光纤母材的制造方法、光纤的制造方法、以及光纤的制作方法

专利名称：光纤母材的制造方法、光纤的制造方法、以及光纤的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤母材的制造方法、光纤的制造方法、以及光纤。
背景技术：
具有纤芯区(其具有预定的折射率)和包层区(其设置在该纤芯区 的外周，并且其折射率低于该纤芯区的折射率)的光纤是通过对具有 相同折射率分布的光纤母材进行拉丝而制造的。为了提高纤芯区的折
射率， 一般在该纤芯区中添加Ge02，不过也可以在纤芯区中添加 A1203。
与在纤芯区中添加有Ge02的光纤(以下，称其为添加有Ge的光 纤)相比，在纤芯区中添加有八1203的光纤(以下，称其为添加有Al 的光纤)，由于在自然界中存在着丰富的Al元素，因此原料费用便宜。 此外，添加有Al的光纤由于其雷利散射系数小，所以可能有助于实 现低的损耗。另外，在专利文献l中，披露了添加有Al的光纤的制 造技术。
不过，到现在为止，添加有Al的光纤尚未得到实用化。其原因 在于，很难降低实际过程中的传输损耗(参见非专利文献1)。作为在 添加有Al的光纤中造成传输损耗的原因，可以列举八1203的结晶化 以及杂质的混入。
专利文献l:美国专利第4826288号说明书
非专禾lj文献1: P. C. Schultz， Journal of the American Ceramic Society, Vol.57， No. 7， pp.309-313(1974)

发明内容
发明要解决的问题
本发明人对现有的光纤母材的制造方法进行了研究，结果发现了以下的内容。
艮P，通过将在制作光纤母材时的处理温度保持在结晶形成温度 以下，或者通过提高在光纤母材拉丝时的冷却速度等方法，从而可以 解决在添加有Al的光纤中所产生的八1203结晶化的问题。
但是，依然难以避免杂质的混入。作为其原因，可以列举由于 Al的电离倾向接近于铁的电离倾向，因此在对制造光纤母材时所使
用的AlCl3进行精制的过程中，难以完全将铁成分除去。此外，A1C13 在常温下是固体，为了将其作为气体利用，需要14(TC以上的高温环 境。但是，在这种情况下，由于铁的氯化物的蒸气压变高，所以在通 常的原料供给设备中，难以通过简单的方法来防止铁混入到原料中。 其结果是，在添加有Al的光纤的制造过程中，难以在低成本的条件 下降低铁杂质的含量。
为了解决上述问题而完成本发明，本发明的目的是提供一种能 够以低成本来实现降低铁杂质含量的制造光纤母材的方法、使用通过 该制造光纤母材的方法而得到的光纤母材来制造光纤的方法、以及采 用该制造光纤的方法而得到的光纤。
解决问题所采用的手段
采用本发明涉及的制造光纤母材的方法，制造了具有中心玻璃 区域(其应该成为光纤的纤芯区)和周边玻璃区域(其应该成为包层区) 的光纤母材。特别是，该制造光纤母材的方法是这样的玻璃合成工序， 该工序是为了形成应该成为中心玻璃区域(其应该成为光纤的纤芯区) 中的至少一部分的区域；并且该方法包括这样的玻璃合成工序通过 对O元素与A1元素的含量比(0/A1)在20以下的原料气体加热或施加 高频波，从而合成得到含有Al元素的玻璃。
具体地说，在玻璃合成工序采用的是火焰水解法的情况下，优 选包含沉积工序和透明化工序。所谓沉积工序，是通过将O元素与 A1元素的含量比(0/A1)在20以下的原料气体供给到玻璃管内，从而 在该玻璃管的内壁上合成含有Al元素的玻璃微粒沉积体。所谓透明 化工序，是通过对玻璃微粒沉积体进行加热，由该玻璃微粒沉积体得 到透明玻璃体。此外，在玻璃合成工序采用的是直接玻璃化法的情况
