JP4400026B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低伝送損失で光を伝送する光ファイバの製造方法、及び光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光の伝送において、光ファイバ内でのレイリー散乱によって生じるレイリー散乱損失や、光ファイバ内の構造の乱れによって生じる構造不整損失などの伝送損失が問題となる。これに対して、伝送損失を低減することが可能な光ファイバ、あるいはその製造方法が提案されている。
【０００３】
例えば、文献「坂口、電子情報通信学会論文誌 2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36」に、線引後の光ファイバの徐冷によって、光ファイバでのレイリー散乱損失を低減することが記載されている。すなわち、ガラス内でのレイリー散乱強度は材料によって一定に定まるものではなく、ガラス内での原子の配列状態の乱雑さを示す仮想的な温度である仮想温度Ｔｆ（Fictive Temperature）に依存する。具体的には、ガラス内の仮想温度Ｔｆが高く（乱雑さが大きく）なると、レイリー散乱強度は増大する。
【０００４】
これに対して、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉の後段に熱処理炉を設置しておき、線引後の光ファイバが熱処理炉を通過するときに所定の温度範囲内となるように加熱して、光ファイバをアニールする。このような光ファイバのアニールによって、線引後における光ファイバの急激な冷却が防止され、光ファイバが徐冷される。このとき、原子の再配列によるガラスの構造緩和によって、光ファイバ内の仮想温度Ｔｆが低下して、光ファイバ内でのレイリー散乱強度が抑制される。
【０００５】
また、文献「K.Tajima, ＮＴＴ ＲＥＶＩＥＷ Vol.10 No.6, pp.109-113（1998）」には、低温での線引によって同様にレイリー散乱強度が抑制されることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱処理炉を用いて線引後の光ファイバをアニールする上記した製造方法など、従来の製造方法では、光ファイバの伝送損失の低減と、光ファイバの生産性の向上とを両立させることが難しい。
【０００７】
例えば、線引炉の後段に設けられた熱処理炉によるアニールで光ファイバの伝送損失を低減する場合、線引ラインのかなりの部分を熱処理用のラインとして使用する必要がある。このため、熱処理用のラインを増設するとその分だけ光ファイバの冷却に使用するラインの長さが短くなり、線引時での光ファイバの線速を高くすることができない。
【０００８】
また、低温での線引によって光ファイバの伝送損失を低減する場合、張力を一定にして分散などの光ファイバの伝送特性を保持するために、低い線速で線引しなくてはならず、熱処理炉によるアニールの場合と同様に、光ファイバの生産性が上がらないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバでの伝送損失が低減されるとともに、その生産性が向上される光ファイバの製造方法、及び光ファイバを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による光ファイバの製造方法は、（１）脱水焼結して作成され、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有する光ファイバ母材を、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上の所定時間にわたって熱処理する熱処理ステップと、（２）熱処理された光ファイバ母材を線引炉によって、熱処理ステップで得られた構造緩和状態が保持される線引条件で加熱線引して光ファイバを作成する線引ステップとを備え、線引ステップにおいて、光ファイバ母材を線引炉によって２１００℃以下の温度で加熱線引する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成することを特徴とする。
【００１１】
上記した光ファイバの製造方法においては、光ファイバ母材を加熱線引する際の線引条件のみでなく、光ファイバ母材の製造工程に着目している。そして、脱水焼結して作成された光ファイバ母材を加熱線引する前に、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内での所定温度の炉温で光ファイバ母材をアニールして、母材の段階で構造緩和状態とするとともに、得られた構造緩和状態が保持されるように光ファイバ母材を線引して光ファイバを作成している。
【００１２】
これにより、伝送損失が低減された光ファイバを、確実に製造することができる。また、線引前にガラスの構造緩和を行っているので、線引時での光ファイバの線速を高くすることができるなど、光ファイバの生産性を向上することが可能となる。
【００１３】
構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、線引ステップにおいて、光ファイバ母材を線引炉によって２１００℃以下の温度で加熱線引する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成する方法がある。
【００１４】
あるいは、線引ステップにおいて、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の後段に設けられた熱処理炉によって１１００℃以上１６００℃以下の温度で熱処理する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成する方法がある。
【００１５】
このように、２１００℃以下の温度での光ファイバの低温線引、熱処理炉でのアニールによる光ファイバの徐冷、またはその両方を行う線引条件を適用することにより、母材の段階で得られた構造緩和状態を好適に保持しつつ、光ファイバを線引することができる。また、これら以外の線引条件を用いても良い。
【００１６】
また、本発明による光ファイバは、コア領域と、コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備え、上記した光ファイバの製造方法により製造されたことを特徴とする。これにより、高い生産性で製造することが可能であり、かつ、伝送損失が低減されて良好な特性を有する光ファイバが得られる。
【００１７】
また、コア領域は、純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差が［Ｇｅ］である添加量でＧｅが添加されているとともに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ次式で表される基準値Ａ0、及びα0
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
α0＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
に対して９７％以下であることを特徴とする。
【００１８】
上記した光ファイバにおいては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減されて、９７％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００１９】
また、コア領域は、純ＳｉＯ2であるとともに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ基準値Ａ0＝０．８５、及びα0＝０．８６に対して９６％以下であることを特徴とする。
【００２０】
上記した純シリカコアの光ファイバにおいては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の純シリカコアの光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも４％以上低減されて、９６％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２２】
まず、光ファイバの製造方法の概要について説明する。
【００２３】
本発明による光ファイバの製造方法においては、まず、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有して構成された光ファイバ母材を、脱水焼結工程を経て作成する。そして、脱水焼結して得られた光ファイバ母材に対して、ガラスの構造緩和によって光ファイバ母材内の仮想温度Ｔｆを低下させるため、母材の段階で所定のアニール条件によって光ファイバ母材の熱処理を行う。
【００２４】
具体的には、Ｎ2ガス雰囲気などの所定のガス雰囲気とされた熱処理炉内に、作成された光ファイバ母材を配置する。そして、熱処理炉の炉温（熱処理炉に設けられたヒータの温度）を９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内にある所定温度に設定し、３０時間以上の所定時間にわたって光ファイバ母材をアニールする（熱処理ステップ）。なお、この光ファイバ母材に対するアニールの工程は、例えば線引装置とは別に設けられた熱処理炉を用いて行われるため、図１には図示していない。
【００２５】
続いて、熱処理によって構造緩和状態となった光ファイバ母材を用い、得られた構造緩和状態が保持される線引条件で、線引炉によって光ファイバ母材の加熱線引を行って、光ファイバを作成する（線引ステップ）。これにより、ガラスの構造緩和によって伝送損失が低減された光ファイバが得られる。
【００２６】
構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、例えば、光ファイバの低温線引を行う線引条件を適用することができる。この場合、線引炉の炉温となるヒータの温度を、２１００℃以下の範囲内にある比較的低い所定温度に設定する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバ母材を加熱線引する。
【００２７】
あるいは、熱処理炉でのアニールによる光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用することができる。この場合、線引炉の後段に、線引された光ファイバに対してアニールを行うための熱処理炉を設けておく。そして、この熱処理炉によって、線引炉で線引された光ファイバを１１００℃以上１６００℃以下の温度でアニールしつつ徐冷する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバ母材を加熱線引する。
【００２８】
図１に示す線引装置１は、上述した光ファイバの製造方法での線引ステップにおいて用いられる線引装置の構成の一例を示すものである。
【００２９】
図１に示す線引装置１は、石英ガラス系の光ファイバを線引するために用いられる線引装置であり、線引炉１１、徐冷用の熱処理炉２１、及び冷却手段３１を有して構成されている。これらの線引炉１１、熱処理炉２１、及び冷却手段３１は、光ファイバ母材２を線引する方向（図１における上下方向）にこの順で設置されている。また、熱処理炉２１及び冷却手段３１の後段には、線引されたガラスファイバ３を樹脂によって被覆する樹脂被覆部４０が設けられている。
【００３０】
本線引装置１を用いた光ファイバの製造においては、まず、上記のように母材の段階での熱処理によって構造緩和状態とされた光ファイバ母材２を準備し、母材供給装置（図示していない）に保持された光ファイバ母材２を線引炉１１へと供給する。そして、線引炉１１内のヒータ１２によって光ファイバ母材２の下端を加熱して軟化させ、所定の線速で線引してガラスファイバ３とする。
【００３１】
ここで、光ファイバの低温線引を行う線引条件を適用する場合には、線引炉１１の炉温となるヒータ１２の温度を２１００℃以下の範囲内にある所定温度として、光ファイバ母材２の線引を行う。このとき、光ファイバ母材２の温度は、約２０００℃以下の温度となる。また、線引炉１１の炉心管１３には、不活性ガス供給部１４からのガス供給通路１５が接続されており、炉心管１３内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。
【００３２】
加熱線引されたガラスファイバ３は炉心管１３内にて、例えば１７００℃程度にまで不活性ガスにより急激に冷却される。その後、ガラスファイバ３は、炉心管１３の下部から線引炉１１外に出され、線引炉１１と熱処理炉２１との間にて空冷される。不活性ガスとしては、例えばＮ2ガスを用いることができる。Ｎ2ガスの熱伝導係数λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。また、空気の熱伝導係数λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３３】
次に、線引され空冷されたガラスファイバ３を、線引炉１１と樹脂被覆部４０との間であって、線引炉１１の後段の所定位置に設けられたアニール用の熱処理炉２１に送る。そして、熱処理炉２１内のヒータ２２によってガラスファイバ３を所定温度でアニールすることによって、線引後のガラスファイバ３を徐冷する。ここでは、熱処理炉２１の炉温となるヒータ２２の温度を１１００℃以上１６００℃以下の範囲内にある所定温度として、ガラスファイバ３のアニールを行う。
【００３４】
熱処理炉２１は、その中をガラスファイバ３が通過する炉心管２３を有する。熱処理炉２１の炉心管２３には、Ｎ2ガス供給部２４からのガス供給通路２５が接続されており、炉心管２３内がＮ2ガス雰囲気となるように構成されている。Ｎ2ガスを用いる代わりに、空気あるいはＡｒなどの分子量が比較的大きいガス等を用いることも可能である。ただし、炉心管がカーボン製である場合には、酸素を含まないガスを用いる必要がある。なお、線引後のアニールによって光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用しない場合には、この熱処理炉２１を設けない構成としても良い。
【００３５】
続いて、アニールされたガラスファイバ３を、線引炉１１と樹脂被覆部４０との間であって、熱処理炉２１の後段の所定位置に設けられたガラスファイバ３の強制冷却用の冷却手段３１に送る。そして、冷却手段３１によってガラスファイバ３を所定温度まで冷却する。
【００３６】
冷却手段３１は、その中をガラスファイバ３が通過する円筒状の管３２を有する。また、円筒管３２の側壁には、冷却ガス供給部３４に接続された複数のノズル３３が設けられている。これにより、円筒管３２中を通過するガラスファイバ３に対して冷却ガス供給部３４からの冷却ガスが供給され、ガラスファイバ３が強制的に冷却される。冷却ガスとしては、好ましくはＨｅガスが用いられる。なお、通常の空冷で充分にガラスファイバ３を冷却可能な場合には、このような冷却手段３１を用いない構成としても良い。
【００３７】
冷却手段３１を出たガラスファイバ３は、外径測定器５１により外径がオンライン測定される。そして、その測定値がドラム５２を回転駆動する駆動モータ５３にフィードバックされて、外径が一定となるようにドラム５２の回転が駆動制御される。外径測定器５１からの出力信号は、制御手段としての制御ユニット５４に送られる。制御ユニット５４は、ガラスファイバ３の外径があらかじめ設定された所定値となるように、ドラム５２及び駆動モータ５３の回転速度を演算によって求める。
【００３８】
制御ユニット５４からは、演算によって求めたドラム５２及び駆動モータ５３の回転速度を示す出力信号が、駆動モータ用ドライバ（図示していない）に出力される。この駆動モータ用ドライバは、制御ユニット５４からの出力信号に基づいて、駆動モータ５３の回転速度を制御する。
【００３９】
外径測定器５１によって外径が測定されたガラスファイバ３は、２段（タンデム）に構成された樹脂被覆部４０へと入線される。まず、１段目の樹脂被覆部において、外径測定器５１を通過したガラスファイバ３に対し、コーティングダイス４１によりＵＶ樹脂４２が塗布される。塗布されたＵＶ樹脂４２は、樹脂硬化部４３のＵＶランプ４４からの紫外光によって硬化される。
【００４０】
さらに、２段目の樹脂被覆部において、樹脂硬化部４３からのガラスファイバ３に対し、コーティングダイス４６によりＵＶ樹脂４７が塗布される。塗布されたＵＶ樹脂４７は、樹脂硬化部４８のＵＶランプ４９からの紫外光によって硬化される。これにより、ガラスファイバ３が樹脂によって被覆された光ファイバ素線４が形成される。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ５６を経て、ドラム５２によって巻き取られる。ドラム５２は、回転駆動軸５５に支持されており、この回転駆動軸５５の端部は駆動モータ５３に接続されている。
【００４１】
なお、線引炉１１の炉心管１３には、上述したように不活性ガス供給部１４からのガス供給通路１５が接続されており、炉心管１３内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。これに対して、不活性ガス供給部１４としてＮ2ガス供給部を設け、炉心管１３内にＮ2ガスを供給してＮ2ガス雰囲気となるように構成しても良い。また、Ｈｅガス供給部とＮ2ガス供給部とを併設し、線速に応じて炉心管１３内にＨｅガスまたはＮ2ガスを供給する構成としても良い。
【００４２】
上述した実施形態の光ファイバの製造方法による効果について説明する。
【００４３】
本実施形態による光ファイバの製造方法では、光ファイバ母材２を加熱線引してガラスファイバ３を製造する際に、その加熱線引の線引条件のみでなく、光ファイバ母材２の製造工程に着目している。そして、脱水焼結して作成された光ファイバ母材２を線引装置１にて加熱線引する前に、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内での所定温度の炉温で光ファイバ母材をアニールして、母材の段階で構造緩和状態とするとともに、得られた構造緩和状態が保持される線引条件によって光ファイバ母材２を線引してガラスファイバ３を作成している。
【００４４】
このような製造方法によれば、光ファイバ母材に対してアニールを行うことにより、ガラスの構造緩和によって光ファイバ母材内の仮想温度Ｔｆが低下する。また、この構造緩和状態にある光ファイバ母材を加熱線引して光ファイバとする工程では、光ファイバ母材のガラスは完全には溶融されず、ガラスが軟化した状態で光ファイバが線引される。
【００４５】
このため、光ファイバ母材を加熱線引する際に、その線引条件を適切に設定すれば、母材の段階で得られたガラスの構造緩和状態をある程度保持しつつ光ファイバ母材を線引して、光ファイバを作成することが可能である。これにより、得られる光ファイバ内の仮想温度Ｔｆを低下させて、レイリー散乱損失、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失が低減された光ファイバを製造することができる。
【００４６】
また、この製造方法によれば、線引前に母材の段階でガラスの構造緩和を行っているので、線引ラインにおける熱処理用のラインの長さを短縮し、あるいは、線引時での光ファイバの線速を高くすることができる。これにより、光ファイバの線引を効率良く行うことができ、光ファイバの生産性を向上することが可能となる。以上より、光ファイバの伝送損失の低減と、光ファイバの生産性の向上とを好適に両立することが可能な光ファイバの製造方法が実現される。
【００４７】
また、構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、上述したように、光ファイバの低温線引を行う線引条件、あるいは、熱処理炉でのアニールによって線引後の光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用することができる。このように、光ファイバの低温線引、徐冷、またはその両方を行う線引条件とすることによって、母材の段階で得られた構造緩和状態を好適に保持しつつ、光ファイバを線引することができる。また、これら以外の線引条件を用いても良い。
【００４８】
次に、上述した製造方法によって製造される本発明による光ファイバについて説明する。本発明による光ファイバは、その製造方法に関して上述したように、高い生産性で製造することが可能であり、かつ、伝送損失が低減されて良好な特性を有する。
【００４９】
図２は、本発明による光ファイバの第１実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は光ファイバ内の各部位の中心軸からみた位置を示している。また、縦軸は光ファイバ内の各部位での純ＳｉＯ2に対する比屈折率差（％）を示している。
【００５０】
本実施形態の光ファイバは、コア領域１００と、コア領域１００の外周に設けられたクラッド領域１１０とを備える。コア領域１００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域１００は、所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。
【００５１】
具体的には、コア領域１００には、純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差［Ｇｅ］によってＧｅの添加量を表したときに、この比屈折率差［Ｇｅ］が所定条件を満たす添加量（例えば０．３％以上となる添加量）でＧｅが添加されている。これにより、コア領域１００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００５２】
また、クラッド領域１１０は、本実施形態では、１層のクラッド層１１１から構成されている。クラッド層１１１は、コア領域１００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層１１１は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層１１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、Ｇｅ添加シングルモードファイバ（Ｇｅ−ＳＭ）として好適に適用することが可能である。
【００５３】
本光ファイバにおける好適な特性条件について説明する。すなわち、図２に示した光ファイバにおいては、光ファイバでのレイリー散乱損失の大きさを示すレイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ次式で表される基準値Ａ0、及びα0
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
α0＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
に対して９７％以下となっていることが好ましい。ここで、［Ｇｅ］は、上述したように、コア領域へのＧｅの添加量を示す純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差である。また、Ａ0は、例えば［Ｇｅ］＝０．３５％であれば、Ａ0＝０．８５＋０．２９×０．３５＝０．９５である。
【００５４】
この好適な特性条件においては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減されて、９７％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００５５】
なお、本発明による光ファイバの具体的な構成については、後述する第２〜第４実施形態にその例を示すように、図２に示した第１実施形態の構成に限らず、様々な構成を用いて良い。例えば、コア領域については、Ｇｅが添加されていない純ＳｉＯ2からなる構成としても良い。なお、上記した基準値Ａ0、α0に関する特性条件は、［Ｇｅ］＝０となる純シリカコアの構成に対しても、同様に適用することができる。
【００５６】
コアが純ＳｉＯ2からなる光ファイバにおいては、さらに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ基準値Ａ0＝０．８５、及びα0＝０．８６に対して９６％以下となっていることが好ましい。
【００５７】
この好適な特性条件においては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の純シリカコアの光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも４％以上低減されて、９６％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００５８】
また、クラッド領域については、図２に示した構成では純ＳｉＯ2からなる１層のクラッド層を有する構成としたが、一般には、それぞれ純ＳｉＯ2、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2、またはＦが添加されたＳｉＯ2のいずれかからなる１層または複数層のクラッド層を有する構成とすることが好ましい。
【００５９】
このような構成によれば、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Dispersion Shift Fiber）、及び分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）など、様々な種類の光ファイバを、良好な特性によって生産性良く製造することができる。
【００６０】
上述した光ファイバの各特性条件について、さらに説明する。本発明による光ファイバでの上述した好適な特性条件では、レイリー散乱損失等の低減効果を評価するための指標として、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を用い、これらのレイリー散乱係数Ａ、及び伝送損失α1.00を、通常の値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減された、９７％以下の値としている。
【００６１】
光ファイバでの波長λにおける伝送損失αλ（ｄＢ／ｋｍ）は、レイリー散乱損失と、それ以外の構造不整損失などの伝送損失成分により、一般に次式
αλ＝Ａ／λ4＋Ｂ＋Ｃ（λ）
で表される。このうち、第１項Ａ／λ4（ｄＢ／ｋｍ）がレイリー散乱損失を示しており、その係数Ａがレイリー散乱係数（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）である。上式より、レイリー散乱損失はレイリー散乱係数Ａに比例しており、したがって、レイリー散乱係数Ａが基準値から３％低減されれば、レイリー散乱損失が３％低減されることとなる。
【００６２】
ここで、線引前での光ファイバ母材のアニール、光ファイバの低温線引、または線引後の光ファイバの徐冷等を行わない通常の製造方法によって得られる光ファイバでは、コア領域へのＧｅの添加量を上述した［Ｇｅ］で表したとき、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）の値は、次式
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
となる。したがって、この通常での値Ａ0をレイリー散乱係数Ａの基準値とすることができる。このとき、得られた光ファイバでのレイリー散乱係数Ａが、基準値Ａ0から３％以上低減されていれば良い。
【００６３】
また、レイリー散乱損失を含む全体の伝送損失を評価するため、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を指標としても良い。波長１．００μｍでは、上記した伝送損失αλの表式中、Ｂ＋Ｃ（λ）はほぼ０．０１であり、したがって、通常の製造方法で得られる光ファイバでは、伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）の値は、次式
α0＝Ａ0＋０．０１
＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
となる。したがって、この通常での値α0を伝送損失α1.00の基準値とすることができる。このとき、得られた光ファイバでの伝送損失α1.00が、基準値α0から３％以上低減されることが好ましい。
【００６４】
このように、レイリー散乱係数Ａ、または伝送損失α1.00を指標として用いることによって、レイリー散乱損失、あるいはレイリー散乱損失を含む全体の伝送損失の低減効果を確実に得ることが可能となる。また、上記した基準値Ａ0、α0のそれぞれの表式によれば、表式中に、コアへのＧｅの添加量に関する変数［Ｇｅ］が含まれている。したがって、Ｇｅの添加量に応じた伝送損失の評価が可能である。
【００６５】
なお、レイリー散乱係数Ａについては、上式より、伝送損失の波長依存性のデータ（例えば１／λ4プロットでの傾き）から求めることができる。また、全体の伝送損失を評価する指標として、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を用いているが、これは、１．００μｍでの伝送損失の値が、光伝送に用いられる１．５５μｍの波長帯域などに比べて大きく、１〜１０ｋｍ程度の比較的短い光ファイバサンプルで、充分な精度で評価できるためである。
【００６６】
また、光ファイバの波長１．００μｍでの伝送損失α1.00と、波長１．５５μｍでの伝送損失α1.55とは一定の関係を有して対応しており、伝送損失α1.00で低減効果を評価することによって、伝送損失α1.55についても、同様にその低減を確認することができる。具体的な対応関係としては、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00は、上記したように
α1.00＝Ａ＋０．０１
で表されるが、この表式に相当する波長１．５５μｍでの伝送損失α1.55の表式は、次式
α1.55＝Ａ×０．１７３２５＋０．０２５
である。
【００６７】
本発明による光ファイバの具体的な構成の他の例について説明する。
【００６８】
図３は、光ファイバの第２実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は光ファイバ内の各部位の中心軸からみた位置を示している。また、縦軸は光ファイバ内の各部位での純ＳｉＯ2に対する比屈折率差（％）を示している。
【００６９】
本実施形態の光ファイバは、コア領域２００と、コア領域２００の外周に設けられたクラッド領域２１０とを備える。コア領域２００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域２００は、比屈折率差で［Ｇｅ］となる所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域２００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００７０】
また、クラッド領域２１０は、本実施形態では、２層のクラッド層２１１、２１２から構成されている。内側の第１クラッド層２１１は、コア領域２００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層２１１は、Ｇｅが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層２１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＞０となっている。
【００７１】
また、外側の第２クラッド層２１２は、第１クラッド層２１１の外周に設けられた半径ｒ2の層として形成されている。また、このクラッド層２１２は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層２１２の比屈折率差Δｎ2は、Δｎ2＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）として好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、図２に示した第１実施形態の光ファイバについて上述したものと同様である。
【００７２】
図４は、光ファイバの第３実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。
【００７３】
本実施形態の光ファイバは、コア領域３００と、コア領域３００の外周に設けられたクラッド領域３１０とを備える。コア領域３００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域３００は、Ｇｅが添加されていない純ＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域３００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝０となっている。
【００７４】
また、クラッド領域３１０は、本実施形態では、１層のクラッド層３１１から構成されている。クラッド層３１１は、コア領域３００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層３１１は、Ｆが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層３１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＜０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、純シリカコア光ファイバとして好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、純シリカコアの光ファイバに関して上述した通りである。
【００７５】
図５は、光ファイバの第４実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。
【００７６】
本実施形態の光ファイバは、コア領域４００と、コア領域４００の外周に設けられたクラッド領域４１０とを備える。コア領域４００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域４００は、比屈折率差で［Ｇｅ］となる所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域４００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００７７】
また、クラッド領域４１０は、本実施形態では、２層のクラッド層４１１、４１２から構成されている。内側の第１クラッド層４１１は、コア領域４００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層４１１は、Ｆが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層４１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＜０となっている。
【００７８】
また、外側の第２クラッド層４１２は、第１クラッド層４１１の外周に設けられた半径ｒ2の層として形成されている。また、このクラッド層４１２は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層４１２の比屈折率差Δｎ2は、Δｎ2＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）として好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、図２に示した第１実施形態の光ファイバについて上述したものと同様である。
【００７９】
本発明による光ファイバの製造方法、及びそれによって製造される光ファイバによる伝送損失の低減効果等について、具体的な実施例及び比較例とともに説明する。
【００８０】
図６は、光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、参考例Ａ２、及び比較例Ｂ１〜Ｂ３における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図２に示した構成を有するＧｅ添加シングルモードファイバ（Ｇｅ−ＳＭ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ２からなるコア領域１００の外径を２ｒ０＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ０＝［Ｇｅ］＝０．３５％、純ＳｉＯ２からなるクラッド層１１１の外径を２ｒ１＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ１＝０％に設定している。
【００８１】
また、その製造条件については、光ファイバ３を線引する線速を５００ｍ／分とし、線引張力を約０．８８Ｎ（９０ｇｗ）としている。また、線引前での光ファイバ母材２のアニールの条件、線引炉１１における線引温度、及び線引炉１１の後段の熱処理炉２１における光ファイバ３のアニールによる徐冷の条件は、各実施例、参考例、及び比較例について図６の表中に示す通りである。
【００８２】
また、図６の表には、各実施例、参考例、及び比較例での光ファイバの損失特性として、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ４）、及び波長１．５５μｍでの伝送損失α１．５５（ｄＢ／ｋｍ）を示している。
【００８３】
図６の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２のうち、実施例Ａ１では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９０ｄＢ／ｋｍ・μｍ４、伝送損失がα１．５５＝０．１８２ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８４】
また、参考例Ａ２では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で１秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８９ｄＢ／ｋｍ・μｍ４、伝送損失がα１．５５＝０．１８２ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８５】
また、実施例Ａ３では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で１秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８６】
上記した実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２では、いずれも、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上にわたって母材をアニールする、との条件を満たす１０５０℃×６０時間のアニール条件で、光ファイバ母材に対してアニールを行っている。また、実施例Ａ１では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引時に２１００℃での低温線引を行った例を示している。また、参考例Ａ２では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引後の光ファイバに対する徐冷を行った例を示している。また、実施例Ａ３では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引時の低温線引、及び線引後の徐冷を合わせて行った例を示している。
【００８７】
すなわち、これらの実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２では、光ファイバ母材を線引前にアニールして母材の段階で構造緩和状態とするとともに、低温線引、徐冷、またはその両方を行う線引条件で、構造緩和状態が保持されるように光ファイバの線引を行っている。これにより、いずれの実施例及び参考例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α１．５５が充分に低減されている。
【００８８】
一方、図６の表に示した光ファイバの比較例Ｂ１〜Ｂ３のうち、比較例Ｂ１では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８９】
また、比較例Ｂ２では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で０．５秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９０】
また、比較例Ｂ３では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９１】
これらの比較例Ｂ１〜Ｂ３では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っていない。このため、光ファイバの線引において低温線引または徐冷を行うかどうかにかかわらず、実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α１．５５が大きくなっており、その損失特性が劣化している。
【００９２】
以上より、所定のアニール条件で光ファイバ母材を線引前にアニールするとともに、構造緩和状態が保持される線引条件で線引を行うことによって、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られることがわかる。また、このような製造方法では、上述したように、線引時での光ファイバの線速を高くするなど、光ファイバの生産性を向上することができる。
【００９３】
図７は、光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図３に示した構成を有する分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなるコア領域２００の外径を２ｒ0＝６μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝［Ｇｅ］＝０．６％、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなる第１クラッド層２１１の外径を２ｒ1＝４０μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝０．１％、純ＳｉＯ2からなる第２クラッド層２１２の外径を２ｒ2＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ2＝０％に設定している。
【００９４】
また、この実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４では、主に、線引前の光ファイバ母材に対するアニールでのアニール温度を変えて、その効果について検討している。また、熱処理炉での光ファイバのアニールによる徐冷については、いずれにおいても行っていない。
【００９５】
図７の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３のうち、実施例Ｃ１では、光ファイバ母材のアニール条件を９５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９６ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９６】
また、実施例Ｃ２では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８６ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９７】
また、実施例Ｃ３では、光ファイバ母材のアニール条件を１１５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９６ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９８】
