WO2002049974A1

WO2002049974A1 - Procede de production de preformes de fibre optique, preforme de fibre optique et fibre optique

Info

Publication number: WO2002049974A1
Application number: PCT/JP2001/010728
Authority: WO
Inventors: Masaaki Hirano; Masashi Onishi; Hideyuki Ijiri
Original assignee: Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2002-06-27
Also published as: JP2002179434A; AU2002222587A1; EP1346958A1; EP1346958A4; US20030103748A1; CN1223532C; CN1479698A; US6987917B2

Description

明細書光フアイパ母材製造方法及ぴ光ファィバ母材並びに光ファィバ <技術分野 >

本発明は口ッドィンコラブス法による光ファイバ母材製造方法並びに光ファイバに関する。

<背景技術 >

光フアイバ母材の製造方法としてロッドインコラブス法が知られており、これは少なくともコア部を有するガラスをロッド状に成形し、一方クラッドとなるガラスは肉厚のガラスパイプに成形し、該ロッドを該ガラスパイプに揷入した後、加熱しながらガラスパイプ内の圧力をガラスパイプ外よりも低くした状態で口ッドとガラスパイプを加熱融着させてコア及びクラッドを有する光ファイバ母材とする方法である。得られたコラプス体を母材中間体として、その外周部に V A D法や O V D法等の気相合成法、或いは更なるロッドインコラブス法により、更にクラッド部を合成し、大型の母材としてもよい。

この方法では図 1 5 Aに示すように、クラッド等を形成するためのガラスパイプ 2にダミーパイプ 3 a , 3 bを接続して、図示は省略したコラプスを行なう抵抗炉，高周波炉中ゃ酸水素火炎等の熱源近傍に、中心軸が鉛直方向となるよう（縦形）にセットし、ガラスパイプ 2内面をェツチングして平滑化するとともに不純物を除去した後、少なくともコア部を有するガラスロッド（以下、単にガラスロッドと略記する場合もある） 1 をダミー棒 4で押し上げる形で揷入する。ガラスロッド 1を揷入後、塩素ガス雰囲気中等で空焼きを行い、乾燥及び不純物を除去した後、ガラスパイプ 2の上部又は下部からコラブスしてゆき、光フアイバ母材としている。この方法では図 1 5 Aに示すようにガラスロッド 1 1が傾いた状態でコラプスする可能性が大きく、加熱により柔らかくなった部分に重力が加わり図 1 5 Bに示すように変形するため、得られる光ファィバ母材のコアの偏心と変形を生じやすいという問題がある。

また図 1 6 Aに示すようにガラスロッド 1を水平方向（横形）に配置する場合も、従来法ではガラスパイプ 2の両端にダミーパイプ 3 a , 3 bを接続し、このダミーパイプ 3 a， 3 bの一部に縮径部 5 a， 5 bを形成しておき、ここに図のようにガラスパイプ 2及びダミ一パイプ 3 a， 3 b中にガラスロッド 1を挿入貫通して片側のダミーパイプ 3 bの縮径部 5 bにガラスロッド 1を融着固定し、固定した側とは反対のダミーパィプ 3 a側からコラブスしてゆく。この場合も、特にガラスパイプ 2の外径が 4 5 mm (i)以上になると加熱量が多くなつてしまう為に、図 1 6 Bに示すように、加熱によりガラスロッド 1が柔らかくなるとガラス口ッド 1が動き、加熱された部分が変形してしまうので、得られる光ファィバ母材には縦形の場合と同様の問題がある。

近年、光ファイバの 1つとして 1. 3 μ mの波長帯に零分散を持つ光ファイバを用いて 1. 5 5 /i mの波長帯で光通信を行なう場合に生じる分散を補償するための分散補償ファイバが開発されている。 1. 3 z m 波長帯零分散ファイバは、 1. 5 5 /I mの波長帯で大きな正の分散を生じるので、この分散を補償するため、分散補償ファイバは 1. 5 5 μ πι の波長帯で前記分散とは逆の負の大きな分散を有することが必要である _t そのため分散補償ファイバは、ドーパントの添加によりコア Zクラッドの比屈折率差△を大きくし（通常、 1. 3 m伝送用の最も一般的なシングルモードファイバでは 0. 3 5 %程度であるが、分散補償フアイバでは 1. 0〜3. 0 %程度）、かつコア径を小さく（通常、シングルモードファイバでは 8〜 1 0 μ m程度であるが、分散補償ファイバでは 2 〜6 μ ιη程度）した構造となっている。

分散補償ファイバは、高屈折率のコアを使用するため偏波分散（ΡΜ D) が生じやすく、また、コアにドープする G e 0₂の影響によりコア部のガラスが低粘度となるので楕円化が起こりやすくなっている。コアの非円率とは、コアをほぼ楕円とみなしたときに数 1の式で表されるものであり、非円率の値が小さいほど真円に近い。

(数 1 )

非円率： = (長軸の長さ一短軸の長さ） /長軸の長さ X I 0 0 ( % )

