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JP2004067459A - 光ファイバプリフォームとその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバ - Google Patents

光ファイバプリフォームとその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバ Download PDF

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Abstract

【課題】水素雰囲気に曝されても波長１，３８５　ｎｍ付近でのＯＨピークの上昇を抑制する光ファイバの製造に適した光ファイバプリフォームとその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバを提供する。
【解決手段】光ファイバプリフォームであって、該プリフォームを線引きして得られる光ファイバを波長１，３８５　ｎｍの光が伝搬するときのモードフィールド径の２倍に相当する領域の内側及び外側領域において、内側領域の半径方向における粘度分布の最大値が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］となる温度をＴｓとするとき、該温度Ｔｓにおける外側領域の半径方向における粘度分布の最大値Ｖｏ［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］よりも大きいことを特徴としている。
【選択図】　　図３
−

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長１，３８５　ｎｍにおける光の伝送損失が小さく、水素雰囲気に曝されても、ＯＨ基による伝送損失の上昇が小さい光ファイバプリフォームとその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に、一般のシングルモードファイバの伝送損失と波長との関係を示す。光ファイバを用いた通信には、安価な半導体レーザを使用することができることから、主に波長１，３００　ｎｍ又は１，５５０　ｎｍ付近の光が利用されている。しかし、最近の波長多重（ＷＤＭ）通信の技術の進歩に伴って、伝送容量を増加するために、波長１，３００　ｎｍから１，６００　ｎｍに亘る広い波長帯域を利用する必要が生じた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１に示すように、一般の光ファイバの伝送損失は、波長１，３８５　ｎｍ付近において急激に増加する。伝送損失が増加すると、光信号を長距離伝送するために、光を中継して増幅又は再生する中継局を増設しなければならず、通信システム全体のコストが増加する。
従って、波長１，３８５　ｎｍ付近における伝送損失の急激な増加を減少させる必要が生じた。
【０００４】
なお、図１において、波長１，３８５　ｎｍ付近における伝送損失のピーク値と、破線で示した伝送損失がなだらかに減少した場合の伝送損失の値との差を、以下、ＯＨピークと称する。例えば、図１におけるＯＨピークの値は、約０．０６　ｄＢ／ｋｍである。波長１，３８５　ｎｍ付近における伝送損失の急激な増加、すなわちＯＨピークは、光ファイバに含まれるＯＨ基が振動し、該波長の光を吸収することによって生じる。光ファイバに含まれるＯＨ基を減少するためには、光ファイバの母材であるプリフォームに含まれるＯＨ基を減少させる必要がある。
【０００５】
さらに、線引き直後の光ファイバのＯＨピークが十分に小さくても、何らかの原因で、光ファイバが水素雰囲気に曝されると、水素が光ファイバ中に拡散して行き、光ファイバを構成するガラス中に存在する欠陥と反応し、ＯＨ基を生じてＯＨピークが増大する可能性がある。
【０００６】
図２において、破線は、実線で示したＯＨピークが十分に小さい光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝した後に測定した伝送損失スペクトルで、波長１，３８５　ｎｍ付近のＯＨピークがおよそ０．１　ｄＢ／ｋｍ上昇している。波長１，２４０　ｎｍ付近のピークは光ファイバ中に拡散した水素によるものであり、光ファイバを大気雰囲気にしばらく置いて、水素が抜ければこのピークは消失するが、波長１，３８５　ｎｍ付近でのＯＨピークの上昇は不可逆であり、小さくなることはない。このため、ＯＨピークの上昇の原因となる、光ファイバ中の欠陥を十分に低減する必要がある。
【０００７】
本発明は、水素雰囲気に曝されても波長１，３８５　ｎｍ付近でのＯＨピークの上昇を抑制する光ファイバの製造に適した光ファイバプリフォーム（以下、単にプリフォームと称する）とその製造方法、及びこれを線引きして得られる光ファイバを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリフォームは、該プリフォームを線引きして得られる光ファイバを波長１，３８５　ｎｍの光が伝搬するときのモードフィールド径の２倍に相当する領域の内側及び外側領域において、内側領域の半径方向における粘度分布の最大値が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］となる温度をＴｓとするとき、該温度Ｔｓにおける外側領域の半径方向における粘度分布の最大値Ｖｏ［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］よりも大きいことを特徴としている。このとき、粘度分布の最大値ＶｏはＶｏ＞７．９０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］　とするのが好ましい。
【０００９】
本発明のプリフォームは、外側領域のクラッドが２層以上の多層構造からなり、該外側領域の最内側の内側クラッド層の温度Ｔｓにおける粘度よりも、内側クラッド層よりも外側にあるクラッド層のうち、少なくとも一つの温度Ｔｓにおける粘度が高い高粘度クラッド層を有している。なお、クラッドの最も外側には、温度Ｔｓにおける粘度がＶｏ未満である外側低粘度クラッド層を設けるのが好ましい。また、プリフォーム表面の温度Ｔｓにおける粘度は、Ｖｏよりも小さくするのがよい。
【００１０】
なお、外側領域のクラッドは、内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層で構成してもよい。