これらの実施例Ｃ１〜Ｃ３では、線引時に２１００℃での低温線引を行っている。また、それぞれ、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上にわたって母材をアニールする、との条件を満たす９５０℃、１０５０℃、１１５０℃×６０時間のアニール条件で、線引前に光ファイバ母材に対してアニールを行っている。これにより、いずれの実施例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が充分に低減されている。
【００９９】
一方、図７の表に示した光ファイバの比較例Ｄ１〜Ｄ４のうち、比較例Ｄ１では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．０２ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２００ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１００】
また、比較例Ｄ２では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０１】
これらの比較例Ｄ１、Ｄ２では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っていない。このため、光ファイバの線引において２１００℃での低温線引を行うかどうかにかかわらず、実施例Ｃ１〜Ｃ３に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が大きくなっており、その損失特性が劣化している。
【０１０２】
また、比較例Ｄ３では、光ファイバ母材のアニール条件を８５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９５ｄＢ／ｋｍとなっている。この比較例Ｄ３では、光ファイバ母材のアニールを行っているものの、そのアニール温度が８５０℃と低くなっている。このような条件では、母材のアニールを行っていない比較例Ｄ２と比べて、伝送損失の低減効果が得られないことがわかる。
【０１０３】
また、比較例Ｄ４では、光ファイバ母材のアニール条件を１２５０℃で６０時間、とする製造条件を設定しているが、このような条件では、光ファイバ母材をアニールしている途中で母材が軟化して垂れてきてしまう。したがって、このアニール温度は、母材のアニールには適していない。
【０１０４】
以上より、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内における所定温度で光ファイバ母材のアニールを行うことにより、母材の段階でのガラスの構造緩和による光ファイバの伝送損失の低減効果が好適に得られることがわかる。
【０１０５】
図８は、光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図４に示した構成を有する純シリカコア光ファイバを想定している。具体的には、純ＳｉＯ2からなるコア領域３００の外径を２ｒ0＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝０％、Ｆが添加されたＳｉＯ2からなるクラッド層３１１の外径を２ｒ1＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝−０．３５％に設定している。
【０１０６】
また、この実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１では、主に、線引前の光ファイバ母材に対するアニールでのアニール時間を変えて、その効果について検討している。また、線引炉での線引温度については、いずれも低温線引の条件を満たす２１００℃に設定している。また、熱処理炉での光ファイバのアニールによる徐冷については、いずれも１３００℃で０．５秒のアニール条件を設定している。
【０１０７】
図８の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３のうち、実施例Ｅ１では、光ファイバ母材のアニール条件について、１０５０℃で３０時間とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６３ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０８】
また、実施例Ｅ２では、１０５０℃で６０時間とする光ファイバ母材のアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．７９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０９】
また、実施例Ｅ３では、１０５０℃で１００時間とする光ファイバ母材のアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．７８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１５９ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１０】
一方、図８の表に示した光ファイバの比較例Ｆ１では、光ファイバ母材のアニールは行わないとする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８２ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１１】
これらの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１より、アニール温度が一定の場合には、アニール時間を長くすることによって、母材の段階でのガラスの構造緩和による光ファイバの伝送損失の低減効果が大きくなっていることがわかる。したがって、光ファイバ母材のアニール条件については、上述したように９５０℃以上１１５０℃以下の温度で、３０時間以上のアニール時間とすることが好ましいが、６０時間以上のアニール時間、あるいはさらに１００時間以上のアニール時間とすることがより好ましい。
【０１１２】
図９は、光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図５に示した構成を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなるコア領域４００の外径を２ｒ0＝４μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝［Ｇｅ］＝１．５％、Ｆが添加されたＳｉＯ2からなる第１クラッド層４１１の外径を２ｒ1＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝−０．４％、純ＳｉＯ2からなる第２クラッド層４１２の外径を２ｒ2＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ2＝０％に設定している。
【０１１３】
また、この実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１では、主に、線引後の光ファイバに対するアニールによる徐冷でのアニール温度を変えて、その効果について検討している。また、光ファイバ母材のアニールについては、比較例Ｈ１を除いて１０５０℃で６０時間のアニール条件を設定している。また、線引炉での線引温度については、いずれも低温線引の条件を満たす２１００℃に設定している。
【０１１４】
図９の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６のうち、実施例Ｇ１では、熱処理炉での光ファイバのアニール条件について、１１００℃で０．５秒とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１５】
また、実施例Ｇ２では、１３００℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．１８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２２８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１６】
また、実施例Ｇ３では、１５５０℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１７】
これらの実施例Ｇ１〜Ｇ３では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っている。また、それぞれ、１１００℃以上１６００℃以下の温度で線引後の光ファイバをアニールする、との条件を満たす１１００℃、１３００℃、１５５０℃×０．５秒のアニール条件で、線引後の光ファイバに対してアニールを行っている。これにより、いずれの実施例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が充分に低減されている。
【０１１８】
また、実施例Ｇ４では、９００℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３７ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１９】
また、実施例Ｇ５では、１６５０℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２０】
また、実施例Ｇ６では、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わないとの製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２１】
一方、比較例Ｈ１では、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わないとの製造条件を設定している。さらに、本比較例では、光ファイバ母材のアニールについても行わないこととしている。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２２】
この比較例Ｈ１では、実施例Ｇ１〜Ｇ６に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が大きくなっており、その損失特性が劣化している。また、実施例Ｇ４〜Ｇ６は、実施例Ｇ１〜Ｇ３に比べると、ややレイリー散乱係数Ａ及び伝送損失α1.55が大きくなっている。
【０１２３】
以上より、線引前の光ファイバ母材のアニールに加えて、線引後の光ファイバのアニールによる徐冷を行う場合には、１１００℃以上１６００℃以下の範囲内における所定温度で光ファイバのアニールを行うことにより、光ファイバの伝送損失の低減効果が好適に得られることがわかる。
【０１２４】
本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバは、上述した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、線引装置の具体的な構成については、図１はその一例を示すものであり、上述した製造方法を実現可能なものであれば、他の構成の線引装置を用いても良い。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバは、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、線引前の光ファイバ母材を９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上アニールするとともに、得られた構造緩和状態が保持される線引条件によって光ファイバの線引を行う光ファイバの製造方法、及び光ファイバによれば、光ファイバでの伝送損失を低減し、かつ、その生産性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの製造方法、及び光ファイバの製造に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。
【図２】光ファイバの第１実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図３】光ファイバの第２実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図４】光ファイバの第３実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図５】光ファイバの第４実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図６】 光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、参考例Ａ２、及び比較例Ｂ１〜Ｂ３における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図７】光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図８】光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図９】光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１における製造条件及び損失特性について示す表である。
【符号の説明】
１…線引装置、２…光ファイバ母材、３…ガラスファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…不活性ガス供給部、１５…ガス供給通路、２１…熱処理炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２４…Ｎ2ガス供給部、２５…ガス供給通路、３１…冷却手段、３２…円筒管、３３…ノズル、３４…冷却ガス供給部、４０…樹脂被覆部、４１…コーティングダイス、４２…ＵＶ樹脂、４３…樹脂硬化部、４４…ＵＶランプ、４６…コーティングダイス、４７…ＵＶ樹脂、４８…樹脂硬化部、４９…ＵＶランプ、５１…外径測定器、５２…ドラム、５３…駆動モータ、５４…制御ユニット、５５…回転駆動軸、５６…ガイドローラ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、低伝送損失で光を伝送する光ファイバの製造方法、及び光ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いた光の伝送において、光ファイバ内でのレイリー散乱によって生じるレイリー散乱損失や、光ファイバ内の構造の乱れによって生じる構造不整損失などの伝送損失が問題となる。これに対して、伝送損失を低減することが可能な光ファイバ、あるいはその製造方法が提案されている。