P M Dはコア非円率に比例して大きくなつてしまうが、特に前記比屈折率差△が高い程、コアの非円化が P M Dの劣化に与える影響が大きくなることが知られている。従って、比屈折率差△の高い分散補償フアイバは非円率を小さくする必要がある。

分散補償ファイバは、例えば 1波あたり 1 0 G b Z s (ギガビット/ セカンド）以上の W D Mシステム（波長の異なる複数の信号光を入射し、従来の複数倍の情報を伝送するシステム）に適用するため良好な偏波分散特性が要求されており、コアの非円化を防止することが必要である。

しかしながら、前記のような構造の分散補償ファイバでは、ロッドィンコラブスを実施する場合、熱によりドーパントを多量に含むガラス口ッドが変形しやすく、また、大型の光ファイバ母材を得るためにガラスパイプの肉厚を厚くすると、従来のコラプス法では加熱一体化工程での熱量が多くなり、コアが変形、楕円化して非円率が悪化し、良好な偏波分散特性が得にくいという問題があった。ロッドインコラブス法により大型母材を製造しようとして、太径のガラスパイプを使用する場合は、より困難であった。

本発明は上記の現状に鑑み、口ッドィンコラプス法によりコア非円率を低減し、従来法によるよりも真円に近い光ファイバ母材を製造できる方法、及び非円率が低減された光ファイバ母材及び光ファイバを課題とする。く発明の開示 >

本発明は次の（1) 〜（16)の構成を採用することにより上記課題を解決する。

( 1) ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入して加熱一体化する口ッドィンコラブス工程を少なくとも含む光ファイバの製造方法において、前記口ッドインコラブス工程は前記ガラス口ッドを前記ガラスパイプ又は前記ガラスパイプの端部に接続したダミーパイプ中に固定した調心治具を介して固定して行なう光ファイバ母材の製造方法。

(2) 前記（1) 記載の光ファイバ母材の製造方法において前記調心治具が固定部と調心部を有していてもよい。

(3) 前記（1) または（2) に記載の光ファイバ母材の製造方法において, 前記加熱一体化においてガラスパイプの中心軸が鉛直方向に保持されていてもよい。

(4) 前記（1) ないし（3) のいずれかに 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記加熱一体化の温度では、挿入するガラスロッドの粘性率が前記ガラスパイプの粘性率よりも小さくてもよい。

(5) 前記（1)ないし（4) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスパイプ内に調心治具を固定し、前記ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、該ガラスロッドを調心治具に固定してもよい。

(6) 前記（1) ないし（5) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスパイプ、前記調心治具及び前記ガラスロッドを回転させつつ加熱一体化してもよい。

(7) 前記（1) ないし（6) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスロッドが固定された側とは反対側の端部付近から加熱一体化を開始し、固定端に向かって加熱一体化してもよい。

(8) 前記（1) ないし（7) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスパイプの中心軸を鉛直方向としたとき、固定端が上側、加熱一体化開始端が下側であるように配置して行なってもよい。 (9) 前記（1) ないし（8) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、加熱一体化される直前の前記ガラス口ッドと前記ガラスパイプの空隙が、 0. 1 mm以上 3 mm以下であってもよい。

(10) 前記（1) ないし（9) のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法おいて、前記ガラス口ッドが屈折率分布を有するものであってもよい。

(11) 前記（1) ないし（10)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記ガラスパイプが屈折率分布を有するものであつてもよい。

(12) 前記（1) ないし（11)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法において、前記口ッドインコラプス工程により得られたガラス口ッドの外部にガラス層を形成して光ファイバ母材とする工程を有してもよい。

(13) 前記（1) ないし（12)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法より得られたものであることを特徴とする光フアイバ母材。

(14) 前記（1) ないし（12)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法により得られた光ファイバにおいて、コア非円率が 1. 5 %以下であってもよい。

(15) 前記（1) ないし（12)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法により得られた光ファイバ母材を母材として、又は該光ファィバ母材を中間体として得られたガラス口ッドを母材として、線引することにより得られた光ファイバ。

(16) 前記（1) ないし（12)のいずれか 1つに記載の光ファイバ母材の製造方法により得られた光ファイバ母材または前記 ⁴)に記載の光ファィバ母材を母材として、又は該光ファイバ母材を中間体として得られたガラスロッドを母材として、線引することにより得られる前記（13)に記載の光ファイバにおいて、 PMDが 0. 1 5 p s (ピコセカンド） Ζ k m以下であってもよい。 <図面の簡単な説明 >

図 1は、本発明の一実施態様を示す断面図である。

図 2は、本発明の調心治具の一実施態様を示す斜視図である。

図 3は、本発明の他の実施態様を示す断面図である。

図 4 A、図 4 Bは、本発明のロッドインコラプス工程の実施態様を示す断面図であり、図 4 Aは熱源を移動させた口ッドインコラプス工程の断面図であり、図 4 Bはガラス体を移動させたロッドインコラプス工程の断面図である。

図 5 A〜図 5 Cは本発明の固定を行わない場合の問題点を示す断面図であり、図 5 A、図 5 Bはコラップス途中の状態を、図 5 Cはコラップス後の状態を示す。

