JP2010501894A - アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバ - Google Patents
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Abstract
光ファイバにおいて、アルカリ金属酸化物を含むシリカ系コアであって、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属酸化物を、約50および1000質量ppmの間の該コア中の平均濃度で含むコア、およびコアを取り囲み、直接隣接したシリカ系クラッドを含み、1400nm未満のケーブルカットオフ波長、約13および19ps/nm/kmの間の1550nmでの色分散、および約1324nm未満のゼロ分散波長を有する光ファイバが開示されている。コアおよびクラッド中のアルカリ金属酸化物の濃度を適切に選択することによって、低損失の光ファイバが得られる。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本出願は、その内容に基づき、それらが全てここに包含される、2006年8月24日に出願された米国仮特許出願第60/839743号、および2006年10月5日に出願された米国仮特許出願第60/849732号の米国特許法第119項第(e)項の下での優先権の恩恵を主張する。
本発明は、広く、アルカリ金属酸化物がドープされた光ファイバおよびそれを製造するための装置と方法に関する。
減衰は、光ファイバの主な制限特性である。光ファイバの損失は、例えば、光ファイバ増幅器間の制限距離を決定する上で重要な役割を果たす。このことは、そのような増幅器が、かなりのシステム費用に相当し、システムの信頼性における重要な要因となっている、例えば、海底用途などの長距離および超長距離ネットワークにおいて特に重要である。
その結果、減衰をできるだけ最低レベルに減少させることに、商業上のとても大きい関心が寄せられている。
本発明のある広い態様は、シリカ系コアおよびそのコアを取り囲み直接接触したシリカ系クラッドを備えた光ファイバであって、そのコアは、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属酸化物を約50および1000質量ppmの間のコア中の平均濃度で含有している光ファイバに関する。このファイバは、1400nm未満、より好ましくは1300nm未満、最も好ましくは1260nm未満のケーブルカットオフを有する。このファイバは、約13および19ps/nm/kmの間、より好ましくは14および18ps/nm/kmの間の、1550nmでの色分散を有する。光ファイバは、約1420nm未満、好ましくは約1324nm未満のゼロ分散を示し、好ましくは1310nmでの約0.092ps/nm/km未満、より好ましくは1310nmでの約0.090ps/nm/km以下の分散勾配を示す。この光ファイバはまた、約9.5μmより大きいモードフィールド径および1550nmでの約70μm2より大きい有効面積を示すことが好ましく、約10.0μmより大きいモードフィールド径および1550nmでの約75μm2より大きい有効面積がより好ましい。
アルカリ金属酸化物は、好ましくは約50および500質量ppmの間、より好ましくは約100および300質量ppmの間の平均濃度でコア中に存在する。光ファイバのコアは、ゲルマニアドーパントを実質的に含まないことが好ましく、ゲルマニアドーパントを全く含まないことがより好ましい。コアはフッ素を含有してもよく、ある実施の形態において、そのコア中のフッ素の平均濃度は、コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度より大きいことが好ましい。光ファイバのコア並びにクラッドは、さらに塩素を含有してもよく、ある好ましい実施の形態において、コア中の塩素の平均濃度は、コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度よりも大きいことが好ましい。ここに用いた平均濃度は、コア全体に亘る平均濃度を意味する。それゆえ、例えば、コアの内側の50パーセントが300質量ppmのK2Oを示し、コアの外側の50パーセントが400質量ppmのK2Oを示す場合、コア中のK2Oの平均濃度は350ppmとなる。K2Oは、本発明によるドーピングのための最も好ましいアルカリ金属酸化物である。
前記ファイバのコアは、約750質量ppmより大きいコア中の平均濃度で塩素を含むことが好ましい。クラッドは、コアを取り囲み、好ましくは直接隣接するシリカ系クラッドである。クラッドは、10000ppmより多い量で塩素を含有することが好ましい。コアはゲルマニウムを実質的に含まないことが好ましく、コアはゲルマニウムを全く含まないことがより好ましい。
ある好ましい実施の形態において、前記ファイバのコアは、100ppm未満の量で塩素を含有する、コアの中心線に沿って位置する第1の領域、および第1の領域を取り囲み、塩素含有量が100ppmよりも多い第2のコア領域を含む。第1の領域は、第2の領域における最小フッ素含有量よりも多い最大フッ素含有量を有することも好ましい。
コア中の塩素の平均濃度は、好ましくは500ppmより多く、より好ましくは750ppmより多く、さらにより好ましくは1000ppmより多く、最も好ましくは約1500ppmよりも多い。コア中のフッ素の平均濃度は、好ましくは500ppmより多く、より好ましくは750ppmより多く、さらにより好ましくは1000ppmより多く、最も好ましくは約1500ppmよりも多い。
ここに開示されたアルカリ金属酸化物ドーピング技法を用いて、1310nmで約0.30dB/km未満の減衰を示し、1550nmで約0/175dB/km未満、好ましくは1550nmで約0.170dB/km未満、より好ましくは1550nmで約0.16dB/km未満の減衰を示す光ファイバを製造できる。
光ファイバのコアとクラッドの両方がアルカリ金属酸化物ドーパントを含有することが好ましい。光ファイバは、少なくとも1つのコアセグメントを有するが、これは重要ではなく、光ファイバは、代わりに、多数のコアセグメントを含んでいてもよい。
光ファイバのコアは、20ppb未満のOHを含有することが好ましい。
本発明の追加の特徴および利点は、以下の詳細な説明に述べられており、一部には、その説明から当業者には容易に明らかであり、または以下の詳細な説明、特許請求の範囲、および添付の図面を含む、ここに記載された本発明を実施することによって認識されるであろう。
先の一般的な説明および以下の詳細な説明は、本発明の実施の形態を表し、特許請求の範囲に記載された本発明の性質および特徴を理解するための概要または鋼製を提供することが意図されているのが理解されよう。添付の図面は、本発明をさらに理解するように含まれており、本明細書に包含され、その一部を構成する。これらの図面は、本発明の様々な実施の形態を表しており、先の説明と共に、本発明の原理および動作を説明する機能を果たす。適切な場合には、同一の特徴には、同じ番号が振られている。
本発明は、低損失の光ファイバおよびその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、アルカリ金属酸化物ドーパントがドープされた光ファイバ、並びにその光ファイバおよび関連するプリフォームを製造する方法に関する。ここに用いた以下の用語は、以下の意味を有する:
− モードフィールド径は、シングルモード光ファイバの端面に亘る光出力の尺度であり、
− モードフィールド径は、シングルモード光ファイバの端面に亘る光出力の尺度であり、
として表され、ここで、2ω0はモードフィールド径(したがって、ω0はモードフィールド半径)であり、λは光の平均波長であり、Φは放射パターンの中心に対する角度であり、積分は、0°から90°までで行われることが好ましい。モードフィールド径は、例えば、テスト手法ANSI/TIA/EIA−455−191−A−2001にしたがって測定してもよい。
− 有効面積は
− 有効面積は
であり、ここで、積分範囲は0から∞までであり、Eは伝搬光に関連する電場である。
ケーブルカットオフ波長、すなわち「ケーブルカットオフ」は、ケーブル環境において曲げおよび機械圧力のレベルが高いために、測定されたファイバのカットオフよりもさらに低い。実際のケーブル条件は、EIA−TIA光ファイバ基準、すなわち、FOTP’sとしてより一般に知られている、the Electronics Industry Alliance - Telecommunications Industry Association Fiber Optics Standardsの一部である、EIA−445光ファイバテスト手法に記載されているケーブルカットオフによって近似できる。ケーブルカットオフは、EIA-455-170 Cable Cutoff Wavelength of Single-mode Fiber by Transmitted Power、すなわち「FOTP−1 70」に記載されている。ここに用いたように、ケーブルカットオフは、EIA-445 Fiber Optic Test Proceduresに記載されたテストを用いて得られる値を意味する。
