JP2959877B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
システムに用いられる光ファイバの製造方法に関するも
のであり、特に、コア部の屈折率がコア部全体にわたっ
て均一である光ファイバを製造する方法に関する。
部のGeO2 ドープ量を極力減らした(レーリー散乱係
数を下げるため)単一モード光ファイバーが使われてい
る。このファイバーのクラッド部には、コア部との屈折
率差を大きくするなどの理由から、通常フッ素がドープ
されている。このような単一モード光ファイバーでは、
コア部での屈折率分布が、クラッド部に比較して、ステ
ップ状に高いプロファイルとなることが望ましい。特に
ファイバーの曲げに対する光伝送損失増加を防止するた
めである。
ァイバー及びその製造方法では、コア部の屈折率分布を
理想的なステップ形状とすることができず、図4に示す
ように、コア部2がクラッド部4に比較して、なだらか
な山形形状に突出する屈折率分布となり、コア部の実効
的な比屈折率が低下し、ファイバーの曲げに対する光伝
送損失が増加すると言う問題点を有している。なお、図
4に示すような屈折率分布となるのは、光ファイバーの
製造過程における透明ガラス化工程に際し、コア部とク
ラッド部との界面でコア部に含まれるGeO 2がクラッ
ド部に拡散するためと考えられる。したがって、GeO
2 をコア部に均一にドープし、ステップ状の屈折率プロ
ファイルを得ることは、大変困難である。なお、図4中
における点線部分Aは、何もドープされていないSiO
2単独の場合の屈折率に相当する直線である。
れ、コア部とクラッド部との屈折率分布を理想的なプロ
ファイルとし、特にファイバーの曲げに対する光伝送損
失増加を防止することが可能な光ファイバの製造方法を
提供することを目的とする。
屈折率を有するコアと、該コアの屈折率より低い第2の
屈折率を有し前記コアと接してその外周に形成されたク
ラッドとを有する光ファイバの製造方法であって、下記
の諸工程、すなわち、前記光ファイバのコアとなるコア
部を石英ガラス微粒子を用いて形成する工程であって、
前記クラッド部の近傍に位置する当該コア部の周辺の屈
折率が第1の屈折率より幾分大きな値になるようにコア
部の屈折率を高める酸化物をコア部全体にドープし、か
つ、前記コア部の周辺部より前記コア部の中心部のフッ
素濃度が高くなるようなコア部の半径方向のフッ素濃度
分布で前記コア部にフッ素をドープし、さらに、該形成
されたコア部を脱水透明化するコア部形成工程と、前記
脱水透明化したコア部の外周に石英ガラス微粒子を所定
の外径まで堆積させ、透明ガラス化処理して前記クラッ
ド部を形成する工程と、前記コア部とその外周に形成さ
れた前記クラッド部を有する光ファイバ母材を線引きし
て前記光ファイバを構成するコアおよびクラッドを有す
る光ファイバを製造する工程とを具備する光ファイバの
製造方法が提供される。好ましくは、前記コア部の周辺
部より前記コア部の中心部のフッ素濃度が高くなるよう
にコア部にフッ素をドープするため、前記コア部の中心
の嵩密度を前記コア部の周辺の嵩密度より小さくなるよ
うに前記石英ガラス微粒子の堆積を調整する。
率とクラッドの屈折率との変化を理想的にステップ状に
変化させる必要がある。そのため、本発明において、透
明ガラス化段階前の光ファイバ母材におけるコア部に屈
折率を高めるための酸化物を第1の屈折率より高めてド
ープし、屈折率を低下させるフッ素の濃度をコア部の中
心部で高くし、コア部の周辺のクラッド部との境界近傍
では低くして、図1(A)に図解したような、コア部の
屈折率のプロファイルを形成する。コア部の中心のフッ
素の濃度を高める方法としては、コア部の中心の嵩密度
をコア部の周辺の嵩密度より小さく石英ガラス微粒子の
堆積を調整することが望ましい。その後、コア部の周囲
にクラッド部を形成するが、この時、コア部の周辺部の
酸化物がクラッド部に一部流出する。しかしながら、コ
ア部の周辺の酸化物のドープ量は高くしてあるので、流
