特開 2023-15689 光ファイバ母材の製造方法

(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】P2023015689

(43)【公開日】2023-02-01

(54)【発明の名称】光ファイバ母材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/014 20060101AFI20230125BHJP

【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 2021119614

(22)【出願日】2021-07-20

(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】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100188891

【弁理士】

【氏名又は名称】丹野 拓人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 達哉

【テーマコード（参考）】

4G021

【Ｆターム（参考）】

4G021CA11

4G021CA13

4G021CA14

(57)【要約】

【課題】光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制できる光ファイバ母材の製造方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ母材の製造方法は、コアロッドおよびスート層を有する未処理母材と、ヒータと、を前記未処理母材の長手方向に沿って互いに相対移動させるとともに、炉心管内にフッ素系ガスを導入しながら前記ヒータによって前記未処理母材を加熱することで、前記スート層に対してフッ素を添加する光ファイバ母材の製造方法であって、前記ヒータから見た前記未処理母材の相対速度の絶対値をトラバース速度Ｖ［ｍｍ／ｈｒ］とし、前記スート層の前記未処理母材の径方向における厚さをｄ［ｍｍ］とし、前記炉心管内における前記フッ素系ガスの容積比をｒ［％］とするとき、以下の数式ａ、ｂが成立する。
ａ：Ｖ＝Ａ×ｒ／ｄ
ｂ：４８０８≦Ａ［ｍｍ^２／ｈｒ］≦１７５００
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コアロッドおよび前記コアロッドの外周面上にガラス微粒子を堆積させることによって形成されたスート層を有する未処理母材と、ヒータと、を前記未処理母材の長手方向に沿って互いに相対移動させるとともに、前記未処理母材が収容される炉心管内にフッ素系ガスを導入しながら前記ヒータによって前記未処理母材を加熱することで、前記スート層に対してフッ素を添加する光ファイバ母材の製造方法であって、
前記フッ素系ガスを前記炉心管内に導入する際における、前記ヒータから見た前記未処理母材の相対速度の絶対値をトラバース速度Ｖ［ｍｍ／ｈｒ］とし、
前記スート層の前記未処理母材の径方向における厚さをｄ［ｍｍ］とし、
前記炉心管内における前記フッ素系ガスの容積比をｒ［％］とするとき、以下の数式ａ、ｂが成立する、光ファイバ母材の製造方法。
ａ：Ｖ＝Ａ×ｒ／ｄ
ｂ：４８０８≦Ａ［ｍｍ^２／ｈｒ］≦１７５００

【請求項2】

前記フッ素系ガスを前記炉心管内に導入する際における、前記炉心管内の温度が１１００℃以上１１７０℃以下である、請求項１に記載の光ファイバ母材の製造方法。

【請求項3】

前記スート層のかさ密度Ｂ［ｇ／ｃｍ^３］の前記長手方向における平均値をＢ_ｅ［ｇ／ｃｍ^３］とするとき、
前記長手方向における各位置において、Ｂ_ｅ－０．２≦Ｂ≦Ｂ_ｅ＋０．２が成立する、請求項１または２に記載の光ファイバ母材の製造方法。

【請求項4】

前記炉心管の内周面と前記未処理母材の外周面とが対向する領域における前記フッ素系ガスの平均流速は１１２～２０６ｍｍ／ｍｉｎである、請求項１から３のいずれか一項に記載の光ファイバ母材の製造方法。

【請求項5】

前記フッ素が添加された前記スート層が焼結された際に、当該スート層の比屈折率差の最大値が－０．１８６％以下となるように、前記スート層に前記フッ素を添加する、請求項１から４のいずれか一項に記載の光ファイバ母材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ母材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フッ素系ガスを用いて、未処理母材が有するスート層（トレンチ部）に対してフッ素（ドーパント）を添加する光ファイバ母材の製造方法において、フッ素をスート層に対して均一に添加すべき旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３１０３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、スート層に対するフッ素の添加量を、未処理母材の径方向において均一にすることについて検討されてきた。ところで、スート層に添加されるフッ素の量は、スート層のかさ密度に依存する。したがって、スート層のかさ密度が未処理母材の長手方向において不均一である場合、当該スート層に添加されるフッ素の添加量も長手方向において意図せず不均一となりやすい。フッ素の添加量が長手方向において不均一になると、当該未処理母材を焼結した光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバにおいて、所望の光学特性（屈折率分布）が得られない場合がある。

