WO2004007382A1 - 光ファイバ母材の製造方法、光ファイバ母材、光ファイバ - Google Patents

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WO2004007382A1
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Hideaki Ito
Masataka Kon
Takayuki Hayashi
Tsuyoshi Takano
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Mitsubishi Cable Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention provides a method of manufacturing an optical fiber preform in which a glass rod is inserted into a glass pipe and the two are heated while decompressing the inside of the glass pipe, thereby integrating the glass pipe and the glass opening.
  • a method of manufacturing an optical fiber preform for manufacturing a single mode optical fiber having a loss value of 0.4 dB / km or less in a wavelength range of 1385 nm and a method for manufacturing the same.
  • Optical fiber preform and optical fiber are examples of manufacturing an optical fiber preform in which a glass rod is inserted into a glass pipe and the two are heated while decompressing the inside of the glass pipe, thereby integrating the glass pipe and the glass opening.
  • An optical fiber is manufactured by drawing an optical fiber preform, and the method of manufacturing the optical fiber preform includes a VAD (Vapor-phase Axial Deposition) method, an OVD (Outside Vapor-phase Deposition) method, and The rod-in-tube method and the like are known.
  • VAD Vapor-phase Axial Deposition
  • OVD Outside Vapor-phase Deposition
  • the rod-in-tube method and the like are known.
  • a manufacturing method for manufacturing a large optical fiber preform there is known a manufacturing method in which the outer periphery of a glass rod (primary preform) comprising a core portion and a clad portion is further covered with a clad portion.
  • the soot method is applied to the outer periphery of a glass rod (primary base material having a core part and a clad part) produced by the VAD method or the OVD method (these are also collectively referred to as the soot method).
  • a glass rod primary base material having a core part and a clad part
  • VAD method or the OVD method these are also collectively referred to as the soot method.
  • a method of manufacturing a large optical fiber preform by depositing (glass fine particles) and making the glass transparent.
  • a wavelength division multiplexing (WDM) transmission scheme for simultaneously transmitting a plurality of signal lights having different wavelengths through a single optical fiber (single mode optical fiber) has attracted attention.
  • the signal wavelength mainly used in this WDM transmission system is in the 150-nm band. As shown in Fig. 6, one of the reasons for this wavelength band is that the loss value of the optical fiber is the smallest.
  • the wavelength loss characteristic of the optical fiber has an extremely large peak in the 138 nm band. This is mainly due to absorption loss due to O H _ ions remaining in the optical fiber. If this absorption loss is eliminated, the wavelength band that can be used in the WDM transmission system can be expanded, and the transmission capacity in the WDM transmission system can be greatly increased.
  • One is a method for manufacturing an optical fiber preform by the soot method, as described above.
  • an anhydrous glass body (primary base material) having an OH_ ion concentration of not more than a predetermined value is produced by the soot method, and is stretched into an anhydrous glass rod.
  • soot is deposited around the outside by the soot method.
  • the surface of the anhydrous glass mouth must be heated (for example, at about 800 ° C.) when depositing the soot.
  • the anhydrous glass body (anhydrous glass rod) is used as the clad part for the core part. It is conceivable to produce a material with a large CZC (for example, CZC ⁇ 7), which is the outer diameter ratio. As a result, the outer surface of the anhydrous glass rod
  • the productivity of the optical fiber preform decreases. That is, the outer diameter of the anhydrous glass body to be manufactured is limited by the size of the manufacturing apparatus. For this reason, the outer diameter of the core must be reduced to increase the cZc of the anhydrous glass body. For this reason, the number of cores produced by the apparatus for producing an anhydrous glass body is significantly reduced, and the productivity of the cores is reduced.
  • the productivity of the core decreases, the production of the cladding relatively becomes excessive, and as a result, the operation rate of the manufacturing equipment decreases, and the productivity of the optical fiber base material decreases.
  • a second method for producing an optical fiber preform having a reduced OH- ion concentration is a method for producing an optical fiber preform by a mouth-in-tube method (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-171715). No. 5). That is, an anhydrous glass body is produced by the soot method, and at the same time, is stretched into an anhydrous glass rod, and a glass pipe is coated around the stretched anhydrous glass rod. In this method, when coating the glass pipe on the anhydrous glass rod, O H— ions are hardly mixed. Therefore, it is not necessary to increase C Z C of the anhydrous glass body. Therefore, from the viewpoint of productivity, the rod-in-tube method is more suitable than the soot method for producing an optical fiber preform with a reduced O H- ion concentration.
  • the rod-in-tube method has the following problems.
  • the first problem concerns the stretching of anhydrous glass bodies. That is, even in the rod-in-tube method, the produced anhydrous glass body is heated and stretched to obtain an anhydrous glass opening.
  • the stretching method first, it is conceivable that the anhydrous glass body is stretched by heating with an oxyhydrogen flame.
  • an oxyhydrogen flame is used as described above, OH_ ions are mixed into the outer surface of the anhydrous glass body (anhydrous glass rod) as described above.
  • the concentration of OH- ions in the optical fiber preform increases.
  • the outer surface portion (portion containing OH-ions) of the stretched anhydrous glass rod is removed by plasma flame polishing or mechanical grinding before being integrated with the anhydrous glass rod and glass pipe.
  • the concentration of OH- ions in the anhydrous glass rod can be reduced, but a new flame polishing or grinding step is required, and the number of steps increases the production cost.
  • the third method it is conceivable to heat the anhydrous glass body using an electric furnace.
  • the anhydrous glass body can be extended into an anhydrous glass port without mixing with O H-ions, and the cost is lower than when a plasma flame is used.
  • the third method is the most excellent method for stretching an anhydrous glass body.
  • the atmosphere gas is not only chlorine gas, but also transparent glass.
  • the purpose is to mix the helium gas, and this helium gas cools the soot surface. For this reason, the surface of the soot may be insufficiently dehydrated, and as a result, the anhydrous glass body produced by the soot method may have a high OH ion concentration on the outer surface.
  • the anhydrous glass rod drawn from the anhydrous glass body has a lower loss of light due to the presence of foreign substances on its outer surface and the high OH ion concentration on its outer surface.
  • the outer surface of the anhydrous glass rod must be polished-ground.
  • polishing using an oxyhydrogen flame cannot be employed from the viewpoint of preventing the contamination of OH ions, and polishing using a plasma flame is not preferred from the viewpoint of manufacturing costs.
  • the second problem is that instead of preventing absorption loss due to O H ions in the optical fiber, scattering loss may increase.
  • the glass pipe in which the glass rod is inserted is reduced in diameter to integrate the glass rod and the glass pipe.
  • a compressive strain in the radial direction may occur in the glass opening.
  • scattering loss due to the microphone mouth bend occurs in the optical fiber drawn from the manufactured optical fiber preform.
  • the loss value increases on the long wavelength side near 1550 nm. This is because the longer the wavelength, the wider the propagation beam in the optical fiber, and the longer the wavelength, the more easily the mic aperture bend loss occurs.
  • the absorption loss due to O H ions is reduced, the total loss of the optical fiber is increased by the scattering loss, and the original purpose of expanding the wavelength band usable in the WDM transmission system is not achieved.
  • the CC of the glass rod (primary preform) is set to a relatively small value
  • the production of the optical fiber preform is required even when the optical fiber preform is manufactured by the rod-in-tube method. And the manufacturing method becomes less competitive.
  • the C / C of the glass head is small, when the glass head and the glass pipe are integrated, the glass head is likely to be subjected to radial compressive strain, and the loss of the optical fiber is likely to increase.
  • the third problem is that the concentration of O H ions in the optical fiber preform tends to vary.
  • the anhydrous glass rod before the anhydrous glass rod is integrated with the glass pipe, if the anhydrous glass port is left inserted in the glass pipe, the outer surface of the anhydrous glass rod and the inside of the glass pipe will be exposed to moisture in the air. Condensation may occur on the peripheral surface. If the anhydrous glass mouth and the glass pipe are integrated with dew condensation occurring, the moisture remaining between the anhydrous glass mouth and the glass pipe will increase the concentration of OH ions in the optical fiber preform. turn into.
  • both ends of the glass pipe in which the anhydrous glass rod is inserted are heated with an oxyhydrogen flame.
  • water is generated by using an oxyhydrogen flame, and when the heated glass is cooled, dew condensation occurs on the surface of the heated glass, so that moisture easily remains between the anhydrous glass rod and the glass pipe.
  • concentration of OH_ ions in the optical fiber preform changes depending on the water remaining between the anhydrous glass port and the glass pipe before integration. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to manufacture an optical fiber that has a low loss in a wavelength range of 138 nm and prevents an increase in scattering loss.
  • the purpose is to reliably manufacture optical fiber preforms at low cost.
  • the manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing an optical fiber preform for manufacturing a single mode optical fiber having a loss value of 0.385 nm / km or less in a band of 0.4 dB / km or less.
  • This manufacturing method comprises a core part which becomes a core in the optical fiber and a clad part which becomes a part of the clad in the optical fiber, and the concentration of OH ions in a part other than the outer surface part is reduced.
  • a glass body producing step for producing an anhydrous glass body of 2 ppb or less, and the anhydrous glass body produced in the above glass body producing step is heated by an electric furnace and stretched while sublimating and removing the outer surface portion thereof.
  • the glass pipe and the anhydrous glass while inserting the anhydrous glass aperture drawn in the rod stretching step into a glass pipe and depressurizing the inside of the glass pipe,
  • the glass pipe and the anhydrous glass rod are sequentially integrated by sequentially heating both rods in the axial direction from one end to the other end. And a step.
  • an anhydrous glass body comprising a core part and a clad part, wherein the concentration of O H ions in a part other than the outer surface part thereof is 2 ppb or less is produced.
  • an anhydrous glass body may be manufactured by a soot method.
  • the produced anhydrous glass body is heated and stretched.
  • the waterless glass rod is heated by an electric furnace.
  • the electric furnace may be a high-frequency heating type or a resistance heating type electric furnace.
  • the anhydrous glass body is stretched while sublimating and removing the outer surface portion of the anhydrous glass body. For this reason, the scratches generated on the outer surface of the anhydrous glass body and foreign substances attached to the outer surface are removed together with the outer surface portion. Further, in the anhydrous glass body produced by the strip method, although the O H ion concentration in the outer surface portion may be relatively high, the outer surface portion in which the O H ion concentration is high is removed. As a result, an anhydrous glass rod having a low O H ion concentration and having a smooth surface can be obtained.
  • the stretched anhydrous glass rod is inserted into a glass pipe, and the inside of the glass pipe is heated while reducing the pressure, thereby performing an integration step of integrating the glass pipe with the anhydrous glass mouth.
  • An optical fiber preform that does not generate air bubbles therein is manufactured. By drawing this optical fiber preform, an optical fiber having a small absorption loss due to OH ions, specifically, a loss value in the 1385 nm band of 0.4 dBZZ km or less can be obtained.
  • the electric furnace which does not generate OH ions is used to remove the outer surface portion of the anhydrous glass body. Perform stretching. Thereby, the stretching of the anhydrous glass body and the surface polishing (grinding) thereof can be performed in one step. Therefore, an optical fiber preform for producing a low-loss optical fiber can be manufactured at low cost.
  • the heating temperature of the anhydrous glass mouth using an electric furnace may be set to be from 210 ° C. to 2300 ° C.
  • the heating temperature may be set to about 1800 ° C, but by setting the heating temperature to 2100 ° C or more, the outer surface of the anhydrous glass body is sublimated. It can be stretched while removing it. In this way, the same effect as polishing and grinding the outer surface portion of the waterless glass rod can be obtained.
  • the heating temperature is preferably set to 2300 ° C or lower.
  • the heating temperature of the anhydrous glass body is more preferably 2200 ° C to 2250 ° C. By doing so, it is possible to reliably eliminate scratches and foreign substances on the outer surface of the anhydrous glass body, and to extend the life of the electric furnace.
  • the rod stretching step is preferably a step of heating and stretching an anhydrous glass body to obtain an anhydrous glass rod having an irregular outer surface of less than 0.5 / m.
  • the outer surface of the anhydrous glass body is polished and ground. For this reason, the outer surface becomes smooth, and the outer surface hardly contains irregularities of 0.5 / xm or more.
  • the production method of the present invention is not only a rod-in-tube method, but also does not cause OH ions to enter the outer surface of the anhydrous glass body when the anhydrous glass body is stretched. For this reason, it is not necessary to increase the outer diameter ratio (C / C) of the clad part to the core part in the anhydrous glass body in consideration of the contamination of OH- ions. In other words, the C ZC of the anhydrous glass body is relatively small.
  • the above-mentioned glass pipe may have an OH ion concentration of 1 ppm or less.
  • the above-mentioned integration step may be a step of simultaneously stretching the glass pipe and the anhydrous glass rod and simultaneously stretching the integrated product.
  • the tension is applied to the anhydrous glass rod in the axial direction during the integration of the glass pipe and the anhydrous glass rod.
  • the radial compressive strain generated in the anhydrous glass rod when the glass pipe is reduced in diameter can be reduced.
  • a drying gas is flowed between the anhydrous glass rod and the glass pipe in a state where the anhydrous glass rod has been inserted into a glass pipe before the integration step, and A drying step for drying the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the glass pipe is further performed. May be included.
  • the drying step may be a step of flowing an inert gas as a drying gas between the anhydrous glass rod and the glass pipe.
  • the inert gas may be used as a sealing gas for a heating furnace for heating the glass pipe and the anhydrous glass rod in the integration step.
  • the drying gas may be any gas that can dry the outer peripheral surface of the anhydrous glass rod and the inner peripheral surface of the glass pipe. Therefore, the drying gas may be a gas having no or little moisture. Therefore, if the same gas as the sealing gas for the heating furnace is used as the drying gas, it is not necessary to prepare a new gas, and the production cost can be reduced.
