JP2004051386A - 分散補償ファイバの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリフォームにおいて厚さの非常に厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することができる分散補償ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】分散補償ファイバの製造方法は、第１コアとなるロッド状の第１コア形成部２１を形成するステップと、第１コア形成部２１が軸位置に位置付けられるように所定外径の第１クラッド用石英管２２”に第１コア形成部２１を嵌入してそれらを一体化させることにより第１コア形成部２１上に第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部２２を形成するステップと、第１クラッド形成部２２上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、を備える。
【選択図】図９
【解決手段】分散補償ファイバの製造方法は、第１コアとなるロッド状の第１コア形成部２１を形成するステップと、第１コア形成部２１が軸位置に位置付けられるように所定外径の第１クラッド用石英管２２”に第１コア形成部２１を嵌入してそれらを一体化させることにより第１コア形成部２１上に第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部２２を形成するステップと、第１クラッド形成部２２上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、を備える。
【選択図】図９
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバ中心をなす第１コアと、その第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、その第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、その第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、第１コア及び第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長の光を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分散補償ファイバには、図１３（ａ）及び（ｂ）にその屈折率分布プロファイルを示すように、比屈折率差（Δｎ）が通常のシングルモードファイバに比べて高い第１コアと、その外側の純石英の第１クラッドと、第１クラッドの外側の比屈折率差（Δｎ）が比較的小さい第２コアと、第２コアの外側の純石英の第２クラッドと、からなるセグメントコア型のものや、第１クラッドの屈折率を第２クラッドよりも下げたデュプレスト型のものがある。
【０００３】
ところで、ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ８，ＮＯ．１１ ＮＯＶＥＭＢＥＲ １９９６ ｐ．１５１０−１５１２ ”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ” ｂｙ Ｋ．Ｔｈｙａｇａｒａｊａｎ ｅｔ．ａｌには、第１クラッドの厚さの非常に厚いものであって、第１コア及び第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長においてスーパーモードの急激なモード屈折率変化が生じるのを利用し、それまでの分散補償ファイバに比べてはるかに大きい負の分散値を示す分散補償ファイバが提案されている。
【０００４】
かかる分散補償ファイバを製造する方法として、従来から広く用いられているＶＡＤ法（ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）やＭＣＶＤ法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）によってプリフォームを作製することが考えられる。例えば、ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ３６，ＮＯ．２０ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２０００ ｐ．１６８９−１６９１ ”−１８００ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｔ １．５５μｍ ｉｎ ｄｕａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ” ｂｙ Ｊ．Ｌ．Ａｕｇｕｓｔｅ ｅｔ．ａｌには、上記の分散補償ファイバをＭＣＶＤ法で製造したことが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１クラッドの厚さによって分散特性が大きく影響を受けるところ、ＶＡＤ法のみでプリフォームを作製する場合、第１クラッドに対応してプリフォームに第１クラッドとなる厚さの厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することが非常に困難である。
【０００６】
