JP2996111B2 - 光ファイバ母材製造方法 - Google Patents
光ファイバ母材製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- 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]
- C03B37/01413—Reactant delivery systems
- C03B37/0142—Reactant deposition burners
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- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分散シフト光ファイバ
をＶＡＤ法にて製造する光ファイバ母材製造方法に係
り、特に、サイドコアの屈折率分布を均一にする光ファ
イバ母材製造方法に関するものである。
をＶＡＤ法にて製造する光ファイバ母材製造方法に係
り、特に、サイドコアの屈折率分布を均一にする光ファ
イバ母材製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系シングルモード光ファイバ（ＳＭ
Ｆ）では、最低損失波長帯である１．５５μｍ帯で大容
量の伝送を行うために、伝送速度を制限する波長分散に
ついて、その零分散波長を１．５５μｍ帯に合わせる必
要がある。これを実現するために分散シフト光ファイバ
（ＤＳＦ）ではＳＭＦに対して屈折率分布形状を変える
ことで構造分散を変え、材料分散を相殺して零分散波長
を１．５５μｍ帯にしている。
Ｆ）では、最低損失波長帯である１．５５μｍ帯で大容
量の伝送を行うために、伝送速度を制限する波長分散に
ついて、その零分散波長を１．５５μｍ帯に合わせる必
要がある。これを実現するために分散シフト光ファイバ
（ＤＳＦ）ではＳＭＦに対して屈折率分布形状を変える
ことで構造分散を変え、材料分散を相殺して零分散波長
を１．５５μｍ帯にしている。
【０００３】波長１．５５μｍ帯で使用されるＤＳＦの
代表例として二重コア（ＤＳＣ）ファイバについて、そ
の屈折率分布を図６に示す。図６において、屈折率分布
のうち中央の部分６１がセンターコアに相当し、屈折率
はｎ1 、その両脇の平坦部分６２がセンターコアの外周
に形成されたサイドコアに相当し、屈折率はｎ2 、さら
に両脇の低い平坦部分６３がサイドコアの外周に形成さ
れたクラッドに相当し、屈折率はｎ3 であり、各屈折率
の関係はｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 となっている。
代表例として二重コア（ＤＳＣ）ファイバについて、そ
の屈折率分布を図６に示す。図６において、屈折率分布
のうち中央の部分６１がセンターコアに相当し、屈折率
はｎ1 、その両脇の平坦部分６２がセンターコアの外周
に形成されたサイドコアに相当し、屈折率はｎ2 、さら
に両脇の低い平坦部分６３がサイドコアの外周に形成さ
れたクラッドに相当し、屈折率はｎ3 であり、各屈折率
の関係はｎ1 ＞ｎ2 ＞ｎ3 となっている。
【０００４】図６の屈折率分布を示すＤＳＣファイバの
センターコア、サイドコア、クラッドを含む多孔質ガラ
ス母材をＶＡＤ法にて合成するとき、多重同心円管構造
の酸水素火炎用石英バーナを３本用いるのが一般的であ
る。図７にＶＡＤ法における多孔質母材７１の合成の様
子を示す。各酸水素火炎バーナ７２，７３，７４に酸素
ガス、水素ガス、アルゴンガスと共にガラス原料である
ＳｉＣｌ4 ガスが供給され、さらにコア用のバーナ７
２，７３にはドーパントであるＧｅＣｌ4 ガスも供給さ
れる。これらのガスの流量を調整しながら火炎加水分解
反応により生成したガラス微粒子を棒状に堆積させ、セ
ンターコア、サイドコア、クラッドを含む多孔質ガラス
母材７１を作成する。
センターコア、サイドコア、クラッドを含む多孔質ガラ
ス母材をＶＡＤ法にて合成するとき、多重同心円管構造
の酸水素火炎用石英バーナを３本用いるのが一般的であ
る。図７にＶＡＤ法における多孔質母材７１の合成の様
子を示す。各酸水素火炎バーナ７２，７３，７４に酸素
ガス、水素ガス、アルゴンガスと共にガラス原料である
ＳｉＣｌ4 ガスが供給され、さらにコア用のバーナ７
２，７３にはドーパントであるＧｅＣｌ4 ガスも供給さ
れる。これらのガスの流量を調整しながら火炎加水分解
反応により生成したガラス微粒子を棒状に堆積させ、セ
ンターコア、サイドコア、クラッドを含む多孔質ガラス
母材７１を作成する。
【０００５】その後、多孔質ガラス母材７１をＨｅガス
雰囲気中で加熱して透明ガラス化を行い、センターコア
対サイドコアの外径比が１：３、サイドコア対クラッド
の外径比が１：２．５程度の透明ガラス母材を得る。
雰囲気中で加熱して透明ガラス化を行い、センターコア
対サイドコアの外径比が１：３、サイドコア対クラッド
の外径比が１：２．５程度の透明ガラス母材を得る。
【０００６】更にクラッドの外周にＶＡＤ法により必要
量のクラッド層を付加外付し、所定のクラッド量が付い
たガラスプリフォームとする。このガラスプリフォーム
を加熱延伸しなから紡糸してＤＳＣファイバとする。
量のクラッド層を付加外付し、所定のクラッド量が付い
たガラスプリフォームとする。このガラスプリフォーム
を加熱延伸しなから紡糸してＤＳＣファイバとする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記の製造方法でセン
