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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023114345
(43)【公開日】2023-08-17
(54)【発明の名称】光ファイバ用ガラス体の製造方法
(51)【国際特許分類】
C03B 37/014 20060101AFI20230809BHJP
【ＦＩ】
C03B37/014 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022016659
(22)【出願日】2022-02-04
(71)【出願人】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】100143764
【弁理士】
【氏名又は名称】森村 靖男
(72)【発明者】
【氏名】長洲 勝文
【テーマコード（参考）】
4G021
【Ｆターム（参考）】
4G021CA14
(57)【要約】
【課題】 クラッドとなるクラッドガラス体の少なくとも一部の層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該層において比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用ガラス体を、製造効率の低下を抑制して製造し得る光ファイバ用ガラス体の製造方法を提供する。
【解決手段】 光ファイバ用ガラス体の製造方法は、出発基材の外周面に前記所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程Ｐ１１と、多孔質ガラス体２０をフッ素雰囲気中で加熱して、フッ素を拡散させる拡散工程Ｐ１２と、を備え、スートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、拡散工程Ｐ１２では、雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である。
【選択図】 図５
【解決手段】 光ファイバ用ガラス体の製造方法は、出発基材の外周面に前記所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程Ｐ１１と、多孔質ガラス体２０をフッ素雰囲気中で加熱して、フッ素を拡散させる拡散工程Ｐ１２と、を備え、スートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、拡散工程Ｐ１２では、雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である。
【選択図】 図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
純粋シリカガラスに対する比屈折率差が－０．２０％以上－０．０５％以下、比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下であり、光ファイバのコアより外側に配置される所定の層となる所定のガラス体を含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、
断面の形状が円形の出発基材の外周面に前記所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程と、
前記出発基材に前記スートが堆積された多孔質ガラス体をフッ素雰囲気中で加熱して、前記スートにフッ素を拡散させる拡散工程と、
フッ素が拡散された前記スートを焼結して透明ガラス化する焼結工程と、
を備え、
前記スートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、前記内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、前記外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記拡散工程では、前記雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である
ことを特徴とする光ファイバ用ガラス体の製造方法。
断面の形状が円形の出発基材の外周面に前記所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程と、
前記出発基材に前記スートが堆積された多孔質ガラス体をフッ素雰囲気中で加熱して、前記スートにフッ素を拡散させる拡散工程と、
フッ素が拡散された前記スートを焼結して透明ガラス化する焼結工程と、
を備え、
前記スートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、前記内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、前記外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、
前記拡散工程では、前記雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である
ことを特徴とする光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項2】
前記焼結工程では、前記多孔質ガラス体が配置される雰囲気中のフッ素濃度が０．４１％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項3】
前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項4】
前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体と、前記光ファイバのクラッドよりも低い屈折率のトレンチ層となり前記コアガラス体を囲うトレンチ層ガラス体と、を含み、
前記スートは前記トレンチ層ガラス体の外周面上に堆積される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
前記スートは前記トレンチ層ガラス体の外周面上に堆積される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【請求項5】
前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体と、前記コアを囲い前記所定のガラス体よりも高い屈折率の内クラッドガラス体と、を含み、
前記スートは前記内クラッドガラス体の外周面上に堆積される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
前記スートは前記内クラッドガラス体の外周面上に堆積される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用ガラス体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ用ガラス体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
クラッドの少なくとも一部にフッ素が添加された光ファイバが知られている。下記特許文献１には、このような光ファイバ及び当該光ファイバ用母材の製造方法が記載されている。この文献では、クラッドにおける最も内周側の領域にディプレスト層が形成されている。この光ファイバを製造するための光ファイバ用母材におけるディプレスト層となるガラス体を作製する際、コアとなるコアガラス体の外周面にディプレスト層となるスートを堆積させ、堆積されたスートをフッ素雰囲気中で加熱して、フッ素をスート中に拡散させている。そして、フッ素が拡散したスートを焼結することで、スートが透明ガラス化して、ディプレスト層となるガラス体が形成される。この文献では、ディプレスト層となるスートを堆積する際にスートの嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ３から０．４ｇ／ｃｍ３であることが好ましいとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５３４２６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体を作製する場合において、当該クラッドガラス体となるスートにフッ素を拡散させるとき、スートの嵩密度と、雰囲気中のフッ素濃度とにより、当該拡散度合いが変化する。上記特許文献１に記載のスートの嵩密度の場合、フッ素が拡散しすぎることで、ディプレスト層の純粋シリカに対する比屈折率差が負側に大きくなりすぎる、すなわち当該比屈折率差が深くなりすぎる懸念がある。これに対し、クラッドの少なくとも一部の層において純粋シリカガラスに対する比屈折率差を浅くしたい場合がある。そこで、当該層を作製するときに、フッ素を拡散させる際の雰囲気中のフッ素濃度を低くすることが考えられる。しかし、その場合、当該層の最内周の部位までフッ素が拡散しづらくなり、この部位では十分に屈折率が下がらず、当該領域の内周側と外周側とで屈折率の変動が大きくなりすぎる懸念がある。そこで、雰囲気中のフッ素濃度を小さくしつつ、当該層の最内周の部位までフッ素を十分に拡散させるために、フッ素雰囲気中で堆積された当該層となるスートを長時間加熱することが考えられる。しかし、この場合、光ファイバ用ガラス体の製造効率が低下する懸念がある。
