WO2023219116A1 - 光ファイバ母材及び光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

光ファイバ母材及び光ファイバ母材の製造方法 Download PDF

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WO2023219116A1
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佑平 浦田
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信越化学工業株式会社
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    • C03B19/1005—Forming solid beads
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod

Definitions

  • the present invention relates to the refractive index distribution of an optical fiber preform that becomes an optical fiber by being drawn.
  • a typical optical fiber preform for communication consists of a core portion with a high refractive index and a cladding portion around the core with a relatively low refractive index.
  • the method for manufacturing an optical fiber preform includes manufacturing a core glass rod consisting of a core part and a part of a cladding part, and applying the remaining cladding part to the outside to form the final optical fiber preform. There is a method of manufacturing in stages.
  • the VAD method is known as a method for manufacturing core glass rods. In the VAD method, a core deposition burner that deposits a core part and a cladding burner that simultaneously deposits a cladding part are placed inside the reaction vessel, and a cladding burner that deposits a cladding part is placed outside the reactor.
  • Gas and combustion supporting gas such as oxygen are supplied to each burner, and the glass raw material is hydrolyzed in an oxyhydrogen flame to generate silica fine particles, and the generated silica fine particles are rotated about their own central axis as the rotation axis.
  • a porous core soot body consisting of a core layer and a cladding layer is obtained by depositing along the central axis starting from the starting member that is pulled up relative to the burner. At this time, germanium dioxide is added to the core portion to increase the refractive index.
  • the produced core soot body When the produced core soot body is made into transparent glass, it becomes a core glass rod.
  • impurities can be removed and transparent vitrification can be performed.
  • impurities can be removed by flowing a gas containing chlorine atoms into the atmospheric gas while heating the core soot body at a temperature lower than the temperature at which it becomes transparent vitrified.
  • Impurities to be removed include metal elements and hydroxyl groups (OH groups) that cause an increase in transmission loss of the fiber after drawing. Thereafter, the set temperature of the heater is increased and heat treatment is performed to turn the core soot body into a transparent core glass rod.
  • the core soot body By increasing the size of the core soot body, it is expected to reduce the cost of producing the core glass rod. To this end, in the VAD method, by increasing the flow rate of raw materials and combustible gas supplied to the core deposition burner and the cladding deposition burner, a core soot body with a large diameter can be produced. However, in a core soot body with a larger diameter, when heating from the outer periphery with a heater as described above, the distance between the surface of the core soot body and the center of the core soot body increases, so sufficient heating must be applied to the center. In order to remove impurities, it was necessary to increase the set temperature of the heater.
  • the germanium dioxide added to the portion near the outer periphery of the core portion becomes more likely to volatilize during the heat treatment, causing a change in the refractive index distribution shape of the core glass rod.
  • Non-Patent Document 1 describes a method of non-destructively measuring the refractive index distribution of the rod as the Refraction Angle Method.
  • FIG. 1 is an example of the refractive index distribution of a core glass rod.
  • the core radius that is, the radial position r 0.45 , which is 0.45 times the relative refractive index difference at the center, is 11.6 mm.
  • the ratio r 0.75 /r 0.45 between the radial positions r 0.75 and r 0.45 which is 0.75 times the relative refractive index difference at the center, was 0.921.
  • the cutoff wavelength is the shortest wavelength at which only one mode can propagate, and is important in single mode transmission fibers because it is the boundary between single mode transmission and multimode transmission of signal light.
  • the 652D standard sets an upper limit on the cutoff wavelength of fiber optic cables.
  • the cutoff wavelength is mainly affected by the refractive index distribution of the core portion of the optical fiber.
  • Patent Document 1 describes a method for predicting and calculating the cutoff wavelength of an optical fiber obtained by drawing an optical fiber base material, based on the refractive index distribution of the base material. First, the refractive index distribution of the core glass rod is measured, and then the optical characteristics of the final optical fiber can be estimated at the core glass rod stage by performing calculations assuming that the remaining cladding is added. I can do it.
  • Patent document [Patent document] [Patent Document 1] Japanese Patent Application Publication No. 2001-281094
  • Non-patent Document] [Non-patent Document 1] Dietrich Marcuse, "Principles of Optical Fiber Measurements", Academic Press (1981) [General disclosure]
  • the cutoff wavelength estimated from the refractive index distribution of a core glass rod obtained by transparent glassing a core soot body with a larger diameter cannot be obtained by actually drawing an optical fiber preform with the remaining cladding.
