JPH01160838A - 分散シフト光フアイバ用母材の製造方法 - Google Patents

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〕 不発明は零分散波長が１．５μｍ帯にあり、伝送損失の
低減されたシングルそ一ド光ファイバ用母材の製造方法
に関するものである。本発明の母材から製造される１、
５μｍ帯苓外敵シフトシングルモードファイバに、長距
離かつ大伝送容酋の元通信線錫として用いて好適である
。

〔従来の技術〕

石英（Ｓ１０□）系元ファイバでは、元の波長１．５〜
１．６μｍ′１８ｊｌ域（１，５μｍ帯）で伝送損失が
最小となるため、この波長域で光伝送すれば最大の中継
間隔が得られ、長距離通信が０Ｔ能となる。一方、大伝
送容１ｔｔ−得るには、マルチモードファイバよりもは
るかに広い伝送帯域を持ち、非常に高い伝送速度を可能
とするシングルモードファイバが用いられるが、この際
、便用波長におけるファイバの分散効果を最小としてお
く必嶽がある。

したがって、長距離・大伝送容量用の石英系元ファイバ
として、１．５５μｍ帯で材料分散と構造分散の和が零
となるようにファイバ構造を設計した１、５５μｍ　外
賓分散シフト・シングルモー）”７フイバ（以下分散シ
フトファイバという）の開発が進められている。

ところで、シングルモードファイバにおいて零分散波長
全通常の１．５μｍ帯から１．５μｍ帯ヘシフトさせる
には、ファイバの径をよシ細くすると共に、コアとクラ
ッドの比屈折率差Δｎ　を増大させる必要がある。コア
としてＧ６０２　１？ｉＳ加石英（Ｇ　ｅ　０２−８　
ｉ　Ｏ２と略す）を用い之場合、Δｎを大きくとるため
にＧ　ｅ　Ｏ２添加１重を増すと、伝送損失も増加する
という現象は、よく知られた問題である。そこで、１．
５５μｍ　で伝送損失が最低で６９、しかも耐放射線特
性、耐水素特性、初期伝送損失等に２いても原理的に優
れている純石英（純３１０２）　２コアとし、フッ素添
加石英（７ツ累−８１０２と略す）をクラッドとしたフ
ァイバ構造が棟々検討されている。

不発明者等は、第２図に示すように内側コア２１が純Ｓ
ｉＯ２からなり、外側コア２２が内側コア２１より右（
％）低い屈折率ｎ、のフッ素−８１０２、クラッド２５
が外側コア２２よりさらにΔ２（比）低い屈折率ｎ２の
フッ素−８１０２（Δ、〉Δ２）からなる階段状屈折率
分布を有する分散シフトファイバ構造を、既に％願昭６
０−２２０１８９号明細書にて提案している。このとき
のΔ、は０．６〜０．８比、Δ２は０．１〜０．５であ
ることが好ましく、１友、外径１２５μｍのファイバで
内側コア径は約４μｍ１外側コア径は６．５μｍ１クラ
ツド径／内側コア径（比）は大体５０６度である。

また、第２図の構造のファイバ用母材全作製するには、
内側コア用ロッドを外側コア用パイプ内に収容し、外側
から酸水素バーナで加熱する、いワユるロッドインチュ
ーブ法によりコラップスしてコア用ガラス体金得た後、
これとクラッド用パイプを再度コラップスする方法によ
っていた。このようにロッドインチューブ法によるコラ
ップスでガラス母材を作製する理由は、複数バーナ全周
いたＶＡＤ法によりこのような内側が純ＳｉＯ２で外側
がフッ素−５ｉｎ２からなるスート体を作製しようとす
るζ、フッ素が内側コアへと拡散してし１い、第２図の
ようなステップ型屈折率分布構造が集塊できないからで
ある。このようなステップ型グロファイルｔ−有する１
、５μｍ帯分散シフト元ファイバは、モードフィールド
が大きく、長波長側で側圧の影響なく使用できるという
利点全方［、ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来法のように酸水素バーナを用いてコラップスす
る方法は、局部的加熱が容易にできるため、母材中のア
ワ残留はないが、バーナから多数のＯＨ基が発生するた
めに、母材中に水系（Ｈ）の影響を及ぼすことが考えら
れ、好ましいものではない。また、高温のＨ２Ｏにフッ
素−８１０２がさらされてフッ素が揮発するために第４
図のように屈折率分布形状が変動したシ、重量が減少す
るという問題もめつ之。さらに、酸水素バーナによる加
熱では、コア径がせいぜい４．５　ＩＩＩ程度のものし
かコラップスできず、かなシ太径のガラスロッドを作製
しても、これに適応するようにわざわざ径を細く延伸し
たシする必豐があった。

