JP2001220167A - 光ファイバ製造方法 - Google Patents
光ファイバ製造方法Info
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Abstract
を容易に製造することができる光ファイバ製造方法を提
供する。 【解決手段】 線引開始の際に得られた一定長の光ファ
イバの波長分散および分散スロープを測定して、この測
定結果に基づいて修正された目標線引張力を求める(ス
テップS13〜S15)。続いて、この目標線引張力で
線引して得られた一定長の光ファイバの波長分散を測定
して、この測定結果に基づいて修正された目標コア径を
求める(ステップS16〜S18)。そして、光ファイ
バ母材の残部を目標線引張力で線引して光ファイバのコ
ア径が目標コア径となるように線引して、光ファイバを
製造する(ステップS19)。
Description
線引して光ファイバを製造する光ファイバ製造方法に関
し、特に分散補償光ファイバを製造するのに好適な方法
に関するものである。
光通信を行う光伝送システムでは、光ファイバ伝送路を
伝搬する際の信号光の波形劣化を抑制するために、信号
光波長(例えば1.55μm)において光ファイバ伝送
路の累積波長分散の絶対値が小さいことが望まれる。ま
た、多波長の信号光を多重化して光通信を行う波長多重
(WDM: Wavelength Division Multiplexing)伝送シ
ステムでは、その多波長の信号光それぞれの波長を含む
信号光波長帯域において光ファイバ伝送路の累積波長分
散の絶対値が小さいことが望まれる。すなわち、光ファ
イバ伝送路は、信号光波長帯域で、波長分散の絶対値が
小さいだけでなく、分散スロープの絶対値も小さいこと
が望まれる。
用いられている標準的なシングルモード光ファイバは、
波長1.3μm付近に零分散波長を有しており、波長
1.55μmにおいては、波長分散が17ps/nm/
km程度であり、また、分散スロープも正である。した
がって、このシングルモード光ファイバのみを用いて光
ファイバ伝送路を構成したのではWDM伝送を行うこと
ができない。
散および分散スロープの何れもが負である分散補償光フ
ァイバを用いてシングルモード光ファイバの波長分散お
よび分散スロープを補償することで、波長1.55μm
における全体の平均波長分散および平均分散スロープそ
れぞれの絶対値を共に低減することが試みられている。
イバおよび分散補償光ファイバの全体の平均波長分散お
よび平均分散スロープそれぞれの絶対値を共に低減する
には、シングルモード光ファイバと分散補償光ファイバ
との長さ比およびシングルモード光ファイバの波長分散
特性に応じて、分散補償光ファイバの波長分散および分
散スロープが共に適切に設計され、且つ、その設計どお
りに製造される必要がある。
分散特性は、光ファイバ母材を線引する際の線引張力や
コア径の変化に応じて敏感に変化する。また、光ファイ
バ母材の加工精度が充分ではなく、また、プリフォーム
アナライザによる光ファイバ母材の屈折率分布の測定の
精度も充分ではない。したがって、目標とする波長分散
特性を有する分散補償光ファイバを高精度に製造するこ
とは困難である。なお、以上に説明した問題点は、分散
補償光ファイバを製造する際に顕著であるが、他の種類
の光ファイバを製造する際にも生じる。
れたものであり、目標とする波長分散特性を有する光フ
ァイバを容易に製造することができる光ファイバ製造方
法を提供することを目的とする。
製造方法は、屈折率プロファイルが長手方向に均一であ
る光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する光フ
ァイバ製造方法であって、(1) 光ファイバ母材の線引開
始の際に得られた一定長の光ファイバの波長分散および
分散スロープを測定し、(2) この測定された波長分散お
よび分散スロープに基づいて、目標とする波長分散特性
を得る為の目標線引張力および目標コア径を求め、(3)
この求められた目標線引張力で、この求められた目標コ
ア径となるように、光ファイバ母材の残部を線引して光
ファイバを製造することを特徴とする。この光ファイバ
製造方法によれば、線引開始の際に得られた一定長の光
