特許 6393314 イッテルビウムドープ光ファイバの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6393314

(24)【登録日】2018年8月31日

(45)【発行日】2018年9月19日

(54)【発明の名称】イッテルビウムドープ光ファイバの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/018 20060101AFI20180910BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20180910BHJP

【ＦＩ】

   C03B37/018 B

   G02B6/02 356A

   G02B6/02 376A

【請求項の数】16

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-511165(P2016-511165)

(86)(22)【出願日】2014年3月26日

(65)【公表番号】特表2016-524579(P2016-524579A)

(43)【公表日】2016年8月18日

(86)【国際出願番号】IN2014000190

(87)【国際公開番号】WO2014178063

(87)【国際公開日】20141106

【審査請求日】2017年3月10日

(31)【優先権主張番号】1306/DEL/2013

(32)【優先日】2013年5月3日

(33)【優先権主張国】IN

(73)【特許権者】

【識別番号】596020691

【氏名又は名称】カウンスィル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ

【氏名又は名称原語表記】ＣＯＵＮＣＩＬ ＯＦ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＆ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ

(73)【特許権者】

【識別番号】515302875

【氏名又は名称】デパートメント オブ エレクトロニクス アンド インフォメーション テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】100081318

【弁理士】

【氏名又は名称】羽切 正治

(74)【代理人】

【識別番号】100132458

【弁理士】

【氏名又は名称】仲村 圭代

(72)【発明者】

【氏名】セン、ランジャン

(72)【発明者】

【氏名】サハ、マイトレイー

【審査官】 増山 淳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３８８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６２４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７６７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１３７２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２６０８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８２６２８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５０５２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００８０８２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０９−０２５１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５９６１６８２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２１７５６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Maitreyee Saha et al.，Large Core Yb-doped Optical Fiber through Vapor Phase Doping，Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering，２０１３年 ５月 ３日，Vol. 8775

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０３Ｂ ３７／００ − ３７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気相ドープ技術を使用したイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバの製造方法であって、
（ｉ）ＭＣＶＤ法を用いて、温度１９００から１９８０℃の範囲内で、シリカガラス基体管の内部に純シリカクラッド層を堆積させる工程と、
（ｉｉ）ＡｌＣｌ_３およびＹｂ（ｔｈｄ）_３を、それぞれの昇華チャンバへ入れ、それぞれ温度１００から１７０℃の範囲内、温度１８０から２６０℃の範囲内で昇華させ、Ａｌ前駆体とＹｂ前駆体を得る工程と、
（ｉｉｉ）Ａｌ前駆体を流量１０から５０ｓｃｃｍの範囲内で、Ｙｂ前駆体を流量１００から３００ｓｃｃｍの範囲内で、工程（ｉｉ）の昇華チャンバに予熱されたヘリウムを供給する工程と、
（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）で得られたヘリウムとともにＡｌおよびＹｂ前駆体を、リボンバーナで温度が１８０−３７０℃の範囲内に調整された基体管に輸送する工程と、
（ｖ）Ｏ_２ガスを、温度１５から４０℃の範囲内、流量８０から１５０ｓｃｃｍの範囲内で、ＳｉＣｌ_４バブラ内に通過させ、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２混合ガスを基体管へ輸送する工程と、
（ｖｉ）基体管内でＳｉＣｌ_４、Ｏ_２、Ａｌ前駆体、Ｙｂ前駆体およびヘリウムを混合した後に同時に酸化させ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を形成する工程と、
（ｖｉｉ）Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を目標濃度に設定したＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層を堆積させ、堆積管を得る工程と、
（ｖｉｉｉ）温度１９００−２３００℃の範囲内で堆積管を破壊させ、加工済プリフォームを得る工程と、
（ｉｘ）工程（ｖｉｉｉ）で得られた加工済プリフォームから、ファイバを延伸し、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバを得る工程と、
を含むイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバの製造方法。

【請求項2】

工程（ｉ）において、温度は、１９１０から１９６０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

工程（ｉｉ）において、ＡｌＣｌ_３の昇華温度は、１２０から１６０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

工程（ｉｉ）において、Ｙｂ（ｔｈｄ）_３の昇華温度は、２００から２４０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

工程（ｉｖ）において、リボンバーナの温度は、２００から３５０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

工程（ｖｉｉ）において、コア層の数は、１から４０の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

工程（ｖｉｉ）において、焼結コア層を堆積させる温度は、１７７０から１９２０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

工程（ｖｉｉ）において、焼結コア層を堆積させる温度は、１８２０から１８８０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

工程（ｖｉｉ）において、焼結コア層は、バーナ移動速度が９から１４ｃｍ／ｍｉｎの範囲内で堆積される、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

工程（ｉｘ）において、コアガラスのＮＡ（開口数）は、０．０６から０．３２の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

工程（ｉｘ）において、ファイバのＡｌ_２Ｏ_３含有量は、０．５から１８モル％の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

工程（ｉｘ）において、ファイバのＹｂ_２Ｏ_３濃度は、０．２から２．０モル％の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

工程（ｉｘ）において、ファイバのＹｂ_２Ｏ_３濃度は、０．２５から１．２５モル％の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

工程（ｖｉｉｉ）において、破壊温度は、２０５０−２２５０℃の範囲内である、請求項１に記載の方法。

【請求項15】

加工済プリフォームの長さは、４５ｃｍまでである、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

製造されたファイバのコア径は、全径１２５μｍのうち、１０から５０μｍの範囲内である、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気相ドーピング技術によるイッテルビウムドープ光ファイバの製造方法に関する。特に、本発明は、気相ドーピング技術によるＹｂ／Ａｌドープ光ファイバの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

