DE60217982T2 - Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine optische Faser mit Löchern (Bohrungen), die sich entlang ihrer Achse erstrecken.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Was eine optische Faser mit Löchern, die sich entlang der Achse erstrecken, betrifft, gibt es eine sogenannte löchrige Faser (holey fiber) (die auch als "mikrostrukturierte optische Faser" oder "photonische Kristallfaser" bezeichnet wird). Die löchrige Faser ist eine optische Faser, die aus einem Hauptmedium, wie beispielsweise Silicaglas, und einem Ergänzungsmedium, wie beispielsweise einem Gas, zusammengesetzt ist. Eine chromatische Dispersion mit einem großen Absolutwert und eine geringe Fleckgröße (mode field diameter) kann erreicht werden, indem die Unterschiede der effektiven Brechungsindices zwischen dem Kern und dem Mantel unter Verwendung der großen Differenz der Brechungsindices zwischen dem Hauptmedium und dem Ergänzungsmedium ausgenutzt werden. Ein großer Absolutwert der chromatischen Dispersion ist für die Dispersionskompensation wünschenswert, und eine geringe Fleckgröße ist geeignet für die Verwendung nicht-linearer optischer Effekte. Es wird erwartet, dass eine löchrige Faser für ein optisches Kommunikationssystem verwendet wird. Es gibt eine Beschreibung einer löchrigen Faser in D. J. Richardson, et al.: Proc. ECOC 2000, Band 4, Seiten 37-40, (September 2000).
  • Ebenso ist ein Herstellungsverfahren für eine löchrige Faser im US-Patent 5,802,236 offenbart. Gemäß diesem Patent werden mehrere Silica-Kapillarröhrchen an einem Ende verschlossen und in eine dicht gepackte Anordnung gebündelt, wobei das zentrale Kapillarröhrchen ersetzt wird durch einen Silicastab. Als nächstes wird ein Silicarohr über den gebündelten Silica-Kapillarröhrchen angeordnet und man läßt es auf das Bündel kollabieren. Die resultierende Vorform wird in den heißen Bereich eines Durchziehofens gegeben, so dass die unverschlossenen Enden der Kapillarröhrchen erhitzt und in eine Faser gezogen werden.
  • Der Übertragungsverlust einer solchen herkömmlichen löchrigen Faser ist jedoch hoch. Beispielsweise ist der Übertragungsverlust bei 1.550 nm Wellenlänge 0,24 dB/m in P. J. Bennett, et al.: Opt. Lett., Band 24, Seiten 1203-1205, (1999). Er ist sehr hoch, verglichen mit 0,2 bis 0,3 dB/km, welcher ein typischer Wert des Übertragungsverlusts einer optischen Faser ist, die in einem optischen Kommunikationssystem praktisch verwendet wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist ein erfindungsgemäßes Ziel, ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser mit einem oder mehreren Löchern (Bohrungen), die sich entlang ihrer Achse erstrecken, die einen niedrigeren Übertragungsverlust hat, zur Verfügung zu stellen.
  • Um diese Ziele zu erreichen, wird ein Verfahren zur Herstellung einer optischen Faser zur Verfügung gestellt, das einen ersten Arbeitsgang zur Ausbildung einer Vorform mit mindestens einem Loch, das sich entlang ihrer Achse erstreckt, einen zweiten Arbeitsvorgang zum Erwärmen der Vorform, um die Innenseite ihres Lochs zu trocknen, und einen dritten Arbeitsvorgang zum Ziehen der Vorform in eine optische Faser, umfasst.
  • In einer Ausführungsform kann das Loch ein Durchgangsloch sein und der zweite Arbeitsvorgang kann durchgeführt werden, während ein trockenes Gas durch das Durchgangsloch hindurchströmt. Das Loch kann ein verschlossenes Ende haben und der zweite Arbeitsvorgang kann durchgeführt werden, während die Löcher mit einem verschlossenen Ende mit einem trockenen Gas gefüllt werden. In diesem Fall kann der Arbeitsgang der Zufuhr des trockenen Gases in die Löcher mit einem geschlossenen Ende und das Verfahren der Entnahme des Gases aus dem Inneren des Lochs abwechselnd wiederholt werden. Was die Löcher mit einem verschlossenen Ende betrifft, kann der zweite Arbeitsvorgang durchgeführt werden, während das Innere der Löcher einem verringerten Druck zur Evakuierung unterzogen wird.
  • Im ersten Arbeitsvorgang kann eine Vorform mit Löchern unter Verwendung eines Perforationswerkzeugs aus einem säulenförmigen Glasstab gebildet werden, oder sie kann gebildet werden, indem mehrere Silica-Kapillarröhrchen zusammengesetzt werden und die gebündelten Röhrchen in ein Umhüllungsrohr eingesetzt werden.
  • Im zweiten Arbeitsvorgang kann die Vorform auf eine Temperatur gleich oder mehr als 800°C erhitzt werden. Das trockene Gas kann einen Taupunkt von –50°C oder weniger haben. Das Gas kann ein oder mehrere Inertgase, wie beispielsweise N2, He oder Ar mit einem Molenbruch gleich oder mehr als 85% enthalten. Das Gas kann mindestens eines von aktiven Gasen mit einem Dehydratationseffekt, wie beispielsweise HF, F2, Cl2 oder CO einschließen.
  • Im dritten Arbeitsvorgang kann der Druck in den Löchern eingestellt werden. Diese Ausführungsformen der ersten bis dritten Arbeitsvorgänge können in unterschiedlichen Kombinationen durchgeführt werden.
  • Ein optionaler Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Arbeitsvorgang zur Glättung der inneren Wandoberfläche des Lochs vor dem zweiten Arbeitsvorgang oder ein Verfahren zur Trockenätzung der inneren Wandoberfläche des Lochs vor dem zweiten Arbeitsvorgang.
  • Ein optisches Kommunikationssystem schließt eine oder mehrere der zuvor erwähnten optischen Fasern ein. Die zuvor erwähnten optischen Fasern können als eine optische Transmissionsleitung oder eine die Dispersion kompensierende Einheit oder als ein Teil eines optischen Verstärkers eingeschlossen sein, so dass die Eigenschaften eines optischen Kommunikationssystems im Hinblick auf die Übertragungsdistanz und die Übertragungskapazität verbessert werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen werden nur zum Zweck der Illustration gegeben und sollen den Bereich der Erfindung nicht einschränken.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform einer optischen Faser, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, zeigt.
  • 2 ist eine Perspektivansicht, die ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Vorform mit Löchern zeigt.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Vorform zeigt.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Vorform zeigt.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht, die eine andere Vorform zeigt.
  • 6 ist eine Perspektivansicht, die ein weiteres Beispiel des Verfahrens zur Herstellung einer Vorform mit Löchern zeigt.
  • 7 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verfahren zur Entfernung der OH-Gruppe, die an der Wandoberfläche einer Vorform vorliegt, zeigt.