ピンアレイ曲げテストが、導波路ファイバの曲げに対する相対的な耐性を比較するために用いられる。このテストを実施するために、曲げ損失が実質的に全く誘起されていない導波路ファイバについて、減衰損失を測定する。次いで、導波路ファイバをピンアレイの周りに編み込んで、減衰を再度測定する。曲げにより誘起された損失は、2つの測定した減衰の間の差である。ピンアレイは、一列に配置された10本の円柱形ピンの組であり、平らな表面上の固定された垂直位置に保持されている。ピンの間隔は、中心間で5mmである。ピンの直径は0.67mmである。導波路ファイバは、隣接するピンの反対側を通される。テスト中、導波路ファイバは、導波路をピンの周囲の一部に従わせるのに丁度十分な張力下に置かれる。
ここに引用する別の曲げテストは、横向き荷重ワイヤメッシュ曲げテスト(LLWM)である。このテストにおいて、所定の長さの導波路ファイバが2枚の平らなプレート間にに配置される。#70ワイヤメッシュを一方のプレートに取り付ける。(市販コード#70のメッシュは、0.178mmの直径を有するワイヤから製造されたスクリーンを示す。スクリーンの開口は、一辺の長さが0.185mmの正方形である。)公知の長さの導波路ファイバをプレートの間に挟み、これらのプレートを30ニュートンの力で互いに加圧すると同時に、参照減衰を測定する。次いで、70ニュートンの力をプレートに印加し、dB/mで表された減衰の増加を測定する。この減衰の増加は、導波路の横向き荷重減衰である。
− 相対屈折率Δは、等式Δi=(ni 2−nc 2)/2ni 2により定義され、ここで、niは屈折率プロファイルセグメントiの最大屈折率であり、ncは外側のクラッド層の屈折率である。相対屈折率は、一般にパーセントで表され、ここでは記号%Δにより示される。別記しない限り、%Δは、外側のクラッドの屈折率に対する屈折率プロファイルの特定のセグメントの最大相対屈折率を表す。
− 屈折率プロファイルという用語は、光ファイバの選択された部分、典型的にコアに亘る%Δと半径の関係である。
− アルファプロファイルという用語は、等式
− 相対屈折率Δは、等式Δi=(ni 2−nc 2)/2ni 2により定義され、ここで、niは屈折率プロファイルセグメントiの最大屈折率であり、ncは外側のクラッド層の屈折率である。相対屈折率は、一般にパーセントで表され、ここでは記号%Δにより示される。別記しない限り、%Δは、外側のクラッドの屈折率に対する屈折率プロファイルの特定のセグメントの最大相対屈折率を表す。
− 屈折率プロファイルという用語は、光ファイバの選択された部分、典型的にコアに亘る%Δと半径の関係である。
− アルファプロファイルという用語は、等式
にしたがうコアの屈折率プロファイルを称し、ここで、rはコアの半径であり、aはプロファイルの最後の点であり、rは、プロファイルの最初の点でゼロであるように選択され、n0は、関心のあるコア領域の最大屈折率であり、αは、コアプロファイルの形状を規定する指数である。他の一般的なコア屈折率プロファイルの形状としては、ステップインデックス、台形インデックス、および丸み付けが、屈折率変化の急激な領域におけるドーパントの拡散によるものである、丸められたステップインデックスが挙げられる。
− コアは、一般にクラッドに対して屈折率が高められた光ファイバの部分を称し、よって、伝送される光出力は主にコアを通って伝搬する。コアは、1つ以上のセグメントからなっていてもよい。個々のコアセグメントは、純粋なシリカより大きい、純粋なシリカと等しい、または純粋なシリカより小さい屈折率を有してもよい。
− 「ppm」は、具体的に別記しない限り、質量で百万当たりの部、または「質量ppm」を称し、質量パーセント(質量%)で表された測定値は、10,000を乗じることによって、ppmに変換できる。
− コアは、一般にクラッドに対して屈折率が高められた光ファイバの部分を称し、よって、伝送される光出力は主にコアを通って伝搬する。コアは、1つ以上のセグメントからなっていてもよい。個々のコアセグメントは、純粋なシリカより大きい、純粋なシリカと等しい、または純粋なシリカより小さい屈折率を有してもよい。
− 「ppm」は、具体的に別記しない限り、質量で百万当たりの部、または「質量ppm」を称し、質量パーセント(質量%)で表された測定値は、10,000を乗じることによって、ppmに変換できる。
図1および2に示されるように、好ましい実施の形態において、ここに開示された光ファイバは、コアおよびコアを取り囲むクラッドを備えることが好ましい。クラッドが、コアを取り囲み、直接隣接していることが好ましい。コアは、ゲルマニアを実質的に含まないことが好ましく、コアがゲルマニアを全く含有しないことがより好ましい。ある好ましい実施の形態において、ファイバは、図1および、中心コアセグメントがクラッドに対して正の屈折率Δ1(r)を有している、ステップ形、丸形、アルファ形または三角形を有するプロファイルなどの図1の例証のプロファイルの変種により示されるような、1つのコアセグメント、すなわち、中心コアセグメント14、および中心コアセグメントを取り囲み、直接隣接したクラッド16からなる。他の好ましい実施の形態において、ファイバは、中心コアセグメントおよび中心コアセグメントを取り囲み、直接隣接した第1の環状コアセグメントなどの多数のコアセグメントを含み、クラッドが、第1の環状コアセグメントを取り囲み、直接隣接しており、中心コアセグメントは、クラッドに対して、負ではない、好ましくは正の相対的屈折率Δ1%(r)を有し、第1の環状コアセグメントの純粋なシリカは、クラッドに対して、負ではない、好ましくは正の相対屈折率Δ2%(r)を有する。
− 図1および2に示された実施の形態において、コアセグメント14は、光ファイバの中心から、好ましくは約2から8、より好ましくは3から6、最も好ましくは3.5から4.5マイクロメートル延在し、クラッド部分16は、コアの外側の半径から光ファイバの最も外側の半径まで延在する。図1および2に示したように、好ましい実施の形態は、屈折率Δ1を有する少なくとも第1のコア領域14AおよびΔ1より小さい屈折率Δ2を有するクラッド部分16を用いている。コアセグメント14の全体に亘る平均屈折率は、好ましくは約0.25および0.45の間、より好ましくは0.3および0.4の間である。領域14Aに関するΔ1の好ましい値は、約0.25および0.45の間にあり、約0.30および0.35の間がより好ましい。領域14Aは、ファイバの中心線まで傾斜を継続してもよく、または代わりに、コア領域14Aは、必要に応じて、領域14Bが用いられる場合には、Δ1より大きいことが好ましいΔ0を含む領域14Bを含んでもよい。コア領域14Bが光ファイバの中心線に沿って用いられる場合、領域14Bのピーク屈折率Δ0の好ましい値は、約0.25および0.60の間、より好ましくは約0.36および0.46の間であり、領域14Bは、用いられる場合、コア領域14Aのピーク屈折率よりも大きいピーク屈折率を有することが好ましい。それゆえ、好ましい実施の形態において、コアセグメント14は、コアセグメント14の最も外側部分の近傍よりも、光ファイバの中心線に沿って高い屈折率を含む。外側のクラッド領域16Aの屈折率とは異なる屈折率を有する、クラッド16の内側のクラッド領域16Bも、または代わりに、用いてもよい。図2に示したように、内側クラッド領域16Bの屈折率Δ3は、外側クラッド領域16Aより大きくても、等しくても、または小さくても差し支えない。いくつかの好ましい実施の形態において、内側クラッド領域16Bの屈折率Δ3は、外側クラッド領域16Aの屈折率よりも小さい。内側クラッド領域16Bを用いる場合、この領域の屈折率Δ3の好ましい値は、約−0.1および0.1の間であり、約−0.03および0.03の間がより好ましい。
− 図1および2に示された実施の形態において、コアセグメント14は、光ファイバの中心から、好ましくは約2から8、より好ましくは3から6、最も好ましくは3.5から4.5マイクロメートル延在し、クラッド部分16は、コアの外側の半径から光ファイバの最も外側の半径まで延在する。図1および2に示したように、好ましい実施の形態は、屈折率Δ1を有する少なくとも第1のコア領域14AおよびΔ1より小さい屈折率Δ2を有するクラッド部分16を用いている。コアセグメント14の全体に亘る平均屈折率は、好ましくは約0.25および0.45の間、より好ましくは0.3および0.4の間である。領域14Aに関するΔ1の好ましい値は、約0.25および0.45の間にあり、約0.30および0.35の間がより好ましい。領域14Aは、ファイバの中心線まで傾斜を継続してもよく、または代わりに、コア領域14Aは、必要に応じて、領域14Bが用いられる場合には、Δ1より大きいことが好ましいΔ0を含む領域14Bを含んでもよい。コア領域14Bが光ファイバの中心線に沿って用いられる場合、領域14Bのピーク屈折率Δ0の好ましい値は、約0.25および0.60の間、より好ましくは約0.36および0.46の間であり、領域14Bは、用いられる場合、コア領域14Aのピーク屈折率よりも大きいピーク屈折率を有することが好ましい。それゆえ、好ましい実施の形態において、コアセグメント14は、コアセグメント14の最も外側部分の近傍よりも、光ファイバの中心線に沿って高い屈折率を含む。外側のクラッド領域16Aの屈折率とは異なる屈折率を有する、クラッド16の内側のクラッド領域16Bも、または代わりに、用いてもよい。図2に示したように、内側クラッド領域16Bの屈折率Δ3は、外側クラッド領域16Aより大きくても、等しくても、または小さくても差し支えない。いくつかの好ましい実施の形態において、内側クラッド領域16Bの屈折率Δ3は、外側クラッド領域16Aの屈折率よりも小さい。内側クラッド領域16Bを用いる場合、この領域の屈折率Δ3の好ましい値は、約−0.1および0.1の間であり、約−0.03および0.03の間がより好ましい。
