光纤母材及光纤母材的制造方法与流程

本发明涉及一种光纤母材的折射率分布，该光纤母材通过拉丝(wire drawing)而成为光纤。

背景技术：

1、近年来，随着数据通信量不断增长，对光纤的需求也随之增加，因此需要增大光纤母材的尺寸，以满足不断增长的需求。

2、用于通信的普通光纤母材包含折射率高的纤芯部和位于其外周的相对低折射率的包层部。光纤母材的制造方法有分两个阶段制造的方法，即：制造由纤芯部和一部分包层部所构成的纤芯玻璃棒后，将剩余的包层部给到该纤芯玻璃棒的外侧，制成最终的光纤母材。作为纤芯玻璃棒的制造方法，已知有vad(vapour axial deposition，气相轴向沉积)法。vad法中，在反应容器内配置用于沉积纤芯部的纤芯沉积用燃烧器、以及同时用于在纤芯外侧沉积包层部的包层沉积用燃烧器，并向各个燃烧器供应四氯化硅等玻璃原料气体、氢气等可燃性气体及氧气等助燃性气体，通过在氢氧焰中使玻璃原料水解而生成二氧化硅颗粒后，使生成的二氧化硅颗粒以自身的中心轴为旋转轴进行旋转的同时，以相对于燃烧器来说升高的起始部件作为起点，沿着该中心轴沉积，由此能够获得包含纤芯层及包层的多孔质纤芯灰粒(soot)体。此时，为了提高折射率，在纤芯部中添加二氧化锗。

3、所制得的纤芯灰粒体经透明玻璃化后，可制成纤芯玻璃棒。具体来说，通过将纤芯灰粒体放入处理容器内，利用配置在处理容器外周的加热器来进行加热处理，能够去除杂质并透明玻璃化。这里，杂质可以通过如下方式去除：向环境气体中通入含氯原子的气体，同时在比纤芯灰粒体的透明玻璃化温度更低的温度下进行加热。应去除的杂质包括金属元素和羟基(oh基)，它们会造成拉丝后光纤的传输损耗增加。然后，提高加热器的设定温度来进行加热处理，将纤芯灰粒体制成透明纤芯玻璃棒。

4、期待通过增大纤芯灰粒体的尺寸来降低制作纤芯玻璃棒的成本。为此，在vad法中，增大向纤芯沉积用燃烧器及包层沉积用燃烧器供应的原料和可燃性气体的流量，便能够制造出大直径的纤芯灰粒体。然而，直径变大的纤芯灰粒体中，当加热器如上所述从外周加热时，由于纤芯灰粒体表面与纤芯灰粒体中心部的距离变大，因此，需要提高加热器的设定温度，以便对中心部也进行充分加热，从而去除杂质。

5、此外，通过提高加热器的设定温度，在加热处理过程中添加到靠近纤芯部外周的部分的二氧化锗容易挥发，导致纤芯玻璃棒的折射率分布形状发生变化。

6、关于纤芯玻璃棒折射率分布的测定，例如在非专利文献1中公开了一种非破坏性测定纤芯玻璃棒的折射率分布的方法，即refraction angle method(折射角法)。

7、图1是纤芯玻璃棒的折射率分布的例子。另外，纵轴是半径r处的相对折射率差δ(r)，将半径r处的折射率设为n，将纤芯中心、即半径r＝0时的折射率设为n1，将包层的折射率设为n2，以δ(r)＝(n－n2)/n1求出相对折射率差δ(r)。图1中，纤芯半径、即中心的相对折射率差的0.45倍的半径位置r0.45为11.6mm。此外，中心的相对折射率差的0.75倍的半径位置r0.75与r0.45的比r0.75/r0.45为0.921。

8、单模传输用光纤的光学特性包括截止波长。截止波长是仅一种模式下所能传播的最短波长，对于单模传输用光纤非常重要，因为它是信号光是单模传输还是多模传输的分界。itu-t建议g.652d标准中规定了光纤缆线的截止波长上限。截止波长主要受到光纤的纤芯部折射率分布的影响。

9、专利文献1中记载了一种根据光纤用母材的折射率分布，预测计算光纤的截止波长的方法，所述光纤是将该母材拉丝而获得。首先，测定纤芯玻璃棒的折射率分布，然后假设剩余包层部已被给予，进行计算，由此能够在纤芯玻璃棒的阶段推算出最终光纤的光学特性。

10、[现有技术文献]

11、[专利文献]

12、[专利文献1]日本专利特开2001-281094号公报

13、[非专利文献]

14、[非专利文献1]dietrich marcuse,"principles of optical fibermeasurements",academic press(1981)