図 6は、本発明の更に他の実施態様を示す断面図である。

図 7 A、図 7 Bは本発明の更に他の実施態様を示めしており、図 7 A は縮径部を 1力所設けた調心治具の断面図であり、図 7 Bは縮径部を 2 力所設けた調心治具の断面図である。

図 8 A、図 8 Bは本発明に係る調心治具の他の実施態様を示す概略説明図であり、図 8 Aは斜視図、図 8 Bは断面図である。

図 9 A〜図 9 Cは、本発明の更に他の実施態様を示す概略説明図であり、図 9 Aはガラス口ッドのテ一パ部を調心治具に融着固定した断面図であり、図 9 Bは調心治具の斜視図であり、図 9 Cは調心治具をガラス口ッドのテーパ部に嵌挿して融着固定した断面図である。

図 1 0は、本発明の実施例 3で用いたコアロッドの屈折率構造を示す図である。

図 1 1 A、図 1 1 Bは、本発明の実施例 4で用いたガラスの屈折率構造を示しており、図 1 1 Aはガラスロッドの屈折率構造を示す図であり、図 1 1 Bはガラスパイプの屈折率構造を示す図である。

図 1 2 A , 図 1 2 Bは、本発明の実施例 5で用いたガラスの屈折率構造を示しており、図 1 2 Aはガラスパイプの屈折率構造を示す図であり、図 1 2 Bはガラスロッドの屈折率構造を示す図である。

図 1 3は、光ファイバのコア非円率と P DMの関係を示す図である。図 1 4は、図 1 3の各光フ.アイバの屈折率構造を示す図である。

図 1 5 A、図 1 5 Bは、従来法（縦型配置）の概略を説明する図であり、図 1 5 Aはガラスパイプ内にガラスロッドが配置ざれた断面図であり、図 1 5 Bはコラップス途中の断面図である。

図 1 6 A、図 1 6 Bは、従来法（横型配置）の概略を説明する図であり、図 1 6 Aはガラスパイプ内にガラス口ッドが配置された断面図であり、図 1 6 Bはコラップス途中の断面図である。

図 1 7 A、図 1 7 Bは、コアロッドとガラスパイプの中心軸が不一致の場合に偏心して非円率が高くなることを説明する図であり、図 1 7 A はコラップス前の断面図であり、図 1 7 Bはコラップス後の断面図である。

なお、図中の符号、 1はガラス口ッド、 2はガラスパイプ、 3， 3 a， 3 bはダミーパイプ、 4はダミー棒、 5 a , 5 bはダミーパイプの縮径部、 6は調心治具、 6 a , 6 cは円筒部、 6 bは縮径部、 7は調心治具、 7 a , 7 cは円筒部、 7 bは縮径部、 8は支持棒、 9， 1 ◦は熱源、 1 1は調心治具、 1 1 a , 1 1 c , l i dは円筒部、 1 1 b 1は縮径部（固定部）、 1 1 b 2は縮径部（調心部）、 1 2は調心治具、 1 3は調心治具、 1 3 a , 1 3 cは円筒部、 1 3 bは縮径部、 1 4は調心治具、である。

<発明を実施するための最良の形態 >

本発明は、ロッドインコラブスの際、コアを含むガラスロッドが加熱時の引き伸びや溶融によって移動しないように、調心機能を有する治具を介してガラス口ッドをダミーパイプに融着等により固定することにより、加熱時の変形，楕円化を抑制し、肉厚あるいは太径のガラスパイプを用いても、コアの非円率が小さい光ファイバ母材、及ぴ、 PMD特性の劣化のない光ファイバを製造できるものである。

以下、図 1により本発明を具体的に説明するが、図 1において、図 1 5，図 1 6と同一部分については同一符号を付し、説明を省略する。まず、口ッドインコラプス法に付すコア口ッド又は少なくともコアを有するガラスロッド（以下ガラスロッドと総称する） 1 とクラッド等を形成するためのガラスパイプ 2は、各々公知技術に従い準備する。

例えば、 V A D法などにより合成され、所定のガラス組成、屈折率又は屈折率分布を有する石英ガラス系のコア用多孔質母材を脱水、透明化し、要すれば延伸工程に付し、所定の外径を有するガラスロッドを作成する。ロッドインコラプス工程の前処理として、このガラスロッドの外周を研磨して真円に加工したり、表面層を H Fで洗浄して清浄化するなどの処理を施しても良い。

ガラスパイプ 2は、例えば V A D法、 O V D法等により或いはゾルゲル法ゃガラス微粒子を成形する方法等により、石英ガラス又は屈折率調整剤をドープした石英ガラスからなる多孔質母材を合成し、焼結、透明ガラス化したものをパィプ形状に加工する。ガラスパイプ 2に接続するダミーパイプ 3 a , 3 bも公知技術により用意しておく。図 1の場合は用いていないが、要すれば、ガラスロッド 1に接続するダミーロッドも同様に用意する。

