CN103842306B - 光纤母材及光纤 - Google Patents

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Abstract

形成多孔体，该多孔体具有第一区域和在该第一区域的外周形成的第二区域且由玻璃微粒子构成，进行第一热处理，该第一热处理在含有氟气的气氛下对所述多孔体进行热处理，进行第二热处理而形成透明玻璃体，该第二热处理对进行了所述第一热处理后的多孔体在比所述第一热处理高的温度下进行热处理，在所述透明玻璃体的外周形成包层部。如此，能够更加简单且短时间地制造光纤母材。

Description

光纤母材及光纤
技术领域
本发明涉及光纤母材及光纤。
背景技术
已知有一种具有所谓W型的折射率曲线的光纤，具备中心芯部、在中心芯部的外周形成的折射率比中心芯部低的凹陷层、及在凹陷层的外周形成的折射率比凹陷层高的包层部。
作为用于制造这样的光纤的光纤母材的制造方法，已知以下的方法。首先，例如利用VAD(Vapor phase axial deposition)法形成由石英玻璃微粒子构成的多孔体(烟粒)。该多孔体形成成为中心芯部的第一区域，并添加有例如提高石英玻璃的折射率的作为掺杂剂的锗(Ge)。接着，使该多孔体脱水、烧结而进行透明玻璃化，从而形成透明玻璃体。在得到的透明玻璃体的外周利用OVD(Outer Vapor Deposition)法形成由石英玻璃微粒子构成的多孔层(煤粒)，将其再次烧结而进行透明玻璃化，从而使透明玻璃体的外径扩大。在该透明玻璃化时，添加使石英玻璃的折射率降低的作为掺杂剂的氟(F)。这样，形成透明玻璃体，该透明玻璃体形成有中心芯部和凹陷层。最后，利用OVD法等在玻璃体上形成包层部，从而形成为光纤母材。
另外，除此以外，也已知如下的方法，即，利用VAD法将具有成为中心芯部的第一区域和成为凹陷层的第二区域的多孔体一并合成，在透明玻璃化时，从多孔体的外周对第二区域添加使石英玻璃的折射率降低的作为掺杂剂的氟(F)，从而形成透明玻璃体，该透明玻璃体形成有中心芯部和凹陷层(例如，参照专利文献1～4)。
【在先技术文献】
【非专利文献】
【专利文献1】：日本特开昭62-182129号公报
【专利文献2】：日本特开2000-159531号公报
【专利文献3】：日本特开昭60-161347号公报
【专利文献4】：日本特开昭61-31324号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
但是，上述的专利文献1～4的方法中，作为从脱水到烧结为止的透明玻璃化用的热处理，需要包含用于添加氟的热处理在内的三个阶段的热处理工序，从而在制造上需要时间。
本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种能够更加简单且短时间地制造光纤母材的光纤母材的制造方法及使用了该光纤母材的制造方法的光纤。
【解决方案】
为了解决上述课题而实现目的，本发明的光纤母材的制造方法的特征在于，形成多孔体，该多孔体具有第一区域和在该第一区域的外周形成的第二区域且由玻璃微粒子构成，进行第一热处理，该第一热处理在含有氟气的气氛下对所述多孔体进行热处理，进行第二热处理而形成透明玻璃体，该第二热处理对进行了所述第一热处理后的多孔体在比所述第一热处理高的温度下进行热处理，在所述透明玻璃体的外周形成包层部。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，所述多孔体的第二区域的体积密度为0.1g/cm3～0.4g/cm3。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，所述第一区域的直径与所述第二区域的外径之比为1∶1.5～1∶6.5。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，进行所述第一热处理的气氛中的氟气的分压为0.02％～0.2％。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，所述第一热处理温度为800℃～1250℃。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，所述第二热处理温度为1300℃～1450℃。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，所述第一热处理通过使所述多孔体相对于加热区域相对移动来进行，所述多孔体相对于加热区域的相对移动速度为100mm/h～400mm/h。