希土類（ＲＥ）ドープ光ファイバは、光増幅器、ファイバレーザおよびセンサ分野において有望なアプリケーションとして知られている。これらのようなファイバのコアにドープされた希土類元素は、活性媒体として機能する。幅広い波長をカバーするレーザや増幅器を得るために、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｓｍ、ＨｏおよびＴｍのような異なる希土類元素を、添加してもよい。希土類（ＲＥ）ドープファイバレーザは、それらが小型であること、優れたビーム品質に優れていること、そして取り扱いやすいことから、大部分のアプリケーションにおいて、ガスレーザまたは固体レーザに取って代わるようになっている。その結果、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｌａｓｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓから発表された報告によると、ファイバレーザの市場成長は約１６％も拡大し、２０１２年には総売上１３億５千万ドルに到達した。ファイバレーザ装置は、材料加工（裁断、削正および彫刻）、測距、医療用かつ軍事用アプリケーションといったような様々なアプリケーションに適している。従って、多様な設計、組成および適度な希土類元素濃度を有する希土類ドープ光ファイバの製造には、多くの研究の関心が寄せられている。ファイバの性質の改善およびプロセス再現性の増加が、主な目的となっている。

【0003】

Ｒ．Ｊ．Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ、Ｂ．Ｃ．ＭｃＣｏｌｌｕｍ、Ｒ．Ｐ．Ｔｕｍｍｉｎｅｌｌｉらによる米国特許第４，８２６，２８８（１９８９）「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｈａｖｉｎｇ ｃｏｒｅｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｃｏｎｔｅｎｔ」によると、ファイバのコアに高度希土類イオンを採用するために、気相キレート供給技術を利用したＭＣＶＤ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が開示されている。コア層の堆積は、シリカとともに、Ａｌ_２Ｏ_３や、Ｎｄ_２Ｏ_３またはＹｂ_２Ｏ_３やＥｒ_２Ｏ_３といった希土類酸化物のような屈折率の高いドーパントを用いて行った。Ａｌ_２Ｃｌ_６およびＲＥ（ｔｈｄ）_３は、それぞれＡｌ、ＲＥを含有するものとして作用する。ＡｌおよびＲＥ化合物のキャリアガスとしてヘリウムを使用した。希土類ガスの源であるガラス柱は、固体希土類−キレートとともに、高純度ＳｉＯ_２またはＡｌ_２Ｏ_３顆粒のような不活性化合物で満たされている。その柱を、最大２００℃の温度で加熱した。Ｎｄ（ｔｈｄ）_３の搬送路の温度は、２１０℃−２２５℃の範囲内とした。様々なガス成分が反応部へ最大約２５０℃で供給された。ガラスコア内における各物質の好ましい濃度としては、Ａｌ_２Ｏ_３が２−２０重量％、Ｎｄ_２Ｏ_３が０．１−４重量％、ＳｉＯ_２ガラスが残りである。Ｙｂ^３＋およびＥｒ^３＋イオンの組み合わせにより他のファイバも生成した。ＲＥ_２Ｏ_３濃度の合計は、５重量％を超えていた。

【0004】

欠点：− コアのプリフォームにおける希土類含有量が０．１から１０重量％あるいはそれ以上であるとしているが、請求項では、０．５重量％のＲＥ_２Ｏ_３としか記載されていない。プリフォームの長さ、縦方向かつ径方向でのドーパント分布については一切言及されていない。

【0005】

Ｙｏｎｇ−ｗｏｏ Ｌｅｅ、Ａ．Ｎ．Ｇｕｒｙａｎｏｖ、Ｖ．Ｆ．Ｋｈｏｐｉｎ、Ｄ．Ｄ．Ｇｕｓｏｖｓｋｙらによる米国特許第５，９６１，６８２（１９９９）、“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｄｏｐｅｄ ｗｉｔｈ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｌｅｘ”によると、揮発性希土類−キレート化合物にＳｉＣｌ_４およびＯ_２を反応させた。管の表面を加熱し、水で冷却することで、Ａｌ_２Ｃｌ_６またはＳｉＦ_４のガスを吸収させた多孔質コア層を堆積した。Ｅｒ、ＤｙあるいはＹｂといった金属イオンの、トリス−シクロペンタジエニルあるいはトリス−イソプロピルシクロペンタジエニル化合物で、構成された揮発性有機金属配位子を、希土類の取り込みに用いた。Ａｌ_２Ｃｌ_６のバブラ温度が１４０−１５０℃の範囲内である場合、有機配位子のバブラ温度を１５０−３００℃の範囲内で変化させた。ファイバ内のＯＨ含有量を減らすため、フロンを使用した。クラッド層とコア層との間の屈折率差を０．０２５より高くすることができた。

【0006】

Ｃ．Ｅ．Ｃｒｏｓｓｌａｎｄ、Ｇａｎｇ Ｑｉらによる米国特許第６，４７４，１０６ Ｂ１、（２００２）“Ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ａｌｕｍｉｎａ−ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｐｒｅｆｏｒｍ ｐｒｏｃｅｓｓ”によると、ＳｉＯ_２−ＧｅＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｅｒ_２Ｏ_３の多孔質スートコア層を堆積するために、ＯＶＤ法を採用した。そして、ｓｏｏｔ−ｏｎ−ｓｏｏｔ法の通りにクラッド層をその上に形成し、マンドレルで穴、円筒状のスートブランクコアをあけるｓｏｏｔ−ｏｎ−ｇｌａｓｓ法に習って、スートの強固を行った。スートブランクコアをいくつかの工程で、さらに強固にし、焼結してロッドとしての心棒を形成した。最終プリフォーム内に様々な濃度のＡｌ_２Ｏ_３を含有させるためには、ヘリウム／アルゴンの流量を約０．５から０．７ｓｌｍとし、固体ＡｌＣｌ_３を含む昇華部の温度を、１５０℃から１７０℃の範囲内の温度で変化させることが好ましい。Ｅｒ（ＦＯＤ）_３あるいはＥｒ（Ｃ_３０Ｈ_３０Ｆ_２１Ｏ_６）_３のようなＥｒ含有前駆体をバブラで、１３０℃−２００℃の範囲内の温度で加熱する。高Ａｌ含有プリフォームは、介在物なしと報告された。Ｅｒ_２Ｏ_３濃度は、各プリフォームで約５００ｐｐｍだったが、ＧｅＯ_２およびＡｌ_２Ｏ_３濃度は、それぞれ１０から２０重量％および２から１０重量％の範囲内で変化した。