図 2は本発明の調心治具の一例を示す図であって、本例の調心治具 6 はガラスパイプ及ぴ Z又はダミ一パイプ内に揷嵌可能な外径で、かつガラス口ッドの少なくとも端部を揷入可能な内径を有する円筒が略中央部分においてその外径を縮小した形状であって、上部と下部の各円筒部 6 a , 6 cの中間に、内径がガラスロッドの外径より若干大きい程度（融着前に揷嵌できる程度のクリアランス）であり外径が各円筒部 6 a , 6 。より縮小している縮径部 6 bを有している。調心治具 6の材質としては、ガラスロッド、ガラスパイプと融着固定するため、石英系ガラスを用いることが好ましい。本発明の口ッドインコラブス工程は次のように行なう。 ①上下端部にダミーパイプ 3 a及び 3 bを接続したガラスパイプ 2を準備する。 ②図 1に示すように縮径部 6 b， 7 bを設けることにより中央部が括れた円筒形状とした調心治具 6をガラスパイプ 2 , ダミーパイプ 3 a又は 3 b の片端に揷入する。 ③別途用意しておいたガラスロッド 1をガラスパイプ 2及び Z又は調心治具 6内に挿入する。 ④逆端に設ける調心治具 7をガラスパイプ 2 , ダミーパイプ 3 a又は 3 b内に揷入する。 ⑤調心治具 6， 7をダミーパイプ 3 a， 3 b又はガラスパイプ 2に固定する。 ⑥前記ガラスロッド 1を調心治具に固定する。固定手段としては、例えば図 1においては図示を省略した外部加熱源による加熱融着による。なお、図 1ではガラスロッド 1 の上端部を調心治具 6を介してダミ一パイプ 3 に固定し、同下端部は調心治具 7を介してガラスパイプ 2に固定している。なお、図中斜線で示した部分は固定されていることを意味する。以下の図 2〜図 9においても同様である。

このとき、ガラスロッド 1 とガラスパイプ 2の各中心軸がほぼ一致するように、できるだけ合わせておくことが、偏心及び楕円化を防ぐ点で好ましい。該各中心軸が一致していないと、図 1 7 Aに示すように加工量が大きい部分（ガラスロッド 1 とガラスパイプ 2間の隙間の大きい部分）と小さい部分（ガラスロッド 1 とガラスパイプ 2間の隙間の小さい部分）とができるため、コラブスして得られるガラス体（コラブス体）の周方向断面は図 1 7 Bに示すようにコアが偏心して非円率が高くなるからである。

このようにした後に、ガラスロッド 1 とガラスパイプ 2を火炎、電気炉、高周波プラズマ等の加熱手段により加熱一体化して偏心がなく非円率の低減したコラブス体を得る。加熱手段の温度分布はガラスロッド 1、ガラスパイプ 2の周方向に均一であることが望ましく、この目的のためにガラスロッド 1、ガラスパイプ 2 (ダミーパイプを含む）を回転させて加熱することが好ましい。温度分布が周方向に均一でないと偏心し、非円率が大きくなる。

図 1では調心治具 6， 7を介して両端で融着固定する例を示したが、本発明において調心治具を介してのガラスロッドとガラスパイプの融着固定は少なくとも一端で行えば良い。図 3に示すように、上端では調心治具 6を介して図 1の場合と同様に融着固定し、下端ではガラス口ッド

1の下部に支持棒 8を設けて片端のみ固定し、突つかえとしても良い。このように一端のみで固定の場合には、図 4 Aに示すように固定して端とは逆の端からコラブスを開始し、ガラスパイプ 2及びガラス口ッド

1、又は熱源 9を移動させて、固定端に向かってコラブスすれば、前記の両端が融着固定されている場合と同様の効果が得られる。

両端での融着固定であれ、片端だけの融着固定であれ、縦型（鉛直配置）の場合には、図 4 A , 図 4 Bに示すように下から上方向にコラプスすることが好ましい。上から下方向にコラブスすると、図 5 Aに示すように加熱部に重力が加わり、引き伸びようとするが、逆端は固定されているので図 5 Bに示すように曲がってしまう。また、固定しないと、図

5 Cに示すように引き伸びでコラプス後のガラスロッド 1 'の外径と、コラプス後のガラスパイプ 2 ' の外径との比率が長手方向に一定とならない。

—方、図 4 A , 図 4 Bに示すように、上端でガラスロッドを融着固定し、下から上方向へのコラブスであれば、加熱領域の直ぐ下がコラブスされている部位であるため、引き伸びは発生せず、コア非円率が良好である。

以上の説明ではガラス口ッドが調心治具の円筒部 6 aに達して融着固定している例を示したが、図 6に示すように縮径部 6 cの位置にガラス口ッドの端部が配置されるように融着固定することもできる。

本発明の図 1の例では調心治具 6 として縮径部が 1力所のものを用いている。この場合、図 7 Aに示すように調心治具とガラスロッドを融着するための加熱によりガラス口ッドが曲がってしまうと、調心治具の使用にもかかわらずガラス口ッドの中心軸とガラスパイプの中心軸がずれてしまう。このような問題は、特にガラスロッドの粘性が低い場合に起きる危険性がある。