不発明はこのような現状に鑑みて、第２図の構造の１．
５ｐ＋ｍ帯零分散シフトファイバ用母材の改良され次製
造法全目的としてなされ友ものであって、所定の屈折率
分布形状を精度良く形成することができ、ｌ九人型母材
が作製できる几め生産性もよい方法を提供するものであ
る。

〔問題点全解決するための手段〕

不発明は純ＳｉＯ２からなる内側コア部及びその外周に
あってフッ素添加ＳｉＯ２ガラスからなる外側コア部を
有するコア部と、前記外１ｉｌ！コア部外周にあって該
外側コア部よシ低い屈折率のフッ素添加ＳｉＯ２ガラス
からなるクラッド部を有する階段状屈折率分布の分散シ
フト元ファイバ用母材を、内側コア用純ＳｉＯ２０ツド
金外側コア用フツ素添加ＳｉＯ２ガラスパイプ内に収容
せしめて加熱一体化してコア用複合ロッドとし、次に該
コア用複合ロッドをクラッド用フッ素第加ＳｉＯ２ガラ
スパイプ内に収容せしめて加熱一体化することにより製
造する方法において、加熱一体化は電気炉内で塩素又は
塩素化合ｖＩＪを含む雰囲気下１０００５１３００℃の
温度範囲内で前処理加熱した後、上記雰囲気下１８００
５１９００℃の温度範囲内で加熱することを特徴とする
分散シフト元ファイバ用母材の製造方法である。

本発明は、従来の酸水素バーナを用いるコラップスにか
えて、５ｇ１図に示すように電気炉５で加熱してコラッ
プスするものである。まず第１図のようにガラスロッド
１をガラスパイプ２の中に挿入した状態で電気炉５の炉
心管４内にセットし、炉内の雰囲気を塩素又は塩素化合
物を含むものとし、１０００〜１３００℃の温度範囲内
で加熱して前処理を行なう。次に同じ雰囲気で１８００
５１９００℃に加熱してガラスロッド１とガラスパイプ
２を一体化する。このときの炉内雰囲気に含まれる上記
塩素又は塩素化合物としては例えばａｔ２．　ｃａｔ４
．５ｏａｒ２　　等が挙げられる。なお′電気炉は実施
例では抵抗炉を用いたが高周波炉を用いることもできる
・不発明においては、１ず第１段として、内側コアとな
る純５ｉｎ２ガラスロツドと外側コアとなる７ツ％−３
ｉＯ２パイプとｆｆ１ｇ１図の構成で上記のようにコラ
ップスし、コア用複合ロッドを得る。次に姥コア用複合
ロッドとクラッドとなるＦ−８１０２パイプを同様にコ
ラップスして、純８１０２内側コア／フツ累−８１０２
外側コア／フツ素−８ｉＯ□クラツドからなる分散シフ
ト元ファイバ用母材を得るのである。

本発明における純ＳｉＯ２からなるガラスロッドは、１
．５μｍ帯用零分散シングルモードファイバのコア材と
して使用できる品質のものであればどのような製法によ
ってもよいが、通常は公知のＶＡＤ法により作製した純
ＳｉＯ２スート体を透明化したロッドを用いる。

フッ素５ｉ０２からなる外側コア又はクラッド用パイプ
としては、やはｆｉＶＡＤ法で作製したＳｉＯ２ス一ト
体を脱水し、例えばＳＦ６．　ＳｉＦ４゜ＣＣ／２Ｆ２
　等のフッ素化合物を含有する雰囲気中で加熱すること
により、該スート体に設計量のＦ（フッ素）を伶加し、
これを透明化してフッ索−８ｉｎ２透明ガラス体を得た
後、その中央を超音波穿孔機で穴明は加工したものが用
いられる。

また、瑳パイプ内面はコラップスに先立ち、予めＳＦ６
号のガスでその内面をエツチング処理して２〈ことが、
コラップス後の母材中の気泡発生を防止する上で、また
伝送損失を低減する上で好ましい。

なお、外付法によりマンドレル外周にスートを堆積させ
て、パイプ状のスート体を作製する方法が知られており
、この方法でフッ素−８１０２パイプを作製することも
可能であるが、マンドレル抜き取りの際に、パイプ内面
に傷を発生させやすい。

