特許 6536036 光ファイバ

(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】6536036

(24)【登録日】2019年6月14日

(45)【発行日】2019年7月3日

(54)【発明の名称】光ファイバ

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/02 20060101AFI20190625BHJP

   G02B 6/036 20060101ALI20190625BHJP

   C03C 13/04 20060101ALI20190625BHJP

   C03B 37/012 20060101ALI20190625BHJP

   C03B 37/018 20060101ALI20190625BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/02 376A

   G02B6/036

   C03C13/04

   C03B37/012 A

   C03B37/018 B

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-4887(P2015-4887)

(22)【出願日】2015年1月14日

(65)【公開番号】特開2016-130786(P2016-130786A)

(43)【公開日】2016年7月21日

【審査請求日】2017年11月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100110582

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 昌聰

(72)【発明者】

【氏名】春名 徹也

(72)【発明者】

【氏名】田村 欣章

(72)【発明者】

【氏名】佃 至弘

【審査官】 廣崎 拓登

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−０４８７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０４３２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１６９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１３８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２３１８５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／０２

Ｃ０３Ｂ ３７／０１２，３７／０１８

Ｃ０３Ｃ １３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

石英系ガラスを主成分とし、カリウムを含むコアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、
前記光ファイバの断面において、カリウム濃度は、ファイバ軸中心位置にピークを有するだけでなく、径方向の或る位置においてもピークを有し、
ラマン散乱スペクトルにおける波数範囲７５０〜８７５ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３と波数範囲５６５〜６４０ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布を、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界分布Ｅ（r）で、直径２０μｍの領域で重みづけを行って得られる値

【数1】

が０.４８以下である光ファイバ。

【請求項2】

石英系ガラスを主成分とし、カリウムを含むコアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、
前記光ファイバの断面において、カリウム濃度は、ファイバ軸中心位置にピークを有するだけでなく、径方向の或る位置においてもピークを有し、
ラマン散乱スペクトルにおける波数範囲７５０〜８７５ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３と波数範囲５６５〜６４０ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３が、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置において０.５０以下である光ファイバ。

【請求項3】

石英系ガラスを主成分とし、カリウムを含むコアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッドとを備える光ファイバであって、
前記光ファイバの断面において、カリウム濃度は、ファイバ軸中心位置にピークを有するだけでなく、径方向の或る位置においてもピークを有し、
ラマン散乱スペクトルにおける波数範囲７５０〜８７５ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３と波数範囲５６５〜６４０ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で定義されるシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布において、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置での値とファイバ軸中心での値との差が０.１５以下である光ファイバ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバに関するものである。

【背景技術】

【0002】

レイリ散乱が小さく伝送損失が小さい光ファイバとして、コアがアルカリ金属元素を含む石英ガラス系の光ファイバが知られている（例えば特許文献１〜１０を参照）。光ファイバ母材のコア部がアルカリ金属元素を含んでいると、光ファイバ母材を線引きするときにコア部の粘性を下げることができ、石英ガラスのネットワーク構造の緩和が進行することから、光ファイバ内の仮想温度が低下し、光ファイバの伝送損失を低減することが可能であるからである。

【0003】

アルカリ金属元素を石英ガラス中に添加する方法としては拡散法が知られている（例えば特許文献１，２を参照）。拡散法は、原料となるアルカリ金属元素またはアルカリ金属塩などの原料蒸気をガラスパイプ内に導入しながら、ガラスパイプを外部熱源により加熱したり、ガラスパイプ内にプラズマを発生させたりすることで、アルカリ金属元素をガラスパイプの内表面に拡散添加するものである。

【0004】

このようにしてアルカリ金属元素をガラスパイプの内表面近傍に添加した後、このガラスパイプを加熱して縮径させる。縮径後、アルカリ金属元素の添加の際に同時に添加されてしまうＮｉやＦｅなどの遷移金属元素を除去する目的で、ガラスパイプの内表面のある厚みをエッチングする。アルカリ金属元素は遷移金属元素よりも拡散が速いためガラス表面をある厚みでエッチングして遷移金属元素を除去してもアルカリ金属元素を残留させることが可能である。エッチング後、ガラスパイプを加熱して中実化することで、アルカリ金属元素添加コアロッドを製造する。このアルカリ金属元素添加コアロッドの外側に、アルカリ金属元素添加コアロッドを含むコア部より屈折率が低いクラッド部を合成することで、光ファイバ母材を製造する。そして、この光ファイバ母材を線引きすることで光ファイバを製造することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２００５−５３７２１０号公報

