專利名稱：光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種傳輸光光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法。
背景技術：
在使用光纖的光傳輸過程中，由光纖內(nèi)的瑞利散射產(chǎn)生的瑞利散射損耗和由光纖內(nèi)構(gòu)造的紊亂產(chǎn)生的構(gòu)造不規(guī)則損耗等傳輸損失成為問題。
對光纖母材進行加熱拉絲制作光纖時加在光纖上的張力對這些傳輸損耗產(chǎn)生的影響很大。即，對于拉絲時適當?shù)膹埩χ捣秶?，當加在光纖上的張力過小或張力過大時，可能由此使光纖內(nèi)的瑞利散射損耗或構(gòu)造不規(guī)則損耗等增大。更為具體地說，在低張力下，構(gòu)造不規(guī)則損耗增大。另一方面，在大張力下，瑞利散射損耗和構(gòu)造不規(guī)則損耗都增大。另外，這樣的拉絲時的張力對傳輸損耗以外的光纖的傳輸特性及其構(gòu)造、機械強度等也產(chǎn)生影響。
此時加在光纖的張力通常在對光纖母材加熱拉絲時隨拉絲的時間經(jīng)過而產(chǎn)生變化。因此，當在該狀態(tài)下對光纖母材拉絲時，加在光纖母材的全長的張力變化很大，不能制作大長度低傳輸損耗的光纖。為此，在光纖的拉絲工序中，需要用于將該張力保持在適當張力值范圍內(nèi)的張力控制。

發(fā)明內(nèi)容
光纖拉絲時的上述適當張力值范圍隨光纖母材的構(gòu)造、材質(zhì)、或具體的拉絲條件等而不同。在這里，作為獲得適當?shù)墓饫w的拉絲條件，當可容許的張力值范圍成為狹窄的數(shù)值范圍時，沿光纖母材的全長以足夠的精度進行張力控制極為困難。
例如，在具有純SiO2(純石英)的纖芯的光纖(光纖母材)中，纖芯區(qū)域的粘性比摻F等的包層區(qū)域大(參照例如文獻“土高等，電子信息通信學會論文刊物1989/3 Vol.J72-C-I No.3，pp.167-176”)。為此，在光纖母材拉絲時，產(chǎn)生于光纖內(nèi)的應力集中在纖芯，成為傳輸損耗增大的原因。在該場合，為了減小纖芯的應力集中導致的傳輸損耗的增大，需要進行高精度、嚴格的張力控制，或者不能進行張力控制以充分地減小傳輸損耗。
另外，在文獻“坂口，電子信息通信學會論文刊物“2001/1Vol.J83-C No.1，pp.30-36”中記載有通過使拉絲后的光纖緩冷降低光纖的瑞利散射損耗的內(nèi)容。即，玻璃內(nèi)的瑞利散射強度不隨材料而確定為一定值，而是與表示玻璃內(nèi)的原子排列狀態(tài)的雜亂性的假想溫度Tf(Fictive Temperature)有關。具體地說，玻璃內(nèi)的假想溫度Tf越高(雜亂性越大)，則瑞利散射強度越大。
為此，當對光纖母材進行加熱拉絲時，將加熱爐設置到拉絲爐的后段，當拉絲后的光纖經(jīng)過加熱爐時，被加熱到規(guī)定的范圍內(nèi)。這樣，可由使用加熱爐的加熱防止拉絲后的光纖的急劇冷卻，使光纖緩冷。此時，通過由原子再排列使玻璃構(gòu)造緩和，可降低光纖內(nèi)的假想溫度Tf，減小光纖內(nèi)的瑞利散射強度。
然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這樣的使用可獲得降低瑞利散射損耗效果的制造方法的場合，當光纖母材拉絲時的張力不在適當?shù)膹埩χ捣秶鷥?nèi)時，纖芯的應力集中使構(gòu)造不規(guī)則損耗增大等，使得整體上不能降低傳輸損耗。
本發(fā)明就是為了解決上述問題而作出的，其目的在于提供一種容易控制拉絲時的張力的光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法。
為了達到這樣的目的，本發(fā)明的光纖的特征在于，在上述光纖中，具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，該1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量。
在上述光纖中，使摻F(氟)形成的包層中的最外包層內(nèi)具有這樣的摻氟量分布地構(gòu)成最外包層，即，在最外包層的外緣部(外周及其近旁部分)內(nèi)從內(nèi)側(cè)朝外側(cè)使摻F量緩慢減少。此時，在摻F量小的最外包層的外緣部，由于其粘性大，所以，加在光纖內(nèi)的應力被分散到該最外包層的外緣部，減小了纖芯的應力集中。另外，該應力分散還可使光纖拉絲時容許的適當張力值范圍為寬的數(shù)值范圍。
這樣，本發(fā)明的光纖成為容易控制拉絲時的張力的構(gòu)成的光纖。同時，可防止由纖芯的過度應力集中等產(chǎn)生的傳輸損耗增大和傳輸特性的劣化，實現(xiàn)沿全長具有穩(wěn)定傳輸特性的光纖。
關于上述摻F量的分布，由于減少摻F量的區(qū)域為最外包層的外緣部，所以，不會影響在纖芯區(qū)域內(nèi)及其近旁的包層區(qū)域內(nèi)傳輸?shù)墓獾膫鬏斕匦?。因此，可適當?shù)乇３止饫w的傳輸特性等，同時可實現(xiàn)張力控制的容易化或由此獲得的傳輸損耗的降低。
另外，本發(fā)明的光纖母材制造方法的特征在于具有(1)合成工序、(2)脫水工序、及(3)燒結(jié)工序，該(1)合成工序用于在至少包含纖芯區(qū)域的纖芯母材的外周上堆積玻璃微粒子，合成玻璃微粒子層，該玻璃微粒子層成為設于纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域所具有的1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層，該(2)脫水工序用于對合成的玻璃微粒子層進行加熱脫水，該(3)燒結(jié)工序用于對脫水后的玻璃微粒子層進行加熱燒結(jié)，作為最外包層從而形成包括纖芯區(qū)域和具有1個或多個包層的包層區(qū)域的光纖母材；另外，(4)在加熱燒結(jié)玻璃微粒子層之前，向玻璃微粒子層中摻氟，并從包含其外周的外緣部除去摻入的氟的一部分。
通過對由這樣的光纖母材制造方法獲得的光纖母材進行拉絲，可獲得在包層區(qū)域的包層中最外側(cè)的最外包層的外緣部內(nèi)摻入和除去F使摻F量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻F量的規(guī)定摻入量的光纖。
