JPH02201403A - 光ファイバ並びにその母材の製造方法及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光ファイバ、特に、波長１．５５μｍ付近での
広い波長領域で分散が小さい分散フラットシングルモー
ド光ファイバ、更にその光ファイバ母材の製造方法及び
その光ファイバの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 光ファイバ伝送システムにおいては、石英系光ファイバ
の最低損失帯である波長１．５〜１．６μｍの領域の光
を用いることにより、中継間隔を最大にすることができ
る。この時、高速伝送で情報を送ろうとするには、使用
する光の波長において光ファイバの分散を最小にする必
要がある。

波長１，５〜１．６μｍでシングルモード光ファイバを
使用し且つこの波長で分散を小さくする方法としては、 ■光ファイバ構造を１．５〜１．６μｍで零分散となる
ように設計する。

■分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）のよう
に、非常に狭い単一波長を持った光源を用いる。

の２通りがある。

本発明は、上記２つの方法のうち、前者の波長１．５〜
１．６μｍで零分散となるように設計されたシングルモ
ード光ファイバ及びその製造法に関するものである。

シングルモード光ファイバにおいて、零分散波長を１．
３μｍから１．５５μｍ付近に移すには、光ファイバの
コア径をより細くすると共に、コア、クラッドの屈折率
差Δｎを増大させる必要がある。

更に、１．５〜１．６μｍの波長領域において、分散を
±１．Ｏｐｓ／にｉ／ｎｎ＋以内に抑えようとする場合
には、コアの外周に屈折率の低い溝を有するＷ型光ファ
イバを用いることが知られている。第５図はそのような
Ｗ型の屈折率分布を持った母材の例であり、純粋シリカ
の第２クラッド３０に対しコア１０の比屈折率Δ１が高
く、純粋シリカの第２クラッド３０に対し第１クラッド
２０の比屈折率Δ−が低くなっている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来、第５図に示すようなＷ型の屈折率分布を持った母
材を得るには、屈折率分布制御が容易なＭＣＶＤ法で行
われていた。しかし、この方法は合速速度が遅く、また
長尺母材が得られないという欠点があった。

そこで、高速合成が可能で長尺な母材も得られるＶＡＤ
法で母材の製造を試みた。

ＶＡＤ法でＷ型層折率分布を得るためには、（１）先ず
コア部（１０）を製造し、ガラス化、延伸してコアロッ
ドとし、（２）その外周部に第１クラ・ｙド層（２０）
を外付し、透明ガラス化時にふっ素をドープして屈折率
を下げてガラスロッドとした後に延沖し、（３）再度外
付を行って純粋石英の第２クラッド層（３０）を付けて
いた。

しかし、この方法は、工程が非常に多くなることと、第
１クラッド２０の作製段階までに延伸作業が２回あるこ
とから、構造パラメータ（コア／第１クラッド比）の変
動を生じ易い欠点があった。

特に、分散フラット光ファイバは、波長に対する分散の
変化率（分散スロープ）が小さいため、構造パラメータ
の変動によって分散特性に影響を受は易い、著者らの実
験によると、コア／第１クラッドの比率の僅かな変動で
零分散波長が大きく変わることが判っている（第４図）
。

また、第４図に示すように、コア／クラッド比率が０．
５８以下となると、耐応力特性が通常の１．３μｍ帯シ
ングルモード光ファイバの最低値となり、ケーブル化の
際に問題を生じる。また０、６２以上となると、波長に
対する分散値の変化率（分散スロープ）が０．０３　ｐ
ｓ／Ｋｆｌ／ｎｒｆ以上となり、波長１．５〜１．６　
μｍの範囲内で分散を±ｌｐｓ／にｎ／ｎｒｒｒ以内に
抑えることができなくなり、波長多重伝送のチャンネル
数が減少してしまう。

