JP2003531796A - サブストレート管及び光ファイバーのプリフォームを製造する方法 - Google Patents
サブストレート管及び光ファイバーのプリフォームを製造する方法Info
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Abstract
Description
ート管を用意し、合成石英ガラスでできたコア・ガラスを導入し、サブストレー
ト管をジャケット管で被覆することにより、光学的データ伝送技術のための光フ
ァイバーのプリフォームを製造する方法に関する。
を製造するための石英ガラスでできたサブストレート管であって、該プリフォー
ムがマントル部で覆われたコア・ガラスを含み、該マントル部の少なくとも一部
が径方向に異なるドーパントを有するサブストレート管の形で提供される、サブ
ストレート管に関する。
クラッドに覆われたコアを有する。合成石英ガラスからプリフォーム・コアを製
造する主な製造方法には、VAD(気相軸付け)法、OVD(外付け気相成長)
法、MCVD(内付け気相成長)法、及びPCVD(プラズマ気相成長)法と呼
ばれる方法がある。これら全ての方法において、コア部は、SiO2粒子をサブ
ストレート上に堆積し、ガラス化して製造される。VAD法及びOVD法におい
ては、サブストレート上の外側からコア部は堆積され、MCVD法及びPCVD
法においては、いわゆるサブストレート管の内側からコア部は堆積される。サブ
ストレート管は、光学的に活性なクラッド又はその一部を形成してよい。光ファ
イバーの設計に応じて、サブストレート管は、ドープ石英ガラス又は非ドープ石
英ガラスにより構成される。更に、プリフォームの製造としては、コア・ガラス
でできたロッドをジャケット管に挿入し、ジャケット管と融合させるという、い
わゆるロッド・イン・チューブ法が知られている。光ファイバは、プリフォーム
を伸長させることにより、プリフォームから得られる。
ズマ法、ロッド・イン・チューブ法)で製造されたり、あるいは、いわゆるVA
D法では一般的であるように、クラッド・ガラス及びコア・ガラスの両者が同時
に製造されたりする。コア・ガラス及びクラッド・ガラスの比屈折率差は、適切
なドーパントを添加することにより調整される。複数のドーパント、特に、ゲル
マニウム、燐、及びチタンが屈折率を増加させるのに適切である一方、フッ素及
びホウ素は屈折率を減少させるということが知られている。
たコアは、第2のより低い屈折率を有する石英ガラスでできたマントルで被覆さ
れる。しかし、光ファイバの最適化、特に、複数の波長を同時に伝送する光ファ
イバの最適化や、より高い伝送速度用の光ファイバの最適化の過程で、実質的に
より複雑な屈折率分布を有する光ファイバの設計が生み出されている。たとえば
、EP−A1 785,448では、いわゆる偏光モード分散を低減すると考え
られている“二重コア及び二重クラッド”と呼ばれるファイバ設計を有する石英
ガラスの光ファイバが記載されている。
方法としては、EP−A2 434,237に記載された方法が知られている。
この文献では“ディプレスド−クラッド型”と文献中で呼ばれている単一モード
光ファイバの製造方法が記載されている。このファイバのプリフォームは、内付
け成長法(MCVD法)により製造される。このため、フッ素ドープ処理した石
英ガラスでできた内側クラッド・ガラス層が、サブストレート管の内壁に最初に
堆積され、その後、Geドープ処理された石英ガラスでできたコア・ガラス層が
堆積される。ここで使用される石英ガラスでできたサブストレート管は、管の壁
の肉厚方向に様々なレベルにフッ素ドーピングされた領域を有してよい。内側が
このようにコーティングされたサブストレート管は潰され、続いて、ジャケット
・ガラスでできたいわゆる“ジャケット管”で被覆され、プリフォームが形成さ
れる。
造可能であるが、公知のサブストレート管においては、複数の内層を積層する必
要がある。
ート管の内径が減少し、それと同時に内側の表面も減少する。したがって、MC
DV法の工程の進行につれて、成長効率が減少する。この成長効率の減少は、内
径を増加させることにより、ある程度であれば食い止めることができる。なぜな
ら、成長に必要な温度は、通常、外からの加熱により創出されるからである。し
かし、サブストレート管の内側の成長状態を維持するためには、サブストレート
管の内径を増加させることが必要であり、又は、サブストレート管の壁厚を増加
させるには、外気温を上昇させる必要がある。しかし、サブストレート管の軟化
や塑性変形がないように、外気温の上昇は制限される。それ故更に、サブストレ
ート管内径の潰れにより、肉厚の又は、厚い内層を持った大きなサブストレート
管の形成が困難になる。
され得る、効果的かつ経済的なプリフォームの製造方法を提供すること、及び、
プリフォームに適した、内付け成長法又はロッド・イン・チューブ法のいずれの
方法においてもコア・ガラス・ロッドに少ないコア・ガラス材しか必要としない
