光纖預(yù)制件的制造方法、光纖預(yù)制件和光纖的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了可將傳輸損耗維持在允許范圍內(nèi)、同時能夠大幅削減制造成本的光纖預(yù)制件制造方法、光纖預(yù)制件和光纖。一種光纖預(yù)制件的制造方法，具有以下步驟：形成芯棒的步驟，該芯棒由芯部(2)和在芯部(2)的外周上形成的第一包層部(3)構(gòu)成；使成為第二包層部(4)的玻璃微粒沉積在芯棒的外周上，從而形成玻璃微粒沉積體的步驟；以及脫水燒結(jié)所述玻璃微粒沉積體以形成光纖預(yù)制件的步驟，其中，在將芯部(2)的外徑設(shè)為d、第一包層部(3)的外徑設(shè)為D時，以滿足4.8≦D/d≦6.0的方式形成芯棒，并且將從第一包層部(3)與第二包層部(4)的界面直到第一包層部(3)的外徑D的120％的范圍中的平均OH濃度設(shè)為100ppm<平均OH濃度≦500ppm。
【專利說明】光纖預(yù)制件的制造方法、光纖預(yù)制件和光纖

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及將玻璃微粒沉積體燒結(jié)的光纖預(yù)制件的制造方法、光纖預(yù)制件和光 纖，其中所述玻璃微粒沉積體是通過0VD法（外部氣相沉積法）、VAD法（氣相軸向沉積法）、 MMD法（多燃燒器多層沉積法）等使玻璃微粒沉積在起始棒上而得到的。

【背景技術(shù)】
[0002] 日本特開2004-307280描述了一種光纖用玻璃預(yù)制件的制造方法，其中，制作具 有芯部和包層的一部分的芯棒，在芯棒的外周上沉積成為包層的余部（追加包層）的玻璃 微粒從而制作多孔預(yù)制件，并將其透明玻璃化。在該方法中，規(guī)定了至少在追加包層的內(nèi)徑 的150%以內(nèi)的部分中平均0H含有濃度為50ppm以下。追加包層的平均0H含有濃度取決 于追加包層的脫水條件，但是降低平均0H濃度的要求變得越嚴(yán)格，用于脫水處理的處理時 間會增加從而導(dǎo)致成本上升。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] [發(fā)明要解決的問題]
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種可將傳輸損耗維持在允許范圍內(nèi)、同時能夠削減制造成 本的光纖預(yù)制件制造方法、光纖預(yù)制件和光纖。
[0005] [解決問題的手段]
[0006] 為了達(dá)到目的，提供了一種光纖預(yù)制件的制造方法，其具有以下步驟：形成芯棒的 步驟，其中所述芯棒由芯部和包圍芯部的第一包層部構(gòu)成，并且第一包層部的外徑D相對 于芯部的外徑d的比值D/d滿足4.8 = D/d = 6.0的關(guān)系；使成為第二包層部的玻璃微 粒沉積在芯棒的外周上，從而形成玻璃微粒沉積體的步驟；以及，脫水燒結(jié)玻璃微粒沉積體 從而形成光纖預(yù)制件的步驟，其中，第二包層部中從第一包層部與第二包層部的界面直到 第一包層部的外徑的120%的范圍（指定范圍）中，平均0H濃度為lOOppm〈平均0H濃度 芻 500ppm。
[0007] 在本發(fā)明的光纖預(yù)制件的制造方法中，可以是比值D/d滿足4.8 = D/d〈5.0的關(guān) 系、并且指定范圍中平均0H濃度為lOOppm〈平均0H濃度=200ppm，也可以是比值D/d滿足 5. 0蘭D/d〈5. 2的關(guān)系、并且指定范圍中平均0H濃度為200ppm〈平均0H濃度蘭500ppm。
[0008] 在本發(fā)明的光纖預(yù)制件的制造方法中，脫水燒結(jié)為真空脫水燒結(jié)，并且可以為以 下構(gòu)成：根據(jù)目標(biāo)平均0H濃度來設(shè)定在1000?1300°C下加熱的時間，從而調(diào)節(jié)平均0H濃 度，也可以為以下構(gòu)成：在1000?1300°C下的加熱持續(xù)0.5小時以上5小時以下。此外， 在本發(fā)明的光纖預(yù)制件的制造方法中，脫水燒結(jié)為常壓脫水燒結(jié)，并且可以根據(jù)目標(biāo)平均 0H濃度來設(shè)定在1000?1300°C下加熱的時間，從而調(diào)節(jié)平均0H濃度，也可以根據(jù)目標(biāo)平 均0H濃度來設(shè)定脫水材料的濃度，從而調(diào)節(jié)平均0H濃度。