【特許文献2】米国特許出願公開第２００６／０１３０５３０号明細書

【特許文献3】特表２００７−５０４０８０号公報

【特許文献4】特表２００８−５３６１９０号公報

【特許文献5】特表２０１０−５０１８９４号公報

【特許文献6】特表２００９−５４１７９６号公報

【特許文献7】特表２０１０−５２６７４９号公報

【特許文献8】国際公開第９８／００２３８９号

【特許文献9】米国特許第５１４６５３４号明細書

【特許文献10】特開２００９−１９０９１７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Raman studies of vitreous SiO2versus fictive temperature, Physical Review B., 28, 3266 (1983).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記の拡散法によりアルカリ金属元素をガラスパイプの内表面に拡散添加した結果、アルカリ金属元素の拡散により、コアにおける仮想温度の径方向分布はファイバ軸中心において最小となる傾向を有する。この場合、コアを導波する光のパワー分布を考慮すると、パワーが大きいコア外周部の仮想温度が高くなるので、光ファイバの伝送損失が十分に低減しない。一方、光ファイバの伝送損失を下げるために一度に高濃度のアルカリ金属元素を添加しようとすると、結晶化が発生し、伝送損失が上昇するという課題があった。

【0008】

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、コアがアルカリ金属元素を含み伝送損失が小さい光ファイバを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の光ファイバは、石英系ガラスを主成分とし、アルカリ金属元素を含むコアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッドとを備え、ラマン散乱スペクトルにおけるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３とシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布が所定の要件を満たすことで、伝送損失が低減される。

【発明の効果】

【0010】

本発明の光ファイバは、コアがアルカリ金属元素を含み、伝送損失が小さい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】石英系ガラスのラマン散乱スペクトルの一例を示す図である。

【図2】(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightと伝送損失との関係を示すグラフである。

【図3】(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxと伝送損失との関係を示すグラフである。

【図4】(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceと伝送損失との関係を示すグラフである。

【図5】図２〜図４に示した実施例１〜１１の光ファイバの諸元を纏めた表である。

【図6】光ファイバ製造方法を説明するフローチャートである。

【図7】第２コラプス工程Ｓ１０で作製されたガラスロッドのカリウム濃度分布の一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の光ファイバは、石英系ガラスを主成分とし、アルカリ金属元素を含むコアと、前記コアを取り囲み前記コアの屈折率より小さい屈折率を有するクラッドとを備える。

【0013】

本発明の光ファイバは、ラマン散乱スペクトルにおけるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３とシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布を、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界分布Ｅ(r)により、直径２０μｍの領域で重みづけを行って得られる値

【数1】

が０.４８以下である。

【0014】

または、本発明の光ファイバは、ラマン散乱スペクトルにおけるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３とシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３が、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置において０.５０以下である。

【0015】

または、本発明の光ファイバは、ラマン散乱スペクトルにおけるＳｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３とシリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２との比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布において、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置での値とファイバ軸中心での値との差が０.１５以下である。

【0016】

本発明の光ファイバでは、前記コア部は、任意のアルカリ金属元素を含んでよいが、アルカリ金属元素としてカリウムを含むのが好適である。

【0017】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0018】

初めに、石英系ガラスのラマン散乱スペクトルと仮想温度との関係について説明する。一般に、物質に光を照射すると、光と物質（分子振動）との相互作用により、照射光波長と異なる波長のラマン散乱光が発生する。そのラマン散乱光を分光して得られたラマン散乱スペクトルより、物質の分子レベルの構造を解析することができる。石英系ガラスに波長５３２ｎｍのレーザ光を照射すると、図１に示されるようならラマン散乱スペクトルが得られる。

【0019】

同図において、Ｓｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３が波数範囲７５０〜８７５ｃｍ^-1に認められる。シリカ三員環構造に帰属されるラマン散乱光Ｄ２が波数範囲５６５〜６４０ｃｍ^-1に認められる。また、シリカ四員環構造に帰属されるラマン散乱光Ｄ１が波数範囲４７５〜５２５ｃｍ^-1に認められる。

【0020】

以下では、Ｓｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３を、ラマン散乱スペクトルにおいて波数範囲７５０〜８７５ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で表す。また、シリカ三員環構造によるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２を、ラマン散乱スペクトルにおいて波数範囲５６５〜６４０ｃｍ^-1に引かれたベースラインとラマン散乱スペクトルとの間に挟まれた領域の平均強度で表す。

