JPS63217311A - 分散シフトフアイバ及びその製造方法 - Google Patents

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、通信用石英系光ファイバの構造及びその製造
方法に関するものであり、特に波長１．５μｍ帯に零分
散波長を７フトさせたシングルモードファイバ（以下「
分散Ｖフトファイバ」と呼称する）の構造とそのプリフ
ォームの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

石英系光ファイバにおいてその最低損失波長領域である
１、５μｍ帯に零分散波長をシフトさせた分散シフト・
ファイバは、長距離かつ大伝送容量の光通信伝送路とし
て夾用化が進んでいる。分散シフト・ファイバの中でも
、第１図（ａ）に示すような階段型屈折率分布を有する
ものは単純なステップ型屈折率分布を有する分散シフト
ファイバに比べ曲げ損失が小さくなり、実用上の利点が
大きく開発検討が進められている。

（＃考文献１　：　ｒデイスバージョンーシフテツド　
コンヴエツクスーインデツクス　Ｖングルーモード　フ
ァイパース」Ｎ、クワキ他、エレクトロニクス　レター
ズ　１９８５年１２月５日、２１　、ＮＯ，２５／２６
、ｐ、１１８６−１１８７）。第１図（ａ）に示した階
段型屈折率分布では、中央部の屈折率の最も高い部分１
．１（内側コアと称する）と該内側コア１．１を囲む内
側コアより低い屈折率を有する部分１．２（外側コアと
称する）、さらに該外側コア１．２を取り囲む最も屈折
率の低いクラッド部１．３から屈折率分布構造が形成さ
れている。

このような階段型屈折率分布を有する分散シフト・ファ
イバについて、その屈折率分布を形成するガラス組成と
して、内側コアがＧｅＯ２−ＳｉＯ２、外側コアが８１
０！、　クラッド部がＦ−ＳｉＯ２からなるものが提案
されている（参考文献２　：　ｒディス、バージョン−
シフチットファイバーズ　ウィズ　）〜オリン　アッデ
ッドクラツヂイング　バイ　ザ　ベイバー　フェイズ　
アク・Ｖアル　デポジッＶ：！ン　メソッド」、Ｈ，ヨ
コタ他、テクニカル　ダイジェスト　オントビ力ｐ　ミ
ーティング　オン　オデデイカμファイバー　コミユニ
ケイＶｇン（アトランタ、１９８６）ペーパーＷＦ２）
。光ファイバの屈折率分布は、Ｓ１０．ガラスにＧｅ０
１　を屈折率増加成分として添加することによって得ら
れるのが最も一般的である。しかしながらＧｅＯ２添加
量を多くすると、ガラスのレイリー散乱が増加して伝送
損失が高くなる、或いはＧｅＯ２→ＧｅＯの還元に基づ
くと考えられる紫外域での電子４移吸収が増加し、その
影響が使用波長域である１、５μ凱帯にまで及びやはり
伝送損失が高くなる。そこで上記組成では、クラッド部
にＦを添加しクラッド部の屈折率を下げ、内側コアのみ
にＧｅ０１を添加し、（）ｅｏｌ　ｍ論量を下げ、伝送
損失の低減を図ろうとしている。これまで本発明者等は
、この考えに基づき、第２図に示すような内側コア２−
１がＧａｏｌ　−５ｉ０２、外側コアｚ２がＳｉｎ、、
　クフー／ド部ｚ３がＦ−ＳｉＯ．であって、図示の屈
折率分布と組成を有する公衆りフトファイバを試作し、
波長１．５５μ汎における伝送損失を（Ｌ　２５　ｄＢ
／ｋｍ　まで低減することができている。なお第２図中
ａ、ｂ％Ｃは各部分の直径を表し、ａは５μｍ、ｂは９
μｍ１Ｃは１２５μｍである。（参考文献ｓ　：　ｒｔ
ｓμｍ帯分散シフトリング〜モードファイバの伝送特性
」重松、全会、田中、田中、渡辺、鈴木１、電子通信学
会技術研究報告　０ＱＲ８６−９？）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、内側コアがＧｅＯ２−８１０１、外側コ
アが８１０２、クラッド部がＦ−８１０，からなる階段
型屈折率分布を有する分散シフトファイバにおいては、
波長１．５５μｍにおいてα２３ｄＢ／ｋｎ）の伝送損
失は得られているがさらに低損失化を図ることが困難で
あった。