[0009] 作為發(fā)明的其他實施方式，提供了一種光纖預(yù)制件，其由芯棒和第二包層部構(gòu)成， 所述芯棒由芯部和芯部外周的第一包層部構(gòu)成，并且第一包層部的外徑D相對于芯部的外 徑d的比值D/d滿足4.8 = D/d = 6.0的關(guān)系，第二包層部是通過對沉積在芯棒外周上的 玻璃微粒進(jìn)行燒結(jié)而形成的，其中，第二包層部中從第一包層部與第二包層部的界面直到 第一包層部的外徑的120%的范圍中，平均OH濃度為lOOppm〈平均OH濃度=500ppm。
[0010] 作為發(fā)明的又一個實施方式，提供了一種光纖，其是通過對本發(fā)明的光纖預(yù)制件 進(jìn)行拉絲而形成的。
[0011][發(fā)明效果]
[0012] 根據(jù)本發(fā)明，通過調(diào)節(jié)芯部的外徑與第一包層部的外徑的比值，并使直到第一包 層部的外徑的120%的范圍中第二包層部的平均0H濃度的允許值緩和到不影響傳輸損耗 的程度，從而能夠減少用于制作光纖預(yù)制件的處理時間，并能夠節(jié)約光纖預(yù)制件的制造成 本。
[0013] 附圖簡要說明
[0014] 圖1是示出了本發(fā)明所述光纖的一種形式的截面圖。
[0015] 圖2是示出了本發(fā)明所述光纖的芯部和第一包層部的外徑比與傳輸損耗在允許 范圍內(nèi)的第二包層部的指定范圍內(nèi)的平均0H濃度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0016] 圖3是示出了本發(fā)明所述光纖的第二包層部的脫水處理時間與第二包層部的指 定范圍內(nèi)的平均0H濃度之間的關(guān)系的曲線圖。

【具體實施方式】
[0017] 以下，參照附圖對本發(fā)明所述光纖的實施方式的例子進(jìn)行說明。圖1是將作為本 發(fā)明實施方式的光纖1從垂直于光軸的面切斷時的截面圖。光纖1在中心處具有芯部2,其 外周具有包層5。包層5具有位于芯部2的外周上的第一包層部3、以及位于第一包層部3 的外周上的第二包層部4。
[0018] 芯部2由比包層5的折射率高的物質(zhì)形成，例如包層5為純石英時，芯部2為含鍺 的石英玻璃。芯部2為純石英時，包層5由比純石英的折射率低的物質(zhì)形成。
[0019] 在包層5中，第一包層部3是靠近芯部2的區(qū)域，是對光纖1的光傳輸特性影響大 的部分。因此，如果第一包層部3中含有一定量以上的0H基等雜質(zhì)，貝U光纖1的傳輸損耗 增加，光纖1的光傳輸特性劣化。因此，必須將第一包層部3的0H濃度抑制到盡可能低的 值。
[0020] 另一方面，在包層5中，第二包層部4是隔著第一包層部與芯部2分隔開的區(qū)域， 是對光纖1的光傳輸特性不會帶來那么大影響的部分。因此，與第一包層部3的0H濃度相 t匕，第二包層部4的0H濃度可以為高值。
[0021] 在光纖1中，例如，波長1380nm下基于0H基的傳輸損耗增加 Λ α 1. 38要求為 0. 020dB/km以下。這是考慮安全性而設(shè)定的值，以使得不超出傳輸損耗α 1. 38的實質(zhì)允許 值即0. 34dB/km以下。
[0022] 為了在滿足上述要求值的同時，削減光纖1的制造成本，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：通過調(diào)整 芯部2的外徑d與第一包層部3的外徑D的比值D/d，并且使從第一包層部3和第二包層部 4的界面直到第一包層部3的外徑D的120%的范圍（以下稱為"指定范圍"）中第二包層 部4的平均0H濃度的允許值緩和到不影響光纖1的傳輸損耗的程度，可以削減制造光纖時 的處理時間。具體而言，光纖1是這樣制造的：在滿足4. 8 = D/d = 6. 0的情況下，使指定 范圍中平均OH濃度大于lOOppm并且在500ppm以下。這里，規(guī)定指定范圍內(nèi)的平均OH濃 度的原因是第二包層部4的0H濃度在該范圍內(nèi)最大，對傳輸損耗的影響明確已知。