【0007】

春名徹也氏、石川真二氏、樽稔氏、片山哲太郎氏、平信行氏らによる米国特許第２００５／０２７６５５５ Ａ１（２００５）、“ガラス体の製造方法及び光学ガラス体並びに光ファイバ”によると、有機金属化合物を加熱させてガラスパイプへ供給することにより、反応領域上流で有機成分と金属成分とに分解させた。有機部分はそこで凝縮して堆積し、金属部分は酸化してガラス層と共に堆積した。分解は、１００℃−１０００℃の温度の熱源や光源を用いて熱分解あるいは光分解することにより実施した。強固工程では、脱水のためにＣｌ_２ガスを用いて、ＯＨ基含有量を減少させた。ガラス体のＯＨ基含有量は１０ｐｐｍまで減少し、最大１ｐｐｍまで減少した。

【0008】

Ｒ．Ｐ．Ｔｕｍｍｉｎｅｌｌｉ、Ｂ．Ｃ．ＭｃＣｏｌｌｕｍ、Ｅ．Ｓｎｉｔｚｅｒらによる、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖｏｌ．８、Ｎｏ．１１、（１９９０）ｐｐ．１６８０−１６８３、“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｕｓｉｎｇ ｃｈｅｌａｔｅｓ”によると、単独のＡｌＣｌ_３供給路と３つの別々の希土類−キレート源が使用された。希土類−キレートカラムをそれぞれ１５０から２１０℃の間の温度で加熱した。キャリアガスとしてヘリウムを予熱し、希土類とＡｌのカラムに通過させ、加熱された供給システムにより、回転メカニカルシールへ供給した。希土類、Ａｌおよびその他の反応物質は、加熱された供給管内での予備反応を防ぐため、別々にした。反応領域の前に、リボンバーナを全長にわたって設置した。１１重量％のＹｂ_２Ｏ_３および０．２重量％のＥｒ_２Ｏ_３を含むファイバを準備した。１．０重量％のＮｄ_２Ｏ_３を含む他のファイバは、１１３０ｎｍで１０ｄＢ／ｋｍ未満のベース損失であった。高濃度ファイバのベース損失は、８０℃、ＯＨ濃度が１５から２０ｐｐｍの間において、１０６４ｎｍで約１５０ｄＢ／ｋｍであった。

【0009】

欠点：− プリフォームの長さ、縦方向かつ径方向でのドーパント分布については一切言及されていない。高濃度ファイバのベース損失とＯＨ濃度は、相当高い。

【0010】

Ｓ．Ｄ．Ｊａｃｋｓｏｎ、Ｔ．Ｒｙａｎ、Ｓ．Ｍｏｓｓｍａｎらによる、Ｏｐｔｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｖｏｌ．２１６、（２００３）ｐｐ．４０１−４０４、“Ｈｉｇｈ ｐｏｗｅｒ Ｔｍ^３＋−ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｒｅ ｌａｓｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｃｈｅｌａｔｅ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”によると、単独のドーパントチャンバは、２００℃に加熱されたＴｍ^３＋およびＡｌ^３＋キレートの混合物を含んでおり、そのガスは、Ｏ_２、ヘリウムおよび他の前駆体材料の流れにのっている。そして、Ｃｌ_２ガスを用いて乾燥させた多孔質層を酸化および堆積させた。それから、当該層を通常の方法で焼結して破壊した。ダブルクラッドファイバは、ＮＡが０．１９の場合にコア径が〜１２μｍだった。Ｔｍ^３＋濃度は〜０．３５重量％、バックグラウンド損失は１３００ｎｍで１０ｄＢ／ｋｍ未満だった。

【0011】

欠点：− 濃度レベルは、溶液ドーピング方法で既に達成されたものよりも大幅に低い。キレート加熱システムは最適化されておらず、わずか０．３ｇｍの化学物質しか使用しないバッチ式の方法には限界がある。より低い背景損失が期待されていたが、値は記載されていない。
ＵＳ２００２／００８８２５２によると、希土類ハロゲンを含む光ファイバプリフォームの製造装置および方法について開示されている。
欠点：− 希土類塩化物を含有させることにより、ボート温度およびの輸送ラインの各中心の温度を９００℃よりも高く維持する必要がある。

【0012】

Ｅ．Ｈ．Ｓｅｋｉｙａ、Ｐ．Ｂａｒｕａ、Ｋ．Ｓａｉｔｏ、Ａ．Ｊ．Ｉｋｕｓｈｉｍａらによる、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｓｏｌｉｄｓ、Ｖｏｌ．３５４、（２００８）ｐｐ．４７３７−４７４２、“Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙｂ−ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｇｌａｓｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＭＣＶＤ ｐｒｏｃｅｓｓ”によると、Ｙｂ（ＤＰＭ）_３炉の温度を２００−２５０℃の範囲内で変化させ、ＡｌＣｌ_３の温度を１３０℃に保つよう調整した。ＳｉＣｌ_４および他のガス成分の供給路を含む供給路の温度は、ノズル部内の前駆体材料の縮合を防ぐため、Ｙｂ炉の温度よりも高く保持した。堆積温度、ＳｉＣｌ_４流量およびバーナ速度の堆積条件は、それぞれ１９５０℃、０．６ｇ／ｍｉｎおよび１４５ｍｍ／ｍｉｎに調整した。Ｙｂのみがドープされた流れにおけるＹｂ^３＋濃度が０．１５−１．２重量％の範囲内である一方、ＹｂおよびＡｌがドープされた流れにおけるＹｂ^３＋濃度が、Ａｌ^３＋濃度が約０．４重量％のときに、最大で０．７重量％であった。屈折率のばらつきは、縦方向±５％、径方向±１０％だった。