或者，本發(fā)明的光纖母材制造方法的特征在于具有(1)合成工序、(2)脫水工序、及(3)燒結(jié)工序，該(1)合成工序用于在至少包含纖芯區(qū)域的纖芯母材的外周上堆積玻璃微粒子，合成玻璃微粒子層，該玻璃微粒子層成為設于纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域所具有的1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層，該(2)脫水工序用于對合成的玻璃微粒子層進行加熱脫水，該(3)燒結(jié)工序用于對脫水后的玻璃微粒子層進行加熱燒結(jié)，作為最外包層，從而形成包括纖芯區(qū)域和具有1個或多個包層的包層區(qū)域的光纖母材；另外，(4)在合成工序中，使用含氟原料氣體向玻璃微粒子層中摻氟，并調(diào)整含氟原料氣體進行玻璃微粒子層的合成，使得在包含其外周的外緣部內(nèi)摻氟量逐漸減少。
通過對由這樣的光纖母材制造方法獲得的光纖母材進行拉絲，同樣也可獲得在最外包層的外緣部內(nèi)使摻F量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻F量的規(guī)定摻入量的摻F光纖。
另外，本發(fā)明的光纖制造方法的特征在于制作的光纖具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，該1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量；另外，當對光纖母材進行加熱拉絲時，在0.05～0.20N的范圍內(nèi)的張力下進行母材的拉絲。
通過形成使加應力分散到該最外包層的外緣部的光纖的構(gòu)成，并進行張力控制使拉絲時的張力保持在0.05～0.20N的適當張力范圍內(nèi)，可獲得在全長上傳輸損耗低而且具有良好的傳輸特性的光纖。
或者，本發(fā)明的光纖制造方法的特征在于制作的光纖具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，該1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量；另外，當對光纖母材進行加熱拉絲時，由設于拉絲爐后段的加熱爐將在拉絲爐中拉絲獲得的光纖加熱到規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
這樣，當對光纖母材進行加熱拉絲時，利用設于拉絲爐后段的加熱爐使光纖緩冷，從而可減小上述構(gòu)造產(chǎn)生的應力集中和降低傳輸損耗，并可降低光纖內(nèi)的假想溫度Tf，減少瑞利散射損耗。
在上述光纖的制造方法中，對于具有由樹脂覆蓋拉制的光纖的樹脂涂覆部的場合，最好將設于拉絲爐后段的加熱爐設置在拉絲爐和樹脂涂覆部之間。


圖1為示出光纖的第1實施形式的斷面構(gòu)造和折射率分布曲線的示意圖。
圖2為示出光纖的第2實施形式的斷面構(gòu)造和折射率分布曲線的示意圖。
圖3為示意地示出光纖制造方法的流程圖。
圖4為示出光纖的制造方法和用于光纖制造的拉絲裝置的一實施形式的示意構(gòu)成圖。
圖5為示出光纖的第1比較例的折射率分布曲線的圖。
圖6為示出光纖的第2比較例的折射率分布曲線的圖。
圖7為示出光纖的傳輸損耗與張力的相關性的圖。
圖8為示出光纖的傳輸損耗與張力的相關性的圖。
圖9為示出光纖的傳輸損耗與彎曲直徑的相關性的圖。
具體實施例方式
下面參照附圖詳細說明本發(fā)明的光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法的優(yōu)選實施形式。在附圖的說明中，相同要素采用相同符號，省略重復說明。另外，附圖的尺寸比例不一定與說明一致。
在以下說明中，表示各部分的折射率的值的相對折射率差定義為將純SiO2(純石英)的折射率作為基準(相對折射率差為0)以百分比表示與純SiO2折射率的差的值。另外，各區(qū)域、各層的平均摻F(氟)量或平均相對折射率差分別定義為在該區(qū)域內(nèi)(層內(nèi))由面積對摻F量或相對折射率差進行加權平均獲得的值。
首先說明光纖的構(gòu)成。圖1為示出本發(fā)明的光纖在第1實施形式下的斷面構(gòu)造和光纖徑向(圖中的線L示出的方向)的折射率分布曲線的示意圖。圖1所示折射率分布曲線(相對折射率差分布)的橫軸雖然比例尺不同，但與沿著圖中斷面構(gòu)造所示線L的、相對光纖中心軸垂直的斷面上的各位置對應。
該光纖為SiO2玻璃(石英)玻璃系的光纖，由包含光纖中心軸的纖芯區(qū)域100和設置于纖芯區(qū)域100外周的包層區(qū)域200構(gòu)成。在這樣的構(gòu)成中，傳輸于光纖內(nèi)的光在纖芯區(qū)域100內(nèi)和包層區(qū)域200內(nèi)周側(cè)的位于纖芯區(qū)域100近旁的部位內(nèi)傳輸。
纖芯區(qū)域100的外周半徑形成為r0。在該纖芯區(qū)域100將規(guī)定量的Cl(氯)作為提高折射率的摻雜物摻入到純SiO2玻璃。這樣，纖芯區(qū)域100內(nèi)的平均相對折射率差為Δn0(Δn0＞0)。在本實施形式中，如圖1所示那樣，形成纖芯區(qū)域100，并且具有在光纖中心軸近旁Cl的摻雜量和相對折射率差為最大的漸變型的折射率分布。
另一方面，包層區(qū)域200在本實施形式中由單一的包層201構(gòu)成。包層201的外周半徑形成為r1。在該包層201將規(guī)定量的F(氟)作為降低折射率的摻雜物摻入到純SiO2玻璃。這樣，包層201內(nèi)的平均相對折射率差為Δn1(Δn1＜0)。
另外，該包層201在本實施形式的構(gòu)成中成為在包層區(qū)域200內(nèi)位于最外側(cè)的最外包層。在包含其外周(半徑r1的部分)的區(qū)域的、從半徑ra(r0＜ra＜r1)到半徑r1的區(qū)域范圍為外緣部205，在該外緣部205內(nèi)，摻F量和相對折射率差成為規(guī)定的分布。
即，在作為最外包層的包層201中的、處于外緣部205內(nèi)側(cè)的從半徑r0到半徑ra的區(qū)域范圍，摻入作為包層內(nèi)最大摻F量的大體一定的摻入量的F。這樣，外緣部205內(nèi)側(cè)部分的相對折射率差為成為層內(nèi)F的最小相對折射率差(與F的最大摻入量相當，絕對值最大)的Δnb。