[0023] 關(guān)于芯部2與第一包層部3的外徑比D/d，規(guī)定為4. 8蘭D/d蘭6. 0。這是因為： D/d小于4. 8的情況下，由于第二包層部4接近芯部2,因此當(dāng)滿足Λ α 1. 38蘭0. 020dB/km 時第二包層部4的處理時間和處理成本會大幅增加。此外，D/d大于6. 0的情況下，由于制 造成本比第二包層部4高的第一包層部3所占比例相對變大，因此制造成本變高，不適于實 用化。
[0024] 這里，關(guān)于光纖1，在滿足4. 8 = D/d〈5. 0的情況下，優(yōu)選的是，從第一包層部3和 第二包層部4的界面直到第一包層部3的外徑D的指定范圍中，平均0H濃度為大于lOOppm 并且在200ppm以下?；蛘?，關(guān)于光纖1，在滿足5. 0 f D/d〈5. 2的情況下，優(yōu)選的是，從第一 包層部3和第二包層部4的界面直到第一包層部3的外徑D的指定范圍中，平均0H濃度為 大于200ppm并且在500ppm以下。
[0025] 接下來，對制造光纖1的方法進(jìn)行說明。需要說明的是，雖然下面以使用了石英玻 璃（其含有鍺等提高折射率的物質(zhì)）的光纖1的制造方法為例進(jìn)行說明，但并不限于該例 子。芯部2也可以為使用了純二氧化硅的構(gòu)造。
[0026] 首先，準(zhǔn)備含有光纖1的芯部2和第一包層部3的芯棒。制作芯棒時，在通過（例 如）VAD法添加 Ge的同時制作二氧化硅的玻璃微粒沉積體，在氯氣氛中脫水并燒結(jié)該玻璃 微粒沉積體并使之透明化，之后拉伸至所需的外徑。需要說明的是，也可以通過使芯部2和 石英管塌縮來制造芯棒，對芯棒的制造方法沒有特別限定。
[0027] 接下來，在該芯棒的外周上形成成為光纖1的第二包層部4的玻璃。例如，通過 0VD法使純二氧化硅的玻璃微粒沉積在芯棒的外周上，并使沉積體沿徑向生長。真空脫水 燒結(jié)時，通過在真空狀態(tài)的圖中未示出的加熱爐內(nèi)加熱該沉積體來進(jìn)行脫水處理。此時，利 用了真空燒結(jié)的脫水處理中的溫度為1000?1300°C，持續(xù)加熱0. 5小時以上5小時以下。 詳細(xì)情況在后面說明，脫水處理時間少于〇. 5小時時，第二包層部4的指定范圍內(nèi)的平均0H 濃度無法滿足要求值，多于5小時時降低制造成本的效果變?nèi)?。需要說明的是，通過根據(jù)目 標(biāo)平均0H濃度來設(shè)定在1000?1300°C下加熱的時間，可以調(diào)節(jié)第二包層部4的指定范圍 內(nèi)的平均0H濃度。
[0028] 之后，將沉積體在氟氣體（例如SiF4)氣氛中加熱并添加氟、同時燒結(jié)以透明化。 由此，形成了成為光纖1的第二包層部4的玻璃，從而得到具有成為光纖1的芯部2的部分、 成為第一包層部3的部分和成為第二包層部4的部分的光纖預(yù)制件。最后，通過用拉絲裝 置對如此制作的光纖預(yù)制件進(jìn)行拉絲，可以得到光纖1。
[0029] 如上所述，根據(jù)本實施方式，通過調(diào)節(jié)芯部2的外徑d與第一包層部3的外徑D的 比值D/d，并且使直到第一包層部3的外徑D的120%的范圍中第二包層部4的平均0H濃 度的允許值緩和到不影響光纖1的傳輸損耗的程度，可以顯著地減少用于制作光纖預(yù)制件 和光纖1的處理時間，并可以大幅節(jié)約制造成本。
[0030] 實施例
[0031] 在Λ α 1. 38蘭0. 020dB/km的情況下，研究光纖1的芯部2和第一包層部3的外 徑比D/d與第二包層部4的指定范圍內(nèi)的平均0H濃度之間的關(guān)系。其結(jié)果在圖2中示出。 可以看出，隨著D/d變大，即使平均0H濃度的值變高也沒有問題。
[0032] 接下來，研究真空脫水燒結(jié)第二包層部4時的脫水時間與平均0H濃度之間的關(guān) 系。其結(jié)果在圖3中示出?？梢钥闯?，隨著脫水時間變長，平均0H濃度降低。