内側コア用ロッドは前記のように純８１０□であるが、
外側コア用パイプとしては、＄１図のΔ。

が０．６　Ｓｏ、８％となるように２．７〜５．５重量
％のフッ素を添加し友ＳｉＯ２が好筐しい。また、クラ
ッド用パイプとしては、第１図のΔ２が０．１〜０．５
％となるように０．５〜１重量％のフッ素を祭加したＳ
ｉＯ２が好ましい。さらに、内側コアと外側コアはその
径比が内側コア径／外側コア径＝０．４〜０．８程度で
あることが好ましい。以上のような限定は１．５μｍ帯
零分散シフトシングルモードファイバとし、’！ｆｔ曲
げ損失（側圧）の影響を受けにくくするためのものであ
る。

〔作用〕

従来も電気炉を用いてコラップスする方法が試みられた
が、母材中にアワが残留したυ、母材が変形する問題が
あり実用できなかつ友。不発明者らは、′電気炉を用い
ても塩素または塩素化合物ガスを含む雰囲気中で１００
０〜１３００℃の温度範囲で行なう前処理により、母材
中の気泡残留を防止できることを実験により確認した。

更に研究の結果この前処理の後に上記と同じく塩素また
は塩素化合物を含む雰囲気で１８００へ１９００℃の電
気炉を用いるコラップスによつて、コア径１０ｓ＋ｓφ
、外径６０１１Ｉφといった大型母材の製造全可能とし
たものである。これは、従来の酸水素バーナでは、せい
ぜいコア径４．５鵡φ、外径２２ｍ１φ程度のものしか
好適にコラップスできなかったのに比較して、非常に大
型の母材製造を実現したと言える。

不発明によって、例えば第１回目のコラップスで外径８
〜１２騙φの内側コア用ロッドと、外径４０５５０ｍφ
の外側コア用パイプを一体化し、第２回目は上記で得た
一体化コア用ロッドを外径８〜１２１ａｌφに延伸して
、これと外径４０へ５０鵡φのタララドパイプを再び一
体化することで、最終的にはクラツ、ド径／コア径（比
）が約５０倍のものが得られる。この母材サイズは酸水
素バーナを用いた従来法による大径ファイバ母材の約１
０倍（ファイバ換算長）に達する。

また、本発明は電気炉を用いることで、酸水素炎によっ
た場合の悪影響、特に屈折率分布の変動と鳳濾減少の問
題を排除できる。酸水素炎に７ツ累−８ｉＯ□ガラスが
高温に曝されると、火炎からのＨ２Ｏによシ、 ２　Ｓ、ＦＯ，，５＋Ｈ２０→２５ｉｎ２＋２　ＨＦ　
　・・・（１）ＳｉＯ＋　４　）ＩＦ　ｉ”！　５ＩＦ
Ｊ　＋２８２０　　　　・・・（２）上記＋１３、（２
ン弐等の反応が起り、表向のフッ素（ＦｌがＨＦ、　Ｓ
ｉＦ４　　となって揮発してし１い、屈折率分布が−Ｊ
７！Ｊ４図に示すように変ってし１うと同時に母材の重
量も減少するわけである。

これに対し、本発明の′電気炉によるコラプスでは、上
記の高温のＨ２Ｏが存在しないので、（１）、（２）式
の反応は殆んど起らず、従って、屈折率分布の変化、本
被減少は抑えられる。

さらに、本発明の方法は谷ロッドやパイプを別個に作製
しておいて、これをロッドインチューブ法を繰返して順
次一体化するという簡単な方法で、第２図に示すような
高Ｎ、Ａである屈折率分布構造を実現できるという点で
有利である。

〔実施例〕

実施例１ ＶＡＤ法により作製した純ＳｉＯ２のガラスロッドを電
気抵抗炉を用いて延伸し、外径１２１１１＠φ、長さ７
００鵡の内側コア用ロッドとし次。別に、ＶＡＤ法によ
り作製した純ＳｉＯ２からなる多孔質母材を脱水、Ｆ際
加、透明化して、フッ素を２重量％含むフッ素−８１０
２ガラスからなる外径５０鵡φのロッドを得た。このフ
ッ素−８ｉｎ２０ツドの中央に超音波穿孔機を用いて内
径１２ｍφの穴を貫通させ、外側コア用フッ素−３ｉｎ
、パイプ材とした。

