光纤用硅玻璃母材的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及主要使用于通信用途的单模光纤用的母材的制造方法、特别是涉及在与芯隔离的位置具有低折射率部的光纤用母材的制造方法。
【背景技术】
[0002]单模光纤(单模式光纤)仅传输基模的光信号，因此，与存在由每个模式的传输速度不同导致的模分散的多模光纤相比，单模光纤作为可获得较高的传送容量的光纤主要用于长距离的通信用途。近年来，这样的单模光纤的使用范围也扩展到较短距离的用户系、室内配线等。在这样的使用环境下，设想的弯曲半径小于中?长距离系的弯曲半径。若光纤被弯曲，则具有传播着的光容易泄露这样的问题，因此寻求即使是相同的弯曲半径、光也难以泄露的光纤。
[0003]作为这样的单模光纤的标准，存在ITU-T G.657。G.657被进一步分成子目录，存在A1、A2、B2、B3这样的子目录。A系列要求与G.652D具有互换性。另外，子目录的第2位的数字越大，越要求较小的弯曲损耗。在此，将即使是相同的弯曲半径光也更难以泄露、换言之弯曲损耗较小的情况称为耐弯曲。
[0004]公知有几个为了获得耐弯曲的光纤特性而能够采取的光纤构造设计(例如，参照专利文献I)。
[0005]第一，如图4所示，在具有芯301和包层部302的构造中，存在提高芯301的折射率的方法。该第一个方法是通过提高将光封入于芯301的效果来制作可最容易地耐受直到某种程度的弯曲的光纤的方法，但在芯301内会变得容易传输基模以外的被称为高次模式的模式。虽然通过缩小芯301的直径能够防止高次模式的传输，但会产生如下问题:由于缩小芯301的直径，被称为模场直径的光学特性变小，另外，被称为零分散波长的光学特性变大，与ITU-T G.652、G.657标准之间缺乏互换性。
[0006]第二，如图5所示，存在降低芯401附近的包层部(凹陷部)402的折射率的方法。将该第二个方法称为凹陷型折射率分布。在凹陷型折射率分布的情况下，由于能够使提高芯401的实质的折射率时出现的高次模式与凹陷部402的外侧的包层部403耦合而泄露，并确保基模的传输，因此，能够形成模场直径不变小并且零分散波长也不变大的结构。虽然能够一边维持与ITU-TG.652标准之间的互换性一边降低弯曲损耗，但若为了进一步耐弯曲而使凹陷部402成为较深的折射率分布，则在芯401中传播的基模也容易泄露，因此弯曲损耗的降低效果存在极限。因此，在凹陷型折射率分布中存在不满足ITU-T G.657的一部分的子目录标准这样的问题。
[0007]第三，存在如下方法:在包层部设置高折射率部，一边确保基模的传输，一边使高次模式与选择性地泄露的包层模式耦合。利用该第三个方法，能够制作一边维持与ITU-TG.652标准之间的互换性、一边满足ITU-T G.657的全部的子目录标准的光纤。但是，需要在与高次模式的模式分布相对应的位置配置高折射率部的精密的设计，进而还要求制造时的精度，因此会导致制造成本的显著上升。
[0008]第四，存在如下方法:在芯.包层构造的光纤的包层部中途开设空穴，将空气层设在光纤内。空气层的折射率大致为1，因此，具有将在配置有空穴的内侧传输的光封入的效果。在该第四方法中，存在能够一边维持与ITU-TG.652标准之间的互换性一边显著地降低弯曲损耗的可能性。但是，若不进行精密的空穴配置，则存在如下问题:被称为极化波模式分散的光学特性劣化，并且，空穴的内表面的清洁度等产生影响而使称为传输损耗的光学特性也劣化，难以满足ITU-T标准。
[0009]第五，存在如下方法:如图6所示，在隔着中间部502而与芯501稍微隔离开的位置设置低折射率部(沟槽部)503，在低折射率部(沟槽部)503的外侧设置包层部504。在该第五个方法中，存在如下效果:基模的模式分布形状的翻折(日文:裾引§ )被沟槽部503抑制，在对光纤施加了弯曲时泄露的光量比例显著降低。根据该沟槽部503的位置和折射率量的不同，耐弯曲的强度改变。能够制作一边维持与ITU-T G.652标准之间的互换性一边满足ITU-T G.657的全部的子目录标准的光纤。
[0010]如此，在各方法中，在其光学特性、生产率等方面既有优点又有缺点，但特别是作为上述第五个方法的设置沟槽部的方法在光学特性、生产率方面优异。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2012 - 250887号公报
【发明内容】
_4] 发明要解决的问题