【０００３】
例えば、文献「坂口、電子情報通信学会論文誌 2000/1 Vol.J83-C No.1, pp.30-36」に、線引後の光ファイバの徐冷によって、光ファイバでのレイリー散乱損失を低減することが記載されている。すなわち、ガラス内でのレイリー散乱強度は材料によって一定に定まるものではなく、ガラス内での原子の配列状態の乱雑さを示す仮想的な温度である仮想温度Ｔｆ（Fictive Temperature）に依存する。具体的には、ガラス内の仮想温度Ｔｆが高く（乱雑さが大きく）なると、レイリー散乱強度は増大する。
【０００４】
これに対して、光ファイバ母材を加熱線引するときに、線引炉の後段に熱処理炉を設置しておき、線引後の光ファイバが熱処理炉を通過するときに所定の温度範囲内となるように加熱して、光ファイバをアニールする。このような光ファイバのアニールによって、線引後における光ファイバの急激な冷却が防止され、光ファイバが徐冷される。このとき、原子の再配列によるガラスの構造緩和によって、光ファイバ内の仮想温度Ｔｆが低下して、光ファイバ内でのレイリー散乱強度が抑制される。
【０００５】
また、文献「K.Tajima, ＮＴＴ ＲＥＶＩＥＷ Vol.10 No.6, pp.109-113（1998）」には、低温での線引によって同様にレイリー散乱強度が抑制されることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱処理炉を用いて線引後の光ファイバをアニールする上記した製造方法など、従来の製造方法では、光ファイバの伝送損失の低減と、光ファイバの生産性の向上とを両立させることが難しい。
【０００７】
例えば、線引炉の後段に設けられた熱処理炉によるアニールで光ファイバの伝送損失を低減する場合、線引ラインのかなりの部分を熱処理用のラインとして使用する必要がある。このため、熱処理用のラインを増設するとその分だけ光ファイバの冷却に使用するラインの長さが短くなり、線引時での光ファイバの線速を高くすることができない。
【０００８】
また、低温での線引によって光ファイバの伝送損失を低減する場合、張力を一定にして分散などの光ファイバの伝送特性を保持するために、低い線速で線引しなくてはならず、熱処理炉によるアニールの場合と同様に、光ファイバの生産性が上がらないという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバでの伝送損失が低減されるとともに、その生産性が向上される光ファイバの製造方法、及び光ファイバを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による光ファイバの製造方法は、（１）脱水焼結して作成され、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有する光ファイバ母材を、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上の所定時間にわたって熱処理する熱処理ステップと、（２）熱処理された光ファイバ母材を線引炉によって、熱処理ステップで得られた構造緩和状態が保持される線引条件で加熱線引して光ファイバを作成する線引ステップとを備え、線引ステップにおいて、光ファイバ母材を線引炉によって２１００℃以下の温度で加熱線引する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成することを特徴とする。
【００１１】
上記した光ファイバの製造方法においては、光ファイバ母材を加熱線引する際の線引条件のみでなく、光ファイバ母材の製造工程に着目している。そして、脱水焼結して作成された光ファイバ母材を加熱線引する前に、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内での所定温度の炉温で光ファイバ母材をアニールして、母材の段階で構造緩和状態とするとともに、得られた構造緩和状態が保持されるように光ファイバ母材を線引して光ファイバを作成している。
【００１２】
これにより、伝送損失が低減された光ファイバを、確実に製造することができる。また、線引前にガラスの構造緩和を行っているので、線引時での光ファイバの線速を高くすることができるなど、光ファイバの生産性を向上することが可能となる。
【００１３】
構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、線引ステップにおいて、光ファイバ母材を線引炉によって２１００℃以下の温度で加熱線引する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成する方法がある。
【００１４】
あるいは、線引ステップにおいて、線引炉で線引された光ファイバを、線引炉の後段に設けられた熱処理炉によって１１００℃以上１６００℃以下の温度で熱処理する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバを作成する方法がある。
【００１５】
このように、２１００℃以下の温度での光ファイバの低温線引、熱処理炉でのアニールによる光ファイバの徐冷、またはその両方を行う線引条件を適用することにより、母材の段階で得られた構造緩和状態を好適に保持しつつ、光ファイバを線引することができる。また、これら以外の線引条件を用いても良い。
【００１６】
また、本発明による光ファイバは、コア領域と、コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備え、上記した光ファイバの製造方法により製造されたことを特徴とする。これにより、高い生産性で製造することが可能であり、かつ、伝送損失が低減されて良好な特性を有する光ファイバが得られる。
【００１７】
また、コア領域は、純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差が［Ｇｅ］である添加量でＧｅが添加されているとともに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ次式で表される基準値Ａ0、及びα0
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
α0＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
に対して９７％以下であることを特徴とする。
【００１８】
上記した光ファイバにおいては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減されて、９７％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００１９】
また、コア領域は、純ＳｉＯ2であるとともに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ基準値Ａ0＝０．８５、及びα0＝０．８６に対して９６％以下であることを特徴とする。
【００２０】
上記した純シリカコアの光ファイバにおいては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の純シリカコアの光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも４％以上低減されて、９６％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２２】
まず、光ファイバの製造方法の概要について説明する。
【００２３】
本発明による光ファイバの製造方法においては、まず、コア領域、及びコア領域の外周に設けられたクラッド領域を有して構成された光ファイバ母材を、脱水焼結工程を経て作成する。そして、脱水焼結して得られた光ファイバ母材に対して、ガラスの構造緩和によって光ファイバ母材内の仮想温度Ｔｆを低下させるため、母材の段階で所定のアニール条件によって光ファイバ母材の熱処理を行う。
【００２４】
具体的には、Ｎ2ガス雰囲気などの所定のガス雰囲気とされた熱処理炉内に、作成された光ファイバ母材を配置する。そして、熱処理炉の炉温（熱処理炉に設けられたヒータの温度）を９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内にある所定温度に設定し、３０時間以上の所定時間にわたって光ファイバ母材をアニールする（熱処理ステップ）。なお、この光ファイバ母材に対するアニールの工程は、例えば線引装置とは別に設けられた熱処理炉を用いて行われるため、図１には図示していない。
【００２５】
続いて、熱処理によって構造緩和状態となった光ファイバ母材を用い、得られた構造緩和状態が保持される線引条件で、線引炉によって光ファイバ母材の加熱線引を行って、光ファイバを作成する（線引ステップ）。これにより、ガラスの構造緩和によって伝送損失が低減された光ファイバが得られる。
【００２６】
構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、例えば、光ファイバの低温線引を行う線引条件を適用することができる。この場合、線引炉の炉温となるヒータの温度を、２１００℃以下の範囲内にある比較的低い所定温度に設定する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバ母材を加熱線引する。
【００２７】
あるいは、熱処理炉でのアニールによる光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用することができる。この場合、線引炉の後段に、線引された光ファイバに対してアニールを行うための熱処理炉を設けておく。そして、この熱処理炉によって、線引炉で線引された光ファイバを１１００℃以上１６００℃以下の温度でアニールしつつ徐冷する線引条件として、構造緩和状態を保持しつつ光ファイバ母材を加熱線引する。
【００２８】
図１に示す線引装置１は、上述した光ファイバの製造方法での線引ステップにおいて用いられる線引装置の構成の一例を示すものである。
【００２９】
図１に示す線引装置１は、石英ガラス系の光ファイバを線引するために用いられる線引装置であり、線引炉１１、徐冷用の熱処理炉２１、及び冷却手段３１を有して構成されている。これらの線引炉１１、熱処理炉２１、及び冷却手段３１は、光ファイバ母材２を線引する方向（図１における上下方向）にこの順で設置されている。また、熱処理炉２１及び冷却手段３１の後段には、線引されたガラスファイバ３を樹脂によって被覆する樹脂被覆部４０が設けられている。
【００３０】
本線引装置１を用いた光ファイバの製造においては、まず、上記のように母材の段階での熱処理によって構造緩和状態とされた光ファイバ母材２を準備し、母材供給装置（図示していない）に保持された光ファイバ母材２を線引炉１１へと供給する。そして、線引炉１１内のヒータ１２によって光ファイバ母材２の下端を加熱して軟化させ、所定の線速で線引してガラスファイバ３とする。
【００３１】
ここで、光ファイバの低温線引を行う線引条件を適用する場合には、線引炉１１の炉温となるヒータ１２の温度を２１００℃以下の範囲内にある所定温度として、光ファイバ母材２の線引を行う。このとき、光ファイバ母材２の温度は、約２０００℃以下の温度となる。また、線引炉１１の炉心管１３には、不活性ガス供給部１４からのガス供給通路１５が接続されており、炉心管１３内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。
【００３２】
加熱線引されたガラスファイバ３は炉心管１３内にて、例えば１７００℃程度にまで不活性ガスにより急激に冷却される。その後、ガラスファイバ３は、炉心管１３の下部から線引炉１１外に出され、線引炉１１と熱処理炉２１との間にて空冷される。不活性ガスとしては、例えばＮ2ガスを用いることができる。Ｎ2ガスの熱伝導係数λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。また、空気の熱伝導係数λ（Ｔ＝３００Ｋ）は２６ｍＷ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３３】
次に、線引され空冷されたガラスファイバ３を、線引炉１１と樹脂被覆部４０との間であって、線引炉１１の後段の所定位置に設けられたアニール用の熱処理炉２１に送る。そして、熱処理炉２１内のヒータ２２によってガラスファイバ３を所定温度でアニールすることによって、線引後のガラスファイバ３を徐冷する。ここでは、熱処理炉２１の炉温となるヒータ２２の温度を１１００℃以上１６００℃以下の範囲内にある所定温度として、ガラスファイバ３のアニールを行う。
【００３４】
熱処理炉２１は、その中をガラスファイバ３が通過する炉心管２３を有する。熱処理炉２１の炉心管２３には、Ｎ2ガス供給部２４からのガス供給通路２５が接続されており、炉心管２３内がＮ2ガス雰囲気となるように構成されている。Ｎ2ガスを用いる代わりに、空気あるいはＡｒなどの分子量が比較的大きいガス等を用いることも可能である。ただし、炉心管がカーボン製である場合には、酸素を含まないガスを用いる必要がある。なお、線引後のアニールによって光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用しない場合には、この熱処理炉２１を設けない構成としても良い。
【００３５】
続いて、アニールされたガラスファイバ３を、線引炉１１と樹脂被覆部４０との間であって、熱処理炉２１の後段の所定位置に設けられたガラスファイバ３の強制冷却用の冷却手段３１に送る。そして、冷却手段３１によってガラスファイバ３を所定温度まで冷却する。
【００３６】
冷却手段３１は、その中をガラスファイバ３が通過する円筒状の管３２を有する。また、円筒管３２の側壁には、冷却ガス供給部３４に接続された複数のノズル３３が設けられている。これにより、円筒管３２中を通過するガラスファイバ３に対して冷却ガス供給部３４からの冷却ガスが供給され、ガラスファイバ３が強制的に冷却される。冷却ガスとしては、好ましくはＨｅガスが用いられる。なお、通常の空冷で充分にガラスファイバ３を冷却可能な場合には、このような冷却手段３１を用いない構成としても良い。
【００３７】
冷却手段３１を出たガラスファイバ３は、外径測定器５１により外径がオンライン測定される。そして、その測定値がドラム５２を回転駆動する駆動モータ５３にフィードバックされて、外径が一定となるようにドラム５２の回転が駆動制御される。外径測定器５１からの出力信号は、制御手段としての制御ユニット５４に送られる。制御ユニット５４は、ガラスファイバ３の外径があらかじめ設定された所定値となるように、ドラム５２及び駆動モータ５３の回転速度を演算によって求める。
【００３８】
