JPH0193433A - 光ファイバ用母材及びその製造方法 - 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〕 本発明は元ファイバ用母材の製造方法に関し詳しくはシ
ングルモードファイバ、特に１．５５μｍ波長帯で零分
散となる分散シフト型シングルモードファイバ用母材の
製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の元ファイバ製造技術の一つに、第２図に示すよう
にコア用ガラスロッド４全クラツド用ガラスパイプ５の
中空部に挿入した状態で、これを加熱により溶着一体化
（コラップスと称する）して、コア／クラッドからなる
構成体７を作製し、該構成体７を高温炉を用いて線引き
し元ファイバとする方法がオシ、ロッドインチューブ法
として知られている。

近年、分散シフト型等のシングルモードファイバの開発
が進んでいるが、この樵のファイバは、コアとクラッド
の屈折率差が大きく、コア径が小さく、シかもクラツド
径／コア径（比）が大きいという構造が要求される。

前記したロッドインチューブ法によシ、コア径が小さく
、クラツド径／コア径比の大きなシングルモードファイ
バ母材を作製するには、コラップス１での操作を繰返す
或は第５図に示すようにコア／クラッドからなる構成体
７の外周に、更にバーナ９の火炎中に合成したガラス微
粒子（スー））１０を地核してクラッド用スート体８を
形成する方法（例えば％願昭６１−７２４５５号公報）
等が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した従来技術によってシングルモー
ドファイバ、特にファイバ断面の屈折率分布が第１図（
ａＪ又は（ｂｌに示す構造で、コア１が純粋石英（Ｓ１
０□）ガラスからなシ、クラッド２が７ツ累含有石英（
Ｆ−８１０２）　　ガラスからなり、コアとクラッドの
比屈折率差が０．５％以上となる分散シフト型シングル
モードファイバを作製すると、伝送損失の小さなファイ
バが得られないという問題があった。

本発明はシングルモードファイバ、特にコアシングルモ
ードファイバであって、伝送損失の小さなファイバを、
ロッドインチューブ法全利用した方法で製造することを
目的としてなされたものである。

〔問題点ｔ−解決するための手段及び作用〕本発明は８
１０２　　ガラスからなるコア用ロッドをその比屈折率
差が５１ｏ２　　ガラスニジも０．５％以上小さいクラ
ッド用パイプの中空部内に挿入して加熱することによシ
両考を溶着一体化する工程を有する元ファイバ用母材の
製造方法において、上記クラッド用パイプとして外径５
０騙以下の７ツ素含有ＳｉＯ□　ガラスパイプを用い、
上記加熱には水素を含む火炎を加熱源として用い、かつ
溶着一体化した後のコア径Ａおよびクラツド径Ｂが の上記条件を満足することを特徴とする光フアイバ用母
材の製造方法であ夛、これによシ伝送特性に優れ九１．
５５μｍ帯零分散シフトシングルモードファイバを効率
の良いロッドインチューブ法を利用して製造することを
実現するものである。

以下に本発明に到達した経緯から始めて、本発明の詳細
な説明する。

コアが８１０２、クラッドがＦ−３ｉＯ２ガラスからな
シ第１図（ａｌ又は（ｂｌに示す屈折率分布構造であっ
て、分散シフト型等のコア・クラッドの比屈折率差が０
．５以上と大きく、かつコア径が５μ−程度と小さなフ
ァイバ全作製しようとすると、クラッドへのフッ素ＣＦ
）　ｍ加量を大きくとる必要があシ、また、クラツド径
／コア径比を大きく形成する必要がある。

ところでＳｉＯ□にフッ素ＣＦ）　？添加してＦ−８１
０２とすると、その物性が５ｉｎ２　　とは異ってくる
が、特に粘性において大きく変化し、Ｆの重加によって
ＳｉＯ□　の粘性は大巾に低下する。Ｆｔｉ加量の多い
シングルモードファイバではこれが特に顕著になる。

コラップス法で本発明の目的とする細径５１ｏ２コア、
太径のＦ−３ｉＯ２クラツドからなる構造体の作製を試
みると、加熱の際にクラッドガラスがより軟かくなるた
め、このクラッドガラスがコアガラスによシ低温状態で
溶着してしまい、コアガラス表面が充分な加熱による滑
らかな状態（アレのない状態）となる以前に一体化して
し１う。その九めにコアークラッド界面にはアレが残る
度合が大きくなシ、これが７アイパの伝送損失の劣下金
招く大きな要因となっていた。