  • a phenomenon was observed in which there was a large deviation from the cutoff wavelength actually measured for the optical fiber. This was particularly noticeable when the radius of the core portion was 10 mm or more.
  • the present invention provides an estimated value obtained by virtually adding a cladding at the core glass rod stage and performing an estimation calculation of the cutoff wavelength even if the core soot body is made thicker in diameter. It is an object of the present invention to provide an optical fiber preform and a method for manufacturing the same, in which the deviation from the actual measured value of the cutoff wavelength obtained by actually adding a cladding and drawing the fiber is small.
  • the value of ⁇ M ⁇ m is The present invention was achieved by discovering that the deviation between the estimated value and the measured value is small when it does not exceed 0.04%.
  • a core glass preform consisting of a core part and a part of a cladding part is manufactured from an optical fiber preform, and then the remaining part is formed on the outside of the core glass preform.
  • the radial position where the relative refractive index difference is 0.45 times the value of the relative refractive index difference at the center of the core is defined as the core radial position, and the inner 5 %, there are locations where the relative refractive index difference shows a locally high maximum value ⁇ M and locations where the relative refractive index difference shows a locally low minimum value ⁇ m, and the value of ⁇ M - ⁇ m is 0.04%. It is characterized by not exceeding .
  • the value of ⁇ M ⁇ m is preferably not more than 0.03%, more preferably not more than 0.02%, and even more preferably not more than 0.01%.
  • the method for manufacturing an optical fiber preform of the present invention includes manufacturing a core glass preform consisting of a core portion and a part of a cladding portion, and then applying an optical fiber to the outside of the core glass preform with the remaining cladding portion.
  • a method for manufacturing a fiber preform wherein in the core glass preform, a radial position where the relative refractive index difference is 0.45 times the relative refractive index difference at the center of the core is defined as the core radial position; In the inner 5% range, there are locations where the relative refractive index difference shows a locally high maximum value ⁇ M and locations where the relative refractive index difference shows a locally low minimum value ⁇ m, and the value of ⁇ M - ⁇ m is 0. It is characterized in that the remaining cladding portion is provided on the outside of the core glass preform, with the amount not exceeding 0.04%.
  • the value of ⁇ M - ⁇ m calculated from the refractive index distribution of the core glass rod does not exceed 0.04%, a cladding is virtually added at the core glass rod stage and the cutoff wavelength is
  • the estimated value of the fiber cutoff wavelength obtained by performing the estimation calculation is extremely close to the actual value obtained by actually adding a cladding and drawing the line, and the deviation is extremely small.
  • FIG. 3 is a diagram showing a relative refractive index difference ⁇ (r) at a radius r.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the production of a glass fine particle deposit. It is a schematic diagram showing the cross-sectional shape of a burner for depositing a cladding part.
  • FIG. 2 is a diagram obtained by measuring the refractive index distribution of the core glass rod of Example 1 using a refraction angle method.
  • FIG. 7 is a diagram obtained by measuring the refractive index distribution of the core glass rod of Example 6 using a refraction angle method.
  • FIG. 3 is a diagram obtained by measuring the refractive index distribution of the core glass rod of Comparative Example 1 using a refraction angle method.
  • FIG. 2 schematically shows the production of a glass particle deposit.
  • the core deposition burner 13 depicted at the bottom is provided independently of the cladding deposition burners 14 and 15 in order to entrain dopant raw materials such as germanium tetrachloride in addition to silicon tetrachloride. .
  • a soot body is often manufactured by arranging a plurality of burners in this manner. After a core part is deposited on the starting material 11 with a core part deposition burner 13, a clad part is deposited so as to cover it from the outside with clad part deposition burners 14 and 15 arranged above.
  • Example 1 of this embodiment a total of three burners consisting of a core deposition burner 13, a first cladding deposition burner 14, and a second cladding deposition burner 15 were used to prepare a glass film under the following conditions. A fine particle deposit was produced.
  • FIG. 3 shows the cross-sectional shapes of the first cladding part deposition burner 14 and the second cladding part deposition burner 15.
  • a concentric quadruple tube burner is used as the core deposition burner 13, and 0.32 L/min of silicon tetrachloride, 15 mL/min of germanium tetrachloride, and 0.19 L/min of argon are flowed into the center tube as a carrier gas. did.