【0021】

比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３が小さいほど、石英系ガラスの均一化が進み、仮想温度が低いことが知られている（非特許文献１を参照）。石英系ガラスを主成分とする光ファイバは、比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３が小さいほど、レイリ散乱損失が低減し、伝送損失が低くなる。

【0022】

光ファイバにおける比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の測定は、顕微ラマン分光法により行われ、例えば以下の方法により行われる。半導体レーザ装置から出力される波長５３２ｎｍのレーザ光を、幅１００μｍのスリットに通した後、倍率５０倍の対物レンズにより集光することで、約２μｍのスポット径として光ファイバ端面に照射する。露光は積算３０秒で２回とする。レーザ光の強度は、発振出力１Ｗ（光ファイバ端面では約１００ｍＷ）である。そして、光ファイバ端面に対して上記レーザ光を垂直照射して、後方散乱配置によりラマン散乱スペクトルを測定する。更に、レーザ光を照射しながらファイバ径方向に走査することで、ファイバ径方向のラマン散乱光分布を測定する。

【0023】

ラマン散乱スペクトルを測定する際の検出器の各チャネルの間の感度の違いを補正する為に、以下の計算を行なう。
[補正後のスペクトル] ＝ [測定されたスペクトル] × [各チャネル補正係数]
[各チャネル補正係数] ＝ [校正用ハロゲンランプの測定されたスペクトル]
÷ [校正用ハロゲンランプの理論上のスペクトル]
そして、補正後のラマン散乱スペクトルの波数依存性のデータに基づいて、Ｓｉ-Ｏ伸縮振動によるラマン散乱光ω３の強度Ｉ_ω３を算出するとともに、シリカ三員環構造に帰属されるラマン散乱光Ｄ２の強度Ｉ_Ｄ２を算出して、これらＩ_Ｄ２とＩ_ω３との強度比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３を算出する。

【0024】

以下の図２〜図５は、光ファイバのコアに含まれるＫの平均濃度を１０、１５、２０原子ｐｐｍの各値とし、Ｋを含む領域を変えた光ファイバ母材を複数本線引し、得られた光ファイバについてラマン分光法でＤ２及びω３の径方向分布を測定した結果を表す。

【0025】

図２は、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightと伝送損失との関係を示すグラフである。(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightは、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界分布で、比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向分布を、直径２０μｍの領域で重みづけを行って得られる値である。伝送損失は、波長１５５０ｎｍでの値である。

【0026】

同図から、コアの平均Ｋ濃度が高い程、波長１５５０ｎｍでの伝送損失が低いことが分かる。また、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightが小さい程、波長１５５０ｎｍでの伝送損失が低いことが分かる。(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightと波長１５５０ｎｍでの伝送損失との間に略線形関係があることが認められる。

【0027】

また、同図から具体的に以下のことが分かる。伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weight≦０.４８であることが必要である。伝送損失≦０.１５２ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weight≦０.４４であることが必要である。伝送損失≦０.１５０ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weight≦０.４０であることが必要である。また、伝送損失≦０.１４８ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weight≦０.３６であることが必要である。

【0028】

よって、伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを実現するためには、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightは０.４８以下であることが好ましく、製造バラつきを考慮すると(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weightは０.４４以下であることが更に好ましい。

【0029】

図３は、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxと伝送損失との関係を示すグラフである。(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxは、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置での比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の値である。伝送損失は、波長１５５０ｎｍでの値である。例えば、コアの実効断面積が１３０μｍ^２であって、モードフィールド径が１２.２μｍである場合、波長１５５０ｎｍの電界強度が最大となる位置は半径４μｍの位置となる。

【0030】

同図から、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxが小さい程、波長１５５０ｎｍでの伝送損失が低いことが分かる。(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxと波長１５５０ｎｍでの伝送損失との間に略線形関係があることが認められる。

【0031】

また、同図から具体的に以下のことが分かる。伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmax≦０.４８であることが必要である。伝送損失≦０.１５２ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmax≦０.４５であることが必要である。伝送損失≦０.１５０ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmax≦０.４０であることが必要である。また、伝送損失≦０.１４８ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmax≦０.４０であることが必要である。

【0032】

よって、伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを実現するためには、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxは０.４８以下であることが好ましく、は製造バラつきを考慮すると(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxは０.４５以下であることが更に好ましい。

【0033】

図４は、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceと伝送損失との関係を示すグラフである。(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceは、屈折率プロファイルに基づいて計算される波長１５５０ｎｍの導波光の電界が最大となる径方向位置での比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の値と、ファイバ軸中心での比Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３の値との差である。伝送損失は、波長１５５０ｎｍでの値である。

【0034】

同図から、各Ｋ濃度において、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceが小さい程、波長１５５０での伝送損失が低いことが分かる。これは、コア部のＩ_Ｄ２／Ｉ_ω３の径方向の変動が小さい程、ガラス構造の変化が小さくなり、即ち歪が小さくなり、その結果、ガラスの散乱損失が低減し、伝送損失が低減したと推測される。

【0035】

また、同図から、Ｋ濃度が１５ｐｐｍである場合において、具体的に以下のことが分かる。伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_difference≦０.１４であることが必要である。伝送損失≦０.１５２ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_difference≦０.０８であることが必要である。また、伝送損失≦０.１５０ｄＢ／ｋｍを得るためには (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_difference≦０.０３であることが必要である。

【0036】

よって、伝送損失≦０.１５４ｄＢ／ｋｍを実現するためには、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceは、０.１４以下（Ｋ濃度＝１５原子ｐｐｍ時）であることが好ましく、０.０３以下（Ｋ濃度＝１０原子ｐｐｍ時）であることが更に好ましい。

【0037】

図５は、図２〜図４に示した実施例１〜１１の光ファイバの諸元を纏めた表である。同図は、実施例１〜１１の各光ファイバについて、コア部の平均Ｋ濃度、波長１５５０ｎｍでの伝送損失、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_weight、(Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_Pmaxおよび (Ｉ_Ｄ２／Ｉ_ω３)_differenceを示す。

【0038】

実施例１１の光ファイバは以下の方法により製造された。図６は、光ファイバ製造方法を説明するフローチャートである。この光ファイバ製造方法は、準備工程Ｓ１、第１添加工程Ｓ２、第１縮径工程Ｓ３、第１エッチング工程Ｓ４、第１コラプス工程Ｓ５、小径化工程Ｓ６、第２添加工程Ｓ７、第２縮径工程Ｓ８、第２エッチング工程Ｓ９、第２コラプス工程Ｓ１０、第１研削工程Ｓ１１、第３コラプス工程Ｓ１２、コア延伸工程Ｓ１３、第２研削工程Ｓ１４、第４コラプス工程Ｓ１５、延伸工程Ｓ１６、第２クラッド部付与工程Ｓ１７および線引き工程Ｓ１８を順に行うことで、光ファイバを製造することができる。

【0039】

準備工程Ｓ１では、第１ガラスパイプを用意する。第１ガラスパイプは、石英系ガラスからなり、塩素（Ｃｌ）濃度が１５０原子ｐｐｍであり、フッ素（Ｆ）濃度が６,０００原子ｐｐｍであり、その他のドーパント及び不純物の濃度が１０モルｐｐｍ以下である。また、この第１ガラスパイプの外径は３５ｍｍであり、内径は２０ｍｍである。

【0040】

第１添加工程Ｓ２では、第１ガラスパイプの内表面にアルカリ金属元素を添加する。具体的には、アルカリ金属原料として臭化カリウム（ＫＢｒ）を用い、これを熱源により温度８５０℃に加熱してＫＢｒ蒸気を発生させる。そして、キャリアガスとして導入する１ｓｌｍ（標準状態にして１リットル／分）の酸素と共にＫＢｒ蒸気を第１ガラスパイプの中に導入しながら、外部から酸水素バーナによって第１ガラスパイプの表面が２１５０℃となるように第１ガラスパイプを加熱する。このとき、酸水素バーナを速さ４０ｍ／ｍｉｎでトラバースさせ、合計１５ターン加熱し、カリウム元素を第１ガラスパイプ内表面に拡散させる。

【0041】

第１縮径工程Ｓ３では、第１ガラスパイプを加熱して縮径する。具体的には、カリウム元素が添加された第１ガラスパイプの中に酸素（０.５ｓｌｍ）を流しながら、酸水素バーナによって第１ガラスパイプの外表面が２２５０℃となるように第１ガラスパイプを加熱する。酸水素バーナを複数回トラバースさせて第１ガラスパイプを加熱し、内径が５ｍｍになるまで第１ガラスパイプを縮径する。

