JP4089250B2 - 光ファイバの処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス製光ファイバの伝送損失増加を抑制する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外域光を伝搬させる石英ガラス製光ファイバでは、例えば、波長１．２６〜１．６２５μｍといった広い範囲において、伝送損失が低く、且つ伝送損失の経時的な増加が少ないことが要求される。波長１．３〜１．５μｍの範囲においては、石英ガラス中の格子欠陥と、石英ガラス中に拡散・浸透してきた水素分子との化学反応に起因した伝送損失が生じることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の光ファイバ製造技術の進歩により、光ファイバの耐水素特性は大幅に向上し、ガラス中の格子欠陥と、拡散・浸透してきた水素分子との化学反応に起因する損失増加は低減されてきたが、それでも尚、１．３〜１．５μｍの波長範囲における伝送損失は更に低減されることが望ましい。以前から知られていたこの範囲における伝送損失の増加成分としては、１．３８μｍ波長帯のＯＨ基による光吸収ピークによるものがある。また、１．３８μｍ波長帯の光吸収ピークの他に、本発明者らの綿密な研究の結果、１．４４μｍ波長帯にも光吸収ピークがあることが明らかとなった。しかも、この吸収ピークによる伝送損失の増加は、光ファイバ使用開始後、使用環境に水素が存在する場合には、長期に渡って漸増することが判明した。このような伝送損失の漸増は、波長多重(ＷＤＭ)伝送用の光ファイバや、Ｓバンドラマン増幅を利用した海底のＷＤＭ伝送用光ファイバなどでは大きな問題となる。
【０００４】
そこで、本発明は、石英ガラス製光ファイバの伝送損失が増加するのを防止できる、光ファイバの処理方法を提供することとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面に係る光ファイバの処理方法は、３０℃以下の温度にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上といった条件を満たすように重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒すことを特徴とする。石英ガラス中に水素(Ｈ2)が拡散すると、石英ガラス中の格子欠陥である「Ｓｉ‐Ｏ・」とＨ2との反応によってＳｉ‐ＯＨが生成し、伝送損失が増加してしまう。しかも、Ｈ2は使用環境から徐々に光ファイバ中に侵入していくため、伝送損失は経時的に増加することとなる。しかし、上記処理方法によれば、重水素(Ｄ2)が光ファイバを構成する石英ガラス中に侵入し、例えば、
Ｓｉ‐Ｏ・ ＋ Ｄ2 → Ｓｉ‐ＯＤ ＋ Ｄ
といった反応により、石英ガラス中の上記の格子欠陥が重水素により不活性化される。そのため、Ｓｉ‐ＯＨの形成が妨げられ、伝送損失の経時的な増加が防止される。
【０００６】
本発明の他の側面に係る光ファイバの処理方法は、(１)３０℃以下の温度にて１体積％以上４体積％以下の濃度で重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを２日以上晒し、(２)４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上といった条件を満たすように水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒すことを特徴とする。このようにしても、上記の格子欠陥が重水素により不活性化されるため、Ｓｉ‐ＯＨの形成が妨げられる。また、上記の処理方法では、石英ガラス製光ファイバは、重水素を含む雰囲気に晒された後に、水素を含む雰囲気に晒される。そのため、上記の格子欠陥は、重水素により不活性化されずに僅かに残留したとしても、水素により不活性化される。したがって、光ファイバの使用中にＳｉ‐ＯＨが増加することはなく、伝送損失の経時的な増加は防止される。
【０００７】
なお、水素を含む雰囲気に光ファイバを晒すことにより、Ｓｉ‐ＯＨが形成されるが、この光ファイバは、水素を含む雰囲気に晒される前に重水素を含む雰囲気に晒されているため、Ｓｉ-Ｏ・は重水素により不活性化されている。したがって、水素を含む雰囲気に光ファイバを晒すことにより増加するＳｉ‐ＯＨの数は極めて少なく、実用上、問題にはならない。
【０００８】
また、重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒す際、石英ガラス製光ファイバがボビンに巻き取られていると好適である。このようにしても、重水素は光ファイバ中に侵入できるため、重水素により上記の格子欠陥が不活性化される。また、光ファイバをボビンに巻き付ければ、当該処理方法を容易に実施できる。
【０００９】
また、上記の石英ガラス製光ファイバの伝送損失は波長１．３８μｍにおいて０．３５μｍ／ｋｍ以下であると好ましい。このような石英ガラス製光ファイバを使用すれば、ＯＨ吸収特性が低く、伝送損失の経時的な増加が防止される光ファイバを製造できる。
【００１０】
本発明に係る光ファイバは、上記の光ファイバの処理方法により処理され、温度２５℃にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすよう水素を含む雰囲気に晒し、少なくとも３週間大気下で放置する試験を行ったとき、試験の後の伝送損失増加量は波長１．２６μｍ〜１．６２５μｍにおいて０.０２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。このような光ファイバは、低いＯＨ吸収特性とＯＨ吸収帯の高い損失安定性とを併せ持つため、Ｓバンド(波長１．４６〜１．５３μｍ)ＷＤＭ伝送システムばかりでなく、Ｏバンド(波長１．２６〜１．３６μｍ)ＷＤＭ伝送システム及びＥバンド(波長１．３６〜１．４６μｍ)ＷＤＭ伝送システムにおいて好適に使用される。
【００１１】
上記の光ファイバは、屈折率調整用の添加物としてゲルマニウム(Ｇｅ)が添加されていると好ましい。波長１．４４μｍにおける伝送損失はＧｅが添加されているファイバで特に増加し易いが、本発明に係る光ファイバは、上記処理方法により処理されるため、波長１．４４μｍにおける伝送損失の増加量は０．０２ｄＢ／ｋｍ以下に抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法の好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
初めに、本発明に係る光ファイバの製造方法の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態による光ファイバの製造方法は、本発明に係る光ファイバの処理方法の好適な一実施形態を含む。
【００１４】
（線引き工程）
先ず、光ファイバ母材が用意される。この光ファイバ母材は、製造されるガラスファイバが有すべき光伝送特性を実現するよう構成されている。例えば、光ファイバ母材は、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからなるコア部と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド部とを有することができる。コア部の高純度石英ガラスに対する比屈折率差は、例えば、Δｎ＝０．３５％程度であってよい。
【００１５】
次に、光ファイバ母材を所定の線引き装置に取りつけた後、線引きを行う。線引きの条件は、製造されるガラスファイバの外径が例えば１２５μｍとなるよう適宜決定されてよい。線引きされて製造されたガラスファイバの外周に樹脂を被覆して、光ファイバ素線を製造する。被覆後には、後の工程における作業性を考慮し、光ファイバ素線をファイバボビンに巻取る。
【００１６】
（重水素処理工程）
光ファイバ素線をファイバボビンごと所定の処理槽に置き、重水素処理を行う。ここで、処理槽は、図１に示す通りの構成を有することができる。
【００１７】
図１は、第１の実施形態の光ファイバの製造方法において好適に使用される処理槽の一構成例を示す概略図である。同図において、処理槽１０は、密閉容器１１、及び温度調整器１２を有する。密閉容器１１は、光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を収容する。また、密閉容器１１は、ガス供給口１１ａ及びガス排気口１１ｂを備える。ガス供給口１１ａには、図示しないガス供給源が接続されている。ガス供給源から密閉容器１１に対して重水素ガス及び希釈ガスが供給される。希釈ガスは、例えば、不活性ガスであってよい。また、ガス供給源には、重水素ガス及び希釈ガスの流量を制御する流量制御器(図示せず)が設けられている。
【００１８】
温度調整器１２は、例えば、加熱装置、冷却装置、温度計測用の熱電対、及び温度制御回路などを含むことができる。温度調整器１２は密閉容器１１内の温度を３０℃以下の所定の温度に維持する。ただし、密閉容器１１内の温度が、温度調整器１２に依らなくとも確実に３０℃以下とされるのであれば、温度調整器１２を設けなくても支障はない。
【００１９】
また、処理槽１０には、密閉容器１１内の圧力を調整する圧力調整器(図示せず)が設けられている。圧力調整器は、例えば、真空ポンプ、圧力調整バルブ、圧力計、および圧力制御回路などを含むことができる。ただし、処理槽１０内の圧力が、圧力調整器によらなくとも例えば大気圧程度に確実に維持することができるのであれば、処理槽１０に圧力調整器を設ける必要はない。
【００２０】
また、処理槽１０では水素ガスおよび重水素ガスといった可燃性ガスが使用されるため、処理工程が実施される際には、ガス漏洩検知器や防爆手段といった安全設備(図示せず)が併用される。
【００２１】
以下、処理槽１０を用いた重水素処理工程について説明する。光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を密閉容器１１内に載置した後、ガス供給源から重水素ガス及び希釈ガスを所定の流量で密閉容器１１へ供給する。ここで、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度は、０体積％より大きく１００体積％以下の任意の濃度とすることができる。また、温度調整器１２により、密閉容器１１内の温度を３０℃以下の温度に調整する。具体的には、密閉容器１１内の温度は、２０℃〜２５℃といった室温程度であってよい。Ｈ2分子は光ファイバ被覆層を容易に透過するため、光ファイバ素線２を上記の状態の密閉容器１１に放置すれば、光ファイバ素線を構成するガラスファイバは実質的に上記雰囲気に晒されることとなる。また、密閉容器１１内の温度が３０℃よりも高いと、ガラスファイバを構成する石英ガラス中で、熱エネルギーにより新たに誘起される反応が無視できず、この反応による１．５５μｍ波長帯の損失増加が生じる。
【００２２】
この後、光ファイバ素線２は、４．０５２×１０5(Ｐａ・日)といった条件を満たすように密閉容器１１内に放置される。具体的には、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度を１００体積％とし、光ファイバ素線２が載置された密閉容器１１内の圧力を大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)とした状態で、光ファイバ素線２を４日間放置すれば、上記の条件が満たされる。また、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度を５０体積％とし、当該容器１１内の圧力を大気圧とする場合には、光ファイバ素線２を８日間放置すればよい。このように光ファイバ素線２を放置した後、密閉容器１１内の希釈ガスで置換して、光ファイバ素線２の重水素処理を終了させる。ここで使用する光ファイバ素線は、処理前の１．３８μｍの伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下のＯＨ吸収ピークの小さいものとする。
【００２３】
第１の実施形態によれば、光ファイバ素線が室温にて４．０５２×１０5(Ｐａ・日)といった条件を満たすように重水素ガスを含む雰囲気に晒されるため、製造される光ファイバの伝送損失の初期増加および経時的な増加が防止される。その理由として、本発明者らは、ガラスファイバを構成する石英ガラス中の「Ｓｉ‐Ｏ・」といった欠陥が重水素原子と反応して「Ｓｉ‐ＯＤ」が生成されるためと推測している。すなわち、「Ｓｉ‐ＯＤ」の生成により、「Ｓｉ‐ＯＨ」といった伝送損失の原因となる欠陥の生成が抑制されると考えられる。また、使用した光ファイバ素線は、処理前のＯＨ吸収ピークが小さいものであることから、低いＯＨ吸収特性と高いＯＨ吸収帯の損失安定性とを兼ね備えたものとなる。
【００２４】
（第２の実施形態）
続いて、本発明に係る光ファイバの製造方法の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による光ファイバの製造方法は、本発明に係る光ファイバの処理方法の好適な一実施形態を含む。また、第２の実施形態においても処理槽１０が好適に使用される。
【００２５】
（線引き工程）
初めに、第１の実施形態における線引き工程に従って、光ファイバ素線２を製造する。
【００２６】
（処理工程）
次いで、光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を密閉容器１１内に載置した後、ガス供給源から重水素ガス及び希釈ガスを所定の流量で密閉容器１１へ供給する。ここで、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度が１体積％以上４体積％以下の範囲の所定の値となるようにそれぞれのガスの流量が決定される。また、密閉容器１１内の温度が３０℃を超えない温度となるように調整し、光ファイバ素線２を２日以上放置する。ここで使用する光ファイバ素線２は、処理前の１．３８μｍの伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下のＯＨ吸収の小さいものである。
【００２７】
この後、密閉容器１１内を３０℃を超えない程度に維持したまま、密閉容器１１内に水素ガスおよび希釈ガスを供給する。ここで、密閉容器１１内の水素ガスの濃度は適宜決定されて良い。また、希釈ガスを供給せずに、水素ガス濃度を１００体積％としてよい。この後、４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすように光ファイバ素線２が密閉容器１１内に放置される。このような条件としては、具体的には、水素ガス濃度１００体積％で４日以上であってよい。この条件を満たすように光ファイバ素線２が放置された後、水素ガスの供給を停止すると共に、希釈ガスを流して密閉容器１１内を置換する。以上により、光ファイバ素線２の製造が終了する。
【００２８】
第２の実施形態においては、線引き工程において製造された光ファイバ素線２は、重水素ガスを１体積％以上４体積％以下の濃度で含む雰囲気に室温において２日以上放置される。その後、光ファイバ素線２は、室温において、水素ガスを含む雰囲気に４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすように放置される。このような処理では、Ｓｉ-Ｏ・は重水素により不活性化されるが、構造未解明の欠陥とＨ2との反応による１．４４μｍにおける過剰損失がわずかだが発生する。
【００２９】
しかしながら、第２の実施形態においては、重水素ガスの濃度は１体積％以上４体積％以下でよいため、第１の実施形態の処理方法に比べ、重水素ガスの使用量を低減できる。重水素ガスは水素ガスなどと比べて高価である。第２の実施形態の光ファイバの製造方法によれば、重水素ガスの使用量を低減できるため、低い製造コストで低いＯＨ吸収特性と高いＯＨ吸収帯の損失安定性とを兼ね備えた光ファイバ素線を製造できる。
【００３０】
（実施例）