【0005】
そこで、本発明は、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体の少なくとも一部の層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該層において比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用ガラス体を、製造効率の低下を抑制して製造し得る光ファイバ用ガラス体の製造方法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】
【0006】
上記目的を解決するため、本発明は、純粋シリカガラスに対する比屈折率差が－０．２０％以上－０．０５％以下、比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下であり、光ファイバのコアより外側に配置される所定の層となる所定のガラス体を含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、断面の形状が円形の出発基材の外周面に前記所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程と、前記出発基材に前記スートが堆積された多孔質ガラス体をフッ素雰囲気中で加熱して、前記スートにフッ素を拡散させる拡散工程と、フッ素が拡散された前記スートを焼結して透明ガラス化する焼結工程と、を備え、前記スートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、前記内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、前記外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、前記拡散工程では、前記雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下であることを特徴とするものである。
【0007】
このような光ファイバ用ガラス体の製造方法によれば、所定のガラス体となるスートの嵩密度が外周側に向かって低くなるため、製造の際にこの所定のガラス体の割れ等を抑制することができる。また、本発明者の検討の結果、この所定のガラス体となるスートの嵩密度と、拡散工程における雰囲気中のフッ素濃度とが上記条件を満たすことで、所定のガラス体の比屈折率差が上記のように浅い場合であっても、拡散工程の時間が長時間化することを抑制しつつも、所定のガラス体となるスートにフッ素を適切に添加することができることが分かった。これは、上記条件を満たすことで、堆積されたスートの外周側から入り込むフッ素が内周側まで適切に入り込むためと考えられる。従って、本発明の光ファイバ用ガラス体の製造方法によれば、コアよりも外側に配置される所定の層となる所定のガラス体の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用ガラス体の製造効率の低下を抑制し得る。なお、光ファイバ用ガラス体は、光ファイバの製造に用いられるガラス体であり、光ファイバ用母材や光ファイバ用母材となる前の光ファイバ用中間母材である。
【0008】
また、前記焼結工程では、前記多孔質ガラス体が配置される雰囲気中のフッ素濃度が０．４１％以下であることとしてもよい。
【0009】
この場合、所定のガラス体の外周側で屈折率が不要に下降することを抑制し得る。なお、当該フッ素濃度が０．１８％以上であれば、焼結工程において、所定のガラス体の外周側で屈折率が不要に上昇することを抑制できる。
【0010】
また、前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体としてもよい。
【0011】
この場合、純粋シリカに対する浅い屈折率のディプレスト層を有する光ファイバを製造可能な光ファイバ用ガラス体を製造し得る。
【0012】
また、前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体と、前記光ファイバのクラッドよりも低い屈折率のトレンチ層となり前記コアガラス体を囲うトレンチ層ガラス体と、を含み、前記スートは前記トレンチ層ガラス体の外周面上に堆積されてもよい。
【0013】
この場合、トレンチ型光ファイバにおいて、トレンチ層を囲う層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さいトレンチ型光ファイバを製造可能な光ファイバ用ガラス体を製造し得る。
【0014】
また、前記出発基材は、前記光ファイバの前記コアとなるコアガラス体と、前記コアを囲い前記所定のガラス体よりも高い屈折率の内クラッドガラス体と、を含み、前記スートは前記内クラッドガラス体の外周面上に堆積されてもよい。
【0015】
この場合、所定のガラス体が内クラッドガラス体よりも低い屈折率を有するため、トレンチ層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さいトレンチ型光ファイバを製造可能な光ファイバ用ガラス体を製造し得る。
【発明の効果】
【0016】
以上のように、本発明によれば、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体の少なくとも一部の層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該層において比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用ガラス体を、製造効率の低下を抑制して製造し得る光ファイバ用ガラス体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバの製造方法によって製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。
【図5】堆積工程の様子を示す図である。
【図6】拡散工程、焼結工程の様子を示す図である。
【図9】実施例における内側クラッドガラス体の屈折率分布を示す図である。
【図10】比較例における内側クラッドガラス体の屈折率分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明に係る光ファイバ用ガラス体の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。なお、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。
【0019】
以下の実施形態では、光ファイバの製造に用いられる光ファイバ用ガラス体が光ファイバ用母材である例について説明する。
【0020】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る光ファイバ用母材から製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図１に示すように、本実施形態では、光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の外周面を囲うクラッド１１と、クラッド１１の外周面を被覆する被覆層１２とを主な構成として備える。クラッド１１は、コア１０に接してコア１０を囲う層である内側クラッド１１ａ、内側クラッド１１ａに接して内側クラッド１１ａを囲う層である外側クラッド１１ｂを有する。外側クラッド１１ｂは、内側クラッド１１ａに接して内側クラッド１１ａを囲う層である第１領域ｂ１と、第１領域ｂ１を囲いクラッド１１の最外周まで延在する層である第２領域ｂ２とを含む。
図１は、本実施形態に係る光ファイバ用母材から製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図１に示すように、本実施形態では、光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の外周面を囲うクラッド１１と、クラッド１１の外周面を被覆する被覆層１２とを主な構成として備える。クラッド１１は、コア１０に接してコア１０を囲う層である内側クラッド１１ａ、内側クラッド１１ａに接して内側クラッド１１ａを囲う層である外側クラッド１１ｂを有する。外側クラッド１１ｂは、内側クラッド１１ａに接して内側クラッド１１ａを囲う層である第１領域ｂ１と、第１領域ｂ１を囲いクラッド１１の最外周まで延在する層である第２領域ｂ２とを含む。
【0021】
図２は、図１の光ファイバ１の屈折率分布を示す図である。なお、以下、屈折率を示す図において、屈折率が対応する部位と同様の符号が付される。コア１０の屈折率はクラッド１１の屈折率よりも高く、本実施形態では、コア１０は屈折率が高くなる塩素等が添加されたシリカガラスからなる。従って、コア１０の屈折率は、不純物を含まない純粋シリカガラスの屈折率ｎ０より高い。
【0022】
