JPH0798418A - 光導波通路ファイバおよび光導波通路ファイバを作成する方法 - Google Patents

光導波通路ファイバおよび光導波通路ファイバを作成する方法

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JPH0798418A
JPH0798418A JP6103289A JP10328994A JPH0798418A JP H0798418 A JPH0798418 A JP H0798418A JP 6103289 A JP6103289 A JP 6103289A JP 10328994 A JP10328994 A JP 10328994A JP H0798418 A JPH0798418 A JP H0798418A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実質的に曲げ耐性の光導波通路ファイバを提
供すること。 【構成】 一体の周囲領域より高い屈折率をゆする中心
領域を具備したコアがクラッド部材の周囲のセグメント
に接合され、コアとクラッドとの間にギャップを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は部分的に分離されたコア
領域を有する実質的に耐曲げ性の光導波路ファイバおよ
び通信用およびセンサ−用のこの種の光導波路ファイバ
を作成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】伝播する光の波長に対して大きい半径お
よび小さい半径の曲げ（マクロベンディングおよびマイ
クロベンディング）はパワ−を導波路から外に結合さ
せ、減衰を増大させるおそれがある。マルチモ−ド導波
路の場合には、その導波路を曲げることによって帯域幅
が増加または減少され得る。シングルモ−ド・ファイバ
の場合には、曲げが導波路のカットオフ波長を変化さ
せ、かつ屈折率の局部的変化、すなわち応力光学複屈折
率と呼ばれる効果を生ずる。応力光学複屈折率はファイ
バ中を伝播される２つの偏波モ−ドの間に増大された結
合を生じさせるおそれがある。特定の偏波が決定的な重
要性を有するジャイロスコ−プや他のセンサ−のような
用途では、曲げによって誘起される応力光学複屈折率が
本質的に導波路を動作しないものにするおそれがある。
したがって、このような有害な挙動を防止ないし制限す
る必要があることは明らかである。
【０００３】有害な曲げ効果を生ずるおそれのある外力
から導波路を絶縁または隔離する方法は通常、弾性係数
の小さい導波路被覆あるいは曲げを生じさせないまたは
被覆された導波路に曲げを伝達しないケ−ブル設計を含
む。低弾性係数被覆と保護ケ−ブル設計との組合せによ
て、広範な用途および環境条件において十分な性能を有
する導波路ケ−ブルが作成されている。
【０００４】しかし、導波路の曲げの問題に対するこれ
らの解決策には困難とコストの問題がある。被覆の場合
には、適用処理は被覆自体が導波路の曲げを生じないよ
うにするために均一な厚さと密度を有する被覆を生じる
ものでなければならない。それによって製作費とスル−
プットが悪影響を受ける。また本質的にすべての被覆の
場合に、被覆の弾性係数が温度とともに変化するが、こ
のことは導波路／被覆組合せの曲げ耐性が温度とともに
変化しうることを意味する。第２に、導波路を腐食から
保護し、それによって強度を維持するために、低弾性係
数被覆の上にそれより弾性係数の高い被覆が添着される
ことが通常要求される。この第２の被覆は、導波路の曲
げを生じさせることなしに保護を与えるように第１の被
覆に接着し、均一かつ均質に添着されなければならな
い。この場合にも、コストと製作性が悪影響を受ける。
【０００５】曲げに対する耐性を有するまたはファイバ
を外力から保護するケ−ブル設計は一般的にスロット付
きコアあるいはプラスチックチュ−ブのような付加的な
構成要素を必要とする。いたがって、これらの設計はさ
らにコスト高となり、直径および重量が増大したケ−ブ
ルを生ずるのが通常である。
【０００６】さらに、導波路特性、環境的要件またはケ
−ブル寸法および十朗の要件に対する裕度が上述した被
覆およびケ−ブル設計が十分な状態を確保しないような
ものである用途が存在する。
【０００７】本発明は米国特許第Ｒｅ．２８６６４号、
第４６３０８８９号および第４６３４２１８号等の従来
技術とは異なるものである。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来
技術の欠点を伴うことなしに、外力に対する優れた不感
応性を有する導波路を提供することである。本発明の他
の目的は、曲げに対して比較的不感応性の被覆材料およ
びケ−ブル設計の選択により大きな柔軟性を許容する導
波路を提供することである。曲げ不感応性が導波路に固
有であり、したがって被覆またはケ−ブル部材のような
外部材料の特性の変化の影響を受けない曲げに対して比
較的不感応性の導波路を提供することである。さらに他
の目的は、マルチモ−ド、シングルモ−ドおよび偏波保
存導波路を含む本質的にすべての導波路形式に適用可能
