JPH01188441A - 高屈折率差微小コア母材の作製方法 - Google Patents

高屈折率差微小コア母材の作製方法

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JPH01188441A
JPH01188441A JP1258288A JP1258288A JPH01188441A JP H01188441 A JPH01188441 A JP H01188441A JP 1258288 A JP1258288 A JP 1258288A JP 1258288 A JP1258288 A JP 1258288A JP H01188441 A JPH01188441 A JP H01188441A
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    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、コアとクラッドの屈折率差が高く、コア径の
微小な光ファイバ母材を作製する方法に関し、高効率な
ファイバラマンレーザ等非線形効果の大きなファイバ用
母材を作製できるものである。
〈従来の技術〉 従来、石英系ガラスファイバは、コア材料としてGeO
2ガラスを2〜10mo1%添加した石英ガラスを、ク
ラッド材料として純シリカガラスを用いて石英管を出発
管としたMCVD法あるいはVAD法により作製されて
いる。
ここで、光をとじ込めて伝搬させるコアに添加されるG
eO2ガラスのラマン散乱係数は5102ガラスノソれ
より9.2倍大きイ(F、 L、 Ga1eener 
et al、 。
A−ppl、phys、 Lett、、 Vol、32
,P、 34.1978)が、通常の光ファイバではほ
とんど5102ガラス材料に“依存したラマン特性ある
いは非線形効果が支配的であり、このためラマン散乱定
数等の非線形効果は非常に小さい。従って、通常の光フ
ァイバを用いて誘導ラマン散乱光を発生させるには、大
きな光パワーをファイバに入射させろか、あるいは1〜
10kmの長い低損失な光ファイバを用いて励起光と発
生する誘導ラマン散乱光との相互作用長を長くする必要
があった。
また、5102系ガラス以外のGeO3系ガラスをコア
材料とし、5102添加GeO□ガラスをクラッド材料
としたVAD法による光ファイバは、通常の光ファイバ
よりも低い励起入射パワーで誘導ラマン散乱光が発生す
ることが判明している(K、 Nakamura、et
、al、、12thEuropean  Confer
ence  on  0ptical  Commun
ication  Eeoe′86−1l−14)。し
かし、この光ファイバはコア径が26μmと大きく、屈
折率差が0.56%と小さいため、半導体レーザのよう
な低出力レーザでの誘導ラマン光の発生が困難であり、
他の非線形性効率も小さかった。
一方、純GeO2ガラスをコアとする高屈折率差微小コ
アファイバの作製方法としては、コア材料となるGeO
ガラスおよびクラッド材料となるP2O5を20ωt%
添加したS i 02ガラスロツドをそれぞれVAD法
によって作製し、クラッド材料の中心を穿孔して管状と
し、この管状クラッド材料にコアに押入し、更に最外周
に第2クラツドとしてパイレックス(コーニング社の登
−録商標)管を装着したロッドチューブ法により作製し
た例がある(保坂、他昭和62年度電子情報通信学会半
導体材料部門全国大会講演論文集P、2−207)。
しかし、この方法はロッドインチューブ法を用いるため
、ファイバが長さ方向に不均一であり、低損失化が困難
であるという欠点があった。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、誘導ラマン散乱等の非線形効果を生じさせる
ために大きな入射パワー及び長尺なファイバを必要とす
ることなく、特に半導体レーザのように小型で使い勝手
のよい比較的低出力レーザで誘導ラマン散乱光を発生あ
るいは高効率非線効果(カー効果等)を生じさせること
ができ、長さ方向に均一であり低損失な光ファイバ用母
材を作製することのできろ方法を提供することを目的と
する。
く課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成するための本発明の構成は、出発管を
水平に保持して回転させると共に該ガラス管内へ光ファ
イバ用ガラス原料ガス及び酸素を導入し、該ガラス管を
外側あるいは内側から加熱することによって酸化反応を
生ぜしめ、該ガラス管内壁にクラッドガラス及びコアガ
ラスの層を順に堆積した後、該ガラス管を中実化するM
CVD法あるいはPCVD法ニヨる光ファイバ用母材の
作製方法において、前記出発管としてホウケイ酸ガラス
管あるいはアルミナケイ酸ガラス管を用い、前記クラッ
ドガラスとしてP2O5及びB20.を含有するSiO
ガラス,POを含有するSiOガラス又はB20.を含
有する5102ガラスあるいはこれらのガラスにフッ素
を添加したガラスを堆積させ、前記コアガラスとして純
GeOガラス、5in2ガラスを微量に添加したG e
 02ガラス、又はフッ素およびSiOガラスを微量に
添加したGeO2ガラスを堆積させることを特徴とする