サブストレート管を提供することである。
ントを、SiO2ブランクの第1の径方向の部分にガラス化の前に添加すること
によりコア・ガラス層を形成し、このコア・ガラス層を生ずる管状の多孔質Si
O2ブランクをガラス化することにより得られるサブストレート管を使用した、
前記に記載の方法に基づき達成される。
ア・ガラス層とは、サブストレート管の全肉厚の径方向の一部分で、一般的には
、石英ガラスの屈折率を増加させるドーパントを含む、サブストレート管の径方
向の外側に向かって広がる厚みを有する環状の断面の円筒部を意味する。このよ
うなドーパントとしては、例えば、ゲルマニウム、燐、塩素、エルビウム、又は
チタンを含む。したがって、一般的には、コア・ガラス層の屈折率は、非ドープ
石英ガラスの屈折率よりも高い。非ドープ石英ガラスの屈折率は、589.3
nm(ナトリウムランプのD−line)の測定波長で、nD=1.4585〜
1.4589であると文献中には示されている。サブストレート管は、一又は複
数のコア・ガラス層を有してよい。コア・ガラス層に加えて、ドーピングがコア
・ガラス層とは異なる少なくとも一つの層が設けられる。したがって、サブスト
レート管の肉厚を径方向に見ると、サブストレート管には異なるドーピングを有
する複数の層がある。これらの層は、例えば、複数の異なるドープ処理が施され
た管を接合することにより、又は、石英ガラス管の表面上にガラス層を堆積させ
ることによっては製造されないが、多孔質SiO2ブランクの製造中又はその後
処理において直接製造される。サブストレート管は、SiO2ブランクをガラス
化することにより得られる。
ーパントが添加された、多孔質ブランクの径方向の部分から生じる。SiO2ブ
ランクは、一般的に、シリコン含有化合物を火炎加水分解し、いわゆる“すす法
”によりサブストレート上にSiO2粒子を堆積させて製造される。多孔質Si
O2ブランクは、いわゆる直接ガラス化法と違った、別の焼成方法でガラス化さ
れる。SiO2ブランクは多孔質であるため、ガラス化の前に、例えば洗浄、乾
燥、ドーピングの添加などの処理が容易に行われる。多孔質SiO2ブランクを
乾燥することにより、OH基含有率の低いコア・ガラス層を製造することが可能
となる。
レート管の肉厚全体に均一に分布した第1のドーパントを有することもできる。
この第1のドーパントは、後の工程で、少なくとも部分的に径方向の部分から除
去され、又は、第1のドーパントにより生じた屈折率の増加が、全体的に又は部
分的に補償され、又は第2のドーパントにより過補償される。コア・ガラス層に
おいて、ドーパントの分布は均一にすることもできるが、徐々に変化していく分
布部や、最大分布部、または最小分布部を有することもできる。
又は機械的に処理して、例えば、仕上げ面をエッチング又は研磨することにより
、サブストレート管を所定の形状及び所定の仕上げ面品位に仕上げることができ
る。サブストレート管の残りのコア・ガラスが、内付け成長法(MCVD法又は
PCVD法)により製造される場合は、内付け成長後にできたサブストレート管
及びコア・ガラスの結合体は潰される(コラプス)。それと同時に、いわゆるジ
ャケット管という形で、クラッド・ガラスをさらに追加することができ、光ファ
イバが引き伸ばされる。残りのコア・ガラスが、コア・ガラス・ロッドという形
で、サブストレート管に追加される場合、結果として生じるサブストレート管及
びコア・ガラス・ロッドの両方が融合され、その結果、外套管(ジャケット管)
という形で、さらにクラッド・ガラスを追加することができる。サブストレート
管が既に適切な寸法である場合には、追加のジャケット管は必要ないかもしれな
い。
データ伝送用の光ファイバが得られる。普通、少なくとも一つのコア・ガラス層
が、複雑な屈折率分布の一部となる。そうなるように、プリフォームの各部は、
サブストレート管により提供されるが、公知の方法では、コア・ガラス自体が製
造されるまではサブストレート管は製造されない。サブストレート管自体は、よ
り経済的かつ生産的なOVD法で製造することができる。本発明により、高額な
費用がかかり、かつ効率の低い光ファイバのコア部の製造方法が、より生産性の
高い製造方法に置き換わる。たとえば、MCVD法でサブストレート管により提
供されたコア・ガラス層は、サブストレート管の内側をコーティングすることに
より付加的に製造されなければならなかった。そのため、内層の数や厚みがその
分増し、成長の効果に関する上記の問題を甘受しなければならなかった。対照的
に本発明の方法では、光伝播層の一部がサブストレート管により提供される。こ
のようにして、複雑な屈折率分布を有する、生産的で効率的な、大きな体積のプ
リフォームの生産が可能となる。サブストレート管により提供されたコア・ガラ
ス層は、光を伝播する役目を果たし、光ファイバのコア領域の一部となる。した
がって、追加する必要のあるコア・ガラスの量が減少する。本発明で意味すると