另一方面，在外緣部205摻F，使摻入量由內(nèi)側(cè)往外側(cè)逐漸從上述F最大摻入量減少到成為層內(nèi)F最小摻入量的規(guī)定摻入量。這樣，外緣部205的相對折射率差由內(nèi)側(cè)往外側(cè)從上述最小相對折射率差Δnb變化到成為層內(nèi)最大相對折射率差(與F最小摻入量相當，絕對值最小)的Δna。
在本實施形式的光纖中，如上述那樣構(gòu)成包層201，成為包層區(qū)域200的最外包層的包層201內(nèi)的摻F量分布如圖1所示那樣，在其外緣部205摻F量逐漸減少。
本光纖的纖芯區(qū)域100由摻Cl的SiO2纖芯構(gòu)成。在該纖芯區(qū)域100中，雖然粘性隨Cl的摻入而稍變小，但基于該摻入量等，纖芯區(qū)域100具有比包層區(qū)域200大的粘性。因此，當使設于其外周的包層201為以大體一定的摻入量摻F的通常構(gòu)成時，在纖芯產(chǎn)生過度的應力集中。
與此不同，通過如上述那樣在包層201的外緣部205減少F的摻入量，可使外緣部205的粘性變大，應力朝該外緣部205分散，減小了纖芯的應力集中。
通過減小該纖芯的應力集中，光纖拉絲時容許的適當張力值范圍成為更寬的數(shù)值范圍，拉絲時的張力控制容易進行。另外，可實現(xiàn)能夠防止由纖芯的過度應力集中和不充分的張力控制等產(chǎn)生的傳輸損耗增大和傳輸特性劣化并且沿全長具有穩(wěn)定傳輸特性的光纖。
對于外緣部205內(nèi)側(cè)的部位的最小相對折射率差Δnb和外緣部205外周近旁的最大相對折射率差Δna，最好相對折射率差Δna比Δnb高0.05％以上(Δna≥Δnb＋0.05％)。或者，最好高0.1％以上(Δna≥Δnb＋0.1％)。
這樣，通過使包層201的外緣部205的摻F量的減少量在以相對折射率差表示時為0.05％以上或0.1％以上，可使外緣部205外周近旁的粘性為與纖芯區(qū)域100的粘性相同的程度等，從而可充分提高使應力朝外緣部205分散的效果。
另外，對于Cl在纖芯區(qū)域100的摻入，為了充分確保光在纖芯區(qū)域100的封閉效果等，最好使其平均相對折射率差在0.01％≤Δn0≤0.12％的范圍內(nèi)。對于該Cl的摻入，由于對傳輸損耗等的影響小，所以可與純SiO2纖芯同樣地對待，另外，具有減小纖芯區(qū)域100的粘性的效果。另外，對于纖芯區(qū)域100內(nèi)的折射率分布，可如圖1所示那樣形成漸變型，也可形成在纖芯區(qū)域100內(nèi)大體一定的折射率分布。
另外，對于通過纖芯的應力集中減小或由此帶來的制造時(拉絲時)的張力控制的容易化等所獲得傳輸損耗的降低，具體地說，瑞利散射系數(shù)A最好在0.81dB/km·μm4以下，或波長1.00μm的傳輸損耗α1.00最好在0.82dB/km以下。
瑞利散射系數(shù)A和傳輸損耗α1.00最好在具有通常構(gòu)成的純SiO2纖芯(或以純SiO2纖芯為標準的摻Cl的SiO2纖芯)的光纖中分別大體為0.85dB/km·μm4、0.86dB/km(基準值)。與此不同，按照本實施形式的光纖，瑞利散射系數(shù)A或傳輸損耗α1.00可在這些基準值分別減小5％的上述數(shù)值范圍內(nèi)。
這樣的瑞利散射系數(shù)A或傳輸損耗α1.00的降低由上述光纖的構(gòu)成來實現(xiàn)，或由上述光纖的構(gòu)成與可減小瑞利散射損耗等導致的傳輸損耗的制造方法的組合等實現(xiàn)。利用制造方法獲得的傳輸損耗的降低將在后面說明。
下面，說明瑞利散射系數(shù)A。瑞利散射系數(shù)A為成為包含于光纖的傳輸損耗中的瑞利散射損耗的指標的量。光纖在波長λ的傳輸損耗αλ(dB/km)一般由瑞利散射損耗和此外的構(gòu)造不規(guī)則損耗等傳輸損耗成分表示成下式。
αλ＝A/λ4＋B＋C(λ)其中，第1項A/λ4(dB/km)表示瑞利散射損耗，其系數(shù)A為瑞利散射系數(shù) (dB/km·μm4)。由上式可知，瑞利散射損耗與瑞利散射系數(shù)A成比例，因此，作為瑞利散射損耗降低的指標，可使用瑞利散射系數(shù)A。該瑞利散射系數(shù)A可根據(jù)上式從傳輸損耗與波長的相關性數(shù)據(jù)(例如曲線1/λ4的傾斜)求出。
另外，關于本發(fā)明的光纖的傳輸損耗，在上述條件下可對波長1.00μm的傳輸損耗α1.00提供數(shù)值范圍。這是因為，波長1.00μm的傳輸損耗的值比用于光傳輸?shù)?.55μm帶等大，在1～10km左右的較短的光纖試樣中，可以足夠的精度進行評價。
另外，波長1.00μm的傳輸損耗α1.00與波長1.55μm的傳輸損耗α1.55以一定的關系對應，通過降低傳輸損耗α1.00，對于傳輸損耗α1.55，也可同樣地確認其減小。具體地說，傳輸損耗α1.00和α1.55根據(jù)上式可分別成為α1.00＝A＋B＋C(1.00)α1.55＝A×0.17325＋B＋C(1.55)其關系為α1.00＝α1.55＋A×0.82675＋C(1.00)－C(1.55)圖2為示出本發(fā)明光纖的第2實施形式中的斷面構(gòu)造和光纖徑向折射率曲線的示意圖。
該光纖與第1實施形式同樣，為SiO2玻璃(石英玻璃)系的光纖，具有包含光纖中心軸的纖芯區(qū)域100和設于纖芯區(qū)域100外周的包層區(qū)域200。其中，纖芯區(qū)域100的構(gòu)成與圖1所示光纖的纖芯區(qū)域100大體相同。
另一方面，包層區(qū)域200在本實施形式中由設于纖芯區(qū)域100外周的內(nèi)包層201和設于內(nèi)包層201外周的外包層202這樣2個包層構(gòu)成。
內(nèi)包層201的外周半徑形成為r1。在該內(nèi)包層201將規(guī)定量的F(氟)作為降低折射率的摻雜物摻入到純SiO2玻璃。這樣，內(nèi)包層201內(nèi)的平均相對折射率差為Δn1(Δn1＜0)。
外包層202的外周半徑形成為r2。在該外包層202將規(guī)定量的F(氟)摻入到純SiO2玻璃。這樣，外包層202內(nèi)的平均相對折射率差為Δn2(Δn2＜0)。外包層202的平均摻F量比內(nèi)包層201的平均摻F量小，因此，包層區(qū)域201和202的平均相對折射率差具有0＞Δn2＞Δn1的關系。