ターコア、サイドコア、クラッドを同時合成するとき、
図６に示したような理想的な屈折率分布には仕上がら
ず、特にサイドコアには図８の屈折率分布に示すように
ダレ、凹凸等の不整８１が発生しやすい。これは母材の
屈折率分布形成がドープするＧｅ分の分布に依存し、そ
のＧｅ分の付着率が温度に依存しているからで、ＶＡＤ
法にて母材を形成する際、Ｇｅ分の分布や母材の表面温
度分布を均一にすることが困難なため、屈折率分布を均
一にすることが困難となっている。
ターコア、サイドコア、クラッドを同時合成するとき、
図６に示したような理想的な屈折率分布には仕上がら
ず、特にサイドコアには図８の屈折率分布に示すように
ダレ、凹凸等の不整８１が発生しやすい。これは母材の
屈折率分布形成がドープするＧｅ分の分布に依存し、そ
のＧｅ分の付着率が温度に依存しているからで、ＶＡＤ
法にて母材を形成する際、Ｇｅ分の分布や母材の表面温
度分布を均一にすることが困難なため、屈折率分布を均
一にすることが困難となっている。
【０００８】例えば、図９に示される従来の多重同心円
管構造を有する丸型四重管バーナ９１を用い、４つの層
９２，９３，９４，９５には中心より順に、原料ガス
（ガラス原料ガスとドーパントガス）、水素ガス、アル
ゴンガス、酸素ガスを供給して、サイドコアスートを合
成するときの母材表面温度分布及びＧｅ濃度分布と透明
ガラス化したときの屈折率分布の様子を調べてみると、
図１１に示すように、屈折率分布に窪み１１３、裾引き
１１４が見られた。
管構造を有する丸型四重管バーナ９１を用い、４つの層
９２，９３，９４，９５には中心より順に、原料ガス
（ガラス原料ガスとドーパントガス）、水素ガス、アル
ゴンガス、酸素ガスを供給して、サイドコアスートを合
成するときの母材表面温度分布及びＧｅ濃度分布と透明
ガラス化したときの屈折率分布の様子を調べてみると、
図１１に示すように、屈折率分布に窪み１１３、裾引き
１１４が見られた。
【０００９】サイドコアにおける母材表面温度分布は、
母材形状とバーナ火炎の広がりの影響とにより形成され
る。従来のバーナは、その断面が同心円状の多重管構造
となっており、かつ、燃焼ガスのＨ2 が中心層近くの第
２層目から噴出している。このため、図１０に示される
ように、母材１０１のＡ部に当たる火炎の温度が一番高
く、以下、Ｂ部、Ｃ部の順に火炎温度が低くなる。さら
に、サイドコア１０２における母材の径の拡大部ではＡ
部、Ｂ部、Ｃ部の順に径が大きくなっているので母材表
面温度を上げるために必要な熱量は、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部
の順に多くなっている。与えられる熱量が均一に近いと
すると、母材表面温度分布は、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部の順に
低くなる。また、Ｂ´部は、母材径が小さいので温度上
昇に必要な熱量は少なくてよいが、Ｂ´部には火炎の外
側が当たり、火炎の中心部のようには熱量が大きくない
ので、表面温度がＡ部よりも低くなる。この結果、図１
１に示す表面温度分布となる。
母材形状とバーナ火炎の広がりの影響とにより形成され
る。従来のバーナは、その断面が同心円状の多重管構造
となっており、かつ、燃焼ガスのＨ2 が中心層近くの第
２層目から噴出している。このため、図１０に示される
ように、母材１０１のＡ部に当たる火炎の温度が一番高
く、以下、Ｂ部、Ｃ部の順に火炎温度が低くなる。さら
に、サイドコア１０２における母材の径の拡大部ではＡ
部、Ｂ部、Ｃ部の順に径が大きくなっているので母材表
面温度を上げるために必要な熱量は、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部
の順に多くなっている。与えられる熱量が均一に近いと
すると、母材表面温度分布は、Ａ部、Ｂ部、Ｃ部の順に
低くなる。また、Ｂ´部は、母材径が小さいので温度上
昇に必要な熱量は少なくてよいが、Ｂ´部には火炎の外
側が当たり、火炎の中心部のようには熱量が大きくない
ので、表面温度がＡ部よりも低くなる。この結果、図１
１に示す表面温度分布となる。
【００１０】ここで、屈折率分布は、母材中へのＧｅの
添加量分布であり、このＧｅの添加量は母材表面温度分
布に依存するので、図１１に示されるように、センター
コア１１１とサイドコア１１２との間に屈折率分布にΔ
ｎの低い窪み１１３があり、サイドコア１１２の中央部
で高くなり、外周部にかけてΔｎが低くなる裾引き１１
４の形になる。
添加量分布であり、このＧｅの添加量は母材表面温度分
布に依存するので、図１１に示されるように、センター
コア１１１とサイドコア１１２との間に屈折率分布にΔ
ｎの低い窪み１１３があり、サイドコア１１２の中央部
で高くなり、外周部にかけてΔｎが低くなる裾引き１１
４の形になる。
【００１１】このような屈折率分布の母材をファイバ化
し、そのファイバの分散特性を調べたところ、コア径変
化に対する分散値の変動率が大きく、いわゆる分散制御
性に劣るものになった。
し、そのファイバの分散特性を調べたところ、コア径変
化に対する分散値の変動率が大きく、いわゆる分散制御
性に劣るものになった。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、サイドコアの屈折率分布を均一にする光ファイバ母
