JP2739154B2 - 高△ファイバ母材の作製方法 - Google Patents
高△ファイバ母材の作製方法Info
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- JP2739154B2 JP2739154B2 JP22776488A JP22776488A JP2739154B2 JP 2739154 B2 JP2739154 B2 JP 2739154B2 JP 22776488 A JP22776488 A JP 22776488A JP 22776488 A JP22776488 A JP 22776488A JP 2739154 B2 JP2739154 B2 JP 2739154B2
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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
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
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- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
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Description
【発明の詳細な説明】 （発明の産業上利用分野） 本発明は高Δファイバ母材の作製方法、さらに詳細に
は、高効率なファイバラマンレーザ等非線形効果の大き
なファイバ用母材および長波長域（波長２〜３μｍ）極
低損失ファイバ用母材の作製方法に関するものである。
は、高効率なファイバラマンレーザ等非線形効果の大き
なファイバ用母材および長波長域（波長２〜３μｍ）極
低損失ファイバ用母材の作製方法に関するものである。
（従来技術および問題点） 従来の石英系ガラスファイバとしては、GeO2ガラスを
２〜10mol％添加したSiO2ガラスをコア、純シリカガラ
スをクラッドとするものがMCVD法、VAD法あるいはPCVD
法等により作製されてきた。純GeO2ガラスのラマン散乱
係数はSiO2ガラスのそれより9.2倍大きいが、（F.L.gal
eener et.al.,Appl.Phys.Lett.,vol.32,P.34,1978.）通
常のファイバでは、ほとんどSiO2ガラス材料に依存した
ラマン特性あるいは非線形効果が支配的であり、SiO2ガ
ラスはラマン散乱定数などの非線形効果は非常に小さ
い。従って、通常のファイバを用いて誘導ラマン散乱光
を発生させるには、大きな光パワーをファイバに入射さ
せるか、あるいは１〜10Kmの長い低損失なファイバを用
いて、励起光と発生する誘導ラマン散乱光との相互作用
長を長くする必要があった。
２〜10mol％添加したSiO2ガラスをコア、純シリカガラ
スをクラッドとするものがMCVD法、VAD法あるいはPCVD
法等により作製されてきた。純GeO2ガラスのラマン散乱
係数はSiO2ガラスのそれより9.2倍大きいが、（F.L.gal
eener et.al.,Appl.Phys.Lett.,vol.32,P.34,1978.）通
常のファイバでは、ほとんどSiO2ガラス材料に依存した
ラマン特性あるいは非線形効果が支配的であり、SiO2ガ
ラスはラマン散乱定数などの非線形効果は非常に小さ
い。従って、通常のファイバを用いて誘導ラマン散乱光
を発生させるには、大きな光パワーをファイバに入射さ
せるか、あるいは１〜10Kmの長い低損失なファイバを用
いて、励起光と発生する誘導ラマン散乱光との相互作用
長を長くする必要があった。
SiO2ガラス系以外のGeO2系ガラスファイバとしては、
VAD法により作製した純GeO2ガラスをコア、SiO2添加GeO
2ガラスをクラッドとするファイバを用いて、通常のフ
ァイバより低い励起入射パワーで誘導ラマン散乱光が発
生することが示されている。（K.Nakamura,et.al.,12th
European Conference on Optical Communication ECO
C'86,11−14）しかし、コア径が26μｍと大きく、屈折
率差もΔ＝0.56％と小さいため、半導体レーザのような
低出力レーザでの誘導ラマン光の発生は困難であり、他
の非線形効率も本発明のファイバより小さいという欠点
