JPH0193434A - 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ｑｒｚ元ファイバ用母材の製造方法に関し、詳シく
ハシングルモードファイバ、特に１．５５μｍ波長帝で
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〕

従来の元ファイバ裏造技術の一つに、第２図に示すよう
にコア用ガラスロッド４をクラッド用ガラスパイグ５の
中空部に挿入した状態で、これ全水素を含む火炎以外の
加熱源例えばヒータ６等によシ加熱して溶着一体化（コ
ラップスと称する）して、コア／クラッドからなる構成
体７ｔｌ−作製し、該構成体７を高温炉？用いて線引き
し元ファイバとする方法がめり、ロッドインチューブ法
として仰られている。

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、この種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、コア径が小石く
クラツド径／コア径比の大きなシングルモードファイバ
母材を作製するにな、コラップスまでの操作を繰返す、
或は第３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））１０ｉ堆積してクラッド用スート体８を
形成する方法（例えば特願昭６１−７２４３３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、上記し次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（
ａ）又は（切に示す構造で、コア１が純粋石英（ＳｉＯ
，）ガラスからなり、クラッド２がフッ素含有石英（Ｆ
−ＳｉＯ２）ガラスからなシ、コアとクラッドの比屈折
率差がα５％以上となる分散シフトミシングルモードフ
ァイバを作製すると、伝送損失の小さなファイバが得ら
れないとめう問題がろつ九。

本発Ｆ！Ａｎシングルモードファイバ、特にコアがｓｉ
ｏｗガラス、クラッドがＦ−’３１０．ガラスからなシ
、１．５５／ｊｍで零分散となる分散シフト型シングル
モードファイバでろって、伝送損失の小さなファイバを
、ロッドインチューブ法を利用した方法で製造すること
全目的としてなされ次ものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明はＳｉ
Ｏ３ガラスからなるコア用ロッドｔその比屈折率差がＳ
ｉｎ、ガラスよりも（Ｌ５％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１００■以下
のフッ素含有ＳｉＯ．ガラスバイブを用い、上記力ロ熱
には水素を含む火炎以外の加熱源を用い、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金特徴とする元ファイバ用母
材の製造方法でろり、これにより伝送特注に優れ次し５
５μｍ帝零分散シフトシングルモードファイバ金効率の
良いロッドインチューブ法を利用して製造すること′ｔ
−実現するものでおる。

以下に本発明に到達し友経緯から始めて、本発明の詳細
な説明する。

コアがＳｉＯ！、り２ツドがＦ−５ｉｏｓガラスからな
り第１図（ａＪ又は（１））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
ｌ１５％以上と大きく、かつコア径が５μｍ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）添加ｔｔ−大きくとる必要があり、ま九、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Ｓｉｎ、にＦ’ｉｆ添加してＦ−８ｉＯ，とす
ると、その物性がＳ１０！とは異ってくるが、特に粘性
において大きく変化し、Ｆの添加によってＳｉＯ．の粘
性に大巾に低下する。Ｆ添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。

コラッグス法で本発明の目的とする細径Ｓｉｎ。

コア、大径のＦ−８１−クラッドからなる構造体の作製
ｔ″試みると、加熱の際にタララドガラスがより軟かく
なる丸め、このタララドガラスがコアガラスによシ低温
状態で浴着してしまいへコアガラス表面が充分な加熱に
よる滑らかな状態（アレのない状態ンとなる以前に一体
化してしまう。そのためにコア／クラッド界面にはアレ
が残る度合が大きくなり、これがファイバの伝送損失の
劣下を招く大きな賛因となっていた。

ｉた、Ｆ−ＳｉＯ１ガラスにおいては、ＳｉＯ．ガラス
に比して、金属イオン等の拡散速度が高温下で大きく、
特にＦ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ｔ？＋注に−ＩＮ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
元ファイバの伝送損失が大きく劣下する。