另外，該外包層202在本實施形式的構(gòu)成中成為在包層區(qū)域200內(nèi)位于最外側(cè)的最外包層。在包含其外周的區(qū)域，將從半徑ra(r1＜ra＜r2)到半徑r2的區(qū)域范圍為外緣部205，在該外緣部205內(nèi)，摻F量和相對折射率差成為規(guī)定的分布。
即，在作為最外包層的外包層202中的、處于外緣部205內(nèi)側(cè)的從半徑r1到半徑ra的區(qū)域范圍，摻入成為包層內(nèi)最大摻F量的大體一定的摻入量的F。這樣，外緣部205內(nèi)側(cè)部分的相對折射率差為成為層內(nèi)的最小相對折射率差的Δnb。
另一方面，在外緣部205摻F，使摻入量從內(nèi)側(cè)朝外側(cè)逐漸從上述F的最大摻入量減少到成為層內(nèi)F最小摻入量的規(guī)定摻入量。這樣，外緣部205的相對折射率差由內(nèi)側(cè)往外側(cè)從上述最小相對折射率差Δnb變化到成為層內(nèi)最大相對折射率差的Δna。
在本實施形式的光纖中，與第1實施形式同樣，包層區(qū)域200的最外包層即外包層202內(nèi)的外緣部205形成摻F量逐漸減少的摻F量分布。因此，外緣部205的粘性變大，應力朝該外緣部205分散，減小了纖芯的應力集中。
通過減小該纖芯的應力集中，光纖拉絲時容許的適當張力值范圍成為更寬的數(shù)值范圍，拉絲時的張力控制容易化。另外，可防止由纖芯的過度應力集中和不充分的張力控制等產(chǎn)生的傳輸損耗的增大和傳輸特性的劣化，實現(xiàn)沿全長具有穩(wěn)定傳輸特性的光纖。
另外，第1實施形式的光纖的包層區(qū)域200由單一的包層201構(gòu)成，與此不同，本實施形式的光纖的包層區(qū)域200由摻F量大的(相對折射率差小的)內(nèi)包層201和摻F量小的(相對折射率大的)外包層202這樣2個包層構(gòu)成。
按照這樣的2層構(gòu)造的包層區(qū)域200，由位于纖芯區(qū)域100外周的內(nèi)包層201可將傳輸?shù)墓庥行У胤馊氲嚼w芯區(qū)域100和其近旁。另外，外包層202具有調(diào)整光纖的傳輸特性的效果和減小纖芯的應力集中的效果等。由該外包層202和其內(nèi)部的外緣部205的構(gòu)成可確實地減小纖芯區(qū)域100的應力集中。
對于外包層202的平均相對折射率差Δn2，為了充分獲得減小纖芯區(qū)域100的應力集中的效果，最好滿足Δn2≥-0.26％。或者，最好滿足Δn2≥-0.22％。
下面，說明光纖母材和光纖的制造方法。圖3為示意地示出獲得具有上述構(gòu)成的光纖母材和光纖的光纖制造方法(包含光纖母材制造方法)的流程圖。
在圖3所示制造方法中，制作的光纖母材(步驟S100包含步驟S101-106)如在第1和第2實施形式的光纖例示那樣，具有在最外包層的外緣部205使摻F量逐漸減小(相對折射率差逐漸增大)到作為最外包層內(nèi)最小摻F量的規(guī)定摻F量的構(gòu)成。對獲得的光纖母材進行加熱拉絲(S107)，獲得具有圖1和圖2所示那樣構(gòu)成的光纖(S108)。
在這里，從光纖母材的制作(S100)開始說明。首先，制作至少包含纖芯的纖芯母材(S101)。作為纖芯母材，可使用通常的纖芯母材，例如可使用將形成纖芯區(qū)域或還形成包層區(qū)域一部分的母材拉伸規(guī)定長度后獲得的纖芯母材。另外，在纖芯區(qū)域，例如可使用純SiO2的纖芯或摻Cl的SiO2纖芯。
對于在纖芯母材(纖芯延伸體)形成包層區(qū)域一部分的場合，具有在如圖1所示那樣形成1個包層201的構(gòu)成中由纖芯母材形成其一部分的方法。但在該場合，需要使至少包含外緣部205的區(qū)域范圍不包含于纖芯母材中。另外，具有在如圖2所示那樣形成2個包層201、202的構(gòu)成中由纖芯母材形成內(nèi)包層201的方法。對于形成于纖芯母材上的包層區(qū)域的一部分，可與后述的最外包層同樣地由合成、脫水、燒結(jié)形成，或也可用洛多因考拉普斯(ロシドィンコラプス)法。
對于這樣的纖芯母材，使用VAD法或OVD法等合成方法，在其外周上合成玻璃微粒子層(S102，合成工序)。具體地說，由供給規(guī)定氣體組成的原料氣體的玻璃合成用燃燒器的火焰生成玻璃微粒子，在纖芯母材的外周上堆積該玻璃微粒子，合成玻璃微粒子層。該玻璃微粒子層為在加熱燒結(jié)后成為最外包層(或至少包含其外緣部的最外包層的外側(cè)規(guī)定部分)的層。
接著，對合成的玻璃微粒子層進行加熱脫水(S103，脫水工序)，然后對脫水后的玻璃微粒子層進行加熱燒結(jié)(S105，燒結(jié)工序)，制作由玻璃微粒子層形成最外包層的光纖母材(S106)。
如必要，也可在脫水工序(S103)和燒結(jié)工序(S105)之間的工序中，使F浸漬摻入到玻璃微粒子層(S104，浸漬工序)。在浸漬工序中，使燒結(jié)爐中的氣氛為以規(guī)定濃度含F(xiàn)的氣體氛圍，在該氣體氛圍中使F浸漬到玻璃微粒子層中。
在這樣的光纖母材的制造方法中，作為獲得如圖1和圖2所示那樣在玻璃微粒子層(最外包層)的外緣部摻入量逐漸減少的構(gòu)成的摻F量分布的方法，例如可在加熱燒結(jié)玻璃微粒子層之前向玻璃微粒子層中摻F，并在該摻入后從包含玻璃微粒子層的外周的外緣部(相當于最外包層的外緣部)除去F的一部分。
具體地說，例如在纖芯母材的外周上合成SiO2構(gòu)成的玻璃微粒子層作為套層(涂黑(スス付け)、合成工序)。接著，在SiCl4氣氛中于1200℃加熱脫水(脫水工序)，然后，在SiF4氣氛中于1200℃加熱，使F浸漬摻入到玻璃微粒子層(浸漬工序)。
接著，在1500℃加熱該玻璃微粒子層(玻璃微粒子體)使其燒結(jié)(燒結(jié)工序)，但在這里，從加熱燒結(jié)時的氣體氛圍中除去F(SiF4)或形成比浸漬時的濃度低的濃度(例如微量的濃度)。此時，在加熱燒結(jié)過程中從與上述氣體氛圍接觸的玻璃微粒子層(最外包層)的外緣部除去摻入的F的一部分，在外緣部形成摻F量逐漸減少的構(gòu)成的摻入量分布。
這樣，按照在摻F后除去外緣部的F的一部分的方法，可如上述例那樣在加熱燒結(jié)時除去F等，不追加新的工序即可在外緣部獲得摻F量逐漸減少的摻入量分布。因此，不提高制造成本即可獲得上述構(gòu)成的光纖。