【0005】

本発明は、このような事情を考慮してなされ、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制できる光ファイバ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】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光ファイバ母材の製造方法は、コアロッドおよび前記コアロッドの外周面上にガラス微粒子を堆積させることによって形成されたスート層を有する未処理母材と、ヒータと、を前記未処理母材の長手方向に沿って互いに相対移動させるとともに、前記未処理母材が収容される炉心管内にフッ素系ガスを導入しながら前記ヒータによって前記未処理母材を加熱することで、前記スート層に対してフッ素を添加する光ファイバ母材の製造方法であって、前記フッ素系ガスを前記炉心管内に導入する際における、前記ヒータから見た前記未処理母材の相対速度の絶対値をトラバース速度Ｖ［ｍｍ／ｈｒ］とし、前記スート層の前記未処理母材の径方向における厚さをｄ［ｍｍ］とし、前記炉心管内における前記フッ素系ガスの容積比をｒ［％］とするとき、以下の数式ａ、ｂが成立する。
ａ：Ｖ＝Ａ×ｒ／ｄ
ｂ：４８０８≦Ａ［ｍｍ^２／ｈｒ］≦１７５００

【発明の効果】

【0007】

本発明の上記態様によれば、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制可能な光ファイバの製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態の光ファイバ母材の製造方法において用いられる光ファイバ母材の製造装置の一例を示す図である。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う未処理母材の断面図である。

【図3】本実施形態に係る光ファイバの屈折率分布の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法および光ファイバ母材の製造装置について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、光ファイバ母材の製造装置１は未処理母材Ｍを収容可能な炉心管１０と、ヒータ２０と、炉体３０と、断熱材４０と、を備える。炉心管１０は、中空容器状に形成されている。炉心管１０は、第１端部１０ａおよび第２端部１０ｂを有する。未処理母材Ｍは、支持部５０によって、炉心管１０内において支持される。

【0010】

（方向定義）
ここで、本実施形態では、炉心管１０の中心軸線Ｏと平行な方向をＺ方向または軸方向Ｚと称する。軸方向Ｚに沿って、第２端部１０ｂから第１端部１０ａに向かう方向を＋Ｚ方向または上方と称し、＋Ｚ方向とは反対の方向を－Ｚ方向または下方と称する。軸方向Ｚに垂直な断面を横断面と称する。炉心管１０の中心軸線Ｏに直交する方向を径方向と称する。径方向に沿って、中心軸線Ｏに接近する方向を径方向内側と称し、中心軸線Ｏから離反する方向を径方向外側と称する。軸方向Ｚから見て、中心軸線Ｏまわりに周回する方向を周方向と称する。

【0011】

（光ファイバ母材の製造装置）
図２に示すように、未処理母材Ｍは、コアロッドＲと、スート層（ガラス多孔質体）Ｍ１と、を有する。スート層Ｍ１は、コアロッドＲの外周面上にガラス微粒子を堆積させることによって形成される。未処理母材Ｍに対して焼結等の熱処理を行うことにより、光ファイバ母材が得られる。光ファイバ母材を紡糸炉内で溶融紡糸することにより、光ファイバＦが得られる。

【0012】

本実施形態において、コアロッドＲは、未処理コア部ＭＣおよび未処理内側クラッド部Ｍ０を有する。未処理内側クラッド部Ｍ０は、未処理コア部ＭＣの外周面を覆っている。未処理コア部ＭＣは、光ファイバＦのコア部ＦＣになる部分である（図３も参照）。未処理内側クラッド部Ｍ０は、光ファイバＦの内側クラッド部Ｆ０になる部分である。コアロッドＲは、例えば、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等のスート法を用いて製造されていてもよい。

【0013】

スート法を用いてコアロッドＲを製造する場合、まず、反応容器内に設置されたバーナから、酸素ガス、水素ガス、不活性ガス等を流し、これらのガスを反応させた火炎中に、ＳｉＣｌ_４等のガラス原料ガスを投入する。これにより、ガラス微粒子が生成される。このガラス微粒子を、反応容器内で回転する石英棒に付着させることで、石英棒の外周にスートが堆積する。スートが堆積した石英棒を加熱（焼結）して透明ガラス化することで、コアロッドＲが製造される。より具体的には、石英棒が未処理コア部ＭＣになり、スートが未処理内側クラッド部Ｍ０になる。

