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(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】
(24)【登録日】2024-12-25
(45)【発行日】2025-01-09
(54)【発明の名称】光ファイバ、及びそれに用いる光ファイバ用母材
(51)【国際特許分類】
H01S 3/067 20060101AFI20241226BHJP
G02B 6/02 20060101ALI20241226BHJP
G02B 6/036 20060101ALI20241226BHJP
C03C 13/04 20060101ALI20241226BHJP
【ＦＩ】
H01S3/067
G02B6/02 376B
G02B6/036
C03C13/04
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021025362
(22)【出願日】2021-02-19
(65)【公開番号】P2022127297
(43)【公開日】2022-08-31
【審査請求日】2024-02-13
(73)【特許権者】
【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】杉田 充
(72)【発明者】
【氏名】平川 圭祐
【審査官】右田 昌士
(56)【参考文献】
【文献】特開平０１－１４５８８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２５２５５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－０５９４０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／２０３９００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００９／００７４０１３（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｓ ３／００ － ３／３０
Ｇ０２Ｂ ６／００ － ６／１０
Ｇ０２Ｂ ６／４４
Ｃ０３Ｃ １３／００ － １３／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
希土類元素が添加された内側コアと、前記内側コアの外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コアと、
前記外側コアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、
を含み、
前記内側コアには、イッテルビウムとリンとが共添加され、
前記内側コアに添加されるリンの濃度は、前記外側コアに添加されるリンの濃度より高い
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項2】
前記外側コアにはゲルマニウム及びリン以外のドーパントが非添加とされることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ。
【請求項3】
前記外側コアにおけるＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比が１．２１以下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。
【請求項4】
希土類元素が添加された内側コアガラス体と、前記内側コアガラス体の外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コアガラス体と、
前記外側コアガラス体の外周面を隙間なく囲むクラッドガラス体と、
を含み、
前記内側コアガラス体には、イッテルビウムとリンとが共添加され、
前記内側コアガラス体に添加されるリンの濃度は、前記外側コアガラス体に添加されるリンの濃度より高い
ことを特徴とする光ファイバ用母材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ファイバ、及びそれに用いる光ファイバ用母材に関する。
【背景技術】
【0002】
光ファイバの一つとして、コアにイッテルビウム（Ｙｂ）等の希土類元素が添加される増幅用光ファイバが知られている。このような増幅用光ファイバでは、下記特許文献１に記載されているように、イッテルビウムの結晶化を抑制するためにアルミニウム（Ａｌ）が共添加されることがあり、また、フォトダークニングを抑制するために更にリン（Ｐ）が共添加されることがある。また、希土類元素、アルミニウム、及びリンが共添加された部分を内側コアとし、この内側コアをゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された外側コアで隙間なく囲んだ増幅用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が記載されている。この光ファイバによれば、希土類が添加された内側コアで光が増幅され、外側コアでは光の増幅が抑制される。従って、この光ファイバでは、光の実効断面積が大きく高次モードの光が伝搬する場合であっても、基本モードの光を主に増幅することができる。このため、この光ファイバによれば、光の実効断面積が大きい場合であってもビーム品質の劣化を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０２０／２０３９００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の光ファイバを製造するために、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法が用いられることがある。この場合、一般的に、クラッドとなる純粋シリカから成るガラス管の内周面上に外側コアとなるゲルマニウムが添加されたガラス層を所定数積層し、次に、このゲルマニウムが添加されたガラス層の内周面上に、内側コアとなる希土類元素が添加されたガラス層を所定数積層する。内側コアとなるガラス層を積層する際、必要に応じて、希土類元素の他にアルミニウムやリンを添加する。
【0005】
外側コアとなるガラス層を積層する際、ゲルマニウムが添加されたガラスを焼結するために、ガラス管の外表面が２０００℃から２０５０℃程度となるまで加熱する必要がある。この加熱によりガラス管が縮径する場合がある。このようにガラス管が縮径するとガラス管の直径にばらつきが生じやすくなる。ガラス管の直径にばらつきが生じると、外側コアや内側コアとなるガラス層に添加される添加物の濃度にばらつきが生じる傾向がある。このように添加物の濃度にばらつきがある光ファイバ用母材を線引して得られる光ファイバは、特性のばらつきを含む傾向にある。従って、ＭＣＶＤ法におけるガラス管の縮径に起因して、製造される光ファイバの特性にばらつきが生じ易くなるのである。
【0006】
そこで、本発明は、光の実効断面積が大きい場合であってもビーム品質の劣化を抑制し得ると共に特性のばらつきが抑制され得る光ファイバ、及びそれに用いる光ファイバ用母材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】
【0007】
上記目的の達成のため、本発明の光ファイバは、希土類元素が添加された内側コアと、前記内側コアの外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コアと、前記外側コアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、を含むことを特徴とするものである。
【0008】
内側コアに希土類元素が添加され外側コアに希土類元素が非添加であることで、高次モードの光が伝搬するプロファイルを有する場合であっても、コア全体に希土類元素が添加される光ファイバと比べて、コアの中心に最も大きな強度を有し他に強度のピークを有さない基本モードの光を主に増幅し得る。従って、本発明の光ファイバは、実効断面積の大きく高次モードの光が伝搬する場合であっても基本モードの光を主に増幅し得、ビーム品質の劣化を抑制し得る。なお、実効断面積の大きな光が伝搬する場合には、誘導ラマン散乱を抑制することができる。
