JP2746716B2 - 希土類ドープ多成分ガラスファイバ - Google Patents
希土類ドープ多成分ガラスファイバInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
- C03C13/046—Multicomponent glass compositions
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- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光通信用のステップインデックス型（SI
型）多成分ガラスファイバに係わり、特に希土類をドー
プした多成分ガラスファイバに関する。
型）多成分ガラスファイバに係わり、特に希土類をドー
プした多成分ガラスファイバに関する。
［従来の技術及び発明が解決すべき課題］ 近年、エルビウム（Er）、ネオジウム（Nd）等の希土
類元素をドープした光ファイバが、特定の波長帯の光信
号を増幅することが見出され、例えばNdをドープした場
合1.3μｍ帯に、Erをドープした場合1.5μｍ帯に各々光
増幅機能を有することが報告されている。このような希
土類をドープ光ファイバはファイバレーザ、光増幅器と
して応用することができ光通信システムの高効率化、高
品質化を計ることが期待される。
類元素をドープした光ファイバが、特定の波長帯の光信
号を増幅することが見出され、例えばNdをドープした場
合1.3μｍ帯に、Erをドープした場合1.5μｍ帯に各々光
増幅機能を有することが報告されている。このような希
土類をドープ光ファイバはファイバレーザ、光増幅器と
して応用することができ光通信システムの高効率化、高
品質化を計ることが期待される。
ところでこれまで希土類ドープ光ファイバは主として
ホストガラスをSiO2で作成しているものが報告されてい
る。しかし、石英系ファイバは屈折率差が小さい、増幅
の波長特性がブロードでなく、信号光の波長を厳密に調
整する必要がある等の欠点がある。
ホストガラスをSiO2で作成しているものが報告されてい
る。しかし、石英系ファイバは屈折率差が小さい、増幅
の波長特性がブロードでなく、信号光の波長を厳密に調
整する必要がある等の欠点がある。
一方、多成分ガラスファイバは、コアとクラッドの比
屈折率差を大きい光ファイバが得られるという利点があ
る。但し、熱処理による失透がないこと、コア成分とク
ラッド成分の熱膨張率が近似していることなどが要求さ
れる。このような条件を満たすものとして、種々のコア
組成、クラッド組成及びそれら組み合せが提案されてい
るが、SiO2−B2O3−Na2O−Al2O3等から成っているもの
が一般的である。ここでB2O3は主として失透を防止し、
高温時の粘性を調整するために加えられる。
屈折率差を大きい光ファイバが得られるという利点があ
る。但し、熱処理による失透がないこと、コア成分とク
ラッド成分の熱膨張率が近似していることなどが要求さ
れる。このような条件を満たすものとして、種々のコア
組成、クラッド組成及びそれら組み合せが提案されてい
るが、SiO2−B2O3−Na2O−Al2O3等から成っているもの
が一般的である。ここでB2O3は主として失透を防止し、
高温時の粘性を調整するために加えられる。
しかし、B2O3は1.2μｍより長波長側に吸収を持って
おり、光通信で広く使用されている1.3μｍ帯、1.5μｍ
帯での使用に適していない。特に希土類ドープファイバ
が増幅機能を発揮する波長域での使用に適していない。
おり、光通信で広く使用されている1.3μｍ帯、1.5μｍ
帯での使用に適していない。特に希土類ドープファイバ
が増幅機能を発揮する波長域での使用に適していない。
［発明の目的］ 本発明は多成分ガラスファイバとしての利点を有し、
しかも長波長域での光増幅機能を有する特定成分の希土
類ドープ多成分ガラスファイバを提供することを目的と
する。
しかも長波長域での光増幅機能を有する特定成分の希土
類ドープ多成分ガラスファイバを提供することを目的と
する。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する本発明の希土類ドープ多成分ガラ
スファイバは、コア用多成分ガラスが50〜70重量％のSi
O2と、１〜７重量％のAl2O3と、15〜25重量％のアルカ
リ金属酸化物と、５〜16重量％のアルカリ土類金属酸化
物と、０〜３重量％のSb2O3及び／又はAs2O3と、５重量
％以下希土類酸化物とから成り、クラッド用多成分ガラ
スが、55〜80重量％のSiO2と、１〜７重量％のAl2O3、1
5〜27重量％のアルカリ金属酸化物と、０〜３重量％の
フッ素と、０〜３重量％のZnOと、０〜３重量％のSb2O
及び／又はAs2O3とから成るものである。
スファイバは、コア用多成分ガラスが50〜70重量％のSi
O2と、１〜７重量％のAl2O3と、15〜25重量％のアルカ
