コア用ガラス微粒子多孔質体を形
成する第一の工程と、当該コア用ガラス微粒子多孔質体
の金属酸化物のドーパント濃度の分布に応じて、適切に
選択したフッ素雰囲気中で、前記コア用ガラス微粒子多
孔質体を加熱してガラス化し、断面内の粘度が均一なコ
ア用ガラスを作製する第二の工程と、前記コア用ガラス
と粘度の等しいクラッド用ガラスを前記コア用ガラスの
外部に設ける第三の工程とからなることを要旨とする。
【０００９】更に、本発明の光ファイバプリフォームの
製造方法は、回転しながら引き上げられる出発部材の先
端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の金
属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積さ
せながら成長させて、内層クラッド付コア用ガラス微粒
子多孔質体を形成する第一の工程と、当該内層クラッド
付コア用ガラス微粒子多孔質体の金属酸化物のドーパン
ト濃度の分布に応じて、適切に選択したフッ素雰囲気中
で内層クラッド付コア用ガラス微粒子多孔質体を加熱し
てガラス化し、断面内の粘度が均一な内層クラッド付コ
ア用ガラスを作製する第二の工程と、当該内層クラッド
付コア用ガラスと粘度の等しい外層クラッド用ガラスを
前記内層クラッド付コア用ガラスの外部に設ける第三の
工程とからなることを要旨とする。
製造方法は、回転しながら引き上げられる出発部材の先
端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の金
属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積さ
せながら成長させて、内層クラッド付コア用ガラス微粒
子多孔質体を形成する第一の工程と、当該内層クラッド
付コア用ガラス微粒子多孔質体の金属酸化物のドーパン
ト濃度の分布に応じて、適切に選択したフッ素雰囲気中
で内層クラッド付コア用ガラス微粒子多孔質体を加熱し
てガラス化し、断面内の粘度が均一な内層クラッド付コ
ア用ガラスを作製する第二の工程と、当該内層クラッド
付コア用ガラスと粘度の等しい外層クラッド用ガラスを
前記内層クラッド付コア用ガラスの外部に設ける第三の
工程とからなることを要旨とする。
【００１０】
【作用】本発明の光ファイバプリフォームでは、金属酸
化物ドーパントにフッ素をドープすることにより断面内
の粘度分布が均一なコア用ガラスを作製し、この外部に
粘度の等しいクラッド用ガラスを設けることにより全断
面にわたって粘度が均一になっている。
化物ドーパントにフッ素をドープすることにより断面内
の粘度分布が均一なコア用ガラスを作製し、この外部に
粘度の等しいクラッド用ガラスを設けることにより全断
面にわたって粘度が均一になっている。
【００１１】また、本発明の光ファイバプリフォームの
製造方法では、金属酸化物をドーパントとして含むガラ
ス微粒子を堆積させながら成長させて、コア用ガラス微
粒子多孔質体を形成し、この多孔質体の金属酸化物のド
ーパント濃度の分布に応じて適切に選択したフッ素雰囲
気中でコア用ガラス微粒子多孔質体を加熱してガラス化
し、断面内の粘度が均一なコア用ガラスを作製し、該コ
ア用ガラスと粘度の等しいクラッド用ガラスをコア用ガ
ラスの外部に設けている。
製造方法では、金属酸化物をドーパントとして含むガラ
ス微粒子を堆積させながら成長させて、コア用ガラス微
粒子多孔質体を形成し、この多孔質体の金属酸化物のド
ーパント濃度の分布に応じて適切に選択したフッ素雰囲
気中でコア用ガラス微粒子多孔質体を加熱してガラス化
し、断面内の粘度が均一なコア用ガラスを作製し、該コ
ア用ガラスと粘度の等しいクラッド用ガラスをコア用ガ
ラスの外部に設けている。
【００１２】更に、本発明の光ファイバプリフォームの
製造方法では、金属酸化物をドーパントとして含むガラ
ス微粒子を堆積させながら成長させて、内層クラッド付
コア用ガラス微粒子多孔質体を形成し、この多孔質体の
金属酸化物のドーパント濃度の分布に応じて適切に選択
したフッ素雰囲気中で内層クラッド付コア用ガラス微粒
子多孔質体を加熱してガラス化し、断面内の粘度が均一
な内層クラッド付コア用ガラスを作製し、該内層クラッ
ド付コア用ガラスと粘度の等しい外層クラッド用ガラス
を内層クラッド付コア用ガラスの外部に設けている。
製造方法では、金属酸化物をドーパントとして含むガラ
ス微粒子を堆積させながら成長させて、内層クラッド付
コア用ガラス微粒子多孔質体を形成し、この多孔質体の