があった。半導体レーザのように小型で使い勝手の良い
比較的低出力レーザからの誘導ラマン散乱光の発生ある
いは高効率非線形効果（カー効果等）の発生は、本発明
が提供するような高効率なコア材料の選択、コア径を小
さくすることによる入射パワー密度の増大およびファイ
バの低損失化が必要となる。純GeO2ガラスをコアとする
高Δ微小コアファイバの作製方法としては、コア材料と
なるGeO2ガラスおよびクラッド材料となるP2O5/SiO2（P
2O5を20wt％添加）ガラスロッドをそれぞれVAD法によっ
て作製し、クラッド材料の中心部に孔開けを行ないパイ
プ状とした後、コアを挿入し、最外層（第２クラッド）
にパイレックス管を用いてロッドインチューブ法により
コア径1.4μｍ、屈折率差Δ＝8.2％のファイバを作製し
た例があるが、（T.Hosaka et.al.,Electron.Lett.,vo
l.24,no.13,PP.770−771,1988.）ロッドインチューブ法
を使用しているため、ファイバが長さ方向に不均一であ
り、低損失化が困難であるという欠点があった。
VAD法により作製した純GeO2ガラスをコア、SiO2添加GeO
2ガラスをクラッドとするファイバを用いて、通常のフ
ァイバより低い励起入射パワーで誘導ラマン散乱光が発
生することが示されている。（K.Nakamura,et.al.,12th
European Conference on Optical Communication ECO
C'86,11−14）しかし、コア径が26μｍと大きく、屈折
率差もΔ＝0.56％と小さいため、半導体レーザのような
低出力レーザでの誘導ラマン光の発生は困難であり、他
の非線形効率も本発明のファイバより小さいという欠点
があった。半導体レーザのように小型で使い勝手の良い
比較的低出力レーザからの誘導ラマン散乱光の発生ある
いは高効率非線形効果（カー効果等）の発生は、本発明
が提供するような高効率なコア材料の選択、コア径を小
さくすることによる入射パワー密度の増大およびファイ
バの低損失化が必要となる。純GeO2ガラスをコアとする
高Δ微小コアファイバの作製方法としては、コア材料と
なるGeO2ガラスおよびクラッド材料となるP2O5/SiO2（P
2O5を20wt％添加）ガラスロッドをそれぞれVAD法によっ
て作製し、クラッド材料の中心部に孔開けを行ないパイ
プ状とした後、コアを挿入し、最外層（第２クラッド）
にパイレックス管を用いてロッドインチューブ法により
コア径1.4μｍ、屈折率差Δ＝8.2％のファイバを作製し
た例があるが、（T.Hosaka et.al.,Electron.Lett.,vo
l.24,no.13,PP.770−771,1988.）ロッドインチューブ法
を使用しているため、ファイバが長さ方向に不均一であ
り、低損失化が困難であるという欠点があった。
一方、GeO2ガラスを主成分としたファイバを用いて波
長2.0μｍ以上で極低損失化を狙ったファイバとして
は、コアにSb2O3を添加したGeO2ガラスまたクラッドに
純GeO2ガラスを使用した多モードファイバで最低損失値
が達成されており、第６図に示すように波長2.0μｍでd
B/kmの伝送損失が得られている。しかし、この値は第７
図に示すように、理論的に予測される値（0.06dB/km:波
長λ＝2.5μｍ、（R.Olshansky and G.W.Scherer,ECOC'
79,Technical digest,P.12.5−1,1979.）よりはるかに
大きい。これは、光ファイバ中を伝搬する光の大部分が
集中するコア材料がSb2O3とGeO2ガラスの２成分であ
り、ガラスの密度ゆらぎ等が大きくなることによる。
長2.0μｍ以上で極低損失化を狙ったファイバとして
は、コアにSb2O3を添加したGeO2ガラスまたクラッドに
純GeO2ガラスを使用した多モードファイバで最低損失値
が達成されており、第６図に示すように波長2.0μｍでd
B/kmの伝送損失が得られている。しかし、この値は第７
図に示すように、理論的に予測される値（0.06dB/km:波
長λ＝2.5μｍ、（R.Olshansky and G.W.Scherer,ECOC'
79,Technical digest,P.12.5−1,1979.）よりはるかに
大きい。これは、光ファイバ中を伝搬する光の大部分が
集中するコア材料がSb2O3とGeO2ガラスの２成分であ
り、ガラスの密度ゆらぎ等が大きくなることによる。