また、ＭＣＶＤ法のみでプリフォームを作製する場合、ＶＡＤ法に比較して第１クラッド形成部の厚さの制御は多少容易になるもののやはり困難を伴い、加えて、厚さの厚い第１クラッド形成部を得るにはそれだけの石英を堆積させる必要があるため製造効率が低く、また、作製原理より大型のプリフォームを作製することができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プリフォームにおいて厚さの非常に厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することができる分散補償ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしたものである。
【０００９】
第１の解決手段は、ロッドインチューブ法を応用し、第１クラッド形成部の所定の厚さが得られるように予め形成された第１クラッド用石英管に第１コア形成部を嵌入するようにしたものである。
【００１０】
具体的には、第１の解決手段は、ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部が軸位置に位置付けられるように所定外径の第１クラッド用石英管に該第１コア形成部を嵌入してそれらを一体化させることにより該第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第１の解決手段の場合、第１クラッド形成部を直接そのまま第１クラッド用石英管に嵌入してそれらを一体化させたのでは両者の屈折率差に起因する歪みによって割れが発生する虞がある。
【００１２】
従って、第１の解決手段は、上記第１コア形成部上に上記第１クラッド用石英管と同一組成の石英層を形成したものを該第１クラッド用石英管に嵌入することが好ましい。
【００１３】
ここで、第１コア形成部を形成するステップと石英層を形成するステップとは同時進行的に行われてもよい。
【００１４】
第２の解決手段は、第１コア形成部上に石英層を形成し、その外周面部削ることにより所定厚さの第１クラッド形成部を形成するようにしたものである。
【００１５】
具体的には、第２の解決手段は、ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部上に石英層を形成するステップと、
上記石英層の外周面部を除去することにより上記第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、第１コア形成部を形成するステップと石英層を形成するステップとは同時進行的に行われてもよい。
【００１７】
第１及び第２の解決手段のいずれの場合でも、ＭＣＶＤ法を応用することにより、管状の第２クラッド形成部の内側に層状の第２コア形成部を形成した円筒体を構成し、それに第１コア形成部及び第１クラッド形成部で構成された円柱体を嵌入することにより、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォームを作製することができる。
【００１８】
従って、第２の解決手段は、上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部である第２クラッド用石英管の内側に上記第２コアとなる層状の第２コア形成部を形成した円筒体を構成し、該円筒体に上記第１コア形成部上に上記第１クラッド形成部を形成して構成された円柱体を嵌入してそれらを一体化させることによりプリフォームを作製するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォームにおいて厚さの非常に厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（分散補償ファイバの構成）
図１は、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０を示す。図２は、その屈折率分布プロファイルを示す。
【００２２】
この分散補償ファイバ１０は、石英で形成された光ファイバであり、ファイバ中心をなす第１コア１１と、その第１コア１１を被覆する第１クラッド１２と、その第１クラッド１２を被覆する第２コア１３と、その第２コア１３を被覆する第２クラッド１４と、が同心状に配設されて一体となったものである。
【００２３】
第１コア１１は、その外径２ａが例えば５μｍ程度であり、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高める成分がドープされた石英で形成されている。
【００２４】
第１クラッド１２は、その外径２ｂから第１コア１１の外径２ａを引いて半分にしたもの（ｂ−ａ）、すなわち、その厚さが例えば５μｍ以上であり、純粋石英で形成されている。
【００２５】
第２コア１３は、その外径２ｃから第１クラッド１２の外径２ｂを引いて半分にしたもの（ｃ−ｂ）、すなわち、その厚さが例えば５μｍ以上であり、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高める成分がドープされた石英で形成されている。
【００２６】
第２クラッド１４は、その外径であるファイバ径ｄが例えば１２５μｍであり、純粋石英で形成されている。
【００２７】
この分散補償ファイバ１０は、ファイバ中心の第１コア１１で最も屈折率が高く、その外側の第１クラッド１２で純粋石英の屈折率となり、その外側の第２クラッド１４でまたやや屈折率が高くなり、その外側の第２クラッド１４で再び純粋石英の屈折率となっており、例えば、第１コア１１の比屈折率差（Δｎ）が１．０％以上で、第２コア１３の比屈折率差（Δｎ）が０．４％程度である。
【００２８】
次に、この分散補償ファイバ１０の特性について説明する。
【００２９】
図３は、分散補償ファイバ１０、並びに、第１コア１１のみ及び第２コア１３のみがそれぞれ存在した場合についての伝搬する光の波長とモード屈折率との関係を示す。また、図４は、分散補償ファイバ１０の伝搬する光の波長と分散値との関係を示す。
【００３０】
