FR3080463A1 - Fibre optique - Google Patents

Fibre optique Download PDF

Info

Publication number
FR3080463A1
FR3080463A1 FR1904214A FR1904214A FR3080463A1 FR 3080463 A1 FR3080463 A1 FR 3080463A1 FR 1904214 A FR1904214 A FR 1904214A FR 1904214 A FR1904214 A FR 1904214A FR 3080463 A1 FR3080463 A1 FR 3080463A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
core
optical fiber
concentration
ppm
chlorine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1904214A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3080463B1 (fr
Inventor
Hirotaka Sakuma
Yoshiaki Tamura
Keisei Morita
Yuki Kawaguchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of FR3080463A1 publication Critical patent/FR3080463A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3080463B1 publication Critical patent/FR3080463B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046—Multicomponent glass compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
    • C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/06—Glass compositions containing silica with more than 90% silica by weight, e.g. quartz
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02004—Optical fibres with cladding with or without a coating characterised by the core effective area or mode field radius
    • G02B6/02009—Large effective area or mode field radius, e.g. to reduce nonlinear effects in single mode fibres
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02266—Positive dispersion fibres at 1550 nm
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028—Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • G02B6/0281—Graded index region forming part of the central core segment, e.g. alpha profile, triangular, trapezoidal core
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03694—Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/50—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00—Type of glass produced
    • C03B2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/54—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with beryllium, magnesium or alkaline earth metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/10—Internal structure or shape details
    • C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/50—Doped silica-based glasses containing metals containing alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2201/00—Glass compositions
    • C03C2201/06—Doped silica-based glasses
    • C03C2201/30—Doped silica-based glasses containing metals
    • C03C2201/54—Doped silica-based glasses containing metals containing beryllium, magnesium or alkaline earth metals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

Fibre optique La fibre optique proposée est capable non seulement de restreindre l’atténuation due à des défauts de verre, mais également de réduire l’augmentation de coût de fabrication. La fibre optique est constituée de verre de silice qui inclut une âme et une gaine. La gaine enferme l’âme et présente un indice de réfraction inférieur à celui de l’âme. Lorsque l’âme est divisée en une âme interne et une âme externe à la moitié du rayon de l’âme, la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est supérieure à celle de l’âme externe. L’âme inclut un quelconque de groupe de métal alcalin.

Description

Titre de l'invention : Fibre optique
Domaine de l’invention [0001] La présente description concerne une fibre optique.
Arrière-plan technique [0002] En général, si un élément de métal alcalin ou un élément de métal alcalino-terreux est contenu dans l’âme d’une ébauche de fibre optique consistant en verre de silice, l’atténuation occasionnée par une dispersion de Rayleigh d’une fibre optique diminuera puisque la viscosité de l’âme est réduite et le ré-arrangement de verre est facilité pendant que l’ébauche de fibre optique est étirée en la fibre optique. A la fois l’élément de métal alcalin et l’élément de métal alcalino-terreux sont ci-après appelés le « groupe de métal alcalin ».
Si l’âme qui contient un groupe de métal alcalin ne contient pas de chlore (ou contient uniquement une faible concentration en chlore), l’atténuation augmentera puisque des défauts de verre apparaissent lorsque la connexion dans la structure moléculaire du verre est rompue lorsque les éléments de groupe de métal alcalin ajoutés à la partie centrale de l’âme dans l’état de l’ébauche de fibre optique s’étalent pendant l’étirage de fibre. Si l’âme contient une quantité suffisante de chlore, l’atténuation occasionnée par des défauts de verre diminuera puisque l’apparition de défauts de verre est restreinte lorsque le chlore se connecte au groupe de métal alcalin.
