JPH10206654A - 光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＦＤを大きくし、非線形光学効果による影
響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバ、及び製造
時における、透明化された母材中の気泡、該母材の変
形、さらには母材表面の傷の発生を効果的に抑える製造
方法を提供する。 【解決手段】 この発明に係る光ファイバ１は、第１及
び第２クラッド３０、４０の各屈折率が、それぞれ内側
領域から周辺領域に向かって径方向に、高くなってい
る。また、その製造方法では、第１及び第２クラッド３
０、４０になるべき各母材領域の製造工程において、径
方向のフッ素添加量が減少するよう、フッ素原料の供給
量が調節される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、長距離大容量光
通信システムに適用可能な光ファイバであって、特に、
波長分割多重（ＷＤＭ）通信方式に好適でかつその零分
散波長が所望範囲範囲内に設定された分散シフトファイ
バに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、伝送路としてシングルモード
光ファイバ（以下、ＳＭ光ファイバという）が適用され
た光通信システムでは、通信用信号光として１．３μｍ
波長帯あるいは１．５５μｍ波長帯の光が利用されるこ
とが多かった。ただし、最近では、伝送路中における伝
送損失低減の観点から１．５５μｍ波長帯の光の使用が
増しつつある。特に、１．５５μｍ波長帯の光の伝送路
に適用されるＳＭ光ファイバ（以下、１．５５μｍ用Ｓ
Ｍ光ファイバという）は、石英系ＳＭ光ファイバの伝送
損失が１．５５μｍ波長帯の光に対して最小になること
から、その波長分散（波長によって光の伝搬速度が異な
るためパルス波が広がる現象）も１．５５μｍ波長帯の
光に対してゼロになるよう設計されている。このよう
に、ゼロ分散波長が１．５５μｍ波長帯付近にシフトし
た１．５５μｍ用ＳＭ光ファイバは、一般に分散シフト
ファイバと呼ばれる。

【０００３】従来の分散シフトファイバとしては、例え
ば特許番号第２５３３０８３号公報（第１従来例）に、
その零分散波長が１．５５μｍ付近にシフトされた分散
シフトファイバの断面構造、組成及びその製造方法が開
示されている。この第１従来例の分散シフトファイバ
は、ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂（ゲルマニウムを含むＳｉＯ₂）
からなる内側コアと、ＳｉＯ₂からなる外側コアと、Ｆ
−ＳｉＯ₂（フッ素を含むＳｉＯ₂）からなるクラッドと
を備えている。ただし、この第１従来例の分散シフトフ
ァイバの屈折率プロファイルは、クラッドに相当する部
分に凹みを持たない、いわゆるMatched 型プロファイル
であり、このMatched 型プロファイルを有する光ファイ
バをこの明細書ではMatched 型ファイバという。一方、
クラッドに相当する部分に凹みが設けられた屈折率プロ
ファイルは、Depressed cladding型プロファイルと言わ
れ、特にこの明細書では、このDepressed cladding 型
プロファイルを有する光ファイバをDepressed 型ファイ
バという。なお、この第１従来例の分散シフトファイバ
の構造では、１．５５μｍ付近の零分散波長の設定のみ
が実現可能である。

【０００４】また、特開昭６３−２０８００５号公報
（第２従来例）には、コアの外周に該コアよりも低い屈
折率を有する第１クラッドと、該第１クラッドの外周に
該第１クラッドよりも高い屈折率を有する第２クラッド
を備えた、Depressed cladding型プロファイルを有する
分散シフトファイバが開示されている。この第２従来例
の分散シフトファイバの目的は、１．３μｍ〜１．５μ
ｍ波長帯の広範囲に渡って波長分散を抑えることにあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、高速かつ大容量
の伝送システムの構築が盛んに研究されているが、その
うち、特に、波長分割多重（ＷＤＭ）方式の伝送システ
ムが注目を集めている。この方式は、互いに波長の異な
る複数の信号光を同時に１つの伝送路で伝送する方式で
あり、伝送可能な情報量を飛躍的に増加させる技術であ
る。

【０００６】このような伝送システムを実現するため、
伝送路として適用される光ファイバには様々な新しい仕
様が要求されており、上述したような従来の分散シフト
ファイバでは既に対応できない状況となってきている。

【０００７】特に、従来の分散シフトファイバのモード
フィールド径（ＭＦＤ）は８μｍ程度であり、信号光の
パワーが大きくなると非線形光学効果による影響が発生
しやすくなる。また、伝送システムに適用される各分散
シフトファイバ間では波長分散のバラツキが大きいた
め、信号光波長とそれらの零分散波長とが一致してしま
うと、非線形光学効果の一つである四光波混合によるノ
イズが発生しやすくなるなどの課題があった。

【０００８】なお、非線形光学効果とは、光強度の密度
等の増大とともに信号光パルスが歪む現象であり、伝送
速度の大きな制約要因となる。

【０００９】さらに、光ファイバの主成分である石英ガ
ラスの屈折率を調節するために例えばフッ素が添加され
ると、該光ファイバの多孔質母材の焼結（母材の透明
化）の際に、該母材中に気泡や該母材自体の変形が発生
する可能性がある。また、このような不純物の添加に起
因して、透明化されたガラス表面（母材表面）に生じた
傷は、線引時に光ファイバの断線等を引き起こす原因に
もなる。