この分散補償ファイバ１０は、図３に示すように、短波長域では第１コア１１のモード屈折率を示し、波長λｃで第１コア１１及び第２コア１３のそれぞれのモード屈折率が同一となり、長波長域では第２コア１３のモード屈折率を示す。そして、この分散補償ファイバ１０は、図４に示すように、第１コア１１及び第２コア１３のそれぞれのモード屈折率が同一となる波長λｃにおいて分散値が負の極値を示す。その分散値の負の極値の大きさは従来のものに比べて数倍〜数十倍も大きいものである。
【００３１】
次に、この分散補償ファイバ１０の各部分の寸法精度が分散値の極値に及ぼす影響について説明する。
【００３２】
図５は、分散補償ファイバ１０のファイバ径の設計からのずれと波長λｃでの分散値との関係を示す。図６は、第１コア１１の半径ａと波長λｃでの分散値との関係を示す。図７は、第１クラッド１２の厚さｂ−ａと波長λｃでの分散値との関係を示す。図８は、第２コア１３の厚さｃ−ｂと波長λｃでの分散値との関係を示す。
【００３３】
この分散補償ファイバ１０は、図５に示すように、ファイバ径の僅かのずれによって分散値が大きく異なるものとなってしまう特性を有し、各部分毎では、図６〜８に示すように、第１クラッド１２や第２コア１３よりも第１コア１１の寸法のずれが分散値に大きな影響を及ぼす。従って、この分散補償ファイバ１０は、いずれの部分も高い寸法精度が要求されるものの、第１コア１１に対して最も高い寸法精度が要求される。但し、従来のものに比べて厚さの厚い第１クラッド１２を高精度で形成する必要があることより、製造上は第１クラッド１２の高精度な形成が必要となる。
【００３４】
（分散補償ファイバの製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０の製造方法について説明する。
【００３５】
＜第１の製造方法＞
−第１コア形成部の形成ステップ−
図９（ａ）に示すように、所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第１コア１１となるコア形成部上に純粋石英の石英層２２’を形成したロッド材２５をＶＡＤ法により作製する。なお、このロッド材２５は、ＯＶＤ法（ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）により形成して作製してもよく、また、ＶＡＤ法により形成したコア形成部上にＯＶＤ法により石英層２２’を形成して作製してもよい。
【００３６】
−第１クラッドの形成ステップ−
図９（ｂ）に示すように、ロッド材２５の直径に略等しい孔を有し且つ所定外径を有する純粋石英の第１クラッド１２となる第１クラッド形成部２２である第１クラッド用石英管２２”にそのロッド材２５を嵌入し、コラプスすることによりそれらを一体化させる。これによって、図９（ｃ）に示すように、軸位置に位置付けられた第１コア形成部２１とそれを被覆する均一厚さの第１クラッド形成部２２とからなる円柱体２６が作製される。
【００３７】
−円筒体の形成ステップ−
図１０（ａ）に示すように、純粋石英の第２クラッド１４となる第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側にＭＣＶＤ法により所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第２コア１３となる第２コア形成部２３を層状に形成する。このとき、円筒体２７の孔径が円柱体２６の直径に略等しくなるようにする。これによって、図１０（ｂ）に示すように、第２コア形成部２３及び第２クラッド形成部２４がそれぞれ内側層及び外側層に位置付けられた円筒体２７が作製される。
【００３８】
−プリフォームの形成ステップ−
図１０（ｃ）に示すように、円柱体２６を円筒体２７に嵌入し、コラプスすることによりそれらを一体化させる。これによって、図１０（ｄ）に示すように、第１コア形成部２１、第１クラッド形成部２２、第２コア形成部２３及び第２クラッド形成部２４が順に同心状に配設されたプリフォーム２０が作製される。
【００３９】
−線引きステップ−
図１１に示すように、プリフォーム２０を線引き機にセットし、そのプリフォーム２０を加熱炉３０によって加熱すると共に高速で延伸することによりファイバ化させる。これによって、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０が製造される。
【００４０】
分散補償ファイバ１０のこの第１の製造方法によれば、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部２２が第１クラッド用石英管２２”で形成され、その第１クラッド用石英管２２”の段階で厚さ制御をし、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォーム２０において厚さの非常に厚い第１クラッド形成部２２を精度よく形成することができる。
【００４１】
また、第１クラッド形成部２２を直接そのまま第１クラッド用石英管２２”に嵌入してそれらを一体化させたのでは両者の屈折率差に起因する歪みによって割れが発生する虞があるが、第１クラッド形成部２２上に石英層２２’を形成したロッド材２５を第１クラッド用石英管２２”に嵌入するようにしているので、かかる割れの発生を回避することができる。
【００４２】
さらに、第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側に層状の第２コア形成部２３を形成した円筒体２７を形成し、それに第１コア形成部２１及び第１クラッド形成部２２からなる円柱体２６を嵌入するようにしているので、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォーム２０を作製することができる。
