JP2003313045A - ホーリーファイバ製造方法 - Google Patents
ホーリーファイバ製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
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- C03B2203/10—Internal structure or shape details
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＯＨ吸収損失が低く、強度を向上させたホー
リーファイバ製造方法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ用の石英母材１０に形成され
た気孔１０ｈ内に充填される気体には塩素が存在するの
で、石英母材１０を線引きする際にコアに拡散しようと
するＯＨ基が塩素と化学反応を起こして低減する。ま
た、気孔１０ｈには空気の代わりに塩素を含有した気体
が充填されるので、水分による光ファイバの微細クラッ
クの成長が抑制される。この結果、低ＯＨ吸収損失で高
強度のホーリーファイバが得られる。
リーファイバ製造方法を提供する。 【解決手段】 光ファイバ用の石英母材１０に形成され
た気孔１０ｈ内に充填される気体には塩素が存在するの
で、石英母材１０を線引きする際にコアに拡散しようと
するＯＨ基が塩素と化学反応を起こして低減する。ま
た、気孔１０ｈには空気の代わりに塩素を含有した気体
が充填されるので、水分による光ファイバの微細クラッ
クの成長が抑制される。この結果、低ＯＨ吸収損失で高
強度のホーリーファイバが得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホーリーファイバ
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光ファイバは、コアと、コアを覆
うと共にコアより屈折率の低いクラッドとの２層構造を
有している。これらコア及びクラッドの素材は石英がベ
ースであり、コアはクラッドよりも屈折率を高くするた
めゲルマニウム等の添加物を石英に添加した組成になっ
ている。
うと共にコアより屈折率の低いクラッドとの２層構造を
有している。これらコア及びクラッドの素材は石英がベ
ースであり、コアはクラッドよりも屈折率を高くするた
めゲルマニウム等の添加物を石英に添加した組成になっ
ている。
【０００３】この種の光ファイバにおいては、光ファイ
バのコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高いので、
この屈折率差によって光ファイバに入射した光はコア内
に閉じ込められて光ファイバ中を伝搬することができ
る。光が光ファイバ内を伝搬するとき、伝搬する光の単
一モード条件を満足するためには、コアの直径を５〜１
０μｍ程度にする必要がある。
バのコアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高いので、
この屈折率差によって光ファイバに入射した光はコア内
に閉じ込められて光ファイバ中を伝搬することができ
る。光が光ファイバ内を伝搬するとき、伝搬する光の単
一モード条件を満足するためには、コアの直径を５〜１
０μｍ程度にする必要がある。
【０００４】ところが、近年、光増幅技術や波長多重
（ＷＤＭ）技術の発展により光ファイバへ入射させる光
のパワーが大きくなっており、種々の非線形効果現象が
生じやすくなっている。例えば、非線形効果現象の１つ
である自己位相変調現象が生じると、光ファイバ中を伝
搬するパルス信号波形が歪み伝送容量が制限されてしま
う。また、同じ非線形現象の１つであるブリルアン散乱
現象も生じやすくなる。このブリルアン散乱現象が生じ
ると、光ファイバの入射パワーが飽和する。
（ＷＤＭ）技術の発展により光ファイバへ入射させる光
のパワーが大きくなっており、種々の非線形効果現象が
生じやすくなっている。例えば、非線形効果現象の１つ
である自己位相変調現象が生じると、光ファイバ中を伝
搬するパルス信号波形が歪み伝送容量が制限されてしま
う。また、同じ非線形現象の１つであるブリルアン散乱
現象も生じやすくなる。このブリルアン散乱現象が生じ
ると、光ファイバの入射パワーが飽和する。
【０００５】また、従来のシングルモードファイバのゼ
ロ分散波長は、１．３μｍよりも長波長側になってしま
うので、波長１．３μｍで大きな異常分散（正分散）を
有する光ファイバは存在していなかった。
ロ分散波長は、１．３μｍよりも長波長側になってしま