這樣的方法不受摻F方法影響，例如在不進行F的浸漬地在玻璃微粒子層的合成時摻F的場合，也可同樣適用。另外，F(xiàn)的除去不限于在燒結(jié)工序進行的方法，可利用脫水工序、浸漬工序、及燒結(jié)工序的各設定溫度、氣體成分、氣體流量、處理時間等的組合，由多種方法實現(xiàn)F的除去。另外，按照這些諸條件的設定，還可調(diào)整F除去量和摻入量分布的減少斜率等。
另外，作為同樣在玻璃微粒子層(最外包層)的外緣部獲得摻入量逐漸減少的摻F量分布的方法，也可不在摻F后除去，而是在將F摻入到玻璃微粒子層時逐漸減少摻入的F的摻入量。
具體地說，例如在纖芯母材的外周上合成玻璃微粒子層作為套層(合成工序)時，向玻璃合成用燃燒器供含F(xiàn)的原料氣體，在堆積的玻璃微粒子中摻F。此時，如包含于供給的原料氣體的F量隨著玻璃微粒子的堆積而減少，則可在外緣部形成摻F量逐漸減少的構(gòu)成的摻入量分布。
另外，也可在玻璃微粒子層合成時摻Cl，然后，將Cl置換為F。在該場合，可同樣地減少包含于原料氣體中的Cl量。
下面，說明光纖母材的加熱拉絲(圖3中的步驟S107)。圖4為示出本發(fā)明的光纖制造方法和用于光纖制造的拉絲裝置的一實施形式的示意構(gòu)成圖。
圖4所示拉絲裝置1為石英系光纖的拉絲裝置，具有拉絲爐11、緩冷用加熱爐21、及樹脂硬化部31，拉絲爐11、加熱爐21、及樹脂硬化部31在光纖母材2的拉絲方向(圖4中為從上到下的方向)按拉絲爐11、加熱爐21、樹脂硬化部31的順序配置。
將保持于母材供給裝置(圖中未示出)的光纖母材2供給到拉絲爐11，由拉絲爐11內(nèi)的加熱器12對光纖母材2的下端進行加熱使其軟化，拉制光纖3。在拉絲爐11的爐心管13連接惰性氣體供給部14的惰性氣體供給通道15，使拉絲爐11的爐心管13內(nèi)成為惰性氣體氛圍。
在這里，從母材供給裝置供給的光纖母材2如上述那樣，制作成在最外包層的外緣部內(nèi)摻F量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻F量的規(guī)定摻入量的構(gòu)成。
進行加熱拉絲獲得的光纖3在爐心管13內(nèi)由惰性氣體急冷至1700℃左右。之后，光纖3被從爐心管13的下部引出到拉絲爐11外，在拉絲爐11與加熱爐21之間空冷。惰性氣體例如可使用氮氣，該氮氣的熱傳導系數(shù)λ(T＝300K)為26mW/(m·K)?？諝獾臒醾鲗禂?shù)λ(T＝300K)為26mW/(m·K)。
將空冷后的光纖3送到在拉絲爐11后段設于拉絲爐11與樹脂硬化部31之間的緩冷加熱爐21。接著，將光纖3的規(guī)定區(qū)間加熱到規(guī)定溫度范圍內(nèi)的溫度，然后在規(guī)定的冷卻速度下緩冷。加熱爐21具有光纖3通過其中的爐心管23。該爐心管23在光纖母材2的拉絲方向(圖4中為上下方向)的全長L2(m)最好滿足關系L2≥V/8其中，V為拉絲速度(m/s)。
另外，加熱爐21的爐心管23的位置設定成使即將進入爐心管23的光纖3的溫度(進絲溫度)處于1400-1800℃的范圍的位置，相對于拉絲爐11，最好滿足關系L1≤0.2×V其中，L1為從拉絲爐11的加熱器12下端到爐心管23上端的距離(m)，V為拉絲速度(m/s)。對于加熱爐21的加熱器22的溫度，最好將爐中心(光纖3通過的部分)的溫度設定為1100-1600℃的范圍內(nèi)的溫度，而且，隨著設定為1200-1600℃或1250-1500℃或1300-1500℃范圍內(nèi)的溫度，其理想度依次進一步提高。
通過設定上述加熱爐21(爐心管23)的位置和長度，在緩冷用加熱爐21中，將經(jīng)過加熱拉絲后獲得的光纖3加熱到溫度1100-1700℃(如加熱到1200-1700℃的范圍內(nèi)的溫度時則更好)。光纖3的溫度為1100-1700℃的部分中光纖3的溫度差在50℃以上的區(qū)間，例如光纖3的溫度為1250-1500℃(1300-1500℃時更好)的部分(溫度差為200℃的區(qū)間)，以1000℃/s以下的冷卻速度緩冷。
通過將爐中心的溫度設定為1100-1600℃(1200-1600℃時更好)范圍內(nèi)的溫度，使經(jīng)過加熱拉絲后的光纖3的、溫度為1100-1700℃(1200-1700℃更好)的部分中光纖3的溫度差在50℃以上的區(qū)間以1000℃/s以下的冷卻速度緩冷。
在加熱爐21的爐心管23中，連接氮氣供給部24的氮氣供給通道25，加熱爐21的爐心管23內(nèi)成為氮氣氛圍。也可不用氮氣，而是使用空氣或氬氣這樣的分子量較大的氣體等。當然，在使用石墨加熱器的場合，需要使用惰性氣體。
從加熱爐21出來的光纖3由作為外徑測量手段的外徑測量儀41對外徑進行在線測量，其測量值被反饋到驅(qū)動卷筒42回轉(zhuǎn)的驅(qū)動馬達43，使外徑成為一定地進行控制。外徑測量儀41的輸出信號被送到作為控制手段的控制裝置44，由計算求出卷筒42(驅(qū)動馬達43)的轉(zhuǎn)速，使光纖3的外徑為預先設定的規(guī)定值。
從控制裝置44將表示計算求出的卷筒42(驅(qū)動馬達43)的轉(zhuǎn)速的輸出信號輸出到驅(qū)動馬達用驅(qū)動器(圖中未示出)，該驅(qū)動馬達用驅(qū)動器根據(jù)控制裝置44的輸出信號，控制驅(qū)動馬達43的轉(zhuǎn)速。
之后，用涂覆模51在光纖3涂覆UV樹脂52，由樹脂硬化部31的UV燈32使涂覆的UV樹脂52硬化，成為光纖絲坯4。光纖絲坯4經(jīng)過導向輥61由卷筒42卷取。卷筒42支承在回轉(zhuǎn)驅(qū)動軸45，該回轉(zhuǎn)驅(qū)動軸45的端部連接到驅(qū)動馬達43。
在本實施形式中，由涂覆模51和樹脂硬化部31構(gòu)成將樹脂涂覆到光纖的樹脂涂覆部。但該樹脂涂覆部不限于上述構(gòu)成，也可為涂覆熱硬化樹脂并由加熱爐硬化的構(gòu)成。
在拉絲爐11的爐心管13如上述那樣連接惰性氣體供給部14的惰性氣體供給通道15，拉絲爐11的爐心管13內(nèi)成為惰性氣體氛圍，但作為惰性氣體供給部14也可設置氮氣供給部，向爐心管13內(nèi)供給氮氣，形成氮氣氛圍。
在拉絲速度為低速例如100m/min的場合，由于光纖3有可能在氦氣氛圍中于拉絲爐11(爐心管13)內(nèi)冷卻到1000℃左右，所以，在該場合，使爐心管13內(nèi)為氮氣氛圍，使拉絲爐11(爐心管13)出口的光纖3的溫度為1700℃左右。另外，也可設置氦氣供給部和氮氣供給部，相應于拉絲速度向爐心管13內(nèi)供給氦氣和/或氮氣。實際上，一旦冷卻后由再加熱使溫度為1100-1700℃(1200-1700℃更好)，則也可使構(gòu)造緩和。在該場合，為了進行再加熱，產(chǎn)生加熱器長的損失。