【0014】

上記した方法等によって製造されたコアロッドＲに対して、ＶＡＤ法やＯＶＤ法等のスート法を用いてさらにガラス微粒子を堆積させることにより、コアロッドＲおよびスート層Ｍ１を有する未処理母材Ｍが製造される。

【0015】

本実施形態に係る炉心管１０は、横断面視において略円形状に形成されている。なお、「略円形状」には、製造誤差を取り除けば円形状とみなせる場合も含まれる。炉心管１０の材質としては、例えば石英ガラス等を採用できる。図１に示すように、炉心管１０の第１端部１０ａには、炉心管蓋部１１が設けられている。炉心管蓋部１１を開くことで、炉心管１０に未処理母材Ｍを炉心管１０内部に挿入したり、炉心管１０から処理済みの母材（光ファイバ母材）を取り出したりすることができる。

【0016】

炉心管１０の第２端部１０ｂには、ガス導入口１２が設けられている。ガス導入口１２から、未処理母材Ｍが収容される空間（炉心管１０内部）にガスを導入することができる。また、炉心管１０には、不図示のガス排出口が設けられていてもよい。ガス排出口は、未処理母材Ｍが収容される空間（炉心管１０内部）からガスを排出するために用いられる。

【0017】

支持部５０は、炉心管蓋部１１を貫通している。本実施形態において、未処理母材Ｍは、未処理母材Ｍの長手方向と軸方向Ｚとが平行となるように支持される。なお、未処理母材Ｍの長手方向と軸方向Ｚとが平行でない状態で未処理母材Ｍが支持されてもよい。

【0018】

支持部５０は、炉心管蓋部１１に対して摺動自在に接触している。また、光ファイバ母材の製造装置１は、炉心管１０の外部に不図示の昇降装置を備えていてもよい。昇降装置は、支持部５０を把持して、支持部５０を軸方向Ｚ沿って移動させる。この構成により、未処理母材Ｍは、炉心管１０およびヒータ２０に対して、軸方向Ｚに沿って相対移動可能である。

【0019】

炉体３０は、中空容器状に形成されている。本実施形態に係る炉体３０は、横断面視において略円形状に形成されている。なお、「略円形状」には、製造誤差を取り除けば円形状とみなせる場合も含まれる。

【0020】

炉体３０の上壁には、第１挿入孔３１Ａが形成されている。炉体３０の下壁には、第２挿入孔３１Ｂが形成されている。炉心管１０は、挿入孔３１Ａ、３１Ｂを貫通している。炉体３０の上面には、第１挿入孔３１Ａを塞ぐ上蓋部３２Ａが設けられている。炉体３０の下面には、第２挿入孔３１Ｂを塞ぐ下蓋部３２Ｂが設けられている。蓋部３２Ａ、３２Ｂは、炉心管１０を炉体３０に対して固定する役割も有している。蓋部３２Ａ、３２Ｂを炉体３０から取り除くことで、炉体３０から炉心管１０を取り外すことができる。

【0021】

ヒータ２０および断熱材４０は、炉体３０に収容されている。本実施形態に係るヒータ２０および断熱材４０は、横断面視において略円形状に形成されている。なお、「略円形状」には、製造誤差を取り除けば円形状とみなせる場合も含まれる。ヒータ２０および断熱材４０は、炉心管１０を径方向外側から取り囲んでいる。ヒータ２０は、炉心管１０を介して未処理母材Ｍを加熱する。ヒータ２０は、例えば電気ヒータ等であってもよい。ヒータ２０は、径方向において炉心管１０と対向している。断熱材４０は、ヒータ２０の熱が炉体３０の外部へ逃げるのを抑制する部材である。

【0022】

（光ファイバ母材の製造方法）
次に、以上のように構成された光ファイバ母材の製造装置を用いた光ファイバ母材の製造方法について説明する。

【0023】

図３は、本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法によって製造された光ファイバ母材を、さらに溶融紡糸することによって得られた光ファイバＦを表す図である。本実施形態において、光ファイバＦは、コア部ＦＣと、内側クラッド部Ｆ０と、外側クラッド部Ｆ１と、第２の外側クラッド部Ｆ２と、を有する。内側クラッド部Ｆ０は、コア部ＦＣの外周面を覆っている。外側クラッド部Ｆ１は、内側クラッド部Ｆ０の外周面を覆っている。第２の外側クラッド部Ｆ２は、外側クラッド部Ｆ１の外周面を覆っている。なお、第２の外側クラッド部Ｆ２は、焼結済みの未処理母材Ｍの外側に堆積されたガラス微粒子（第２のスート層Ｍ２）に由来する部分である（詳細は後述）。また、図３に示す光ファイバＦの屈折率分布は一例であり、適宜変更可能である。例えば、光ファイバＦの各層ＦＣ、Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２において屈折率は一定でなくてもよい。

【0024】

本実施形態において、コア部ＦＣの最大屈折率ｎ_１は、内側クラッド部Ｆ０の最大屈折率ｎ_２、外側クラッド部Ｆ１の最大屈折率ｎ_３、および第２の外側クラッド部Ｆ２の最大屈折率ｎ_４のいずれよりも大きく設計される。一方、外側クラッド部Ｆ１の最大屈折率ｎ_３は、コア部ＦＣのｎ_１、内側クラッド部Ｆ０の最大屈折率ｎ_２、および第２の外側クラッド部Ｆ２の最大屈折率ｎ_４のいずれよりも小さく設計される。なお、本明細書において最大屈折率とは、光ファイバＦの各層ＦＣ、Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２における屈折率の最大値を意味する。

【0025】

また、外側クラッド部Ｆ１の比屈折率差Δの最大値が、第２の外側クラッド部Ｆ２の最大屈折率ｎ_４を基準として、－０．１８６％以下となるように光ファイバＦの屈折率分布が設計されてもよい。なお、本明細書において比屈折率差Δとは、光ファイバＦの各部分の屈折率が基準値（ｎ_４）と比べてどの程度小さいかを表す値である。光ファイバＦの各部分において、比屈折率差Δは以下の数式（１）で定義される。数式（１）中において、ｎ_４は第２の外側クラッド部Ｆ２の最大屈折率である。ｎは当該部分における屈折率である。

【0026】

【数1】

【0027】

本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、フッ素系ガス拡散工程と、焼結工程と、を有する。これらの工程を経て製造された光ファイバ母材を溶融紡糸することにより、上記したような屈折率分布を有する光ファイバＦが製造される。

【0028】

まず、コアロッドＲが準備される。コアロッドＲの準備にあたっては、先述したように、スート法によってコアロッドＲが製造されてもよい。また、屈折率を調節するためにゲルマニウムやフッ素等のドーパントが添加されてもよい。
次に、コアロッドＲおよびスート層Ｍ１を有する未処理母材Ｍが製造される。未処理母材Ｍの製造にあたっては、コアロッドＲに対して、スート法によってガラス微粒子が堆積されてもよい。

【0029】

次に、フッ素系ガス拡散工程が行われる。なお、フッ素系ガス拡散工程が行われる前に、未処理母材Ｍに対して適宜脱水処理が行われてもよい。

【0030】

フッ素系ガス拡散工程において、炉心管１０内にはＣＦ_４、ＳｉＦ_４、ＳＦ_６等のフッ素系ガスが導入される。炉心管１０内に導入されたフッ素系ガスがガラス微粒子と反応することにより、スート層Ｍ１にフッ素（Ｆ）が添加される。スート層Ｍ１に対してフッ素を添加することにより、外側クラッド部Ｆ１の屈折率を下げることができる。なお、フッ素系ガスが炉心管１０内に導入されるとともに、アルゴン等の不活性ガス（キャリアガス）が炉心管１０内に導入されてもよい。

【0031】

フッ素系ガス拡散工程において、未処理母材Ｍは、ヒータ２０によって加熱される。未処理母材Ｍを加熱することにより、ガラス微粒子とフッ素系ガスとの反応を促進し、フッ素の添加効率を高めることができる。また、未処理母材Ｍの長手方向における全体にわたってフッ素が添加されるように、未処理母材Ｍと、ヒータ２０と、は軸方向Ｚ（未処理母材Ｍの長手方向）に沿って互いに相対移動（トラバース）させられる。特に、本実施形態においては、ヒータ２０が炉体３０内に固定され、未処理母材Ｍが昇降装置等によって軸方向Ｚに沿って移動する。以降本明細書において、ヒータ２０から見た未処理母材Ｍの相対速度の絶対値を、トラバース速度Ｖ［ｍｍ／ｈｒ］と称する場合がある。本実施形態においては、未処理母材Ｍの移動速度がトラバース速度Ｖと一致する。