上記外側コア用フッ素−８ｉＯ□パイプを第１図に示し
九と同じ抵抗炉に取りつけ、下記の表１に示す条件でパ
イプ内壁をエツチング処理した。

仄で、内側コア用純５ｉｎ２０ツドを該パイプ中空部に
挿入し、表１の条件で前処理した後に、両以上で得らｆ
ｉ７を内側コア及び外側コアからなるガラスロッドを抵
抗炉を用いて外径８．５Ｗφに延伸し、複合コア用ロッ
ドとした。

’／ＡＤ法により外側コアパイプを作製した上記方法に
準じ、別途、外径５０鵠φでフッ素を２．５重量％含有
するクラッド用フッ素−８ｉＯ□ガラスロツドを得、こ
の中央部にも同様に内径８鵡φの孔を頁通させ、表１の
条件で内面エツチング処理して、クラッド用フッ素−８
１０２ガラスパイプを得た。該クラッド用フッ素−”ｌ
Ｏ。

ガラヌパイブと前記複合コア用ロッドを、前記したと同
様に表１の条件でコラップスして一体化した。

以上で得られたプリフォームは、第５図に示す屈折率分
布構造を有しており、Δ１は０．６％、Δ２はｏ、１ｓ
比であり、正常な屈折率分布でかつ、重量変化もきたし
ていなかった。’Ｅ７ｔ、これを線引きして、外径１２
５μｍ１内径コア径４μｍ。

外側コア径６．５μｍの所期の屈折率分布を有する１、
５５μｍ　分散シフトファイバを得た。

比較例１ 内側コア用５ｉｏ２０ツド、外側コア用２重量％フッ累
−８１０□ガラスノくイブ及びクラッド用２．５重量エ
フッ素−８１０２ガラスノくイブを、それぞれ実施例１
の場合と同様に作製し友が、抵抗炉にかえて酸水素バー
ナを用い、表２の条件でノくイブ内面エツチング、前処
理、コラップスを行った。なお、複合コア用ロッド外径
は４．５　ＩＩφ、クラッド用バイク径は２５ＩＩｌφ
にした。

表　　２ 得られたプリフォームは第４図のように変化し友屈折率
分布構造を有しており、重量は１０％減少していた。当
然このプリフォームからは所期の屈折率分布を肩するコ
アイノ（は得られなかった。

以上の実施例１、比較例１の結果から、抵抗炉を用いる
本発明の方法が、従来法の酸水素炎による悪影響の問題
ｆｔｍ決で＠次ことが明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明し次ように、不発明の分散シフト元ファイバ用
母材の製造方法は電気炉中で塩素または塩素化合物ガス
を含む雰囲気中で前処理加熱、コラップスを行なうこと
によシ、Ｈ２Ｏによる悪影響を排除できるので、正常な
所期の屈折率分布構造を有し、かつ重量減のない母材が
得られるに加え、従来の酸水素炎による場合よりも大型
母材を製造できるので、生理性を向上し、大量生産の途
を開〈産業上有利な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を説明する模式図、第２図は
階段状屈折率分布を有する分散シフト元ファイバの屈折
率分布を示す図、第５図は本発明の実施例で得られ九分
散シフト元ファイバ用母材の屈折率分布を示す図、第４
図は従来法（比較例）で得られ九九ファイバ用母材の屈
折率分布を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 純ＳｉＯ＿２からなる内側コア部及びその外周にあつて
   フッ素添加ＳｉＯ＿２ガラスからなる外側コア部を有す
   るコア部と、前記外側コア部外周にあつて該外側コア部
   より低い屈折率のフッ素添加ＳｉＯ＿２ガラスからなる
   クラッド部を有する階段状屈折率分布の分散シフト光フ
   ァイバ用母材を、内側コア用純ＳｉＯ＿２ロッドを外側
   コア用フッ素添加ＳｉＯ＿２ガラスパイプ内に収容せし
   めて加熱一体化してコア用複合ロッドとし、次に該コア
   用複合ロッドをクラッド用フッ素添加ＳｉＯ＿２ガラス
   パイプ内に収容せしめて加熱一体化することにより製造
   する方法において、加熱一体化は電気炉内で塩素又は塩
   素化合物を含む雰囲気下１０００〜１３００℃の温度範
   囲内で前処理加熱した後上記雰囲気下１８００〜１９０
   ０℃の温度範囲内で加熱することを特徴とする分散シフ
   ト光ファイバ用母材の製造方法。