  • the drying step may be a step of flowing dry air as a drying gas between the anhydrous glass rod and the glass pipe.
  • An optical fiber preform according to the present invention is an optical fiber preform manufactured by the manufacturing method according to claim 1, wherein the OH ion concentration near the core is 2 ppb or less. Material. By drawing this optical fiber preform, an optical fiber having a loss value of less than 0.4 dBZkm in the wavelength range of 1385 nm is manufactured.
  • the number of bubbles per 1 m of axial length is preferably 5 or less. This is because bubbles in the optical fiber preform become bubbles in the optical fiber and increase scattering loss.
  • the optical fiber of the present invention is an optical fiber obtained by drawing an optical fiber preform manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
  • This optical fiber has a low loss value (less than 0.4 dB / km) in the wavelength band of 138.5 nm, and the loss value is the same as or lower than the loss value in the wavelength band of 1310 nm. Will also be lower.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a stretching apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an electric furnace in the stretching apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a base material manufacturing apparatus.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a section of the optical fiber preform.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where an end opening of a glass pipe in which an anhydrous glass rod is inserted is closed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating wavelength loss characteristics of a normal optical fiber. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the method for producing an optical fiber preform according to the present invention is based on a rod-in-tube method.
  • This manufacturing method includes a glass body manufacturing step of manufacturing an anhydrous glass body 11 ′ (see FIG. 1) including a core part 11 a and a clad part 11 b, and stretching the anhydrous glass body 11 ′.
  • a drying step and an integrated step of integrating the stretched anhydrous glass rod 11 with the glass pipe 12 are included.
  • an optical fiber preform 1 including the core portion 11a and the clad portion 13 covering the periphery of the core portion 11a is manufactured (see FIG. 4).
  • the glass body manufacturing process consists of a core portion 11a that becomes the core of the optical fiber and a cladding portion 11b that becomes a part of the cladding of the optical fiber, and particularly its outer surface.
  • An anhydrous glass body 11 ′ having a concentration of OH-ion in a portion other than the portion (in the vicinity of the core portion 11a) of a predetermined value or less, specifically, a concentration of 2 ppb or less is prepared.
  • an anhydrous glass body 11 ′ is produced by preparing a glass fine particle deposit on which glass fine particles are deposited by the VAD method, and dehydrating and sintering the glass fine particle deposit. This The production of the anhydrous glass body 11 ′ may be performed by a commonly used method. For example, the deposited soot is first dehydrated in a helium gas and chlorine gas atmosphere in a heating furnace at about 1200 ° C, and then in a high-temperature heating furnace at about 1500 ° C or more. An anhydrous glass body 11 'is produced by performing a transparentizing step of forming a transparent glass in a helium gas atmosphere.
  • the concentration of o H ions in the portion other than the outer surface portion of the anhydrous glass body 11 ′ is set to 2 ppb or less.
  • the CZC (the ratio of the outer diameter D of the cladding lib to the outer diameter d of the core 11a D / d (see Fig. 4)) of the anhydrous glass body 11 ' is 3.3 to 4.
  • Make 5 The CZC is preferably about 4 from the viewpoint of the productivity of the optical fiber preform 1 (anhydrous glass body 1 1 ′).
  • the anhydrous glass body 11 ′ may be manufactured by the OVD method.
  • the glass pipe 12 to be integrated with the anhydrous glass rod 11 may be manufactured by, for example, the OVD method.
  • the OH ion concentration of this glass pipe 12 should be 1 pm or less.
  • FIG. 1 shows a stretching apparatus A that stretches the anhydrous glass body 11 produced in the glass body production process to form a waterless glass opening 11.
  • Auxiliary pipes 21 and 22 are attached to both ends of the anhydrous glass body 11 ′ set in the stretching device A so as to be coaxial with the anhydrous glass body 11 ′.
  • the stretching apparatus A includes an upper grip 23 having chucks 23a and 24a, respectively, and a lower grip 24.
  • the anhydrous glass body 11 ′ is disposed so as to extend in the Z direction (the vertical direction in the figure) by the upper grip 23 and the lower grip 24. That is, the chuck 23 a of the upper grip 23 grips the upper end of the auxiliary pipe 21 attached to the upper end of the anhydrous glass body 11 ′, while the chuck 24 a of the lower grip 24 is anhydrous.
  • the lower end of the auxiliary pipe 22 attached to the lower end of the glass body 11 ' is gripped.
  • the upper gripping portion 23 is located between the anhydrous glass body 1 1 ′ (anhydrous glass port 11). It is guided by a pair of guides 25, 25 extending in the Z direction at the side position, and is moved in the Z direction by the first moving mechanism 31.
  • the first moving mechanism 31 is disposed so as to extend in the Z direction, and is attached to a ball screw 31 a screwed to the upper grip 23 and an upper end portion of the ball screw 31 a.
  • the lower gripping portion 24 is guided by the pair of guides 25, 25 and is moved in the Z direction by the second moving mechanism 32.
  • the second moving mechanism 32 extends in the Z direction, and is provided with a ball screw 32 a screwed to the lower grip 24.
  • the second motor 32c drives the driving pulley 32d
  • the driven pulley 32b and the bow screw 32a rotate via the belt 32e. 4 is guided by guides 25 and 25 and moves in the Z direction.
  • the lower grip portion 24 moves downward.
  • the stretching device A the upper grip 23 is moved by the first motor 31c, while the lower grip 24 is moved by the second motor 32c. Therefore, by making the rotation speeds of the first and second motors 31c and 32c different from each other, the moving speed of the upper gripping portion 23 and the moving speed of the lower gripping portion 24 are changed. It is possible to make the speed different from each other (see the white arrow in the figure).
  • the moving speed of the lower grip 24 is made higher than the moving speed of the upper grip 23. This pulls the anhydrous glass body 1 1 ′ downward.
  • the chucks 23a and 24a of the upper and lower gripping portions 23 and 24 are respectively rotated around an axis (Z axis) extending in the Z direction by the first rotating mechanism 71 and the second rotating mechanism 72. Yes (see the arrow in the figure).
  • the first rotating mechanism 71 includes a driven pulley 71 a integrated with the chuck 23 a of the upper grip 23, a driving pulley 71 c driven by a third motor 71 b, It comprises a belt 71d wound around a driven pulley 71a and a driving pulley 71c.
  • the third motor 71b drives the drive pulley 71c
  • the chuck 23a of the upper grip 23 rotates around the Z axis via the belt 71d and the driven pulley 71a.
  • the second rotating mechanism 72 also includes a driven pulley 72a, a fourth motor 72b, a driving pulley 72c, and a belt 72d.
  • the fourth motor 73b drives the drive pulley 72c
  • the chuck 24a of the lower grip 24 rotates around the Z-axis via the belt 72d and the driven pulley 72a.
  • the first and second rotating mechanisms 71 and 72 rotate the chucks 23a and 24a at the same rotational speed.
  • the stretching apparatus A further includes an electric furnace 4 for heating the anhydrous glass body 11 ′.
  • the electric furnace 4 is disposed at an intermediate position between the upper grip 23 and the lower grip 24.
  • the electric furnace 4 has a substantially ring-shaped carbon heater 41 disposed so that its central axis extends in the Z direction, and is fitted inside the carbon heater 41 so as to extend in the Z direction. It comprises a carbon core tube 42 extending, a heat insulating material 43 surrounding the outer periphery of the carbon core tube 42, and a case 45 accommodating the carbon heater 41, the carbon core tube 42 and the heat insulating material 43. Have been.
  • the case 45 has openings at its upper and lower ends through which the anhydrous glass body 11 'can pass.
  • the carbon core tube 42 is disposed at a position substantially coaxial with the anhydrous glass body 11 ′ extending in the Z direction.
  • the carbon core tube 42 is made of anhydrous glass It has an inner diameter larger than the outer diameter of the body 11 ′, whereby the anhydrous glass body 11 ′ can pass through the electric furnace 4 in the axial direction.
  • Anhydrous glass body 1 1 ′ Force By passing through the electric furnace 4, the anhydrous glass body 11 ′ is heated by the carbon heater 41 in order from the lower end to the upper end.
  • the electric furnace 4 includes an infrared thermometer 44 disposed near the carbon heater 41. During the stretching of the anhydrous glass body 1 1 ′, the heating temperature of the carbon heater 41 is detected by the thermometer 44.
  • the electric furnace 4 may have a high-frequency heating type heater.
  • the stretching apparatus 1 Next, a method of stretching the anhydrous glass body 11 ′ by the stretching apparatus 1 will be described.
  • the upper end of the auxiliary pipe 21 attached to the upper side of the anhydrous glass body 1 1 ′ is gripped by the chuck of the upper grip 23 at a position above the electric furnace 4.
  • the lower portion of the auxiliary pipe 22 attached to the lower side of the anhydrous glass body 1 1 ′ is gripped by the chuck of the lower grip portion 24 at a position below the electric furnace 4.
  • the anhydrous glass body 11 ′ (auxiliary pipe 22) extends in the Z direction while penetrating through the electric furnace 4.
  • the first and second motors 31c and 32c of the first and second moving mechanisms 31 and 32 are driven at a predetermined rotation speed, respectively.
  • the anhydrous glass body 1 1 ′ is moved downward.
  • the third and fourth motors 71b and 72b of the first and second rotating mechanisms 71 and 72 are driven at predetermined rotational speeds.
  • the anhydrous glass body 1 1 ′ is rotated around the Z axis.
  • the electric furnace 4 heats the anhydrous glass body 11 ′ sequentially from the lower end to the upper end.
  • the moving speed of the lower grip 24 is set higher than the moving speed of the upper grip 23.
  • the anhydrous glass body 11 'heated by the electric furnace 4 is pulled downward.
  • the anhydrous glass body 11 ′ is stretched to a predetermined outer diameter to become the anhydrous glass rod 11.
  • the heating temperature of the anhydrous glass body 1 1 ′ by the electric furnace 4 when stretching the anhydrous glass body 1 1 ′ is set to a temperature at which the outer surface portion of the anhydrous glass body 1 1 ′ sublimes. I do. Specifically, the heating temperature is set at 2100 ° C to 2300 ° C. By doing so, the outer surface of the anhydrous glass body 11 ′ produced in the glass body producing step is damaged, and foreign substances such as ash are removed when passing through the electric furnace 4. Even if it adheres to the outer surface of 11 ', the above-mentioned scratches and foreign substances can be removed together with the outer surface of the anhydrous glass body 11'.
  • the outer surface portion of the anhydrous glass body 11 'produced by the soot method may have a relatively high OH ion concentration, but the outer surface portion having a high OH ion concentration can be removed. For this reason, it is not necessary to grind and grind the outer surface of the stretched anhydrous glass rod 11 again.
  • the heating temperature of the anhydrous glass body 11 ′ is preferably from 220 ° C. to 220 ° C.
  • the stretching device A is a device for heating the anhydrous glass body 11 ′ by the electric furnace 4. Therefore, O H ions do not enter the outer surface of the anhydrous glass body 11 ′.
  • the outer surface of the anhydrous glass body 11 has a relatively high OH ion concentration, but the removal of the outer surface further reduces the OH ion concentration of the anhydrous glass rod 11. .
  • the outer surface of the anhydrous glass rod 11 can be smoothed. Specifically, the outer surface hardly contains irregularities of 0.5 / m or more.
  • FIG. 3 shows a base material manufacturing apparatus B for integrating the anhydrous glass rod 11 drawn in the rod drawing step and the glass pipe 12 made in the pipe making step.
  • the preform manufacturing apparatus B is an apparatus for manufacturing the optical fiber preform 1 by a rod-in-tube method.
  • the base material manufacturing apparatus B includes a first gripper 51 and a second gripper 52.
  • the first holding portion 51 holds the upper end of the glass pipe 12 extending in the Z direction (the vertical direction in the figure), thereby bringing the glass pipe 12 into a suspended state.
  • the second gripper 52 is formed of the anhydrous glass port 11 also extending in the Z direction. By holding the upper end portion, this anhydrous glass rod 11 is suspended.
  • the first and second grippers 51 and 52 respectively move the positions of the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 in the X direction (the horizontal direction in the drawing) and the Y direction (the direction perpendicular to the paper). ).
  • the first and second gripping portions 51 and 52 are configured so that the inclination of the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 with respect to the Z direction can be adjusted.
  • the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 are positioned vertically and coaxially with each other.
  • each of the grippers 51 and 52 can be moved in the Z direction.
  • the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 respectively move downward with the downward movement of the grippers 51 and 52.
  • the moving speeds of the first and second gripping portions 51 and 52 can be changed respectively.
  • the moving speed of the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 (the feeding speed to the heater 6 described later) can be adjusted.
  • the feed speed of the glass pipe 12 and the feed speed of the anhydrous glass rod 11 can be made different from each other.
  • a substantially ring-shaped heater 6 for heating the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 is provided below the first holding portion 51.
  • the heater 6 is provided in a heating furnace (not shown), and is provided at a position substantially coaxial with the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11.
  • the heater 6 has an inner diameter larger than the outer diameter of the glass pipe 12. Thereby, the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 can pass through the inside of the heater 6 in the axial direction.
  • the heating furnace provided with the heater 6 includes a carbon resistance heating furnace and a high-frequency induction heating furnace.
  • a heating furnace is exemplified.
  • Inert gas nitrogen gas, argon gas, etc. is passed through the heating furnace as a seal gas for the outside air.
  • rollers 53, 53,... are arranged at both sides of the center of the heater 6 below the heater 6.
  • Each of the rollers 53 is configured to be rotatable.