コア領域は、約50および1000質量ppmの間のコア中の平均濃度で、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属酸化物(この場合はK2O)を含む。コアは、塩素およびフッ素をさらに含む。コア中のフッ素の平均濃度は、コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度よりも大きく、コア中の塩素の平均濃度は、コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度よりも大きいことが好ましい。ファイバはまた、コアを取り囲み、ある好ましい実施の形態において、直接隣接しているフッ素がドープされたシリカ系クラッドも含む。
ある好ましい実施の形態において、コア領域は、コアの外側領域(すなわち、約1から約4マイクロメートルまで延在する)に含まれる塩素をより低い平均濃度で含有することが好ましい、コアの中心線に沿って位置する第1の中心コア領域(約1マイクロメートルまで延在する)を含む。特に、中心コア領域中に存在する塩素の平均濃度は、100ppm未満、より好ましくは50ppm未満であってよく、第1のコア領域を取り囲む第2のまたは外側のコア領域中の塩素の平均濃度は、500ppmより多い、より好ましくは750ppmより多い、さらにより好ましくは1000ppmより多い、最も好ましくは1500ppmより多い。コア領域中の塩素のピーク濃度は、好ましくは500ppmより多い、より好ましくは1000ppmより多い、最も好ましくは1500ppmより多い。
中心コア領域中に存在するフッ素の平均濃度は、500ppmより多い、より好ましくは750ppmより多い、最も好ましくは1000ppmより多い。第1の領域を取り囲む第2のまたは外側のコア領域中のフッ素の平均濃度は同様に、好ましくは500ppmより多い、より好ましくは750ppmより多い、最も好ましくは1000ppmより多い。
コア領域全体に亘るフッ素の平均濃度は、好ましくは500ppmより大きく、より好ましくは750ppmより大きく、最も好ましくは1000ppmより大きく、好ましくは5000ppm未満、より好ましくは4000ppm未満である。例示した実施の形態において、第2のコア領域中の塩素のピーク濃度は、第2の領域中のフッ素のピーク濃度より高いが、この関係は重要ではない。コア領域中の塩素とフッ素両方の平均濃度は、好ましくは約500ppmより大きく、より好ましくは約750ppmより大きく、最も好ましくは約1000ppmより大きい。
ある好ましい実施の形態において、ここに開示された光ファイバは、1つのコアセグメント、すなわち中心コアセグメント、およびこの中心コアセグメントを取り囲み、直接隣接したクラッドを備え、ここで、クラッドは純粋なシリカに対して負の屈折率を有し、コアは、フッ素と、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属酸化物とを含み、アルカリ金属酸化物のピーク濃度は、20および700ppmの間、好ましくは50および500ppm、さらにより好ましくは100および400ppmの間である。
ファイバのコア領域14Aは、0.2および0.5%の間、好ましくは0.3および0.4%の間のピーク相対屈折率デルタ(クラッドに対する)ΔMAXを含む。この光ファイバは、90質量%より多いSiO2、好ましくは95質量%以上のSiO2を含む。
本発明によるそのようなファイバの例が表1に列記されている。この表には、本発明による様々な実施例に関する、内側コアセグメント14Bの屈折率Δ0、コアセグメント14の平均屈折率(デルタの平均)、外側コアセグメント14Bの平均屈折率Δ1、コアセグメント14の外側半径(半径1)、および内側クラッド領域16Bの屈折率Δ2および半径(半径2)が示されている。実施例の全てにおいて、コアにゲルマニウムは用いられておらず、クラッドは、フッ素ドープトシリカからなる。それゆえ、個々のセグメントの屈折率デルタは、外側のフッ素ドープクラッド領域に対してとられている。また、表1には、各実施例について、1310nmでの分散、1310nmでの分散勾配、ゼロ分散波長、1550nmでの分散、1550nmでの分散勾配、ケーブルカットオフ波長、1310nmおよび1550nmでのモードフィールド径、1550nmでの有効面積、1550nmでのピンアレイ曲げ損失、1550nmでの横向き荷重曲げ損失(LLWM)が示されている。表1の実施例1は、図1に示された実施の形態に対応する。図1に示された1350kmのファイバを線引きし、テストした。このファイバは、1550nmで0.169dB/kmの平均減衰、0.162dB/kmの最小減衰値、および1310nmでの0.285dB/kmの平均減衰、0.275dB/kmの1310nmでの最小減衰値を示す。実施例3および7は、図2の線18および20に対応する。
光ファイバのコアとクラッド両方が、アルカリ金属酸化物ドーパントを含有することが好ましい。アルカリ金属酸化物は、K、Na、Li、Cs、またはRbの酸化物、もしくはそれらの混合物であることが好ましく、アルカリ金属酸化物が、K2O、RbO2、CsO2またはそれらの混合物であることがより好ましく、アルカリ金属酸化物がK2Oであることが最も好ましい。アルカリ金属酸化物が光ファイバのコア中にピーク濃度を有することが好ましい。アルカリ金属酸化物の濃度は、光ファイバの半径に亘り半径方向で変化してもよく、ある場合には、光ファイバの半径の少なくとも一部に沿って光ファイバの中心線から増加する半径の関数として減少してもよい。
図1および2に示した実施の形態において、屈折率プロファイル10は、クラッドセグメント16により取り囲まれた1つのコアセグメントを有する。アルカリ金属酸化物の濃度が半径の関数として変化することが好ましい。アルカリ金属酸化物の濃度は、一般に、光ファイバの半径の少なくとも一部に沿って、光ファイバの中心線から増加する半径の関数として減少することが好ましい。光ファイバのコアセグメント14は、図1および2に示されるようなステップ形状を有していても、または丸まった、アルファまたは三角の形状を有していてもよい。
本発明のファイバは、そのコア中にゲルマニウムを実質的に含まないことが好ましい。代わりに、この光ファイバのクラッドは、図1に示されるような屈折率プロファイルを形成するために、クラッド中に屈折率を減少させるドーパントを十分に含有する。そのような実施の形態において、クラッドセグメント16の屈折率は、純粋なシリカより低く、もちろん、コアセグメント14よりも低い。ここに開示された光ファイバのクラッドに使用するのに好ましい屈折率減少ドーパントはフッ素である。
本発明によるある実施の形態において、図1および2に開示されたものなどの光ファイバの屈折率プロファイルは、好ましくは1420nm未満の、より好ましくは1324nm未満の、最も好ましくは約1280nmおよび1324nmの間のゼロ分散波長λ0、約0.09ps/nm2/km未満のゼロ分散勾配S0、好ましくは約0.07ps/nm2/km未満の、より好ましくは約0.065ps/nm2/km未満の、最も好ましくは約0.06ps/nm2/km未満の1550nmでの分散勾配、および好ましくは約13および19ps/nm/kmの間の、より好ましくは約14ps/nm/kmおよび18ps/nm/kmの間の、1550nmでの全分散を有するシングルモード光ファイバが得られるように調整される。しかしながら、他の屈折率プロファイルを用いて、これらと同じ性質を達成してもよい。光ファイバは、好ましくは約1300nm未満、より好ましくは約1260nm未満のケーブルカットオフ波長を有する。光ファイバは、1550nmでの約70μm2より大きい有効面積を有することが好ましく、1550nmでの約75μm2より大きいことがより好ましい。光ファイバは、好ましくは約3μmより大きい、より好ましくは約3μmおよび5μmの間のコアの直径、および好ましくは約9.5μmより大きい、より好ましくは約10μmおよび11μmの間の1550nmでのモードフィールド径を有する。本発明にしたがってアルカリ金属酸化物を含ませることにより、1310nmで約0.30dB/km未満、1550nmで約0.18dB/km未満、より好ましくは1550nmで約0.17dB/km未満、最も好ましくは1550nmで約0.16dB/km未満の減衰を有する光ファイバが製造されるであろう。例えば、実施例9〜12により例証された、本発明のある好ましい実施の形態において、本発明のファイバは、0.18dB/km未満、より好ましくは0.17dB/km未満の1550nmでの減衰を示し、1550nmでの分散/減衰は、80より大きく、より好ましくは90より大きい。いくつかの好ましい実施の形態において、1550nmでの分散/減衰は、約80および110の間、さらにより好ましくは80および100の間である。これらの実施の形態におけるファイバの分散は、好ましくは18ps/nm/km未満、より好ましくは17ps/nm/km未満、最も好ましくは16ps/nm/km未満である。