そこで本発明者らは、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、
実験を重ね次。

この結果、クラッドとなるＦ−ＳｉＯ１ガラスパイプと
して、屈折率値がＳｉＯ．ガラスに比べ比屈折率差で１
５％以上小さな場合、パイプの外径が１００■よシ小さ
いパイプを用いて、加熱源として水素を含む火炎以外の
加熱源を用いてコラップスを行ない、さらにコラップス
後のコア径を人、クラツド径ｉＢとするとき、下記のの
条件を満せば、コア／クラッド界面の影響が少なくなり
、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Ｓ　ｉｏ！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−ＳｉＯ２ガ２スからなるり２ツド用
のパイプは、例えば特願昭５３−１５７６５９号明ＭＩ
Ｆ、同５８−１９５２０９号明細書、同６０−１０３９
９７号明細誉等に提案される方法によシ、径方向に比較
的均一にＦが添加されｆＩ−尚純匿な石英ガラス母材上
作製することができるので、超音波穿孔機等によシ該母
材中夫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。該クラッド用バイグの外径は１００−
以下が好ましい。１００ｍ１越えるとコア部表面全充分
に高温とすることが難かしくなるからである。

コアのＳｉＯ．ガラスロッドは、原料ガス中に［有］０
３等のドーパント全導入しない条件でＢｉｏ、スート体
を作製し、これｔ−Ｃｌ４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
のガラスロッドを作製できるＯ 次に第２図に示すように、クラッド用Ｆ−ＳｉＯ２パイ
プ５の中空部にコア用ＳｉＯ．ロッド４を挿入した状態
で、水素を含む火炎以外の加熱源例えばヒータ６で該パ
イプ外側から加熱し、コラップスしてコア／クラッド構
成体７を得る。

本発明に用いられる水素を含む火炎以外の加熱源として
は、例えばカーボン、ジルフニ７％への誘電加熱＃　Ｃ
Ｏ炎、　ａＳ、炎、ＣＮ炎等が挙げられる。

コラップス後のコア径Ａとクラツド径Ｂについては、ま
すＡ≧３１１ＩＫが好ましく、これはこの径よυ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
ア周辺に気泡上巻き込んだシ、コアの偏心が大きなもの
となったシして良好なコラップス体が得られないからで
ある。

またＢ　／　Ａ≧４及び１／２（Ｂ−Ａ）≧１２＋ｗｇ
という条ＩＩ！Ｆは、いずれも得られるファイバの伝送
損失に大きな影響金与える残留水分ｔを所定の値に制限
するという理由による。

コアとクラッドの比屈折率差がα７％で、コア径が５μ
ｍ１フアイバ外径が１２５μｍの第１図（ａ）の構造の
ファイバを、通電加熱によるコラップスと、第３図に示
すスート堆積法？組合せて合成し次。

この時コラップス後のクラツド径Ｂ’ｉ５０■又は３５
■の一定値にしてコア径Ａを変えて、クラツド径／コア
径＝　Ｂ　／　Ａの変化に対する、該光ファイバの波長
１．０　μｍでの伝送ロスを調べた。これにより不純物
の存在が推定できる。

この結果全第４図に示す。黒丸印実１ｕＢ＝５０園、黒
三角印破ｌＩＩはＢ＝３５目の場合である。

を友、コア径を５−の一定値にして、クラッドの肉厚す
なわち’／２（Ｂ−Ａ）ｔ−変化させたときの、波長ｔ
ｏμｍでの伝送損失（６Ｂ／ｋｍ）の変化’ｔ＠５図に
黒三角印破線で示す。

第４図及び第５図の結果から、本発明の限定する範囲の
Ｂ／Ａ≧４．’／２（Ｂ−Ａン≧１２＋ｏ＋にオイテ、
伝送ロスが減少していることが判る。

〔実施例〕

実施例及び比較例 ｖＡＤ法によシ高純度なＳｉＯ．ガラスロッドを合成し
、これをヒータがカーボンでるる抵抗炉を用いて、所定
の外径に廷伸しコア用ロッドを得た。一方、比屈折率差
でＳｉｎ、ガラスに比べ［Ｌ７チ低い屈折率のＦ含有Ｓ
ｉＯ１ガラスロッドｌｉ　ＭＡＤ法により合成し、これ
を上記と同様の炉で延伸し次盪その中央を穿孔して所定
サイズのクラッド用パイプ七作展し友。表２にコア用ロ
ッドとクラッド用パイプの組合せｔ示す。Ｎｏ、　１　
、　Ｎｏ。

２、　Ｎｏ、　５．　Ｎｏ、　６．　Ｎｏ、　８が本発
明品（実施例）で＠　ｔ）　、　Ｎｏ、　５．　Ｎｏ、
　４．　Ｎｏ、　７．　Ｎｏ、　９　　が比較品（比較
例）である。

以上のコア用ロッド金クラッド用パイプの中空部に挿入
し、両者の界面にＣ４５００ａｃ／分およびＳＦｍ　５
００　ｃｃ／分七導入しながら、Ｎ００１〜Ｎ００８の
ものは温度的１８００℃の抵抗炉により加熱し、Ｎｏ、
　９については酸水素炎を用いて加熱し、パイプの一端
より該パイプを収縮させることによシ、上記コアロッド
とタララドパイプとｔ溶着一体化させた（第２図参照）
。

得られた構成体を抵伸し、この砥伸体の外周部に！＠３
図の構成のＭＡＤ法によタ５１０３スート七堆槓させて
スート体とした。ＳｉＯ．スート層の厚さは、これ金フ
ッ素添加およ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、そのコ
ア径が５μｍとなるような所定厚さとし友０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５ステツプの条件で透明化して
ファイバ母材とし、これｔ−線引きして外径１２５μｍ
５コア径５μｍのファイバを得た。

得られた谷ファイバの波長１．０μｍにおける損失（Ｃ
１，ｏ）および波長依存性のない損失（α。）を測定し
た。これ等の結果もまとめて表２に示す。ま九表２には
載せていないが、ＯＨ基による１、３８μｍ波長での吸
収損失について［Ｎｏ。

９以外ｉ；ｔ：　２　ｄＢ／ｋｍ以下と低いものでめっ
たが、Ｎｏ、　　９　Ｆ’１５．５　ｄＢ／ｋｍと大＠
な値を示した◎これはコラップスの際の加熱源のちがい
に基因すると考えられる。

以上の結果から、コア径Ａおよびクラツド径Ｂが本発明
の限定する範囲２条件を満足しかつ加熱源として水素金
倉む火炎以外のものを用いた場合に、伝送特性が優れ友
シングルモードファイバが得られていることが明らかに
わかる。

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、本発明は特定の寸法関係にあるコアロッドとクラッ
ドパイプ全水素を含む火炎以外の加熱源で浴着一体化す
ることにより、従来法では得が友かつ次５１０２コア／
　Ｆ−８ｉＯ，クラッドで第１図（ａ）及び（１１）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た。特にＳｉｎ、コア／　
Ｆ−８ｉＯ１クラツドの分散シフトをシングルモードフ
ァイバで伝送損失の小さなものを簡単な製法で実現でき
る点で、非常に有利でろる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（１））　Ｕ本発明に係わるシングル
モードファイバの屈折不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ろって
、第２図はコラップス工程を、第３図はスート堆積工程
を示す◇ 第４図はクラツド径／コア径比＝Ｂ７Ａと波長ｔｏμｍ
における伝送損失（ａＢ／ｋｍ）　　■関係を示す図表
である。 第５図はクラッド半径とコア半径の差１／２（Ｂ−Ａ）
−と、波長ｔｏμｍ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１０
   ０ｍｍ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以外の加熱源を用い、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≧３ｍｍ Ｂ／Ａ≧４ １／２（Ｂ−Ａ）≧１２ｍｍ｝ 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。