うので、波長１．３μｍで大きな異常分散（正分散）を
有する光ファイバは存在していなかった。
【０００６】ところで、上述した光ファイバの問題点を
解決する新規な光ファイバとして、フォトニッククリス
タル光ファイバ（ＰＣＦ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｆｉｂｅｒ）があり、注目を集めている。この
ＰＣＦとは、フォトニック結晶構造がクラッドに形成さ
れた光ファイバである。フォトニック結晶構造とは、屈
折率の周期構造のことであり、具体的には蜂の巣のよう
なハニカム構造の空間をクラッドに形成したものであ
る。このようなハニカム構造とすることで光の禁制帯で
あるフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ：Ｐｈｏｔｏ
ｎｉｃ ＢａｎｄＧａｐ）が発生する。例えば、Ｋｎｉ
ｇｈｔ氏らはＳｃｉｅｎｃｅ２８２，１４７６，（１９
９８）においてＰＣＧを導波原理とするＰＢＦ構造を報
告している。
解決する新規な光ファイバとして、フォトニッククリス
タル光ファイバ（ＰＣＦ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓ
ｔａｌ Ｆｉｂｅｒ）があり、注目を集めている。この
ＰＣＦとは、フォトニック結晶構造がクラッドに形成さ
れた光ファイバである。フォトニック結晶構造とは、屈
折率の周期構造のことであり、具体的には蜂の巣のよう
なハニカム構造の空間をクラッドに形成したものであ
る。このようなハニカム構造とすることで光の禁制帯で
あるフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ：Ｐｈｏｔｏ
ｎｉｃ ＢａｎｄＧａｐ）が発生する。例えば、Ｋｎｉ
ｇｈｔ氏らはＳｃｉｅｎｃｅ２８２，１４７６，（１９
９８）においてＰＣＧを導波原理とするＰＢＦ構造を報
告している。
【０００７】また、Ｃｒｅｇａｎ氏らはＳｃｉｅｎｃｅ
２８５，１５７３，（１９９９）においてＰＣＧ構造を
導波原理とする中空コアのＰＣＦの報告を行っている。
さらに、近年完全なＰＢＧ構造を有する光ファイバでは
ないが、従来のガラス組成の違いにより比屈折率差をも
たせた光ファイバのクラッドのコア近傍に気孔を形成
し、クラッドの実効的な屈折率を低下させ、コア／クラ
ッド間の比屈折率差を拡大することで、従来得られなか
った特性を有する光ファイバ（ホーリーファイバ：Ｈ
Ｐ）が報告されている。
２８５，１５７３，（１９９９）においてＰＣＧ構造を
導波原理とする中空コアのＰＣＦの報告を行っている。
さらに、近年完全なＰＢＧ構造を有する光ファイバでは
ないが、従来のガラス組成の違いにより比屈折率差をも
たせた光ファイバのクラッドのコア近傍に気孔を形成
し、クラッドの実効的な屈折率を低下させ、コア／クラ
ッド間の比屈折率差を拡大することで、従来得られなか
った特性を有する光ファイバ（ホーリーファイバ：Ｈ
Ｐ）が報告されている。
【０００８】例えば長谷川氏らはＯＦＣ２００１ＰＤ−
１において、通常のシングルモード光ファイバの構造を
有する光ファイバのクラッドのコア近傍に４つの空孔を
形成した空孔付加型ホーリー光ファイバであり、コア／
クラッド間の実効的な比屈折率差を拡大することで波長
１．２μｍ帯でシングルモード動作がある光ファイバを
実現した報告を行っている。
１において、通常のシングルモード光ファイバの構造を
有する光ファイバのクラッドのコア近傍に４つの空孔を
形成した空孔付加型ホーリー光ファイバであり、コア／
クラッド間の実効的な比屈折率差を拡大することで波長
１．２μｍ帯でシングルモード動作がある光ファイバを
実現した報告を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たフォトニッククリスタル光ファイバやホーリーファイ
バはコア近傍に空気からなる気孔が存在するので、ＯＨ
基による吸収損失が大きいという問題があった。
たフォトニッククリスタル光ファイバやホーリーファイ
バはコア近傍に空気からなる気孔が存在するので、ＯＨ
基による吸収損失が大きいという問題があった。
【００１０】図９は従来のホーリーファイバの損失波長
特性を示す図であり、横軸は波長軸であり、縦軸は損失
を示している。
特性を示す図であり、横軸は波長軸であり、縦軸は損失
を示している。
【００１１】同図より、波長１．３９μｍ近傍にＯＨ基
に起因する４０ｄＢ／ｋｍの吸収ピークがある。この値
は現在工業的に生産されている通常のシングルモード光
ファイバの場合のピーク値０．４〜２．０ｄＢ／ｋｍに
比べて２０〜１００倍の値であり、その吸収損失のテー
