JP2004518999A - 実質的に一定な光減衰を得るための光繊維及び平面導波路 - Google Patents
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Abstract
本発明は、一定な光減衰を得るための光繊維及び平面導波路に関するものであり、所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属イオンと、所定の波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属イオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）されたコアーを含む。
【選択図】図２
【選択図】図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける受信された光信号を減衰するための光減衰用光繊維及び平面導波路（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で伝送されるデータ要求量の増加に伴って、時分割多重方式（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に加え波長分割多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が開発された。ＷＤＭは、一つの伝送線路を通じて波長が各々異なる光信号を伝送することにより信号の伝送効率を高めることができる。
【０００３】
光通信システムにおいて、信号損失は光繊維の長さに比例して発生されるため、遠い距離に存在する受信側では微弱な信号を受信することになり正確な信号受信が難しい問題があった。
【０００４】
このような信号損失の問題点を解決するために、光信号を増幅するための増幅手段が伝送側と受信側の間に配置されて、伝送側ではこのような信号損失を勘案して高出力の信号を送出するようになる。しかし、光繊維増幅器のような受信装置が高出力の信号を発生させる伝送側に近い所に設置されている場合には受信装置ではこのような信号を正確に検出することができない虞がある。従って、受信装置の前端で受信される光信号を減衰させるための方法が利用されている。即ち、フェルール（ｆｅｒｕｌｅ）を互いにずれるようにするか、フェルールの間の小さな間隔から一定量の光が漏れるようにするか、光繊維コアーの大きさを異なるようにするか、フェルールの間にフィルターを挿入するなどの方法である。
【０００５】
しかし、フィルター形態（ｆｉｌｔｅｒ−ｔｙｐｅ）の光減衰器は減衰領域が小さすぎて吸収程度を精密に調節することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、所定波長帯域の光を吸収するドープ剤（ｄｏｐａｎｔ）でドーピングされたコアーを有する光繊維を含む光減衰器を提供することにその目的がある。
【０００７】
本発明の他の目的は、所定波長帯域の光信号を一定に減衰させるための光繊維を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、所定波長帯域の光信号を一定に減衰させるための平面導波路を提供することである。
【０００９】
【発明の構成】
本発明の一つの側面によると、実質的に一定の光減衰を得るための光減衰用光繊維は、コアー層とクラッディング層を含んでおり、このコアー層は所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、特定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）される。
【００１０】
望ましくは、第１金属は鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）及びバナジウム（Ｖ）であり、第２金属はコバルト（Ｃｏ）とニッケル（Ｎｉ）である。
【００１１】
本発明の他の側面によると、コアー層とクラッディング層を有する実質的に一定な光減衰を得るための光減衰用光繊維は、所定波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属イオンでドーピングされたコアー層を有する第１光繊維と、所定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属イオンとでドーピングされたコアー層を有する第２光繊維を含み、前記第２光繊維は前記第１光繊維と直列に（ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ）連結される。
【００１２】
本発明の他の側面によると、実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路は、コアーとクラッディングを含んでおり、このコアーは所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、特定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）される。
【００１３】
望ましくは、第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、第２金属はコバルトとニッケルである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１は修正された（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）化学的気状蒸着法（ＭＣＶＤ）を使用する、本発明の第１実施例による実質的に一定な光減衰を得るための光減衰用光繊維の製造工程を示した流れ図である。
【００１６】
先ず、ＳｉＣｌ４、ＰＯＣｌ３及びＣＦ４を用いてチューブ内部にクラッディング層を蒸着して（ＳＴ１）、ＳｉＣｌ４とＧｅＣｌ４を用いてコアー層を蒸着する（ＳＴ２）。
【００１７】
その後、コアー層を部分焼結して所定金属イオンでドーピングする（ＳＴ３）。それからそのコアー層を乾燥させて、焼結し酸化させる（ＳＴ４）。
【００１８】
そして、コラプシング（ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ）及びシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）段階を通じて光繊維プリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）を得るようになり（ＳＴ５，ＳＴ６）、最後に引抜工程を通じて金属イオンが含有された光繊維が製作される（ＳＴ７）。