リ金属酸化物と、５〜16重量％のアルカリ土類金属酸化
物と、０〜３重量％のSb2O3及び／又はAs2O3と、５重量
％以下希土類酸化物とから成り、クラッド用多成分ガラ
スが、55〜80重量％のSiO2と、１〜７重量％のAl2O3、1
5〜27重量％のアルカリ金属酸化物と、０〜３重量％の
フッ素と、０〜３重量％のZnOと、０〜３重量％のSb2O
及び／又はAs2O3とから成るものである。
ここで、コア用多成分ガラスの成分として、SiO2はコ
アの透明性を与えるのに不可欠の成分であり、50〜70％
（重量％を示す。以下同様）好ましくは55〜69％含むも
のとする。含有量が50％未満では耐酸化性が低下し、70
％を越えると屈折率が低くなり過ぎる。
アの透明性を与えるのに不可欠の成分であり、50〜70％
（重量％を示す。以下同様）好ましくは55〜69％含むも
のとする。含有量が50％未満では耐酸化性が低下し、70
％を越えると屈折率が低くなり過ぎる。
Al2O3はコアの耐水性を改善する。含有量は１〜７
％、好ましくは３〜６％である。１％未満では耐水性の
効果が期待できず、７％を越えると失透しやすくなる。
％、好ましくは３〜６％である。１％未満では耐水性の
効果が期待できず、７％を越えると失透しやすくなる。
アルカリ金属酸化物は、粘性を低下させ作業性を良く
するもので、Na2O、Li2O、K2Oが用いられるが少なくと
もNa2Oをアルカリ金属酸化物全体の55％以上とし、残部
をLi2O及び／又はK2Oとする。アルカリ金属酸化物の含
有量は、15〜25％、好ましくは17〜23％とする。アルカ
リ金属酸化物の含有量が17％未満では高温粘性が高く、
線引きが困難となる。又、23％を越えると耐水性が低下
し好ましくない。
するもので、Na2O、Li2O、K2Oが用いられるが少なくと
もNa2Oをアルカリ金属酸化物全体の55％以上とし、残部
をLi2O及び／又はK2Oとする。アルカリ金属酸化物の含
有量は、15〜25％、好ましくは17〜23％とする。アルカ
リ金属酸化物の含有量が17％未満では高温粘性が高く、
線引きが困難となる。又、23％を越えると耐水性が低下
し好ましくない。
アルカリ土類金属酸化物はコアの屈折率を上げる効果
を有する。アルカリ土類金属酸化物としては、CaO及びM
gOが用いられるが両者の合計含有量を16％以下とする。
CaOを加えるとことにより屈折率が増加するとともに耐
水性を向上させることができる。CaOの含有量は５〜12
％、好ましくは5.5〜８％である。
を有する。アルカリ土類金属酸化物としては、CaO及びM
gOが用いられるが両者の合計含有量を16％以下とする。
CaOを加えるとことにより屈折率が増加するとともに耐
水性を向上させることができる。CaOの含有量は５〜12
％、好ましくは5.5〜８％である。
CaOが５％未満では上記所期の効果を期待できず、12
％を越えると失透しやすくなる。
％を越えると失透しやすくなる。
MgOは更に耐風化性を改善する。但し４％を越えると
失透しやすくなるので４％以下とする。
失透しやすくなるので４％以下とする。
Sb2O3あるいはAs2O3を加えることにより、コアの清澄
度が高くなる。Sb2O3及びAs2O3は何れか一方あるいは両
方を併せて用いることができ、含有量はそれらの合計が
３％以下とする。
度が高くなる。Sb2O3及びAs2O3は何れか一方あるいは両
方を併せて用いることができ、含有量はそれらの合計が
３％以下とする。
希土類酸化物としては、Er2O3又はNd2O3が用いられ
る。Er2O3及びNd2O3はガラスマトリックス中で各々1.5
μｍ帯、1.3μｍ帯で蛍光、光増幅作用を示す。但し、
希土類酸化物の含有量が５％を越えるとコア中の光の散
乱が増加するため、５％以下、好ましくは３％以下とす
る。
る。Er2O3及びNd2O3はガラスマトリックス中で各々1.5
μｍ帯、1.3μｍ帯で蛍光、光増幅作用を示す。但し、
希土類酸化物の含有量が５％を越えるとコア中の光の散
乱が増加するため、５％以下、好ましくは３％以下とす
る。
次に、クラッド用多成分ガラスの成分として、SiO2は
クラッドに透明性を与える主成分でその含有量は55〜80
％、好ましくは65〜75％とする。SiO2の含有量が55％未
満では耐酸化性が低下し、80％を越えると高温粘性が増
加する。
クラッドに透明性を与える主成分でその含有量は55〜80
％、好ましくは65〜75％とする。SiO2の含有量が55％未
満では耐酸化性が低下し、80％を越えると高温粘性が増
加する。
Al2O3はクラッドの耐水性を改善する。但し、Al2O3の
含有量が１％未満では所期の効果を得られず、又、７％
を越えると失透しやすくなる。
含有量が１％未満では所期の効果を得られず、又、７％
を越えると失透しやすくなる。
アルカリ金属酸化物は、粘性を低下させ作業性を良く
するものでNa2O、Li2O、K2Oが用いられるが、少なくと
もNa2Oを55％以上含み、残部をLi2O及び／又はK2Oとす