ルは、通信用に最も多用されている１．３μｍ帯はもと
より、長距離系で使用している１．５５μｍ帯の伝送損
失を増大させる。また、気孔内の空気に含まれる水分
は、石英母材の線引き時に気孔から光ファイバの表面に
わたり微細なクラックを発生させるために光ファイバ強
度が通常の光ファイバに比べて弱いという問題があっ
た。
に起因する４０ｄＢ／ｋｍの吸収ピークがある。この値
は現在工業的に生産されている通常のシングルモード光
ファイバの場合のピーク値０．４〜２．０ｄＢ／ｋｍに
比べて２０〜１００倍の値であり、その吸収損失のテー
ルは、通信用に最も多用されている１．３μｍ帯はもと
より、長距離系で使用している１．５５μｍ帯の伝送損
失を増大させる。また、気孔内の空気に含まれる水分
は、石英母材の線引き時に気孔から光ファイバの表面に
わたり微細なクラックを発生させるために光ファイバ強
度が通常の光ファイバに比べて弱いという問題があっ
た。
【００１２】図１０は従来のホーリーファイバと通常の
シングルモード光ファイバの破断ワイブル分布強度を示
す図であり、横軸が張力を示し、縦軸が不良率（破断確
率）を示す。
シングルモード光ファイバの破断ワイブル分布強度を示
す図であり、横軸が張力を示し、縦軸が不良率（破断確
率）を示す。
【００１３】通常のシングルモード光ファイバの強度は
６０〜７０Ｎの領域に分布しているのに対し、従来のホ
ーリーファイバの強度は３５〜６９Ｎとなり、シングル
モード光ファイバに比べて強度が弱いという問題があっ
た。
６０〜７０Ｎの領域に分布しているのに対し、従来のホ
ーリーファイバの強度は３５〜６９Ｎとなり、シングル
モード光ファイバに比べて強度が弱いという問題があっ
た。
【００１４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ＯＨ吸収損失が低く、強度を向上させたホーリーフ
ァイバ製造方法を提供することにある。
し、ＯＨ吸収損失が低く、強度を向上させたホーリーフ
ァイバ製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明は、ＶＡＤ法によって光ファイ
バ用の母材を形成し、母材の中心軸の周囲に中心軸に沿
って複数の気孔を形成し、母材の線引き時に各気孔に塩
素を含む気体を充填させながらファイバ化を行うもので
ある。
に請求項１に記載の発明は、ＶＡＤ法によって光ファイ
バ用の母材を形成し、母材の中心軸の周囲に中心軸に沿
って複数の気孔を形成し、母材の線引き時に各気孔に塩
素を含む気体を充填させながらファイバ化を行うもので
ある。
【００１６】請求項２に記載の発明は、ＶＡＤ法によっ
て光ファイバ用の母材を形成し、母材の中心軸の周囲に
中心軸に沿って複数の気孔を形成し、気孔に塩素を含む
気体を充填し、石英母材の両端を溶融した後、石英母材
のファイバ化を行うものである。
て光ファイバ用の母材を形成し、母材の中心軸の周囲に
中心軸に沿って複数の気孔を形成し、気孔に塩素を含む
気体を充填し、石英母材の両端を溶融した後、石英母材
のファイバ化を行うものである。
【００１７】請求項３に記載の発明は請求項１または２
に記載の構成に加え、気体を塩素濃度が５％から２５％
の範囲内になるように充填するのが好ましい。
に記載の構成に加え、気体を塩素濃度が５％から２５％
の範囲内になるように充填するのが好ましい。
【００１８】請求項４に記載の発明は請求項１または２
に記載の構成に加え、気体の圧力を線引き炉内の圧力よ
り高くしてファイバ化を行うのが好ましい。
に記載の構成に加え、気体の圧力を線引き炉内の圧力よ
り高くしてファイバ化を行うのが好ましい。
【００１９】本発明によれば、光ファイバ用の母材に形
成された気孔内に充填される気体には塩素が存在するの
で、母材を線引きする際に気孔部内に残留している水分
が分解して発生するＯＨ基が塩素と化学反応を起こして
低減する。また、気孔には空気の代わりに塩素を含有し
た気体が充填されるので、水分による光ファイバの微細
クラックの成長が抑制される。この結果、低ＯＨ吸収損
失で高強度のホーリーファイバが得られる。
成された気孔内に充填される気体には塩素が存在するの
で、母材を線引きする際に気孔部内に残留している水分
が分解して発生するＯＨ基が塩素と化学反応を起こして
低減する。また、気孔には空気の代わりに塩素を含有し
た気体が充填されるので、水分による光ファイバの微細
クラックの成長が抑制される。この結果、低ＯＨ吸収損
失で高強度のホーリーファイバが得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２１】図１は本発明のホーリーファイバ製造方法