【００１９】
以下、図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）を参照してコアー層を金属イオンでドーピングする工程を説明する。
【００２０】
先ず、図２Ａ乃至２Ｄに図示されたように、チューブ１１内部にクラッディング層１２とコアー層１３を蒸着させ（図２（Ａ））、部分焼結させて多孔層を形成する（図２（Ｂ））。
【００２１】
次いで、多孔層に所定量の金属イオンを含む溶液１４を含浸させた後、約１時間程度その状態を保持する（図２（Ｃ））。
【００２２】
以後、溶液１４をチューブ１１から排出させる。この際、溶液１４に溶解された金属イオンの一部は多孔性コアー層に残っている。即ち、コアー層１３が金属イオンでドーピングされる（図２（Ｄ））。
【００２３】
この場合に、溶液１４に溶解された前記金属イオンには鉄、クロム、バナジウム及びマンガンのような第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、コバルトとニッケルのような第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、アルミニウムイオンとが含まれていて、前記第１金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有して、第２金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。アルミニウムを高温のコラプシング段階での金属イオンの蒸発を防止するために使用する。
【００２４】
この場合に、第１金属イオンと第２金属イオンとアルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。本工程の温度及びガス圧によって最終モル比値が変化されることがあるために、モル比は最高及び最低限界値の内で決定されなければならない。
【００２５】
従って、コアー部分は光吸収係数が光信号波長帯域で各々陰の傾きと陽の傾きを有する第１金属イオン及び第２金属イオンでコ−ドーピングされて、改善された光繊維が入力光信号を実質的に一定にすることができる。
【００２６】
一方、一定な光減衰を作るための光減衰用光繊維は、第１金属イオンでドーピングされた第１光繊維と第２金属イオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することによっても得ることができる。図３（Ａ）乃至３（Ｃ）は本発明の第２実施例による一定な光減衰を作るための光繊維を示す。
【００２７】
図３（Ａ）は、第１金属イオン２１でドーピングされた多孔性コアー層１３を有する第１光繊維のプリフォームであり、図３（Ｂ）は第２金属イオンでドーピングされた多孔性コアー層１３を有する第２光繊維のプリフォームである。第２実施例においては、図３（Ｃ）に示したように、第１金属イオン２１でドーピングされた第１光繊維２３と、第２金属イオン２２でドーピングされた第２光繊維２４が伝送路を形成する一般光繊維２５の間に別に介在される。
【００２８】
第１光繊維が０．１２５モルの鉄イオンでドーピングされて、第２光繊維が０．３モルのコバルトイオンでドーピングされる場合、第１光繊維Ｌ１と第２光繊維Ｌ２の長さの比はＬ１：Ｌ２＝１：２である。
【００２９】
勿論、前述したように、コアー層はアルミニウムがコ−ドーピングされて、第１金属イオン：第２金属イオン：アルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。
【００３０】
以下、図４乃至１５を参照して第１及び第２金属イオンの光吸収係数を記述する。
【００３１】
図４乃至７は、波長によって変わる第１金属イオンの光吸収係数を示す。
【００３２】
図４は、鉄を含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約１１００ｎｍ乃至１９００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３３】
図５は、バナジウムを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約７００ｎｍ乃至１８００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３４】
図６は、クロムを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約６００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３５】
図７は、マンガンを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約４５０ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３６】
即ち、鉄、バナジウム、クロム、マンガンのような第１金属イオンは、図４乃至７に示したように約１１００ｎｍ乃至１６００ｎｍの所定波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する。
【００３７】
また、第２金属イオンの光吸収係数が図８と９に図示されている。
【００３８】
図８は、コバルトを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約９００ｎｍ乃至１８００ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００３９】
図９は、ニッケルを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約１０００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００４０】
即ち、コバルト、ニッケルのような第２金属イオンは、図８と９に図示されたように、約１１００ｎｍ乃至１６００ｎｍの所定の波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。
【００４１】
一方、図１０は、鉄イオンがドーピングされた光繊維の光吸収係数を示したものであって、約１１５０ｎｍ乃至１６５０ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００４２】