純GeO2ガラスのみの場合でもSiO2ガラスに比較すると
均一なガラスの作製が容易でないことを考慮すると、Sb
2O3のコアへの添加は低損失化を困難にするという問題
点があった。
均一なガラスの作製が容易でないことを考慮すると、Sb
2O3のコアへの添加は低損失化を困難にするという問題
点があった。
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、こ
れまでのファイバが誘導ラマン散乱などの非線形効果を
生じさせるうえで、大きな入射パワーおよび長尺なファ
イバが必要であった点を解決し、半導体レーザのような
低パワーあるいは短尺なファイバで誘導ラマン散乱に代
表される高効率非線形動作を生じるようなファイバ母材
および理論値にせまるような長波長域（波長２〜３μ
ｍ）極低損失ファイバ母材の作製方法を提供することに
ある。
れまでのファイバが誘導ラマン散乱などの非線形効果を
生じさせるうえで、大きな入射パワーおよび長尺なファ
イバが必要であった点を解決し、半導体レーザのような
低パワーあるいは短尺なファイバで誘導ラマン散乱に代
表される高効率非線形動作を生じるようなファイバ母材
および理論値にせまるような長波長域（波長２〜３μ
ｍ）極低損失ファイバ母材の作製方法を提供することに
ある。
（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明による高Δファイ
バ母材の作製方法は、所定のガラス管を保持し、回転さ
せて該ガラス管内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび
酸素を導入し、該ガラス管を外側あるいは内側から加熱
することによって酸化反応を生ぜしめ、該ガラス管内壁
にクラッドおよびコアとなる酸化物ガラスの層を堆積し
た後、該ガラス管を中実化する光ファイバ用母材の作製
方法において、所定のガラス管としてB2O3を７〜13mol
％添加したSiO2ガラス管を用い、クラッドガラスとし
て、上記ガラス管より等しいか低い屈折率を有し、かつ
コアより低屈折率のガラスを堆積し、コアガラスとして
GeO2系ガラスを堆積することを特徴としている。
バ母材の作製方法は、所定のガラス管を保持し、回転さ
せて該ガラス管内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび
酸素を導入し、該ガラス管を外側あるいは内側から加熱
することによって酸化反応を生ぜしめ、該ガラス管内壁
にクラッドおよびコアとなる酸化物ガラスの層を堆積し
た後、該ガラス管を中実化する光ファイバ用母材の作製
方法において、所定のガラス管としてB2O3を７〜13mol
％添加したSiO2ガラス管を用い、クラッドガラスとし
て、上記ガラス管より等しいか低い屈折率を有し、かつ
コアより低屈折率のガラスを堆積し、コアガラスとして
GeO2系ガラスを堆積することを特徴としている。
本発明は、大きな非線形光学効果を有するファイバ母
材および長波長域（波長２〜３μｍ）極低損失ファイバ
母材の作製方法を提供することを最も主要な特徴とす
る。
材および長波長域（波長２〜３μｍ）極低損失ファイバ
母材の作製方法を提供することを最も主要な特徴とす
る。
従来の技術とは、石英管に代わりB2O3を７〜13mol％
添加したSiO2ガラス管を出発ガラス管として用い、B2O3
を上記ガラス管より多く添加したSiO2ガラスなどをクラ
ッド材料、および純GeO2ガラスなどをコア材料としてMC
VD法、PCVD法などにより作製する点が異なる。従来の石
英管を出発管として用いた場合には、中実化時に約1900
℃という高温となるため、コアとなるべき純GeO2ガラス
などが蒸発し、ファイバ母材を作製することができなか
った。また、出発管として、パイレックスガラス管、等
の低軟化点ガラス管を使用した場合、酸化反応開始前に
出発管が変形するために出発管内で、効率良く酸化反応
を生ぜしめることが難しいという問題点があった。本発
明の要旨は、B2O3を７〜13mol％添加したSiO2ガラス管
として使用することによって、効率の良い酸化反応を可
能とすると共に、中実化時のGeO2ガラスの蒸発も防止で
きるGeO2ガラスコアファイバの製造方法を実現した点に
ある。
添加したSiO2ガラス管を出発ガラス管として用い、B2O3
を上記ガラス管より多く添加したSiO2ガラスなどをクラ
ッド材料、および純GeO2ガラスなどをコア材料としてMC