金属酸化物のドーパント濃度の分布に応じて適切に選択
したフッ素雰囲気中で内層クラッド付コア用ガラス微粒
子多孔質体を加熱してガラス化し、断面内の粘度が均一
な内層クラッド付コア用ガラスを作製し、該内層クラッ
ド付コア用ガラスと粘度の等しい外層クラッド用ガラス
を内層クラッド付コア用ガラスの外部に設けている。
【００１３】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００１４】図１（ａ）は、本発明の第１の実施例の光
ファイバプリフォームの構造および粘度分布を示す図で
ある。この図に示すように、クラッド用ガラス４の粘度
がコア用ガラス１の粘度と等しい場合には線引きして得
られる光ファイバのコア中の残留応力は零になるため、
構造不整損失を下げることができる。
ファイバプリフォームの構造および粘度分布を示す図で
ある。この図に示すように、クラッド用ガラス４の粘度
がコア用ガラス１の粘度と等しい場合には線引きして得
られる光ファイバのコア中の残留応力は零になるため、
構造不整損失を下げることができる。
【００１５】ガラス微粒子多孔質体をガラス化する際に
ドープされるフッ素の量と、ガラス化時のＳｉＦ4 の分
圧の関係は次のようにして確認することができる。Ｓｉ
Ｃｌ4 の火炎加水分解反応により作製した、石英の微粒
子からなる多孔質体をＳｉＦ4 分圧の異なるＨｅとＳｉ
Ｆ4 の混合ガス中で透明ガラス化すると、フッ素ドープ
量の異なるフッ素ドープ石英ガラスを作製することがで
きる。
ドープされるフッ素の量と、ガラス化時のＳｉＦ4 の分
圧の関係は次のようにして確認することができる。Ｓｉ
Ｃｌ4 の火炎加水分解反応により作製した、石英の微粒
子からなる多孔質体をＳｉＦ4 分圧の異なるＨｅとＳｉ
Ｆ4 の混合ガス中で透明ガラス化すると、フッ素ドープ
量の異なるフッ素ドープ石英ガラスを作製することがで
きる。
【００１６】一例として、直径６０mm、長さ３００mmの
ガラス微粒子多孔質体を、ＨｅとＳｉＦ4 の混合ガス中
で加熱してガラス化した、フッ素ドープ石英ガラスにつ
いて、ＳｉＦ4 の分圧をパラメータとして、屈折率分布
を図２（ａ）に、１５００℃における粘度分布を図２
（ｂ）に示す。実線に示すように、ＳｉＦ4 の分圧が小
さい場合には、多孔質体中にドープされるフッ素の量は
少ないため、屈折率低下量、および粘度低下量は比較的
小さいが、多孔質体の中心付近までのＳｉＦ4 の拡散量
が周辺部への拡散量に比べて少ないため、フッ素による
ガラスの屈折率の低下量、およびガラスの粘度低下量は
中心部と外部とで大きな差を生じる。これに対して、点
線に示すようにＳｉＦ4 の分圧が高い場合には、多孔質
体中にドープされるフッ素の量は多くなり、屈折率の低
下量および粘度の低下量ともに増大するが、ＳｉＦ4 ガ
スは多孔質体の中央まで十分に拡散するため、ガラスの
周辺部と中央部の屈折率、粘度の差はＳｉＦ4 分圧が小
さい場合よりもかえって小さくなることがわかる。
ガラス微粒子多孔質体を、ＨｅとＳｉＦ4 の混合ガス中
で加熱してガラス化した、フッ素ドープ石英ガラスにつ
いて、ＳｉＦ4 の分圧をパラメータとして、屈折率分布
を図２（ａ）に、１５００℃における粘度分布を図２
（ｂ）に示す。実線に示すように、ＳｉＦ4 の分圧が小
さい場合には、多孔質体中にドープされるフッ素の量は
少ないため、屈折率低下量、および粘度低下量は比較的
小さいが、多孔質体の中心付近までのＳｉＦ4 の拡散量
が周辺部への拡散量に比べて少ないため、フッ素による
ガラスの屈折率の低下量、およびガラスの粘度低下量は
中心部と外部とで大きな差を生じる。これに対して、点
線に示すようにＳｉＦ4 の分圧が高い場合には、多孔質
体中にドープされるフッ素の量は多くなり、屈折率の低
下量および粘度の低下量ともに増大するが、ＳｉＦ4 ガ
スは多孔質体の中央まで十分に拡散するため、ガラスの
周辺部と中央部の屈折率、粘度の差はＳｉＦ4 分圧が小
さい場合よりもかえって小さくなることがわかる。
【００１７】金属酸化物としてＧｅＯ2 をドープした光
ファイバコア用ガラス微粒子多孔質体をＳｉＦ4 雰囲気
中でガラス化する時にドープされるフッ素の量の分布
と、その結果として得られるＧｅＯ2 −Ｆ共ドープ石英
ガラスの粘度分布は以下のように確認することができ
る。ＧｅＯ2 をドーパントとして含む、直径６５mm、長
さ３００mmのガラス微粒子多孔質体をＶＡＤ法により作
製した。この多孔質体をＳｉＦ4 分圧の異なる３種類
の、ＨｅとＳｉＦ4 の混合ガス中で加熱してガラス化