内側クラッド１１ａは、フッ素が添加されたシリカガラスから成り、純粋シリカガラスの屈折率ｎ０より低い屈折率を有する。内側クラッド１１ａの屈折率は、コア１０側である内周側から外周側に向かって概ね低くなり、純粋シリカガラスに対する比屈折率差は、概ね－０．２０％以上－０．０８％以下である。このように本実施形態の内側クラッド１１ａは、純粋シリカに対して比較的浅い比屈折率差を有する。本実施形態では、内側クラッド１１ａの厚みは、コア１０の半径より僅かに大きい。ただし、内側クラッド１１ａの厚みは、コア１０の半径と同等であっても、コア１０の半径よりも小さくてもよい。なお、以後の説明において、単に比屈折率差という場合、純粋シリカガラスに対する比屈折率差を意味する。内側クラッド１１ａの厚みは、例えば２０ｍｍ以上である。
【0023】
外側クラッド１１ｂの第１領域ｂ１は、内側クラッド１１ａに添加されるフッ素の濃度よりも低い濃度のフッ素が添加されたシリカガラスから成り、純粋シリカガラスの屈折率ｎ０より低い屈折率を有する。第１領域ｂ１の屈折率は、内周側で最も高く、内周側から外周側に向かって徐々に低くなる。第１領域ｂ１の最低の屈折率は、内側クラッド１１ａの最低の屈折率よりも高い。従って、第１領域ｂ１は、内側クラッド１１ａよりも更に浅い比屈折率差を有する。また、第１領域ｂ１の厚みは内側クラッド１１ａの厚みより大きい。このため、第１領域ｂ１の内周側から外周側に向かう屈折率の下がり方の傾斜は、内側クラッド１１ａの内周側から外周側に向かう屈折率の下がり方の傾斜よりも緩い。
【0024】
第２領域ｂ２は、第１領域ｂ１に添加されるフッ素の濃度よりも低い濃度のフッ素が添加されたシリカガラスから成る。第２領域ｂ２の屈折率は、第１領域ｂ１の最低の屈折率よりも高く、純粋シリカガラスの屈折率ｎ０より低い屈折率である。従って、本実施形態の第２領域ｂ２は、第１領域ｂ１よりも更に浅い比屈折率差を有する。
【0025】
被覆層１２は、樹脂からなる。被覆層１２を構成する樹脂として、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂が挙げられる。被覆層１２は、クラッド１１を囲う１つの樹脂の層からなる単層構造とされてもよく、複数の樹脂の層からなる多層構造とされてもよい。
【0026】
次に、本実施形態に係る光ファイバ１を製造するために用いられる光ファイバ用母材について説明する。
【0027】
図３は、図１に示す光ファイバ１を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。図３に示すように、光ファイバ用母材１Ｐは、コア１０となるロッド状のコアガラス体１０Ｐと、コアガラス体１０Ｐの外周面を囲いクラッド１１となるクラッドガラス体１１Ｐとから構成される。クラッドガラス体１１Ｐは、内側クラッド１１ａとなる内側クラッドガラス体１１Ｐａ、及び外側クラッド１１ｂとなる外側クラッドガラス体１１Ｐｂを備え、外側クラッドガラス体１１Ｐｂは、第１領域ｂ１となる第１領域ガラス体Ｐｂ１、及び第２領域ｂ２となる第２領域ガラス体Ｐｂ２を含む。
【0028】
光ファイバ用母材１Ｐの屈折率分布は、光ファイバ１の屈折率分布と概ね同様である。内側クラッドガラス体１１Ｐａは、コアガラス体１０Ｐに接してコアガラス体１０Ｐを囲う。内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差は、－０．２０％以上－０．０５％以下である。内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差の最大となる位置は概ね内周側に位置し、当該最大値は－０．１６％以上－０．０５％以下であり、比屈折率差の最小となる位置は、概ね外周側に位置し、当該最小値は－０．２０％以上－０．０８％以下である。また、この比屈折率差の最大値と最小値との差は０．０３％以上０．０４％以下である。
【0029】
本実施形態では、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差は、－０．２０％以上－０．０５％以下である。また、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差の最大値と最小値との差は０．０３％以上０．０４％以下である。
【0030】
外側クラッドガラス体１１Ｐｂの第１領域ガラス体Ｐｂ１は、内側クラッドガラス体１１Ｐａに接して内側クラッドガラス体１１Ｐａを囲う。第１領域ガラス体Ｐｂ１の比屈折率差は、例えば－０．２０％以上－０．０５％以下である。第１領域ガラス体Ｐｂ１の内周側における比屈折率差は、本実施形態では、例えば－０．１６％以上－０．０５％以下であり、外周側における比屈折率差は、例えば－０．２０％以上－０．０８％以下である。この比屈折率差の最大値と最小値との差は、例えば０．０３％以上０．０４％以下である。本実施形態では、内側クラッドガラス体１１Ｐａにおける比屈折率差の最大値と最小値との差よりも小さい。従って、第１領域ガラス体Ｐｂ１の平均の屈折率は、内側クラッドガラス体１１Ｐａの平均の屈折率よりも大きい。
【0031】
第２領域ガラス体Ｐｂ２は、第１領域ガラス体Ｐｂ１に接して第１領域ガラス体Ｐｂ１を囲う。第２領域ガラス体Ｐｂ２は、内周側から徐々に屈折率が高くなる。また、第２領域ガラス体Ｐｂ２は、第１領域ガラス体Ｐｂ１に接して第１領域ガラス体Ｐｂ１を囲う。第２領域ガラス体Ｐｂ２の比屈折率差は、例えば－０．２０％以上－０．０５％以下である。また、この比屈折率差の最大値と最小値との差は、例えば０．０３％以上０．０４％以下である。
【0032】
ここで、光ファイバ１の内側クラッド１１ａを所定の層とすると、内側クラッドガラス体１１Ｐａは、コア１０よりも外側に配置される当該所定の層となる所定のガラス体と理解することができる。また、光ファイバ１の第１領域ｂ１及び第２領域ｂ２をそれぞれ上記所定の層とは別の所定の層とすると、第１領域ガラス体Ｐｂ１及び第２領域ガラス体Ｐｂ２は、それぞれコア１０よりも外側に配置される所定の層となる所定のガラス体と理解することができる。また、第１領域ｂ１と第２領域ｂ２とを合わせた外側クラッド１１ｂを上記所定の層とは別の所定の層とすると、第１領域ガラス体Ｐｂ１と第２領域ガラス体Ｐｂ２とを合わせた外側クラッドガラス体１１Ｐｂが、コア１０よりも外側に配置される所定の層となる所定のガラス体と理解することができる。
【0033】
次に、光ファイバ用母材１Ｐの製造方法、及び光ファイバ１の製造方法について説明する。
【0034】
図４は、本実施形態に係る光ファイバ用母材１Ｐの製造方法を含む光ファイバ１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図４に示すように、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１と、外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２と、を備え、光ファイバ１の製造方法は、製造された光ファイバ用母材１Ｐを線引きする線引工程Ｐ３を備える。本実施形態では、外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２により、第１領域ガラス体Ｐｂ１及び第２領域ガラス体Ｐｂ２が形成される。
【0035】
（内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１）
本工程は、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａを形成する工程であり、堆積工程Ｐ１１と、拡散工程Ｐ１２と、焼結工程Ｐ１３と、を備える。
本工程は、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａを形成する工程であり、堆積工程Ｐ１１と、拡散工程Ｐ１２と、焼結工程Ｐ１３と、を備える。
【0036】
＜堆積工程Ｐ１１＞
本工程は、外付け法により断面の形状が円形のコアガラス体１０Ｐの外周面上にガラス微粒子であるスートを堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。従って、本工程では、コアガラス体１０Ｐが出発基材である。なお、円形とは、見た目に円形であればよく、例えば非円率２．０％以下のものをいう。図５は、本工程の様子を示す図である。本工程では、コアガラス体１０Ｐを準備して、コアガラス体１０Ｐの表面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａを堆積させる。スート１１Ｓａは、バーナ５０から火炎と共に噴射させる。スート１１Ｓａの材料は、ＳｉＣｌ４、ＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、及びＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルシロキサン）のいずれかであることが好ましい。このときバーナ５０をトラバースさせる毎にデポジション温度を下げる。最も内周側のスート１１Ｓａを堆積させる際のデポジション温度は、１０６０℃以上１２３０℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａの最も内側の嵩密度を０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。また、最も外周側のスート１１Ｓａを堆積させる際のデポジション温度は、１０００℃以上１１７５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、スート１１Ｓａの最も外側の嵩密度を０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。内周側から外周側に向かってデポジション温度が低くなるため、堆積されるスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなる。また、内周側のデポジション温度と外周側のデポジション温度との差は、４０度以上５５度以下であることが好ましい。このような温度範囲内であるため、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスートの嵩密度の最大値と最小値との差を０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。なお、デポジション温度は、堆積されたスート１１Ｓａの表面温度である。