な比較的曲げに感応しない設計を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】広義には、本発明は導波
路、およびコア部材と周囲のクラッド部材を有し、コア
部材がクラッド部材から部分的に分離している導波路を
提供する製造方法である。コア部材とクラッド部材は両
方とも所定の範囲の光波長に対して透明な材料で構成さ
れている。コア部材は第１の材料と、その第１の材料と
一体でかつそれを包囲している第２の材料で構成されて
おり、第１の材料の屈折率が第２の材料のそれより高
い。この導波路は、それの最終的な構成では、コア部材
の周囲の実質的な部分とクラッド部材との間にギャップ
が存在しており、そのギャップはクラッドに加えられる
外力からコアを大きく隔離する作用をする。好ましく
は、このギャップはコア部材の周囲の50％より大きく9
9.9％より小さい。
【００１０】本発明は別々のコア・プリフォ−ムとクラ
ッド・プリフォ−ムを用いて作成された任意の光導波路
ファイバに対して使用されうる。例えばマルチモ−ド、
シングルモ−ドおよび偏波面保存導波路の本質的にすべ
ての導波路が別々のコア・プリフォ−ムとクラッド・プ
リフォ−ムを用いて作成されうるので、本発明は広い適
用可能性を有する。
【００１１】米国特許第５１４９３４９号および第５１
８０４１０号に記載された方法と類似した好ましい実施
例では、導波路コア部材の前駆体であるコア・ロッドが
プリフォ−ムから延伸される。プリフォ−ムのタイプは
マルチモ−ド、シングルモ−ドおよび偏波面保存導波路
用のものを含む。例えば、コア・ロッド・プリフォ−ム
はＣＶＤ、ＭＣＶＤ、ＶＡＤ、およびＯＶＤを含む当業
者に公知の方法のいずれかによってチュ−ブまたはロッ
ドの表面上にガラスス−トを沈積させそしてそれをコン
ソリデ−トすることによって作成されうる。上述のよう
にしてコア部材を作成するために、コア・ロッドは第１
の材料と、この第１の材料と一体でかつそれを包囲した
第２の材料で構成され、この場合、第１の材料の屈折率
が第２の材料の屈折率より高い。クラッド部材の前駆体
であるクラッド・プリフォ−ムはコア・ロッド・プリフ
ォ−ムに関して述べた方法のうちのいずれかによって作
成されうる。この実施例では、クラッド・プリフォ−ム
の最終的な形態はチュ−ブである。
【００１２】導波路ファイバを延伸するためのプリフォ
−ムはクラッド・チュ−ブの周囲にハンドルをシ−ルす
ることによって作成される。コア・ロッドはクラッド・
チュ−ブ内に固定して位置決めされる。クラッド・チュ
−ブとコア・ロッドはほぼ等しい長さを有しておりかつ
チュ−ブとコア・ロッドとの間にギャップを与えるよう
な寸法の断面を有している。完成ファイバに所望のコア
部材・クラッド間ギャップを設けるためには、コア・ロ
ッドとクラッド・チュ−ブとの間の最小ギャップは一般
に約1mmで十分である。
【００１３】このプリフォ−ムが延伸用炉内に挿入さ
れ、そしてプリフォ−ム・チップ、すなわちハンドルか
ら遠い方のプリフォ−ム端部がそれの軟化温度となさ
れ、導波路の延伸が開始される。延伸工程の最初の数分
で、作成された導波路が実質的に中実となり、コアとク
ラッド部材との間にギャップが存在しない。延伸速度が
上昇すると、適当な機構によって、例えばプリフォ−ム
内部の圧力を上げることによってコア部材とクラッド部
材との間にギャップが形成されうる。さらに詳細には、
コア・ロッドとクラッド・チュ−ブとの間の空気圧が周
囲より高い値に上昇される。プリフォ−ムが導波路の最
終寸法まで延伸される場合に、この上昇された内部圧力
がコア・ロッドとクラッド・チュ−ブとの間の間隔（ま
たはギャップ）の一部分を存続させる。このギャップを
形成し維持するためには約2〜3cm水圧で十分である。驚
くべきことに、上昇されたプリフォ−ム内部圧力によっ
てこのギャップがいったん形成されると、その内部圧力
が周囲圧に戻されてもギャップは消失しないことが認め
られた。さらに驚くべきことには、延伸速度が約2m/sec
まで上昇されると、導波路コア部材とクラッドの間にギ
ャップが形成され、プリフォ−ムのコア・ロッドとクラ
ッドチュ−ブとの間の空間にいかなる時点でも正の圧力
が導入されない完全なプリフォ−ムの延伸時にそのギャ
ップが存続することが認められた。
【００１４】上述の方法は、多数のギャップを有する多
数のクラッド層を具備した導波路を作成するために、延
伸炉サイズやハンドル・デザインのような実際的な観点
の範囲内で、多数回反復して実施されうる。このように
して、第２のクラッド・チュ−ブが挿入される第１のク
ラッド・チュ−ブを有するプリフォ−ムを作成すること
によって増大した曲げ不感応性が実現されうる。
【００１５】好ましい実施例では、第２のクラッド・チ
ュ−ブとコア・ロッドがハンドルに融着される。その融
着工程では、第２のクラッド・チュ−ブの一端部とコア
・ロッドの一端部の周囲の一部分だけがハンドルに融着
される。このようにして、２つのチュ−ブ間と第２のチ
ュ−ブおよびコア・ロッド間の空間がハンドル本体を通
じて穴に連通する。第１および第２のチュ−ブは第１の
チュ−ブの内径（I.D.）と第２のチュ−ブの外径（O.