し、直径３０mm、長さ１５０mmのガラスを得た。ＳｉＦ
4 の分圧をパラメータとして、このようにして得られ
る、ＧｅＯ2 −Ｆ共ドープ石英ガラスの屈折率分布を図
３（ａ）に示す。図３（ｂ）にこのガラスの１５００℃
における粘度分布を示す。同図（ａ），（ｂ）にはＳｉ
Ｆ4 を用いずにガラス化した場合の屈折率分布、粘度分
布も示している。ＧｅＯ2 をドープした石英ガラスは純
粋石英に比べて屈折率が高くなり、粘度は下がるため、
作製したＧｅＯ2 ドープ石英ガラスの屈折率は中心部で
高く、粘度は中心部で低くなっている。ＧｅＯ2 ドープ
石英ガラス微粒子多孔質体をＳｉＦ4 雰囲気中でガラス
化すると、多孔質体外側から内側に向ってＳｉＦ4 が拡
散されるために、多孔質体の外側ではＳｉＦ4 分圧が高
く、内側ではＳｉＦ4 分圧は低くなる。
ファイバコア用ガラス微粒子多孔質体をＳｉＦ4 雰囲気
中でガラス化する時にドープされるフッ素の量の分布
と、その結果として得られるＧｅＯ2 −Ｆ共ドープ石英
ガラスの粘度分布は以下のように確認することができ
る。ＧｅＯ2 をドーパントとして含む、直径６５mm、長
さ３００mmのガラス微粒子多孔質体をＶＡＤ法により作
製した。この多孔質体をＳｉＦ4 分圧の異なる３種類
の、ＨｅとＳｉＦ4 の混合ガス中で加熱してガラス化
し、直径３０mm、長さ１５０mmのガラスを得た。ＳｉＦ
4 の分圧をパラメータとして、このようにして得られ
る、ＧｅＯ2 −Ｆ共ドープ石英ガラスの屈折率分布を図
３（ａ）に示す。図３（ｂ）にこのガラスの１５００℃
における粘度分布を示す。同図（ａ），（ｂ）にはＳｉ
Ｆ4 を用いずにガラス化した場合の屈折率分布、粘度分
布も示している。ＧｅＯ2 をドープした石英ガラスは純
粋石英に比べて屈折率が高くなり、粘度は下がるため、
作製したＧｅＯ2 ドープ石英ガラスの屈折率は中心部で
高く、粘度は中心部で低くなっている。ＧｅＯ2 ドープ
石英ガラス微粒子多孔質体をＳｉＦ4 雰囲気中でガラス
化すると、多孔質体外側から内側に向ってＳｉＦ4 が拡
散されるために、多孔質体の外側ではＳｉＦ4 分圧が高
く、内側ではＳｉＦ4 分圧は低くなる。
【００１８】従って、ＧｅＯ2 とフッ素の共ドープ石英
ガラスの外側ではフッ素が多く、内側ではフッ素が少な
くドープされることになる。このため、ＧｅＯ2 、フッ
素共ドープ石英ガラスの粘度はＳｉＦ4 分圧を適切に選
ぶことにより径方向に均一にすることが出来る。すなわ
ち、図３（ａ）のようにＧｅＯ2 によるコア中心部での
屈折率増加が約０．００２となる２乗分布に近い構造に
対しては、図３（ｂ）に実線で示すようにＳｉＦ4 の分
圧を０．００８（ｋｇｗ／cm2 ）に選ぶことにより粘度
が一様なコア用ガラスを作製することができる。このよ
うにして得られた断面内部での粘度が一様なコア用ガラ
ス外部に、コア用ガラスと粘度の等しい一様なフッ素ド
ープ石英ガラスパイプをかぶせた後、コア用ガラスとフ
ッ素ドープ石英ガラスパイプに力を加えながら加熱し、
一体化することにより光ファイバプリフォームを作製す
る。このようにして得られたプリフォームを線引きして
光ファイバを作製すればコア用ガラスとクラッド用ガラ
スの粘度が等しいため、線引き張力に依存する損失増加
のない、低損失光ファイバを得ることができる。
ガラスの外側ではフッ素が多く、内側ではフッ素が少な
くドープされることになる。このため、ＧｅＯ2 、フッ
素共ドープ石英ガラスの粘度はＳｉＦ4 分圧を適切に選
ぶことにより径方向に均一にすることが出来る。すなわ
ち、図３（ａ）のようにＧｅＯ2 によるコア中心部での
屈折率増加が約０．００２となる２乗分布に近い構造に
対しては、図３（ｂ）に実線で示すようにＳｉＦ4 の分
圧を０．００８（ｋｇｗ／cm2 ）に選ぶことにより粘度
が一様なコア用ガラスを作製することができる。このよ
うにして得られた断面内部での粘度が一様なコア用ガラ
ス外部に、コア用ガラスと粘度の等しい一様なフッ素ド
ープ石英ガラスパイプをかぶせた後、コア用ガラスとフ
ッ素ドープ石英ガラスパイプに力を加えながら加熱し、
一体化することにより光ファイバプリフォームを作製す
る。このようにして得られたプリフォームを線引きして
光ファイバを作製すればコア用ガラスとクラッド用ガラ
スの粘度が等しいため、線引き張力に依存する損失増加
のない、低損失光ファイバを得ることができる。
【００１９】クラッドとして用いる、フッ素をドープし
た均一な粘度の石英ガラスパイプは、例えば、塙らによ
る論文［ＳｉＯ2 ガラス微粒子のフッ素添加機構］（電