Afin de réduire l’augmentation d’atténuation occasionnée par de tels défauts de verre, l’âme de fibres optiques décrite dans JP 2009-541796A (document de brevet 1) et JP 2017-76053A (document de brevet 2) contient du chlore en plus du groupe de métal alcalin. Lorsque l’âme est divisée en une âme interne et une âme externe dans la fibre optique décrite par le document de brevet 1, la concentration en chlore de l’âme interne est de 0 à 100 ppm en mole, et la concentration en chlore de l’âme externe est de 500 ppm en mole ou supérieure. Dans la fibre optique décrite dans le document de brevet 2, la concentration en chlore de l’âme interne est de 0 à 1 000 ppm en mole, et celle de l’âme externe est de 4 000 ppm en mole ou supérieure.
Dans chacun des documents de brevets 1 et 2, la concentration en chlore de l’âme interne est plus faible que celle de l’âme externe. On pense ainsi que l’augmentation de l’atténuation due à des défauts de verre peut être restreinte si la concentration en chlore de l’âme interne dans laquelle le groupe de métal alcalin est ajouté est abaissée pour contrôler la cristallisation alors que la concentration en chlore de l’âme externe est augmentée pour restaurer le défaut de verre occasionné pendant l’étirage de fibre. Résumé de l’invention [0003] Moyens pour résoudre le problème
La fibre optique de la présente description est constituée de verre de silice et comprend une âme et une gaine. L’âme présente un rayon de r0 et contient un métal alcalin ou un élément de métal alcalino-terreux. La gaine enferme l’âme et présente un indice de réfraction inférieur à celui de l’âme. L’âme inclut une âme interne ayant un rayon de r0/2 et une âme externe ayant un rayon interne de rjl et un rayon externe de r0 . La concentration moyenne en chlore de l’âme interne est supérieure à celle de l’âme externe.
[0004] Ainsi, selon un aspect, la présente invention concerne une fibre optique constituée de verre de silice et comprenant : une âme contenant un métal alcalin ou un élément de métal alcalino-terreux et présentant un rayon de r0 ; et une gaine enfermant l’âme et présentant un indice de réfraction inférieur à celui de l’âme, caractérisée en ce que l’âme inclut une âme interne ayant un rayon de rjl et une âme externe ayant un rayon interne de rjl et un rayon externe de r0, et la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est supérieure à celle de l’âme externe.
Selon une caractéristique particulière de cette fibre optique, le taux de modification de concentration en chlore dans la direction radiale de l’âme n’est pas supérieur à 10 ppm en masse pour 1 μιη.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, la concentration moyenne en chlore de l’âme externe est de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, le rapport A/B de la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe est supérieur à 1,5.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, le rapport A/B de la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe est supérieur à 2,0.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, l’âme contient du fluor.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, la concentration moyenne en fluor dans l’âme est de 500 à 5 000 ppm en masse.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, la concentration moyenne du groupe de métal alcalin dans l’âme est de 0,2 à 200 ppm en masse.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, l’âme contient un ou plusieurs éléments choisis dans un groupe consistant en sodium, potassium, rubidium, césium, et calcium.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de 1 550 nm est de un.
Selon une autre caractéristique particulière de cette fibre optique, le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de 1 550 nm est de deux ou supérieur.
Brève description des dessins [0005] [fig.l] La figure 1 représente une section transversale d’une fibre optique de la présente description.
[fig.2] La figure 2 est un diagramme pour expliquer un procédé de fabrication de la fibre optique de la figure 1.
[fig.3] La figure 3 est un tableau résumant les spécifications de fibres optiques des exemples A à K de la figure 1.
[fig.4] La figure 4 est un graphique dans lequel la concentration moyenne en chlore de l’âme complète et l’atténuation à une longueur d’onde de 1 550 nm sont tracées pour chacune des fibres optiques A à K.
[fig.5] La figure 5 est un graphique représentant un profil radial de concentration en chlore dans la fibre optique B.
Description détaillée de l’invention [0006] Le coût de fabrication d’une fibre optique augmentera si la concentration en chlore de l’âme externe est rendue supérieure à celle de l’âme interne selon l’invention décrite dans les documents de brevets 1 et 2.