【0009】
ところで、ゲルマニウムおよびリンが添加されたガラス体の焼結温度は、ゲルマニウムが添加されリンが非添加のガラス体の焼結温度と比べて低い。従って、本発明の光ファイバの製造では、ＭＣＶＤ法によりクラッドとなるガラス管の内周面に外側コアとなる外側コアガラス体を積層する際、ゲルマニウムが添加されリンが非添加の外側コアガラス体を積層する場合と比べて、低温で外側コアガラス体を積層し得る。従って、ゲルマニウムが添加されリンが非添加の外側コアを有する光ファイバを製造する場合と比べて、外側コアガラス体を積層する際のガラス管の温度を下げ得、熱によるガラス管の縮径を抑制することができる。従って、ガラス管の直径のばらつきを抑えることができ、外側コアや内側コアとなるガラス層に添加される添加物の濃度のばらつきを抑制することができる。このため、本発明の光ファイバによれば、特性のばらつきが抑制され得る。
【0010】
また、前記内側コアには、イッテルビウムとリンとが共添加されることが好ましい。
【0011】
内側コアにイッテルビウムとリンとが共添加されることで、フォトダークニング現象を抑制することができる。
【0012】
この場合、前記内側コアに添加されるリンの濃度は、前記外側コアに添加されるリンの濃度より高いことが好ましい。
【0013】
光ファイバを製造する際の線引工程前後で、コアの屈折率がその組成に応じて変化することが知られている。この屈折率変化は、クラッドとコアとの組成の違いによる粘度差に起因する線引前後に生じる機械応力によるものである。上記のように内側コアに添加されるリンの濃度が外側コアに添加されるリンの濃度より高い場合、線引前後の屈折率上昇は、内側コアに添加されるリンの濃度が外側コアに添加されるリンの濃度より低い場合と比べて、内側コアの方が外側コアに比べて大きい傾向にある。これは次の理由による。すなわち、リンの濃度が外側コアよりも内側コアの方が低い場合の外側コアの粘度と比べて、リンの濃度が外側コアよりも内側コアの方が高い場合の外側コアの粘度は高い傾向にある。線引時の残留応力を考えると、粘度が高いほど線引時に早く固まり、線引時に巻き取る際の張力を負担しやすくなるため、線引後の光ファイバは、粘度が高い領域ほど引張応力が残留し、逆に粘度が低い領域ほど圧縮応力が残留する傾向にある。よって、この場合、内側コアには外側コアよりも相対的に大きな圧縮応力が残留する。この様に外側コアと比べて内側コアに大きな圧縮応力が残留すると、光弾性効果により、内側コアの屈折率は外側コアよりも上昇する。ところで、光ファイバが融着される場合、融着点付近では、融着時の加熱により、この残留応力が緩和される傾向にある。従って、融着点付近では、残留応力による内側コアと外側コアとの線引前後の屈折率変化が緩和される傾向にある。この結果、融着点付近では、融着点付近以外の部位と比べて、内側コアの外側コアに対する相対的な屈折率が小さくなる。その結果、融着点付近において、光の実効断面積を大きくし得る。このため、融着点付近における誘導ラマン散乱の発生を抑制し得る。
【0014】
また、前記外側コアにはゲルマニウム及びリン以外のドーパントが非添加とされることが好ましい。
【0015】
ＭＣＶＤ法では、添加物の種類が増えることで再現性が低下することが知られている。また、外側コアにゲルマニウム・リンと共に第３の元素を添加する場合、添加物の総量が多くなることで組成揺らぎによるレイリー散乱損失の増加が起こり得る。従って、外側コアにゲルマニウムとリン以外のドーパントが非添加であることで、本発明の光ファイバは、ＭＣＶＤ工程を経て製造する場合における再現性の低下の抑制することができ、また、レイリー散乱損失の抑制をし得る。
【0016】
また、前記外側コアにおけるＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比が１．２１以下であってもよい。
【0017】
また、上記目的の達成のため、本発明の光ファイバ用母材は、希土類元素が添加された内側コアガラス体と、前記内側コアガラス体の外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コアガラス体と、前記外側コアガラス体の外周面を隙間なく囲むクラッドガラス体と、を含むことを特徴とするものである。
【0018】
このような光ファイバ用母材によれば、上記の光ファイバの説明と同様にして、ビーム品質の劣化及び誘導ラマン散乱を抑制し得、特性のばらつきが抑制され得る光ファイバを製造し得る。
【発明の効果】
【0019】
以上のように、本発明によれば、光の実効断面積が大きい場合であってもビーム品質の劣化を抑制し得ると共に特性のばらつきが抑制され得る光ファイバ、及びそれに用いる光ファイバ用母材が提供され得る。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。
【図4】外側コアガラス体積層工程の様子を示す図である。
【図5】内側コアガラス体積層工程の様子を示す図である。
【図6】線引工程及び被覆工程を示す図である。
【図7】実験例１で作成された光ファイバ用母材を細く引伸ばした後の中心軸からの径方向の距離とドーパントの濃度との関係を示す図である。
【図8】実験例１で作成された光ファイバ用母材の中心軸からの径方向の距離と屈折率との関係とを示す図である。
【図9】実験例１において、ガラス管の外径の変化の様子を示す図である。
【図10】実験例９，１０におけるガラス管の外径を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明に係る光ファイバ、及び光ファイバ用母材を実施するための形態が図面とともに例示される。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、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、本明細書では、理解を容易にするために、各部材の寸法が誇張して示されている場合がある。
【0022】
図１は、実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。本実施形態で例示される光ファイバは、コアに希土類元素が添加されるダブルクラッドファイバであり、伝搬する励起光によって上記希土類元素が励起される増幅用光ファイバである。図１に示すように、光ファイバ１０は、コア１１と、コア１１を隙間なく囲む内側クラッド１２と、内側クラッド１２の外周面を隙間なく囲む外側クラッド１３と、外側クラッド１３を被覆する被覆層１４と、を主な構成として備える。また、コア１１は、内側コア１１ｉと、内側コア１１ｉを隙間なく囲む外側コア１１ｏとを有している。内側クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低く、外側クラッド１３の屈折率は内側クラッドの屈折率よりも低い。
【0023】
内側コア１１ｉはドーパントとして希土類元素が添加された石英から成る。本実施形態では、内側コア１１ｉには、更にアルミニウム（Ａｌ）及びリン（Ｐ）がドーパントとして共添加されている。アルミニウムはＡｌ２Ｏ３として存在し、リンはＰ２Ｏ５として存在する。なお、希土類元素としては、イッテルビウム（Ｙｂ）、ツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。本実施形態の例では、希土類元素としてイッテルビウムが添加されている。なお、内側コア１１ｉには、屈折率を上昇させるゲルマニウム等のドーパントや、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）やホウ素（Ｂ）等のドーパントが更に添加されてもよい。また、内側コア１１ｉには、希土類元素が添加される限りにおいて、アルミニウム、リンが添加されなくてもよい。ただし、イッテルビウムの結晶化を抑制するために、上記のようにアルミニウムが共添加されることが好ましく、また、フォトダークニングを抑制するためにリンが共添加されることが好ましい。
