JP2616087B2 - 楕円コア型偏波面保存光ファイバの製造方法 - Google Patents

楕円コア型偏波面保存光ファイバの製造方法

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JP2616087B2
JP2616087B2 JP2014473A JP1447390A JP2616087B2 JP 2616087 B2 JP2616087 B2 JP 2616087B2 JP 2014473 A JP2014473 A JP 2014473A JP 1447390 A JP1447390 A JP 1447390A JP 2616087 B2 JP2616087 B2 JP 2616087B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、様々な構成方法のある偏波面保存光ファイ
バのうち、コアを楕円形状に構成してなる偏波面保存光
ファイバの製造方法に関し、とくにOH基による吸収損失
の影響を最小限に止めることを可能にする楕円コア型偏
波面保存光ファイバの新規な製造方法に関するものであ
る。
[従来の技術] 偏光面保存光ファイバは、光の強弱情報の他に位相や
偏波面の情報をも安定に長尺伝送できるため、干渉や偏
波を利用した計測、光IC(光集積回路)間の伝送、偏波
多重通信、コヒーレント通信など広い範囲における応用
が期待されており、その構造にも、コアの形状を変える
もの、周方向の屈折率を変えるもの、ストレスを加える
もの、ねじりを加えるものなど様々な構成のものが提案
されている。
その中で、コアの形状を楕円形状とした楕円コア型の
ものは、従来工業的規模での製造が困難であると考えら
れており、これまでに一般には円形のコアとクラッドの
外周に楕円ジャケットを設けたものが活用されてきた。
しかし、最近になり光ICの研究が進むにつれ、楕円コ
ア型のものが光ICとの結合性の上で有利であることがわ
かり、改めて楕円コア型偏波面保存光ファイバが注目さ
れるようになった。
そこで、出願人は、先に、このような楕円コア型偏波
面保存光ファイバを工業的規模で製造することのできる
製造方法について提案した。(特開平1−252545) この方法は、具体的には、GeO2(酸化ゲルマニウム)
を含有するコアガラス層及びこれを囲むF(ふっ素)を
含有するクラッドガラス層からなるコアロッドの両側面
を軸方向に沿って機械加工により研削除去して断面非円
形の研削コアロッドを形成し、次にこの研削コアロッド
の外周にSiO2(石英)ガラススートを外付けし、焼結し
てサポートガラス層を形成した後、このガラス母材を光
ファイバ母材として線引きするという工程により楕円コ
ア光ファイバを製造するものである。
[発明が解決しようとする課題] 上述した製造方法を用い、そのコアロッドの構造パラ
メータを種々に変えて楕円コア型光ファイバを試作した
ところ、その伝送損失特性に大きなバラツキが生ずるこ
とがわかった。
すなわち、偏波面保存光ファイバはその性質上単一モ
ード光ファイバであり、使用波長として通常1.5μm帯
が使用される。ところが、上記コアロッドの構造パラメ
ータの違いにより1.5μm帯に近接する波長1.38μmに
ピークを持つOH基による吸収損失(以下OH損失という)
の影響を受け易くなり、それが上記バラツキとなって現
れる。
このOH基のコア中への混入を皆無とすることはでき
ず、このOH基には波長2.73μmに基本吸収振動があっ
て、この振動の高調波振動による吸収が1.38μm、0.95
μmなどに現れる。すなわち、第3図に示すように、コ
ア中に1ppmのOH基が存在すると、0.95μmで約1dB/km、
1.38μmでは約40dB/kmもの吸収損失をもたらし、伝送
損失をもたらす大きな要因となるのである。そして、こ
の1.38μmのピークの裾引きの影響によって、近接して
いる1.5μm帯の損失に変動をもたらすことが判明した
のである。
第6図は、楕円コア光ファイバの波長1.39μmのOH損
失と1.54μmの損失値との関係をプロットした線図であ
る。図より明らかなように、1.5μm帯での損失が0.3dB
/km以下の低損失な楕円コア光ファイバを得るには、OH
損失が5dB/km以下となるように構成する必要のあること
がわかる。
本発明の目的は、上記したような実情にかんがみ、と
くにOH損失に起因する伝送損失を適切に低減させ、低損
失な楕円コア型偏波面保存光ファイバを入手することの
できる新規な製造方法を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、コアおよびクラッドからなる丸棒状コアロ
ッドの両側面を中心軸方向に平行に研削して断面非円形
化し、当該研削コアロッドの外周にサポートを形成する
ためのガラス微粒子を堆積させ、これを焼結してプリフ
ォームを製造するに当り、このプリフォームの焼結過程
において前記軟質な研削コアロッドが粘性の差によりほ
ぼ断面円形に近い形状に変形する作用を利用してコア形
状を楕円形に形成させ、その外周にほぼ円形よりなるク
ラッドを有しその外周に円形サポートを有するプリフォ
