JPH01160839A

JPH01160839A - 光ファイバ用母材の製造方法

Info

Publication number: JPH01160839A
Application number: JP62318977A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Hanawa; 文明塙; Masaharu Horiguchi; 堀口　正治
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-12-18
Filing date: 1987-12-18
Publication date: 1989-06-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は石英系光ファイバ用母材の製造方法に関する。

（従来の技術）将来の長距離大容量伝送に向けて、石英系光ファイバで
最も低損失となる波長１．５μＩ１１帯を使用する伝送
技術の検討が進められている。しかし、この波長域では
光の伝搬損失が低くなるものの、伝搬速度の波長依存性
が大きくなるので、波形が歪み易（なる。すなわち分散
の影響が大きくなるという問題がある。

光ファイバの分散は材料分散と光ファイバの構造によっ
て決まる構造分散の和で与えられ、後者の構造分散が分
散特性を改善するための重要なパラメータとなる。

そこで波長１．５μ論帯で分散が最も小さくなるような
ファイバの構造が種々提案されている。

第７図に中心コア組織をＧｅ０ｚ　　Ｓｉｎｇとした従
来のファイバの屈折率分布の一例を示す。コアの屈折率
が階段状に変化した第１図の屈折率分布はコンベックス
型と呼ばれている。

従来のコンベックス型の構成は、第７図において、中心
コアｌはＧ　ｅ　Ｏｚ　　Ｓ　ｉ　Ｏｚガラス、中間コ
ア２はＧ　ｅ　Ｏｔ　　Ｓ　ｉ　Ｏ２またはＳ　ｉ　Ｏ
ｔガラスまたはＦ−３ｉＯ□ガラス、クラッド３はＳｉ
ｎ。

またはＦ　　Ｓｉ０ｇガラスとなっている。また波長１
．５μＭ帯で低分散とするためには、コアの屈折率を高
めることも重要な要素であり、従って中心コア１にはＧ
ｅｍ、が高濃度ドープされている。

中心コア１とクラッド３の比屈折率差をΔｎで示すなら
ば、少なくとも０．７％以上が望ましいとされているｎ、はコアの屈折率、ｎ３はクラッドの屈折率）。

このような階段状屈折率分布を有する単一モード光ファ
イバは、零分散波長が１．５μｍ帯にシフトするばかり
でなく、曲げ損失特性も向上することが明らかにされて
いる。

しかし前述のように、コアの屈折率を高めるためにはＧ
　ｅ　Ｏ□を多量ドープしなければならず、これによっ
てレーリー散乱損失が増加するので、波長１．５μｍ帯
の損失が充分低下しないという問題があった。

これは、第７図の単一モード光ファイバに限らず、Ｇｅ
ｍ２によって屈折率を調整した１、５μｍ帯単一モード
光ファイバにすべて共通した問題である。

一方、最近、光ファイバの究極的低損失化、さらには耐
環境特性の向上が期待されている純シリカ（ＳｉＯ□）
コア単一モード光ファイバの検ｉｔが進められている。

このファイバは、コアがＳｉｎ、　、クラッドがＦ−３
ｉ○２で構成され、コアにドーパントを含まないので、
レーリー散乱損失が最も小さくなり、石英系光ファイバ
の最低損失が期待されている。

すなわち第７図において、中心コア１をＳｉｎ、、中間
コア２をＦ　　Ｓｔｏｗ、クラッド３をＦ−３ｉＯ。

とすることにより、１．５μｍ帯で使用される光ファイ
バの要求条件■極低損失であること、■零分散波長が１
．５μ−帯であること、■曲げに強いこと、のすべてを
満足した単一モード光ファイバが実現可能である。

このような単一モード光ファイバの製造をガラス微粒子
の集合体である多孔質体を製造する工程と、該多孔質体
をガラス化する工程とから成るＶＡＤ法によって行った
場合、フッ素が多孔質体中に均一に拡散してしまい、結
果としてＳｔｏｗコアが形成されないという問題があっ
た。

そこで本発明者らは、多孔質体のかさ密度（重さ／体積
）に着目して検討したところ、かさ密度によってフッ素
ドープ量が制御できることを見出し、この技術によるＳ
ｉＯ□コア、Ｆ　　Ｓｉ０ｇクラッドの単一モード光フ
ァイバの製造方法を提案した（特願昭６１−２５２７２
　”）。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、多孔質体のかさ密度制御技術を発展させ、１
．５μ網帯用光ファイバの製造方法に適用する。すなわ
ち第７図に示すファイバの構造において中心コア１がＳ
ｉＯ□、中間コア２およびクラッド３がＰ　ＩＳ　ｔ　
Ｏｚ　とした単一モード光ファイバ用母材の製造方法を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、ＶＡＤ法によって、多孔質体を製造する際、
多孔質体の径方向の断面におけるがさ密度分布が、中心
部のかさ密度をρ２、中間部のがさ密度をρ２、外周部
のがさ密度をρ３とし、ρ、＞ρ２＞ρ、となるように
多孔質体を製造した後、これをフッ素含有雰囲気中でガ
ラス化することにより、中心部が５ｉｎ２コアの階段状
屈折率分布を得る。