アルカリ金属酸化物の拡散は、線引きプロセス中に都合よく制御されるであろう。所定の様式で線引き条件を変えることにより、アルカリ金属酸化物ドーパントが、プリフォーム全体に亘り所望の濃度プロファイルで分布されることが分かった。アルカリ金属酸化物ドーパントは、半径に対して比較的線形の関係で拡散されることが好ましい。アルカリ金属酸化物ドーパントの拡散は、一部には、ドープされているガラスの温度、およびガラスがその温度である時間に依存するので、これらと同じ要因が、線引きプロセス中のアルカリ金属酸化物の拡散の制御に重要な役割を果たす。線引きプロセス中に光ファイバプリフォーム(およびこのプリフォームから線引きされた光ファイバ)が曝露される時間と温度は、線引き速度、線引き(炉)温度および光ファイバの張力を変えることにより制御される。例えば、線引き速度を増加させると、光ファイバプリフォームの特定の部分が線引き炉内に滞在する時間が減少し、それゆえ、アルカリ金属酸化物ドーパントが、光ファイバプリフォーム、およびそれゆえ、線引きされた光ファイバを横切り拡散する距離が減少する。これによって、クラッド中に拡散するアルカリ金属酸化物が少なくなり、したがって、光ファイバのコア中のアルカリ金属酸化物濃度が高くなるであろう。これとは反対に、線引き速度を減少させると、滞在時間が増加し、したがって、アルカリ金属酸化物は光ファイバのクラッド中にさらに拡散するので、光ファイバのコア中のアルカリ金属酸化物の濃度は減少するであろう。同様にして、炉の温度を上昇させると、アルカリ金属酸化物の拡散速度が増加し、アルカリ金属酸化物の濃度が減少するであろう。その結果、線引き速度および炉の温度は、拡散、それゆえ、得られる光ファイバ内のアルカリ金属酸化物の分布を制御するために、効果的に用いられるであろう。
図3には、光ファイバの前駆体である適切なシリカガラス物品中にアルカリ金属酸化物を拡散させることによりアルカリドープト光ファイバを製造するための、本発明の実施の形態による第1の方法402が示されている。方法402の第1の工程401が、示されており、図4および5を参照して説明される。従来の外付け法の図解である図4を参照すると、マンドレル144上に多数の層のシリカスート162を堆積させて、スートプリフォーム160を形成するために、スートバーナ156が用いられる。次いで、得られたスートプリフォームは、標準的な塩素乾燥技法を用いて乾燥される(工程403)。次いで、スートは、スートをフッ素含有化合物(例えば、SiF4)の雰囲気に、乾燥工程から残留した塩素の多くまたは全てを除去するのに十分な温度で十分な時間に亘り曝露することによって、フッ素がドープされる(工程405)。フッ素含有雰囲気への曝露(フッ素掃引(fluorine sweep))は、高レベルのフッ素がガラスにドープされるのを避けるために、好ましくは約1100℃未満の温度で行われる。低レベルのフッ素ドーピング、例えば、0.1から0.4質量%のフッ素が望ましい。次いで、得られたフッ素(および潜在的に塩素)ドープトスート管を固結させる(工程407)。
次いで、固結されたガラス管にアルカリドープする(工程404)。例えば、図5を参照すると、得られたガラス管106は、旋盤101(ガラス作業旋盤または従来の改良化学的気相堆積(MCVD)ガラス形成旋盤などの)の把持具間に最初に取り付けられることが好ましい。アルカリ金属酸化物源化合物110を受け取るための好ましくは環状の貯留部108が、火炎作業または他の様式で貯留部を管に溶接することにより管106の壁に2つの環状首様変形部112を形作ることによって、管106の一方の端部の近くに形成される。他のタイプの貯留部を用いてもよい。環状首様変形部112は、互いから約2cm離れていることが好ましい。アルカリ金属の結晶化を防ぐために、管106、および管106の内部に堆積した任意の追加のガラスは、塩素を実質的に含まないことが好ましい。塩素を実質的に含まないとは、塩素含有量が、アルカリ塩化物による光損失が避けられるほど十分に少ないことを意味する。この目的には、好ましくは約500質量ppm未満、より好ましくは約100質量ppm未満、最も好ましくは約50質量ppm未満が望ましい。その上、シリカガラス管106、およびその中に堆積した任意の追加のガラスは、「水」を実質的に含まないべきである。「水」は、ヒドロキシル基OHを意味する。水は、約1383nmでのまたはその辺りでの吸収ピークの原因であり、その吸収ピークは、光ファイバの動作波長領域まで延在するかもしれない。このピークは、ファイバ減衰に有害な影響を有するであろう。したがって、ガラスのOH含有量をできるだけ多く減少させることによって、水ピークとも称される吸収ピークを減少させることが望ましい。ガラス管106は、好ましくは約100質量ppb未満しか、より好ましくは約20質量ppb未満しかOHを含有しない。出発ガラス物品が、アルカリ金属酸化物ドーパントを拡散させる前に、水を実質的に含まないことを確実にするために、シリカガラス管の製造中に、従来の塩素乾燥技法を用いてよい。
再度、図5を参照する。管106を回転させながら、アルカリ金属酸化物源化合物110を貯留部108で管106中に導入し、熱源114により加熱して、蒸気を生成する。酸素または搬送ガスを回転シール118に通して管106の入口116に流入させ、アルカリ金属酸化物源化合物110の下流にある管106の部分120を加熱して、管106の内面122中へのアルカリ金属酸化物の拡散を促進させる。管106には、別のガラスロッドなどのどのようなプリフォーム部材もその中に挿入されていないことが好ましい。アルカリ金属酸化物源化合物110の下流にある管106の部分120は、アルカリ金属酸化物の表面122中への急激な拡散を促進し、ガラスの失透を防ぐのに十分な温度に加熱すべきである。アルカリ金属酸化物源化合物110の下流にある管106の部分120は、熱源124によって、好ましくは1500℃より高い温度、より好ましくは約1500℃および2000℃の間の温度に加熱される。熱源124は、管106の部分120の長手方向に沿って行き来させることが好ましい。アルカリ金属酸化物源化合物110は、K、Na、Li、Cs、およびRbからなる群より選択される元素を含むことが好ましい。アルカリ金属酸化物源化合物110が、臭化物、ヨウ化物またはフッ化物であることが好ましい。アルカリ金属酸化物源化合物110が、KBr、KIまたはKNO3であることが最も好ましい。アルカリ金属酸化物(例えば、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物)が、管106のコラプス前に、管106の内側の拡散表面122から約100マイクロメートルおよび500マイクロメートルの間の深さ中に拡散され、それによって、アルカリ金属酸化物ドープトガラス管が形成されることが好ましい。特に、管中に拡散されたアルカリ金属酸化物ドーパントの濃度(質量%)が、半径方向に変化することが好ましい。ガラス物品(例えば、管106)は、図6の拡大図に示されているように、濃度が、内側半分の部分107で最高であり、外側半分の部分109が低くなるようにドープされることが好ましい。内側と外側半分の部分の間の境界点は、管106の半径方向の厚さの半分(点線111により示される)により定義され、そこに位置する。例えば、拡散は、外側半分の部分109内のアルカリドーパントのピーク濃度が、内側半分の部分107のピーク濃度(質量%)の50%未満であるようなものであることが好ましい。
拡散プロセスの後に、アルカリ金属酸化物がそこを通って失われるかもしれない内側の表面積を減少させ、かつアルカリ金属酸化物がその中に拡散されるガラスの層を厚くするために、管106をさらに加熱して、当該技術分野に公知の従来の方法(またはここに記載された乾燥法)により、管106の部分的なコラプスを促進させる工程を行ってもよい。拡散ドーピング工程、または管106の任意の部分的なコラプスが一度完了したら、管122の拡散表面を、シリカガラスを除去するのに適したエッチング液で、管の拡散表面122を通って拡散したかもしれない望ましくない不純物を除去するのに十分な深さまで、必要に応じてエッチングしてもよい。エッチング液として、例えば、HF水溶液を用いてもよい。例えば、CF4、SF6、NF3、C2F6またはそれらの混合物などのフッ化物ガスを用いることがより好ましい。内面122から除去される材料の量は、拡散および任意の部分的な管のコラプス中の処理条件によるが、エッチング条件は、アルカリ金属酸化物の全拡散深さの少なくとも約5パーセントの深さまで表面122からガラスが除去されるのに十分であることが好ましい。エッチングが一度完了したら、シリカガラス管106を熱源124でさらに加熱して、アルカリ金属酸化物源化合物110の下流にある管106をコラプスし、アルカリ金属酸化物ドープト中実ガラスロッド132を形成する。管のコラプスは、適切な熱源(例えば、吹管)による加熱などの、当該技術分野において公知の従来の方法にしたがって行われる。次いで、中実のアルカリドープトガラスロッド132を、アルカリ金属酸化物源化合物の貯留部108を含むガラスの部分から切断する。中実のアルカリ金属酸化物がドープされたガラスロッド132を、管106のコラプス中に吹管によって形成されたかもしれない水和ガラスのある程度または全てを除去するために、適切なエッチング液でエッチングすることが好ましい。コラプスのために乾燥熱源、例えば、誘導または抵抗加熱器、プラズマトーチ、もしくはCOなどの非水素含有燃料を使用する乾燥熱源が用いられる場合、エッチングは必要ないであろう。ドーピングおよび/またはコラプス工程に乾燥熱源を利用すると、管の外側の再湿潤、すなわち、外側から管内へのOH(水)の拡散が最小になると考えられており、したがって、ファイバの減衰が減少するであろう。乾燥熱源は、感知できるほどのOH(水)を管中に生じさせないものである。