図１１は、コバルトイオンがドーピングされた光繊維の光吸収係数を示したものであって、約９００ｎｍ乃至１６５０ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００４３】
即ち、図４と１０、図８と１１を比べてみると、光吸収係数は微小の差はあるが、略１２００ｎｍ乃至１６００ｎｍの光信号伝送帯域の波長で陰の傾きを有する。
【００４４】
図１２と１３は、鉄イオン、コバルトイオン及びアルミニウムイオンが所定のモル比、例えば１：４．４：１．６でコ−ドーピングされた本発明の第１実施例による光繊維の光減衰特性を示す。
【００４５】
図１２は、入力光として白色光源を使用して鉄とコバルトでドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したものであって、１２００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で光減衰偏差は略±０．４ｄＢである。この場合、光繊維の長さは１ｍｍであった。
【００４６】
図１３は、入力光としてブロードバンド光源（Ｂｒｏａｄ ｂａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）を使用して鉄とコバルトでドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したものであって、１４５０ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で光減衰偏差は略±１ｄＢである。
【００４７】
光繊維の長さによって光減衰レベルが変化することになり、図１４は入力波長が１５５０ｎｍである場合、鉄イオンとコバルトイオンとでドーピングされた光繊維の長さによる光減衰特性を示す。
【００４８】
この場合に、減衰率は鉄イオンとコバルトイオンでコ−ドーピングされた光繊維の１ｍｍ当り約５ｄＢであるため、光繊維の長さが長くなるほど光減衰のレベルが増加する。
【００４９】
一方、図１５は、鉄イオンがドーピングされた第１光繊維５ｃｍと、コバルトイオンがドーピングされた第２光繊維１０ｃｍが直列に連結された、本発明の第２実施例による光繊維の光減衰特性を示す。この場合に、鉄イオン：コバルトイオンのモル比は０．１２５：０．３である。これは１３００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で実質的に一定な光減衰を示す。
【００５０】
従って、本発明によると、所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる一つのイオンと、光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる一つのイオンとでコアー層をコ−ドーピングすることにより、一定な光減衰用光繊維が提供される。特に、前述のコ−ドープ剤の対は鉄イオンとコバルトイオン、クロムイオンとコバルトイオン、マンガンイオンとコバルトイオン、鉄イオンとニッケルイオン、バナジウムイオンとニッケルイオン、クロムイオンとニッケルイオン、マンガンイオンとニッケルイオンなどである。これは、前記１金属の中から選ばれる一つのイオンでドーピングされた第１光繊維と、前記第２金属の中から選ばれる一つのイオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することによっても提供されることができる。
【００５１】
本発明は好ましい実施例を図示して説明したが、前述の実施例に限定されるものではなく、多様な変更物、修正物及び同等物が本発明の範囲から外れない範囲内で代用されることができるということは当業者であれば分かるだろう。
【００５２】
例えば、鉄イオン、バナジウムイオン、クロムイオン及びマンガンイオンを含む第１金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定の比で構成された混合物と、コバルトとニッケルが所定の比で構成された混合物でコアー層をコ−ドーピングして一定な光減衰用光繊維を製造することができる。
【００５３】
又は、前記第１金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定の比で構成された混合物でドーピングされた第１光繊維と、前記第２金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定比で構成された混合物でドーピングされた第２光繊維を直列に連結することにより、一定な光減衰用光繊維を得ることができる。
【００５４】
また、前記実施例による光減衰用光繊維を用いて光減衰器を構成することができる。
【００５５】
また、前述の改善された概念は光減衰用平面導波路に同等に適用できる。即ち、前記ドープ剤（ｄｏｐａｎｔ）でコアーをコ−ドーピングすることにより実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路を得ることができる。
【００５６】
図１６は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路を示す。改善された光減衰用平面導波路は、第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ又は二つのイオンでコ−ドーピングされたコアー３３を有する。３２はクラッディング層であり、３１はＳｉ基板である。
【００５７】
本発明の光減衰のための平面導波路は、多数のコアーを有することができる。その結果、本発明の平面導波路は、コアーとそのコアーを包むクラッディング層からなる多数の導波路を有することができる。
【００５８】
図１７（Ａ）乃至１７（Ｆ）は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路の製造工程を説明するための断面図である。
【００５９】
先ず、図１７（Ａ）に示したように、バッファクラッディング層３２ａが火炎加水分解蒸着方式（ＦＨＤ）を使用してＳｉ基板３１に形成される。バッファクラッディング層３２ａは、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３またはＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６０】
その後、図１７（Ｂ）に示したように、ＦＨＤ方式を使用してコアー層３３がバッファクラッディング層３２ａ上に形成される。コアー層は、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｂ２Ｏ３またはＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６１】