子情報通信学会論文、vol.J71-C,no.2,212-220頁、1988
年）に詳しく記載されているように、多孔質体のかさ密
度を十分に小さくして、低濃度のＳｉＦ4 ガスが、多孔
質体の中心部分まで、十分に拡散するようにし、これを
ガラス化し粘度が一様なガラスロッドを作製した後、ガ
ラスロッドの中心部を超音波ドリルでくり抜いて作製す
ることができる。また、クラッド用ガラスをコア用ガラ
スの外部に設ける工程において、コア用ガラスの外部に
ガラス微粒子を堆積させ、クラッド用ガラス微粒子多孔
質体を形成した後、適切に選択したフッ素雰囲気中で加
熱してコア用ガラスを取り囲むクラッド用ガラス微粒子
多孔質体をガラス化しても、コアと粘度の等しいクラッ
ドを得ることができる。その際、クラッド用ガラスの粘
度はクラッド用ガラス微粒子多孔質体のかさ密度を前述
の塙らの論文に述べられている方法で適切に選択するこ
とにより均一にすることができる。
た均一な粘度の石英ガラスパイプは、例えば、塙らによ
る論文［ＳｉＯ2 ガラス微粒子のフッ素添加機構］（電
子情報通信学会論文、vol.J71-C,no.2,212-220頁、1988
年）に詳しく記載されているように、多孔質体のかさ密
度を十分に小さくして、低濃度のＳｉＦ4 ガスが、多孔
質体の中心部分まで、十分に拡散するようにし、これを
ガラス化し粘度が一様なガラスロッドを作製した後、ガ
ラスロッドの中心部を超音波ドリルでくり抜いて作製す
ることができる。また、クラッド用ガラスをコア用ガラ
スの外部に設ける工程において、コア用ガラスの外部に
ガラス微粒子を堆積させ、クラッド用ガラス微粒子多孔
質体を形成した後、適切に選択したフッ素雰囲気中で加
熱してコア用ガラスを取り囲むクラッド用ガラス微粒子
多孔質体をガラス化しても、コアと粘度の等しいクラッ
ドを得ることができる。その際、クラッド用ガラスの粘
度はクラッド用ガラス微粒子多孔質体のかさ密度を前述
の塙らの論文に述べられている方法で適切に選択するこ
とにより均一にすることができる。
【００２０】図４の実線は、このようにして得られた光
ファイバの損失の線引き張力依存性を示すものである。
同図の破線は、ＧｅＯ2 ドープ石英ガラスをコアに用
い、純石英ガラスをクラッドに用いた、従来型光ファイ
バの場合の線引き張力と損失の関係を示す。これらの結
果から明らかなように、コアとクラッドの断面内の粘度
を一致させることにより、損失の線引き張力依存性のな
い、低損失光ファイバを作製することが出来る。
ファイバの損失の線引き張力依存性を示すものである。
同図の破線は、ＧｅＯ2 ドープ石英ガラスをコアに用
い、純石英ガラスをクラッドに用いた、従来型光ファイ
バの場合の線引き張力と損失の関係を示す。これらの結
果から明らかなように、コアとクラッドの断面内の粘度
を一致させることにより、損失の線引き張力依存性のな
い、低損失光ファイバを作製することが出来る。
【００２１】なお、フッ素と共ドープする金属酸化物材
料として、本実施例に示したＧｅＯ2 以外に、Ｐ
2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を用いても同様に、均一粘度の光
ファイバプリフォームを作製できる。
料として、本実施例に示したＧｅＯ2 以外に、Ｐ
2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を用いても同様に、均一粘度の光
ファイバプリフォームを作製できる。
【００２２】図１（ｂ）は、本発明の第２の実施例の光
ファイバプリフォームの構造および粘度分布を示す図で
ある。同図に示す光ファイバプリフォームは、金属酸化
物ドーパントの濃度分布が一様でない内層クラッド付コ
ア用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープすること
により断面内の粘度分布が均一な内層クラッド２を有す
るコア用ガラス１を作製し、これらの外部に粘度の等し
い外層クラッド用ガラス３を設けて、全断面にわたって
粘度を均一にしている。
ファイバプリフォームの構造および粘度分布を示す図で
ある。同図に示す光ファイバプリフォームは、金属酸化
物ドーパントの濃度分布が一様でない内層クラッド付コ
ア用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープすること
により断面内の粘度分布が均一な内層クラッド２を有す
るコア用ガラス１を作製し、これらの外部に粘度の等し
い外層クラッド用ガラス３を設けて、全断面にわたって