【００４３】
＜第２の製造方法＞
−第１コア形成部の形成ステップ−
図１２（ａ）に示すように、所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第１コア１１となる第１コア形成部２１上に純粋石英の石英層２２’を形成したロッド材２５をＶＡＤ法により作製する。このとき、第１クラッド１２となる第１クラッド形成部２２として必要な厚さよりも石英層２２’の厚さが厚くなるようにする。なお、このロッド材２５は、ＯＶＤ法により形成して作製してもよく、また、ＶＡＤ法により形成したコア形成部上にＯＶＤ法により石英層２２’を形成して作製してもよい。
【００４４】
−第１クラッドの形成ステップ−
ロッド材２５の外周面部をフッ化水素酸等によりエッチングしたり、研磨等することにより除去することによって石英層２２’が所定の均一厚さとなるようにする。これによって、図１２（ｂ）に示すように、軸位置に位置付けられた第１コア形成部２１とそれを被覆する均一厚さの第１クラッド形成部２２とからなる円柱体２６が作製される。
【００４５】
以降の円筒体２７の形成ステップ、プリフォーム２０の形成ステップ及び線引きステップは第１の製造方法と同一である。
【００４６】
分散補償ファイバ１０のこの第２の製造方法によれば、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１コア形成部２１上に形成された石英層２２’の外周面部を除去してその厚さ制御をし、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォーム２０において厚さの非常に厚い第１クラッド形成部２２を精度よく形成することができる。
【００４７】
また、第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側に第２コア形成部２３を形成した円筒体２７を形成し、それに第１コア形成部２１及び第１クラッド形成部２２からなる円柱体２６を嵌入するようにしているので、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォーム２０を作製することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態の第１及び第２の製造方法では、第２コア形成部及び第２クラッド形成部からなる円筒体をＭＣＶＤ法で形成したが、特にこれに限定されるものではなく、第１クラッド形成部上に第２コア形成部及び第２クラッド形成部を順にＯＶＤ法で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの屈折率分布プロファイルを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの伝搬する光の波長とモード屈折率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの伝搬する光の波長と分散値との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、分散補償ファイバのファイバ径の設計からのずれと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１コアの半径ａと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１クラッドの厚さｂ−ａと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第２コアの厚さｃ−ｂと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法の円柱体の作製手順を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法のプリフォームの作製手順を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法の線引きを示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第２の製造方法の円柱体の作製手順を示す説明図である。
【図１３】従来の分散補償ファイバの屈折率分布プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１０ 分散補償ファイバ
１１ 第１コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２コア
１４ 第２クラッド
２０ プリフォーム
２１ 第１コア形成部
２２ 第１クラッド形成部
２２’ 石英層
２２” 第１クラッド用石英管
２３ 第２コア形成部
２４ 第２クラッド形成部
２４” 第２クラッド用石英管
２５ ロッド材
２６ 円柱体
２７ 円筒体
３０ 加熱炉
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファイバ中心をなす第１コアと、その第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、その第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、その第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、第１コア及び第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長の光を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分散補償ファイバには、図１３（ａ）及び（ｂ）にその屈折率分布プロファイルを示すように、比屈折率差（Δｎ）が通常のシングルモードファイバに比べて高い第１コアと、その外側の純石英の第１クラッドと、第１クラッドの外側の比屈折率差（Δｎ）が比較的小さい第２コアと、第２コアの外側の純石英の第２クラッドと、からなるセグメントコア型のものや、第１クラッドの屈折率を第２クラッドよりも下げたデュプレスト型のものがある。