その後、図１７（Ｃ）に示したように、コアー層３３が部分焼結されて多孔層３３ａが形成される。
【００６２】
その後に、多孔層３３ａが金属イオンでドーピングされて、図１７（Ｄ）に示したようにドーピングされた多孔層３３ｂが形成される。ドーピング工程は、所定量の金属イオンを含む溶液に多孔層を含浸させる段階、約１時間保持する段階、及び多孔層を乾燥させる段階を含む。この場合、溶液に溶解された前記金属イオンは、鉄、クロム、バナジウム及びマンガンのような第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、コバルトとニッケルのような第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、アルミニウムイオンを含んでおり、第１金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有して、第２金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。また、第１金属イオン、第２金属イオン及びアルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。
【００６３】
その後、図１７（Ｅ）に示したように、フォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）とエッチング工程によりコアー３３ｃが形成される。
【００６４】
その後、図１７（Ｆ）に示したように、ＦＨＤ方式によりオーバー（ｏｖｅｒ）−クラッディング層３２ｂがコアー３３ｃとバッファ（ｂｕｆｆｅｒ）−クラッディング層（３２ａ）の上に形成されて、結果的にクラッディング層３２を形成する。クラッディング層は、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５またはＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６５】
その結果、光減衰のための改善された平面導波路コアーの光吸収係数が光信号波長帯域で入力光信号に対する一定な減衰を有することができる。
【００６６】
【発明の効果】
前述のように、本発明によると所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでコアー層をコ−ドーピングすることにより、コアーによって一定な光減衰用光繊維及び平面導波路が提供される。特に、第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、第２金属はニッケルとコバルトである。また、前述した第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでドーピングされた第１光繊維と、前述した第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することにより一定な光減衰のための光繊維が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による光減衰のための光繊維製造工程を示した流れ図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に図示された金属イオンのドーピング工程を示した断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施例による光減衰用光繊維の製造工程を示した断面図である。
【図４】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図５】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図６】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図７】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図８】波長による第２金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図９】波長による第２金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図１０】波長による鉄（Ｆｅ）がドーピングされた光繊維の光吸収特性を示したグラフである。
【図１１】波長によるコバルト（Ｃｏ）がドーピングされた光繊維の光吸収特性を示したグラフである。
【図１２】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したグラフである。
【図１３】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したグラフである。
【図１４】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の長さによる光減衰特性を示したグラフである。
【図１５】鉄（Ｆｅ）がドーピングされた第１光繊維とコバルトがドーピングされた第２光繊維を直列に連結した場合の光減衰特性を示したグラフである。
【図１６】本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路を示した図面である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路の製造工程を示した断面図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムにおける受信された光信号を減衰するための光減衰用光繊維及び平面導波路（ｐｌａｎａｒ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で伝送されるデータ要求量の増加に伴って、時分割多重方式（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に加え波長分割多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が開発された。ＷＤＭは、一つの伝送線路を通じて波長が各々異なる光信号を伝送することにより信号の伝送効率を高めることができる。
【０００３】
光通信システムにおいて、信号損失は光繊維の長さに比例して発生されるため、遠い距離に存在する受信側では微弱な信号を受信することになり正確な信号受信が難しい問題があった。