On décrira ci-après en détail des modes de réalisation de la présente invention en faisant référence aux dessins. Dans les dessins, le même signe de référence est appliqué à une partie identique, et on évite la répétition d’explication. La présente invention ne sera pas limitée aux modes de réalisation, et l’invention est représentée par la portée des revendications. Il est entendu que toutes les modifications dans la signification et la portée d’équivalents des revendications seront incluses dans la portée de l’invention.
La figure 1 représente une section transversale de la fibre optique 1 de la présente description. La fibre optique 1 est constituée de verre de silice et comprend une âme 10 et une gaine 20. La gaine 20 enferme l’âme 10 et présente un indice de réfraction inférieur à celui de l’âme 10. L’âme 10 comprend un groupe de métal alcalin quelconque, et lorsque l’âme 10 est divisée en une âme interne 11 et une âme externe 12 à une moitié du rayon de l’âme 10, la concentration moyenne en chlore de l’âme interne 11 est supérieure à celle de l’âme externe 12.
Le fait que la concentration moyenne en chlore de l’âme interne 11 soit supérieure à celle de l’âme externe 12 indique que la concentration en chlore est également importante dans le domaine où la concentration du groupe de métal alcalin est importante. Il est par conséquent possible de restreindre l’augmentation d’atténuation occasionnée par des défauts de verre résultant de la diffusion du groupe de métal alcalin, et l’augmentation de perte d’hydrogène peut de plus être contrôlée. L’augmentation du coût de fabrication ainsi que l’augmentation d’atténuation due à des défauts de verre peuvent ainsi être restreintes pour la fibre optique 1.
Dans la fibre optique 1, le taux de modification de concentration en chlore dans la direction radiale de l’âme 10 n’est de préférence pas supérieur à -10 ppm en masse pour 1 μιη. Le taux de modification de la concentration en chlore dans la direction radiale est défini comme une pente d’une fonction linéaire qui est une approximation de la concentration en chlore. La pente est déterminée par la méthode des moindres carrés. La concentration moyenne en chlore de l’âme interne 11 est de préférence de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse. La concentration moyenne en chlore de l’âme externe 12 est de préférence de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse.
Dans la fibre optique 1, A/B, qui est le rapport de la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne 11 à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe 12, est de préférence supérieur à 1,5, et encore mieux supérieur à 2,0.
Dans la fibre optique 1, l’âme 10 contient de préférence du fluor. Il est possible de réduire la viscosité en ajoutant du fluor à l’âme, et l’atténuation peut ainsi être abaissée. La concentration moyenne en fluor dans l’âme 10 est de préférence de 500 à 5 000 ppm en masse. Si le fluor n’est pas ajouté à 500 ppm en masse ou plus, la viscosité ne diminuera pas suffisamment et l’atténuation ne peut pas être réduite. D’autre part, si le fluor est ajouté à 5 000 ppm en masse ou plus, la réduction d’atténuation ne peut pas être réalisée puisque l’incrément d’atténuation dû à une fluctuation de concentration excède la réduction d’atténuation obtenue par la diminution de viscosité.
Dans la fibre optique 1, la concentration moyenne du groupe de métal alcalin dans l’âme 10 est de préférence de 0,2 à 200 ppm en masse. Il est souhaitable que la concentration moyenne de groupe de métal alcalin soit de 0,2 ppm en masse ou supérieure afin de réduire l’atténuation à la longueur d’onde de 1 550 nm à 0,160 dB/km ou inférieure. La concentration moyenne du groupe de métal alcalin est de préférence de 200 ppm en masse ou inférieure afin de restreindre l’apparition de cristallisation. Comme pour le groupe de métal alcalin, l’âme 10 contient de préférence un ou plusieurs éléments choisis dans un groupe consistant en sodium, potassium, rubidium, césium, et calcium.