另外，本发明的光纤母材的制造方法在上述发明的基础上，进行所述第一热处理的气氛包含氯气，所述气氛中的氯气的分压为0.5％～2.5％。
另外，本发明的光纤的制造方法使用通过上述发明的制造方法制造出的光纤母材来制造光纤。
另外，本发明的光纤的制造方法在上述发明的基础上，所述光纤的波长1550nm处的传送损失为0.185dB/km以下。
另外，本发明的光纤的制造方法在上述发明的基础上，所述光纤中，由所述第一区域形成的中心芯部相对于所述包层部的折射率系数为0.3％～0.45％，由所述第二区域形成的凹陷层相对于所述包层部的折射率系数差为-0.2％～-0.02％，所述中心芯部的直径为7.8μm～18.0μm，所述中心芯部的直径与所述凹陷层的外径之比为1∶1.5～1∶6.5，波长1310nm处的模场直径为8.6μm～11.0μm，截止波长为1550nm以下，零分散波长为1280nm～1340nm。
另外，本发明的光纤的制造方法在上述发明的基础上，所述光纤中，由所述第一区域形成的中心芯部相对于所述包层部的折射率系数为0.4％以下，由所述第二区域形成的凹陷层相对于所述包层部的折射率系数差为-0.15％以上，波长1310nm处的模场直径为8.6μm～10.1μm，截止波长为1260nm以下，零分散波长为1300nm～1324nm。
发明效果
根据本发明，能够通过两个阶段来进行多孔体的透明玻璃化用的热处理工序，因此，起到能够更加简单且短时间地制造光纤母材及使用了该光纤母材的光纤这样的效果。
附图说明
图1是表示通过实施方式1的制造方法制造的光纤母材的示意性的截面和折射率曲线的图。
图2是实施方式1的制造方法的流程图。
图3是对多孔体形成工序进行说明的图。
图4是对第一热处理工序进行说明的图。
图5是对包层部形成工序进行说明的图。
图6是比较例及实施例1-1、1-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。
图7是表示由比较例及实施例1-1、1-2的光纤母材制造出的光纤的特性的图。
图8是比较例及实施例2-1～2-3的光纤母材的折射率曲线的示意图。
图9是表示由比较例及实施例2-1～2-3的光纤母材制造出的光纤的特性的图。
图10是比较例及实施例3-1-1、3-1-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。
图11是表示由比较例及实施例3-1-1～3-2-5的光纤母材制造出的光纤的特性的图。
图12是比较例及实施例4-1、4-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。
图13是表示由比较例及实施例4-1、4-2的光纤母材制造出的光纤的特性的图。
图14是表示优选的设计参数的例子和由其实现的光纤的特性的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的光纤母材及光纤的制造方法的实施方式进行详细的说明。需要说明的是，本发明并未被该实施方式限定。另外，在本说明书中，截止波长是指基于由ITU-T(国际电信联盟)G.650.1定义的22m法的截止波长。另外，除此之外，关于在本说明书中未特别定义的用语，均为按照ITU-T G.650.1中的定义、测定方法的用语。
(实施方式)
作为本发明的实施方式，对制造光纤母材进而使用该光纤母材来制造光纤的情况进行说明。图1是表示通过实施方式1的制造方法制造的光纤母材的示意性截面和折射率曲线的图。如图1所示，该光纤母材10具备：中心芯部11；形成在中心芯部11的外周的凹陷层12；形成在凹陷层12的外周的包层部13。
中心芯部11由添加有锗等的提高折射率的掺杂剂的石英玻璃构成。凹陷层12由添加有氟的石英玻璃构成。包层部13由不含有用于调整折射率的掺杂剂的纯石英玻璃构成。由此，凹陷层12的折射率比中心芯部11低，且包层部13的折射率比凹陷层12高，因此光纤母材10具有所谓W型的折射率曲线。
另外，如折射率曲线所示那样，将中心芯部11相对于包层部13的折射率系数差作为Δ1，将凹陷层12相对于包层部13的折射率系数差作为Δ2。另外，中心芯部11的直径(芯径)a为在中心芯部11与凹陷层12的交界处折射率系数差Δ1成为0％的位置上的直径。另外，凹陷层12的外径b为在凹陷层12与包层部13的交界处折射率系数差成为折射率系数差Δ2的1/2的值的位置上的直径。
接着，对于本实施方式1的制造方法进行说明。图2是本实施方式1的制造方法的流程图。在本实施方式1中，首先形成用于形成中心芯部11和凹陷层12的多孔体(步骤S101)。接着，对多孔体进行热处理(第一热处理)且从外周添加氟(步骤S102)。接着，以比步骤S102高的温度对加热后的多孔体进行热处理(第二热处理)(步骤S103)。由此，多孔体被透明玻璃化而成为透明玻璃体。接着，在透明玻璃体上形成包层部13(步骤S104)。由此，形成所期望的光纤母材10。然后，对光纤母材10进行拉丝来制造光纤(步骤S105)。