を適用した製造装置の概念図であり、図２は図１に示し
た製造装置で線引きされる石英母材の断面図である。
を適用した製造装置の概念図であり、図２は図１に示し
た製造装置で線引きされる石英母材の断面図である。
【００２２】図１に示す石英母材（石英プリフォームと
もいう。）１０の一端（図では上端）１０ａに石英ダミ
ー管１１の一端（図では下端）１１ａが固定され、石英
ダミー管１１の他端（図でＨ上端）１１ｂにガス投入器
１２が取り付けられている。石英プリフォーム１０及び
石英ダミー管（若しくはガス投入器１２）１１は図示し
ないチャックにより鉛直に保持されると共に矢印１３方
向に降下若しくは矢印１４方向に上昇できるようになっ
ている。
もいう。）１０の一端（図では上端）１０ａに石英ダミ
ー管１１の一端（図では下端）１１ａが固定され、石英
ダミー管１１の他端（図でＨ上端）１１ｂにガス投入器
１２が取り付けられている。石英プリフォーム１０及び
石英ダミー管（若しくはガス投入器１２）１１は図示し
ないチャックにより鉛直に保持されると共に矢印１３方
向に降下若しくは矢印１４方向に上昇できるようになっ
ている。
【００２３】ガス投入器１２には可撓性を有する配管１
５の一端（図では左端）が接続されている。配管１５は
３方向に分岐されており、分岐された配管１６−１〜１
６−３は開閉バルブ１７、１８、１９を介して排ガス処
理装置２０、ガス流量制御器２１及び真空ポンプ２２に
それぞれ接続されている。
５の一端（図では左端）が接続されている。配管１５は
３方向に分岐されており、分岐された配管１６−１〜１
６−３は開閉バルブ１７、１８、１９を介して排ガス処
理装置２０、ガス流量制御器２１及び真空ポンプ２２に
それぞれ接続されている。
【００２４】石英プリフォーム１０の下端１０ｂには略
筒状の電気炉２３が配置され、石英プリフォーム１０が
通過できるようになっている。
筒状の電気炉２３が配置され、石英プリフォーム１０が
通過できるようになっている。
【００２５】電気炉２３の下側には樹脂被覆部２４が配
置され、樹脂被覆部２４の出口側にはファイバ引き取り
機２５が配置されている。
置され、樹脂被覆部２４の出口側にはファイバ引き取り
機２５が配置されている。
【００２６】一方、石英プリフォーム１０は図２に示す
ように石英からなりコアになる部分１０ｃｒと、コアに
なる部分１０ｃｒの近傍に複数（図では４つであるが限
定されない。）の気孔１０ｈを有し、コアになる部分１
０ｃｒよりも屈折率が低くコアになる部分１０ｃｒを覆
うクラッドになる部分１０ｃｌとで構成されている。
ように石英からなりコアになる部分１０ｃｒと、コアに
なる部分１０ｃｒの近傍に複数（図では４つであるが限
定されない。）の気孔１０ｈを有し、コアになる部分１
０ｃｒよりも屈折率が低くコアになる部分１０ｃｒを覆
うクラッドになる部分１０ｃｌとで構成されている。
【００２７】気孔１０ｈの内径は約７μｍであり、気孔
１０ｈは、コアになる部分１０ｃｒの中心から半径１２
μｍの円周上に位置している。気孔１０ｈの内部には塩
素を含んだガスが充填されるようになっており、ガス充
填時の屈折率は１である。
１０ｈは、コアになる部分１０ｃｒの中心から半径１２
μｍの円周上に位置している。気孔１０ｈの内部には塩
素を含んだガスが充填されるようになっており、ガス充
填時の屈折率は１である。
【００２８】次に本発明のホーリーファイバ製造方法に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２９】（準備段階）本ホーリーファイバを製造す
るにあたり、まず、ホーリーファイバとなる石英プリフ
ォーム１０をＶＡＤ法（Ｖａｐｏｕｒ ａｘｉａｌ ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：気相軸付け法）に
より作製する。
るにあたり、まず、ホーリーファイバとなる石英プリフ
ォーム１０をＶＡＤ法（Ｖａｐｏｕｒ ａｘｉａｌ ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：気相軸付け法）に
より作製する。
【００３０】具体的には、通常のシングルモード光ファ
イバ用のプリフォームを製造する要領で、直径φ１が約
１２０ｍｍであり、長さＬが約１ｍのスートプリフォー
ム（図示せず。）を作製する。
イバ用のプリフォームを製造する要領で、直径φ１が約
１２０ｍｍであり、長さＬが約１ｍのスートプリフォー
ム（図示せず。）を作製する。
【００３１】スートプリフォームを作製する際には、通
常のシングルモード光ファイバではコアとなるスート領