6下，通过将O元素与Al元素的含量比(0/Al)在20以下的原料气体供给到玻璃管内，从而在该玻璃管的内壁上合成含有Al元素的玻璃膜。再者，如果在应用了 OVD法或VAD法的情况下，玻璃合成工序也优选包含沉积工序和透明化工序。这种情况下，所谓沉积工序，是通过将O元素与Al元素的含量比(0/Al)在20以下的气体供给到反应炉内，从而在设置于该反应炉内的原材料上合成得到含有Al元素的玻璃微粒沉积体。上述的玻璃微粒沉积体或玻璃膜的合成可以多次反复进行。
另外，沉积工序中所准备的玻璃管，优选其粘性比所合成的含有Al的玻璃微粒沉积体的粘性低。这是为了充分抑制在该沉积工序之后进行的实心化工序中玻璃管发生非圆化变形。此外，在沉积工序之前，可以在玻璃管的内壁表面上沉积高粘性的缓冲玻璃膜层。这种情况下，沉积在玻璃管的内壁表面上的缓冲玻璃膜的粘性高于该玻璃管的粘性。在沉积工序中合成得到的玻璃微粒沉积体形成在该缓冲玻璃膜的表面上。
根据本发明涉及的制造光纤母材的方法，例如，能够利用在专利文献1中所记载的现有的原料供给系统来有效地防止金属杂质的混入。因此，能够以低成本制造出铁杂质的混入量被有效地降低了的光纤母材。
本发明涉及的制造光纤母材的方法还可以具有纯化工序，该纯化工序设置在沉积工序与透明化工序之间。该纯化工序是通过将由沉积工序所合成的玻璃微粒沉积体曝露于氯气氛围中，从而除去包含在该玻璃微粒沉积体中的杂质。通过设置这样的纯化工序，能够得到传输损失更低的添加有Al的光纤。
此外，本发明涉及的制造光纤母材的方法还可以具有添加工序，该添加工序设置在沉积工序与透明化工序之间。该添加工序是通过将由沉积工序所合成的玻璃微粒沉积体曝露于含有除Al以外的其他元素的气体氛围中，从而将其他元素添加到该玻璃微粒沉积体中。通过设置这样的添加工序，能够得到纤芯区的折射率比较高的光纤。
在本发明涉及的制造光纤母材的方法中的沉积工序中，可以一边采用除O以外的载气将除Al以外的其他元素供给到玻璃管内，一 边采用化学气相蒸镀法在该玻璃管内合成玻璃微粒。在这种情况下， 在玻璃管的内壁上合成得到含有Al元素及其他元素的玻璃微粒沉积 体。在该沉积工序中，通过合成含有Al元素及其他元素的玻璃微粒 沉积体，能够得到纤芯区的折射率比较高的光纤。
在本发明涉及的制造光纤母材的方法中的沉积工序中，所供给 的原料气体中含有A1C13，优选的是，用于供给该A1C13的发泡器 (bubbler)的温度在15(TC以下。通过这样的结构，由该光纤母材制 造的光纤能够显著地抑制Fe引起的传输损耗的增加。
本发明涉及的制造光纤的方法为这样的方法首先准备由上述 的制造光纤母材的方法(本发明涉及的制造光纤母材的方法)而制造 的光纤母材，然后通过将所准备的该光纤母材进行拉丝，从而制造光 纤。由此制造的光纤(本发明涉及的光纤)具有纤芯区，在1550nm 的波长中其传输损耗在20dB/km以下，其中所述纤芯区由添加有8 重量％以上的A1203的石英系玻璃构成。
另外，根据以下的详细说明以及附图，可以充分理解本发明涉 及的各实施例。这些实施例仅仅为了举例说明，而不应当理解为对本 发明进行限定。
而且，通过以下详细的说明，本发明的进一步的应用范围变得 清楚。然而，虽然在详细的说明及特定的实例中示出了本发明的合适 的实施例，但它们只是用于示例性说明，显然本领域的技术人员能够 根据以下的详细说明对本发明的范围进行各种变形及改进。
发明的效果
根据本发明，在用于获得添加有Al的光纤的制造光纤母材的方 法中，能够以低成本实现降低铁杂质的含量。


图1为分别示出了所形成的八1203和？6203的量与含有八1203的
气体中的O元素与A1元素的含量比(0/A1)之间的关系的图。
图2为用于说明本发明涉及的制造光纤母材的方法的一个实施例的图。
图3为用于说明本发明涉及的制造光纤母材的方法的另一个实 施例的图。