ころの“コア・ガラス”とは、コア領域を完成するのに必要な石英ガラス材のこ
とである。本発明の方法は、単一モードファイバの製造に主に適するが、多モー
ドファイバの製造にも適する。
化合物を火炎加水分解し、キャリア上にSiO2粒子を堆積させ、堆積中に第1
のドーパントを添加することにより形成される。この場合、コア・ガラス層を含
めたサブストレート管は、OVD法により製造される。第1のドーパントは、シ
リコン化合物に化合物等のドーパント又は化合物の形でドーパントを添加、又は
、第1のドーパントを含む雰囲気を維持することにより、SiO2粒子を堆積し
ている間に添加される。SiO2ブランクの径方向に非均一な屈折率分布は、ド
ーパントの有効濃度又は温度を処理時間中変化させ、その後第1のドーパントを
SiO2ブランクの一部から除去又は、別のドーパントを使って部分的に補償す
ることにより得られる。
VD法)により、サブストレート管の内側に導入されるが、後者の方法のほうが
、高純度で非常にOH基含有率の低い内層の製造が容易になるので好ましい。
部分を、石英ガラスの屈折率を変化させる第2のドーパントを用いてドープ処理
するという方法を実施するのが特に効果的である。第2のドーパントは、SiO2 ブランクの肉厚の径方向に均一に分布される。第2のドーパントを含む液体を
SiO2ブランクに含浸させることにより、又は、気相拡散することにより、第
2のドーパントのこのような分布を、非常に簡単に経済的に実現することができ
る。これにより、複雑な屈折率の創出が容易になる。ガラス化後、コア・ガラス
層は第1のドーパント及び第2のドーパントの混合物を含み得る。
とにより、第2の径方向の部分が有利にドープ処理される。この方法(以後、“
気相ドープ法”と呼ぶ)により、SiO2ブランクを第2のドーパントで非常に
効果的かつ均一にドープ処理することが可能になる。
ラスの屈折率を低減させる。多孔質SiO2ブランク又はその径方向の部分の一
つをフッ素でドープ処理すると、複雑な屈折率を有するサブストレート管の製造
が容易になる。このように、ガラス化後、サブストレート管は、石英ガラスより
も屈折率が低いクラッド層を有し得る。このようなサブストレート管は、分散補
償単一モード光ファイバ(いわゆるDCファイバ)の製造に特に適している。こ
のファイバの屈折率分布には、通常、低い屈折率を有する領域と、高い屈折率を
有する領域が含まれる。公知の方法と比較して、本発明の方法を使ってこのよう
なファイバを製造すると、サブストレート管を通じて両領域が全体又は少なくと
も一部に現れるので、非常に効果的で簡単である。
ムは、石英ガラス中に、ゲルマニウム酸化物(GeO2)の形で存在する。ゲル
マニウム酸化物の透過特性は、赤外線スペクトルにおける光波の伝播に特に適し
ている。
が有用であること分かっている。この範囲内に調整することにより、特に約15
50nmの伝播波長で、広いモーダル・フィールド帯域を有する光ファイバを、
非常に経済的かつ効果的に製造することが可能となる。コア・ガラス層とは、上
記の範囲内の屈折率を有するサブストレート管の径方向の部分である。屈折率は
、コア・ガラス層の厚み全体で均一であってもよいが、異なってもよい。
率を有するコア・ガラス層を含む上記のサブストレート管を基にして得られる。
.459の屈折率を有する、サブストレート管の全肉厚の径方向の一部分である
。この屈折率は、589.3nmの波長で測定して、文献に記載されている1.
4585〜1.4589の屈折率を有する非ドープ石英ガラスの屈折率よりも高
い。サブストレート管は、一ないし複数のコア・ガラス層を有し得る。コア・ガ
ラス層に加えて、ドーピングがコア・ガラス層とは異なる少なくとも一つの層が
形成される。サブストレート管の肉厚方向に見ると、サブストレート管には、異
なるドーピングの層が複数ある。これらの層は、例えば、複数の異なるドープ処
理が施された管を接合することにより、又は、石英ガラス管の表面上にガラス層
を堆積させることによっては形成されないが、その代わりに、多孔質SiO2ブ
ランクの製造中又はその後処理において直接形成される。上記のように、シリコ
ン含有化合物を火炎加水分解し、いわゆる“すす法”によりサブストレート上に
SiO2粒子を堆積させることにより一般的に製造されるSiO2ブランクをガ
ラス化させて、サブストレート管が得られる。多孔質ブランクのガラス化は、い
わゆる“直接ガラス化法”とは違った、別個の焼成法でガラス化される。
において、コア・ガラス層は、光を伝播させる役目を果たし、通常、複雑な屈折
率分布の一部となる。したがって本発明では、プリフォームの各部はサブストレ
ート管によって提供されるが、公知の方法では莫大な費用をかけてコア・ガラス
の製造中に製造される。これにより、複雑な屈折率分布を有する体積の大きいプ
リフォームを効果的に製造することが容易になる。サブストレート管自体は、よ
り経済的かつ生産的なOVD法により製造することができる。この場合、サブス