制御ユニット５４からは、演算によって求めたドラム５２及び駆動モータ５３の回転速度を示す出力信号が、駆動モータ用ドライバ（図示していない）に出力される。この駆動モータ用ドライバは、制御ユニット５４からの出力信号に基づいて、駆動モータ５３の回転速度を制御する。
【００３９】
外径測定器５１によって外径が測定されたガラスファイバ３は、２段（タンデム）に構成された樹脂被覆部４０へと入線される。まず、１段目の樹脂被覆部において、外径測定器５１を通過したガラスファイバ３に対し、コーティングダイス４１によりＵＶ樹脂４２が塗布される。塗布されたＵＶ樹脂４２は、樹脂硬化部４３のＵＶランプ４４からの紫外光によって硬化される。
【００４０】
さらに、２段目の樹脂被覆部において、樹脂硬化部４３からのガラスファイバ３に対し、コーティングダイス４６によりＵＶ樹脂４７が塗布される。塗布されたＵＶ樹脂４７は、樹脂硬化部４８のＵＶランプ４９からの紫外光によって硬化される。これにより、ガラスファイバ３が樹脂によって被覆された光ファイバ素線４が形成される。そして、光ファイバ素線４は、ガイドローラ５６を経て、ドラム５２によって巻き取られる。ドラム５２は、回転駆動軸５５に支持されており、この回転駆動軸５５の端部は駆動モータ５３に接続されている。
【００４１】
なお、線引炉１１の炉心管１３には、上述したように不活性ガス供給部１４からのガス供給通路１５が接続されており、炉心管１３内が不活性ガス雰囲気となるように構成されている。これに対して、不活性ガス供給部１４としてＮ2ガス供給部を設け、炉心管１３内にＮ2ガスを供給してＮ2ガス雰囲気となるように構成しても良い。また、Ｈｅガス供給部とＮ2ガス供給部とを併設し、線速に応じて炉心管１３内にＨｅガスまたはＮ2ガスを供給する構成としても良い。
【００４２】
上述した実施形態の光ファイバの製造方法による効果について説明する。
【００４３】
本実施形態による光ファイバの製造方法では、光ファイバ母材２を加熱線引してガラスファイバ３を製造する際に、その加熱線引の線引条件のみでなく、光ファイバ母材２の製造工程に着目している。そして、脱水焼結して作成された光ファイバ母材２を線引装置１にて加熱線引する前に、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内での所定温度の炉温で光ファイバ母材をアニールして、母材の段階で構造緩和状態とするとともに、得られた構造緩和状態が保持される線引条件によって光ファイバ母材２を線引してガラスファイバ３を作成している。
【００４４】
このような製造方法によれば、光ファイバ母材に対してアニールを行うことにより、ガラスの構造緩和によって光ファイバ母材内の仮想温度Ｔｆが低下する。また、この構造緩和状態にある光ファイバ母材を加熱線引して光ファイバとする工程では、光ファイバ母材のガラスは完全には溶融されず、ガラスが軟化した状態で光ファイバが線引される。
【００４５】
このため、光ファイバ母材を加熱線引する際に、その線引条件を適切に設定すれば、母材の段階で得られたガラスの構造緩和状態をある程度保持しつつ光ファイバ母材を線引して、光ファイバを作成することが可能である。これにより、得られる光ファイバ内の仮想温度Ｔｆを低下させて、レイリー散乱損失、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失が低減された光ファイバを製造することができる。
【００４６】
また、この製造方法によれば、線引前に母材の段階でガラスの構造緩和を行っているので、線引ラインにおける熱処理用のラインの長さを短縮し、あるいは、線引時での光ファイバの線速を高くすることができる。これにより、光ファイバの線引を効率良く行うことができ、光ファイバの生産性を向上することが可能となる。以上より、光ファイバの伝送損失の低減と、光ファイバの生産性の向上とを好適に両立することが可能な光ファイバの製造方法が実現される。
【００４７】
また、構造緩和状態を保持するための具体的な線引条件については、上述したように、光ファイバの低温線引を行う線引条件、あるいは、熱処理炉でのアニールによって線引後の光ファイバの徐冷を行う線引条件を適用することができる。このように、光ファイバの低温線引、徐冷、またはその両方を行う線引条件とすることによって、母材の段階で得られた構造緩和状態を好適に保持しつつ、光ファイバを線引することができる。また、これら以外の線引条件を用いても良い。
【００４８】
次に、上述した製造方法によって製造される本発明による光ファイバについて説明する。本発明による光ファイバは、その製造方法に関して上述したように、高い生産性で製造することが可能であり、かつ、伝送損失が低減されて良好な特性を有する。
【００４９】
図２は、本発明による光ファイバの第１実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は光ファイバ内の各部位の中心軸からみた位置を示している。また、縦軸は光ファイバ内の各部位での純ＳｉＯ2に対する比屈折率差（％）を示している。
【００５０】
本実施形態の光ファイバは、コア領域１００と、コア領域１００の外周に設けられたクラッド領域１１０とを備える。コア領域１００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域１００は、所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。
【００５１】
具体的には、コア領域１００には、純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差［Ｇｅ］によってＧｅの添加量を表したときに、この比屈折率差［Ｇｅ］が所定条件を満たす添加量（例えば０．３％以上となる添加量）でＧｅが添加されている。これにより、コア領域１００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００５２】
また、クラッド領域１１０は、本実施形態では、１層のクラッド層１１１から構成されている。クラッド層１１１は、コア領域１００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層１１１は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層１１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、Ｇｅ添加シングルモードファイバ（Ｇｅ−ＳＭ）として好適に適用することが可能である。
【００５３】
本光ファイバにおける好適な特性条件について説明する。すなわち、図２に示した光ファイバにおいては、光ファイバでのレイリー散乱損失の大きさを示すレイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ次式で表される基準値Ａ0、及びα0
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
α0＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
に対して９７％以下となっていることが好ましい。ここで、［Ｇｅ］は、上述したように、コア領域へのＧｅの添加量を示す純ＳｉＯ2に対する％で表した比屈折率差である。また、Ａ0は、例えば［Ｇｅ］＝０．３５％であれば、Ａ0＝０．８５＋０．２９×０．３５＝０．９５である。
【００５４】
この好適な特性条件においては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減されて、９７％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００５５】
なお、本発明による光ファイバの具体的な構成については、後述する第２〜第４実施形態にその例を示すように、図２に示した第１実施形態の構成に限らず、様々な構成を用いて良い。例えば、コア領域については、Ｇｅが添加されていない純ＳｉＯ2からなる構成としても良い。なお、上記した基準値Ａ0、α0に関する特性条件は、［Ｇｅ］＝０となる純シリカコアの構成に対しても、同様に適用することができる。
【００５６】
コアが純ＳｉＯ2からなる光ファイバにおいては、さらに、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）が、それぞれ基準値Ａ0＝０．８５、及びα0＝０．８６に対して９６％以下となっていることが好ましい。
【００５７】
この好適な特性条件においては、光ファイバのレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.00が、通常の純シリカコアの光ファイバでの値を示す基準値Ａ0、α0よりも４％以上低減されて、９６％以下の値となっている。これにより、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られる。
【００５８】
また、クラッド領域については、図２に示した構成では純ＳｉＯ2からなる１層のクラッド層を有する構成としたが、一般には、それぞれ純ＳｉＯ2、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2、またはＦが添加されたＳｉＯ2のいずれかからなる１層または複数層のクラッド層を有する構成とすることが好ましい。
【００５９】
このような構成によれば、シングルモードファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）、分散シフトファイバ（ＤＳＦ：Dispersion Shift Fiber）、及び分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）など、様々な種類の光ファイバを、良好な特性によって生産性良く製造することができる。
【００６０】
上述した光ファイバの各特性条件について、さらに説明する。本発明による光ファイバでの上述した好適な特性条件では、レイリー散乱損失等の低減効果を評価するための指標として、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を用い、これらのレイリー散乱係数Ａ、及び伝送損失α1.00を、通常の値を示す基準値Ａ0、α0よりも３％以上低減された、９７％以下の値としている。
【００６１】
光ファイバでの波長λにおける伝送損失αλ（ｄＢ／ｋｍ）は、レイリー散乱損失と、それ以外の構造不整損失などの伝送損失成分により、一般に次式
αλ＝Ａ／λ4＋Ｂ＋Ｃ（λ）
で表される。このうち、第１項Ａ／λ4（ｄＢ／ｋｍ）がレイリー散乱損失を示しており、その係数Ａがレイリー散乱係数（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）である。上式より、レイリー散乱損失はレイリー散乱係数Ａに比例しており、したがって、レイリー散乱係数Ａが基準値から３％低減されれば、レイリー散乱損失が３％低減されることとなる。
【００６２】
ここで、線引前での光ファイバ母材のアニール、光ファイバの低温線引、または線引後の光ファイバの徐冷等を行わない通常の製造方法によって得られる光ファイバでは、コア領域へのＧｅの添加量を上述した［Ｇｅ］で表したとき、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ4）の値は、次式
Ａ0＝０．８５＋０．２９［Ｇｅ］
となる。したがって、この通常での値Ａ0をレイリー散乱係数Ａの基準値とすることができる。このとき、得られた光ファイバでのレイリー散乱係数Ａが、基準値Ａ0から３％以上低減されていれば良い。
【００６３】
また、レイリー散乱損失を含む全体の伝送損失を評価するため、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を指標としても良い。波長１．００μｍでは、上記した伝送損失αλの表式中、Ｂ＋Ｃ（λ）はほぼ０．０１であり、したがって、通常の製造方法で得られる光ファイバでは、伝送損失α1.00（ｄＢ／ｋｍ）の値は、次式
α0＝Ａ0＋０．０１
＝０．８６＋０．２９［Ｇｅ］
となる。したがって、この通常での値α0を伝送損失α1.00の基準値とすることができる。このとき、得られた光ファイバでの伝送損失α1.00が、基準値α0から３％以上低減されることが好ましい。
【００６４】
このように、レイリー散乱係数Ａ、または伝送損失α1.00を指標として用いることによって、レイリー散乱損失、あるいはレイリー散乱損失を含む全体の伝送損失の低減効果を確実に得ることが可能となる。また、上記した基準値Ａ0、α0のそれぞれの表式によれば、表式中に、コアへのＧｅの添加量に関する変数［Ｇｅ］が含まれている。したがって、Ｇｅの添加量に応じた伝送損失の評価が可能である。
【００６５】
なお、レイリー散乱係数Ａについては、上式より、伝送損失の波長依存性のデータ（例えば１／λ4プロットでの傾き）から求めることができる。また、全体の伝送損失を評価する指標として、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00を用いているが、これは、１．００μｍでの伝送損失の値が、光伝送に用いられる１．５５μｍの波長帯域などに比べて大きく、１〜１０ｋｍ程度の比較的短い光ファイバサンプルで、充分な精度で評価できるためである。
【００６６】
また、光ファイバの波長１．００μｍでの伝送損失α1.00と、波長１．５５μｍでの伝送損失α1.55とは一定の関係を有して対応しており、伝送損失α1.00で低減効果を評価することによって、伝送損失α1.55についても、同様にその低減を確認することができる。具体的な対応関係としては、波長１．００μｍでの伝送損失α1.00は、上記したように
α1.00＝Ａ＋０．０１
で表されるが、この表式に相当する波長１．５５μｍでの伝送損失α1.55の表式は、次式
α1.55＝Ａ×０．１７３２５＋０．０２５
である。
【００６７】
本発明による光ファイバの具体的な構成の他の例について説明する。
【００６８】
図３は、光ファイバの第２実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は光ファイバ内の各部位の中心軸からみた位置を示している。また、縦軸は光ファイバ内の各部位での純ＳｉＯ2に対する比屈折率差（％）を示している。
【００６９】
本実施形態の光ファイバは、コア領域２００と、コア領域２００の外周に設けられたクラッド領域２１０とを備える。コア領域２００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域２００は、比屈折率差で［Ｇｅ］となる所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域２００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００７０】