  • the glass particle deposit produced under these conditions is heated to around 1,200°C in a furnace tube containing chlorine gas, dehydrated, and then heated to around 1,550°C in a furnace tube containing helium gas to form transparent glass.
  • a core glass rod was obtained.
  • the refractive index distribution of the core glass rod of Example 1 was measured by the refraction angle method, and FIG. 4, which shows the relationship between the core radial position and the relative refractive index difference, was obtained.
  • a cladding was virtually added to a core glass rod having such a refractive index distribution, and optical properties were estimated and calculated.
  • the cutoff wavelength of the optical fiber by adding a cladding to this core glass rod and drawing it, the discrepancy between the previously obtained cutoff wavelength estimate and the actual measurement was as small as 7 nm.
  • the radial position r 0.75 which is 0.75 times the relative refractive index difference at the center, is inside the radial position r ⁇ M showing the maximum value ⁇ M, and the radial positions r 0.75 and r 0.45
  • the ratio r 0.75 /r 0.45 was 0.942. In this way, by locating the optical fiber inside where r 0.75 exceeds 5% of r 0.45 (i.e., r 0.75 / r 0.45 ⁇ 0.95), the chromatic dispersion at a wavelength of 1550 nm of the resulting optical fiber It becomes possible to design a small size.
  • Example 2 core glass rods were manufactured in the same manner as in Example 1, and for the core glass rods, the value of ⁇ M - ⁇ m (%), estimated cutoff wavelength, and measured fiber cutoff were determined. The degree of deviation from the wavelength was determined and summarized in Table 1.
  • Example 6 of the present embodiment a total of three burners consisting of a core deposition burner 13, a first cladding deposition burner 14, and a second cladding deposition burner 15 were used to prepare a glass film under the following conditions. A fine particle deposit was produced. A concentric quadruple tube burner is used as the core deposition burner 13, and 0.30 L/min of silicon tetrachloride, 15 mL/min of germanium tetrachloride, and 0.19 L/min of argon as a carrier gas are flowed through the central tube. did.
  • a concentric five-tube burner was used as the burner 15 for depositing the second cladding portion, and 3.5 L/min of silicon tetrachloride and 2.8 L/min of oxygen were flowed through the center tube. Nitrogen 2.2 L/min was flowed into the second tube from the center, hydrogen 60 L/min into the third tube, nitrogen 3.0 L/min through the fourth tube, and oxygen 40 L/min through the outermost tube.
  • the glass particle deposit produced under these conditions is heated to around 1100°C in a furnace tube containing chlorine gas, dehydrated, and then heated to around 1500°C in a furnace tube containing helium gas to form transparent glass.
  • a core glass rod was obtained.
  • ⁇ M ⁇ m The value of ⁇ M ⁇ m was 0.012%. Furthermore, by setting the dehydration temperature to a lower temperature than in Example 1, the ratio r 0.75 /r 0.45 between the radial positions r 0.75 and r 0.45 was 0.984. . By positioning the radial position r 0.75 outside r ⁇ M (ie, r 0.75 ⁇ r ⁇ M ) in this way, it becomes possible to design the resulting optical fiber to have a small zero-dispersion wavelength. A cladding was virtually added to a core glass rod having such a refractive index distribution, and optical properties were estimated and calculated. Furthermore, when we actually measured the cutoff wavelength of the optical fiber by adding a cladding to this core glass rod and drawing it, the discrepancy between the previously obtained cutoff wavelength estimate and the actual measurement was as small as 5 nm. [Comparative example]
  • FIG. 3 shows the cross-sectional shapes of the first cladding part deposition burner 14 and the second cladding part deposition burner 15.
  • a concentric quadruple pipe burner was used as the core deposition burner 13, and 0.36 L/min of silicon tetrachloride, 16 mL/min of germanium tetrachloride, and 0.19 L/min of argon were flowed as a carrier gas into the central pipe. .
  • the produced glass particle deposit is heated to around 1200°C in a reactor core tube containing chlorine gas, dehydrated, and then heated to around 1550°C in a reactor core tube containing helium gas to make it transparent and form a core glass rod. I got it.
  • the refractive index distribution of the core glass rod of Comparative Example 1 was measured by the refraction angle method, and FIG. 6 was obtained.
  • a cladding was virtually added to a core glass rod having such a refractive index distribution, and optical properties were estimated and calculated.