材製造方法を提供することにある。
し、サイドコアの屈折率分布を均一にする光ファイバ母
材製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、センターコアを囲むサイドコアがセンター
コアよりも低い屈折率を有し、かつそのサイドコアを囲
むクラッドよりも高い屈折率を有する分散シフト光ファ
イバ母材をＶＡＤ法にて製造する方法において、多孔質
母材のサイドコア部分を合成するバーナを角型多重管構
造とし、その吹出口の中心に配置される原料ガス投入層
を堆積軸に沿う方向に長軸を有する長方形とし、この原
料ガス投入層を長軸方向に複数の層に分割し、各分割層
よりガラス原料ガスを投入すると共に２つ以上の分割層
でガラス原料ガスにドーパントガスを加え、かつ１つ以
上の分割層でガラス原料ガスに水素ガスを添加するもの
である。
に本発明は、センターコアを囲むサイドコアがセンター
コアよりも低い屈折率を有し、かつそのサイドコアを囲
むクラッドよりも高い屈折率を有する分散シフト光ファ
イバ母材をＶＡＤ法にて製造する方法において、多孔質
母材のサイドコア部分を合成するバーナを角型多重管構
造とし、その吹出口の中心に配置される原料ガス投入層
を堆積軸に沿う方向に長軸を有する長方形とし、この原
料ガス投入層を長軸方向に複数の層に分割し、各分割層
よりガラス原料ガスを投入すると共に２つ以上の分割層
でガラス原料ガスにドーパントガスを加え、かつ１つ以
上の分割層でガラス原料ガスに水素ガスを添加するもの
である。
【００１４】上記多孔質母材のサイドコア部分の表面温
度がドーパントガスの濃い部分でドープ効率を抑制する
高い温度となってもよい。
度がドーパントガスの濃い部分でドープ効率を抑制する
高い温度となってもよい。
【００１５】上記原料ガス投入層の分割層を３層とし、
ガラス原料ガスに対するドーパントガスの濃度比を、セ
ンターコアに近い部分を合成する分割層から順にａ1 ，
ａ2 ，ａ3 とし、これらの濃度比がａ1 ＝０かつａ2 ＜
ａ3 の関係を満たしてもよい。
ガラス原料ガスに対するドーパントガスの濃度比を、セ
ンターコアに近い部分を合成する分割層から順にａ1 ，
ａ2 ，ａ3 とし、これらの濃度比がａ1 ＝０かつａ2 ＜
ａ3 の関係を満たしてもよい。
【００１６】
【作用】上記構成により、堆積軸に沿う方向に分割層が
並び、かつ２つ以上の分割層でガラス原料ガスにドーパ
ントガスが添加されるので、各々の分割層によるドーパ
ントガスの濃度比の空間的変化を合成した濃度比の空間
的変化が得られる。屈折率はドープ量に依存し、ドープ
量はドーパントガスの濃度比に依存するので、上記濃度
比の空間的変化は屈折率分布に寄与する。従って、２つ
以上の分割層でガラス原料ガスにドーパントガスを添加
することにより、屈折率分布を整えることが可能とな
る。
並び、かつ２つ以上の分割層でガラス原料ガスにドーパ
ントガスが添加されるので、各々の分割層によるドーパ
ントガスの濃度比の空間的変化を合成した濃度比の空間
的変化が得られる。屈折率はドープ量に依存し、ドープ
量はドーパントガスの濃度比に依存するので、上記濃度
比の空間的変化は屈折率分布に寄与する。従って、２つ
以上の分割層でガラス原料ガスにドーパントガスを添加
することにより、屈折率分布を整えることが可能とな
る。
【００１７】一方、堆積軸に沿って部分的に水素ガスを
添加すると、燃焼によってその部分の温度が高まるの
で、堆積軸に沿って多孔質母材の表面温度の変化が得ら
れる。ドープ量は温度にも依存するので、１つ以上の分
割層で水素ガスを添加することにより、屈折率分布を整
えることが可能となる。
添加すると、燃焼によってその部分の温度が高まるの
で、堆積軸に沿って多孔質母材の表面温度の変化が得ら
れる。ドープ量は温度にも依存するので、１つ以上の分
割層で水素ガスを添加することにより、屈折率分布を整
えることが可能となる。
【００１８】２つ以上の分割層でドーパントガスを添加
し、かつ１つ以上の分割層で水素ガスを添加することに
より、それぞれの屈折率分布を整える効果が併せられ、
屈折率分布の平坦化が可能となる。
し、かつ１つ以上の分割層で水素ガスを添加することに
より、それぞれの屈折率分布を整える効果が併せられ、
屈折率分布の平坦化が可能となる。
【００１９】ドーパントガスの濃い部分のドープ量を他
の部分のドープ量と同じようにするには、ドープ効率を
抑制するべく上記表面温度の変化を与えればよい。ここ
で、ドープ効率の温度依存性は、ある温度までは温度を
高くするほうがドープ効率が高くなるが、ある温度を越
えると逆にドープ効率が低くなる。そこで、ドーパント
ガスの濃い部分でドープ効率を抑制する高い温度とする
ことにより、ドープ量が他の部分と同じになり、屈折率
分布の平坦化が達成できる。
の部分のドープ量と同じようにするには、ドープ効率を
抑制するべく上記表面温度の変化を与えればよい。ここ
で、ドープ効率の温度依存性は、ある温度までは温度を
高くするほうがドープ効率が高くなるが、ある温度を越
えると逆にドープ効率が低くなる。そこで、ドーパント
ガスの濃い部分でドープ効率を抑制する高い温度とする
ことにより、ドープ量が他の部分と同じになり、屈折率
分布の平坦化が達成できる。
【００２０】堆積軸に沿う方向に分割層が並ぶので、堆
積の進む側にある分割層がセンターコアに近い部分を合
成する分割層となる。センターコアより遠い部分を合成