【０００４】
このような信号損失の問題点を解決するために、光信号を増幅するための増幅手段が伝送側と受信側の間に配置されて、伝送側ではこのような信号損失を勘案して高出力の信号を送出するようになる。しかし、光繊維増幅器のような受信装置が高出力の信号を発生させる伝送側に近い所に設置されている場合には受信装置ではこのような信号を正確に検出することができない虞がある。従って、受信装置の前端で受信される光信号を減衰させるための方法が利用されている。即ち、フェルール（ｆｅｒｕｌｅ）を互いにずれるようにするか、フェルールの間の小さな間隔から一定量の光が漏れるようにするか、光繊維コアーの大きさを異なるようにするか、フェルールの間にフィルターを挿入するなどの方法である。
【０００５】
しかし、フィルター形態（ｆｉｌｔｅｒ−ｔｙｐｅ）の光減衰器は減衰領域が小さすぎて吸収程度を精密に調節することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、所定波長帯域の光を吸収するドープ剤（ｄｏｐａｎｔ）でドーピングされたコアーを有する光繊維を含む光減衰器を提供することにその目的がある。
【０００７】
本発明の他の目的は、所定波長帯域の光信号を一定に減衰させるための光繊維を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、所定波長帯域の光信号を一定に減衰させるための平面導波路を提供することである。
【０００９】
【発明の構成】
本発明の一つの側面によると、実質的に一定の光減衰を得るための光減衰用光繊維は、コアー層とクラッディング層を含んでおり、このコアー層は所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、特定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）される。
【００１０】
望ましくは、第１金属は鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）及びバナジウム（Ｖ）であり、第２金属はコバルト（Ｃｏ）とニッケル（Ｎｉ）である。
【００１１】
本発明の他の側面によると、コアー層とクラッディング層を有する実質的に一定な光減衰を得るための光減衰用光繊維は、所定波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属イオンでドーピングされたコアー層を有する第１光繊維と、所定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属イオンとでドーピングされたコアー層を有する第２光繊維を含み、前記第２光繊維は前記第１光繊維と直列に（ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ）連結される。
【００１２】
本発明の他の側面によると、実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路は、コアーとクラッディングを含んでおり、このコアーは所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、特定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）される。
【００１３】
望ましくは、第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、第２金属はコバルトとニッケルである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１は修正された（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）化学的気状蒸着法（ＭＣＶＤ）を使用する、本発明の第１実施例による実質的に一定な光減衰を得るための光減衰用光繊維の製造工程を示した流れ図である。
【００１６】
先ず、ＳｉＣｌ４、ＰＯＣｌ３及びＣＦ４を用いてチューブ内部にクラッディング層を蒸着して（ＳＴ１）、ＳｉＣｌ４とＧｅＣｌ４を用いてコアー層を蒸着する（ＳＴ２）。
【００１７】
その後、コアー層を部分焼結して所定金属イオンでドーピングする（ＳＴ３）。それからそのコアー層を乾燥させて、焼結し酸化させる（ＳＴ４）。
【００１８】
そして、コラプシング（ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ）及びシーリング（ｓｅａｌｉｎｇ）段階を通じて光繊維プリフォーム（ｐｒｅｆｏｒｍ）を得るようになり（ＳＴ５，ＳＴ６）、最後に引抜工程を通じて金属イオンが含有された光繊維が製作される（ＳＴ７）。
【００１９】
以下、図２（Ａ）乃至図２（Ｄ）を参照してコアー層を金属イオンでドーピングする工程を説明する。
【００２０】
先ず、図２Ａ乃至２Ｄに図示されたように、チューブ１１内部にクラッディング層１２とコアー層１３を蒸着させ（図２（Ａ））、部分焼結させて多孔層を形成する（図２（Ｂ））。
【００２１】
次いで、多孔層に所定量の金属イオンを含む溶液１４を含浸させた後、約１時間程度その状態を保持する（図２（Ｃ））。
【００２２】
以後、溶液１４をチューブ１１から排出させる。この際、溶液１４に溶解された金属イオンの一部は多孔性コアー層に残っている。即ち、コアー層１３が金属イオンでドーピングされる（図２（Ｄ））。
【００２３】
この場合に、溶液１４に溶解された前記金属イオンには鉄、クロム、バナジウム及びマンガンのような第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、コバルトとニッケルのような第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、アルミニウムイオンとが含まれていて、前記第１金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有して、第２金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。アルミニウムを高温のコラプシング段階での金属イオンの蒸発を防止するために使用する。
【００２４】
この場合に、第１金属イオンと第２金属イオンとアルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。本工程の温度及びガス圧によって最終モル比値が変化されることがあるために、モル比は最高及び最低限界値の内で決定されなければならない。
【００２５】