D.）との間に約1mmの空隙を許容する寸法となされる。
コア・ロッはロッドO.Dとチュ−ブI.Dとの間に約1mmの
間隙を生ずるようにして第２のクラッドに嵌入するよう
な寸法となされる。そのようにして構成されたプリフォ
−ムが前述のように延伸される。この場合にも、第１お
よび第クラッド間と第２のクラッドおよびコア・ロッド
間にギャップを形成しかつ維持するために、そのように
して構成されたプリフォ−ムの格子に正の圧力が印加さ
れうるが、プリフォ−ムの内部空間が加圧されていない
状態で延伸速度が約2m/secに達したときに、第１および
第クラッド間と第２のクラッドおよびコア部材間のギャ
ップが形成されかつ存続することが認められた。
【００１６】各付加的なクラッド構造が導波路の光伝送
部分すなわちコア部材の外力からの隔離を増大させ、し
たがって導波路の曲げ不感応性を改善する。
【００１７】対応する導波路部材間の付着のセグメント
は外力からの隔離を与えるの十分なだけ小さいが導波路
部材間の長手方向における相対移動を防止するのに十分
なだけ大きくなければならない。付着のセグメントは２
つの対応する部材のうちの小さい方の周囲の0.1％より
大きいが50％より小さいことが好ましい。
【００１８】後述する曲げ試験は隔離されたまたは半分
離されたコア導波路の優れた曲げ不感応性を示す。
【００１９】
【実施例】図１〜４に示された半分離コア導波路の図で
は、コア部材の最大寸法と、クラッド部材のI.Dおよび
O.Dは、導波路カットオフ波長、コア半径およびクラッ
ド半径の目標組合せを得るために、コア部材の屈折率の
差に関連して選定されている。プリフォ−ムでは、コア
・ロッドの最大寸法は隣接したクラッド・チュ−ブの最
小の内側寸法より約1〜2mmだけ小さい。また、第１およ
び第２のクラッド・チュ−ブが用いられている場合に
は、第２のチュ−ブの最大の外側寸法は第１のチュ−ブ
の最小の内側寸法より約1〜2mmだけ小さくなるように選
定される。本発明を実施する目的のために、重要な寸法
はプリフォ−ムの要素間の間隔であり、この間隔は対応
する要素から分離された要素の周囲の端数を決定する際
の第一の要因である。要素間の最適間隔、すなわち最小
の要素間付着を生ずる間隔は、約1mmの間隔からはじめ
て、実験的に決定される。また、プリフォ−ム要素の寸
法は完成導波路の目標パラメ−タに依存する。コアおよ
びクラッド部材の好ましい材料はシリカをベ−スとした
ガラスである。
【００２０】図１および２はシングルおよびダブル・ク
ラッド・シングルモ−ド、マルチモ−ド、および偏波面
保存導波路を含む多数の導波路設計を示している。これ
らの導波路形式のそれぞれはここで説明されるコア・ロ
ッドおよびクラッド・プリフォ−ム法を用いて作成され
うる。
【００２１】図１によって表わされた実質的にすべての
導波路において、コア部材１はそれの周囲のセグメント
に沿ってだけクラッド３に融着され、それによってコア
部材１とクラッド３の間にギャップ２が残る。コア部材
は第１の材料と、この第１の材料と一体でかつそれを包
囲した第２の材料で構成されており、第１の材料の屈折
率は第２の材料の屈折率より大きい。導波路４の全長に
ギャップ２が存在しており、かつコア１とクラッド３の
間の付着のセグメントは導波路４の長さにわたってほぼ
一定であるから、ギャップ２は導波路４の全長にわたっ
てかなり一定の寸法および形状を維持する。クラッド３
に融着されたコア１のセグメントの寸法は、例えばコア
およびクラッドガラスの相対粘度、延伸炉温度、延伸速
度、延伸プリフォ−ム幾何学的形状寸法、および程度は
少ないが後述するプリフォ−ム内部圧力を含む多数の相
互に作用する要因によって決定される。
【００２２】コアおよびクラッド部材間の付着面積が減
少すると外力からのコア部材の隔離が改善される。付着
面積はコアおよびクラッド部材間の相対移動を防止する
のに大きい必要があるだけである。このような相対移動
は導波路の摩耗を生じ、それを弱化させるおそれがあ
る。コア部材の周囲の比較的小さい端数、例えば約半分
が分離されたときに曲げ耐性の改善がはじまる。コア部
材周囲の約50％と99.9％の間の分離割合が達成されるべ
きであり、好ましい範囲は約95％と99.9％の間である。
【００２３】図２に示された導波路はシングルモ−ド、
マルチモ−ドおよび偏波面保存導波路を含む。付加的な
半分離クラッド層によって外力からの付加的コア隔離が
与えられる。図２を参照すると、コア部材６の周囲のセ
グメントだけが導波路５の長さに沿ってクラッド８に融
着される。また、クラッド８の周囲のセグメントだけが
導波路５の長さに沿ってクラッド１０に融着される。導
波路５の長さに沿って存在するギャップ７および９は外
力からのコア部材６の二重の隔離を与える作用をする。
すなわち、クラッド層１０内に設定された応力場は、そ
れら２つのクラッド間の接触が制限されているから、ク
ラッド８には一部分しか伝達されない。同様に、クラッ
ド８が受ける応力場は、２つの導波路部分の間の接触面