图4为示出在1100nm波长中Fe引起的传输损耗的增量与 (FeCl3)2的蒸气压之间的关系的图。
图5为示出用于实现本发明涉及的制造光纤的方法的拉丝装置 以及所得到的光纤剖面结构的图。
图6为示出作为本发明涉及的制造光纤母材的方法的第1具体 例的原料供给系统的图。
图7为示出由采用第1具体例而得到的光纤母材所制造的光纤 在1550nm波长中的传输损耗的图。
图8为示出玻璃管的剖面结构的图，其用于对图2的区域(a)和 图3的区域(a)中所示的沉积工序的各种进一步的变形例进行说明。
图9为示出作为本发明涉及的制造光纤母材的方法的第2具体 例的原料供给系统的图。
图10为示出在第2具体例中，在玻璃沉积过程中以及在玻璃沉 积后的冷却过程中，所沉积的玻璃产生裂缝的频率。
符号说明
1…光纤母材2…光纤(光纤单线)
具体实施例方式
以下，将参照图1~图IO对本发明涉及的光纤母材的制造方法、 光纤的制造方法、以及光纤的各实施例进行详细说明。此外，在附图 说明中对于相同符号、相同元件用相同的符号标记，并省略了重复的 说明。
在制造添加有Al的光纤用的光纤母材时，可以使用A1C13。所 述AlCl3在室温下是固体，为了将其作为气体引入到用于进行光纤母 材的制造的制备室中，需要将其保持在IO(TC以上的高温中。另一方 面， 一般来说，在AlCb的精制过程中，常常会有微量的铁混入到 AlCl3中。此外，在制造玻璃的设备中，作为将A1C13气体导入到制备室内的手段，常常使用不锈钢等含有铁的管道。然而，在10(TC以
上的温度下，从FeCl3 —开始混入到生产流水线中起，就无法避免 AlCl3气体与FeCl3同时混入到制备室内。由于Fe的氧化物(例如， Fe203)在光纤的通信用波长带中有吸收，所以会使该光纤的传输损耗 劣化。如果光纤的纤芯区中的八1203浓度达到了大约8重量％以上， 就会显著发生这样的传输损耗劣化。
因此，本发明人发现通过利用Fe的还原力比Al弱的现象， 能够避免Fe混入到玻璃中。在图1中，区域(a)为示出所形成的A1203 的量与含有.A1203的气体中O元素和Al元素的含量比(0/Al)之间的 关系的图。此外，区域(b)为示出所形成的Fe203的量与含有A1203 的气体中O元素和Al元素的含量比(0/Al)之间的关系的图。通过这 两幅图可以看出，如果含量比(0/Al)在20以下，则不会阻碍A1203 的形成，并能抑制Fe203的形成。进一步优选的是，如果该含量比(0/Al) 在八1203的化学量理论值以下(即，含量比(0/Al)在1.5以下)，则形成 A1203而不会形成作为铁的代表性氧化物的Fe203。由此，能够形成 没有Fe氧化物引起的吸收损失的玻璃。
因此，在本发明涉及的光纤母材制造方法中，能够合成得到含 有Al元素的玻璃微粒沉积体的沉积工序为这样的工序将O元素和 Al元素的含量比(0/Al)在20以下(优选在1.5以下)的气体供给到 玻璃管内，在该玻璃管内通过化学气相蒸镀法使玻璃微粒沉积。在之 后进行的透明化工序中，通过对由该沉积工序形成的玻璃微粒沉积体 进行加热，由该玻璃微粒沉积体形成了透明玻璃体。然后，制得含有 由该透明化工序所形成的透明玻璃体(其作为形成光纤的纤芯区的一 部分的玻璃区域)的光纤母材。此外，本发明涉及的光纤制造方法为 这样的方法首先准备由以上方法制造的光纤母材，然后通过将该光 纤母材进行拉丝而制得光纤。通过采用由以上方法制造的光纤母材， 能够以低成本制造这样的添加有Al的光纤，其中Fe氧化物的含有率 被抑制，并且其传输损耗低。
