JP2022014883A - 光ファイバ母材 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化した光ファイバ母材において、コア部堆積用バーナのセット位置を調整することで、二酸化ゲルマニウムのようなドーパント原料の揮散を抑制して屈折率分布を好適にし、ゼロ分散波長などの光学特性を改善した光ファイバを提供する。【解決手段】光ファイバ母材のうち、屈折率の相対的に高いコア部と屈折率の相対的に低いクラッド部とを有する光ファイバ母材であって、前記コア部の中心と前記クラッド部との屈折率差の４５％の値を持つ位置を前記コア部と前記クラッド部との境界ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）とし、前記クラッド部との屈折率差が最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）としたとき、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅが０．７４５～１．００となる。【選択図】 図３
Description
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は、屈折率の高いコア部とその外周に相対的に屈折率の低いクラッド部とからなっている。
通常の通信用の光ファイバは、屈折率の高いコア部とその外周に相対的に屈折率の低いクラッド部とからなっている。
光ファイバ用ガラス母材をＶＡＤ法によって製造する場合、コア部を堆積形成するためのコア部堆積用バーナと、コア部の外側にクラッド部を堆積形成するためのクラッド部堆積用バーナを用いて製造される。各バーナには、火炎形成用の可燃性ガスとともにガラス原料を供給し、バーナから噴出する火炎中で生成したガラス微粒子を堆積して光ファイバ用多孔質ガラス母材を製造する。作製した多孔質ガラス母材を塩素含有ガス雰囲気中で約１２００℃に加熱することによって、そこに含まれる水分やＯＨ基を除去し（脱水と称する）、更に不活性ガス雰囲気中で約１５００℃に加熱することによって透明ガラス化して、光ファイバ用ガラス母材とされる。こうして作製した光ファイバ用ガラス母材を約２０００℃に加熱して軟化させ、細径に延伸（線引きと称する）することによって、光ファイバを得ることができる。
光ファイバ母材の製造方法として、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一般的である。
コアガラスロッドの製造方法の一つであるＶＡＤ法では、コア部を堆積形成するコア部堆積用バーナと、同時にその外側にクラッド部を堆積形成するクラッド部堆積用バーナを用いて製造される。各バーナには、火炎形成用の可燃性ガスとともにガラス原料を供給し、バーナから噴出する火炎中で生成したガラス微粒子を堆積してコアスート体を作製する。このとき、コア堆積用バーナにはドーパント原料も供給することによって、コア堆積用バーナから噴出する火炎ではドーパントを含んだガラス微粒子が生成する。
コアガラスロッドの製造方法の一つであるＶＡＤ法では、コア部を堆積形成するコア部堆積用バーナと、同時にその外側にクラッド部を堆積形成するクラッド部堆積用バーナを用いて製造される。各バーナには、火炎形成用の可燃性ガスとともにガラス原料を供給し、バーナから噴出する火炎中で生成したガラス微粒子を堆積してコアスート体を作製する。このとき、コア堆積用バーナにはドーパント原料も供給することによって、コア堆積用バーナから噴出する火炎ではドーパントを含んだガラス微粒子が生成する。
このコアスート体を、ヒータにより加熱処理することで不純物の除去および透明ガラス化が行われる。ここで、不純物の除去は、コアスート体を１０００～１２００℃程度の温度で加熱しながら塩素原子を含むガスを雰囲気ガス中に流すことで、不純物の金属元素や水酸基（ＯＨ基）が除去される。その後、ヒータ設定温度を１４００～１５００℃程度に上げて加熱処理を施し、コアスート体を透明ガラス化して透明なコアガラスロッドとされる。
その後、コアガラスロッドの外周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を作製する。この光ファイバ母材を約２０００℃に加熱して軟化させ、細径に延伸すること（「線引き」と称する）によって光ファイバを得ることが出来る。なお、コアスート体を熱処理した際に、金属元素不純物や水酸基（ＯＨ基）が除去されずに残留していると、光ファイバの伝送損失増大の原因となる。
その後、コアガラスロッドの外周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を作製する。この光ファイバ母材を約２０００℃に加熱して軟化させ、細径に延伸すること（「線引き」と称する）によって光ファイバを得ることが出来る。なお、コアスート体を熱処理した際に、金属元素不純物や水酸基（ＯＨ基）が除去されずに残留していると、光ファイバの伝送損失増大の原因となる。
大型の光ファイバ母材を作製するには、ＶＡＤ法で製造されるコアガラスロッドの大型化が図られる。コアガラスロッドの大型化の方法の１つは、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ることである。しかし、コアスート体の大型化、特に大径化によって、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り、熱処理を行ったときにコアスート体の中心部の加熱が不十分になりやすい。コアスート体の中心部まで十分な加熱が施されないと、金属不純物やＯＨ基の除去が不十分となり、光ファイバの伝送損失が増大する。
コアスート体の中心部まで十分な加熱を施すには、加熱時間を長くしたりヒータ設定温度を高めたりする必要がある。しかしながら、加熱時間を長くすると生産性が低下する。また、ヒータ設定温度を高くし過ぎると、処理中に、コア部の屈折率を上げるために添加した二酸化ゲルマニウムが揮散し易くなり、その結果、コア部とクラッド部の屈折率差が小さくなることで、目的とする光ファイバのゼロ分散波長などの光学特性が悪化する。
コアスート体の中心部まで十分な加熱を施すには、加熱時間を長くしたりヒータ設定温度を高めたりする必要がある。しかしながら、加熱時間を長くすると生産性が低下する。また、ヒータ設定温度を高くし過ぎると、処理中に、コア部の屈折率を上げるために添加した二酸化ゲルマニウムが揮散し易くなり、その結果、コア部とクラッド部の屈折率差が小さくなることで、目的とする光ファイバのゼロ分散波長などの光学特性が悪化する。
本発明はこの様な問題に鑑み、大型化した光ファイバ母材において、コア部堆積用バーナのセット位置を調整することで、二酸化ゲルマニウムのようなドーパント原料の揮散を抑制して屈折率分布を好適にし、ゼロ分散波長などの光学特性を改善した光ファイバを提供することを目的としている。
本発明はこのような問題点を解決した光ファイバ母材に関するもので、光ファイバ母材のうち、屈折率の相対的に高いコア部と屈折率の相対的に低いクラッド部とを有する光ファイバ母材であって、屈折率が相対的に高いコア部と相対的に低いクラッド部とを有し、コア部中心とクラッド部との屈折率差が４５％の値を持つ位置をコア部とクラッド部との境界ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）とし、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの領域にある前記屈折率差が最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）としたとき、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅが０．７４５以上となることを特徴としている。
本発明による光ファイバ母材は、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅが０．７４５以上であり、該母材を線引きして得られる光ファイバのゼロ分散波長を改善することができる。