域に屈折率を高くするためゲルマニウム等の添加物を添
加するが、ホーリーファイバではコアの周囲に気孔を形
成してクラッドの実効的な屈折率を下げることで導波構
造を形成するので、添加物を必要としない。但し、コア
に相当するスート領域（図示せず。）に屈折率を高くす
るための添加物を添加してもよい。
常のシングルモード光ファイバではコアとなるスート領
域に屈折率を高くするためゲルマニウム等の添加物を添
加するが、ホーリーファイバではコアの周囲に気孔を形
成してクラッドの実効的な屈折率を下げることで導波構
造を形成するので、添加物を必要としない。但し、コア
に相当するスート領域（図示せず。）に屈折率を高くす
るための添加物を添加してもよい。
【００３２】このようなスートプリフォームを塩素等の
脱水効果のある雰囲気で焼結し、外径φ６０ｍｍ、長さ
４０ｃｍの高純度透明ガラス化母材（図示せず。）を得
る。
脱水効果のある雰囲気で焼結し、外径φ６０ｍｍ、長さ
４０ｃｍの高純度透明ガラス化母材（図示せず。）を得
る。
【００３３】次にこの高純度透明ガラス化母材の中心軸
に対して対称となるように直径φ２．５ｍｍの４つの気
孔１０ｈを研削法を用いて加工して石英プリフォーム１
０とする。
に対して対称となるように直径φ２．５ｍｍの４つの気
孔１０ｈを研削法を用いて加工して石英プリフォーム１
０とする。
【００３４】図３（ａ）は研削加工後の石英母材の側面
図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した石英母材の
３ｂ−３ｂ線断面図である。
図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した石英母材の
３ｂ−３ｂ線断面図である。
【００３５】研削後の石英プリフォーム１０の一端１０
ｂを封止加工し、石英プリフォーム１０の他端１０ａに
外径φ６０ｍｍ、内径φ５０ｍｍの石英ダミー管１１を
接続し、線引き用プリフォームとする。
ｂを封止加工し、石英プリフォーム１０の他端１０ａに
外径φ６０ｍｍ、内径φ５０ｍｍの石英ダミー管１１を
接続し、線引き用プリフォームとする。
【００３６】（線引き段階）まず、開閉バルブ１７を開
けると共に開閉バルブ１８、１９を閉めて石英プリフォ
ーム１０の気孔１０ｈ内に残留している空気を真空ポン
プ２２の作動により真空引きして除去する。気孔１０ｈ
内の空気の除去処理後、開閉バルブ１７を閉めると共に
開閉バルブ１８、１９を開けて塩素を含む窒素ガスの流
量をガス流量制御器２１により制御して気孔１０ｈ内に
塩素を含む窒素ガス雰囲気にする。
けると共に開閉バルブ１８、１９を閉めて石英プリフォ
ーム１０の気孔１０ｈ内に残留している空気を真空ポン
プ２２の作動により真空引きして除去する。気孔１０ｈ
内の空気の除去処理後、開閉バルブ１７を閉めると共に
開閉バルブ１８、１９を開けて塩素を含む窒素ガスの流
量をガス流量制御器２１により制御して気孔１０ｈ内に
塩素を含む窒素ガス雰囲気にする。
【００３７】ここで、石英プリフォーム１０の気孔１０
ｈ内の圧力が低すぎると線引き時に気孔１０ｈが潰れ、
ファイバ化後に気孔１０ｈの無い光ファイバになってし
まう。また、石英プリフォーム１０の気孔１０ｈ内の圧
力が高すぎると線引き後の光ファイバ２６内の気孔１０
ｈの占める割合が大きくなり、線引き張力及び線引き速
度から決まる内圧の限界点を超えると、線引き中に気孔
１０ｈが破裂し、ファイバ形成が不可能となる。
ｈ内の圧力が低すぎると線引き時に気孔１０ｈが潰れ、
ファイバ化後に気孔１０ｈの無い光ファイバになってし
まう。また、石英プリフォーム１０の気孔１０ｈ内の圧
力が高すぎると線引き後の光ファイバ２６内の気孔１０
ｈの占める割合が大きくなり、線引き張力及び線引き速
度から決まる内圧の限界点を超えると、線引き中に気孔
１０ｈが破裂し、ファイバ形成が不可能となる。
【００３８】そこで、本発明者らは気孔の内径と線引き
時の内圧との関係について調べた。
時の内圧との関係について調べた。
【００３９】図４は本発明者らの実験による気孔の内径
と線引き時の内圧との関係を示す図であり、横軸が内圧
を示し、縦軸が気孔径を示す。
と線引き時の内圧との関係を示す図であり、横軸が内圧
を示し、縦軸が気孔径を示す。
【００４０】同図より、光ファイバに所望の径の気孔を
形成する場合、最適な内圧が必要であることが分かる。
本実施の形態では気孔の内圧を１．５ｋＰａとし、ファ
イバ化時に内径φ５μｍとなるような気孔１０ｈを形成
した。このため、ガス流量制御器２１は圧力制御機能を
備えているのが好ましい。また、圧力制御を行うために
は、塩素・窒素混合の排気ガスが生じるので、本製造装
置には排ガス処理装置２０を備えた。
形成する場合、最適な内圧が必要であることが分かる。
本実施の形態では気孔の内圧を１．５ｋＰａとし、ファ
イバ化時に内径φ５μｍとなるような気孔１０ｈを形成
した。このため、ガス流量制御器２１は圧力制御機能を
備えているのが好ましい。また、圧力制御を行うために
は、塩素・窒素混合の排気ガスが生じるので、本製造装
置には排ガス処理装置２０を備えた。
【００４１】次に本発明者らは線引き時の石英プリフォ
ーム１０内に充填するガスの塩素濃度とファイバＯＨ基
吸収損失性及びファイバ強度の関係について調べた。
ーム１０内に充填するガスの塩素濃度とファイバＯＨ基
吸収損失性及びファイバ強度の関係について調べた。
【００４２】図５は塩素ガス濃度とファイバＯＨ吸収損
失との関係示す図であり、横軸は塩素濃度を示し、縦軸
は１．３９μｍＯＨ吸収ピーク損失を示す。
失との関係示す図であり、横軸は塩素濃度を示し、縦軸
は１．３９μｍＯＨ吸収ピーク損失を示す。
【００４３】同図より、塩素濃度が高いほどＯＨ吸収損
失が低くなり、５％以上で１．３９μｍの吸収ピーク値
は２ｄＢ／ｋｍ以下となる。この吸収ピーク値は現在工
業的に製造されている光ファイバの上限値レベルであ
り、この値以下ならば特殊な用途以外の実用上問題の無
い特性であると言える。
失が低くなり、５％以上で１．３９μｍの吸収ピーク値
は２ｄＢ／ｋｍ以下となる。この吸収ピーク値は現在工
業的に製造されている光ファイバの上限値レベルであ
り、この値以下ならば特殊な用途以外の実用上問題の無
い特性であると言える。
【００４４】図６は線引き時の塩素濃度と５０％ワイブ
ル破断加重との関係を示す図であり、横軸が塩素濃度を
示し、縦軸がワイブル５０％破断加重強度を示す。
ル破断加重との関係を示す図であり、横軸が塩素濃度を
示し、縦軸がワイブル５０％破断加重強度を示す。
【００４５】同図より、塩素濃度が２５％と超えると、
５０％ワイブル破断加重が通常の光ファイバの最低レベ
ルである６０Ｎよりも小さくなることが分かる。これ
は、線引きのような高温化において塩素濃度が高いと化
１式のような反応が促進され、クリストバライト相が石
英ガラスの表面に生じ、石英ガラスの表面を凹凸状に荒
らすためである。
５０％ワイブル破断加重が通常の光ファイバの最低レベ
ルである６０Ｎよりも小さくなることが分かる。これ
は、線引きのような高温化において塩素濃度が高いと化
１式のような反応が促進され、クリストバライト相が石
英ガラスの表面に生じ、石英ガラスの表面を凹凸状に荒
らすためである。
【００４６】
【化１】ＳｉＯ2＋Ｃｌ2→ＳｉＣｌ4＋Ｏ2
ここで、塩素濃度１０％の窒素混合ガスを用い、本発明
によるホーリーファイバを１０ｋｍ作製した。
によるホーリーファイバを１０ｋｍ作製した。
【００４７】図７は図１に示した装置を用いて作製した
ホーリーファイバの損失特性を示す図であり、横軸が波
長を示し、縦軸が損失を示す。
ホーリーファイバの損失特性を示す図であり、横軸が波
長を示し、縦軸が損失を示す。
【００４８】同図より、波長１．３９μｍのＯＨ吸収損
失は１．５ｄＢ／ｋｍと通常のシングルモード光ファイ
バと同等のレベルであった。
失は１．５ｄＢ／ｋｍと通常のシングルモード光ファイ
バと同等のレベルであった。
【００４９】図８は図１に示した装置を用いて作成した
ホーリーファイバのワイブル強度分布を示す図であり、
横軸が張力を示し、縦軸が不良率を示している。
ホーリーファイバのワイブル強度分布を示す図であり、
横軸が張力を示し、縦軸が不良率を示している。
【００５０】同図より、ワイブル強度も６０〜７０Ｎと
通常の光ファイバと同等のレベルの結果が得られたこと
が分かる。
通常の光ファイバと同等のレベルの結果が得られたこと
が分かる。
【００５１】また、分散特性について測定を行ったとこ
ろ、ゼロ分散波長が８６０ｎｍと通常のシングルモード
光ファイバでは得られない領域で分散がゼロとなる特性
が得られた。なお、ゼロ分散領域においてシングルモー
ド動作になっていることも確認している。
ろ、ゼロ分散波長が８６０ｎｍと通常のシングルモード
光ファイバでは得られない領域で分散がゼロとなる特性
が得られた。なお、ゼロ分散領域においてシングルモー
ド動作になっていることも確認している。
【００５２】本発明の他の実施の形態としては、研削加
工後の石英母材を塩素及び窒素ガス供給可能なガス系を
備えたガラス旋盤（図示せず。）を用い、塩素濃度が５
〜２５％の塩素・窒素混合ガスを石英ダミー管を介して
石英母材の気孔に流しながら、終端を封止する。その後
ダミー管終端も封止し、塩素・窒素混合ガスを石英母材
の気孔及びダミー管に封入しプリフォームとする。この
プリフォームは予め脱ＯＨ基効果のある塩素・窒素混合
ガスをプリフォーム内に封入するので、線引き時に排気
装置が必要なく、従来の線引き装置をそのまま流用でき
る利点がある。また、線引き時にプリフォーム加熱部の
ガスは膨張するが、その膨張分は石英ダミー管で吸収す
るように、ダミー管サイズと線引き前、初期プリフォー
ム内の圧力を調整する。
工後の石英母材を塩素及び窒素ガス供給可能なガス系を
備えたガラス旋盤（図示せず。）を用い、塩素濃度が５
〜２５％の塩素・窒素混合ガスを石英ダミー管を介して
石英母材の気孔に流しながら、終端を封止する。その後
ダミー管終端も封止し、塩素・窒素混合ガスを石英母材
の気孔及びダミー管に封入しプリフォームとする。この
プリフォームは予め脱ＯＨ基効果のある塩素・窒素混合
ガスをプリフォーム内に封入するので、線引き時に排気
装置が必要なく、従来の線引き装置をそのまま流用でき
る利点がある。また、線引き時にプリフォーム加熱部の
ガスは膨張するが、その膨張分は石英ダミー管で吸収す
るように、ダミー管サイズと線引き前、初期プリフォー
ム内の圧力を調整する。
【００５３】具体的には、外径φ６０ｍｍ、長さ４０ｃ
ｍの孔開け加工母材に対して、外径φ６０ｍｍ、内径φ
５０ｍｍ、長さ６０ｃｍの石英管を接続し、プリフォー
ム内の圧力を大気圧に対して０．５ｋＰａ高くなるよう
に、塩素・窒素混合ガスを封入し、線引きを行う。この
ようにしても前述と同様の効果が得られた。
ｍの孔開け加工母材に対して、外径φ６０ｍｍ、内径φ
５０ｍｍ、長さ６０ｃｍの石英管を接続し、プリフォー
ム内の圧力を大気圧に対して０．５ｋＰａ高くなるよう
に、塩素・窒素混合ガスを封入し、線引きを行う。この
ようにしても前述と同様の効果が得られた。
【００５４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ＯＨ吸収
損失が低く、強度を向上させたホーリーファイバ製造方
法の提供を実現することができる。
損失が低く、強度を向上させたホーリーファイバ製造方
法の提供を実現することができる。
【図１】本発明のホーリーファイバ製造方法を適用した
製造装置の概念図である。
製造装置の概念図である。
【図２】図１に示した製造装置で線引きされる石英母材
の断面図である。
の断面図である。
【図３】（ａ）は研削加工後の石英母材の側面図であ
り、（ｂ）は（ａ）に示した石英母材の３ｂ−３ｂ線断
面図である。
り、（ｂ）は（ａ）に示した石英母材の３ｂ−３ｂ線断
面図である。
【図４】本発明者らの実験による気孔の内径と線引き時
の内圧との関係を示す図である。
の内圧との関係を示す図である。
【図５】塩素ガス濃度とファイバＯＨ吸収損失との関係
示す図である。
示す図である。
【図６】線引き時の塩素濃度と５０％ワイブル破断加重
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
【図７】図１に示した装置を用いて作製したホーリーフ
ァイバの損失特性を示す図である。
ァイバの損失特性を示す図である。
【図８】図１に示した装置を用いて作成したホーリーフ
ァイバのワイブル強度分布を示す図である。
ァイバのワイブル強度分布を示す図である。
【図９】従来のホーリーファイバの損失波長特性を示す
図である。
図である。
【図１０】従来のホーリーファイバと通常のシングルモ
ード光ファイバの破断ワイブル分布強度を示す図であ
る。
ード光ファイバの破断ワイブル分布強度を示す図であ
る。
１０ 母材（石英母材、石英プリフォーム）
１１ 石英ダミー管
１２ ガス投入器
１５、１６−１〜１６−３ 配管
１７〜１９ 開閉バルブ
２０ 排ガス処理装置
２１ ガス流量制御器
２２ 真空ポンプ
２３ 電気炉
２４ 樹脂被覆部
２５ ファイバ引き取り機
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大薗 和正
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
(72)発明者 姚 兵
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
(72)発明者 大須賀 一志
東京都千代田区大手町一丁目６番１号 日
立電線株式会社内
Ｆターム(参考） 2H050 AB03 AC64
4G021 HA04 HA05
Claims (4)
- 【請求項１】 ＶＡＤ法によって光ファイバ用の母材を
形成し、該母材の中心軸の周囲に該中心軸に沿って複数
の気孔を形成し、該母材の線引き時に各気孔に塩素を含
む気体を充填させながらファイバ化を行うことを特徴と