  • the cutoff wavelength of the optical fiber was actually measured by drawing, the actual value of the cutoff wavelength was significantly larger than the estimated value, and the deviation was 67 nm.
  • the value of ⁇ M ⁇ m is 0.079%, and the estimated cutoff wavelength and the measured fiber cutoff wavelength are significantly different from each other.

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Abstract

光ファイバ母材のうち、コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラス母材を製造し、次いで、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与するに際し、前記コアガラス母材において、比屈折率差がコア中心の比屈折率差の０．４５倍の値となる半径位置をコア半径位置とし、該コア半径位置の内側５％の範囲に比屈折率差が局所的に高い極大値ΔＭを示す箇所と、比屈折率差が局所的に低い極小値Δｍを示す箇所が存在し、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えないことを特徴とする。

Description

光ファイバ母材及び光ファイバ母材の製造方法
　本発明は、線引きされることで光ファイバとなる、光ファイバ母材の屈折率分布に関する。
　近年、データ通信量の増加に伴い光ファイバの需要が高まっており、増大する需要に応えるために光ファイバ母材の大型化が求められている。
　通常の通信用の光ファイバ母材は、屈折率の高いコア部とその外周の相対的に屈折率の低いクラッド部とからなっている。光ファイバ母材の製造方法には、コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラスロッドを製造し、その外側に残りのクラッド部を付与して最終的な光ファイバ母材とする２段階で製造する方法がある。コアガラスロッドの製造方法として、ＶＡＤ法が知られている。ＶＡＤ法では、反応容器内にコア部を堆積するコア堆積用バーナと、同時にその外側にクラッド部を堆積するクラッド堆積用バーナを配置し、四塩化珪素などのガラス原料ガス、水素などの可燃性ガス及び酸素などの助燃性ガスを各バーナに供給して、ガラス原料を酸水素火炎中で加水分解することによりシリカ微粒子を生成し、生成したシリカ微粒子を、自身の中心軸を回転軸として回転しつつバーナに対し相対的に引き上げられる出発部材を起点に、当該中心軸に沿って堆積していくことで、コア層とクラッド層からなる多孔質のコアスート体が得られる。このとき、コア部には屈折率を上げるために二酸化ゲルマニウムが添加される。
　作製したコアスート体を透明ガラス化するとコアガラスロッドになる。具体的には、コアスート体を処理容器に収め、処理容器の外周に配置したヒータで加熱処理することで、不純物の除去および透明ガラス化を行うことができる。ここで、不純物の除去は、コアスート体が透明ガラス化する温度よりも低い温度で加熱しながら塩素原子を含むガスを雰囲気ガスに流すことで行える。除去されるべき不純物には、線引き後のファイバの伝送損失増大の原因となる金属元素や水酸基（ＯＨ基）が含まれる。その後、ヒータの設定温度を上げて加熱処理を施し、コアスート体を透明なコアガラスロッドとする。
　コアスート体を大型化することで、コアガラスロッド作製のコストダウンが見込める。これにはＶＡＤ法において、コア堆積用バーナおよびクラッド堆積用バーナに供給する原料や可燃性ガスの流量を増加させれば、太径のコアスート体を作製することができる。しかしながら、太径化されたコアスート体では、前述のように外周からヒータ加熱する際に、コアスート体の表面とコアスート体の中心部との距離が大きくなるため、中心部まで十分な加熱を施して不純物除去を行うには、ヒータの設定温度を高める必要があった。
　また、ヒータの設定温度を高くすることで、加熱処理中にコア部の外周に近い部分に添加されていた二酸化ゲルマニウムが揮散しやすくなり、コアガラスロッドの屈折率分布形状に変化を生じる。
　コアガラスロッドの屈折率分布の測定は、たとえば非特許文献１にRefraction　Angle　Method（屈折角法）として、非破壊でロッドの屈折率分布を測定する方法が示されている。
　図１はコアガラスロッドの屈折率分布の例である。なお、縦軸は、半径ｒにおける比屈折率差Δ（ｒ）であり、半径ｒにおける屈折率をｎ、コア中心すなわち半径ｒ＝０における屈折率をｎ１、クラッドにおける屈折率をｎ２として、比屈折率差Δ（ｒ）は、Δ（ｒ）＝（ｎ－ｎ２）／ｎ１として求められる。図１において、コア半径、すなわち中心の比屈折率差の０．４５倍となる半径位置ｒ０．４５は１１．６ｍｍとなっている。また、中心の比屈折率差の０．７５倍となる半径位置ｒ０．７５とｒ０．４５との比ｒ０．７５／ｒ０．４５は０．９２１であった。
