JP2017534551A - 一工程フッ素トレンチ及びオーバークラッドを有する光ファイバプリフォームの作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
用語「屈折率プロファイル」とは、本明細書で用いられる場合、屈折率又は相対屈折率とファイバの半径との関係性である。
Δ(r)%=100x[n(r) 2-nREF 2]/2n(r)2
他に明記されない限り、式中、n(r)は半径rにおける屈折率である。相対屈折率は、他に明記されない限り、1550nmで定められる。一態様において、基準屈折率nREFは、純粋なシリカガラスである。別の態様では、nREFはクラッドの最大屈折率である。本明細書で用いられる場合、相対屈折率はΔで表され、その値は、他に明記されない限り、「%」単位で与えられる。ある領域の屈折率が基準屈折率nREF未満の場合には、相対屈折率パーセントは負であり、低下した領域又は低下した屈折率を有すると称され、最小相対屈折率は、他に明記されない限り、相対屈折率が最も負である地点で算出される。ある領域の屈折率が基準屈折率nREFより大きい場合には、相対屈折率パーセントは正であり、その領域は、増加している又は正の屈折率を有すると言うことができる。
外付け気相堆積(OVD)法を用いて、バリア層を有するトレンチ−オーバークラッドアセンブリを、1m長の2000gのシリカスートプリフォームの形態で作製した。旋盤において10mmの外径を有する回転するアルミナのベイトロッド上に、約200gの実質的に純粋なシリカ系スートを堆積させることによって、トレンチ−オーバークラッドアセンブリの低屈折率トレンチ領域を形成した。ガス供給バーナーの火炎中での気相シリカ系ガラス前駆体材料の吸熱の加水分解反応を経て、シリカ系スートを形成した。シリカ系ガラス前駆体材料は、バーナーに供給されたSiCl4であった。各々がバーナーに供給されるCH4とO2との混合物によって、火炎を生成した。バーナーの火炎中でのSiCl4の反応は、次式に従って進行した:
SiCl4+2H2O→SiO2+HCl
シリカ系ガラススートを火炎中で生成させる際、ベイトロッドをおおよそ150rpm〜約400rpmの速度で回転させつつ、バーナーの火炎を約2cm/秒を超える速度でベイトロッド上を横断させ、それによってベイトロッドの周囲にスートを堆積させた。この反応によって生じたシリカ系ガラススートを、低屈折率トレンチ領域が約0.4〜0.5g/cm3の密度を有するように、ベイトロッド上に堆積させた。
実施例2の光ファイバプリフォームをモデル化した。具体的には、実施例2の光ファイバプリフォームを、アセンブリ以外は実施例1に記載した方式と同一の方式で作製し、次に、合計4回、ホットゾーンを通じて下方駆動及び上方駆動の手順を使用して横断させて、オーバークラッド領域における内側バリア層と外側バリア層との間のプリフォームのドーピングを防ぐ又は制限するように構成された、約2.1g/cm3の密度を有するおおよそ1mm厚の外側バリア層を得た。次に、プリフォームにフッ素をドープし、実施例1に記載の方法で焼結した。この方式で調製されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリは、図6に示される(すなわち、「実施例2」のプロファイルを反映させた)相対屈折率プロファイルを有していた。
同様の工程を使用して、外側バリア層を用いない以外は実施例1に記載されたように、比較例の光ファイバアセンブリを製造した。すなわち、ベイトロッド上にシリカスートを堆積させてトレンチ領域を形成し、バーナーを用いてバリア層の形成を達成し、追加のシリカスートを堆積させてオーバークラッドを形成し、ベイトロッドを取り除き、中心線環状体(例えば中央チャネル)内にコアケーンアセンブリを挿入した。次に、圧密化用加熱炉内にこのアセンブリを設置し、塩素乾燥工程をプリフォームアセンブリに施して、同一の量のSiF4にヘリウムを加えたものを中心線環状体を通して流し、圧密化用加熱炉の底部を通じてヘリウムを流した。内側環状体にフッ素をドープし、かつプリフォームを焼結するために、ホットゾーンを通じてプリフォームアセンブリを下方駆動しつつ、これらのガスを導いた。具体的には、GeO2をドープされたSiO2コア、SiO2内側クラッド、フッ素をドープされたSiO2低屈折率トレンチ領域、及び部分的にF−ドープされたSiO2オーバークラッド領域を有する十分に高密度化された光ファイバプリフォームを調製した。さらには、この方式で調製されたトレンチ−オーバークラッドアセンブリは、図6に示される相対屈折率プロファイル(すなわち、比較例1のプロファイル)を有する。
光ファイバプリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第1の密度を有するように堆積される、工程;
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第1の密度より大きい第2の密度を有する、工程;
前記第1のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第3の密度で形成する工程であって、前記第2の密度が前記第3の密度より大きい、工程;
前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルから前記ベイトロッドを取り除く工程;
前記ベイトロッドを取り除く工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程;
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第3の密度より大きい第4の密度を有する、工程;
前記コアケーンを挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流す工程であって、前記トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープするのに十分に加熱され、さらに、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内への前記ダウンドーパントの拡散が緩和される、工程;及び
前記コアケーンを前記光ファイバプリフォーム内に挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造及び前記コアケーンを圧密化する工程
を含む、方法。
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の前に行われることを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の後に行われることを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスがCF4及びSiF4のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、実施形態1に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が、約1.5g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が、約1.75g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が、約2g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が約10〜700μmの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約1cm/秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約0.5cm/秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態1に記載の方法。
光学プリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第1の密度を有するように堆積される、工程;
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第1の密度より大きい第2の密度を有する、工程;
前記第1のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第3の密度で形成する工程であって、前記第2の密度が前記第3の密度より大きく、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有する、工程;
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第3の密度より大きい第4の密度を有する、工程;
前記トレンチ−オーバークラッド構造から前記ベイトロッドを取り除く工程であって、該取り除く工程が、前記トレンチ−オーバークラッド構造内に中央チャネルを画成する、工程;
前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流し、かつ、前記トレンチ−オーバークラッド構造を十分に加熱して、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープする工程であって、さらに前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程;及び
前記ドープされたトレンチ領域を有する前記トレンチ−オーバークラッド構造を圧密化して、中央チャネルを有する圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程
を含む、方法。
前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスが、CF4及びSiF4のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
前記圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程をさらに含む、実施形態12に記載の方法。
前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、実施形態12に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が約1.5g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が約1.75g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が約2g/cm3より大きいことを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が、 約10〜700μmの範囲の厚さを有することを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対して又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約1cm/秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、実施形態12に記載の方法。
102 コアアセンブリ
104 コア領域
106 内側クラッド領域
110 トレンチ−オーバークラッドアセンブリ/構造
112 低屈折率トレンチ領域
114 オーバークラッド領域
116a 内側バリア層
116b 外側バリア層
120 ベイトロッド
122 ガス供給バーナー
126 火炎
128 シリカ系スート
130 圧密化用加熱炉
132 前駆体ガス/前駆体ドーパントガス
134 加熱炉雰囲気
Claims (13)
- 光ファイバプリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第1の密度を有するように堆積される、工程;
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、該内側バリア層が前記第1の密度より大きい第2の密度を有する、工程;
前記第1のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第3の密度で形成する工程であって、前記第2の密度が前記第3の密度より大きい、工程;
前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有するトレンチ−オーバークラッド構造の中央チャネルから前記ベイトロッドを取り除く工程;
前記ベイトロッドを取り除く工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネル内にコアケーンを挿入する工程;
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、該外側バリア層が前記第3の密度より大きい第4の密度を有する、工程;
前記コアケーンを挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流す工程であって、前記トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープするのに十分に加熱され、さらに、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内への前記ダウンドーパントの拡散が緩和される、工程;及び
前記コアケーンを前記光ファイバプリフォーム内に挿入する工程の後に、前記トレンチ−オーバークラッド構造及び前記コアケーンを圧密化する工程
を含む、方法。 - 前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の前に行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ベイトロッドを取り除く工程及び前記コアケーンを挿入する工程が、外側バリア層を形成する工程の後に行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスがCF4及びSiF4のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記光ファイバプリフォームからシングルモード又はマルチモードの光ファイバを延伸する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が約1.5g/cm3より大きいことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、前記バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約1cm/秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、前記バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約0.5cm/秒以下の速度で移動するように構成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 光学プリフォームを形成する方法において、
シリカ系スートをベイトロッド上に堆積させて低屈折率トレンチ領域を形成する工程であって、該シリカ系スートが、前記トレンチ領域が第1の密度を有するように堆積される、工程;
前記トレンチ領域の周りにシリカを含む内側バリア層を形成する工程であって、前記内側バリア層が前記第1の密度より大きい第2の密度を有する、工程;
前記第1のバリア層の周りにシリカ系スートを堆積させて前記光ファイバプリフォームのオーバークラッド領域を第3の密度で形成する工程であって、前記第2の密度が前記第3の密度より大きく、かつ、トレンチ−オーバークラッド構造が、前記トレンチ領域、前記内側バリア層及び前記オーバークラッド領域を有する、工程;
前記オーバークラッド領域の外側部分にシリカを含む外側バリア層を形成する工程であって、前記外側バリア層が前記第3の密度より大きい第4の密度を有する、工程;
前記トレンチ−オーバークラッド構造から前記ベイトロッドを取り除く工程であって、該取り除く工程によって前記トレンチ−オーバークラッド構造内に中央チャネルが画成される、工程;
前記トレンチ−オーバークラッド構造の前記中央チャネルを通してダウンドーパント含有ガスを流し、かつ、前記トレンチ−オーバークラッド構造を十分に加熱して前記トレンチ領域に前記ダウンドーパントをドープする工程であって、前記バリア層によって、前記オーバークラッド領域内へのダウンドーパントの拡散が緩和される、工程;及び
前記ドープされたトレンチ領域を有する前記トレンチ−オーバークラッド構造を圧密化して中央チャネルを有する圧密化されたトレンチ−オーバークラッド構造を形成する工程
を含む、方法。 - 前記ダウン−ドーパントがフッ素であり、前記ダウンドーパント含有ガスが、CF4及びSiF4のうち一方又は両方を含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記内側バリア層の前記第2の密度及び前記外側バリア層の前記第4の密度が約1.5g/cm3より大きいことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記内側バリア層及び前記外側バリア層の各々が、約10〜700μmの範囲の厚さを有することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 外側バリア層を形成する工程が火炎研磨法で行われ、該火炎研磨法は、火炎含有シリカ粒子を、バーナーから前記オーバークラッド領域に対し又はその近位へと方向付ける工程を含み、該バーナーが、前記トレンチ−オーバークラッド構造に対して横方向に約1cm/秒以下の速度で移動するように構成される、工程を含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
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