内側クラッド層に合成石英ガラスを用い、高粘度クラッド層には結晶型シリカを含む石英ガラス、例えば、天然石英又は結晶化合成石英ガラスを用いることができる。
【００１１】
さらに、本発明のプリフォームは、内側クラッド層に、塩素、ゲルマニウム、フッ素、リンのうち、少なくとも１種類のドーパントを含有させることによって、純粋な合成石英ガラスよりも粘度を低下させた合成石英ガラスを用い、高粘度クラッド層には、ドーパントを含まないか、もしくはドーパント量を低減させて内側クラッド層よりも粘度が高くなるようにした合成石英ガラスを用いることができる。なお、少なくともコア及び内側クラッド層を含む部分は、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法を用いて、又はそれらを適宜組み合わせて作ればよい。
【００１２】
本発明のプリフォームの製造方法は、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより、もしくは高粘度クラッド層を構成するガラス粒子を堆積させながら加熱することにより、該ロッドと該管を一体化することを特徴としている。なお、この加熱にはプラズマ火炎を用いるのが好ましい。
【００１３】
また、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料の火炎加水分解で生成したガラス微粒子を堆積して多孔質プリフォームを形成し、該多孔質プリフォームを脱水ガス含有雰囲気中において、９００〜１，２００　℃の温度範囲で脱水処理した後に、１，４００〜１，６００　℃でガラス化して高粘度クラッド層を形成することにより、プリフォームを製造することもできる。脱水ガスには、塩素ガスが使用される。
【００１４】
さらに、本発明のプリフォームの製造方法は、少なくともコア、内側クラッド層及び高粘度クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮させて該ロッドと該管を一体化するものである。あるいは、該ロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解することによって生成したガラス微粒子を堆積して外側低粘度クラッド層を形成することで、製造することもできる。
【００１５】
さらに、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化すると同時に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解することによって生成したガラス微粒子を堆積して外側低粘度クラッド層を形成する、製造方法を採用することもできる。また、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層及び外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化してもよい。
【００１６】
本発明の光ファイバは、上記プリフォームを加熱・線引きして得られ、波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失は、０．３５　ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．３０　ｄＢ／ｋｍ以下である。
また、該光ファイバを１％の水素雰囲気中に４日間以上放置したときの波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失は、０．３５　ｄＢ／ｋｍ以下であり、水素処理前の波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失と比較しても実質的に変化していない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のプリフォームは、その軟化温度付近における半径方向の粘度分布を制御することによって、プリフォームから線引きされた光ファイバが水素雰囲気に曝されても、波長１，３８５　ｎｍの伝送損失（ＯＨピーク）が上昇しにくくなるようにしたものである。
光ファイバが水素雰囲気に曝されると、水素が光ファイバ中に拡散し、光ファイバを構成するガラス中に存在する欠陥と反応し、ＯＨ基を生じてＯＨピークが増大する。
【００１８】
このような欠陥は、全てが初めからプリフォーム中に存在するわけではなく、温度が２，０００　℃前後にも達し、加えて、急激な形状の変化を伴う線引き工程において数多く発生する。従来のプリフォームを線引きした場合、線引き工程の条件によって、ＯＨピークの水素感受性は大きく変化する。
【００１９】
これに対して本発明のプリフォームは、線引きして得られる光ファイバを波長１，３８５　ｎｍの光が伝搬するときのモードフィールド径の２倍に相当する領域の内側及び外側領域において、内側領域の半径方向における粘度分布の最大値が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］となる温度Ｔｓを定義し、該温度Ｔｓにおける外側領域の半径方向における粘度分布の最大値Ｖｏ［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］　が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］　よりも大きくなるようにしたものである。
【００２０】
これにより、本発明のプリフォームを線引きして得られる光ファイバは、その線引き条件に左右されずに、水素雰囲気に曝されたときのＯＨピークの上昇が著しく抑制されるという、優れた特徴を有している。
この温度Ｔｓは、コアに通常用いられているＧｅをドープした石英ガラスベースのシングルモードファイバの場合で、１，６００　℃前後となる。
【００２１】
このようにして製造したプリフォームを線引きした場合、内側領域に比べて外側領域の粘度が相対的に高いため、外側領域で受ける線引き応力よりも、内側領域で受ける線引き応力の方が小さくなっているため、内側領域での欠陥生成は抑制される。反対に、外側領域では多数の欠陥が生成するが、伝搬する光の大部分は内側領域を通過するため、水素が光ファイバ中に拡散しても、ＯＨピークの上昇は殆ど認められない。
【００２２】
通常、コアにＧｅをドーブした石英ガラスベースのシングルモードファイバの場合、粘度調整を意図して、ドーパントをクラッドにドープしない限り、クラッドの粘度の方がコアの粘度よりも高くなり、かつ、実質的に半径方向で一定の組成となるのが普通であり、上述したような粘度分布にはならない。