此外，在沉积工序与透明化工序之间还可以设置纯化工序。该 纯化工序是通过将由沉积工序形成的玻璃微粒沉积体曝露于氯气氛围中，从而除去包含在该玻璃微粒沉积体中的杂质(金属杂质和OH 等)。图2为用于说明本发明涉及的制造光纤母材的方法的图。图2 示出的是采用MCVD法的光纤母材的制造方法。
在图2中，区域(a)显示的是沉积工序，在该沉积工序中，将SiCl4、 AlCl3气体、02气和He气供给到玻璃管内。此外，在供给气体的同 时，用沿纵向方向移动的燃烧器加热该玻璃管。通过这种化学气相蒸 镀法，在玻璃管的内壁表面上合成得到含有Al元素的Si02玻璃微粒 沉积体。在该沉积工序中，供给到玻璃管内的气体中O元素和Al元 素的含量比(0/Al)在20以下(优选在1.5以下)。
沉积工序之后，进行如图2中的区域(b)所示的纯化工序。在该 纯化工序中，将Cl2气、02气和He气供给到在其内壁表面上形成有 含有Al元素的Si02玻璃微粒沉积体的玻璃管内。此时，仍然用沿纵 向方向移动的燃烧器加热该玻璃管。这样通过同时进行供给气体和加 热，可以将玻璃微粒沉积体中包含的杂质除去。并且，在纯化工序之 后，进行如图2中的区域(c)所示的透明化工序。在该透明化工序中，
通过用燃烧器对玻璃微粒沉积体进行加热，从而由该玻璃微粒沉积体 形成透明玻璃体。
将经过透明化工序处理过的玻璃管实心化(collapse)，由此得到
该光纤母材的芯杆。在芯杆外周，再进一步形成玻璃区域(其应该成 为包层区)，或者依次形成折射率各不相同的多个玻璃区域(其应该成 为纤芯区的外侧区域及包层区)，从而得到如图2中的区域(d)所示的 光纤母材l。通过将该光纤母材1进行拉丝，能够进一步得到传输损 耗低的添加有A1的光纤。
此外，在沉积工序与透明化工序之间，还可以设置添加工序。 该添加工序是将由沉积工序合成的玻璃微粒沉积体曝露于含有除Al 以外的其他元素(例如，Ge、 P等)的气体氛围中，从而将其他元素添 加到该玻璃微粒沉积体中。在该添加工序中，根据所添加的元素来设 定适当的O分压。图3为用于说明包含添加工序的本发明涉及的光 纤母材的制造方法的图。此图示出的也是采用MCVD法的光纤母材 的制造方法。
11图3中的区域(a)示出的是沉积工序，该沉积工序与图2中的区 域(a)所示的沉积工序相同。在沉积工序之后，进行如图3中的区域(b) 所示的添加工序。该添加工序是边将GeCU气、02气和He气供给到 玻璃管(其内壁表面上合成有含有Al元素的玻璃微粒沉积体)内，边 用沿纵向方向移动的燃烧器来加热玻璃管。由此，将Ge02添加到玻 璃微粒沉积体中。此时，所供给的气体中O元素和Ge元素的含量比 (0/Ge)在100以上。此外，图3中的区域(c)中示出的是在添加工序之 后进行的透明化工序，该透明化工序与图2中的区域(c)所示的透明 化工序相同。此外，通过在芯杆外周(其通过将由上述方法所形成的 玻璃管实心化而得到)上形成折射率不同的各玻璃区域，从而得到如 图3中的区域(d)所示的、添加有Al的光纤用的光纤母材1。
如上所述，通过向所得到的玻璃区域(其应该成为光纤纤芯区 的至少一部分)中，除了添加Al之外还添加其他的元素，从而能够 制造出其纤芯区的折射率比较高的分散补偿光纤，或者高非线性光 纤。但是，如果为了提高纤芯区的折射率而只添加高浓度的Al的话， 则随着Al浓度的提高，容易发生多铝红柱石或方英石等的结晶相沉 淀的现象。这种情况下，在制造添加有Al的光纤时会出现困难。与 此相对的是，在除了添加Al之外还添加Ge或P之类的元素的情况 下，不仅能够避免结晶化，同时还能够提高纤芯区的折射率。
例如，在将Ge与Al —起添加的情况下，为了将Ge氧化(Ge02)， 需要增大氧分压。因此，在除沉积工序之外另外设置的添加工序中， 可以根据所添加的元素将氧分压设定为适当的值，从而能够有效地向 玻璃微粒沉积体中添加元素。