本発明は、さらなる伝送損失の低減を可能とする新規な
構造の分散シフトファイバ及びその製造方法を提供しよ
うとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は内側コアがＧｅ−８ｉｎ、１．外側コアがＦ−
ＳｉＯ２、クラツド部がＦ’−８１０，からなっておシ
階段状屈折率分布を有することを特徴とする分散シフト
ファイバを提供する。

さらに、本発明はＧｅ０１−５ｉ０２　　からなる内側
コア用ガラス体を、Ｆ−８１０，からなるパイプ状の外
側コア用ガラス体中に挿入して加熱一体化することによ
り、内側コアと外側コアからなる複合体ＣＩ）を形成す
る工程と、該複合体（ｆ）をＦ−８１０，からなるパイ
プ状のクラッド部用ガフ１体の中空部内に挿入して加熱
一体化することによυ、内側コア、外側コアコア及びク
ラッド部からなる複合体（ＩＩ）を形成する工程とを有
することを特徴とする内側コアがＧｅ−８ｉＯ１、外側
コアがＦ−ＳｉＯ２、クラツド部がＦ−ＳｉＯ２からな
り階段状屈折率分布を有する分散シフトファイバの製造
方法を提供する。

まず、本発明の基となった考え方から説明する。第２図
に示した従来のファイバ構造において、さらなる低損失
化が困難であった理由、すなわち、伝送損失劣化要因と
しては、次のことが考えられる。■内側コアに含有され
るＧａｏｌのためにレイリー散乱損失が高くなったシ、
或いは線引等の高温加熱過程において、通常４価のＧｅ
が還元されて２価の状態に変化して、これが紫外域に吸
収を有する電子遷移の吸収中心番 となり、波長１．５μｍ帯にまでその影響が及ぶこと、
■ＧｅＯ２を含有する内側コアとＦを含有するクラッド
部に挟まれｐ８１０．からなる外側コアの部分は、他の
部分に比して線引等の高温加熱過程における粘性が高く
なり、線引時にかかる張力が外側コアの部分に集中して
外側コアの部分に欠陥を生じ、やはヤ紫外域での吸収の
原因となることなどである。

上記のような考察に基づき、本発明のととくＦを外側コ
アに添加することがより一層の低損失化にとって有効で
あることが考えられる。即ち上記伝送損失劣化要因■に
対しては、外側コアにＦを添加し、その屈折率を下げる
ことＫより内側コアの屈折率を上げるための内側コアへ
のＧｅ０１添加量をさらに低減できるので、その結果、
Ｇｅ０１　に起因するレイリー散乱損失及び紫外域での
吸収損失の影響を低減できると考えられる。

また伝送損失劣化要因■に対しては、外側コアにＦを添
加してその粘性を下げ、内側コア及びクラッド部に近づ
けることにより、低減可能と考えられる。

但し、外側コア部とクラッド部の屈折率差を所要分だけ
保つためには、外側コアにＦを添加した場合、クラッド
部へのＦ添加量を増してクラッド部の屈折率をより下げ
ておく必要がある。

尚本発明の構造を有する分散シフトファイバの製造方法
については実施例にて詳述する。

〔実施例〕

実施例 １）内側コア用ガラス体の作製 第３図に示す構成にてＧｅｏ、　−５ｉ０２　　からな
る内側コア用多孔質ガラス体をＶＡＤ法にて合成した。

第３図において五１はガラス微粒子合成用バーナーであ
り、該バーナーＡ　Ｉ　Ｋ　５ｉＣｔ。

５３０　ｃｃ／分、ＧａＣｌ２　５　Ｓ　ｃｃ／分、Ａ
ｒ１．５ｔ／分、Ｈ，Ｌ５ｔ／分、０，７．５ｔ／分を
供給して火炎中でガラス微粒子を合成して出発石英棒五
２の先端にガラス微粒子を堆積せしめるとともに出発石
英棒五２を上方に回転させつつ引上げていくことにより
軸方向に多孔質ガラス体五３を形成した。なお五４は排
気管である。