  • the integrated body (optical fiber preform 1) of the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 integrated by passing through the heater 6 is sandwiched between two pairs of opposed rollers 53, 53,. Is taken down.
  • the rotation speed of each of the rollers 53, 53 can be changed, so that the speed of taking out the integrated material from the heater 6 can be adjusted.
  • the take-up speed of the integrated body the integrated body is stretched to obtain an optical fiber preform 1 having an outer diameter of a predetermined diameter.
  • a closing cap 7 for closing the upper end opening is attached to the upper end surface of the glass pipe 12 held by the first holding portion 51.
  • a vacuum pump and a drying gas supply device (not shown) are connected to the closing cap 7.
  • the closing cap 7 is selectively connected to a vacuum pump and a drying gas supply device.
  • the vacuum pump is driven with the closing cap 7 connected to the vacuum pump side
  • the pressure inside the glass pipe 12 can be reduced.
  • the drying gas supply device is driven with the closing cap 7 connected to the drying gas supply device side
  • the drying pipe is inserted into the glass pipe 12 in which the anhydrous glass rod 11 is inserted. Gas can be supplied.
  • the same gas as the sealing gas for the heating furnace is supplied as the drying gas.
  • the upper end portion of the glass pipe 12 is gripped by the first gripper 51.
  • the first gripper 51 adjusts the positions of the glass pipes 12 in the X and Y directions so that the glass pipes 12 are coaxial with the heater 6, and adjusts the positions of the glass pipes 12
  • the inclination of the glass pipe 12 is adjusted so that the glass pipe is disposed vertically.
  • the upper end portion of the anhydrous glass rod 11 is gripped by the second gripper 52.
  • the position of the anhydrous glass rod 11 in the X and Y directions is adjusted by the second grip portion 52 so that the anhydrous glass rod 11 is coaxial with the glass pipe 12.
  • the inclination of the anhydrous glass rod 11 is adjusted so that the anhydrous glass rod 11 is disposed vertically.
  • the anhydrous glass rod 11 is inserted into the glass pipe 12.
  • an auxiliary pipe is attached to the upper end of the glass pipe 12 so as to be coaxial with the glass pipe 12, and the upper end of the auxiliary pipe is held by the first holding portion 51. You can. Further, an auxiliary rod may be attached to the upper end of the anhydrous glass rod 11 so as to be coaxial with the anhydrous glass rod 11, and the upper end portion of the auxiliary rod may be gripped by the second grip portion 52.
  • FIG. 3 shows a state after the integration of the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 is started. For this reason, the lower end opening of the glass pipe 12 is not shown. Thus, the outer peripheral surface of the anhydrous glass rod 11 and the inner peripheral surface of the glass pipe 12 are dried.
  • the drying gas may be supplied into the glass pipe 12 until the space between the anhydrous glass port 11 and the glass pipe 12 is dried.
  • a drying gas may be supplied into the glass pipe 12 for about 2 hours.
  • the drying gas is supplied into the glass pipe 12 for a predetermined time, the supply of the drying gas (seal gas of the heating furnace) is continued as it is, while the first and second gripping portions 51, 5 are kept. 2 is moved downward at a predetermined speed. Thereby, the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 are sent into the heater 6. In this way, the drying gas is used as the purge gas, and foreign matter such as ash is prevented from flowing into the glass pipe 12 through the lower end opening of the glass pipe 12.
  • the drying gas is used as the purge gas, and foreign matter such as ash is prevented from flowing into the glass pipe 12 through the lower end opening of the glass pipe 12.
  • the closing cap 7 is connected to the vacuum pump side, thereby reducing the pressure inside the glass pipe 12.
  • the feeding of the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 to the heater 6 is continued.
  • the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 pass through the heater 6 in the axial direction.
  • the glass pipe 12 and the waterless glass port 11 are sequentially heated from the lower end to the upper end by the heater 6, and the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 are It melts sequentially from the lower end to the upper end.
  • the pressure inside the glass pipe 12 is reduced, the diameter of the melted glass pipe 12 is reduced by the pressure difference between the inside and outside of the glass pipe 12.
  • the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 are sequentially integrated in the longitudinal direction.
  • the integrated body of the glass pipe 12 and the anhydrous glass mouthpiece 11 thus obtained is drawn by rollers 53, 53,. Material 1 will be manufactured.
  • the optical fiber is manufactured by drawing the optical fiber preform 1 manufactured in the integration step by a drawing apparatus (not shown).
  • the anhydrous glass body 11 ′ is stretched in the rod stretching step, the anhydrous glass body 11 ′ is heated by the electric furnace 4. As a result, O H— ions are not generated at the time of heating, so that the O H— ions do not enter the surface of the anhydrous glass body 11 ′.
  • the heating temperature of the electric furnace 4 to 2100 ° C. to 2300 ° C. when stretching the anhydrous glass body 1 1 ′
  • the outer surface of the anhydrous glass body 1 1 ′ is set.
  • Sublimate part The anhydrous glass body 11 ′ can be stretched while being removed. This makes it possible to remove scratches and foreign substances on the outer surface of the anhydrous glass body 11 ′, and also to make the anhydrous glass body 11 ′ produced by the soot method have a relatively high OH ion concentration. It is possible to remove an outer surface portion which is likely to become.
  • the optical fiber preform 1 having a low concentration of OH ions, specifically, the OH ions near the core portion 11 a are reduced.
  • a large-sized optical fiber preform 1 having a concentration of 2 ppb or less can be manufactured.
  • the surface of the glass rod 11 is smooth, even if the outer surface portion is not polished or ground, the optical fiber preform 1 containing no air bubbles, specifically, the axial length lm
  • the optical fiber preform 1 having 5 or less air bubbles can be easily manufactured.
  • the optical fiber drawn from the optical fiber preform 1 manufactured in this way has a low absorption loss of OH ions, so that the loss value in the wavelength band of 1385 nm is 0.4 dB / km or less, and the wavelength 1 An optical fiber whose loss value in the 385 nm band is less than the loss value in the 1310 nm wavelength band.
  • the electric furnace 4 is used to remove the outer surface portion of the anhydrous glass body 11 ′ while stretching it.
  • the stretching of the anhydrous glass body and the surface polishing (grinding) thereof are performed at the same time, whereby an optical fiber preform that can produce a low-loss optical fiber can be produced at low cost.
  • the integrated material is stretched at the same time as the integration of the rod 11 and the pipe 12. I do.
  • the tension in the axial direction (Z direction) is applied to the anhydrous glass port 11 during the integration.
  • the anhydrous glass rod 11 undergoes a radial compressive strain, which causes light
  • loss due to compressive strain especially scattering loss due to microbending, which increases in the long wavelength side
  • loss can be prevented by simultaneously stretching the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11.
  • the anhydrous glass rod 11 and the glass pipe 12 are integrated with each other, by applying an axial tension to the anhydrous glass opening 11, the diameter of the anhydrous glass opening 11 is reduced.
  • the anhydrous glass rod 11 and the glass pipe 12 are integrated with each other in a state where the compressive strain in the direction is reduced.
  • An optical fiber with low loss can be obtained over the entire wavelength range of 200 nm to 160 nm.
  • the core of the above optical fiber is used.
  • a drying gas is supplied into the glass pipe 12 so that the waterless glass The outer peripheral surface of the gate 11 and the inner peripheral surface of the glass pipe 12 are dried. As a result, no water remains between the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11. As a result, it is possible to prevent the OH-ion concentration of the optical fiber preform 1 from being varied, and to reliably manufacture the optical fiber preform 1 having a low OH-ion concentration.
  • the core of the above optical fiber is used as a method of manufacturing an optical fiber preform for manufacturing a single-mode optical fiber having a loss value of 0.485 dB / km or less in the wavelength range of 1385 nm.
  • the anhydrous glass body produced in the producing step is heated and stretched to form an anhydrous glass mouthpiece, and the anhydrous glass rod stretched in the rod stretching step is inserted into a glass pipe.
  • It may be a method including an integrating step of integrating.
  • the drying of the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 is preferably performed immediately before the glass pipe 12 and the anhydrous glass opening 11 are integrated.
  • the drying gas is not limited to the same gas as the sealing gas (nitrogen gas or argon gas) in the heating furnace. Any gas may be used as long as the outer peripheral surface of the anhydrous glass port 11 and the inner peripheral surface of the glass pipe 12 can be dried.
  • the drying gas a gas with low or no moisture is particularly preferable.
  • dry air is suitable as a drying gas.
  • the inert gas does not need to be the same as the heating furnace seal gas. If the sealing gas of the heating furnace is used as the drying gas, the production cost can be reduced.
  • the closing cap 7 is attached to the upper end opening of the glass pipe 12, while the lower end opening of the glass pipe 12 is opened. 2 and anhydrous glass rod 11 are integrated. Alternatively, the end opening of the glass pipe 12 may be closed with the anhydrous glass rod 11 inserted.
  • an auxiliary rod (which may be tubular) 14 is coaxially connected to one end of the anhydrous glass port 11 (the end at which integration with the glass pipe 12 starts).
  • an auxiliary pipe 15 connected to a vacuum pump is coaxially joined to the other end of the anhydrous glass rod 11 (the end at which integration with the glass pipe 12 ends).
  • the auxiliary pipe 15 has a through hole 15a penetrating radially from the inner peripheral surface toward the outer peripheral surface.
  • the through hole 15 a is located in the glass pipe 12 when the anhydrous glass port 11 is inserted into the glass pipe 12.
  • one end of the glass pipe 12 (the end at which integration with the glass rod 11 is started) is heated by an oxyhydrogen flame to be welded to the outer peripheral surface of the glass rod 11. Thereby, the one end opening of the glass pipe 12 is closed.
  • the other end of the glass pipe 12 (the end where the integration with the glass rod 11 is completed) is heated by an oxyhydrogen flame at two or three places in the circumferential direction, so that the protrusion protrudes inward. Form part 12a.
  • the tip of each projection 12 a is spotted on the outer peripheral surface of the anhydrous glass rod 11.
  • the auxiliary pipe 15 is connected to the drying gas supply device, and the drying gas is supplied into the glass pipe 12 through the through hole 15a.
  • the drying gas flows in the glass pipe 12 in the axial direction toward one end, turns at the closed one end, and flows in the glass pipe 12 in the axial direction toward the other end. Then, it is discharged from the other end opening of the glass pipe 12 (see the arrow in the figure).
  • the inner peripheral surface of the glass pipe 12 and the outer peripheral surface of the anhydrous glass rod 11 can be dried to prevent moisture from remaining between the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11. .
  • the glass pipe 12 and the anhydrous glass rod 11 are integrated using the base material manufacturing apparatus B as described above.
  • the auxiliary pipe 15 is connected to a vacuum pump, thereby integrating the glass pipe 12 and the anhydrous glass port 11 while reducing the pressure inside the glass pipe 12.
  • anhydrous glass rods according to Examples 1-1 and 112 and Comparative Examples 11 and 11 were produced, respectively.
  • This anhydrous glass rod is made by producing an anhydrous glass body having an outer diameter of 10 O mm by a soot method, and stretching it using a stretching apparatus A shown in Fig. 1 to have an outer diameter of 5 O mm. is there.
  • the stretching conditions are as shown in Table 1.
  • the stretching conditions were as follows.
  • the heating temperature was set at 2250 ° C and 2100 ° C, respectively.
  • the heater temperature was set to 2000 ° C., which was lower than in each of the examples.
  • Comparative Examples 1-2 the heater temperature was set to 2250 ° C. as in Example 1-1. Comparing the anhydrous glass rods produced in this way, the anhydrous glass rods of Examples 1-1, 1-2 and Comparative Example 1-2 with relatively high heating temperature showed irregularities (0.5 ⁇ ) on the outer surface. Is extremely small, 0 or about 2 (30 Omm), and its outer surface is smooth. On the other hand, in the anhydrous glass rod of Comparative Example 11-11 in which the heating temperature was relatively low, the number of irregularities on the outer surface thereof was as large as about 50 (pieces of Z 3 O Omm).
  • Examples 1-1, 1-2 and Comparative Example 1-1 used a mouthpiece tube in which an anhydrous glass mouthpiece was coated with a glass pipe and integrated using a base material manufacturing apparatus B shown in FIG. A base material was manufactured by the method.
  • the glass pipe has an outer diameter of 182 mm and an inner diameter of 54 mm.
  • the outer diameter of the optical fiber preform was reduced to 6 Omm by stretching simultaneously with the integration of the anhydrous glass rod and the glass pipe.
  • an optical fiber preform was manufactured by a soot method in which soot was deposited on the outer surface of the anhydrous glass rod 11.
  • the outer diameter of this optical fiber preform is also set to 60 mm.
  • the optical fiber preform of each of the above examples was drawn into an optical fiber, and the loss value in the 1310 nm band and the loss value in the 1385 nm band were measured. As a result, the light The fiber had the same loss value in the 1310 nm band at 0.33 dB / km.
  • optical fibers of Examples 1-1 and 1-2 have low loss values in the 0.385 nm band of 0.30 and 0.33 dB / km, respectively. It was equal to or lower than the band loss value.
  • the optical fiber of Comparative Example 11 has a higher loss value of 0.68 dB / km in the 1385 nm band, and the optical fiber of Comparative Example 11 also has The loss value in the 85 nm band increased to 0.58 dB, km.
  • Examples 2_1 to 2-10 and Comparative Example 2— :! Optical fiber preforms according to Nos. 2 to 10 were produced.
  • the optical fiber preform according to Example 2- :! to 2-10 is an optical fiber preform manufactured through each of a glass body manufacturing step, a rod stretching step, a drying step, and an integration step.
  • the pipe was integrated with an anhydrous glass rod for production.
  • the end opening of the glass pipe was closed with the anhydrous glass rod 11 inserted. Above, this glass pipe was integrated with the anhydrous glass rod to produce.