在上述光纖的制造方法中，作為光纖母材2，使用制作成在最外包層的外緣部摻F量逐漸減少的構(gòu)成的光纖母材。由具有這樣構(gòu)成的光纖母材和光纖，可通過使應力朝外緣部分散減小纖芯的應力集中。此時，在拉絲爐11的加熱拉絲的張力控制中，為了獲得良好的光纖所容許的張力值范圍變寬，張力控制變得容易。另外，拉絲后獲得的光纖也可形成為傳輸損耗和傳輸特性優(yōu)良(例如低傳輸損耗低)的光纖。
即，當拉絲時的張力脫離適當?shù)膹埩χ捣秶鷷r，在低張力下構(gòu)造不規(guī)則損耗增大，相反，張力大時，瑞利散射損耗增大，成為光纖傳輸損耗增大的原因。與此不同，按照上述那樣使張力控制容易化的制造方法，由于傳輸損耗對張力依存性變小，所以，可減小張力變化導致的傳輸損耗的增大和傳輸損耗以外的傳輸特性等劣化。另外，張力控制沒有必要為高精度，所以，制造工序簡化，同時其制造成品率提高。作為適當?shù)膹埩χ捣秶?，最好使張力?.05～0.20N(5～20gw)的范圍內(nèi)地進行張力控制。
另外，對于該摻F量的分布，由于使摻F量減少的區(qū)域為最外包層的外緣部，所以，不會對在纖芯區(qū)域和其近旁傳輸?shù)墓獾膫鬏斕匦援a(chǎn)生影響。因此，可在適當保持光纖的傳輸特性等的同時，實現(xiàn)張力控制的容易化。
另外，在圖4所示制造方法和拉絲裝置1中，對光纖母材2進行拉絲后，使用設于拉絲爐11后段的緩冷用加熱爐21對光纖3進行緩冷。這樣，可降低光纖內(nèi)的假想溫度Tf，減小瑞利散射損耗。
這樣，在使用具有瑞利散射損耗降低效果的制造方法的場合，作為全體的傳輸損耗，也未必能使傳輸損耗降低?？梢哉J為其原因在于，雖然瑞利散射損耗減小，但纖芯的過度應力集中使構(gòu)造不規(guī)則損耗等其它傳輸損耗成分增大，結(jié)果整體上不能獲得降低傳輸損耗的效果。另外，當要抑制構(gòu)造不規(guī)則等的發(fā)生時，相反不能充分獲得瑞利散射損耗降低的效果。
與此不同，通過使用在最外包層的外緣部使摻F量減少的上述構(gòu)成的光纖母材和光纖，可在降低瑞利散射損耗(例如瑞利散射系數(shù)A在0.81dB/km·μm4以下)的同時，抑制纖芯的應力集中導致的構(gòu)造不規(guī)則損耗等的發(fā)生，從而可實現(xiàn)整體上的傳輸損耗低(例如波長1.00μm的傳輸損耗α1.00在0.82dB/km以下)的光纖。
下面，說明上述光纖及其制造方法的具體的實施例和比較例。以下實施例和比較例的光纖都按照具有圖4所示加熱爐21的緩冷和沒有緩冷雙方的制造方法加以制作。另外，對于緩冷用的加熱爐21的加熱條件，設為約1300℃，絲速25m/分，加熱爐的爐長約1.5m。
第1實施例的光纖按圖1所示折射率分布曲線制作。另外，各半徑r0、ra、r1分別設為2r0＝10μm、2ra＝110μ m、2r1＝125μm。
另外，對于各區(qū)域的折射率，使平均相對折射率差為Δn0＝+0.08％地將Cl摻入到纖芯區(qū)域100。另一方面，以最小相對折射率差為Δnb＝-0.35％、外緣部205的最大相對折射率差大體為Δna＝-0.05％的摻入量分布將F摻入到包層區(qū)域200的包層201。此時，平均大體為Δn1＝-0.28％左右。
第2實施例的光纖按圖2所示折射率分布曲線制作。另外，各半徑r0、ra、r1、r2分別設為2r0＝10μm、2ra＝55μm、2r1＝110μm、2r2＝125μm。
另外，對于各區(qū)域的折射率，使平均相對折射率差為Δn0＝+0.08％地將Cl摻入到纖芯區(qū)域100。另一方面，使平均相對折射率差為Δn1＝-0.28％地將F摻入到包層區(qū)域200的內(nèi)包層201。另外，使F的浸漬工序中的SiF4量為1/3，以最小相對折射率差為Δnb＝-0.20％、外緣部205的最大相對折射率差大體為Δn＝-0.05％的摻入量分布將F摻入到外包層202。
另外，作為光纖的第3實施例，對于與第2實施例相同構(gòu)成的光纖，將緩冷用加熱爐的加熱條件設定為1100℃，進行光纖的制作。
圖5為示出光纖的第1比較例的折射率分布曲線的圖。本比較例的光纖的構(gòu)成除了未形成摻F量減少的外緣部外，其它與上述第1實施例相同，纖芯區(qū)域300和包層區(qū)域400的包層401的各半徑r0、r1分別設為2r0＝10μm、2r1＝125μm。
另外，對于各區(qū)域的折射率，使平均相對折射率差為Δn0＝+0.08％地將Cl摻入到纖芯區(qū)域300。另一方面，使平均相對折射率差為Δn1＝-0.35％地將F摻入到包層區(qū)域400的包層401。
圖6為示出光纖的第2比較例的折射率分布曲線的圖。本比較例的光纖的構(gòu)成除了未形成摻F量減少的外緣部外，其它與上述第2實施例相同，纖芯區(qū)域300、包層區(qū)域400的內(nèi)包層401、及外包層402的各半徑r0、r1、r2分別設為2r0＝10μm、2r1＝55μm、2r2＝125μm。
另外，對于各區(qū)域的折射率，使平均相對折射率差為Δn0＝+0.08％地將Cl摻入到纖芯區(qū)域300。另一方面，使平均相對折射率差為Δn1＝-0.28％地將F摻入到包層區(qū)域400的包層401。另外，使F的浸漬工序中的SiF4量為1/3，使平均相對折射率差為Δn2＝-0.20％地摻F。
圖7示出對于以上第1、第2實施例和第1、第2比較例在按照沒有加熱爐緩冷的方法拉絲的場合下波長1.55μm的傳輸損耗α1.55與張力的相關性。按照該圖，分別比較具有1個包層的構(gòu)成的第1實施例和第1比較例及具有2個包層的構(gòu)成的第2實施例和第2比較例的傳輸損耗α1.55與張力的相關性可知，對于所有的場合，在形成摻F量減少的外緣部的第1、第2實施例的場合，傳輸損耗的值下降，同時，與張力的相關程度變小。
圖8示出在按照具有加熱爐緩冷的方法拉絲的場合下傳輸損耗α1.55與張力的相關性。按照該圖，分別比較具有1個包層的構(gòu)成的第1實施例和第1比較例及具有2個包層的構(gòu)成的第2實施例和第2比較例的傳輸損耗α1.55與張力的相關性可知，與圖7所示沒有緩冷的場合同樣，對于所有的場合，在形成摻F量減少的外緣部的第1、第2實施例的場合，傳輸損耗的值下降，同時，與張力的相關程度變小。
