光纤用玻璃母材的制造方法及光纤用玻璃母材的制作方法 [0002] 在光纤用玻璃母材的制造中，VAD法和0VD法广为所知。存在图1这样结构的光 纤：其在中心部具有高折射率的纤芯，在中心部外周具有折射率低于纤芯的第一包层，在第 一包层外周具有折射率低于第一包层的第二包层，进一步地在第二包层外侧具有折射率高 于第二包层的第三包层。这种光纤通过第二包层使基模光的约束效果增加，并具有减少当 对光纤施加弯曲时传输光的漏出（弯曲损耗)的效果。此处，由于纤芯、第一包层和第二包层 是传输光的模场所涉及的范围，因此有必要尽力减少金属和0H基这种会引起光吸收损耗 的杂质。 [0003] 已知的方法是在VAD法中使用多个燃烧器，共同合成纤芯、第一包层、第二包层等 折射率不同的玻璃。然而，当在制作图1所示结构的光纤用玻璃母材时很难得到整齐的台 阶状的折射率分布。尤其是在向第二包层中添加氟作为降低折射率用的掺杂剂时，在烧结 处理中会存在氟向玻璃整体扩散等影响，从而很难选择性地仅向第二包层部分添加氟。 [0004] 另一方面，作为向第二包层高效率地掺杂氟的方法，有一种合成方法是：用VAD法 等准备具有纤芯及第一包层的中间母材，用0VD法在该中间母材上沉积第二包层的多孔质 玻璃层，在对其进行烧结时添加氟。在该合成方法中，首先通过VAD法等合成具有纤芯及第 一包层的中间母材，将所合成的中间母材拉伸到设定直径。然后，通过刻蚀等去除所拉伸的 中间母材表面包含0H基的玻璃层，制成用于0VD法的初始母材。在0VD法中，配置玻璃微 粒合成用燃烧器朝向以纤芯为中心轴旋转的初始母材，使初始母材与燃烧器沿初始母材的 旋转轴方向相对往复移动。在此状态下，使通过在氢氧焰中将玻璃原料进行加水分解而生 成的玻璃微粒沉积在初始母材上，之后在含氯气氛中进行脱水，此后在含氟气氛中进行透 明玻璃化从而赋予了含氟的第二包层。
[0005] 发明要解决的问是页 [0006] 然而，在这种合成方法中，存在初始母材与第二包层的附着性低、在初始母材与第 二包层的界面处发生界面剥离的问题。
[0007] 解决向题的方案
[0008] 本发明的光纤用玻璃母材的制造方法为如下所述的方法：用氢氧焰对具有纤芯及 第一包层的初始母材的外侧进行火焰抛光后，配置玻璃微粒合成用燃烧器朝向旋转着的所 述初始母材，使所述初始母材和燃烧器沿所述初始母材的旋转轴方向相对往复移动，使通 过在氢氧焰中将玻璃原料加水分解而生成的玻璃微粒进行沉积作为第二包层的多孔质玻 璃层，所述制造方法的特征在于：在使原料供应刚开始后的第一次往复沉积的氢气流量比 稳态条件增加的条件下合成并沉积玻璃微粒。
[0009] 需要说明的是，上述
并未列举出本发明的全部特征。另外，所述特征组的 子组合也能构成本发明。




[0010] 图1为表示本发明所述光纤及其折射率分布的示意图。
[0011] 图2表示1383nm传输损耗相对于在第二包层中含有1. 3ppm的0H基的光纤的第 一包层和第二包层的界面半径位置与模场半径之比的关系。
[0012] 图3表示实施例1的燃烧器的往复次数与氢气流量的关系。
[0013] 图4表示实施例1中制成的光纤用玻璃母材沿径向的0H基浓度，纵轴为0H基浓 度、横轴为从母材中心开始的径向距离（mm)。
[0014] 图5表示在实施例1中得到的光纤的折射率分布，纵轴为折射率差（η-%)及比折 射率差Λ (%)，横轴为从光纤中心开始的径向距离（μ m)。


[0015] 以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求书所 涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要特征。
[0016] 本发明的光纤用玻璃母材的制造方法为至少由纤芯、第一包层、第二包层这三层 构成的光纤用玻璃母材的制造方法，其中包括：初始母材准备工序，准备具有纤芯及第一包 层的初始母材；第二包层沉积工序，在初始母材上沉积通过在氢氧焰中对玻璃原料进行加 水分解而生成的玻璃微粒；玻璃化工序，在含氯气氛中对沉积得到的多孔质体进行脱水后， 在含氟气氛中进行透明玻璃化。
[0017] 准备初始母材的前述初始母材准备工序包括：用VAD法制造具有纤芯及第一包层 的多孔质玻璃母材的VAD工序；在含氯气氛中对该多孔质体玻璃母材进行加热脱水的脱水 工序；在氦气氛中对脱水后的多孔质体玻璃母材进行加热透明玻璃化制成玻璃母材的玻璃 化工序、将该玻璃母材加热拉伸以调整外径的拉伸工序；除去拉伸完毕的玻璃母材的表面 层的表面层除去工序。另外，在纤芯中掺杂有锗。除去表面层的表面层除去工序是使用机 械研磨抛光或氢氟酸湿刻等进行的。
[0018] 在第二包层的沉积之前进行的初始母材的火焰抛光使用燃烧器通过不包含玻璃 原料的氢氧焰对初始母材的表面进行加热。据此，初始母材表面的一部分被熔化、汽化，从 而将刮痕和异物去除。进一步地，也可以在火焰中导入氟类气体以提高玻璃表面的蚀刻效 果。