アルカリドープトロッド132は、コラプスされたときに、半径方向に変化し、かつ内側半分の部分107に対応する部分が、最高ピーク濃度(質量%)のアルカリドーパントを有し、外側半分の部分109に対応する部分がそれより低いピーク濃度を有するようなアルカリ金属酸化物の濃度を含む(管106と同様に)ことが好ましいのが理解されるであろう。アルカリドーパントのピーク濃度がロッドの中心にあり、半径の半分での濃度が、ピーク濃度の50%未満、より好ましくは25%未満であることが最も好ましい。
ドープされたガラスロッド132は、再線引き炉136内で加熱し、より小さな直径のガラスロッド144に線引きしてもよい。この再線引きプロセスが図6に示されている。ガラスハンドル130を、先に記載したコラプス段階から得られたアルカリドープトガラスロッド132に取り付け、アルカリドープトガラスロッド132を、従来の再線引き炉136の上にある移動式下方供給支持部134内に取り付ける。アルカリドープトガラスロッド132の底部に取り付けられる犠牲ガラスロッド138をモータ駆動式トラクタ140により引っ張り、それによって、アルカリドープトガラスロッド132を適切な速度で線引きする。15から23cm/分の速度が適切であると分かった。その速度は、主に、センサ142により測定される直径に応じて制御される。線引きプロセスから得られた小さな直径のガラスロッド144の外径寸法(d1)は、3mmから10mmの範囲にあることが好ましく、6mm未満の直径寸法がより好ましい。コラプス工程426から得られたロッド132の直径寸法が所望の範囲内にある場合、コラプス工程126から得られるロッド132を、ガラスロッド144として用いてもよい。小さな直径のガラスロッド144は、ファイバの線引き中のアルカリドーパントの著しい移行を相殺するために、光ファイバが線引きされているときに光ファイバのコア中に望ましいピークK2O濃度の約5倍および10倍の間のK2Oのピーク濃度を有するべきである。例えば、光ファイバのコア中のピークK2O濃度が0.4質量%であるのが望ましい場合、小さな直径のガラスロッド144は、約2質量%および4質量%の間のピークK2O濃度を有することが好ましい。特に、非常に小さいな直径のアルカリドープトロッドを有することが都合よい。何故ならば、これにより、ファイバの中心線に非常に近いロッド内に存在する遷移金属不純物が濃縮されるからであり、この場所では、悪影響が最小である。ドープされたクラッドに加えられる多量の材料について、ファイバ中のピーク濃度は、小さな直径のガラスロッド中のピーク濃度の1/100未満であって差し支えないことが認識されよう。方法402の工程429により示されるように、この方法による小さな直径のガラスロッド144は、一度形成されたら、オーバークラッドされる。
例えば、図4に示したように、当該技術分野において公知のOVD法を用いて、追加の多孔質ガラススート162がその上にオーバークラッドとして堆積される出発ロッドとして、小さな直径のアルカリドープトガラスロッド144を用いて、アセンブリ160を形成してもよい。典型的な外付け法が図4に示されている。図4に示されたように、ガラスハンドル154が、これまでに説明されたように製造された小さな直径のアルカリドープトガラスロッド144に取り付けられ、得られるプリフォームの一体部分となる。ハンドル154は、後の加工工程中の堆積プロセスから得られるシリカガラスプリフォームを支持する方法を提供する。ハンドル154が取り付けられたガラスロッド144は旋盤に取り付けられ、ここで、ロッドは回転せしめられ、例えば、米国特許第4165223号明細書に開示されたタイプのものであってよいバーナ156に対して平行移動せしめられる。燃料ガスおよび酸素、または空気が供給源(図示せず)からバーナ156に供給される。この混合物が燃焼されて、バーナ156から発せられる火炎が生成される。シリカ前駆体ガスと蒸気の混合物が火炎内で酸化されて、シリカ含有スート流158が形成され、これがガラスロッド144に向けられる。ガスと蒸気の混合物をバーナ156に供給するための適切な手段は、当該技術分野においてよく知られており、そのような手段の例示について、米国特許第3826560号、同第4148621号および同第4173305号の各明細書を参照のこと。複合スートプリフォーム160は、ガラスロッド144をバーナ156に対して何回も平行移動させて、多くのシリカスート含有層を堆積させ、スートコーティング162を形成することによって形成される。この平行移動動作は、バーナ156を、回転しているガラスロッド144に沿って前後に移動させることよって、またはバーナ156およびガラスロッド144の両方の組み合わされた平行移動動作によって行っても差し支えない。スートコーティング162は、複合プリフォーム160のコアガラスの少なくとも一部を形成し、これは、実質的に純粋なシリカからなることが好ましい。スートコーティングは、好ましくは0.35g/ccより大きい、より好ましくは約0.35g/ccおよび0.5g/ccの間の密度を有する。次いで、複合プリフォーム160を、約1000℃の温度まで炉内で加熱しながら、塩素含有ガスに曝露することによって、乾燥させる。次いで、プリフォーム160をフッ素ドープする。フッ素ドープ工程中、プリフォーム160は、スートがフッ素でドープされるのに適した温度でそのプリフォームをフッ素含有ガスに曝露することによって、フッ素ドープすることが好ましい。このようにして、光ファイバの外側のコア領域が形成される。しかしながら、フッ素ドープ工程は、比較的少量のフッ素(例えば、0.1から0.4質量%)がドープされるのに十分な長さしか行われない。次いで、プリフォーム160は、プリフォームを固結するのに適切な温度までこのプリフォームを加熱することによって、固結される。次いで、得られた透明なガラスコアプリフォームを再線引きして、第2のコアロッド、すなわち、そこから線引きされる光ファイバのコアの少なくとも一部を含有するガラスロッドを形成してもよい。次いで、第2のコアロッドは、ガラス管(ガラス管またはスート管のいずれか)のスリーブに通すことにより、化学的気相成長法によってガラススートを堆積させることにより、例えば、スリーブ通しと化学的成長法の両方により、もしくは当該技術分野において公知の他の方法によりさらに処理して、光ファイバに線引きされる準備のできている完全な光ファイバプリフォームを形成してもよい。追加のガラスは、コアガラス、クラッドガラスまたはコアガラスとクラッドガラスの両方を含んでもよい。さらに、追加のガラスに、所望の厚さを達成するために追加の堆積工程を何回か施してもよく、ここで、各工程後、スートを乾燥させ、フッ素をドープし、固結し、小さな直径のロッドに再線引きする。コアに隣接するクラッドであることが好ましい最も外側のクラッドは、光ファイバのクラッド領域を形成するためのフラッド(flood)・ドーピング(米国特許第4629485号明細書を参照)によりフッ素で十分にダウンドープされたシリカであることが好ましい。ドーピングは、例えば、0.2%より大きい、コアとクラッドの間の相対屈折率デルタ%を達成するのに十分であることが好ましく、0.30%および0.40%の間がより好ましい。特に、モート(moat)・シリカ(追加のガラスはファイバのクラッドに対応する)が第2のロッドへの堆積により加えられる各追加の工程について、そのようなモート・シリカにはフッ素をドープする。モート・シリカは、最初に、塩素含有ガスに曝露し、次いで、1225℃で60〜120分間に亘りフッ素含有ガス(例えば、SiF4またはCF4)に曝露することによって乾燥させ、次いで、好ましくはフッ素含有ガスの存在下で、7〜10mm/分の速度で高温区域(1450〜1500℃)に通して下方に駆動することにより固結する。このプリフォームを再線引きして、第3のロッドを形成し、適切な直径の最終的なプリフォームが形成されるまで、これらの工程、すなわち、堆積、乾燥、フッ素ドーピング、および固結を再度繰り返してよい。クラッドにおける追加のガラスの各連続層内のフッ素質量%は、応力作用を最小にするために、最も外側のクラッド中で、好ましくはほぼ同じまたはより好ましくはわずかに小さい(約0.1から0.5質量%小さい)。工程467の完全な光ファイバプリフォームが製造された後、完成した光ファイバ線引きプリフォームは、アルカリ金属酸化物がドープされた光ファイバに線引きされる。