ファイバの波長分散および分散スロープを測定し、この
測定結果に基づいて修正された目標線引張力および目標
コア径を求め、光ファイバ母材の残部を目標線引張力で
線引して光ファイバのコア径が目標コア径となるように
線引して、光ファイバを製造する。このようにすること
で、光ファイバ母材の加工精度が悪くても、或いは、プ
リフォームアナライザによる光ファイバ母材の屈折率分
布の測定の精度が悪くても、目標とする波長分散特性を
有する光ファイバを容易に製造することができる。
造方法は、(1) 線引開始の際に光ファイバ母材を線引し
て一定長の光ファイバを得る第1ステップと、(2) 第1
ステップで得られた一定長の光ファイバの波長分散およ
び分散スロープを測定する第2ステップと、(3) 第2ス
テップで測定された波長分散および分散スロープに基づ
いて目標線引張力を求める第3ステップと、(4) 第3ス
テップで求められた目標線引張力で光ファイバ母材を線
引して一定長の光ファイバを得る第4ステップと、(5)
第4ステップで得られた一定長の光ファイバの波長分散
を測定する第5ステップと、(6) 第5ステップで測定さ
れた波長分散に基づいて光ファイバの目標コア径を求め
る第6ステップと、(7) 第3ステップで求められた目標
線引張力で、第6ステップで求められた目標コア径とな
るように、光ファイバ母材の残部を線引して光ファイバ
を製造する第7ステップとを備えることを特徴とする。
この場合には、第1ステップで一定長の光ファイバを得
て、第2ステップで波長分散および分散スロープを測定
して、第3ステップで目標線引張力を決定する。さら
に、第4ステップで目標線引張力で線引された一定長の
光ファイバを得て、第5ステップで波長分散を測定し
て、第6ステップで目標コア径を決定する。そして、第
7ステップで、目標線引張力で目標コア径となるように
光ファイバ母材の残部を線引して光ファイバを製造す
る。このように目標線引張力を決定した後に目標コア径
を決定することにより、設計どおりの精度が優れた波長
分散特性を有する光ファイバを製造することができる。
線引張力で光ファイバ母材を線引するに際して、線引速
度を調整することで線引張力を調整することを特徴と
し、或いは、線引温度を調整することで線引張力を調整
することを特徴とする。これら何れの場合にも、目標と
する波長分散特性を有する光ファイバを製造するのに好
適である。
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。
バを製造する工程について説明する。図1は、光ファイ
バ製造の工程図である。光ファイバ母材1は、プリフォ
ームフィーダ(図示せず)に固定されて、加熱炉11内
の炉心管12の内部に挿入され、加熱炉11により加熱
・溶融される。この炉心管12の内部にはN2およびH
eなどの不活性ガスが供給されている。溶融された光フ
ァイバ母材1の下部から線引された光ファイバ2は、炉
心管12の下方から外部に出てくる。そして、光ファイ
バ2は、外径測定器13によりガラス径が測定され、樹
脂コーティング部14により樹脂で表面が被覆され、外
径測定器15により被覆径が測定され、キャプスタン1
6およびローラ17〜19を順に経て、ボビン20によ
り巻き取られる。外径測定器13により測定された光フ
ァイバ2のガラス径、および、外径測定器15により測
定された光ファイバ2の被覆径は、制御部21に入力さ
れる。この制御部21により、加熱炉11による光ファ
イバ母材1の加熱の温度(線引温度)が制御され、キャ
プスタン16の回転速度が制御され、また、光ファイバ
母材1の供給速度が制御される。
第1の実施形態について図2を用いて説明する。図2
は、第1の実施形態に係る光ファイバ製造方法を説明す
るフローチャートである。
に均一である光ファイバ母材1を用意する(ステップS
1)。この光ファイバ母材1の屈折率分布をプリフォー
ムアナライザにより測定する(ステップS2)。そし
て、この測定結果や母材構造設計値に基づいて、所定波
長(例えば1.55μm)において目標とする波長分散
および分散スロープを有する光ファイバ2を製造する為
の線引張力およびコア径を求め、これらを初期線引張力
および初期コア径とする(ステップS3)。その後、光
ファイバ母材1をプリフォームフィーダに固定して炉心