する分割層でのドーパントガスの濃度比ａ3 を中間の分
割層での濃度比ａ2 より高くすることにより、センター
コアより遠い部分でのドープ量が補われ、従来見られた
屈折率分布の裾引きが防止される。
積の進む側にある分割層がセンターコアに近い部分を合
成する分割層となる。センターコアより遠い部分を合成
する分割層でのドーパントガスの濃度比ａ3 を中間の分
割層での濃度比ａ2 より高くすることにより、センター
コアより遠い部分でのドープ量が補われ、従来見られた
屈折率分布の裾引きが防止される。
【００２１】一方、センターコアに最も近い部分を合成
する分割層での濃度比ａ1 をゼロとする、即ち、この分
割層よりガラス原料ガスのみを投入することにより、セ
ンターコア周辺へのドーパントガスの拡散が抑制され、
従来センターコアとサイドコアとの間に発生しやすかっ
た屈折率分布の不整が防止される。
する分割層での濃度比ａ1 をゼロとする、即ち、この分
割層よりガラス原料ガスのみを投入することにより、セ
ンターコア周辺へのドーパントガスの拡散が抑制され、
従来センターコアとサイドコアとの間に発生しやすかっ
た屈折率分布の不整が防止される。
【００２２】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００２３】本発明に係るサイドコア用バーナの吹出口
の形状を図３に示す。図示のようにこのサイドコア用バ
ーナ３１は角型多重管構造になっている。吹出口の中心
に配置される原料ガス投入層３２は、長方形であり、長
軸に沿って３つの層に分割されている。ここではこれら
の分割層を図の下から順に第１層３３、第２層３４、第
３層３５と呼ぶ。この例では、分割の割合は、第３層３
５が大きく、原料ガス投入層３２の半分近くを占めてい
る。以下、第２層３４、第１層３３の順に小さくなって
いる。この原料ガス投入層３２は周囲が三重に囲まれて
おり、この周囲の層は内側から順に、燃焼ガスとしてＨ
2 を投入する燃焼ガス投入層３６、不活性ガスであるＡ
ｒを投入する不活性ガス投入層３７、助燃用のＯ2 を投
入する助燃用ガス投入層３８となっている。
の形状を図３に示す。図示のようにこのサイドコア用バ
ーナ３１は角型多重管構造になっている。吹出口の中心
に配置される原料ガス投入層３２は、長方形であり、長
軸に沿って３つの層に分割されている。ここではこれら
の分割層を図の下から順に第１層３３、第２層３４、第
３層３５と呼ぶ。この例では、分割の割合は、第３層３
５が大きく、原料ガス投入層３２の半分近くを占めてい
る。以下、第２層３４、第１層３３の順に小さくなって
いる。この原料ガス投入層３２は周囲が三重に囲まれて
おり、この周囲の層は内側から順に、燃焼ガスとしてＨ
2 を投入する燃焼ガス投入層３６、不活性ガスであるＡ
ｒを投入する不活性ガス投入層３７、助燃用のＯ2 を投
入する助燃用ガス投入層３８となっている。
【００２４】このサイドコア用バーナを使用して分散シ
フト光ファイバ母材をＶＡＤ法にて製造する様子を従来
例の図７を用いて説明する。３つのバーナが多孔質母材
７１の堆積軸に対して傾斜して設けられている。下に配
置されたものから順に、センターコア用バーナ７２、サ
イドコア用バーナ７３、クラッド用バーナ７４である。
ただし、本発明の実施例では、サイドコア用バーナ７２
は図３に示したサイドコア用バーナ３１である。
フト光ファイバ母材をＶＡＤ法にて製造する様子を従来
例の図７を用いて説明する。３つのバーナが多孔質母材
７１の堆積軸に対して傾斜して設けられている。下に配
置されたものから順に、センターコア用バーナ７２、サ
イドコア用バーナ７３、クラッド用バーナ７４である。
ただし、本発明の実施例では、サイドコア用バーナ７２
は図３に示したサイドコア用バーナ３１である。
【００２５】図１、図２には、サイドコア用バーナ３１
だけが示されている。原料ガス投入層３２の長軸が堆積
軸（鎖線）に沿う方向に置かれる。そして、第１層３３
が堆積の進む側に位置し、センターコアに近い部分を合
成する分割層となる。
だけが示されている。原料ガス投入層３２の長軸が堆積
軸（鎖線）に沿う方向に置かれる。そして、第１層３３
が堆積の進む側に位置し、センターコアに近い部分を合
成する分割層となる。
【００２６】原料ガス投入層３２は、各分割層３３，３
４，３５よりガラス原料ガスを投入するだけでなく、ド
ーパントガスを加えるようになっている。このガラス原
料ガスに対するドーパントガスの濃度比は、各分割層３
３，３４，３５で相違している。また、分割層によって
は、ガラス原料ガスに水素ガスを添加するようになって
いる。
４，３５よりガラス原料ガスを投入するだけでなく、ド
ーパントガスを加えるようになっている。このガラス原
料ガスに対するドーパントガスの濃度比は、各分割層３
３，３４，３５で相違している。また、分割層によって
は、ガラス原料ガスに水素ガスを添加するようになって
いる。
【００２７】具体的な例として、センターコア用バーナ
３１からは、ＳｉＣｌ4 ＝２００ｍｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣ
ｌ4 ＝１８ｍｇ／ｍｉｎ，Ｈ2 ＝２リットル／ｍｉｎ，
Ｏ2 ＝６．５リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝１．２リットル
／ｍｉｎを投入する。