ファイバを製造するための他の方法が、それに基づき、ここにその全てが引用される、米国特許出願公開第2005/0063663号明細書に開示されている。
ここに開示された実施の形態の全てにおいて、光ファイバは、クラッドの最も外側の直径を取り囲み、直接接触した第1コーティング、および第1コーティングを取り囲み、直接接触した第2コーティングを含むことが好ましい。
本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の様々な改変および変更を行ってもよいことが当業者には明らかである。それゆえ、本発明は、本発明の改変および変更を、それらが添付の特許請求の範囲およびその同等脱に含まれるという条件で、包含することが意図されている。
106 ガラス管
108 環状貯留部
110 アルカリ金属酸化物源化合物
112 環状首様変形部
114、124 熱源
130 ガラスハンドル
132 アルカリ金属酸化物がドープされたガラスロッド
142 センサ
144 小さな直径のガラスロッド
156 バーナ
160 複合プリフォーム
162 多孔質ガラススート
108 環状貯留部
110 アルカリ金属酸化物源化合物
112 環状首様変形部
114、124 熱源
130 ガラスハンドル
132 アルカリ金属酸化物がドープされたガラスロッド
142 センサ
144 小さな直径のガラスロッド
156 バーナ
160 複合プリフォーム
162 多孔質ガラススート
Claims (10)
- 光ファイバにおいて、
シリカ系コアであって、K2O、Na2O、LiO2、RbO2、CsO2およびそれらの混合物からなる群より選択されるアルカリ金属酸化物を、約50および1000質量ppmの間の該コア中の平均濃度で含むコア、および
前記コアを取り囲み、直接隣接したシリカ系クラッド、
を含み、1400nm未満のケーブルカットオフ波長、約13および19ps/nm/kmの間の1550nmでの色分散、および約1420nm未満のゼロ分散波長を有する光ファイバ。 - 約1300nm未満のケーブルカットオフ波長を示すことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 1550nmで約70μm2より大きい有効面積を有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 約0.065ps/nm2/km未満の、1550nmでの分散勾配を示すことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コアが、約500質量ppmより多い平均濃度でフッ素を含むことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コアが、約500質量ppmより多い該コア中の平均濃度で塩素をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コアが、前記クラッドに対して0.3%より大きいピーク相対屈折率ΔMAXを持つ屈折率プロファイルを有することを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コアが塩素およびフッ素をさらに含み、該コア中のフッ素の平均濃度が、該コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度より大きく、該コア中の塩素の平均濃度が、該コア中のアルカリ金属酸化物の平均濃度よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コアがゲルマニウムを実質的に含まないことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
- 前記コア中の塩素の平均濃度が約500質量ppmより大きく、該コア中のフッ素の平均濃度が約500質量ppmより大きいことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ。
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Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010526749A (ja) * | 2007-05-07 | 2010-08-05 | コーニング インコーポレイテッド | アルカリ金属酸化物を含む光ファイバー |
EP2511741A2 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fibre with alkali doped core and optical fiber preform |
EP2535319A2 (en) | 2011-06-15 | 2012-12-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing optical fiber |
WO2013077263A1 (ja) | 2011-11-21 | 2013-05-30 | 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 |
WO2013105459A1 (ja) | 2012-01-11 | 2013-07-18 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法及び光ファイバ |
WO2013111470A1 (ja) | 2012-01-25 | 2013-08-01 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、及び、光ファイバ |
WO2013118389A1 (ja) | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、及び、光ファイバ |
WO2013140688A1 (ja) | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバの製造方法 |
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WO2014119559A1 (ja) | 2013-02-04 | 2014-08-07 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材及び光ファイバ母材製造方法 |
JP2014526066A (ja) * | 2011-08-19 | 2014-10-02 | コーニング インコーポレイテッド | 低曲げ損失光ファイバ |
WO2016047749A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ |
US9335465B2 (en) | 2012-01-23 | 2016-05-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical fiber preform |
JP2017027050A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | オーエフエス ファイテル,エルエルシー | 低損失でナノスケール構造的に均一なコアを有する光ファイバ |
US9739935B2 (en) | 2014-08-01 | 2017-08-22 | Fujikura Ltd. | Optical fiber and manufacturing method thereof |
WO2017164025A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
US10067287B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-09-04 | Fujikura Ltd. | Optical fiber and method of manufacturing the same |
US10155687B2 (en) | 2015-04-30 | 2018-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform |
JP2019006617A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ用母材の製造方法、光ファイバの製造方法、及びシリカガラスへのドープ方法 |
JP2021067952A (ja) * | 2015-04-15 | 2021-04-30 | コーニング インコーポレイテッド | フッ素および塩素が共ドープされたコア領域を有する低損失光ファイバ |
US11345627B2 (en) | 2014-07-22 | 2022-05-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing optical fiber preform and optical fiber preform |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1663890B1 (en) * | 2003-08-29 | 2020-09-23 | Corning Incorporated | Optical fiber containing an alkali metal oxide and methods and apparatus for manufacturing same |