トレート管により提供されたコア・ガラス層は、光を伝播させる役目を果たし、
この点で、光ファイバのコア領域の一部である。このように、付加的に加えられ
るコア・ガラスの量が減少する。
のプリフォームを製造するために使用してもよい。いずれにしても、コア・ガラ
スがサブストレート管の内側に導入される。このコア・ガラスの導入は、サブス
トレート管の内壁に石英ガラス層を堆積させ、その後、内側が被覆されたサブス
トレート管を潰すという手段で、MCVD法又はPCVD法を用いて実施される
。また、本発明のサブストレート管は、ロッド・イン・チューブ技術でプリフォ
ームを製造するのにも適している。サブストレート管の形状及び仕上げ面の品質
を、例えば、仕上げ面をエッチング又は研磨することにより、又は、最終的に所
定の寸法に伸長することにより、所望の形状及び仕上げ面の品質に調整するには
、化学的処理又は機械的処理が必要であるかもしれない。
目する。
フォームの光伝播領域の実体部分は、サブストレート管により提供される。コア
・ガラス層は、均一にドープ処理された中心コア・ガラス領域の一部あるいは複
雑な屈折率分布の一部を形成してよい。いずれの場合も、コア・ガラス層及び隣
接するコア・ガラスの屈折率は、同一であっても異なってもよい。
ラス層を含む場合、特に有用であることがわかっている。このようなサブストレ
ート管は、分散補償単一モード光ファイバ(いわゆるDCファイバ)の製造に特
に適している。この光ファイバの屈折率分布は、一般的に、低い屈折率の領域と
、高い屈折率の領域とを有する。公知の方法と比較して、本発明の方法でこのよ
うな光ファイバを製造すると、両領域がサブストレート管の全体又は少なくとも
一部に現れるので、非常に効果的で簡単である。
ラス中に、ゲルマニウム酸化物(GeO2)の形で存在し、石英ガラスの屈折率
を増加させる。ゲルマニウム酸化物の透過特性は、赤外線スペクトルにおける光
波の伝播に非常に適している。
あることが分かっている。このような種類のサブストレート管により、約155
0nmの伝播波長で広いモード・フィールド帯域を有する光ファイバを、非常に
経済的かつ効果的に製造することができる。ここでいうコア・ガラス層とは、屈
折率がコア・ガラス層の厚み全体で同じであるか異なるかにかかわらず、上記の
範囲内の屈折率を有するサブストレート管の径方向の部分を意味する。
本発明のサブストレート管を使って製造されたファイバの赤外波長領域における
損失が低いため、特に有益である。ヒドロキシル基は、赤外波長領域では吸収作
用があるので、この波長領域内で損失を低く抑えることに重点が置かれる光ファ
イバにおいては、OH基含有率が低いことが特に重要である。このことは、例え
ば、光学的データ伝送技術で使用される約1310nm、約1550nm、又は
その間の伝播波長の場合に当てはまる。
コア・ガラス層に隣接して設けられるというサブストレート管である。拡散遮断
層により、段階的な屈折率分布の製造が容易になる。なぜなら、拡散遮断層は、
ドーパント含有雰囲気下で多孔質SiO2ブランクを後処理する際に、拡散遮断
層を超える部分にドーパントが不要に拡散するのを防ぐからである。拡散遮断層
は複数あってもよい。拡散遮断層は、簡単な方法、例えば、堆積中に、いくつか
のSiO2ブランク領域を圧縮することにより、形成される。
、各々の場合のy軸は、比屈折率差 D=(n1-n2)/n2[%]を表し、n1は
対応する光ファイバーの光伝搬領域における絶対屈折率を表す。基準点n2は、
各ファイバーの外部マントル領域の屈折率を表し、以下の典型的な実施例におい
て、589.3 nmの波長で常に1.4589である。光ファイバーの半径を
x軸上にμmで示す。
e area fiber)の代表例である。EP−A2 775 924にこ
のようなファイバーが記載されている。分散シフトファイバーと比較すると、こ
の屈折率分布はモードフィールド径が大きくなり、そのため、光ファイバーでは
低平均エネルギー密度になる。これは、いわゆる自己位相変調(SPM)のよう
な非線形効果が減少するのにとって望ましい。更に、この屈折率分布により、分
散の増大を低減化する。
(半径2.25mm)の内部コア層Aでは、比屈折率差Dは0.6である。厚さが
2.25mmの外側に隣接するコア層Bでは、比屈折率差Dは0(n1=n2)で
ある。コア層Bは、厚さが1.875mmであり、D=0という比屈折率差を有す
るコア層Cへと続く。コア層Dの比屈折率差Dは、0.234であり、その厚さ
は1.125mmである。コア層Dは、比屈折率差が0で厚さが1.18mmのコ
ア層Eに囲まれる。コア層Eは、非ドープの石英ガラス製の、光ファイバーの、
その外側の光学領域へと続く。
ア層A及びBは、内側からの堆積によってサブストレート管中に形成される。コ
ア層Bとコア層Cとの間の境界面を図1aの破線で示す。
1bに示す。サブストレート管1の外径は25mmであり、合計の肉厚が3mm
である。サブストレート管1の内層2は、589.3nmの波長で1.4589
の屈折率を有する非ドープの石英ガラス製である。内層2の厚さは、1.21m
mである。内層2は、約3重量%のGeO2でドープした中間層3に隣接し、上
述のようにコア層Dにおける規格化された屈折率がΔ=0.234増大する。中
間層3の厚さは、0.84mmである。サブストレート管1の外層4の厚さは0
.95mmであり、非ドープの石英ガラス製である。サブストレート管1を用い
て得られた光ファイバーの屈折率分布については、コア層Cは内層2に相当し、
コア層Dは、中間層3に相当し、コア層Eは、外層4に相当する。
、SiCl4の火炎加水分解により生成され、回転心棒上の層に堆積する。中間
層の堆積の間に、GeCl4がSiCl4に加えられて、Geをドープした中間
層3が得られる。その後、多孔質SiO2/GeO2スート体が得られる。30
重量ppb未満のレベルまでヒドロキシル基を除去するために、温度の上昇時に
このように製造されたスート体の塩素処理を行う。その後、中空円筒の形成時に
多孔質SiO2スート体をガラス化する。中空円筒の表面を機械的に滑らかにし
、化学的にエッチングする。このように前処理した中空円筒をサブストレート管
の最終寸法まで伸ばす。
、まずMCVD法によって、図1bに示すようなサブストレート管1の内壁5を
、非ドープSiO2層で厚さ約1.01mmまで被覆し、同時に直接ガラス化す
る。9重量%のゲルニウム濃度で石英ガラスが製造されるように、GeCl4を
出発原料を加えることにより、厚さ0.37mmのGeをドープした層が形成さ
れる。結果として増加する屈折率は約9´10- 3であり、図1aに示すコア層
Aに相当する。
コア・ロッドの外径は19mmである。そして、コア・ロッドを非ドープの外管
(ジャケット)で覆う。このようにして製造されたプリフォームの外径は約13
7mmである。このプリフォームから、外径125mmで、図1に示すようなコ
ア領域の屈折率分布を有する光ファイバーが糸引きされる。
の屈折率分布もモードフィールド径が大きくなり、このため光ファイバーにおい
て低平均光強度になる。EP−A2 775,924にもこのようなファイバー
が記載されている。
半径3.5mm)のコア層Aでは、比屈折率差Δは、最大0.9(n2=1.45
89であり、n2より約13´10- 3だけ大きい)から0に直線的に減少する
。厚さが2.5mmの層である次のコア層Bでは、比屈折率差Δは0である(そ
こでの絶対屈折率=n2)。3番目のコアCは、厚さが1mmの層であり、比屈
折率差は、0.1485に調節されている。次の外側の4番目のコア層Dでは、
屈折率は再びn2で、層の厚さは4.08mmである。
A及びBは、このサブストレート管の中で内側に堆積することによって作られる
。コア層の外部と内部との間の境界面を図2aの破線で概略的に示す。
ト管を図2bに概略的に示す。サブストレート管21の外径は、25mmであり
、合計の肉厚は3mmである。サブストレート管21の内層22は、Geをドー
プした石英ガラス製である。内層22の厚さは約0.45mmであり、ゲルマニ
ウムの濃度は約2重量%で、これによって、図2aに示されるようにコア層Cで
は屈折率が増大することになる。サブストレート21の外層23の厚さは2.5
5mmであり、今度は再び非ドープの石英ガラス製からなる。サブストレート管
21を用いて得られたファイバーの屈折率分布の場合、コア層Cは、このように
内層22から形成され、コア層Dは外層23から形成される。
火炎加水分解によりSiO2粒子が生成され、回転心棒上の層に堆積させる。内
層22の堆積中に、GeCl4をSiCl4に加えることにより、ゲルマニウム
をドープした内層22が得られる。Geをドープしたスート体を原料とする層を
、厚さが内層22に等しい層に堆積させた後、GeCl4の供給を中止し、非ド
ープ物質を引き続き成長させる。このように多孔質SiO2体が得られる。この
ように形成されたスート体は、キャリヤーを取り除いた後、30重量ppbのレ
ベルまでヒドロキシル基を除去するために、高温下で塩素処理される。その後、
サブストレート管21を形成する時に、多孔質SiO2脱水スート体はガラス化
される。サブストレート管21の内側表面及び外側表面を機械的に滑らかにし、
化学的にエッチングする。
に、まずMCVD法によって、図2bに示すようなサブストレート管21の内壁
24を、非ドープSiO2層で厚さ約0.88mmまで被覆し、同時に直接ガラ
ス化する。それから、GeCl4を出発原料に加えることにより厚さが0.49
mmのGeをドープした層を形成する。コア層Aの屈折率曲線(図2a)は、Ge
をドープした層内のGeO2の濃度勾配に従って形成される。
ア・ロッドの外径は19mmである。そして、コア・ロッドを非ドープの石英ガ
ラスの外管で覆う。このように製造されたプリフォームの外径は約103mmで
ある。このプリフォームから、外径125mmで、図2aに示すようなコア領域