VD法、PCVD法などにより作製する点が異なる。従来の石
英管を出発管として用いた場合には、中実化時に約1900
℃という高温となるため、コアとなるべき純GeO2ガラス
などが蒸発し、ファイバ母材を作製することができなか
った。また、出発管として、パイレックスガラス管、等
の低軟化点ガラス管を使用した場合、酸化反応開始前に
出発管が変形するために出発管内で、効率良く酸化反応
を生ぜしめることが難しいという問題点があった。本発
明の要旨は、B2O3を７〜13mol％添加したSiO2ガラス管
として使用することによって、効率の良い酸化反応を可
能とすると共に、中実化時のGeO2ガラスの蒸発も防止で
きるGeO2ガラスコアファイバの製造方法を実現した点に
ある。
本発明によれば、前述のようにクラッドおよびコアと
なる酸化物ガラスを堆積させるガラス管として、B2O37
〜13mol％を添加したSiO2ガラスを使用している。出発
ガラス管は、コアとなるGeO2ガラスの堆積が可能な軟化
温度を有するガラスを使用する必要性から決定される。
出発ガラス管においてSiO2中のB2O3の含有量が7mol％未
満の場合には軟化温度が高すぎるため中実化時にGeO2コ
アが蒸発してしまい、逆に13mol％を越える場合には軟
化温度が低すぎるためにGeO2コアおよびクラッドの堆積
時に出発ガラス管の収縮が激しすぎるという問題が生じ
る。
なる酸化物ガラスを堆積させるガラス管として、B2O37
〜13mol％を添加したSiO2ガラスを使用している。出発
ガラス管は、コアとなるGeO2ガラスの堆積が可能な軟化
温度を有するガラスを使用する必要性から決定される。
出発ガラス管においてSiO2中のB2O3の含有量が7mol％未
満の場合には軟化温度が高すぎるため中実化時にGeO2コ
アが蒸発してしまい、逆に13mol％を越える場合には軟
化温度が低すぎるためにGeO2コアおよびクラッドの堆積
時に出発ガラス管の収縮が激しすぎるという問題が生じ
る。
このようなガラス管に堆積させるクラッドガラスとし
ては、上記ガラス管と等しいかあるいは低い屈折率を有
し、かつコアよりも低い屈折率を有するものであればい
かなるものでもよい。皿にはコアとなるGeO2系ガラスの
蒸発温度未満の軟化点を有するものであるのがよい。こ
のようなガラスとしては、たとえばB2O3を上記ガラスよ
り多く添加したSiO2ガラス、上記B2O3を上記ガラスより
多く添加したSiO2ガラスにさらにP2O5が添加されたガラ
スであって、前記ガラス管より屈折率の小さなガラス、
あるいはB2O3を上記ガラスより多く添加したSiO2ガラス
または上記B2O3を上記ガラスより多く添加したSiO2ガラ
スにさらにP2O5が添加されたガラスであって、前記ガラ
ス管より屈折率の小さなガラスのいずれかに、フッ素が
微量添加されたガラスなどを具体例としてあげることが
できる。
ては、上記ガラス管と等しいかあるいは低い屈折率を有
し、かつコアよりも低い屈折率を有するものであればい
かなるものでもよい。皿にはコアとなるGeO2系ガラスの
蒸発温度未満の軟化点を有するものであるのがよい。こ
のようなガラスとしては、たとえばB2O3を上記ガラスよ
り多く添加したSiO2ガラス、上記B2O3を上記ガラスより
多く添加したSiO2ガラスにさらにP2O5が添加されたガラ
スであって、前記ガラス管より屈折率の小さなガラス、
あるいはB2O3を上記ガラスより多く添加したSiO2ガラス
または上記B2O3を上記ガラスより多く添加したSiO2ガラ
スにさらにP2O5が添加されたガラスであって、前記ガラ
ス管より屈折率の小さなガラスのいずれかに、フッ素が
微量添加されたガラスなどを具体例としてあげることが
できる。
またコアガラスとして、本発明はGeO2系ガラスを使用
しているが、このGeO2系ガラスとしては、たとえば純Ge
O2ガラス、SiO2ガラスが微量に添加されたGeO2ガラスな
どのガラスを例としてあげることができる。
しているが、このGeO2系ガラスとしては、たとえば純Ge
O2ガラス、SiO2ガラスが微量に添加されたGeO2ガラスな
どのガラスを例としてあげることができる。
（実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例を説明する図であっ
て、１は原料ガス供給部、２は接続用パイプ、３はB2O3
を約10mol％添加したSiO2ガラス管（出発ガラス管、15
φ×12φ×1000mmL）、４はガラス管支持部すなわちチ
