JP2004317750A - 耐水素特性に優れた光ファイバ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】本発明の耐水素特性に優れた光ファイバは、重水素含有雰囲気に曝した光ファイバであって、該光ファイバの実測した波長630nmにおける損失値と、損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域の損失から推定して得た波長630nmにおける損失値との差が、1.5dB/km以下まで減少したことを確認し、選別してなることを特徴としている。なお、前記損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域は、900nmから1200nmである。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信分野で使用される低損失の光ファイバ、特には、耐水素特性に優れた光ファイバ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバを使用した通信には、800〜900nm、又は1300〜1600nm波長域の赤外光が利用されている。しかしながら、光ファイバには、OH基に起因する吸収損失ピーク(以下、略してWPと称する)が存在するため、これまで1400nm付近の波長帯は、信号波長として使用されなかった。
【0003】
近年、CWDM(波長分割多重)と呼ばれる通信技術が研究され、これに使用される光ファイバとして、WPの極めて小さい光ファイバが注目され、開発されてきている。このWPは、光ファイバが水素含有雰囲気に曝された場合に増加することが知られている。従って、敷設された光ファイバが長期にわたって使用されることを考えると、敷設初期の段階のみならず、水素含有雰囲気に曝された後もWPが小さい状態を維持できる耐水素特性の高い光ファイバが必要とされる。
【0004】
これまでに、耐水素特性の高い光ファイバの製造方法として、光ファイバを重水素含有雰囲気に曝して、ガラス中の欠陥部位にSi‐OD結合を生じさせ、WPによる吸収を通信に使用しない波長域にシフトさせる方法が開発されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
【0005】
波長λでの光ファイバの損失αは、一般的に次式で表される。
【数1】
上式において、A: レーリー散乱係数、αIM: 構造不完全性損失、αIR: 赤外吸収損失、αother : その他の吸収損失であり、αotherにはWPなどの不純物などによる吸収損失ピークが含まれる。
【0006】
光ファイバには、構造上の欠陥が含まれていることが多く、その代表的なものとして、Si・(E’センター)、Si‐O・(非架橋酸素ホールセンター、NBOHC)、Si‐O‐O・(パーオキシラジカル)などがある。このうち、NBOHCが拡散してきた水素と結合してOH基を形成し、WPが増加するというのが、水素によるWP増のメカニズムと考えられている。
【0007】
一方、光ファイバの損失を測定すると、630nm付近に吸収ピークが生じることがある。一般的にはこのピークはNBOHCに起因すると考えられている。この630nm付近の吸収ピークは、水素含有雰囲気に光ファイバを曝すと無くなることがすでに報告されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0008】
水素が光ファイバ中に拡散されるときの630nmの吸収とWPの関係については、すでに報告がなされている(特許文献4参照)。しかし、630nm付近の吸収ピークの決定方法については言及しておらず、数式1におけるレーリー散乱係数が光ファイバごとに異なる可能性を考慮すると、ルーチンで行うには吸収ピークの決定方法が定められていないと、レーリー散乱係数の違いによっては、630nm付近の吸収ピークの大きさを見誤る可能性がある。また、特許文献4は、重水素含有雰囲気に曝した場合の630nm付近の吸収ピークの挙動については、何ら言及していない。
【0009】
【特許文献1】特開昭60‐90852号公報(第1頁)
【特許文献2】GB2149392A(第1頁)
【特許文献3】EP1182176A1(第1頁)
【特許文献4】特開平9−132430号公報(第1乃至4頁、図1乃至6)
【非特許文献1】OFC1999, PD22−1(第2頁)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバの耐水素特性を調べるには、国際規格IEC 60793−2に規定された試験方法によればよい。この試験方法は、水素を1 %含む室温・常圧の雰囲気中に光ファイバを、波長1240nmでの損失が0.03dB/km以上上昇するまで曝した後、14日間大気中に放置し、その後、WPを測定して試験前の測定値と比較する、という方法である。