の屈折率分布を有する光ファイバーが糸引きされる。
例である。EP−A2 598,554にこのようなファイバーが記載されてい
る。DCファイバーは、1550nmの伝搬波長での強い負の分散を特徴とする
。このファイバーは、標準単一モードファイバーの伝搬波長が1550nmの時
の正分散を補償するために使用され、文献では約17ps/(nm・km)であ
る。このように、伝搬波長が1550nmの時の標準単一モードファイバーを使
用しても高伝搬率を達成できる。
9mm)のコア層Aでは、比屈折率差Dは、最大1.9から0に放物線状に減少す
る。外側の方向にコア層Aの隣に位置し、厚さが3.8mmの層を有するコア層
Bでは、比屈折率差Dは−0.4である。コア層Bの次は、厚さが1.9mmの層
であって、比屈折率差Dが、0.4であるコア層Cである。コア層Dの比屈折率
差は再び0であり、層の厚さは1.49mmである。コア層Dは、非ドープの石
英ガラス製の光ファイバーの外側の光学クラッド領域へと続く。
とBとの間の境界面を図3aの破線で概略的に示す。
ト管の第1の実施例を図3bに概略的に示す。サブストレート管及びその製造方
法について以下に更に詳細に説明する。
サブストレート管31の内層32は、純石英ガラスより5.8´10- 3だけ屈
折率が低い、フッ素をドープした石英ガラスでできている。コア層Bのフッ素濃
度は約2重量%であり、層の厚さは1.19mmである。その次は、約10重量
%のGeO2と2重量%のフッ素をドープした中間層33であり、コア層Cでは
、上述のように屈折率が0.4%増大する。中間層33の層の厚さは0.95m
mである。サブストレート管31の外層34の厚さは0.86mmであり、この
層もまたフッ素とゲルマニウムが混合してドープされた石英ガラスから形成され
、フッ素濃度は2量%、ゲルマニウム濃度は5重量%である。このようなドーパ
ントを上記濃度で用いると、GeO2による屈折率を増大させる効果及びフッ素
による屈折率の低下させる効果により、非ドープの石英ガラスに対する屈折率の
変化を0にすることができる。サブストレート管31を用いて得られた光ファイ
バーの屈折率分布の場合、コア層Bは、内層32に相当し、コア層Cは、中間層
33に相当し、コア層Dは外層34に相当する。
中間層33と外層34が堆積される間にGeCl4を加える。
まで加熱し、肉厚全体にわたってフッ素で均一にドープする。このことにより、
同時にヒドロキシル基の含有量が減少する。
筒の表面を機械的で滑らかにし、化学的にエッチングする。このような処理を施
した中空円筒をサブストレート管の最終寸法にまで伸ばす。
第2の実施例、及びその製造方法について以下に更に詳細に説明する。
ストレート管の内層は、純石英ガラスより5.8´10- 3だけ屈折率が低い、
フッ素をドープした石英ガラスでできている。コア層Bのフッ素濃度は約1重量
%である。その層の厚さは1.19mmである。その次は、約5.4重量%のG
eO2をドープした中間層であり、図3aに示すコア層Cでは規格化された屈折
率がΔ=0.4増大する。中間層の厚さは0.95mmである。サブストレート
管の外層の厚さは0.86mmであり、非ドープの石英ガラス製である。サブス
トレート管を用いて得られた光ファイバーの屈折率分布の場合、コア層Bは内層
に対応し、コア層Cは中間層に対応し、コア層Dは外層に対応する。
OVD法でサブストレート管を製造する。これにより、公知の方法に従ってSi
Cl4の加水分解によりSiO2粒子が生成され、デポジション・バーナーを用
いて回転心棒上の層に堆積させる。堆積中のスート体が形成される時の表面温度
は約1,400°Cである。内層を形成するために、SiCl4が使用され、中
間層を堆積している間にGeCl4を添加する。外層の形成中に再びGeCl4 の供給を中止する。ゲルマニウムをドープした中間層を有する多孔質SiO2ス
ート体は、このようして得られる。中間層の堆積の直前に厚さが約0.5mmの
拡散防止層を形成することが、この方法に特有の特徴である。SiO2スート体
は、拡散防止層内で高密度になる。拡散防止層を形成するスート体の堆積中に、
より高い表面温度でのスート体の形成を維持することが達成される。このため、
デポジション・バーナーへの燃料ガスの供給を適正に増加させる。
し、内側の開口部を通してフッ素を含有するガスを注入する。拡散防止層により
、フッ素を含有するガスがゲルマニウムをドープした中間層内に拡散することを
防ぐ。このように、中間層または外層ではなく、内層のみにフッ素をドープする
。フッ素を含有するガスで処理することによって、同時に内層内のOH基濃度が
50ppb以下のレベルまで低下する。
。サブストレート管の表面を機械的に滑らかにし、続いて化学的にエッチングす
る。
に、サブストレート管内の内側からのMCVD堆積によってコア層A(図3a)を
形成するコア・ガラスを製造する。これについて、図3bを用いて以下に詳細に
説明する。
レート管31の内側の表面35上に堆積させ、直接にガラス化する。堆積法の実