ャック、５は加熱源、６は管径測定部、７は回転コネク
タ、８はトラップ、９は電磁弁、10はノズル、11は排気
量制御部である。前記原料ガス供給部１には、SiCl4、G
eCl4、PCl3、BBr3の液体が各容器に入れられており、Ar
ガスを液体中に供給することにより蒸発させて輸送す
る。また、他にO2ガスおよびSF6ガスが保管されてお
り、温度制御および流量制御が可能となっている。原料
ガス供給部１は接続用パイプ２を介して出発ガラス管３
内に気体を供給するようになっており、一方、この出発
ガラス管３内を通過した気体はトラップ８を介し、電磁
弁９、ノズル10から排気されるようになっている。出発
ガラス管３はチャック４によって支持され、回転コネク
タの作用により回転可能になっている。加熱源５および
管径測定部６は相互に隣接して設けられ、共に出発ガラ
ス管３の長さ方向に対し、移動可能となっている。さら
に、排気量制御部11は管径測定部６の信号を受け、電磁
弁９の開閉を制御する。
て、１は原料ガス供給部、２は接続用パイプ、３はB2O3
を約10mol％添加したSiO2ガラス管（出発ガラス管、15
φ×12φ×1000mmL）、４はガラス管支持部すなわちチ
ャック、５は加熱源、６は管径測定部、７は回転コネク
タ、８はトラップ、９は電磁弁、10はノズル、11は排気
量制御部である。前記原料ガス供給部１には、SiCl4、G
eCl4、PCl3、BBr3の液体が各容器に入れられており、Ar
ガスを液体中に供給することにより蒸発させて輸送す
る。また、他にO2ガスおよびSF6ガスが保管されてお
り、温度制御および流量制御が可能となっている。原料
ガス供給部１は接続用パイプ２を介して出発ガラス管３
内に気体を供給するようになっており、一方、この出発
ガラス管３内を通過した気体はトラップ８を介し、電磁
弁９、ノズル10から排気されるようになっている。出発
ガラス管３はチャック４によって支持され、回転コネク
タの作用により回転可能になっている。加熱源５および
管径測定部６は相互に隣接して設けられ、共に出発ガラ
ス管３の長さ方向に対し、移動可能となっている。さら
に、排気量制御部11は管径測定部６の信号を受け、電磁
弁９の開閉を制御する。
これを動作させるには、まずチャック４で支持された
出発ガラス管３を60rpm程度の回転数で回転させ、原料
ガス供給部１からは接続用パイプ２を介してO2ガス500c
c/分のみを流す。この状態で酸水素バーナなどの加熱源
５によって出発ガラス管３を約1100℃の温度で数回走査
（約５〜10cm/分）加熱し、空焼きを行なう。これはガ
ラス管内壁を非常に滑らかにするためである。出発ガラ
ス管３を軟化点以上に加熱すると、出発ガラス管３は同
心円状に収縮し、管径はより細くなる。この時の管径を
管軽測定部６で測定する。排気量制御部11には予め下限
管径が設定してあり、管軽測定部６で測定された出発ガ
ラス管３の管径がこの設定値より大きい場合には電磁弁
９は開放され、管内を流れる気体は抵抗なく排気され
る。
出発ガラス管３を60rpm程度の回転数で回転させ、原料
ガス供給部１からは接続用パイプ２を介してO2ガス500c
c/分のみを流す。この状態で酸水素バーナなどの加熱源
５によって出発ガラス管３を約1100℃の温度で数回走査
（約５〜10cm/分）加熱し、空焼きを行なう。これはガ
ラス管内壁を非常に滑らかにするためである。出発ガラ
ス管３を軟化点以上に加熱すると、出発ガラス管３は同
心円状に収縮し、管径はより細くなる。この時の管径を
管軽測定部６で測定する。排気量制御部11には予め下限
管径が設定してあり、管軽測定部６で測定された出発ガ
ラス管３の管径がこの設定値より大きい場合には電磁弁
９は開放され、管内を流れる気体は抵抗なく排気され
る。
一方、管径が設定値と比較して小さい場合には、排気
量制御部11から電磁弁９に電源を供給することにより、
電磁弁９が閉じ、管内の気体の出口はノズル10のわずか
の間隙のみとなる。原料ガス供給部１からは常時O2ガス
が供給されているため、管内の圧力は高まり、出発ガラ
ス管３の加熱部分は収縮しようとする表面張力に打ち勝
ち膨張する。この膨張した管径が設定値と一致するかあ
るいは大きくなると、排気量制御部11の指示によって電
磁弁９が開放され、管内の圧力は大気圧まで下がる。こ
の動作を加熱源５の移動と共に出発ガラス管３の長手方
向に行なうことにより、設定値にあうように整形するこ
とができる。