[0033] 根據(jù)上述關(guān)系，準(zhǔn)備第一包層部3的外徑D相對于芯部2的外徑d的比值D/d、從 第一包層部3與第二包層部4的界面直到第一包層部3的外徑D的120 %的范圍中的平均 0H濃度（ppm)、以及真空燒結(jié)時的脫水時間（小時）不同的多個樣品，調(diào)查各樣品在波長 1380nm下的光纖1的傳輸損耗（dB/km)。其結(jié)果在表1中不出。
[0034] 表 1
[0035]

【權(quán)利要求】
1. 一種光纖預(yù)制件的制造方法，具有以下步驟： 形成芯棒的步驟，所述芯棒由芯部和所述芯部外周的第一包層部構(gòu)成，并且所述第一 包層部的外徑D相對于所述芯部的外徑d的比值D/d滿足4. 8 g D/d g 6. 0的關(guān)系； 使成為第二包層部的玻璃微粒沉積在所述芯棒的外周上，從而形成玻璃微粒沉積體的 步驟；以及 脫水燒結(jié)所述玻璃微粒沉積體從而形成光纖預(yù)制件的步驟，其中，所述第二包層部中 從所述第一包層部與所述第二包層部的界面直到所述第一包層部的外徑的120%的范圍 中，平均OH濃度為lOOppm〈平均OH濃度=500ppm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述比值D/d滿足4. 8 = D/d〈5. 0的關(guān)系，并且所述范圍中平均0H濃度為lOOppm〈所 述平均0H濃度3 200ppm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述比值D/d滿足5.0 = D/d〈5. 2的關(guān)系，并且所述范圍中平均0H濃度為200ppm〈所 述平均0H濃度3 500ppm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述脫水燒結(jié)為真空脫水燒結(jié)，并根據(jù)目標(biāo)平均0H濃度來設(shè)定在1000?130(TC下加 熱的時間，從而調(diào)節(jié)所述平均0H濃度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述脫水燒結(jié)為真空脫水燒結(jié)，并且在1000?1300°C下的加熱持續(xù)0. 5小時以上5小 時以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述脫水燒結(jié)為常壓脫水燒結(jié)，并根據(jù)目標(biāo)平均0H濃度來設(shè)定在1000?130(TC下加 熱的時間，從而調(diào)節(jié)所述平均0H濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的光纖預(yù)制件的制造方法，其中 所述脫水燒結(jié)為常壓脫水燒結(jié)，并根據(jù)目標(biāo)平均0H濃度來設(shè)定脫水材料的濃度，從而 調(diào)節(jié)所述平均0H濃度。
8. -種光纖預(yù)制件，其由芯棒和第二包層部構(gòu)成， 所述芯棒由芯部和所述芯部外周的第一包層部構(gòu)成，并且所述第一包層部的外徑D相 對于所述芯部的外徑d的比值D/d滿足4. 8 = D/d = 6. 0的關(guān)系， 所述第二包層部是通過對沉積在所述芯棒外周上的玻璃微粒進(jìn)行燒結(jié)而形成的，其 中， 所述第二包層部中從所述第一包層部與所述第二包層部的界面直到所述第一包層部 的外徑的120%的范圍中，平均0!1濃度為10(^111〈平均0!1濃度蘭50(^111。
9. 一種光纖，其是通過對權(quán)利要求8所述的光纖預(yù)制件進(jìn)行拉絲而形成的。
【文檔編號】C03B37/018GK104108871SQ201410164553
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】八木干太, 川崎希一郎 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社