る、アルカリ金属酸化物の含有量は、15〜27％、好まし
くは17〜23％とする。アルカリ金属酸化物の含有量が17
％未満では高温粘性が高く、線引きが困難となる。又、
23％を越えると耐水性が低下し好ましくない。
するものでNa2O、Li2O、K2Oが用いられるが、少なくと
もNa2Oを55％以上含み、残部をLi2O及び／又はK2Oとす
る、アルカリ金属酸化物の含有量は、15〜27％、好まし
くは17〜23％とする。アルカリ金属酸化物の含有量が17
％未満では高温粘性が高く、線引きが困難となる。又、
23％を越えると耐水性が低下し好ましくない。
ZnOは耐水性を改善する。但し、７％をこえると脈離
が生じやすくなるので、７％以下とする。
が生じやすくなるので、７％以下とする。
Sb2O3あるいはAs2O3を加えることにより、クラッドの
清澄度が高くなる。Sb2O3及びAs2O3は何れか一方あるい
は両方を併せて用いることができ、含有量はそれらの合
計が３％以下とする。
清澄度が高くなる。Sb2O3及びAs2O3は何れか一方あるい
は両方を併せて用いることができ、含有量はそれらの合
計が３％以下とする。
更に、クラッドにはフッ素（Ｆ）を０〜３％含有して
もよい。
もよい。
以上のコア及びクラッド用の各多成分ガラスは、常法
により線引きし、多成分ガラスファイバとする。これら
コア及びクラッド用多成分ガラスは、線引き作業温度に
おける粘性特性が類似しているので、優れた寸法安定性
を有し、又、作業時失透を起こすこともない。
により線引きし、多成分ガラスファイバとする。これら
コア及びクラッド用多成分ガラスは、線引き作業温度に
おける粘性特性が類似しているので、優れた寸法安定性
を有し、又、作業時失透を起こすこともない。
このようにして得られた多成分ガラスファイバは、コ
アの屈折率が1.520〜1.530の範囲でクラッドの屈折率は
1.500〜1.515の範囲となり、比屈折率差（△）大きいシ
ングルモード光ファイバが得られる。
アの屈折率が1.520〜1.530の範囲でクラッドの屈折率は
1.500〜1.515の範囲となり、比屈折率差（△）大きいシ
ングルモード光ファイバが得られる。
更に、本発明の希土類ドープ多成分ガラスファイバ
は、Er、Nd等希土類元素を含むので、特定波長帯の光信
号を増幅することができる。しかもその増幅の波長依存
性がブロードなので信号光の波長のチューニングが容易
である。
は、Er、Nd等希土類元素を含むので、特定波長帯の光信
号を増幅することができる。しかもその増幅の波長依存
性がブロードなので信号光の波長のチューニングが容易
である。
［実施例］ 表１及び２に示すような材料及び成分比でコア用多成
分ガラス及びクラッド用多成分ガラスの各高純度試薬を
混合、溶融し、引上げ法により各ガラスロッドを作成
し、これを二重ルツボ法により線引きし、コア径５〜10
μｍ、クラッド径125μｍの多成分ガラスファイバを得
た。
分ガラス及びクラッド用多成分ガラスの各高純度試薬を
混合、溶融し、引上げ法により各ガラスロッドを作成
し、これを二重ルツボ法により線引きし、コア径５〜10
μｍ、クラッド径125μｍの多成分ガラスファイバを得
た。
尚、希土類酸化物は酸化物のまま使用した。又各成分
の量は表１の計算式により求めた。
の量は表１の計算式により求めた。
この多成分ガラスコア及びクラッドはそれぞれの紡糸
温度（800℃〜1000℃）における粘度特性が極めて近似
していた。
温度（800℃〜1000℃）における粘度特性が極めて近似
していた。
これら多成分ガラスファイバのコア及びクラッドの屈
折率は、それぞれ1.527、1.510でその比屈折率差
（△）、カットオフ波長は各々△＝1.1％、0.9μｍであ
り、シングルモード伝送が可能であった。この場合、信
号光は、1.5μｍ帯、励起光は1.47μｍおよび／又は0.9
8μｍの波長のものを使用する。
折率は、それぞれ1.527、1.510でその比屈折率差
（△）、カットオフ波長は各々△＝1.1％、0.9μｍであ
り、シングルモード伝送が可能であった。この場合、信
号光は、1.5μｍ帯、励起光は1.47μｍおよび／又は0.9
8μｍの波長のものを使用する。
又、このようにして得られた多成分ガラスファイバの
増幅特性を測定し、Erドープした石英系ファイバの増幅
特性と比較した。その結果を図に示した。図からも明ら
かなように、多成分ガラスファイバの方が増幅の波長依
存性が石英系ファイバに比べブロードであった。
増幅特性を測定し、Erドープした石英系ファイバの増幅
特性と比較した。その結果を図に示した。図からも明ら
かなように、多成分ガラスファイバの方が増幅の波長依
存性が石英系ファイバに比べブロードであった。
［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の希土類
ドープ多成分ガラスファイバによれば、コア成分とクラ
ッド成分とを特定の成分比とし、更にコア成分に希土類