US7805039B2 (en) * | 2007-05-04 | 2010-09-28 | Weatherford/Lamb, Inc. | Single mode optical fiber with improved bend performance |
US7676129B1 (en) * | 2008-11-18 | 2010-03-09 | Corning Incorporated | Bend-insensitive fiber with two-segment core |
US7689085B1 (en) * | 2009-01-30 | 2010-03-30 | Corning Incorporated | Large effective area fiber with GE-free core |
US8315495B2 (en) * | 2009-01-30 | 2012-11-20 | Corning Incorporated | Large effective area fiber with Ge-free core |
US9139466B2 (en) | 2011-01-20 | 2015-09-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform, optical fiber, and method of manufacturing optical fiber preform |
JP5545236B2 (ja) * | 2011-02-03 | 2014-07-09 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法 |
JP2013032241A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ母材製造方法 |
DE102012007520B3 (de) | 2012-04-17 | 2013-08-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren für die Herstellung eines zylinderförmigen Bauteils aus Fluor enthaltendem synthetischem Quarzglas |
US9020316B2 (en) | 2013-02-28 | 2015-04-28 | Corning Incorporated | Low attenuation optical fibers with an F-graded index core |
CN103543491B (zh) * | 2013-11-08 | 2015-08-19 | 烽火通信科技股份有限公司 | 超低损耗高带宽耐辐照多模光纤及其制造方法 |
US9618692B2 (en) * | 2014-07-10 | 2017-04-11 | Corning Incorporated | High chlorine content low attenuation optical fiber |
JP5995923B2 (ja) * | 2014-08-06 | 2016-09-21 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材および光ファイバの製造方法 |
JP6551109B2 (ja) | 2014-11-20 | 2019-07-31 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
US9594210B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-03-14 | Corning Incorporated | Optical fiber with large effective area and low bending loss |
JP6551137B2 (ja) * | 2015-10-15 | 2019-07-31 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
CN111094198A (zh) * | 2017-08-31 | 2020-05-01 | 住友电气工业株式会社 | 光纤母材的制造方法以及光纤的制造方法 |
JP7119531B2 (ja) | 2018-04-20 | 2022-08-17 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3826560A (en) * | 1972-03-30 | 1974-07-30 | Corning Glass Works | Method of forming a light focusing fiber waveguide |
DE2546162B1 (de) * | 1975-10-15 | 1976-09-23 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen | Lichtleitfaser mit Brechungsindexgradient zur Nachrichtenuebertragung |
US4165223A (en) * | 1978-03-06 | 1979-08-21 | Corning Glass Works | Method of making dry optical waveguides |
US4173305A (en) * | 1978-03-10 | 1979-11-06 | Corning Glass Works | System for delivering materials to deposition site on optical waveguide blank |
US4629485A (en) * | 1983-09-26 | 1986-12-16 | Corning Glass Works | Method of making fluorine doped optical preform and fiber and resultant articles |
EP1663890B1 (en) * | 2003-08-29 | 2020-09-23 | Corning Incorporated | Optical fiber containing an alkali metal oxide and methods and apparatus for manufacturing same |
US7088900B1 (en) * | 2005-04-14 | 2006-08-08 | Corning Incorporated | Alkali and fluorine doped optical fiber |
CN101583891A (zh) * | 2005-11-23 | 2009-11-18 | 康宁股份有限公司 | 低衰减非零色散位移光纤 |
US7536076B2 (en) * | 2006-06-21 | 2009-05-19 | Corning Incorporated | Optical fiber containing alkali metal oxide |
-
2007
- 2007-08-09 US US11/891,274 patent/US20080050086A1/en not_active Abandoned
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Cited By (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010526749A (ja) * | 2007-05-07 | 2010-08-05 | コーニング インコーポレイテッド | アルカリ金属酸化物を含む光ファイバー |
EP2511741A2 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fibre with alkali doped core and optical fiber preform |
US9322990B2 (en) | 2011-04-15 | 2016-04-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform |
US9097834B2 (en) | 2011-04-15 | 2015-08-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical fiber preform |
EP2535319A2 (en) | 2011-06-15 | 2012-12-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for producing optical fiber |