  • the optical fiber preforms according to Comparative Examples 2_1 to 2_10 are optical fiber preforms manufactured through the glass body production process, the mouth drawing process, and the integration process. .
  • the optical fiber preforms according to Comparative Examples 2-1 to 2-10 were manufactured without the drying step.
  • the optical fiber preform according to 22-10 covers the end opening of the glass pipe with the anhydrous glass rod 11 inserted. After closing, this glass pipe and anhydrous glass rod were integrated to produce.
  • the conditions of the glass body manufacturing step, the rod stretching step, and the integration step are the same in each of the examples and the comparative examples.
  • the optical fiber of each example had a loss value in the 1385 nm band of 0.4 dB / km or less, and the dispersion was small.
  • the variation in the loss value was relatively large, and there was an optical fiber in which the loss value in the 1385 nm band was greater than 0.4 dB / km.
  • the optical fiber preform for producing a single-mode optical fiber with a loss value of 0.4 dBBZkm or less in the wavelength range of 1385 nm was obtained. It can be seen that can be reliably manufactured.

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Abstract

無水ガラス体１１’を作製するガラス体作製工程と、無水ガラス体１１’を加熱・延伸するロッド延伸工程と、無水ガラスロッド１１とガラスパイプ１２とを一体化する一体化工程とを含む。ロッド延伸工程では、無水ガラス体１１’を電気炉４により加熱すると共に、無水ガラス体１１’の外表面部分を昇華させて除去しながら、これを延伸する。

Description

明細書 光ファイバ母材の製造方法、 光ファイバ母材、 光ファイバ 技術分野
本発明は、 ガラスパイプ内にガラスロッドを挿入し、 上記ガラスパイプ内を減圧 しながら両者を加熱することで、 上記ガラスパイプとガラス口ッドとの一体化を行 う光ファイバ母材の製造方法に関し、 特に波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であるシングルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材の 製造方法、 並びに該製造方法により製造された光ファイバ母材及び光ファイバに関 する。
背景技術
光ファイバは、 光ファイバ母材を線引きすることによって製造され、 この光ファ ィバ母材の製造方法としては、 V A D (Vapor-phase Axial Deposition) 法、 O V D (Outside Vapor-phase Deposition) 法、 及びロッ ドインチューブ法等が知られ ている。
ところで、 光ファイバの生産性の観点から、 光ファイバ母材を大型化することが 求められている。 大型の光ファイバ母材を製造する方法として、 コア部とクラッド 部とからなるガラスロッド （一次母材） の外周囲を、 さらにクラッド部で覆う製造 方法が知られている。
例えば V A D法や O V D法 （以下、 これらを総称してスート法ともいう） によつ て作製したガラスロッ ド （コア部とクラッド部とを有する一次母材） の外周囲に、 さらにスート法によってスート （ガラス微粒子） を堆積させ、 これを透明化させる ことで大型の光ファィバ母材を製造する方法が知られている。
また、 これとは異なり、 上記スート法によって作製したガラスロッドをガラスパ イブに内挿し、 このガラスパイプを縮径させてこのガラス口ッ ドとガラスパイプと を一体化させることにより、大型の光ファイバ母材を製造する方法も知られている。 ところで近年、 波長の異なる複数の信号光を 1本の光ファイバ （シングルモード 光ファイバ） で同時に伝送する波長多重 （W D M : Wavelength Division Multiplexing) 伝送方式が注目されている。 この WD M伝送方式で主に用いられる 信号波長は 1 5 5 0 n m帯である。 図 6に示すように、 この波長帯域は、 光フアイ バの損失値が最も小さいことがその理由の 1つである。
同図に示すように、 光ファイバの波長損失特性は、 1 3 8 5 n m帯において極め て大きいピークを有する。 これは、 光ファイバ中に残留する O H _イオンによる吸 収損失が主な原因である。 この吸収損失を無くせば、 WD M伝送システムで利用可 能な波長帯域の拡大が図れ、 そのことにより、 WD M伝送システムにおける伝送容 量を大幅に増大させることができる。
そのためには、 光ファイバ中に残留する O H _イオンの濃度を低下させることが 必要であり、 ひいては O H _イオンの濃度が低濃度である光ファイバ母材を製造す ることが必要である。
こう した O H イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、 主とし て、 以下の 2つの方法が考えられる。
1つは、 上述したように、 スート法による光ファイバ母材の製造方法である。 つ まり、 スート法によって、 O H _イオンの濃度が所定値以下の無水ガラス体 （一次 母材） を作製すると共に、 これを延伸して無水ガラスロッドとし、 この延伸した無 水ガラス口ッドの外周囲に、 さらにスート法によってスートを堆積させる方法であ る。 この方法では、 無水ガラスロッドに堆積させたスートを透明化するときに、 ス ートの収縮によって界面ずれが発生することを防止する必要がある。 このため、 ス 一卜と無水ガラスロッドとを融着させるべく、 スートを堆積させるときには無水ガ ラス口ッドの表面を加熱 （例えば 8 0 0 °C程度） しなければならない。 こうした加 熱は、 スートの堆積と同時に行うことから酸水素火炎により行うことになる。 この ため、 無水ガラスロッ ドの外表面に O H イオンが混入することが避けられず、 こ れにより、 光ファイバ母材の O H イオンの濃度が増大してしまう。
そこで、 無水ガラス体 （無水ガラスロッ ド） として、 コア部に対するクラッド部 の外径比である C Z Cの大きいもの （例えば C Z C≥ 7 ) を作製することが考えら れる。 これにより、 酸水素火炎による加熱によって無水ガラスロッドの外表面に o
H一イオンが混入したとしても、 その O H—イオンはコア部から離れる。 その結果、 光ファイバ母材におけるコア部近傍の O H—イオンの濃度は低濃度に保たれる。
しかしながらこの場合は、光ファイバ母材の生産性が低下してしまうこととなる。 つまり、 作製する無水ガラス体の外径は、 製造装置の大きさによって制限される。 このことから、 無水ガラス体の cZcを大きくするにはコア部の外径を小さく しな ければならない。 このため、 無水ガラス体の製造装置で生産するコア部が著しく少 なくなってコア部の生産性が低下してしまう。 コア部の生産性が低下すると、 相対 的にクラッド部の生産が過剰になり、 結果として製造装置の稼働率が低下して、 光 フアイバ母材の生産性が低下する。
O H—イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造する 2つ目の方法は、 口ッ ドインチューブ法による光ファイバ母材の製造方法である （例えば、 特開平 1 1— 1 7 1 5 7 5号公報参照）。 つまり、スート法によって無水ガラス体を作製すると共 に、 これを延伸して無水ガラスロッドとし、 この延伸した無水ガラスロッドの外周 囲に、 ガラスパイプを被覆する方法である。 この方法では、 無水ガラスロッ ドにガ ラスパイプを被覆する際に、 O H—イオンが混入し難い。 このため、 無水ガラス体 の C Z Cを大きくする必要がない。 従って、 O H—イオンの濃度が低下した光ファ ィバ母材を製造するには、 その生産性の観点からは、 スート法よりも、 ロッ ドイン チューブ法が適している。
ところが、 ロッドインチューブ法には、 以下のような問題点も存在する。
第 1の問題点は、 無水ガラス体の延伸に関する。 つまり、 ロッドインチューブ法 においても、 作製した無水ガラス体を加熱し延伸させて無水ガラス口ッドとする。 その延伸手法として、 第 1に、 無水ガラス体を酸水素火炎により加熱して延伸する ことが考えられる。 ところが、 このように酸水素火炎を用いた場合には、 上述した ように、 無水ガラス体 （無水ガラスロッ ド） の外表面に O H _イオンが混入してし まう。 これにより、 光ファイバ母材の O H—イオンの濃度が増大してしまう。 そこ で、 この場合は、 無水ガラスロッドとガラスパイプと一体化させる前に、 延伸した 無水ガラスロッ ドの外表面部分 （O H—イオンの混入した部分） を、 プラズマ火炎 研磨や、 機械的研削により除去する必要がある。 こうすることで、 無水ガラスロッ ドの O H—イオンの濃度を低下させることができるが、 火炎研磨又は研削工程が新 たに必要となり、 工程数の増加により製造コストが増大してしまう。
また、 第 2の手法として、 O H _イオンの発生しないプラズマ火炎によって無水 ガラス体を加熱し、 これを延伸することも考えられる。 しかしこの場合は、 酸水素 火炎を採用した場合に比べて、 製造コストが大幅に増大してしまう。
さらに、 第 3の手法として、 無水ガラス体の加熱を、 電気炉を用いて行うことが 考えられる。 この場合は、 無水ガラス体を、 O H—イオンを混入させることなく延 伸して無水ガラス口ッドにすることができると共に、 プラズマ火炎を用いた場合よ りも低コストとなる。 このため、 第 3の手法は、 最も優れた無水ガラス体の延伸手 法である。
ところが、 延伸した無水ガラスロッドの外表面には、 その製造過程において傷が 生じていたり、 異物が付着していたりする。 電気炉としてカーボン抵抗加熱式の電 気炉を用いた場合には、その加熱の際に灰等がガラス口ッドの外表面に付着し易レ、。 こうした傷や異物をそのままにしておく と、 無水ガラスロッ ドとガラスパイプとを 一体化したときに、その口ッドとパイプとの界面において気泡等が発生してしまレ、、 その結果、 光ファイバの損失増加を招いてしまう。
また、 ス一ト法によって無水ガラス体を作製した場合は、 その外表面部分の O H 一イオン濃度が比較的高くなる場合があることが実験により判明した。 これは、 次 のような理由によるものと考えられる。 つまり、 スー ト法では、 堆積させたス一ト を、 先ず約 1 2 0 0 °Cの加熱炉により、 ヘリウムガス及び塩素ガス雰囲気中で脱水 処理する脱水工程を行う。 その後に、 約 1 5 0 0 °C以上の高温加熱炉により、 ヘリ ゥムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行う。 ここで、 脱水工程におい て温度が低いと塩素ガスが十分に活性化せず、 脱水反応が不十分となってしまう。 一方で、 この脱水工程では、 雰囲気ガスが塩素ガスだけでなく、 ガラスの透明化を 目的としてヘリゥムガスを混合しており、 このヘリゥムガスがスート表面を冷却す る。 このため、 スートの表面部分は、 脱水が不十分になる虞があり、 その結果、 ス 一ト法により作製した無水ガラス体は、 その外表面部分の O H イオン濃度が高く なる場合があると考えられる。
このように、 無水ガラス体を延伸した無水ガラスロッドは、 その外表面に傷ゃ異 物が存在していたり、 その外表面部分の O H イオン濃度が高かったりすることか ら、 より低損失の光ファイバを製造するには、 その無水ガラスロッ ドの外表面を研 磨 -研削する必要がある。 しかしながら、 酸水素火炎を用いた研磨は、 O H ィォ ンの混入を防止する観点から採用することができず、 プラズマ火炎を用いた研磨は 製造コス トの観点から好ましくない。
従って、 O H イオンの濃度が低下した光ファイバ母材を製造するには、 製造コ ストが大幅に増大してしまうという不都合が生じることとなる。
第 2の問題点は、 光ファイバにおける O H イオンによる吸収損失を防止し得る 代わりに、 散乱損失が増大してしまう虞がある点である。
つまり、 ロッドインチューブ法においては、 ガラスロッドが内挿されたガラスパ ィプを縮径させてガラスロッドとガラスパイプとを一体化させる。 このとき、 上記 ガラス口ッドに径方向の圧縮歪みが生じる場合がある。 ガラス口ッドに圧縮歪みが 生じた場合、 製造した光ファイバ母材を線引きした光ファイバにおいては、 マイク 口ベンドによる散乱損失が発生する。 その結果、 1 5 5 0 n m付近の長波長側にお いて損失値が増大してしまう。 これは、 波長の長い光ほど光ファイバ中の伝播ビー ムが大きな広がりを持っため、 長波長側ほどマイク口ベンド損失を受けやすいため である。 O H イオンによる吸収損失を低減させたとしても、 散乱損失によって光 ファイバの全損失は増加し、 WD M伝送システムで利用可能な波長帯域の拡大を図 るという当初の目的が達成されない。
また、 ロッドインチュ一ブ法により光ファイバ母材を製造するときでも、 上述し たように、 ガラスロッド （一次母材） の C Cを、 比較的小さい値としなければ、 光ファイバ母材の生産性が低下し、 製法として競争力を持たなくなる。 ところが、 ガラス口ッドの C / Cが小さいと、 ガラス口ッドとガラスパイプとを一体化させる 際に上記ガラス口ッドに径方向の圧縮歪みが生じ易く、 光ファイバの損失增加を招 きやすい。
第 3の問題点は、 光ファイバ母材の O H イオンの濃度に、 ばらつきが生じ易い 点である。
つまり、 無水ガラスロッドとガラスパイプとの一体化の前に、 その無水ガラス口 ッドをガラスパイプに内挿した状態で放置すると、 空気中の水分によって無水ガラ スロッドの外周面及びガラスパイプの内周面に結露が生じる場合がある。 結露が生 じた状態で無水ガラス口ッドとガラスパイプとを一体化させると、 無水ガラス口ッ ドとガラスパイプとの間に残留する水分によって、 光ファイバ母材の O H イオン の濃度が高くなってしまう。
また、 ロッ ドインチューブ法の一つとして、 無水ガラスロッドとガラスパイプと を加熱して一体化させる前に、 無水ガラスロッ ドが内挿されたガラスパイプの両端 を酸水素火炎によって加熱して、 その開口を閉じる方法がある。 この方法では、 酸 水素火炎を用いることで水が発生すると共に、 加熱されたガラスが冷却する際にそ の表面に結露が生じ、無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に水分が残留し易レ、。 光ファイバ母材の O H _イオンの濃度は、 一体化前の無水ガラス口ッ ドとガラス パイプとの間に残留する水分によって変化するのである。 発明の開示
本発明は、 このような事情に鑑みてなされたものであり、 その目的とするところ は、 波長 1 3 8 5 n m帯において低損失でありかつ、 散乱損失の増大が防止された 光ファイバを製造するための光ファイバ母材を、 低コストで確実に製造することに ある。
本発明の製造方法は、 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であ るシングルモード光ファイバを製造するための光フアイバ母材を製造する方法であ る。 この製造方法は、 上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、 該光ファイバに おいてクラッ ドの一部となるクラッド部とからなりかつ、 その外表面部分以外の部 分における O H イオンの濃度が 2 p p b以下である無水ガラス体を作製するガラ ス体作製工程と、 上記ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体を、 電気炉 により加熱して、 その外表面部分を昇華させて除去しながら延伸して無水ガラス口 ッドとするロッド延伸工程と、 上記ロッド延伸工程において延伸した無水ガラス口 ッドをガラスパイプに内挿すると共に、 該ガラスパイプ内を減圧しながら、 該ガラ スパイプ及び無水ガラスロッドの双方を、 その一端から他端に向かって軸方向に順 次加熱することで上記ガラスパイプと無水ガラスロッドとを順次一体化する一体化 工程とを含む。
ガラス体作製工程では、 コア部とクラッド部とからなる無水ガラス体であって、 その外表面部分以外の部分における O H イオンの濃度が 2 p p b以下である無水 ガラス体を作製する。 例えばスート法により無水ガラス体を作製すればよい。
ロッド延伸工程では、 作製した無水ガラス体を加熱して延伸する。 このとき、 無 水ガラスロッドは電気炉により加熱する。 電気炉は、 高周波加熱式や抵抗加熱式の 電気炉とすればよい。 こうすることで、 加熱の際に O H イオンが発生せず、 無水 ガラス口ッドの表面に O H イオンが混入することがない。
また、 ロッド延伸工程では、 無水ガラス体の外表面部分を昇華させて除去しなが ら、 上記無水ガラス体を延伸する。 このため、 無水ガラス体の外表面に発生した傷 や、 その外表面に付着した異物は、 その外表面部分と共に除去される。 さらに、 ス 一ト法により作製した無水ガラス体は、 その外表面部分の O H イオン濃度が比較 的高くなる場合があるが、 その O H ィオン濃度の高い外表面部分が除去される。 その結果、 O H イオンの濃度が低濃度の無水ガラスロッドであって、 表面が滑ら かな無水ガラスロッドが得られる。
こうして延伸した無水ガラスロッドをガラスパイプに内挿し、 ガラスパイプ内を 減圧しながらパイプ及び口ッド加熱して、 このガラスパイプと無水ガラス口ッドと を一体化する一体化工程を行う。 このことにより、 O H イオンの濃度が低濃度の 光ファイバ母材であって、 内部に気泡が発生しない光ファイバ母材が製造される。 この光ファイバ母材を線引きすることによって、 OH イオンによる吸収損失の小 さい、 具体的には波長 1 385 nm帯の損失値が 0. 4 d BZ k m以下である光フ アイバが得られる。
このように、 本発明の製造方法は、 OH イオンの濃度が低い無水ガラス体を延 伸する際に、 OH イオンの発生しない電気炉を用いて、 無水ガラス体の外表面部 分を除去しながら延伸を行う。 これにより、 無水ガラス体の延伸と、 その表面研磨 (研削） とを 1つの工程で行うことができる。 このため、 低損失の光ファイバを製 造するための光ファイバ母材を、 低コストで製造することが可能になる。
上記口ッド延伸工程では、 電気炉による無水ガラス口ッ ドの加熱温度を、 2 10 0°C以上 2300°C以下に設定すればよい。
つまり、 無水ガラス体を延伸するには、 その加熱温度を 1800°C程度に設定す ればよいが、 加熱温度を 2 100°C以上とすることによって、 無水ガラス体の外表 面部分を昇華させて除去しつつ、 これを延伸することが可能になる。 こうして、 無 水ガラスロッドの外表面部分を研磨'研削したことと同様の作用が得られる。また、 加熱温度を余りに高く しすぎると、 電気炉の寿命が短くなることから、 加熱温度は 2300°C以下とすることが好ましい。尚、無水ガラス体の加熱温度は、 2200°C 〜2 250°Cとするのがさらに好ましい。 こうすることで、 無水ガラス体の外表面 の傷や異物を確実になくすことが可能になると共に、電気炉の長寿命化も図られる。 ロッド延伸工程は、 無水ガラス体を加熱 ·延伸することにより、 外表面の凹凸が 0. 5 / mよりも小さい無水ガラスロッドとする工程とするのがよレ、。
上述したように、 ロッ ド延伸工程では、 無水ガラス体の外表面が研磨 ·研削され ることになる。 このため、 その外表面は滑らかになり、 外表面に 0. 5 /x m以上の 凹凸はほとんど含まれない。
さらに、 ガラス体作製工程では、 コア部の外径に対するクラッド部の外径の比が 3. 3以上 4. 5以下に設定された無水ガラス体を VAD法により作製することが 好ましい。 すなわち、 本発明の製造方法は、 ロッドインチューブ法である上に、 無水ガラス 体の延伸の際にその無水ガラス体の外表面に OH イオンが混入しない。 このため、 OH—イオンが混入することを考慮して、 無水ガラス体におけるコア部に対するク ラッド部の外径比 （C/C) を大きくする必要がない。 つまり、 無水ガラス体の C ZCは比較的小さいものでよレ、。 無水ガラス体の C/Cを小さくすることにより、 VAD法により無水ガラス体を作成しても光フアイバ母材の生産性は低下しない。 上記ガラスパイプは、 OH イオンの濃度が 1 p p m以下に設定されたものとす ればよい。
上記一体化工程は、 ガラスパイプと無水ガラスロッドとの一体化と同時に、 その 一体化物の延伸を行う工程としてもよい。
こうすることで、 ガラスパイプと無水ガラスロッ ドの一体化の最中に、 無水ガラ スロッドには、 その軸方向に張力が付与される。 この付与された張力により、 ガラ スパイプが縮径する際に無水ガラスロッドに生じる径方向の圧縮歪みを緩和するこ とができる。
その結果、 この光ファイバ母材を線引きすれば、 OH イオンによる吸収損失の 小さい、 具体的には波長 1 38 5 nm帯の損失値が 0. 4 d BZkm以下である光 ファイバであって、 上記光フアイバ母材における圧縮歪みが抑制されていることで 散乱損失の増加も防止された光ファイバ、 換言すれば、 広い波長帯域に亘つて低損 失の光ファイバが得られる。
また、 無水ガラス体 （無水ガラスロッド） の CZCが小さいときには、 ガラスパ イブとの一体化の際に無水ガラスロッドに圧縮歪みが生じやすい。 しかし、 ガラス パイプと無水ガラスロッドとの一体化の際に、 その一体化物の延伸を行うことで圧 縮歪みが抑制される。 そのため、 無水ガラス体の C/Cを小さくすることができ、 それによつて、 上述したように、 光ファイバ母材の生産性を高めることができる。 この製造方法は、 一体化工程の前に、 無水ガラスロッドをガラスパイプに內揷し た状態で、 上記無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に乾燥用ガスを流して、 上 記無水ガラスロッ ドの外周面とガラスパイプの内周面とを乾燥する乾燥工程をさら に含んでもよい。
このように、 一体化工程の前に乾燥工程を行うことで、 無水ガラスロッドとガラ スパイプとの間に水分が残留することがない。 このため、 O H イオンの濃度が低 濃度の光ファイバ母材を確実に製造することが可能になる。 つまり、 光ファイバ母 材の O H イオンの濃度にばらつきが生じない。
上記乾燥工程は、 無水ガラスロッ ドとガラスパイプとの間に、 乾燥用ガスとして 不活性ガスを流す工程としてもよい。
このときに、 上記不活性ガスは、 一体化工程においてガラスパイプ及び無水ガラ スロッドを加熱する加熱炉のシールガスとしてもよい。
乾燥用ガスは、 無水ガラスロッドの外周面とガラスパイプの内周面とを乾燥させ るガスであればよい。 このため、 乾燥用ガスは水分の無い又は水分の少ないガスと すればよい。 そこで、 加熱炉のシールガスと同じガスを乾燥用ガスとして流用すれ ば、 新たなガスを用意しなくてもよく、 製造コス トの低減化が図られる。
また、 上記乾燥工程は、 無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に、 乾燥用ガス として乾燥空気を流す工程としてもよい。
本発明の光ファイバ母材は、 請求項 1に記載の製造方法により製造された光ファ ィバ母材であって、 コア部近傍の O H イオンの濃度が 2 p p b以下である光ファ ィバ母材である。 この光ファイバ母材を線引きすることによって、 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B Z k m以下である光ファイバが製造される。
上記光ファイバ母材は、 軸方向長さ 1 m当りの気泡の数が、 5以下であることが 好ましい。 光ファイバ母材の気泡は、 光ファイバ中において気泡となり、 散乱損失 を増大させるためである。
本発明の光ファイバは、 請求項 1に記載の製造方法により製造された光ファイバ 母材を線引きした光ファイバである。 この光ファイバは、 波長 1 3 8 5 n m帯の損 失値が低く （0 . 4 d B / k m以下）、 その損失値が波長 1 3 1 0 n m帯の損失値と 同じ力、 又はそれよりも低くなる。 図面の簡単な説明
図 1は、 延伸装置の概略構成を示す図である。
図 2は、 延伸装置における電気炉の構成を示す図である。
図 3は、 母材製造装置の概略構成を示す図である。
図 4は、 光ファイバ母材の断面を示す断面図である。
図 5は、 無水ガラスロッドが内挿されたガラスパイプの端部開口を閉止した状態を 示す断面図である。
図 6は、 通常の光ファイバの波長損失特性を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 本発明に係る光ファイバ母 材の製造方法は、 ロッドインチューブ法によるものである。 この製造方法は、 コア 部 1 1 a とクラッド部 1 1 bとからなる無水ガラス体 1 1 ' (図 1参照） を作製する ガラス体作製工程と、 この無水ガラス体 1 1 ' を延伸して無水ガラスロッド 1 1と するロッド延伸工程と、 無水ガラズロッド 1 1をガラスパイプ 1 2に内挿した状態 で、 この無水ガラスロッド 1 1の外周面とガラスパイプ 1 2の内周面とを乾燥する 乾燥工程と、 延伸した無水ガラスロッド 1 1をガラスパイプ 1 2と一体化させる一 体化工程とを含む。 これにより、 コア部 1 1 a と、 このコア部 1 1 aの周囲を覆う クラッド部 1 3とからなる光ファイバ母材 1が製造される （図 4参照）。
(ガラス体作製工程、 パイプ作製工程）
ガラス体作製工程では、 図 4に示すように、 光ファイバにおいてコアとなるコア 部 1 1 a と、 光ファイバにおいてクラッドの一部となるクラッ ド部 1 1 bとからな り、 特にその外表面部分以外の部分における （コア部 1 1 a近傍における） O H一 イオンの濃度が所定値以下、 具体的には濃度が 2 p p b以下である無水ガラス体 1 1 ' を作製する。
具体的には、 V A D法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を 作製し、 これを脱水 ·焼結することにより、 無水ガラス体 1 1 ' を作製する。 この 無水ガラス体 1 1 ' の作製は、 通常行われている方法により行えばよい。 例えば、 堆積させたスートを、 先ず約 1 200°Cの加熱炉により、 ヘリウムガス及び塩素ガ ス雰囲気中で脱水処理する脱水工程を行った後に、 約 1 500°C以上の高温加熱炉 により、 ヘリゥムガス雰囲気中で透明ガラス化する透明化工程を行って無水ガラス 体 1 1 ' を作製する。
但し、 上述したように、 無水ガラス体 1 1 ' の外表面部分以外の部分における o H イオンの濃度は 2 p p b以下にする。 また、 上記無水ガラス体 1 1 ' の CZC (コア部 1 1 aの外径 dに対するクラッ ド部 l i bの外径 Dの比 D/d (図 4参 照）） は、 3. 3〜4. 5にする。 この CZCは、 光ファイバ母材 1 (無水ガラス体 1 1 ') の生産性の観点からは、 4程度が好ましい。
尚、 この無水ガラス体 1 1 ' は、 OVD法によって作製するようにしてもよレ、。 また、 無水ガラスロッド 1 1と一体化させるガラスパイプ 1 2は、 例えば OVD 法等によって作製すればよレ、。但し、 このガラスパイプ 1 2の OH イオン濃度は、 1 pm以下にする。
(ロッド延伸工程）
図 1は、 ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体 1 1， を延伸させて無 水ガラス口ッド 1 1とする延伸装置 Aを示している。 この延伸装置 Aにセッ トする 無水ガラス体 1 1 ' には、 その両端部に、 この無水ガラス体 1 1 ' と同軸となるよ うにそれぞれ補助パイプ 2 1, 22が取り付けられる。
上記延伸装置 Aは、それぞれチヤック 23 a， 24 aを有する上側把持部 23と、 下側把持部 24とを備えている。この上側把持部 23と下側把持部 24とによって、 無水ガラス体 1 1 ' を、 Z方向（同図における上下方向） に延びた状態に配設する。 すなわち、 上側把持部 2 3のチャック 23 aは、 上記無水ガラス体 1 1 ' の上端に 取り付けられた補助パイプ 2 1における上端部分を把持する一方、 下側把持部 24 のチャック 24 aは、 無水ガラス体 1 1 ' の下端に取り付けられた補助パイプ 22 における下端部分を把持する。
上記上側把持部 2 3は、 無水ガラス体 1 1 ' (無水ガラス口ッド 1 1 ) を挟んだ両 側位置に、 Z方向に延びて配設された一対のガイ ド 2 5 , 2 5に案内されて、 第 1 移動機構 3 1によって Z方向に移動する。
上記第 1移動機構 3 1は、 Z方向に延びて配設されかつ、 上記上側把持部 2 3に 対して螺合するボールねじ 3 1 a と、 このボールねじ 3 1 aの上端部分に取り付け られた従動プーリ 3 1 bと、 第 1モータ 3 1 cによって駆動される駆動プーリ 3 1 dと、 この従動プーリ 3 1 bと駆動プーリ 3 1 dとの間に巻き掛けられたベルト 3 1 eとからなる。 上記第 1モータ 3 1 cが駆動プーリ 3 1 dを駆動すると、 ベルト 3 1 eを介して従動プーリ 3 1 bが回転し、 これにより、 ボールねじ 3 1 aが回転 する。 このことによって、 上側把持部 2 3がガイ ド 2 5， 2 5に案内されて Z方向 に移動する。 無水ガラス体 1 1 ' の延伸を行う場合には、 上側把持部 2 3は下方に 移動する。
上記下側把持部 2 4は、 上記一対のガイ ド 2 5， 2 5に案内されて、 第 2移動機 構 3 2によって Z方向に移動する。
上記第 2移動機構 3 2は、 第 1移動機構 3 1と同様に、 Z方向に延びて配設され かつ、 この下側把持部 2 4に対して螺合するボールねじ 3 2 a と、 このボールねじ 3 2 aの下端部分に取り付けられた従動プーリ 3 2 bと、 第 2モータ 3 2 cによつ て駆動される駆動プーリ 3 2 dと、 この従動プーリ 3 2 bと駆動プーリ 3 2 dとの 間に巻き掛けられたベルト 3 2 eとからなる。 上記第 2モータ 3 2 cが駆動プーリ 3 2 dを駆動することによって、 ベルト 3 2 eを介して従動プーリ 3 2 b及びボー ノレねじ 3 2 aが回転し、 これにより、 下側把持部 2 4がガイ ド 2 5 , 2 5に案内さ れて Z方向に移動する。 無水ガラス体 1 1 ' の延伸を行う場合には、 下側把持部 2 4は下方に移動する。
この延伸装置 Aにおいては、 上側把持部 2 3は、 第 1モータ 3 1 cによって移動 する一方、 下側把持部 2 4は、 第 2モータ 3 2 cによって移動する。 このため、 こ れら第 1及び第 2モータ 3 1 c， 3 2 cの回転速度を互いに異ならせることによつ て、 上側把持部 2 3の移動速度と、 下側把持部 2 4の移動速度とを互いに異ならせ ることが可能である （同図の白抜きの矢印参照）。 無水ガラス体 1 1 ' を延伸すると きには、下側把持部 2 4の移動速度を、上側把持部 2 3の移動速度よりも高くする。 このことによって、 無水ガラス体 1 1 ' を下方に引っ張る。
上記上側及び下側把持部 2 3， 2 4のチヤック 2 3 a， 2 4 aはそれぞれ、 第 1 回転機構 7 1及び第 2回転機構 7 2によって Z方向に延びる軸 （Z軸） 回りに回転 する （同図の矢印参照）。
上記第 1回転機構 7 1は、 上記上側把持部 2 3のチャック 2 3 aと一体化された 従動プーリ 7 1 aと、 第 3モータ 7 1 bによって駆動される駆動プーリ 7 1 c と、 この従動プーリ 7 1 aと駆動プーリ 7 1 c との間に巻き掛けられたベルト 7 1 dと からなる。 上記第 3モータ 7 1 bが駆動プーリ 7 1 cを駆動すると、 ベルト 7 1 d 及び従動プーリ 7 1 aを介して上側把持部 2 3のチャック 2 3 aが Z軸回りに回転 する。
上記第 2回転機構 7 2も、上記第 1回転機構 7 1 と同様に、従動プーリ 7 2 a と、 第 4モータ 7 2 bと、 駆動プーリ 7 2 cと、 ベルト 7 2 dとからなる。 第 4モータ 7 3 bが駆動プーリ 7 2 cを駆動することによって、 ベルト 7 2 d及び従動プーリ 7 2 aを介して下側把持部 2 4のチヤック 2 4 aが Z軸回りに回転する。
尚、 上記第 1及び第 2回転機構 7 1， 7 2は、 各チャック 2 3 a , 2 4 aを互い に同じ回転数で回転させる。
上記延伸装置 Aは、無水ガラス体 1 1 'を加熱する電気炉 4をさらに備えている。 この電気炉 4は、 上記上側把持部 2 3と下側把持部 2 4との中間位置に配設されて いる。 この電気炉 4は、 図 2に示すように、 その中心軸が Z方向に延びる向きに配 設された略リング状のカーボンヒータ 4 1と、 このカーボンヒータ 4 1に内嵌され て Z方向に延びるカーボン炉心管 4 2と、 このカーボン炉心管 4 2の外周囲を囲む 断熱材 4 3と、 これらカーボンヒータ 4 1、 カーボン炉心管 4 2及び断熱材 4 3を 収容するケース 4 5とから構成されている。 上記ケース 4 5には、 その上端及び下 端に、 無水ガラス体 1 1 ' が通過可能な開口が形成される。
上記カーボン炉心管 4 2は、 Z方向に延びて配設された無水ガラス体 1 1 ' と略 同軸となる位置に配設されている。 また、 このカーボン炉心管 4 2は、 無水ガラス 体 1 1 ' の外径よりも大きい内径を有しており、 これにより、 上記無水ガラス体 1 1 ' は、 その軸方向に上記電気炉 4内を通過可能である。 無水ガラス体 1 1 ' 力 上記電気炉 4内を通過することにより、 この無水ガラス体 1 1 ' は、 その下端から 上端に向かって順次、 カーボンヒータ 4 1によって加熱される。
電気炉 4は、カーボンヒータ 4 1の近傍に配設された赤外線温度計 4 4を備える。 無水ガラス体 1 1 ' の延伸の最中には、 この温度計 4 4によってカーボンヒータ 4 1の加熱温度を検出する。
尚、 上記電気炉 4は、 高周波加熱式のヒータを有するものとしてもよい。
次に、 この延伸装置 1による無水ガラス体 1 1 ' の延伸方法について説明する。 先ず、無水ガラス体 1 1 'の上側に取り付けられた補助パイプ 2 1の上端部分を、 電気炉 4の上方位置において、 上側把持部 2 3のチャックによって把持する。 これ と共に、無水ガラス体 1 1 'の下側に取り付けられた補助パイプ 2 2の下側部分を、 電気炉 4の下方位置において、 下側把持部 2 4のチャックによって把持する。 これ により上記無水ガラス体 1 1 ' (補助パイプ 2 2 )は、電気炉 4内を貫通した状態で、 Z方向に延びて配設される。
この状態で、上記第 1及び第 2移動機構 3 1， 3 2の第 1及び第 2モータ 3 1 c， 3 2 cをそれぞれ所定の回転数で駆動させる。 これにより、上記無水ガラス体 1 1 ' を下方に移動させる。 このときには、 第 1及び第 2回転機構 7 1， 7 2の第 3及び 第 4モータ 7 1 b， 7 2 bをそれぞれ所定の回転数で駆動させる。このことにより、 無水ガラス体 1 1 ' を Z軸回りに回転させる。 こうして、 上記無水ガラス体 1 1 ' を回転させながら、 その下端から上端に向かって順次電気炉 4により加熱する。 こ のとき、 下側把持部 2 4の移動速度は、 上側把持部 2 3の移動速度よりも高く設定 する。 これにより、 電気炉 4によって加熱された無水ガラス体 1 1 ' は、 下方に引 つ張られる。 これにより、 上記無水ガラス体 1 1 ' は、 所定の外径となるまで延伸 されて無水ガラスロッド 1 1となる。
ここで、 無水ガラス体 1 1 ' を延伸する際の、 上記電気炉 4による無水ガラス体 1 1 ' の加熱温度は、 この無水ガラス体 1 1 ' の外表面部分が昇華する温度に設定 する。具体的に加熱温度は、 2 1 0 0 °C〜2 3 0 0 °Cに設定する。 こうすることで、 ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体 1 1 ' の外表面に傷が生じていた り、 また、 上記電気炉 4内を通過する際に、 灰等の異物が無水ガラス体 1 1 ' の外 表面に付着したり しても、 上記傷や異物を、 無水ガラス体 1 1 ' の外表面部分と共 に除去することができる。 また、 スート法により作製した無水ガラス体 1 1 ' の外 表面部分は、 O H イオン濃度が比較的高い場合があるが、 その O H イオン濃度の 高い外表面部分を除去することができる。 このため、 延伸した無水ガラスロッド 1 1の外表面を、 改めて研磨 ·研削する必要がない。
尚、 上記無水ガラス体 1 1 ' の加熱温度は、 好ましくは 2 2 0 0 °C〜 2 2 5 0 °C である。 こうすることで、 無水ガラス体 1 1 ' の外表面部分を確実に除去可能にな ると共に、 必要以上に加熱温度を高めないことで電気炉 4の長寿命化が図られる。 このように、 上記延伸装置 Aは、 電気炉 4により無水ガラス体 1 1 ' を加熱する 装置である。 このため、 この無水ガラス体 1 1 ' の外表面に O H イオンが混入す ることがない。 また、 無水ガラス体 1 1， の外表面部分は、 O H イオンの濃度が 比較的高くなり易いが、 その外表面部分を除去することで、 無水ガラスロッド 1 1 の O H イオンの濃度がさらに低下する。 さらに、 無水ガラス体 1 1 ' の外表面部 分を除去することで、無水ガラスロッド 1 1の外表面を滑らかにすることができる。 具体的には、 その外表面に、 0 . 5 / m以上の凹凸がほとんど含まれない。
(一体化工程）
図 3は、 ロッ ド延伸工程において延伸した無水ガラスロッド 1 1と、 パイプ作製 工程において作製したガラスパイプ 1 2とを一体化させる母材製造装置 Bを示して いる。 この母材製造装置 Bは、 ロッドインチューブ法により光ファイバ母材 1を製 造する装置である。
上記母材製造装置 Bは、 第 1把持部 5 1と第 2把持部 5 2とを備える。 第 1把持 部 5 1は、 Z方向 （同図における上下方向） に延びて配設された上記ガラスパイプ 1 2の上端部分を把持することで、 このガラスパイプ 1 2を吊り下げ状態にする。 第 2把持部 5 2は、 同じく Z方向に延びて配設された上記無水ガラス口ッド 1 1の 上端部分を把持することで、 この無水ガラスロッド 1 1を吊り下げ状態にする。 こ の第 1及び第 2把持部 5 1， 5 2はそれぞれ、 ガラスパイプ 1 2及び無水ガラス口 ッド 1 1の位置を、 X方向 （同図における紙面横方向） 及び Y方向 （紙面に直行す る方向） に移動可能に構成される。 これと共に、 上記第 1及び第 2把持部 5 1， 5 2はそれぞれ、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッド 1 1の Z方向に対する 傾きを調整可能に構成される。 この構成により、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガ ラスロッド 1 1は、 それぞれ鉛直にかつ、 互いに同軸に位置付けられる。
また、 上記各把持部 5 1 , 5 2は、 Z方向に移動可能にされる。 この各把持部 5 1 , 5 2の下方への移動に伴い、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッ ド 1 1 がそれぞれ下方に移動する。尚、上記第 1及び第 2把持部 5 1， 5 2の移動速度は、 それぞれ変更可能である。 これにより、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッ ド 1 1の移動速度 （後述するヒータ 6への送り速度） が調整可能である。 これと共 に、 第 1把持部 5 1 と第 2把持部 5 2とで互いに異なる速度に設定することも可能 である。 これにより、 上記ガラスパイプ 1 2の送り速度と無水ガラスロッド 1 1の 送り速度とを互いに異ならせることも可能である。
上記第 1把持部 5 1の下方位置には、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッ ド 1 1を加熱する略リング状のヒータ 6が配設されている。 このヒータ 6は、 図示 省略の加熱炉内に配設されたものであって、 上記ガラスパイプ 1 2及び無水ガラス ロッド 1 1と略同軸となる位置に配設されている。 ヒータ 6は、 上記ガラスパイプ 1 2の外径よりも大きい内径を有している。 これにより、 上記ガラスパイプ 1 2及 び無水ガラス口ッド 1 1はその軸方向に上記ヒータ 6内を通過することができる。 この構成によって、 上記第 1及び第 2把持部 5 1， 5 2によってガラスパイプ 1 2及び無水ガラス口ッド 1 1が下方に移動されると、 このガラスパイプ 1 2及び無 水ガラスロッ ド 1 1は上記ヒータ 6内をその一端 （下端） から順次通過する。 これ により、 ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッ ド 1 1力 その一端から他端に向か つて順次加熱される。
尚、 このヒータ 6を備える加熱炉としては、 カーボン抵抗加熱炉ゃ高周波誘導加 熱炉が例示される。 この加熱炉内には、 外気に対するシールガスとして、 不活性ガ ス （窒素ガス、 アルゴンガス等） が流される。
上記ヒータ 6の下方位置における、このヒータ 6の中心軸を挟んだ両側位置には、 それぞれ 2つのローラ 5 3 , 5 3、 …が配設されている。 この各ローラ 5 3は、 回 転可能に構成されている。 上記ヒータ 6を通過することによって一体化したガラス パイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1との一体化物 （光ファイバ母材 1 ) は、 相対向 した二対のローラ 5 3， 5 3 , …に挟み込まれて下方に引き取られる。 この各ロー ラ 5 3， 5 3の回転速度は変更可能であり、 これにより、 一体化物のヒータ 6から の引き取り速度を調整することが可能である。 一体化物の引き取り速度を調整する ことにより、 この一体化物を延伸して、 その外径が所定の径となった光ファイバ母 材 1にする。