另外，如果Al的浓度在8重量。/。以上，容易产生裂缝。作为其 对策，可以在添加工序中，除了添加A1之外，还添加P。通过将P 与A1—起添加，能够使透明化工序时的处理温度降低，并且还能够 防止在玻璃微粒的沉积过程中产生裂缝。此时，POCl3与AlCb的流 量比(POCV AlCl3)优选为1以下。
此外，在图3所示的光纤母材的制造方法中，通过在沉积工序 与透明化工序之间设置添加工序，可以向玻璃微粒沉积体中添加其他的元素。不过，也可以在沉积工序中合成得到含有Al元素及其他元 素的玻璃微粒沉积体。这种情况下， 一边采用除O以外的载气将除 Al以外的其他元素供给到玻璃管内， 一边采用化学气相蒸镀法在该 玻璃管的内壁上合成玻璃微粒沉积体。采用这种沉积工序，也可以合 成得到含有Al元素及其他元素的玻璃微粒沉积体。
例如，在沉积工序中合成含有Al元素及P元素的玻璃微粒沉积
体时， 一般来说，在将POCl3发泡的同时进行原料的供给，此时使用
氧气作为载气。不过，如果增加POCl3的供给量的话，必然会使作为 载气的氧气的量增加。这种情况下，无法抑制Fe氧化物的形成。因 此，作为POCl3的载气，优选使用He或Ar等稀有气体。
此外，在沉积工序中，用于供给AlCl3的发泡器(bubbler)的温 度优选为15(TC以下。图4为示出在1100nm波长中，Pe引起的传输 损耗的增量与(FeCl3)2的蒸气压之间的关系的图。这样，如果(FeCl3)2 的蒸气压在0.01 mmHg以下，则能够有意地将Fe引起的传输损耗的 增量抑制在10dB以下。为了以气体形式供给A1C13， AlCb发泡器的 温度必须在ll(TC以上，不过，如该图所示，发泡器的温度优选设定 在15(TC以下。此外，更优选设定在14(TC以下。
对于将采用上述方法制造的光纤母材进行拉丝而得到的光纤而 言，即使其纤芯由添加有8重量％以上的A1203的石英系玻璃构成， 在波长1550nm下的传输损耗也在20dB/km以下，此外，更适合的是 该传输损耗在10dB/以下。
接着，参照图5对采用由上述方法制造的光纤母材1来制造光 纤的拉丝工序进行说明。图5中的区域(a)为示出用于实现本发明涉 及的制造光纤的方法的拉丝装置的概略结构的图。在图5的区域(a) 所示的拉丝装置中，将光纤母材1固定在上料机(Preform feeder)12 上，并通过该上料机12导入到加热炉11内。然后，通过加热炉11 对光纤母材1的下部进行加热、溶融。将通过对己溶融的光纤母材1 的下部进行拉丝而形成的裸光纤(bared optical fiber)从加热炉11的下 方拉出到外部。
对于该裸光纤，通过外径测量仪13测量玻璃直径d，并通过树脂涂敷部14而将其表面用树脂包覆。g卩，在树脂涂敷部14中，通过
初级涂敷模具将紫外线固化树脂涂覆在裸光纤的表面上，该紫外线固 化树脂通过紫外线照射而暂时固化。接着，通过次级涂敷模具进一步 将紫外线固化树脂涂覆在该裸光纤的已涂覆有树脂的表面上，该涂覆
的紫外线固化树脂通过紫外线照射被固化，由此得到光纤单线2(包 覆了的光纤，coated optical fiber)。然后，该光纤单线2依次经过绞 盘16及辊17~19，并巻绕在绕线筒20上。另外，图5中的区域(b) 为示出在区域(a)的A处的光纤单线2的剖面形状的图。如该区域(b) 所示，光纤单线2具有位于中心的纤芯区la、设置在该纤芯区la外 周的包层区lb、以及进一步设置在包层区lb外周上的树脂层lc。
将通过外径测量仪13所测量的裸光纤的玻璃直径d的信息输入 到控制部21中。在拉丝过程中，为了使所输入的玻璃直径d接近于 预先设定的玻璃直径，控制部21分别控制利用加热炉11进行的对光 纤母材1进行加热的温度(拉丝温度)、绞盘16的转速(g卩，光纤单线 2的拉丝速度)和利用上料机12进行的光纤母材1的供给速度。