本工程は、外付け法により断面の形状が円形のコアガラス体１０Ｐの外周面上にガラス微粒子であるスートを堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。従って、本工程では、コアガラス体１０Ｐが出発基材である。なお、円形とは、見た目に円形であればよく、例えば非円率２．０％以下のものをいう。図５は、本工程の様子を示す図である。本工程では、コアガラス体１０Ｐを準備して、コアガラス体１０Ｐの表面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａを堆積させる。スート１１Ｓａは、バーナ５０から火炎と共に噴射させる。スート１１Ｓａの材料は、ＳｉＣｌ４、ＯＭＣＴＳ（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、及びＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルシロキサン）のいずれかであることが好ましい。このときバーナ５０をトラバースさせる毎にデポジション温度を下げる。最も内周側のスート１１Ｓａを堆積させる際のデポジション温度は、１０６０℃以上１２３０℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａの最も内側の嵩密度を０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。また、最も外周側のスート１１Ｓａを堆積させる際のデポジション温度は、１０００℃以上１１７５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、スート１１Ｓａの最も外側の嵩密度を０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。内周側から外周側に向かってデポジション温度が低くなるため、堆積されるスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなる。また、内周側のデポジション温度と外周側のデポジション温度との差は、４０度以上５５度以下であることが好ましい。このような温度範囲内であるため、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスートの嵩密度の最大値と最小値との差を０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下にすることができる。なお、デポジション温度は、堆積されたスート１１Ｓａの表面温度である。
【0037】
本工程により、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａが堆積された多孔質ガラス体２０が得られる。本工程で堆積されるスート１１Ｓａの厚みは、例えば、後述のようにガラス化された際に厚みが２０ｍｍ以上となる厚みである。
【0038】
＜拡散工程Ｐ１２＞
本工程は、堆積工程Ｐ１１で形成された多孔質ガラス体のスート１１Ｓａにフッ素を添加する工程である。図６は、本工程の様子を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、収容空間７５を有する炉心管７１と、当該炉心管７１を加熱する発熱体７２とを備える加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２０のスート１１Ｓａにフッ素を添加する。まず、支持棒７６に吊り下げられた多孔質ガラス体２０を炉心管７１の収容空間７５内に収容させる。次に、不図示の給気口からフッ素を含有する拡散用ガスを収容空間７５に供給しつつ、発熱体７２によって収容空間７５内を加熱する。拡散用ガスは、不活性ガスにフッ素ガスが混合したガスを用いる。不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎ２、Ａｒを挙げることができる。フッ素ガスとしては、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＳＦ６，ＳｉＦ４等を挙げることができる。このとき拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は１．８％以上７．４％以下である。また、収容空間７５内の温度は、８００℃以上１２５０℃以下であることが好ましく、９００℃以上１１００℃以下であることがより好ましい。このような条件とすることで、堆積工程Ｐ１１で上記嵩密度に堆積されたスート１１Ｓａにフッ素をより適切な量添加することができる。
本工程は、堆積工程Ｐ１１で形成された多孔質ガラス体のスート１１Ｓａにフッ素を添加する工程である。図６は、本工程の様子を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、収容空間７５を有する炉心管７１と、当該炉心管７１を加熱する発熱体７２とを備える加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２０のスート１１Ｓａにフッ素を添加する。まず、支持棒７６に吊り下げられた多孔質ガラス体２０を炉心管７１の収容空間７５内に収容させる。次に、不図示の給気口からフッ素を含有する拡散用ガスを収容空間７５に供給しつつ、発熱体７２によって収容空間７５内を加熱する。拡散用ガスは、不活性ガスにフッ素ガスが混合したガスを用いる。不活性ガスとしては、Ｈｅ、Ｎ２、Ａｒを挙げることができる。フッ素ガスとしては、ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，ＳＦ６，ＳｉＦ４等を挙げることができる。このとき拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は１．８％以上７．４％以下である。また、収容空間７５内の温度は、８００℃以上１２５０℃以下であることが好ましく、９００℃以上１１００℃以下であることがより好ましい。このような条件とすることで、堆積工程Ｐ１１で上記嵩密度に堆積されたスート１１Ｓａにフッ素をより適切な量添加することができる。
【0039】
また、拡散用ガスに塩素系ガスを混合することにより、本工程と同時に脱水工程を行ってもよい。塩素系ガスとしては、Ｃｌ２，ＳｉＣｌ４，ＳＯＣｌ２，ＣＣｌ４等を挙げることができる。或いは、本工程の前に脱水工程を行ってもよい。
【0040】
こうして、多孔質ガラス体２０のスート１１Ｓａにフッ素が添加される。
【0041】
＜焼結工程Ｐ１３＞
本工程は、拡散工程Ｐ１２でフッ素が添加されたスート１１Ｓａを焼結して透明ガラス化する工程である。本実施形態では、上記の加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２０を加熱することでスート１１Ｓａを透明ガラス化する。なお、本工程では、不図示の給気口から焼結用ガスを収容空間７５内に供給しつつ、多孔質ガラス体２０を加熱する。焼結用ガスとして、例えば、上記の不活性ガスが挙げられる。また、雰囲気中の不要なフッ素を除去するには、焼結用ガスを一定時間炉心管７１内に流したり、炉心管７１内を一定期間減圧したり、１０００℃－１２００℃で堆積されたスート１１Ｓａを加熱することが挙げられる。また、多孔質ガラス体２０を加熱する温度は、多孔質ガラス体２０が焼結して透明ガラス化する温度であれば特に限定されず、例えば、１３００℃以上１５００℃以下であることが好ましい。また、焼結用ガスにフッ素ガスが混合されてもよい。この場合、焼結用ガスのフッ素の濃度は、０．４１％以下であることが好ましく、０．１８％以上であることが、適切な量のフッ素を内側クラッドガラス体１１Ｐａ添加する観点からより好ましい。なお、本工程は多孔質ガラス体２０を焼結できればよく、加熱炉７０の構成や焼結方法は特に制限されるものではない。
本工程は、拡散工程Ｐ１２でフッ素が添加されたスート１１Ｓａを焼結して透明ガラス化する工程である。本実施形態では、上記の加熱炉７０を用いて、多孔質ガラス体２０を加熱することでスート１１Ｓａを透明ガラス化する。なお、本工程では、不図示の給気口から焼結用ガスを収容空間７５内に供給しつつ、多孔質ガラス体２０を加熱する。焼結用ガスとして、例えば、上記の不活性ガスが挙げられる。また、雰囲気中の不要なフッ素を除去するには、焼結用ガスを一定時間炉心管７１内に流したり、炉心管７１内を一定期間減圧したり、１０００℃－１２００℃で堆積されたスート１１Ｓａを加熱することが挙げられる。また、多孔質ガラス体２０を加熱する温度は、多孔質ガラス体２０が焼結して透明ガラス化する温度であれば特に限定されず、例えば、１３００℃以上１５００℃以下であることが好ましい。また、焼結用ガスにフッ素ガスが混合されてもよい。この場合、焼結用ガスのフッ素の濃度は、０．４１％以下であることが好ましく、０．１８％以上であることが、適切な量のフッ素を内側クラッドガラス体１１Ｐａ添加する観点からより好ましい。なお、本工程は多孔質ガラス体２０を焼結できればよく、加熱炉７０の構成や焼結方法は特に制限されるものではない。
【0042】
なお、ガス中のフッ素の濃度という場合、雰囲気中のフッ素の分圧と言い換えても同様の結果となる。
【0043】
こうして、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが形成されたガラス体を得る。
【0044】
（外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２）
本工程は、コアガラス体１０Ｐの外周面上に形成された内側クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に第１領域ガラス体Ｐｂ１及び第２領域ガラス体Ｐｂ２とから成る外側クラッドガラス体１１Ｐｂを形成する工程であり、堆積工程Ｐ２１と、拡散工程Ｐ２２と、焼結工程Ｐ２３と、を備える。
本工程は、コアガラス体１０Ｐの外周面上に形成された内側クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に第１領域ガラス体Ｐｂ１及び第２領域ガラス体Ｐｂ２とから成る外側クラッドガラス体１１Ｐｂを形成する工程であり、堆積工程Ｐ２１と、拡散工程Ｐ２２と、焼結工程Ｐ２３と、を備える。
【0045】
＜堆積工程Ｐ２１＞
本工程は、堆積工程Ｐ１１と概ね同様の方法で、内側クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなるスートを堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。従って、本工程では、コアガラス体１０の外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが設けられた断面の形状が円形のガラス体が出発基材となる。本工程においてもバーナ５０をトラバースさせる毎にデポジション温度を下げる。最も内周側のスートを堆積させる際のデポジション温度は、１０６０℃以上１２３０℃以下であることが好ましい。このとき、堆積されるスートの最も内側の嵩密度を０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７／ｃｍ３以下にすることができる。また、最も外周側のスートを堆積させる際のデポジション温度は、１０００℃以上１１７５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、堆積されるスートの最も外側の嵩密度を０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９／ｃｍ３以下にすることができる。本工程でも堆積されるスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなる。また、内周側のデポジション温度と外周側のデポジション温度との差は、４０℃以上５５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲内とすることで、堆積されるスートの嵩密度の最大値と最小値との差を０．０５ｇ／ｃｍ３以上／０．０９ｃｍ３以下にすることができる。
本工程は、堆積工程Ｐ１１と概ね同様の方法で、内側クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなるスートを堆積させて多孔質ガラス体を形成する工程である。従って、本工程では、コアガラス体１０の外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが設けられた断面の形状が円形のガラス体が出発基材となる。本工程においてもバーナ５０をトラバースさせる毎にデポジション温度を下げる。最も内周側のスートを堆積させる際のデポジション温度は、１０６０℃以上１２３０℃以下であることが好ましい。このとき、堆積されるスートの最も内側の嵩密度を０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７／ｃｍ３以下にすることができる。また、最も外周側のスートを堆積させる際のデポジション温度は、１０００℃以上１１７５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲とすることで、堆積されるスートの最も外側の嵩密度を０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９／ｃｍ３以下にすることができる。本工程でも堆積されるスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなる。また、内周側のデポジション温度と外周側のデポジション温度との差は、４０℃以上５５℃以下であることが好ましい。このような温度範囲内とすることで、堆積されるスートの嵩密度の最大値と最小値との差を０．０５ｇ／ｃｍ３以上／０．０９ｃｍ３以下にすることができる。
【0046】
本工程により、内側クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなるスートが堆積された多孔質ガラス体が形成される。なお、本工程で堆積される第１領域ガラス体Ｐｂ１となるスートの嵩密度は、上記範囲内で堆積工程Ｐ１１で堆積されるスート１１Ｓａの嵩密度よりも高いことが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差を内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差よりも浅くする観点から好ましい。
【0047】
＜拡散工程Ｐ２２＞
本工程は、拡散工程Ｐ１２と概ね同様の方法で、堆積工程Ｐ２１で形成された多孔質ガラス体のスートにフッ素を添加する工程である。本実施形態では、加熱炉７０を用いる。本工程では、堆積工程Ｐ２１で得られた多孔質ガラス体を炉心管７１の収容空間７５に収容させて、拡散工程Ｐ１２と同様にして、スートにフッ素を拡散させる。なお、本工程での拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は拡散工程Ｐ１２と同様に１．８％以上７．４％以下である。また、本工程での収容空間７５内の温度、本工程の時間は、拡散工程Ｐ１２と同様であることが好ましい。なお、本工程と同時或いは本工程の前に脱水工程を行ってもよい。こうして、堆積工程Ｐ２１で形成された多孔質ガラス体のスートにフッ素が添加される。なお、本工程における拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は、上記範囲内において、拡散工程Ｐ１２での拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度よりも低いことが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差を内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差よりも浅くする観点から好ましい。
本工程は、拡散工程Ｐ１２と概ね同様の方法で、堆積工程Ｐ２１で形成された多孔質ガラス体のスートにフッ素を添加する工程である。本実施形態では、加熱炉７０を用いる。本工程では、堆積工程Ｐ２１で得られた多孔質ガラス体を炉心管７１の収容空間７５に収容させて、拡散工程Ｐ１２と同様にして、スートにフッ素を拡散させる。なお、本工程での拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は拡散工程Ｐ１２と同様に１．８％以上７．４％以下である。また、本工程での収容空間７５内の温度、本工程の時間は、拡散工程Ｐ１２と同様であることが好ましい。なお、本工程と同時或いは本工程の前に脱水工程を行ってもよい。こうして、堆積工程Ｐ２１で形成された多孔質ガラス体のスートにフッ素が添加される。なお、本工程における拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度は、上記範囲内において、拡散工程Ｐ１２での拡散用ガスの雰囲気中のフッ素濃度よりも低いことが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差を内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差よりも浅くする観点から好ましい。
【0048】
＜焼結工程Ｐ２３＞