従って、コアー部分は光吸収係数が光信号波長帯域で各々陰の傾きと陽の傾きを有する第１金属イオン及び第２金属イオンでコ−ドーピングされて、改善された光繊維が入力光信号を実質的に一定にすることができる。
【００２６】
一方、一定な光減衰を作るための光減衰用光繊維は、第１金属イオンでドーピングされた第１光繊維と第２金属イオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することによっても得ることができる。図３（Ａ）乃至３（Ｃ）は本発明の第２実施例による一定な光減衰を作るための光繊維を示す。
【００２７】
図３（Ａ）は、第１金属イオン２１でドーピングされた多孔性コアー層１３を有する第１光繊維のプリフォームであり、図３（Ｂ）は第２金属イオンでドーピングされた多孔性コアー層１３を有する第２光繊維のプリフォームである。第２実施例においては、図３（Ｃ）に示したように、第１金属イオン２１でドーピングされた第１光繊維２３と、第２金属イオン２２でドーピングされた第２光繊維２４が伝送路を形成する一般光繊維２５の間に別に介在される。
【００２８】
第１光繊維が０．１２５モルの鉄イオンでドーピングされて、第２光繊維が０．３モルのコバルトイオンでドーピングされる場合、第１光繊維Ｌ１と第２光繊維Ｌ２の長さの比はＬ１：Ｌ２＝１：２である。
【００２９】
勿論、前述したように、コアー層はアルミニウムがコ−ドーピングされて、第１金属イオン：第２金属イオン：アルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。
【００３０】
以下、図４乃至１５を参照して第１及び第２金属イオンの光吸収係数を記述する。
【００３１】
図４乃至７は、波長によって変わる第１金属イオンの光吸収係数を示す。
【００３２】
図４は、鉄を含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約１１００ｎｍ乃至１９００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３３】
図５は、バナジウムを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約７００ｎｍ乃至１８００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３４】
図６は、クロムを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約６００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３５】
図７は、マンガンを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約４５０ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００３６】
即ち、鉄、バナジウム、クロム、マンガンのような第１金属イオンは、図４乃至７に示したように約１１００ｎｍ乃至１６００ｎｍの所定波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する。
【００３７】
また、第２金属イオンの光吸収係数が図８と９に図示されている。
【００３８】
図８は、コバルトを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約９００ｎｍ乃至１８００ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００３９】
図９は、ニッケルを含有した石英ガラスの波長による光吸収係数を示したものであって、約１０００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００４０】
即ち、コバルト、ニッケルのような第２金属イオンは、図８と９に図示されたように、約１１００ｎｍ乃至１６００ｎｍの所定の波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。
【００４１】
一方、図１０は、鉄イオンがドーピングされた光繊維の光吸収係数を示したものであって、約１１５０ｎｍ乃至１６５０ｎｍの波長帯域で陰の傾きを有する。
【００４２】
図１１は、コバルトイオンがドーピングされた光繊維の光吸収係数を示したものであって、約９００ｎｍ乃至１６５０ｎｍの波長帯域で陽の傾きを有する。
【００４３】
即ち、図４と１０、図８と１１を比べてみると、光吸収係数は微小の差はあるが、略１２００ｎｍ乃至１６００ｎｍの光信号伝送帯域の波長で陰の傾きを有する。
【００４４】
図１２と１３は、鉄イオン、コバルトイオン及びアルミニウムイオンが所定のモル比、例えば１：４．４：１．６でコ−ドーピングされた本発明の第１実施例による光繊維の光減衰特性を示す。
【００４５】
図１２は、入力光として白色光源を使用して鉄とコバルトでドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したものであって、１２００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で光減衰偏差は略±０．４ｄＢである。この場合、光繊維の長さは１ｍｍであった。
【００４６】
図１３は、入力光としてブロードバンド光源（Ｂｒｏａｄ ｂａｎｄ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ）を使用して鉄とコバルトでドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したものであって、１４５０ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で光減衰偏差は略±１ｄＢである。
【００４７】
光繊維の長さによって光減衰レベルが変化することになり、図１４は入力波長が１５５０ｎｍである場合、鉄イオンとコバルトイオンとでドーピングされた光繊維の長さによる光減衰特性を示す。
【００４８】
この場合に、減衰率は鉄イオンとコバルトイオンでコ−ドーピングされた光繊維の１ｍｍ当り約５ｄＢであるため、光繊維の長さが長くなるほど光減衰のレベルが増加する。
【００４９】
一方、図１５は、鉄イオンがドーピングされた第１光繊維５ｃｍと、コバルトイオンがドーピングされた第２光繊維１０ｃｍが直列に連結された、本発明の第２実施例による光繊維の光減衰特性を示す。この場合に、鉄イオン：コバルトイオンのモル比は０．１２５：０．３である。これは１３００ｎｍ乃至１６００ｎｍの波長帯域で実質的に一定な光減衰を示す。