  • 8 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Verfahren zur Entfernung der OH-Gruppe, die an der Wandoberfläche einer Vorform vorliegt, zeigt.
  • 9 ist ein Graph, der ein Beispiel des Übertragungsverlusts einer optischen Faser mit Löchern zeigt.
  • 10 ist ein Graph, der ein weiteres Beispiel des Übertragungsverlusts einer optischen Faser mit Löchern zeigt.
  • 11 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Kommunikationssystems zeigt, das mit einer die Dispersion kompensierenden Einheit, welche die in 1 gezeigte optische Faser einschließt, ausgestattet ist.
  • 12 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Kommunikationssystems zeigt, das mit einer optischen Übertragungsleitung, welche die in 1 gezeigte optische Faser einschließt, ausgerüstet ist.
  • 13 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines optischen Kommunikationssystems zeigt, das mit einem weiteren Typ optischer Übertragungsleitung, welche die in 1 gezeigte optische Faser einschließt, ausgerüstet ist.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen betrifft dieselbe Zahl dasselbe oder ähnliches, um doppelte Erläuterung zu vermeiden. Die Verhältnisse der Abmessungen in den Zeichnungen decken sich nicht notwendigerweise mit der Erläuterung.
  • Der Absorptionsverlust infolge der Verunreinigungen, die an der inneren Wandoberfläche der Löcher, die sich entlang der Achse einer optischen Faser erstrecken, vorliegen, tragen signifikant zum Übertragungsverlust der optischen Faser bei. Bei der Wellenlänge von 1.400 nm bis 1.600 nm, die für ein optisches Kommunikationssystem verwendet wird, trägt die Absorption durch die OH-Gruppe am signifikantesten zu dem Übertragungsverlust bei. Es ist folglich wichtig, die Konzentration der OH-Gruppen zu verringern, die an der inneren Wandoberfläche der Löcher einer Faser vorliegen, um die Faser für ein optisches Kommunikationssystem zu verwenden. Die vorliegende Erfindung beruht auf einer solchen Erkenntnis.
  • 1 ist eine Schnittansicht, die eine Ausführungsform einer optischen Faser zeigt, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. In 1 ist die optische Faser 1 aus einem Kern 2, der aus Silicaglas, dem GeO2 zugesetzt ist, besteht, und einem Mantel 3 zusammengesetzt, der aus reinem Silicaglas besteht und den Kern 2 umgibt. Mehrere Löcher 4, die sich entlang der Faserachse erstrecken, sind um den Kern 2 in dem Mantel 3 herum gebildet. In einer optischen Faser, wie beispielsweise der Faser 1, ist Licht mit einer bestimmten Wellenlänge in dem Kern 2 durch Totalreflexion eingesperrt und wird so hindurch übertragen.
  • Der Kern 2 kann aus reinem Silicaglas gebildet sein, und der Mantel 3 kann aus Silicaglas gebildet sein, das mit F dotiert ist. Entweder der Kern 2 oder der Mantel 3 oder beide können mit einem Dotierungsmittel, wie beispielsweise TiO2, B2O3, oder P2O5 dotiert sein, so dass der Brechungsindex des Kerns 2 größer ist als diejenige des Mantels 3.
  • Im folgenden wird das Verfahren zur Herstellung der zuvor erwähnten optischen Faser 1 beschrieben. Zuerst wird eine Vorform der optischen Faser 1 gebildet. 2 zeigt ein Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der Vorform.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird zuerst eine säulenförmige Vorform 5 hergestellt. Diese Vorform 5 umfasst einen Kernbereich 6, der aus Silicaglas besteht, das mit GeO2 dotiert ist, und einen Mantelbereich 7, der aus reinem Silicaglas besteht und den Kernbereich 6 umgibt. GeO2 wird zu dem Kernbereich 6 hinzugegeben, so dass die Differenz des relativen Brechungsindex zwischen dem Kernbereich und dem Mantelbereich 7 zu einem gewünschten Wert (z.B. 0,3%) wird. Eine massive Vorform, wie beispielsweise die Vorform 5, kann gebildet werden mit einem Verfahren, wie beispielsweise dem VAD-Verfahren, dem MCVD-Verfahren oder dem OVD-Verfahren.
  • Dann werden mehrere Durchgangslöcher 9, die sich entlang der Vorformachse erstrecken, um den Kernbereich 6 in dem Mantelbereich 7 der Vorform 5 herum ausgebildet, indem mit einem Perforationswerkzeug 8 mit einem Rand, der Diamantkörner an seiner Oberfläche hat, gebohrt wird. Die Durchgangslöcher 9 werden die Löcher 4 der optischen Faser 1, indem gezogen wird, wie später beschrieben. Beispielsweise ist der Durchmesser der Durchgangslöcher 9 3 mm und die Länge der Durchgangslöcher 9 (die Höhe der Vorform 5) ist 300 mm. So kann die Vorform mit den Durchgangslöchern 9 leicht in hoher Ausbeute hergestellt werden. Die Vorform hat keinerlei Hohlraum, außer den durch das Perforationswerkzeug 8 gebildeten Löchern. Folglich besteht keine Bedarf, Verunreinigungen zu entfernen, die andernfalls in einem solchen Hohlraum vorliegen würden. Infolge dessen ist es möglich, die für die Entfernung der OH-Gruppe in dem zweiten Arbeitsvorgang erforderliche Zeit zu verkürzen, und die Herstellungskosten können verringert werden. Ebenso kann die Kontraktion der Löcher während des Arbeitsvorgangs des Ziehens ohne weiteres unterdrückt werden, indem der Druck in den Löchern der Vorform eingestellt wird.
  • Die Durchgangslöcher 9 können ebenso gebildet werden, indem die Vorform 5 erweicht wird und ein Perforationswerkzeug, das aus einer Substanz hergestellt ist, deren Schmelzpunkt höher ist als die Erweichungstemperatur des Silica, in die Vorform geschoben wird, anstelle dessen, dass die Durchgangslöcher 9 unter Verwendung des Perforationswerkzeugs 8 mit einem Rand, der Diamantkörner an seiner Oberfläche hat, ausgebildet werden.
  • Es ist möglich, den Kernbereich 6 und den Mantelbereich 7 der zuvor erwähnten Vorform 5 aus dem Silicaglas, dem Dotierungsmittel wie GeO2, F, TiO2, B2O3 oder P2O5 zugesetzt werden, auszubilden. Der Brechungsindex kann in der Vorform 5 geändert werden, indem die Menge von Dotierungsmitteln in der Vorform 5 geändert wird. In diesem Fall ist es möglich, eine optische Faser zu erhalten, die eine gewünschte chromatische Dispersion und Fleckgröße hat. Ebenso werden die Position der Durchgangslöcher 9 und das Material-Brechungsindexprofil der Vorform 5 so ausgewählt, dass Licht mit einer gegebenen Wellenlänge eingesperrt wird, um so durch den Kern 2 der optischen Faser 1 durch Totalreflexion oder Bragg-Reflexion geleitet zu werden.