　シングルモード伝送用光ファイバの光学特性にカットオフ波長がある。カットオフ波長は、１つのモードのみ伝播できる最短の波長のことで、シングルモード伝送用ファイバにおいては、信号光がシングルモード伝送されるかマルチモード伝送されるかの境界であるため重要である。ＩＴＵ－Ｔ勧告Ｇ．６５２Ｄ標準において、光ファイバケーブルのカットオフ波長の上限が定められている。カットオフ波長は、主に光ファイバのコア部の屈折率分布の影響を受ける。
　特許文献１には、光ファイバ用母材の屈折率分布に基づいて、その母材を線引きして得られる光ファイバのカットオフ波長を予測計算する方法が記載されている。先ず、コアガラスロッドの屈折率分布を測定し、次いで、残りのクラッド部を付与したと仮定した計算を行うことで、コアガラスロッドの段階で、最終的な光ファイバの光学特性を推定することができる。
　［先行技術文献］
　［特許文献］
　　［特許文献１］　特開２００１－２８１０９４号公報
　［非特許文献］
　　［非特許文献１］　Dietrich Marcuse，"Principles of Optical Fiber Measurements"，Academic Press(1981)
　［一般的開示］
　ところが、太径化されたコアスート体を透明ガラス化して得たコアガラスロッドの屈折率分布から推定したカットオフ波長は、実際に残りのクラッド部を付与した光ファイバ母材を線引きし、得られた光ファイバを実測したカットオフ波長とは大きく乖離する現象が見られた。特に、コア部の半径が１０ｍｍ以上となる場合に顕著となった。
　本発明は、このような問題を鑑み、コアスート体を太径化しても、コアガラスロッドの段階で、仮想的にクラッドを追加してカットオフ波長の推定計算を行って得られる推定値と、実際にクラッドを追加し線引きして得られるカットオフ波長の実測値との乖離が小さい光ファイバ母材及びその製造方法を提供することを目的とする。
　鋭意検討した結果、コアガラスロッドのコア半径位置付近に屈折率が局所的に高い極大値を示す箇所と、その付近に極小値を示す箇所があり、極大値と極小値との差が大きい場合、このコアガラスロッドに残りのクラッド部を仮想付与して得られるカットオフ波長の推定値と、実際にクラッド部を付与し線引きして測定した実測値との乖離が大きいことが分かった。そこで、前記コア半径位置の内側５％の範囲に存在する比屈折率差の極大値のうち最大のものを極大値ΔＭ、最小のものを極小値Δｍとしたときに、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えない場合に、前記推定値と実測値との乖離が小さいことを見出し、本発明を達成した。
　すなわち、本発明の光ファイバ母材は、光ファイバ母材のうち、コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラス母材を製造し、次いで、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与するに際し、前記コアガラス母材において、比屈折率差がコア中心の比屈折率差の０．４５倍の値となる半径位置をコア半径位置とし、該コア半径位置の内側５％の範囲に比屈折率差が局所的に高い極大値ΔＭを示す箇所と、比屈折率差が局所的に低い極小値Δｍを示す箇所が存在し、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えないことを特徴としている。なお、前記ΔＭ－Δｍの値が好ましくは０．０３％を、より好ましくは０．０２％を超えない、より好ましくは０．０１％を超えないことを特徴としている。
　本発明の光ファイバ母材の製造方法は、コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラス母材を製造し、次いで、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与する光ファイバ母材の製造方法であって、前記コアガラス母材において、比屈折率差がコア中心の比屈折率差の０．４５倍の値となる半径位置をコア半径位置とし、該コア半径位置の内側５％の範囲に比屈折率差が局所的に高い極大値ΔＭを示す箇所と、比屈折率差が局所的に低い極小値Δｍを示す箇所が存在し、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えないものに対して、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与することを特徴としている。
　本発明によれば、コアガラスロッドの屈折率分布から算出されたΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えなければ、コアガラスロッドの段階で、仮想的にクラッドを追加してカットオフ波長の推定計算を行って得られるファイバカットオフ波長の推定値と、実際にクラッドを追加し線引きして得られる実測値とは極めて近く、乖離度の極めて小さい数値が得られる。