積が制限されているから、コア部材６に完全には伝達さ
れ得ない。コア部材６とクラッド８の付着領域はクラッ
ド８の内側表面の任意の部分で生じうる。また、クラッ
ド８とクラッド１０の間の付着領域の配向はクラッド１
０の内側表面の任意の部分で生じうる。一般に、クラッ
ド１０に対するクラッド８の付着領域とクラッド８に対
するコア部材６の付着領域は互いに影響しない。
【００２４】図３に偏波面保存導波路の好ましい実施例
が示されており、この実施例におけるコア部材の形態と
機能は米国特許第５１８０４１０号に教示されている。
シングル・クラッド導波路１１は形状が楕円形のコア部
材１２を有している。さらに、コア部材１２の中央領域
１４が楕円形である。コア部材１２とクラッド部材１３
の間の付着面積はコア部材１２の周囲の約１％と１０％
の間であることが好ましい。曲げ力のような外力からの
コア部材１２の実質的な隔離が、コア部材内における応
力で誘起される複屈折率を防止し、それによって開始さ
れた偏波モ−ドを保持する。ギャップ１４ａのサイズと
形状を含む導波路１１の断面は導波路の長さについて実
質的に変化しない。
【００２５】図４は偏波面保存コア部材の他の実施例を
示している。導波路１５はロ−ブ状コア部材１８と、楕
円形コア部材中心領域１７を有している。米国特許第５
１４９３４９号に記載されているように、このコア部材
の構造が偏波面保存導波路を与える。一般に、コア部材
１８とクラッド１６は、延伸処理において、コア部材１
８がコア・ロ−ブの少なくとも１つのセグメントに沿っ
てクラッド１６に融着されるような相対的なサイズを有
している。クラッドに対する付加的なロ−ブのセグメン
トの融着が生じうる。しかし、最大のコア部材隔離を与
えるためには、１つのロ−ブ・セグメントだけの融着が
好ましい。上述した相対的なコア部材とクラッド部材の
サイズにすれば、１つのロ−ブ・セグメントだけにおけ
る付着が予想されうる。この場合にも、導波路１５の全
長に対して融着されたセグメントが存在しており、かつ
図４に示された断面の幾何学的形状寸法は導波路の長さ
に沿って実質的に一定である。図３および４に示された
導波路も、図２について上述されたようにダブル・クラ
ッド構造として作成されうる。
【００２６】図１〜４に示された導波路では、延伸用炉
温度と延伸速度の特定の組合せに達しそれが維持される
と、例えば２、７、９、１４ａおよび１９で示されてい
るギャップが形成され、かつ一定のサイズおよび形状に
保持される。これらのギャップはまた、延伸工程時にハ
ンドルを通じてガスをプリフォ−ム内に流し込むことに
よってプリフォ−ム内の圧力を大気圧より約2-3cm高い
値まで高めることによって開かれかつ維持されうる。あ
るいは、プリフォ−ム内の圧力を上昇させ、そしてそれ
に続いてプリフォ−ムの内部圧力を大気圧に戻すことに
よってギャップが開始されうる。典型的には、延伸用炉
の温度が1900〜2300℃の範囲内にありかつ延伸速度が約
2m/secの近傍またはそれより高い値であれば、図１〜４
の断面はサイズと形状を実質的に一定に保持される。
【００２７】次に製造方法の説明のために、図５を参照
する。図５は図４におけるコア部材の前駆体であるコア
・ロッドが作成されるコア・プリフォ−ムの斜視図であ
る。コア・プリフォ−ム２２は断面円形状の従来のプリ
フォ−ムから得られる。プリフォ−ム２２は当業者に知
られた幾つかの手段によって作成されうる。例えば、プ
リフォ−ム２２は円形断面のプリフォ−ムからはじめる
ことによって形成されうる。この円形のプリフォ−ム
は、外付け法、軸付け法および修正化学蒸気沈積を含む
幾つかの製造技術のいずれかによって作成されうる。プ
リフォ−ム２２は、一般に、製造工程で順次的に沈積さ
れうる少なくとも２つのガラス組成で構成される。これ
ら２つのガラス組成のうちの１つは中心領域に対するも
のであり、他の組成は周囲領域に対するものである。中
心領域のガラスの屈折率は周囲領域の屈折率より高い。
円形のコア・プリフォ−ムの対向したプリフォ−ムにノ
ッチ２４および２５が切込まれる。各ノッチの中心から
約９０度のア−クで、円形コア・プリフォ−ムがほぼ平
坦な側面２６および２７を形成するために研削される。
これらのノッチは約0.5cmから約2.5cmまでの範囲の種々
の幅を有し得る。これらのノッチの深さは、領域２８お
よび２９の垂直寸法が約0.1〜1mmとなるようになされ
る。ノッチの断面は、三角、円、矩形または角を丸めた
矩形を含む多数の形状のうちのいずれかでありうる。プ
リフォ−ムの側部を研削することによるサイズの減寸は
ゼロからプリフォ−ム直径の約半分まで変化しうる。
【００２８】好ましい実施例では、側部２６から２７ま
での寸法はノッチ２４および２５の底の間の最小寸法の
約３倍である。また、側部２６または２７の高さと側部
２６から２７の厚さの比は、1.5と3の間である。コアの
中心は上述のように周囲のガラスより高い屈折率を有す
る。コアの中心部と研削された側部２６および２７の間