JP2014526066A (ja) * | 2011-08-19 | 2014-10-02 | コーニング インコーポレイテッド | 低曲げ損失光ファイバ |
WO2013077263A1 (ja) | 2011-11-21 | 2013-05-30 | 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 |
US9229160B2 (en) | 2011-11-21 | 2016-01-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform, method for producing optical fiber, and optical fiber |
US9036972B2 (en) | 2011-11-21 | 2015-05-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform, method for producing optical fiber, and optical fiber |
WO2013105459A1 (ja) | 2012-01-11 | 2013-07-18 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法及び光ファイバ |
US9199877B2 (en) | 2012-01-11 | 2015-12-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for manufacturing optical fiber base material, and optical fiber |
US9512033B2 (en) | 2012-01-23 | 2016-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform |
US9335465B2 (en) | 2012-01-23 | 2016-05-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and optical fiber preform |
WO2013111470A1 (ja) | 2012-01-25 | 2013-08-01 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、及び、光ファイバ |
WO2013118389A1 (ja) | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材製造方法、光ファイバ母材、及び、光ファイバ |
US9340444B2 (en) | 2012-02-09 | 2016-05-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform manufacturing method, optical fiber preform, and optical fiber |
WO2013140688A1 (ja) | 2012-03-21 | 2013-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバの製造方法 |
WO2014034552A1 (ja) | 2012-08-27 | 2014-03-06 | 住友電気工業株式会社 | 重水素処理光ファイバ製造方法および重水素処理光ファイバ |
WO2014092110A1 (ja) | 2012-12-12 | 2014-06-19 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ製造方法および光ファイバ |
US9527765B2 (en) | 2012-12-12 | 2016-12-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber manufacturing method and optical fiber |
US9932265B2 (en) | 2012-12-12 | 2018-04-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of making an optical fiber containing an alkali metal in the core |
US9411095B2 (en) | 2013-02-04 | 2016-08-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical-fiber preform and method for manufacturing optical-fiber preform |
WO2014119559A1 (ja) | 2013-02-04 | 2014-08-07 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ母材及び光ファイバ母材製造方法 |
US11345627B2 (en) | 2014-07-22 | 2022-05-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing optical fiber preform and optical fiber preform |
US9739935B2 (en) | 2014-08-01 | 2017-08-22 | Fujikura Ltd. | Optical fiber and manufacturing method thereof |
US10067287B2 (en) | 2014-09-26 | 2018-09-04 | Fujikura Ltd. | Optical fiber and method of manufacturing the same |
US9772444B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-09-26 | Fujikura Ltd. | Optical fiber |
JPWO2016047749A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2017-04-27 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ |
WO2016047749A1 (ja) * | 2014-09-26 | 2016-03-31 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ |
JP2021067952A (ja) * | 2015-04-15 | 2021-04-30 | コーニング インコーポレイテッド | フッ素および塩素が共ドープされたコア領域を有する低損失光ファイバ |
JP7190236B2 (ja) | 2015-04-15 | 2022-12-15 | コーニング インコーポレイテッド | フッ素および塩素が共ドープされたコア領域を有する低損失光ファイバ |
US10155687B2 (en) | 2015-04-30 | 2018-12-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber preform |
CN106842412A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-06-13 | Ofs菲特尔有限责任公司 | 具有低损耗和纳米级结构均匀的芯部的光学纤维 |
JP2017027050A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | オーエフエス ファイテル,エルエルシー | 低損失でナノスケール構造的に均一なコアを有する光ファイバ |
WO2017164025A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
JP2017173718A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ |
CN108700704A (zh) * | 2016-03-25 | 2018-10-23 | 住友电气工业株式会社 | 光纤 |
JP2019006617A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ用母材の製造方法、光ファイバの製造方法、及びシリカガラスへのドープ方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2054745A2 (en) | 2009-05-06 |
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WO2008024255A2 (en) | 2008-02-28 |
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