【００１０】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、ＭＦＤを大きくし、非線形光学効
果による影響を効果的に抑える構造を備えた光ファイバ
を提供するとともに、製造時における、透明化された母
材中の気泡、該母材の変形、さらには母材表面の傷の発
生を効果的に抑える該光ファイバの製造方法を提供する
ことを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光ファイ
バは、ＭＦＤが８．６μｍ以上、好ましくは９μｍ以上
であり、かつその零分散波長を代表的な信号光波長であ
る１．５５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフ
トさせた分散シフトファイバであって、石英ガラスを主
成分とするシングルモード光ファイバである。当該分散
シフトファイバでは、その零分散波長を信号光波長から
所定量ずらすことにより、故意に波長分散を発生させ、
非線形光学効果の影響を抑えているので、各分散シフト
ファイバ間での零分散波長のバラツキを許容した伝送シ
ステムの構築を可能にしている。

【００１２】また、この発明に係る光ファイバは、図１
に示されたように、第１の屈折率ｎ₁を有する第１コア
１０（内側コア）と、該内側コア１０の外周に設けられ
かつ該第１の屈折率ｎ₁よりも低い第２の屈折率ｎ₂を有
する第２コア２０（外側コア）と、該外側コア２０の外
周に設けられかつ該第２の屈折率ｎ₂よりも低い第３の
屈折率ｎ₃を有する第１クラッド３０（内側クラッド）
と、該内側クラッド３０の外周に設けられかつ該第３の
屈折率ｎ₃よりも高い第４の屈折率ｎ₄を有する第２クラ
ッド４０（外側クラッド）とを備えている。

【００１３】特に、この発明に係る光ファイバの内側及
び外側クラッド３０、４０は、それぞれ各ガラス領域の
内側領域から周辺領域に向かって径方向に、その屈折率
が高くなっているとともに、いずれも屈折率調整用添加
物としてフッ素を含むことを特徴としている。

【００１４】また、この発明に係る光ファイバは、Depr
essed cladding 型の屈折率プロファイルを有する。こ
の屈折率プロファイルは、基本組成として、内側コア１
０を少なくともゲルマニウム（屈折率を上げるための添
加物）を含む石英ガラス（ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂）、外側コ
ア２０を実質的にゲルマニウムを含まない石英ガラス
（ＳｉＯ₂）あるいはゲルマニウムを含む石英ガラス
（ＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂）、内側クラッド３０を少なくとも
フッ素（屈折率を低下させるための添加物）を含む石英
ガラス（Ｆ−ＳｉＯ₂）、そして、外側クラッド４０を
少なくともフッ素を含む石英ガラス（Ｆ−ＳｉＯ₂）と
することにより実現可能である。なお、上記外側コア２
０には、ＧｅＯ₂が添加されると、その屈折率プロファ
イルの平坦化が難しくなるため、ゲルマニウムを含まな
い方がより好ましい。

【００１５】次に、この発明に係る光ファイバの製造方
法は、上述の構造を備えた光ファイバを得るべく、ＶＡ
Ｄ（Vapor phase axial deposition）法、ＯＶＤ（Outs
idevapor phase deposition）法等の気相合成法によ
り、長手方向に沿ってその中央部分が内側コア１０とな
り、該中央部分を取り囲む周辺部分が外側コア２０とな
るべき多孔質母材５０を形成し、該多孔質母材５０を焼
結してコアガラス母材５１を得る第１工程（図２及び図
３参照）と、該コアガラス母材５１を所望の外径に延伸
し（図４参照）、気相合成法により、該延伸されたコア
ガラス母材５１の外周に内側クラッド３０となるべき第
１多孔質ガラス体を堆積させて得られた第１複合母材５
２（図５参照）を、所定濃度のフッ素原料を含む所定温
度の雰囲気中で加熱処理した後、さらに該雰囲気温度を
上昇させるとともに該雰囲気中に含まれるフッ素原料の
濃度を変えた状態で（図８参照）、該第１複合母材５２
を透明ガラス化し透明な中間母材５３を得る第２工程
（図７参照）と、該中間母材５３を所望の外径に延伸し
（図４参照）、気相合成法により、該延伸された中間母
材５３の外周に外側クラッド４０となるべき第２多孔質
ガラス体を堆積させて得られた第２複合母材５４（図５
参照）を、所定濃度のフッ素原料を含む所定温度の雰囲
気中で加熱処理した後、さらに該雰囲気温度を上昇させ
るとともに該雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度を変
えた状態で（図８参照）、該第２複合母材５４を透明ガ
ラス化し透明な光ファイバ母材５５を得る第３工程（図
７参照）と、を少なくとも備えている。

【００１６】特に、この発明に係る光ファイバの製造方
法における第２及び第３工程では、屈折率調整材料とし
て、内側及び外側クラッド３０、４０となるべき母材領
域に添加されるフッ素原料の供給量の調節（上述の加熱
処理及び透明ガラス化処理における雰囲気中のフッ素濃
度の調節）を行っている。具体的には、この屈折率調整
材料であるフッ素がガラス材料内に添加されると、該ガ
ラス表面には傷等がつき易くなるため、第２工程にいお
いて、第１複合母材５２を加熱処理しているときの雰囲
気中に含まれるフッ素原料の濃度が、該第１複合母材５
２を透明ガラス化しているときの雰囲気中に含まれるフ
ッ素原料の濃度よりも高く設定されるとともに、第３工
程にいおいても、第２複合母材５４を加熱処理している
ときの雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度が、該第２
複合母材５４を透明ガラス化しているときの雰囲気中に
含まれるフッ素原料の濃度よりも高く設定されている。

【００１７】このように、内側クラッド３０となるべき
母材領域のフッ素濃度を、その内側領域から周辺領域に
向かって径方向に低下させる（該母材領域の屈折率を径
方向に増加させる）ことにより、結果的に外側クラッド
４０となるべき母材領域の内側領域との屈折率の差を小
さくすることになる。換言すれば、得られる光ファイバ
において、内側クラッド３０と外側クラッド４０との界
面におけるフッ素濃度を小さくするよう所定の母材領域
に添加されるフッ素濃度を調節することにより、該母材
の焼結において、気泡の発生や該母材自体の変形を抑え
るのに有効である。さらに、外側クラッド４０となるべ
き母材領域にも同様にフッ素添加量を径方向に調節する
ことにより、加熱時の変形や、製造中の取り扱い時にお
ける母材外周面あるいは得られる光ファイバ外周面の傷
等の発生を効果的に抑制することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例を図１
〜図９を用いて説明する。なお、図中同一部分には同一
符号を付して説明を省略する。