の領域によって画成されたガラス２８および２９の容積
の約2.5倍である。このような構造となされたコア・プ
リフォ−ムは加熱され、延伸されてブロックＨの形状に
近似したコア・ロッドを形成しうる。１つの実施例で
は、延伸されたコア・ロッドの寸法は、側部２６および
２７の高さに対応した寸法は〜5mm、側部２６から側部
２７までの幅に対応した寸法は〜3mm、そしてノッチ２
４の底からノッチ２５の底までの距離に対応した寸法は
〜1mmとなされる。コア・プリフォ−ム２２の他の構成
はこの実施例とは異なる寸法を有するコア・ロッドを生
ずるであろう。しかし、これらの異なるコア・ロッドで
も、、コア部材の中心が楕円形となるような構成であれ
ば、延伸後に偏波面保存ファイバを生じ得るであろう。
【００２９】本発明によれば幾つかの偏波面保存コア部
材のうちのいずれかを使用しうることを理解すべきであ
る。特に、図３の好ましい実施例は米国特許第５１８０
４１０号に教示された平坦プリフォ−ム法でえられるコ
ア部材を有している。米国特許第５１４９３４９号に教
示されている応力ロッド・プリフォ−ムも本発明の半分
離コア部材と適合し得るコア部材を生ずる。
【００３０】シングル・クラッド半分離コア導波路のた
めの組み立てられた延伸用プリフォ−ムが図６に示され
ている。当業者に公知の方法のいずれかを使用して、最
終的な導波路の仕様によって指定された所要の寸法にク
ラッド・チュ−ブ３２が作成される。コア・ロッド３３
がチュ−ブに挿入され、そしてロッドの端部３５がチュ
−ブの壁の内側上方部分またはガラス・ハンドルの内側
に融着される。コア・ロッドの融着を行うためにト−チ
が使用されうる。コア・ロッド端部３５が周囲の一部分
だけに沿って延伸用プリフォ−ムの本体に融着され、コ
ア・ロッド３３とチュ−ブ３２との間の空間にハンドル
３４の開口３６を通じてアクセスすることができるよう
になされる。コア・ロッド３３が融着されるハンドルま
たは上方チュ−ブのセグメントが適用された熱によって
変形され、コア・ロッドの長さがクラッド・チュ−ブ３
２の内側に自由に懸下されるようになされうる。コア・
ロッド３３は延伸用プリフォ−ムの中心線に沿って懸下
される必要はない。
【００３１】ダブル・クラッド延伸用プリフォ−ムが図
７に示されている。外側クラッド・チュ−ブ４１と延伸
用ハンドル３９は上述のように図６に示されているよう
な構造となされる。内側クラッド・チュ−ブ３７が延伸
用プリフォ−ムの長さに切断される。この長さは外側ク
ラッド・チュ−ブ４１の長さによって決定される。内側
クラッド・チュ−ブ３７とコア・ロッド３８が図示のよ
うにクラッド・チュ−ブ４１に挿入され、かつハンドル
３９またはクラッド・チュ−ブ４１の上方部分に融着さ
れる。内側クラッド３７およびコア・ロッド３８の周囲
の一部分だけがハンドル３９またはクラッド壁４１に融
着され、クラッド４１とクラッド３７の間およびクラッ
ド３７とコア３８の間の空間がハンドル３９の開口４０
と連通するようになされる。延伸用プリフォ−ムにクラ
ッド３７とコア・ロッド３８を融着させる工程時に、コ
ア・ロッドと内側クラッド・チュ−ブがクラッド・チュ
−ブ内に自由に懸下されるように付着領域が変形されう
る。
【００３２】図６または図７に示された構成では、コア
・ロッドはシングルモ−ド、マルチモ−ドまたは偏波面
保存シングルモ−ド設計のものでありうる。
【００３３】組み立てられたプリフォ−ムの延伸が図８
に概略的に示されている。ハンドルに付着されて示され
ているチュ−ブ４２が母材の内部圧力を大気圧以上に上
昇させるための手段を与える。延伸時に、延伸用プリフ
ォ−ムの先端部が延伸用炉のホットゾ−ンに入る。その
ホットゾ−ンは1900および2300℃間の温度で制御され
る。構成ガラスが軟化しそして一緒に流れて、中実のガ
ラス・ストランドがその先端部から延伸され、そしてモ
−タで駆動される延伸機構に挿入されうる。延伸の進行
時に、ホットゾ−ン内へのプリフォ−ムの送り速度、延
伸速度および炉温度を制御することによって導波路の外
径が制御される。
【００３４】シングル・クラド導波路の場合には、コア
部材とクラッドの間がギャップが、プリフォ−ムのクラ
ッド・チュ−ブとコア・ロッドとの間の空間に圧力を印
加するためのアクセス・ポ−トつぉちえチュ−ブ４２を
用いることによって開かれうる。驚くべきことに、コア
・ロッドとクラッド・チュ−ブの間の空間にチュ−ブ４
２を通じてガスを流入させて正の圧力を発生さえること
によってギャップが形成されると、その圧力が大気圧レ
ベルに戻されてもそのギャップが存続する。さらに驚く
べきことには、延伸速度がいったん約2m/cmに到達すれ
ば、プリフォ−ムの内部に正の圧力が印加されなくて
も、ギャップが形成され保持されることが認められた。
目標の幾何学的寸法形状が得られるようにプリフォ−ム
の送り速度と炉温度を調節することによってより高い延
伸速度が得られる。
【００３５】これと同じギャップの開始および存続の現
象が、プリフォ−ムの内部に正の圧力を印加することな