【００２３】
本発明は、外側領域のクラッドを２層以上とし、該領域の最内層である内側クラッド層の粘度を低く、残るクラッド層のうち、少なくとも一つの層の粘度を高くした高粘度クラッド層を設けることにより、上述の粘度分布を実現したものである。なお、通常は、低粘度の内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造とすればよいが、高粘度クラッド層の粘度と厚さによっては、後述するように、３層構造とする方がよい場合もある。
【００２４】
モードフィールド径の２倍に相当する領域の内側の領域において、この半径方向における粘度分布の最大値が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］　となる温度Ｔｓのときの、内側領域より外側の領域での半径方向における粘度分布の最大値Ｖｏは、好ましくは７．９０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］以上とすると、本発明の効果が十分に発揮される。
【００２５】
なお、クラッドを内側クラッド層と高粘度クラッド層からなる２層構造とし、内側クラッド層の直径をプリフォーム外径の８０　％未満とした場合、Ｖｏ＝７．９０　程度であれば、ＯＨピークの上昇はほぼ０．０３　ｄＢ／ｋｍ以内におさまる。
内側クラッド層の外径は、水素によるＯＨピーク上昇を抑制するには小さい方がよいが、高粘度クラッド層に用いるガラスが、天然石英ガラスなどの伝送損失を著しく上昇させる可能性が高い材質の場合、十分に大きくしないと（概ねモードフィールド径の６倍以上）、初期損失が大きくなることがある。
【００２６】
Ｖｏの上限は、例えば、内側に合成石英ガラス、外側に天然石英ガラスという構成でプリフォームを製造した場合、概ね９．０程度となるが、これは内側領域のガラスに大量のドーパントを入れた場合には、より大きくすることができ、ドーパントを導入したことによる損失の増加等の弊害はその組成に大きく依存するため、一概に定義することはできない。
【００２７】
また、最外層を高粘度クラッド層とした場合、その粘度と厚さにもよるが、光ファイバ表面の残留応力が引張り応力になり、光ファイバの強度が低下するという問題を生じる場合がある。例えば、Ｖｏを高くし、高粘度クラッド層の厚さを薄くした場合には、ＯＨピークの上昇及び初期損失の上昇抑制に有利であるが、光ファイバ表面の残留引張り応力が特に大きくなり、線引きや巻き返し中、あるいはプルーフテスト中の光ファイバ破断につながる場合もある。
【００２８】
このような、光ファイバ表面の残留引張り応力を低減するためには、高粘度クラッド層より外側に、これより低粘度の外側低粘度クラッド層を附加することで、表面の残留引張り応力を低減、もしくは圧縮応力へ変化させることができ、光ファイバの強度を向上させることができる。外側低粘度クラッド層の、温度Ｔｓにおける粘度が、内側クラッド層の粘度と同程度の７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］であれば、十分な光ファイバ強度の向上効果を奏する。
【００２９】
内側クラッド層を構成するガラスの材質と、高粘度クラッド層を構成するガラスの材質を変えることで、プリフォームの半径方向に粘度分布を設けることができる。
一般的な光ファイバ用のプリフォームに用いられる合成石英ガラスは、四塩化珪素などのガラス原料ガスを酸化、あるいは火炎加水分解して製造され、ほぼ完全なアモルファス構造を有している。これに対し、天然に産出する石英を加熱・溶融して製造される天然石英ガラスは、石英に由来するクリストバライト型螺旋体や、それが転位した石英型螺旋体の微細結晶がアモルファス構造中に多数存在している。この微細結晶がガラスの流動を抑制するため、天然石英ガラスは合成石英ガラスに比べて粘度が高い。
【００３０】
合成石英ガラス中に微結晶を析出させた結晶化石英ガラスは、通常の合成石英ガラスよりも高い粘度を示す。また、合成石英ガラスに種々のドーパントを導入して、その粘度を容易に低下させることができる。一般的にドーパントを導入すると、紫外線吸収又は赤外線吸収などにより伝送損失が増加するが、塩素、ゲルマニウム、フッ素及びリンなどのドーパントは、通常の光ファイバ通信に使用される１，３００〜１，６００　ｎｍの波長領域では、それ程大きな損失増加を引き起こさないので、これらを用いるのが好ましい。
これらのうち、粘度の異なるガラスを用いて内側を低粘度、外側を高粘度とすることにより、光ファイバ中の光が伝搬する部分での欠陥の発生を抑制し、ひいては、光ファイバが水素雰囲気に曝されたときのＯＨピークの上昇は、著しく抑制される。
【００３１】
コア部及びその周辺のクラッド部分の製造には、公知のＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法、あるいはそれらを組み合わせた方法を採用することができる。内側クラッド層は、（１）伝送損失に対する影響が大きいために純度が要求されること、（２）粘度が低い方がよいことから、合成石英ガラス又は粘度を下げるドーパントをドープした合成石英ガラスを用いるのが好ましく、内側領域のクラッド部分の延長とすることができる。
【００３２】
コア部及び内側クラッド層を含むロッドの外側に、粘度の高い高粘度クラッド層を付与する第１の方法としては、高粘度クラッド層を含む管の中に該ロッドを配し、外部から加熱して管を収縮させ、ロッドと一体化する方法が挙げられる。このための加熱源としては、酸水素火炎、電気炉、プラズマトーチ等を用いることができる。
【００３３】
この第２の方法としては、上記ロッドの外周上に、高粘度クラッド層を構成するガラス粒子を散布して堆積させながら加熱し、ロッドとガラス粒子を一体化する方法が挙げられる。このための加熱源としては、プラズマトーチがよい。
【００３４】
高粘度クラッド層を付与する第３の方法としては、ＯＶＤ法、即ち、上記ロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解することによって生成したガラス微粒子を堆積して多孔質プリフォームを形成し、この多孔質プリフォームを塩素等の脱水ガス含有雰囲気中で、温度９００〜１，２００　℃の範囲で脱水処理した後に、１，４００〜１，６００　℃の温度雰囲気でガラス化することで、高粘度クラッド層を設ける方法が挙げられる。この場合、高粘度クラッド層が合成石英ガラスとなるため、内側クラッド層には、粘度を下げるドーパントを導入しておく必要がある。
【００３５】
また、高粘度クラッド層の外側に、外側低粘度クラッド層を付与する第１の方法としては、高粘度クラッド層を含むロッドの外周に、少なくとも外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、加熱・収縮させることにより、ロッドと管を一体化する方法が挙げられる。
高粘度クラッド層の外側に、外側低粘度クラッド層を付与する第２の方法としては、高粘度クラッド層を含むロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解させて生成したガラス微粒子を、堆積させる方法が挙げられる。
【００３６】
また、内側クラッド層の外側に、高粘度クラッド層及び外側低粘度クラッド層を付与する第１の方法としては、少なくともコアと内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層を含む管を被せた後、加熱・収縮させてロッドと管を一体化すると同時に、これに珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解させて生成したガラス微粒子を堆積させて外側低粘度クラッド層を付与する方法が挙げられる。
さらに、内側クラッド層の外側に、高粘度クラッド層及び外側低粘度クラッド層を付与する第２の方法としては、少なくともコアと内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層と外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、この管を加熱・収縮させて、ロッドと管を一体化する方法が挙げられる。
【００３７】
【実施例】
（実施例１）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎにて線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で１００μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で１２．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは７．９　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、０．０３０　ｄＢ／ｋｍと小さかった。
なお、図３乃至５は、プリフォームの比屈折率差と温度Ｔｓでの半径方向の粘度分布を示すグラフであり、上段は比屈折率差と構造との関係を示し、下段は粘度と光ファイバ相当半径との関係を示している。
【００３８】
（実施例２）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で９０μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で１７．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは７．９　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、０．０１４　ｄＢ／ｋｍと小さかった。
【００３９】
（実施例３）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で８０μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で２２．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは、７．９　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は全く認められなかった。
【００４０】
（実施例４）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で３５μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で４５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは７．９　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は全く認められなかった。
【００４１】
（実施例５）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で８０μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で２２．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは８．５　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は全く認められなかった。
【００４２】
（比較例１）
図４に示したような、コア周辺部のクラッドと同じ材質でクラッド全体を形成した通常のプリフォームを、線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎにて線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピークの上昇量を測定したところ、０．１０５　ｄＢ／ｋｍのピーク上昇が認められた。
【００４３】
（実施例６）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度５００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で１００μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で１２．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは７．９　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は０．０１１　ｄＢ／ｋｍと小さかった。
【００４４】
（比較例２）
図４に示したような、コア周辺部のクラッドと同じ材質でクラッド全体を形成した通常の光ファイバプリフォームを、線引き速度５００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎにて線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、０．０６０　ｄＢ／ｋｍのピーク上昇が認められた。