【０００３】
ところで、ＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ８，ＮＯ．１１ ＮＯＶＥＭＢＥＲ １９９６ ｐ．１５１０−１５１２ ”Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ” ｂｙ Ｋ．Ｔｈｙａｇａｒａｊａｎ ｅｔ．ａｌには、第１クラッドの厚さの非常に厚いものであって、第１コア及び第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長においてスーパーモードの急激なモード屈折率変化が生じるのを利用し、それまでの分散補償ファイバに比べてはるかに大きい負の分散値を示す分散補償ファイバが提案されている。
【０００４】
かかる分散補償ファイバを製造する方法として、従来から広く用いられているＶＡＤ法（ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ａｘｉａｌ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）やＭＣＶＤ法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）によってプリフォームを作製することが考えられる。例えば、ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ３６，ＮＯ．２０ ＳＥＰＴＥＭＢＥＲ ２０００ ｐ．１６８９−１６９１ ”−１８００ｐｓ／（ｎｍ．ｋｍ）ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｔ １．５５μｍ ｉｎ ｄｕａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ” ｂｙ Ｊ．Ｌ．Ａｕｇｕｓｔｅ ｅｔ．ａｌには、上記の分散補償ファイバをＭＣＶＤ法で製造したことが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１クラッドの厚さによって分散特性が大きく影響を受けるところ、ＶＡＤ法のみでプリフォームを作製する場合、第１クラッドに対応してプリフォームに第１クラッドとなる厚さの厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することが非常に困難である。
【０００６】
また、ＭＣＶＤ法のみでプリフォームを作製する場合、ＶＡＤ法に比較して第１クラッド形成部の厚さの制御は多少容易になるもののやはり困難を伴い、加えて、厚さの厚い第１クラッド形成部を得るにはそれだけの石英を堆積させる必要があるため製造効率が低く、また、作製原理より大型のプリフォームを作製することができない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プリフォームにおいて厚さの非常に厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することができる分散補償ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしたものである。
【０００９】
第１の解決手段は、ロッドインチューブ法を応用し、第１クラッド形成部の所定の厚さが得られるように予め形成された第１クラッド用石英管に第１コア形成部を嵌入するようにしたものである。
【００１０】
具体的には、第１の解決手段は、ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部が軸位置に位置付けられるように所定外径の第１クラッド用石英管に該第１コア形成部を嵌入してそれらを一体化させることにより該第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
第１の解決手段の場合、第１クラッド形成部を直接そのまま第１クラッド用石英管に嵌入してそれらを一体化させたのでは両者の屈折率差に起因する歪みによって割れが発生する虞がある。
【００１２】
従って、第１の解決手段は、上記第１コア形成部上に上記第１クラッド用石英管と同一組成の石英層を形成したものを該第１クラッド用石英管に嵌入することが好ましい。
【００１３】
ここで、第１コア形成部を形成するステップと石英層を形成するステップとは同時進行的に行われてもよい。
【００１４】
第２の解決手段は、第１コア形成部上に石英層を形成し、その外周面部削ることにより所定厚さの第１クラッド形成部を形成するようにしたものである。
【００１５】
具体的には、第２の解決手段は、ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部上に石英層を形成するステップと、
上記石英層の外周面部を除去することにより上記第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、第１コア形成部を形成するステップと石英層を形成するステップとは同時進行的に行われてもよい。
【００１７】