半径ｒにおける比屈折率差Δ（ｒ）を示す図である。 ガラス微粒子堆積体の製造を模式的に示す概略図である。 クラッド部堆積用バーナの断面形状を示す概略図である。 実施例１のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定して得た図である。 実施例６のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定して得た図である。 比較例１のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定して得た図である。
　以下、図面に基づいて本発明の実施例、比較例を通して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲において様々な態様が可能である。
　図２は、ガラス微粒子堆積体の製造を模式的に示している。最下方に描かれたコア部堆積用バーナ１３には、四塩化ケイ素の他に四塩化ゲルマニウムなどのドーパント原料を同伴させるため、クラッド部堆積用バーナ１４，１５とは独立して設けられている。このように複数のバーナを配置してスート体を製造することが多い。出発材１１に、コア部堆積用バーナ１３でコア部を堆積させたのち、その上方に配置したクラッド部堆積用バーナ１４，１５によって外側から覆うようにクラッド部を堆積する。
　［実施例］
　本実施形態の実施例１として、コア部堆積用バーナ１３および、第１クラッド部堆積用バーナ１４と第２クラッド部堆積用バーナ１５からなる合計３本のバーナを用いて、以下の条件でガラス微粒子堆積体を製造した。なお、図３に、第１クラッド部堆積用バーナ１４と第２クラッド部堆積用バーナ１５の断面形状を示した。コア部堆積用バーナ１３には、同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．３２Ｌ／ｍｉｎと四塩化ゲルマニウム１５ｍＬ／ｍｉｎ、およびキャリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／ｍｉｎを流した。中心から２管目には水素６．２Ｌ／ｍｉｎを、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７５Ｌ／ｍｉｎを、最外管には酸素１０．２Ｌ／ｍｉｎを流した。第１クラッド部堆積用バーナのノズル２１ａには、四塩化ケイ素０．８０Ｌ／ｍｉｎおよび酸素０．６６Ｌ／ｍｉｎを流し、ノズル２１ｄには水素３０Ｌ／ｍｉｎ、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／ｍｉｎ、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／ｍｉｎを流した。一方、第２クラッド部堆積用バーナのノズル２１ａには、四塩化ケイ素４．８Ｌ／ｍｉｎおよび酸素３．６Ｌ／ｍｉｎを流し、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／ｍｉｎ、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／ｍｉｎ、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／ｍｉｎを流した。
　このような条件で製造したガラス微粒子堆積体を、塩素ガスを含む炉心管内で１２００℃前後に加熱し、脱水処理を行った後、ヘリウムガスを含む炉心管内で１５５０℃前後に加熱し、透明ガラス化してコアガラスロッドを得た。
　実施例１のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定し、コア半径位置と比屈折率差との関係を示す図４を得た。このような屈折率分布を有するコアガラスロッドに、仮想的にクラッドを追加して光学特性の推定計算を行った。また、このコアガラスロッドに実際にクラッドを追加し、線引きして光ファイバのカットオフ波長を実測したところ、先に得たカットオフ波長の推定値と実測値との乖離は７ｎｍと小さかった。
　本実施形態の各数値について図４を用いて説明する。コア中心の比屈折率差の比を１．００としたときに、比屈折率差の比が０．４５となる位置をコア半径位置ｒ０．４５とし、ｒ０．４５は１１．５２ｍｍである。その内側５％の範囲（０．５７６ｍｍ）に比屈折率差の極大値ΔＭを示す半径位置ｒΔMが存在し、ΔＭ＝０．２５４％、ｒΔM＝１１．４７ｍｍである。また、その内側に比屈折率差の極小値Δｍ＝０．２１６％が存在する。ΔＭ－Δｍの値は０．０３８％となった。また、中心の比屈折率差の０．７５倍となる半径位置ｒ０．７５は、極大値ΔＭを示す半径位置ｒΔMよりも内側であり、半径位置ｒ０．７５とｒ０．４５との比ｒ０．７５／ｒ０．４５は、０．９４２であった。このようにｒ０．７５がｒ０．４５の５％を超える内側（すなわちｒ０．７５／ｒ０．４５＜０．９５）に位置させることにより、得られる光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける波長分散を小さく設計することが可能となる。
　実施例２～５は、実施例１と同様にしてそれぞれコアガラスロッドを製造したものであり、該コアガラスロッドについて、ΔＭ－Δｍ（％）の値と、推定カットオフ波長と実測ファイバカットオフ波長との乖離度を求め、表１にまとめて示した。