管12内に挿入し、加熱炉11により光ファイバ母材1
の下端を加熱して溶融し、この溶融された光ファイバ母
材1を初期線引張力で線引して光ファイバ2のコア径が
初期コア径となるように線引を開始する。
ァイバを得て(ステップS4)、この一定長の光ファイ
バを切り出して、この光ファイバの波長分散および分散
スロープを測定する(ステップS5)。ここでは、光フ
ァイバの長さは、波長分散および分散スロープを測定す
るのに必要な長さで充分である。この測定された波長分
散および分散スロープと、目標とする波長分散および分
散スロープとを比較し、この比較結果に基づいて、所定
波長において目標とする波長分散および分散スロープを
有する光ファイバ2を製造する為の線引張力およびコア
径を修正して求め、これら修正されたものを目標線引張
力および目標コア径とする(ステップS6)。そして、
光ファイバ母材1の残部を目標線引張力で線引して光フ
ァイバ2のコア径が目標コア径となるように線引して、
光ファイバ2を製造する(ステップS7)。
(または初期コア径)とし、線引張力を目標線引張力
(または初期線引張力)とするには、外径測定器13に
より測定された光ファイバ2のガラス径に基づいて、加
熱炉11による光ファイバ母材1の加熱温度を制御し、
または、炉心管12内に供給するガスの量もしくは種類
を制御して、光ファイバ母材1の下端の溶融部の温度を
調整することにより可能であり、或いは、キャプスタン
16の回転速度を制御することで光ファイバ2の線引速
度を調整することにより可能である。これらの制御は制
御部21によりなされる。
の際に得られた一定長の光ファイバの波長分散および分
散スロープを測定し、この測定結果に基づいて修正され
た目標線引張力および目標コア径を求め、光ファイバ母
材1の残部を目標線引張力で線引して光ファイバ2のコ
ア径が目標コア径となるように線引して、光ファイバ2
を製造する。このようにすることで、光ファイバ母材1
の加工精度が悪くても、或いは、プリフォームアナライ
ザによる光ファイバ母材1の屈折率分布の測定の精度が
悪くても、目標とする波長分散特性を有する光ファイバ
2を容易に製造することができる。特に、光ファイバ母
材1を線引する際の線引張力やコア径の変化に応じて波
長分散特性が敏感に変化する分散補償光ファイバを製造
するのに好適である。
第2の実施形態について図3を用いて説明する。図3
は、第2の実施形態に係る光ファイバ製造方法を説明す
るフローチャートである。第1の実施形態では目標線引
張力と目標コア径とを同時に求めたのに対して、この第
2の実施形態では目標線引張力と目標コア径とを異なる
ステップで求める。
に均一である光ファイバ母材1を用意する(ステップS
10)。この光ファイバ母材1の屈折率分布をプリフォ
ームアナライザにより測定する(ステップS11)。そ
して、この測定結果や母材構造設計値に基づいて、所定
波長(例えば1.55μm)において目標とする波長分
散および分散スロープを有する光ファイバ2を製造する
為の線引張力およびコア径を求め、これらを初期線引張
力および初期コア径とする(ステップS12)。その
後、光ファイバ母材1をプリフォームフィーダに固定し
て炉心管12内に挿入し、加熱炉11により光ファイバ
母材1の下端を加熱して溶融し、この溶融された光ファ
イバ母材1を初期線引張力で線引して光ファイバ2のコ
ア径が初期コア径となるように線引を開始する。
ァイバを得て(ステップS13)、この一定長の光ファ
イバを切り出して、この光ファイバの波長分散および分
散スロープを測定する(ステップS14)。ここでは、
光ファイバの長さは、波長分散および分散スロープを測
定するのに必要な長さで充分である。この測定された波
長分散および分散スロープと、目標とする波長分散およ
び分散スロープとを比較し、この比較結果に基づいて、
所定波長において目標とする波長分散および分散スロー
プを有する光ファイバ2を製造する為の線引張力を修正
して求め、この修正されたものを目標線引張力とする
(ステップS15)。
で線引して光ファイバ2のコア径が初期コア径となるよ
うに線引を行って一定長の光ファイバを得て(ステップ
S16)、この一定長の光ファイバを切り出して、この
光ファイバの波長分散を測定する(ステップS17)。
ここでも、光ファイバの長さは、波長分散を測定するの
に必要な長さで充分である。この測定された波長分散
と、目標とする波長分散とを比較し、この比較結果に基
づいて、所定波長において目標とする波長分散および分
散スロープを有する光ファイバ2を製造する為のコア径
を修正して求め、この修正されたものを目標コア径とす
る(ステップS18)。そして、光ファイバ母材1の残
部を目標線引張力で線引して光ファイバ2のコア径が目
標コア径となるように線引して、光ファイバ2を製造す
る(ステップS19)。
ア径を目標コア径(または初期コア径)とし、線引張力
を目標線引張力(または初期線引張力)とするには、外
径測定器13により測定された光ファイバ2のガラス径
に基づいて、加熱炉11による光ファイバ母材1の加熱
温度を制御し、または、炉心管12内に供給するガスの
量もしくは種類を制御して、光ファイバ母材1の下端の
溶融部の温度を調整することにより可能であり、或い
は、キャプスタン16の回転速度を制御することで光フ
ァイバ2の線引速度を調整することにより可能である。
これらの制御は制御部21によりなされる。
造方法の具体的な実施例について図4〜図6を用いて説
明する。図4は、本実施例の光ファイバの屈折率プロフ
ァイルを説明する図である。ここで製造する光ファイバ
2は、この図に屈折率プロファイルを示すように、光軸
中心から順にコア領域(屈折率n1、外径2a)、ディプ
レスト領域(屈折率n2、外径2b)およびクラッド領域
(屈折率n3)を有し、各屈折率の大小関係が n1>n3
>n2 であるものであり、波長1.55μmにおける波
長分散および分散スロープがともに負である分散補償光
ファイバである。このような屈折率プロファイルは、シ
リカガラスをベースとして、例えば、コア領域にGeO
2を添加し、ディプレスト領域にF元素を添加すること
により、実現することができる。
長分散特性は、波長1.55μmにおいて、波長分散が
−52ps/nm/kmであり、分散スロープが−0.
15ps/nm2/kmであるとする。この光ファイバ
2の目標波長分散特性は、波長1.3μm付近に零分散
波長を有している標準的なシングルモード光ファイバに
対して、波長1.55μmにおいて分散スロープ補償率
ηが100%となるよう定める。ここで、分散スロープ
補償率ηとは、シングルモード光ファイバの波長分散を
DSMFとし、シングルモード光ファイバの分散スロープ
をSSMFとし、分散補償光ファイバである光ファイバ2
の波長分散をDDCFとし、光ファイバ2の分散スロープ
をSDCFとしたときに、 η(%)=(DSMF/SSMF)/(DDCF/SDCF)×100 なる式で定義される。
ついてコア径をパラメータとしたときの光ファイバ2の
波長分散と分散スロープとの相関関係(@波長1.55
μm)を示すグラフである。この図中において、破線
は、分散スロープ補償率ηが100%となる光ファイバ
2の波長分散DDCFと分散スロープSDCFとの相関関係を
示す。この破線上にある黒丸印は、光ファイバ2の目標
とする波長分散特性を示す。4本の相関曲線A〜Dそれ
ぞれは、光ファイバ2の波長分散と分散スロープとの関
係を、コア径2aをパラメータとして示すものである。
た初期線引張力で光ファイバ母材1を線引して得られる
光ファイバ2の波長分散と分散スロープとの関係を示
す。相関曲線Cは、初期線引張力に張力調整量39.2
N/mm2(4.0kg/mm2)を加えた線引張力で光
ファイバ母材1を線引して得られる光ファイバ2の波長
分散と分散スロープとの関係を示す。相関曲線Dは、初
期線引張力に張力調整量78.4N/mm2(8.0k
g/mm2)を加えた線引張力で光ファイバ母材1を線
引して得られる光ファイバ2の波長分散と分散スロープ
との関係を示す。また、相関曲線Aは、初期線引張力に
張力調整量39.2N/mm2(4.0kg/mm2)を
減じた線引張力で光ファイバ母材1を線引して得られる
光ファイバ2の波長分散と分散スロープとの関係を示
す。この図に示すように、線引張力が異なると、コア径
2aをパラメータとする波長分散と分散スロープとの相
関関係も異なる。
ファイバ母材1を作製し(ステップS10)、この光フ
ァイバ母材1の屈折率分布をプリフォームアナライザに