前記の危険性を回避する手段として、図 7 Bに示すように調心治具 1 1の縮径部 1 1 bを 2力所以上設け、最も端側の縮径部 1 1 b 1 で融着一体化することが挙げられる。最も端の縮径部 1 1 b 1 を固定部として融着し、ここで、ガラスロッドが変形したとしても、次の縮径部 1 1 b 2 が調心部として調心の役割を果たすことができるため、ガラスロッドの中心軸とガラスパイプの中心軸とはずれず、非常に好適である。

本発明の調心治具はガラスパイプ（及び Z又はダミーパイプ）とガラスロッドの間に介在して両者をそれぞれ融着固定できるものであれば任意の形状を採用できる。上記では 1以上の縮径部を有する円筒形状の例を示したが、例えば図 8 Aに示すように単なる円筒形状であってもよく、この場合にも融着固定は片端又は両端で行なう。図 8の円筒状の調心治具 1 2の中心軸方向長さを L 1 とするとき、図 8 Bに示すように L 1 が加熱一体化の際の熱源のヒートゾーン長さ L 2 よりも充分に長くなるような調心治具 1 2を用いると、加熱されていない部分（非加熱部分）が調心部として作用するので好結果を得られる。

図 9は本発明において端部にテーパを有するガラス口ッドの場合の、調心治具とガラスパイプの融着固定の例を示すものであり、図 9 Aは調心治具 1 3の縮径部 1 3 bにおいてガラスロッド 1のテーパ部を融着固定し、円筒部 1 3 aでダミーパイプ 3 と融着固定した例である。図 9 B は外形が円筒状で内壁面にテーパを設けた調心治具 1 4の斜視図であり図 9 Cに示すようにテーパを有するガラスロッド 1に嵌揷して斜線で示す部分を融着固定している。

これらの調心治具 1 3， 1 4は 1端のみにつけても両端につけても良いし、また固定も片側、両端のいずれでも良いことは既に説明のとおりである。以上のようにして本発明の方法に従い得られたコラブス体のコアは、後記実施例 1に具体的に示されるように、従来法により固定せずにコラプスしたものに比較して非円率が低い、すなわち真円に近いものが得られる。

本発明によるコラブス体において特に好ましいものとして、非円率が

1. 5 %以下のものが挙げられ、このようなコラプス体から得られる光ファイバは次に説明するように PMDが非常に良好である。

本発明者らが実験により求めたコア非円率（％) と PMD ( p s / km) の関係を図 1 3のグラフに示す。図 1 4に示すように中心コア部が G e O ₂— S i O ₂、第一クラッド部が F _ S i O、第二クラッドが S i O ₂からなり、第二クラッドに対する中心コアの比屈折率差△が 1. 5 %、第一クラッドの比屈折率差△- が 0. 4 5 %のガラス母材を線引きし、中心コア径 5 ju m, 第一クラッド径 1 0. 5 μ πι、波長 1 5 5 0 n mでの特性が、分散： — 4 7 ps/km/nm，分散スロープ：一 0 · 0 8 ps/kra /nm² ， Aeff (有効断面積）： 2 0 μ ιη², カットオフ波長： 7 5 0 η m，伝送損失： 0. 2 7 dB/kmであり、コア非円率は約 0. 0 4〜4 % の範囲で種々に異なった光フアイパとした。得られた各光フアイバのコァ非円率（％) と PMD ( p s ZVkra) は図 1 3に示すとおりであった。図 1 3において秦印は、例えば特開平 6 _ 1 7 1 9 7 0、特開平 9一 2 4 3 8 3 3各号公報に提案される揺動線引きをした光ファイバ、 X印は揺動せずに線引きした光ファイバを意味する。図 1 3に示されるように、 PMDが大容量伝送に好適な 0. 1 5 p s / km以下となるのは、コア非円率が 1. 5 %以下の場合である。また、揺動線引きしたものの方が PMDが小さい。

ここで揺動線引きとは、線引時に光フアイバを回転軸が周期的に揺動するガイドーラでガイドすることにより光ファイバに所定のねじりを付与する線引き方法であり、線引き時にガラス軟化部を強制的にねじることによって、偏波間の結合が発生する。その際、偏波分散による入力パルスの広がりは、揺動を実施せず偏波間の結合が殆ど発生しない場合と比較して、数 2となる。

(数 2 )

( 4 L h ) - ^{1 / 2}倍

ここで、 Lは光ファイバ長（m )、 hはファイバ長 1 m当たりの回転数 ( 1 / m ) である。従って、 hが大きいほど P M Dは小さくなる。

本発明によるロッドィンコラプス法は光フアイバ母材中間体を作成する一工程として利用すればよく、その他の工程についてはこの種技術分野における公知技術を適用して、光ファイバ中間体、光ファイバ母材（母材）とし、さらに線引して光ファイバを得ることができる。

すなわち、本発明に係る前記コラプス体をそのまま光ファイバ母材として公知の方法で線引用母材として線引して光ファイバとしてもよいし. 公知のスート法, ロッドインコラプス法，ゾルゲル法等でコラプス体に更にジャケット付けしたものを線引用母材とし、光ファイバとしても良い。後者の場合には、コラブスで得られるガラス体は、母材中間体とするので、該中間体のコア（外径 2 a ) とクラッド（外径 2 D ) の径比（ 2 a / 2 D ) は設計値より大きく、ジャケット付けにより設計値とする。この方法によれば非円率の低い大型の母材が得られる。