在本实施方式1的制造方法中，能够在两个阶段的热处理工序中向多孔体适当地添加氟，并进行脱水和烧结。
接着，对各工序进行具体的说明。图3是对步骤S101的多孔体形成工序进行说明的图。图3所示的VAD装置100具备：保持初始材料1，且将其旋转的同时进行上拉的未图示的上拉机构；用于向初始材料1堆积石英玻璃微粒子的同心圆状的多重管燃烧器101、102。
在多孔体形成工序中，将由石英玻璃构成的初始材料1安置在上拉机构上，将初始材料1旋转的同时进行上拉。此时，向多重管燃烧器101、102供给规定的气体，并同时向初始材料1的下部喷吹火焰。在此，向多重管燃烧器101供给作为主原料气体的氯化硅(SiCl4)气体、作为掺杂气体的氯化锗(GeCl4)气体、作为可燃气体的氢(H2)气、作为助燃气体的氧(O2)气及作为缓冲气体的不活泼气体。在这些气体的火焰中的水解反应的作用下，添加有锗的合成石英玻璃微粒子向初始材料1喷吹并堆积，从而形成第一区域2。同样，通过向多重管燃烧器102供给SiCl4气体、H2气、O2气及不活泼气体，从而在第一区域2的外周形成由合成石英玻璃微粒子构成的第二区域3。由此，形成具有第一区域2和第二区域3的多孔体4。
接着，对步骤S102的第一热处理工序进行说明。图4是对第一热处理工序进行说明的图。图4所示的区段加热装置200具备：能够一边使多孔体4旋转一边使多孔体4升降的未图示的升降机构；由石英玻璃构成的炉心管201；在炉心管201的长边方向的局部以包围周围的方式形成的环状的加热器202。炉心管201具有气体导入口201a和气体排出口201b。
在第一热处理工序中，将安装于多孔体4的初始材料1安置在升降机构上。然后，一边使多孔体4旋转下降，一边利用加热器202将多孔体4加热为规定的温度。多孔体4伴随着下降而被加热器202进行区段加热，从而进行脱水。需要说明的是，在加热时，从气体导入口201a向炉心管201内供给气体G1，并从气体排出口201b排出气体G2。
在此，在本实施方式中，作为气体G1，供给在公知的脱水工序中使用的气体即氦(He)气、具有脱水作用的氯(Cl2)气、O2气，并且供给氟(F)气，从而将多孔体4置放于包含氟气在内的气氛下。由此，将多孔体4中所含有的水分及OH基除去，并且向第二区域3添加氟。
接着，对于步骤S103的第二热处理工序，除了使供给的气体G1为He气及Cl2气，并将由加热器202进行的多孔体4的加热温度设定得比第一热处理工序时高以外，可以使用区段加热装置200而与第一热处理工序同样地进行。需要说明的是，Cl2气也可以不必供给。由此，多孔体4烧结并进行透明玻璃化而成为透明玻璃体。其结果是，从第一区域2形成中心芯部11，从第二区域3形成凹陷层12。
接着，对步骤S104的包层部形成工序进行说明。图5是对包层部形成工序进行说明的图。图5所示的OVD装置300具备：一边使延伸了的透明玻璃体5旋转，一边使该透明玻璃体5升降的未图示的升降机构；用于向形成有中心芯部11和凹陷层12的透明玻璃体5堆积石英玻璃微粒子的多重管燃烧器301。
在包层部形成工序中，首先，一边利用升降机构使延伸了的透明玻璃体5旋转升降，一边从被供给了与多重管燃烧器102相同的原料气体等的多重管燃烧器301向透明玻璃体5喷吹火焰。由此，多重管燃烧器301能够一边沿着透明玻璃体5的长边方向而相对地往复移动，一边向表面堆积石英玻璃微粒子。其结果是，在透明玻璃体5的外周形成由合成石英玻璃微粒子构成的第三区域6。接着，使用图4所示的区段加热装置200对形成有该第三区域6的透明玻璃体5进行加热，由此使第三区域6进行透明玻璃化而成为包层部13。由此，制造出光纤母材10。
之后，在步骤S105中，利用公知的方法对光纤母材10进行拉丝，从而能够制造出具有与光纤母材10大致相同的折射率曲线的光纤。
如以上说明那样，在本实施方式的制造方法中，通过在第一热处理工序中添加氟，由此能够以两个阶段进行透明玻璃化用的热处理工序。因而，能够更加简单且短时间地制造光纤母材，并且能够制造使用了光纤母材的光纤。
接着，对于适宜的光纤母材的结构及制造条件进行说明。
首先，关于最先形成的多孔体的体积密度而言，优选多孔体的第二区域的体积密度为0.1g/cm3～0.4g/cm3。若体积密度为0.1g/cm3以上，则多孔体不会因自重而变形，对于维持整体的形状来说为优选的密度，若为0.4g/cm3以下，则来自表面的氟的添加变得容易且充分而优选。需要说明的是，对于第一区域的体积密度无特别限定，但例如也可以与第二区域同样，为0.1g/cm3～0.4g/cm3。