更に、第１クラッド部の外付の際、バーナの酸水素火炎
によるＯＨ基の混入もあり、低損失化の妨げとなるなど
の問題点があった。

本発明の目的は、前記した末技術の欠点を解消し、分散
フラット光ファイバの製造において、分散特性の再現性
を大幅に向上させることができ、また低損失である光フ
ァイバ並びにその母材の製造方法及び光ファイバの製造
方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光ファイバは、コアがＦとＧ　ｅ　Ｏ２を共に
含むＳ　ｉ　Ｏｘから成り、第１クラッドがＦを含むＳ
ｉＯ１ガラスから成り、更に前記第１クラッドの外側に
純粋５ｉｎ２ガラスの第２クラッド層が外付けされ、屈
折率分布がＷ型の構造を有するものである。

その光ファイバ母材の製造方法は、コア部がＧ　ｅ　Ｏ
＊を含む８１０□ガラス微粒子より成り、クラッド部が
５ｉｎｓガラス微粒子より成る多孔質母材をＶＡＤ法で
作成し、前記多孔質母材をＦを含む雰囲気中で加熱し、
コア及び第１クラッドの双方にＦを含有せしめたガラス
母材とした後、純粋５ｌｏｚガラスの第２クラッドを外
付するものである。

この場合、分散フラットシングルモード光ファイバとす
るには、前記ガラス母材を研削或いはエツチングしてコ
ア／第１クラッドの比率を０．５８〜０．６２の値にす
るか、または、前記多孔質母材をコア／第１クラッド比
が０．５８〜０．６２となるように予め製造する。

そして、前記多孔質母材のコアに含まれるＧｅＯ２のド
ーズ量を第２クラッドに対するコアの比屈折率差がΔ“
＝１．２〜１．４％となるように制御し、またコア及び
第１クラッドの双方に含有させるＦを第２クラッドに対
する第１クラッドの比屈折率差がΔ−＝−０．３５〜０
．４５％となるように、加熱雰囲気中に濃度を制御する
。

また、この製造方法で得られた光ファイバ母材を光ファ
イバとするには、線引張力１５０ｋｇ以上４００ｇ以下
で線引きする。

［作用］ 請求項１の光ファイバは、コア、第１クラッド及び第２
クラッドから成り屈折率分布がＷ型の構造を有するため
、分散フラットシングルモード光ファイバと成り得ると
共に、コア、第１クラッドを同時に製造することができ
る。

請求項２はその光ファイバ母材の製造方法であり、コア
部、クラッド部の多孔質母材を、Ｆを含む雰囲気中で同
時に加熱してガラス母材とするため、製造工程数が少な
くなると共に、光ファイバの分散特性と損失特性が大幅
に向上される。

ここで、請求項３又は４のように、ガラス母材を研削或
いはエツチングしてコア／第１クラッドの比率を０．５
８〜０．６２の値とするか、多孔質母材をコア／第１ク
ラッド比が０．５８〜０．６２となるように予め製造す
ることにより、石英系光ファイバの最低損失帯である波
長１．５〜１．６μｍで零分散となるように設計された
分散フラットシングルモード光ファイバの母材とするこ
とができる。

そして、多孔質母材のコアに含まれるＧ　ｅ　Ｏ窃のド
ーズ量をΔ“＝１．２〜１．４％となるように制御し、
またコア及び第１クラッドの双方に含有させるＦをΔ−
＝−０．３５〜０．４５％となるように加熱雰囲気中に
濃度を制御することで、好ましい分散フラットシングル
モード光ファイバの母材が得られる。

また、このようにして得られた光ファイバ母材を、線引
張力ｉｓｏｋｇ以上４００を以下で線引きすると、低損
失で機械的強度のある光ファイバが得られる。

［実施例］ 以下、図示の実施例に基づいて、本発明を説明する。

第５図に示すようなＷ型層折率分布を持った母材の製造
に際し、第１図に示すように、コア用バーナ１と第１ク
ラッド用バーナ２により、コア部３と第１クラッド部４
から成るスート母材をＶＡＤ法で同時に合成し、コア部
３についてはＧ　ｅ　Ｏ＊をドープした。

本スート母材（コア部φ４０ｎ＋ｎ、クラッド部φ８０
Ｉ）を、Ｆを含むＨｅ雰囲気中で、但し、Ｈｅ＝１０ｊ
／ｌ！ｎ、　Ｓ　ｉ　Ｆ４　＝２ｊ　／ｍｉｎ、　ＣＩ
ｔ　＝３００　ＣＣ／ｓｉｎで、焼結し透明ガラス化し
た。この際の温度は約１４５０℃で、得られたガラス母
材の大きさはφ４０Ｘ２ＧＧ　Ｉｌｌであった。