上記第 1把持部 5 1に把持されたガラスパイプ 1 2の上端面には、 その上端開口 を閉止する閉止キャップ 7が取り付けられる。 この閉止キャップ 7には、 図示省略 の真空ポンプ及び乾燥用ガス供給装置が接続される。 上記閉止キャップ 7は、 真空 ポンプと乾燥用ガス供給装置とに選択的に接続される。 上記閉止キャップ 7を真空 ポンプ側に接続した状態でこの真空ポンプを駆動させたときには、 上記ガラスパイ プ 1 2内を減圧することができる。 一方、 上記閉止キャップ 7を乾燥用ガス供給装 置側に接続した状態でこの乾燥用ガス供給装置を駆動させたときには、 無水ガラス ロッ ド 1 1が内挿されたガラスパイプ 1 2内に乾燥用ガスを供給することができる。 ここでは、 乾燥用ガスとして加熱炉のシールガスと同じガスを供給する。
次に、この母材製造装置 Bによる光フアイバ母材 1の製造方法について説明する。 —ガラスパイプ及び無水ガラス口ッドのセッティング一
先ず、ガラスパイプ 1 2の上端部分を第 1把持部 5 1によって把持する。そして、 この第 1把持部 5 1によって、 上記ガラスパイプ 1 2がヒータ 6に対して同軸とな るように上記ガラスパイプ 1 2の X， Y方向位置をそれぞれ調整すると共に、 上記 ガラスパイプ 1 2が鉛直に配設されるように上記ガラスパイプ 1 2の傾きを調整す る。 次に、 無水ガラスロッド 1 1の上端部分を第 2把持部 5 2によって把持する。 そ して、 この第 2把持部 5 2によって、 上記無水ガラスロッド 1 1がガラスパイプ 1 2に対して同軸となるように上記無水ガラスロッド 1 1の X , Y方向位置をそれぞ れ調整すると共に、 上記無水ガラスロッド 1 1が鉛直に配設されるように上記無水 ガラスロッド 1 1の傾きを調整する。 そして、 無水ガラスロッド 1 1をガラスパイ プ 1 2内に内挿する。
尚、 図示は省略するが、 ガラスパイプ 1 2の上端に、 このガラスパイプ 1 2と同 軸となるように補助パイプを取り付け、 この補助パイプの上端部分を上記第 1把持 部 5 1によって把持してもよレ、。 また、 無水ガラスロッド 1 1の上端に、 この無水 ガラスロッド 1 1 と同軸となるように補助ロッドを取り付け、 この補助ロッドの上 端部分を上記第 2把持部 5 2によって把持してもよい。
—ガラスパイプ及び無水ガラス口ッドの乾燥—
上記ガラスパイプ 1 2の上端開口を閉止キャップ 7により閉止し、 この閉止キヤ ップ 7を乾燥用ガス供給装置側に接続する。 そして、 この乾燥用ガス供給装置を駆 動させることにより、 ガラスパイプ 1 2内に乾燥用ガスを供給する。 このときガラ スパイプ 1 2の下端開口は閉止されていないため、 乾燥用ガスは、 無水ガラスロッ ド 1 1の外周面とガラスパイプ 1 2の内周面との間の空間 1 6を流れて、 ガラスパ イブ 1 2の下端開口から排出される。 尚、 図 3はガラスパイプ 1 2と無水ガラス口 ッド 1 1 との一体化を開始した後の状態を示している。 このため、 ガラスパイプ 1 2の下端開口は図示されない。 こうして、 無水ガラスロッド 1 1の外周面とガラス パイプ 1 2の内周面とを乾燥させる。
この乾燥用ガスは、 無水ガラス口ッド 1 1 とガラスパイプ 1 2との間が乾燥する までガラスパイプ 1 2内に供給すればよい。 例えば 2時間程度、 ガラスパイプ 1 2 内に乾燥用ガスを供給すればよい。
一ガラスパイプ及び無水ガラス口ッドの一体化一
ガラスパイプ 1 2内に所定時間だけ乾燥用ガスを供給すれば、 そのまま乾燥用ガ ス （加熱炉のシールガス） の供給を継続しつつ、 上記第 1及び第 2把持部 5 1， 5 2をそれぞれ所定の速度で下方に移動させる。 このことにより、 上記ガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1とをヒータ 6内に送る。 こうして、 乾燥用ガスをパー ジガスとして用い、 ガラスパイプ 1 2の下端開口から灰等の異物が、 ガラスパイプ 1 2内に流入することを防止する。
上記ガラスパイプ 1 2の下端がヒータ 6によって加熱されれば、 その下端が縮径 して下端開口が閉塞する。 この下端開口が閉塞する直前に、 閉止キャップ 7を真空 ポンプ側に接続し、 これにより、 ガラスパイプ 1 2内を減圧する。
この状態で、 ガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1 とをヒータ 6 へ送ること を継続する。このことにより、このガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1とが、 その軸方向に上記ヒータ 6内を通過する。 これにより、 上記ガラスパイプ 1 2と無 水ガラス口ッド 1 1とが、 その下端から上端に向かって上記ヒータ 6により順次加 熱され、 上記ガラスパイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1 とは、 その下端から上端に 向かって順次溶融する。 このときに、 ガラスパイプ 1 2内が減圧されているため、 このガラスパイプ 1 2内外の圧力差によって溶融したガラスパイプ 1 2が縮径する。 その結果、 ガラスパイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1 とが、 その長手方向に順次一 体化する。
こうして一体化したガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1 との一体化物は、 ローラ 5 3 , 5 3， …によって引き取られることで、 所定の外径になるまで延伸さ れ、 光ファイバ母材 1が製造されることになる。
そして、 一体化工程において製造した光ファイバ母材 1を、 線引き装置 （図示省 略） によって線引きすることにより、 光ファイバが製造されることとなる。
この光ファイバ母材 1の製造方法によると、 無水ガラス体 1 1 ' を、 ロッド延伸 工程において延伸するときに、この無水ガラス体 1 1 'を電気炉 4により加熱する。 これにより、 加熱の際に O H—イオンが発生しないため、 この無水ガラス体 1 1 ' の表面に O H—イオンが混入することがない。
また、 無水ガラス体 1 1 ' を延伸するときの、 電気炉 4の加熱温度を 2 1 0 0 °C 〜 2 3 0 0 °Cに設定することにより、 この無水ガラス体 1 1 ' の外表面部分を昇華 させて除去しながら、 上記無水ガラス体 1 1 ' を延伸することができる。 これによ り、 無水ガラス体 1 1 ' の外表面の傷や異物を除去することもできると共に、 スー ト法により作製された無水ガラス体 1 1 ' において、 O H イオンの濃度が比較的 高濃度となり易い外表面部分を除去することができる。 その結果、 この無水ガラス ロッ ド 1 1とガラスパイプ 1 2とを一体化させることにより、 O H イオンの濃度 の低い光ファイバ母材 1、 具体的には、 コア部 1 1 a近傍の O H イオンの濃度が 2 p p b以下である大型の光ファイバ母材 1を製造することができる。 また、 ガラ スロッド 1 1の表面が滑らかであるから、その外表面部分を研磨'研削しなくても、 気泡が混入していない光ファイバ母材 1、 具体的には、 軸方向長さ l m当りの気泡 の数が 5以下の光ファイバ母材 1を、 容易に製造することができる。
こうして製造した光ファイバ母材 1を線引きした光ファイバは、 O H イオンの 吸収損失が低いため、 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であつ て、 その波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が、 波長 1 3 1 0 n m帯の損失値以下である 光ファイバとなる。
このように、 無水ガラス体 1 1 ' を延伸するときに、 電気炉 4を用いて、 無水ガ ラス体 1 1 ' の外表面部分を除去しながらこれを延伸するため、 ロッド延伸工程に おいて、 無水ガラス体の延伸とその表面研磨 （研削） とが一度に行われることにな り、 これにより、 低損失の光ファイバを製造し得る光ファイバ母材を、 安価に製造 することができる。
さらに、 この光ファイバ母材の製造方法によると、 無水ガラスロッド 1 1とガラ スパイプ 1 2とを一体化させるときには、 ロッド 1 1とパイプ 1 2との一体化と同 時に、 その一体化物を延伸する。 これにより、 一体化の最中に、 上記無水ガラス口 ッド 1 1には、 その軸方向 （Z方向） の張力が付与される。 例えばガラスロッド 1 1とガラスパイプ 1 2との一体化のみを行い、 その一体化物の延伸を行わない場合 には、 上記無水ガラスロッド 1 1に径方向の圧縮歪みが発生し、 これにより、 光フ アイバ母材 1を線引きした光ファイバにおいては、 圧縮歪みに起因する損失 （特に 長波長側において損失が増大するマイクロベンドによる散乱損失） が発生してしま う。 しかし、 ガラスパイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1の一体化と同時に延伸を行 うことで、 こうした損失の発生が防止される。 すなわち、 無水ガラスロッ ド 1 1と ガラスパイプ 1 2とを一体化させるときに、 無水ガラス口ッド 1 1に、 軸方向の張 力を付与することにより、 この無水ガラス口ッ ド 1 1に対する径方向の圧縮歪みが 緩和された状態で無水ガラスロッド 1 1 とガラスパイプ 1 2とが一体化する。 こう して製造した光ファイバ母材 1を線引きして光ファイバとしたときには、 圧縮歪み に起因する損失増加がなく、 O H _イオンによる吸収損失の低下と相俟って、 約 1
2 0 0 n m〜 1 6 0 0 n mの広い波長帯域の全域に亘つて低損失の光ファイバが得 られる。
このことから、 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であるシン ダルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材を製造する方法としては、 上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、 該光ファイバにおいてクラッドのー 部となるクラッド部とからなりかつ、 O H—イオンの濃度が 2 p p b以下である無 水ガラス体を作製するガラス体作製工程と、 上記ガラス体作製工程において作製し た無水ガラス体を加熱 ·延伸して無水ガラスロッドとするロッド延伸工程と、 上記 ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドを、 ガラスパイプに内挿すると 共に、 該ガラスパイプ内を減圧しながら、 該ガラスパイプ及び無水ガラスロッ ドの 双方を、 その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上記ガラスパィ プと無水ガラスロッ ドとを順次一体化すると同時に、 その一体化物の延伸を行う一 体化工程とを含む方法としてもよい。
また、 この光ファイバ母材の製造方法によると、 無水ガラスロッド 1 1とガラス パイプ 1 2とを一体化する前に、 ガラスパイプ 1 2内に乾燥用ガスを供給して、 無 水ガラス口ッ ド 1 1の外周面やガラスパイプ 1 2の内周面を乾燥させる。 このこと で、 このガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1との間に水分が残留することが ない。 これによつて、 光ファイバ母材 1の O H—イオンの濃度にばらつきが生じる ことが防止され、 O H—イオンの濃度が低濃度の光ファイバ母材 1を確実に製造す ることができる。 このことから、 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であるシン ダルモード光ファイバを製造するための光ファイバ母材を製造する方法としては、 上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、 該光ファイバにおいてクラッドのー 部となるクラッ ド部とからなりかつ、 O H イオンの濃度が 2 p p b以下である無 水ガラス体を作製するガラス体作製工程と、 上記ガラス体作製工程において作製し た無水ガラス体を加熱 ·延伸して無水ガラス口ッドとする口ッド延伸工程と、 上記 ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドをガラスパイプに内挿した状態 で、 上記無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に乾燥用ガスを流して、 上記無水 ガラス口ッドの外周面とガラスパイプの内周面とを乾燥する乾燥工程と、 上記乾燥 工程後に、 上記ガラスパイプ内を減圧しながら、 該ガラスパイプ及び無水ガラス口 ッドの双方を、 その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上記ガラ スパイプと無水ガラス口ッドとを順次一体化する一体化工程とを含む方法としても よい。
尚、 ガラスパイプ 1 2及び無水ガラスロッド 1 1の乾燥は、 このガラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1とを一体化する直前に行うことが好ましい。
また、 乾燥用ガスは、 ここでは加熱炉のシ一ルガス （窒素ガスやアルゴンガス） と同じガスに限らない。 無水ガラス口ッド 1 1の外周面やガラスパイプ 1 2の内周 面を乾燥させることができれば、 どのようなガスであってもよい。 乾燥用ガスとし ては、 水分の少ない、 又は水分の無いガスが特に好ましい。 例えば乾燥空気は、 乾 燥用ガスとして好適である。