  • Die Durchgangslöcher, welche die Löcher einer optischen Faser werden, können auch angeordnet werden, wie in den 3 bis 5 gezeigt ist.
  • In dem in 3 gezeigten Aufbau sind mehrere Durchgangslöcher 9A in der Vorform 5A, die aus Silicaglas besteht, angeordnet und folglich umgibt ein Mantelbereich 7A den Kernbereich 6A, wo der Füllungsanteil der Löcher geringer ist als in dem Mantel. Eine optische Faser, die aus der Vorform 5A hergestellt ist, kann Licht sich in axialer Richtung der Faser fortpflanzen lassen, indem das Licht durch Totalreflexion in dem Kern eingesperrt wird. Es ist möglich, eine gleichwertig große Differenz des Brechungsindex zwischen dem Kern und folglich dem Mantel zu erreichen und eine chromatische Dispersion mit einer großen absoluten Größenordnung und einer kleinen Fleckgröße zu erzielen. Ersteres ist wünschenswert für die Anwendung für die Dispersionskompensation und letzteres ist wünschenswert für die Verwendung nicht-linearer optischer Effekte.
  • In dem in 4 gezeigten Aufbau sind mehrere Durchgangslöcher 9B in einer Vorform 5B angeordnet, die aus Silicaglas besteht, und folglich ist ein Kernbereich, der ein Durchgangsloch 6B einschließt, von einem Mantelbereich 7B umgeben, der ein regelmäßiges Brechungsindexprofil in Richtung des Durchmessers hat.
  • Ebenso können, wie in 5 gezeigt ist, mehrere Durchgangslöcher 9C in einer Vorform 5C, die aus Silicaglas besteht, angeordnet sein, so dass ein Kernbereich, der ein Durchgangsloch 6C einschließt, von einem Mantelbereich umgeben ist, der ein regelmäßiges Brechungsindexprofil in dem Abschnitt hat. Wenn eine optische Faser mit dem in 4 und 5 gezeigten Aufbau gebildet wird, ist es möglich, Licht in axialer Richtung der Faser zu leiten, indem das Licht durch Bragg-Reflexion in dem Kern eingesperrt wird. Ebenso ist es mit einem Kern, der ein Loch einschließt, möglich, den Anteil der sich fortpflanzenden Energie, die in dem Loch vorliegt, zu steigern, beispielsweise gleich oder mehr als 50% der gesamten sich fortpflanzenden optischen Energie. Im Ergebnis kann ein niedriger Übertragungsverlust und eine geringe Nichtlinearität erzielt werden.
  • Nach der Bildung der Durchgangslöcher 9 in der Vorform 5 ist es bevorzugt, die Oberflächen der inneren Wände 5a der Durchgangslöcher 9 zu glätten (siehe 7). Das Glätten der Oberflächen der inneren Wände 5a kann durch Abkratzen der inneren Wände 5a direkt mit einer Feile oder durch Einfüllen von Diamantpulver und eines geeigneten Lösungsmittels in die Durchgangslöcher 9 und Anwenden einer Ultraschallwelle darauf, durchgeführt werden. Im Ergebnis einer solchen Glättung wird die spezifische Oberfläche der Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 verringert und entsprechend verringert dies die Anzahl der OH-Gruppen, die an den inneren Wandoberflächen 5a vorliegen. Entsprechend wird die Zeit, die zur Entfernung der OH-Gruppen in dem zweiten Arbeitsvorgang erforderlich ist, verkürzt und die Herstellungskosten können verringert werden.
  • Ebenso werden nach der Ausbildung der Durchgangslöcher 9 in der Vorform 5 vorzugsweise eine Feuchtätzung durch HF-Lösung und eine Trockenätzung mit SF6 oder dergleichen durchgeführt. Die Trockenätzung durch SF6 kann beispielsweise durchgeführt werden, indem SF6 in die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5, die auf 1.000°C oder mehr erhitzt wird, eingefüllt wird. Die HF-Ätzung kann Verunreinigungen entfernen, die an die Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 beim Bohren anhaften. Ferner glättet die SF6-Ätzung die Oberflächen der inneren Wände 5a und entfernt eine Schicht, die die OH-Gruppen an den Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 einschließt. Dies verringert die Anzahl der OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 5a vorliegt, weiter und verkürzt hierdurch die Zeit, die zur Entfernung der OH-Gruppen in dem zweiten Arbeitsvorgang erforderlich ist, was zur weiteren Verringerung der Herstellungskosten führt.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vorform ist in 6 gezeigt. In 6 werden zuerst ein Stab 10, der aus Silicaglas hergestellt ist, und mehrere Kapillaren 11, die aus Silicaglas hergestellt sind, unter Bildung eines Bündels 12 zusammengesetzt. Der Stab 10, der den Kern einer optischen Faser bildet, hat näherungsweise denselben Durchmesser wie der Durchmesser einer Kapillare 11. Es ist möglich, verschiedene Stäbe mit einem Durchmesser weniger als der Hälfte des Durchmessers einer Kapillare 11 als Abstandshalter, um die Zwischenräume zwischen Kapillaren 11 oder zwischen dem Glasstab 10 und Kapillaren 11 auszufüllen, vorzusehen. Dann wird eine Vorform 14 gebildet durch Einsetzen des Bündels 12 in ein aus Silicaglas hergestelltes Umhüllungsrohr 13 mit einem Innendurchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des Bündels 12. In einer solchen Struktur bildet der hohle Bereich einer Kapillare 11 ein Durchgangsloch 15 der Vorform 14. Typischerweise ist der Durchmesser des Stabes 10 und der Kapillare 11 etwa 1 mm und das Verhältnis des Innendurchmessers zu dem Außendurchmesser der Kapillare 11 ist beispielsweise 0,4 oder 0,8. Was das Umhüllungsrohr 13 betrifft, ist der Außendurchmesser etwa 20 mm und der Innendurchmesser ist etwa 18 mm.
  • Beim Verfahren der Bildung einer Vorform durch Zusammensetzung mehrerer Kapillaren ist es möglich, Löcher mit kleinem Durchmesser in einer optischen Faser auszubilden, weil eine Vorform, die Durchgangslöcher mit kleinem Durchmesser einschließt, leicht hergestellt werden kann. Somit ist es durch Verringerung des Durchmessers der Löcher einer optischen Faser möglich, einen kleinen effektiven Brechungsindex zu erzielen, selbst bei einer vergleichsweise kurzen Wellenlänge. Dieses Verfahren ist folglich vorteilhaft zur Herstellung einer optischen Faser, die zur Übertragung von Licht mit einer kurzen Wellenlänge geeignet ist.
  • Nach der Bildung einer Vorform mit mehreren Durchgangslöchern, wie oben beschrieben, wird ein Arbeitsvorgang zur Entfernung der OH-Gruppen durchgeführt, die an den inneren Wandoberflächen der Durchgangslöcher in der Vorform vorliegen. Ein Aufbau zur Durchführung des Arbeitsvorgangs zur Entfernung der OH-Gruppen ist in 7 gezeigt.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird die Vorform 5, welche Durchgangslöcher 9 hat, in den Ofen eines Ziehturms eingesetzt. Jedes Ende der Vorform 5 wird mit einem Ende eines Glasrohrs 21a oder 21b verbunden und das andere Ende jedes der Glasrohre 21a und 21b wird an einer Abdeckung 22a oder 22b befestigt. Folglich ist es in einem solchen Aufbau möglich zu verhindern, dass Verunreinigungen in die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 hineingelangen. Die Länge der Glasrohre 21a und 21b wird je nach der Koordination des Ziehturms eingestellt. Das Glasrohr 21a wird mit einem Zufuhrrohr 23a verbunden, das ein trockenes Gas in die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 einleitet. Ebenso wird das Glasrohr 21b mit einem Auslassrohr 23b verbunden, um ein trockenes Gas von der Vorform 5 nach außen abzuführen.
  • Die hier verwendete Bezeichnung "trockenes Gas" meint ein im wesentlichen trockenes Gas, das eine geringe Menge Feuchtigkeit enthält, sowie auch ein vollständig trockenes Gas. Die Glasrohre 21a und 21b sind so vorgesehen, dass der effektive Teil der Vorform 5, d.h. der Teil, der nach dem Ziehen eine optische Faser wird, mit dem Zufuhrrohr 23a, dem Auslassrohr 23b und einem Haltemittel (nicht dargestellt) verbunden ist.
  • In dem oben beschriebenen Aufbau läßt man ein trockenes Gas, beispielsweise mit einer Flussgeschwindigkeit von etwa 5 Litern pro Minute, durch die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 von einem Ende zum anderen Ende der Vorform 5 fließen, während die Vorform 5 durch ein Heizmittel 24 in dem Ofen erhitzt wird. Vorzugsweise wird die Vorform 5 für 30 Minuten oder mehr auf 800°C oder darüber erhitzt und mehr bevorzugt für eine Stunde oder mehr auf 1.200°C oder darüber. In dem Fall, dass die Heizmittel 24 kleiner sind als die Länge des wirksamen Teils der Vorform 5, kann die Vorform 5 zeitgerecht nach oben und unten bewegt werden, so dass der gesamte wirksame Teil der Vorform geeignet erhitzt wird.
  • Das Erhitzen der Vorform 5 auf diese Weise, während man ein trockenes Gas durch die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 fließen läßt, fördert die Reaktion, bei der die OH-Gruppen, die auf den Oberflächen der inneren Wände 5a der Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 vorliegen, H2O-Moleküle werden. So diffundieren die OH-Gruppen, die an der inneren Wandoberfläche der Vorform vorliegen, als H2O-Moleküle zu den Zwischenräumen der Durchgangslöcher 9. Dann werden die diffundierten H2O-Moleküle durch den Fluss des trockenen Gases, ohne in den Durchgangslöchern 9 stehen zu bleiben, durch das Auslassrohr 23b aus der Vorform heraus abgeführt. Folglich nimmt die OH-Konzentration an den Oberflächen der inneren Wände 5a ab. Weil das Fließen des trockenen Gases durch die Durchgangslöcher 9 verhindert, dass OH an die inneren Wandoberflächen 5a readsorbiert, wird auch die Abnahme der OH-Konzentration an den Oberflächen der inneren Wände 5a beschleunigt. So ist es möglich, die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 5a vorliegen, schnell zu entfernen, um so den Übertragungsverlust der optischen Faser, der durch die OH-Gruppen verursacht wird, zu verringern. Darüber hinaus ist es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren. Die OH-Konzentration kann ferner verringert werden, indem das Erhitzen für 30 Minuten oder mehr durchgerührt wird.
  • Um die OH-Gruppen, die an den inneren Wandoberflächen 5a vorliegen, wirksam zu entfernen, ist es in diesem Fall wünschenswert, ein trockenes Gas zu verwenden, dessen H2O-Konzentration ausreichend niedrig ist. Im einzelnen wird ein trockenes Gas verwendet, dessen Taupunkt –50°C oder weniger, mehr bevorzugt –70°C oder weniger ist. Dies führt dazu, dass die Readsorption von OH an die inneren Wandoberflächen der Vorform weiter verhindert wird und verringert folglich den Übertragungsverlust der optischen Faser weiter.
  • Wenn die aus Silicaglas hergestellte Vorform 5 erhitzt wird, neigen die gasförmigen Moleküle in den Durchgangslöchern 9 der Vorform 5 leicht dazu, mit Glas zu reagieren. Einige solcher chemischen Reaktionen setzen die Übertragungseigenschaften herab, indem sie die Lichtabsorption und die Lichtstreuung verstärken. Folglich ist es bevorzugt, ein trockenes Gas zu verwenden, das ein Inertgas gleich oder mehr als 85% in Einheiten des Molenbruchs enthält. Wenn ein trockenes Gas chemisch inaktiv ist, reagiert es mit Silicaglas nicht ohne weiteres und folglich wird die chemische Reaktion zwischen dem Gas und dem Glas in den Durchgangslöchern 9 unterdrückt. Dies führt dazu, dass die Lichtabsorption und die Lichtstreuung verhindert wird und folglich kann die Verschlechterung der Übertragungseigenschaften der optischen Faser verhindert werden. Für ein trockenes Gas ist ein Inertgas, das eines oder mehrere aus N2, He oder Ar gleich oder mehr als 85% in Einheiten des Molenbruchs einschließt, bevorzugt. Diese Gase sind besonders inert und wirksam, um die chemische Reaktion mit Glas zu unterdrücken.
  • Ebenso kann ein Gas, das ein aktives Gas mit einem Dehydratationseffekt einschließt, als ein trockenes Gas verwendet werden. Da die Verringerung der OH-Konzentration an den Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 beschleunigt werden kann, ist in diesem Fall die Zeit, die zur Entfernung der OH-Gruppen erforderlich ist, verringert, und folglich können die Herstellungskosten reduziert werden. Was das aktive Gas mit einem Dehydratationseffekt betrifft, wird ein Gas verwendet, das mindestens eines von HF, F2, Cl2 und CO einschließt. Diese Gase haben besonders ausgezeichnete Eigenschaften für den Dehydratationseffekt und sind wirksam, um die zur Entfernung von OH erforderliche Zeit zu verringern. Die Verringerung der OH-Konzentration kann ferner beschleunigt werden, wenn die Konzentration von Aktivgas hoch ist, beispielsweise gleich oder mehr als 30%.
  • Es ist nicht notwendigerweise in einem Ziehturm, dass das zuvor beschriebene Verfahren zur Entfernung von OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 5a der zuvor erwähnten Vorform 5 vorliegen, durchgeführt wird. Es ist möglich, jede andere Koordination zu verwenden, die für das Verfahren geeignet ist.
  • Nach Durchführung des Verfahrens zur Entfernung der OH-Gruppen, wie oben beschrieben, wird die Vorform 5 mit dem Heizmittel 24 des Ziehturms auf etwa 1.800°C erhitzt. Der erhitzte Teil der Vorform 5 wird weich und verengt sich durch das Gewicht des Glasrohrs 21b in eine halsartige Form. Das Glasrohr 21b wird an diesem verengten Teil von der Vorform 5 abgelöst. Dann wird die Vorform 5 von ihrem unteren Ende mit einem bekannten Verfahren in eine optische Faser gezogen. So wird eine optische Faser 1, die mehrere Löcher 4 hat, wie in 1 gezeigt ist, und einen Durchmesser von 125 μm hat, hergestellt. Wenn ein solches Ziehen in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem die zuvor erwähnte Abdeckung 22a befestigt ist, wird verhindert, dass Verunreinigungen, wie Feuchtigkeit und dergleichen, in die Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 gelangen und folglich kann die Ausbeute des Ziehens verbessert werden.
  • Beim Ziehen der Vorform 5 auf diese Weise neigt die Oberflächenspannung auf den Oberflächen der inneren Wände 5a der Durchgangslöcher 9 der Vorform 5, der Füllungsanteil von Löchern der optischen Faser 1 dazu, sich zu verringern. Hier ist die Bezeichnung "Füllungsanteil von Löchern" der Wert, der erhalten wird durch Dividieren der Querschnittsfläche der Löcher der Faser durch die Querschnittsfläche der Faser, oder der Wert, der erhalten wird durch Dividieren der Querschnittsfläche der Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 durch die Querschnittsfläche der Vorform 5. Der Füllungsanteil von Löchern zum Zeitpunkt des Ziehens hängt ebenso von der Druckdifferenz zwischen dem Inneren der Durchgangslöcher 9 der Vorform 5 und der inneren Wand 5a ab. Folglich kann ein gewünschter Füllungsanteil von Löchern der optischen Faser 1 erhalten werden durch Kontrollieren des Drucks in den Durchgangslöchern 9.
  • Im einzelnen sind eine Druckkontrolleinheit 25 zur Einstellung des Zufuhrdrucks eines trockenen Gases und ein Drucksensor 26 zur Messung des Drucks in den Durchgangslöchern 9 der Vorform 5 in dem Zufuhrrohr 23a vorgesehen. Der Drucksensor 26 misst den Druck in dem Zufuhrrohr 23a und der Druck in den Durchgangslöchern 9 kann auf Basis des so gemessenen Werts erhalten werden. Dann regelt die Druckkontrolleinheit 25 den Zufuhrdruck eines trockenen Gases, so dass der Druck in den Durchgangslöchern 9 einen gewünschten Wert bekommt, auf Basis des durch den Drucksensor 26 gemessenen Werts. So wird die Kontraktion der Durchgangslöcher 9 durch die Oberflächenspannung an den Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 so unterdrückt, dass eine optische Faser mit einem gewünschten Füllungsanteil von Löchern gezogen werden kann. Ebenso kann der Füllungsanteil von Löchern der optischen Faser 1 kontrolliert werden durch Einstellung des Zufuhrdrucks eines trockenen Gases. In diesem Fall können die Eigenschaften der Faser, wie beispielsweise die chromatische Dispersion und die Fleckgröße leicht eingestellt werden.
  • Ebenso kann das Mittel zum Verbinden einer Vorform mit den Mitteln für die Zufuhr eines trockenen Gases in dem zweiten Arbeitsvorgang und das Mittel zum Verbinden der Vorform mit den Mitteln zur Einstellung des Drucks in dem dritten Arbeitsvorgang teilweise oder vollständig dieselben sein. Folglich kann die Invasion von Verunreinigungen, die eine Änderung der Verbindung zwischen den Arbeitsvorgängen begleitet, verhindert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie oben beschrieben, nach der Ausbildung der Vorform 5 mit den Durchgangslöchern 9 die Vorform 5 erhitzt, während man ein trockenes Gas in die Durchgangslöcher 9 fließen läßt, und die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 5a der Durchgangslöcher 9 in der Vorform 5 vorliegen, werden entfernt, und folglich kann die optische Faser 1 mit einem niedrigen Übertragungsverlust erhalten werden. Da die Readsorption von OH-Gruppen an die Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform 5 unterdrückt wird, verringert sich auch die OH-Konzentration an den Oberflächen der inneren Wände 5a sofort.
  • Weil die Oberflächen der inneren Wände 5a der Vorform vor dem Erhitzen der Vorform 5, wobei man ein trockenes Gas in die Durchgangslöcher 9 fließen läßt, geglättet und der Trockenätzung unterzogen werden, verringert sich die Menge der OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 5a vorliegen. Folglich wird die Zeit verkürzt, die zur Entfernung der OH-Gruppen gebraucht wird, und eine Verringerung der Herstellungskosten kann erreicht werden. Darüber hinaus kann eine optische Faser 1 mit einem gewünschten Füllungsanteil von Löchern erhalten werden, weil der Druck in den Durchgangslöchern 9 der Vorform 5 zum Zeitpunkt des Ziehens der Vorform 5 in die optische Faser 1 eingestellt wird.
  • Im folgenden wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung der in 1 gezeigten optischen Faser 1 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Was den Inhalt betrifft, der ähnlich ist zu dem zuvor erwähnten Herstellungsverfahren, wird die Erläuterung davon weggelassen.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren hat die Vorform 30 einer optischen Faser 1 mehrere Löcher 31, von denen sich jedes axial erstreckt und an einem Ende verschlossen ist. Bei dem Verfahren der Verwendung des Perforationswerkzeugs 8, wie es in 2 gezeigt ist, wird die Vorform 30 gebildet durch halbes Durchbohren eines Glasstabs 7, und beim Verfahren des Zusammensetzens der Kapillaren 11, wie es in 6 gezeigt ist, wird die Vorform 30 gebildet unter Verwendung eines Umhüllungsrohrs, das an einem Ende verschlossen ist. Nach Bildung der Vorform 30 wird der Arbeitsvorgang zur Entfernung der OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Löcher mit verschlossenem Ende 31 in der Vorform 30 vorliegen, in dem in 8 gezeigten Aufbau durchgeführt. Wie in 8 gezeigt ist, ist ein Ende eines Glasrohrs 32 mit dem Ende der Vorform 30 auf der Seite, welche die Öffnungen aufweist, verbunden, und das andere Ende des Glasrohrs 32 ist mit einer Abdeckung 33 versehen. Ein Rohr 34, das mit der Abdeckung 33 verbunden ist, ist in Verzweigung mit einem Zufuhrrohr 35 zur Zufuhr eines trockenen Gases in die Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in der Vorform 30 und einem Auslassrohr 36 zur Ableitung des trockenen Gases aus den Löchern 31 mit einem verschlossenen Ende verbunden. Das Auslassrohr 36 ist mit einer Vakuumpumpe 37 verbunden. Die Ventile 38 und 39 sind jeweils für die Rohre 35 und 36 vorgesehen.
  • Im obigen Aufbau läßt man in einem Zustand, bei dem das Ventil 39 geschlossen ist und das Ventil 38 offen ist, ein trockenes Gas fließen, um die Löcher 31 mit einem geschlossenen Ende in die Vorform 30 zu füllen. In diesem Zustand wird die Vorform 30 mit Heizmitteln 24 in dem Ofen bei einer Temperatur gleich oder mehr als 800°C für 30 Minuten oder mehr erhitzt. Dann wird nach dem Ablauf einer vorgegebenen Zeit in einem Zustand, bei dem das Ventil 38 geschlossen ist und das Ventil 39 geöffnet ist, das Gas aus den Löchern 31 mit einem verschlossenen Ende mit einer Vakuumpumpe 37 heraussaugt.
  • Dies diffundiert die OH-Gruppen als H2O-Moleküle von den Oberflächen der inneren Wände 30a der Löcher mit einem verschlossenen Ende in der Vorform 30 in die Zwischenräume der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende. Dann werden die H2O-Moleküle durch Diffusion oder Konvektion aus der Vorform 30 herausgeführt und ferner durch die Vakuumpumpe 37 abgeleitet. Folglich werden die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Vorform 30 vorliegen, wirksam entfernt und der Übertragungsverlust der optischen Faser infolge der OH-Gruppen wird verringert. Weil die Readsorption von OH an die Wandoberflächen durch die Verwendung des trockenen Gases unterdrückt wird, wird auch die Verringerung der OH-Konzentration erleichtert. Folglich kann auch die Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden.
  • Wenn ein solches Einfüllen und Ableiten eines trockenen Gases mehrmals abwechselnd wiederholt wird, werden die H2O-Moleküle, die in die Leerräume der Löcher mit einem verschlossenen Ende diffundiert sind, wirksamer aus der Vorform heraus abgeleitet. Ebenso wird die Readsorption von OH an die inneren Wandoberflächen wirksamer unterdrückt. Folglich kann der Übertragungsverlust der optischen Faser weiter verringert werden.
  • In diesem Fall kann die Verringerung der OH-Konzentration an den Oberflächen der inneren Wände 30a erleichtert werden durch Verringern der Diffusion der H2O-Moleküle von dem unwirksamen Teil der Vorform 30 zum wirksamen Teil der Vorform 30. Was das Verfahren zur Verringerung der Diffusion der H2O-Moleküle von dem unwirksamen Teil der Vorform zu dem wirksamen Teil der Vorform betrifft, gibt es verschiedene Mittel, wie beispielsweise das Halten der Temperatur des wirksamen Teils der Vorform höher als diejenige des unwirksamen Teils der Vorform oder das Vorsehen eines hygroskopischen Mediums für den unwirksamen Teil der Vorform oder indem man das Fassungsvermögen der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in dem unwirksamen Teil der Vorform größer macht als dasjenige der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in dem wirksamen Teil der Vorform.
  • Nach Durchführen des Arbeitsvorgangs zur Entfernung der OH-Gruppe, wie oben beschrieben, wird die Vorform 30 durch die Heizmittel 24 des Ziehturms erhitzt und von dem Ende der Vorform 30 an ihrer erhitzten Seite in eine Faser gezogen. In diesem Fall wird der Zufuhrdruck eines trockenen Gases durch die Druckkontrolleinheit 25 und den Drucksensor 26, die in dem Zufuhrrohr 35 vorgesehen sind, geregelt, so dass der Druck in den Löchern 31 mit einem verschlossenen Ende der Vorform 30 ein gewünschtes Niveau erreicht. Auf diese Weise wird die Kontraktion der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende infolge der Oberflächenspannung an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Vorform 30 unterdrückt und eine optische Faser mit einem gewünschten Füllungsanteil von Löchern kann gezogen werden.
  • Weil die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in der Vorform 30 vorliegen, entfernt werden, kann der Übertragungsverlust der optischen Faser infolge der OH-Gruppen verringert werden.
  • Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der in 1 gezeigten optischen Faser 1 ist nachstehend beschrieben. Was den Inhalt, ähnlich zu dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren betrifft, wird dessen Beschreibung weggelassen. Bei diesem Herstellungsverfahren wird die in 8 gezeigte Vorform 30 verwendet.
  • Zuerst wird die Vorform 30, die Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende aufweist, gebildet. Anschließend wird in einem Zustand, bei dem das Ventil 38 geschlossen ist und das Ventil 39 geöffnet ist, das Gas innerhalb der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende durch die Vakuumpumpe 37 evakuiert und die Vorform 30 wird für 30 Minuten oder mehr mit den Heizmitteln 24 in dem Ofen auf eine Temperatur von 800°C oder darüber erhitzt. Im Ergebnis diffundieren die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in der Vorform 30 vorliegen, als H2O-Moleküle in die Zwischenräume der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende und die H2O-Moleküle werden infolge der Evakuierung aus der Vorform 30 heraus abgeführt.
  • Danach läßt man in einem Zustand, bei dem das Ventil 39 geschlossen ist und das Ventil 38 geöffnet ist, ein trockenes Gas fließen, um die Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende der Vorform 30 zu füllen. Dann wird die Vorform 30 durch die Heizmittel 24 des Ziehturms erhitzt und von dem erhitzten Ende der Vorform 30 aus in eine Faser gezogen.
  • Auch in einer solchen Ausführungsform diffundieren die OH-Gruppen, die an den Oberflächen der inneren Wände 30a der Löcher 31 mit einem verschlossenen Ende in der Vorform 30 vorliegen, als H2O-Moleküle in die Zwischenräume der Löcher mit einem verschlossenen Ende. Dann werden die H2O-Moleküle infolge der Evakuierung aus der Vorform heraus abgeleitet. Folglich ist es möglich, die OH-Konzentration an den Wandoberflächen der Vorform zu verringern und hierdurch den Übertragungsverlust der optischen Faser, die durch die OH-Gruppe verursacht ist, zu verringern.
  • 9 zeigt ein Experimentalbeispiel des Übertragungsverlusts einer optischen Faser, die gezogen wurde, wie nachstehend beschrieben. In 9 ist die gezogene Linie P der Übertragungsverlust in dem Fall, wo das Verfahren zur Entfernung der OH-Gruppen, die an den inneren Wandoberflächen der Vorform vorlagen, durchgeführt wurde. In dem Arbeitsvorgang zur Entfernung der OH-Gruppen wurde N2 mit einem Taupunkt von –70°C oder weniger als ein trockenes Gas verwendet, und die Vorform wurde für 3 Stunden auf eine Temperatur von 1.200°C erhitzt, während man solches N2 in die Löcher der Vorform fließen ließ.