经过以上的拉丝工序，并通过添加高浓度的A1203，从而能够得 到纤芯的折射率较高的光纤(光纤单线2)。而根据传统的光纤母材的 制造方法，如果要提高纤芯区中的八1203浓度，就需要增加AlCl3原 料的量，由此原料中的FeCl3的混入量也会增加。因此，难以除去Fe 引起的传输损耗的成分。然而，通过使用由本发明涉及的光纤母材制 造方法所制造的光纤母材，能够得到传输损耗在20dB/km以下的光 纤。即，采用这样的光纤制造方法(其使用了经过上述制造工序而得 到的光纤母材)，除了能够制造传送用光纤，还能够制造积极地利用 了非线性现象等的、具有高的非线性的光纤。
此外，通过综合应用对原料的纯化以及对结晶生长的抑制的策 略，在添加有8重量％以上的高浓度的八1203的光纤中，能够使传输 损耗达到10dB/km以下。因此，能够得到这样的优点可以高效率 地获得非线性现象等。
接下来，对本发明涉及的光纤母材制造方法的具体例子进行说
明。以下的描述是针对本发明涉及的光纤母材制造方法适用于
14MCVD时的情况进行的说明。
图6为示出作为本发明涉及的光纤母材制造方法的第1具体例的原料供给系统的图。如图6所示，在该第l具体例中，采用He气体作为载气，将AlCl3及SiCU供给到玻璃管内，同时将02气也供给到玻璃管内。将用于A1C13的发泡器的温度设定在14(TC，将用于SiCU的发泡器的温度设定在4(TC。为了以气体形式供给A1C13，必须将AlCl3发泡器的温度设定在ll(TC以上，但是如果发泡器的温度过高，A1C13原料中包含的FeCl3的蒸气压也会提高。在这种情况下，会导致Fe混入量的增加，因此AlCl3发泡器的温度优选在15(TC以下。更优选的是，AlCl3发泡器的温度在14(TC以下。
调整He载气的流量，从而使AlCl3的加入流量为10cc/min，使SiCU的加入流量为5cc/min。通过改变02的流量而改变0/A1的摩尔比，由此，在玻璃管内合成玻璃微粒沉积体。通过将由此所合成的玻璃微粒沉积体透明化，并将玻璃管实心化，从而能够得到光纤母材的芯杆(其为应该成为光纤的纤芯区的至少一部分的玻璃区域)。并且，
通过在所得到的芯杆外周依次形成玻璃区域，从而得到具有所希望的折射率分布的光纤母材l。通过将该光纤母材拉丝，能够得到添加有Al的光纤。图7为示出由该第1具体例得到的添加有Al的光纤在1550nm波长中的传输损耗的图。此外，在图7中，不管0/A1比为何值，各光纤的Al浓度均为12±1重量％左右。
如图7所示，如果0/A1的摩尔比超过20的话，在1550nm波长中的传输损耗会在20dB/km以上。与此相对的是，如果该0/Al的摩尔比在20以下，则在1550nm波长中的传输损耗能被控制在20dB/km以下。而且，通过采用利用了温度差的收集器(tmp)或物理的过滤器(例如，由四氟树脂制造的膜式过滤器)对AlCl3供给线进行原料纯化之后，如果采用该光纤母材制造方法，则能够得到传输损耗进一步降低的光纤。
MCVD的出发管优选为比纯Si02的粘性低的玻璃管。这是为了能够防止在把该玻璃管的直径縮小时该玻璃管发生椭圆化。此外，采用MCVD法来合成添加有Al的玻璃时，Si02会从被加热后的出发玻璃管的内表面上蒸发，并混入到沉积的人1203中。出于这个原因，如
果要获得15重量％以上的Al浓度，优选不加入SiC"的方法。
另外，如图8中的区域(a)所示，MCVD的出发管优选为比添加有Al的玻璃(其应该成为光纤的纤芯区的至少一部分)的粘性低的玻璃管。由此，可以有效地抑制实心化时(参照图2的区域(d)和图3的区域(d))应该成为纤芯部分的添加有Al的玻璃发生非圆化变形。而且，如果要使玻璃管的粘性降低，则可以采用添加有氟、氯、磷中至少任意一种的石英玻璃作为玻璃管。
