[发明专利]石英多孔质体的制造方法、光纤母材的制造方法、石英多孔质体及光纤母材

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光纤用芯棒的外周面上沉积多个疏松层（soot层）而成的石英多孔质体的制造方法、光纤母材的制造方法、石英多孔质体及光纤母材。

本申请要求2010年3月3日提出的日本专利申请第2010-046780号的优先权，并将其内容引入本说明书中。

背景技术

光纤母材的制造通常使用将通过VAD法、外部气相沉积法等火焰水解法（soot法）制成的石英多孔质体烧结、玻璃化的方法（例如可参见专利文献1、2）。随着近年来FTTH（光纤到户）的发展，施工性优异、弯曲损耗小的光纤的需求不断增大。此外，由于降低光纤制造成本也很重要，人们尝试在不大幅改变以往就有的VAD法、OVD法等制造方法的情况下制造弯曲小的光纤。

作为降低光纤弯曲损耗的一种方法，有降低光纤包层区域的折射率、增大光纤被弯曲时的纤芯与包层间的实效折射率差的方法。作为该法之一，专利文献1提出一种称作沟槽（trench）型的折射率结构。沟槽型光纤在构成光纤最外周部的包层的内侧设有折射率低的沟槽部。沟槽型光纤的折射率结构可通过组合以往的VAD法和外部气相沉积法来制造，能低成本地制作大型光纤母材。

为降低包层区域的折射率，可在烧结炉中对石英多孔质体进行脱水及烧结时，将CF₄、SiF₄、SF₆等含氟气体通入烧结炉中，将氟添加到该包层区域中。

但是，石英多孔质体的体积密度高时虽能添加氟，然而，含氟气体难以扩散到石英多孔质体内部。此时，即使增加含氟气体处理时间，也难以在石英多孔质体的径向、长度方向上均匀添加氟。

非专利文献1中对向石英多孔质体中添加氟进行了描述。该文献认为，为了均匀添加氟，需要将石英多孔质体的体积密度控制在1.0g/cm³以下。

专利文献

专利文献1：日本专利第3853833号公报

专利文献2：日本特开平11－199263号公报

非专利文献

非专利文献1：电子情报通信学会论文志C Vol.J71‐C No.2p212–220

发明内容

然而，本发明者经研究后发现，将VAD法和外部气相沉积法组合进行氟添加、制造光纤母材时，即使单纯地降低石英多孔质体体积密度（例如，非专利文献1中所述的1.0g/cm³以下），也难以均匀地添加氟。下面对其理由进行说明。

使用VAD法时，将玻璃微粒沉积于在垂直方向上来回移动（traverse）（相对移动）的靶材上。此时，由于喷灯火焰飘摇，尤其在纤芯部会发生GeO₂添加浓度不均，容易出现折射率波动（通常称条纹）。

用于形成纤芯部的喷灯从靶材的斜下方喷射玻璃微粒，将玻璃微粒沉积在靶材上。因此，如图6B所示，在通过VAD法制成的纤芯部63上容易残留圆弧状条纹61。

另一方面，外部气相沉积法是一种用多个喷灯将玻璃微粒（soot微粒）多层沉积在旋转的光纤用芯棒周围、制作石英多孔质体的方法。各喷灯由于其制作时的尺寸误差、劣化程度不同等，在玻璃微粒所沉积的面的最高温度、温度分布上会有变差。因此，用各喷灯沉积的玻璃微粒层（疏松层）无法避免体积密度出现差异。

此外，即使在用1台喷灯沉积的1层疏松层内，用氢氧焰热致密的状态会有变差。因此，会有在松散体（soot）1层内的内侧（纤芯材料侧）与外侧（表面侧）之间出现体积密度差异的情况。其结果，通过外部气相沉积而成的包层区域64会因应体积密度差而如图6B所示，在圆周方向上出现层状条纹62。这样，在将VAD法和外部气相沉积法组合、进行氟添加时，会出现不同方向的条纹61、62。

对石英多孔质体进行氟添加时，其氟添加量取决于石英多孔质体的表面积，即取决于体积密度。因此，在用外部气相沉积法进行氟添加时，由于松散体各层间、各层内存在体积密度差，因而在外沉积层中会有氟浓度不均。其结果，沟槽部的大小会在母材径向、长度方向上和在批次间发生波动，制成的光纤的弯曲损耗变得不稳定。

若进一步对未进行氟添加的母材64中存在的条纹与进行了氟添加的母材65中存在的条纹进行比较，则由于该氟浓度不均的影响，进行了氟添加的母材64中的条纹62与未进行氟添加的母材64相比具有容易明显呈现的倾向（参见图6A）。想用预制棒分析仪测定有条纹的母材的折射率分布时，由于不易高精度地检测激光的衍射光，因此，难以准确测出折射率分布。