粘度を均一にしている。
【００２３】また、図５および図６は、本発明の第３の
実施例に係わる光ファイバプリフォームの製造工程を示
す図である。図５（ａ）に示すように、第１ステップと
して、コア合成用バーナ８と内層クラッド合成用バーナ
９を用いて、コア用ガラス微粒子多孔質体５の外部に内
層クラッド用ガラス微粒子多孔質体６を持つ内層クラッ
ド付コア用ガラス微粒子多孔質体を形成する。コア用ガ
ラス微粒子多孔質体５には、金属酸化物としてＧｅＯ2
が含まれているが、内層クラッド用ガラス微粒子多孔質
体６には金属酸化物は含まれていない。
実施例に係わる光ファイバプリフォームの製造工程を示
す図である。図５（ａ）に示すように、第１ステップと
して、コア合成用バーナ８と内層クラッド合成用バーナ
９を用いて、コア用ガラス微粒子多孔質体５の外部に内
層クラッド用ガラス微粒子多孔質体６を持つ内層クラッ
ド付コア用ガラス微粒子多孔質体を形成する。コア用ガ
ラス微粒子多孔質体５には、金属酸化物としてＧｅＯ2
が含まれているが、内層クラッド用ガラス微粒子多孔質
体６には金属酸化物は含まれていない。
【００２４】この内層クラッド付コア用ガラス微粒子多
孔質体６を図５（ｂ）に示すようにＳｉＦ4 とＨｅの混
合ガス雰囲気中で加熱し、ガラス化する。この時、Ｈｅ
とＳｉＦ4 の混合ガス中のＳｉＦ4 分圧を適切に選ぶこ
とにより、内層クラッドとコアの粘度を近似的に等しく
することができる。こうして得られた、内層クラッド付
コア用ガラスの外部に図６（ａ）のように、外層クラッ
ド合成用バーナ１０を用いて外層クラッド用ガラス微粒
子多孔質体７を形成させ、再度、図６（ｂ）に示すよう
にＨｅとＳｉＦ4 混合ガス雰囲気中でガラス化して、光
ファイバ用のプリフォームを作製する。第１の実施例で
説明したように、外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体
７のかさ密度とガラス化時のＳｉＦ4 ガスの分圧を適切
に選ぶことにより、コア、内層クラッド、外層クラッド
の粘度が近似的に等しいプリフォームが得られるため、
線引き張力に依存する損失を抑制できる。内層クラッド
付コア外部に外層クラッドを設ける方法として、内層ク
ラッド付コアと粘度の等しい一様なフッ素ドープ石英ガ
ラスパイプをかぶせた後、力を加えながら加熱し、一体
化しても、同様に、断面内の粘度が均一な光ファイバプ
リフォームを作製することができる。
孔質体６を図５（ｂ）に示すようにＳｉＦ4 とＨｅの混
合ガス雰囲気中で加熱し、ガラス化する。この時、Ｈｅ
とＳｉＦ4 の混合ガス中のＳｉＦ4 分圧を適切に選ぶこ
とにより、内層クラッドとコアの粘度を近似的に等しく
することができる。こうして得られた、内層クラッド付
コア用ガラスの外部に図６（ａ）のように、外層クラッ
ド合成用バーナ１０を用いて外層クラッド用ガラス微粒
子多孔質体７を形成させ、再度、図６（ｂ）に示すよう
にＨｅとＳｉＦ4 混合ガス雰囲気中でガラス化して、光
ファイバ用のプリフォームを作製する。第１の実施例で
説明したように、外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体
７のかさ密度とガラス化時のＳｉＦ4 ガスの分圧を適切
に選ぶことにより、コア、内層クラッド、外層クラッド
の粘度が近似的に等しいプリフォームが得られるため、
線引き張力に依存する損失を抑制できる。内層クラッド
付コア外部に外層クラッドを設ける方法として、内層ク
ラッド付コアと粘度の等しい一様なフッ素ドープ石英ガ
ラスパイプをかぶせた後、力を加えながら加熱し、一体
化しても、同様に、断面内の粘度が均一な光ファイバプ
リフォームを作製することができる。
【００２５】なお、フッ素と共ドープする金属酸化物材
料として、本実施例に示したＧｅＯ2 以外に、Ｐ
2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を用いても同様に、均一粘度の光
ファイバプリフォームを作製できることは明らかであ
る。
料として、本実施例に示したＧｅＯ2 以外に、Ｐ
2 Ｏ5 ，Ａｌ2 Ｏ3 等を用いても同様に、均一粘度の光
ファイバプリフォームを作製できることは明らかであ
る。
【００２６】上述したように、本発明においては、フッ
素を共ドープした石英ガラスを作製するために、ガラス
微粒子多孔質体を加熱してガラス化する時に雰囲気ガス
として、例えばＳｉＦ4 ガスを用いる。ＳｉＦ4 ガスの
分圧が小さい場合にはＳｉＦ4 ガスが多孔質体の中央ま