　本実施形態の実施例６として、コア部堆積用バーナ１３および、第１クラッド部堆積用バーナ１４と第２クラッド部堆積用バーナ１５からなる合計３本のバーナを用いて、以下の条件でガラス微粒子堆積体を製造した。コア部堆積用バーナ１３には、同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．３０Ｌ／ｍｉｎと四塩化ゲルマニウム１５ｍＬ／ｍｉｎ、およびキャリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／ｍｉｎを流した。中心から２管目には水素５．８Ｌ／ｍｉｎを、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．３Ｌ／ｍｉｎを、最外管には酸素９．５Ｌ／ｍｉｎを流した。第１クラッド部堆積用バーナ１４には、同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．９６Ｌ／ｍｉｎおよびキャリアガスとしてアルゴン０．９０Ｌ／ｍｉｎを流した。中心から２管目には水素１６．７Ｌ／ｍｉｎを、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．５０Ｌ／ｍｉｎを、最外管には酸素１５．１Ｌ／ｍｉｎを流した。一方、第２クラッド部堆積用バーナ１５には、同心円状の５重管バーナを用い、中心管には四塩化ケイ素３．５Ｌ／ｍｉｎおよび酸素２．８Ｌ／ｍｉｎを流した。中心から２管目には窒素２．２Ｌ／ｍｉｎを、３管目には水素６０Ｌ／ｍｉｎ、４管目には窒素３．０Ｌ／ｍｉｎ、最外管には酸素４０Ｌ／ｍｉｎを流した。
　このような条件で製造したガラス微粒子堆積体を、塩素ガスを含む炉心管内で１１００℃前後に加熱し、脱水処理を行った後、ヘリウムガスを含む炉心管内で１５００℃前後に加熱し、透明ガラス化してコアガラスロッドを得た。
　実施例６のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定し、コア半径位置と比屈折率差との関係を示す図５を得た。コア部堆積用バーナに供給するガラス原料の四塩化ケイ素流量を実施例１に比べて少なくしたためコア半径ｒ０．４５は１０．０ｍｍと実施例１に比べてやや細くなっている。その内側５％の範囲（０．５００ｍｍ）に比屈折率差の極大値ΔＭを示す半径位置ｒΔMが存在し、ΔＭ＝０．３２０％、ｒΔM＝９．７２４ｍｍである。また、その内側に比屈折率差の極小値Δｍ＝０．３０８％が存在する。ΔＭ－Δｍの値は０．０１２％となった。また、脱水処理の温度を実施例１に比べ低温に設定することにより、半径位置ｒ０．７５とｒ０．４５との比ｒ０．７５／ｒ０．４５は、０．９８４であった。このように半径位置ｒ０．７５をｒΔMよりも外側に位置（すなわちｒ０．７５＜ｒΔM）させることにより、得られる光ファイバのゼロ分散波長を小さく設計することが可能となる。このような屈折率分布を有するコアガラスロッドに、仮想的にクラッドを追加して光学特性の推定計算を行った。また、このコアガラスロッドに実際にクラッドを追加し、線引きして光ファイバのカットオフ波長を実測したところ、先に得たカットオフ波長の推定値と実測値との乖離は５ｎｍと小さかった。
　［比較例］
　本実施形態の比較例１として、コア部堆積用バーナ１３および、第１クラッド部堆積用バーナ１４と第２クラッド部堆積用バーナ１５からなる合計３本のバーナを用いて、以下の条件でガラス微粒子堆積体を製造した。なお、図３に、第１クラッド部堆積用バーナ１４と第２クラッド部堆積用バーナ１５の断面形状を示した。コア部堆積用バーナ１３には同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．３６Ｌ／ｍｉｎと四塩化ゲルマニウム１６ｍＬ／ｍｉｎ、およびキャリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／ｍｉｎを流した。中心から２管目には水素６．５Ｌ／ｍｉｎを、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７５Ｌ／ｍｉｎを、最外管には酸素１０．２Ｌ／ｍｉｎを流した。第１クラッド部堆積用バーナのノズル２１ａには四塩化ケイ素０．８０Ｌ／ｍｉｎおよび酸素０．６６Ｌ／ｍｉｎを流し、ノズル２１ｄには水素３４Ｌ／ｍｉｎ、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／ｍｉｎ、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／ｍｉｎを流した。一方、第２クラッド部堆積用バーナのノズル２１ａには、四塩化ケイ素４．８Ｌ／ｍｉｎおよび酸素３．６Ｌ／ｍｉｎを流し、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／ｍｉｎ、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／ｍｉｎ、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／ｍｉｎを流した。
　製造したガラス微粒子堆積体を、塩素ガスを含む炉心管内で１２００℃前後に加熱し、脱水処理をおこなった後、ヘリウムガスを含む炉心管内で１５５０℃前後に加熱し、透明ガラス化してコアガラスロッドを得た。