量制御部11から電磁弁９に電源を供給することにより、
電磁弁９が閉じ、管内の気体の出口はノズル10のわずか
の間隙のみとなる。原料ガス供給部１からは常時O2ガス
が供給されているため、管内の圧力は高まり、出発ガラ
ス管３の加熱部分は収縮しようとする表面張力に打ち勝
ち膨張する。この膨張した管径が設定値と一致するかあ
るいは大きくなると、排気量制御部11の指示によって電
磁弁９が開放され、管内の圧力は大気圧まで下がる。こ
の動作を加熱源５の移動と共に出発ガラス管３の長手方
向に行なうことにより、設定値にあうように整形するこ
とができる。
次に前記原料ガス供給部から500cc/分のO2と共にArガ
スでバブリングされた12℃、200cc/分のSiCl4、12℃、2
0cc/分のPCl3および12℃、200cc/分のBBr3を流し、加熱
源５によって原料ガスを約1200℃に加熱し、酸化反応を
起こさせ、クラッドとなるP2O5/B2O3/SiO2ガラス薄膜を
出発管の内壁に堆積させる。加熱源５を30回程度往復さ
せることにより上記ガラス薄膜を約100μｍ堆積させ
る。次に12℃、100cc/分のGeCl4を500cc/分のO2ガスと
共に流し、加熱源５によって約1100℃に加熱し、酸化反
応を生じさせコアとなるGeO2ガラス薄膜を堆積させる。
すなわち、加熱源５を約10回往復させることによって約
５μｍのGeO2ガラス薄膜をクラッドガラスの内側に堆積
させる。最後に加熱源５を１〜2cm/分の速度で移動さ
せ、排気量制御部11をオフにして約1500℃に加熱し、３
回程度加熱源５を移動させることによって中実化を行な
い中実な円柱母材（約9.2mmφ×500mmL）を作製する。
作製された母材の両端は高温から室温まで冷却されると
き、コア、クラッドおよび出発ガラス管の材料の違いに
よる線膨張係数の差に依存する応力の発生から母材に割
れが生じる部分である。従って、これを防ぐため第２図
に示すように引き伸ばしておく必要がある。第３図に作
製した母材の断面図、第４図に屈折率分布を示す。母材
のコア径は約0.5mmである。また、コア、クラッドおよ
び出発ガラス管の屈折率はそれぞれ1.61、1.4527および
1.454（波長λ＝0.5893μｍ）である。
スでバブリングされた12℃、200cc/分のSiCl4、12℃、2
0cc/分のPCl3および12℃、200cc/分のBBr3を流し、加熱
源５によって原料ガスを約1200℃に加熱し、酸化反応を
起こさせ、クラッドとなるP2O5/B2O3/SiO2ガラス薄膜を
出発管の内壁に堆積させる。加熱源５を30回程度往復さ
せることにより上記ガラス薄膜を約100μｍ堆積させ
る。次に12℃、100cc/分のGeCl4を500cc/分のO2ガスと
共に流し、加熱源５によって約1100℃に加熱し、酸化反
応を生じさせコアとなるGeO2ガラス薄膜を堆積させる。
すなわち、加熱源５を約10回往復させることによって約
５μｍのGeO2ガラス薄膜をクラッドガラスの内側に堆積
させる。最後に加熱源５を１〜2cm/分の速度で移動さ
せ、排気量制御部11をオフにして約1500℃に加熱し、３
回程度加熱源５を移動させることによって中実化を行な
い中実な円柱母材（約9.2mmφ×500mmL）を作製する。
作製された母材の両端は高温から室温まで冷却されると
き、コア、クラッドおよび出発ガラス管の材料の違いに
よる線膨張係数の差に依存する応力の発生から母材に割
れが生じる部分である。従って、これを防ぐため第２図
に示すように引き伸ばしておく必要がある。第３図に作
製した母材の断面図、第４図に屈折率分布を示す。母材
のコア径は約0.5mmである。また、コア、クラッドおよ
び出発ガラス管の屈折率はそれぞれ1.61、1.4527および
1.454（波長λ＝0.5893μｍ）である。
なお、コアおよびクラッドの外径はそれぞれのガラス
の堆積量を変化させることにより、コア径2mm、クラッ
ド径3mmとして多モードファイバ用母材とすることも可
能である。コア径の小さな単一モード用母材は高効率非
線形用に、またコア径の大きな多モード用母材は主とし
て長波長域（波長λ＝２〜３μｍ）極低損失ファイバ用
に用いることが可能である。出発ガラス管は、コアとな
るGeO2ガラスの堆積が可能な軟化温度を有するガラスを
使用する必要性から決定される。出発ガラス管において
SiO2中のB2O3の含有量が7mol％以下の場合には軟化温度
が高すぎるため中実化時にGeO2コアが蒸発してしまい、