【００１９】図１（ａ）は、この発明に係る光ファイバ
（Depressed cladding 型プロファイルを有する分散シ
フトファイバ）の断面構造及びその屈折率プロファイル
を示す図である。特に、この発明に係る光ファイバ１
は、モードフィールド径（ＭＦＤ）が８．６μｍ以上
（好ましくは９μｍ以上）かつその零分散波長が１．５
５μｍよりも長波長側あるいは短波長側にシフトされた
分散シフトファイバであって、石英ガラスを主成分とす
るシングルモード光ファイバである。

【００２０】この図において、当該光ファイバ１は、コ
ア領域として、第１の屈折率ｎ₁を有する、外径ａの内
側コア１０と、該内側コア１０の外周に設けられかつ第
１の屈折率ｎ₁よりも低い第２の屈折率ｎ₂を有する外径
ｂの外側コア２０を備えている。

【００２１】さらに、上記コア領域（内側及び外側コア
１０、２０を含む）の外周には、クラッド領域として、
外側コア２０の外周に設けられかつ第２の屈折率ｎ₂よ
りも低い第３の屈折率ｎ₃を有する、外径ｃの内側クラ
ッド３０と、該内側クラッド３０の外周に設けられたガ
ラス領域であって、第３の屈折率ｎ₃よりも高くかつ第
２の屈折率ｎ₂よりも低い第４の屈折率ｎ₄を有する、外
径ｄの外側クラッド４０を備えることにより、クラッド
領域に相当する部分に凹みＡが設けられたDepressed cl
adding 型プロファイルを実現している（図１（ａ）参
照）。

【００２２】特に、内側クラッド３０及び外側クラッド
４０は、図１（ｂ）に示されたように、内側領域から外
側領域に向かって径方向に、その屈折率が低下してい
る。換言すれば、各第１及び第２クラッド３０、４０に
含まれるフッ素（屈折率を低下させるための添加物）の
濃度は、その内側領域から外側領域に向かって径方向
に、フッ素濃度が低下している。

【００２３】なお、図中ｆａは内側クラッド３０の内側
領域におけるフッ素濃度、ｆｂ（＜ｆａ）は該内側クラ
ッド３０の周辺領域におけるフッ素濃度、ｆｃは外側ク
ラッド４０の内側領域におけるフッ素濃度、ｆｄ（＜ｆ
ｃ）は外側クラッド４０の周辺領域におけるフッ素濃度
である。

【００２４】また、図１に示された屈折率プロファイル
１５０の横軸は、当該光ファイバ１（Depressed 型ファ
イバ）の断面（伝搬する信号光の進行方向に対して垂直
な面）における線Ｌ上の各位置に相当している。さら
に、この屈折率プロファイル１５０において、領域１０
１は上記内側コア１０の線Ｌ上の各部位の屈折率
（ｎ₁）、領域１０２は上記外側コア２０の線Ｌ上の各
部位の屈折率（ｎ₂）、領域１０３は上記内側クラッド
３０の線Ｌ上の各部位の屈折率（ｎ₃）、領域１０４は
上記外側クラッド４０の線Ｌ上の各部位の屈折率
（ｎ₄）に対応している。

【００２５】この発明に係る光ファイバ１の基本組成
は、内側コア１０がＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂、外側コア２０が
ＳｉＯ₂あるいはＧｅＯ₂−ＳｉＯ₂、内側クラッド３０
がＦ−ＳｉＯ₂、そして、外側クラッド４０がＦ−Ｓｉ
Ｏ₂である。

【００２６】ただし、この発明に係る光ファイバ１は、
後述するように少なくとも内側コア１０及び外側コア２
０には塩素が含まれるため、実際の組成及び純石英ガラ
スに対する比屈折率差Δは以下のようになる。

【００２７】 内側コア ：ＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂＋Ｃｌ Δ＝（α＋０．８）％〜（α＋０．９）％ 外側コア ：ＳｉＯ₂＋（ＧｅＯ₂）＋Ｃｌ Δ＝α％ 内側クラッド：ＳｉＯ₂＋Ｆ＋（Ｃｌ） （内側領域） Δ＝（α−０．３）％〜（α−０．１）
％ 外側クラッド：ＳｉＯ₂＋Ｆ＋（Ｃｌ） （内側領域） Δ＝（α−０．１５）％〜（α−０．０
５）％ なお、図１の光ファイバ１では、各内側及び外側クラッ
ド３０、４０の屈折率が、内側領域から外側領域に向か
って径方向に高くなるよう設計されている（外側コア２
０と内側領域の屈折率の差よりも、外側コア２０と周辺
領域の屈折率の差の方が小さい）。また、αは屈折率変
化に対する塩素（Ｃｌ）の寄与分であり、α＝０．１〜
０．２％である（Ｃｌは屈折率を上げる添加物として知
られており、該Ｃｌによる屈折率変化は、該Ｃｌの濃度
１０００ｐｐｍ当たり０．０１％である）。また、この
明細書において各ガラス領域の比屈折率差Δは純石英ガ
ラスを基準にして以下のように定義されている。

【００２８】 Δ＝（ｎ_t ²−ｎ₀ ²）／２ｎ₀ ²≒（ｎ_t−ｎ₀）／ｎ₀ ここで、ｎ₀は基準となる純石英ガラスの屈折率、ｎ_tは
各ガラス領域の屈折率を示す。

【００２９】次に、この発明に係る光ファイバ１の製造
方法について、図２〜図９を用いて説明する。

【００３０】当該製造方法では、第１工程で内側コア１
０と外側コア２０を含むコア領域となるべき多孔質母材
５０をＶＡＤ（Vapor phase axial deposition）法、Ｏ
ＶＤ（Outside vapor phase deposition）法等の気相合
成法により形成し、さらに該多孔質母材５０を焼結して
透明なコアガラス母材５１を得る。

【００３１】図２は上記ＶＡＤ法による第１工程の各処
理を説明するための図であり、図３は上記ＯＶＤ法によ
る第１工程の各処理を説明するための図である。

【００３２】まず、ＶＡＤ法による第１工程を図２を用
いて説明する。

【００３３】このＶＡＤ法による第１工程では、図２
（ａ）に示されたスス付け装置により多孔質母材５０が
製造される。このスス付け装置は、少なくとも排気口５
０４を備えた容器５００と、多孔質母材５０を支持する
ための支持機構５０３を備えている。また、支持機構５
０３には回転可能な支持棒５０２が設けられており、こ
の支持棒５０２の先端には多孔質母材５０を成長させる
ための出発棒５０１が取り付けられている。

【００３４】図２（ａ）のスス付け装置には、さらに内
側コア１０となるべき多孔質ガラス体（スス体）を堆積
させるためのバーナー５５２と、外側コア２０となるべ
き多孔質ガラス体（スス体）を堆積させるためのバーナ
ー５５１が設けられており、ガス供給システム６００か
らは各バーナー５５１、５５２に対して所望の原料ガス
（例えばＧｅＣｌ₄、ＳｉＣｌ₄等）、燃焼ガス（Ｈ₂及
びＯ₂）、及びＡｒやＨｅ等のキャリアガスが供給され
る。

【００３５】多孔質母材５０の製造中、バーナー５５２
及びバーナー５５１の火炎中では、ガス供給システム６
００から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラ
ス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が出発棒５０
１の先端部分に堆積していく。この間、支持機構５０３
は、その先端に設けられた支持棒５０２を矢印Ｓ１で示
された方向に回転させながら矢印Ｓ２で示された方向
（多孔質母材５０の長手方向）に沿って引き上げる動作
を行っている。この動作により、多孔質ガラス体が出発
棒５０１から下方に向かって成長していき、長手方向に
沿ってその中央部分が内側コア１０となり、該中央部分
を取り囲む周辺部分が外側コア２０となるべき多孔質母
材５０（スート・プリフォーム）が得られる。

【００３６】続いて、上述の工程で得られた多孔質母材
５０は、図２（ｂ）に示された加熱容器７００内に設置
され、ハロゲンガスを含む雰囲気中で脱水処理が施され
る。なお、この加熱容器７００には該ハロゲンガスを供
給するための導入口７０２と排気口７０１が設けられて
いる。また、この脱水処理中、支持機構５０３は多孔質
母材５０を矢印Ｓ３で示された方向に回転させながら、
矢印Ｓ４で示された方向に沿って移動させるよう動作す
る（この動作により、多孔質母材５０全体が加熱され
る）。

【００３７】脱水処理中の容器内温度は１０００℃〜１
３００℃程度であり、好ましくは１０５０℃〜１１５０
℃である。また、この実施例では濃度２００００ｐｐｍ
（２％）の塩素ガス（Ｃｌ₂）を導入口７０２から供給
しながら脱水処理を行ったが、塩素ガスの濃度は１００
００ｐｐｍ〜５００００ｐｐｍ（１％〜５％）程度であ
れば十分にその効果が得られる。

【００３８】脱水処理用ガスとしては、塩素ガスの他Ｓ
ｉＣｌ₄等のハロゲンガスでも同様の効果が得られる。
特に、ＳｉＣｌ₄は塩素の添加量を増加し、外側コア２
０と内側クラッド３０との屈折率差を増加させる手段と
なり得る。

【００３９】なお、この第１工程において、バーナー５
５２及び５５１に供給される原料ガスは、得られる光フ
ァイバの内側コア１０の外径ａに対する外側コア２０の
外径ｂの比（ｂ／ａ）が、７．５〜１５となるよう調節
されている。

【００４０】以上の処理を経て得られた多孔質母材５０
は、引続き上述された加熱容器７００内で透明ガラス化
される。すなわち、図２（ｃ）には図２（ｂ）に示され
た加熱容器の主要部分のみが示されている。図示のよう
に支持機構５０３が多孔質母材５０を矢印Ｓ５で示され
た方向に回転させながら矢印Ｓ６で示された方向に沿っ
て移動させるよう動作する。この動作により、該多孔質
母材５０はその先端からヒーター７５０内に送り込まれ
（透明ガラス化時の容器内温度は１５００℃〜１６５０
℃）、透明なコアガラス母材５１が得られる。

【００４１】なお、上述した多孔質母材５０の製造、脱
水処理、及び焼結処理は同一の容器内で行うことも可能
である。

【００４２】次に、ＯＶＤ法による第１工程を図３を用
いて説明する。

【００４３】このＯＶＤ法による第１工程では、図３
（ａ）に示されたスス付け装置により多孔質母材５０が
製造される。このスス付け装置の容器８００内には、そ
の一端が支持棒５０２を介して支持機構５０３に保持さ
れるとともに、他端が補助機構５０４によって保持され
た中心棒８０１が備えられている。また、このスス付け
装置の容器８００には排気口８０２と、該多孔質母材５
０を中心棒８０１に沿って成長させるためのバーナー８
５０を備えている。