第１及び第２の解決手段のいずれの場合でも、ＭＣＶＤ法を応用することにより、管状の第２クラッド形成部の内側に層状の第２コア形成部を形成した円筒体を構成し、それに第１コア形成部及び第１クラッド形成部で構成された円柱体を嵌入することにより、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォームを作製することができる。
【００１８】
従って、第２の解決手段は、上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部である第２クラッド用石英管の内側に上記第２コアとなる層状の第２コア形成部を形成した円筒体を構成し、該円筒体に上記第１コア形成部上に上記第１クラッド形成部を形成して構成された円柱体を嵌入してそれらを一体化させることによりプリフォームを作製するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォームにおいて厚さの非常に厚い第１クラッド形成部を精度よく形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
（分散補償ファイバの構成）
図１は、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０を示す。図２は、その屈折率分布プロファイルを示す。
【００２２】
この分散補償ファイバ１０は、石英で形成された光ファイバであり、ファイバ中心をなす第１コア１１と、その第１コア１１を被覆する第１クラッド１２と、その第１クラッド１２を被覆する第２コア１３と、その第２コア１３を被覆する第２クラッド１４と、が同心状に配設されて一体となったものである。
【００２３】
第１コア１１は、その外径２ａが例えば５μｍ程度であり、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高める成分がドープされた石英で形成されている。
【００２４】
第１クラッド１２は、その外径２ｂから第１コア１１の外径２ａを引いて半分にしたもの（ｂ−ａ）、すなわち、その厚さが例えば５μｍ以上であり、純粋石英で形成されている。
【００２５】
第２コア１３は、その外径２ｃから第１クラッド１２の外径２ｂを引いて半分にしたもの（ｃ−ｂ）、すなわち、その厚さが例えば５μｍ以上であり、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の屈折率を高める成分がドープされた石英で形成されている。
【００２６】
第２クラッド１４は、その外径であるファイバ径ｄが例えば１２５μｍであり、純粋石英で形成されている。
【００２７】
この分散補償ファイバ１０は、ファイバ中心の第１コア１１で最も屈折率が高く、その外側の第１クラッド１２で純粋石英の屈折率となり、その外側の第２クラッド１４でまたやや屈折率が高くなり、その外側の第２クラッド１４で再び純粋石英の屈折率となっており、例えば、第１コア１１の比屈折率差（Δｎ）が１．０％以上で、第２コア１３の比屈折率差（Δｎ）が０．４％程度である。
【００２８】
次に、この分散補償ファイバ１０の特性について説明する。
【００２９】
図３は、分散補償ファイバ１０、並びに、第１コア１１のみ及び第２コア１３のみがそれぞれ存在した場合についての伝搬する光の波長とモード屈折率との関係を示す。また、図４は、分散補償ファイバ１０の伝搬する光の波長と分散値との関係を示す。
【００３０】
この分散補償ファイバ１０は、図３に示すように、短波長域では第１コア１１のモード屈折率を示し、波長λｃで第１コア１１及び第２コア１３のそれぞれのモード屈折率が同一となり、長波長域では第２コア１３のモード屈折率を示す。そして、この分散補償ファイバ１０は、図４に示すように、第１コア１１及び第２コア１３のそれぞれのモード屈折率が同一となる波長λｃにおいて分散値が負の極値を示す。その分散値の負の極値の大きさは従来のものに比べて数倍〜数十倍も大きいものである。
【００３１】
次に、この分散補償ファイバ１０の各部分の寸法精度が分散値の極値に及ぼす影響について説明する。
【００３２】
図５は、分散補償ファイバ１０のファイバ径の設計からのずれと波長λｃでの分散値との関係を示す。図６は、第１コア１１の半径ａと波長λｃでの分散値との関係を示す。図７は、第１クラッド１２の厚さｂ−ａと波長λｃでの分散値との関係を示す。図８は、第２コア１３の厚さｃ−ｂと波長λｃでの分散値との関係を示す。
【００３３】
この分散補償ファイバ１０は、図５に示すように、ファイバ径の僅かのずれによって分散値が大きく異なるものとなってしまう特性を有し、各部分毎では、図６〜８に示すように、第１クラッド１２や第２コア１３よりも第１コア１１の寸法のずれが分散値に大きな影響を及ぼす。従って、この分散補償ファイバ１０は、いずれの部分も高い寸法精度が要求されるものの、第１コア１１に対して最も高い寸法精度が要求される。但し、従来のものに比べて厚さの厚い第１クラッド１２を高精度で形成する必要があることより、製造上は第１クラッド１２の高精度な形成が必要となる。
【００３４】
（分散補償ファイバの製造方法）
次に、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０の製造方法について説明する。
【００３５】
＜第１の製造方法＞
−第１コア形成部の形成ステップ−
図９（ａ）に示すように、所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第１コア１１となるコア形成部上に純粋石英の石英層２２’を形成したロッド材２５をＶＡＤ法により作製する。なお、このロッド材２５は、ＯＶＤ法（ｏｕｔｓｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ）により形成して作製してもよく、また、ＶＡＤ法により形成したコア形成部上にＯＶＤ法により石英層２２’を形成して作製してもよい。