以下、幾つかの実施例を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法について更に詳しく説明する。実施例においては、最初に、第１の実施形態の線引き工程に従って光ファイバ素線を製造した。すなわち、先ず、シングルモードガラスファイバの製造に好適な光ファイバ母材を用意した。この光ファイバ母材は、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからなるコア部と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド部とを有する。コア部の純石英ガラスに対する比屈折率差Δは０．３５％であった。次に、この光ファイバ母材を線引きして外径１２５μｍのガラスファイバを得、このガラスファイバの外周を樹脂で被覆し光ファイバ素線を得た。この後、製造した光ファイバ素線を４分割し、それぞれ長さがほぼ等しい光ファイバ素線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを得た。これらの光ファイバ素線の光伝送特性を測定したところ、波長１．３８μｍにおける伝送損失はいずれも０．２９ｄＢ／ｋｍであり、残留ＯＨによる吸収が殆ど無いＥバンドＷＤＭ伝送システムに適した光ファイバ素線であった。次いで、光ファイバ素線Ａに対し以下の処理１を行い、光ファイバ素線Ｂに対し以下の処理２を行った。処理１は実施形態１における重水素処理工程に対応し、処理２は実施形態２における処理工程に対応する。
【００３１】
（処理１）
光ファイバ素線Ａをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に収納した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスだけを流した。このため、密閉容器１１内の重水素ガス濃度は１００体積％となった。また、密閉容器１１内の圧力を大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)となるよう調整した。この状態で、光ファイバ素線Ａを室温にて４日間放置した。この後、光ファイバ素線Ａを大気中で大気圧の下で３週間程度放置し、光ファイバ素線Ａを得た。
【００３２】
（処理２）
処理２は、処理２ａおよび処理２ｂといった２つの工程を含む。先ず、光ファイバ素線Ｂをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に載置した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスおよび窒素ガスを流した。ここで、両ガスの供給量を密閉容器１１内の重水素ガス濃度が１体積％となるように調整した。また、密閉容器１１内を３０℃を超えない温度に調整した。この状態で、光ファイバ素線Ｂを３日間放置した(処理２ａ)。この後、重水素ガスおよび窒素ガスの供給を停止し、密閉容器１１内に水素ガスを流した。このため、密閉容器１１の水素ガス濃度は１００体積％となった。この状態で、光ファイバ素線Ｂを４日間放置した(処理２ｂ)。この後、光ファイバ素線Ｂを大気中に３週間程度放置した。このようにして、重水素ガス処理および水素ガス処理が行われた光ファイバ素線Ｂを得た。
【００３３】
上記処理の効果を確認するため、光ファイバ素線Ａ，Ｂの両方に対して以下の試験１および試験２を順に行った。試験１および試験２は、光ファイバ素線を水素に晒すことによりガラスファイバを構成する石英ガラス中に水素に関連する欠陥を意図的に導入する加速試験である。
【００３４】
（試験１）
光ファイバ素線Ａ，Ｂをファイバボビンに巻き取ったまま、再び、密閉容器１１内に収納した。次いで、密閉容器１１内の水素濃度が１体積％となるように水素ガスおよび窒素ガスを流し、室温および大気圧の下で４日間放置した。
【００３５】
（試験２）
ファイバボビンに巻き取られた光ファイバ素線Ａ，Ｂを密閉容器１１内に収納した。次いで、水素ガスのみを密閉容器１１内に流して密閉容器１１内の水素濃度を１００体積％とし、密閉容器１１内の温度を２５℃に保った。この状態で、光ファイバ素線Ａ，Ｂを密閉容器１１内に４日間放置した。その後、光ファイバ素線Ａ，Ｂを大気中に３週間程度放置した。
【００３６】
以下、光ファイバ素線Ａ，Ｂの伝送損失測定の結果について説明する。この測定は、(１)処理前、(２)処理後、(３)試験１の後、(４)試験２の後に、光ファイバ素線Ａ，Ｂのそれぞれに対して行った。
【００３７】
（光ファイバ素線Ａの評価結果）
図２(ａ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ａ1は処理１の前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ａ2は処理１の後に測定した伝送損失特性を示す。図２(ａ)から分かる通り、処理１による光ファイバ素線Ａを伝送損失の増加は認められない。すなわち、処理１を行っても伝送損失は増加せず、初期伝送損失の低い光ファイバ素線が得られたことが分かる。
【００３８】
図２(ｂ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。同図中は、曲線Ａ2は処理１の後の結果を示し、曲線Ａ3は試験１の後の結果を示し、曲線Ａ4は試験２の後の結果を示す。また、図２(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図２(ｃ)において、曲線Ａ5は試験１による変化量を示し、曲線Ａ6は試験２による変化量を示す。図２(ｂ)および(ｃ)から、試験１の後、光ファイバ素線Ａの伝送損失の増加は最大で０．０１ｄＢ／ｋｍ程度と低く抑えられていることが分かる。特に、波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおいては、損失の増加は殆ど認められない。また、試験２の後には、光ファイバ内に残留するＨ2分子に起因する波長１．２４μｍにおける０．０５ｄＢ／ｋｍ程度の損失増加が認められるものの、波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおいて、伝送損失の増加は殆ど認められない。
【００３９】
以上の結果から、上記の処理１によれば、伝送損失の初期の伝送損失が抑制され、経時変化が低減される光ファイバ素線が得られたことが分かった。
【００４０】
（光ファイバ素線Ｂの評価結果）
図３(ａ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｂ1は処理２ａの前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｂ2は処理２ａの後に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｂ3は処理２ｂの後に測定した伝送損失特性を示す。図３(ａ)から分かる通り、処理２ａによる伝送損失の増加は認められない。また、処理２ｂの後には、１．４４μ帯の伝送損失が僅かに増加しているが、実用上、問題はない。
【００４１】
図３(ｂ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示す。同図中、曲線Ｂ3は処理２ｂの後の結果を示し、曲線Ｂ5は試験１の後の結果を示し、曲線Ｂ6は試験２後の結果を示す。また、図３(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図３(ｃ)において、曲線Ｂ7は試験１前後の変化量を示し、曲線Ｂ8は試験２前後の変化量を示す。図３(ｂ)および(ｃ)から、試験１および試験２を行っても、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の増加は殆ど認められていない。すなわち、処理２は、伝送損失の経時変化が確実に抑制されるという効果を奏する。
【００４２】
近年広く使用されつつある高度ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送損失の経時的な増加は大きな問題となる。処理２によれば、伝送損失の経時的な増加が防止される光ファイバ素線が得られるため、このようなシステムに好適な光ファイバ素線が提供される。
【００４３】
（比較例１）