本発明の光ファイバを線引きする方法は公知の手段によればよいが、前記のように揺動線引きを行えば P M Dが非常に良好な光ファイバとすることができる。

なお、本発明の方法において、ガラスロッドとガラスパイプのガラス組成については何ら限定されるところはなく、ガラス口ッド及ぴ /又はガラスパイプは屈折率分布を有するものであってもよい。これにより、複雑な屈折率プロファィルを有する光ファィバ母材、光ファイバが得られる。

また、本発明の方法はどのようなサイズのガラスロッドとガラスパイプの組合せの口ッドィンコラプス法においても有効である。ガラスパイプの外径が 4 5 πιιη φを超えるような場合は、コラブスのための加熱量が多くなり、従来法でのコラプスではコアが変形しやすいが、本発明を適用することにより偏心、コアの変形を抑えることができ、大幅に非円.率を低下できるので、非常に大きな効果が得られる。

なお、このように太径のガラスパイプのコラプスは、横型配置では加熱部が弓なりに変形してしまうので、縦形の配置とすることがより好ましい。

また、例えばガラスパイプが純 S i O ₂でガラスロッドが F— S i O ₂ 又は G e〇 ₂_ S i 0₂の組合せのように、加工されるべきガラスパイプの粘性率が大きく、変形してはならないガラス口ッドの粘性率が小さい場合には、従来の固定のない方法では口ッドの変形が極めて生じやすく、コア非円率が劣化し易い。このような場合にも本発明の方法を適用することが非常に効果的である。

(実施例）

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

(実施例 1及び比較例）

外径 φ 7 O mmで内径は表 1に示すとおり 1 5. 1〜 2 2 πιπι φのガラスパイプ（純 S i O ₂製）と、外径 1 5 κιιη φのガラスロッド（F添加濃度 0. 9 m ο 1 。/。の S i O ₂製）を組み合わせて、表 1に示すような条件でコラプスを行った。 No. 1〜 1 2はいずれも図 7 Bに示した調心治具と固定法、 No. 1 3は図 7 Aに示した調心治具と固定法とし、加熱源は電気炉とした。コラプス時のガラスの表面最高温度は 1 5 5 0 °C (パィロスコープで測定）、排気圧は 5 k P a とした。表面温度が 1 5 5 0〜 1 5 0 0 °Cの範囲内にあるヒードゾーンの長さは 6 0 mmであった。表 1において固定有は本発明に従い両端又は片端を融着固定したものであり、 No. 1， 3 , 5〜 1 2が本発明の実施例、 No. 2及び 4は比較例である。得られたコラブス体のコア非円率を測定した。結果を表 1に併せて示す,

(表 1 )

の結果から明らかなように、少なくとも上端側で固定し、ガラスパイプ及ぴガラス口ッドを回転させながら下から上方向にコラブスすることが、コアの非円率低減に有利である。

また、コラブス開始前のガラスロッドとガラスパイプの間の空隙（クリアランス）は、 0. 1 mm以上 3 mm以下が好結果を得られることがわかる。クリアランスが小さい程、コア非円率は低減するが、本発明者らの実験によれば 0 · 1 mm未満ではガラスロッドとガラスパイプの界面に空隙が残ったままコラブスされ、気泡が発生してしまい好ましくない。また、クリアランスが小さすぎると、ガラスロッド揷入時に、ガラスロッドがガラスパイプ内面に接触して傷を発生させてしまい易い。この傷も気泡発生の原因になり得る。

一方、クリアランスが 3 mmを超えると、コア非円率が 1. 5 %を超 .る。

(実施例 2 )

1) G e O ₂が 2 5 m o 1 %添加された S i O ₂力らなり外径 7 m m φ のガラス口ッド及びおおよそ純粋な石英からなる外径 7 0 mm φ、内径 8 πιιη φのガラスパイプを公知の VAD法を用いて作成した。ガラスパィプは気相エッチングにより内面を平滑化し、かつ内径を 8 πιιη φ とした。

2) 上記ガラスロッドを上記ガラスパイプに揷入し、上端側で図 7 Βの調心治具を介してガラスパイプに固定し、ガラス表面温度が 1 8 8 0 °C、排気圧 5 k P a、回転数 1 0 r p mの条件で、電源は電気炉を用い、開始端は下端からとしてコラブスし、直径 6 9. 8 πιπι φの光ファイバ母材中間体を得た。この中間体のコアの非円率を測定した結果、 0. 5 % と良好であつた。

3) 得られた該中間体の屈折率分布構造を測定した後、公知の VAD法により該中間体に対して外径が 3. 1倍の純 S i 0₂のジャケット層を形成し、光ファイバ母材（母材）とした。