Dans la fibre optique 1, le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de 1 550 nm est de préférence de un. Dans un tel cas, la fibre optique peut réaliser une opération à mode unique à la longueur d’onde de 1 550 nm. De plus, le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de 1 550 nm peut être de deux ou supérieur. Dans un tel cas, la fibre optique peut être utilisée pour une transmission optique dans une bande autour de la longueur d’onde de 1 550 nm.
La figure 2 est un diagramme qui explique un procédé de fabrication d’une fibre optique. Dans ce qui suit, une explication est décrite autour d’un exemple de conditions concrètes. Une fibre optique est produite par les procédés suivants : procédé de préparation (étape SI), procédé de dopage (étape S2), procédé de réduction de diamètre (étape S3), procédé de décapage (étape S4), procédé d’affaissement (étape S5), procédé d’allongement et broyage (étape S6), procédé d’affaissement-dans-tige (étape S7), procédé OVD (étape S8), et procédé d’étirage (étape S9) dans l’ordre énuméré.
Dans le procédé de préparation (étape SI), un tube de verre de silice dans lequel des éléments de métaux alcalins (dopant), etc., à doper est préparé. La tige de verre de silice à partir de laquelle le tube de verre de silice est formé contient une certaine concentration en chlore et en fluor de 500 à 5 000 ppm en masse, et la concentration des autres dopants et impuretés est de 10 ppm en masse ou inférieure. Le diamètre externe de ce tube de verre de silice est de 30 à 40 mm, et le diamètre interne est de 15 à 25 mm. Comme la concentration en chlore est différente dans chacune des fibres optiques produites à partir de celui-ci, la concentration moyenne en chlore de l’âme dans l’état de la fibre optique est résumée séparément dans le tableau ci-dessous. La concentration mentionnée ici est une concentration définie par la formule (1) dans le cas de la concentration en fluor, par exemple :
Figure FR3080463A1_D0001
où L(r) représente la concentration en fluor à la position de rayon r. La lettre « c » représente le rayon d’une tige de verre de silice à partir de laquelle un tube de verre est formé.
La tige de verre de silice, à partir de laquelle le tube de verre est formé, est fabriquée par les procédés dans l’ordre énuméré, par exemple : dépôt de suie par un procédé de dépôt axial en phase vapeur (VAD), déshydratation, et consolidation. Dans un tel cas, Cl2 et SiCl4 sont utilisés comme gaz d’alimentation pendant la déshydratation, et le chlore ajouté pendant la déshydratation sera vaporisé pour se dissiper à travers la surface de suie ou de verre pendant la consolidation, de sorte que la concentration en chlore du côté externe diminue. Afin de contrôler une telle dissipation, ou afin d’en ajouter encore pour réaliser une concentration plus élevée, il est nécessaire de continuer l’alimentation en gaz à base de chlore pendant la consolidation. Ceci augmentera la quantité de gaz à utiliser, résultant en un coût plus élevé.
Dans le procédé de dopage (étape S2), un élément de potassium (K) en tant que dopant du groupe de métal alcalin est ajouté à la surface interne du tube de verre de silice. De 6 à 10 g de bromure de potassium (KBr) sont utilisés comme matériau. Ce matériau est chauffé à une température de 750°C à 850°C avec une source de chaleur extérieure afin de générer la vapeur de matériau. Tout en introduisant la vapeur de matériau dans l’intérieur du tube de verre de silice avec un gaz porteur consistant en oxygène ayant un débit de 1 NLM (1 litre/min converti dans des conditions normales), le tube de verre de silice est chauffé à partir de l’extérieur par un brûleur à oxy-hydrogène de sorte que la surface extérieure du tube de verre peut présenter une température de 1 600°C à 1 800°C. Dans un tel cas, le brûleur est traversé à une vitesse de 30 à 60 mm/min pendant un total de 10 à 15 tours afin de réaliser le chauffage, et la surface interne du tube de verre de silice est ainsi diffusée avec l’élément K.