次いで、光ファイバ素線Ｃを用いて行った比較例１について説明する。先ず、光ファイバ素線Ｃをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に収納した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスおよび希釈ガスを流した。ここで、両ガスの供給量を密閉容器１１内の重水素ガス濃度が１体積％となるように調整した。また、密閉容器１１内の圧力が大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)となるよう調整した。この状態で、光ファイバ素線Ｃを室温にて３日間放置し、重水素ガス処理された光ファイバ素線Ｃを得た。上記の条件の下では、重水素ガスの分圧は１．０１３×１０4Ｐａであるため、３日間の放置の後、４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上という条件を満たしていない。このような処理を、説明の便宜上、処理３とする。処理３の後、光ファイバ素線Ｃに対して試験１および試験２を順に実施した。
【００４４】
なお、処理３は、処理２における処理２ａに相当する。すなわち、処理２と処理３は、処理３では水素ガス雰囲気中での処理が行われない点で相違している。
【００４５】
（比較例１の評価結果）
図４(ａ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｃ1は処理３の前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｃ2は処理３の後に測定した伝送損失特性を示す。図４(ａ)から分かる通り、処理３の前後において伝送損失の変化は殆ど認められない。
【００４６】
図４(ｂ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示す。同図中は、曲線Ｃ2は処理３の後の結果を示し、曲線Ｃ3は試験１の後の結果を示し、曲線Ｃ4は試験２後の結果を示す。また、図４(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図４(ｃ)において、曲線Ｃ5は試験１による変化量を示し、曲線Ｃ6は、試験１の後の試験２による変化量を示す。図４(ｂ)および(ｃ)から、試験１の後には、波長１．２４μｍに残留Ｈ2分子による０．０５ｄＢ／ｋｍのピークはあるものの、反応生成物による波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおける吸収増加は発生していない。しかしながら、試験２の後には、波長１．３２〜１．４８μｍの範囲において伝送損失の増加が認められる。すなわち、処理３は、長期にわたる伝送損失の経時変化を抑制する効果を有してないことがわかる。
【００４７】
（比較例２および比較例２の評価結果）
更なる比較のため、光ファイバ素線Ｄに対して何ら処理を行うことなく、試験１および試験２を行った。図５(ａ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｄ1は試験１の前の結果を示し、曲線Ｄ2は試験１の後の結果を示し、曲線Ｄ3は試験２の後の結果を示す。また、図５(ｂ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図５(ｂ)中、曲線Ｄ4は試験１の前後での変化量を示し、曲線Ｄ5は試験２の前後での変化量を示す。
【００４８】
図５(ａ),(ｂ)から分かる通り、試験１および試験２により、波長１．３６μｍから１．４５μｍの範囲において、伝送損失が大きく増加している。特に、波長１．３８μｍにおいては、伝送損失は０．０８ｄＢ／ｋｍ以上の増加が認められる。すなわち、何も処理を行わない光ファイバ素線においては、伝送損失が経時的に増加するといった問題が生じることがわかる。
【００４９】
上記の実施例と比較例１および２との結果を比較すれば、実施例の効果が理解される。また、実施例の結果より、光ファイバ素線Ａ，Ｂの伝送損失は、波長１．３８μｍにおいて０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることが分かる。また、光ファイバ素線Ａ，Ｂにおいては、温度２５℃にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たす水素処理(試験２)の後、波長１．４４μｍにおける損失増加量は０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であった。すなわち、実施例として説明した光ファイバの製造方法によれば、波長１．３８μｍにおける伝送損失の低さと、波長１．４４μｍにおける耐水素性とを併せ持つ光ファイバ素線が得られる。
【００５０】
以上、幾つかの実施形態および実施例を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法およびこの処理方法を含む製造方法について説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
第１および第２の実施形態においては、ＧｅＯ2が添加石英ガラスからなるコア領域と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド領域とを有する光ファイバを製造する場合を説明したが、これに限られることはない。例えば、ＧｅＯ2が添加石英ガラスからなるコア領域と、弗素(Ｆ)が添加された石英ガラスからなるクラッド領域とを有する光ファイバ素線に対しても、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法を適用できる。また、石英ガラス製のクラッド領域には、ＧｅＯ2が添加されていてもよい。さらに、コア領域が高純度石英ガラスから構成される光ファイバを作製する場合にも、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法は好適に適用される。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、石英ガラス製光ファイバの伝送損失が増加するのを防止できる、光ファイバの処理方法および製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態の光ファイバの製造方法において好適に使用される処理槽の一構成例を示す概略図である。
【図２】図２(ａ)は、実施例の光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図２(ｂ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図２(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図３】図３(ａ)は、実施例の光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図３(ｂ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図３(ｃ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図４】図４(ａ)は、比較例１の光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図４(ｂ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図４(ｃ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図５】図５(ａ)は、比較例２の光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図５(ｂ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