【００５０】
従って、本発明によると、所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる一つのイオンと、光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる一つのイオンとでコアー層をコ−ドーピングすることにより、一定な光減衰用光繊維が提供される。特に、前述のコ−ドープ剤の対は鉄イオンとコバルトイオン、クロムイオンとコバルトイオン、マンガンイオンとコバルトイオン、鉄イオンとニッケルイオン、バナジウムイオンとニッケルイオン、クロムイオンとニッケルイオン、マンガンイオンとニッケルイオンなどである。これは、前記１金属の中から選ばれる一つのイオンでドーピングされた第１光繊維と、前記第２金属の中から選ばれる一つのイオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することによっても提供されることができる。
【００５１】
本発明は好ましい実施例を図示して説明したが、前述の実施例に限定されるものではなく、多様な変更物、修正物及び同等物が本発明の範囲から外れない範囲内で代用されることができるということは当業者であれば分かるだろう。
【００５２】
例えば、鉄イオン、バナジウムイオン、クロムイオン及びマンガンイオンを含む第１金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定の比で構成された混合物と、コバルトとニッケルが所定の比で構成された混合物でコアー層をコ−ドーピングして一定な光減衰用光繊維を製造することができる。
【００５３】
又は、前記第１金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定の比で構成された混合物でドーピングされた第１光繊維と、前記第２金属の中で選ばれる少なくとも二つ以上のイオンが所定比で構成された混合物でドーピングされた第２光繊維を直列に連結することにより、一定な光減衰用光繊維を得ることができる。
【００５４】
また、前記実施例による光減衰用光繊維を用いて光減衰器を構成することができる。
【００５５】
また、前述の改善された概念は光減衰用平面導波路に同等に適用できる。即ち、前記ドープ剤（ｄｏｐａｎｔ）でコアーをコ−ドーピングすることにより実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路を得ることができる。
【００５６】
図１６は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路を示す。改善された光減衰用平面導波路は、第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ又は二つのイオンでコ−ドーピングされたコアー３３を有する。３２はクラッディング層であり、３１はＳｉ基板である。
【００５７】
本発明の光減衰のための平面導波路は、多数のコアーを有することができる。その結果、本発明の平面導波路は、コアーとそのコアーを包むクラッディング層からなる多数の導波路を有することができる。
【００５８】
図１７（Ａ）乃至１７（Ｆ）は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路の製造工程を説明するための断面図である。
【００５９】
先ず、図１７（Ａ）に示したように、バッファクラッディング層３２ａが火炎加水分解蒸着方式（ＦＨＤ）を使用してＳｉ基板３１に形成される。バッファクラッディング層３２ａは、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３またはＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６０】
その後、図１７（Ｂ）に示したように、ＦＨＤ方式を使用してコアー層３３がバッファクラッディング層３２ａ上に形成される。コアー層は、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｂ２Ｏ３またはＳｉＯ２−ＧｅＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６１】
その後、図１７（Ｃ）に示したように、コアー層３３が部分焼結されて多孔層３３ａが形成される。
【００６２】
その後に、多孔層３３ａが金属イオンでドーピングされて、図１７（Ｄ）に示したようにドーピングされた多孔層３３ｂが形成される。ドーピング工程は、所定量の金属イオンを含む溶液に多孔層を含浸させる段階、約１時間保持する段階、及び多孔層を乾燥させる段階を含む。この場合、溶液に溶解された前記金属イオンは、鉄、クロム、バナジウム及びマンガンのような第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、コバルトとニッケルのような第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、アルミニウムイオンを含んでおり、第１金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有して、第２金属は光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する。また、第１金属イオン、第２金属イオン及びアルミニウムのモル比は１乃至３：４乃至６：１乃至３である。
【００６３】
その後、図１７（Ｅ）に示したように、フォトリソグラフィー（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）とエッチング工程によりコアー３３ｃが形成される。
【００６４】
その後、図１７（Ｆ）に示したように、ＦＨＤ方式によりオーバー（ｏｖｅｒ）−クラッディング層３２ｂがコアー３３ｃとバッファ（ｂｕｆｆｅｒ）−クラッディング層（３２ａ）の上に形成されて、結果的にクラッディング層３２を形成する。クラッディング層は、ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５またはＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３である。
【００６５】
その結果、光減衰のための改善された平面導波路コアーの光吸収係数が光信号波長帯域で入力光信号に対する一定な減衰を有することができる。
【００６６】
【発明の効果】