另外，第一区域的直径与第二区域的外径之比优选为1∶1.5～1∶6.5。若该比为1∶1.5以上，则在制造出的光纤中，通过凹陷层的效应而使弯曲损失减少，由此传送损失也减少。另外，若该比为1∶6.5以下，则能够向第二区域充分地添加氟，从而防止在第一区域与第二区域的交界形成未添加氟的区域的情况。因而，能够更加可靠地将折射率曲线形成为所期望的形状，从而更加可靠地获得弯曲损失减少效果。需要说明的是，若该比为1∶6以下，制造变得更加容易，因此更为优选。
另外，第一热处理工序的气氛中的氟气的分压优选为0.02％～0.2％。需要说明的是，分压是区段加热炉内的总压力为100％时的氟气的压力。若为0.02％以上，则能够向第二区域充分地添加氟。由此，防止在第一区域与第二区域的交界形成未添加氟的区域的情况，能够更加可靠地将折射率曲线形成为所期望的形状，从而更加可靠地获得弯曲损失减少效果。另外，若为0.2％以下，则氟不会被过量地添加，可防止凹陷层的折射率系数差Δ2变得比设计值过大的情况、或者进而氟达到达第一区域使中心芯部的折射率系数差Δ1变小的情况。需要说明的是，当向中心芯部添加氟时，中心芯部成为一并添加有锗和氟的状态而存在瑞利散射损失增加的情况。
另外，第一热处理工序的热处理温度优选为800℃～1250℃。若为800℃以上，则多孔体内部的杂质被充分地除去，且脱水所需的时间也不会变长。另外，若为1250℃以下，则在体积密度较低的情况下也可抑制多孔体的收缩，因此体积密度被维持为能够充分地添加氟的程度的密度。
另外，第二热处理工序的热处理温度优选为1300℃～1450℃。若为1300℃以上，则热量充分地传递至多孔体内部，因此能够充分地进行玻璃化。另外，若为1450℃以下，则多孔体熔化而形状变化或者多孔体表面先透明化而在内部残留有气泡的可能性消失。需要说明的是，当在光纤母材的内部残留有气泡时，可能使光纤的制造中能够使用的优品部分变少，或者使光纤的传送损失增加等。
另外，第一热处理工序中的多孔体的下降速度(相对于加热器的相对移动速度)例如优选为100mm/h～400mm/h。通过将下降速度调整为优选的下降速度，可防止在第一区域与第二区域的交界形成未添加氟的区域的情况，能够更加可靠地将折射率曲线形成为所期望的形状，从而更加可靠地获得弯曲损失减少效果。另外，氟不会被过量地添加，可防止凹陷层的折射率系数差Δ2变得比设计值过大的情况，或者进而氟到达至第一区域使中心芯部的折射率系数差Δ1变小的情况。另外，第一热处理工序的热处理时间不会变得过长而成为最佳，因此制造性变高。另外，对于第二热处理工序中的多孔体的下降速度而言，例如也可以设定为与第一热处理工序中的下降速度相同。下降速度优选根据氟气的分压、第一及第二热处理工序的加热温度来适当调整。
另外，第一热处理工序的气氛中的氯气的分压优选为0.5％～2.5％。需要说明的是，分压是区段加热炉内的总压力为100％时的氯气的压力。若为0.5％以上，则通过氯气的脱水效果将水分及OH基充分地除去，因此OH基引起的在波长1380nm附近具有峰值的光吸收得到抑制。其结果是，在波长1550nm中传送损失也得以减少。另外，若为2.5％以下，则向第一区域添加的锗不会因氯气而挥发，因此可防止中心芯部的折射率系数差Δ1比设计变小的情况。需要说明的是，对于第二热处理工序中的氯气的分压而言，也优选为0.5％～2.5％。
(实施例、比较例)
作为本发明的实施例，在上述的实施方式的制造方法中，对制造条件进行各种变更而制造了光纤母材及光纤。另外，作为比较例，除了在第一热处理工序时不进行氟的添加以外，与实施例同样地制造了光纤母材及光纤。需要说明的是，在实施例中，以使光纤母材的中心芯部的折射率系数差Δ1成为0.3％且凹陷层的折射率系数差Δ2成为-0.1％的方式进行了设计。
首先，作为实施例1-1，使多孔体的第二区域的体积密度为0.2g/cm3、使第二区域的外径相对于第一区域的直径之比为5、使第一热处理工序中的氟气的分压为0.2％、使第一及第二热处理工序中的多孔体的下降速度为250mm/h来制造了光纤母材。然后，对制造出的光纤母材进行拉丝来制造光纤。需要说明的是，在光纤母材的制造条件中，第一及第二热处理工序中的热处理温度分别为1000℃、1320℃，氯气的分压为上述优选范围的值。另外，作为实施例1-2，除了使多孔体的第二区域的体积密度为约0.6g/cm3以外，以与实施例1-1相同的条件制造了光纤母材。
图6是比较例及实施例1-1、1-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。需要说明的是，在图6及后述的图8、10、12中，相对于中心芯部的中心轴而仅示出了一侧的折射率曲线。