より測定し(ステップS11)、この測定結果や母材構
造設計値に基づいて、1.55μmにおいて目標とする
波長分散(−52ps/nm/km)および分散スロー
プ(−0.15ps/nm2/km)を有する光ファイ
バ2を製造する為の初期線引張力および初期コア径を求
める(ステップS12)。本実施例では、ガラス径を1
25μmとし、線引速度を100m/分、初期線引張力
を235.2N/mm2(24kg/mm2)とする。光
ファイバ母材1を初期線引張力で線引して光ファイバ2
のコア径が初期コア径となるように線引を開始し、線速
が安定した後の長さ1km程度の光ファイバをサンプル
1として採り(ステップS13)、このサンプル1の波
長分散および分散スロープを測定する(ステップS1
4)。図5中の相関曲線B上の白丸印は、ここで得られ
たサンプル1の波長分散および分散スロープを示す。
プル1の波長分散特性の点(図5中の白丸印)を通過す
る波長分散と分散スロープとの相関曲線Bと、光ファイ
バ2の目標とする波長分散特性の点(図5中の黒丸印)
を通過する波長分散と分散スロープとの相関曲線Cとを
比較して、この比較結果に基づいて目標線引張力を求め
る(ステップS15)。ここでは、目標線引張力は、初
期線引張力235.2N/mm2(24kg/mm2)に
張力調整量39.2N/mm2(4.0kg/mm2)を
加えたものとなる。
て、光ファイバ母材1を目標線引張力で線引して光ファ
イバ2のコア径が初期コア径となるように線引を行い、
線速が安定した後の長さ1km程度の光ファイバをサン
プル2として採り(ステップS16)、このサンプル2
の波長分散を測定する(ステップS17)。図5中の相
関曲線C上の三角印は、ここで得られたサンプル2の波
長分散および分散スロープを示す。
プル2の波長分散(図5中の三角印)と、光ファイバ2
の目標とする波長分散(図5中の黒丸印)とを比較し
て、この比較結果に基づいて、所定波長において目標と
する波長分散および分散スロープを有する光ファイバ2
を製造する為のコア径を修正して求め、この修正された
ものを目標コア径とする(ステップS18)。その後、
光ファイバ母材1の残部を目標線引張力で線引して光フ
ァイバ2のコア径が目標コア径となるように線引して、
光ファイバ2を製造する(ステップS19)。
との関係(@波長1.55μm)を示すグラフである。
この図に示すように、光ファイバ2のコア径と波長分散
との間には相関がある。そこで、ステップS18では、
この相関に基づいて、ステップS17で測定されたサン
プル2の波長分散(図5中の三角印)を光ファイバ2の
目標波長分散(図5中の黒丸印)へ修正する為に必要な
コア径の調整量を求め、目標コア径を求める。
の際に得られた一定長の光ファイバ(サンプル1)の波
長分散および分散スロープを測定して、この測定結果に
基づいて修正された目標線引張力を求め、続いて、この
目標線引張力で線引して得られた一定長の光ファイバ
(サンプル2)の波長分散を測定して、この測定結果に
基づいて修正された目標コア径を求め、そして、光ファ
イバ母材1の残部を目標線引張力で線引して光ファイバ
2のコア径が目標コア径となるように線引して、光ファ
イバ2を製造する。このようにすることで、光ファイバ
母材1の加工精度が悪くても、或いは、プリフォームア
ナライザによる光ファイバ母材1の屈折率分布の測定の
精度が悪くても、目標とする波長分散特性を有する光フ
ァイバ2を容易に製造することができる。本実施形態
も、光ファイバ母材1を線引する際の線引張力やコア径
の変化に応じて波長分散特性が敏感に変化する分散補償
光ファイバを製造するのに好適である。
決定した後に目標コア径を決定することにより、製造さ
れる光ファイバ2は、設計どおりの精度が優れた波長分
散特性を有するものとなる。すなわち、初期線引張力か
ら目標線引張力へ変化させると、光ファイバの波長分散
特性を示す点は相関曲線B上から相関曲線C上に移るも
のの、光ファイバの波長分散および分散スロープの双方
が変化するので、相関曲線C上の何れの位置に移るかを
予測することは必ずしも容易ではない。そこで、本実施
形態では、目標線引張力で線引して得られたサンプル2
の波長分散を測定し、このサンプル2の波長分散の測定
結果に基づいてコア径を調整して目標コア径を求めるこ
とで、設計どおりの精度が優れた波長分散特性を有する
光ファイバ2を製造することができる。
よれば、線引開始の際に得られた一定長の光ファイバの
波長分散および分散スロープを測定し、この測定結果に
基づいて修正された目標線引張力および目標コア径を求
め、光ファイバ母材の残部を目標線引張力で線引して光
ファイバのコア径が目標コア径となるように線引して、
光ファイバを製造する。このようにすることで、光ファ
イバ母材の加工精度が悪くても、或いは、プリフォーム
アナライザによる光ファイバ母材の屈折率分布の測定の
精度が悪くても、目標とする波長分散特性を有する光フ
ァイバを容易に製造することができる。特に、線引張力
やコア径の変化に応じて波長分散特性が敏感に変化する
分散補償光ファイバを製造するのに好適である。
ファイバを得て、第2ステップで波長分散および分散ス
ロープを測定して、第3ステップで目標線引張力を決定
する。さらに、第4ステップで目標線引張力で線引され
た一定長の光ファイバを得て、第5ステップで波長分散
を測定して、第6ステップで目標コア径を決定する。そ
して、第7ステップで、目標線引張力で目標コア径とな
るように光ファイバ母材の残部を線引して光ファイバを
製造する。このように目標線引張力を決定した後に目標
コア径を決定することにより、設計どおりの精度が優れ
た波長分散特性を有する光ファイバを製造することがで
きる。
引するに際して、線引速度を調整することで線引張力を
調整する場合や、線引温度を調整することで線引張力を
調整する場合には、目標とする波長分散特性を有する光
ファイバを製造するのに好適である。
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
である。
をパラメータとしたときの光ファイバの波長分散と分散
スロープとの相関関係を示すグラフである。
グラフである。
12…炉心管、13…外径測定器、14…樹脂コーティ
ング部、15…外径測定器、16…キャプスタン、17
〜19…ローラ、20…ボビン、21…制御部。
Claims (4)
- 【請求項1】 屈折率プロファイルが長手方向に均一で
ある光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する光
ファイバ製造方法であって、 前記光ファイバ母材の線引開始の際に得られた一定長の
光ファイバの波長分散および分散スロープを測定し、 この測定された波長分散および分散スロープに基づい
て、目標とする波長分散特性を得る為の目標線引張力お
よび目標コア径を求め、 この求められた目標線引張力で、この求められた目標コ
ア径となるように、前記光ファイバ母材の残部を線引し
て前記光ファイバを製造することを特徴とする光ファイ
バ製造方法。 - 【請求項2】 線引開始の際に前記光ファイバ母材を線
引して一定長の光ファイバを得る第1ステップと、 前記第1ステップで得られた一定長の光ファイバの波長
分散および分散スロープを測定する第2ステップと、 前記第2ステップで測定された波長分散および分散スロ
ープに基づいて目標線引張力を求める第3ステップと、 前記第3ステップで求められた目標線引張力で前記光フ
ァイバ母材を線引して一定長の光ファイバを得る第4ス
テップと、 前記第4ステップで得られた一定長の光ファイバの波長
分散を測定する第5ステップと、 前記第5ステップで測定された波長分散に基づいて前記
光ファイバの目標コア径を求める第6ステップと、 前記第3ステップで求められた目標線引張力で、前記第
6ステップで求められた目標コア径となるように、前記
光ファイバ母材の残部を線引して前記光ファイバを製造
する第7ステップとを備えることを特徴とする請求項1
記載の光ファイバ製造方法。 - 【請求項3】 前記目標線引張力で前記光ファイバ母材
を線引するに際して、線引速度を調整することで線引張
力を調整することを特徴とする請求項1記載の光ファイ
バ製造方法。 - 【請求項4】 前記目標線引張力で前記光ファイバ母材
を線引するに際して、線引温度を調整することで線引張
力を調整することを特徴とする請求項1記載の光ファイ
バ製造方法。
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