ームを得ると共に、これを加熱線引きして光ファイバと
した際に、サポートを基準とするクラッドの比屈折率差
Δが−0.3%以上であって、楕円コア長軸方向のクラ
ッド径/コア径の比t/aが1.5以上となるようにするもの
である。
[作用] 研削コアロッドの構造のパラメータを変えて楕円コア
ファイバを試作し損失の評価を行なった結果、OH損失は
クラッドとサポートとの比屈折率差Δ、および楕円コ
アのクラッド径tとコアの長軸方向のコア径aとの比t/
aとの間に密接な関係があることがわかった。
低損失な楕円コア型偏波面保存光ファイバを得るに
は、クラッドとサポートの比屈折率差Δを−0.3%以
上とするようにすればよいことが実験により判明すると
共に、t/aが1.5以上となるようにすること、すなわちク
ラッドを厚くすることで解決できることが判明した。
[実施例] 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。
第1図(a)から(e)は本発明に係る方法により本
発明に係る楕円コア型偏波面保存光ファイバを製造する
工程を示すそれぞれ説明断面図である。
第1図(a)は多孔質母材4を形成している様子を示
す説明図である。コアバーナー20からはGeO2およびSiO2
を、そしてクラッドバーナー30からはSiO2をそれぞれ供
給し、VAD(軸付け)法によりコアスート1Aおよびその
外周にクラッドスート2Aを堆積させ、多孔質母材4を製
造する。なお、この場合、コアスート1Aを形成するに当
り、GeO2を焼結後の円形クラッド2aに対し焼結後の円形
コア1aの屈折率差が所定量だけ増加するように添加す
る。
このようにして製造した多孔質母材4を焼結してガラ
ス化し、同図(b)に示す円形コアロッド5を得る。な
お、第1図(b)はクラッドスートを1回だけでなく、
焼結したのちにそれぞれ延伸堆積を2回繰返し、3層に
積層した2a,2b,2cよりなるクラッド2′を形成した例を
示したが、このように積層構造とせずはじめから1層の
クラッド2′を形成しても差支えないことは勿論であ
る。
つぎに、同図(c)に点線で示した研削除去部2′B
を研削除去し、ほぼ断面矩形状の研削コアロッド6を形
成する。
然る後、同図(d)に示すように研削コアロッド6の
外周にスート堆積法によりサポートスート3Aを外付け
し、これを焼結してガラス化し、同図(e)に示すよう
なプリフォーム10を製造する。
このプリフォーム10を焼結する過程において、サポー
ト3よりも軟質な材料によって構成されている研削コア
ロッド6は、その粘性の差によって断面が第1図(d)
に示すほぼ矩形状から第1図(e)に示すように円形化
する。このようにして、同図(c)において断面円形か
ら断面矩形状に研削された前記クラッド2′は再び円形
状のクラッド2に変形し、それに伴ってそれまで円形で
あった円形コア1aが楕円コア1に変形し、その周囲に断
面ほぼ円形のサポート3を有する本発明に係るプリフォ
ーム10を得ることができる。
その後は、通常の製造方法に従い、プリフォーム10を
加熱線引きすることにより、断面構成が第1図(e)に
示した状態の楕円コア型偏波面保存光ファイバを製造す
ることができる。
実施例1 第1図(a)に示すVAD法により、コアバーナー20か
らGeO2およびSiO2を、そしてクラッドバーナー30からSi
O2を供給し、スート堆積させた。この場合、コアスート
1Aには焼結後にクラッドに対する比屈折率差Δが1.2%
分増加するようにG2O2を添加した。
得られた多孔質母材をふっ素含有ヘリウム雰囲気中で
焼結ガラス化し、GeO2およびふっ素ドープコアの外周に
ふっ素ドープのクラッドを有する円形断面のコアロッド
を得た。なお、この際のふっ素の流量はSiO2を基準とし
た比屈折率差Δが−0.2%となる値に設定した。
上記のようにして得たコアロッドを外径20mmに延伸し
た後、この延伸コアロッドの外周に再度ふっ素含有ヘリ
ウム雰囲気中でクラッドスートを堆積させ、焼結して第
2層目のクラッド(第1図(b)の2b)を形成した。こ
れをさらに再度同様の延伸を行ない、スート堆積および
焼結をすることにより第3層目のクラッド(第1図
(b)の2c)を形成し、外径30mmに延伸して第1図
(b)に示すような3層クラッド2′を有するコアロッ
ドを得た。このときの外径Tとコア径aの比T/aは10で
あった。クラッドについては、上記のように3層構造に
形成せず、はじめから必要な外径を有するクラッドに形
成してもよいことは先に説明した通りである。
上記のようにして得られたコアロッドの軸方向両側を
第1図(c)に示すように研削し、研削比(短径/長
径)=0.32となるように研削除去し、第1図(c)に示
すようなほぼ矩形状の研削コアロッドを形成した。続い
て、この研削コアロッドの外周に第1図(d)に示すよ
うにサポートスートを外付けし、これを焼結ガラス化し
て石英ガラス層をサポート層として形成した。この焼結
の際に、純粋石英ガラスよりなるサポートよりも軟質な
研削コアロッドは、その粘性の差により、焼結中にほぼ
断面円形に変形され、第1図(d)に示すようにほぼ矩
形断面であったクラッドが同図(e)に示すように断面
ほぼ円形のクラッドに変形され、それに伴ってそれまで