く実 施 例〉 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。
第1゛図に本発明方法を実施する装置の1例を示す。同
図に示すように、ホウケイ酸ガラスの1例としてパイレ
ックス管3はその両端部を支持部であるチャック4に回
転自在かつ水平に保持されており、その内径は17 w
m 。
外径は20m、長さは1500■である。このパイレッ
クス管3の一端にはパイプ2を介して原料ガス供給部1
が接続されている。この原料ガス供給部1には、5iC
j、、GeCj、。
PCl3.BBr、の液体が各容器に貯留され、Arガ
スを液体中に供給することにより蒸発させて輸送するこ
とができる。また、他に02ガス及びSF6ガスが保管
され、温度制御及び流量制御が可能となっている。これ
ら原料ガス等はパイプ2を介してパイレックスI11′
3内へ供給される。一方、パイレックス管3の他端には
回転コネクタ7を介してトラップ8に回転可能に接続さ
れ、パイレックスW3を通過した気体はトラップ8を経
由して電磁弁9゜ノズル10から排気されることとなる
。更に、パイレックス管3の下方に酸水素炎バーナ等の
加熱源5が配設されると共にこの加熱源5に隣接して管
径測定部6が併設されており、これら加熱!M5及び管
径測定部6はパイレックス管3に沿って移動可能となっ
ている。この管径測定部6の信号に基づいて排気量制御
部11は電磁弁9の開閉を制御する。
上記構成の装置を利用して本発明方法は次の様に実施さ
れる。
まず、チャック4で支持されたパイレックス管3を60
 rpm程度の回転数で回転させると共に原料ガス供給
部1からパイプ2を介して02ガスのみを500cc/
分の割合で流す。この状態で加熱源5を数回柱[(約5
〜10cm/分)させてパイレックス管3を約800℃
の温度まで加熱し空焼きを行う。空焼きを行うのは、管
内壁を非常になめらかにするためである。
パイレックス管は軟化点以上に加熱されると、同心円状
に収縮して管径が細くなる。この管径は管径測定部6で
測定され、予め排気量制御部11に設定された下限管径
と比較される。
この下限管径に比べてパイレックス3の管径が大きい場
合には、排気量制御部11が電磁弁9を開放して管内を
流れる気体を抵抗なく排出する。
一方、管径が下限管径よりも小さい場合には、排気量制
御部11が電磁fp9を閉じてしまうため、管内の気体
の出口はノズル10の僅かの間隙だけとなる。パイレッ
クス管3内へは原料ガス供給部1から常時02ガスが供
給されているため、管内の圧力が高まり、パイレックス
管3の加熱部分は収納しようとする表面張力に打ち勝ち
膨張する。この膨張した管径が設定値に一致するか、あ
るいは大きくなると、排気量制御部11が電磁弁9を開
放して、管内の圧力を大気圧まで下げる。このような動
作を加熱原料5の移動と共にパイレックス管3の長手方
向へ行うことにより、設定値に合うよう整形される。
次に、原料ガス供給部1から500cc/分の0ガスと
共にArガスでバブリングされた12℃、200cc/
分の5iC14,12℃、200cc/分のPCl3,
12℃、200cc/分のBBr3をパイレックス管3
内へ流し、加熱源5によってこれら原料ガスを約100
0℃に加熱し、酸化反応を起こさせ、クラッドとなるガ
ラスつまりクラッドガラスとしてP2O5及びB、 0
3を含有するS i O,(以下,P2O4/B2O3
/SiO2のように略記する)ガラス層をパイレックス
管内壁(約17+m)に堆積させる。加熱源5を200
回程往復させることにより上記ガラス層は約36μmの
厚さとなる。
引き続き、12℃p 50 c 07分のG o C1
4ヲ02ガスと共にパイレックス管中へ流し、加熱源5
によって約1000℃に加熱し、酸化反応を起させ、コ
アとなるガラスつまりコアガラスとしてGeO2ガラス
層を更に堆積させる。加熱源5を約5回往復させること
によって、600491層の厚さは約0.4μmとなる
その後、加熱源5を9つ(り移動させると共に排気量制
御部11からの流入を停止して約1000〜1100℃
に加熱し、加熱源5を3回程度往復させることによって
中実化し、円柱母材(直径約11間、長さ500+n+
a)とした。本発明では、出発管として従来の石英管に
代えてパイレックス管を用い、このパイレックスガラス
に軟化点温度の近いP2O5/B20□/ S i O
2ガラス、純GeO2ガラスをそれぞれクラッド材料、
コア材料としている。このため、低い温度で中実化する
ことができた。もし、仮に従来の石英管を出5@管とし
て用いると、中実化時(約1900℃)に石英管内に堆
積した純GeO2ガラスが昇華し、コアを形成すること
ができないこととなる。
製作された母材の両端は湯温から室温に冷えろ際に、パ
イレックスガラス,P2O5/B2O2/ S i 0
2ガラス及び純G a O,ガラスの線膨張係数の差に
依存する熱応力によって亀裂が生じやすい部分である。
そこで、第2図に示すように母材の両端を引き伸した。
第3図に母材の断面を示すようにコア12の直径は約0
.5na。
クラッド13の直径は約5Mであった。また第4図に屈
折率分布を示すようにコア12゜クラッド13.パイレ
ックスガラスの屈折率nはそれぞれり、S 1. 1.
458. 1.474であった。従って、屈折率差Δ=
 (n、−n2) / nl(n、: コアの屈折率、
n2: クラッドの屈折率)としては9.44%となり
高い値となった。
本発明の母材と同様の組成を有する母材をVAD法によ
り作成するのは困難である。その理由は、純GeO2ガ
ラスとP2O5/B2O2/SiO2ガラスの線膨張差
に基づ(熱応力による亀裂は、コアの直径が小さいほど
発生する確率が小さいから、母材のコア直径を1間以下
にすることが困難なVAD法では、加熱して透明ガラス
化した後、冷却時に熱応力による亀裂が生じるからであ
る。また、純Go。
ガラスとP2O,/B2O2/SiO2ガラスの軟化温
度及び線膨張係数を合せることが困難であるからである
尚、上記実施例ではクラッドガラスとしてP2O5/B
2O2/S10□ガラスが用いられていたが、これに代
えてP2O5/SiO2,B2O2/S i O2ある
いはこれにフッ素を微量添加したガラスも用いることが
できる。また、コアガラスとしても上記実施例の純Ge
Oガラスに代えて、5102のみあるいは5in2及び
フッ素が微量添加されたGθ0ガラスを用いることもで
きる。製作方法も上記手順と変わらない。更に、上記実
施例では加熱源5として酸水素バーナを使用したMCV
D法により実施していたが、これに代えてPCVD (
プラズマcvn)法を用いることもできる。例えば、パ
イレックス管内を10−’ Torrに減圧し、加#4
源5としてマイクロ波キャビデイを用い、2.45GH
zのマイクロ波発生器を用いて、200〜1500ワツ
トの出力でパイレックス管を加熱し、発生するプラズマ
により管内面を重点的に加熱しながら、コア層及びクラ
ッド層を堆積するようにしても良い。このようにすると
、パイレックス管の外側の温度が高(ならないため、管
の収縮が抑えらえる(Fredy WelingJ、 
Appl。
Phys Vol、 57. no、 9. PP、 
4441−4446.1985)。
〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
方法ではけ材のコア径を0.5鵬程度にできるため、コ
アガラスとクラッドガラスの線膨張係数の差に起因する
熱応力が小さく、亀裂を生じることがない。また、MC
vD法は閉管系であるため、低損失化が可能となる利点
がある。
更に、本発明方法による母材から光ファイバを作製する
と、屈折率差を8〜9%、使用波長を0.5〜1.2μ
mとしたときに、コア径0.6〜1μm程度で単一モー
ド動作が可能となり、同一光源から従来の石英系単一モ
ード光ファイバの100倍程度のパワー密度を達成でき
る。従って、ラマン散乱に代表される非線形効果の増大
の他に、レーザ加工、レーザメス、イメージガイドおよ
び熱影像ガイドの分解能の向上に利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施する装置の1例を示す説明図
、第2図、第3図は各々作製された母材の縦断面図、横
断面図、第4図は屈折率分布を示すグラフである。 図  面  中、 1は原料ガス供給部、 2はパイプ、 3はパイレックス官、 4はチャックX 5は加熱源、 6は管径測定部、 7は回転コネクタ、 8はトラップ、 9は電磁弁、 10はノズル、 11は排気量制御部、 12はコア、 13はクラッド、 14はパイレックスガラスである。 特  許  出  願  人 日本電信電話株式会社 代    理    人

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 出発管を水平に保持して回転させると共に該ガラス管内
    へ光ファイバ用ガラス原料ガス及び酸素を導入し、該ガ
    ラス管を外側あるいは内側から加熱することによって酸
    化反応を生ぜしめ、該ガラス管内壁にクラッドガラス及
    びコアガラスの層を順に堆積した後、該ガラス管を中実
    化するMCVD法あるいはPCVD法による光ファイバ
    用母材の作製方法において、前記出発管としてホウケイ
    酸ガラス管あるいはアルミナケイ酸ガラス管を用い、前
    記クラッドガラスとしてP_2O_5及びB_2O_3
    を含有するSiO_2ガラス,P_2O_5を含有する
    SiO_2ガラス又はB_2O_3を含有するSiO_
    2ガラスあるいはこれらのガラスにフッ素を添加したガ
    ラスを堆積させ、前記コアガラスとして純GeO_2ガ
    ラス,SiO_2ガラスを微量に添加したGeO_2ガ
    ラス、又はフッ素およびSiO_2ガラスを微量に添加
    したGeO_2ガラスを堆積させることを特徴とする高
    屈折率差微小コア母材の作製方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20140079363A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 National Taiwan University Double cladding crystal fiber and manufacturing method thereof
JP2014193806A (ja) * 2013-03-15 2014-10-09 Ofs Fitel Llc ガラス・バッファ

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US20140079363A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 National Taiwan University Double cladding crystal fiber and manufacturing method thereof
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