３１からは、ＳｉＣｌ4 ＝２００ｍｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣ
ｌ4 ＝１８ｍｇ／ｍｉｎ，Ｈ2 ＝２リットル／ｍｉｎ，
Ｏ2 ＝６．５リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝１．２リットル
／ｍｉｎを投入する。
【００２８】サイドコア用バーナ３２では、第１層３３
からＳｉＣｌ4 ＝１．２ｇ／ｍｉｎ，Ａｒ＝１０００ｍ
リットル／ｍｉｎを、第２層３４からＳｉＣｌ4 ＝０．
４ｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣｌ4 ＝５ｍｇ／ｍｉｎ，Ａｒ＝８
００ｍリットル／ｍｉｎを、第３層３５からＳｉＣｌ4
＝０．４ｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣｌ4 ＝１０ｍｇ／ｍｉｎ，
Ｈ2 ＝２．０リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝４００ｍリット
ル／ｍｉｎを、燃焼ガス投入層３６からＨ2 ＝４．０リ
ットル／ｍｉｎを、不活性ガス投入層３７からＡｒ＝
４．２リットル／ｍｉｎを、助燃用ガス投入層３８から
Ｏ2 ＝１５リットル／ｍｉｎをそれぞれ投入する。ガラ
ス原料ガスに対するドーパントガスの濃度比を第１層３
３から順にａ1 ，ａ2 ，ａ3 とすると、ａ1 ＝０、かつ
ａ2 ＜ａ3の関係となっている。
からＳｉＣｌ4 ＝１．２ｇ／ｍｉｎ，Ａｒ＝１０００ｍ
リットル／ｍｉｎを、第２層３４からＳｉＣｌ4 ＝０．
４ｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣｌ4 ＝５ｍｇ／ｍｉｎ，Ａｒ＝８
００ｍリットル／ｍｉｎを、第３層３５からＳｉＣｌ4
＝０．４ｇ／ｍｉｎ，ＧｅＣｌ4 ＝１０ｍｇ／ｍｉｎ，
Ｈ2 ＝２．０リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝４００ｍリット
ル／ｍｉｎを、燃焼ガス投入層３６からＨ2 ＝４．０リ
ットル／ｍｉｎを、不活性ガス投入層３７からＡｒ＝
４．２リットル／ｍｉｎを、助燃用ガス投入層３８から
Ｏ2 ＝１５リットル／ｍｉｎをそれぞれ投入する。ガラ
ス原料ガスに対するドーパントガスの濃度比を第１層３
３から順にａ1 ，ａ2 ，ａ3 とすると、ａ1 ＝０、かつ
ａ2 ＜ａ3の関係となっている。
【００２９】また、クラッド用バーナ３３からは、Ｓｉ
Ｃｌ4 ＝５ｇ／ｍｉｎ，Ｈ2 ＝３５リットル／ｍｉｎ，
Ｏ2 ＝４５リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝１０リットル／ｍ
ｉｎを投入する。
Ｃｌ4 ＝５ｇ／ｍｉｎ，Ｈ2 ＝３５リットル／ｍｉｎ，
Ｏ2 ＝４５リットル／ｍｉｎ，Ａｒ＝１０リットル／ｍ
ｉｎを投入する。
【００３０】各バーナの投入ガスによる火炎加水分解反
応により生成したガラス微粒子が棒状に堆積される。こ
のようにしてセンターコア径１４ｍｍ、サイドコア径５
６ｍｍ、クラッド径１００ｍｍ、コア長４００ｍｍの多
孔質母材が得られる。この多孔質母材を炉内温度が１６
００℃、炉内雰囲気がＨｅ＝２０リットル／ｍｉｎ，Ｃ
ｌ2 ＝１００ｍリットル／ｍｉｎの供給により維持され
た石英炉心管を持つ電気炉で加熱し、脱水及び透明ガラ
ス化を行うと、直径４９ｍｍ、長さ２１０ｍｍの透明ガ
ラス母材が得られる。
応により生成したガラス微粒子が棒状に堆積される。こ
のようにしてセンターコア径１４ｍｍ、サイドコア径５
６ｍｍ、クラッド径１００ｍｍ、コア長４００ｍｍの多
孔質母材が得られる。この多孔質母材を炉内温度が１６
００℃、炉内雰囲気がＨｅ＝２０リットル／ｍｉｎ，Ｃ
ｌ2 ＝１００ｍリットル／ｍｉｎの供給により維持され
た石英炉心管を持つ電気炉で加熱し、脱水及び透明ガラ
ス化を行うと、直径４９ｍｍ、長さ２１０ｍｍの透明ガ
ラス母材が得られる。
【００３１】この透明ガラス母材の屈折率分布を図４に
示す。図４の屈折率分布は、ほぼ図６と同じようにセン
ターコアに相当する中央部分４１、サイドコアに相当す
る平坦部分４２、クラッドに相当する平坦部分４３から
なる。この屈折率分布から分かるように、この透明ガラ
ス母材はコアが二重構造を持ったＤＳＣ型となってお
り、クラッドに対するセンターコアの比屈折率差は０．
８５％、センターコアとサイドコアとの屈折率の比率は
１：３．５である。この透明ガラス母材を延伸した後、
ＶＡＤ法にて所定のクラッド層を外付けし、全合成化を
行う。このようにして得られた光ファイバ全合成母材
（プリフォーム）を線引きしてファイバとする。
示す。図４の屈折率分布は、ほぼ図６と同じようにセン
ターコアに相当する中央部分４１、サイドコアに相当す
る平坦部分４２、クラッドに相当する平坦部分４３から
なる。この屈折率分布から分かるように、この透明ガラ
ス母材はコアが二重構造を持ったＤＳＣ型となってお
り、クラッドに対するセンターコアの比屈折率差は０．
８５％、センターコアとサイドコアとの屈折率の比率は
１：３．５である。この透明ガラス母材を延伸した後、
ＶＡＤ法にて所定のクラッド層を外付けし、全合成化を
行う。このようにして得られた光ファイバ全合成母材
（プリフォーム）を線引きしてファイバとする。
【００３２】このファイバの諸特性を測定した結果、
１．５５μｍ帯での伝送損失が０．２０３ｄＢ／Ｋｍ、