【0013】

欠点：− スート層は、シリカ管の長さ５５０ｍｍにわたって堆積した。しかし、得られたプリフォームにおいて、コア径およびドーパント分布が均一となったのは、長さ３００ｍｍのみであった。Ｙｂ^３＋濃度は、従来の方法と比較しても相当低かった。通常のＭＣＶＤガスキャビネットから供給されるＳｉＣｌ_４および他のガスは、Ｙｂ炉よりも高い温度で送る必要がある。そうしないと、ドーパントが同心状のノズル部内で凝縮してしまう。ドーパント分布のばらつきは、径方向±１０％だった。
ＵＳ２００３／０２１７５６９によると、低損失光ファイバケーブルおよびプリフォームの製造装置ならびにその製造方法について開示されている。前記方法には、ＣａＣｌ_３を局部的にドープしたＡｌＣｌ_３およびＣＶＤ前駆体の提供についても含まれている。
欠点：− 全く異なるガラスシステムが開示されている。焼結温度を下げるためにＣａＯを追加することが強調されている。さらに、希土類気相搬送プロセスは、多数の同心管を使用する。

【0014】

Ｂ．Ｌｅｎａｒｄｉｃ、Ｍ．Ｋｖｅｄｅｒらによる、Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＳＡ／ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ ２００９、“Ａｄｖａｎｃｅｄ ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ｄｏｐｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｃｈｅｌａｔｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｆｏｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒｓ”によると、前駆体を１００℃−２２０℃の間の温度で蒸発、揮発させ、高温の回転シールと前駆体ガスをスライドさせる注管とで構成される、加熱された導管により反応領域へ輸送する。ＭＣＶＤは、バーナの代わりに誘導炉を備えている。異なる２種類の設計の昇華部、バルク型昇華部とフラットベッド型昇華部を使用した。ＳｉＣｌ_４バブラを流れるＯ_２流量を、バブラ温度が３５℃、キャリッジ移動速度が１００ｍｍ／ｍｉｎのときに、１００から２５０ｓｃｃｍにセットした。誘導炉から供給される熱量の多さに比例して破壊は早く進行した。ファイバ内のＹｂキレートとＹｂ_２Ｏ_３最終濃度の蒸発率と、ＡｌＣｌ_３昇華部の温度とＡｌＣｌ_３との蒸発率との関係を評価した。加工された一プリフォームは、Ｅｒ^３+濃度２６８０ｐｐｍ、Ａｌ^３＋濃度４９００ｐｐｍ、他のプリフォームにおいては、Ｙｂ^３+濃度３１３００ｐｐｍ、Ａｌ^３＋濃度１２０００ｐｐｍだった。

【0015】

欠点：− スート層は、シリカ管の長さ６００ｍｍにわたって堆積した。しかし、プリフォームでの最終的な長さは、約２５０−３５０ｍｍであった。基体管へ注管をスライドさせるには、基体管の径をより大きく（３０／２７または２５／２２）する必要があった。わずか２０のコア層しか堆積することが出来なかった。プリフォームの屈折率分布から、プリフォームは、中心が大きくディップされて、径方向に添加濃度がばらついていることが明らかとなった。

【0016】

Ｊ．Ｓａｈｕらによる、Ｏｐｔｉｃａｌ ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＳＡ／ＣＬＥＯ／ＱＥＬＳ ２０１０、“Ｒａｒｅ−ｅａｒｔｈ ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ｎｏｖｅｌ ｇａｓ ｐｈａｓｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ”によると、キレート化合物を、蒸着領域近くの非回転管に配置されたＭＣＶＤ構造により、ルツボ内で直接加熱した。ルツボを８００℃まで加熱し、非回転管に不活性ガスを流し、外管の回転部分にＳｉＣｌ_４や他のドーパントが添加されている間に、発生したガスを反応領域へ輸送した。ＮＡが０．２４、ベース損失が〜３ｄＢ／ｋｍであり、Ａｌの取り込みが高いレベルであった。ベース損失が３０−７０ｄＢ／ｋｍの範囲内となるようにルツボ温度を調整することにより、Ｙｂ^３＋濃度を９０００−２００００ｐｐｍ−ｗｔとすることができた。生成されたファイバのコア径は、２０μｍだった（ファイバ全径１２５μｍ）。

【0017】

欠点：− ヘリウムがルツボを通過する際に、ルツボの上表面に発生したガスも輸送してしまう。従って、希土類−キレート化合物の蒸発率は、露出面積に左右される。２またはそれ以上の希土類化合物を同時に取り込むときに問題となりうる。

【0018】

田中大一郎、和田朗、酒井哲弥、野澤哲郎および山内良三らによる、米国特許第５４７４５８８号（１９９５）、“Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｄｏｐｉｎｇ ｏｆ ａ ｓｉｌｉｃａ ｗｉｔｈ ｅｒｂｉｕｍ， ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｔｏ ｆｏｒｍ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ”によると、エルビウムドープシリカの製造方法が示されている。ＶＡＤ装置を用いてシリカガラススートを堆積させ、多孔質スートプリフォームを形成し、前記プリフォームを、エルビウム化合物とアルミニウム化合物とリン酸エステルとを含むエタノール溶液に含浸し、前記プリフォームを乾燥させ、エルビウムとアルミニウムとリン酸を含むスートプリフォームを形成する。窒素ガスまたは不活性ガス雰囲気下、温度６０から７０℃で２４−２４０時間乾燥する。この乾燥させたスートプリフォームを、塩素ガスを０.２５から０.３５％含むヘリウムガスの雰囲気下において、温度９５０から１０５０℃で、２.５−３.５時間加熱して脱水し、さらに１４００から１６００℃で３−５時間加熱して透明化し、エルビウムドープガラスプリフォームを形成する。プリフォーム形成工程におけるＡｌＣｌ_３の偏析は、リンの存在により抑制され、結果として、Ａｌ^３＋の添加濃度を高く設定する（＞３ｗｔ％）ことが出来る。径方向及び縦方向におけるエルビウムイオン、アルミニウムイオンおよびリンイオンの添加濃度及び組成比が極めて正確かつ均一であると記載されている。