また、クラッド領域２１０は、本実施形態では、２層のクラッド層２１１、２１２から構成されている。内側の第１クラッド層２１１は、コア領域２００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層２１１は、Ｇｅが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層２１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＞０となっている。
【００７１】
また、外側の第２クラッド層２１２は、第１クラッド層２１１の外周に設けられた半径ｒ2の層として形成されている。また、このクラッド層２１２は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層２１２の比屈折率差Δｎ2は、Δｎ2＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）として好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、図２に示した第１実施形態の光ファイバについて上述したものと同様である。
【００７２】
図４は、光ファイバの第３実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。
【００７３】
本実施形態の光ファイバは、コア領域３００と、コア領域３００の外周に設けられたクラッド領域３１０とを備える。コア領域３００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域３００は、Ｇｅが添加されていない純ＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域３００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝０となっている。
【００７４】
また、クラッド領域３１０は、本実施形態では、１層のクラッド層３１１から構成されている。クラッド層３１１は、コア領域３００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層３１１は、Ｆが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層３１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＜０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、純シリカコア光ファイバとして好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、純シリカコアの光ファイバに関して上述した通りである。
【００７５】
図５は、光ファイバの第４実施形態について、その屈折率プロファイルを示すグラフである。
【００７６】
本実施形態の光ファイバは、コア領域４００と、コア領域４００の外周に設けられたクラッド領域４１０とを備える。コア領域４００は、光ファイバの中心軸を含んだ半径ｒ0の層として形成されている。また、このコア領域４００は、比屈折率差で［Ｇｅ］となる所定の添加量でＧｅが添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、コア領域４００の比屈折率差Δｎ0は、Δｎ0＝［Ｇｅ］＞０となっている。
【００７７】
また、クラッド領域４１０は、本実施形態では、２層のクラッド層４１１、４１２から構成されている。内側の第１クラッド層４１１は、コア領域４００の外周に設けられた半径ｒ1の層として形成されている。また、このクラッド層４１１は、Ｆが所定の添加量で添加されたＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層４１１の比屈折率差Δｎ1は、Δｎ1＜０となっている。
【００７８】
また、外側の第２クラッド層４１２は、第１クラッド層４１１の外周に設けられた半径ｒ2の層として形成されている。また、このクラッド層４１２は、純ＳｉＯ2からなる。これにより、クラッド層４１２の比屈折率差Δｎ2は、Δｎ2＝０となっている。このような構成の光ファイバは、例えば、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）として好適に適用することが可能である。なお、レイリー散乱係数Ａ、及び波長１．００μｍでの伝送損失α1.00に対する好適な特性条件については、図２に示した第１実施形態の光ファイバについて上述したものと同様である。
【００７９】
本発明による光ファイバの製造方法、及びそれによって製造される光ファイバによる伝送損失の低減効果等について、具体的な実施例及び比較例とともに説明する。
【００８０】
図６は、光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、参考例Ａ２、及び比較例Ｂ１〜Ｂ３における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図２に示した構成を有するＧｅ添加シングルモードファイバ（Ｇｅ−ＳＭ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ２からなるコア領域１００の外径を２ｒ０＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ０＝［Ｇｅ］＝０．３５％、純ＳｉＯ２からなるクラッド層１１１の外径を２ｒ１＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ１＝０％に設定している。
【００８１】
また、その製造条件については、光ファイバ３を線引する線速を５００ｍ／分とし、線引張力を約０．８８Ｎ（９０ｇｗ）としている。また、線引前での光ファイバ母材２のアニールの条件、線引炉１１における線引温度、及び線引炉１１の後段の熱処理炉２１における光ファイバ３のアニールによる徐冷の条件は、各実施例、参考例、及び比較例について図６の表中に示す通りである。
【００８２】
また、図６の表には、各実施例、参考例、及び比較例での光ファイバの損失特性として、レイリー散乱係数Ａ（ｄＢ／ｋｍ・μｍ４）、及び波長１．５５μｍでの伝送損失α１．５５（ｄＢ／ｋｍ）を示している。
【００８３】
図６の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２のうち、実施例Ａ１では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９０ｄＢ／ｋｍ・μｍ４、伝送損失がα１．５５＝０．１８２ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８４】
また、参考例Ａ２では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で１秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８９ｄＢ／ｋｍ・μｍ４、伝送損失がα１．５５＝０．１８２ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８５】
また、実施例Ａ３では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で１秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８６】
上記した実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２では、いずれも、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上にわたって母材をアニールする、との条件を満たす１０５０℃×６０時間のアニール条件で、光ファイバ母材に対してアニールを行っている。また、実施例Ａ１では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引時に２１００℃での低温線引を行った例を示している。また、参考例Ａ２では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引後の光ファイバに対する徐冷を行った例を示している。また、実施例Ａ３では、光ファイバ母材のアニールに加えて、線引時の低温線引、及び線引後の徐冷を合わせて行った例を示している。
【００８７】
すなわち、これらの実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２では、光ファイバ母材を線引前にアニールして母材の段階で構造緩和状態とするとともに、低温線引、徐冷、またはその両方を行う線引条件で、構造緩和状態が保持されるように光ファイバの線引を行っている。これにより、いずれの実施例及び参考例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α１．５５が充分に低減されている。
【００８８】
一方、図６の表に示した光ファイバの比較例Ｂ１〜Ｂ３のうち、比較例Ｂ１では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２１００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００８９】
また、比較例Ｂ２では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニール条件を１３００℃で０．５秒、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９０】
また、比較例Ｂ３では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わない、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９１】
これらの比較例Ｂ１〜Ｂ３では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っていない。このため、光ファイバの線引において低温線引または徐冷を行うかどうかにかかわらず、実施例Ａ１、Ａ３、及び参考例Ａ２に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α１．５５が大きくなっており、その損失特性が劣化している。
【００９２】
以上より、所定のアニール条件で光ファイバ母材を線引前にアニールするとともに、構造緩和状態が保持される線引条件で線引を行うことによって、伝送損失が充分に低減された光ファイバが得られることがわかる。また、このような製造方法では、上述したように、線引時での光ファイバの線速を高くするなど、光ファイバの生産性を向上することができる。
【００９３】
図７は、光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図３に示した構成を有する分散シフトファイバ（ＤＳＦ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなるコア領域２００の外径を２ｒ0＝６μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝［Ｇｅ］＝０．６％、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなる第１クラッド層２１１の外径を２ｒ1＝４０μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝０．１％、純ＳｉＯ2からなる第２クラッド層２１２の外径を２ｒ2＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ2＝０％に設定している。
【００９４】
また、この実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４では、主に、線引前の光ファイバ母材に対するアニールでのアニール温度を変えて、その効果について検討している。また、熱処理炉での光ファイバのアニールによる徐冷については、いずれにおいても行っていない。
【００９５】
図７の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３のうち、実施例Ｃ１では、光ファイバ母材のアニール条件を９５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９６ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９６】
また、実施例Ｃ２では、光ファイバ母材のアニール条件を１０５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１８６ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９７】
また、実施例Ｃ３では、光ファイバ母材のアニール条件を１１５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９６ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【００９８】
これらの実施例Ｃ１〜Ｃ３では、線引時に２１００℃での低温線引を行っている。また、それぞれ、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上にわたって母材をアニールする、との条件を満たす９５０℃、１０５０℃、１１５０℃×６０時間のアニール条件で、線引前に光ファイバ母材に対してアニールを行っている。これにより、いずれの実施例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が充分に低減されている。
【００９９】
一方、図７の表に示した光ファイバの比較例Ｄ１〜Ｄ４のうち、比較例Ｄ１では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２２００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．０２ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２００ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１００】
また、比較例Ｄ２では、光ファイバ母材のアニールは行わず、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０１】