本発明は、鋭意研究の結果、キャリアガスと四塩化ケイ素の流量比を０．７９未満、好ましくは０．３９～０．７３に調整し、シールガスと四塩化ケイ素の流量を２．７未満、好ましくは１．５～２．５に調整することにより、コア部中心とクラッド部との屈折率差が４５％の値を持つ位置をコア部とクラッド部との境界ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）とし、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの領域にある前記屈折率差が最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）とした場合に、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅが０．７４５以上のとき、該母材を線引きして得られる光ファイバの光学特性が好ましいものとなることを見出してなるものである。なお、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値が０．７４５未満では、ゼロ分散波長が１３１８．９ｎｍ以上となるため好ましくない。
なお、ｒｓｉｄｅ、ｒｃｏｒｅは、以下の通りに定義している。
光ファイバ母材の外径の４７．５％の位置のクラッド部の屈折率を屈折率差の基準（０．０）とし、さらにコア部中心でのクラッド部との屈折率差を屈折率比１．０とする。このとき屈折率比が０．４５となる半径位置をコア部とクラッド部の境界と考え、この位置をコア半径ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）と定義する。また、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの範囲での最大値を与えるコア半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）と定義している（図３参照）。
なお、ｒｓｉｄｅ、ｒｃｏｒｅは、以下の通りに定義している。
光ファイバ母材の外径の４７．５％の位置のクラッド部の屈折率を屈折率差の基準（０．０）とし、さらにコア部中心でのクラッド部との屈折率差を屈折率比１．０とする。このとき屈折率比が０．４５となる半径位置をコア部とクラッド部の境界と考え、この位置をコア半径ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）と定義する。また、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの範囲での最大値を与えるコア半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）と定義している（図３参照）。
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、様々な態様が可能である。
図１は、ガラス微粒子堆積体の製造中の様子を概略的に示している。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おり、全体として複数のバーナを配置して、スートを製造することが多い。中心に位置する出発材に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でコア部の外側から覆うようにクラッド部を形成する。
図１は、ガラス微粒子堆積体の製造中の様子を概略的に示している。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おり、全体として複数のバーナを配置して、スートを製造することが多い。中心に位置する出発材に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でコア部の外側から覆うようにクラッド部を形成する。
［実施例１］
実施例１では、コア部堆積用バーナ１３および、図２にその断面形状を示したバーナ２０を第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とする合計３本のバーナを用いて、以下の条件でコアスート体を製造した。
コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．３２ Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１５ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．２Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７５Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．５９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．３である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を１．０ｍｍ大きくしている。
実施例１では、コア部堆積用バーナ１３および、図２にその断面形状を示したバーナ２０を第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とする合計３本のバーナを用いて、以下の条件でコアスート体を製造した。
コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．３２ Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１５ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．２Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７５Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．５９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．３である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を１．０ｍｍ大きくしている。
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／分および酸素０．６６Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３２Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。
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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
製造したコアスート体の外径は２３０ｍｍであった。これを、塩素ガスを含む炉心管内にて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にて１５５０℃前後に加熱し透明ガラス化した。得られたコアガラスロッドの外径は１０８ｍｍであった。
得られたコアガラスロッドを使用して製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、得られたｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．７４５であった。なお、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は以下に従って算出した。
まず、図３に示すように、光ファイバ母材の外径の４７．５％の位置のクラッド部の屈折率を屈折率差の基準（０．０）とし、さらにコア部中心でのクラッド部との屈折率差を屈折率比１．０とする。このとき屈折率比が０．４５となる半径位置をコア部とクラッド部の境界と考え、コア半径ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）と定義する。また、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの範囲での最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）と定義し、比ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅを得た。
また、この母材を線引きして得られた光ファイバのモードフィールド径は９．１３μｍ、ゼロ分散波長は１３１８．１ｎｍであった。
まず、図３に示すように、光ファイバ母材の外径の４７．５％の位置のクラッド部の屈折率を屈折率差の基準（０．０）とし、さらにコア部中心でのクラッド部との屈折率差を屈折率比１．０とする。このとき屈折率比が０．４５となる半径位置をコア部とクラッド部の境界と考え、コア半径ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）と定義する。また、コア部のうち半径位置ｒが０．５ｒｃｏｒｅから１．０ｒｃｏｒｅの範囲での最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）と定義し、比ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅを得た。
また、この母材を線引きして得られた光ファイバのモードフィールド径は９．１３μｍ、ゼロ分散波長は１３１８．１ｎｍであった。
［実施例２］
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４０Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１７．５ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．２９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素７．０Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．０Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．７３、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．５である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を１．０ ｍｍ大きくしている。
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０．７７Ｌ／分および酸素０．６５Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３３Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１９Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。
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５．０Ｌ／分および酸素３．７Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６９Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３０Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．５Ｌ／分を流した。
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４０Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１７．５ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．２９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素７．０Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．０Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．７３、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．５である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を１．０ ｍｍ大きくしている。
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０．７７Ｌ／分および酸素０．６５Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３３Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１９Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。
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５．０Ｌ／分および酸素３．７Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６９Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３０Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．５Ｌ／分を流した。
製造したコアスート体の外径は２３５ｍｍであった。これを、塩素ガスを含む炉心管内にて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にて１５５０℃前後に加熱し透明ガラス化した。得られたコアガラスロッドの外径は１１０ｍｍであった。
上記の条件で製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．８３１であった。また、この母材を線引きして作製した光ファイバのモードフィールド径は９．１５μｍ、ゼロ分散波長は１３１７．８ｎｍであった。
［実施例３］
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４９Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１８．０ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．７Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７３Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．３９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は１．５である。また、コア部堆積用バーナのスートからの距離は後述する比較例１と同じである。
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０．７７Ｌ／分および酸素０．６５Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３１Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１７．５Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．４Ｌ／分を流した。
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５．３Ｌ／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素７２Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素２８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．９Ｌ／分を流した。
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４９Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１８．０ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１９Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．７Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン０．７３Ｌ／分を、最外管には酸素１０．２Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．３９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は１．５である。また、コア部堆積用バーナのスートからの距離は後述する比較例１と同じである。