このガラス母材の屈折率をプリフォームアナライザで測
定後、φ２０ｎｍに延伸し、コア／第１クラッド比がｏ
、ｅｏ（第４図参照）になるまでふう化水素ＨＦでエツ
チングした。第２図にその屈折率分布とＨＦエツチング
処理部（斜線部）を示す。

更に、このエツチングされたガラス母材に、所定の寸法
になるまで第２クラッド３０となる純粋石英層を外付し
た。

かくして得られた光ファイバ母材は、コア１０がＦとＧ
　ｅ　Ｏ２を共に含むＳｉＯ２から成り、第１クラッド
２０がＦを含む５ｉ０２ガラスから成り、第２クラッド
３０が純粋ＳｉＯ２ガラスから成るため、その屈折率分
布は、第２図に示すようなＷ型の構造となる。しかも、
コア１０と第１クラッド２０までが同じ工程で得られた
。

最後に、この光ファイバ母材を、線引張力１５０ｇ、速
度１００　ｒ′Ｉ／ｌｌ１ｎで線引きし、外径１２５μ
ｍ。

条長２０に１の光ファイバとした。

以上により試作した光ファイバについて緒特性を測定し
た。伝送損失は、波長１．５５μｍで０．２５ｄＢ／Ｋ
ｌｌ、　１．３　μｍで０．３８ｄＢ／にｌであった１
分散特性は、零分散波長１．５４５μｍで分散スロープ
０．０２ｐｓ／にｒｉ／ｎｒｄと良好なものであった。

次に、本光ファイバを２にｌごとに１０分割し、長手方
向での零分散波長のバラツキを調べた。第４図に示すよ
うに、本光ファイバの場合、零分散波長は１．５２〜１
．５７μｍと長手方向で狭い領域に制御されていること
が分かる。

又、コア１０にＦを含有させているため、Ｇ　ｅ　Ｏ２
による欠陥を埋める効果が期待でき、ＥＳＲによる測定
では、通常のＧ　ｅ　Ｏ２コア分散シフト光ファイバと
比べ、欠陥数が減少していることを確認している。これ
により、耐放射線特性も向上しているものと思われる。

尚、光ファイバの低損失化が線引張力に依存することは
、昭和６２年度の電子通信学界全国大会１０８９で塙ら
が発表している。その中で、損失増に影響を与える要素
として、コア近傍での線引張力の残留と熱応力の発生を
あげ、それらによって波長に依存しない損失が増加する
と発表している。

本光ファイバの構造は、コアにゲルマニウム、第１クラ
ッド部にふっ素がドープされ、第２クラッドが純粋シリ
カで出来ているため、線引きの張力は軟化点の高い第２
クラッド部に残留し、比較的コアへの影響が少ない、し
かし、ゲルマがドープされたコア１０と、ふっ素がドー
プされた第１クラッド２０の熱膨張計数の差が、通常の
１．３μｍシングルモード光ファイバのコア、クラッド
間の差に比べて大きくなり、熱応力が発生し易い。

そのため、線引き時の温度をなるべく上げず（張力が高
い）に線引きすることにより、熱応力の発生が抑えられ
る。

著者らの実験によると、張力が５０（ｌを超えると、波
長に依存しない構造不整損失が０．０２　ｄＢ／に１以
下となり、低損失化が図れる。しかし、張力が３００９
を越えると、光ファイバ内部に過大な歪みが残留し、機
械的強度が低下してしまう、この様な訳で、Ｗ型分散シ
フト光ファイバの線引き条件としては張力１５０〜４０
０ｇ、好ましくは張力１５０〜３００ｇとするのが適当
である。

石英系光ファイバの最低損失帯である波長１．５〜１．
６μｍで零分散となるように設計されたシングルモード
光ファイバの製造条件としては、上記実施例に限定され
るものではない。

上記実施例では、第１クラッド２０を設けた段階で、ガ
ラス母材の屈折率をコア／第１クラッド比が０．６０に
なるまでぶつ化水素ＨＦでエツチングしたが、ガラス化
後、研削やＨＦによるエツチングにより、コア／第１ク
ラッドの比率を、第４図に示す０．５８〜０．６２の範
囲で変更することができる。

また、多孔質母材をコア／第１クラッド比が０．５８〜
０．６２となるように予め製造することもできる。

また、多孔質母材のコア部３に含まれるＧ　ｅ　Ｏ２の
ドープ量は、純粋シリカの第２クラッド３０に対するコ
ア１０の比屈折率差Δ＋＝１．２〜１．４％となるよう
に制御し、またコア並び第１クラッドに含有させるＦは
、純粋シリカの第２クラッド３０に対する第・１クラッ
ド２０の比屈折率差Δ−＝−０，３５〜０．４５％とな
るように、加熱雰囲気中に濃度を制御することができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、従来のＶＡＤ
法による母材の製造と、Ｆ雰囲気での透明ガラス化で、
コアと第１クラッドとを同時に合成することにより、製
造工程を簡略することができ、又、構造パラメータのコ
ア／第１クラッド比を一定にすることが可能なので、低
損失かつ長手方向に安定な分散特性を持つＷ型層折率分
布構造の分散フラット光ファイバを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ファイバ母材の製造方法の一工
程を示した図、第２図はふっ累算囲気焼結後の母材の屈
折率分布とＨＦ処理領域を示した図、第３図は試作光フ
ァイバの長手方向での零分散波長の変化の様子を示した
図、第４図は試作光ファイバのコア／第１クラッド比と
零分散波長の関係を示す図、第５図は従来のＷ型光ファ
イバの屈折率分布構造を示す図である。 図中、１はコア用バーナ、２は第１クラッド用バーナ、
３はコア部、４は第１クラッド部、１０はコア、２０は
第１クラッド、３０は第２クラッドを示す。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 ４第１クラッド部 第１図 第２図 コア／第１クラッド比 条長 第３図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアがＦとＧｅＯ＿２を共に含むＳｉＯ＿２から成
   り、第１クラッドがＦを含むＳｉＯ＿２ガラスから成り
   、更に前記第１クラッドの外側に純粋ＳｉＯ＿２ガラス
   の第２クラッド層が外付され、屈折率分布がＷ型の構造
   を有することを特徴とする光ファイバ。 ２、コア部がＧｅＯ＿２を含むＳｉＯ＿２ガラス微粒子
   より成り、クラッド部がＳｉＯ＿２ガラス微粒子より成
   る多孔質母材をＶＡＤ法で作成し、前記多孔質母材をＦ
   を含む雰囲気中で加熱し、コア及び第１クラッドの双方
   にＦを含有せしめたガラス母材とした後、純粋 ＳｉＯ＿２ガラスの第２クラッドを外付することを特徴
   とする光ファイバ母材の製造方法。 ３、前記ガラス母材を研削或いはエッチングしてコア／
   第１クラッドの比率を０．５８〜０．６２の値にするこ
   とを特徴とする請求項２記載の光ファイバ母材の製造方
   法。 ４、前記多孔質母材をコア／第１クラッド比が０．５８
   〜０．６２となるように予め製造することを特徴とする
   請求項２記載の光ファイバ母材の製造方法。 ５、前記多孔質母材のコアに含まれるＧｅＯ＿２のドー
   プ量を第２クラッドに対するコアの比屈折率差がΔ＾＋
   ＝１．２〜１．４％となるように制御し、またコア及び
   第１クラッドの双方に含有させるＦを第２クラッドに対
   する第１クラッドの比屈折率差がΔ＾−＝−０．３５〜
   ０．４５％となるように、加熱雰囲気中に濃度を制御す
   ることを特徴とする請求項３又は４記載の光ファイバ母
   材の製造方法。 ６、請求項５の製造方法で得られた光ファイバ母材を、
   線引張力１５０ｋｇ以上４００ｇ以下で線引きすること
   を特徴とする光ファイバの製造方法。