【0032】

本願発明者らは、トラバース速度Ｖが遅いほど、光ファイバ母材（未処理母材Ｍ）の長手方向におけるフッ素の添加量の変動が抑制できると考察した。これは、トラバース速度Ｖが遅いほど、未処理母材Ｍの各部分がヒータ２０によって加熱される時間が長くなり、当該部分におけるガラス微粒子とフッ素系ガスとの反応時間が確保されると考えられるためである。

【0033】

また、本願発明者らは、スート層Ｍ１の全体にフッ素が添加されるまでに必要な時間は、スート層Ｍ１の厚さｄが大きいほど長くなり、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒが低いほど長くなると考察した。スート層Ｍ１の厚さｄが大きいほどガラス微粒子の量が多くなり、フッ素系ガスの濃度ｒが低いほどガラス微粒子とフッ素系ガスとの反応速度が低下すると考えられるためである。当該考察によれば、スート層Ｍ１の厚さｄが大きく、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒが低いほど、トラバース速度Ｖを遅く設定する必要があると考えられる。

【0034】

一方で、トラバース速度Ｖを不必要に遅く設定してしまうと、未処理母材Ｍを炉心管１０内で移動させるのに必要な時間が長くなり、光ファイバ母材（光ファイバＦ）の生産効率を低下させてしまう可能性がある。

【0035】

そこで本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法においては、トラバース速度Ｖは以下の数式（２）で決定される。数式（２）中において、ｒ［％］は炉心管１０内におけるフッ素系ガスの容積比（濃度）である。ｄ［ｍｍ］はスート層Ｍ１の径方向における寸法（厚さ）である。Ａ［ｍｍ^２／ｈｒ］は、作業者が適宜設定する係数である。

【0036】

【数2】

【0037】

数式（２）において、トラバース速度Ｖは係数Ａに比例している。先の議論と同様に、係数Ａを小さく設定するほど光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動が抑制できるが、係数Ａを不必要に小さく設定してしまうと、光ファイバ母材の生産効率を低下させてしまう。これに対して本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法においては、係数Ａが４８０８≦Ａ≦１７５００の範囲から選択される。このように、係数Ａに対して上限を設定することにより、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制することができる。また、係数Ａに対して下限を設定することにより、光ファイバ母材の生産効率の低下を抑制することができる。

【0038】

また、数式（２）において、トラバース速度Ｖの設定値は、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒに比例し、スート層Ｍ１の厚さｄに反比例している。つまり、スート層Ｍ１の厚さｄが大きく、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒが低いほど、トラバース速度Ｖを小さく（遅く）設定している。このように、スート層Ｍ１の厚さｄ、および炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒに応じてトラバース速度Ｖを決定することで、フッ素の添加量の変動をより確実に抑制しつつ、光ファイバ母材の生産効率の低下をより確実に抑制することができる。

【0039】

なお、フッ素系ガス拡散工程において、外側クラッド部Ｆ１の比屈折率差Δの最大値が－０．１８６％以下になるように、スート層Ｍ１にフッ素が添加されてもよい。この場合、係数Ａや炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒ等が適宜調整されてもよい。なお、先述したように、外側クラッド部Ｆ１は、スート層Ｍ１が焼結され、さらに溶融紡糸された（線引きされた）部分である。

【0040】

フッ素系ガス拡散工程が行われたのち、焼結工程が行われる。焼結工程においては、ヒータ２０によって未処理母材Ｍがガラス転移温度まで加熱される。これにより、スート層Ｍ１が透明ガラス化される。なお、焼結工程において、未処理母材Ｍとヒータ２０とが相対移動（トラバース）してもよい。

【0041】

焼結工程が行われたのち、焼結済みの未処理母材Ｍの外周にガラス微粒子が堆積され、第２のスート層Ｍ２が形成されてもよい（図２参照）。第２のスート層Ｍ２の形成には、スート法が用いられてもよい。なお、第２のスート層Ｍ２は形成されなくてもよい。

【0042】

第２のスート層Ｍ２は、光ファイバＦの第２の外側クラッド部Ｆ２になる部分である。先述の通り、第２の外側クラッド部Ｆ２の最大屈折率ｎ_４は外側クラッド部Ｆ１の最大屈折率ｎ_３よりも大きい。このような屈折率分布を実現するために、第２のスート層Ｍ２に対しては、例えば、フッ素が添加されなくてもよい。あるいは、第２のスート層Ｍ２に対するフッ素の添加量が、スート層Ｍ１に対するフッ素の添加量よりも小さくてもよい。あるいは、第２のスート層Ｍ２に対して、添加された部分の屈折率を向上させるドーパント（ゲルマニウム等）を添加してもよい。