施中に、図3aに示すコアAにおける放物線状の屈折率分布に相当するGeO2 の濃度分布が成立するようにGeCl4の添加を継続して増加する。このように
形成されたGeをドープした層の厚さは0.16mmである。この層のゲルマニ
ウム濃度は、最大で約30重量%であり、図3aに示すように約30´10- 3
だけ屈折率が増大する。
れたコア・ロッドの外径は16.6mmである。このコア・ロッドを非ドープの
石英ガラスでできている外管で覆う。このようにして製造されたプリフォームの
外径は、約114mmである。このプリフォームから、外径が125μmで、図
3aに示す屈折率分布を有する光ファイバーが糸引きされる。
特に、図面は概略的に図示される。
バの第1の屈折率分布である。 (b) 図1aの屈折率分布を有するファイバの製造に使用される本発明のサブ
ストレート管である。
バの第2の屈折率分布である。 (b) 図2aの屈折率分布を有するファイバの製造に使用される本発明のサブ
ストレート管の別の実施形態である。
バの第3の屈折率分布である。 (b) 図3aの屈折率分布を有するファイバの製造に使用される本発明のサブ
ストレート管の更に別の実施形態である。
Claims (39)
- 【請求項1】 径方向に異なるドーパントを有する領域を持った石英ガラス
でできたサブストレート管を提供し、合成石英ガラスでできたコアを導入し、該
サブストレート管をジャケット管で被覆することにより、光学的データ伝送技術
に使用される光ファイバーのプリフォームを製造する方法であって、管状の多孔
質SiO2ブランクをガラス化することにより形成されたサブストレート管を利
用し、ガラス化の前にSiO2ブランクの径方向の第1の部分に、石英ガラスの
屈折率を増加させる第1のドーパントを添加することにより形成されるコア・ガ
ラス層が、サブストレート管に提供されることを特徴とする、光ファイバのプリ
フォームを製造する方法。 - 【請求項2】 前記多孔質SiO2ブランクが、シリコン化合物を火炎加水
分解して、SiO2粒子を堆積させ、堆積中に前記第1のドーパントを添加する
ことにより、キャリア上に形成されることを特徴とする、請求項1に記載する方
法。 - 【請求項3】 前記コア・ガラスが、内付け成長法によりサブストレート管
の内側に導入されることを特徴とする、請求項1又は2に記載する方法。 - 【請求項4】 前記多孔質SiO2ブランクの少なくとも径方向の第2の部
分を、堆積後、ガラス化の前に、石英ガラスの屈折率を変化させる第2のドーパ
ントでドープ処理することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する
方法。 - 【請求項5】 前記第2の径方向の部分をドープ処理するために、前記Si
O2ブランクを加熱し、同時に、前記第2のドーパントを含有する雰囲気に曝露
することを特徴とする、請求項4に記載する方法。 - 【請求項6】 前記第2のドーパントとして、フッ素を使用することを特徴
とする、請求項3又は4に記載する方法。 - 【請求項7】 前記第1のドーパントとして、ゲルマニウムを含有する化合
物を使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方法。 - 【請求項8】 前記コア・ガラス層の屈折率が、1.459〜1.490の
範囲内に調整されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一つに記載する方
法。 - 【請求項9】 光学的データ伝送技術に使用される光ファイバーのプリフォ
ームを製造するための石英ガラスでできたサブストレート管であって、該プリフ
ォームがマントル部で覆われたコア・ガラスを含み、該マントル部の少なくとも
一部が径方向に異なるドーパントを有するサブストレート管の形で提供される、
サブストレート管であって、該サブストレート管が、少なくとも1.459の屈
折率を有するコア・ガラス層を有することを特徴とする、サブストレート管。 - 【請求項10】 前記コア・ガラス層が、前記プリフォームのコア・ガラス
に隣接して設けられることを特徴とする、請求項9に記載するサブストレート管
。 - 【請求項11】 前記サブストレート管が、フッ素ドープ石英ガラスででき
たクラッド層を含むことを特徴とする、請求項9又は10に記載するサブストレ
ート管。 - 【請求項12】 前記コア・ガラス層がゲルマニウムを含むことを特徴とす
る、前記請求項9乃至11のいずれか一つに記載するサブストレート管。 - 【請求項13】 前記コア・ガラス層が、更にフッ素を含むことを特徴とす
る、前記請求項9乃至12のいずれか一つに記載するサブストレート管。 - 【請求項14】 前記コア・ガラス層が、1.4593〜1.490の範囲
内の屈折率を有することを特徴とする、前記請求項9乃至13のいずれか一つに
記載するサブストレート管。 - 【請求項15】 前記コア・ガラス層のヒドロキシル・イオン含有率が、最