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０．７７Ｌ／分および酸素０．６５Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３１Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１７．５Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．４Ｌ／分を流した。
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５．３Ｌ／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素７２Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素２８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．９Ｌ／分を流した。
製造したコアスート体の外径は２２５ｍｍであった。これを、塩素ガスを含む炉心管内にて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にて１５５０℃前後に加熱し透明ガラス化した。得られたコアガラスロッドの外径は１０４ｍｍであった。
上記の条件で製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．７６７であった。また、この母材を線引きして作製した光ファイバのモードフィールド径は９．１７μｍ、ゼロ分散波長は１３１８．３ｎｍであった。
［実施例４］
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
コア部堆積用バーナの四塩化ケイ素流量を０．４４Ｌ／分、四塩化ゲルマニウム２０．０ｍＬ／分、キヤリアガスとしてのアルゴン流量を０．１９Ｌ／分とし、シールガスとしてアルゴン０．７０Ｌ／分とした。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．４３、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は１．６である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を２．０ｍｍ大きくしている。そのほかの条件は実施例１と同様である。
実施例１と同様に合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
コア部堆積用バーナの四塩化ケイ素流量を０．４４Ｌ／分、四塩化ゲルマニウム２０．０ｍＬ／分、キヤリアガスとしてのアルゴン流量を０．１９Ｌ／分とし、シールガスとしてアルゴン０．７０Ｌ／分とした。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．４３、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は１．６である。また、後述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を２．０ｍｍ大きくしている。そのほかの条件は実施例１と同様である。
上記の条件で製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．８０９であった。また、この母材を線引きして作製した光ファイバのモードフィールド径は９．０９μｍ、ゼロ分散波長は１３１７．５ｎｍであった。
［比較例１］
比較例１として、コア部堆積用バーナ１３、およびバーナ２０を第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として採用した合計３本のバーナを用いて、以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４８Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１９ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．３８Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．８Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．３Ｌ／分を、最外管には酸素１０．１Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．７９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．７である。 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／分および酸素０．６６Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３０Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
比較例１として、コア部堆積用バーナ１３、およびバーナ２０を第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として採用した合計３本のバーナを用いて、以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．４８Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１９ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．３８Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素６．８Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．３Ｌ／分を、最外管には酸素１０．１Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．７９、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は２．７である。 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／分および酸素０．６６Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３０Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
製造したコアスート体の外径は２２９ｍｍであった。これを、塩素ガスを含む炉心管内にて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にて１５５０℃前後に加熱し透明ガラス化した。得られたコアガラスロッドの外径は１０７ｍｍであった。
上記の条件で製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．６６０であった。また、この母材を線引きして作製した光ファイバのモードフィールド径は９．１２μｍ、ゼロ分散波長は１３１９．１ｎｍであった。
［比較例２］
比較例２として、コア部堆積用バーナ１３および、図２にその断面形状を示したバーナ２０を第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としてそれぞれ採用し、合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．２２Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１３ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１８Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素４．５Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．３Ｌ／分を、最外管には酸素９．５Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．８２、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は５．９である。また、前述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を０．５ｍｍ小さくしている。