【0043】

最後に、第２のスート層Ｍ２が形成された未処理母材Ｍに対して再度焼結工程を行うことにより、第２のスート層Ｍ２が透明ガラス化される。これにより、光ファイバ母材が得られる。当該光ファイバ母材を溶融紡糸することで、図３の例に示すような屈折率分布を有する光ファイバＦを得ることができる。

【0044】

次に、以上のように構成された光ファイバ母材の製造方法の作用について説明する。

【0045】

従来、スート層に対するフッ素の添加量を、径方向において均一にすることについて検討されてきた。ところで、スート層に添加されるフッ素の量は、スート層のかさ密度に依存する。したがって、スート層のかさ密度が長手方向において不均一である場合、当該スート層に添加されるフッ素の添加量も長手方向において意図せず不均一となりやすい。フッ素の添加量が長手方向において不均一になると、当該未処理母材を焼結した光ファイバ母材から溶融紡糸された光ファイバにおいて、所望の光学特性（屈折率分布）が得られない場合がある。

【0046】

しかしながら、スート層のかさ密度が長手方向において完全に均一となるようにガラス微粒子の堆積を制御することは困難である。また、光ファイバを製造するうえでの都合から、敢えてかさ密度が不均一になるようスート層が堆積される場合もある。

【0047】

これに対して本実施形態に係る光ファイバの製造方法では、数式（２）を用いてトラバース速度Ｖを決定し、かつ係数Ａの値を１７５００以下に制限している。この構成により、スート層Ｍ１とフッ素系ガスとの反応時間が確保され、未処理母材Ｍの長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制することができる。また、係数Ａの値に下限（４８０８≦Ａ）を設けることで、光ファイバ母材の生産効率の低下を抑制することができる。

【0048】

また、数式（２）を用いてトラバース速度Ｖを決定することで、スート層Ｍ１の厚さｄおよび炉心管１０内におけるフッ素系ガスの濃度ｒに応じたトラバース速度Ｖを選択することができる。これにより、未処理母材Ｍの長手方向におけるフッ素の添加量の変動をより確実に抑制しつつ、光ファイバ母材の生産効率の低下をより確実に抑制することができる。

【実施例0049】

以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。

【0050】

比較例および実施例１～７に係る光ファイバ母材の製造方法を用いて、光ファイバ母材を製造した。また、比較例および実施例１～７において製造された光ファイバ母材を溶融紡糸することで光ファイバＦを製造し、当該光ファイバＦの長手方向における屈折率変動を評価した。表１は、比較例および各実施例における各種の製造パラメータおよび屈折率変動の評価結果を示した表である。

【0051】

【表1】

【0052】

表１において、コアロッド径は、コアロッドＲの外径である。
コアロッド断面積は、コアロッドＲの長手方向に垂直な断面におけるコアロッドＲの面積である。
スート厚さｄは、スート層Ｍ１の径方向における寸法（厚さ）である。
平均かさ密度Ｂ_ｅは、スート層Ｍ１（ガラス微粒子）のかさ密度Ｂを、未処理母材Ｍの長手方向において平均した値である。
かさ密度変動は、スート層Ｍ１のかさ密度Ｂと平均かさ密度Ｂ_ｅとの差の最大値を示している。
フッ素系ガス濃度ｒは、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの容積比（濃度）である。
係数Ａは、作業者が設定した係数である。
トラバース速度Ｖは、ヒータ２０からみた未処理母材Ｍの相対速度である。トラバース速度Ｖは、先述の数式（２）によって決定された。
処理温度は、フッ素系ガス導入中における炉心管１０内の温度である。
ガス流速は、炉心管１０内に導入されたフッ素系ガスおよびキャリアガスの流速である。より詳しくは、炉心管１０の内周面と未処理母材Ｍの外周面とが対向する領域における上記ガスの平均流速である。

【0053】

ΔＭＡＸは、外側クラッド部Ｆ１の長手方向における比屈折率差の最大値（比屈折率差の絶対値の最小値）である。
ΔＭＩＮは、外側クラッド部Ｆ１の長手方向における比屈折率差の最小値（比屈折率差の絶対値の最大値）である。
屈折率変動判定では、ΔＭＡＸ－ΔＭＩＮの値が０．０１５％以下であった場合を良とし、所定の値よりも大きかった場合を不良とした。