また、 不活性ガスも、 加熱炉のシールガスと同じガスとする必要はない。 加熱炉 のシールガスを乾燥用ガスに流用すれば、製造コストの低減化を図ることができる。 また、 上記母材製造装置 Bにおいては、 ガラスパイプ 1 2の上端開口に閉止キヤ ップ 7と取り付ける一方で、 上記ガラスパイプ 1 2の下端開口は開放させた状態に して、 このガラスパイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1との一体化を行っている。 これとは異なり、 上記ガラスパイプ 1 2は、 無水ガラスロッド 1 1が内挿された 状態でその端部開口を閉止してもよい。 つまり、 図 5に示すように、 無水ガラス口ッド 1 1の一端 （ガラスパイプ 1 2と の一体化を開始する端） には、 補助ロッド （管状でもよい） 1 4を互いに同軸に接 合し、 無水ガラスロッド 1 1の他端 （ガラスパイプ 1 2との一体化が終了する端） には、 真空ポンプに接続される補助パイプ 1 5を互いに同軸に接合する。 補助パイ プ 1 5には、 その内周面から外周面に向かって径方向に貫通する貫通孔 1 5 aを形 成する。 この貫通孔 1 5 aは、 無水ガラス口ッド 1 1をガラスパイプ 1 2に内挿し た状態では、 ガラスパイプ 1 2内に位置するようにする。
そして、 上記ガラスパイプ 1 2の一端 （ガラスロッド 1 1との一体化を開始する 端） は、 酸水素火炎によって加熱することで、 ガラスロッド 1 1の外周面に溶着さ せる。 これにより、 上記ガラスパイプ 1 2の一端開口を閉止する。 一方、 上記ガラ スパイプ 1 2の他端 （ガラスロッド 1 1との一体化が終了する端） は、 その周方向 の 2〜 3箇所を酸水素火炎によって加熱することで、 内方に突出する突起部 1 2 a を形成する。 これにより、 各突起部 1 2 aの先端を上記無水ガラスロッド 1 1の外 周面に点付ける。
この状態で、 上記補助パイプ 1 5を乾燥用ガス供給装置に接続して、 貫通孔 1 5 aから乾燥用ガスをガラスパイプ 1 2内に供給する。 乾燥用ガスは、 ガラスパイプ 1 2内を一端に向かって軸方向に流れ、 閉止された一端部で折り返してガラスパイ プ 1 2内を他端に向かって軸方向に流れる。 そして、 ガラスパイプ 1 2の他端開口 から排出される （同図の矢印参照）。 こうして、 ガラスパイプ 1 2の内周面と無水ガ ラスロッド 1 1の外周面とを乾燥させて、 ガラスパイプ 1 2と無水ガラスロッド 1 1 との間に水分が残留することを防止することができる。
乾燥が終了すれば、 上述したように、 母材製造装置 Bを用いてガラスパイプ 1 2 と無水ガラスロッド 1 1との一体化を行う。 このときには、 上記補助パイプ 1 5は 真空ポンプに接続し、 それによつて、 ガラスパイプ 1 2内を減圧しながら、 ガラス パイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1との一体化を行う。
ガラスパイプ 1 2の端部を加工する際に酸水素火炎を用いるため、 水分が発生す る上に、 加熱されたガラスが冷却する際にその表面に結露が生じる。 このため、 ガ ラスパイプ 1 2と無水ガラス口ッド 1 1との間に水分が残留し易い。しかしながら、 無水ガラス口ッド 1 1とガラスパイプ 1 2とを一体化させる前に、 無水ガラス口ッ ド 1 1の外周面及びガラスパイプ 1 2の内周面を乾燥させることによって、 製造し た光ファイバ母材 1の O H—イオンの濃度にばらつきが生じることを抑制すること ができる。
次に、 本発明に関して具体的に実施した実施例について説明する。 先ず、 電気炉 の温度及びクラッドの形成に関して、 実施例 1— 1 ， 1 一 2及び比較例 1 一 1 ， 1 一 2に係る無水ガラスロッ ドをそれぞれ作製した。 この無水ガラスロッドは、 外径 1 0 O mmの無水ガラス体をスート法によって作製し、 これを、 図 1に示す延伸装 置 Aを用いて延伸することにより外径 5 O mmにしたものである。
Figure imgf000027_0001
で、 延伸条件は、 表 1に示す通りであり、 実施例 1— 1， 1一 2では、 ヒ一 タ温度 （加熱温度） をそれぞれ 2250°C、 2 1 00°Cに設定した。 これに対し、 比較例 1— 1では、 ヒータ温度を、 各実施例よりも低温の 2000°Cに設定した。 尚、比較例 1一 2は、ヒータ温度を、実施例 1一 1 と同じく 2 2 50°Cに設定した。 こうして作製した無水ガラスロッドを比較すると、 加熱温度を比較的高く した実 施例 1— 1， 1— 2及び比較例 1 _ 2の無水ガラスロッドは、 その外表面における 凹凸 （0. 5 μ πι以上） の個数が、 0又は約 2 (個 30 Omm) と極めて少なく、 その外表面は滑らかである。 これに対し、 加熱温度を比較的低く した比較例 1一 1 の無水ガラスロッドは、 その外表面における凹凸の個数が、 約 50 (個 Z 3 O Om m) と極めて多くなつた。
次に、 上記各例の無水ガラスロッドを用いて、 光ファイバ母材を製造した。 この 内、 実施例 1一 1 , 1— 2及び比較例 1— 1は、 図 3に示す母材製造装置 Bを用い て、 無水ガラス口ッドにガラスパイプを被覆して一体化させる口ッドィンチューブ 法により母材を製造した。 ここで、 ガラスパイプは、 外径が 1 8 2mm、 内径が 5 4mmのものである。 また、 無水ガラスロッドとガラスパイプとの一体化と同時に 延伸することで、 光ファイバ母材の外径を 6 Ommとした。
これに対し、 比較例 1一 2は、 無水ガラスロッド 1 1の外表面にスートを堆積さ せるスート法により光ファイバ母材を製造した。 この光ファイバ母材の外径も 60 m mでめる。
こうして作製した各光ファイバ母材を比較すると、 口ッドィンチューブ法を採用 した実施例 1— 1， 1一 2及び比較例 1一 1の内、 無水ガラスロッ ドの外表面が滑 らかであった実施例 1— 1， 1 _ 2の母材は、 母材中に含まれる気泡の個数が、 約 1又は 5 (個/ l m) と極めて少ない。 これに対し、 比較例 1一 1の母材は、 母材 中に含まれる気泡の個数が、 約 100 (個 lm) と極めて多くなつた。
一方、 スート法を採用した比較例 1一 2の母材は、 母材中に含まれる気泡の個数 力 約 1 (個 /lm) と極めて少なかった。
次に、 上記各例の光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、 1 3 10 nm帯 の損失値と、 1 3 8 5 nm帯の損失値とをそれぞれ測定した。 その結果、 各例の光 ファイバは、 1 3 1 0 nm帯の損失値は 0. 3 3 d B / k mで同じであった。
また、 実施例 1— 1 , 1— 2の光ファイバは、 1 3 8 5 nm帯の損失値がそれぞ れ 0. 3 0 , 0. 3 3 d B/k mと低く、 1 3 1 0 n m帯の損失値と同じかそれよ りも低くなった。
これに対し、 比較例 1一 1の光ファイバは、 1 3 8 5 nm帯の損失値が 0. 6 8 d B/ kmと高くなり、 比較例 1一 2の光ファイバも同様に、 1 3 8 5 nm帯の損 失値が 0. 5 8 d B,kmと高くなつた。
以上の結果から、 光ファイバ母材の製造方法としてロッ ドィンチューブ法を採用 すると共に、 無水ガラス体を延伸する際の加熱温度を比較的高く （2 1 0 0°C以上 に） 設定することによって、 波長 1 3 8 5 nm帯の損失値が 0. 4 d BZkm以下 であるシングルモード光ファイバを製造するための光フアイバ母材であって、 気泡 の発生が防止された光フアイバ母材を製造し得ることが判る。
次に、 乾燥工程の有無に関して、 実施例 2 _ 1〜2— 1 0及び比較例 2—：！〜 2 - 1 0に係る光ファイバ母材をそれぞれ作製した。 実施例 2—：!〜 2— 1 0に係る 光ファイバ母材は、 ガラス体作製工程、 ロッド延伸工程、 乾燥工程及び一体化工程 の各工程を経て製造した光ファイバ母材である。 この内、 実施例 2—：！〜 2— 5に 係る光ファイバ母材は、 図 3に示すように、 ガラスパイプの上端開口に閉止キヤッ プと取り付ける一方で、 上記ガラスパイプの下端開口は開放させた状態にして、 こ のガラスパイプと無水ガラスロッ ドとの一体化を行い製造した。 一方、 実施例 2— 6〜 2— 1 0に係る光ファイバ母材は、 図 5に示すように、 ガラスパイプの端部開 口を、 無水ガラスロッド 1 1が内挿された状態で閉止した上で、 このガラスパイプ と無水ガラスロッドとの一体化を行い製造した。
これに対し、 比較例 2 _ 1〜2 _ 1 0に係る光ファイバ母材は、 ガラス体作製ェ 程、口ッ ド延伸工程及び一体化工程の各工程を経て製造した光ファイバ母材である。 つまり、 比較例 2— 1〜 2— 1 0に係る光ファイバ母材は、 乾燥工程を省略して製 造されたものである。 比較例 2—：！〜 2— 1 0に係る光ファイバ母材は、 図 5に示 すように、 ガラスパイプの端部開口を、 無水ガラスロッ ド 1 1が内挿された状態で 閉止した上で、 このガラスパイプと無水ガラスロッドとの一体化を行い製造した。 尚、 ガラス体作製工程、 ロッド延伸工程及び一体化工程の各工程の条件は、 各実 施例及び各比較例で互いに同じである。
表 2
1385nm帯の損失 （dB/km) 1385nm帯の損失 （dB/km) 例 2 ― 1 0.282 上ヒ ij 2 ― 0.469 実施例 2一 2 0.282 比較例 2一 2 0.445 実施例 2一 3 0.283 比較例 2一 3 0.41 実施例 2一 4 0.288 比較例 2一 4 0.382 実施例 2一 5 0.29 比較例 2一 5 0.379 実施例 2一 6 0.355 比較例 2一 6 0.35 実施例 2一 7 0.38 比較例 2一 7 0.34 実施例 2一 8 0.386 比較例 2一 8 0.34 実施例 2 - 9 0.373 比較例 2一 9 0.369 実施例 2 - - 1 0 0.377 比較例 2 - - 1 0 0.34 上記各例の光ファイバ母材を線引きして光ファイバとし、 1 385 n m帯の損失 値をそれぞれ測定した。 その結果、 各実施例の光ファイバは、 1 385 nm帯の損 失値が 0. 4 d B/k m以下であって、 そのばらつきも小さかった。 これに対し、 比較例の光ファイバは、 損失値のばらつきが比較的大きく、 1 385 nm帯の損失 値が 0. 4 d B/kmよりも大きい光ファイバも存在していた。
以上の結果から、 一体化工程の前に乾燥工程を行うことで、 波長 1 3 85 nm帯 の損失値が 0. 4 d BZk m以下であるシングルモード光ファイバを製造するため の光ファイバ母材を、 確実に製造し得ることが判る。

Claims

請求の範囲
1 . 波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が 0 . 4 d B / k m以下であるシングルモード光 ファイバを製造するための光ファイバ母材を製造する方法であって、
上記光ファイバにおいてコアとなるコア部と、 該光ファイバにおいてクラッド の一部となるクラッ ド部とからなりかつ、 その外表面部分以外の部分における O H一イオンの濃度が 2 p p b以下である無水ガラス体を作製するガラス体作製ェ 程と、
上記ガラス体作製工程において作製した無水ガラス体を、 電気炉により加熱し て、 その外表面部分を昇華させて除去しながら延伸して無水ガラスロッドとする 口ッド延伸工程と、
上記ロッド延伸工程において延伸した無水ガラスロッドを、 ガラスパイプに内 挿すると共に、 該ガラスパイプ内を減圧しながら、 該ガラスパイプ及び無水ガラ スロッ ドの双方を、 その一端から他端に向かって軸方向に順次加熱することで上 記ガラスパイプと無水ガラス口ッドとを順次一体化する一体化工程とを含む光フ アイバ母材の製造方法。
2 . 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
ロッド延伸工程では、 電気炉による無水ガラス体の加熱温度を、 2 1 0 0 °C以 上 2 3 0 0 °C以下に設定する。
3 . 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
ロッド延伸工程は、 無水ガラス体を加熱 ·延伸することにより、 外表面の凹凸 が 0 . 5 ju mよりも小さい無水ガラス口ッドとする工程である。
4 . 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
ガラス体作製工程は、 コア部の外径に対するクラッド部の外径の比が 3 . 3以 上 4 . 5以下に設定された無水ガラス体を V A D法により作製する工程である。
5 . 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
ガラスパイプは、 O H—イオンの濃度が 1 p p m以下に設定されたものである。
. 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
一体化工程は、 ガラスパイプと無水ガラスロッドとの一体化と同時に、 その一 体化物の延伸を行う工程である。
. 請求項 1に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
一体化工程の前に、 無水ガラスロッドをガラスパイプに内挿した状態で、 上記 無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に乾燥用ガスを流して、 上記無水ガラス 口ッドの外周面とガラスパイプの内周面とを乾燥する乾燥工程をさらに含む。. 請求項 7に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
乾燥工程は、 無水ガラスロッドとガラスパイプとの問に、 乾燥用ガスとして不 活性ガスを流す工程である。
. 請求項 8に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
不活性ガスは、 一体化工程においてガラスパイプ及び無水ガラスロッドを加熱 する加熱炉のシールガスである。
0 . 請求項 7に記載の光ファイバ母材の製造方法において、
乾燥工程は、 無水ガラスロッドとガラスパイプとの間に、 乾燥用ガスとして 乾燥空気を流す工程である。
1 . 請求項 1に記載の製造方法により製造された光ファイバ母材であって、
コア部近傍の O H イオンの濃度が 2 p p b以下である光ファイバ母材。 2 . 請求項 1 1に記載の光ファイバ母材において、
軸方向長さ 1 m当りの気泡の数が 5以下である。
3 . 請求項 1に記載の製造方法により製造された光ファイバ母材を線引きした光 ファイバ。
4 . 請求項 1 3に記載の光ファイバにおいて、
波長 1 3 8 5 n m帯の損失値が、 波長 1 3 1 0 n m帯の損失値以下である。
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