【００４４】多孔質母材５０の製造中、バーナー８５０
の火炎中では、ガス供給システム６００から供給された
原料ガスの加水分解反応によりガラス微粒子が生成さ
れ、これらガラス微粒子が中心棒８０１の側面に堆積し
ていく。この間、支持機構５０３と補助機構５０４は、
中心棒８０１を矢印Ｓ７で示された方向に回転させなが
ら矢印Ｓ８、Ｓ９で示された方向に沿って移動させるよ
う動作する。この動作により、多孔質ガラス体が中心棒
８０１に沿って成長していく。なお、この工程は内側コ
ア１０となるべき多孔質ガラス体の形成と、外側コア２
０となるべき多孔質ガラス体の形成のため、２回繰り返
され、これにより、長手方向に沿ってその中央部分が内
側コア１０となり、該中央部分を取り囲む周辺部分が外
側コア２０となるべき多孔質母材５０（スート・プリフ
ォーム）が得られる。

【００４５】続いて、上述の工程で得られた多孔質母材
５０は、中心棒８０１が引き抜かれ、代りに補助棒７０
３が取り付けられた状態で、図３（ｂ）に示された加熱
容器７００内に設置され、ハロゲンガスを含む雰囲気中
で脱水処理が施される。なお、この加熱容器７００には
該ハロゲンガスを供給するための導入口７０２と排気口
７０１が設けられている。また、この脱水処理中、支持
機構５０３は多孔質母材５０を矢印Ｓ１０で示された方
向に回転させながら矢印Ｓ１１で示された方向に沿って
移動させるよう動作する。この動作により、多孔質母材
５０母材全体が加熱される。なお、脱水処理中の容器内
温度、供給される塩素ガス濃度等の条件は上述したＶＡ
Ｄ法（図２）の場合と同様でよい。

【００４６】以上の処理を経て得られた多孔質母材５０
は、引続き上述された加熱容器７００内で透明ガラス化
される。すなわち、図３（ｃ）には図３（ｂ）に示され
た加熱容器の主要部分のみが示されている。図示のよう
に支持機構５０３が多孔質母材５０を矢印Ｓ１２で示さ
れた方向に回転させながら矢印Ｓ１３で示された方向に
沿って移動させるよう動作する。この動作により、該多
孔質母材５０はその先端からヒーター７５０内に送り込
まれ、透明なコアガラス母材５１が得られる。

【００４７】なお、上述した多孔質母材５０の製造、脱
水処理、及び透明ガラス化処理は同一の容器内で行うこ
とも可能である。また、上述したＶＡＤ法により得られ
るコアガラス母材とＯＶＤ法により得られるコアガラス
母材の構造上の差異は、該ＯＶＤ法により得られたコア
ガラス母材には中心棒８０１を引き抜くことによりでき
た貫通孔５５０がある点のみである。

【００４８】従って、第２工程以降の処理（特に気相合
成に係る工程）は、ＶＡＤ法について詳細に説明する。
なお、該ＶＡＤ法に代えてＯＶＤ法で行うことも可能で
ある。また、以降の第２工程は内側クラッド３０となる
べき母材領域を製造する工程である。

【００４９】第２工程では、まず第１工程（図２又は図
３）で得られた、透明なコアガラス母材５１が図４に示
された延伸装置により所望の外径（仕上り外径）に延伸
される。なお、このコアガラス母材５１は延伸に先立っ
て、その両端に端部処理が施され、さらに取扱を簡単に
するための棒６１、６２が取り付けられている。

【００５０】図４の延伸装置は、矢印Ｓ１４で示された
方向に沿って移動可能な上側チャック６３と、矢印Ｓ１
５で示された方向に沿って移動可能な下側チャック６４
を備えており、これら上側チャック６３及び下側チャッ
ク６４は、駆動モータ６５、６６により、それぞれＳ１
４、Ｓ１４の方向に沿って動かされる。また、端部処理
されたコアガラス母材５１は、棒６１が上側チャック６
３に把持されるとともに、棒６２が下側チャック６４に
把持されることにより、図４の延伸装置に取り付けられ
る。

【００５１】上記上側チャック６３はＳ１４の方向に沿
って移動することにより、コアガラス母材５１をヒータ
６８（例えば、縦型抵抗加熱炉）内に送り込むよう機能
する。一方、下側チャック６４はＳ１５の方向に沿って
移動することにより、ヒータ６８内からコアガラス母材
５１を引出すよう機能する。ヒータ６８内に送り込まれ
たコアガラス母材５１は部分的に軟化しているので、こ
の延伸装置では、上側チャック６３の移動速度（コアガ
ラス母材５１をヒータ６８内への送り込む速度）よりも
下側チャック６４の移動速度（コアガラス母材５１をヒ
ータ６８内から引出す速度）を大きくし、該コアガラス
母材５１の軟化部分に引っ張り応力を加えることによ
り、該コアガラス母材５１を所望の仕上り外径に延伸す
る。

【００５２】なお、制御部６７は、外径測定装置６９に
より加熱されている軟化部分の所定部位の外径を常時モ
ニタしており、所望の仕上がり外径が得られるよう駆動
モータ６５、６６を制御している。

【００５３】続いて、この第２工程では、以上の延伸装
置により延伸されたコアガラス母材５１の外周に、さら
に内側クラッド３０となるべき第１多孔質ガラス体を堆
積させ、第１複合母材５２を得る。すなわち、バーナ９
００の火炎中では、図５に示されたように、ガス供給シ
ステム６００から供給された原料ガスの加水分解反応に
よりガラス微粒子が生成され、これらガラス微粒子が延
伸されたコアガラス母材５１の外周に堆積していく。こ
の間、該延伸されたコアガラス母材５１は矢印Ｓ１６で
示された方向に回転しながら矢印Ｓ１７で示された方向
に沿って移動している。この動作により、コアガラス母
材５１の外周に多孔質ガラス体（スス体）が堆積してい
き、第１複合母材５２が得られる。

【００５４】なお、この第２工程において、バーナー９
００に供給される原料ガスは、得られる光ファイバの外
側コア２０の外径ｂに対する内側クラッド３０の外径ｃ
の比（ｃ／ｂ）は、１．５〜２．５（好ましくは１．８
〜２．２）となるよう調節されている。

【００５５】次に、以上の工程を経て得られた第１複合
母材５２は、まず脱水処理のため、一旦ハロゲンガスを
含む雰囲気中で加熱される（図６参照）。特に、コアガ
ラス母材５１（ガラスロッド）の外周に多孔質ガラス体
をガラス合成する場合には、該ガラス体を形成（ガラス
合成）するための火炎で該母材の外周面が加熱されるた
め、該コアガラス母材５１の表層にはＯＨ基が侵入しや
すくなる。このため、最終的に得られる光ファイバ１に
おけるＯＨ吸収の影響を緩和するため、脱水処理を行う
ことが重要である。

【００５６】この間、支持機構５０３は第１複合母材５
２を矢印Ｓ１８で示された方向に回転させながら矢印Ｓ
１９、Ｓ２０で示された方向に沿って移動させるよう動
作する。この動作により、該第１複合母材５２全体が加
熱される。なお、この脱水用ガスとしてはＣｌ₂を使用
した（ＳｉＣｌ₄でもよい）。また、加熱容器７００内
に供給される塩素ガス濃度は上述した通り１００００ｐ
ｐｍ〜５００００ｐｐｍ（１％〜５％、この実施例で
は、２００００ｐｐｍ（２％））、容器内の加熱温度は
１０００℃〜１３００℃、好ましくは１０５０℃〜１１
５０℃である。

【００５７】続いてこの工程では、透明な中間母材５３
を得るべく、図７に示されたように、脱水処理が施され
た第１複合母材５２がフッ素原料を含む雰囲気中で透明
ガラス化される。なお、この透明ガラス化処理は上述の
加熱容器７００内で連続的に行われる。また、支持機構
５０３は、第１複合母材５２を矢印Ｓ２１で示された方
向に回転させながら矢印Ｓ２２で示された方向に沿って
移動させるよう動作する。この動作により、該第１複合
母材５２がヒータ７５０内に送り込まれる。

【００５８】具体的に、加熱容器７００内に供給される
フッ素系ガスとしては、ＳＦ₆又はＳｉＦ₄などが利用可
能であるが、この実施例では濃度２００００ｐｐｍ（２
％）のＳｉＦ₄が供給される。このときの容器内温度は
１０００℃〜１２００℃（好ましくは１０５０℃〜１１
５０℃）であり、このフッ素系ガス雰囲気中で第１複合
母材５２を加熱することによりフッ素を第１多孔質ガラ
ス体（コアガラス母材５１の外周に形成されたスス体）
に含浸させた（加熱処理）。その後、さらに容器内温度
を１４００℃〜１６００℃（好ましくは１４５０℃〜１
５５０℃）まで上げて第１複合母材５２を透明ガラス化
することにより中間母材５３が得られる。

【００５９】なお、フッ素添加量の調整はフッ素原料の
供給量を、図８に示されたように、加熱処理期間と透明
ガラス化処理期間とで変えることにより行われる。図中
Ｆｈは加熱処理期間中のフッ素原料の供給量であり、Ｆ
ｓ（＜Ｆｈ）は透明ガラス化処理期間中のフッ素原料の
供給量である。したがって、加熱処理期間中に第１複合
母材５２に含浸したフッ素は、透明ガラス化処理期間中
に母材表面から徐々に雰囲気中に拡散して行くため、結
果的に内側クラッド３０となるべき母材ガラス領域中の
フッ素濃度は、内側領域から周辺領域に向かって径方向
に減少する（該ガラス領域の屈折率は径方向に増加す
る）。

【００６０】次に行われる第３工程は、外側クラッド４
０となるべき第２多孔質ガラス体を、上述の第２工程で
得られた中間母材５３の外周に形成し（第２複合母材５
４の製造）、さらに、第２複合母材５４を焼結して光フ
ァイバ母材５５を得る工程である。

【００６１】この第３工程では、先に説明した第２工程
と同様に、まず、得られた中間母材５３が図４に示され
た延伸装置により所望の仕上り外径に延伸される。その
後、図５に示されたように、該延伸された中間母材５３
の外周に第２多孔質ガラス体を形成させることにより
（バーナ９００の火炎中では、ガス供給システム６００
から供給された原料ガスの加水分解反応によりガラス微
粒子が生成され、これらガラス微粒子が延伸された中間
母材５３の外周に堆積していく）、第２複合母材５４が
得られる。

【００６２】なお、この工程において、バーナー９００
に供給される原料ガスは、得られる光ファイバの内側ク
ラッド３０と外側クラッド４０との外径比（ｄ／ｃ）
が、最終的に得られる光ファイバの外径を１２５μｍに
した際（第７工程の線引後）に所望の特性になるよう調
整されている。

【００６３】続いて、この工程でも、上述した第２工程
と同様に、フッ素原料を含む雰囲気中で得られた第２複
合母材５４を焼結し、最終的に光ファイバ母材５５を得
る（図７及び図８参照）。特に、この第３工程でもフッ
素原料の供給量を、図８に示すように、加熱処理期間と
透明ガラス化処理期間とで変えることにフッ素添加量の
調節を行っている。これにより、内側クラッド３０とな
るべき母材ガラス領域中のフッ素濃度は、内側領域から
周辺領域に向かって径方向に減少する（該ガラス領域の
屈折率は径方向に増加する）。