【0054】

表１からわかるように、係数Ａが４８０８≦Ａ≦１７５００の範囲内に設定された各実施例１～７においては、スート厚さｄやフッ素系ガス濃度ｒといった他の製造パラメータの大小に依らず、屈折率変動判定が良となっている。一方、係数Ａが当該範囲内に設定されていない比較例においては、屈折率変動判定が不良となっている。

【0055】

このように、トラバース速度Ｖを先述の数式（２）により決定し、かつ係数Ａの値を１７５００以下とすることにより、光ファイバＦの長手方向における屈折率変動を抑制することができる。つまり、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制することができる。さらに、係数Ａを４８０８以上とすることにより、光ファイバ母材の生産効率の低下を抑制することができる。

【0056】

以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、コアロッドＲおよびコアロッドＲの外周面上にガラス微粒子を堆積させることによって形成されたスート層Ｍ１を有する未処理母材Ｍと、ヒータ２０と、を未処理母材Ｍの長手方向に沿って互いに相対移動させるとともに、未処理母材Ｍが収容される炉心管１０内にフッ素系ガスを導入しながらヒータ２０によって未処理母材Ｍを加熱することで、スート層Ｍ１に対してフッ素を添加する光ファイバ母材の製造方法であって、フッ素系ガスを炉心管１０内に導入する際における、ヒータ２０から見た未処理母材Ｍの相対速度の絶対値をトラバース速度Ｖ［ｍｍ／ｈｒ］とし、スート層Ｍ１の径方向における厚さをｄ［ｍｍ］とし、炉心管１０内におけるフッ素系ガスの容積比をｒ［％］とするとき、以下の数式ａ、ｂが成立する。
ａ：Ｖ＝Ａ×ｒ／ｄ
ｂ：４８０８≦Ａ［ｍｍ^２／ｈｒ］≦１７５００

【0057】

この構成により、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動を抑制できる。さらに、光ファイバ母材の生産効率の低下を抑制することができる。

【0058】

また、フッ素系ガス拡散工程において、炉心管１０内の温度が１１００℃以上１１７０℃以下であってもよい。この場合、スート層Ｍ１（ガラス微粒子）とフッ素系ガスとの反応が促進される。

【0059】

また、スート層Ｍ１のかさ密度Ｂ［ｇ／ｃｍ^３］の未処理母材Ｍの長手方向における平均値をＢ_ｅ［ｇ／ｃｍ^３］とするとき、当該長手方向における各位置において、Ｂ_ｅ－０．２≦Ｂ≦Ｂ_ｅ＋０．２が成立してもよい。この場合、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動をより確実に抑制できる。

【0060】

また、炉心管１０の内周面と未処理母材Ｍの外周面とが対向する領域におけるフッ素系ガスの平均流速は１１２～２０６ｍｍ／ｍｉｎであってもよい。この場合、フッ素系ガスの供給が円滑に行われ、光ファイバ母材の長手方向におけるフッ素の添加量の変動をより効果的に抑制できる。

【0061】

また、外側クラッド部Ｆ１の比屈折率差の最大値が－０．１８６％以下となるように、スート層Ｍ１にフッ素を添加してもよい。この場合、光ファイバＦの曲げ損失をより確実に抑制することができる。

【0062】

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

【0063】

例えば、スート層Ｍ１の透明ガラス化と第２のスート層Ｍ２の透明ガラス化とは、単一の焼結工程において行われてもよい。言い換えれば、スート層Ｍ１と第２のスート層Ｍ２とは、同時に焼結されてもよい。

【0064】

また、フッ素系ガス拡散工程の一部と焼結工程の一部とが、同時に行われてもよい。あるいは、フッ素系ガス拡散工程の全部と焼結工程の全部とが、同時に行われてもよい。

【0065】

また、フッ素系ガス拡散工程において、未処理母材Ｍが炉心管１０内に固定され、ヒータ２０が軸方向Ｚに沿って移動してもよい。あるいは、未処理母材Ｍおよびヒータ２０の両方が軸方向Ｚに沿って移動してもよい。

【0066】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0067】

Ｍ…未処理母材 Ｍ１…スート層 Ｒ…コアロッド １０…炉心管 ２０…ヒータ

【図1】

【図2】

【図3】