例如，在該具有緩冷的場合，比較張力0.10N下的傳輸損耗α1.55的值可知，在1個的包層的場合，相對于第1比較例的0.166dB/km，在第1實施例中為0.161dB/km。另外，在2個包層的場合，相對于第2比較例的0.160dB/km，在第2實施例中為0.158dB/km。
另外，在第3實施例中，在將張力設為0.10N的條件下制作了光纖，此時的傳輸損耗α1.55為0.162dB/km。
在該圖8中，實施例的傳輸損耗α1.55相對比較例的降低比圖7大。這可以認為是加熱爐的緩冷效果。
即，在具有緩冷的場合，對于沒有摻F量減少的外緣部的構(gòu)成的光纖，緩冷使瑞利散射損耗降低，但纖芯的應力集中使構(gòu)造不規(guī)則損耗增大，結(jié)果整體上不能充分降低傳輸損耗。與此不同，通過進行緩冷并形成設置摻F量減少的外緣部的光纖，可在降低瑞利散射損耗同時，抑制纖芯的應力集中導致的構(gòu)造不規(guī)則損耗的發(fā)生，所以，可獲得整體上的傳輸損耗低的光纖。
另外，比較具有1個包層的第1實施例和具有2個包層的第2實施例可知，第2實施例的傳輸損耗較低。這是因為，2個包層中的外側(cè)的外包層的摻F量較小，該外包層自身具有某種程度的應力分散功能。
另外，對于將張力設為0.10N的第1、第2、第3實施例的光纖，分別求出瑞利散射系數(shù)A和波長1.00μm的傳輸損耗α1.00，確認了瑞利散射系數(shù)A在0.81dB/km·μm4以下，傳輸損耗α1.00在0.82dB/km以下。
由以上說明可知，通過形成在最外包層的外緣部減少摻F量的構(gòu)成，可實現(xiàn)減小了纖芯的應力集中、拉絲時的張力控制容易、并且傳輸損耗沿全長穩(wěn)定地降低的光纖。
在具有內(nèi)包層和外包層這樣2個包層的構(gòu)成的場合，由在外包層(圖2所示外包層202)全體使摻F量減少的構(gòu)成，也可通過使應力向外包層分散，減小纖芯的應力集中。然而，在減小外包層全體的摻F量的場合，雖可獲得應力分散的效果，但對光纖的傳輸特性也產(chǎn)生影響。
圖9示出對于沒有緩冷的場合的各實施例、比較例的光纖求出其彎曲特性的結(jié)果。由該圖可知，在具有1個包層的第1實施例(或第1比較例)和具有2個包層的第2實施例(或第2比較例)中，其彎曲損耗的值相差很大。
與此不同，比較除外緣部以外具有相同構(gòu)成的第1實施例與第1比較例(或第2實施例與第2比較例)可知，其彎曲特性基本上沒有變化。這樣的傾向?qū)τ诰哂芯徖涞膱龊系母鲗嵤├?、比較例的光纖也相同。
即，當在包層的全體減少摻F量時，上述彎曲特性或此以外的截止波長或色散特性等諸特性產(chǎn)生變化。與此不同，通過形成僅在最外包層的外緣部減少摻F量的構(gòu)成，可有效地減小纖芯的應力集中，而且不使光纖的傳輸特性劣化。
另外，對于應力朝包層區(qū)域的外緣部的分散，例如也可在包層區(qū)域的最外側(cè)形成由純SiO2等構(gòu)成的粘性大的層(例如參照日本特開昭64-87528號公報和特開平2-113205號公報)。然而，在這樣的構(gòu)成中，還需要作為最外層形成新的純SiO2層的合成、脫水、燒結(jié)工序，所以，制造工序復雜化，制造成本變高。
與此不同，按照由僅在最外包層的外緣部減少摻F量的摻入量分布在最外包層內(nèi)形成粘性大的部分的本發(fā)明的構(gòu)成，可實現(xiàn)不在制造工序中附加新的工序即可減小纖芯的應力集中的構(gòu)成的光纖母材和光纖。
本發(fā)明的光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法不限于上述各實施形式和實施例，可進行多種變形和構(gòu)成變更。例如，對于包層區(qū)域的構(gòu)成，不限于圖1和圖2所示構(gòu)成例，可采用多種構(gòu)成。另外，對于纖芯區(qū)域，在圖1和圖2中為摻Cl的構(gòu)成，但也可為由純SiO2構(gòu)成的纖芯。
另外，對于最外包層的外緣部的摻F量分布，也可相應于其制造方法，形成為圖1和圖2所示構(gòu)成以外的摻入量分布。例如，可在外緣部內(nèi)的外周側(cè)的規(guī)定范圍內(nèi)使摻F量為最小摻入量并且保持一定，在其內(nèi)側(cè)(外緣部內(nèi)的內(nèi)周側(cè))使摻F量變化。通過這樣在外緣部內(nèi)的外側(cè)部分的外周近旁設置摻F量為最小摻入量而且大體一定的區(qū)域，可增大該區(qū)域內(nèi)的粘性，更為有效地實現(xiàn)應力向外緣部的分散。
另外，也可在外包層等最外包層使其內(nèi)周近旁的摻F量比層內(nèi)的最大摻F量少。即，當形成最外包層時，在其內(nèi)周近旁可能摻F量稍減少。即使在成為這樣的摻入量分布的場合，也可通過利用上述光纖的構(gòu)成，實現(xiàn)應力朝外緣部的分散。
如以上詳細說明的那樣，本發(fā)明的光纖、光纖母材的制造方法、及光纖的制造方法可獲得以下那樣的效果。即，在具有纖芯區(qū)域和設于纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域的光纖中，通過形成在包層區(qū)域的最外包層的外緣部內(nèi)使摻F量逐漸減少的構(gòu)成，可使外緣部的粘性變大，使應力朝該外緣部分散，減小應力在纖芯的集中。
通過減小纖芯的應力集中，可在光絲拉絲時容許的適當張力值范圍成為更寬的數(shù)值范圍，容易進行拉絲時的張力控制。另外，可防止由纖芯的過度應力集中和不充分的張力控制等產(chǎn)生的傳輸損耗的增大和傳輸特性的劣化，實現(xiàn)沿全長具有穩(wěn)定傳輸特性的光纖。
由設于拉絲爐后段的加熱爐將在拉絲爐內(nèi)拉制的光纖加熱到規(guī)定溫度范圍而獲得的光纖具有傳輸損耗非常低等優(yōu)良的傳輸特性。因此，當應用于長距離的光傳輸系統(tǒng)時，可減少設置了光放大器等的中繼器的數(shù)量，從而可構(gòu)筑高效的光傳輸系統(tǒng)。
權利要求
1.一種光纖，其特征在于具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，上述1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量。