4) 得られた光ファイバ母材を公知の揺動線引き法で線引し、光フアイバとした。この光ファイバの特性を調べたところ、 1 5 5 0 n mの波長で、 PMD : 0. 0 8 ps/^Tkra, 伝送損失： 0. 3 3 dB/km, 分散：一 7 6 ps/km/nra, 分散スロープ： + 0. 1 Ops/km/nm² , Aeff ： 1 6 μ m² , λ c (2m) : 7 7 0 nra, 直径 2 0 mm ψの曲げ損失： 0. 0 1 dB/m と、非常に良好であった。

(実施例 3 )

図 1 0に示すように、 G e O ₂が最大部で 1 5 m o 1 %添加された石英ガラスからなる中心部（直径 7. 2 mm φ ) 及びその外周が Fが 1. 3 m o 1 %添加された石英ガラスからなる直径 1 5 mm φのガラス口ッドを作成した。このガラス口ッドは中心部をガラスロッド、 F添加部をガラスパイプとして本発明のコラプス法に従い準備した。

なお、前記ロッドは V A D法を利用して、以下のように作成しても良い。まず、多孔質ガラス母材の、コアの外周部となる部分が、 G e 〇 ₂ を高濃度で含むように、多孔質ガラス母材を VAD法で作成する。その母材を加熱して、外周部を次工程でドーパントのフッ素が透過しない程度に硬くする。その母材を、フッ素を含む雰囲気内で加熱して、母材のクラッドとなる部分にフッ素を添加する。こうすることで、母材のクラッドとなる部分にのみ、選択的にフッ素を添加することが出来る。また、フッ素（F) 添加部をガラスパイプとして C VD法で G e 0₂を含有する中心部を内付けにより形成しても良い。

別途、外径 7 0 mm φ，内径 1 7 mm φの純 S i O ₂製パイプを準備し、前記により得られたガラスロッドを揷入し、実施例 2 と同様に上端側を図 7の（B ) に示す調心治具で固定して下端側からコラブスした。コラプス条件は温度 1 8 6 0 °C、排気圧 4 k P a、回転数 1 0 r p mであつた。コラブス終了後、実施例 2 と同様にして 3. 5倍の純 S i 〇 ₂ジャケット層を形成して光ファイバ母材とした。

得られた光ファイバ母材を公知の揺動線引き法で線引し、光ファイバとした。この光フアイバの特性を調べたところ、 1 5 5 0 n mの波長で、 PMD : 0. 0 5 ps/y~ktn, 伝送損失： 0. 2 6 dB/km, 分散： — 4 9 . 4 ps/km/nm, 分散スロープ：一 0. 0 8 ps/km/nra² ， Aeff ： 1 9 μ m²， λ c (2m) : 7 9 0 nra, 直径 2 0 mm φの曲げ損失： 0. 3 dB/m という分散 · 分散スロープ補償ファイバが得られていた。

(実施例 4 )

実施例 2 と同様にして図 1 1 Aに示す構造の外径 1 5 mmのガラス口ッドを準備した。また、図 1 1 Bに示すように、 4. 5 111 0 1 %の0 6 0₂添加された S i 0₂力らなり、内径 1 7 mm 0、外径 2 0 m m φの内層部、該内層部の外周に設けられた純 S i O ₂の外層部、という二層構造で外径 8 0 mm φであるガラスパイプを別途準備した。以上、本実施例では公知の V A D法によったが、この構造は O V D法により所望の屈折率分布を有するガラス体を合成した後、中心部を開孔してもよいし、 C V D法により純石英製パイプに G e 〇 ₂ _ S i O ₂組成のガラスを內付けする方法によってもよい。

実施例 2 と同様にガラスロッドとガラスパイプを該ガラスパイプ上端側におい図 7 Bに示す調心治具で固定してコラプスした。条件は表面温度 1 8 4 0 °C、排気圧 6 k P a、回転数 l O r p mであった。これにより外径 7 9 . 6 mm φの母材中間体を得た。この中間体のコアの非円率は 0. 4 %であった。

コアの非円率の測定後、公知の摇動線引き法によりファイバ化した。得られた光ファイバの特性を測定したところ、 1 5 5 0 n mの波長で、 PMD ： 0. 0 7 ps/^kra, 伝送損失： 0. 3 5 dB/kra, 分散： — 1 0 2 ps/km/nm, 分散スロープ：一 1 . 0 ps/km/nm² , Aeff ： 1 0 μ τα ², λ c (2m)： 1 4 5 0 ntn， 2 0 ηιηιφの曲げ損失： 1 8 dB/m とレヽぅ分散 · 分散スロープ補償ファイバが得られていた。

(実施例 5 )

フッ素（ F ) 力 S 1 . 5 m o 1 %添加された石英からなる外径 5 m m <ί> のガラスロッドを準備した。また、実施例 3 と同様にして、 1 0 m o l % の G e〇₂が添加された S i 〇 ₂からなり、内径 7 mm <i»、外径 1 2 mm φの内層部、該内層部の外周に設けられた純 S i O ₂の外層部、という二層構造で外径 1 0 O mm φであるガラスパイプを別途準備した。以上、本実施例では公知の VAD法によったが、この構造は O VD法により所望の屈折率分布を有するガラス体を合成した後、中心部を開孔してもよいし、 C VD法により純石英製パイプに G e〇 ₂ _ S i O ₂組成のガラスを内付けする方法によってもよい。