逆に13mol％以上の場合には軟化温度が低すぎるためにG
eO2コアおよびクラッドの堆積時に出発ガラス管の収縮
が激しすぎるという問題が生じる。従って、GeO2コアガ
ラスファイバを作製するためには出発管の軟化温度が重
要であり、その範囲を図示すると第５図のようになる。
さらに、クラッド用ガラスとしては本実施例のほかにB2
O3/SiO2ガラスあるいはこれらのガラスにフッ素が添加
されたガラスを使用することもできる。また、コア用ガ
ラスとしてもSiO2ガラスが微量に添加されたGeO2ガラス
を用いることも可能である。なお、本実施例第１図の加
熱源５は酸水素バーナを現しているが、PCVD（PlasmaCV
D）法では出発ガラス管内を10−7Torrに減圧し、加熱源
５としてマイクロ波キャビティを用い、2.45GHzのマイ
クロ波200〜1500Wの出力で出発ガラス管を加熱し、発生
するプラズマにより管内面を重点的に加熱しながら上記
コアおよびクラッド薄膜を堆積することができる。
の堆積量を変化させることにより、コア径2mm、クラッ
ド径3mmとして多モードファイバ用母材とすることも可
能である。コア径の小さな単一モード用母材は高効率非
線形用に、またコア径の大きな多モード用母材は主とし
て長波長域（波長λ＝２〜３μｍ）極低損失ファイバ用
に用いることが可能である。出発ガラス管は、コアとな
るGeO2ガラスの堆積が可能な軟化温度を有するガラスを
使用する必要性から決定される。出発ガラス管において
SiO2中のB2O3の含有量が7mol％以下の場合には軟化温度
が高すぎるため中実化時にGeO2コアが蒸発してしまい、
逆に13mol％以上の場合には軟化温度が低すぎるためにG
eO2コアおよびクラッドの堆積時に出発ガラス管の収縮
が激しすぎるという問題が生じる。従って、GeO2コアガ
ラスファイバを作製するためには出発管の軟化温度が重
要であり、その範囲を図示すると第５図のようになる。
さらに、クラッド用ガラスとしては本実施例のほかにB2
O3/SiO2ガラスあるいはこれらのガラスにフッ素が添加
されたガラスを使用することもできる。また、コア用ガ
ラスとしてもSiO2ガラスが微量に添加されたGeO2ガラス
を用いることも可能である。なお、本実施例第１図の加
熱源５は酸水素バーナを現しているが、PCVD（PlasmaCV
D）法では出発ガラス管内を10−7Torrに減圧し、加熱源
５としてマイクロ波キャビティを用い、2.45GHzのマイ
クロ波200〜1500Wの出力で出発ガラス管を加熱し、発生
するプラズマにより管内面を重点的に加熱しながら上記
コアおよびクラッド薄膜を堆積することができる。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明による高Δファイバ母材
の作製方法はMCVD法にあるいはPCVD法という閉管系を用
いているため、低損失化が可能となる利点がある。
の作製方法はMCVD法にあるいはPCVD法という閉管系を用
いているため、低損失化が可能となる利点がある。
本作製方法による母材から単一モードファイバを作製
した場合には屈折率差Δ＝9.77％、コア径１μｍの時カ
ットオフ波長λｃ＝0.907μｍ程度となり、同一光源か
ら従来の石英系単一モードファイバの約100倍のパワー
密度を達成することができる。従って、ラマン散乱に代
表される非線形効果の増大に非常に有効である。また、
低出力レーザと上記ファイバを組み合わせた小型のレー
ザ加工装置、レーザメスの開発に利点がある。さらに、
イメージガイドの分解能の向上にも利点がある。
した場合には屈折率差Δ＝9.77％、コア径１μｍの時カ
ットオフ波長λｃ＝0.907μｍ程度となり、同一光源か
ら従来の石英系単一モードファイバの約100倍のパワー
密度を達成することができる。従って、ラマン散乱に代
表される非線形効果の増大に非常に有効である。また、
低出力レーザと上記ファイバを組み合わせた小型のレー
ザ加工装置、レーザメスの開発に利点がある。さらに、
イメージガイドの分解能の向上にも利点がある。
本作製方法による母材からコア径50μｍ程度の多モー
ドファイバを作製した場合には、光がコア材料GeO2ガラ
スにほぼ完全に閉じ込められるため長波長域（２〜３μ
ｍ）で極低損失値が達成できるという利点がある。
ドファイバを作製した場合には、光がコア材料GeO2ガラ
スにほぼ完全に閉じ込められるため長波長域（２〜３μ
ｍ）で極低損失値が達成できるという利点がある。