[0019] 继火焰抛光之后，为了在初始母材上沉积第二包层的多孔质玻璃层，向氢氧焰供 应玻璃原料，使得通过在氢氧焰中进行加水分解而生成的玻璃微粒进行沉积。此时，将氧 气、氢气、玻璃原料分别均等地分路到多根燃烧器中使由各燃烧器生成的玻璃微粒沉积时 会提高沉积速度，是优选的。
[0020] 在原料供应刚开始后的第一次往复沉积中，为了消除初始母材与第二包层的界面 处的剥离就需要提高界面处的附着性。为此，有效的方法是将第二包层的多孔质玻璃层的 沉积火焰的温度提高到足够高，以提高沉积的玻璃多孔质层的密度。为了提高第二包层的 多孔质玻璃层的沉积火焰的温度，优选以使氢气流量比稳态时增加为条件，尤其优选的是 以比稳态条件增加4%以上作为条件。如果不足4%，则沉积火焰的温度无法提高，使界面处 的多孔质玻璃层的密度下降，从而使初始母材与第二包层的界面处容易发生剥离。相反，如 果使氢气流量增加过多从而使沉积火焰的温度变得过高，则会使多孔质玻璃层的体积密度 增加，比表面积下降，在后续工序的热处理中Cl 2等脱水用气体、SiF4等掺杂剂气体变得难 以扩散、或者与He等透明玻璃化用的低分子气体的置换难以进行。因此，氢气流量比稳态 时增加的流量优选不超过200%。
[0021] 通过这种合成方法制造的光纤用玻璃母材由于在第二包层的多孔质玻璃层的沉 积之前进行的利用氢氧焰的火焰抛光时以及多孔质玻璃层的第一次往复沉积时，初始母材 直接暴露于氢氧焰中，因此0H基易于从初始母材的外表面向内部扩散渗透。因此，为了抑 制0H基往初始母材的扩散渗透，优选使氢气流量相对于稳态条件增加的量为130%以下。另 夕卜，优选使第二次往复沉积及其后的氢气流量为稳态条件，此时，为了抑制0H基往初始母 材的扩散渗透，优选使第一次往复的氢气流量比稳态条件增加的量为35%以下。
[0022] 另外，在沉积多孔质玻璃层的第二次往复及其后也会由于喷涂玻璃微粒的氢氧焰 的热量传导到与初始母材的界面处而导致0H基变得容易从初始母材界面向内部渗透。尤 其是，由于为了在提高初始母材与第二包层的界面处的附着性的同时提高生产率而采用高 温火焰炙烤多孔质玻璃层以提高密度，从而使温度上升导致0H基的扩散速度进一步提高。 由此，光纤用玻璃母材的径向的0H基浓度在初始母材与第二包层的界面处达到极大。
[0023] 其结果是，当在模场区域附近具有第一包层与第二包层的界面时，由该界面的0H 基引起的传输损耗变大。图2为制作在第二包层中含有1. 3ppm的0H基的光纤用玻璃母材， 一边改变光纤径一边进行拉丝，对该光纤在1383nm处的传输损耗进行测量的结果。通过改 变光纤径，能够改变模场直径与前述界面的半径位置的关系。在1383nm存在由0H基引起的 吸收损耗峰值。当界面的半径位置与波长1310nm处的模场半径(相当于波长1310nm处的模 场直径的1/2)之比为2. 6以上时，1383nm的吸收损耗成为0. 35dB/km以下。也就是说，当 前述的比为2. 6时优选使第一包层与第二包层的界面处的局部0H基浓度为1. 3ppm以下。 另外，当使前述的比不足2. 6时优选进一步降低前述界面处的局部0H基浓度。另外，当把 多孔质玻璃层的密度提高得过高时，在后续工序的加热处理中很难在多孔质玻璃层中实现 均匀地掺杂氟。
[0024] 因此，以沉积多孔质玻璃层的第二次往复及其后的氢气流量比稳态条件减少为条 件。从而能够通过降低在与初始母材的界面附近传导的热量来抑制0H基的扩散渗透。此 时，第一次往复的氢气流量比稳态条件增加的量优选为30%以上，如果低于30%则会使界面 处的多孔质玻璃层密度下降，从而容易在初始母材与第二包层的界面处产生剥离。第二次 往复沉积及其后的氢气流量比稳态条件减少的量优选为35?50%。如果不到35%，则0H基 浓度的降低效果会下降，另外，如果超过50%，则多孔质体的体积密度下降，从而容易在初始 母材与多孔质玻璃层的界面附近处发生剥离。并且，该氢气流量减少的范围优选设定为第 二次往复沉积及其后的连续20?40次往复，如果不足20次往复，则0H基降低效果减弱， 如果超过40次往复，则多孔质玻璃层的平均体积密度下降，容易产生断裂。
[0025] 此处，稳态条件是指从第二次往复沉积及其后或者从第二次往复沉积后的减少了 氢气流量的沉积以后开始到沉积结束为止所设定的气体流量条件，设定为在后续工序的加 热处理时成为易于在多孔质玻璃层中均匀掺杂氟的平均体积密度的气体流量。当第二包 层采用纯二氧化硅包层时，使多孔质玻璃层的平均体积密度为0. 4g/cm3以上或者为了提高 生产率而设定为0. 5g/cm3以上，但在本发明中为0. 25?0. 5g/cm3,优选为0. 25?0. 4g/ cm3。如果平均体积密度低于0. 25g/cm3,则不仅生产率下降，在多孔质玻璃层上还容易产生 断裂。如果平均体积密度超过〇.4g/cm 3,则会有难以均匀掺杂氟的倾向。另外，平均体积密 度通过下式进行计算：
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