零分散波長が１５６０ｎｍ、分散スロープが０．０８５
ＰＳ／Ｋｍ／ｎｍ2 、モードフィール径が８．２μｍと
良好な結果であった。
１．５５μｍ帯での伝送損失が０．２０３ｄＢ／Ｋｍ、
零分散波長が１５６０ｎｍ、分散スロープが０．０８５
ＰＳ／Ｋｍ／ｎｍ2 、モードフィール径が８．２μｍと
良好な結果であった。
【００３３】本発明の作用効果を図１、図２を用いて詳
しく説明する。図１は、多孔質母材の製造時のＧｅの濃
度分布及び表面温度分布を多孔質母材１の堆積軸に沿っ
て示し、透明ガラス母材の屈折率分布を多孔質母材１の
径に沿って示したものである。また、図２は、円で囲ん
だサイドコア近傍Ｓの拡大図であり、Ｇｅの濃度分布も
拡大されている。この多孔質母材１はセンターコア部分
２、サイドコア部分３、クラッド部分４からなり、サイ
ドコア部分３はサイドコア用バーナ３１によって合成さ
れる。
しく説明する。図１は、多孔質母材の製造時のＧｅの濃
度分布及び表面温度分布を多孔質母材１の堆積軸に沿っ
て示し、透明ガラス母材の屈折率分布を多孔質母材１の
径に沿って示したものである。また、図２は、円で囲ん
だサイドコア近傍Ｓの拡大図であり、Ｇｅの濃度分布も
拡大されている。この多孔質母材１はセンターコア部分
２、サイドコア部分３、クラッド部分４からなり、サイ
ドコア部分３はサイドコア用バーナ３１によって合成さ
れる。
【００３４】ここで、透明ガラス母材の屈折率分布は、
ＳｉＯ2 が主成分の多孔質母材にドープされるＧｅＯ2
の濃度分布によって形成される。ドープ剤であるＧｅ
は、ＳｉＯ2 に固溶した形でドープされる。そのドープ
量は、ＧｅＣｌ4 の絶対量（ガス濃度）と多孔質母材の
表面温度とに依存する。固溶性Ｇｅのドープ量の温度依
存性は、５００℃〜８００℃の範囲では温度上昇と共に
ドープ量が増加を示すが、８００℃を越えると逆にドー
プ量が減少を示す。
ＳｉＯ2 が主成分の多孔質母材にドープされるＧｅＯ2
の濃度分布によって形成される。ドープ剤であるＧｅ
は、ＳｉＯ2 に固溶した形でドープされる。そのドープ
量は、ＧｅＣｌ4 の絶対量（ガス濃度）と多孔質母材の
表面温度とに依存する。固溶性Ｇｅのドープ量の温度依
存性は、５００℃〜８００℃の範囲では温度上昇と共に
ドープ量が増加を示すが、８００℃を越えると逆にドー
プ量が減少を示す。
【００３５】まず、各分割層でドーパントガスを添加し
た効果を説明する。Ｇｅが多孔質母材にドープされるた
めには、その雰囲気中にある濃度のＧｅが存在する必要
がある。従来のバーナによるＧｅ濃度分布は、図１１に
示されるように、火炎の中心部が当たる部分を中心とし
た放射線状の分布形状となる。本発明のサイドコア用バ
ーナ３１では、３分割した原料ガス投入層３２のうち、
第２層３４及び第３層３５からＧｅＣｌ4 を投入し、さ
らに第２層３４に対し第３層３５のＧｅＣｌ4 濃度比を
高くしている。
た効果を説明する。Ｇｅが多孔質母材にドープされるた
めには、その雰囲気中にある濃度のＧｅが存在する必要
がある。従来のバーナによるＧｅ濃度分布は、図１１に
示されるように、火炎の中心部が当たる部分を中心とし
た放射線状の分布形状となる。本発明のサイドコア用バ
ーナ３１では、３分割した原料ガス投入層３２のうち、
第２層３４及び第３層３５からＧｅＣｌ4 を投入し、さ
らに第２層３４に対し第３層３５のＧｅＣｌ4 濃度比を
高くしている。
【００３６】このようにＧｅの投入層を２層に分けたこ
とで、第２層３４、第３層３５それぞれによる分布２
１、２２を堆積軸の方向にずらして形成することにな
り、それらの合成の分布２３は、堆積軸の方向に幅が広
がっている。こうして、図１１に見られたサイドコア外
周部の裾引き１１４の発生を防いでいる。また、各分割
層で濃度比を変えることによって合成の分布２３の形状
を好適なものに整えることができる。
とで、第２層３４、第３層３５それぞれによる分布２
１、２２を堆積軸の方向にずらして形成することにな
り、それらの合成の分布２３は、堆積軸の方向に幅が広
がっている。こうして、図１１に見られたサイドコア外
周部の裾引き１１４の発生を防いでいる。また、各分割
層で濃度比を変えることによって合成の分布２３の形状
を好適なものに整えることができる。
【００３７】また、第１層３３に供給する原料ガスをＳ
ｉＣｌ4 ガスのみとすることで、センターコア周辺部へ
のＧｅ拡散を抑制し、センターコアとサイドコアとの間
に発生しやすい屈折率分布不整（ツノ８１ａ）を防いで
いる。
ｉＣｌ4 ガスのみとすることで、センターコア周辺部へ
のＧｅ拡散を抑制し、センターコアとサイドコアとの間
に発生しやすい屈折率分布不整（ツノ８１ａ）を防いで
いる。
【００３８】次に、水素ガスを添加した効果を説明す
る。
る。
【００３９】Ｇｅ濃度分布のサイドコアの部分に着目す
ると、Ｇｅ濃度は中央部で最大になっている。特に、Ｇ
ｅの投入層を２層にした場合、それぞれによる分布２
１、２２の重なり合う部分は、両方の層からＧｅが投入
されるため、他に比べてＧｅ濃度が高くなりやすい。合
成の分布２３は、中央部で特に高濃度である。これがそ
のまま屈折率分布に反映されると、図１の屈折率分布に
破線で示した突起６が生じる。
ると、Ｇｅ濃度は中央部で最大になっている。特に、Ｇ
ｅの投入層を２層にした場合、それぞれによる分布２
１、２２の重なり合う部分は、両方の層からＧｅが投入
されるため、他に比べてＧｅ濃度が高くなりやすい。合
成の分布２３は、中央部で特に高濃度である。これがそ