第１図は本発明による光ファイバ用母材の作製方法を示
す図、第２図は本発明により作製された母材を示す図、
第３図は本発明による母材断面図、第４図は屈折率分布
を示す図、第５図は出発管の軟化温度を示す図、第６図
は従来法による酸化ゲルマニウム系光ファイバの損失波
長特性を示す図、第７図は酸化ゲルマニウム系光ファイ
バの理論的な損失波長特性を示す図である。 １……原料ガス供給部、２……接続用パイプ、３……出
発ガラス管、４……チャック、５……加熱源、６……管
径測定部、７……回転コネクタ、８……トラップ、９…
…電磁弁、10……ノズル、11……排気量制御部、12……
コア、13……クラッド（合成）、14……第２クラッド
（出発ガラス）。
す図、第２図は本発明により作製された母材を示す図、
第３図は本発明による母材断面図、第４図は屈折率分布
を示す図、第５図は出発管の軟化温度を示す図、第６図
は従来法による酸化ゲルマニウム系光ファイバの損失波
長特性を示す図、第７図は酸化ゲルマニウム系光ファイ
バの理論的な損失波長特性を示す図である。 １……原料ガス供給部、２……接続用パイプ、３……出
発ガラス管、４……チャック、５……加熱源、６……管
径測定部、７……回転コネクタ、８……トラップ、９…
…電磁弁、10……ノズル、11……排気量制御部、12……
コア、13……クラッド（合成）、14……第２クラッド
（出発ガラス）。
Claims (1)
- 【請求項１】所定のガラス管を保持し、回転させて該ガ
ラス管内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび酸素を導
入し、該ガラス管を外側あるいは内側から加熱すること
によって酸化反応を生ぜしめ、該ガラス管内壁にクラッ
ドおよびコアとなる酸化物ガラスの層を堆積した後、該
ガラス管を中実化する光ファイバ用母材の作製方法にお
いて、所定のガラス管としてB2O3を７〜13mol％添加し
たSiO2ガラス管を用い、クラッドガラスとして、上記ガ
ラス管より等しいか低い屈折率を有し、かつコアより低
屈折率のガラスを堆積し、コアガラスとしてGeO2系ガラ
スを堆積することを特徴とする高Δファイバ母材の作製
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22776488A JP2739154B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 高△ファイバ母材の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22776488A JP2739154B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 高△ファイバ母材の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0274534A JPH0274534A (ja) | 1990-03-14 |
| JP2739154B2 true JP2739154B2 (ja) | 1998-04-08 |
Family
ID=16866011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22776488A Expired - Fee Related JP2739154B2 (ja) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | 高△ファイバ母材の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2739154B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2679548B1 (fr) * | 1991-07-25 | 1994-10-21 | Alsthom Cge Alcatel | Procede de fabrication de fibres optiques actives. |
-
1988
- 1988-09-12 JP JP22776488A patent/JP2739154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0274534A (ja) | 1990-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |