JPS63281106A

JPS63281106A - 分散フラット型光フアイバ

Info

Publication number: JPS63281106A
Application number: JP62117297A
Authority: JP
Inventors: Ryozo Yamauchi; 良三山内; Takao Shioda; 塩田　孝夫; Suehiro Miyamoto; 宮本　末広; Takeru Fukuda; 福田　長
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1987-05-14
Filing date: 1987-05-14
Publication date: 1988-11-17

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］この発明は１分散フラット型光ファイバに関するもので
、特に大量生産に向く外付は法やＷＡＤ法を利用して製
造できる構成にしたものである。

［分散フラット型光ファイバについて］（＋）その波長
分散特性：分散フラット型光ファイバは単一モード光ファイバの一
種である。

通常の単一モード光ファイバの分散特性は、第９図のＡ
のように、波長１．３ｐ膣付近でゼロとなる。

また、同図Ｂのように、ゼロ分散波長を、石英系光ファ
イバの損失の小さい１．５５．層付近にした分散シフト
光ファイバも知られている。

その考え方を一歩進めたのが分散フラット型光ファイバ
である。

その波長分散特性は、Ｃのように、ゼロ分散を与える波
長が、１．３〜１．７　ｐ、ｍ程度の領域内に２つ存在
する。

（２）その利点： ■布設当初の光源波長を変更しても、波長分散値の差が
ほとんどなく、システム設計がしやすい。

■２つ以上の光源を用いて、波長多重光通信を行うこと
により、伝送容量を簡単に倍増できる。

（３）その構！（屈折率分布）： ■第１０ａ図の構造：基本的な形で、コア５０のすぐ外側に、それより屈折率
の低い第１クラッド層１０と、第１クラッド層１０より
屈折率の高い第２クラッド層２０とを有している。

■第１ｏｂ図の構造；　第２クラッド層２０の外側に、
それ２０より屈折率の低い第３クラッド層３０がある。

■第１０ｃ図の構造：第３クラッド層３０のさらに外側
に、それより屈折率の高い第４クラッド層４０がある。

［従来の技術］上記のように、分散フラット型光ファイバにおいては、
コア５０の外側の径方向に、屈折率が複雑に上下する多
数の層がある。

屈折率の違いを作るために、石英ガラスに、屈折率を高
めるドーパントや、屈折率を低くするドーパントを添加
する。

屈折率を高めるドーパントとしては、添加の容易さから
、ゲルマニウムが用いられる。

また、屈折率を低くするドーパントとしては、現在フッ
素だけが使用可能である（外にポロンがあるが、１．３
μ厘以上の波長で、石英系光ファイバの損失を急増させ
る）。

そこで、従来の場合は、ｆｊ４１〜第４の各クラッド層
１０〜４０に、それぞれ異なる量（量がゼロの場合も含
む）のフッ素と、それぞれ異なる量のゲルマニウムとを
添加して、所定の屈折率分布を作っていた。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、上記のフッ素には、次の問題がある。

すなわち、ＷＡＤ法や外付は法のように、ガラス微粒子
（以下、スートと呼ぶ）をいったんスートプリフォーム
として堆積させた後、高温雰囲気で加熱して、透明ガラ
スのプリフォームを得る方法では、フッ素のスート内へ
の固定が非常に難しい。

たとえば、ＳｉＦ４と０２とを火炎中に送り込み、酸化
させてフッ素含有５ｉｎ２からなるスートプリフォーム
を作製しても、これを１８００’Ｃ程度の温度で透明ガ
ラス化すると、その多くは気相中に揮散してしまい、透
明ガラスプリフォームにはあまり残らない。

そこで、従来は、光フアイバ各層を順次透明ガラス化し
ながら、プリフォームを作製していかなければならなか
った。

この様子を、上記ｔｏｂ図のタイプのものを作る場合を
例にとって、より詳しく説明する。

１）まず、コアスートプリフォーム５２を作る（第１１
ａ図）。

２）それを加熱炉６２内で透明ガラス化して、コアガラ
ス５４とする（第１１ｂ図）。

３）コアガラス５４を心にして、その上に第１クラツド
スート１２の層を作る（第１１ｃ図）。

４）それをまた透明ガラス化して、第１クラッド付ガラ
ス棒１４とする（第１ｉｄ図）。

５）第１クラツド付ガラス棒１４上に、第２クラツドス
ート２２の層を作る（第１ｉｅ図）。

６）さらにそれを透明ガラス化して、第２クラツド付ガ
ラス棒２４とする（第１１ｆ図）。

７）また、第２クラツド付ガラス棒２４上に、第３クラ
ツドスート３２の層を作る（第１１ｇ図）。

８）さらにそれを透明ガラス化して、最終プリフォーム
３４とする（第１１ｈ図）。

このように、非常に多くの工程を必要とする。

第１０ｃ図の構造のものを作る場合は、さらに工程が増
える。

［問題点解決の基礎となる考え方］上記のことと一部重複するが、まとめて次に述べる。

（１）フッ素は、スートプリフォーム内では、揮散、拡
散が大きいので、希望の場所に固定しにくい。

（２）ゲルマニウムはあまり多量に添加すると、ガラス
のレーり散乱損を増加させて、光ファイバの伝送特性を
劣化させる。

（３）フッ素とゲルマニウムとは、石英の屈折率変化に
対する相加性が成立する。

（４）　ｆｆ１ｌＯａ〜１０ｃ図の型の光ファイバに対
して、電磁学的考察を加えたところ、その伝搬エネルギ
ー分布が、はぼ中心のコア５０と第１クラッド層１０と
に集中していることがわかった。

すなわち、たとえば第ｔｏｂ図の構造では、各領域を伝
搬する光エネルギーの割合は、・コア５０では約５０％、・第１クラッド層ｌＯでは約４０％、・第２クラッド層２０と第３クラッドＭ３０では数％、が標準的な値である。

したがって、仮に第２クラッド層２０以降の領域にゲル
マニウムが多く含まれていても、伝送損失増加への影響
は少ないことが予想される。

［問題点を解決するための手段］以上のことをふまえて、この発明においては、第１ａ〜
ｌｄ図のように。

（１）コア５０の中心部は、屈折率を高めるドーパント
（ゲルマニウムなど）だけであるが、（２）コア５０に
近い領域においては、フッ素の添加量が一定であり、（３）同時に屈折率を高めるドーパントの添加量が半径
方向に変化していて、それにより、半径方向の屈折率が
変化するようにしていることによって、上記の問題の解決を図ったものである。

［その説明］コア５０はゲルマニウムの添加だけである。

フッ素の添加量は、第１ａ、ｌｂ図の場合は、第１クラ
ッド層ｌＯ１第２クラッド層２０とも同じで、また、第
１ｃ、ｌｄ図の場合は、第１クラッド層ｌＯから第３ク
ラッド層３０にかけて同じである。

そして、ゲルマニウムの添加量だけが、各クラッド層ご
とに変化して、各図上段に示したような、屈折率分布を
作っている。

【製造方法〕

上記の構成をとるため、大量生産に向く、外付は法やｖ
ＡＤ法を利用することができるようになる。

（１）外付は法第２図に示すように、外付は法に類似の方法を用いる。

すなわち。

１）適当なドーパントを含むコアガラス５６を準備する
。これは適当量のゲルマニウムを含んでいる。

なおこれには、その屈折率を０．０５％程度変化させる
フッ素などを含んでいてもよいが、あまり多いと屈折率
が低下し、これを相殺するためのドーパント量が増える
ので要注意である。

２）このコアガラス５６の外側に、屈折率を高めるドー
パント（ゲルマニウムなど）を添加した堆積スート３３
を形成する。

そのとき、第１ａ−１ａ図に示したように、最も屈折率
の低い第１クラッド層１０を基準として（ゲルマニウム
の添加量をゼロとして）その外側のｆｊＳ２クラッド層
２０層温０クラツド層３ｏ、−一一一のゲルマニウムの
添加量をそれらの屈折率に応じて変化させる。

第３図に、５ｉＣ１４とＧｅＣ１，の流量のトラバース
回数ごとの変化の一例を示す。

３）こうして得られたスートプリフォームを、上−記第
１ｉｄ図の工程と同様な方法で透明ガラス化する。

すなわち、Ｈｅとフッ素含有ガスとの混合ガス内で透明
ガラス化するとにより、スートプリフォーム全体にフッ
素を添加することができる。

上記のように、このときフッ素は、はぼスート内に均一
にドープされる。またガラスの屈折率に関してはゲルマ
ニウムの効果と相加性が成立するので、所定の屈折率分
布が得られる。

第４図にその屈折率分布を示す。

４）通常はこのままでは、最も外側のクラッドの領域で
、まだ十分な厚みが得られていない。

そこで、必要に応じて、第４図の屈折率分布を有するプ
リフォームの外側に、別途用意した石英ガラス管をかぶ
せる。

また第２図に類似の方法で最糾クラッドガラスを堆積さ
せてもよい。

このときは、製造時に払うべき注意は少なくなる。何故
なら、光エネルギーが主として伝搬する光ファイバの中
心領域はすでに透明ガラスとして形成されているからで
ある。

（２）ＶＡＤ法第５図のように、変形ＶＡＤ法を用いることもできる。

たとえば、上記ｔｊＩ）ｌｄ図に相当する場合は、４本
の酸水素バーナ６０により、コアガラス５６の上に、第
１クラッドスート１２．第２クラッドスート２２．第３
クラッドスート３２．第４クラツドスート４２の層を同
時に形成してスートプリフォームを作る。

それ以後の処理は、上記（１）項の場合と同じである。

［実施例］上記の第５図で示す方法を利用して作製した。

第１〜３クラツド５１０〜３０と第４クラッド層４０の
一部を同時に合成するときの条件を、第１表に示す。

第１表得られたプリフォームの屈折率分布を第６図に示す、こ
のプリフォームの外側に上記のように、石英ガラス管を
かぶせて最終的のプリフォームとした。

それから得られた分散フラット型光ファイバの伝送損失
を第７図に、また波長分散特性を第８図に、それぞれ示
した。

［発明の効果Ｊ材料組成を、コア中心では主としてゲルマニウムをドー
パントとし、その他の領域のうち比較的コアに近い領域
では、均一なフッ素添加と径方向に変化するゲルマニウ
ム添加により、径方向に複雑に上下する屈折率分布を得
ているので、伝送特性の悪化を招くことなく、外付は法
やＶＡＤ法を利用して、容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図〜第１ｄ図は、本発明の分散フラット型光ファ
イバの屈折率分布とドーパン）６度との関係を示す説明
図、第２図は、本発明の分散フラット型光ファイバの製造方
法の一例の説明図で。？ｔＳ３図はそのときのドーパントのトラバース回数ご
との変化を示す説明図、第４図は得られた分散フラット型光ファイバの屈折率分
布図、第５図は本発明の別の製造方法の説明図、第６図は実施
例における屈折率分布図、第７図は同伝送損失特性図、第８図は同波長分散特性図、第９図は、各種単一モード光ファイバの波長分散特性図
、第１０ａ〜第１０ｃ図は、一般的な分散フラット型光フ
ァイバの構造の説明図、第１１ａ−第１１ｈ図は、従来の分散フラット型光ファ
イバの製造方法を工程順に示した説明図。１０：第１クラッド層２０：第２クラッド層３０：第３クラッド層４０：第４クラッド層１２：第１クラツドスート２２：第２クラツドスート３２：第３タラツドスート４２：第４クラツドスート１４：第１クラ−、ド付ガラス棒２４：第２クラツド付ガラス棒３３：堆積スート　　３４：最終プリフォーム５０：コ
ア　　　　　５４，５６：コアガラス５２：コアスート
プリフォーム

Claims

【特許請求の範囲】

（１）波長１．３〜１．８μｍの波長域で、少なくとも
２つの波長で波長分散がゼロとなる分散フラット型光フ
ァイバにおいて、コアを除く領域のうち、少なくとも１つの領域が石英ガ
ラスの屈折率を高めるドーパントとフッ素とを同時に含
有することを特徴とする、分散フラット型光ファイバ。
（２）コアに近い領域においては、フッ素が均一に添加
されると同時に、屈折率を高めるドーパントの添加量が
半径方向に変化することにより、半径方向の屈折率が変
化していることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
記載の分散フラット型光ファイバ。
（３）コアに隣接する第１クラッド層にはフッ素のみを
ドーパントとして含み、第２クラッド層にはフッ素とゲ
ルマニウムを同時に含有していることを特徴とする、特
許請求の範囲第１項または第２項に記載の分散フラット
型光ファイバ。
（４）コアの外側には、コアよりも屈折率の低い層と、
この屈折率の低い層よりは屈折率の高い層とを交互に１
組以上配置したことを特徴とする、特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の分散フラット型光ファイバ。
（５）光ファイバの際外層に、実質的に純粋な石英ガラ
ス層を配置したことを特徴とする、特許請求の範囲第１
項または第２項に記載の分散フラット型光ファイバ。