【0024】
外側コア１１ｏはゲルマニウム（Ｇｅ）及びリン（Ｐ）がドーパントとして添加された石英から成る。また、外側コア１１ｏには、希土類元素が非添加である。ゲルマニウムはＧｅＯ２として存在する。なお、ゲルマニウム及びリン以外のドーパントが非添加であることが好ましい。外側コア１１ｏにゲルマニウム及びリン以外のドーパントが非添加であることで、添加物の種類が増えることによるＭＣＶＤ工程における再現性の低下の抑制や、レイリー散乱損失の抑制をし得る。ただし、屈折率を調整すること等を目的として、外側コア１１ｏには、ゲルマニウム及びリン以外の屈折率を上昇させるドーパントや、フッ素（Ｆ）やホウ素（Ｂ）等の屈折率を低下させるドーパントが更に添加されてもよい。
【0025】
また、本実施形態では、内側コア１１ｉに添加されるリンの濃度は、外側コア１１ｏに添加されるリンの濃度より高いことが好ましい。内側コア１１ｉに添加されるリンの濃度が外側コア１１ｏに添加されるリンの濃度より高いことで、光ファイバ１０が融着される場合における融着点付近の誘導ラマン散乱の発生を抑制することができる。以下、この理由を説明する。光ファイバを製造する際の線引工程前後で、コアの屈折率がその組成に応じて変化することが知られている。この屈折率変化は、クラッドとコアとの組成の違いによる粘度差に起因する線引前後に生じる機械応力によるものである。上記のように内側コア１１ｉに添加されるリンの濃度が外側コア１１ｏに添加されるリンの濃度より高い場合、線引前後の屈折率上昇は、内側コア１１ｉに添加されるリンの濃度が外側コア１１ｏに添加されるリンの濃度より低い場合と比べて、リンの濃度が外側コア１１ｏよりも内側コア１１ｉの方が低い場合の外側コア１１ｏの粘度と比べて、リンの濃度が外側コア１１ｏよりも内側コア１１ｉの方が高い場合の外側コア１１ｏの粘度は高い傾向にある。線引時の残留応力を考えると、粘度が高いほど線引時に早く固まり、線引時に巻き取る際の張力を負担しやすくなるため、線引後の光ファイバは、粘度が高い領域ほど引張応力が残留し、逆に粘度が低い領域ほど圧縮応力が残留する傾向にある。よって、この場合、内側コア１１ｉには外側コア１１ｏよりも相対的に大きな圧縮応力が残留する。この様に外側コア１１ｏと比べて内側コア１１ｉに大きな圧縮応力が残留すると、光弾性効果により、内側コア１１ｉの屈折率は外側コア１１ｏよりも上昇する。ところで、光ファイバ１０が融着される場合、融着点付近では、融着時の加熱により、この残留応力が緩和される傾向にある。従って、融着点付近では、残留応力による内側コア１１ｉと外側コア１１ｏとの線引前後の屈折率変化が緩和される傾向にある。この結果、融着点付近では、融着点付近以外の部位と比べて、内側コア１１ｉの外側コア１１ｏに対する相対的な屈折率が小さくなる。その結果、融着点付近において、光の実効断面積を大きくし得る。このため、融着点付近における誘導ラマン散乱の発生を抑制し得る。また、本実施形態では、外側コア１１ｏにおけるＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比が１．２１以下であるが、この範囲を超えてもよい。
【0026】
なお、内側コア１１ｉと外側コア１１ｏとの屈折率が概ね同じであることが好ましい。上記のように、光ファイバ１０を製造する際の線引工程前後において、内側コア１１ｉの外側コア１１ｏに対する相対的な屈折率が変化する。上記のように、内側コア１１ｉに添加されるリンの濃度が外側コア１１ｏに添加されるリンの濃度より高い場合には、線引工程前後において、内側コア１１ｉの外側コア１１ｏに対する相対的な屈折率が上昇する。従って、製造される光ファイバ１０において内側コア１１ｉと外側コア１１ｏとの屈折率が概ね同じになるように、光ファイバ１０の母材の製造時に内側コア１１ｉとなる内側コアガラス体と外側コア１１ｏとなる外側コアガラス体の屈折率を調整する。
【0027】
内側クラッド１２は、ドーパントが添加されていない純粋石英から成る。なお、本実施形態では、内側クラッド１２に屈折率を低下させるフッ素やホウ素等のドーパントが添加されてもよい。
【0028】
外側クラッド１３は、樹脂または石英から成る。このような樹脂としては、例えば、紫外線硬化樹脂或いは熱硬化樹脂が挙げられる。石英としては、例えば、内側クラッド１２よりもさらに屈折率が低くなるように屈折率を低下させるフッ素やホウ素等のドーパントが添加された石英が挙げられる。本実施形態では、外側クラッド１３は熱硬化樹脂から成る。
【0029】
被覆層１４は、紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等の樹脂から成る。なお、外側クラッド１３が樹脂の場合、被覆層１４は、外側クラッド１３を構成する樹脂とは異なる紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等から成る。本実施形態では、被覆層１４は、外側クラッド１３を構成する熱硬化樹脂とは異なる熱硬化樹脂から形成されている。
【0030】
上記の構成により、本実施形態では、外側クラッド１３の屈折率は内側クラッド１２の屈折率よりも低く、内側クラッド１２の屈折率はコア１１の屈折率よりも低い。
【0031】
次に、図１に示す光ファイバ１０を製造する方法について説明する。
【0032】
図２は、光ファイバ１０の製造方法の工程を示すフローチャートである。図２に示すように、光ファイバ１０の製造方法は、外側コアガラス体積層工程Ｐ１と、内側コアガラス体積層工程Ｐ２と、コラプス工程Ｐ３と、線引工程Ｐ４と、被覆工程Ｐ５と、を含む。
【0033】
まず、光ファイバ用母材の製造方法により、光ファイバ用母材を製造する。光ファイバ用母材の製造方法は、上記の外側コアガラス体積層工程Ｐ１と、内側コアガラス体積層工程Ｐ２と、コラプス工程Ｐ３とを含む。
【0034】
図３は、図１に示される光ファイバ１０を製造するために用いられる光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の構造を示す図である。図３に示すように、光ファイバ用母材１０Ｐは、円柱状の形状をしており、光ファイバ１０のコア１１となるコアガラス体１１Ｐと、コアガラス体１１Ｐの外周面を隙間なく囲み、光ファイバ１０の内側クラッド１２となるクラッドガラス体１２Ｐとから構成される。また、コアガラス体１１Ｐは、光ファイバ１０の内側コア１１ｉとなる内側コアガラス体１１Ｐｉと、内側コアガラス体１１Ｐｉの外周面を隙間なく囲み、光ファイバ１０の外側コア１１ｏとなる外側コアガラス体１１Ｐｏとから構成される。
【0035】
内側コアガラス体１１Ｐｉは内側コア１１ｉと同様の材料から成り、外側コアガラス体１１Ｐｏは外側コア１１ｏと同様の材料から成り、クラッドガラス体１２Ｐは内側クラッド１２と同様の材料から成る。また、内側コアガラス体１１Ｐｉの直径と外側コアガラス体１１Ｐｏの外径との比は、光ファイバ１０の内側コア１１ｉの直径と外側コア１１ｏの外径との比と略同一である。
【0036】
＜外側コアガラス体積層工程Ｐ１＞
図４は、本工程の様子を示す図である。本工程はＭＣＶＤ法により行われる。図４に示すように、本工程においては、クラッドガラス体１２Ｐとなるガラス管１２Ｔを軸中心に回転させると共に、ガラス管１２Ｔの長手方向に沿ってバーナＢＡを移動させることで、ガラス管１２Ｔを加熱する。このときガラス管１２Ｔの貫通孔内に原料ガスをキャリアガスと共に供給する。本工程では、原料ガスは、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、及びＰＯＣｌ３である。バーナＢＡが原料ガスの供給側から排出側に移動する、いわゆる行きトラバースにおいて、バーナＢＡよりも排出側において、原料ガスに由来するスートが堆積して、堆積したスートがバーナＢＡの移動により加熱されて焼結する。こうして、ドーパントとしてゲルマニウム及びリンが添加された外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層１１Ｌｏがガラス管１２Ｔの内周面上に積層される。なお、本工程におけるガラス管１２Ｔの外周面の温度は、例えば、１８００℃以上２１００℃以下とされる。