実施例 2 と同様にガラスロッドとガラスパイプを該ガラスパィプ上端側におい図 7 Bに示す調心治具で固定してコラプスした。条件は表面温度 1 9 2 0 °C、排気圧 3 k P a、回転数 l O r p mであった。これにより外径 9 9. 6 mm φの母材中間体を得た。この中間体のコアの非円率は 0. 6 %であった。非円率検査後、公知の摇動線引き法により線引して、ファイバ化した。得られた光ファイバの特性を測定したところ、 1 5 5 0 n mの波長で、 PMD : 0. 1 0 ps/ "km, 伝送損失： 0. 2 3 dB/km, 分散： _ 2 · 5 ps/km/nm, 分散スロープ： + 0. 0 7 ps/km /nra² , Aeff ： 8 0 μ m² , λ c (2m) ： 1 1 0 0 nra, 2 0 mm φの曲げ損失： 2 dBZm という図 1 2 Bに示すようなリングコア型分散シフトフアイパを得た。

上記各実施例ではガラス口ッド及びガラスパィプの各々の製法として VAD法による例又は VAD法と口ッドィンコラプス法を組み合わせた例を挙げたが、同様のものを OVD法やゾルゲル法で作成しても、上記の実施例と同様に効果を得られる。本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとつて明らかである。

本出願は、 2 0 0 0年 1 2月 0 8 日出願の日本特許出願（特願 2 0 0 0 - 3 7 4 0 8 1 ) に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。ぐ産業上の利用可能性 >

以上説明のとおり、本発明によれば、コアの偏心、変形が少なく、非常に真円に近い（非円率が低く良好である）、光ファイバ母材及び光ファィバを得ることができる。また、ガラスロッド、ガラスパイプのそれぞれに屈折率分布を有するものを用いることにより、複雑なプロファイルを持つ光ファイバ母材をコア非円率良好に製造できる。そして、光ファィバ母材のコア非円率が低いのでファイバ化すると、 P M Dが低い光フアイバが得られる。このように P M Dが低い光ファイバは伝送信号が乱れず、非常に有利である。

Claims

請求の範囲

1 . ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入して加熱一体化する口ッドインコラブス工程を少なくとも含む光ファイバの製造方法において、前記ロッドインコラブス工程は前記ガラスロッドを前記ガラスパイプ又は前記ガラスパイプの端部に接続したダミーガラスパイプ中に固定した調心治具を介して固定して行なうことを特徴とする光ファィバ母材の製造方法。

2 . 前記調心治具が固定部と調心部を有するものであることを特徴とする請求の範囲第 1記載の光ファィバ母材の製造方法。

3 . 前記加熱一体化においてガラスパイプの中心軸が鉛直方向に保持されることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

4 . 前記加熱一体化の温度において、揷入するガラスロッドの粘性率が前記ガラスパイプの粘性率よりも小さいことを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれか 1項に記載の光ファイバ母材の製造方法。

5 . 前記ガラスパイプ内に調心治具を固定し、前記ガラスロッドをガラスパイプ内に挿入し、該ガラスロッドを調心治具に固定することを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法。

6 . 前記ガラスパイプ、前記調心治具及び前記ガラスロッドを回転させつつ加熱一体化することを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 5 項のいずれか 1項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

7 . 前記ガラスロッドが固定された側とは反対側の端部付近から加熱一体化を開始し、固定端に向かって加熱一体化してゆくことを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 6項のいずれか 1項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

8 . 前記ガラスパイプの中心軸を鉛直方向としたとき、固定端が上側、加熱一体化開始端が下側であるように配置して行なうことを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 7項のいずれか 1項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

9 . 加熱一体化される直前の前記ガラスロッドと前記ガラスパイプの空隙が、 0 . 1 m m以上 3 m m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 8項のいずれか 1項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

1 0 . 前記ガラス口ッドが屈折率分布を有するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 9項のいずれか 1項に記載の光ファィバ母材の製造方法。

1 1 . 前記ガラスパイプが屈折率分布を有するものであることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 1 0項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法。

1 2 . 前記ロッドインコラプス工程により得られたガラスロッドの外部にガラス層を形成して光ファィバ母材とする工程を有することを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 1 1項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法。

1 3 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 2項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法により得られたものであることを特徴とする光フアイバ母材。

1 4 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 2項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法により得られたものであり、コア非円率が 1 .

5 %以下であることを特徴とする光ファイバ母材。

1 5 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 2項のいずれか 1項に記載の光ファイバ母材の製造方法により得られた光ファイバ母材を母材として、又は該光フアイバ母材を中間体として得られたガラス口ッドを母材として、線引することにより得られたことを特徴とする光ファイバ。

1 6 . 請求の範囲第 1項ないし第 1 3項のいずれか 1項に記載の光フアイバ母材の製造方法により得られた光ファイバ母材または請求の範囲第 1 4項に記載の光ファィバ母材を母材として、又は該光ファィバ母材を中間体として得られたガラスロッドを母材として、線引することにより得られ、卩1\4 0が 0 . 1 5 p s / 7~ k m以下であることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の光ファイバ。