  • Wie aus 9 zu sehen ist, war in dem Fall, wo der Arbeitsvorgang zur Entfernung der OH-Gruppe durchgeführt wurde, der Übertragungsverlust in dem Spektralband von etwa 1.100 bis 1.700 nm verringert und der Übertragungsverlust bei der Wellenlänge 1.550 nm war 1,1 dB/km. Der Übertragungsverlust über 8,5 dB/km konnte nicht präzise gemessen werden, weil er den möglichen Messbereich des Messgeräts überstieg.
  • 10 zeigt ein Experimentalbeispiel des Übertragungsverlusts in dem Fall, wo die Wandoberflächen der Vorform vor dem Arbeitsvorgang zur Entfernung der OH-Gruppen geglättet wurden, wie oben beschrieben. Wie in 10 zu sehen ist, ist der Übertragungsverlust bei 1.380 nm, welches die Absorptionspeak-Wellenlänge für die OH-Gruppe ist, etwa 24 dB/km und bei der Wellenlänge 1.550 nm ist der Übertragungsverlust auf 0,68 dB/km verringert.
  • Was die optische Faser 1 mit den Löchern 4 betrifft, die erhalten wurde mit den unterschiedlichen oben erwähnten Herstellungsverfahren, verringert sich der Verlust infolge der Absorption der OH-Gruppe und der Übertragungsverlust in dem 1.100 bis 1.700 nm-Spektralband wird ebenso verringert. Somit ist es möglich, einen Übertragungsverlust von 200 dB/km oder weniger bei 1.380 nm, welches die Absorptionspeak-Wellenlänge für die OH-Gruppe ist, und von 10 dB/km oder weniger bei 1.550 nm zu erreichen.
  • In diesem Fall wird vorzugsweise, wenn die Dichte des Wassers, das im Inneren der Löcher 4 der optischen Faser 1 vorliegt, 1 mg/Liter oder weniger ist, Die Adsorption des Wassers, das in den Löchern 4 enthalten ist, an die inneren Wandoberflächen der Löcher 4 unterdrückt, und folglich ist es möglich, den Übertragungsverlust von 200 dB/km oder weniger bei der Wellenlänge von 1.380 nm sicherzustellen. Darüber hinaus sind die Löcher der optischen Faser vorzugsweise an beiden Enden der optischen Faser verschlossen und sind von der Außenluft isoliert, so dass die Dichte des Wassers, das im Inneren der Löcher vorliegt, hierdurch für einen ausreichenden Zeitraum auf einem Niveau von 1 mg/Liter oder weniger gehalten wird. Was die Mittel zum Verschließen der Löcher angeht, können beispielsweise die Verfahren, wie das Schmelzen des Glases durch Hitze oder das Versiegeln der Enden der Löcher mit einer hochtransparenten Substanz verwendet werden.
  • Die optische Faser 1 mit den Löchern 4, deren Übertragungsverlust gering ist, ist geeignet für die Verwendung als ein Dispersionskompensator. Im Fall der Verwendung der optischen Faser als ein Dispersionskompensator, kann sie in einer ausgedehnten Länge verwendet werden, die Dispersionsmenge, die kompensiert werden kann, wird vergrößert, wodurch die Vergrößerung einer Übertragungsdistanz ermöglicht wird, indem die Übertragungsleitung, deren Dispersion kompensiert werden soll, verlängert wird.
  • Im Fall der optischen Faser 1 mit den Löchern 4, deren Verlust 3 dB/km oder weniger bei 1.550 nm ist, kann, wenn sie als ein Dispersionskompensator verwendet wird, die Stärke, mit der die Dispersion kompensiert werden kann, weiter erhöht werden, wodurch die Übertragungsdistanz weiter erhöht wird. Ebenso ist es möglich, die Effizienz der Nutzung des Spektrums zu verbessern, d.h. die Übertragungskapazität pro Frequenzband, weil die Leistung des Eingangslichtsignals des Dispersionskompensators für die Erzielung eines gegebenen N/R-Verhältnisses verringert werden kann und hierdurch die Verschlechterung der Übertragungsqualität infolge der nicht-linearen optischen Effekte, wie beispielsweise SPM, XPM, FWM, oder dergleichen unterdrückt wird.
  • Im Fall der optischen Faser 1 mit den Löchern 4, deren Übertragungsverlust 300 dB/km oder weniger bei 1.380 nm und 1 dB/km oder weniger bei 1.550 nm ist, kann, wenn sie als ein Dispersionskompensator verwendet wird, die Stärke, mit der die Dispersion kompensiert werden kann, weiter gesteigert werden und hierdurch die Übertragungsdistanz zusätzlich vergrößert werden. Ebenso kann, weil die Leistung des Eingangslichtsignals des Dispersionskompensators weiter verringert werden kann, die Effizienz der Nutzung des Spektrums weiter vergrößert werden. Ebenso kann, weil die Übertragung in der Größenordnung von mehreren zehn km möglich wird, in diesem Fall die Faser geeignet nicht nur für einen Dispersionskompensator, sondern auch für eine optische Übertragungsleitung verwendet werden, und die Übertragungsdistanz kann weiter vergrößert werden. Ebenso kann das Lichtsignal im 1.550 nm-Wellenlängenband durch stimulierte Raman-Streuung verstärkt werden, indem Pumplicht in der Nähe der 1.400 nm-Wellenlänge darauf eingekoppelt wird.
  • Ein optisches Kommunikationssystem unter Verwendung optischer Fasern mit einem derart niedrigen Übertragungsverlust wird nachstehend beschrieben.
  • 11 zeigt ein Beispiel des optischen Kommunikationssystems, das mit einem Dispersionskompensator ausgerüstet ist, der die in 1 gezeigte optische Faser 1 einschließt. In diesem optischen Kommunikationssystem 40 sind ein optischer Sender 41 und ein optischer Empfänger 42 durch eine optische Übertragungsleitung 43 und einen Dispersionskompensator 44 verbunden. Die optische Übertragungsleitung 43 ist aus einer oder mehreren Arten von optischen Fasern zusammengesetzt und hat normalerweise eine positive chromatische Dispersion. Der Dispersionskompensator 44 ist nachgeschaltet mit der optischen Übertragungsleitung 43 verbunden. Dieser Dispersionskompensator 44 umfasst eine Spule 45 und optische Verstärker 46. Die Spule besteht aus der optischen Faser 1 mit der chromatischen Dispersion entgegengesetzten Vorzeichens in Bezug auf die Dispersion der optischen Übertragungsleitung 43. Jeder der optischen Verstärker 46 ist jeweils vorgeschaltet und nachgeschaltet von der Spule 45 vorgesehen. In einem solchen Aufbau kann eine große Übertragungskapazität erhalten werden, weil die chromatische Dispersion der optischen Übertragungsleitung 43 kompensiert wird durch den Dispersionskompensator 44 und hierdurch die Verschlechterung der Pulswellenform unterdrückt wird. Ferner wird durch Einsetzen des Dispersionskompensators 44 nachgeschaltet zu der optischen Übertragungsleitung 43 die Leistung des Eingangslichtsignals zu dem Dispersionskompensator 44 verringert und die Verschlechterung der Übertragungsqualität infolge des nicht-linearen optischen Effekts, wie beispielsweise FWM oder dergleichen unterdrückt und hierdurch die Effizienz der Nutzung des Spektrums verbessert.
