光纖用硅玻璃母材的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及主要使用于通信用途的單模光纖用的母材的制造方法、特別是涉及在與芯隔離的位置具有低折射率部的光纖用母材的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]單模光纖(單模式光纖)僅傳輸基模的光信號(hào)，因此，與存在由每個(gè)模式的傳輸速度不同導(dǎo)致的模分散的多模光纖相比，單模光纖作為可獲得較高的傳送容量的光纖主要用于長(zhǎng)距離的通信用途。近年來(lái)，這樣的單模光纖的使用范圍也擴(kuò)展到較短距離的用戶(hù)系、室內(nèi)配線(xiàn)等。在這樣的使用環(huán)境下，設(shè)想的彎曲半徑小于中?長(zhǎng)距離系的彎曲半徑。若光纖被彎曲，則具有傳播著的光容易泄露這樣的問(wèn)題，因此尋求即使是相同的彎曲半徑、光也難以泄露的光纖。
[0003]作為這樣的單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)，存在ITU-T G.657。G.657被進(jìn)一步分成子目錄，存在A1、A2、B2、B3這樣的子目錄。A系列要求與G.652D具有互換性。另外，子目錄的第2位的數(shù)字越大，越要求較小的彎曲損耗。在此，將即使是相同的彎曲半徑光也更難以泄露、換言之彎曲損耗較小的情況稱(chēng)為耐彎曲。
[0004]公知有幾個(gè)為了獲得耐彎曲的光纖特性而能夠采取的光纖構(gòu)造設(shè)計(jì)(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。
[0005]第一，如圖4所示，在具有芯301和包層部302的構(gòu)造中，存在提高芯301的折射率的方法。該第一個(gè)方法是通過(guò)提高將光封入于芯301的效果來(lái)制作可最容易地耐受直到某種程度的彎曲的光纖的方法，但在芯301內(nèi)會(huì)變得容易傳輸基模以外的被稱(chēng)為高次模式的模式。雖然通過(guò)縮小芯301的直徑能夠防止高次模式的傳輸，但會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題:由于縮小芯301的直徑，被稱(chēng)為模場(chǎng)直徑的光學(xué)特性變小，另外，被稱(chēng)為零分散波長(zhǎng)的光學(xué)特性變大，與ITU-T G.652、G.657標(biāo)準(zhǔn)之間缺乏互換性。
[0006]第二，如圖5所示，存在降低芯401附近的包層部(凹陷部)402的折射率的方法。將該第二個(gè)方法稱(chēng)為凹陷型折射率分布。在凹陷型折射率分布的情況下，由于能夠使提高芯401的實(shí)質(zhì)的折射率時(shí)出現(xiàn)的高次模式與凹陷部402的外側(cè)的包層部403耦合而泄露，并確?；５膫鬏敚虼?，能夠形成模場(chǎng)直徑不變小并且零分散波長(zhǎng)也不變大的結(jié)構(gòu)。雖然能夠一邊維持與ITU-TG.652標(biāo)準(zhǔn)之間的互換性一邊降低彎曲損耗，但若為了進(jìn)一步耐彎曲而使凹陷部402成為較深的折射率分布，則在芯401中傳播的基模也容易泄露，因此彎曲損耗的降低效果存在極限。因此，在凹陷型折射率分布中存在不滿(mǎn)足ITU-T G.657的一部分的子目錄標(biāo)準(zhǔn)這樣的問(wèn)題。
[0007]第三，存在如下方法:在包層部設(shè)置高折射率部，一邊確?；５膫鬏?，一邊使高次模式與選擇性地泄露的包層模式耦合。利用該第三個(gè)方法，能夠制作一邊維持與ITU-TG.652標(biāo)準(zhǔn)之間的互換性、一邊滿(mǎn)足ITU-T G.657的全部的子目錄標(biāo)準(zhǔn)的光纖。但是，需要在與高次模式的模式分布相對(duì)應(yīng)的位置配置高折射率部的精密的設(shè)計(jì)，進(jìn)而還要求制造時(shí)的精度，因此會(huì)導(dǎo)致制造成本的顯著上升。