【0019】

Ｔ．Ｂａｎｄｙｏｐａｄｈｙａｙ、Ｒ．Ｓｅｎ、Ｓ．Ｋ．Ｂｈａｄｒａ、Ｋ．ＤａｓｇｕｐｔａおよびＭ．Ｃｈ．Ｐａｕｌらによる米国特許第６，７５１，９９０号（２００４）、“Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍａｋｉｎｇ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｄｏｐｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ”によると、ＧｅＯ_２コア層およびＰ_２Ｏ_５コア層を含む未焼結の微粒子層を堆積させ、ＡｌＣｌ_３／Ａｌ（ＮＯ_３）_３のようなドーパントを一定の割合で含む希土類塩のアルコール溶液または水溶液に多孔質スート層を含浸させることによりドーピングする。スートの気孔率、含浸時間、溶液の濃度およびドーパントの割合を調整することにより、コアにおいて所望のＲＥ^３＋濃度を得て、コアクラッドの界面欠陥を最小限とすることができる。後工程では、乾燥、酸化、脱水、多孔質堆積体を含有する希土類の焼結が行われ、その後、高温度で破壊させることにより、前記プリフォームを形成する。最終的なファイバにおけるＲＥ^３＋分布は、ポンプビームのガウス分布と一致しており、重なりおよび変換効率が増加している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

上述の方法に関する欠点は以下の通りである：
１．従来の方法と比較してドーパント材料の濃度が低いこと。
２．反応領域前で希土類前駆体材料が分解および凝縮すること。
３．プリフォームにおいて縦方向かつ径方向に沿ってドーパント濃度がばらつくこと。
４．有効な堆積領域での損失により、プリフォーム長さが短い。
５．プロセスパラメータが最適化されていない。

【0021】

（本発明の目的）
本発明の主な目的は、上述したような、これまでの従来技術の欠点を取り除く、気相ドープ技術を使用したＹｂドープ光ファイバの製造方法を提供することである。

【0022】

本発明のさらに他の目的は、従来の溶液ドーピング処理を用いて、製造が困難であった、大きなコアでＹｂ_２Ｏ_３ドープのプリフォーム／ファイバを製造することである。

【0023】

本発明の他の目的は、均質性に優れたコア層を形成する間に、シリカとともにＹｂ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３を同時にドープすることである。

【0024】

本発明のさらに他の目的は、Ｙｂ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３を高濃度で含むプリフォーム／ファイバを製造することである。

【0025】

他の目的は、有効なプリフォームの長さを長くし、ファイバの長さを延伸することである。

【0026】

本発明のさらに他の目的は、プリフォーム／ファイバコアの縦方向かつ径方向に沿ったＹｂ_２Ｏ_３濃度の均一性が、これまでの周知の方法よりも優れた方法を提供することである。

【0027】

本発明のさらに他の目的は、Ａｌ_２Ｏ_３を高いレベルでドーピングすることに起因するコアクラッドの境界面の問題を取り除く方法を提供することである。

【0028】

本発明のさらに他の目的は、大きなコアでＹｂドープのプリフォーム／ファイバコアを形成する信頼できるプロセスを提供することである。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】高温ガス輸送ユニットを備えたＯＦＣ−１２ ＭＣＶＤシステムである。

【図2】本発明によるＹｂドープ光ファイバの製造フローチャートである。［課題を解決するための手段］

【0030】

（発明の要約）
従って、本発明は、気相ドープ技術を使用したイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバの製造方法であって、
（ｉ）改良化学蒸着（ＭＣＶＤ）法を用いて、温度１９００から１９８０℃の範囲内で、シリカガラス基体管の内部に純シリカクラッド層を堆積させる工程と、
（ｉｉ）アルミニウム（Ａｌ）塩およびＹｂキレートを、それぞれの昇華チャンバへ入れ、それぞれ温度１００から１７０℃の範囲内、温度１８０から２６０℃の範囲内で昇華させ、Ａｌ前駆体とＹｂ前駆体を得る工程と、
（ｉｉｉ）Ａｌ前駆体を流量１０から５０ｓｃｃｍの範囲内で、Ｙｂ前駆体を流量１００から３００ｓｃｃｍの範囲内で、工程（ｉｉ）の昇華チャンバに予熱された不活性キャリアガスを供給する工程と、
（ｉｖ）工程（ｉｉｉ）で得られた不活性ガスとともにＡｌおよびＹｂ前駆体を、リボンバーナで温度が１８０−３７０℃の範囲内に調整された基体管に輸送する工程と、
（ｖ）Ｏ_２ガスを、温度１５から４０℃の範囲内、流量８０から１５０ｓｃｃｍの範囲内で、ＳｉＣｌ_４バブラ内に通過させ、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２混合ガスを基体管へ輸送する工程と、
（ｖｉ）基体管内でＳｉＣｌ_４、Ｏ_２、Ａｌ前駆体、Ｙｂ前駆体および不活性ガスを混合した後に同時に酸化させ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を形成する工程と、
（ｖｉｉ）Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を目標濃度に設定したＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層を堆積させ、堆積管を得る工程と、
（ｖｉｉｉ）温度１９００−２３００℃の範囲内で堆積管を破壊させ、加工済プリフォームを得る工程と、
（ｉｘ）工程（ｖｉｉｉ）で得られた加工済プリフォームから、ファイバを延伸し、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバを得る工程と、
を含むイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバの製造方法である。