のまま屈折率分布に反映されると、図１の屈折率分布に
破線で示した突起６が生じる。
【００４０】一方、図１の表面温度分布を見ると図１１
の従来の温度分布に比べてこの温度分布は、サイドコア
のテーパの上半分で温度が高めでかつ温度差が小さくな
っている。これは、サイドコア用バーナの吹出口を長方
形にし、かつ水素ガスを第３層３５から噴出させたこと
による。サイドコアの外周部、即ち母材の径が大きくな
る領域に当たる火炎に含まれる水素ガス量が第３層３５
から噴出される分だけ径が小さい領域に比べて多くなる
ため、母材表面温度を上げるための熱量が径に応じて得
られることになり、その結果、温度差が小さくなってい
る。
の従来の温度分布に比べてこの温度分布は、サイドコア
のテーパの上半分で温度が高めでかつ温度差が小さくな
っている。これは、サイドコア用バーナの吹出口を長方
形にし、かつ水素ガスを第３層３５から噴出させたこと
による。サイドコアの外周部、即ち母材の径が大きくな
る領域に当たる火炎に含まれる水素ガス量が第３層３５
から噴出される分だけ径が小さい領域に比べて多くなる
ため、母材表面温度を上げるための熱量が径に応じて得
られることになり、その結果、温度差が小さくなってい
る。
【００４１】原料ガス投入層３２に添加する水素ガスが
少ない場合、一部破線５で示した分布となり多孔質母材
の表面のほとんどの位置で温度が７００℃近傍にあるこ
とになる。このためＧｅの濃度分布がそのまま屈折率分
布に反映する。この場合、サイドコアの屈折率分布の中
央部にツノ状の突起６が生じやすい。
少ない場合、一部破線５で示した分布となり多孔質母材
の表面のほとんどの位置で温度が７００℃近傍にあるこ
とになる。このためＧｅの濃度分布がそのまま屈折率分
布に反映する。この場合、サイドコアの屈折率分布の中
央部にツノ状の突起６が生じやすい。
【００４２】原料ガス投入層３２に水素ガスを多く添加
した場合、表面温度分布の破線５の部分が実線７のよう
になり、多孔質母材の表面温度が部分的に８００℃以上
となる。この例では、第３層３５が原料ガス投入層３２
の上半分を占めており、その第３層３５に水素ガスを添
加したことによる温度上昇効果は母材径の小さい中央部
に顕著となる。従って、実線７のように中央部が８００
℃以上となる。この部分でドープ効率を抑制することが
できる。合成の分布２３が中央部で特に高濃度となっ
て、ちょうどツノ状の突起６が生じやすい位置におい
て、表面温度が８００℃以上となりドープ効率が抑制さ
れることになる。このようにして屈折率分布の平坦化が
達成できる。
した場合、表面温度分布の破線５の部分が実線７のよう
になり、多孔質母材の表面温度が部分的に８００℃以上
となる。この例では、第３層３５が原料ガス投入層３２
の上半分を占めており、その第３層３５に水素ガスを添
加したことによる温度上昇効果は母材径の小さい中央部
に顕著となる。従って、実線７のように中央部が８００
℃以上となる。この部分でドープ効率を抑制することが
できる。合成の分布２３が中央部で特に高濃度となっ
て、ちょうどツノ状の突起６が生じやすい位置におい
て、表面温度が８００℃以上となりドープ効率が抑制さ
れることになる。このようにして屈折率分布の平坦化が
達成できる。
【００４３】次に他の実施例を説明する。
【００４４】図５に示されるように、サイドコア用バー
ナ５１の吹出口は原料ガス投入層５２が５層（５２ａ，
５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ）に分割されている。
原料ガス投入層５２の周囲の層は図３の例と同じであ
る。このように原料ガス投入層５２を５層分割とするこ
とにより、ガラス原料ガスに対するドーパントガスの濃
度比の空間的制御及び水素ガス添加による温度分布制御
が精度よく行なえ、屈折率分布制御の制御性がいっそう
向上する。
ナ５１の吹出口は原料ガス投入層５２が５層（５２ａ，
５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ）に分割されている。
原料ガス投入層５２の周囲の層は図３の例と同じであ
る。このように原料ガス投入層５２を５層分割とするこ
とにより、ガラス原料ガスに対するドーパントガスの濃
度比の空間的制御及び水素ガス添加による温度分布制御
が精度よく行なえ、屈折率分布制御の制御性がいっそう
向上する。
【００４５】
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。
る。
【００４６】（１）原料ガス投入層を複数の層に分割
し、２つ以上の分割層でガラス原料ガスにドーパントガ
スを加えたので、ドーパントガスの空間的濃度制御が可
能となり、また、１つ以上の分割層でガラス原料ガスに
水素ガスを添加したので表面温度分布制御が可能となっ
た。これにより屈折率分布を決定する要因を２つとも制
御して屈折率分布を設計どおりに実現ことができる。
し、２つ以上の分割層でガラス原料ガスにドーパントガ
スを加えたので、ドーパントガスの空間的濃度制御が可
能となり、また、１つ以上の分割層でガラス原料ガスに
水素ガスを添加したので表面温度分布制御が可能となっ
た。これにより屈折率分布を決定する要因を２つとも制
御して屈折率分布を設計どおりに実現ことができる。
【図１】本発明の一実施例による多孔質母材の製造時の
Ｇｅの濃度分布及び表面温度分布と、透明ガラス母材の
屈折率分布とを示した図である。