前述のように、本発明によると所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、所定の光信号波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでコアー層をコ−ドーピングすることにより、コアーによって一定な光減衰用光繊維及び平面導波路が提供される。特に、第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、第２金属はニッケルとコバルトである。また、前述した第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでドーピングされた第１光繊維と、前述した第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンでドーピングされた第２光繊維を直列に連結することにより一定な光減衰のための光繊維が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による光減衰のための光繊維製造工程を示した流れ図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１に図示された金属イオンのドーピング工程を示した断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施例による光減衰用光繊維の製造工程を示した断面図である。
【図４】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図５】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図６】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図７】波長による第１金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図８】波長による第２金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図９】波長による第２金属イオンの光吸収特性を示したグラフである。
【図１０】波長による鉄（Ｆｅ）がドーピングされた光繊維の光吸収特性を示したグラフである。
【図１１】波長によるコバルト（Ｃｏ）がドーピングされた光繊維の光吸収特性を示したグラフである。
【図１２】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したグラフである。
【図１３】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の光減衰特性を示したグラフである。
【図１４】鉄（Ｆｅ）とコバルト（Ｃｏ）がコ−ドーピングされた光繊維の長さによる光減衰特性を示したグラフである。
【図１５】鉄（Ｆｅ）がドーピングされた第１光繊維とコバルトがドーピングされた第２光繊維を直列に連結した場合の光減衰特性を示したグラフである。
【図１６】本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路を示した図面である。
【図１７】（Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の第３実施例による光減衰用平面導波路の製造工程を示した断面図である。
Claims (8)
- コアー層とクラッディング層を有する実質的に一定な光減衰を得るための光繊維であり、
前記コアー層は所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、前記所定の波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）されたことを特徴とする、
実質的に一定な光減衰を得るための光繊維。 - 前記第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、前記第２金属はコバルトとニッケルであることを特徴とする、請求項１に記載の実質的に一定な光減衰を得るための光繊維。
- 前記コアー層はアルミニウムでコ−ドーピングされることを特徴とする、請求項１に記載の実質的に一定な光減衰を得るための光繊維。
- コアー層とクラッディング層を有する実質的に一定な光減衰を得るための光繊維であり、
前記光繊維は、所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属イオンでドーピングされたコアー層を有する第１光繊維と、
前記所定波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属イオンでドーピングされたコアー層とを有し、
前記第１光繊維に直列に連結された第２光繊維を含むことを特徴とする、
実質的に一定な光減衰を得るための光繊維。 - 前記第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムの中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンを含くみ、前記第２金属はコバルトとニッケルの中から選ばれる少なくとも一つまたは二つともを含むことを特徴とする、請求項４に記載の実質的に一定な光減衰を得るための光繊維。
- コアー層とクラッディング層を有する実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路であり、
前記コアー層が所定の波長帯域で光吸収係数が陰の傾きを有する第１金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンと、前記所定の波長帯域で光吸収係数が陽の傾きを有する第２金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上のイオンとでコ−ドーピング（ｃｏ−ｄｏｐｅｄ）されたことを特徴とする、
実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路。 - 前記第１金属は鉄、クロム、マンガン及びバナジウムであり、前記第２金属はコバルトとニッケルであることを特徴とする、請求項６に記載の実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路。
- 前記コアーはアルミニウムでコ−ドーピングされることを特徴とする、請求項６に記載の実質的に一定な光減衰を得るための平面導波路。
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