断面円形であった円形コア1aは楕円コア1に変形され、
本発明に係るガラス母材を得た。
なお、本実施例においては、サポートをさらに厚くす
るために、上記のようにして得たガラス母材にさらにス
ート外付けと焼結ガラス化工程を2回繰返し、第1図
(e)に示すような外径30mmよりなるプリフォームを得
た。
このプリフォームの楕円コア長軸方向のクラッド径t
と同じく長軸方向のコア径aの比t/aは2.2であり、コア
の楕円度ε(1−(短軸径/長軸径))は0.8であっ
た。
上記プリフォームを加熱線引きし、外径125μmの楕
円コア光ファイバを製造した。
第2図は、上記のようにして得られた楕円コア型偏波
面保存光ファイバを長さ1000mサンプリングし、その波
長−損失特性を測定した結果を示す線図である。この場
合、カットオフ波長は1.35μm、波長1.39μmのOH損失
は3dB/km、1.54μmの損失は0.25dB/kmであった。ま
た、消光比は−31dBであった。
実施例2 コアのクラッドに対する比屈折率差Δ=1.2%、SiO2
を基準としたクラッドのサポートに対する比屈折率差Δ
=0%(ふっ素無添加)、T/a=10のコアロッドを用
いて実施例1と同一の製造条件で楕円コアファイバを試
作した。t/a=1.7、ε=0.6であった、OH損失は2dB/km
であり、1.54μmの損失は0.23dB/km、消光比は−25dB
であって、ふっ素無添加の場合でも良好な結果が得られ
ることがわかった。
比較例1 Δ=1.2%、Δ=−0.4%、T/a=10のコアロッドを
用いて実施例1と同一の製造条件で楕円コアファイバを
試作した。t/aは2.2、εは0.8であった。Δがマイナ
ス側に大きくなったためにOH損失は8dB/kmに増加し、1.
54μmの損失は0.35dB/kmになった。消光比は−30dBで
あった。
比較例2 Δ=1.2%、Δ=−0.2%、T/a=7のコアロッドを
用いて実施例1と同一の製造条件で楕円コアファイバを
試作した。t/aは1.3、εは0.8であった。t/aが小さかっ
たためにOH損失は10dB/kmに増加し、1.54μmの損失は
0.4dB/kmになった。消光比は−30dBであった。
第4図は上記した実施例および比較例以外にも試料を
作成し、クラッドと純粋石英ガラスよりなるサポートと
の比屈折率差ΔとOH損失との関係をプロットした線図
であり、また、第5図は上記t/aとOH損失の関係を同様
にプロットした線図である。
第4図より、OH損失を5dB/km以下に止めるには、比屈
折率差Δが−0.3以上である必要があり、また、第5
図よりt/aが1.5以上となるように構成する必要のあるこ
とがわかる。
[発明の効果] 以上詳記した通り、本発明に係る製造方法をもってす
れば、楕円コア型偏波面保存光ファイバを工業的規模に
おいて生産することができる上に、とくにOH損失に起因
する伝送損失を適切に低減させ、低損失な楕円コア型偏
波面保存光ファイバを入手することができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)から(e)は本発明に係る製造過程を示す
それぞれ説明断面図、第2図は本発明により製造した実
施例光ファイバの波長−損失特性線図、第3図はOH基吸
収の様子を示す波長−吸収損失特性線図、第4図は実施
例及び比較例におけるクラッドのサポートに対する比屈
折率差ΔとOH損失の関係をプロットした線図、第5図
は同じく楕円コアの長軸方向のクラッド径tと同じくコ
アの長軸方向径aとの比t/aとOH損失との関係をプロッ
トした線図、第6図は1.39μmにおけるOH損失とそのと
きの1.54μmの損失との関係をプロットした線図であ
る。 1:楕円コア、 1A:コアスート、 1a:円形コア、 2:クラッド、 2′:円形クラッド、 2A:クラッドスート、 2′B:研削除去部、 3:サポート、 3A:サポートスート、 4:多孔質母材、 5:円形コアロッド、 6:研削コアロッド、 10:プリフォーム。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コアおよびクラッドからなる丸棒状コアロ
    ッドの両側面を中心軸方向に平行に研削して断面非円形
    化し、当該研削コアロッドの外周にサポートを形成する
    ためのガラス微粒子を堆積させ、これを焼結してプリフ
    ォームを製造するに当り、このプリフォームの焼結過程
    において前記軟質な研削コアロッドが粘性の差によりほ
    ぼ断面円形に近い形状に変形する作用を利用してコア形
    状を楕円形に形成させ、その外周にほぼ円形よりなるク
    ラッドを有しその外周に円形サポートを有するプリフォ
    ームを得ると共に、これを加熱線引きして光ファイバと
    した際に、サポートを基準とするクラッドの比屈折率差
    Δが−0.3%以上であって、楕円コア長軸方向のクラ
    ッド径/コア径の比t/aが1.5以上となるようにする楕円
    コア型偏波面保存光ファイバの製造方法。
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