【００３６】
−第１クラッドの形成ステップ−
図９（ｂ）に示すように、ロッド材２５の直径に略等しい孔を有し且つ所定外径を有する純粋石英の第１クラッド１２となる第１クラッド形成部２２である第１クラッド用石英管２２”にそのロッド材２５を嵌入し、コラプスすることによりそれらを一体化させる。これによって、図９（ｃ）に示すように、軸位置に位置付けられた第１コア形成部２１とそれを被覆する均一厚さの第１クラッド形成部２２とからなる円柱体２６が作製される。
【００３７】
−円筒体の形成ステップ−
図１０（ａ）に示すように、純粋石英の第２クラッド１４となる第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側にＭＣＶＤ法により所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第２コア１３となる第２コア形成部２３を層状に形成する。このとき、円筒体２７の孔径が円柱体２６の直径に略等しくなるようにする。これによって、図１０（ｂ）に示すように、第２コア形成部２３及び第２クラッド形成部２４がそれぞれ内側層及び外側層に位置付けられた円筒体２７が作製される。
【００３８】
−プリフォームの形成ステップ−
図１０（ｃ）に示すように、円柱体２６を円筒体２７に嵌入し、コラプスすることによりそれらを一体化させる。これによって、図１０（ｄ）に示すように、第１コア形成部２１、第１クラッド形成部２２、第２コア形成部２３及び第２クラッド形成部２４が順に同心状に配設されたプリフォーム２０が作製される。
【００３９】
−線引きステップ−
図１１に示すように、プリフォーム２０を線引き機にセットし、そのプリフォーム２０を加熱炉３０によって加熱すると共に高速で延伸することによりファイバ化させる。これによって、本発明の実施形態に係る分散補償ファイバ１０が製造される。
【００４０】
分散補償ファイバ１０のこの第１の製造方法によれば、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１クラッド形成部２２が第１クラッド用石英管２２”で形成され、その第１クラッド用石英管２２”の段階で厚さ制御をし、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォーム２０において厚さの非常に厚い第１クラッド形成部２２を精度よく形成することができる。
【００４１】
また、第１クラッド形成部２２を直接そのまま第１クラッド用石英管２２”に嵌入してそれらを一体化させたのでは両者の屈折率差に起因する歪みによって割れが発生する虞があるが、第１クラッド形成部２２上に石英層２２’を形成したロッド材２５を第１クラッド用石英管２２”に嵌入するようにしているので、かかる割れの発生を回避することができる。
【００４２】
さらに、第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側に層状の第２コア形成部２３を形成した円筒体２７を形成し、それに第１コア形成部２１及び第１クラッド形成部２２からなる円柱体２６を嵌入するようにしているので、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォーム２０を作製することができる。
【００４３】
＜第２の製造方法＞
−第１コア形成部の形成ステップ−
図１２（ａ）に示すように、所定濃度のゲルマニウム（Ｇｅ）がドープされた石英の第１コア１１となる第１コア形成部２１上に純粋石英の石英層２２’を形成したロッド材２５をＶＡＤ法により作製する。このとき、第１クラッド１２となる第１クラッド形成部２２として必要な厚さよりも石英層２２’の厚さが厚くなるようにする。なお、このロッド材２５は、ＯＶＤ法により形成して作製してもよく、また、ＶＡＤ法により形成したコア形成部上にＯＶＤ法により石英層２２’を形成して作製してもよい。
【００４４】
−第１クラッドの形成ステップ−
ロッド材２５の外周面部をフッ化水素酸等によりエッチングしたり、研磨等することにより除去することによって石英層２２’が所定の均一厚さとなるようにする。これによって、図１２（ｂ）に示すように、軸位置に位置付けられた第１コア形成部２１とそれを被覆する均一厚さの第１クラッド形成部２２とからなる円柱体２６が作製される。
【００４５】
以降の円筒体２７の形成ステップ、プリフォーム２０の形成ステップ及び線引きステップは第１の製造方法と同一である。
【００４６】
分散補償ファイバ１０のこの第２の製造方法によれば、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させながらその厚さ制御を行うのではなく、第１コア形成部２１上に形成された石英層２２’の外周面部を除去してその厚さ制御をし、第１クラッド形成部２２の形成のために石英を堆積させるのとその厚さ制御とを別々に行うようにしているので、プリフォーム２０において厚さの非常に厚い第１クラッド形成部２２を精度よく形成することができる。
【００４７】
また、第２クラッド形成部２４である第２クラッド用石英管２４”の内側に第２コア形成部２３を形成した円筒体２７を形成し、それに第１コア形成部２１及び第１クラッド形成部２２からなる円柱体２６を嵌入するようにしているので、各部分を順次形成する必要がなく効率的にプリフォーム２０を作製することができる。
【００４８】