しかしながらこの方法は、1240nmでの損失が0.03dB/km以上上昇するのに、一般的な光ファイバで3日から7日程度を要する。その結果、1本の光ファイバを試験するのに、3週間程度を要していた。
【0011】
しかもこの方法は、出荷する製品から1km以上をサンプリングして行う必要があり、試験に使用した光ファイバは、製品として出荷できず、試験後廃棄することになる。
以上の結果、製品の耐水素特性を確認する方法としてこの方法を使用すると、測定に長期間かかるだけでなく、廃棄物も大量に出てしまうという問題点があった。また、水素試験による確認を行わずに、重水素含有雰囲気中での曝露処理のみで済まそうとすると、重水素含有雰囲気に曝露する設備の不具合、あるいは操作ミスにより、重水素含有雰囲気への曝露が不十分なままで出荷されてしまうおそれがあった。
【0012】
本発明は、上記事情に鑑み、重水素含有雰囲気中での曝露処理が十分になされ、耐水素特性を測定するために長期間を必要とせず、かつ製品ロスの少ない、耐水素特性に優れた光ファイバ及びその製造方法を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐水素特性を高めるために重水素含有雰囲気に光ファイバを曝すと、波長630nmでの吸収ピークが消失することを見出し、これを耐水素特性の確認方法としたものである。
【0014】
すなわち、本発明の光ファイバは、重水素含有雰囲気に曝した光ファイバであって、該光ファイバの実測した波長630nmにおける損失値と、損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域の損失から推定して得た630nmにおける損失値との差が、1.5dB/km以下まで減少したことを確認し、選別してなることを特徴としており、耐水素特性に優れている。なお、前記損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域は、900nmから1200nmである。
【0015】
本発明の耐水素特性に優れた光ファイバの製造方法は、重水素含有雰囲気に光ファイバを曝した後、該光ファイバの損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域の損失から該光ファイバの630nmにおける損失を推定し、この推定した損失値と実測した630nmにおける損失値との差が1.5dB/km以下まで減少したことを確認し、選別することを特徴としている。
【0016】
【発明の実施の態様】
図1は、光ファイバを重水素含有雰囲気に曝す重水素試験の前後において、1200nmから1600nmの波長帯域での損失を測定したものであり、重水素試験後においても損失の増加は認められない。
他方、図2に示すように、重水素含有雰囲気に暴露していない光ファイバを、水素含有雰囲気に曝す水素試験を行うと、1400nm付近において顕著な損失の増加が認められる。
【0017】
光ファイバの損失を構成する要素については、上記数式1で示したが、これらの要素のうち赤外吸収損失αIRは、波長1600nm以上で顕著になる。従って、1600nmよりも短い波長帯域での損失は、その他の吸収損失αotherが比較的大きな値となる吸収損失ピークを除けば、1/λ4でフィッティングさせることができる。
【0018】
一般に使用される石英系の光ファイバでは、波長900nmから1200nmの波長帯域には、目立った吸収損失ピークは存在しないため、この波長帯域での損失を1/λ4でフィッティングさせた曲線と、実際に測定された損失を比較すると、吸収損失ピークの大きさを求めることができる。
【0019】
例えば、図3に示すように、WPの小さい光ファイバの波長帯域900nm〜1200nmの損失から、光ファイバのレーリー散乱係数Aを考慮に入れて、波長900nmから600nmまでA/λ4でフィッティングさせて得た曲線(以下、フィッティング曲線と称する、破線で示す)と、実際に測定して得た損失曲線(実線)とを比較することで、NBOHCに起因すると考えられる630nmにおける吸収損失ピークの大きさを求めることができる。
【0020】
本発明においては、重水素含有雰囲気に暴露した光ファイバの630nmでのフィッティング曲線の損失と、実際に測定して得た630nmにおける損失値との差が、1.5dB/km以下まで減少し、耐水素特性に優れていることを確認するものである。
【0021】
図4は、WPの小さい光ファイバを、重水素含有雰囲気に一定期間曝露した後に、実際に測定した損失曲線とフィッティング曲線とを比較するグラフであり、フィッティング曲線と実際に測定して得た損失曲線とは、極めて一致しており、曝露前には大きかった630nm付近の吸収ピーク(図3参照)が、曝露後にはほぼ消滅していることがわかる。