[0015]作为用于制作设有沟槽部的沟槽型的光纤用母材的方法之一，存在如下方法:使用MCVD法一边使玻璃原料流向硅玻璃管的内侧一边进行加热，在该硅玻璃管的内部从半径方向外侧起以包层部、沟槽部、中间部、芯部的顺序使透明硅玻璃堆积。在该方法的情况下，需要一边保持外部的硅玻璃管的形状一边向内部堆积，因此，通常一边使正的掺杂剂和负的掺杂剂改变它们的浓度一边整体添加，该正的掺杂剂用于使堆积的透明硅玻璃的折射率上升，该负的掺杂剂用于使折射率降低。但是，存在如下问题:由于掺杂剂的添加量增大，因此容易产生瑞利散射，容易导致在通过拉丝而获得的光纤中传输损耗的上升。另外，由于母材的大型化困难，因此存在制造成本较高的问题。
[0016]作为用于制作沟槽型的光纤用母材的其他方法，存在如下方法:利用VAD法、OVD法来制作具有添加了正的掺杂剂的芯部和纯硅玻璃的中间部的芯棒，在芯棒的外侧套装上已添加有负的掺杂剂的管。在该方法中，掺杂有氟的玻璃的粘度和构成芯棒的中间部的纯硅玻璃的粘度有很大的差异，因此，存在如下问题:套装时在芯棒和包层部的界面容易产生不匹配，形成光纤时容易导致由构造不整齐损耗引起的传输损耗的上升。
[0017]基于以上那样的以往方法的问题，本发明的目的在于提供一种用于制作具有优异的光学特性的沟槽型的光纤用硅玻璃母材的方法。
_8] 用于解决问题的方案
[0019]为了解决上述课题，本发明的光纤用硅玻璃母材的制造方法具有如下工序:制作硅玻璃微粉体的工序，该硅玻璃微粉体在其中心具有添加有用于提高硅玻璃的折射率的正的掺杂剂的芯部并在芯部的外周具有折射率比芯部的折射率低的中间部；制成第I芯棒的工序，在含有负的掺杂剂原料的氦气气氛中以使硅玻璃微粉体透明玻璃化的温度进行加热从而制成在中间部的至少一部分添加有负的掺杂剂的透明硅玻璃制的第I芯棒；赋予硅玻璃微粉层的工序，所述硅玻璃微粉层在第I芯棒的外周成为沟槽部；制成第2芯棒的工序，在含有负的掺杂剂原料的氦气气氛中以使微粉层透明玻璃化的温度进行加热从而制成在整个沟槽部添加有负的掺杂剂的透明硅玻璃制的第2芯棒；赋予硅玻璃的工序，所述硅玻璃在第2芯棒的外周成为包层部。
[0020]在本发明中，在制成第I芯棒的工序中，以中间部中的越靠外侧的部分折射率越低的方式添加负的掺杂剂为佳。
[0021]在本发明中，沟槽部以使其折射率比中间部的折射率低的方式添加负的掺杂剂为佳。制成第I芯棒的工序和制成第2芯棒的工序中的负的掺杂剂原料是氟，制成第2芯棒的工序中的负的掺杂剂原料以比制成第I芯棒的工序中的含有负的掺杂剂原料的氦气气氛中的含氟气体的浓度高的浓度含有含氟气体为佳。更佳的是，制成第I芯棒的工序中的含有负的掺杂剂原料的氦气气氛是含有0.1体积％?10体积％的从SiF4、CF4, C2F6和SF 6中选择的氟化合物气体的氦气气氛，制成第2芯棒的工序中的含有负的掺杂剂原料的氦气气氛是含有10体积％?80体积％的从SiF4、CF4, C2F6、和SF6中选择的氟化合物气体的氦气气氛。
[0022]在本发明中，在制作硅玻璃微粉体的工序和制成第I芯棒的工序之间还具有在使非活性气体含有氯的气氛中以不使硅玻璃微粉体透明玻璃化的程度的温度进行加热的工序为佳。另外，在赋予硅玻璃微粉层的工序和制成第2芯棒的工序之间还具有在使非活性气体中含有氯的气氛中以不使硅玻璃微微粉层透明玻璃化的程度的温度进行加热的工序为佳。
[0023]在本发明中，还具有使第I芯棒拉伸的工序和使第2芯棒拉伸的工序中的至少一者为佳。
[0024]在本发明中，还具有将第I芯棒的中间部的外周去除规定厚度的工序和将第2芯棒的沟槽部的外周去除规定厚度的工序中的至少一者为佳。
[0025]在本发明中，透明玻璃化前的硅玻璃微粉体的密度大于0.21g/cm3为佳。
[0026]在本发明中，透明玻璃化前的硅玻璃微粉层的密度小于0.21g/cm3为佳。
【附图说明】
[0027]图1是表示利用实施方式的制造方法制造成的光纤用硅玻璃母材I的折射率分布的示意图。
[0028]图2是表示第I芯棒100、第2芯棒110和光纤用硅玻璃母材I的截面构造的示意图。
[0029]图3是表示实施方式的制造方法的顺序的流程图。
[0030]图4是表示为了获得耐弯曲的光纤特性而能够采取的光纤构造设计的一例的折射率分布的示意图。
[0031]图5是表示为了获得耐弯曲的光纤特性而能够采取的光纤构造设计的一例的折射率分布的示意图。
[0032]图6是表示为了获得耐弯曲的光纤特性而能够采取的光纤构造设计的一例的折射率分布的示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下，列举实施例和比较例来说明本发明的实施方式的光纤用硅玻璃母材I的制造方法。
[0034]沟槽型的光纤如下构成:位于中心的折射率比纯硅玻璃的折射率高的芯部:与芯部相邻地位于该