で十分に拡散しないため、多孔質体の径方向にＳｉＦ4
の濃度分布を生じる。このため、作製されたガラスのフ
ッ素濃度分布は径方向に不均一となる。一方、ＳｉＦ4
分圧が高い場合にはＳｉＦ4 ガスが多孔質体の中央まで
十分に拡散する結果、作製されたガラス中のフッ素濃度
は径方向に均一になる。本発明によるプリフォームは、
上述の性質を用いて、ドーパント濃度分布に応じてＳｉ
Ｆ4 ガス分圧を適切に選び、フッ素の濃度を径方向に分
布させ、断面内の粘度を一様にすることにより実現す
る。
素を共ドープした石英ガラスを作製するために、ガラス
微粒子多孔質体を加熱してガラス化する時に雰囲気ガス
として、例えばＳｉＦ4 ガスを用いる。ＳｉＦ4 ガスの
分圧が小さい場合にはＳｉＦ4 ガスが多孔質体の中央ま
で十分に拡散しないため、多孔質体の径方向にＳｉＦ4
の濃度分布を生じる。このため、作製されたガラスのフ
ッ素濃度分布は径方向に不均一となる。一方、ＳｉＦ4
分圧が高い場合にはＳｉＦ4 ガスが多孔質体の中央まで
十分に拡散する結果、作製されたガラス中のフッ素濃度
は径方向に均一になる。本発明によるプリフォームは、
上述の性質を用いて、ドーパント濃度分布に応じてＳｉ
Ｆ4 ガス分圧を適切に選び、フッ素の濃度を径方向に分
布させ、断面内の粘度を一様にすることにより実現す
る。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属酸化物ドーパントの濃度分布が一様でないコア用ガ
ラス微粒子多孔質体または内層クラッド用ガラス付コア
用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープすることに
より断面内の粘度分布が均一なコア用ガラスまたは内層
クラッド付コア用ガラスを作製し、これらの外部に粘度
の等しいクラッド用ガラスを設けることにより全断面に
わたって粘度が均一な光ファイバプリフォームを作製し
ているので、クラッド材として、このコア材と同じ粘度
を有する均一なガラスを用いることによりコアとクラッ
ドの粘度を一致させることができ、損失の線引き張力依
存性が全くない低損失光ファイバプリフォームを実現す
ることができる。
金属酸化物ドーパントの濃度分布が一様でないコア用ガ
ラス微粒子多孔質体または内層クラッド用ガラス付コア
用ガラス微粒子多孔質体にフッ素を共ドープすることに
より断面内の粘度分布が均一なコア用ガラスまたは内層
クラッド付コア用ガラスを作製し、これらの外部に粘度
の等しいクラッド用ガラスを設けることにより全断面に
わたって粘度が均一な光ファイバプリフォームを作製し
ているので、クラッド材として、このコア材と同じ粘度
を有する均一なガラスを用いることによりコアとクラッ
ドの粘度を一致させることができ、損失の線引き張力依
存性が全くない低損失光ファイバプリフォームを実現す
ることができる。
【図１】同図（ａ）は本発明の第１の実施例の光ファイ
バプリフォームの構造および粘度分布を示し、同図
（ｂ）は本発明の第２の実施例の光ファイバプリフォー
ムの構造および粘度分布を示す図である。
バプリフォームの構造および粘度分布を示し、同図
（ｂ）は本発明の第２の実施例の光ファイバプリフォー
ムの構造および粘度分布を示す図である。
【図２】同図（ａ）は種々の分圧のＳｉＦ4 ガス雰囲気
中で加熱してガラス化したフッ素ドープ石英ガラスの屈
折率分布を示し、（ｂ）は各々の１５００℃における粘
度分布を示す図である。
中で加熱してガラス化したフッ素ドープ石英ガラスの屈
折率分布を示し、（ｂ）は各々の１５００℃における粘
度分布を示す図である。
【図３】同図（ａ）はＧｅＯ2 をドープした石英の微粒
子を種々の分圧のＳｉＦ4 雰囲気中で加熱してガラス化
した石英ガラスの屈折率分布を示し、（ｂ）はこのＧｅ
Ｏ2 、フッ素共ドープ石英ガラスの１５００℃における
粘度分布を示す図である。
子を種々の分圧のＳｉＦ4 雰囲気中で加熱してガラス化
した石英ガラスの屈折率分布を示し、（ｂ）はこのＧｅ
Ｏ2 、フッ素共ドープ石英ガラスの１５００℃における
粘度分布を示す図である。
【図４】本発明の光ファイバプリフォームを線引きした
時の線引き張力と波長１．５５μｍでの損失を示す図で
ある。
時の線引き張力と波長１．５５μｍでの損失を示す図で
ある。
【図５】本発明の第３の実施例に係わる光ファイバプリ
フォームの製造工程を示す図であり、同図（ａ）は内層
クラッド付コア用ガラス微粒子多孔質体を形成する工程
を示す図であり、（ｂ）は内層クラッド付コア用ガラス
微粒子多孔質体をガラス化する工程を示す図である。