2.如權利要求1所述的光纖，其特征在于上述包層區(qū)域由設于上述纖芯區(qū)域外周的內(nèi)包層和設于上述內(nèi)包層外周并成為上述最外包層的外包層這樣2個包層構(gòu)成，上述外包層的平均摻氟量比上述內(nèi)包層的平均摻氟量小。
3.如權利要求2所述的光纖，其特征在于在以純SiO2的折射率作為基準用百分比表示并定義各部分的相對折射率差時，上述外包層的平均相對折射率差滿足條件Δn2≥-0.26％。
4.如權利要求2所述的光纖，其特征在于上述外包層的在其內(nèi)周近旁的摻氟量比層內(nèi)的最大摻氟量少。
5.如權利要求1所述的光纖，其特征在于在以純SiO2的折射率作為基準用百分比表示并定義各部分的相對折射率差時，上述外包層的以上述最小摻入量摻氟的上述外緣部內(nèi)的部位的最大相對折射率差Δna相對以最大摻入量摻氟的上述外緣部內(nèi)側(cè)的部位的最小相對折射率差Δnb滿足條件Δna≥Δnb＋0.05％。
6.如權利要求1所述的光纖，其特征在于在上述最外包層的上述外緣部內(nèi)，上述外緣部內(nèi)的外周側(cè)規(guī)定范圍的摻氟量為上述最小摻入量并大體一定。
7.如權利要求1所述的光纖，其特征在于在以純SiO2的折射率作為基準用百分比表示并定義各部分的相對折射率差時，使平均相對折射率差滿足條件0.01％≤Δn0≤0.12％地摻氯。
8.如權利要求7所述的光纖，其特征在于上述纖芯區(qū)域在區(qū)域內(nèi)具有漸變型的折射率分布。
9.如權利要求1所述的光纖，其特征在于上述纖芯區(qū)域由純SiO2構(gòu)成。
10.如權利要求1所述的光纖，其特征在于瑞利散射系數(shù)A在0.81dB/km·μm4以下，或波長1.00μm的傳輸損耗α1.00在0.82dB/km以下。
11.一種光纖母材的制造方法，其特征在于具有合成工序、脫水工序、及燒結(jié)工序，該合成工序用于在至少包含纖芯區(qū)域的纖芯母材的外周上堆積玻璃微粒子，合成玻璃微粒子層，該玻璃微粒子層成為設于上述纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域所具有的1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層，該脫水工序用于對合成的上述玻璃微粒子層進行加熱脫水，該燒結(jié)工序用于對脫水后的上述玻璃微粒子層進行加熱燒結(jié)，作為上述最外包層，從而形成包括上述纖芯區(qū)域和具有上述1個或多個包層的包層區(qū)域的光纖母材；另外，在加熱燒結(jié)上述玻璃微粒子層之前，向上述玻璃微粒子層中摻氟，并從包含其外周的外緣部除去摻入的氟的一部分。
12.如權利要求11所述的光纖母材的制造方法，其特征在于在上述脫水工序和上述燒結(jié)工序之間，還具有在以規(guī)定濃度含氟的氣體氛圍中使氟浸漬到上述玻璃微粒子層中的浸漬工序，在上述燒結(jié)工序中，使包含于加熱燒結(jié)時氣體氛圍中的氟濃度為比浸漬時的上述規(guī)定濃度低的濃度，從上述玻璃微粒子層的上述外緣部除去摻入的氟的一部分。
13.一種光纖母材的制造方法，其特征在于具有合成工序、脫水工序、及燒結(jié)工序，該合成工序用于在至少包含纖芯區(qū)域的纖芯母材的外周上堆積玻璃微粒子，合成玻璃微粒子層，該玻璃微粒子層成為設于上述纖芯區(qū)域外周的包層區(qū)域所具有的1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層，該脫水工序用于對合成的上述玻璃微粒子層進行加熱脫水，該燒結(jié)工序用于對脫水后的上述玻璃微粒子層進行加熱燒結(jié)，作為上述最外包層，從而形成包括上述纖芯區(qū)域和具有上述1個或多個包層的包層區(qū)域的光纖母材；另外，在上述合成工序中，使用含氟原料氣體向上述玻璃微粒子層中摻氟，并調(diào)整上述含氟原料氣體進行上述玻璃微粒子層的合成，使得在包含其外周的外緣部內(nèi)摻氟量逐漸減少。
14.如權利要求13所述的光纖母材的制造方法，其特征在于在上述合成工序中，使用含氯的原料氣體代替氟將氯摻入到上述玻璃微粒子層后，將摻入的氯置換成氟。
15.一種光纖制造方法，其特征在于制作的光纖具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于上述纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，上述1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量；另外，當對光纖母材進行加熱拉絲時，在0.05～0.20N的范圍內(nèi)的張力下進行上述光纖母材的拉絲。
16.一種光纖制造方法，其特征在于制作的光纖具有纖芯區(qū)域和包層區(qū)域，該包層區(qū)域設于上述纖芯區(qū)域外周，具有降低了折射率的摻氟的1個或多個包層，上述1個或多個包層中處于最外側(cè)的最外包層在包含其外周的外緣部內(nèi)使摻氟量逐漸減少到作為層內(nèi)最小摻氟量的規(guī)定摻氟量；另外，當對上述光纖母材進行加熱拉絲時，由設于拉絲爐后段的加熱爐將在拉絲爐中拉絲獲得的光纖加熱到規(guī)定的溫度范圍內(nèi)。
17.如權利要求16所述的光纖制造方法，其特征在于上述加熱爐將經(jīng)過上述拉絲后獲得的光纖進行加熱，使上述光纖的溫度為在1100-1700℃范圍內(nèi)的溫度。
全文摘要
形成具有纖芯區(qū)域100和包層區(qū)域200的包層201的光纖,該纖芯區(qū)域100摻入了提高折射率的Cl,該包層區(qū)域200設于纖芯區(qū)域100的外周,并摻入了降低折射率的F。對于成為最外包層的包層201,在包含其外周的外緣部205內(nèi),使摻F量逐漸減少到作為包層201內(nèi)最小摻F量的規(guī)定摻入量。這樣,可使光纖內(nèi)的應力分散到粘性大的外緣部205,減小纖芯的應力集中。此時,由于拉絲時的適當張力值范圍變寬,所以張力控制變得容易。
文檔編號C03B37/029GK1340470SQ01125858
公開日2002年3月20日 申請日期2001年8月28日 優(yōu)先權日2000年8月28日
發(fā)明者永山勝也, 川崎希一郎, 加藤考利 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社