【0042】

第１エッチング工程Ｓ４では、第１ガラスパイプの内面をエッチングして、第１添加工程Ｓ２においてアルカリ金属元素の添加の際に同時に添加されてしまうＮｉやＦｅなどの遷移金属元素やＯＨ基を除去する。具体的には、カリウム元素が添加された第１ガラスパイプの中にＳＦ_６（０.２ｓｌｍ）及び酸素（０.５ｓｌｍ）の混合ガスを導入しながら、酸水素バーナで第１ガラスパイプを加熱し気相エッチングする。

【0043】

第１コラプス工程Ｓ５では、第１ガラスパイプを中実化してガラスロッドを作製する。具体的には、第１エッチング工程Ｓ４後の第１ガラスパイプの中を絶対圧９７ｋＰａ以下に減圧すると共に、酸素（２ｓｌｍ）を第１ガラスパイプの中に導入しながら、酸水素バーナによって第１ガラスパイプの表面温度を２１５０℃として第１ガラスパイプを中実化し、これにより、直径２５ｍｍのカリウムを添加したガラスロッドを作製する。

【0044】

小径化工程Ｓ６では、第１コラプス工程Ｓ５で作製されたガラスロッドの外周部分を除去して、小径化した第１ガラスロッドを作製する。具体的には、第１コラプス工程Ｓ５で作製されたガラスロッドの中心部分を直径５ｍｍ穿孔により刳り貫く。または、第１コラプス工程Ｓ５で作製されたガラスロッドの外周部分を研削する。ここで作製される第１ガラスロッドの表層部のカリウム濃度は２００原子ｐｐｍである。

【0045】

第２添加工程Ｓ７では、第２ガラスパイプの内表面にカリウム元素を添加する。第２ガラスパイプは、第１ガラスパイプの同様の石英系ガラスからなる。第２ガラスパイプへのカリウム元素の添加は、第１添加工程Ｓ２と同様にして行われる。

【0046】

第２縮径工程Ｓ８では、第２ガラスパイプを加熱して縮径する。具体的には、カリウム元素が添加された第２ガラスパイプの中に酸素（０.５ｓｌｍ）を流しながら、酸水素バーナによって第２ガラスパイプの外表面が２２５０℃となるように第２ガラスパイプを加熱する。酸水素バーナを６回トラバースさせて第２ガラスパイプを加熱して縮径する。縮径後の第２ガラスパイプの内径は、小径化工程Ｓ６で製造された第１ガラスロッドの外径より０.１ｍｍ〜１ｍｍ程度大きい。

【0047】

第２エッチング工程Ｓ９では、第２ガラスパイプの内面をエッチングして、第２添加工程Ｓ７においてアルカリ金属元素の添加の際に同時に添加されてしまうＮｉやＦｅなどの遷移金属元素やＯＨ基を除去する。具体的には、カリウム元素が添加された第２ガラスパイプの中にＳＦ_６（０.２ｓｌｍ）及び酸素（０.５ｓｌｍ）の混合ガスを導入しながら、酸水素バーナで第２ガラスパイプを加熱し気相エッチングする。

【0048】

第２コラプス工程Ｓ１０では、小径化工程Ｓ６で製造された第１ガラスロッドを第２エッチング工程Ｓ９後の第２ガラスパイプの中に挿入し、第１ガラスロッドと第２ガラスパイプとを加熱し一体化するロッドインコラプス法により、ガラスロッドを作製する。具体的には、第１コラプス工程Ｓ５と同様に、第２ガラスパイプの中を絶対圧９７ｋＰａ以下に減圧すると共に、酸素（２ｓｌｍ）を第２ガラスパイプの中に導入しながら、酸水素バーナによって第２ガラスパイプの表面温度を２１５０℃としてロッドインコラプスを行う。

【0049】

第１研削工程Ｓ１１では、第２コラプス工程Ｓ１０で作製されたガラスロッドの外周部分を研削して第２ガラスロッドを作製する。ここで作製される第２ガラスロッドは、直径１６ｍｍであり、全体にはカリウム元素が添加されておらず、外周領域にはカリウム元素が添加されていない。この第２ガラスロッドは、塩素濃度が１５０原子ｐｐｍでありフッ素濃度が６,０００原子ｐｐｍでありカリウム元素を含む第１コア部と、第１コア部を取り囲み塩素濃度が１５０原子ｐｐｍでありフッ素濃度が６,０００原子ｐｐｍでありカリウム元素濃度が１０原子ｐｐｍ以下である第２コア部と、を有する。第２コア部は実質的にカリウム元素を含まない。