フォームの製造工程を示す図であり、同図（ａ）は内層
クラッド付コア用ガラス微粒子多孔質体を形成する工程
を示す図であり、（ｂ）は内層クラッド付コア用ガラス
微粒子多孔質体をガラス化する工程を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例に係わる光ファイバプリ
フォームの製造工程を示す図５に続いた工程を示す図で
あり、同図（ａ）は内層クラッド付コア用ガラスの外部
に外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体を形成する工程
を示す図であり、（ｂ）は内層クラッド付コア用ガラス
を取り囲む外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体をガラ
ス化する工程を示す図である。
フォームの製造工程を示す図５に続いた工程を示す図で
あり、同図（ａ）は内層クラッド付コア用ガラスの外部
に外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体を形成する工程
を示す図であり、（ｂ）は内層クラッド付コア用ガラス
を取り囲む外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体をガラ
ス化する工程を示す図である。
【図７】従来の代表的な光ファイバプリフォームの粘度
分布を示す図であり、同図（ａ）はコア部の粘度がクラ
ッド部の粘度より高い場合の粘度分布、（ｂ）はコア部
の粘度がクラッド部の粘度より低い場合の粘度分布、
（ｃ）はクラッド部に粘度の高い部分を示している。
分布を示す図であり、同図（ａ）はコア部の粘度がクラ
ッド部の粘度より高い場合の粘度分布、（ｂ）はコア部
の粘度がクラッド部の粘度より低い場合の粘度分布、
（ｃ）はクラッド部に粘度の高い部分を示している。
１ コア用ガラス ２ 内層クラッド用ガラス ３ 外層クラッド用ガラス ４ クラッド用ガラス ５ コア用ガラス微粒子多孔質体 ６ 内層クラッド用ガラス微粒子多孔質体 ７ 外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体 ８ コア合成用バーナ ９ 内層クラッド合成用バーナ １０ 外層クラッド合成用バーナ １１ ガラス化用ヒータ １２ ガラス化用加熱炉
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも１種類の金属酸化物とフッ素
をドーパントとして含み、断面内の粘度分布が一様なコ
アと、該コアと粘度の等しい、少なくとも１種類の金属
酸化物とフッ素、またはフッ素のみをドーパントとして
含み、断面内の粘度分布が一様となるクラッドとからな
ることを特徴とする光ファイバプリフォーム。 - 【請求項２】 回転しながら引き上げられる出発部材の
先端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の
金属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積
させながら成長させて、コア用ガラス微粒子多孔質体を
形成する第一の工程と、当該コア用ガラス微粒子多孔質
体の金属酸化物のドーパント濃度の分布に応じて、適切
に選択したフッ素雰囲気中で、前記コア用ガラス微粒子
多孔質体を加熱してガラス化し、断面内の粘度が均一な
コア用ガラスを作製する第二の工程と、前記コア用ガラ
スと粘度の等しいクラッド用ガラスを前記コア用ガラス
の外部に設ける第三の工程とからなることを特徴とする
光ファイバプリフォームの製造方法。 - 【請求項３】 クラッド用ガラスをコア用ガラスの外部
に設ける前記第三の工程において、コア用ガラスの外部
に、クラッド用ガラスパイプをかぶせた後、力を加えな
がら加熱して、一体化することを特徴とする請求項２記
載の光ファイバプリフォームの製造方法。 - 【請求項４】 コア用ガラスの外部にクラッド用ガラス
を設ける前記第三の工程において、コア用ガラスの外部
にガラス微粒子を堆積させながら成長させて、クラッド
用ガラス微粒子多孔質体を形成し、前記コア用ガラスの
粘度に応じて適切に選択したフッ素雰囲気中で加熱する
ことにより、前記コア用ガラスをとりかこむクラッド用
ガラス微粒子多孔質体をガラス化することを特徴とする
請求項２記載の光ファイバプリフォームの製造方法。 - 【請求項５】 回転しながら引き上げられる出発部材の
先端に、石英を主成分としてなる、少なくとも１種類の