Ｇｅの濃度分布及び表面温度分布と、透明ガラス母材の
屈折率分布とを示した図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】本発明のサイドコア用バーナの吹出口の正面図
である。
である。
【図４】本発明の実施例で製造した透明ガラス母材の屈
折率分布を示した図である。
折率分布を示した図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すサイドコア用バーナ
の吹出口の正面図である。
の吹出口の正面図である。
【図６】二重コア（ＤＳＣ）ファイバの屈折率分布を示
した図である。
した図である。
【図７】ＶＡＤ法における多孔質母材の合成の様子を示
す図である。
す図である。
【図８】従来例の透明ガラス母材の屈折率分布を示すで
ある。
ある。
【図９】従来の多重同心円管構造を有するバーナの吹出
口の正面図である。
口の正面図である。
【図１０】母材表面温度分布を示す母材の側面図であ
る。
る。
【図１１】従来の母材表面温度分布と屈折率分布を示し
た図である。
た図である。
１ 多孔質母材 ３ サイドコア部分 ３１ サイドコア用バーナ ３２ 原料ガス投入層 ３３ 第１層 ３４ 第２層 ３５ 第３層 ３６ 燃焼ガス投入層 ３７ 不活性ガス投入層 ３８ 助燃用ガス投入層
Claims (3)
- 【請求項１】 センターコアを囲むサイドコアがセンタ
ーコアよりも低い屈折率を有し、かつそのサイドコアを
囲むクラッドよりも高い屈折率を有する分散シフト光フ
ァイバ母材をＶＡＤ法にて製造する方法において、多孔
質母材のサイドコア部分を合成するバーナを角型多重管
構造とし、その吹出口の中心に配置される原料ガス投入
層を堆積軸に沿う方向に長軸を有する長方形とし、この
原料ガス投入層を長軸方向に複数の層に分割し、各分割
層よりガラス原料ガスを投入すると共に２つ以上の分割
層でガラス原料ガスにドーパントガスを加え、かつ１つ
以上の分割層でガラス原料ガスに水素ガスを添加するこ
とを特徴とする光ファイバ母材製造方法。 - 【請求項２】 上記多孔質母材のサイドコア部分の表面
温度がドーパントガスの濃い部分でドープ効率を抑制す
る高い温度となることを特徴とする請求項１記載の光フ
ァイバ母材製造方法。 - 【請求項３】 上記原料ガス投入層の分割層を３層と
し、ガラス原料ガスに対するドーパントガスの濃度比
を、センターコアに近い部分を合成する分割層から順に
ａ1 ，ａ2 ，ａ3 とし、これらの濃度比がａ1 ＝０かつ
ａ2 ＜ａ3 の関係を満たすことを特徴とする請求項１又
は２記載の光ファイバ母材製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27781194A JP2996111B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光ファイバ母材製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27781194A JP2996111B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光ファイバ母材製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08133777A JPH08133777A (ja) | 1996-05-28 |
| JP2996111B2 true JP2996111B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=17588600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27781194A Expired - Fee Related JP2996111B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | 光ファイバ母材製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2996111B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU768742B2 (en) | 1998-11-02 | 2004-01-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Single-mode optical fiber and its production method |
| JP3910806B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2007-04-25 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法 |
-
1994
- 1994-11-11 JP JP27781194A patent/JP2996111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08133777A (ja) | 1996-05-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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