  • 12 zeigt ein weiteres Beispiel des optischen Kommunikationssystems, das mit einer optischen Übertragungsleitung ausgestattet ist, die die in 1 gezeigte optische Faser 1 einschließt. In diesem optischen Kommunikationssystem 50 sind ein optischer Sender 51 und ein optischer Empfänger 52 durch eine optische Übertragungsleitung 53 und optische Verstärker 54 verbunden. Die für die optische Übertragungsleitung 53 verwendete optische Faser 1 hat eine Länge von 30 km oder mehr und hat eine chromatische Dispersion von 1 bis 10 ps/nm/km in Einheiten der absoluten Größenordnung über das breite Spektralband von 50 nm oder mehr. Es ist möglich, die Übertragungsdistanz weiter zu vergrößern, indem mehrere optische Übertragungsleitungen mit einem zwischen diesen vorgesehenen optischen Verstärker verbunden werden. Weil die chromatische Dispersion mit kleiner absoluter Größenordnung über das breite Band erhalten wird, wie oben beschrieben, ist es möglich, Mehrfach-Wellenlängenübertragung mit einer großen Übertragungskapazität pro Wellenlänge und einer großen Zahl von Wellenlängen durchzuführen, und hierdurch kann eine große Übertragungskapazität erhalten werden.
  • 13 zeigt ein weiteres Beispiel des optischen Kommunikationssystems, das mit einer optischen Übertragungsleitung ausgestattet ist, die die in 1 gezeigten optischen Fasern 1 einschließt. In diesem optischen Kommunikationssystem 60 sind ein optischer Sender 61 und ein optischer Empfänger 62 durch die optische Übertragungsleitung 63 und optische Verstärker 64 verbunden. Die optische Übertragungsleitung 63 schließt eine Übertragungsleitung 65, die eine gewöhnliche optische Faser, die kein Loch hat, umfasst, und eine Übertragungsleitung 66 ein, welche die optische Faser 1 mit Löchern 4, wie in 1 gezeigt, einschließt. Die für die Übertragungsleitung 65 verwendete gewöhnliche optische Faser hat eine Länge von 30 km oder mehr und hat die chromatische Dispersion von +1 ps/nm/km. Die für die Übertragungsleitung 66 verwendete optische Faser 1 hat eine Länge von 10 km oder mehr und hat die chromatische Dispersion von –3 ps/nm/km. Die Länge der jeweiligen optischen Faser wird so ausgewählt, dass die kumulative chromatische Dispersion in einen gegebenen Wertebereich fällt. Es ist möglich, die Übertragungsdistanz weiter zu vergrößern, indem mehrere optische Übertragungsleitungen mit einem zwischen ihnen vorgesehenen optischen Verstärker verbunden werden. Indem eine optische Faser mit einer absoluten chromatischen Dispersion eines gegebenen Werts, wie oben beschrieben, verwendet wird, wird die Verschlechterung der Übertragungsqualität infolge nicht-linearer optischer Effekte, wie FWM oder dergleichen, unterdrückt und hierdurch kann die Übertragungskapazität und Effizienz der Nutzung des Spektrums verbessert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise haben die optischen Fasern in den obigen Ausführungsformen Löcher nur im Mantel, jedoch ist es ebenso möglich, die vorliegende Erfindung auf eine optische Faser mit einem Loch im Kern anzuwenden.

Claims (16)

  1. Herstellungsverfahren für eine optische Faser mit einem oder mehreren Löchern, die sich entlang der Achse erstrecken, welches folgendes umfaßt: einen ersten Arbeitsvorgang zur Ausbildung einer Vorform mit mindestens einem Loch; einem zweiten Arbeitsvorgang zum Erwärmen der Vorform und Trocknen des Inneren der Löcher; und einen dritten Arbeitsvorgang zum Ziehen der Vorform in eine optische Faser.
  2. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der Löcher Durchgangslöcher sind; und der zweite Arbeitsvorgang durchgeführt wird, während man ein trockenes Gas durch die Durchgangslöcher fließen läßt.
  3. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der Löcher ein verschlossenes Ende haben; und der zweite Arbeitsvorgang durchgeführt wird, während die Löcher mit einem verschlossenen Ende mit einem trockenen Gas gefüllt sind.
  4. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 3, bei dem der Arbeitsvorgang für das Einfüllen eines trockenen Gases in die Löcher mit einem verschlossenen Ende und der Arbeitsvorgang zur Entnahme des trockenen Gases aus den Löchern mit einem verschlossenen Ende im zweiten Arbeitsvorgang abwechselnd wiederholt werden.
  5. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der Löcher ein verschlossenes Ende haben; und der zweite Arbeitsvorgang durchgeführt wird, während das Innere der einen oder mehreren Löcher mit einem verschlossenen Ende zur Evakuierung einem verringerten Druck ausgesetzt wird.
  6. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem beim zweiten Arbeitsvorgang die Vorform auf eine Temperatur gleich oder höher als 800°C erwärmt wird.
  7. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 6, bei dem der Taupunkt des trockenen Gases –50°C oder niedriger ist.
  8. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 7, bei dem das trockene Gas ein Inertgas mit einem molaren Anteil von gleich oder mehr als 85 enthält.
  9. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 8, bei dem das Inertgas ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N2, He und Ar.
  10. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 7, bei dem das trockene Gas ein aktives Gas enthält, welches einen Dehydratationseffekt hat.
  11. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß Anspruch 10, bei dem das aktive Gas mit einem Dehydratationseffekt mindestens eines aus HF, F2, Cl2 und CO einschließt.
  12. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die inneren Wandflächen der Löcher der Vorform vor dem zweiten Arbeitsvorgang geglättet werden.
  13. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die inneren Wandflächen der Löcher der Vorform vor dem zweiten Arbeitsvorgang der Trockenätzung unterzogen werden.
  14. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem während des dritten Arbeitsvorgangs der Druck in den Löchern eingestellt wird.
  15. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem beim ersten Arbeitsvorgang die Vorform mit den Löchern gebildet wird aus einem säulenförmigen Glasstab unter Verwendung eines Perforationswerkzeugs.
  16. Herstellungsverfahren für eine optische Faser gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem beim ersten Arbeitsvorgang mehrere Kapillarröhrchen unter Bildung eines Bündels zusammengesetzt werden und das Bündel in ein Umhüllungsrohr eingesetzt wird, um die Vorform mit den Löchern zu bilden.
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