図４は、本工程の様子を示す図である。本工程はＭＣＶＤ法により行われる。図４に示すように、本工程においては、クラッドガラス体１２Ｐとなるガラス管１２Ｔを軸中心に回転させると共に、ガラス管１２Ｔの長手方向に沿ってバーナＢＡを移動させることで、ガラス管１２Ｔを加熱する。このときガラス管１２Ｔの貫通孔内に原料ガスをキャリアガスと共に供給する。本工程では、原料ガスは、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、及びＰＯＣｌ３である。バーナＢＡが原料ガスの供給側から排出側に移動する、いわゆる行きトラバースにおいて、バーナＢＡよりも排出側において、原料ガスに由来するスートが堆積して、堆積したスートがバーナＢＡの移動により加熱されて焼結する。こうして、ドーパントとしてゲルマニウム及びリンが添加された外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層１１Ｌｏがガラス管１２Ｔの内周面上に積層される。なお、本工程におけるガラス管１２Ｔの外周面の温度は、例えば、１８００℃以上２１００℃以下とされる。
【0037】
＜内側コアガラス体積層工程Ｐ２＞
図５は、本工程の様子を示す図である。本工程はＭＣＶＤ法により行われる。本工程においては、外側コアガラス体積層工程Ｐ１と異なり、原料ガスは、ＳｉＣｌ４、Ｙｂ（ＤＰＭ）３、ＡｌＣｌ３、ＢＢｒ３、及びＰＯＣｌ３である。本工程においては行きトラバースにおいて、バーナＢＡよりも排出側において、まず原料ガスのうちＳｉＣｌ４、Ｙｂ（ＤＰＭ）３、ＡｌＣｌ３をキャリアガスと共に供給し、これらの原料ガスに由来するスートが堆積する。その後ＢＢｒ３をキャリアガスと共に供給しながらバーナＢＡが再びトラバースされ、前記スートにボロンが添加される。その後ＰＯＣｌ３をキャリアガスと共に供給しながらバーナＢＡが再びトラバースされ、前記スートにリンが添加される。その後バーナＢＡが再びトラバースされることで前記スートがバーナＢＡの移動により加熱されて焼結し、ドーパントとしてイッテルビウム、アルミニウム、及びリンが添加された内側コアガラス体１１Ｐｉとなるガラス層１１Ｌｉがガラス層１１Ｌｏの内周面上に積層される。なお、内側コアガラス体１１Ｐｉに添加されるリンの濃度が外側コアガラス体１１Ｐｏに添加されるリンの濃度より高くなるように、原料ガスが供給されることが好ましい。本工程におけるガラス管１２Ｔの外周面の温度は、イッテルビウムとアルミニウムが添加されたスートを堆積する工程では例えば、１４５０℃以上１７００℃以下、前記スートにボロンを添加させる工程では例えば、１１００℃以上１６００℃以下、前記スートにリンを添加させる工程では例えば、１１００℃以上１６００℃以下、焼結工程では例えば、１８００℃以上２１００℃以下とされる。
図５は、本工程の様子を示す図である。本工程はＭＣＶＤ法により行われる。本工程においては、外側コアガラス体積層工程Ｐ１と異なり、原料ガスは、ＳｉＣｌ４、Ｙｂ（ＤＰＭ）３、ＡｌＣｌ３、ＢＢｒ３、及びＰＯＣｌ３である。本工程においては行きトラバースにおいて、バーナＢＡよりも排出側において、まず原料ガスのうちＳｉＣｌ４、Ｙｂ（ＤＰＭ）３、ＡｌＣｌ３をキャリアガスと共に供給し、これらの原料ガスに由来するスートが堆積する。その後ＢＢｒ３をキャリアガスと共に供給しながらバーナＢＡが再びトラバースされ、前記スートにボロンが添加される。その後ＰＯＣｌ３をキャリアガスと共に供給しながらバーナＢＡが再びトラバースされ、前記スートにリンが添加される。その後バーナＢＡが再びトラバースされることで前記スートがバーナＢＡの移動により加熱されて焼結し、ドーパントとしてイッテルビウム、アルミニウム、及びリンが添加された内側コアガラス体１１Ｐｉとなるガラス層１１Ｌｉがガラス層１１Ｌｏの内周面上に積層される。なお、内側コアガラス体１１Ｐｉに添加されるリンの濃度が外側コアガラス体１１Ｐｏに添加されるリンの濃度より高くなるように、原料ガスが供給されることが好ましい。本工程におけるガラス管１２Ｔの外周面の温度は、イッテルビウムとアルミニウムが添加されたスートを堆積する工程では例えば、１４５０℃以上１７００℃以下、前記スートにボロンを添加させる工程では例えば、１１００℃以上１６００℃以下、前記スートにリンを添加させる工程では例えば、１１００℃以上１６００℃以下、焼結工程では例えば、１８００℃以上２１００℃以下とされる。
【0038】
＜コラプス工程Ｐ３＞
次に、内周面上にガラス層１１Ｌｏ，１１Ｌｉが積層されたガラス管１２Ｔを加熱して、ガラス管１２Ｔの貫通孔をコラプスする。こうして、ガラス管１２Ｔは、クラッドガラス体１２Ｐとなり、ガラス層１１Ｌｏは外側コアガラス体１１Ｐｏとなり、ガラス層１１Ｌｉは内側コアガラス体１１Ｐｉとなり、図３に示す光ファイバ用母材１０Ｐが製造される。
次に、内周面上にガラス層１１Ｌｏ，１１Ｌｉが積層されたガラス管１２Ｔを加熱して、ガラス管１２Ｔの貫通孔をコラプスする。こうして、ガラス管１２Ｔは、クラッドガラス体１２Ｐとなり、ガラス層１１Ｌｏは外側コアガラス体１１Ｐｏとなり、ガラス層１１Ｌｉは内側コアガラス体１１Ｐｉとなり、図３に示す光ファイバ用母材１０Ｐが製造される。
【0039】
（線引工程Ｐ４）
次に得られた光ファイバ用母材１０Ｐを線引する。図６は、本工程及び次の被覆工程を示す図である。図６に示すように、本工程では、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、防止炉に設置された光ファイバ用母材１０Ｐを加熱し、光ファイバ用母材１０Ｐの下端を溶融し、光ファイバ用母材１０Ｐを線引する。線引されたガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、内側コアガラス体１１Ｐｉが内側コア１１ｉとなり、外側コアガラス体１１Ｐｏが外側コア１１ｏとなり、クラッドガラス体１２Ｐが内側クラッド１２となる。これにより、内側コア１１ｉ及び外側コア１１ｏを有するコア１１と、内側クラッド１２とから構成される光ファイバ裸線１０Ｎが形成される。その後、この光ファイバ裸線１０Ｎは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。
次に得られた光ファイバ用母材１０Ｐを線引する。図６は、本工程及び次の被覆工程を示す図である。図６に示すように、本工程では、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、防止炉に設置された光ファイバ用母材１０Ｐを加熱し、光ファイバ用母材１０Ｐの下端を溶融し、光ファイバ用母材１０Ｐを線引する。線引されたガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、内側コアガラス体１１Ｐｉが内側コア１１ｉとなり、外側コアガラス体１１Ｐｏが外側コア１１ｏとなり、クラッドガラス体１２Ｐが内側クラッド１２となる。これにより、内側コア１１ｉ及び外側コア１１ｏを有するコア１１と、内側クラッド１２とから構成される光ファイバ裸線１０Ｎが形成される。その後、この光ファイバ裸線１０Ｎは、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。
【0040】
（被覆工程Ｐ５）
線引工程Ｐ４の後、本工程が行われる。図６に示すように、線引工程Ｐ４によって形成された光ファイバ裸線１０Ｎは、外側クラッド１３となる第１熱硬化樹脂が入った第１コーティング装置１３１を通過し、内側クラッド１２の外周面がこの第１熱硬化樹脂で被覆される。第１熱硬化樹脂で被覆された光ファイバは、第１加熱炉１３２に入り、第１加熱炉１３２内で加熱される。この加熱により、第１熱硬化樹脂が硬化し、内側クラッド１２の外周面上に外側クラッド１３が形成される。
線引工程Ｐ４の後、本工程が行われる。図６に示すように、線引工程Ｐ４によって形成された光ファイバ裸線１０Ｎは、外側クラッド１３となる第１熱硬化樹脂が入った第１コーティング装置１３１を通過し、内側クラッド１２の外周面がこの第１熱硬化樹脂で被覆される。第１熱硬化樹脂で被覆された光ファイバは、第１加熱炉１３２に入り、第１加熱炉１３２内で加熱される。この加熱により、第１熱硬化樹脂が硬化し、内側クラッド１２の外周面上に外側クラッド１３が形成される。
【0041】
外側クラッド１３で覆われた光ファイバは、第１熱硬化樹脂とは異なる材料からなる第２熱硬化樹脂が入った第２コーティング装置１３３を通過し、外側クラッド１３の外周面が第２熱硬化樹脂で被覆される。第２熱硬化樹脂で被覆された光ファイバは、第２加熱炉１３４に入り、第２加熱炉１３４内で加熱される。この加熱により、第２熱硬化樹脂が硬化し、外側クラッド１３の外周面に被覆層１４が形成される。
【0042】
こうして、光ファイバ用母材１０Ｐを線引することで図１に示される光ファイバ１０が製造される。製造された光ファイバ１０は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
【0043】
以上説明したように、本実施形態の光ファイバ１０は、希土類元素が添加された内側コア１１ｉと、内側コア１１ｉの外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コア１１ｏと、外側コア１１ｏの外周面を隙間なく囲むクラッドである内側クラッド１２と、を含む。
【0044】
内側コア１１ｉに希土類元素が添加され外側コア１１ｏに希土類元素が非添加であることで、高次モードの光が伝搬するプロファイルを有する場合であっても、コア１１全体に希土類元素が添加される光ファイバと比べて、コア１１の中心に最も大きな強度を有し他に強度のピークを有さない基本モードの光を主に増幅し得る。従って、本実施形態の光ファイバ１０は、実効断面積の大きく高次モードの光が伝搬する場合であっても基本モードの光を主に増幅し得、ビーム品質の劣化を抑制し得る。なお、実効断面積の大きな光が伝搬する場合には、誘導ラマン散乱を抑制することができる。
【0045】
また、ゲルマニウムおよびリンが添加されたガラス体の焼結温度は、ゲルマニウムが添加されリンが非添加のガラス体の焼結温度と比べて低い。従って、本実施形態の光ファイバ１０の製造では、ＭＣＶＤ法により内側クラッド１２となるガラス管１２Ｔの内周面に外側コア１１ｏとなるガラス層１１Ｌｏを積層する際、ゲルマニウムが添加されリンが非添加のガラス層を積層する場合と比べて、低温でガラス層を積層し得る。従って、ゲルマニウムが添加されリンが非添加の外側コアを有する光ファイバを製造する場合と比べて、外側コア１１ｏとなるガラス層１１Ｌｏを積層する際のガラス管１２Ｔの温度を下げ得、熱によるガラス管１２Ｔの縮径を抑制することができる。従って、ガラス管１２Ｔの直径のばらつきを抑えることができ、外側コア１１ｏや内側コア１１ｉとなるガラス層１１Ｌｏ，１１Ｌｉに添加される添加物の濃度のばらつきを抑制することができる。このため、本実施形態の光ファイバ１０によれば、特性のばらつきが抑制され得る。
【0046】
また、本実施形態の光ファイバ用母材１０Ｐは、希土類元素が添加された内側コアガラス体１１Ｐｉと、内側コアガラス体１１Ｐｉの外周面を隙間なく囲み、希土類元素が非添加でゲルマニウム及びリンが添加された外側コアガラス体１１Ｐｏと、外側コアガラス体１１Ｐｏの外周面を隙間なく囲むクラッドガラス体１２Ｐと、を含む。
【0047】
このような光ファイバ用母材によれば、上記の光ファイバ１０の説明と同様にして、ビーム品質の劣化及び誘導ラマン散乱を抑制し得、特性のばらつきが抑制され得る光ファイバ１０を製造し得る。
【0048】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0049】
例えば、上記実施形態では光ファイバ１０としてダブルクラッドファイバを例に説明したが、本発明の光ファイバは、シングルクラッドファイバであっても良く、クラッドが３層以上かならなる光ファイバであってもよい。
【0050】
また、例えば、線引工程Ｐ４の前に、コアの直径とクラッドの厚みとの比を調整するためにクラッド管を母材の上から被せるジャケット工程を経てもよい。
【0051】
次に、実験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0052】
（実験例１）
外径が３２ｍｍ、肉厚が２．５ｍｍの塩素が添加された石英から成るガラス管を準備した。次にＳＦ６とＯ２とを石英管内に流しながら、酸水素バーナによってガラス管の外周面の温度が２０５０℃となるように、酸水素バーナを７トラバースさせて、ガラス管の内周面の清浄化した。
外径が３２ｍｍ、肉厚が２．５ｍｍの塩素が添加された石英から成るガラス管を準備した。次にＳＦ６とＯ２とを石英管内に流しながら、酸水素バーナによってガラス管の外周面の温度が２０５０℃となるように、酸水素バーナを７トラバースさせて、ガラス管の内周面の清浄化した。
【0053】
次にガラス管の貫通孔内の圧力を５０Ｐａに調整しながら、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、ＰＯＣｌ３をキャリアガス（Ｏ２）と共に供給しながら、ガラス管を酸水素バーナで複数回トラバースして加熱して、ガラス管の内周面にゲルマニウム及びリンが添加された図４に示すガラス層１１Ｌｏと同様のガラス層を複数層積層し、その後コラプスして、光ファイバ用母材を作成した。従って、本例では、図５に示す内側コア１１ｉとなるガラス層は積層していないため、この光ファイバ用母材では内側コアガラス体は存在しない。この光ファイバ用母材におけるガラス層は図１に示す外側コア１１ｏと同様の組成である。なお、本例のガラス層を積層する際、ＳｉＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を６００ｓｃｃｍとし、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を９５～１１４ｓｃｃｍの範囲で変化させ、Ｏ２を１６５０ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が１８～５０ｍｇ／ｍｉｎの範囲となるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、ガラス層を積層した。具体的には、ＰＯＣｌ３の発生量、ガラス管の外周面の温度、積層するガラス層の層数、積層されたガラス層におけるＰ２Ｏ５及びＧｅＯ２の濃度、及びＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比が下記表１の条件１，２，３の順となるようにガラス層を４８層積層して、積層されたガラス層のガラス管に対する比屈折率が０．０９５～０．１６７％となるようにした。なお、上記のようにこのガラス管は塩素が添加された石英から成るため、ガラス管が純粋石英である場合には、積層されたガラス層のガラス管に対する比屈折率が０．１２２～０．１９４％となる。
【0054】
作成した光ファイバ用母材を細く引き伸ばし加工して、加工された光ファイバ用母材の中心軸からの径方向の距離とドーパントの濃度との関係を測定した。その結果を図７に示す。図７において、中心におけるドーパントの濃度が低いが、これはコラプス時にドーパントが貫通孔内から揮発したことに起因する。
【0055】
また、作成した光ファイバ用母材の中心軸からの径方向の距離と屈折率との関係とを図８に示す。この測定時には、光ファイバ用母材を引伸ばしていない。図８に示すように、ドーパントの濃度の変化に伴い、比屈折率が変化していることが分かる。
【0056】
表１の条件でガラス層を積層することで、図７，８に示すようにドーパントが適切に添加され、所望の比屈折率を有する外側コアガラス体が形成できることが分かった。
【0057】
また、表１の条件でガラス層を積層する際の、ガラス管の外径の変化の様子を測定した。その結果を図９に示す。図９に示すように、ゲルマニウム及びリンが添加されたガラス層を積層する場合、計４８層積層後におけるガラス管の外径は約３１ｍｍであった。従って、約１ｍｍの縮径に抑えることができることが分かった。
【0058】
（実験例２）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＰＯＣｌ３を供給せず、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１５７～１９０ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．３２ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるようにしたこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を３３層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を３３層積層した後のガラス管の外径は約２６．４ｍｍであった。従って、約５．６ｍｍ縮径したことになる。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＰＯＣｌ３を供給せず、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１５７～１９０ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．３２ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるようにしたこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を３３層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を３３層積層した後のガラス管の外径は約２６．４ｍｍであった。従って、約５．６ｍｍ縮径したことになる。
【0059】
実験例１,２の結果から、外側コアとなるガラスを積層する際にリンを添加せずゲルマニウムのみを添加する場合には、スートを焼結させるための温度が高いことから、外側コアとなるガラスを積層する際にゲルマニウム及びリンを添加する場合と比べて、縮径が大きくなることが分かった。
【0060】
（実験例３）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ガラス管の貫通孔内の圧力を８５Ｐａに調整し、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．０７ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１００％となるようにしたこと以外は、実験例２と同様にして、ガラス層を３０層積層した。本例でも、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を３０層積層した後のガラス管の外径は約２６．６ｍｍであった。従って、約５．４ｍｍ縮径したことになる。また、貫通孔内の圧力を８５Ｐａとしたことに起因してガラス管が不要に膨れる箇所が生じた。従って、外側コアとなるガラスを積層する際にリンを添加せずゲルマニウムのみを添加する場合には、ガラス管の部分的な膨れを抑えるコントロールが困難であるため、縮径を抑えることが困難であるということが分かった。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ガラス管の貫通孔内の圧力を８５Ｐａに調整し、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．０７ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１００％となるようにしたこと以外は、実験例２と同様にして、ガラス層を３０層積層した。本例でも、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を３０層積層した後のガラス管の外径は約２６．６ｍｍであった。従って、約５．４ｍｍ縮径したことになる。また、貫通孔内の圧力を８５Ｐａとしたことに起因してガラス管が不要に膨れる箇所が生じた。従って、外側コアとなるガラスを積層する際にリンを添加せずゲルマニウムのみを添加する場合には、ガラス管の部分的な膨れを抑えるコントロールが困難であるため、縮径を抑えることが困難であるということが分かった。
【0061】
（実験例４）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＰＯＣｌ３を供給せず、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を９５ｓｃｃｍとし、原料温度１５０℃のＡｌＣｌ３へのキャリアガス（Ｈｅ）を１５０ｓｃｃｍとしたこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を１３層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が１９５０℃～１９６０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を１３層積層した後のガラス管の外径は約３２ｍｍであり、ガラス管の縮径が殆ど生じなかった。しかし、本例では、１４層目のガラス層を積層する途中でガラス管が割れた。これは、ゲルマニウムとアルミニウムとが共添加されたガラス層と、ガラス管との熱膨張係数差が大きいことが原因と考えられる。従って、ゲルマニウムと共添加すべきドーパントはアルミニウムよりもリンが好ましいということが分かった。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＰＯＣｌ３を供給せず、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を９５ｓｃｃｍとし、原料温度１５０℃のＡｌＣｌ３へのキャリアガス（Ｈｅ）を１５０ｓｃｃｍとしたこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を１３層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が１９５０℃～１９６０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を１３層積層した後のガラス管の外径は約３２ｍｍであり、ガラス管の縮径が殆ど生じなかった。しかし、本例では、１４層目のガラス層を積層する途中でガラス管が割れた。これは、ゲルマニウムとアルミニウムとが共添加されたガラス層と、ガラス管との熱膨張係数差が大きいことが原因と考えられる。従って、ゲルマニウムと共添加すべきドーパントはアルミニウムよりもリンが好ましいということが分かった。
【0062】
（実験例５）
本例は、図３に示す光ファイバ用母材１０Ｐを製造する例である。実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を８３～８９ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が４２ｍｇ／ｍｉｎとなるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、ガラス層におけるＰ２Ｏ５の濃度が０．７０ｍｏｌ％で、ＧｅＯ２の濃度が０．６７ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるようにしたこと以外は、実験例１と同様にして、図３に示す外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層を１８層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が１９５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を１８層積層した後のガラス管の外径は約３１．７ｍｍであり、ガラス管の縮径が殆ど生じなかった。