これらの比較例Ｄ１、Ｄ２では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っていない。このため、光ファイバの線引において２１００℃での低温線引を行うかどうかにかかわらず、実施例Ｃ１〜Ｃ３に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が大きくなっており、その損失特性が劣化している。
【０１０２】
また、比較例Ｄ３では、光ファイバ母材のアニール条件を８５０℃で６０時間、線引炉での線引温度を２１００℃、とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．９９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１９５ｄＢ／ｋｍとなっている。この比較例Ｄ３では、光ファイバ母材のアニールを行っているものの、そのアニール温度が８５０℃と低くなっている。このような条件では、母材のアニールを行っていない比較例Ｄ２と比べて、伝送損失の低減効果が得られないことがわかる。
【０１０３】
また、比較例Ｄ４では、光ファイバ母材のアニール条件を１２５０℃で６０時間、とする製造条件を設定しているが、このような条件では、光ファイバ母材をアニールしている途中で母材が軟化して垂れてきてしまう。したがって、このアニール温度は、母材のアニールには適していない。
【０１０４】
以上より、９５０℃以上１１５０℃以下の範囲内における所定温度で光ファイバ母材のアニールを行うことにより、母材の段階でのガラスの構造緩和による光ファイバの伝送損失の低減効果が好適に得られることがわかる。
【０１０５】
図８は、光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図４に示した構成を有する純シリカコア光ファイバを想定している。具体的には、純ＳｉＯ2からなるコア領域３００の外径を２ｒ0＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝０％、Ｆが添加されたＳｉＯ2からなるクラッド層３１１の外径を２ｒ1＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝−０．３５％に設定している。
【０１０６】
また、この実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１では、主に、線引前の光ファイバ母材に対するアニールでのアニール時間を変えて、その効果について検討している。また、線引炉での線引温度については、いずれも低温線引の条件を満たす２１００℃に設定している。また、熱処理炉での光ファイバのアニールによる徐冷については、いずれも１３００℃で０．５秒のアニール条件を設定している。
【０１０７】
図８の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３のうち、実施例Ｅ１では、光ファイバ母材のアニール条件について、１０５０℃で３０時間とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６３ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０８】
また、実施例Ｅ２では、１０５０℃で６０時間とする光ファイバ母材のアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．７９ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１０９】
また、実施例Ｅ３では、１０５０℃で１００時間とする光ファイバ母材のアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．７８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１５９ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１０】
一方、図８の表に示した光ファイバの比較例Ｆ１では、光ファイバ母材のアニールは行わないとする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝０．８２ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．１６５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１１】
これらの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１より、アニール温度が一定の場合には、アニール時間を長くすることによって、母材の段階でのガラスの構造緩和による光ファイバの伝送損失の低減効果が大きくなっていることがわかる。したがって、光ファイバ母材のアニール条件については、上述したように９５０℃以上１１５０℃以下の温度で、３０時間以上のアニール時間とすることが好ましいが、６０時間以上のアニール時間、あるいはさらに１００時間以上のアニール時間とすることがより好ましい。
【０１１２】
図９は、光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１における製造条件、及びその損失特性について示す表である。ここでは、光ファイバとして、図５に示した構成を有する分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を想定している。具体的には、Ｇｅが添加されたＳｉＯ2からなるコア領域４００の外径を２ｒ0＝４μｍ、比屈折率差をΔｎ0＝［Ｇｅ］＝１．５％、Ｆが添加されたＳｉＯ2からなる第１クラッド層４１１の外径を２ｒ1＝８μｍ、比屈折率差をΔｎ1＝−０．４％、純ＳｉＯ2からなる第２クラッド層４１２の外径を２ｒ2＝１２５μｍ、比屈折率差をΔｎ2＝０％に設定している。
【０１１３】
また、この実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１では、主に、線引後の光ファイバに対するアニールによる徐冷でのアニール温度を変えて、その効果について検討している。また、光ファイバ母材のアニールについては、比較例Ｈ１を除いて１０５０℃で６０時間のアニール条件を設定している。また、線引炉での線引温度については、いずれも低温線引の条件を満たす２１００℃に設定している。
【０１１４】
図９の表に示した本発明による光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６のうち、実施例Ｇ１では、熱処理炉での光ファイバのアニール条件について、１１００℃で０．５秒とする製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１５】
また、実施例Ｇ２では、１３００℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．１８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２２８ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１６】
また、実施例Ｇ３では、１５５０℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２０ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３１ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１７】
これらの実施例Ｇ１〜Ｇ３では、いずれも、光ファイバ母材を線引前に構造緩和状態とするための母材のアニールを行っている。また、それぞれ、１１００℃以上１６００℃以下の温度で線引後の光ファイバをアニールする、との条件を満たす１１００℃、１３００℃、１５５０℃×０．５秒のアニール条件で、線引後の光ファイバに対してアニールを行っている。これにより、いずれの実施例においても、レイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が充分に低減されている。
【０１１８】
また、実施例Ｇ４では、９００℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２４ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２３７ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１１９】
また、実施例Ｇ５では、１６５０℃で０．５秒とする光ファイバのアニール条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２０】
また、実施例Ｇ６では、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わないとの製造条件を設定している。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２５ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４０ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２１】
一方、比較例Ｈ１では、熱処理炉での光ファイバのアニールは行わないとの製造条件を設定している。さらに、本比較例では、光ファイバ母材のアニールについても行わないこととしている。また、得られた損失特性は、レイリー散乱係数がＡ＝１．２８ｄＢ／ｋｍ・μｍ4、伝送損失がα1.55＝０．２４５ｄＢ／ｋｍとなっている。
【０１２２】
この比較例Ｈ１では、実施例Ｇ１〜Ｇ６に比べてレイリー散乱係数Ａ、及びレイリー散乱損失を含む伝送損失α1.55が大きくなっており、その損失特性が劣化している。また、実施例Ｇ４〜Ｇ６は、実施例Ｇ１〜Ｇ３に比べると、ややレイリー散乱係数Ａ及び伝送損失α1.55が大きくなっている。
【０１２３】
以上より、線引前の光ファイバ母材のアニールに加えて、線引後の光ファイバのアニールによる徐冷を行う場合には、１１００℃以上１６００℃以下の範囲内における所定温度で光ファイバのアニールを行うことにより、光ファイバの伝送損失の低減効果が好適に得られることがわかる。
【０１２４】
本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバは、上述した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、線引装置の具体的な構成については、図１はその一例を示すものであり、上述した製造方法を実現可能なものであれば、他の構成の線引装置を用いても良い。
【０１２５】
【発明の効果】
本発明による光ファイバの製造方法、及び光ファイバは、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、線引前の光ファイバ母材を９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上アニールするとともに、得られた構造緩和状態が保持される線引条件によって光ファイバの線引を行う光ファイバの製造方法、及び光ファイバによれば、光ファイバでの伝送損失を低減し、かつ、その生産性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの製造方法、及び光ファイバの製造に用いられる線引装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。
【図２】光ファイバの第１実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図３】光ファイバの第２実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図４】光ファイバの第３実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図５】光ファイバの第４実施形態での屈折率プロファイルを示すグラフである。
【図６】 光ファイバの実施例Ａ１、Ａ３、参考例Ａ２、及び比較例Ｂ１〜Ｂ３における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図７】光ファイバの実施例Ｃ１〜Ｃ３、及び比較例Ｄ１〜Ｄ４における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図８】光ファイバの実施例Ｅ１〜Ｅ３、及び比較例Ｆ１における製造条件及び損失特性について示す表である。
【図９】光ファイバの実施例Ｇ１〜Ｇ６、及び比較例Ｈ１における製造条件及び損失特性について示す表である。
【符号の説明】
１…線引装置、２…光ファイバ母材、３…ガラスファイバ、４…光ファイバ素線、１１…線引炉、１２…ヒータ、１３…炉心管、１４…不活性ガス供給部、１５…ガス供給通路、２１…熱処理炉、２２…ヒータ、２３…炉心管、２４…Ｎ2ガス供給部、２５…ガス供給通路、３１…冷却手段、３２…円筒管、３３…ノズル、３４…冷却ガス供給部、４０…樹脂被覆部、４１…コーティングダイス、４２…ＵＶ樹脂、４３…樹脂硬化部、４４…ＵＶランプ、４６…コーティングダイス、４７…ＵＶ樹脂、４８…樹脂硬化部、４９…ＵＶランプ、５１…外径測定器、５２…ドラム、５３…駆動モータ、５４…制御ユニット、５５…回転駆動軸、５６…ガイドローラ。
Claims (2)
- 脱水焼結して作成され、コア領域、及び前記コア領域の外周に設けられたクラッド領域を有する光ファイバ母材を、９５０℃以上１１５０℃以下の温度で３０時間以上の所定時間にわたって熱処理する熱処理ステップと、
熱処理された前記光ファイバ母材を線引炉によって、前記熱処理ステップで得られた構造緩和状態が保持される線引条件で加熱線引して光ファイバを作成する線引ステップと
を備え、
前記線引ステップにおいて、前記光ファイバ母材を前記線引炉によって２１００℃以下の温度で加熱線引する線引条件として、前記構造緩和状態を保持しつつ前記光ファイバを作成することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 前記線引ステップにおいて、前記線引炉で線引された前記光ファイバを、前記線引炉の後段に設けられた熱処理炉によって１１００℃以上１６００℃以下の温度で熱処理する線引条件として、前記構造緩和状態を保持しつつ前記光ファイバを作成することを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
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