本工程は、拡散工程Ｐ２２でフッ素が添加されたスートを焼結して透明ガラス化する工程である。本実施形態では、焼結工程Ｐ１３と同様に行われる。なお、本工程で焼結用ガスにフッ素ガスが混合される場合、フッ素の濃度は、０．４１％以下であることが好ましく、０．１８％以上であることが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂに適切な量のフッ素を添加する観点から好ましい。こうしてスートが透明ガラス化して外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなり、コアガラス体１０Ｐ、内側クラッドガラス体１１Ｐａ、及び外側クラッドガラス体１１Ｐｂが一体となった図３の光ファイバ用母材１Ｐを得る。なお、本工程で焼結用ガスにフッ素ガスが混合される場合であっても、フッ素濃度は、焼結工程Ｐ１３で用いられる焼結用ガスの雰囲気中のフッ素濃度よりも低いことが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差を内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差よりも浅くする観点から好ましい。また、本工程では、フッ素ガスが混合されなくてもよい。
本工程は、拡散工程Ｐ２２でフッ素が添加されたスートを焼結して透明ガラス化する工程である。本実施形態では、焼結工程Ｐ１３と同様に行われる。なお、本工程で焼結用ガスにフッ素ガスが混合される場合、フッ素の濃度は、０．４１％以下であることが好ましく、０．１８％以上であることが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂに適切な量のフッ素を添加する観点から好ましい。こうしてスートが透明ガラス化して外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなり、コアガラス体１０Ｐ、内側クラッドガラス体１１Ｐａ、及び外側クラッドガラス体１１Ｐｂが一体となった図３の光ファイバ用母材１Ｐを得る。なお、本工程で焼結用ガスにフッ素ガスが混合される場合であっても、フッ素濃度は、焼結工程Ｐ１３で用いられる焼結用ガスの雰囲気中のフッ素濃度よりも低いことが、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差を内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差よりも浅くする観点から好ましい。また、本工程では、フッ素ガスが混合されなくてもよい。
【0049】
（線引工程Ｐ３）
本工程は、光ファイバ用母材１Ｐを線引きして光ファイバ１を得る工程である。本工程については、特に図示せずに説明をする。本工程では、光ファイバ用母材１Ｐを紡糸炉で加熱して、光ファイバ用母材の下端部からガラスを線引きする。この線引きされたガラスは、すぐに固化して、コアガラス体１０Ｐがコア１０となり、クラッドガラス体１１Ｐがクラッド１１となり、コア１０とクラッド１１とから構成される光ファイバ裸線となる。この光ファイバ裸線の外周面上に、被覆層１２を設けて、図１に示す光ファイバ１が得られる。
本工程は、光ファイバ用母材１Ｐを線引きして光ファイバ１を得る工程である。本工程については、特に図示せずに説明をする。本工程では、光ファイバ用母材１Ｐを紡糸炉で加熱して、光ファイバ用母材の下端部からガラスを線引きする。この線引きされたガラスは、すぐに固化して、コアガラス体１０Ｐがコア１０となり、クラッドガラス体１１Ｐがクラッド１１となり、コア１０とクラッド１１とから構成される光ファイバ裸線となる。この光ファイバ裸線の外周面上に、被覆層１２を設けて、図１に示す光ファイバ１が得られる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態は、純粋シリカガラスに対する比屈折率差が－０．２０％以上－０．０５％以下、比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下であり、光ファイバ１のコア１０より外側に配置される所定の層となる所定のガラス体を含む光ファイバ用ガラス体としての光ファイバ用母材１Ｐの製造方法である。上記のように、内側クラッド１１ａを所定の層とし、出発基材をコアガラス体１０Ｐとし、内側クラッドガラス体１１Ｐａを所定のガラス体として捉えることができる。或いは、上記のように、外側クラッド１１ｂを所定の層とし、出発基材をコアガラス体１０Ｐに内側クラッド１１ａが設けられたガラス体とし、外側クラッドガラス体１１Ｐｂを所定のガラス体として捉えることができる。これらの捉え方の場合、この製造方法は、出発基材の外周面に所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程Ｐ１１，Ｐ２１と、出発基材にスートが堆積された多孔質ガラス体をフッ素を含有する雰囲気中で加熱して、スートにフッ素を拡散させる拡散工程Ｐ１２、Ｐ２２と、フッ素が拡散されたスートを焼結して透明ガラス化する焼結工程Ｐ１３，Ｐ２３と、を備える。堆積されたスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、拡散工程Ｐ１２では、雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である。
【0051】
このような光ファイバ用母材１Ｐの製造方法によれば、所定のガラス体となるスートの嵩密度が外周側に向かって低くなるため、製造の際に所定のガラス体の割れ等を抑制することができる。また、スートの嵩密度と、拡散工程Ｐ１２，Ｐ２２における雰囲気中のフッ素濃度とが上記条件を満たすことで、所定のガラス体の比屈折率差が上記範囲の場合であっても、拡散工程Ｐ１２，Ｐ２２の時間が長時間化することを抑制しつつも、スートにフッ素を適切に添加することができる。従って、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐの製造方法によれば、光ファイバ１のコア１０よりも外側に配置される所定の層となる所定のガラス体の純粋シリカに対する比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用母材１Ｐの製造効率の低下を抑制し得る。
【0052】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
次に、本発明の第２実施形態について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【0053】
図７は、本実施形態の光ファイバの屈折率分布を図２と同様に示す図である。本実施形態の光ファイバは、図１に示す光ファイバ１の内側クラッド１１ａと外側クラッド１１ｂとの間において、内側クラッド１１ａを囲うトレンチ層１３を備える点において、図１に示す光ファイバ１と異なる。本実施形態では、第１実施形態の内側クラッド１１ａと区別をするために、トレンチ層１３で囲われる内側クラッド１１ａを内クラッド１１ａと呼ぶ。このような光ファイバは、トレンチ型光ファイバと呼ばれ、コア１０、内クラッド１１ａ、及びトレンチ層１３でコア要素と呼ばれる場合がある。トレンチ型光ファイバでは、光は主にコア要素を伝搬する。
【0054】
トレンチ層１３の屈折率は、内クラッド１１ａ、外側クラッド１１ｂよりも低く、トレンチ層の比屈折率差は、例えば、－０．２０％以上－０．０５％以下である。
【0055】
このようなトレンチ型光ファイバを製造するための光ファイバ用母材の製造方法は、第１実施形態の光ファイバ用母材の製造方法における内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１と、外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２との間にトレンチ層１３となるトレンチ層ガラス体形成工程を備える。ただし、上記のように内側クラッド１１ａを内クラッド１１ａと読み替えるため、本実施形態では、内側クラッドガラス体１１Ｐａを内クラッドガラス体１１Ｐａと読み替え、内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１を内クラッドガラス体形成工程Ｐ１と読み替える。内クラッドガラス体１１Ｐａは、光ファイバにおいて内クラッド１１ａとなる。トレンチ層ガラス体形成工程では、内クラッドガラス体形成工程Ｐ１まで完了し、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内クラッドガラス体１１Ｐａが形成されたガラス体をトレンチ層１３と同様の屈折率を有するガラス管の貫通孔内に挿入して、コラプスする。こうして内クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上にトレンチ層ガラス体が形成される。その後、外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２を行う。なお、本実施形態の外側クラッドガラス体形成工程Ｐ２では、出発基材が光ファイバのコア１０となるコアガラス体１０Ｐと、光ファイバのクラッド１１よりも低い屈折率のトレンチ層１３となりコアガラス体１０Ｐを囲うトレンチ層ガラス体と、を含み、外側クラッドガラス体１１Ｐｂとなるスートはトレンチ層ガラス体の外周面上に堆積される。こうして、本実施形態の光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を得る。この光ファイバ用母材を用いて線引工程Ｐ３を行うことで図７の屈折率分布を有する光ファイバを得る。