【００６４】なお、上述の工程で得られた第２複合母材
５４に対しては、必ずしも図６に示された脱水処理を行
う必要はなく、適宜省略してもよい。

【００６５】ただし、この実施例では、上述したように
多孔質母材５０、第１複合母材５２に対しては塩素ガス
を利用して脱水処理が施されているため、必然的に最終
的に得られる光ファイバ１の内側コア１０、外側コア２
０、及び内側クラッド３０には塩素が含まれることとな
る。この場合、内側クラッド３０における塩素含有量
は、内側及び外側コア１０、２０における塩素含有量よ
りも少ないことが好ましい。塩素は屈折率を上げる添加
物と知れらており、コア領域（内側及び外側コア１０、
２０を含む）に塩素を添加することにより、当該光ファ
イバの屈折率プロファイルの形状を変えることなくクラ
ッド領域（内側及び外側クラッド３０、４０を含む）に
添加されるフッ素の添加量を低減させることが可能とな
るからである。

【００６６】以上のように製造された光ファイバ母材５
５は、図９に示されたように、当該光ファイバ１の内側
コア１０となるべき内側コアガラス１００と、外側コア
２０となるべき外側コアガラス２００と、内側クラッド
３０となるべき内側クラッドガラス３００と、そして、
外側クラッド４０となるべき外側クラッドガラス４００
を備えている。

【００６７】最終工程（図９）では、ヒータ９５０によ
り、以上のような構造を備えた光ファイバ母材５５の一
端を加熱しながら該光ファイバ母材５５を線引すること
により、図１に示された外径１２５μｍの光ファイバ１
を得る。

【００６８】なお、上述の製造方法により得られた光フ
ァイバ１の特性を以下に示す。

【００６９】（組成） 内側コア ：ＳｉＯ₂＋ＧｅＯ₂＋Ｃｌ 外側コア ：ＳｉＯ₂＋Ｃｌ 内側クラッド：ＳｉＯ₂＋Ｆ＋Ｃｌ 外側クラッド：ＳｉＯ₂＋Ｆ （屈折率プロファイル） Δｎ_a＝（ｎ₁−ｎ₂）／ｎ₂：０．８５％ Δｎ_b1＝（ｎ_3a−ｎ₂）／ｎ₂：−０．２５％ （Δｎ_b2＝（ｎ_3b−ｎ₂）／ｎ₂：−０．２％） Δｎ_c1＝（ｎ_4a−ｎ₂）／ｎ₂：−０．１％ （Δｎ_c2＝（ｎ_4b−ｎ₂）／ｎ₂：−０．０７％） なお、Δｎ_aは外側コア２０に対する内側コア１０の比
屈折率差、Δｎ_b1は外側コア２０に対する内側クラッド
３０（内側領域）の比屈折率差、Δｎ_b2は外側コア２０
に対する内側クラッド３０（周辺領域）の比屈折率差、
Δｎ_c1は外側コア２０に対する外側クラッド４０（内側
領域）の比屈折率差、そして、Δｎ_c2は外側コア２０に
対する外側クラッド４０（周辺領域）の比屈折率差であ
る。

【００７０】（ディメンジョン） 内側コアの外径ａに対する外側コアの外径ｂの比（ｂ／
ａ）：１０ 外側コアの外径ｂに対する内側クラッドの外径ｃの比
（ｃ／ｂ）：２ 内側クラッドの外径ｃに対する外側クラッドの外径ｄの
比（ｄ／ｃ）：２．１ なお、ｂ／ａは内側コアの外径ａに対する外側コアの外
径ｂの比、ｃ／ｂは外側コアの外径ｂに対する内側クラ
ッドの外径ｃの比、そして、ｄ／ｃは内側クラッドの外
径ｃに対する外側クラッドの外径ｄの比である。

【００７１】得られた光ファイバ１のＭＦＤは９．８μ
ｍ、２ｍの基準長でのカットオフ波長は１．６８μｍ、
零分散波長は１．５８μｍであった。

【００７２】なお、１．５５μｍ波長帯の光伝送用に選
択される分散シフトファイバのカットオフ波長として
は、通常、２ｍの基準長（ＣＣＩＴＴ−Ｇ．６５３によ
る測定法）で信号光波長よりも短い１．５５μｍ以下が
選択される。

【００７３】カットオフ波長の一般的な評価の基準であ
る２ｍという短い長さでは、当該分散シフトファイバ
は、伝送光の基底モードばかりではなく高次モードも伝
搬することになる。本願のカットオフ波長は信号光波長
（１．５５μｍ）よりも長いが、高次モードの光は基底
モードの光と比べて分散シフトファイバ中の伝搬におけ
る減衰率が高いので、数ｋｍの伝搬長であれば基底モー
ドに比べて充分に小さくなる。したがって、海底通信ケ
ーブルのように伝搬距離が数百から数千ｋｍに及ぶ場合
には、高次モードによる問題が生じることはない。

【００７４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内側ク
ラッド及び外側クラッドとなるべき各母材領域の製造工
程において、第１及び第２複合母材をそれぞれ加熱処理
（フッ素を多孔質ガラス体に含浸させるための処理）を
行っているときの雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度
が、該第１及び第２複合母材を透明ガラス化していると
きの雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度よりも高く設
定されている。このように、得られる光ファイバの内側
及び外側クラッドの各ガラス領域で内側領域から周辺領
域へ向かって径方向にフッ素濃度を低下させることによ
り（屈折率は上昇する）、母材中の気泡の発生や該母材
自体の変形を抑えることが可能となるとともに、加熱時
の変形や、製造中の取り扱い時における母材外周面ある
いは得られる光ファイバ外周面の傷等の発生を効果的に
抑制することができるという効果がある。