これにより得られた内側コア用多孔質ガラス体は外径９
０■φ、長さ５００ｍ、重量６ｒＪＤｆ／であった。

該多孔質ガラス体をＨｅ：Ｃ４＝１００　：　６の雰囲
気中で１０５０℃に加熱して脱水処理を施したのち、Ｈ
ｅｌｏＱ％Ｏ雰囲気中で１６００℃に加熱し透明ガラス
化した。透明ガラス化後の外径は３５■φ、長さは２０
０■であった。

この内側コア用透明ガラス母材を電気抵抗炉で約１８０
０℃〜１９００’Ｃに加熱して１ｏ■φの径まで延伸し
たのち、４００−の長さに分割した。この際の加熱源と
して酸・水素火炎などのＯＨ分を発生するものを用いる
とガラス母材中ＫＯＨ基が拡散浸透し、伝送損失劣化の
原因となるので、電気抵抗炉などのＯＨ成分を発生しな
い熱源を用いる必要がある。

２）外側コア用ガラス体の作製 第３図に示す構成にて８１０．のみからなる外側コア用
多孔質ガラス体をＶＡＤ法にて合成した。ガラス微粒子
合成用バーナー五１には５１ｃ４１５０　Ｇ　ｃｃ／分
、Ａｒ１２ｔ／分、Ｈ２３０ｔ／分、０，５５ｔ／分を
供給して外径１１０ａｍφ、長さ６００■、重量１１０
０ｇの外側コア用多孔質ガラス体を形成した。

該外側コア用多孔質ガラス体をＨｅ：Ｃｌ３　　ｗｌｏ
ｏ：５の雰囲気中で１０５０℃に加熱して脱水処理を施
したのち、Ｈｅ：ＳｉＦ４　＝　１００　：　３の雰囲
気中で１２５０℃に加熱してＦ添加処理したのち、Ｈｅ
：ＳｉＦ、　　”　１０００　：　Ｓｏ雰囲気中で１６
００℃に加熱し透明ガラス化を行った。

透明ガラス化後の外径は４５■φ、長さは２８０露であ
シ、Ｆが均一に約０６重ＩＩｋチ含有されていた。

この外側コア用透明ガラス母材の中心に超音波穿孔機を
用いて１５ｍ＋φの穴をあけパイプ状としたのち酸水素
火炎による加熱により、外径５０８φ、内径１０■φに
なるように延伸したのち長さ５００ｍに分割した。さら
に内部にＳＦ６を流しつつ外部より加熱し、内径が１３
ｍになるまで内壁面のエツチング平滑化処理を行った。

３）内側コア用ガラス体と外側コア用ガラス体の一体化 １）で作製した内側コア用透明ガラス体（直径１０ｍφ
、長さ４００■）を、２）で作製したパイプ状の外側コ
ア用透明ガラス体（外径３０■φ、内径１０１１１１φ
、長さ３００箇）の中に挿入した後、第４図に示すよう
な構成でガラス旋盤を用いて加熱一体化を行った。第４
図において、４．１は、内側コア用透明ガラス体、４．
２は外側コア用透明ガラス体であり、４．３は加熱用の
酸・水素バーナーである。４．４は支持用ダミー石英管
であり、外側コア用透明ガラス体４．２の両端に接続さ
れて図示されていない旋盤のチャックに固定される。チ
ャックを回転させつつ、酸・水素バーナー４．５を外側
コア用透明ガフス体４．２の片端よシ移動させて外側コ
ア用透明ガラス体４．２を加熱収縮させていくことによ
って、内側コア用透明ガラス体４．１と外側コア用透明
ガラス体４．２の一体化を行う。この際内側コア用ガラ
ス体４．１と外側コア用ガラス体４．２の隔間をＣｔ、
等の脱水作用のあるガスを含む雰囲気にしておくことが
、内側コアと外側コアの界面へのＯＨ基混入防止のため
に好ましい。このようにして得られた内側コアと外側コ
アからなるコア用複合ガラス体の屈折率分布を第５図に
示す。５．１は内側コア、！ｌＬ２は外側コアである。

得られたコア用複合ガラス体は第５図のｄが１０箇、ｔ
すなわち外径が２６ｍ、長さが２５０−であった。次に
本コア用複合ガラス体の外周部は酸水素火炎によって加
熱されており、ｏＨ基によって汚染されている。そこで
外周部を機械的に外径２５■φになるまで、５Ｔ削し、
ＯＨ基汚染層を除去したのち、このコア用複合ガラス体
を電気抵抗炉加熱により五８露φにまで延伸したのち４
５０−の長さに分割した。

これをコア用複合ガラス体（１）とする。

４）クツラド用ガラス体の作製 ２）にて得た外側コア用多孔質ガラス体と同様の多孔質
ガラス体をＨｅ：ＣＡ、−１００：　５の雰囲気中で１
０５０℃に加熱して脱水処理を施したのち、Ｈｅ：Ｓｉ
Ｆ４−１００　：　４の雰囲気中で１２５０℃に加熱し
Ｆ添加処理し、しかるのちにＨｅ：ＳｉＦ４−１００　
：　４の雰囲気中で有されていた。

この透明ガラス体の中心に超音波穿孔機を用いて８■φ
の穴をあけパイプ状としたのち、酸・水素火炎による加
熱により、外径２２．５■φ、内径４Ｗφになるまで延
伸したのち、長さ５０〇−に分割した。さらに内部にＳ
Ｆ６を流しつつ外部より加熱して内径が７ＩＩＩｌｌφ
になるまで内壁面のエツチング平滑化処理を行った。

５）コア用複合ガラス体ＣＩ）とクラッド用ガラス体の
一体化 ３）で作製したコア用ガラス体（Ｉ）をリテ作製したパ
イプ状りフッド用ガッス体の中空部内に挿入したのち、
３）で行ったものと同様の方法で加熱一体化処理を行っ
た。得られた内側コアと外側コアさらにクツラド部から
なる複合体０の屈折率分布構造を第１図（１））に示す
。第１図（ｂ）においてでは１．６５ｍ、ｇは五８■、
ｈは１＆５ｓｍである。

６）ファイバ化 ５）で得られた複合体■を酸・水素火炎を用いて１５■
φに延伸したのち第６図に示す構成で複合体回外周部上
に５ｉＯ１のみからなる多孔質ガラス体を形成した。第
６図において＆１はガラス倣粒子合成用バーナー、＆２
は複合体（６）であり、＆３はダミー石英棒である。ガ
ラス倣粒子合成用バーナー＆　Ｉ　ＫＳｉＣ６４１８０
０ｃｃ／分、Ａｒ１２ｔ／分、Ｈ２３５ｔ／分、ｏ２３
５ｔ／分を供給して火炎中でガラス微粒子を発生させて
、複合体＠＆２の上端部分にガラス微粒子を堆積せしめ
るとともに、ダミー石英棒＆３を介して複合体＠＆２を
回転させつつ上方に引上げていくことにより軸方向に多
孔質ガラス体部＆４を形成した。この多孔質ガラス体部
６．４に４）での脱水、弗素添加、透明化と同様の加熱
処理を施し透明ガラス化した。なおこの透明ガラス体の
外径は５５■であり、透明ガラス化時、多孔質ガラス部
の収縮力により複合体（社）は約２１＋ｗφにまでに太
くなった。この透明ガラス体を外径２５ｍ＋にまで延伸
したのち、外径１２５μｍに線引した。