在图6中，区域A11表示在多孔体形成工序中利用VAD法一并形成的区域，区域A12表示在包层部形成工序中利用OVD法形成的区域。另外，折射率曲线P11、P12、P0分别表示实施例1-1、1-2、比较例的光纤母材的折射率曲线。
另外，Δ11表示各折射率曲线P11、P12、P0的折射率系数差Δ1，Δ211表示实施例1-1的折射率曲线P11的折射率系数差Δ2，Δ212表示实施例1-2的折射率曲线P12的折射率系数差Δ2，a11表示实施例1-1的芯径，a12表示实施例1-2的芯径，b1分别表示实施例1-1、1-2、比较例的凹陷层外径。
另外，r11、r12分别表示实施例1-1、1-2的第一热处理工序中的距多孔体表面的氟气的渗透深度。需要说明的是，渗透深度定义为[(凹陷层外径)-(芯径)]/2。
如图6所示，各折射率曲线P11、P12、P0的折射率系数差Δ1为Δ11，均大致相等，且其值为约0.3％。但是，在实施例1-1、1-2中，Δ211、Δ212分别为-0.1％、-0.07％，体积密度越大而为越大的值。另外，对于氟气的渗透深度而言，当以b1为基准而进行表示时，r11为0.7×b1/2、r12为0.4×b1/2。
接着，图7是表示由比较例及实施例1-1、1-2的光纤母材制造出的光纤的特性的图。需要说明的是，“MFD”表示波长1310nm处的模场(mode field)直径。传送损失为波长1550nm处的值。另外，弯曲损失为将光纤以直径20mm卷绕时的波长1625nm处的值。
在图7中，比较例的光纤的弯曲损失过大而无法测定。与此相对，实施例1-1、1-2的光纤的弯曲损失较低，尤其是在实施例1-1中为低到1.1dB/m的值。另外，对于传送损失而言，实施例1-1、1-2均为比以ITU-T G.652为基准的单模光纤的波长1550nm处的作为典型性的传送损失的0.19dB/km小的值，尤其是在实施例1-1的情况下，为0.179dB/km，为0.180dB/km以下的非常小的值。另外，实施例1-2为以ITU-T G.652的规定为基准的值的模场直径、截止波长及零分散波长。另外，实施例1-1、1-2中均是热处理工序为第一热处理及第二热处理这两个阶段，能够通过比以往更简单且缩短了时间的制造工序来进行制造。
需要说明的是，在ITU-T G.652中，作为光纤的特性，波长1310nm处的模场直径规定为8.6μm～10.1μm，截止波长规定为1260nm以下，零分散波长规定为1300nm～1324nm。
接着，作为实施例2-1，使多孔体的第二区域的体积密度为0.2g/cm3、使第二区域的外径相对于第一区域的直径之比为5、使第一热处理工序中的氟气的分压为0.2％、使第一及第二热处理工序中的多孔体的下降速度为250mm/h而制造了光纤母材。然后，对制造出的光纤母材进行拉丝来制造光纤。需要说明的是，在光纤母材的制造条件中，第一及第二热处理工序中的热处理温度分别为1000℃、1320℃，氯气的分压为上述优选范围的值。另外，作为实施例2-2、2-3，除了使第一热处理工序中的氟气的分压分别为0.02％、0.5％以外，以与实施例2-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。
图8是比较例及实施例2-1～2-3的光纤母材的折射率曲线的示意图。在图8中，区域A21表示在多孔体形成工序中利用VAD法一并形成的区域，区域A22表示在包层部形成工序中利用OVD法形成的区域。另外，折射率曲线P21、P22、P23、P0分别表示实施例2-1、实施例2-2、实施例2-3、比较例的光纤母材的折射率曲线。
另外，Δ121表示各折射率曲线P21、P22、P0的折射率系数差Δ1，Δ123表示折射率曲线P23的折射率系数差Δ1，Δ221、Δ222、Δ223分别表示折射率曲线P21、P22、P23的折射率系数差Δ2，a21、a22、a23分别表示实施例2-1、2-2、2-3的芯径，b2表示实施例2-1～2-3、比较例的凹陷层外径。
另外，r21、r22、r23分别表示实施例2-1、2-2、2-3的第一热处理工序中的距多孔体表面的氟气的渗透深度。
如图8所示，各折射率曲线P11、P12、P0的折射率系数差Δ1为Δ121，均大致相等，且其值为约0.3％。但是，氟的分压较大的实施例2-3的折射率曲线P23的折射率系数差Δ1为Δ123，比Δ121小，且其值为约0.25％。另外，Δ221、Δ222、Δ223分别为-0.1％、-0.07％、-0.14％，为氟气的分压越大而越小的值。另外，对于氟气的渗透深度而言，当以b2为基准进行表示时，r21为0.7×b2/2、r22为0.5×b2/2、r23为0.75×b2/2。