【0031】

本発明の態様によれば、４−１０の純シリカクラッド層は、基体管内に堆積されている。

【0032】

本発明の他の態様によれば、前記温度は、１９１０から１９６０℃の範囲内である。

【0033】

本発明の他の態様によれば、Ａｌ塩は、ＡｌＣｌ_３である。

【0034】

本発明の更に他の態様によれば、Ａｌ塩の昇華温度は、１２０から１６０℃の範囲内である。

【0035】

本発明の更に他の態様によれば、Ｙｂキレートは、Ｙｂ（ｔｈｄ）_３である。

【0036】

本発明の更に他の態様によれば、Ｙｂキレートの昇華温度は、２００から２４０℃の範囲内である。

【0037】

本発明の更に他の態様によれば、不活性キャリアガスは、ヘリウムである。

【0038】

本発明の更に他の態様によれば、リボンバーナの温度は、２００から３５０℃の範囲内である。

【0039】

本発明の更に他の態様によれば、コア層の数は、１から４０の範囲内である。

【0040】

本発明の更に他の態様によれば、焼結コア層の堆積温度は、１７７０から１９２０℃の範囲内である。

【0041】

本発明の更に他の態様によれば、焼結コア層の堆積温度は、１８２０から１８８０℃の範囲内である。

【0042】

本発明の更に他の態様によれば、焼結コア層は、バーナ移動速度が９から１４ｃｍ／ｍｉｎの範囲内で堆積される。

【0043】

本発明の更に他の態様によれば、コアガラスのＮＡ（開口数）は、０．０６から０．３２の範囲内である。

【0044】

本発明の更に他の態様によれば、ファイバにおけるＡｌ_２Ｏ_３含有量は、０．５から１８モル％の範囲内である。

【0045】

本発明の更に他の態様によれば、ファイバにおけるＹｂ_２Ｏ_３濃度は、０．２から２．０モル％の範囲内である。

【0046】

本発明の更に他の態様によれば、ファイバにおけるＹｂ_２Ｏ_３濃度は、０．２５から１．２５モル％の範囲内である。

【0047】

本発明の更に他の態様によれば、破壊温度は、２０５０−２２５０℃の範囲内である。

【0048】

本発明の更に他の態様によれば、前記加工済プリフォームの長さは、４５ｃｍまでである。

【0049】

本発明の更に他の態様によれば、製造されたファイバのコア径は、全径１２５μｍのうち、１０から５０μｍの範囲内である。

【0050】

本発明の更に他の態様によれば、製造されたファイバは、コア−クラッド境界面の問題を最小限に抑え、プリフォーム／ファイバの縦方向かつ径方向に沿って均一なＹｂ分布を示す。

【0051】

本発明の更に他の態様によれば、製造されたファイバの両端のＡｌ濃度のばらつきは、ごく少量である。

【0052】

本発明の更に他の態様によれば、製造されたファイバの両端のＹｂ濃度のばらつきは、１％未満である。

【発明を実施するための形態】

【0053】

（発明の詳細な説明）
本明細書に開示の発明は、気相ドープ技術を使用したイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバの製造方法を提供するものであって、
（ｉ）シリカガラス基体管の内部に純シリカクラッド層を堆積し、マッチドクラッド型構造を得て、
（ｉｉ）無水Ａｌ塩およびＹｂキレートをそれぞれ昇華チャンバで加熱することにより蒸発させ、
（ｉｉｉ）加熱した不活性ガスを供給し、Ａｌ塩とＹｂ化合物のガスを前記シリカ基体管内に輸送し、
（ｉｖ）Ｏ_２ガスをＳｉＣｌ_４バブラ内に通過させ、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２混合ガスを前記基体管へ輸送し、
（ｖ）別に輸送されたガス、すなわち、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２−ＡｌＣｌ_３−Ｙｂ−キレート、および不活性ガスを前記基体管内で混合し、
（ｖｉ）供給されたガスを同時に酸化し、対応酸化物、すなわち、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３を形成し、
（ｖｉｉ）Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を目標濃度に設定したＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層を適正温度で堆積させ、
（ｖｉｉｉ）工程における前記管を破壊し、プリフォームを得て、
（ｉｘ）前記プリフォームからファイバを延伸する
ことを含む。

【0054】

本発明の新規性は、Ｙｂ^３＋イオンおよびＡｌ^３＋イオンを縦方向かつ径方向に均一に含む、コアの大きなプリフォーム／ファイバを製造し、かつコア−クラッド境界面の問題を抑制してファイバの光学特性を改善し、レーザ性能を向上させることにある。

【0055】

気相ドーピング技術の場合において、反応領域前でのＡｌおよびＹｂキレート化合物の分解および凝縮は、結果的にプリフォームの長さに沿ってドーパント濃度をバラつかせるため、２つの重要な問題点となる。結果として、このプロセスは、未だ商業生産には至っていない。

【0056】

本発明では、前駆体材料を分解および凝縮させることなく、ＡｌおよびＹｂキレート化合物を反応領域に輸送可能とするために、前記気相ドーピング技術のプロセスパラメータを最適化した。その結果、プリフォームにおいて、その長さおよび径方向に沿って、ドーパント濃度のばらつきを最小限に抑えられ、４０以上のコア層を問題なく、再現性良く堆積させることができた。気相でコア層を形成する間に、シリカ存在下にてＡｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を同時に堆積させることで、コア−クラッド境界面の問題を排除し、その結果、ドーパントをシリカ網内に良好に分布させる。

【0057】

本発明の進歩性は：
１．前駆体材料を分解および／または凝縮させることなく、ＡｌおよびＹｂキレート化合物を、気相にて反応領域前に輸送することにある。
２．コア層の堆積時に、シリカおよび／または他の屈折率を変更するドーパントの存在下で、Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を同時に形成および堆積することにある。
３．前駆体材料の分解をごく少量に抑えながら、堆積層を完全に焼結させて、主バーナの温度を最適化することにより、プロセスの再現性を高めることにある。

【0058】

本発明の詳細に係る描写を図１に示す。図中には、主ガスキャビネットが１つと、高温キャビネットが１つある。主ガスキャビネットは、通常のＭＣＶＤガス（ＳｉＣｌ_４、ＧｅＣｌ_４、Ｈｅ、Ｏ_２）を輸送するために使用し、高温キャビネットは、固体ＹｂおよびＡｌ前駆体材料を気相にて供給するために使用する。そこには３つの異なる輸送ラインがある。１つは、主ガスキャビネットから輸送された通常のＭＣＶＤガス用であり、他の２つは、高温キャビネットからＡｌおよびＹｂ前駆体材料を別々に輸送するためのラインである。高温キャビネットからの輸送ラインは、回転ユニオンを通過する全てのラインと同様に、加熱され、混合ガスおよび蒸気がシリカ管へと入る。シリカ管の入力端にはリボンバーナがあり、Ｙｂ前駆体材料を凝縮させることなく流すのに十分な温度を供給するようになっている。しかし、前記温度は、それが分解してしまうほど高温ではない。