するホーリーファイバ製造方法。 - 【請求項２】 ＶＡＤ法によって光ファイバ用の母材を
形成し、該母材の中心軸の周囲に該中心軸に沿って複数
の気孔を形成し、上記気孔に塩素を含む気体を充填し、
上記石英母材の両端を溶融した後、上記石英母材のファ
イバ化を行うことを特徴とするホーリーファイバ製造方
法。 - 【請求項３】 上記気体を塩素濃度が５％から２５％の
範囲内になるように充填する請求項１または２に記載の
ホーリーファイバ製造方法。 - 【請求項４】 上記気体の圧力を線引き炉内の圧力より
高くしてファイバ化を行う請求項１または２に記載のホ
ーリーファイバ製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002114987A JP3978071B2 (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | ホーリーファイバ製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002114987A JP3978071B2 (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | ホーリーファイバ製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003313045A true JP2003313045A (ja) | 2003-11-06 |
| JP3978071B2 JP3978071B2 (ja) | 2007-09-19 |
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ID=29533634
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002114987A Expired - Fee Related JP3978071B2 (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | ホーリーファイバ製造方法 |
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| JP (1) | JP3978071B2 (ja) |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JP2002145634A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの製造方法、及び、光ファイバ |
| JP2002249335A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-09-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバの製造方法、光ファイバ、光通信システム |
| JP2003081656A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | フォトニッククリスタルファイバの製造方法 |
| JP2003222752A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 偏波保存フォトニッククリスタルファイバ及びその製造方法 |
-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002114987A patent/JP3978071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2003081656A (ja) * | 2001-09-10 | 2003-03-19 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | フォトニッククリスタルファイバの製造方法 |
| JP2003222752A (ja) * | 2002-01-29 | 2003-08-08 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 偏波保存フォトニッククリスタルファイバ及びその製造方法 |
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| JP3978071B2 (ja) | 2007-09-19 |
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