２…光ファイバ素線、３…ファイバボビン、１０…処理槽、１１ａ…ガス供給口、１１ｂ…ガス排気口、１１…密閉容器、１２…温度調整器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英ガラス製光ファイバの伝送損失増加を抑制する処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
赤外域光を伝搬させる石英ガラス製光ファイバでは、例えば、波長１．２６〜１．６２５μｍといった広い範囲において、伝送損失が低く、且つ伝送損失の経時的な増加が少ないことが要求される。波長１．３〜１．５μｍの範囲においては、石英ガラス中の格子欠陥と、石英ガラス中に拡散・浸透してきた水素分子との化学反応に起因した伝送損失が生じることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の光ファイバ製造技術の進歩により、光ファイバの耐水素特性は大幅に向上し、ガラス中の格子欠陥と、拡散・浸透してきた水素分子との化学反応に起因する損失増加は低減されてきたが、それでも尚、１．３〜１．５μｍの波長範囲における伝送損失は更に低減されることが望ましい。以前から知られていたこの範囲における伝送損失の増加成分としては、１．３８μｍ波長帯のＯＨ基による光吸収ピークによるものがある。また、１．３８μｍ波長帯の光吸収ピークの他に、本発明者らの綿密な研究の結果、１．４４μｍ波長帯にも光吸収ピークがあることが明らかとなった。しかも、この吸収ピークによる伝送損失の増加は、光ファイバ使用開始後、使用環境に水素が存在する場合には、長期に渡って漸増することが判明した。このような伝送損失の漸増は、波長多重(ＷＤＭ)伝送用の光ファイバや、Ｓバンドラマン増幅を利用した海底のＷＤＭ伝送用光ファイバなどでは大きな問題となる。
【０００４】
そこで、本発明は、石英ガラス製光ファイバの伝送損失が増加するのを防止できる、光ファイバの処理方法を提供することとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面に係る光ファイバの処理方法は、３０℃以下の温度にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上といった条件を満たすように重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒すことを特徴とする。石英ガラス中に水素(Ｈ2)が拡散すると、石英ガラス中の格子欠陥である「Ｓｉ‐Ｏ・」とＨ2との反応によってＳｉ‐ＯＨが生成し、伝送損失が増加してしまう。しかも、Ｈ2は使用環境から徐々に光ファイバ中に侵入していくため、伝送損失は経時的に増加することとなる。しかし、上記処理方法によれば、重水素(Ｄ2)が光ファイバを構成する石英ガラス中に侵入し、例えば、
Ｓｉ‐Ｏ・ ＋ Ｄ2 → Ｓｉ‐ＯＤ ＋ Ｄ
といった反応により、石英ガラス中の上記の格子欠陥が重水素により不活性化される。そのため、Ｓｉ‐ＯＨの形成が妨げられ、伝送損失の経時的な増加が防止される。
【０００６】
本発明の他の側面に係る光ファイバの処理方法は、(１)３０℃以下の温度にて１体積％以上４体積％以下の濃度で重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを２日以上晒し、(２)４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上といった条件を満たすように水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒すことを特徴とする。このようにしても、上記の格子欠陥が重水素により不活性化されるため、Ｓｉ‐ＯＨの形成が妨げられる。また、上記の処理方法では、石英ガラス製光ファイバは、重水素を含む雰囲気に晒された後に、水素を含む雰囲気に晒される。そのため、上記の格子欠陥は、重水素により不活性化されずに僅かに残留したとしても、水素により不活性化される。したがって、光ファイバの使用中にＳｉ‐ＯＨが増加することはなく、伝送損失の経時的な増加は防止される。
【０００７】
なお、水素を含む雰囲気に光ファイバを晒すことにより、Ｓｉ‐ＯＨが形成されるが、この光ファイバは、水素を含む雰囲気に晒される前に重水素を含む雰囲気に晒されているため、Ｓｉ-Ｏ・は重水素により不活性化されている。したがって、水素を含む雰囲気に光ファイバを晒すことにより増加するＳｉ‐ＯＨの数は極めて少なく、実用上、問題にはならない。
【０００８】
また、重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒す際、石英ガラス製光ファイバがボビンに巻き取られていると好適である。このようにしても、重水素は光ファイバ中に侵入できるため、重水素により上記の格子欠陥が不活性化される。また、光ファイバをボビンに巻き付ければ、当該処理方法を容易に実施できる。
【０００９】
また、上記の石英ガラス製光ファイバの伝送損失は波長１．３８μｍにおいて０．３５μｍ／ｋｍ以下であると好ましい。このような石英ガラス製光ファイバを使用すれば、ＯＨ吸収特性が低く、伝送損失の経時的な増加が防止される光ファイバを製造できる。
【００１０】
本発明に係る光ファイバは、上記の光ファイバの処理方法により処理され、温度２５℃にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすよう水素を含む雰囲気に晒し、少なくとも３週間大気下で放置する試験を行ったとき、試験の後の伝送損失増加量は波長１．２６μｍ〜１．６２５μｍにおいて０.０２ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする。このような光ファイバは、低いＯＨ吸収特性とＯＨ吸収帯の高い損失安定性とを併せ持つため、Ｓバンド(波長１．４６〜１．５３μｍ)ＷＤＭ伝送システムばかりでなく、Ｏバンド(波長１．２６〜１．３６μｍ)ＷＤＭ伝送システム及びＥバンド(波長１．３６〜１．４６μｍ)ＷＤＭ伝送システムにおいて好適に使用される。
【００１１】
上記の光ファイバは、屈折率調整用の添加物としてゲルマニウム(Ｇｅ)が添加されていると好ましい。波長１．４４μｍにおける伝送損失はＧｅが添加されているファイバで特に増加し易いが、本発明に係る光ファイバは、上記処理方法により処理されるため、波長１．４４μｍにおける伝送損失の増加量は０．０２ｄＢ／ｋｍ以下に抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法の好適な実施形態を説明する。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
初めに、本発明に係る光ファイバの製造方法の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態による光ファイバの製造方法は、本発明に係る光ファイバの処理方法の好適な一実施形態を含む。
【００１４】
（線引き工程）
先ず、光ファイバ母材が用意される。この光ファイバ母材は、製造されるガラスファイバが有すべき光伝送特性を実現するよう構成されている。例えば、光ファイバ母材は、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからなるコア部と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド部とを有することができる。コア部の高純度石英ガラスに対する比屈折率差は、例えば、Δｎ＝０．３５％程度であってよい。
【００１５】
次に、光ファイバ母材を所定の線引き装置に取りつけた後、線引きを行う。線引きの条件は、製造されるガラスファイバの外径が例えば１２５μｍとなるよう適宜決定されてよい。線引きされて製造されたガラスファイバの外周に樹脂を被覆して、光ファイバ素線を製造する。被覆後には、後の工程における作業性を考慮し、光ファイバ素線をファイバボビンに巻取る。
【００１６】
（重水素処理工程）
光ファイバ素線をファイバボビンごと所定の処理槽に置き、重水素処理を行う。ここで、処理槽は、図１に示す通りの構成を有することができる。
【００１７】
図１は、第１の実施形態の光ファイバの製造方法において好適に使用される処理槽の一構成例を示す概略図である。同図において、処理槽１０は、密閉容器１１、及び温度調整器１２を有する。密閉容器１１は、光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を収容する。また、密閉容器１１は、ガス供給口１１ａ及びガス排気口１１ｂを備える。ガス供給口１１ａには、図示しないガス供給源が接続されている。ガス供給源から密閉容器１１に対して重水素ガス及び希釈ガスが供給される。希釈ガスは、例えば、不活性ガスであってよい。また、ガス供給源には、重水素ガス及び希釈ガスの流量を制御する流量制御器(図示せず)が設けられている。
【００１８】
温度調整器１２は、例えば、加熱装置、冷却装置、温度計測用の熱電対、及び温度制御回路などを含むことができる。温度調整器１２は密閉容器１１内の温度を３０℃以下の所定の温度に維持する。ただし、密閉容器１１内の温度が、温度調整器１２に依らなくとも確実に３０℃以下とされるのであれば、温度調整器１２を設けなくても支障はない。
【００１９】
また、処理槽１０には、密閉容器１１内の圧力を調整する圧力調整器(図示せず)が設けられている。圧力調整器は、例えば、真空ポンプ、圧力調整バルブ、圧力計、および圧力制御回路などを含むことができる。ただし、処理槽１０内の圧力が、圧力調整器によらなくとも例えば大気圧程度に確実に維持することができるのであれば、処理槽１０に圧力調整器を設ける必要はない。
【００２０】
また、処理槽１０では水素ガスおよび重水素ガスといった可燃性ガスが使用されるため、処理工程が実施される際には、ガス漏洩検知器や防爆手段といった安全設備(図示せず)が併用される。
【００２１】
以下、処理槽１０を用いた重水素処理工程について説明する。光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を密閉容器１１内に載置した後、ガス供給源から重水素ガス及び希釈ガスを所定の流量で密閉容器１１へ供給する。ここで、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度は、０体積％より大きく１００体積％以下の任意の濃度とすることができる。また、温度調整器１２により、密閉容器１１内の温度を３０℃以下の温度に調整する。具体的には、密閉容器１１内の温度は、２０℃〜２５℃といった室温程度であってよい。Ｈ2分子は光ファイバ被覆層を容易に透過するため、光ファイバ素線２を上記の状態の密閉容器１１に放置すれば、光ファイバ素線を構成するガラスファイバは実質的に上記雰囲気に晒されることとなる。また、密閉容器１１内の温度が３０℃よりも高いと、ガラスファイバを構成する石英ガラス中で、熱エネルギーにより新たに誘起される反応が無視できず、この反応による１．５５μｍ波長帯の損失増加が生じる。
【００２２】
この後、光ファイバ素線２は、４．０５２×１０5(Ｐａ・日)といった条件を満たすように密閉容器１１内に放置される。具体的には、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度を１００体積％とし、光ファイバ素線２が載置された密閉容器１１内の圧力を大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)とした状態で、光ファイバ素線２を４日間放置すれば、上記の条件が満たされる。また、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度を５０体積％とし、当該容器１１内の圧力を大気圧とする場合には、光ファイバ素線２を８日間放置すればよい。このように光ファイバ素線２を放置した後、密閉容器１１内の希釈ガスで置換して、光ファイバ素線２の重水素処理を終了させる。ここで使用する光ファイバ素線は、処理前の１．３８μｍの伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下のＯＨ吸収ピークの小さいものとする。
【００２３】
第１の実施形態によれば、光ファイバ素線が室温にて４．０５２×１０5(Ｐａ・日)といった条件を満たすように重水素ガスを含む雰囲気に晒されるため、製造される光ファイバの伝送損失の初期増加および経時的な増加が防止される。その理由として、本発明者らは、ガラスファイバを構成する石英ガラス中の「Ｓｉ‐Ｏ・」といった欠陥が重水素原子と反応して「Ｓｉ‐ＯＤ」が生成されるためと推測している。すなわち、「Ｓｉ‐ＯＤ」の生成により、「Ｓｉ‐ＯＨ」といった伝送損失の原因となる欠陥の生成が抑制されると考えられる。また、使用した光ファイバ素線は、処理前のＯＨ吸収ピークが小さいものであることから、低いＯＨ吸収特性と高いＯＨ吸収帯の損失安定性とを兼ね備えたものとなる。
【００２４】
（第２の実施形態）
続いて、本発明に係る光ファイバの製造方法の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による光ファイバの製造方法は、本発明に係る光ファイバの処理方法の好適な一実施形態を含む。また、第２の実施形態においても処理槽１０が好適に使用される。
【００２５】
（線引き工程）
初めに、第１の実施形態における線引き工程に従って、光ファイバ素線２を製造する。
【００２６】
（処理工程）
次いで、光ファイバ素線２が巻き付けられたファイバボビン３を密閉容器１１内に載置した後、ガス供給源から重水素ガス及び希釈ガスを所定の流量で密閉容器１１へ供給する。ここで、密閉容器１１内の重水素ガスの濃度が１体積％以上４体積％以下の範囲の所定の値となるようにそれぞれのガスの流量が決定される。また、密閉容器１１内の温度が３０℃を超えない温度となるように調整し、光ファイバ素線２を２日以上放置する。ここで使用する光ファイバ素線２は、処理前の１．３８μｍの伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下のＯＨ吸収の小さいものである。
【００２７】
この後、密閉容器１１内を３０℃を超えない程度に維持したまま、密閉容器１１内に水素ガスおよび希釈ガスを供給する。ここで、密閉容器１１内の水素ガスの濃度は適宜決定されて良い。また、希釈ガスを供給せずに、水素ガス濃度を１００体積％としてよい。この後、４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすように光ファイバ素線２が密閉容器１１内に放置される。このような条件としては、具体的には、水素ガス濃度１００体積％で４日以上であってよい。この条件を満たすように光ファイバ素線２が放置された後、水素ガスの供給を停止すると共に、希釈ガスを流して密閉容器１１内を置換する。以上により、光ファイバ素線２の製造が終了する。
【００２８】
第２の実施形態においては、線引き工程において製造された光ファイバ素線２は、重水素ガスを１体積％以上４体積％以下の濃度で含む雰囲気に室温において２日以上放置される。その後、光ファイバ素線２は、室温において、水素ガスを含む雰囲気に４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たすように放置される。このような処理では、Ｓｉ-Ｏ・は重水素により不活性化されるが、構造未解明の欠陥とＨ2との反応による１．４４μｍにおける過剰損失がわずかだが発生する。
【００２９】
しかしながら、第２の実施形態においては、重水素ガスの濃度は１体積％以上４体積％以下でよいため、第１の実施形態の処理方法に比べ、重水素ガスの使用量を低減できる。重水素ガスは水素ガスなどと比べて高価である。第２の実施形態の光ファイバの製造方法によれば、重水素ガスの使用量を低減できるため、低い製造コストで低いＯＨ吸収特性と高いＯＨ吸収帯の損失安定性とを兼ね備えた光ファイバ素線を製造できる。
【００３０】
（実施例）
以下、幾つかの実施例を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法について更に詳しく説明する。実施例においては、最初に、第１の実施形態の線引き工程に従って光ファイバ素線を製造した。すなわち、先ず、シングルモードガラスファイバの製造に好適な光ファイバ母材を用意した。この光ファイバ母材は、ＧｅＯ2が添加された石英ガラスからなるコア部と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド部とを有する。コア部の純石英ガラスに対する比屈折率差Δは０．３５％であった。次に、この光ファイバ母材を線引きして外径１２５μｍのガラスファイバを得、このガラスファイバの外周を樹脂で被覆し光ファイバ素線を得た。この後、製造した光ファイバ素線を４分割し、それぞれ長さがほぼ等しい光ファイバ素線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを得た。これらの光ファイバ素線の光伝送特性を測定したところ、波長１．３８μｍにおける伝送損失はいずれも０．２９ｄＢ／ｋｍであり、残留ＯＨによる吸収が殆ど無いＥバンドＷＤＭ伝送システムに適した光ファイバ素線であった。次いで、光ファイバ素線Ａに対し以下の処理１を行い、光ファイバ素線Ｂに対し以下の処理２を行った。処理１は実施形態１における重水素処理工程に対応し、処理２は実施形態２における処理工程に対応する。
【００３１】
（処理１）
光ファイバ素線Ａをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に収納した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスだけを流した。このため、密閉容器１１内の重水素ガス濃度は１００体積％となった。また、密閉容器１１内の圧力を大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)となるよう調整した。この状態で、光ファイバ素線Ａを室温にて４日間放置した。この後、光ファイバ素線Ａを大気中で大気圧の下で３週間程度放置し、光ファイバ素線Ａを得た。
【００３２】
（処理２）
処理２は、処理２ａおよび処理２ｂといった２つの工程を含む。先ず、光ファイバ素線Ｂをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に載置した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスおよび窒素ガスを流した。ここで、両ガスの供給量を密閉容器１１内の重水素ガス濃度が１体積％となるように調整した。また、密閉容器１１内を３０℃を超えない温度に調整した。この状態で、光ファイバ素線Ｂを３日間放置した(処理２ａ)。この後、重水素ガスおよび窒素ガスの供給を停止し、密閉容器１１内に水素ガスを流した。このため、密閉容器１１の水素ガス濃度は１００体積％となった。この状態で、光ファイバ素線Ｂを４日間放置した(処理２ｂ)。この後、光ファイバ素線Ｂを大気中に３週間程度放置した。このようにして、重水素ガス処理および水素ガス処理が行われた光ファイバ素線Ｂを得た。
【００３３】
上記処理の効果を確認するため、光ファイバ素線Ａ，Ｂの両方に対して以下の試験１および試験２を順に行った。試験１および試験２は、光ファイバ素線を水素に晒すことによりガラスファイバを構成する石英ガラス中に水素に関連する欠陥を意図的に導入する加速試験である。
【００３４】
（試験１）
光ファイバ素線Ａ，Ｂをファイバボビンに巻き取ったまま、再び、密閉容器１１内に収納した。次いで、密閉容器１１内の水素濃度が１体積％となるように水素ガスおよび窒素ガスを流し、室温および大気圧の下で４日間放置した。
【００３５】
（試験２）
ファイバボビンに巻き取られた光ファイバ素線Ａ，Ｂを密閉容器１１内に収納した。次いで、水素ガスのみを密閉容器１１内に流して密閉容器１１内の水素濃度を１００体積％とし、密閉容器１１内の温度を２５℃に保った。この状態で、光ファイバ素線Ａ，Ｂを密閉容器１１内に４日間放置した。その後、光ファイバ素線Ａ，Ｂを大気中に３週間程度放置した。
【００３６】
以下、光ファイバ素線Ａ，Ｂの伝送損失測定の結果について説明する。この測定は、(１)処理前、(２)処理後、(３)試験１の後、(４)試験２の後に、光ファイバ素線Ａ，Ｂのそれぞれに対して行った。
【００３７】
（光ファイバ素線Ａの評価結果）
図２(ａ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ａ1は処理１の前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ａ2は処理１の後に測定した伝送損失特性を示す。図２(ａ)から分かる通り、処理１による光ファイバ素線Ａを伝送損失の増加は認められない。すなわち、処理１を行っても伝送損失は増加せず、初期伝送損失の低い光ファイバ素線が得られたことが分かる。
【００３８】
図２(ｂ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。同図中は、曲線Ａ2は処理１の後の結果を示し、曲線Ａ3は試験１の後の結果を示し、曲線Ａ4は試験２の後の結果を示す。また、図２(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図２(ｃ)において、曲線Ａ5は試験１による変化量を示し、曲線Ａ6は試験２による変化量を示す。図２(ｂ)および(ｃ)から、試験１の後、光ファイバ素線Ａの伝送損失の増加は最大で０．０１ｄＢ／ｋｍ程度と低く抑えられていることが分かる。特に、波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおいては、損失の増加は殆ど認められない。また、試験２の後には、光ファイバ内に残留するＨ2分子に起因する波長１．２４μｍにおける０．０５ｄＢ／ｋｍ程度の損失増加が認められるものの、波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおいて、伝送損失の増加は殆ど認められない。
【００３９】
以上の結果から、上記の処理１によれば、伝送損失の初期の伝送損失が抑制され、経時変化が低減される光ファイバ素線が得られたことが分かった。
【００４０】
（光ファイバ素線Ｂの評価結果）
図３(ａ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｂ1は処理２ａの前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｂ2は処理２ａの後に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｂ3は処理２ｂの後に測定した伝送損失特性を示す。図３(ａ)から分かる通り、処理２ａによる伝送損失の増加は認められない。また、処理２ｂの後には、１．４４μ帯の伝送損失が僅かに増加しているが、実用上、問題はない。
【００４１】
図３(ｂ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示す。同図中、曲線Ｂ3は処理２ｂの後の結果を示し、曲線Ｂ5は試験１の後の結果を示し、曲線Ｂ6は試験２後の結果を示す。また、図３(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図３(ｃ)において、曲線Ｂ7は試験１前後の変化量を示し、曲線Ｂ8は試験２前後の変化量を示す。図３(ｂ)および(ｃ)から、試験１および試験２を行っても、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の増加は殆ど認められていない。すなわち、処理２は、伝送損失の経時変化が確実に抑制されるという効果を奏する。
【００４２】
近年広く使用されつつある高度ＷＤＭ伝送システムにおいては、伝送損失の経時的な増加は大きな問題となる。処理２によれば、伝送損失の経時的な増加が防止される光ファイバ素線が得られるため、このようなシステムに好適な光ファイバ素線が提供される。
【００４３】
（比較例１）
次いで、光ファイバ素線Ｃを用いて行った比較例１について説明する。先ず、光ファイバ素線Ｃをファイバボビンに巻き取り、密閉容器１１内に収納した。その後、ガス供給源から密閉容器１１内に重水素ガスおよび希釈ガスを流した。ここで、両ガスの供給量を密閉容器１１内の重水素ガス濃度が１体積％となるように調整した。また、密閉容器１１内の圧力が大気圧(１．０１３×１０5Ｐａ)となるよう調整した。この状態で、光ファイバ素線Ｃを室温にて３日間放置し、重水素ガス処理された光ファイバ素線Ｃを得た。上記の条件の下では、重水素ガスの分圧は１．０１３×１０4Ｐａであるため、３日間の放置の後、４．０５２×１０5（Ｐａ・日）以上という条件を満たしていない。このような処理を、説明の便宜上、処理３とする。処理３の後、光ファイバ素線Ｃに対して試験１および試験２を順に実施した。
【００４４】
なお、処理３は、処理２における処理２ａに相当する。すなわち、処理２と処理３は、処理３では水素ガス雰囲気中での処理が行われない点で相違している。
【００４５】
（比較例１の評価結果）
図４(ａ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｃ1は処理３の前に測定した伝送損失特性を示し、曲線Ｃ2は処理３の後に測定した伝送損失特性を示す。図４(ａ)から分かる通り、処理３の前後において伝送損失の変化は殆ど認められない。
【００４６】
図４(ｂ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示す。同図中は、曲線Ｃ2は処理３の後の結果を示し、曲線Ｃ3は試験１の後の結果を示し、曲線Ｃ4は試験２後の結果を示す。また、図４(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図４(ｃ)において、曲線Ｃ5は試験１による変化量を示し、曲線Ｃ6は、試験１の後の試験２による変化量を示す。図４(ｂ)および(ｃ)から、試験１の後には、波長１．２４μｍに残留Ｈ2分子による０．０５ｄＢ／ｋｍのピークはあるものの、反応生成物による波長１．３８μｍおよび１．４４μｍにおける吸収増加は発生していない。しかしながら、試験２の後には、波長１．３２〜１．４８μｍの範囲において伝送損失の増加が認められる。すなわち、処理３は、長期にわたる伝送損失の経時変化を抑制する効果を有してないことがわかる。
【００４７】
（比較例２および比較例２の評価結果）
更なる比較のため、光ファイバ素線Ｄに対して何ら処理を行うことなく、試験１および試験２を行った。図５(ａ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。同図中、曲線Ｄ1は試験１の前の結果を示し、曲線Ｄ2は試験１の後の結果を示し、曲線Ｄ3は試験２の後の結果を示す。また、図５(ｂ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。図５(ｂ)中、曲線Ｄ4は試験１の前後での変化量を示し、曲線Ｄ5は試験２の前後での変化量を示す。
【００４８】
図５(ａ),(ｂ)から分かる通り、試験１および試験２により、波長１．３６μｍから１．４５μｍの範囲において、伝送損失が大きく増加している。特に、波長１．３８μｍにおいては、伝送損失は０．０８ｄＢ／ｋｍ以上の増加が認められる。すなわち、何も処理を行わない光ファイバ素線においては、伝送損失が経時的に増加するといった問題が生じることがわかる。
【００４９】
上記の実施例と比較例１および２との結果を比較すれば、実施例の効果が理解される。また、実施例の結果より、光ファイバ素線Ａ，Ｂの伝送損失は、波長１．３８μｍにおいて０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることが分かる。また、光ファイバ素線Ａ，Ｂにおいては、温度２５℃にて４．０５２×１０5（Ｐａ・日）といった条件を満たす水素処理(試験２)の後、波長１．４４μｍにおける損失増加量は０．０２ｄＢ／ｋｍ以下であった。すなわち、実施例として説明した光ファイバの製造方法によれば、波長１．３８μｍにおける伝送損失の低さと、波長１．４４μｍにおける耐水素性とを併せ持つ光ファイバ素線が得られる。
【００５０】
以上、幾つかの実施形態および実施例を参照しながら、本発明に係る光ファイバの処理方法およびこの処理方法を含む製造方法について説明したが、本発明はこれらに限られるものではなく、種々の変形が可能である。
【００５１】
第１および第２の実施形態においては、ＧｅＯ2が添加石英ガラスからなるコア領域と、コア部の外周に設けられた高純度石英ガラスからなるクラッド領域とを有する光ファイバを製造する場合を説明したが、これに限られることはない。例えば、ＧｅＯ2が添加石英ガラスからなるコア領域と、弗素(Ｆ)が添加された石英ガラスからなるクラッド領域とを有する光ファイバ素線に対しても、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法を適用できる。また、石英ガラス製のクラッド領域には、ＧｅＯ2が添加されていてもよい。さらに、コア領域が高純度石英ガラスから構成される光ファイバを作製する場合にも、本発明に係る光ファイバの処理方法および製造方法は好適に適用される。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、石英ガラス製光ファイバの伝送損失が増加するのを防止できる、光ファイバの処理方法および製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態の光ファイバの製造方法において好適に使用される処理槽の一構成例を示す概略図である。
【図２】図２(ａ)は、実施例の光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図２(ｂ)は、光ファイバ素線Ａの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図２(ｃ)は、試験１および試験２の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図３】図３(ａ)は、実施例の光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図３(ｂ)は、光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図３(ｃ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図４】図４(ａ)は、比較例１の光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を示すグラフである。図４(ｂ)は、光ファイバ素線Ｃの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図４(ｃ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【図５】図５(ａ)は、比較例２の光ファイバ素線Ｂの伝送損失の波長依存性を加速試験前後で比較して示すグラフである。図５(ｂ)は、加速試験の前後での損失変化量の波長依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
２…光ファイバ素線、３…ファイバボビン、１０…処理槽、１１ａ…ガス供給口、１１ｂ…ガス排気口、１１…密閉容器、１２…温度調整器。
Claims (3)
- ３０℃以下の温度にて１体積％以上４体積％以下の濃度で重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを２日以上晒し、
４．０５２×１０５（Ｐａ・日）以上といった条件を満たすように水素を含む雰囲気に前記石英ガラス製光ファイバを晒すことを特徴とする、光ファイバの処理方法。 - 前記重水素を含む雰囲気に石英ガラス製光ファイバを晒す際、前記石英ガラス製光ファイバがボビンに巻き取られていることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの処理方法。
- 前記石英ガラス製光ファイバの伝送損失は波長１．３８μｍにおいて０．３５μｍ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの処理方法。
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