【0050】

第３コラプス工程Ｓ１２では、第２ガラスロッドの外周上に第３コア部を付加する。この工程では、塩素濃度が１２,０００原子ｐｐｍであり塩素以外の添加物を実質的に含まない石英系ガラスからなる第３ガラスパイプを準備し、この第３ガラスパイプの中に第２ガラスロッドを挿入し加熱一体化するロッドインコラプス法により、第２ガラスロッドの外周上に第３コア部を付加して、これにより第３ガラスロッドを作製する。この第３ガラスロッドは、光ファイバのコアとなる部分である。

【0051】

コア延伸工程Ｓ１３では、第３コラプス工程Ｓ１２で作製された第３ガラスロッドを加熱延伸して、第３ガラスロッドの外径を２７ｍｍとする。

【0052】

第２研削工程Ｓ１４では、コア延伸工程Ｓ１３で延伸された第３ガラスロッドの外周部分を研削して、直径２０ｍｍのコアロッドを作製する。

【0053】

このコアロッドは、塩素濃度が１５０原子ｐｐｍでありフッ素濃度が６,０００原子ｐｐｍでありカリウム元素を含む第１コア部と、第１コア部を取り囲み塩素濃度が１５０原子ｐｐｍでありフッ素濃度が６,０００原子ｐｐｍでありカリウム元素濃度が１０原子ｐｐｍ以下である第２コア部と、第２コア部を取り囲み塩素濃度が１２,０００原子ｐｐｍでありカリウム濃度が１０原子ｐｐｍ以下である第３コア部と、を有する。第２コア部および第３コア部は実質的にカリウム元素を含まない。コアロッド内の第１コア部の径とコアロッドの径（２０ｍｍ）との比は５倍である。

【0054】

第４コラプス工程Ｓ１５では、第３コア部の外周上に第１クラッド部を付加する。この工程では、フッ素が添加された石英系ガラスからなる第４ガラスパイプを準備し、この第４ガラスパイプの中にコアロッドを挿入し加熱一体化するロッドインコラプス法により、第３コア部の外周上に第１クラッド部を付加する。コア部と第１クラッド部との相対比屈折率差は最大で０.３４％程度である。

【0055】

延伸工程Ｓ１６では、第４コラプス工程Ｓ１５においてコアロッドおよび第４ガラスパイプが一体化されてなるガラスロッドを延伸して、線引き工程Ｓ１８で製造される光ファイバのコアの径が所望値となるように、該ガラスロッドの径を調整する。

【0056】

第２クラッド部付与工程Ｓ１７では、第１クラッド部の外周上に第２クラッド部を付加する。この工程では、延伸工程Ｓ１６後のガラスロッドの外周上に、ＯＶＤ法、ＶＡＤ法、ロッドインコラプス法等の方法により、フッ素が添加された石英系ガラスからなる第２クラッド部を合成して、これにより光ファイバ母材を製造する。コア部の平均Ｋ濃度は２０原子ｐｐｍである。

【0057】

線引き工程Ｓ１８では、以上のようにして製造された光ファイバ母材を線引きして、光ファイバを製造する。この光ファイバの波長１５５０ｎｍでの伝送損失は０.１４８ｄＢ／ｋｍである。

【0058】

図７は、第２コラプス工程Ｓ１０で作製されたガラスロッドのカリウム濃度分布の一例を示すグラフである。同図に示されるように、光ファイバ断面において、カリウム濃度は、ファイバ軸中心位置にピークを有するだけでなく、径方向の或る位置においてもピークを有する。

【0059】

実施例１１の光ファイバは以上の方法により製造された。実施例３、４、７、８の各光ファイバは、同様の第１添加工程Ｓ２および第２添加工程Ｓ７を有する製造方法で製造されたが、第１添加工程Ｓ２および第２添加工程Ｓ７それぞれにおける電気炉の温度およびトラバース回数を変えて、図５に示される特性を有するものとされた。実施例２の光ファイバは、上記の実施例１１の製造方法法で、中心ロッドがＫを含まないガラスロッドで、上記第２添加工程Ｓ７以降を同様のプロセスで製造し、コアの一部にリング状にＫを添加したものとされた。また、実施例６、１０の各光ファイバも同様の製造方法で製造された。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】