[0008]第四，存在如下方法:在芯.包層構(gòu)造的光纖的包層部中途開(kāi)設(shè)空穴，將空氣層設(shè)在光纖內(nèi)?？諝鈱拥恼凵渎蚀笾聻?，因此，具有將在配置有空穴的內(nèi)側(cè)傳輸?shù)墓夥馊氲男Ч?。在該第四方法中，存在能夠一邊維持與ITU-TG.652標(biāo)準(zhǔn)之間的互換性一邊顯著地降低彎曲損耗的可能性。但是，若不進(jìn)行精密的空穴配置，則存在如下問(wèn)題:被稱(chēng)為極化波模式分散的光學(xué)特性劣化，并且，空穴的內(nèi)表面的清潔度等產(chǎn)生影響而使稱(chēng)為傳輸損耗的光學(xué)特性也劣化，難以滿(mǎn)足ITU-T標(biāo)準(zhǔn)。
[0009]第五，存在如下方法:如圖6所示，在隔著中間部502而與芯501稍微隔離開(kāi)的位置設(shè)置低折射率部(溝槽部)503，在低折射率部(溝槽部)503的外側(cè)設(shè)置包層部504。在該第五個(gè)方法中，存在如下效果:基模的模式分布形狀的翻折(日文:裾引§ )被溝槽部503抑制，在對(duì)光纖施加了彎曲時(shí)泄露的光量比例顯著降低。根據(jù)該溝槽部503的位置和折射率量的不同，耐彎曲的強(qiáng)度改變。能夠制作一邊維持與ITU-T G.652標(biāo)準(zhǔn)之間的互換性一邊滿(mǎn)足ITU-T G.657的全部的子目錄標(biāo)準(zhǔn)的光纖。
[0010]如此，在各方法中，在其光學(xué)特性、生產(chǎn)率等方面既有優(yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)，但特別是作為上述第五個(gè)方法的設(shè)置溝槽部的方法在光學(xué)特性、生產(chǎn)率方面優(yōu)異。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0013]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2012 - 250887號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_4] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0015]作為用于制作設(shè)有溝槽部的溝槽型的光纖用母材的方法之一，存在如下方法:使用MCVD法一邊使玻璃原料流向硅玻璃管的內(nèi)側(cè)一邊進(jìn)行加熱，在該硅玻璃管的內(nèi)部從半徑方向外側(cè)起以包層部、溝槽部、中間部、芯部的順序使透明硅玻璃堆積。在該方法的情況下，需要一邊保持外部的硅玻璃管的形狀一邊向內(nèi)部堆積，因此，通常一邊使正的摻雜劑和負(fù)的摻雜劑改變它們的濃度一邊整體添加，該正的摻雜劑用于使堆積的透明硅玻璃的折射率上升，該負(fù)的摻雜劑用于使折射率降低。但是，存在如下問(wèn)題:由于摻雜劑的添加量增大，因此容易產(chǎn)生瑞利散射，容易導(dǎo)致在通過(guò)拉絲而獲得的光纖中傳輸損耗的上升。另外，由于母材的大型化困難，因此存在制造成本較高的問(wèn)題。
[0016]作為用于制作溝槽型的光纖用母材的其他方法，存在如下方法:利用VAD法、OVD法來(lái)制作具有添加了正的摻雜劑的芯部和純硅玻璃的中間部的芯棒，在芯棒的外側(cè)套裝上已添加有負(fù)的摻雜劑的管。在該方法中，摻雜有氟的玻璃的粘度和構(gòu)成芯棒的中間部的純硅玻璃的粘度有很大的差異，因此，存在如下問(wèn)題:套裝時(shí)在芯棒和包層部的界面容易產(chǎn)生不匹配，形成光纖時(shí)容易導(dǎo)致由構(gòu)造不整齊損耗引起的傳輸損耗的上升。
[0017]基于以上那樣的以往方法的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制作具有優(yōu)異的光學(xué)特性的溝槽型的光纖用硅玻璃母材的方法。