（実施例）第１図は本発明の一実施例の概略図である。第１図にお
いて、トーチ４　、　５　、　６　ニＳ　ｉ　Ｃｊ２４
　。

Ｈ２，０□およびＡｒガスを供給して、５ｉ０２ガラス
微粒子を合成し、これを堆積させて多孔質体７，８．９
を製造する。この際、トーチに供給するＨ２，０□ガス
量を変化させて、各多孔質体のかさ密度を制御する。得
られた多孔質体をフッ素含有雰囲気中でガラス化する。

雰囲気中のフッ素分圧と、得られたガラスの屈折率は第
２図に示すようになる。第２図から、（フッ素分圧）イ
値を０．８５以上とすることにより、ＳｉＯ□ガラスに
対する比屈折率差Δ ｎ、：　ＳｉＯ２の屈折率、ｎ、：Ｆ−３ｉＯ，の屈折
率）が０．７％以上となる。

また、（フッ素分圧）ζ　　値を０．８５に一定とした
場合、多孔質体のかさ密度と７の関係は第３図に示すよ
うになる。第３図に示すようにがさ密度が大きくなると
、・Ａは小さくなって、かさ密度が０゜９ｇ／ｃｍ３以
上では４＝〇％、すなわち５ｉＯ−の屈折率と等しくな
る。従って、第１図において、例えば多孔質体７のかさ
密度を０．９ｇ／ＣｗＩ″、多孔質体８のかさ密度を０
．６　ｇ／ｃｍ１、多孔質体９のかさ密度を０．２　ｇ
／ｃｍｆｆとなるように多孔質体を製造し、これを（フ
ッ素分圧）外植が０．８５である雰囲気中でガラス化す
ることにより、階段状屈折率分布を有する光ファイバ用
母材を得ることができる。

第１図は階段状屈折率分布を一工程で製造する例を示す
図であるが、多孔質体７を製造した後、多孔質体８、次
いで多孔質体９を製造してもかまわない。以下、本発明
の詳細な説明する。

夫籐桝上第１図において、トーチ４には第４図に示すトーチを用
い、トーチ５．６には通常の同心円状トーチを用いて多
孔質体を製造した。第４図に示すトーチはＨ２，０□ガ
スが少量でも高温度が得られる特徴があり、大きながさ
密度の多孔質体を製造する目的で開発したものである。

各トーチに供給したガス流量条件を表−１に示す。表−
１の条件で多孔質体を製造した。

表−１この時、゛多孔質層７の成長速度は３６　ｍｍ　／時で
あった。

また、多孔質体のかさ密度を、重さと体禎から調べたと
ころ、多孔質体７のかさ密度は０．９５ｇ／ｃｍ１、多
孔質体８のかさ密度は０．６２　ｇ　７ｃｍ１、多孔質
体９のかさ密度は０．２　ｇ／ｃｍ’であった。

このようにして製造した多孔質体を、温度１０５０°Ｃ
に保たれたＨｅ’５ｆｆｉ／分、ＣＨｚ　１００　　ｃ
ｃ　／分の混合雰囲気中で６時間熱処理して、ＯＨ基を
除去した後、温度を１５００’Ｃとし、Ｈｅ　５００　
ｃｃ／分、ＳＦ、３１／分の混合雰囲気中（ＳＦ６分圧
の１／４値では０．９６）で透明ガラス化した。

得られた母材の屈折率分布を第５図に示す。中心コア１
はＳｉｎ、　、中間コア２の組成はＦ−３ｉ　ＯｚでＳ
ｉＯ□に対する比屈折率差は０．３％、またクラッド３
の組成はＦ　　５ｉＯｚで、比屈折率差は０．８％であ
り、屈折率分布形状は階段状であった。

夫隻開ＩＶＡＤ法により外径６ｍｍφのＳｉｎ、ロッドを製造し
、この外周にＳｉＯ□多孔質層を形成した。

多孔質層の製造条件は実施例１におけるトーチ５の条件
で行った。次に、温度１０５０°Ｃに保たれたＨｅ５１
／分、Ｃ１２１００ＣＣ／分の混合雰囲気中で１時間熱
処理して、ＯＨ基を除去した後、温度を１５００°Ｃと
し、Ｈｅ５ｊ２／分、Ｃｌ　ｚ３０　ｃｃ／分、Ｓ　Ｆ
、　１００　ｃｃ／分の混合雰囲気中で透明ガラス化し
た。

得られた外径１８ｍｍφの母材を１０ｍｒｎφに延伸加
工し、その表面を洗浄した後、再度、外周にＳｉＯ２多
孔質層を形成した。多孔質層の製造条件はがさ密度が０
．２５以下となるように、トーチに供給するＨｚ量を制
御した。この母材をＨｅとＣＩ！、２の混合雰囲気中で
脱水処理した後、温度１５００°Ｃ，Ｈｅ５００　ｃｃ
／分、Ｃ１ｚ３０ｃｃ／分、ＳＦ、３５Ｎ／分の混合雰
囲気中で透明ガラス化した。