しに、ダブル・クラッド構造について観察された。
【００３６】図１〜４に示されているものと同様の導波
路を生ずるクラッド・チュ−ブおよびコア・ロッド寸法
の実施例は下記のとおりである。
【００３７】実施例１． クラッド直径が約80ミクロン
およびカットオフ波長が1300nmのシングルモ−ド偏波面
保存導波路が下記のようにして作成された。
【００３８】米国特許第５１８０４１０号に教示されて
いるように、楕円形のロッドがプリフォ−ムから延伸さ
れた。最大ロッド寸法は〜5mmであった。I.D.が〜6mmそ
してO.D.が〜25mmのクラッド・チュ−ブが作成され、一
端部を中空のガラス・ハンドルに融着された。コア・ロ
ッドがクラッド・チュ−ブに挿入され、そしてそのロッ
ドの一端部の周囲の一部分がガラス・ハンドルの内側壁
に融着された。
【００３９】組み立てられたプリフォ−ムが約2100℃の
ホットゾ−ン温度を有する延伸用炉に挿入された。プリ
フォ−ムの先端部が軟化し、そしてプリフォ−ム要素が
一緒に流れて追従する中実のガラスフィラメントを有す
る中実のガラスのかたまりがプリフォ-ムの先端部から
落下した。
【００４０】そのガラスフィラメントが延伸および捲き
つけ機構に挿通された。プリフォ−ムの送り速度は約2m
/secの延伸速度を許容するように設定された。
【００４１】延伸速度が目標値に向って上昇すると、コ
ア部材とクラッド部材とのギャップが形成され、そして
延伸工程全体にわたって存続した。どの時点においても
プリフォ−ムの内部に内部圧力は印加されなかった。約
2m/secの一定速度での延伸がプリフォ−ムの残部に対し
て続けられた。
【００４２】このようにして得られた光導波通路は図３
に示されているような断面を有し、クラッド直径が約80
ミクロンであり、そしてコア寸法は米国特許第５１８０
４１０号に記載されているとおりであった。
【００４３】実施例２． クラッド直径が125ミクロン
でカットオフ波長が約1290nmのシングルモ−ド・ステッ
プインデクス導波路が下記の構成要素および方法を用い
て作成された。
【００４４】ゲルマニアをド−プされたシリカの中心部
ガラスと、シリカの周囲ガラスで構成されたコア・ロッ
ド・プリフォ−ムが延伸されて直径〜5mmの断面円形コ
ア・ロッドとなされた。I.D.が〜6mm、O.D.が〜53mmの
クラッド・チュ−ブが作成され、そして一端部を中空の
ガラス・ハンドルに融着された。コア・ロッドがそのク
ラッド・チュ−ブに挿入され、そしてそのロッドの一端
部の周囲の一部分がガラス・ハンドルの内壁に融着され
た。
【００４５】このようにして組み立てられたプリフォ−
ムが約2100℃のホットゾ−ン温度を有する炉内に下降さ
れた。プリフォ−ムの先端部が軟化し、そしてプリフォ
−ムの構成要素が一緒に流動して追従するガラスフィラ
メントを有する中実のガラスのかたまりがプリフォ−ム
の先端部から落下するようになされた。
【００４６】ガラスフィラメントが延伸および捲きつけ
機構に挿通された。プリフォ−ムの送り速度は約2m/sec
の延伸速度を許容するように設定された。
【００４７】延伸速度が約0.5m/secだけ上がると、水の
2-3cmの正圧が、ガス（この場合には空気）をハンドル
を通じて母材の内部に流入させることによって、母材の
内部に印加された。目標延伸速度に達した後で、プリフ
ォ−ム内部圧力が大気圧に戻された。プリフォ−ムの残
部に対して約2m/secの一定速度での延伸が継続される。
【００４８】このようにして得られた光導波路は図１に
示されたような断面を有しており、クラッド直径が約12
5ミクロンであり、そしてコア直径が約9ミクロンであっ
た。
【００４９】実施例３． 図４に示されたものに類似し
た断面を有するダブル・クラッドの偏波面保存導波路が
下記の方法および構成要素を用いて作成された。
【００５０】蒸気沈積技術によってコア・ロッド・プリ
フォ−ムが作成され、そのプリフォ−ムは中心領域と周
囲領域を有しており、中心領域は周囲領域よりも高い屈
折率を有している。幅約6.4mmの直径方向に対向したノ
ッチがコンソリデ−トされたプリフォ−ムに切込まれ、
各ノッチの底とコア領域との間に約1mmの最小寸法の周
囲領域材料を残す。ノッチの中心線からそれぞれ約+90
度および-90度に位置するプリフォ−ム周囲上の点から
はじまって、プリフォ−ムが研削され、そのプリフォ−
ムに対向した平坦な表面が形成され、その結果、コア・
プリフォ−ムの断面がブロックＨの形状に近似したもの
となった。
【００５１】延伸されかつ研削されたプリフォ−ムが加
熱および延伸されてブロックＨの形状に近似した断面を
有するコア・ロッドが形成された。そのブロックＨは脚
の高さが約5mm、脚の幅が約1mm、側面間の寸法が約3m
m、そしてクロスバ−の厚さが約2mmであった。
【００５２】O.D.が約10mmで、I.D.が約10mmのクラッド
材料よりなる第１のチュ−ブが作成され、そして中空の
ガラス・ハンドルに融着された。O.D.が約9mmで、I.D.
が約6mmのクラッド材料よりなる第２のチュ−ブが大き
いチュ−ブに挿入された。コア・ロッドが第２のチュ−
ブに挿入された。第２のチュ−ブとコア・ロッドが、一
端部の周囲の一部分に沿って、ハンドルまたは第１のチ
ュ−ブの内壁に融着された。
【００５３】第２のチュ−ブとコア・ロッドは互いにま
たは第１のチュ−ブに対して必ずしもセンタリングされ
なかった。このようにして組み立てられたプリフォ−ム
が実施例１で説明したように炉内に導入され、そして延
伸された。
【００５４】このようにして得られたファイバは図４に
示されたような断面を有していた。
【００５５】半分離コア、標準通信タイプのシングルモ
−ド導波路の優れた曲げ不感応性が図９のスペクトル減
衰曲線で示されている。このチャ−トには、「ピン・ア
レイ」（pin array）テストにおける２本のファイバの
性能が示されている。テストだれた１本のファイバが一
連のペグの交互の側部に触れるようにアレイ上で製織さ
れる。テスト・ファイバがそれとペグの間に密接な接触
を維持するのに十分なだけの低いテンション状態に保持
される。曲げにおけるファイバの相対的な性能は、実質
的に曲げのない状態にあるファイバと「ピン・アレイ」
上で製織された同じファイバとの間の減衰の差を見出す
ことによって決定される。図９に示された曲線に対する
デ−タを得るために所定の範囲の波長に対して減衰の差
が見出される。
【００５６】
【発明の効果】標準コアおよび半分離コア導波路の測定
値が図９に示されており、それらの導波路は両方とも同
じ延伸用プリフォ−ムから延伸された。その半分離コア
は約200度の円弧の周囲ギャップを有していた。曲げに
よって誘起されるカットオフ波長の低い波長へのシフト
は「非分離」コア・ファイバの場合には100nm以上大き
い。また、長い波長の曲げエッジが「非分離」コア・フ
ァイバの場合には約1200nmにおいて1dB過剰減衰を生
じ、一方、半分離コア・ファイバの場合には、1dB過剰
減衰は約1350nmまで到達しない。
【００５７】２つの半分離コア偏波面保存導波路の曲げ
性能が図１０に示されている。これらの導波路は紫外線
硬化性のアクリレ−ト保護被覆を有していた。このテス
トでは、その導波路の約120メ−トルが長さ9mm、直径63
mmのマンドレル上に捲きつけられた。捲きつけテンショ
ンは５グラム以下であった。マンドレルに捲きつけられ
た導波路が一連の熱サイクルにかけられ、その間に所定
の偏波モ−ドにおけるパワ−が測定された。１つの偏波
モ−ドにパワ−が入射された。ファイバの出口端部にお
いて、パワ−が他の偏波モ−ドで測定され、それによっ
て曲げによって誘起されたモ−ド間の結合の程度を決定
する。この相対的結合は図１０のｙ軸上に示されたｈ係
数で表わされる。相対的に低いｈ係数は偏波モ−ド間の
結合が小さいことを示す。温度サイクルが室温で始ま
り、-60度に進み、それから95度まで進む。パワ−の測
定は連続である。温度の変化率は導波路・マンドレル・
ユニットが常に熱的均衡に近くなるのに十分低い。
【００５８】図１０を参照すると、曲線１は約90度円弧
のコア分離を有する導波路における被結合パワ−であ
る。全体の性能は優れているが、上限と下限の温度領域
だけが0.2の相対的パワ−結合を示した。曲線２は曲線
１のものと同じプリフォ−ムから得られた導波路の場合
である。曲線２の導波路は約270度円弧のコア分離を与
えるように延伸された。パワ−信号が測定ノイズと区別
できないという顕著な結果が得られた。また、曲線２の
導波路はマドレル上で冷却された後で38dBのクロスト−
ク比を有していた。
【００５９】図９および１０のデ−タは半分離コア導波
路の優れた性能を明らかに示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】半分離コア部材と単一のクラッドを有するシン
グルモ−ド・ファイバの断面図である。
【図２】半分離コア部材と第１および第２のクラッドを
有するシングルモ−ド・ファイバの断面図である。
【図３】半分離コア部材と単一のクラッドを有する偏波
面保存導波路の断面図である。
【図４】半分離コア部材と単一のクラッドを有する偏波
面保存導波路の断面図である。
【図５】図４の偏波面保存導波路のためのコア・プリフ
ォ−ムの断面図である。
【図６】シングル・クラッド・プリフォ−ムの垂直断面
である。
【図７】ダブル・ラッド・プリフォ−ムの垂直断面であ
る。
【図８】プリフォ−ムの部分間の空間に正の圧力を印加
する手段を有する延伸用炉内の延伸プリフォ−ムを示す
図である。
【図９】２つの導波路の波長に対する減衰の変化を示す
グラフであり、２つの導波路のうちの一方は標準のシン
グルモ−ド導波路、他方はシングルモ−ド半分離コア導
波路であり、両方とも一連のペグを介して製織されてい
る。
【図１０】２つのマンドレルに巻付けられた半分離コア
導波路の温度に対する減衰の変化のグラフである。
【符号の説明】
１ コア部材 ２ ギャップ ３ クラッド ４ 導波路 ６ コア部材 ５ 導波路 ７ ギャップ ８ クラッド ９ ギャップ １０ クラッド １１ シングル・クラッド導波路 １２ 楕円形のコア部材 １３ クラッド部材 １４ａ ギャップ １５導波路 １６ クラッド １７ 楕円形コア部材中心領域 １８ ロ−ブ状コア部材 １９ ギャップ ２２ コア・プリフォ−ム ２６、２７ 側部 ２８、２９ 領域 ３２ クラッド・チュ−ブ ３３ コア・ロッド ３５ コア・ロッド端部 ３７ 内側クラッド・チュ−ブ ３８ コア・ロッド ３９ ハンドル ４０ 開口 ４１ クラッド・チュ−ブ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光導波通路ファイバにおいて、 中心領域および一体の周囲領域よりなり、前記中心領域