【0056】
なお、トレンチ層ガラス体形成工程では、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内クラッドガラス体１１Ｐａが形成されたガラス体に上記の堆積工程、拡散工程、焼結工程と概ね同様の工程を行いトレンチ層ガラス体を形成してもよい。この場合、例えば、堆積工程では第１実施形態の堆積工程Ｐ１１よりも嵩密度を低くして、拡散工程では第１実施形態の拡散工程Ｐ１２よりも雰囲気中のフッ素濃度を高くして、スートに添加されるフッ素濃度を高くする。
【0057】
本実施形態の光ファイバ用母材の製造方法では、トレンチ層１３の内側でコア１０を囲う内クラッド１１ａを所定の層とし、出発基材をコアガラス体１０Ｐとし、内クラッドガラス体１１Ｐａを所定のガラス体として捉えることができる。このような捉え方の場合、コア１０とトレンチ層１３との間に所定の層が位置する場合に、当該所定の層となる所定のガラス体の比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用母材の製造効率の低下を抑制し得る。或いは、上記のように、出発基材をコアガラス体１０Ｐとトレンチ層ガラス体とを含むガラス体とし、外側クラッド１１ｂを所定の層とし、外側クラッドガラス体１１Ｐｂを所定のガラス体として捉えることができる。この場合には、トレンチ層１３の外側に所定に層が位置する場合に、当該所定の層となる所定のガラス体の比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用母材の製造効率の低下を抑制し得る。
【0058】
なお、本実施形態のようにトレンチ層を有する光ファイバを製造するための光ファイバ用ガラス体の製造方法において、トレンチ層１３となるガラス体を所定のガラス体としてもよい。この場合、出発基材は、コアガラス体１０Ｐと、コアガラス体１０Ｐを囲う内クラッドガラス体１１Ｐａと、を含み、スートは内クラッドガラス体１１Ｐａの外周面上に堆積される。この場合の内クラッドガラス体１１Ｐａは、コアガラス体１０Ｐの屈折率よりも低く所定のガラス体の屈折率よりも高い屈折率を有する。この場合には、内クラッド１１ａとなる内クラッドガラス体１１Ｐａの屈折率が、一定であってもよい。
【0059】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
次に、本発明の第３実施形態について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
【0060】
図８は、本実施形態の光ファイバの屈折率分布を図２と同様に示す図である。本実施形態の光ファイバは、図１に示す光ファイバ１のコア１０と内側クラッド１１ａとの間において、中間クラッド１４及びトレンチ層１３を備える点において、図１に示す光ファイバ１と異なる。従って、本実施形態の光ファイバは第２実施形態と同様にトレンチ型光ファイバである。ただし、本実施形態の光ファイバは、内側クラッド１１ａがトレンチ層１３の外周面上に位置している点において、第２実施形態の光ファイバと異なる。
【0061】
このようなトレンチ型光ファイバを製造するための光ファイバ用母材の製造方法では、コア要素となるロッド状のコア要素ガラス体を準備する。コア要素ガラス体は、コア１０となるコアガラス体１０Ｐの外周面上に中間クラッド１４となる中間クラッドガラス体が形成され、中間クラッドガラス体の外周面上にトレンチ層１３となるトレンチ層ガラス体が形成された断面が円形のガラス体である。本実施形態では、第１実施形態の光ファイバ用母材の製造方法における内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１において、コアガラス体１０Ｐの代わりにこのコア要素ガラス体におけるトレンチ層ガラス体の外周面上にスート１１Ｓａを堆積させる。従って、本実施形態では、コア要素ガラス体が、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスート１１Ｓａが堆積される出発基材である。その後、他の工程を第１実施形態の光ファイバ用母材の製造方法と同様に行う。こうして、図８の屈折率分布を有する光ファイバの製造に用いる光ファイバ用母材を得る。この光ファイバ用母材を用いて線引工程Ｐ３を行うことで図８の屈折率分布を有する光ファイバを得る。
【0062】
本実施形態の光ファイバ用母材の製造方法によれば、トレンチ型光ファイバにおけるコア要素周囲の層である内側クラッド１１ａが所定の層である場合に、当該所定の層となる所定のガラス体の比屈折率差が浅く、当該比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用母材の製造効率の低下を抑制し得る。
【0063】
なお、本実施形態では、中間クラッドが省略され、コア１０がトレンチ層１３に接していてもよい。その場合、内側クラッドガラス体形成工程Ｐ１で準備するガラス体は、コア１０となるコアガラス体１０Ｐの外周面上にトレンチ層１３となるトレンチ層ガラス体が形成されたガラス体である。
【0064】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0065】
例えば、上記実施形態では、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差が、－０．２０％以上－０．０５％以下であり、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下である例を示して説明した。しかし、上記実施形態と異なり、外側クラッドガラス体１１Ｐｂの全体において、この比屈折率差から外れていてもよい。この場合、内側クラッド１１ａのみが所定の層であり、内側クラッドガラス体１１Ｐａが所定のガラス体であり、外側クラッド１１ｂは所定の層ではなく外側クラッドガラス体１１Ｐｂは所定のガラス体ではないと捉えることができる。また、外側クラッドの一部の層がこのような比屈折率差を有し、他の一部がこのような比屈折率差を有さなくてもよい。例えば、第２領域ガラス体Ｐｂ２の外周側がこのような比屈折率差を有さなくてもよい。この場合、上記比屈折率差を満たす領域を所定の層となる所定のガラス体と捉えることができる。また例えば、第１領域ガラス体Ｐｂ１のみが所定のガラス体とされてもよい。
【0066】
また、上記実施形態では、光ファイバの製造に用いられる光ファイバ用ガラス体が光ファイバ用母材である例を挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限らない。例えば、第１実施形態において、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが設けられた状態の中間母材は、本発明における光ファイバの製造に用いられる光ファイバ用ガラス体である。或いは、第３実施形態において、トレンチ層ガラス体の外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが設けられた状態の中間母材は、本発明における光ファイバの製造に用いられる光ファイバ用ガラス体である。
【0067】
以上より、本発明は、純粋シリカガラスに対する比屈折率差が－０．２０％以上－０．０５％以下、比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下であり、光ファイバ１のコア１０より外側に配置される所定の層となる所定のガラス体を含む光ファイバ用ガラス体の製造方法であって、出発基材の外周面に所定のガラス体となるスートを堆積する堆積工程と、出発基材にスートが堆積された多孔質ガラス体をフッ素を含有する雰囲気中で加熱して、スートにフッ素を拡散させる拡散工程と、フッ素が拡散されたスートを焼結して透明ガラス化する焼結工程と、を備え、堆積されたスートの嵩密度は、内周側から外周側に向かって低くなり、内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下であり、拡散工程Ｐ１２では、雰囲気中のフッ素濃度が１．８％以上７．４％以下である。
【0068】
以下、実施例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0069】
（実施例１）
ＶＡＤ法で作製した塩素濃度１．５ｗｔ％のシリカガラスから成るφ２０のコアロッドガラス体を準備した。このコアロッドガラス体の外周面上に堆積工程Ｐ１１を行い、スートを堆積させて、多孔質ガラス体を得た。本工程では、最初のデポジション温度を１１００℃とし、徐々に温度を下げて最終的なデポジション温度を１０４０℃とした。その結果、内周側でのスートの嵩密度は０．６８ｇ／ｃｍ３であり、外周側でのスートの嵩密度は０．６１ｇ／ｃｍ３であった。なお、嵩密度は、スート１層ごとの厚みをレーザを使って測定し、スート１層ごとのスート重量の増加分から算出する。次に、この多孔質ガラス体を加熱炉内に配置して、加熱炉内を１５０ｓｃｃｍのＣｌ２、５ＳＬＭのＨｅガス雰囲気として、１０５０℃で５時間加熱して脱水処理を行った。次に、加熱炉内を２００ｓｃｃｍのＳｉＦ４、５ＳＬＭのＨｅガス雰囲気として、１０５０℃で８時間加熱して、拡散工程Ｐ１２を行い、フッ素をスートに添加した。この雰囲気中のフッ素濃度は２．８％である。そして１０時間後にＳｉＦ４を１２．５ｓｃｃｍとして、加熱炉内の雰囲気が十分に置換された後、１４５０℃で加熱して焼結工程Ｐ１３を行って、スートを透明ガラス化した。焼結工程Ｐ１３における雰囲気中のフッ素濃度は０．２５％である。脱水処理の開始から焼結工程Ｐ１３の終了まで２０時間であった。こうして、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが形成されたガラス体を得た。
ＶＡＤ法で作製した塩素濃度１．５ｗｔ％のシリカガラスから成るφ２０のコアロッドガラス体を準備した。このコアロッドガラス体の外周面上に堆積工程Ｐ１１を行い、スートを堆積させて、多孔質ガラス体を得た。本工程では、最初のデポジション温度を１１００℃とし、徐々に温度を下げて最終的なデポジション温度を１０４０℃とした。その結果、内周側でのスートの嵩密度は０．６８ｇ／ｃｍ３であり、外周側でのスートの嵩密度は０．６１ｇ／ｃｍ３であった。なお、嵩密度は、スート１層ごとの厚みをレーザを使って測定し、スート１層ごとのスート重量の増加分から算出する。次に、この多孔質ガラス体を加熱炉内に配置して、加熱炉内を１５０ｓｃｃｍのＣｌ２、５ＳＬＭのＨｅガス雰囲気として、１０５０℃で５時間加熱して脱水処理を行った。次に、加熱炉内を２００ｓｃｃｍのＳｉＦ４、５ＳＬＭのＨｅガス雰囲気として、１０５０℃で８時間加熱して、拡散工程Ｐ１２を行い、フッ素をスートに添加した。この雰囲気中のフッ素濃度は２．８％である。そして１０時間後にＳｉＦ４を１２．５ｓｃｃｍとして、加熱炉内の雰囲気が十分に置換された後、１４５０℃で加熱して焼結工程Ｐ１３を行って、スートを透明ガラス化した。焼結工程Ｐ１３における雰囲気中のフッ素濃度は０．２５％である。脱水処理の開始から焼結工程Ｐ１３の終了まで２０時間であった。こうして、コアガラス体１０Ｐの外周面上に内側クラッドガラス体１１Ｐａが形成されたガラス体を得た。
【0070】
次に、このガラス体をφ２５に延伸した後、堆積工程Ｐ２１を行い、スートを堆積させて、多孔質ガラス体を得た。本工程では、最初のデポジション温度を１１６５℃とし、徐々に温度を下げて最終的なデポジション温度を１１２０℃とした。次に、上記の脱水処理、拡散工程Ｐ１２、及び焼結工程Ｐ１３と同様の条件で、脱水処理、拡散工程Ｐ２２、及び焼結工程Ｐ２３を行った。こうして光ファイバ用母材を得た。この光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの内周側から外周側にかけての比屈折率差を表１及び図９に示す。なお、規格化半径とは、それぞれの光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの厚みで規格化した半径である。
【0071】
（実施例２－７）
最初のデポジション温度、最終的なデポジション温度を表１に示す温度として、実施例１と同様にして堆積工程Ｐ１１を行い、内周側でのスートの嵩密度、外周側でのスートの嵩密度が表１の嵩密度である多孔質ガラス体を得た。次に、雰囲気中のフッ素濃度を表１の濃度として、実施例１と同様にして拡散工程及び焼結工程を行い、さらにその後の工程を実施例１と同様にして光ファイバ用母材を得た。この光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの内周側から外周側にかけての比屈折率差を表１及び図９に示す。
最初のデポジション温度、最終的なデポジション温度を表１に示す温度として、実施例１と同様にして堆積工程Ｐ１１を行い、内周側でのスートの嵩密度、外周側でのスートの嵩密度が表１の嵩密度である多孔質ガラス体を得た。次に、雰囲気中のフッ素濃度を表１の濃度として、実施例１と同様にして拡散工程及び焼結工程を行い、さらにその後の工程を実施例１と同様にして光ファイバ用母材を得た。この光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの内周側から外周側にかけての比屈折率差を表１及び図９に示す。
【0072】
（比較例１－６）
最初のデポジション温度、最終的なデポジション温度を表１に示す温度として、実施例１と同様にして堆積工程Ｐ１１を行い、内周側でのスートの嵩密度、外周側でのスートの嵩密度が表１の嵩密度である多孔質ガラス体を得た。次に、雰囲気中のフッ素濃度を表１の濃度として、実施例１と同様にして拡散工程及び焼結工程を行い、さらにその後の工程を実施例１と同様にして光ファイバ用母材を得た。なお、比較例６の拡散工程は、実施例１の２倍の時間とした。この光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの内周側から外周側にかけての比屈折率差を表１及び図１０に示す。
最初のデポジション温度、最終的なデポジション温度を表１に示す温度として、実施例１と同様にして堆積工程Ｐ１１を行い、内周側でのスートの嵩密度、外周側でのスートの嵩密度が表１の嵩密度である多孔質ガラス体を得た。次に、雰囲気中のフッ素濃度を表１の濃度として、実施例１と同様にして拡散工程及び焼結工程を行い、さらにその後の工程を実施例１と同様にして光ファイバ用母材を得た。なお、比較例６の拡散工程は、実施例１の２倍の時間とした。この光ファイバ用母材の内側クラッドガラス体１１Ｐａの内周側から外周側にかけての比屈折率差を表１及び図１０に示す。
【0073】
実施例１－７では、表１の条件で光ファイバ用母材を作製することで、内側クラッドガラス体１１Ｐａとなるスートの嵩密度は、内周側から概ね外周側に向かって低くなり、内周側では０．６３ｇ／ｃｍ３以上０．８７ｇ／ｃｍ３以下であり、外周側では０．５４ｇ／ｃｍ３以上０．７９ｇ／ｃｍ３以下であり、当該嵩密度の最大値と最小値との差が０．０５ｇ／ｃｍ３以上０．０９ｇ／ｃｍ３以下となった。また、内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差は－０．２０％以上－０．０５％以下であり、当該比屈折率差の最大値と最小値との差が０．０３％以上０．０４％以下となることが分かった。つまり、内側クラッドガラス体１１Ｐａを浅い比屈折率差し得、内側クラッドガラス体１１Ｐａの屈折率の変動を抑えることができることが分かった。
【0074】
一方、比較例１，２は、内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差の変化が大きい結果となった。この原因は、比較例１では、焼結工程Ｐ１３でのフッ素濃度が高いためと考えられ、比較例２では、嵩密度が実施例と概ね同じであるが拡散工程Ｐ１２におけるフッ素濃度が低いためと考えられる。比較例３，４は、内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差が深くなりすぎる結果となった。この原因は、堆積されたスートの嵩密度が低すぎるためと考えられる。比較例５は、内側クラッドガラス体１１Ｐａの比屈折率差の変化が大きい結果となった。この原因は、嵩密度が低いものの、拡散工程Ｐ１２でのフッ素濃度が低すぎ、フッ素がスートの内周側まで適切に入り込まなかったためと考えられる。また、上記のように、適切な特性を得られた比較例６は、拡散工程Ｐ１２に長時間を要した。
【0075】
以上より、本発明の範囲内である実施例によれば、クラッドの内周側における領域の比屈折率差が浅い光ファイバの製造に用いる光ファイバ用ガラス体である光ファイバ用母材の製造効率の低下を抑制し得る光ファイバ用母材の製造方法が提供されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【0076】
発明によれば、光ファイバのクラッドとなるクラッドガラス体の少なくとも一部の層の純粋なシリカガラスに対する比屈折率差が浅く、当該層において比屈折率差の変動が小さい光ファイバ用ガラス体を、製造効率の低下を抑制して製造し得る光ファイバ用ガラス体の製造方法が提供され、光ファイバの製造等の分野で利用することが期待される。
【符号の説明】
【0077】
１・・・光ファイバ
１Ｐ・・・光ファイバ用母材
１０・・・コア
１０Ｐ・・・コアガラス体
１１・・・クラッド
１１ａ・・・内側クラッド（内クラッド）
１１ｂ・・・外側クラッド
１１Ｐ・・・クラッドガラス体
１１Ｐａ・・・内側クラッドガラス体（内クラッドガラス体）
１１Ｐｂ・・・外側クラッドガラス体
２０・・・多孔質ガラス体
Ｐ１・・・内側クラッドガラス体形成工程（内クラッドガラス体形成工程）
Ｐ２・・・外側クラッドガラス体形成工程
Ｐ３・・・線引工程
Ｐ１１，Ｐ２１・・・堆積工程
Ｐ１２，Ｐ２２・・・拡散工程
Ｐ１３，Ｐ２３・・・焼結工程
１Ｐ・・・光ファイバ用母材
１０・・・コア
１０Ｐ・・・コアガラス体
１１・・・クラッド
１１ａ・・・内側クラッド（内クラッド）
１１ｂ・・・外側クラッド
１１Ｐ・・・クラッドガラス体
１１Ｐａ・・・内側クラッドガラス体（内クラッドガラス体）
１１Ｐｂ・・・外側クラッドガラス体
２０・・・多孔質ガラス体
Ｐ１・・・内側クラッドガラス体形成工程（内クラッドガラス体形成工程）
Ｐ２・・・外側クラッドガラス体形成工程
Ｐ３・・・線引工程
Ｐ１１，Ｐ２１・・・堆積工程
Ｐ１２，Ｐ２２・・・拡散工程
Ｐ１３，Ｐ２３・・・焼結工程
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】