得られた母材の屈折率分布は第５図と同様に階段状であ
り、屈折率はコア２が０．２８％、クラッド３が０．８
％であった。

ス五〇生１第６図に本発明の第３の実施例を示す。第６図において
、１はＶＡＤ法で作製した外径１０ｍＩＩｌφのＳｉｎ
、ロットであり、光ファイバの中心コアとなる部分であ
る。１４はガラス微粒子合成用の通常の同心円状トーチ
である。

まず、トーチ１４に５ｉＣＩ！、４．Ｈｚ　、Ｏｘおよ
びＡｒガスを供給してＳｉｎｇガラス微粒子を合成し、
これを堆積させて多孔質体８，９を製造する。ここに、
出発材ｌ゛を３Ｏｒｐｍで回転させるとともに、トーチ
１４を該出発材の中心軸に平行に一定速度１０１／分で
駆動しなから５ｔｏｔガラス微粒子を該出発材１′の外
周にくり返し堆積させる。

この際、多孔質体８の合成ｌは、前記トーチ５と同一の
流量条件を、多孔質体９の合成には前記トーチ６と同一
の流量条件を用いた。ただし、Ｓ　ｉ　Ｃ１４の温度は
２５℃一定とした。これら流量条件の変化は、マスフロ
ーコントローラと小形計算機により、自動的に行った。

また、多孔質体８．９の合成には、合成トーチ１４を出
発材１′の軸方向に平行にくり返し駆動して、それぞれ
１５層および２６０層のＳ　ｉ　Ｏｚ微粒子堆積層を形
成し、最終的な多孔質体とした。このようにして、得ら
れた多孔質体８，９のかさ密度は、それぞれ０．６３ｇ
／ｃｍ３．０．２０ｇ／ｃｍ”　と実施例１と同様の結
果が得られた。

上記の工程で得られた多孔質体を、実施例１と同一条件
で脱水透明化を行い、第５図と同様の屈折率分布形状を
有する光ファイバ用母材を得た。

、尖將例↓ 第３の実施例において、ＳｉＯ□ロッドの代わりにＶＡ
Ｄ法で作製した外径１２ｍｍφ、かさ密度が１．５　ｇ
／ｃｍ′ｌと大きながさ密度の多孔質体を用い、実施例
３と同様の合成実験を行い、第５図と同様の屈折率分布
形状を有する光ファイバ用母材を得た。

（発明の効果）以上説明したように、多孔質体のかさ密度によって、フ
ッ素ドープ量を制御することを基本とし、多孔質体の径
方向の断面において、中心部と中間部と外周部のかさ密
度を相対的に調整する本発明によれば、分散制御型とし
て有望である階段状屈折率分布を有し、しかも中心コア
組成がＳ　ｉ　Ｏｚ、中間コアおよびクラッド組成がＦ
−３ｉＯ□である単一モード光ファイバをＶＡＤ技術に
より製造できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図はフッ素分圧と比屈折率差の関係を示す図、第３図は多孔質体のかさ密度と比屈折率差の関係を示す
図、第４図は本発明において大きなかさ密度を有する多孔質
体を容易に製造できるトーチの断面図、第５図は本発明
によって製造した階段状屈折率分布の一例を示す図、第６図は本発明の他の実施例の概略図、第７図は中心コ
ア組成をＧｅＯ□−３ｉＯ□とした従来のファイバの階
段状屈折率分布の一例を示す図である。１・・・中心コア　　　　　１′・・・出発材２・・・
中間コア３・・・クラッド　　　　　　４＋　５＋　６・・・ト
ーチ７・・・中心コア多孔質体　８・・・中間コア多孔
質体９・・・クラッド多孔質体　１０・・・原料ノズル
１１・・・シールガスノズル　１２・・・Ｈ２ノズル１
３・・・０□ノズル　　　　１４・・・トーチ第２図第３図第４図第５図／−−一中題コ了２・・−中ｒ昭コ了３−一−クラッド

Claims

【特許請求の範囲】１、回転する棒状出発材の先端にガラス微粒子を堆積さ
せてＳｉＯ＿２多孔質体を形成する際、該多孔質体のか
さ密度を制御し、次いで該多孔質体をフッ素ガスを含む
雰囲気中で熱処理することにより、ファイバの構造を形
成する光ファイバ用母材の製造方法において、前記多孔
質体の径方向の断面におけるかさ密度分布が中心部のか
さ密度をρ＿１、中間部のかさ密度をρ＿２、外周部の
かさ密度をρ＿３とし、ρ＿１＞ρ＿２＞ρ＿３とする
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。２、前記多孔質体を形成する手段が、回転する棒状出発
材の外周にガラス微粒子を層状に多数回くり返し堆積さ
せてＳｉＯ＿２多孔質体を得る外付法であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の光ファイバ用母材
の製造方法。