    が前記周囲領域より高い屈折率を有するコア部材と、 前記コア部材の周囲のセグメントに沿って前記コア部材
    の長さのまわりに配置されかつそれに接合されたクラッ
    ド部材を具備し、前記光導波通路ファイバの長さに沿っ
    て前記コア部材と前記クラッド部材との間にギャップを
    形成された光導波通路ファイバ。
  2. 【請求項２】 前記クラッド部材を包囲しかつ前記クラ
    ッド部材の周囲のセグメントに接合された少なくとも１
    つの付加的なクラッド部材をさらに具備し、前記導波路
    の長さに対して前記クラッド部材と前記付加的なクラッ
    ド部材との間にギャップが存在しており、前記接合され
    たセグメントが前記クラッド部材の周囲の50％より小さ
    くかつ0.1％より大きくなされた請求項１の光導波通
    路。
  3. 【請求項３】 前記導波路またはそれのコア部材がシリ
    カガラスで作成されかつ／またはシングルモ−ド、マル
    チモ−ド、および偏波面保存シングルモ−ドよりなるグ
    ル−プから選択されたものである請求項１または２の導
    波路。
  4. 【請求項４】 前記コア部材の前記中心領域が円形また
    は楕円形の断面を有する請求項１、２または３の光導波
    通路。
  5. 【請求項５】 前記クラッド部材および前記コア部材が
    それに沿って接合された前記コア部材の周囲の前記セグ
    メントが軸線方向断面において前記周囲の50％より小さ
    くかつ0.1％より大きくなされている請求項１、２、３
    または４の光導波通路。
  6. 【請求項６】 前記光導波通路がシリカガラスで作成さ
    れ、偏波面保存シングルモ−ドとして構成され、かつロ
    −ブ状の周囲を有しており、前記セグメントが少なくと
    も１つのロ−ブの一部分であるようになされた請求項５
    の光導波通路。
  7. 【請求項７】 光導波通路ファイバを作成する方法にお
    いて、 中心領域および一体の周囲領域を有し、前記中心領域の
    屈折率が前記周囲領域の屈折率より大きい屈折率を有し
    ているコア・ロッドを準備し、 前記コア・ロッドの最大外側寸法より大きい内側寸法を
    有する中空のクラッド・プリフォ−ムを準備し、 前記クラッド・プリフォ−ムをハンドルに固定して配置
    し、 前記クラッド・プリフォ−ム内に前記コア・ロッド固定
    して配置してプリフォ−ム・アセンブリを形成し、 前記プリフォ−ム・アセンブリを延伸して、前記導波路
    の前記コア・ロッドで形成された部分と前記導波路の前
    記中空のクラッド・プリフォ−ムで形成された部分との
    間に連続したギャップを有する光導波通路ファイバを作
    成することよりなる光導波通路ファイバを作成する方
    法。
  8. 【請求項８】 前記延伸工程の少なくとも一部分のあい
    だ前記ハンドルを通じて前記ギャップにガスを流すこと
    により前記プリフォ−ム・アセンブリの内部に正圧を印
    加することによって前記ギャップが形成され、必要に応
    じて、前記正圧が延伸時に維持されかつ水の約2〜3cmに
    維持される請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 前記コア・ロッドを準備する工程が、 コア・ロッド・プリフォ−ムを準備し、 前記コア・ロッド・プリフォ−ムに一対の直径方向に対
    向したノッチを切込み、前記一対のノッチの中心線から
    それぞれ90度および-90度円弧の点において、前記コア
    ・ロッド・プリフォ−ムに平坦な平行面を切削形成し、 前記プリフォ−ムを加熱しかつ延伸してコア・ロッドを
    形成することよりなる請求項７または８の方法。
  10. 【請求項１０】 必要に応じて前記第２のプリフォ−ム
    をハンドルに固定して配置させた後で、前記第１のクラ
    ッド・プリフォ−ムがそれの最大外側寸法より大きい最
    小内側寸法を有する第２の中空クラッド・プリフォ−ム
    内に固定して配置されるようにし、 前記第１のクラッド・プリフォ−ム内に前記コア・ロッ
    ドを固定して配置して３つの部分よりなるプリフォ−ム
    ・アセンブリを形成し、 前記３つの部分よりなるプリフォ−ム・アセンブリを延
    伸して、前記導波路の前記コア・ロッドで形成された部
    分と前記導波路の前記第１のクラッド・プリフォ−ムで
    形成された部分との間の連続したギャップと、前記導波
    路の前記第１のクラッド・プリフォ−ムで形成された部
    分と前記導波路の前記第２のクラッド・プリフォ−ムで
    形成された部分との間の第２の連続したギャップを有す
    る光導波通路ファイバを作成することよりなる請求項７
    〜１０のうちの１つによる方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の連続したギャップが前記第
    １のクラッド・プリフォ−ムで形成された前記部分の周
    囲の50％より大きく99.9％より小さくする請求項１０の
    方法。
JP6103289A 1993-04-20 1994-04-19 光導波通路ファイバおよび光導波通路ファイバを作成する方法 Pending JPH0798418A (ja)

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