【００４５】
（実施例７）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度１５０　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で１００μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で１２．５μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは７．９　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は全く認められなかった。
【００４６】
（比較例３）
図４に示したような、コア周辺部のクラッドと同じ材質でクラッド全体を形成した通常の光ファイバプリフォームを、線引き速度１５０　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎにて線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、０．０４２　ｄＢ／ｋｍのピーク上昇が認められた。
【００４７】
（実施例８）
図５に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層、高粘度クラッド層及び外側低粘度クラッド層の３層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で１０５μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で７μｍ、外側低粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で３μｍとした。温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは８．５　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］、温度Ｔｓにおける外側低粘度クラッド層の粘度Ｖｔは７．６　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバの１　％プルーフテストを行ったが、光ファイバの断線は無かった。さらに、この光ファイバを１％水素雰囲気に４日間曝したときのＯＨピーク上昇量を測定したところ、ピークの上昇は全く認められなかった。
なお、本実施例において、高粘度クラッド層の厚さを光ファイバ換算で７μｍとしたにも拘わらず、断線が無かったのは、クラッドの最外側に外側低粘度クラッド層を設けたことによるものである。
【００４８】
（比較例４）
図３に示したような、内側領域のコア周辺部のクラッドを、外側領域の内側クラッド層と同じ組成のガラスで形成し、外側領域を内側クラッド層と高粘度クラッド層の２層構造としたプリフォームを線引き速度８００　ｍ／ｍｉｎ、線引き張力１．４Ｎで線引きし、光ファイバ外径１２５μｍ、比屈折率差＝０．３４　％、波長１，３８５　ｎｍでのモードフィールド径が１０μｍのステップインデックス型シングルモードファイバを製造した。
内側クラッド層の外径は光ファイバ径換算で１１１μｍ、高粘度クラッド層の厚さは光ファイバ換算で７μｍとし、温度Ｔｓにおける高粘度クラッド層の粘度Ｖｏは８．５　［ｌｏｇ［ｐｏｉｓｅ］］とした。この光ファイバの巻き返しを行ったところ、光ファイバは断線し、残存光ファイバ内部でも多数の折損箇所がみられた。断線の理由としては、クラッドの最外側に外側低粘度クラッド層を設けなかったことによるものと考えられる。
なお、上記実施例１〜８、比較例１〜４の結果を下記の表１にまとめて示した。
【００４９】
【表１】
Figure 2004067459
【００５０】
【発明の効果】
本発明のプリフォームを線引きして得られる光ファイバは、水素雰囲気に曝した場合でも、線引き条件に拘わらず、波長１，３８５　ｎｍ付近でのＯＨ吸収ピークの上昇が殆ど起こらない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般のシングルモードファイバの伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図２】光ファイバを水素雰囲気に曝したときの、伝送損失と波長との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１〜７及び比較例４の、プリフォームの比屈折率差と温度Ｔｓでの半径方向の粘度分布を示すグラフである。
【図４】比較例１〜３としてのプリフォームの、比屈折率差と温度Ｔｓでの半径方向の粘度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例８としての、プリフォームの比屈折率差と温度Ｔｓでの半径方向の粘度分布を示すグラフである。

Claims (23)

  1. 光ファイバプリフォームであって、該プリフォームを線引きして得られる光ファイバを波長１，３８５　ｎｍの光が伝搬するときのモードフィールド径の２倍に相当する領域の内側及び外側領域において、内側領域の半径方向における粘度分布の最大値が７．６０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］となる温度をＴｓとするとき、該温度Ｔｓにおける外側領域の半径方向における粘度分布の最大値Ｖｏ［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］が７．６０［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］よりも大きいことを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  2. 請求項１において、外側領域のクラッドが２層以上の多層構造からなり、該外側領域の最内側のクラッド層（以下、内側クラッド層と称する）の温度Ｔｓにおける粘度よりも、内側クラッド層よりも外側にあるクラッド層のうち、少なくとも一つの温度Ｔｓにおける粘度が高い層（以下、高粘度クラッド層と称する）を有することを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  3. 請求項２において、内側クラッド層に合成石英ガラスを用い、高粘度クラッド層に結晶型シリカを含む石英ガラスを用いたことを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  4. 