光纤母材的制造方法及光纤母材技术

本发明专利技术涉及制造用于得到传输损耗小的光纤的光纤母材的方法。包含于该光纤母材的芯母材包含分别通过棒塌缩法而制作且碱金属元素浓度及氯浓度这两者被独立控制的3个以上的芯部，在该3个以上的芯部的各自制造步骤当中的2个以上的制造步骤中，实施碱金属元素的添加。其结果是，将在整个芯母材中的碱金属元素浓度的平均值控制在7原子ppm以上70原子ppm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光纤母材的制造方法及光纤母材。
技术介绍
作为瑞利散射减少、传输损耗小的光纤，已知有在芯中添加碱金属元素的石英玻璃系的光纤(例如，参见专利文献1至11)。在此，若在光纤母材的芯部(相当于芯母材)添加碱金属元素，则在拉制光纤母材时，可降低芯部的粘性。另外，由于芯部的粘性减少而使得石英玻璃的网络结构的松弛进行，因而碱金属元素的添加浓度越高，光纤内的假想温度越低，其结果是，光纤的传输损耗可能减少。作为在石英玻璃中添加碱金属元素的方法，已知有扩散法(例如，参见专利文献1、2)。这种扩散法为这样的方法，即，在将成为原料的碱金属元素或碱金属盐等的原料蒸气导入到玻璃管的同时，通过外部热源而加热玻璃管，或者通过在玻璃管内产生等离子，从而将碱金属元素扩散添加到玻璃管的内表面的方法。如上所述地，将碱金属元素添加到玻璃管的内表面附近，然后通过加热使该玻璃管缩径。在缩径后，为了除去在添加碱金属元素的同时也添加的Ni或Fe等过渡金属元素，将玻璃管的内表面蚀刻到仅特定程度的厚度。由于碱金属元素的扩散比过渡金属元素快，因而即使通过将玻璃表面蚀刻到仅特定程度的厚度来除去过渡金属元素，碱金属元素仍可能残留在玻璃管内。在蚀刻后，通过加热而使玻璃管实心化，从而制造了碱金属元素添加的芯棒。在该碱金属元素添加的芯棒的外侧上，合成具有比包含该碱金属元素添加的芯棒的芯部的折射率更低的折射率的包层部，从而制造了光纤母材。然后，通过拉制所得的光纤母材从而制造得到光纤。现有技术文献专利文献专利文献1：特表2005-537210号公报专利文献2：美国专利申请公开第2006/0130530号说明书专利文献3：特表2007-504080号公报专利文献4：特表2008-536190号公报专利文献5：特表2010-501894号公报专利文献6：特表2009-541796号公报专利文献7：特表2010-526749号公报专利文献8：国际公开第98/002389号专利文献9：美国专利第5146534号说明书专利文献10：特开2009-190917号公报专利文献11：特开2012-229150号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题专利技术人对如上所述的常规技术进行了研究，其结果是，发现了以下问题。即，通过如上所述的扩散法而将碱金属元素扩散添加到玻璃管的内表面，再通过加热而使该玻璃管实心化，从而制作构成芯母材的全部或部分的芯棒。由于这样所制作的芯棒成为拉制后的光纤的芯或芯的一部分，因此，在芯中心中碱金属元素的浓度大(即，假想温度低)，另一方面，碱金属元素浓度在向着外侧的方向上逐渐减少(即，假想温度变高)。若考虑传输到芯的光的功率分布，则在这样的碱金属元素的浓度分布中，不能充分地降低光功率大的芯外周部的假想温度，其结果是，传输损耗没有减少。另一方面，为了减少传输损耗，即使一度将高浓度的碱金属元素添加到光纤母材的芯部的大部分，在芯部内也发生结晶。这引起了以下的问题，即，通过拉制而得的光纤的传输损耗上升，或者光纤的制造产量降低。本专利技术是为解决上述问题而进行的，其目的在于提供可通过拉制来制造传输损耗小的光纤的光纤母材，以及可制造这样的光纤母材的方法。解决问题的方法根据本实施方案的光纤母材的制造方法为制造这样的光纤母材的方法，该光纤母材具有芯部和包层部，其中所述芯部具有含有碱金属元素的第1芯部、包围第1芯部的第2芯部、包围第2芯部的第3芯部，所述包层部包围芯部并且具有比该芯部的折射率更低的折射率。需要说明的是，在本说明书中，将具有上述第1芯部、第2芯部、及第3芯部的芯部记为“芯母材”。