_8] 用于解決問(wèn)題的方案
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明的光纖用硅玻璃母材的制造方法具有如下工序:制作硅玻璃微粉體的工序，該硅玻璃微粉體在其中心具有添加有用于提高硅玻璃的折射率的正的摻雜劑的芯部并在芯部的外周具有折射率比芯部的折射率低的中間部；制成第I芯棒的工序，在含有負(fù)的摻雜劑原料的氦氣氣氛中以使硅玻璃微粉體透明玻璃化的溫度進(jìn)行加熱從而制成在中間部的至少一部分添加有負(fù)的摻雜劑的透明硅玻璃制的第I芯棒；賦予硅玻璃微粉層的工序，所述硅玻璃微粉層在第I芯棒的外周成為溝槽部；制成第2芯棒的工序，在含有負(fù)的摻雜劑原料的氦氣氣氛中以使微粉層透明玻璃化的溫度進(jìn)行加熱從而制成在整個(gè)溝槽部添加有負(fù)的摻雜劑的透明硅玻璃制的第2芯棒；賦予硅玻璃的工序，所述硅玻璃在第2芯棒的外周成為包層部。
[0020]在本發(fā)明中，在制成第I芯棒的工序中，以中間部中的越靠外側(cè)的部分折射率越低的方式添加負(fù)的摻雜劑為佳。
[0021]在本發(fā)明中，溝槽部以使其折射率比中間部的折射率低的方式添加負(fù)的摻雜劑為佳。制成第I芯棒的工序和制成第2芯棒的工序中的負(fù)的摻雜劑原料是氟，制成第2芯棒的工序中的負(fù)的摻雜劑原料以比制成第I芯棒的工序中的含有負(fù)的摻雜劑原料的氦氣氣氛中的含氟氣體的濃度高的濃度含有含氟氣體為佳。更佳的是，制成第I芯棒的工序中的含有負(fù)的摻雜劑原料的氦氣氣氛是含有0.1體積％?10體積％的從SiF4、CF4, C2F6和SF 6中選擇的氟化合物氣體的氦氣氣氛，制成第2芯棒的工序中的含有負(fù)的摻雜劑原料的氦氣氣氛是含有10體積％?80體積％的從SiF4、CF4, C2F6、和SF6中選擇的氟化合物氣體的氦氣氣氛。
[0022]在本發(fā)明中，在制作硅玻璃微粉體的工序和制成第I芯棒的工序之間還具有在使非活性氣體含有氯的氣氛中以不使硅玻璃微粉體透明玻璃化的程度的溫度進(jìn)行加熱的工序?yàn)榧选Ａ硗?，在賦予硅玻璃微粉層的工序和制成第2芯棒的工序之間還具有在使非活性氣體中含有氯的氣氛中以不使硅玻璃微微粉層透明玻璃化的程度的溫度進(jìn)行加熱的工序?yàn)榧选?br>[0023]在本發(fā)明中，還具有使第I芯棒拉伸的工序和使第2芯棒拉伸的工序中的至少一者為佳。
[0024]在本發(fā)明中，還具有將第I芯棒的中間部的外周去除規(guī)定厚度的工序和將第2芯棒的溝槽部的外周去除規(guī)定厚度的工序中的至少一者為佳。
[0025]在本發(fā)明中，透明玻璃化前的硅玻璃微粉體的密度大于0.21g/cm3為佳。
[0026]在本發(fā)明中，透明玻璃化前的硅玻璃微粉層的密度小于0.21g/cm3為佳。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是表示利用實(shí)施方式的制造方法制造成的光纖用硅玻璃母材I的折射率分布的示意圖。
[0028]圖2是表示第I芯棒100、第2芯棒110和光纖用硅玻璃母材I的截面構(gòu)造的示意圖。
[0029]圖3是表示實(shí)施方式的制造方法的順序的流程圖。
[0030]圖4是表示為了獲得耐彎曲的光纖特性而能夠采取的光纖構(gòu)造設(shè)計(jì)的一例的折射率分布的示意圖。
[0031]圖5是表示為了獲得耐彎曲的光纖特性而能夠采取的光纖構(gòu)造設(shè)計(jì)的一例的折射率分布的示意圖。
[0032]圖6是表示為了獲得耐彎曲的光纖特性而能夠采取的光纖構(gòu)造設(shè)計(jì)的一例的折射率分布的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下，列舉實(shí)施例和比較例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的光纖用硅玻璃母材I的制造方法。
[0034]溝槽型的光纖如下構(gòu)成:位于中心的折射率比純硅玻璃的折射率高的芯部:與芯部相鄰地位于該