元素を添加したので、比屈折率差の大きいシングルモー
ドのファイバを得ることができる。更にに特定の励起光
を用いることにより特定波長の光増幅が可能である。こ
の際、光増幅依存性が石英系のファイバに比べブロード
なので、信号光の波長のチューニングを容易にすること
ができる。
ドープ多成分ガラスファイバによれば、コア成分とクラ
ッド成分とを特定の成分比とし、更にコア成分に希土類
元素を添加したので、比屈折率差の大きいシングルモー
ドのファイバを得ることができる。更にに特定の励起光
を用いることにより特定波長の光増幅が可能である。こ
の際、光増幅依存性が石英系のファイバに比べブロード
なので、信号光の波長のチューニングを容易にすること
ができる。
図は本発明に係る希土類ドープ多成分ガラスファイバ及
び石英系ファイバの各増幅特性を示す図である。
び石英系ファイバの各増幅特性を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 牟田 健一 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 八木 賢二 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 森下 裕一 神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番 １号 昭和電線電纜株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】コア用多成分ガラスが50〜70重量％のSiO2
と、１〜７重量％のAl2O3と、15〜25重量％のアルカリ
金属酸化物と、５〜16重量％のアルカリ土類金属酸化物
と、０〜３重量％のSb2O3及び／又はAs2O3と、５重量％
以下の希土類酸化物とから成り、クラッド用多成分ガラ
スが、55〜80重量％のSiO2と、１〜７重量％のAl2O3、1
5〜27重量％のアルカリ金属酸化物と、０〜３重量％の
フッ素と、０〜３重量％のZnOと、０〜３重量％のSb2O3
及び／又はAs2O3とから成ることを特徴とする希土類ド
ープ多成分ガラスファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021037A JP2746716B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 希土類ドープ多成分ガラスファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021037A JP2746716B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 希土類ドープ多成分ガラスファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03228849A JPH03228849A (ja) | 1991-10-09 |
| JP2746716B2 true JP2746716B2 (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=12043759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021037A Expired - Fee Related JP2746716B2 (ja) | 1990-01-31 | 1990-01-31 | 希土類ドープ多成分ガラスファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2746716B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
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|---|---|---|---|---|
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| US9278883B2 (en) | 2013-07-15 | 2016-03-08 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Glass compositions, fiberizable glass compositions, and glass fibers made therefrom |
-
1990
- 1990-01-31 JP JP2021037A patent/JP2746716B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03228849A (ja) | 1991-10-09 |
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