【0059】

純シリカ管（タイプ：Ｈｅｒａｅｕｓ Ｆ−３００、サイズ：２４／２８ｍｍまたは１７／２０ｍｍ）を約１８００−１９００℃で火炎研磨し、前記管の内面の不具合を取り除くことから始める。それから、通常のＭＣＶＤ技術を用いて、１９００−１９８０℃の範囲内の温度で純ＳｉＯ_２焼結層の堆積を行い、マッチドクラッド型構造を形成する。固体状態のＡｌおよびＹｂのドーパント前駆体材料を、昇華部にてそれぞれ１００−１７０℃、１８０−２６０℃の範囲内の温度で加熱し、それぞれを昇華させ、気相へと変換した。

【0060】

例えばヘリウムなどの予熱された不活性ガスは、流量調整され、Ａｌには１０−５０ｓｃｃｍ、Ｙｂには１００−３００ｓｃｃｍの流量で、それぞれの昇華部に添加される。ＡｌおよびＹｂ前駆体材料のガスは、２００℃以上の高温度に加熱された輸送ライン、高温回転ユニオン（２００℃を超える温度）、シリカ管の入力端に設置されたリボンバーナを備えたシステムにより、反応領域へ輸送される。リボンバーナの温度は、ドーパント前駆体材料が主バーナの上流端で分解および/または凝縮しないように調整される。

【0061】

Ｏ_２を、８０−１５０ｓｃｃｍの流量に調整し、ＳｉＣｌ_４バブラ（１５−４０℃の範囲内の温度変化を維持）に添加して、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２混合ガスを反応領域へ供給する。気相ドープ技術を用いて、シリカの存在下でＡｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を同時に堆積させる。前記主バーナの温度を調節して、反応領域前での希土類化合物の分解を最小限にしつつ、コア層を完全に焼結させる。前記焼結コア層の堆積は、１７７０−１９２０℃の範囲内の温度、キャリッジ移動速度９−１４ｃｍ／ｍｉｎで行う。約１−４０のコア層を同時に堆積させ、大きなコアプリフォームを形成する。

【0062】

堆積の完了後、１９００−２３００℃の間の温度で段階的に前記管を破壊し、最終プリフォームを形成する。ファイバ延伸タワーを用いて、前記プリフォームの両端から、径１２５±０．２μｍのファイバを延伸する。前記ファイバの幾何的特性、開口数（ＮＡ）、Ｙｂ濃度を測定するとともに、プリフォームの全長におけるドーパント濃度のばらつきを見積もるために、前記ファイバの特性を明らかにする。Ｙｂ濃度は、カットバック法により測定される９１５ｎｍでの吸収ピークから見積もった。ドーパント濃度は、ドーパントの均一性を検査する電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を用いて評価した。

【0063】

本プロセスの異なる工程は以下の通りである：
（ｉ）シリカガラス基体管の内部に純シリカクラッド層を堆積し、マッチドクラッド型構造を得て、
（ｉｉ）無水Ａｌ塩およびＹｂキレートをそれぞれ昇華チャンバで加熱することにより蒸発させ、
（ｉｉｉ）加熱した不活性ガスを供給し、Ａｌ塩とＹｂ化合物のガスを前記シリカ基体管内に輸送し、
（ｉｖ）Ｏ_２ガスをＳｉＣｌ_４バブラ内に通過させ、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２混合ガスを前記基体管へ輸送し、
（ｖ）別に輸送されたガス、すなわち、ＳｉＣｌ_４−Ｏ_２−ＡｌＣｌ_３−Ｙｂ−キレート、および不活性ガスを前記基体管内で混合し、
（ｖｉ）供給されたガスを同時に酸化し、対応酸化物、すなわち、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙｂ_２Ｏ_３を形成し、
（ｖｉｉ）Ａｌ_２Ｏ_３およびＹｂ_２Ｏ_３を目標濃度に設定したＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層を適正温度で堆積させ、
（ｖｉｉｉ）工程における前記管を破壊し、プリフォームを得て、
（ｉｘ）前記プリフォームからファイバを延伸する

【0064】

本発明の進歩性は、コア層の形成時に、ＳｉＯ_２とともに、Ｙｂ_２Ｏ_３およびＡｌ_２Ｏ_３を同時に取り込むことにある。これにより、シリカ網内にドーパントを簡易に取り込むことが可能となる。本プロセスは、希土類クラスターの形成を抑え、良好な均質性を提供する。本方法は、公知技術と比較し、縦方向かつ径方向に沿った希土類の均一性がよりよく、より大きなコアプリフォームを製造することが可能であり、また、コア−クラッド境界面を星状の不具合を発生させることなく滑らかにすることが可能である。ファイバの屈折率分布において、中心はディップされていなかった。製造されたプリフォーム／ファイバは、Ａｌ_２Ｏ_３を約０．５モル％から１８モル％、Ｙｂ_２Ｏ_３を約０．１モル％から２．０モル％含む。

【0065】

従って、本発明は、所定ＮＡであって大きなコアのＹｂドーププリフォームを形成し、単一モードまたはマルチモード構造の設計を可能とする。

【実施例】

【0066】

以下に示す実施例は実例を示すものであり、従って、これらにより本発明の範囲は限定されるべきものではない。

【0067】

（実施例１）
ＭＣＶＤ法を用いて、高品位シリカ管の内部に焼結シリカクラッド層を１９４０℃で堆積させた。

【0068】

ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層の堆積（ＭＣＶＤ法）は、以下のパラメータを維持することにより行った：
ＳｉＣｌ_４バブラ温度：２５℃
ＳｉＣｌ_４バブラの酸素流量：１２０ｓｃｃｍ
ＡｌＣｌ_３昇華部の温度：１４０℃
ＡｌＣｌ_３昇華部のヘリウム流量：２０ｓｃｃｍ
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部の温度：２２０℃
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部のヘリウム流量：２００ｓｃｃｍ
堆積温度：１８４５℃
キャリッジトラバース速度：１２．５ｃｍ／ｍｉｎ
リボンバーナ温度：２８０℃

【0069】

破壊は、段階的に（４つの前破壊工程を２０６０、２１３０、２１７５および２２１０℃の温度、後破壊を２２６０℃）行い、最終プリフォームを得た。

【0070】

加工済プリフォーム（長さ４００ｍｍ）から、以下の仕様を備えるファイバを延伸した。
コア径：全径１２５μｍのうち、１２．０μｍ
ＮＡ：０．１２
Ｙｂ_２Ｏ_３濃度：０．３２モル％
Ａｌ_２Ｏ_３濃度：２．６モル％
ファイバ両端のＹｂ濃度のばらつき：０．８％

【0071】

（実施例２）
ＭＣＶＤ法を用いて、高品位シリカ管の内部に焼結シリカクラッド層を１９３０℃で堆積させた。

【0072】

ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層の堆積（ＭＣＶＤ法）は、以下のパラメータを維持することにより行った：
ＳｉＣｌ_４バブラ温度：３０℃
ＳｉＣｌ_４バブラの酸素流量：９０ｓｃｃｍ
ＡｌＣｌ_３昇華部の温度：１６０℃
ＡｌＣｌ_３昇華部のヘリウム流量：２５ｓｃｃｍ
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部の温度：２３０℃
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部のヘリウム流量：１４０ｓｃｃｍ
堆積温度：１８３０℃
キャリッジトラバース速度：１２．０ｃｍ／ｍｉｎ
リボンバーナ温度：２９５℃

【0073】

破壊は、段階的に（５つの前破壊工程を２０４５、２０９０、２１２５、２１６０および２１９０℃の温度、後破壊を２２３０℃）に行い、最終プリフォームを得た。

【0074】

加工済プリフォーム（長さ３５０ｍｍ）から、以下の仕様を備えるファイバを延伸した。
コア径：全径１２５μｍのうち、２０．０μｍ
ＮＡ：０．２０
Ｙｂ_２Ｏ_３濃度：０．２２モル％
Ａｌ_２Ｏ_３濃度：７．７モル％

【0075】

（実施例３）
ＭＣＶＤ法を用いて、高品位シリカ管の内部に焼結シリカクラッド層を１９４５℃で堆積させた。

【0076】

ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層の堆積（ＭＣＶＤ法）は、以下のパラメータを維持することにより行った：
ＳｉＣｌ_４バブラ温度：２０℃
ＳｉＣｌ_４バブラの酸素流量：８０ｓｃｃｍ
ＡｌＣｌ_３昇華部の温度：１３０℃
ＡｌＣｌ_３昇華部のヘリウム流量：３８ｓｃｃｍ
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部の温度：２４０℃
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部のヘリウム流量：２７０ｓｃｃｍ
堆積温度：１８６０℃
キャリッジトラバース速度：１１．５ｃｍ／ｍｉｎ
リボンバーナ温度：２１０℃

【0077】

破壊は、段階的に（３つの前破壊工程を２１１０、２１７０および２２１０℃の温度、後破壊を２２５５℃）に行い、最終プリフォームを得た。

【0078】

加工済プリフォーム（長さ３７０ｍｍ）から、以下の仕様を備えるファイバを延伸した。
コア径：全径１２５μｍのうち、９．５μｍ
ＮＡ：０．１４
Ｙｂ_２Ｏ_３濃度：０．８５モル％
Ａｌ_２Ｏ_３濃度：３．８モル％

【0079】

（実施例４）
ＭＣＶＤ法を用いて、高品位シリカ管の内部に焼結シリカクラッド層を１９５０℃で堆積させた。

【0080】

ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｙｂ_２Ｏ_３を含む焼結コア層の堆積（ＭＣＶＤ法）は、以下のパラメータを維持することにより行った：
ＳｉＣｌ_４バブラ温度：２５℃
ＳｉＣｌ_４バブラの酸素流量：１３０ｓｃｃｍ
ＡｌＣｌ_３昇華部の温度：１４８℃
ＡｌＣｌ_３昇華部のヘリウム流量：１２ｓｃｃｍ
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部の温度：２００℃
Ｙｂ（ｔｈｄ）_３昇華部のヘリウム流量：１６０ｓｃｃｍ
堆積温度：１８９０℃
キャリッジトラバース速度：１０．５ｃｍ／ｍｉｎ
リボンバーナ温度：３３０℃

【0081】

破壊は、段階的に（５つの前破壊工程を１９８０、２０４０、２０９０、２１５０および２２１０℃の温度、後破壊を２２６０℃）に行い、最終プリフォームを得た。

【0082】

加工済プリフォーム（長さ４２０ｍｍ）から、以下の仕様を備えるファイバを延伸した。
コア径：全径１２５μｍのうち、４０．０μｍ
ＮＡ：０．１１
Ｙｂ_２Ｏ_３濃度：０．０８モル％
Ａｌ_２Ｏ_３濃度：２．３モル％
ファイバ両端のＹｂ濃度のばらつき：１．７％

【0083】

（本発明の利点）
本発明の主な利点は：
１．本来の位置で希土類を取り込ませることから、プリフォームの形成中におけるあらゆる機械的変化に係る問題がない。
２．従来技術と比較し、有効なドーパント量が多い。
３．他の従来の製造方法と比較し、希土類のクラスタリング問題が極めて少ない。
４．シリカ網内に高濃度のＡｌ_２Ｏ_３をドープする際に生じる星状の欠陥を発生させることなく、コア−クラッド境界面を滑らかにするプロセスを提供する。
５．プリフォーム段階で大きなコア径の製造を可能にした。
６．ファイバのコアにおいて縦方向かつ径方向に沿って均一なドーパント分布を可能にした。
７．従来技術と比較し、より長いプリフォームを可能にした。
８．他の従来のＭＣＶＤ法と比較し、プロセス再現性が極めて高い。

【図1】

【図2】