技术实现思路

1、但是发现了如下现象：根据对直径变大后的纤芯灰粒体进行透明玻璃化而获得的纤芯玻璃棒的折射率分布所估算出的截止波长，与对实际给予了剩余包层部的光纤母材拉丝而获得的光纤进行实际测量所测得的截止波长有很大偏离。这种现象在纤芯部半径为10mm以上时变得尤为明显。

2、鉴于这种问题，本发明的目的在于提供一种光纤母材及其制造方法，其中即使纤芯灰粒体的直径变大，在纤芯玻璃棒阶段假设追加包层并推算截止波长而得到的推测值、与实际追加包层并拉丝而获得的截止波长的实测值之间的偏离也很小。

3、经过认真研究发现，在纤芯玻璃棒的纤芯半径位置附近存在表示折射率局部较高的极大值的点、以及在其附近存在表示极小值的点，当极大值与极小值的差值较大时，假设将剩余包层部给到该纤芯玻璃棒而获得的截止波长的推测值、与实际给予包层部并拉丝后进行测定所测得的实测值之间的偏离很大。因此，发现当将所述纤芯半径位置的内侧5％范围内存在的相对折射率差的极大值中的最大值设为极大值δm，将最小值设为极小值δm时，如果δm－δm的值不超过0.04％，则所述推测值与实测值的偏离小，从而完成了本发明。

4、即，本发明的光纤母材的特征在于：当制造由纤芯部与一部分包层部所构成的纤芯玻璃母材，然后将剩余的包层部给到该纤芯玻璃母材的外侧时，所述纤芯玻璃母材中，将相对折射率差为纤芯中心的相对折射率差的0.45倍值的半径位置设为纤芯半径位置，在该纤芯半径位置的内侧5％范围内存在表示相对折射率差局部较高的极大值δm的点、与表示相对折射率差局部较低的极小值δm的点，且δm－δm的值不超过0.04％。另外，其特征在于：所述δm－δm的值优选不超过0.03％，更优选不超过0.02％，更优选不超过0.01％。

5、本发明的光纤母材的制造方法的特征在于：其是制造光纤母材的方法，该方法中，制造由纤芯部与一部分包层部所构成的纤芯玻璃母材，然后将剩余的包层部给到该纤芯玻璃母材的外侧；所述纤芯玻璃母材中，将相对折射率差为纤芯中心的相对折射率差的0.45倍值的半径位置设为纤芯半径位置，在该纤芯半径位置的内侧5％范围内存在表示相对折射率差局部较高的极大值δm的点、与表示相对折射率差局部较低的极小值δm的点，对δm－δm的值不超过0.04％的纤芯玻璃母材的外侧给予剩余的包层部。

6、根据本发明，只要根据纤芯玻璃棒的折射率分布算出的δm－δm的值不超过0.04％，则在纤芯玻璃棒的阶段假设追加包层并推算截止波长而得到的光纤截止波长的推测值、与实际追加包层并拉丝而获得的实测值极为接近，获得了偏离度极小的数值。

1.一种光纤母材，其特征在于：当制造由纤芯部与一部分包层部所构成的纤芯玻璃母材，然后将剩余的包层部给到该纤芯玻璃母材的外侧时，所述纤芯玻璃母材中，将相对折射率差为纤芯中心的相对折射率差的0.45倍值的半径位置设为纤芯半径位置，在该纤芯半径位置的内侧5％范围内存在表示相对折射率差局部较高的极大值δm的点、与表示相对折射率差局部较低的极小值δm的点，且δm－δm的值不超过0.04％。

2.根据权利要求1所述的光纤母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.03％。

3.根据权利要求1所述的光纤母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.02％。

4.根据权利要求1所述的光纤母材，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.01％。

5.一种光纤母材的制造方法，其特征在于：其是制造光纤母材的方法，该方法中，制造由纤芯部与一部分包层部所构成的纤芯玻璃母材，然后将剩余的包层部给到该纤芯玻璃母材的外侧；所述纤芯玻璃母材中，将相对折射率差为纤芯中心的相对折射率差的0.45倍值的半径位置设为纤芯半径位置，在该纤芯半径位置的内侧5％范围内存在表示相对折射率差局部较高的极大值δm的点、与表示相对折射率差局部较低的极小值δm的点，对δm－δm的值不超过0.04％的该纤芯玻璃母材的外侧给予剩余的包层部。

6.根据权利要求5所述的光纤母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.03％。

7.根据权利要求5所述的光纤母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.02％。

8.根据权利要求5所述的光纤母材的制造方法，其特征在于：所述δm－δm的值不超过0.01％。