Dans le procédé de réduction de diamètre (étape S3), le diamètre du tube de verre de silice additionnée de K diminue. Dans un tel cas, alors que de 0,5 à 1,0 NLM d’oxygène s’écoule à l’intérieur du tube de verre de silice, le tube de verre de silice est chauffé par une source de chaleur extérieure de sorte que sa surface extérieure peut présenter une température de 2 000°C à 2 300°C. La source de chaleur extérieure est traversée dans un total de 6 à 10 tours pour un chauffage jusqu’à ce que le tube de verre de silice présente un diamètre interne de 3 à 6 mm, et la réduction du diamètre est ainsi réalisée.
Dans le procédé de décapage (étape S4), le décapage est réalisé sur la face intérieure du tube de verre de silice. Dans un tel cas, un décapage en phase vapeur est réalisé en chauffant le tube de verre de silice avec une source de chaleur extérieure tout en introduisant le gaz mixte de SF6 (0,2 à 0,4 NLM) et de chlore (0,5 à 1,0 NLM) dans l’intérieur du tube de verre de silice. La face intérieure du tube qui contient une concentration élevée en impuretés ajoutées avec les dopants prévus peut de cette manière être coupée et les impuretés peuvent ainsi être éliminées.
Dans le procédé d’affaissement (étape S5), le tube de verre de silice est affaissé pour être un corps solide. Dans un tel affaissement, le tube de verre de silice 30 est affaissé en mettant la température de la surface entre 2 000°C et 2 300°C tout en introduisant un gaz mixte d’oxygène (0,1 à 0,5 NLM) et d’hélium (0,5 à 1,0 NLM) dans l’intérieur du tube de verre de silice et en diminuant la pression absolue à l’intérieur du tube de verre de silice à 97 kPa ou inférieure. Par un tel affaissement, une partie d’âme (diamètre externe : 20 à 30 mm) est obtenue comme une tige. Une couche d’âme qui ne contient pas le métal alcalin, etc. peut être appliquée sur l’extérieur de la tige par un procédé bien connu, tel qu’un procédé de dépôt en phase vapeur extérieur (OVD) ou un procédé d’affaissement.
Dans le procédé d’allongement et broyage (étape S6), la partie d’âme est allongée pour présenter un diamètre de 20 à 25 mm, et son périmètre est de plus broyé de sorte que le diamètre peut être de 15 à 20 mm. Cette partie deviendra l’âme d’une fibre optique. A une moitié du rayon de la partie d’âme, la partie d’âme est divisée en une partie d’âme interne qui inclut l’axe central et une partie d’âme externe qui n’inclut pas l’axe central. Le profil de concentration en chlore de la partie d’âme est défini par la concentration moyenne en chlore de la partie d’âme interne et celle de la partie d’âme externe, et plusieurs parties d’âmes ont été fabriquées comme représenté dans le tableau suivant. La concentration moyenne en chlore de la partie d’âme interne est ici exprimée par la formule (2) suivante :
Figure FR3080463A1_D0002
La concentration moyenne en chlore de la partie d’âme externe est exprimée par la formule (3) suivante :
Γ0 Ci(r)-r’dr 1 i où Cl (r) indique la concentration en chlore à une position de rayon r. Le rayon de la partie d’âme est r0, et q = ro/2. Si le rayon de la partie d’âme est de 7 pm, la position limite est par exemple située à un rayon de 3,5 pm. La partie d’âme est définie comme la portion qui inclut l’axe central et dont l’indice de réfraction minimal est supérieur à celui de la fibre optique entière de 0,1 % ou supérieur.
Dans le procédé d’affaissement-dans-tige (étape S7), une première partie de gaine (c’est-à-dire un domaine qui présente un diamètre externe d’environ 3 à 5 fois le diamètre classé en mode de la fibre optique et qui présente un effet important pour l’atténuation) est fourme sur l’extérieur de la partie d’âme. Dans un tel cas, le procédé d’affaissement-dans-tige est utilisé : c’est-à-dire, la partie d’âme est insérée dans l’intérieur du tube de verre de silice auquel du fluor est ajouté, et à la fois la partie d’âme et le tube sont unifiés pour fabriquer une tige par chauffage avec une source de chauffage extérieure. La différence relative d’indice de réfraction entre la partie d’âme et la première partie de gaine est d’environ 0,34 % au maximum. Il résulte de l’unification de la partie d’âme et du tube par un tel procédé d’affaissement-dans-tige que la quantité d’humidité de la partie d’âme et de la première partie de gaine voisine peut être contrôlée à un niveau suffisamment faible.
Dans le procédé OVD (étape S8), la tige fabriquée en unifiant la partie d’âme et la première partie de gaine est allongée pour fournir un diamètre donné, et une seconde partie de gaine contenant du fluor est après cela formée par le procédé OVD sur l’extérieur de la tige, de sorte qu’une ébauche de fibre optique est produite. Dans le procédé d’étirage (étape S9), une fibre optique est produite par étirage d’une ébauche de fibre optique fabriquée par le procédé cité ci-dessus pour produire une ébauche de fibre optique. La vitesse d’étirage est de 1 800 m/min à 2 300 m/min, et la tension d’étirage est de 0,5 N.
La figure 3 est un tableau représentant les spécifications pour chacune de 11 sortes de fibres optiques (A à K) que nous avons fabriquées et évaluées. Le tableau présente ainsi l’atténuation à la longueur d’onde de 1 550 nm (dB/km), la concentration moyenne en chlore A d’âme interne (ppm en masse), la concentration moyenne en chlore B d’âme externe (ppm en masse), la concentration moyenne en chlore (ppm en masse) de l’âme entière, le rapport A/B, la concentration moyenne en potassium de l’âme entière, le diamètre d’âme (pm), la longueur d’onde de coupure (nm), et la surface effective (pm2) à la longueur d’onde de 1 550 nm.
La figure 4 est un graphique traçant la concentration moyenne en chlore de l’âme entière et l’atténuation à la longueur d’onde de 1 550 nm par rapport à chacune des fibres optiques (A à K). Dans cette figure, des marques de tracé différentes sont utilisées pour A>B et A<B. La figure 5 est un graphique représentant un profil radial de concentration en chlore dans la fibre optique B. Dans la fibre optique B, la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est d’environ 1 000 ppm en masse, et la concentration moyenne en chlore de l’âme externe est d’environ 500 ppm en masse. Il résulte de l’évaluation de chacune des fibres optiques (A à K) que l’on peut constater ce qui suit.
Lorsque la concentration moyenne en chlore de l’âme interne ou de l’âme externe excède 2 000 ppm en masse, il y a des cas dans lesquels une cristallisation est apparue et le rendement a chuté. Lorsque la concentration moyenne en chlore de l’âme externe était d’environ 500 ppm en masse et la concentration moyenne en chlore de l’âme interne a été modifiée dans l’intervalle de 100 à 1 600 ppm en masse (voir les fibres optiques A à E), il y a une tendance consistant en ce que l’atténuation est inférieure là où la concentration en chlore est plus élevée. Lorsque la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne est inférieure à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe (fibres optiques F à I), les relations entre l’atténuation et la concentration moyenne en chlore (la moyenne en surface) de l’âme entière sont presque comparables. Par conséquent, plus la concentration en chlore de l’âme interne est élevée, plus ceci est avantageux, puisqu’un faible coût est exigé pour fabriquer un corps vitreux par le procédé VAD qui est supérieur en termes de production en masse.
Bien que l’atténuation dépende de la concentration du groupe de métal alcalin contenu dans une âme, on constate que l’influence est faible dans les fibres optiques A à K, pour la concentration du groupe de métal alcalin qui est unifiée à environ 20 ppm en masse.
L’atténuation est supérieure lorsque la concentration moyenne en chlore de l’âme interne ou de l’âme externe est inférieure à 100 ppm en masse (fibres optiques E, J). Par conséquent, la concentration en chlore de l’âme entière n’est de préférence pas inférieure à 100 ppm en masse de sorte que l’augmentation de l’atténuation peut être restreinte. D’autre part, lorsque la concentration en chlore excède 2 000 ppm en masse, il y a un cas où une cristallisation apparaît, résultant en un défaut de fabrication de fibre.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Fibre optique constituée de verre de silice et comprenant : une âme contenant un métal alcalin ou un élément de métal alcalinoterreux et présentant un rayon de r0 ; et une gaine enfermant l’âme et présentant un indice de réfraction inférieur à celui de l’âme, dans laquelle l’âme inclut une âme interne ayant un rayon de r0/2 et une âme externe ayant un rayon interne de rfl et un rayon externe de r0, et la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est supérieure à celle de l’âme externe. [Revendication 2] Fibre optique selon la revendication 1, dans laquelle le taux de modification de concentration en chlore dans la direction radiale de l’âme n’est pas supérieur à -10 ppm en masse pour 1 pm. [Revendication 3] Fibre optique selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la concentration moyenne en chlore de l’âme interne est de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse. [Revendication 4] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la concentration moyenne en chlore de l’âme externe est de 100 ppm en masse à 2 000 ppm en masse. [Revendication 5] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le rapport A/B de la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe est supérieur à 1,5. [Revendication 6] Fibre optique selon la revendication 4, dans laquelle le rapport A/B de la concentration moyenne en chlore A de l’âme interne à la concentration moyenne en chlore B de l’âme externe est supérieur à 2,0. [Revendication 7] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle l’âme contient du fluor. [Revendication 8] Fibre optique selon la revendication 7, dans laquelle la concentration moyenne en fluor dans l’âme est de 500 à 5 000 ppm en masse. [Revendication 9] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la concentration moyenne du groupe de métal alcalin dans l’âme est de 0,2 à 200 ppm en masse. [Revendication 10] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle l’âme contient un ou plusieurs éléments choisis dans un groupe consistant en sodium, potassium, rubidium, césium, et calcium. [Revendication 11] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de
    1 550 nm est de un.
    [Revendication 12] Fibre optique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle le nombre de mode de propagation à la longueur d’onde de 1 550 nm est de deux ou supérieur.
FR1904214A 2018-04-20 2019-04-19 Fibre optique Active FR3080463B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-081479 2018-04-20
JP2018081479A JP7119531B2 (ja) 2018-04-20 2018-04-20 光ファイバ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3080463A1 true FR3080463A1 (fr) 2019-10-25
FR3080463B1 FR3080463B1 (fr) 2022-03-11

Family

ID=66809914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1904214A Active FR3080463B1 (fr) 2018-04-20 2019-04-19 Fibre optique

Country Status (5)

Country Link
US (2) US10656329B2 (fr)
JP (1) JP7119531B2 (fr)
CN (1) CN110389405B (fr)
FR (1) FR3080463B1 (fr)
GB (1) GB2574317B (fr)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020012933A (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP2022190555A (ja) * 2021-06-14 2022-12-26 古河電気工業株式会社 光ファイバ
JPWO2023286608A1 (fr) 2021-07-16 2023-01-19
CN117859082A (zh) * 2021-10-14 2024-04-09 住友电气工业株式会社 光纤