接着，图9是表示由比较例及实施例2-1～2-3的光纤母材制造出的光纤的特性的图。在图9中，实施例2-1～2-3的光纤的弯曲损失较低，尤其是在实施例2-3中为低到0.1dB/m的值。另外，对于传送损失而言，实施例2-1～2-3均是比0.19dB/km小的值。需要说明的是，如实施例2-1、2-2那样，氟气的分压为0.02％～0.2％时的传送损失较低，更为优选。另外，实施例2-1～2-3均是热处理工序为第一热处理及第二热处理这两个阶段，能够通过比以往更简单且缩短了时间的制造工序来进行制造。
接着，作为实施例3-1-1，使多孔体的第二区域的体积密度为0.2g/cm3、使第二区域的外径相对于第一区域的直径之比为5、使第一热处理工序中的氟气的分压为0.02％、使第一及第二热处理工序中的多孔体的下降速度分别为150mm/h、250mm/h而制造了光纤母材。然后，对制造出的光纤母材进行拉丝来制造光纤。需要说明的是，在光纤母材的制造条件中，第一及第二热处理工序中的热处理温度分别为1000℃、1320℃，氯气的分压为上述优选范围的值。
另外，作为实施例3-1-2，除了使第一热处理中的多孔体的下降速度为250mm/h以外，以与实施例3-1-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。另外，作为实施例3-2-1，除了使第一热处理工序中的氟气的分压为0.2％以外，以与实施例3-1-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。另外，作为实施例3-2-2，除了使第一热处理工序中的多孔体的下降速度为300mm/h以外，以与实施例3-2-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。另外，作为实施例3-2-3，除了使第一热处理工序中的热处理温度为800℃以外，以与实施例3-2-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。另外，作为实施例3-2-4，除了使第一热处理工序中的多孔体的下降速度为250mm/h、热处理温度为1220℃以外，以与实施例3-2-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。另外，作为实施例3-2-5，除了使第一热处理工序中的热处理温度为1100℃以外，以与实施例3-2-4相同的条件制造了光纤母材及光纤。
图10是比较例及实施例3-1-1、3-1-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。在图10中，区域A31表示在多孔体形成工序中利用VAD法一并形成的区域，区域A32表示在包层部形成工序中利用OVD法形成的区域。另外，折射率曲线P31、P32、P0分别表示实施例3-1-1、3-1-2、比较例的光纤母材的折射率曲线。
另外，Δ13表示各折射率曲线P31、P32、P0的折射率系数差Δ1，Δ231、Δ232分别表示折射率曲线P31、P32的折射率系数差Δ2，a31、a32分别表示实施例3-1-1、3-1-2的芯径，b3表示实施例3-1-1、3-1-2、比较例的凹陷层外径。
另外，r31、r32分别表示实施例3-1-1、3-1-2的第一热处理工序中的距多孔体表面的氟气的渗透深度。
如图10所示，各折射率曲线P31、P32、P0的折射率系数差Δ1为Δ13，均大致相等，且其值为约0.3％。但是，Δ231、Δ232分别为-0.1％、-0.07％，下降速度越大而为越大的值。另外，对于氟气的渗透深度而言，当以b3为基准而进行表示时，r31为0.7×b3/2、r32为0.5×b3/2。
接着，图11是表示由比较例及实施例3-1-1～3-2-5的光纤母材制造出的光纤的特性的图。在图11中，实施例3-1-1～3-2-2的光纤的弯曲损失为较低的值。另外，对于传送损失而言，实施例3-1-1～3-2-5均是比0.19dB/km小的值，尤其是实施例3-1-1、3-2-1、3-2-2、3-2-3、3-2-5为比0.18dB/km小的值。另外，实施例3-2-3～3-2-5是以ITU-T G.652的规定为基准的值的模场直径、截止波长及零分散波长。另外，实施例3-1-1～3-2-5均是热处理工序为第一热处理及第二热处理这两个阶段，能够通过比以往更为简单且缩短了时间的制造工序来进行制造。另外，实施例3-2-2的情况与实施例3-1-1的情况相比，使氟气的分压增高，因此即便使下降速度较快，也能够实现较低的传送损失。
接着，作为实施例4-1，使多孔体的第二区域的体积密度为0.2g/cm3、使第二区域的外径相对于第一区域的直径之比为5、使第一热处理工序中的氟气的分压为0.2％、使第一热处理及第二热处理中的多孔体的下降速度为250mm/h而制造了光纤母材。然后，对制造出的光纤母材进行拉丝来制造光纤。需要说明的是，在光纤母材的制造条件中，使第一热处理及第二热处理中的热处理温度分别为1000℃、1320℃，使氯气的分压为上述优选范围的值。另外，作为实施例4-2，除了使第二区域的外径相对于第一区域的直径之比为6以外，以与实施例4-1相同的条件制造了光纤母材及光纤。
图12是比较例及实施例4-1、4-2的光纤母材的折射率曲线的示意图。在图12中，区域A41、A43分别表示在实施例4-1、4-2的多孔体形成工序中利用VAD法一并形成的区域。另外，区域A42、A44分别表示在实施例4-1、4-2的包层部形成工序中利用OVD法形成的区域。另外，折射率曲线P41、P42、P0分别表示实施例4-1、4-2、比较例的光纤母材的折射率曲线。
另外，Δ14表示各折射率曲线P41、P42、P0的折射率系数差Δ1，Δ24表示折射率曲线P41、P42的折射率系数差Δ2，a41、a42分别表示实施例4-1、4-2的芯径，b41、b42分别表示实施例4-1、4-2的凹陷层外径。
另外，r41、r42分别表示实施例4-1、4-2的第一热处理工序中的距多孔体表面的氟气的渗透深度。
如图12所示，各折射率曲线P41、P42、P0的折射率系数差Δ1、Δ2分别为Δ14、Δ24，大致相等，且其值分别为约0.3％、约-0.1％。另外，对于氟气的渗透深度而言，r41、r42为相同的大小。但是，实施例4-2的多孔体的第二区域的外径较大，因此氟气不会渗透到第二区域的整体。其结果是，实施例4-2的芯径a42大到实施例4-1的芯径a41的1.6倍。
接着，图13是表示由比较例及实施例4-1、4-2的光纤母材制造出的光纤的特性的图。在图13中，实施例4-1、4-2的光纤的弯曲损失为较低的值。另外，对于传送损失而言，实施例4-1、4-2均是比0.19dB/km小的值。另外，实施例4-1、4-2均是热处理工序为第一热处理及第二热处理这两个阶段，能够通过比以往更简单且缩短了时间的制造工序来进行制造。
需要说明的是，在上述的实施例中，使中心芯部的折射率系数差Δ1为比以ITU-TG.652为基准的阶跃折射率型折射率曲线的单模光纤的折射率系数差Δ1小的0.3％。由此，使中心芯部所包含的锗的量减少来抑制基于瑞利散射的光损失，从而使波长1550nm处的传送损失减少，例如成为0.185dB/km以下、或者成为更为优选的0.18dB/km以下。如此，在实施例的光纤母材及光纤中虽然使Δ1减小，但形成凹陷层而形成为W型的折射率曲线，由此弯曲损失的增大得到抑制。另外，对于Δ1和Δ2的关系而言，从中心芯部与凹陷层的界面处的玻璃材料的粘度匹配的条件出发，优选作为绝对值之比而成为|Δ1|∶|Δ2|=3∶1，因此优选如上述实施例那样Δ1=0.3％、Δ2=-0.1％。需要说明的是，Δ2也可以为-0.05％。另外，中心芯部的芯径也可以为10μm。中心芯部的直径与凹陷层的外径之比优选为1∶4～1∶5。另外，通过形成为W型的折射率曲线而模场直径扩大，因此熔融连接损失得以减少，并且光纤的光学非线性也得以减少。另外，对于截止波长而言，通过对凹陷层的外径及折射率系数差进行调整而能够成为以ITU-TG.652为基准的值。
其中，对于作为设计参数的折射率系数差Δ1、Δ2、及芯径、凹陷层外径而言，不局限于上述实施例的值，也可以为了实现所期望的光学特性而进行适当设定。
图14是表示利用本发明的制造方法制造出的光纤的优选的设计参数的例子和由其实现的光纤的特性的图。需要说明的是，“b/a”是指(凹陷层外径)/(芯径)。项目“特性”中的记号“○”是指波长1550nm处的传送损失为0.185dB/km以下。另外，记号“◎”是指模场直径为8.6μm～10.1μm、截止波长为1260nm以下、零分散波长为1300nm～1324nm。
如图14所示，根据利用本发明的制造方法制造出的光纤，能够使波长1550nm处的传送损失成为0.185dB/km以下。另外，在Δ1为0.3％～0.45％、Δ2为-0.2％～-0.02％、芯径为7.8μm～18.0μm、芯径与凹陷层外径之比为1∶1.5～1∶6.5的情况下，能够使光纤的模场直径为8.6μm～11.0μm、使截止波长为1550nm以下、使零分散波长为1280nm～1340nm，从而能够实现与以ITU-T G.652为基准的SMF(单模光纤)大致同样的使用方法。另外，在上述设计参数的设定中，进而在Δ1为0.4％以下、Δ2为-0.15％以上的情况下，能够使光纤的模场直径为8.6μm～10.1μm、使截止波长为1260nm以下、使零分散波长为1300nm～1324nm，从而能够成为以ITU-TG.652为基准的值。另外，对于图14所示的任一设计参数而言，将光纤以直径20mm卷绕时的波长1625nm处的弯曲损失的值为30dB/m以下。
需要说明的是，在上述实施方式中，在形成包层部时使用了OVD法，但也可以准备用于形成包层部的石英玻璃管，向其***透明玻璃体并进行一体化，由此来进行包层部的形成。另外，对于形成多孔体的方法而言，不局限于VAD法，也可以利用MCVD(ModifiedChemical Vapor Deposition)法等其他的公知方法。另外，既可以向多孔体的第一区域中与锗一同添加、或者代替锗而添加磷(P)等其他的折射率调整用的掺杂剂，也可以不添加折射率调整用的掺杂剂。
另外，适当组合上述的各构成要素而构成的结构也包含在本发明中。除此以外，本领域技术人员等根据上述实施方式所作出的其他的实施方式、实施例及运用技术等也全部包含在本发明中。
工业实用性
如上所述，本发明的光纤母材及光纤的制造方法主要适合适用于光通信的用途的光纤。
符号说明：
10 光纤母材
11 中心芯部
12 凹陷层
13 包层部
100 VAD装置
101、102、301 多重管燃烧器
200 区段加热装置
201 炉心管
201a 气体导入口
201b 气体排出口
202 加热器
300 OVD装置
G1、G2 气体
S101～S105 步骤

Claims (11)

1.一种光纤母材的制造方法，其特征在于，
形成多孔体，该多孔体具有第一区域和在该第一区域的外周形成的第二区域且由玻璃微粒子构成，
进行第一热处理，该第一热处理在含有氟气以及具有脱水作用的气体的气氛下对所述多孔体进行热处理，
进行第二热处理而形成为透明玻璃体，该第二热处理对进行了所述第一热处理后的多孔体在比所述第一热处理高的温度下并在氦气下或者氦气及氯气下进行热处理，
在所述透明玻璃体的外周形成包层部。
2.根据权利要求1所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
所述多孔体的第二区域的体积密度为0.1g/cm3～0.4g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
所述第一区域的直径与所述第二区域的外径之比为1∶1.5～1∶6.5。
4.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
进行所述第一热处理的气氛中的氟气的分压为0.02％～0.2％。
5.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
所述第一热处理温度为800℃～1250℃。
6.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
所述第二热处理温度为1300℃～1450℃。
7.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
所述第一热处理通过使所述多孔体相对于加热区域相对移动来进行，所述多孔体相对于加热区域的相对移动速度为100mm/h～400mm/h。
8.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其特征在于，
进行所述第一热处理的气氛包含氯气，所述气氛中的氯气的分压为0.5％～2.5％。
9.一种光纤，其特征在于，具有：
中心芯部，其位于光纤的中心；
凹陷层，其将所述中心芯部包围，且比所述中心芯部的折射率低；
包层部，其将所述凹陷层包围，比所述中心芯部的折射率低，且比所述凹陷层的折射率高，
所述中心芯部和所述凹陷层通过同一工序制造，
向所述凹陷层添加氟，向所述中心芯部未添加氟，
波长1550nm处的传送损失为0.185dB/km以下。
10.根据权利要求9所述的光纤，其特征在于，
所述中心芯部相对于所述包层部的折射率系数差为0.3％～0.45％，所述凹陷层相对于所述包层部的折射率系数差为-0.2％～-0.02％，所述中心芯部的直径为7.8μm～18.0μm，所述中心芯部的直径与所述凹陷层的外径之比为1∶1.5～1∶6.5，波长1310nm处的模场直径为8.6μm～11.0μm，截止波长为1550nm以下，零分散波长为1280nm～1340nm。
11.根据权利要求9所述的光纤，其特征在于，
所述中心芯部相对于所述包层部的折射率系数差为0.4％以下，所述凹陷层相对于所述包层部的折射率系数差为-0.15％以上，波长1310nm处的模场直径为8.6μm～10.1μm，截止波长为1260nm以下，零分散波长为1300nm～1324nm。
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