また、Ｆ−８１０２ガラスにおいては、５ｉｎ２ガラス
に比して、金輌イオン等の拡散速度が高温下で大きく、
特に？濃度の高いガラスでは、コラップスまたは線引等
の加熱工程において、外部から混入する、元ファイバの
伝送特性に有害な金属やＯＨ基等の不純物が、コア近辺
に拡散する度合が高くなる。これによっても光７アイパ
の伝送損失が大きく劣下する。

そこで本発明名らは、上記の物性差による影響ができる
だけ小さくなるような、加熱工程での加熱源、そのとき
のコアとクラッドのサイズ等を求めて、詳細に検討し実
験を重ねた。

この結果、クラッドとなるＦ−３ｉＯ２ガラスパイプと
して、屈折率値が３１０□　ガラスに比べ比屈折率差で
０．５％以上小さな場合、パイプの外径が５０１ｍより
小さいパイプ金量いて、加熱源として水素金倉む火炎上
用いてコラップスを行ない、さらにコラップス後のコア
径ｔ　Ａｓクラッド径′ｆｒ：Ｂとするとき、下記の Ａ≧２腸、 Ｂ／Ａ≧６、 Ｈ（ｓ−Ａ）２７編 の条件？満せば、う１くコラップスでき、また不純物、
特に残留水分の影響も、実用ファイバとしては無視でき
る程小さなＳｘ　Ｏ２コアの分散シフトシングルモード
ファイバが得られることが判った。

本発明に用いるＦ　−ＳｉＯ□ガラスからなるクラッド
用のパイプは、例えば特願昭５３−１３７６５９号明細
書、同５８−１９５２０９号明細書、同６０−１０３９
９７号明細書等に提案される方法により、径方向に比較
的均一に２が添加され比高純度な石英ガラス母材を作製
することができるので、該母材中央に機械的に穿孔する
ことにより所望のパイプを得ることができる。該クラッ
ドパイプの外径は５０１！１１以下、肉厚は２０酊以下
が好ましい。これらの値を越えるとコア部表面を充分に
高温とすることが難かしくなるからである。

コアの８１０．　　ガラスロッドは、原料ガス中にＧｅ
Ｏ等のドーパントを導入しない条件で８１０２スート体
を作製し、これをＣＩ！２等の塩素系ガスで充分に脱水
処理した後、さらに加熱して透明化することにより所望
のガラスロッドを炸裂できる。

以上のようなりラッド用Ｆ−８１０２パイプの中空部に
コア用５ｚＯ２ロッドを挿入した状態で、水素を含む火
炎で該パイプの外側から加熱しコラップスする。

本発明に用いられる水素を含む火炎としては、例えばＨ
２１０２炎、天然ガス１０２炎、メタン１０２やプロパ
ン１０２等の炭化水素１０□炎等が手軽で強い火力が得
られる点で好ましい。

コラップス後のコア径Ａとクランド径Ｂについては、ま
すＡ≧２ＩｒｌＩが好ましく、これはこの径よりも細く
なると、コラップス過程にてコアが蛇行し易くなり、コ
ア周辺に気泡を巻き込んだり、コアの偏心が大きなもの
とがったりして良好なコラップス体が得られないからで
ある。

またａ　／　Ａ≧６及び３Ａ（Ｂ−Ａ　）≧７０という
条件は、いずれも得られるファイバの伝送損失に大きな
影響を与える残留水分量を所定の値に制限するという理
由による。

コアとクランドの比屈折率差が０．５％で、コア径が５
μｍ１フアイバ外径が１２５μｍの第１図ｔａ＋の構造
のファイバｋ　、Ｈ２／　ｏ２炎によるコラップスと、
＠３図に示すスート堆積法を組合せて合成した。このと
き、コラップス後のＢを２４１１１１と一定値にしてコ
ア用ロッド外径Ａの値を主に変えて、クラツド径／コア
径すなわちＢＺＡを変化させた場合の、光ファイバの１
．３８μｍにおける伝送ロスの変化を調べた。１．３８
１１ｍでの伝送ロスは残留ＯＨ景を推定できる。この結
果は第４図のグラフに示すとｂ５であって、本発明の範
囲のａ　／　Ａが６以上で伝送ロスが急激に低下してい
ることが判る。