金属酸化物をドーパントとして含むガラス微粒子を堆積
させながら成長させて、内層クラッド付コア用ガラス微
粒子多孔質体を形成する第一の工程と、当該内層クラッ
ド付コア用ガラス微粒子多孔質体の金属酸化物のドーパ
ント濃度の分布に応じて、適切に選択したフッ素雰囲気
中で内層クラッド付コア用ガラス微粒子多孔質体を加熱
してガラス化し、断面内の粘度が均一な内層クラッド付
コア用ガラスを作製する第二の工程と、当該内層クラッ
ド付コア用ガラスと粘度の等しい外層クラッド用ガラス
を前記内層クラッド付コア用ガラスの外部に設ける第三
の工程とからなることを特徴とする光ファイバプリフォ
ームの製造方法。 - 【請求項６】 外層クラッド用ガラスを内層クラッド付
コア用ガラスの外部に設ける前記第三の工程において、
内層クラッド付コア用ガラスの外部に、外層クラッド用
ガラスパイプをかぶせた後、力を加えながら加熱して、
一体化することを特徴とする請求項５記載の光ファイバ
プリフォームの製造方法。 - 【請求項７】 内層クラッド付コア用ガラスの外部に外
層クラッド用ガラスを設ける前記第三の工程において、
内層クラッド付コア用ガラス外部に、ガラス微粒子を堆
積させながら成長させて、外層クラッド用ガラス微粒子
多孔質体を形成し、前記内層クラッド付コア用ガラスの
粘度に応じて、適切に選択したフッ素雰囲気中で加熱す
ることにより前記内層クラッド付コア用ガラスを取り囲
んでいる外層クラッド用ガラス微粒子多孔質体をガラス
化することを特徴とする請求項５記載の光ファイバプリ
フォームの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17657793A JPH0733460A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 光ファイバプリフォームおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17657793A JPH0733460A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 光ファイバプリフォームおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0733460A true JPH0733460A (ja) | 1995-02-03 |
Family
ID=16015999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17657793A Pending JPH0733460A (ja) | 1993-07-16 | 1993-07-16 | 光ファイバプリフォームおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733460A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08208259A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-08-13 | Samsung Electron Co Ltd | 径方向で熱伝導率変化を有する光ファイバ母材及びその製法 |
| CN114026049A (zh) * | 2019-07-17 | 2022-02-08 | 贺利氏石英玻璃有限两合公司 | 制造空芯光纤和空芯光纤预制件的方法 |
-
1993
- 1993-07-16 JP JP17657793A patent/JPH0733460A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08208259A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-08-13 | Samsung Electron Co Ltd | 径方向で熱伝導率変化を有する光ファイバ母材及びその製法 |
| CN114026049A (zh) * | 2019-07-17 | 2022-02-08 | 贺利氏石英玻璃有限两合公司 | 制造空芯光纤和空芯光纤预制件的方法 |
| CN114026049B (zh) * | 2019-07-17 | 2023-12-26 | 贺利氏石英玻璃有限两合公司 | 制造空芯光纤和空芯光纤预制件的方法 |
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