本例は、図３に示す光ファイバ用母材１０Ｐを製造する例である。実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を８３～８９ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が４２ｍｇ／ｍｉｎとなるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、ガラス層におけるＰ２Ｏ５の濃度が０．７０ｍｏｌ％で、ＧｅＯ２の濃度が０．６７ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるようにしたこと以外は、実験例１と同様にして、図３に示す外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層を１８層積層した。本例では、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が１９５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を１８層積層した後のガラス管の外径は約３１．７ｍｍであり、ガラス管の縮径が殆ど生じなかった。
【0063】
次に、図３に示す内側コアガラス体１１Ｐｉとなるガラス層を積層した。具体的には、ガラス層を積層する際、ガラス管の貫通孔内の圧力を５０Ｐａに調整し、ＳｉＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を６００ｓｃｃｍとし、原料温度２３０℃のＹｂ（ＤＰＭ）３へのキャリアガス（Ｈｅ）を４６７～５０２ｓｃｃｍ、原料温度１５０℃のＡｌＣｌ３へのキャリアガス（Ｈｅ）を１３４～１３７ｓｃｃｍとし、原料温度２０℃のＢＢｒ３へのキャリアガス（Ａｒ）を５３ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が１４３ｍｇ／ｍｉｎとなるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、Ｏ２を１６５０～３５００ｓｃｃｍで流し、Ｈｅを２０～１００ｓｃｃｍで流しながらスートの堆積、元素添加と焼結を繰り返し、積層した。このガラス層を積層する際、まずＳｉＣｌ４、Ｙｂ（ＤＰＭ）３、ＡｌＣｌ３のキャリアガスを流しながらガラス管の外周面の温度が１６３０℃～１６５０℃となるようトラバースし、続いてＢＢｒ３のキャリアガスを流しながらガラス管の外周面の温度が１２００℃となるようトラバースし、続いてＰＯＣｌ３のキャリアガスを流しながらガラス管の外周面の温度が１２００℃となるようトラバースし、最後に石英管の外周面の温度が２０５０℃となるように酸水素バーナをトラバースさせた。これを繰り返すことで、ガラス層を１０層積層した。その後、酸水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材１０Ｐを製造した。
【0064】
この光ファイバ用母材１０Ｐの内側コアガラス体１１Ｐｉの直径３．４８ｍｍであり、外側コアガラス体１１Ｐｏの外径は５．９９ｍｍであり、光ファイバ用母材１０Ｐの直径、すなわちクラッドガラス体１２Ｐの外径は１７．１９ｍｍであった。また、内側コアガラス体におけるＹｂ２Ｏ３の濃度が０．２９ｍｏｌ％であり、Ｐ２Ｏ５の濃度が４．４９ｍｏｌ％であり、Ａｌ２Ｏ３の濃度が５．００ｍｏｌ％であった。
【0065】
（実験例６）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、実験例２におけるガラス層の積層と同様にして外側コアとなるガラス層を１８層積層した。次に実験例５の内側コアとなるガラス層の積層と同様にして、内側コアとなるガラス層を積層した。その後、酸水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。この光ファイバ用母材の内側コアガラス体の直径３．４０ｍｍであり、外側コアガラス体の外径は５．８８ｍｍであり、光ファイバ用母材の直径は１６．５２ｍｍであった。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、実験例２におけるガラス層の積層と同様にして外側コアとなるガラス層を１８層積層した。次に実験例５の内側コアとなるガラス層の積層と同様にして、内側コアとなるガラス層を積層した。その後、酸水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。この光ファイバ用母材の内側コアガラス体の直径３．４０ｍｍであり、外側コアガラス体の外径は５．８８ｍｍであり、光ファイバ用母材の直径は１６．５２ｍｍであった。
【0066】
実験例６で製造した光ファイバ用母材の直径は、実験例５で製造した光ファイバ用母材の直径よりも小さい結果となった。従って、外側コアにリンが含まれる場合、外側コアにリンが含まれない場合と比べて、製造される光ファイバ用母材の直径が大きくできることが分かった。これは、本例の場合、外側コアとなるガラス層を積層する際に実験例１や実験例５と比べてガラス管が縮径するため、後に積層されるガラス層ほど、本例で積層されるガラス層は実験例１や実験例５で積層されるガラス層よりも１層当たりのガラスの総量が少なくなるためと考えられる。
【0067】
（実験例７）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１６４～１９８ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．１９ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１０７％となるようにしたこと以外は、実験例２と同様にして、ガラス層を２１層積層した。本例でも、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を２１層積層した後のガラス管の外径は約２８．３ｍｍであり、実験例５で外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層を１８層積層した後のガラス管よりも、ガラス管が縮径していた。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１６４～１９８ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．１９ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１０７％となるようにしたこと以外は、実験例２と同様にして、ガラス層を２１層積層した。本例でも、スートを焼結させるため、ガラス管の外周面の温度が２０００℃～２０５０℃となるように酸水素バーナでガラス管を加熱する必要があった。本例では、ガラス層を２１層積層した後のガラス管の外径は約２８．３ｍｍであり、実験例５で外側コアガラス体１１Ｐｏとなるガラス層を１８層積層した後のガラス管よりも、ガラス管が縮径していた。
【0068】
次に、原料温度２２０℃のＹｂ（ＤＰＭ）３へのキャリアガス（Ｈｅ）を２５９ｓｃｃｍ、原料温度１５０℃のＡｌＣｌ３へのキャリアガス（Ｈｅ）を１００ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が５９ｍｇ／ｍｉｎの範囲となるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、Ｈｅを１００ｓｃｃｍで流したこと、またＢＢｒ３を使用しなかったこと以外は、実験例５と同様にしてガラス層を５層積層した。このときガラス管の外周面の温度は実験例５と同様とした。その後、酸水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。この条件で製造した光ファイバ用母材の内側コアガラス体におけるＹｂ２Ｏ３の濃度が０．２１ｍｏｌ％であり、Ｐ２Ｏ５の濃度が３．１０ｍｏｌ％であり、Ａｌ２Ｏ３の濃度が３．２２ｍｏｌ％であった。
【0069】