〔実施例〕

実施例及び比較例 ＶＡＤ法によジ高純度なＳ工０２　　ガラスロッドを合
成し、これをヒータがカーボンである抵抗炉を用いて、
所定の外径に延伸した。一方、比屈折率差で８１０２　
　ガラスに比べ０．７％低い屈折率のＦ含有８１０２　
　ガラスロッドをＶＡＤ法により合成し、これらの中央
を穿孔し、次に延伸して所定サイズのクラッド用パイプ
を作製した。

表１にロッドとパイプの組合＜を示す。４１〜Ａ３が本
発明品（実施例）であり、Ａ４〜Ａ６は比較品（比較例
）である。

以上のガラスロッドをクラッド用ガラスパイプの中空部
に挿入し、両者の界面に（３１２３ｏ　。

ｅｅ／分及びＳＦ６５００００７分を導入しながら、Ｈ
２１０２炎バーナによジ約１８００ＤＫ加熱し、パイプ
の一端より該パイプを収縮させることにｊ、り、上記コ
アロッドとクラッドパイプとを溶着一体化させた（第２
図参照）。得られた構成体を延伸し、この延伸体の外周
部に第３図の構成のＶＡＤ法によ’）　、Ｓ　１０２　
　スートを堆積させた。ＳｉＯ２　　スート層の厚さは
、これをフッ素添加及び透明化して線引用プリフォーム
とした後、外径１２５μｍ　のファイバに線引きしたと
き、コア径が５μｍ　となるような所定厚さとした。

該スート体を表１の第１ステツプの条件で脱水し、第２
ステツプの条件でフッ素添加し、第３ステツプの条件で
透明化してファイバ母材とし、線引きし、外径１２５μ
ｍ１コア５μｍのファイバを得友。

得られ九各ファイバの波長１．３８μｍ　における損失
（αｔＪ８）を測定した。これ等の結果を表２に示す。

表２の結果からコア径Ａおよびクラツド径Ｂが本発明の
限定する範囲、条件を満足する場合に伝送損失特性が優
れたシングルモードファイバとなっていることが明らか
に判る。

表　　１ 〔発明の効果〕 以上の説明及び実施例、比較例の結果から明らかなよう
に、本発明は、従来のロッドインチューブ・コラップス
を利用した方法では伝送損失の小さな７アイパが得られ
なかった、ＳｉＯ２コア／　ｖ−ｓ１ｏ２　　クラッド
で第１図（ａｌ、（ｂｌに示す屈折率分布のシングルモ
ードファイバで伝送損失が小さいものの製造を可能とし
、特にこの種の分散シフト型シングルモードファイバで
伝送損失の小さなものを実現できる点で、非常に有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ及び（ｂｌは本発明に係わるシングルモー
ドファイバの屈折率分布構造及びガラス組成を説明する
図である。 第２図及び第３図は本発明の実施態様の説明図であって
、第２図はコランプス工程を、第３図はスート堆積工程
を示す。 第４図はクラッド径／コア径比：Ｂ／Ａと波長１．５８
／ＪＨにおける伝送ロス（ｄＢ／Ｋｍ）の関係を示す図
表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＳｉＯ＿２ガラスからなるコア用ロッドをその比屈折率
   差がＳｉＯ＿２ガラスよりも０．５％以上小さいクラッ
   ド用パイプの中空部内に挿入して加熱することにより両
   者を溶着一体化する工程を有する光ファイバ用母材の製
   造方法において、上記クラッド用パイプとして外径５０
   ｍｍ以下のフッ素含有ＳｉＯ＿２ガラスパイプを用い、
   上記加熱には水素を含む火炎を加熱源として用い、かつ
   溶着一体化した後のコア径Ａおよびクラッド径Ｂが ｛Ａ≧２ｍｍ Ｂ／Ａ≧６ １／２（Ｂ−Ａ）≧７ｍｍ｝ の上記条件を満足することを特徴とする光ファイバ用母
   材の製造方法。