【0022】
630nm付近の吸収ピークの消失は、重水素が水素と同様に光ファイバ中に拡散し、NBOHCと結合してSi−OD基を形成したためと考えられる。しかしながらSi−OD基は、Si−OH基と異なる位置に吸収ピークを生じ、光ファイバの伝送に使用される波長帯に目立った吸収ピークを生じない。Si−OD基は、Si−OH基と同様に、通常使用される環境では安定した結合であり、水素がさらに光ファイバ中に拡散してきても、Si−OH基となることはなく、効果的にWPの上昇を抑制することができる。
【0023】
【実施例】
(実施例1)
WPの小さい光ファイバを製造し、損失スペクトルを測定したところ、630nmに6dB/kmという大きな吸収損失ピークが見られた。この光ファイバを重水素1%、窒素99%の雰囲気に曝し、室温で4日間放置した後に、再度、損失スペクトルを測定したところ、630nmにおける損失は、900nmから1200nmの波長帯域の損失をフィッティングしたフィッティング曲線上の630nmの値と比較して、僅かに0〜1.50dB/km大きいだけであった。
さらにこの光ファイバを水素含有雰囲気に曝した後に、IEC 60793−2に規定された試験方法で試験したところ、1240nmでのWPの増加は皆無で、耐水素特性に優れていた。
【0024】
(比較例1)
実施例1と同じ630nmでの損失が6dB/kmの光ファイバを、重水素0.5%、窒素99.5%の雰囲気に曝し、室温で4日間放置した後に、損失スペクトルを測定したところ、630nmにおける損失は、フィッティング曲線上の630nmの損失値と比較して2.00dB/km大きく、重水素処理が不充分であった。
この光ファイバを水素含有雰囲気に曝した後に、IEC 60793−2に規定された試験方法で試験したところ、1240nmにおいてWPが0.08dB/km増加していた。
【0025】
なお、重水素処理後に、実測した630nmでの損失が、フィッティング曲線から得た損失と比較して、1.50dB/km以下であれば、水素含有雰囲気に曝した後の光ファイバのWPの増加は0.05dB/km以下となり、実質的に問題のないレベルであった。
【0026】
【発明の効果】
本発明により、水素含有雰囲気に光ファイバを曝すという、時間がかかり廃棄物が増加する試験方法によることなく、単に630nmでの損失スペクトルを測定するだけで、光ファイバの重水素雰囲気処理が十分に行われていることを、簡単な手段で確認し、選別することができる。
その結果、従来、複数のロットに1本の割合でしか行えなかった耐水素特性の確認試験を全数について実施することができ、信頼性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバを重水素含有雰囲気に曝す重水素試験の前後において、1200nmから1600nmの波長帯域での損失を測定したグラフである。
【図2】重水素含有雰囲気に暴露していない光ファイバについて、水素含有雰囲気に曝す水素試験の前後において、1200nmから1600nmの波長帯域での損失を測定したグラフである。
【図3】WPの小さい光ファイバを、重水素含有雰囲気への曝露前に、実際に測定した損失とフィッティング曲線とを比較するグラフである。
【図4】WPの小さい光ファイバを、重水素含有雰囲気に一定期間曝露した後に、実際に測定した損失とフィッティング曲線とを比較するグラフである。
Claims (4)
- 重水素含有雰囲気に曝した光ファイバであって、該光ファイバの実測した波長630nmにおける損失値と、損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域の損失から推定して得た波長630nmにおける損失値との差が、1.5dB/km以下まで減少したことを確認し、選別してなることを特徴とする耐水素特性に優れた光ファイバ。
- 前記損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域が、900nmから1200nmである請求項1に記載の光ファイバ。
- 重水素含有雰囲気に光ファイバを曝した後、該光ファイバの損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域の損失から該光ファイバの630nmにおける損失を推定し、この推定した損失値と実測した630nmにおける損失値との差が1.5dB/km以下まで減少したことを確認し、選別することを特徴とする耐水素特性に優れた光ファイバの製造方法。
- 前記損失が波長の4乗分の一に比例している波長領域が、900nmから1200nmである請求項3に記載の光ファイバの製造方法。
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