　比較例１のコアガラスロッドの屈折率分布を屈折角法で測定し、図６を得た。このような屈折率分布を有するコアガラスロッドに、仮想的にクラッドを追加して光学特性の推定計算を行った。また、このコアガラスロッドに実際にクラッドを追加し、線引きして光ファイバのカットオフ波長を実測したところ、カットオフ波長の実測値は推定値よりも著しく大きくなり、乖離は６７ｎｍであった。
　図６によれば、コア中心の比屈折率差の比を１．００としたときに、比屈折率差の比が０．４５となる位置をコア半径位置とし、その内側５％の範囲（内外０．５８１ｍｍ）に比屈折率差の極大値ΔＭ＝０．２７２％が存在し、その外側に比屈折率差の極小値Δｍ＝０．１９３％が存在する。ΔＭ－Δｍの値は０．０７９％となり、推定カットオフ波長と実測ファイバカットオフ波長とは大きく乖離している。
　比較例２～５は、比較例１と同様にしてそれぞれコアガラスロッドを製造したものであり、該コアガラスロッドについて、ΔＭ－Δｍ（％）の値と、推定カットオフ波長と実測ファイバカットオフ波長との乖離度を求め、表１にまとめて示した。
　表１において、実施例１～５のΔＭ－Δｍ（％）の値は小さくいずれも０．０４％以下であり、推定カットオフ波長（ｎｍ）と実測ファイバカットオフ波長（ｎｍ）との乖離度も１０ｎｍ以下と小さく、カットオフ波長の推定精度は良好であると言える。これに対し、比較例１～５のΔＭ－Δｍ（％）の値は０．０４％を超えており、推定カットオフ波長（ｎｍ）と実測ファイバカットオフ波長（ｎｍ）との乖離度も１０ｎｍを大きく超えていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　１１…出発材、１２…ガラス微粒子堆積体、１３…コア部堆積用バーナ、１４…第１クラッド部堆積用バーナ、１５…第２クラッド部堆積用バーナ、２０…バーナ、２１ａ…最も内側のガス噴出口、２１ｂ…内側から２番目のガス噴出口、２１ｃ…内側から３番目のガス噴出領域内の小口径ノズル群、２１ｄ…最も内側から３番目のガス噴出口、２１ｅ…内側から４番目のガス噴出口、２１ｆ…内側から５番目のガス噴出口。

Claims (8)

  1. 　光ファイバ母材のうち、コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラス母材を製造し、次いで、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与するに際し、前記コアガラス母材において、比屈折率差がコア中心の比屈折率差の０．４５倍の値となる半径位置をコア半径位置とし、該コア半径位置の内側５％の範囲に比屈折率差が局所的に高い極大値ΔＭを示す箇所と、比屈折率差が局所的に低い極小値Δｍを示す箇所が存在し、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えないことを特徴とする光ファイバ母材。
  2. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０３％を超えないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材。
  3. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０２％を超えないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材。
  4. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０１％を超えないことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ母材。
  5. 　コア部とクラッド部の一部で構成されるコアガラス母材を製造し、次いで、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与する光ファイバ母材の製造方法であって、前記コアガラス母材において、比屈折率差がコア中心の比屈折率差の０．４５倍の値となる半径位置をコア半径位置とし、該コア半径位置の内側５％の範囲に比屈折率差が局所的に高い極大値ΔＭを示す箇所と、比屈折率差が局所的に低い極小値Δｍを示す箇所が存在し、ΔＭ－Δｍの値が０．０４％を超えないものに対して、該コアガラス母材の外側に残りのクラッド部を付与することを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
  6. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０３％を超えないことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  7. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０２％を超えないことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造方法。
  8. 　前記ΔＭ－Δｍの値が０．０１％を超えないことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ母材の製造方法。
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