（実験例８）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１５３～１９８ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．１７ｍｏｌ％となるようにしたこと以外は、実験例７と同様にして、外側コアガラス体となるガラス層を２８層積層した。このときガラス管の外周面の温度は実験例７と同様とした。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を１５３～１９８ｓｃｃｍとし、ガラス層におけるＧｅＯ２の濃度が１．１７ｍｏｌ％となるようにしたこと以外は、実験例７と同様にして、外側コアガラス体となるガラス層を２８層積層した。このときガラス管の外周面の温度は実験例７と同様とした。
【0070】
次に、原料温度１５０℃のＡｌＣｌ３へのキャリアガス（Ｈｅ）を１２０ｓｃｃｍにしたこと以外は、実験例７と同様にしてガラス層を５層積層した。このときガラス管の外周面の温度は実験例５と同様とした。その後、酸水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。この条件で製造した光ファイバ用母材の内側コアガラス体におけるＹｂ２Ｏ３の濃度が０．１６ｍｏｌ％であり、Ｐ２Ｏ５の濃度が２．２９ｍｏｌ％であり、Ａｌ２Ｏ３の濃度が２．８２ｍｏｌ％であった。
【0071】
実験例８の内側コアガラス体におけるＹｂ２Ｏ３の濃度は、実験例７の内側コアガラス体におけるＹｂ２Ｏ３の濃度よりも低い結果となった。ＡｌＣｌ３へのキャリアガスの流量の変化は、この結果に殆ど影響しないと考えられ、外側コアガラス体となるガラス層の層数が、実験例８では実験例７よりも多いことが、この結果の原因と考えられる。具体的には、内側コアガラス体となるガラス層と積層する際における、ガラス管の外周面から積層されるガラス層までの距離は、実験例８の方が実験例７よりも大きいため、積層されるガラス層に伝わる温度が低いことが原因と考えられる。従って、外側コアガラス体となるガラス層を積層する際にガラス管が縮径して、ガラス管の肉厚が大きくなると、内側コアガラス体となるガラス層を積層する際に積層されるガラス層に伝わる温度が低くなり、当該ガラス層に添加されるＹｂ２Ｏ３の濃度が低くなる傾向があると予想される。
【0072】
（実験例９）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を６本準備して、それぞれのガラス管に対して、実験例１と同様に清浄化し、実験例５の外側コアガラス体となるガラス層の積層と同様にして、ガラス層を１８層積層した。従って、このガラス層にはゲルマニウム及びリンが添加される。その後、それぞれのガラス管の外径を測定した。その結果を図１０に示す。外径の平均は３０．７ｍｍとなり、外径の標準偏差は０．１８となった。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を６本準備して、それぞれのガラス管に対して、実験例１と同様に清浄化し、実験例５の外側コアガラス体となるガラス層の積層と同様にして、ガラス層を１８層積層した。従って、このガラス層にはゲルマニウム及びリンが添加される。その後、それぞれのガラス管の外径を測定した。その結果を図１０に示す。外径の平均は３０．７ｍｍとなり、外径の標準偏差は０．１８となった。
【0073】
（実験例１０）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を６本準備して、それぞれのガラス管に対して、実験例１と同様に清浄化し、実験例３の外側コアガラス体となるガラス層の積層と同様にして、ガラス層を１８層積層した。従って、このガラス層にはリンが添加されずゲルマニウムのみ添加される。その後、それぞれのガラス管の外径を測定した。その結果を図１０に示す。外径の平均は２６．８ｍｍとなり、外径の標準偏差は０．３９となった。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を６本準備して、それぞれのガラス管に対して、実験例１と同様に清浄化し、実験例３の外側コアガラス体となるガラス層の積層と同様にして、ガラス層を１８層積層した。従って、このガラス層にはリンが添加されずゲルマニウムのみ添加される。その後、それぞれのガラス管の外径を測定した。その結果を図１０に示す。外径の平均は２６．８ｍｍとなり、外径の標準偏差は０．３９となった。
【0074】
実験例９，１０の結果から、外側コアガラス体となるガラス層にゲルマニウム及びリンが共添加される場合、外側コアガラス体となるガラス層にリンが添加されずゲルマニウムのみが添加される場合と比べて、ガラス管が大きく縮径すると共に、ガラス管の外径にばらつきが生じることが分かった。
【0075】
（実験例１１）
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を７５～８４ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が４５ｍｇ／ｍｉｎの範囲となるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、積層されたガラス層におけるＰ２Ｏ５の濃度が０．７３ｍｏｌ％で、ＧｅＯ２の濃度が０．６０ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるように調整したこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を２３層積層した。このガラス層におけるＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比は１．２１である。その後、水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。本例では、実験例１の条件２，３よりもガラス層に添加されるＰ２Ｏ５の濃度を高くしたため、ガラス層を積層する際のガラス管の外周面の温度を実験例１の条件２，３におけるガラス管の外周面の温度以下にすることができた。
実験例１のガラス管と同様のガラス管を実験例１と同様に清浄化し、ＧｅＣｌ４（液温２４℃）へのキャリアガス（Ｏ２）を７５～８４ｓｃｃｍとし、ＰＯＣｌ３の発生量が４５ｍｇ／ｍｉｎの範囲となるようにＰＯＣｌ３へのキャリアガス（Ｏ２）を流し、積層されたガラス層におけるＰ２Ｏ５の濃度が０．７３ｍｏｌ％で、ＧｅＯ２の濃度が０．６０ｍｏｌ％で、ガラス管に対する比屈折率が０．１２０％となるように調整したこと以外は、実験例１と同様にして、ガラス層を２３層積層した。このガラス層におけるＰ２Ｏ５／ＧｅＯ２で示されるモル比は１．２１である。その後、水素バーナの火力をさらに上げてコラプスして、光ファイバ用母材を製造した。本例では、実験例１の条件２，３よりもガラス層に添加されるＰ２Ｏ５の濃度を高くしたため、ガラス層を積層する際のガラス管の外周面の温度を実験例１の条件２，３におけるガラス管の外周面の温度以下にすることができた。
【産業上の利用可能性】
【0076】
本発明によれば、光の実効断面積が大きい場合であってもビーム品質の劣化を抑制し得ると共に特性のばらつきが抑制され得る光ファイバ、及びそれに用いる光ファイバ用母材が提供され、例えばファイバレーザなどの分野において利用可能である。
【符号の説明】
【0077】
１０・・・光ファイバ
１０Ｎ・・・光ファイバ裸線
１０Ｐ・・・光ファイバ用母材
１１・・・コア
１１ｉ・・・内側コア
１１о・・・外側コア
１１Ｐｉ・・・内側コアガラス体
１１Ｐｏ・・・外側コアガラス体
１２・・・内側クラッド
１２Ｐ・・・クラッドガラス体
１０Ｎ・・・光ファイバ裸線
１０Ｐ・・・光ファイバ用母材
１１・・・コア
１１ｉ・・・内側コア
１１о・・・外側コア
１１Ｐｉ・・・内側コアガラス体
１１Ｐｏ・・・外側コアガラス体
１２・・・内側クラッド
１２Ｐ・・・クラッドガラス体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】