７）特性 第７図に　６）で得られた本発明の階段状屈折率分布を
有する分散シフトファイバの伝送損失スペクトルを実線
で示す。波長１，５５μｍで０、２０２　ｄＢ／にのま
で低損失化が図られている。

また比較例として第２図に示した構造を有するファイバ
の伝送損失スペクトルを第６図に破線で示す。１．５５
４　ｍでα２５　ｄＢ／ｋｍ　　と比較的低損失ではあ
るが、短波長領域にいくにつれ、両者の伝送損失の差が
広がっている。このことは本発明により前述したような
紫外域での損失劣化要因が低減できており、その結果、
１．５５ａｍにおいて０．２５　ｄＢ／ｋｍから（］、
　２０２　ｄＢ／ｋｍ＋へという伝送損失低下が実現で
きていることを示している。

尚本実施例では、ファイバ外径とコア径の比率を所定値
に合わせるため内側コア、外側コア、クラッド部の複合
体０の外周部にさらにクラッド部と同組成のＦ−３ｉ○
２ガラスを合成する方法を示しているが、本発明はこの
ような方法に限定されるものではない。例えば厚肉のパ
イプ状りヲツド用透明ガラス体を用いることにより、複
合体（ロ）のみでそのまま線引ファイバ化する方法等も
本発明の一応用例として考えられる。

また、外側のクラッド部を合成する方法としては、第６
図で示したよりな構成に限定されるものではなく、例え
ば第９図に示すように複合体＠ａ２を水平方向或いは垂
直方向にセットして、複合体＠＆２とバーナ＆１とを相
対的に左右上下に移動させる方法を用いてもよい。第９
図のａ３はダミー石英棒である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように外側コアにＦを添加する
ことによりＧｅＯ２に起因するレイリー散乱、Ｇｅ○、
及び内側コア、外側コア、クラッド部間の粘度差に起因
する紫外域に吸収を有する伝送損失劣化要因を低減でき
るので、階段型分散シフトファイバの低損失化に効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係わる階段型屈折率分布の説明
図、第１図（ｂ）は本発明の内側１コア、外側１コアと
クラッド部からなる複合体０の屈折率分布構造を示す図
、第２図は従来の屈折率分布の偽造例を示す図である。 第３図ないし第６図は本発明のファイバを製造する実施
態様の説明図であって、第３図は内側コア用多孔質ガラ
ス体の作成方法の説明図、第４図は内側コア用透明ガラ
ス体とパイプ状外側コア用透明ガラス体の加熱一体化方
法の説明図、第５図は内側コアと外側コアの複合体（Ｉ
）の屈折率分布構造例を示す図、第６図は複合体０の外
周部に多孔質ガラス体を堆積させる方法の説明図である
。 第７図は本発明ファイバと従来ファイバの伝送損失スペ
クトＡ／の比較を示す図、第８図は本発明において複合
体０の外周部に多孔質ガラス体を堆積させる別の方法の
説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側コアがＧｅ−ＳｉＯ＿２、外側コアがＦ−Ｓ
   ｉＯ＿２、クラツド部がＦ−ＳｉＯ＿２からなつており
   階段状屈折率分布を有することを特徴とする分散シフト
   フアイバ。
2. （２）ＧｅＯ＿２−ＳｉＯ＿２からなる内側コア用ガラ
   ス体を、Ｆ−ＳｉＯ＿２からなるパイプ状の外側コア用
   ガラス体中に挿入して加熱一体化することにより、内側
   コアと外側コアからなる複合体（ I ）を形成する工程
   と、該複合体（ I ）をＦ−ＳｉＯ＿２からなるパイプ
   状のクラツド部用ガラス体の中空部内に挿入して加熱一
   体化することにより、内側コア、外側コア及びクラツド
   部 からなる複合体（II）を形成する工程とを有することを
   特徴とする内側コアがＧｅ−ＳｉＯ＿２、外側コアがＦ
   −ＳｉＯ＿２、クラツド部がＦ−ＳｉＯ＿２からなり階
   段状屈折率分布を有する分散シフトフアイバの製造方法
   。