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／分および酸素０．６６Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３０Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
比較例２として、コア部堆積用バーナ１３および、図２にその断面形状を示したバーナ２０を第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としてそれぞれ採用し、合計３本のバーナを用いた以下の条件でコアスート体を製造した。
すなわち、コア部堆積用バーナには同心円状の４重管バーナを用い、中心管に四塩化ケイ素０．２２Ｌ／分と四塩化ゲルマニウム１３ｍＬ／分、およびキヤリアガスとしてアルゴン０．１８Ｌ／分を流した。中心から２管目には水素４．５Ｌ／分を、３管目にはシールガスとしてアルゴン１．３Ｌ／分を、最外管には酸素９．５Ｌ／分を流した。ここで、キャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は０．８２、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比は５．９である。また、前述する比較例１と比べて、コア部堆積用バーナのスートからの水平方向の距離を０．５ｍｍ小さくしている。
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／分および酸素０．６６Ｌ／分を流した。また、ノズル２１ｄには水素３０Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素１８Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素１．５Ｌ／分を流した。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／分および酸素３．６Ｌ／分の設定で、ノズル２１ｄには水素６５Ｌ／分、ノズル２１ｆには酸素３１Ｌ／分、小口径ノズル群２１ｃには合計で酸素６．２Ｌ／分を流した。
製造したコアスート体の外径は２３０ｍｍであった。これを、塩素ガスを含む炉心管内にて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にて１５５０℃前後に加熱し透明ガラス化した。得られたコアガラスロッドの外径は１１０ｍｍであった。
上記の条件で製造した光ファイバ母材の屈折率分布をプリフォーム・アナライザで測定した結果、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は０．７０３であった。また、この母材を線引きして作製した光ファイバのモードフィールド径は９．１１μｍ、ゼロ分散波長は１３１８．９ｎｍであった。
上述の実施例１～４及び比較例１、２の結果を、表１に示した。
表１によれば、コア部堆積用バーナに流したキャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が０．７９未満であり、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が２．７未満である実施例１～４の光ファイバ母材のｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は、０．７４５以上となった。実施例１～４の光ファイバ母材から得られた光ファイバのゼロ分散波長は、１３１８．９ｎｍ未満であり、光学特性において優れていた。一方、コア部堆積用バーナに流したキャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が０．７９以上であり、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が２．７以上である比較例１～４の光ファイバ母材のｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は、０．７４５を下回った。比較例１、２の光ファイバ母材から得られた光ファイバのゼロ分散波長は１３１８．９ｎｍ以上であり、実施例１～４と比べて光学特性が劣っていることが分かる。
表１によれば、コア部堆積用バーナに流したキャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が０．７９未満であり、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が２．７未満である実施例１～４の光ファイバ母材のｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は、０．７４５以上となった。実施例１～４の光ファイバ母材から得られた光ファイバのゼロ分散波長は、１３１８．９ｎｍ未満であり、光学特性において優れていた。一方、コア部堆積用バーナに流したキャリアガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が０．７９以上であり、シールガスとしてのアルゴンと四塩化ケイ素の流量比が２．７以上である比較例１～４の光ファイバ母材のｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅの値は、０．７４５を下回った。比較例１、２の光ファイバ母材から得られた光ファイバのゼロ分散波長は１３１８．９ｎｍ以上であり、実施例１～４と比べて光学特性が劣っていることが分かる。
１１…出発材
１２…ガラス微粒子堆積体
１３…コア堆積用バーナ
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口
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Ｉ噴出口
１２…ガラス微粒子堆積体
１３…コア堆積用バーナ
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口
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Ｉ噴出口
Claims (10)
- 光ファイバ母材のうち、屈折率の相対的に高いコア部と屈折率の相対的に低いクラッド部とを有する光ファイバ母材であって、前記コア部の中心と前記クラッド部との屈折率差の４５％の値を持つ位置を前記コア部と前記クラッド部との境界ｒｃｏｒｅ（ｍｍ）とし、前記クラッド部との屈折率差が最大値を与える半径位置ｒをｒｓｉｄｅ（ｍｍ）としたとき、ｒｓｉｄｅ／ｒｃｏｒｅが０．７４５～１となる光ファイバ母材。
- 外径が１０３ｍｍ以上である請求項１に記載の光ファイバ母材。
- 前記中心と前記クラッド部の屈折率差と、ｒｓｉｄｅと前記クラッド部の屈折率差との差が、前記中心と前記クラッド部の屈折率差の４．６％以下である請求項１または２に記載の光ファイバ母材。
- 前記クラッド部の屈折率は、前記光ファイバ母材の外径の４７．５％の位置での屈折率である請求項１～３のいずれか一項に記載の光ファイバ母材。
- 請求項１～４のいずれか一項に記載の光ファイバ母材を線引きしてなる光ファイバ。
- ゼロ分散波長が１３１８．９ｎｍ未満である請求項５に記載の光ファイバ。
- コア部堆積用バーナで、四塩化ケイ素とドーパント原料を含む材料を出発材に堆積させて、コア部を形成する工程と、
前記コア部堆積用バーナより上方に配置されたクラッド部堆積用バーナで、四塩化ケイ素を含む材料を、前記コア部を覆うように堆積させて、クラッド部を形成する工程と、と含む光ファイバ母材の製造方法であって、
前記コア部堆積用バーナに流すキャリアガスと四塩化ケイ素の流量比を０．３９～０．７３に調整し、シールガスと四塩化ケイ素の流量比を１．５～２．５に調整する光ファイバ母材の製造方法。 - 前記光ファイバ母材を外径が１０７ｍｍ以上になるように形成する請求項７に記載の光ファイバ母材の製造方法。
- 請求項７または８に記載の光ファイバ母材の製造方法で製造された光ファイバ母材を線引きして光ファイバを形成する光ファイバの製造方法。
- ゼロ分散波長が１３１８．９ｎｍ未満になるように前記光ファイバを形成する、請求項９に記載の光ファイバの製造方法。
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