請求項３において、高粘度クラッド層の結晶型シリカを含む石英ガラスが、天然石英又は結晶化合成石英ガラスであることを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  5. 請求項２又は３において、内側クラッド層に、塩素、ゲルマニウム、フッ素、リンのうち、少なくとも１種類のドーパントを含有させることによって、純粋な合成石英ガラスよりも粘度を低下させた合成石英ガラスを用い、高粘度クラッド層には、ドーパントを含まないか、もしくはドーパント量を低減させて内側クラッド層よりも粘度が高くなるようにした合成石英ガラスを用いたことを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  6. 請求項１において、粘度分布の最大値Ｖｏが、Ｖｏ＞７．９０　［ｌｏｇ（ｐｏｉｓｅ）］　であることを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  7. 請求項２乃至６のいずれかにおいて、クラッドが内側クラッド層及び高粘度クラッド層の２層からなることを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、クラッドの最も外側に、温度Ｔｓにおける粘度がＶｏ未満であるクラッド層（以下、外側低粘度クラッド層と称する）を有することを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、光ファイバプリフォーム表面の温度Ｔｓにおける粘度が、Ｖｏよりも小さいことを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、少なくともコア及び内側クラッド層を含む部分が、ＶＡＤ法、ＯＶＤ法、ＭＣＶＤ法、ＰＣＶＤ法を用いて、又はそれらを適宜組み合わせて作られたものであることを特徴とする光ファイバプリフォーム。
  11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  12. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、高粘度クラッド層を構成するガラス粒子を堆積させながら加熱し、該ロッドと該ガラス粒子を一体化させることを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  13. 請求項１２において、該加熱にプラズマ火炎を用いることを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  14. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料の火炎加水分解で生成したガラス微粒子を堆積して多孔質プリフォームを形成し、該多孔質プリフォームを脱水ガス含有雰囲気中において、９００〜１，２００　℃の温度範囲で脱水処理した後に、１，４００〜１，６００　℃でガラス化して高粘度クラッド層を形成することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  15. 請求項１４において、脱水ガスが塩素ガスである光ファイバプリフォームの製造方法。
  16. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア、内側クラッド層及び高粘度クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  17. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア、内側クラッド層及び高粘度クラッド層からなるロッドの外周に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解することによって生成したガラス微粒子を堆積して外側低粘度クラッド層を形成することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  18. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化すると同時に、珪素を含有するガラス原料を火炎加水分解することによって生成したガラス微粒子を堆積して外側低粘度クラッド層を形成することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  19. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを製造するに際し、少なくともコア及び内側クラッド層からなるロッドの外周に、少なくとも高粘度クラッド層及び外側低粘度クラッド層を含む管を被せ、該管を加熱・収縮することにより該ロッドと該管を一体化することを特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。
  20. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の光ファイバプリフォームを加熱・線引きして製造したものであることを特徴とする光ファイバ。
  21. 請求項２０において、波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失が、０．３５　ｄＢ／ｋｍ以下、好ましくは０．３０　ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
  22. 請求項２０又は２１において、該光ファイバを１％の水素雰囲気中に４日間以上放置したときの波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失が、０．３５　ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
  23. 請求項２０乃至２２のいずれかにおいて、該光ファイバを１％の水素雰囲気中に４日間以上放置したときの波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失が、水素処理前の波長１，３８５　ｎｍにおける伝送損失と比較して、実質的に変化しないことを特徴とする光ファイバ。
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