此外，作为MCVD的出发管，在采用低粘性的玻璃管时，如图8中的区域(b)所示，优选在沉积添加有Al的玻璃之前，在该玻璃管的内壁表面上沉积高粘性的缓冲玻璃层。另外，该缓冲玻璃层具有至少比玻璃管'高的粘性。通常，在低粘性的玻璃管与添加有Al的玻璃直接接触的母材结构中，在制造母材时应该成为纤芯区的添.加有Al的玻璃如果发生结晶化，那么在拉丝后得到的光纤中，容易引起纤芯一包层之间的界面沿光纤的纵向方向发生摇动。这种情况下，所得到的光纤的传输损耗发生劣化是难以避免的。为了降低这种传输损耗的劣化，在低粘性的玻璃管和添加有Al的玻璃之间设置缓冲玻璃层。例如，在采用添加有氟的玻璃管作为MCVD的出发管时，在合成添加有Al的玻璃之前，通过在该玻璃管的内壁表面上沉积基本上由纯二氧化硅构成的缓冲玻璃层，从而能够在玻璃管和添加有Al的玻璃之间，设置其粘性高于该玻璃管的粘性的缓冲玻璃层。此外，由纯二氧化硅构成的缓冲玻璃层的厚度优选在50pm以上。如果缓冲玻璃层的厚度不足50)im，则在母材制造过程中以及在母材拉丝过程中(光纤制造过程中)，添加有Al的玻璃内的Al会扩散到缓冲玻璃层一侧，因此该缓冲玻璃层不能充分发挥其效果。
图9为示出作为本发明涉及的光纤母材制造方法的第2具体例的原料供给系统的图。如图9所示，在该第2具体例中，釆用He气作为载气，将AlCl3、 SiCU和POCl3供给到玻璃管内，同时将02气也供给到玻璃管内。AlCl3的供给量固定在15cc/min， SiCU的供给量固定在10cc/min，并且，02的供给量固定在10cc/min，在此状态下，可以改变P0C13的供给量。此外，燃烧器的横向移动速度被设定为
150mm/min，在此状态下，通过在玻璃管内沉积20层玻璃薄膜，制得光纤母材。
图10示出的是在该第2具体例中，在玻璃沉积过程中以及在玻璃沉积后的冷却过程中，玻璃沉积体中产生裂缝的频率。由图10可以看出，在完全没有添加P的情况下，裂缝的产生频率高达60%。与此形成对比的是，在将流量比(POCl3/AlCl3)设定为"CKPOCVAlCl3<1"的情况下，产生裂缝的频率大幅减少到20%以下。另一方面，如果流量比(POCl3/AlCl3)在1以上，则裂缝的产生频率又变高。裂缝的产生频率也依赖于玻璃膜的厚度，在上述流量条件下，在玻璃层数为5层以下的情况下，不管POCVAlCl3流量比为何值，裂缝的产生频率均大大减少。可以在制造大的光纤母材时， 一起添加P。
此外，上述的实施例均是设想为采用MCVD法而进行的，不过，本发明在采用VAD、 OVD、 PCVD法时也是有效的。
根据以上对本发明的说明，显而易见的是，可以对本发明进行各种变形。这些变形不能认为是超出了本发明的思想及范围，对本领域的所有技术人员而言公知的改良均包含在所附的权力要求的范围内。
产业上的利用可能性
本发明涉及的制造光纤母材的方法，除了适用于MCVD法以外，还适用于采用VAD、 OVD、 PCVD法等来进行的各种玻璃合成。
1权利要求
1. 一种光纤母材的制造方法，其为一种制造具有应该成为光纤的纤芯区的中心玻璃区域以及应该成为光纤的包层区的周边玻璃区域的光纤母材的制造方法，其包括这样的玻璃合成工序，该工序是为了形成应该成为所述中心玻璃区域的至少一部分的区域，该中心玻璃区域应该成为所述纤芯区，其中，通过对O元素和Al元素的含量比(O/Al)在20以下的气体进行加热或施加高频波，从而合成得到含有Al元素的玻璃。