大1重量ppmであることを特徴とする、前記請求項9乃至14のいずれか一つ
に記載する、サブストレート管。 - 【請求項16】 前記コア・ガラス層に隣接して拡散遮断層が設けられるこ
とを特徴とする、前記請求項9乃至15のいずれか一つに記載するサブストレー
ト管。 - 【請求項17】 径方向に厚みがある第1及び第2の層を有する管状の多孔
質SiO2ブランクであって、該第1の層が石英ガラスの屈折率を増加させる第
1のドーパントを第1の量分有し、該第2の層が該第1のドーパントを実質的に
は含んでいないか、該第1のドーパントを該第1の量とは異なる第2の量分含ん
でいる、多孔質SiO2ブランクを製造すること、及び 該多孔質SiO2ブランクをガラス化して石英ガラスのサブストレート管を形成
する際に、該サブストレート管がコア・ガラス層及び別のガラス層を有し、該コ
ア・ガラス層及び該ガラス層の一方が該第1のドーパントを含み、該コア・ガラ
ス層及び該グラス層の他方が、該第1のドーパントを実質的には含まないか、該
第1のドーパントを異なる濃度で含むように、該ブランクをガラス化して該石英
ガラスのサブストレート管を形成すること、 を含む、光ファイバのプリフォームを製造する方法。 - 【請求項18】 前記サブストレート管を、石英ガラスでできたジャケット
管で被覆することを更に含む、請求項17に記載する方法。 - 【請求項19】 前記多孔質SiO2ブランクが、シリコン化合物の火炎加
水分解及びSiO2粒子の堆積によりキャリア上に形成される、請求項17に記
載する方法。 - 【請求項20】 前記第1のドーパントが、前記の粒子を堆積中に添加され
る、請求項19に記載する方法。 - 【請求項21】 前記第1の層が、前記サブストレート管において、径方向
内側に対面する面を形成する、請求項17に記載する方法。 - 【請求項22】 前記SiO2ブランクを、ガラス化の前に、塩素又はフッ
素を含有する雰囲気下で、約1300度以下の温度で脱水することを更に含む、
請求項17に記載する方法。 - 【請求項23】 内付け成長法により、前記サブストレート管に、コア・ガ
ラス層を導入することを更に含む、請求項17に記載する方法。 - 【請求項24】 前記多孔質SiO2ブランクの前記第2の層が、堆積後、
ガラス化の前に、石英ガラスの屈折率を変化させる第2のドーパントでドープ処
理される、請求項17に記載する方法。 - 【請求項25】 前記第2の層が、前記SiO2ブランクを加熱し、同時に
前記SiO2ブランクを前記第2のドーパントを含有する雰囲気に曝露すること
によりドープ処理される、請求項24に記載する方法。 - 【請求項26】 前記第2のドーパントがフッ素である、請求項24に記載
する方法。 - 【請求項27】 前記第2のドーパントがフッ素である、請求項25に記載
する方法。 - 【請求項28】 前記第1のドーパントがゲルマニウムを含む、請求項17
に記載する方法。 - 【請求項29】 前記第1のドーパントがゲルマニウムを含む、請求項20
に記載する方法。 - 【請求項30】 前記コア・ガラス層が、少なくとも約1.459の屈折率
を有する、請求項17に記載する方法。 - 【請求項31】 前記コア・ガラス層が、1.4593〜1.490の範囲
内の屈折率を有する、請求項17に記載する方法。 - 【請求項32】 ガラス・コア;及び 該ガラス・コアを覆うガラス・クラッドとを含む、光ファイバを製造するための
光ファイバのプリフォームであって、 該クラッドは、径方向内側のガラス層と径方向外側のガラス層とを有するサブス
トレート管を含み、該ガラス層の一方が第1の濃度のドーパントを有し、該ガラ
ス層の他方が第1の濃度とは異なる第2の濃度のドーパントを有するか又は実質
的には該ドーパントを含まず、該内側のガラス層が少なくとも約1.459の屈
折率を有する、プリフォーム。 - 【請求項33】 前記ガラス・コアが、前記サブストレート管の前記内側ガ
ラス層に隣接している、請求項32に記載するプリフォーム。 - 【請求項34】 前記サブストレート管が、フッ素ドープ石英ガラスででき
たマントル・ガラス層を含む、請求項32に記載するプリフォーム。 - 【請求項35】 前記ドーパントがゲルマニウムを含む、請求項32に記載
するプリフォーム。 - 【請求項36】 前記内側ガラス層が、更にフッ素を含む、請求項35に記
載する方法。 - 【請求項37】 前記内側ガラス層が、1.4593〜1.490の範囲内
の屈折率を有する、請求項32に記載するプリフォーム。 - 【請求項38】 前記内側ガラス層が、約1重量ppm未満のヒドロキシル
・イオンを含有する、請求項32に記載するプリフォーム。 - 【請求項39】 前記サブストレート管が、前記内側ガラス層に隣接する拡
散遮断層を更に含む、請求項32に記載するプリフォーム。
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