なお、上記実施形態の第１及び第２の製造方法では、第２コア形成部及び第２クラッド形成部からなる円筒体をＭＣＶＤ法で形成したが、特にこれに限定されるものではなく、第１クラッド形成部上に第２コア形成部及び第２クラッド形成部を順にＯＶＤ法で形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの屈折率分布プロファイルを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの伝搬する光の波長とモード屈折率との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの伝搬する光の波長と分散値との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、分散補償ファイバのファイバ径の設計からのずれと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１コアの半径ａと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１クラッドの厚さｂ−ａと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第２コアの厚さｃ−ｂと波長λｃでの分散値との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法の円柱体の作製手順を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法のプリフォームの作製手順を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第１の製造方法の線引きを示す説明図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る分散補償ファイバの第２の製造方法の円柱体の作製手順を示す説明図である。
【図１３】従来の分散補償ファイバの屈折率分布プロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１０ 分散補償ファイバ
１１ 第１コア
１２ 第１クラッド
１３ 第２コア
１４ 第２クラッド
２０ プリフォーム
２１ 第１コア形成部
２２ 第１クラッド形成部
２２’ 石英層
２２” 第１クラッド用石英管
２３ 第２コア形成部
２４ 第２クラッド形成部
２４” 第２クラッド用石英管
２５ ロッド材
２６ 円柱体
２７ 円筒体
３０ 加熱炉
Claims (4)
- ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長の光を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部が軸位置に位置付けられるように所定外径の第１クラッド用石英管に該第１コア形成部を嵌入してそれらを一体化させることにより該第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする分散補償ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された分散補償ファイバの製造方法において、
上記第１コア形成部上に上記第１クラッド用石英管と同一組成の石英層を形成したものを該第１クラッド用石英管に嵌入することを特徴とする分散補償ファイバの製造方法。 - ファイバ中心をなす第１コアと、該第１コアを被覆するように設けられた第１クラッドと、該第１クラッドを被覆するように設けられた第２コアと、該第２コアを被覆するように設けられた第２クラッドと、を備え、該第１コア及び該第２コアのそれぞれのモード屈折率が同一となる波長の光を伝搬するときに分散値が極値を示す分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第１コアとなるロッド状の第１コア形成部を形成するステップと、
上記第１コア形成部上に石英層を形成するステップと、
上記石英層の外周面部を除去することにより上記第１コア形成部上に上記第１クラッドとなる均一厚さの第１クラッド形成部を形成するステップと、
上記第１クラッド形成部上に上記第２コアとなる第２コア形成部及び上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部を形成してプリフォームを作製するステップと、
上記プリフォームを線引きしてファイバ化するステップと、
を備えたことを特徴とする分散補償ファイバの製造方法。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載された分散補償ファイバの製造方法であって、
上記第２クラッドとなる第２クラッド形成部である第２クラッド用石英管の内側に上記第２コアとなる層状の第２コア形成部を形成した円筒体を構成し、該円筒体に第１コア形成部上に第１クラッド形成部を形成して構成された円柱体を嵌入してそれらを一体化させることによりプリフォームを作製することを特徴とする分散補償ファイバの製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2006267100A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | General Electric Co <Ge> | 光ファイバ検知装置およびその製造および操作方法 |
| JP2011514551A (ja) * | 2008-02-14 | 2011-05-06 | ショット アクチエンゲゼルシャフト | 側面光放射ステップ・インデックス型ファイバ |
-
2002
- 2002-07-17 JP JP2002207772A patent/JP2004051386A/ja active Pending
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