2. 权利要求1所述的光纤母材的制造方法，其中，所述玻璃合 成工序包括下列工序沉积工序，其中，通过将O元素和A1元素的含量比(0/A1)在20以下的气体供给到玻璃管内，从而在该玻璃管的内壁上合成含有Al 元素的玻璃微粒的沉积体，以及，透明化工序，其中，通过对所述玻璃微粒沉积体进行加热，由 该玻璃微粒沉积体得到透明玻璃体。
3. 权利要求1所述的光纤母材的制造方法，其中，所述玻璃合 成工序包括下列工序通过将O元素和Al元素的含量比(0/Al)在20以下的气体供给 到玻璃管内，从而在该玻璃管的内壁上合成得到含有Al元素的玻璃 膜的工序。
4. 权利要求2或3所述的光纤母材的制造方法，其中，所述玻 璃管的粘性比所述玻璃微粒沉积体的粘性低。
5. 权利要求4所述的光纤母材的制造方法，还包括在所述沉积 工序之前进行这样的工序，即，在所述玻璃管的内壁表面上沉积缓冲 玻璃膜的工序，其中所述缓冲玻璃膜的粘性比该玻璃管的粘性更高，并且所述玻璃微粒沉积体在该缓冲玻璃膜的表面上形成。
6. 权利要求2所述的光纤母材的制造方法，其中，还包括纯化 工序，该纯化工序设置在沉积工序与透明化工序之间，其中，通过将 由所述沉积工序合成的玻璃微粒沉积体曝露于氯气氛围中，由此除去 包含在该玻璃微粒沉积体中的杂质。
7. 权利要求2所述的光纤母材的制造方法，其中，还包括添加工序，该添加工序设置在沉积工序与透明化工序之间，其中，通过将由所述沉积工序合成的玻璃微粒沉积体曝露于含有除Al以外的其他 元素的气体氛围中，由此将所述其他元素添加到该玻璃微粒沉积体 中。
8. 权利要求2所述的光纤母材的制造方法，其中，在所述沉积 工序中， 一边采用除O以外的载气将除A1以外的其他元素供给到玻 璃管内， 一边通过化学气相蒸镀法将玻璃微粒沉积在所述玻璃管内， 从而合成得到含有Al元素及所述其他元素的玻璃微粒沉积体。
9. 权利要求2所述的光纤母材的制造方法，其中，在所述沉积 工序中，在供给的所述气体中含有A1C13，并且用于供给该AlCb的 发泡器的温度在150r以下。
10. 权利要求1所述的光纤母材的制造方法，其中，所述玻璃合 成工序包括下列工序沉积工序，其中，通过将O元素和A1元素的含量比(0/A1)在20 以下的气体供给到反应炉内，从而在设置于所述反应炉内的原材料上 合成得到含有Al元素的玻璃微粒沉积体，以及，透明化工序，其中，通过对所述玻璃微粒沉积体进行加热，由 该玻璃微粒沉积体得到透明玻璃体。
11. 一种光纤的制造方法，其包括，准备根据权利要求1所述的光纤母材的制造方法而制造的光纤 母材，以及，通过对所准备的所述光纤母材进行拉丝，从而制得光纤。
12. —种光纤，其为一种具有由添加有8重量％以上的人1203的 石英系玻璃构成的纤芯区以及设置在该纤芯区外周的包层区的光纤，在1550nm的波长中，该光纤的传输损耗在20dB/km以下。
全文摘要
本发明涉及能够实现以低成本降低铁杂质的含量的制造光纤母材的方法。该制造光纤母材的方法包括玻璃合成工序，该玻璃合成工序用于形成应该成为光纤的纤芯区的至少一部分的玻璃区域。该玻璃合成工序包括通过化学气相蒸镀法将含有Al元素的玻璃微粒沉积到玻璃管内的沉积工序以及由所得到的玻璃微粒沉积体制得透明玻璃体的透明化工序。即，在沉积工序中，通过将O元素和Al元素的含量比(O/Al)在20以下的原料气体供给到玻璃管内，从而在该玻璃管的内壁上合成得到玻璃微粒。此外，在透明化工序中，通过对玻璃微粒沉积体进行加热，由该玻璃微粒沉积体得到透明玻璃体。通过该透明化工序所形成的透明玻璃体成为纤芯区的一部分。
文档编号C03B37/018GK101479205SQ20078002409
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月21日 优先权日2006年6月26日
发明者中西哲也, 春名彻也, 石川真二 申请人:住友电气工业株式会社