【００７５】また、得られる光ファイバは、十分大きな
ＭＦＤを有するため、非線形光学効果による影響を効果
的に抑制することができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光ファイバの断面構造及びその
屈折率プロファイル（ａ）、クラッド領域における屈折
率とフッ素含有量との関係（ｂ）を示す図である。

【図２】ＶＡＤ法による光ファイバの製造方法の一部
（第１工程）を説明するための図であり、（ａ）は多孔
質母材の製造を説明するための図、（ｂ）は多孔質母材
の脱水処理を説明するための図、そして、（ｃ）は多孔
質母材の透明ガラス化処理を説明するための図である。

【図３】ＯＶＤ法による光ファイバの製造方法の一部
（第１工程）を説明するための図であり、（ａ）は多孔
質母材の製造を説明するための図、（ｂ）は多孔質母材
の脱水処理を説明するための図、そして、（ｃ）は多孔
質母材の焼結処理を説明するための図である。

【図４】この発明に係る光ファイバの製造方法の第２及
び第３工程それぞれにおける母材延伸処理を説明するた
めの図である。

【図５】この発明に係る光ファイバの製造方法の第２及
び第３工程それぞれにおける複合母材製造を説明するた
めの図である。

【図６】この発明に係る光ファイバの製造方法の第２及
び第３工程それぞれにおける脱水処理を説明するための
図である。

【図７】この発明に係る光ファイバの製造方法の第２及
び第３工程それぞれにおける加熱処理（フッ素浸含処
理）及び母材の透明ガラス化処理を説明するための図で
ある。

【図８】図７に示された工程の各処理期間中におけるフ
ッ素原料の供給量の変化を示すグラフである。

【図９】この発明に係る光ファイバの製造方法におけ
る、光ファイバ母材の線引工程を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１…分散シフトファイバ、１０…第１コア（内側コ
ア）、２０…第２コア（外側コア）、３０…第１クラッ
ド（内側クラッド）、４０…第２クラッド（外側クラッ
ド）、５０…多孔質母材、５１…コアガラス母材、５２
…第１複合母材、５３…中間母材、５４…第２複合母
材、５５…光ファイバ母材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０３Ｂ 37/018 Ｃ０３Ｂ 37/018 Ｃ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石英ガラスを主成分とする光ファイバで
   あって、 所定の屈折率を有する第１コアと、 前記第１コアの外周に設けられかつ該第１コアの屈折率
   よりも低い屈折率を有する第２コアと、 前記第２コアの外周に設けられかつ該第２コアの屈折率
   よりも低い屈折率を有する領域であって、該領域の内側
   領域から周辺領域に向かって径方向に、その屈折率が高
   くなっている第１クラッドと、そして、 前記第１クラッドの外周に設けられかつ該第１クラッド
   の屈折率よりも高い屈折率を有する領域であって、該領
   域の内側領域から周辺領域に向かって径方向に、その屈
   折率が高くなっている第２クラッドとを備えた光ファイ
   バ。
2. 【請求項２】 前記第１クラッド及び第２クラッドは、
   いずれも屈折率調整用添加物としてフッ素を含むことを
   特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
3. 【請求項３】 前記第１コアは少なくともゲルマニウム
   を含むガラス領域であり、前記第２コアは実質的にゲル
   マニウムを含まないガラス領域であることを特徴とする
   請求項２記載の光ファイバ。
4. 【請求項４】 所定の屈折率を有する第１コアと、該第
   １コアの外周に設けられかつ該第１コアよりも低い屈折
   率を有する第２コアと、該第２コアの外周に設けられか
   つ該第２コアよりも低い屈折率を有する第１クラッド
   と、該第１クラッドの外周に設けられかつ該第１クラッ
   ドの屈折率よりも高い屈折率を有する第２クラッドとを
   備えた、石英ガラスを主成分とする光ファイバの製造方
   法であって、 気相合成法により、長手方向に沿ってその中央部分が前
   記第１コアとなり、該中央部分を取り囲む周辺部分が前
   記第２コアとなるべき多孔質母材を形成し、該多孔質母
   材を焼結してコアガラス母材を得る第１工程と、 前記コアガラス母材を所望の外径に延伸し、気相合成法
   により、該延伸されたコアガラス母材の外周に前記第１
   クラッドとなるべき第１多孔質ガラス体を堆積させて得
   られた第１複合母材を、所定濃度のフッ素原料を含む所
   定温度の雰囲気中で加熱処理した後、さらに該雰囲気温
   度を上昇させるとともに該雰囲気中に含まれるフッ素原
   料の濃度を変えた状態で、該第１複合母材を透明ガラス
   化し中間母材を得る第２工程と、 前記中間母材を所望の外径に延伸し、気相合成法によ
   り、該延伸された中間母材の外周に前記第２クラッドと
   なるべき第２多孔質ガラス体を堆積させて得られた第２
   複合母材を、所定濃度のフッ素原料を含む所定温度の雰
   囲気中で加熱処理した後、さらに該雰囲気温度を上昇さ
   せるとともに該雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度を
   変えた状態で、該第２複合母材を透明ガラス化し光ファ
   イバ母材を得る第３工程と、を少なくとも備えた光ファ
   イバの製造方法。
5. 【請求項５】 前記第２工程において、前記第１複合母
   材を加熱処理しているときの前記雰囲気中に含まれるフ
   ッ素原料の濃度は、前記第１複合母材を透明ガラス化し
   ているときの前記雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度
   よりも高く設定され、そして、 前記第３工程において、前記第２複合母材を加熱処理し
   ているときの前記雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度
   は、前記第２複合母材を透明ガラス化しているときの前
   記雰囲気中に含まれるフッ素原料の濃度よりも高く設定
   されることを特徴とする請求項４記載の光ファイバの製
   造方法。