另外，为了解决如上所述的问题，该光纤母材的制造方法至少具有第1添加步骤、第1塌缩步骤、第1直径减少步骤、第2添加步骤、第2塌缩步骤、第1附加步骤、第2附加步骤。在上述第1添加步骤中，在第1玻璃管的内表面上进行第1次的碱金属元素的添加。在上述第1塌缩步骤中，由第1玻璃管制作第1中间棒。在上述第1直径减少步骤中，由第1中间棒制作构成第1芯部的一部分的第1芯棒。在上述第2添加步骤中，在第2玻璃管的内表面上进行第2次的碱金属元素的添加。在上述第2塌缩步骤中，由第1芯棒和第2玻璃管，制作含有应当成为第1芯部的第1玻璃区域、以及应当成为第2芯部的第2玻璃区域的第2中间棒。在上述第1附加步骤中，得到含有由第2中间棒的全部或一部分构成的第2芯棒的第3中间棒。在上述第2附加步骤中，得到含有由第3中间棒的全部或一部分构成的第3芯棒的光纤母材。专利技术的效果根据本实施方案，通过拉制所制作的光纤母材，可得到传输损耗小的光纤。附图说明[图1]为用于说明制造根据本实施方案的光纤母材及光纤的方法的流程图。[图2]为在根据本实施方案的光纤母材的制造方法的第2塌缩步骤S10中所制作的第2中间棒(在第2塌缩步骤S10中所制作的玻璃棒)的钾浓度分布的一个例子。[图3]为在根据比较例的光纤母材的制造方法的第1塌缩步骤S25中所制作的第1中间棒(在第1塌缩步骤S25中所制作的玻璃棒)的钾浓度分布的一个例子。[图4]为关于根据本实施方案的光纤母材的多个试样、以及根据比较例的光纤母材的多个试样，分别总结芯母材(构成光纤母材的一部分)中的平均钾浓度、该芯母材中的峰值钾浓度、以及在1550nm波长下的光纤的传输损耗的表。[图5]为关于根据本实施方案的光纤母材的多个试样、以及根据比较例的光纤母材的多个试样，分别示出芯母材(构成光纤母材的一部分)中的峰值钾浓度与1550nm波长下的光纤的传输损耗的关系的图表。[图6]为关于根据本实施方案的光纤母材的多个试样、以及根据比较例的光纤母材的多个试样，分别示出芯母材(构成光纤母材的一部分)中的平均钾浓度与在该芯母材中的峰值钾浓度的关系的图表。[图7]为根据本实施方案的光纤母材的截面图。[图8]为芯母材，特别是第1芯部中的沿着半径方向的钾浓度分布。具体实施方式[本专利技术的实施方案的说明]首先，列出本专利技术的实施方案并进行说明。(1)根据本实施方案的光纤母材的制造方法为制造这样的光纤母材的方法，该光纤母材具有含有碱金属元素的第1芯部、包围第1芯部的第2芯部、包围第2芯部的第3芯部、在包围第3芯部的同时具有比第1至第3芯部的各折射率更低的折射率的包层部，其中由第1至第3芯部构成芯母材。该光纤母材的制造方法至少具有第1添加步骤、第1塌缩步骤、第1直径减少步骤、第2添加步骤、第2塌缩步骤、第1附加步骤、第2附加步骤。在上述第1添加步骤中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第1玻璃管的内表面上。在上述第1塌缩步骤中，通过加热使第1添加步骤后的第1玻璃管实心化。通过该第1塌缩步骤，由第1玻璃管制作第1中间棒。在上述第1直径减少步骤中，通过除去第1中间棒的外周部分从而使第1中间棒的直径减少。通过该第1直径减少步骤，由第1中间棒制作构成第1芯部的一部分的第1芯棒。在上述第2添加步骤中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第2玻璃管的内表面上。在上述第2塌缩步骤中，在将第1芯棒插入到第2添加步骤后的前述第2玻璃管中的状态下，通过加热使第1芯棒和第2玻璃管一体化。通过该第2塌缩步骤，制作含有应当成为第1芯部的第1玻璃区域、以及应当成为第2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光纤母材的方法，所述光纤母材具有含有碱金属元素的第1芯部、包围所述第1芯部的第2芯部、包围所述第2芯部的第3芯部、以及包围所述第3芯部并且具有比所述第1至第3芯部的各折射率都要低的折射率的包层部，所述方法包括：第1添加步骤，其中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第1玻璃管的内表面；第1塌缩步骤，其中，通过加热使所述第1添加步骤后的所述第1玻璃管实心化，从而由所述第1玻璃管制作第1中间棒；第1直径减少步骤，其中，通过除去所述第1中间棒的外周部分从而使所述第1中间棒的直径减少，而由所述第1中间棒制作构成所述第1芯部的一部分的第1芯棒；第2添加步骤，其中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第2玻璃管的内表面；第2塌缩步骤，其中，在将所述第1芯棒插入到所述第2添加步骤后的所述第2玻璃管当中的状态下，通过加热而使所述第1芯棒和所述第2玻璃管一体化，从而制作第2中间棒，所述第2中间棒含有应当成为所述第1芯部的第1玻璃区域、以及应当成为所述第2芯部的第2玻璃区域，所述第1玻璃区域具有100原子ppm以上的碱金属元素浓度，所述第2玻璃区域具有10原子ppm以下的碱金属元素浓度；第1附加步骤，其中，在由所述第2中间棒的全部或一部分构成的第2芯棒的外周上，附加应当成为所述第3芯部的第3玻璃区域，从而得到含有所述第2芯棒的第3中间棒，其中所述第3玻璃区域具有10原子ppm以下的碱金属元素浓度、以及2,000原子ppm以上15,000原子ppm以下的氯浓度；以及第2附加步骤，其中，在由所述第3中间棒的全部或一部分构成的第3芯棒的外周上，附加应当成为所述包层部的第4玻璃区域，从而得到包含所述第3芯棒的所述光纤母材。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.22 JP 2014-1485571.一种制造光纤母材的方法，所述光纤母材具有含有碱金属元素的第1芯部、包围所述第1芯部的第2芯部、包围所述第2芯部的第3芯部、以及包围所述第3芯部并且具有比所述第1至第3芯部的各折射率都要低的折射率的包层部，所述方法包括：第1添加步骤，其中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第1玻璃管的内表面；第1塌缩步骤，其中，通过加热使所述第1添加步骤后的所述第1玻璃管实心化，从而由所述第1玻璃管制作第1中间棒；第1直径减少步骤，其中，通过除去所述第1中间棒的外周部分从而使所述第1中间棒的直径减少，而由所述第1中间棒制作构成所述第1芯部的一部分的第1芯棒；第2添加步骤，其中，将碱金属元素添加到氯浓度的平均值为10原子ppm以上600原子ppm以下的第2玻璃管的内表面；第2塌缩步骤，其中，在将所述第1芯棒插入到所述第2添加步骤后的所述第2玻璃管当中的状态下，通过加热而使所述第1芯棒和所述第2玻璃管一体化，从而制作第2中间棒，所述第2中间棒含有应当成为所述第1芯部的第1玻璃区域、以及应当成为所述第2芯部的第2玻璃区域，所述第1玻璃区域具有100原子ppm以上的碱金属元素浓度，所述第2玻璃区域具有10原子ppm以下的碱金属元素浓度；第1附加步骤，其中，在由所述第2中间棒的全部或一部分构成的第2芯棒的外周上，附加应当成为所述第3芯部的第3玻璃区域，从而得到含有所述第2芯棒的第3中间棒，其中所述第3玻璃区域具有10原子ppm以下的碱金属元素浓度、以及2,000原子ppm以上15,000原子ppm以下的氯浓度；以及第2附加步骤，其中，在由所述第3中间棒的全部或一部分构成的第3芯棒的外周上，附加应当成为所述包层部的第4玻璃区域，从而得到包含所述第3芯棒的所述光纤母材。2.根据权利要求1所述的光纤母材的制造方法，其中，在所述第1塌缩步骤中，在将氧气导入到设定为减压状态的所述第1玻璃管的内部的同时，进行所述第1玻璃管的实心化。3.根据权利要求1或2所述的光纤母材的制造方法，其中，在所述第2塌缩步骤中，在将氧气导入到设定为减压状态的所述第2玻璃管的内部的同时，进行所述第1芯棒和所述第2玻璃管的一体化。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光纤母材的制造方法，其进一步具有在所述第2塌缩步骤之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：春名彻也，平野正晃，田村欣章，川口雄挥，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP