JP2004264536A

JP2004264536A - Method for manufacturing side-tunnel type polarization preserving optical fiber and side-tunnel type polarization preserving optical fiber

Info

Publication number: JP2004264536A
Application number: JP2003054266A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamamoto; 哲也山本; Akihito Suzuki; 聡人鈴木; Shigeki Koyanagi; 繁樹小柳; Yoichi Fukai; 洋一深井
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing side-tunnel type polarization preserving optical fiber having a small transmission loss. <P>SOLUTION: The method for manufacturing side-tunnel type polarization preserving optical fiber is provided with a step of preparing a rod material formed in such a manner that a core formation part 1a becoming a core 4 is extended in the rod 1 axis direction and a pair of hole formation pores 2 becoming a pair of holes 8 disposed so as to hold the core formation part 1a therebetween is extended along the core formation part 1a, a step of manufacturing rod preform 1' in which the surface in the hole formation pores 2 is smoothed by heating and extending rod material, a step of performing etching treatment for the surface in the hole formation pores 2 of the rod preform 1' in such a manner that the hole formation pores 2 are not brought into contact with the core formation part 1a, a step of performing dehydration treatment for the surface in the hole formation pores 2 of the rod preform 1', a step of devising a means to block the penetration of the air into the hole formation pores 2 of the rod preform 1' and a step of drawing the rod preform 1' into a fiber form by heating and extending the same. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保持ファイバに関し、特にサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの１種である偏波保持ファイバは、ファイバ断面のＸ軸方向とＹ軸方向との伝搬定数差を意図的に大きくして偏波安定性を向上させたものであり、偏光や干渉を利用した光ファイバセンサやコヒーレント光ファイバ通信等に利用されている。
【０００３】
この偏波保持ファイバにおいて、サイドトンネル型偏波保持ファイバは、現在主流であるＰＡＮＤＡファイバ等の応力付与ファイバと比較して、製造工程が単純であり、比較的安価で製造可能であるという利点を持っている。
【０００４】
ところで、偏波保持ファイバの偏波保持特性を表す指標として、モード複屈折率がある。このモード複屈折率の値が大きいほど、偏波保持特性に優れているといえる。また、ファイバ断面のＸ軸方向の光がＹ軸方向に漏れる量を示すクロストークも偏波保持特性の指標となる。このクロストークの値が小さい（絶対値が大きい）ほど偏波保持特性に優れているといえる。
【０００５】
一般に、サイドトンネル型偏波保持ファイバのモード複屈折率は、１×１０^−５程度であり、ＰＡＮＤＡファイバのモード複屈折率の約１／１０である。しかしながら、ピグテールや希土類増幅ファイバ等のような数ｍ程度の短い長さの使用においては、クロストークが小さいので、サイドトンネル型偏波保持ファイバが、好適に用いられる。
【０００６】
このサイドトンネル型偏波保持ファイバは、特許文献１に開示されているようなプリフォームを線引き加工することにより製造される。特許文献１では、石英パイプ内に、ロッドをその両側に空隙部を保持するように配設する方法や、四角形状に研削したロッドに石英パイプを被せる方法によりプリフォームを作製する製造方法が示されている。
【０００７】
また、他のサイドトンネル型偏波保持ファイバ製造方法としては、特許文献２に開示されているように、コア用ガラスロッドに、コアの両側にコアに接するようなホールを設けて、そのガラスロッドを線引きする製造方法がある。特許文献２では、得られた光ファイバの偏波保持特性を表すモード複屈折率の値が示されているが、伝送損失の値の記載がない。そこで、本発明者らは、特許文献２の内容に従ってサイドトンネル型偏波保持ファイバを試作し、得られたファイバの伝送損失を測定したところ、伝送損失が大きい結果となった。これは、モード複屈折率を大きくするために、コアに接するまでホールを設けているので、そのホールによってコア内を伝搬する光が散乱され、さらにホール内面に脱水処理を施していないため、ホールでの伝送損失が大きくなったことが原因と考えられる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５９−１５６９２９号公報
【特許文献２】
特公平５−１２１９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝送損失の小さいサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、コアと、該コアを被覆するように設けられたクラッドとを備え、該クラッドにファイバ横断面において該コアを挟むように配設された一対のホールが該コアに沿って延びるように形成されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法であって、上記コアとなるコア形成部がロッド軸方向に延びるように形成されていると共にロッド横断面において該コア形成部を挟むように配設された上記一対のホールとなる一対のホール形成孔が該コア形成部に沿って延びるように形成されたロッド材を準備する工程と、上記ロッド材を加熱及び延伸することにより上記ホール形成孔内の表面を平滑化したロッド母材を作製する工程と、上記ロッド母材の上記ホール形成孔内の表面に該ホール形成孔が上記コア形成部に接することのないようにエッチング処理を施す工程と、上記ロッド母材の上記ホール形成孔内の表面に脱水処理を施す工程と、上記ロッド母材の上記ホール形成孔内への大気の進入を阻止する手段を講ずる工程と、上記ロッド母材を加熱及び延伸してファイバ状に線引きする工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
上記の方法によれば、ホール形成孔がコア形成部に接することなく設けられることになる。また、ホール形成孔を有するロッド材を加熱及び延伸しているので、ホール形成孔の径が小さくなり、且つホール形成孔内の表面の一部が融けることによりホール形成孔内の表面が平滑になる。さらに、ホール形成孔内の表面のエッチング処理によりホール形成孔内の表面の不純物を除去し、脱水処理によりホール形成孔内の表面の水酸基を除去し、合わせてホール形成孔内への大気の進入を阻止することになる。これらのことより、伝送損失の原因となるホール形成孔内の水酸基を排除することができ、また、ホール形成孔がコア形成部に接することもないため、伝送損失の小さいサイドトンネル型偏波保持ファイバを製造することができる。
【００１２】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、上記線引き工程の前に、上記ロッド母材を覆うようにその外側にサポート管を配置してもよい。
【００１３】
上記の方法によれば、サポート管内にロッド母材を配置して、それを線引き加工することになる。サポート管を配置する場合は、サポート管を配置しない場合と比較して線引き加工によるホールの細径化の比率が大きくなるため、ロッドに同じ大きさのホール形成孔を開孔して線引きすると、得られるファイバのホールの径がサポート管を配置しない場合よりも小さくなる。これにより、小さなホール径のサイドトンネルファイバを製造することができる。さらに、ファイバに線引きする前に、ロッド材の状態で加熱及び延伸することになるため、ロッド材のホール形成孔内の表面を平滑化することができる。
【００１４】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、上記線引き工程での上記ホール形成孔の内圧が大気圧より高くなるように調整してもよい。
【００１５】
上記の方法によれば、線引き加工時にホール形成孔の内圧が大気圧より高くなるため、コアを楕円にすることができる。これにより、モード屈折率が高くなり偏波保持特性を向上させることができる。
【００１６】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、上記一対のホール形成孔が、複数個であってもよい。
【００１７】
モード複屈折率を高くするために、ホール形成孔の径を大きくしようとする場合、開孔時にロッドの歪みが大きくなり、ロッドに割れが発生する。上記の方法によれば、コア形成部の両側に設けられた一対のホール形成孔を複数個にすることによって、ロッドの歪みを解消しロッドの割れを防止でき、サイドトンネル型偏波保持ファイバの設計の自由度も広げることができる。
【００１８】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、上記コアが希土類元素がドープされていてもよい。
【００１９】
上記の方法によれば、コアに希土類をドープすることにより、偏波保持機能を有したファイバレーザーや光アンプを作製することができる。
【００２０】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法は、上記ロッド母材と上記サポート管との間に、複数のキャピラリを充填してもよい。
【００２１】
上記の方法によれば、ロッド母材のコア形成部の外側に内側クラッドが形成され、ロッド母材とサポート管との間、すなわち内側クラッドの外側に、キャピラリからなる外側クラッドが形成されることになる。これにより、サイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバを製造することができる。
【００２２】
本発明のサイドトンネル型偏波保持ファイバは、請求項１乃至５のいずれかに記載のサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法で製造され、上記サイドトンネル型偏波保持ファイバのモード複屈折率が１×１０^−５以上で、且つ上記ホール内の水酸基含有量が３５０ｐｐｂ以下であることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、水酸基濃度が極めて低く、伝送損失の原因となるホール内の水酸基の影響がほとんどなくなり、また、モード複屈折率の値も１×１０^−５以上であるため、偏波保持特性を保持したまま伝送損失を小さくすることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法について図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図６は、本発明に用いられるサイドトンネル型偏波保持ファイバ製造装置１００の概略構成図を示す。
【００２６】
このサイドトンネル型偏波保持ファイバ製造装置１００は、サポート管内吸引用チャンバー１５、ホール形成孔用チャンバー１６、プリフォーム送り出し装置１１、溶融炉１２、線径制御部１３及び巻き取り部１４を備えている。
【００２７】
プリフォーム送り出し装置１１は、上下方向に延びる支柱部１１ａ、支柱部１１ａに上下移動可能に設けられた移動部１１ｂ、移動部１１ｂから側方に延びるように設けられたプリフォーム保持部１１ｃを有する。このプリフォーム送り出し装置１１では、プリフォーム保持部１１ｃによりプリフォーム１０を鉛直状態に保持し、移動部１１ｂが支柱部１１ａ上を上から下へ移動して、プリフォーム１０をその溶融炉１２に所定の速度で送るようになっている。
【００２８】
溶融炉１２は、ヒーター１２ａを備えており、プリフォーム送り出し装置１１より送られてくるプリフォーム１０の下部をその内部に取り込み、プリフォーム１０を加熱溶融するものである。
【００２９】
線径制御ユニット１３は、線径測定器１３ａ、線径制御部１３ｂ及びキャプスタン１３ｃを備えており、線径測定器１３ａにより非接触で溶融炉１２から排出されるサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の外径を測定し、線径制御部１３ｂを介して、プリフォーム送り出し装置１１のプリフォーム１０の送り速度や、キャプスタン１３ｃの回転速度にフィードバックして、サイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の外径を所定値に合わせるものである。
【００３０】
巻き取り部１４は、ボビン１４ａ、ローラー１４ｂ及びダンサーローラー１４ｃを備えており、得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の張力を一定に保持しながらサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０をボビン１４ａに巻き取るものである。
【００３１】
サポート管内吸引用チャンバー１５は、上面を有する円筒状に形成されており、後述のプリフォーム１０のサポート管３の上側から外嵌めするように設けられている。サポート管内吸引用チャンバー１５の側面からは排気系配管が延び、真空ポンプに接続されている。そして、真空ポンプによって吸引用チャンバー１０及びサポート管２内、つまり、ロッド母材１とサポート管３との間を減圧するようになっている。
【００３２】
ホール形成孔用チャンバー１６は、上面を有する円筒状に形成されており、サポート管内吸引用チャンバー１５の上面を貫通して後述のプリフォーム１０のロッド母材１の上側から外嵌めするように設けられている。ホール形成孔用チャンバー１６の側面からは排気系配管が延び、圧力調整が可能である。そして、ホール形成孔用チャンバー１６内、つまり、ロッド母材１内のホール形成孔２の圧力を調整するようになっている。
【００３３】
次に、上述のサイドトンネル型偏波保持ファイバ製造装置１００を用いて、本発明の製造方法を工程を追って説明する。
【００３４】
（実施形態１）
以下に、本発明の実施形態１に係るサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の製造方法について工程を追って説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態１に係るプリフォーム１０の斜視図である。
【００３６】
＜準備工程＞
石英製で円筒状のサポート管３と、石英製でコア形成部１ａとクラッド形成部１ｂとを同心円状に配設し所定の比屈折率差Δを持つ円柱状のロッド１と、を準備する。
【００３７】
なお、ロッド１は、ＶＡＤ法等の公知の光ファイバ用プリフォームの製造方法によって作製される。
【００３８】
また、比屈折率差Δは、本実施形態では、コア形成部１ａの屈折率に対するコア形成部１ａとクラッド形成部１ｂとの屈折率差の比を百分率で表したものである。例えば、コア形成部１ａにゲルマニウム（Ｇｅ）をドープすることにより、コア形成部１ａの屈折率を高めることができる。
【００３９】
さらに、コア形成部１ａに、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びネオジム（Ｎｄ）等の希土類元素をドープすることにより、偏波保持機能を有したファイバレーザーや光アンプを作製することができる。
【００４０】
＜ロッド材準備工程＞
円柱状のロッド１のコア形成部１ａの両側にコア形成部１ａの外周から離れて、且つ軸対称の位置にホール形成孔２を形成するようにロッド１を長さ方向に開孔しロッド材を作製する。
【００４１】
＜ロッド母材作製工程＞
ロッド材を加熱及び延伸して所定の径のロッド母材１’を作製する。このとき、ロッド母材１’内のホール形成孔２は、その内径が小さくなり、且つホール形成孔２内の表面の一部が融けることにより平滑になる。
【００４２】
＜エッチング工程＞
ホール形成孔２内に、ＨＦ等のエッチングガスを流し、ホール形成孔２内の表面の不純物を除去する。
【００４３】
＜脱水処理工程＞
エッチング処理を施したホール形成孔２内に、流量３０ｓｃｃｍ程度でＣｌ_２等の乾燥性ガスを流しながら、１０００℃で加熱処理を行い、ホール形成孔２内の表面の水酸基を除去する。
【００４４】
ここで、ｓｃｃｍは、「ｓｔａｎｄａｒｄｃｃ／ｍｉｎ」のことであり、大気圧（１．０１３ｈＰａ）で０℃における流量の単位である。
【００４５】
＜空気進入防止工程＞
ホール形成孔２内に、外部の空気が入らないように、ロッド母材１’の両端を加熱して封止する。又は、以後の工程を外部の空気と遮断されたチャンバー内で行う。
【００４６】
＜線引き加工工程＞
サポート管３内にロッド母材１’を挿入しプリフォーム１０を作製する。そのプリフォーム１０を上述のプリフォーム送り出し装置１１のプリフォーム保持部１１ｃにセットする。そして、プリフォーム１０のサポート管３の上端に、サポート管内吸引用チャンバー１５を嵌め込み、サポート管内吸引用チャンバー１５内及びサポート管３とロッド母材１’との間を減圧する。さらに、プリフォーム１０のロッド母材１’の上端に、ホール形成孔用チャンバー１６を嵌め込み、ホール形成孔用チャンバー１６内を調整し、ホール形成孔２の内圧を所定の圧力に設定する。
【００４７】
次いで、プリフォーム送り出し装置１１を作動させ、プリフォーム１０の下部を溶融炉１２によって加熱し、プリフォーム１０の下側からファイバ状に線引きする。このとき、ロッド母材１’とサポート管３とは相互に融着一体化することとなる。このようにして、図３に示すような中実に形成されたコア４と、コア４を囲うように設けられ且つコア４に沿って延びるクラッド５と、クラッド５にコア４を挟むように設けられた一対のホール８と、これらを被覆するように設けられたサポート部６とを有するサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０が得られる。
【００４８】
次いで、線径制御ユニット１３の線径測定器１３ａによって線引き直後のサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の外径を測定し、線径制御部１３ｂによってその外径測定値を基にプリフォーム送り出し装置１１のプリフォーム３の送り速度及びキャプスタン１３ｃの回転速度を制御し、サイドトンネル型偏波保持ファイバ２０の外径を所定値に調整する。
【００４９】
次いで、外径が所定値に調整されたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を巻き取り部１４のローラー１４ｂ及びダンサーローラー１４ｃを経由させ、同時にダンサーローラー１４ｃによって一定の張力をかけながら、ボビン１４ａに巻き取る。
【００５０】
次に、具体的に行った実験について説明する。
【００５１】
本発明の実施形態１の実施例として、上記実施形態１と同一の方法で、サイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００５２】
実施例１は、石英製で円筒状のφ２５ｍｍ×φ８ｍｍのサポート管３と、石英製でクラッド形成部１ｂ／コア形成部１ａの比が４でイッテルビウム（Ｙｂ）をドープした比屈折率差Δ０．３％の円柱状のφ５０ｍｍのロッド１と、を準備して、コア形成部１ａ外周から外周側に２ｍｍの位置にφ４．２ｍｍのホール形成孔２を開孔することによりロッド材を作製し、そのロッド材を加熱及び延伸してφ６．０ｍｍに細径化を行いロッド母材１’を作製し、サポート管３内に細径化したロッド母材１’を挿入してプリフォーム１０を作製し、線引き加工時のホール形成孔２の内圧が略大気圧になるように設定し、プリフォーム１０を線引き加工することにより、外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００５３】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．１μｍで、コア４がほぼ円形であった。その波長１．３８μｍの光の損失は３ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は０．５ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は２×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−３０ｄＢであった。
【００５４】
実施例２は、ロッド母材１’の両端を封止し線引き加工時のホール形成孔２の内圧が正圧になるように、プリフォーム１０を線引き加工すること以外は、実施例１と同一の方法により、外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００５５】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．９μｍで、コア４が楕円であった。その波長１．３８μｍの光の損失は３ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は０．５ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は３×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−３０ｄＢであった。
【００５６】
実施例３は、ロッド１のコア形成部１ａの外周から外周側に２ｍｍの位置にφ４．２ｍｍのホール形成孔２を開孔する際に、コア形成部１ａの両側にそれぞれ２個ずつの計４個のホール形成孔２を設けること以外は、実施例１と同一の方法により、図４に示すような外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００５７】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．１μｍで、コア４がほぼ円形であった。その波長１．３８μｍの光の損失は３ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は０．７ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は３×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−３０ｄＢであった。
【００５８】
次に、本発明の実施形態１の比較例について説明する。
【００５９】
比較例１は、コア形成部１ａの外周から１ｍｍの位置にφ４．２ｍｍのホール形成孔２を開孔することによりロッド材を作製し、そのロッド材を加熱及び延伸してφ６．０ｍｍに細径化を行ってロッド母材１’を作製し、そのロッド母材１’のホール形成孔２内のエッチング処理を行い、ホール形成孔２を拡径させコア形成部１ａとホール形成孔２とを接するようにすること以外は、実施例１と同一の方法により、外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００６０】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．１μｍで、コア４がほぼ円形であった。その波長１．３８μｍの光の損失は１００ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は９．０ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は５×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−１７ｄＢであった。
【００６１】
比較例２は、エッチング処理及び脱水処理を行わないこと以外は、実施例１と同一の方法により、外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００６２】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．１μｍで、コア４がほぼ円形であった。その波長１．３８μｍの光の損失は８０ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は５．０ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は２×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−１５ｄＢであった。
【００６３】
比較例３は、エッチング処理を行わないこと以外は、実施例１と同一の方法により、外径１２５μｍのサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を作製した。
【００６４】
得られたサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０は、ホール８がφ３．１μｍで、コア４がほぼ円形であった。その波長１．３８μｍの光の損失は５０ｄＢ／ｋｍであり、波長１．５５μｍの光の損失は２．０ｄＢ／ｋｍであった。その波長１．５５μｍの光のモード複屈折率は２×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−２０ｄＢであった。
【００６５】
（実施形態２）
以下に、本発明の実施形態２に係るサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５の製造方法について工程を追って説明する。
【００６６】
図２は、本発明の実施形態２に係るプリフォーム１０の斜視図である。
【００６７】
＜準備工程＞
石英製で円筒状のサポート管３と、石英製でコア形成部１ａとクラッド形成部１ｂとを同心円状に配設し所定の比屈折率差Δを持つ円柱状のロッド１と、石英製で円筒状のキャピラリ７を複数本と、を準備する。さらに、キャピラリ７については、その両端を加熱して封止する。
【００６８】
なお、ロッド１は、ＶＡＤ法等の公知の光ファイバ用プリフォームの製造方法によって作製される。
【００６９】
さらに、コア形成部１ａに、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）及びネオジム（Ｎｄ）等の希土類元素をドープすることにより、偏波保持機能を有したファイバレーザーや光アンプを作製することができる。
【００７０】
以下のロッド材準備工程、ロッド母材作製工程、エッチング工程、脱水処理工程及び空気進入防止工程は、実施形態１と実質的に同じであるため、その説明を省略する。
【００７１】
＜線引き加工工程＞
複数本のキャピラリ７及びロッド母材１’を貫通状態にサポート管３内に充填する。このとき、サポート管３内に複数本のキャピラリ７が充填されると共に、ロッド母材１’がサポート管３の中心軸の位置に配置されるようにする。これにより、プリフォーム１０が作製される。そのプリフォーム１０を上述のプリフォーム送り出し装置１１のプリフォーム保持部１１ｃにセットする。そして、プリフォーム１０のサポート管３の上端に、サポート管内吸引用チャンバー１５を嵌め込み、サポート管内吸引用チャンバー１５内及びサポート管３とロッド母材１’との間及びキャピラリ７の間を減圧する。さらに、プリフォーム１０のロッド母材１の上端に、ホール形成孔用チャンバー１６を嵌め込み、ホール形成孔用チャンバー１６内を調整し、ホール形成孔２の内圧を所定の圧力に設定する。
【００７２】
次いで、プリフォーム送り出し装置１１を作動させ、プリフォーム１０の下部を溶融炉１２によって加熱し、プリフォーム１０の下側からファイバ状に線引きする。このとき、隣接するキャピラリ７同士、ロッド母材１’とキャピラリ７、キャピラリ７とサポート管３とは相互に融着一体化することとなる。このようにして、図５に示すような中実に形成されたコア４と、コア４を囲うように設けられ且つコア４に沿って延びる第１クラッド５ａと、第１クラッド５ａを囲うように設けられ且つコア４に沿って延びる第２クラッド５ｂと、第１クラッド５ａにコア４を挟むように設けられた一対のホール８と、これらを被覆するように設けられたサポート部６とを有するサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５が得られる。次いで、線径制御の工程が続くが、実施形態１のものと実質的に同じであるため、その説明は省略する。
【００７３】
次に、具体的に行った実験について説明する。
【００７４】
本発明の実施形態２の実施例として、上記実施形態２と同一の方法で、サイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５を作製した。
【００７５】
実施例４は、石英製で円筒状のφ３０ｍｍ×φ１６ｍｍのサポート管３と、石英製でクラッド形成部１ｂ／コア形成部１ａの比が７．５でイッテルビウム（Ｙｂ）をドープした比屈折率差Δ０．３％の円柱状のφ５０ｍｍのロッド１と、石英製で円筒状のφ３００μｍ×φ２５０μｍのキャピラリ７と、を準備して、コア形成部１ａ外周から外周側に１．１ｍｍの位置にφ２．２ｍｍのホール２を開孔することによりロッド材を作製し、そのロッド材をロッドインチューブ法によりφ２４ｍｍにしクラッド形成部１ｂ／コア形成部１ａの比を１５．０に調整し、さらに加熱及び延伸しφ１２ｍｍに細径化し、その後エッチング処理及び脱水処理を行い、ロッド材の両端を封止してロッド母材１’を作製し、サポート管３内にロッド母材１’及び複数本のキャピラリ７を充填してプリフォーム１０を作製し、プリフォーム１０を線引き加工することにより、外径２５０μｍのサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５を作製した。
【００７６】
得られたサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５は、ホール８がφ２．２μｍで、第１クラッド５ａの径が１００μｍであった。その波長１．１０μｍの光の損失は３ｄＢ／ｋｍであり、その波長１．１０μｍの光のモード複屈折率は３×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−３０ｄＢであった。
【００７７】
次に、本発明の実施形態２の比較例について説明する。
【００７８】
比較例４は、エッチング処理及び脱水処理を行わないこと以外は、実施例４と同一の方法により、外径２５０μｍのサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５を作製した。
【００７９】
得られたサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５は、ホール８がφ２．２μｍで、第１クラッド５ａの径が１００μｍであった。その波長１．１０μｍの光の損失は３０ｄＢ／ｋｍであり、その波長１．１０μｍの光のモード複屈折率は３×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−１５ｄＢであった。
【００８０】
比較例５は、エッチング処理を行わないこと以外は、実施例４と同一の方法により、外径２５０μｍのサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５を作製した。
【００８１】
得られたサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５は、ホール８がφ２．２μｍで、第１クラッド５ａの径が１００μｍであった。その波長１．１０μｍの光の損失は９ｄＢ／ｋｍであり、その波長１．１０μｍの光のモード複屈折率は３×１０^−５であった。１０ｍでの偏波間のクロストークは−２３ｄＢであった。
【００８２】
以上の実施形態１及び２において具体的に行った実施例及び比較例の結果を表１にまとめて説明する。
【００８３】
【表１】

【００８４】
表１によれば、波長１．３８μｍの光の伝送損失について、実施例１と比較例１、２及び３の伝送損失を比較すると、比較例１、２及び３での伝送損失が５０〜１００ｄＢ／ｋｍであるのに対して、実施例１では３ｄＢ／ｋｍとなり、伝送損失が１／１７〜１／３３に小さくなっている。波長１．５５μｍの光の伝送損失についても、比較例１、２及び３での伝送損失が２〜９ｄＢ／ｋｍであるのに対して、実施例１では０．５ｄＢ／ｋｍとなり、伝送損失が１／４〜１／１８に小さくなっている。上述の結果から、コア形成部１ａとホール形成孔２が接しないようにホール形成孔２を設け、ホール形成孔２内のエッチング及び脱水処理を施すことにより、効果的に伝送損失が小さくなっていることが分かる。また、比較例１ではホール形成孔２がコア形成部１ａと接するため、モード複屈折率が２×１０^−５から５×１０^−５と高くなっているが、伝送損失（波長１．３８μｍ）が３ｄＢ／ｋｍから１００ｄＢ／ｋｍと増大しており、それに伴いクロストークも−３０ｄＢから−１７ｄＢと悪化している。
【００８５】
さらに、実施例２のようにコア４の形状を楕円にしたり、実施例３のようにホール８の個数を４個に増やしたりすることにより、伝送損失はほとんど低下させずに、モード複屈折率を２×１０^−５から３×１０^−５となっているように１．５倍にすることができる。
【００８６】
一方、ダブルクラッドファイバにおいては、実施例４と比較例４及び５の伝送損失を比較すると、比較例１、２及び３での伝送損失が９〜３０ｄＢ／ｋｍであるのに対して、実施例４では３ｄＢ／ｋｍとなり、伝送損失が１／３〜１／１０に小さくなっている。この結果から、ダブルクラッドファイバにおいても、ホール形成孔２内のエッチング及び脱水処理を施すことにより、効果的に伝送損失が小さくなっていることが分かる。
【００８７】
以上の製造方法によれば、ホール形成孔２がコア形成部１ａに接することなく設けられる。また、ホール形成孔２を研削してできたロッド材を加熱及び延伸しているので、ホール形成孔２の径が小さくなり、ホール形成孔２内の表面の一部が融けることによりホール形成孔２の内面が平滑になる。さらに、ホール形成孔２内の表面のエッチング処理によりホール形成孔２の表面の不純物を除去し、脱水処理によりホール形成孔２の表面の水酸基を除去し、合わせてホール形成孔２内への大気の進入を阻止することになる。これらのことより、伝送損失の原因となるホール形成孔２内の水酸基を排除することができ、また、ホール形成孔２がコア形成部１ａに接していないため、伝送損失の小さいサイドトンネル型偏波保持ファイバ２０を製造することができる。さらに、ホール形成孔２の内圧を調整してコア４の形状を楕円にしたり、ホール形成孔２の個数を増やしたりすることにより、伝送損失は維持させたまま、モード複屈折率を向上させることができる。さらに加えて、サポート管３とロッド母材１’との間に複数本のキャピラリ７を充填させることにより、伝送損失の小さいサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ２５も製造することができる。
【００８８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、伝送損失の小さいサイドトンネル型偏波保持ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るプリフォームの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態２に係るプリフォームの斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１の実施例１に係るサイドトンネル型偏波保持ファイバの斜視図である
【図４】本発明の実施形態１の実施例３に係るサイドトンネル型偏波保持ファイバの斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るサイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバの斜視図である
【図６】本発明に実施形態に係るサイドトンネル型偏波保持ファイバ製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ロッド
１ａコア形成部
１ｂクラッド形成部
１’ ロッド母材
２ホール形成孔
３サポート管
４コア
５クラッド
５ａ第１クラッド
５ｂ第２クラッド
６サポート部
７キャピラリ
８ホール
１０プリフォーム
１１プリフォーム送り出し装置
１１ａ支柱部
１１ｂ移動部
１１ｃプリフォーム保持部
１２溶融炉
１２ａヒーター
１３線径制御ユニット
１３ａ線径測定器
１３ｂ線径制御部
１３ｃキャプスタン
１４巻き取り部
１４ａボビン
１４ｂローラー
１４ｃダンサーローラー
１５サポート管内吸引用チャンバー
１６ホール形成孔用チャンバー
２０サイドトンネル型偏波保持ファイバ
２５サイドトンネル型偏波保持ダブルクラッドファイバ
１００サイドトンネル型偏波保持ファイバ製造装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polarization maintaining fiber, and more particularly to a method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber.
[0002]
[Prior art]
A polarization maintaining fiber, which is one type of optical fiber, is a fiber whose polarization stability is improved by intentionally increasing the propagation constant difference between the X-axis direction and the Y-axis direction of the fiber cross section. It is used for optical fiber sensors and coherent optical fiber communication using the same.
[0003]
In this polarization maintaining fiber, the side tunnel type polarization maintaining fiber has the advantage that the manufacturing process is simpler and can be manufactured relatively inexpensively, as compared with the stress applying fiber such as PANDA fiber which is currently mainstream. have.
[0004]
Incidentally, there is a mode birefringence as an index indicating the polarization maintaining characteristic of the polarization maintaining fiber. It can be said that the larger the value of the mode birefringence is, the more excellent the polarization maintaining property is. Further, crosstalk indicating the amount of light leaking in the X-axis direction of the fiber cross section in the Y-axis direction is also an index of the polarization maintaining characteristic. It can be said that the smaller the value of the crosstalk (the larger the absolute value), the better the polarization maintaining characteristic.
[0005]
In general, the mode birefringence of a side tunnel type polarization maintaining fiber is 1 × 10 ^-5 About 1/10 of the mode birefringence of the PANDA fiber. However, in the use of a short length of about several meters, such as a pigtail or a rare earth amplification fiber, a side tunnel type polarization maintaining fiber is preferably used because crosstalk is small.
[0006]
The side tunnel type polarization maintaining fiber is manufactured by drawing a preform as disclosed in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a preform by a method in which a rod is disposed in a quartz pipe so as to hold a gap on both sides thereof, and a method in which a quartz pipe is covered on a rod ground into a square shape. Have been.
[0007]
Further, as another method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber, as disclosed in Patent Document 2, a hole is provided in a core glass rod so as to be in contact with the core on both sides of the core, and the glass rod is provided. There is a manufacturing method of drawing a line. In Patent Document 2, the value of the mode birefringence indicating the polarization maintaining characteristic of the obtained optical fiber is shown, but the value of the transmission loss is not described. Then, the present inventors prototyped a side tunnel type polarization maintaining fiber according to the content of Patent Document 2 and measured the transmission loss of the obtained fiber. As a result, the transmission loss was large. This is because, in order to increase the mode birefringence, a hole is provided until the hole comes into contact with the core, so that light propagating in the core is scattered by the hole, and the hole inner surface is not subjected to dehydration treatment. It is considered that the transmission loss in the transmission becomes large.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-59-156929
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 5-1219
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber having a small transmission loss.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention includes a core, and a clad provided so as to cover the core, and is disposed on the clad so as to sandwich the core in a fiber cross section. A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber, wherein a pair of holes is formed so as to extend along the core, wherein the core forming portion serving as the core is formed so as to extend in the rod axial direction, and the rod is formed. A step of preparing a rod material formed so that a pair of hole forming holes which become the pair of holes arranged so as to sandwich the core forming portion in a cross section extends along the core forming portion; Producing a rod preform having a smooth surface in the hole forming hole by heating and stretching the material; and forming the hole in the surface of the rod preform in the hole forming hole. A step of performing an etching process so that the hole does not come into contact with the core forming portion; a step of performing a dehydration process on a surface in the hole forming hole of the rod base material; and a step of performing a dehydration process on the rod base material. A step of taking measures to prevent the intrusion of the atmosphere into the inside, and a step of heating and stretching the rod base material to draw a fiber.
[0011]
According to the above method, the hole forming hole is provided without contacting the core forming portion. Further, since the rod material having the hole forming hole is heated and stretched, the diameter of the hole forming hole becomes small, and a part of the surface in the hole forming hole is melted, so that the surface in the hole forming hole becomes smooth. Become. Further, the surface of the hole is removed by etching the surface of the hole, and the dehydration is performed to remove the hydroxyl group on the surface of the hole. Will be blocked. From these facts, it is possible to eliminate the hydroxyl group in the hole forming hole which causes the transmission loss, and since the hole forming hole does not come into contact with the core forming portion, the side tunnel type polarization holding having a small transmission loss. Fiber can be manufactured.
[0012]
In the manufacturing method of the side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention, before the drawing step, a support pipe may be arranged outside the rod base material so as to cover the rod base material.
[0013]
According to the above-mentioned method, the rod base material is arranged in the support pipe, and it is drawn. When arranging the support tube, the ratio of reducing the diameter of the hole by wire drawing becomes larger than when not arranging the support tube, so if a hole forming hole of the same size is opened in the rod and drawn, The diameter of the hole of the obtained fiber is smaller than when the support tube is not arranged. Thereby, a side tunnel fiber having a small hole diameter can be manufactured. Furthermore, before drawing into a fiber, heating and stretching are performed in the state of a rod material, so that the surface in the hole forming hole of the rod material can be smoothed.
[0014]
In the method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention, the internal pressure of the hole forming hole in the drawing step may be adjusted so as to be higher than the atmospheric pressure.
[0015]
According to the above method, the core can be made elliptical because the internal pressure of the hole forming hole becomes higher than the atmospheric pressure during the wire drawing process. As a result, the mode refractive index increases, and the polarization maintaining characteristics can be improved.
[0016]
In the method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention, the pair of hole forming holes may be plural.
[0017]
When trying to increase the diameter of the hole forming hole in order to increase the mode birefringence, distortion of the rod at the time of opening increases the crack in the rod. According to the above method, by providing a plurality of pairs of hole forming holes provided on both sides of the core forming portion, distortion of the rod can be eliminated and the rod can be prevented from cracking. The degree of freedom in design can be expanded.
[0018]
In the method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention, the core may be doped with a rare earth element.
[0019]
According to the above method, a fiber laser or an optical amplifier having a polarization maintaining function can be manufactured by doping the core with a rare earth element.
[0020]
In the method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber of the present invention, a plurality of capillaries may be filled between the rod base material and the support tube.
[0021]
According to the above method, the inner cladding is formed outside the core forming portion of the rod preform, and the outer cladding made of a capillary is formed between the rod preform and the support tube, that is, outside the inner cladding. become. Thereby, a side tunnel type polarization maintaining double clad fiber can be manufactured.
[0022]
A side tunnel type polarization maintaining fiber according to the present invention is manufactured by the method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to any one of claims 1 to 5, and modal birefringence of the side tunnel type polarization maintaining fiber. Is 1 × 10 ^-5 As described above, the hydroxyl group content in the hole is 350 ppb or less.
[0023]
According to the above configuration, the hydroxyl group concentration is extremely low, the influence of the hydroxyl group in the hole causing transmission loss is almost eliminated, and the value of the mode birefringence is also 1 × 10 ^-5 As described above, the transmission loss can be reduced while maintaining the polarization maintaining characteristic.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a side tunnel type polarization maintaining fiber manufacturing apparatus 100 used in the present invention.
[0026]
The side tunnel type polarization maintaining fiber manufacturing apparatus 100 includes a support pipe suction chamber 15, a hole forming hole chamber 16, a preform feeding device 11, a melting furnace 12, a wire diameter control unit 13, and a winding unit 14. I have.
[0027]
The preform delivery device 11 includes a column 11a extending in the vertical direction, a moving unit 11b provided to be vertically movable on the column 11a, and a preform holding unit 11c provided to extend laterally from the moving unit 11b. . In the preform delivery device 11, the preform 10 is held in a vertical state by the preform holding unit 11c, and the moving unit 11b moves on the support 11a from above to below, and moves the preform 10 to the melting furnace 12. It is designed to send at a predetermined speed.
[0028]
The melting furnace 12 is provided with a heater 12a, takes in the lower part of the preform 10 sent from the preform delivery device 11, and heats and melts the preform 10.
[0029]
The wire diameter control unit 13 includes a wire diameter measuring unit 13a, a wire diameter control unit 13b, and a capstan 13c. The side tunnel type polarization maintaining fiber discharged from the melting furnace 12 in a non-contact manner by the wire diameter measuring unit 13a. The outside diameter of the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 is measured by feeding back to the feed speed of the preform 10 of the preform delivery device 11 and the rotation speed of the capstan 13c via the wire diameter control unit 13b. Is adjusted to a predetermined value.
[0030]
The winding unit 14 includes a bobbin 14a, a roller 14b, and a dancer roller 14c, and holds the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 on the bobbin 14a while keeping the tension of the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20 constant. Is to be wound up.
[0031]
The in-support-tube suction chamber 15 is formed in a cylindrical shape having an upper surface, and is provided so as to be fitted from above the support tube 3 of the preform 10 described later. An exhaust pipe extends from a side surface of the suction chamber 15 in the support pipe, and is connected to a vacuum pump. Then, the inside of the suction chamber 10 and the support tube 2, that is, the space between the rod base material 1 and the support tube 3 is depressurized by a vacuum pump.
[0032]
The hole forming hole chamber 16 is formed in a cylindrical shape having an upper surface, and is provided so as to penetrate through the upper surface of the support tube suction chamber 15 and to be externally fitted from above the rod base material 1 of the preform 10 described later. Have been. An exhaust system pipe extends from the side surface of the hole forming hole chamber 16 so that the pressure can be adjusted. The pressure in the hole forming hole 2 in the hole forming hole chamber 16, that is, in the rod base material 1 is adjusted.
[0033]
Next, using the above-described side tunnel type polarization maintaining fiber manufacturing apparatus 100, the manufacturing method of the present invention will be described step by step.
[0034]
(Embodiment 1)
Hereinafter, a method of manufacturing the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 according to the first embodiment of the present invention will be described step by step.
[0035]
FIG. 1 is a perspective view of a preform 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
[0036]
<Preparation process>
A quartz support tube 3 made of quartz and a cylindrical rod 1 made of quartz and having a core forming portion 1a and a cladding forming portion 1b concentrically arranged and having a predetermined relative refractive index difference Δ are prepared. .
[0037]
The rod 1 is manufactured by a known method of manufacturing a preform for an optical fiber such as a VAD method.
[0038]
In the present embodiment, the relative refractive index difference Δ is a ratio of the refractive index difference between the core forming portion 1a and the cladding forming portion 1b to the refractive index of the core forming portion 1a, expressed as a percentage. For example, the refractive index of the core forming portion 1a can be increased by doping the core forming portion 1a with germanium (Ge).
[0039]
Further, by doping the core forming portion 1a with a rare earth element such as erbium (Er), ytterbium (Yb), and neodymium (Nd), a fiber laser or an optical amplifier having a polarization maintaining function can be manufactured. .
[0040]
<Rod material preparation process>
The rod material is formed by opening the rod 1 in the longitudinal direction so as to form the hole forming hole 2 at both sides of the core forming portion 1a of the cylindrical rod 1 and away from the outer periphery of the core forming portion 1a and at an axially symmetric position. Is prepared.
[0041]
<Rod base material manufacturing process>
The rod material is heated and stretched to produce a rod base material 1 'having a predetermined diameter. At this time, the inner diameter of the hole forming hole 2 in the rod base material 1 ′ becomes small, and a part of the surface in the hole forming hole 2 is melted to be smooth.
[0042]
<Etching process>
An etching gas such as HF is flowed into the hole forming hole 2 to remove impurities on the surface inside the hole forming hole 2.
[0043]
<Dehydration process>
At a flow rate of about 30 sccm, Cl is injected into the etched hole forming hole 2. ₂ Heat treatment is performed at 1000 ° C. while flowing a drying gas such as that described above to remove hydroxyl groups on the surface in the hole forming hole 2.
[0044]
Here, sccm is “standard cc / min”, which is a unit of flow rate at 0 ° C. at atmospheric pressure (1.013 hPa).
[0045]
<Air entry prevention process>
Both ends of the rod base material 1 ′ are heated and sealed so that outside air does not enter the hole forming hole 2. Alternatively, the subsequent steps are performed in a chamber cut off from the outside air.
[0046]
<Drawing process>
The preform 10 is manufactured by inserting the rod base material 1 ′ into the support tube 3. The preform 10 is set in the preform holding unit 11c of the preform delivery device 11 described above. Then, the suction chamber 15 in the support tube is fitted into the upper end of the support tube 3 of the preform 10, and the pressure in the suction chamber 15 in the support tube and between the support tube 3 and the rod base material 1 'are reduced. Further, the chamber 16 for a hole forming hole is fitted into the upper end of the rod base material 1 'of the preform 10, the inside of the chamber 16 for the hole forming hole is adjusted, and the internal pressure of the hole forming hole 2 is set to a predetermined pressure.
[0047]
Next, the preform delivery device 11 is operated, the lower part of the preform 10 is heated by the melting furnace 12, and the preform 10 is drawn into a fiber form from the lower side. At this time, the rod base material 1 'and the support tube 3 are mutually fused and integrated. In this way, a solid core 4 as shown in FIG. 3, a clad 5 provided so as to surround the core 4 and extending along the core 4, and provided so as to sandwich the core 4 in the clad 5 A side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having the pair of holes 8 and the support portion 6 provided so as to cover the holes 8 is obtained.
[0048]
Next, the outer diameter of the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 immediately after drawing is measured by the wire diameter measuring device 13a of the wire diameter control unit 13, and the preform delivery device is measured by the wire diameter controller 13b based on the measured outer diameter. The feed speed of the preform 3 and the rotation speed of the capstan 13c are controlled to adjust the outer diameter of the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 to a predetermined value.
[0049]
Next, the side tunnel type polarization maintaining fiber 20 whose outer diameter has been adjusted to a predetermined value passes through the roller 14b and the dancer roller 14c of the winding unit 14, and simultaneously applies a constant tension to the bobbin 14a by the dancer roller 14c. Take up.
[0050]
Next, a specific experiment will be described.
[0051]
As an example of the first embodiment of the present invention, a side tunnel type polarization maintaining fiber 20 was manufactured by the same method as in the first embodiment.
[0052]
In the first embodiment, a cylindrical support tube 3 of φ25 mm × φ8 mm made of quartz, and a relative refractive index difference Δ0. A rod material is prepared by preparing a 3% cylindrical rod 50 having a diameter of 50 mm and forming a hole forming hole 2 having a diameter of 4.2 mm at a position 2 mm from the outer periphery of the core forming portion 1a toward the outer periphery. The rod material is heated and stretched to reduce the diameter to 6.0 mm to produce a rod preform 1 ′, and the reduced diameter rod preform 1 ′ is inserted into the support tube 3 to produce the preform 10. Then, the preform 10 was drawn by setting the internal pressure of the hole forming hole 2 to be substantially the atmospheric pressure at the time of drawing, thereby producing a side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm.
[0053]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.1 μm and the core 4 was almost circular. The loss of light having a wavelength of 1.38 μm was 3 dB / km, and the loss of light having a wavelength of 1.55 μm was 0.5 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 2 × 10 ^-5 Met. Crosstalk between polarizations at 10 m was -30 dB.
[0054]
Example 2 is the same as Example 1 except that both ends of the rod base material 1 ′ are sealed and the preform 10 is drawn so that the internal pressure of the hole forming hole 2 during drawing is positive. By the above method, a side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm was produced.
[0055]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.9 μm and the core 4 was elliptical. The loss of light having a wavelength of 1.38 μm was 3 dB / km, and the loss of light having a wavelength of 1.55 μm was 0.5 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 3 × 10 ^-5 Met. Crosstalk between polarizations at 10 m was -30 dB.
[0056]
In the third embodiment, when the hole forming hole 2 having a diameter of 4.2 mm is formed at a position 2 mm from the outer periphery of the core forming portion 1a of the rod 1 to the outer peripheral side, two holes are formed on both sides of the core forming portion 1a. A side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm as shown in FIG. 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that four hole forming holes 2 were provided.
[0057]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.1 μm and the core 4 was almost circular. The loss of light having a wavelength of 1.38 μm was 3 dB / km, and the loss of light having a wavelength of 1.55 μm was 0.7 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 3 × 10 ^-5 Met. Crosstalk between polarizations at 10 m was -30 dB.
[0058]
Next, a comparative example of the first embodiment of the present invention will be described.
[0059]
In Comparative Example 1, a rod material was prepared by opening a hole forming hole 2 of φ4.2 mm at a position 1 mm from the outer periphery of the core forming portion 1a, and the rod material was heated and stretched to reduce the diameter to φ6.0 mm. The rod base material 1 ′ is manufactured by diameter reduction, and the etching process is performed in the hole forming hole 2 of the rod base material 1 ′ to expand the hole forming hole 2 so that the core forming portion 1 a and the hole forming hole 2 are formed. A side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm was produced in the same manner as in Example 1, except that the contact was made.
[0060]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.1 μm and the core 4 was almost circular. The loss of light at a wavelength of 1.38 μm was 100 dB / km, and the loss of light at a wavelength of 1.55 μm was 9.0 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 5 × 10 ^-5 Met. The crosstalk between polarizations at 10 m was -17 dB.
[0061]
In Comparative Example 2, a side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm was produced by the same method as in Example 1 except that the etching treatment and the dehydration treatment were not performed.
[0062]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.1 μm and the core 4 was almost circular. The loss of light having a wavelength of 1.38 μm was 80 dB / km, and the loss of light having a wavelength of 1.55 μm was 5.0 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 2 × 10 ^-5 Met. The crosstalk between the polarized waves at 10 m was -15 dB.
[0063]
In Comparative Example 3, a side tunnel type polarization maintaining fiber 20 having an outer diameter of 125 μm was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the etching treatment was not performed.
[0064]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining fiber 20, the hole 8 was φ3.1 μm and the core 4 was almost circular. The loss of light having a wavelength of 1.38 μm was 50 dB / km, and the loss of light having a wavelength of 1.55 μm was 2.0 dB / km. The mode birefringence of light having a wavelength of 1.55 μm is 2 × 10 ^-5 Met. The crosstalk between polarizations at 10 m was -20 dB.
[0065]
(Embodiment 2)
Hereinafter, a method of manufacturing the side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25 according to the second embodiment of the present invention will be described step by step.
[0066]
FIG. 2 is a perspective view of the preform 10 according to Embodiment 2 of the present invention.
[0067]
<Preparation process>
A cylindrical support tube 3 made of quartz, a cylindrical rod 1 having a quartz core-forming portion 1a and a cladding forming portion 1b arranged concentrically and having a predetermined relative refractive index difference Δ, and a quartz-made support tube 3 made of quartz. A plurality of cylindrical capillaries 7 are prepared. Further, both ends of the capillary 7 are sealed by heating.
[0068]
The rod 1 is manufactured by a known method of manufacturing a preform for an optical fiber such as a VAD method.
[0069]
Further, by doping the core forming portion 1a with a rare earth element such as erbium (Er), ytterbium (Yb), and neodymium (Nd), a fiber laser or an optical amplifier having a polarization maintaining function can be manufactured. .
[0070]
The following rod material preparation step, rod base material preparation step, etching step, dehydration processing step, and air entry prevention step are substantially the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will be omitted.
[0071]
<Drawing process>
The support tube 3 is filled with a plurality of capillaries 7 and a rod preform 1 ′ in a penetrating state. At this time, the support tube 3 is filled with a plurality of capillaries 7, and the rod base material 1 'is arranged at the position of the center axis of the support tube 3. Thereby, the preform 10 is manufactured. The preform 10 is set in the preform holding unit 11c of the preform delivery device 11 described above. Then, the suction chamber 15 in the support tube is fitted into the upper end of the support tube 3 of the preform 10 to reduce the pressure in the suction chamber 15 in the support tube, between the support tube 3 and the rod base material 1 ′, and between the capillary 7. . Further, the hole forming hole chamber 16 is fitted into the upper end of the rod base material 1 of the preform 10, the inside of the hole forming hole chamber 16 is adjusted, and the internal pressure of the hole forming hole 2 is set to a predetermined pressure.
[0072]
Next, the preform delivery device 11 is operated, the lower part of the preform 10 is heated by the melting furnace 12, and the preform 10 is drawn into a fiber form from the lower side. At this time, the adjacent capillaries 7, the rod base material 1 'and the capillary 7, and the capillary 7 and the support tube 3 are fused and integrated with each other. In this way, a solid core 4 as shown in FIG. 5, a first clad 5 a provided to surround the core 4 and extending along the core 4, and a first clad 5 a provided to surround the first clad 5 a Side having a second clad 5b formed along the core 4 and extending along the core 4, a pair of holes 8 provided so as to sandwich the core 4 in the first clad 5a, and a support portion 6 provided so as to cover them. A tunnel-type polarization-maintaining double-clad fiber 25 is obtained. Then, the process of wire diameter control continues, but since it is substantially the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0073]
Next, a specific experiment will be described.
[0074]
As an example of the second embodiment of the present invention, a side-tunnel type polarization-maintaining double-clad fiber 25 was produced in the same manner as in the second embodiment.
[0075]
In Example 4, the relative refractive index difference between a cylindrical support tube 3 made of quartz and having a diameter of φ30 mm × φ16 mm and a ratio of a clad forming part 1b / core forming part 1a made of quartz and doped with ytterbium (Yb) of 7.5 was used. A cylindrical rod 50 having a diameter of φ0.3 mm of φ0.3% and a capillary 7 made of quartz and having a diameter of φ300 μm × φ250 μm are prepared, and φ2. A rod material is produced by opening a hole 2 of 2 mm, the rod material is made 24 mm by a rod-in-tube method, the ratio of the clad forming part 1b / core forming part 1a is adjusted to 15.0, and further heating and stretching. Then, the rod base material 1 ′ is manufactured by sealing both ends of the rod material, and the rod base material 1 ′ and a plurality of keys are formed in the support tube 3. The capillary 7 was filled to produce a preform 10, and the preform 10 was drawn to produce a side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25 having an outer diameter of 250 μm.
[0076]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25, the hole 8 was φ2.2 μm, and the diameter of the first clad 5a was 100 μm. The loss of light having a wavelength of 1.10 μm is 3 dB / km, and the mode birefringence of light having a wavelength of 1.10 μm is 3 × 10 ^-5 Met. Crosstalk between polarizations at 10 m was -30 dB.
[0077]
Next, a comparative example of Embodiment 2 of the present invention will be described.
[0078]
In Comparative Example 4, a side-tunnel type polarization-maintaining double-clad fiber 25 having an outer diameter of 250 μm was produced in the same manner as in Example 4 except that the etching treatment and the dehydration treatment were not performed.
[0079]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25, the hole 8 was φ2.2 μm, and the diameter of the first clad 5a was 100 μm. The loss of light having a wavelength of 1.10 μm is 30 dB / km, and the mode birefringence of light having a wavelength of 1.10 μm is 3 × 10 ^-5 Met. The crosstalk between the polarized waves at 10 m was -15 dB.
[0080]
In Comparative Example 5, a side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25 having an outer diameter of 250 μm was produced in the same manner as in Example 4 except that the etching treatment was not performed.
[0081]
In the obtained side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25, the hole 8 was φ2.2 μm, and the diameter of the first clad 5a was 100 μm. The loss of light having a wavelength of 1.10 μm is 9 dB / km, and the mode birefringence of light having a wavelength of 1.10 μm is 3 × 10 ^-5 Met. The crosstalk between polarizations at 10 m was -23 dB.
[0082]
Table 1 summarizes the results of Examples and Comparative Examples specifically performed in

Embodiments

1 and 2 described above.
[0083]
[Table 1]

[0084]
According to Table 1, when the transmission loss of Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3 is compared with respect to the transmission loss of light having a wavelength of 1.38 μm, the transmission loss in Comparative Examples 1, 2, and 3 is 50 to 100 dB. / Km, whereas in the first embodiment, it is 3 dB / km, and the transmission loss is reduced to 1/17 to 1/33. Regarding the transmission loss of light having a wavelength of 1.55 μm, the transmission loss in Comparative Examples 1, 2, and 3 is 2 to 9 dB / km, whereas the transmission loss in Example 1 is 0.5 dB / km. It is reduced to 1/4 to 1/18. From the above results, by providing the hole forming hole 2 so that the core forming portion 1a does not contact the hole forming hole 2 and performing the etching and dehydration processing in the hole forming hole 2, the transmission loss is effectively reduced. I understand that there is. In Comparative Example 1, since the hole forming hole 2 was in contact with the core forming portion 1a, the mode birefringence was 2 × 10 ^-5 From 5 × 10 ^-5 However, the transmission loss (wavelength 1.38 μm) increases from 3 dB / km to 100 dB / km, and the crosstalk also worsens from −30 dB to −17 dB.
[0085]
Further, by making the shape of the core 4 elliptical as in the second embodiment, or by increasing the number of holes 8 to four as in the third embodiment, the mode birefringence index is hardly reduced. Is 2 × 10 ^-5 From 3 × 10 ^-5 It can be multiplied by 1.5 as shown in FIG.
[0086]
On the other hand, in the case of the double-clad fiber, when the transmission loss of Example 4 is compared with that of Comparative Examples 4 and 5, the transmission loss of Comparative Examples 1, 2, and 3 is 9 to 30 dB / km, 4, the transmission loss is 3 dB / km, and the transmission loss is reduced to 1/3 to 1/10. From this result, it can be seen that even in the double clad fiber, the transmission loss is effectively reduced by performing the etching and dehydration processing in the hole forming hole 2.
[0087]
According to the above manufacturing method, the hole forming hole 2 is provided without contacting the core forming portion 1a. Further, since the rod material formed by grinding the hole forming hole 2 is heated and stretched, the diameter of the hole forming hole 2 is reduced, and a part of the surface in the hole forming hole 2 is melted, so that the hole forming hole 2 is melted. 2 becomes smooth. Further, impurities on the surface of the hole-forming hole 2 are removed by etching the surface of the hole-forming hole 2 and hydroxyl groups on the surface of the hole-forming hole 2 are removed by dehydration. Will be blocked. From these facts, it is possible to eliminate the hydroxyl group in the hole forming hole 2 which causes the transmission loss, and since the hole forming hole 2 is not in contact with the core forming portion 1a, the side tunnel type polarization having a small transmission loss. The wave holding fiber 20 can be manufactured. Further, by adjusting the internal pressure of the hole-forming holes 2 to make the shape of the core 4 elliptical or increasing the number of the hole-forming holes 2, the mode birefringence is improved while the transmission loss is maintained. Can be. In addition, by filling a plurality of capillaries 7 between the support tube 3 and the rod preform 1 ', the side tunnel type polarization maintaining double clad fiber 25 having a small transmission loss can be manufactured.
[0088]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the present invention, a side tunnel type polarization maintaining fiber with small transmission loss can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a preform according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a preform according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a side tunnel type polarization maintaining fiber according to Example 1 of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a side tunnel type polarization maintaining fiber according to Example 3 of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view of a side-tunnel type polarization-maintaining double-clad fiber according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a side tunnel type polarization maintaining fiber manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 rod
1a Core forming part
1b Cladding part
1 'rod base material
2 hole formation hole
3 Support tube
4 core
5 clad
5a First cladding
5b Second cladding
6 Support Department
7 Capillary
8 holes
10 preforms
11 Preform delivery device
11a prop
11b Moving part
11c Preform holder
12 melting furnace
12a heater
13 Wire diameter control unit
13a Wire diameter measuring instrument
13b Wire diameter control unit
13c capstan
14 Winding unit
14a bobbin
14b roller
14c dancer roller
15 Suction chamber in support tube
16 Chamber for forming holes
20 Side tunnel type polarization maintaining fiber
25 Side Tunnel Type Polarization Maintaining Double Clad Fiber
100 Side tunnel type polarization maintaining fiber manufacturing equipment

Claims

コアと、該コアを被覆するように設けられたクラッドとを備え、該クラッドにファイバ横断面において該コアを挟むように配設された一対のホールが該コアに沿って延びるように形成されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法であって、
上記コアとなるコア形成部がロッド軸方向に延びるように形成されていると共にロッド横断面において該コア形成部を挟むように配設された上記一対のホールとなる一対のホール形成孔が該コア形成部に沿って延びるように形成されたロッド材を準備する工程と、
上記ロッド材を加熱及び延伸することにより上記ホール形成孔内の表面を平滑化したロッド母材を作製する工程と、
上記ロッド母材の上記ホール形成孔内の表面に該ホール形成孔が上記コア形成部に接することのないようにエッチング処理を施す工程と、
上記ロッド母材の上記ホール形成孔内の表面に脱水処理を施す工程と、
上記ロッド母材の上記ホール形成孔内への大気の進入を阻止する手段を講ずる工程と、
上記ロッド母材を加熱及び延伸してファイバ状に線引きする工程と、
を備えたことを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。A core, and a clad provided so as to cover the core, and a pair of holes arranged so as to sandwich the core in a cross section of the fiber in the clad are formed so as to extend along the core. A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber,
The core forming portion serving as the core is formed so as to extend in the rod axis direction, and the pair of hole forming holes serving as the pair of holes arranged so as to sandwich the core forming portion in the rod cross section is formed in the core. Providing a rod material formed to extend along the forming portion;
A step of producing a rod base material having a surface in the hole forming hole smoothed by heating and stretching the rod material,
A step of performing an etching process on the surface of the rod forming material in the hole forming hole so that the hole forming hole does not come into contact with the core forming portion;
A step of performing a dehydration treatment on a surface in the hole forming hole of the rod base material,
A step of taking measures to prevent entry of air into the hole forming hole of the rod base material,
A step of heating and stretching the rod preform to draw a fiber,
A method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber, comprising:

請求項１に記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法において、
上記線引き工程の前に、上記ロッド母材を覆うようにその外側にサポート管を配置することを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。The method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to claim 1,
A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber, wherein a support tube is arranged outside the rod base material before the drawing step so as to cover the rod base material.

請求項１又は２に記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法において、
上記線引き工程での上記ホール形成孔の内圧が大気圧より高くなるように調整することを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。The method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to claim 1 or 2,
A method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber, wherein the internal pressure of the hole forming hole in the drawing step is adjusted to be higher than the atmospheric pressure.

請求項１に記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法において、
上記一対のホール形成孔が、複数個であることを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。The method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to claim 1,
A method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber, comprising a plurality of the pair of hole forming holes.

請求項１乃至４のいずれかに記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法において、
上記コア形成部は希土類元素がドープされていることを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to any one of claims 1 to 4,
A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber, wherein the core forming portion is doped with a rare earth element.

請求項２に記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法において、
上記ロッド母材と上記サポート管との間に、複数のキャピラリを充填することを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法。A method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to claim 2,
A method for producing a side tunnel type polarization maintaining fiber, comprising filling a plurality of capillaries between the rod base material and the support tube.

請求項１乃至６のいずれかに記載されたサイドトンネル型偏波保持ファイバの製造方法で製造されたサイドトンネル型偏波保持ファイバであって、
上記サイドトンネル型偏波保持ファイバのモード複屈折率が１×１０^−５以上で、且つ上記ホール内の水酸基含有量が３５０ｐｐｂ以下であることを特徴とするサイドトンネル型偏波保持ファイバ。A side tunnel type polarization maintaining fiber manufactured by the method for manufacturing a side tunnel type polarization maintaining fiber according to claim 1,
The side tunnel type polarization maintaining fiber, wherein the mode birefringence of the side tunnel type polarization maintaining fiber is 1 × 10 ⁻⁵ or more, and the hydroxyl group content in the hole is 350 ppb or less.