WO2023157505A1 (fr) * 2022-02-16 2023-08-24 住友電気工業株式会社 Fibre optique
CN114512885B (zh) * 2022-02-28 2024-05-17 长飞光纤光缆股份有限公司 一种背底损耗优化的掺稀土光纤及其制备方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4704151A (en) * 1985-08-15 1987-11-03 Corning Glass Works Method for drawing fiber optic coupler
US20040057253A1 (en) * 2002-09-25 2004-03-25 International Business Machines Corporation Optical backplane connector with positive feedback and mode conversion
US7004640B2 (en) * 2003-03-24 2006-02-28 Aurora Instruments, Inc. Low profile local injection and detection system for optical fiber waveguides
US6917740B2 (en) * 2003-05-30 2005-07-12 Corning Incorporated Optical fiber having reduced viscosity mismatch
US7536076B2 (en) 2006-06-21 2009-05-19 Corning Incorporated Optical fiber containing alkali metal oxide
US20080050086A1 (en) 2006-08-24 2008-02-28 Scott Robertson Bickham Optical fiber containing alkali metal oxide
JP5974455B2 (ja) * 2011-11-21 2016-08-23 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材、光ファイバ製造方法および光ファイバ
CN102654602B (zh) * 2012-05-08 2014-02-26 长飞光纤光缆有限公司 一种光纤及其制造方法
US9020316B2 (en) * 2013-02-28 2015-04-28 Corning Incorporated Low attenuation optical fibers with an F-graded index core
JP2015105199A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光ファイバ母材
JP6536036B2 (ja) 2015-01-14 2019-07-03 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6613604B2 (ja) * 2015-04-30 2019-12-04 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材
JP6551137B2 (ja) * 2015-10-15 2019-07-31 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP6620633B2 (ja) * 2016-03-25 2019-12-18 住友電気工業株式会社 光ファイバ
JP7013697B2 (ja) * 2017-07-12 2022-02-01 住友電気工業株式会社 光ファイバ母材

Also Published As

Publication number Publication date
US20200249393A1 (en) 2020-08-06
FR3080463B1 (fr) 2022-03-11
CN110389405B (zh) 2023-05-02
CN110389405A (zh) 2019-10-29
JP7119531B2 (ja) 2022-08-17
GB2574317B (en) 2022-08-24
JP2019191297A (ja) 2019-10-31
GB2574317A (en) 2019-12-04
US11048040B2 (en) 2021-06-29
US20190324195A1 (en) 2019-10-24
GB201905414D0 (en) 2019-05-29
US10656329B2 (en) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR3080463A1 (fr) Fibre optique
FR2903501A1 (fr) Fibre optique dopee au fluor
FR2893149A1 (fr) Fibre optique monomode.
FR2896795A1 (fr) Procede de fabrication d&#39;une preforme de fibre optique
FR2899693A1 (fr) Fibre optique monomode.
US20150241629A1 (en) Optical fiber and method for producing optical fiber preform
US10031282B2 (en) Optical fiber
FR2963787A1 (fr) Procede de fabrication d&#39;une preforme de fibre optique
FR2951282A1 (fr) Fibre optique monomode a tranchee enterree
AU2012203014A1 (en) Single mode optical fiber
US9575245B2 (en) Optical fiber
CN110221383B (zh) 一种单模光纤及其制造方法
FR3084073A1 (fr) Fibre optique à atténuation réduite contenant du chlore
US11181684B2 (en) Optical fiber
EP1249432B1 (fr) Procédé de fabrication de préformes de fibres optiques à grande capacité par MCVD
FR3068907A1 (fr) Preforme de fibre optique
WO2023157505A1 (fr) Fibre optique
FR2863605A1 (fr) Procede de recharge plasma autour d&#39;un tube dope au fluor
RU2271025C2 (ru) Одномодовое оптическое волокно и способ изготовления одномодового оптического волокна
EP1388525A2 (fr) Procédé de fabrication d&#39;une préforme pour fibres optiques et la préforme et la fibre optique capables d&#39;être obtenues par le procédé
EP1256554B1 (fr) Fibre optique à saut d&#39;indice à gaine et coeur dopés, préforme et procédé de fabrication pour une telle fibre
EP1195628A1 (fr) Fibre optique procurant une résistance améliorée à l&#39;hydrogène
WO2015125555A1 (fr) Fibre optique et procédé de fabrication de fibre optique
FR2679548A1 (fr) Procede de fabrication de fibres optiques actives.
EP1426342B1 (fr) Procédé de réalisation de préforme à fibre optique

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210604

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6