出によっても、コア部の屈折率の低下はなく所望の値に
維持される。その結果、コア部の屈折率とクラッド部の
屈折率の変化は急峻になる(ステップ状になる)。上記
コア部の周辺の酸化物の流出により、コア部の屈折率は
コア部の中心部の屈折率と同様の均一で所望の第1の屈
折率の値になる。以上により、それぞれ所望の屈折率を
有するコア部とクラッド部を有する光ファイバ母材が形
成できる。さらに、この光ファイバ母材を線引きして前
記光ファイバを構成するコアおよびクラッドを有する光
ファイバを製造する。本願発明の光ファイバは、コアの
屈折率をコア全体にわたって均一であり、コアとクラッ
ドとの境界部の屈折率の変化がステップ状に変化すると
いう特徴を有しており、コアの伝搬特性ばかりでなく、
コアとクラッドとの境界における伝搬特性についても理
論通りの光伝搬特性を示す。
細に説明する。図1は本発明の一実施例に係る光ファイ
バーの製造過程における屈折率分布を示すグラフ、図2
は本発明の一実施例に係る光ファイバーの製造過程を示
す概略図、図3は同実施例のコア部の嵩密度分布を示す
グラフである。
ープされ、コア部の中心部に比較して外周部でフッ素の
ドープ量が少ない石英系ガラスから成るコア部を有す
る。コア部の外周には、コア部に対して屈折率が低い石
英系ガラスから成るクラッド部を有する。クラッド部の
屈折率を低めるために、クラッド部には、例えばフッ素
などが均一にドープされている。
ア部の屈折率をクラッド部に比較して高くする酸化物で
あれば特に限定されないが、例えばGeO2 、P2 O5
等が例示される。これらの酸化物のドープ量は、レーリ
ー散乱による光損失を防止する観点からは、1mol%
以下であることが好ましい。
にし、コア部の中心部よりも外周部でフッ素のドープ量
を小さくすることで、図1(A)に示すように、透明ガ
ラス化工程前のコア部とクラッド部との屈折率分布は、
コア部2の外周部で高く中心部で低いプロファイルにな
る。フッ素をドープすることで、そのドープ量に応じて
その部分の屈折率が低下するからである。そのため、透
明ガラス化工程に際して、コア部2に含まれる酸化物と
してのGeO 2等がクラッド部に拡散することによるコ
ア部外周部での屈折率の低下を補正し、結果的に、同図
(B)に示すように、コア部2の屈折率分布が、クラッ
ド部に対しステップ状に突出する分布となる。
のドープ量を少なくするための手段としては、特に限定
されないが、次に示す方法が考えられる。コア部を製造
する際に、コア部の中心部と外周部とで、嵩密度を変化
させ、コア部の中心部よりも外周部で嵩密度高くするの
である。その後、脱水工程あるいは透明ガラス化工程な
どにおけるフッ素ガス雰囲気下での熱処理により、フッ
素がコア部の中心部で濃度が高くなるようにドープされ
る。その結果、図1(A)に示すようなコア部の屈折率
分布となる。
しては、次のような方法が例示される。図2に示すよう
に、コア部と成る石英系ガラス微粒子スート10をVA
D法により製造する際に、二つのバーナー6,8を用
い、一方の第1バーナー6をコア形成用としてスートの
先端部に向け、塩化珪素及び塩化ゲルマニウムが供給さ
れた炎を吹き出し、他方の第2バーナー8を焼結用とし
てスート10の外周部に向け、水素及び酸素ガスが供給
された炎を吹き出す。このようなVAD法により、コア
部の外周部程、スート10を構成する多孔質体の密度が
大きくなる。そのため、コア部と成るスートの嵩密度
は、外周部が、中心部に比較して嵩密度が大きくなり、
その後の工程におけるフッ素ガスを含んだ熱処理によ
り、コア部の中心部ほど、フッ素が多くドープされたコ
ア部が形成される。
基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定され
ない。実施例1 図2に示すような方法で、コア部となる石英系ガラス微
粒子スート10を作成した。石英ガラス製の4重管バー
ナー6,8に、表1に示すような原材料ガスを流した。
なお、表1中、4重管バーナーの中心管を第1層とし、
その回りの管を順次第2,第3,第4層とする。
べると、図3に示すように、コア部部の外周部ほど多孔
質体の嵩密度が大きいことが確認された。したがって、
表2の条件でフッ素をドープした時、中心部程フッ素が
ドープされ易いことが推測される。このスート10を表
2の条件で、公知の脱水透明ガラス化用の加熱炉(電気
炉)にて透明ガラス化した。
後、更にこのガラス棒の外側に外付け法により石英ガラ
ス微粒子を堆積せしめ、しかる後、電気炉中での透明ガ
ラス化(表3の条件)という工程を繰り返した。コア部
クラッド比が12.5倍になるまでガラス微粒子堆積、
透明ガラス化を行って得られた母材を線引炉により18
0m/minで線引し、これに紫外線硬化性樹脂を直ち
に被覆してファイバー外径125μm、被覆外径250
μmの単一モード光ファイバーを得た。
ートを作成した以外は、実施例1と同様な方法を用いて
単一モード光ファイバーを作製した。両者の単一モード
光ファイバーを15mmφ、20mmφのマンドレルに
巻き付け、曲げによる損失増を比較した結果を表4に示
す。
較例1に示す従来の光ファイバーに比べ、曲げに対する
損失増が小さいことが確認された。
ファイバーの実施例を示したが、マルチモード光ファイ
バ、定偏波光ファイバーにも応用可能である。また、G
eO2 の代わりにP2 O5 をコアにドープしても良い。
しかし、多量にドープするとレーリー散乱による光損失
が無視できなくなる。そこで、GeO2 又はP2 O5の
濃度は1mo1%以下とすることが好ましい。
ば、コアに微少量の酸化物がドープされた光ファイバー
において、コア部とクラッド部との屈折率分布を理想的
なプロファイルとすることが可能になり、特にファイバ
ーの曲げに対する光伝送損失を低下させることが可能に
なると言う優れた効果を奏する。
製造過程における屈折率分布を示すグラフである。
製造過程を示す概略図。
ラフである。
グラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】第1の屈折率を有するコアと、該コアの屈
折率より低い第2の屈折率を有し前記コアと接してその
外周に形成されたクラッドとを有する光ファイバの製造
方法であって、下記の諸工程、すなわち、 前記光ファイバのコアとなるコア部を石英ガラス微粒子
を用いて形成する工程であって、前記クラッド部の近傍
に位置する当該コア部の周辺の屈折率が第1の屈折率よ
り幾分大きな値になるようにコア部の屈折率を高める酸
化物をコア部全体にドープし、かつ、前記コア部の周辺
部より前記コア部の中心部のフッ素濃度が高くなるよう
なコア部の半径方向のフッ素濃度分布で前記コア部にフ
ッ素をドープし、さらに、該形成されたコア部を脱水透
明化するコア部形成工程と、 前記脱水透明化したコア部の外周に石英ガラス微粒子を
所定の外径まで堆積させ、透明ガラス化処理して前記ク
ラッド部を形成する工程と、 前記コア部とその外周に形成された前記クラッド部を有
する光ファイバ母材を線引きして前記光ファイバを構成
するコアおよびクラッドを有する光ファイバを製造する
工程とを具備する光ファイバの製造方法。 - 【請求項2】前記コア部の周辺部より前記コア部の中心
部のフッ素濃度が高くなるようにコア部にフッ素をドー
プするため、前記コア部の中心の嵩密度を前記コア部の
周辺の嵩密度より小さくなるように前記石英ガラス微粒
子の堆積を調整する請求項1記載の光ファイバの製造方
法。 - 【請求項3】前記クラッド部を形成する工程において、
前記クラッド部の屈折率を低下させるためフッ素をクラ
ッド部に均一にドープする、請求項1または2記載の光
ファイバの製造方法。 - 【請求項4】前記コア部にドープする酸化物は、濃度が
1モル%以下のGeO2 またはP2O5 の少なくとも一
方を含む、請求項1〜3いずれか記載の光ファイバの製
造方法。
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