JP2835957B2

JP2835957B2 - Optical fiber, method of manufacturing the same, and optical fiber tap using the optical fiber

Info

Publication number: JP2835957B2
Application number: JP63292523A
Authority: JP
Inventors: 良三山内; 敏之辻; 朗和田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1988-11-21
Filing date: 1988-11-21
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH02139504A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、それ自体通信用として使用可能な程度に
低損失であって、その布設後にその屈折率分布を変更し
うる光ファイバ及びその製造方法並びに前記光ファイバ
を用いた光ファイバタップに関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION (Industrial application field) The present invention relates to an optical fiber which has such a low loss that it can be used for communication itself, and whose refractive index distribution can be changed after installation, and its manufacture. A method and an optical fiber tap using the optical fiber.

（従来の技術）従来の低損失光ファイバは、石英ガラスを主成分と
し、コア部やクラッド部にドーパントを添加することに
より所望の屈折率分布を得ていた。(Prior Art) A conventional low-loss optical fiber has silica glass as a main component and obtains a desired refractive index distribution by adding a dopant to a core portion or a clad portion.

（発明が解決しようとする課題）従来の前記技術で得られた光ファイバの屈折率は、温
度変化や外力に対して非常に安定であることが知られて
いる。そのため例えば、一度製造した光ファイバに外部
から光を入射したり、逆に光ファイバから光を取り出し
たりするには光ファイバに曲げを与えることが一般的に
行われている。曲げは光ファイバの機械的強度の面から
は寿命の低下をもたらすので、好ましいことではない。(Problems to be Solved by the Invention) It is known that the refractive index of an optical fiber obtained by the conventional technique is very stable against a temperature change and an external force. Therefore, for example, in order to make light incident on an optical fiber once manufactured from the outside or to extract light from the optical fiber, on the contrary, bending the optical fiber is generally performed. Bending is not preferable because it causes a reduction in the life of the optical fiber in terms of mechanical strength.

（課題を解決するための手段）この発明は、上記の観点からそれ自体光通信用として
使用可能な程度に低損失であり、かつ布設後に屈折率分
布を変えることができる光ファイバおよびその製造方法
並びにこのファイバを用いた光ファイバタップを提供す
るもので、その概要は以下のとおりである。(Means for Solving the Problems) The present invention provides an optical fiber which is low in loss to the extent that it can be used for optical communication per se, and whose refractive index distribution can be changed after installation, and a method for manufacturing the same. Further, an optical fiber tap using this fiber is provided, and its outline is as follows.

請求項１の発明は、コアの周りに順次第１、第２のク
ラッドが形成されてなる石英ガラス系光ファイバであっ
て、構成するガラスの高温での粘度が第１のクラッドが
最も高くなるように設定された光ファイバ母材を少なく
とも100g以上の張力で線引されたものであって、残留応
力は集中的に第１のクラッドに残留されて屈折率が低下
し、コアおよび第２クラッドに比較して第１のクラッド
の屈折率差が0.2％以上存在することを特徴とする光フ
ァイバである。The invention according to claim 1 is a silica glass optical fiber in which first and second claddings are sequentially formed around a core, and the first cladding has the highest viscosity at a high temperature of the constituent glass. The optical fiber preform set as described above is drawn with a tension of at least 100 g or more, and the residual stress is intensively left in the first cladding, the refractive index is reduced, and the core and the second cladding are reduced. An optical fiber characterized in that the difference in the refractive index of the first cladding is 0.2% or more as compared with the above.

請求項２の発明は、コアの周りに順次第１、第２のク
ラッドを形成してなる石英ガラス系光ファイバを製造す
るに際して、各層を構成するガラスの高温に於ける粘度
が第１クラッドが最も高くなるように、光ファイバ母材
の状態で設定し、この母材を少なくとも100g以上の張力
で線引することにより、残留応力を集中的に第１のクラ
ッドに残留させてその屈折率を低下させ、コアおよび第
２のクラッドに比較した屈折率差を0.2％以上生じるよ
うにすることを特徴とする光ファイバの製造方法であ
る。According to the invention of claim 2, when manufacturing a silica glass-based optical fiber in which first and second claddings are sequentially formed around a core, the viscosity of the glass constituting each layer at a high temperature is such that the first cladding has a viscosity. It is set in the state of the optical fiber preform so as to be the highest, and the preform is drawn with a tension of at least 100 g, so that residual stress is intensively left in the first clad and its refractive index is reduced. A method of manufacturing an optical fiber, comprising reducing the refractive index difference by 0.2% or more as compared with the core and the second clad.

請求項３の発明は、少なくとも一方が請求項（１）記
載の光ファイバを一方に用いた一対の光ファイバ同士を
局部的に接触させ、この接触部を融着してその融着熱に
より請求項（１）記載の光ファイバ部分の第１のクラッ
ドに集中的に残留していた応力の一部もしくは全部を開
放して、その融着部の屈折率を変化させてなる光ファイ
バタップである。According to a third aspect of the present invention, at least one of the pair of optical fibers using one of the optical fibers according to the first aspect is locally brought into contact with each other, the contact portion is fused, and the fusion heat is applied by the fusion heat. Item (1) is an optical fiber tap in which a part or all of the stress intensively remaining in the first clad of the optical fiber portion is released to change the refractive index of the fused portion. .

（作用）この請求項１及び２の発明は物とその製造方法である
から実質的に表裏一体であるので一括して説明する。こ
こに用いられる光ファイバ母材は、コアの周りに複数層
例えば第１、第２の２層のクラッドを有する母材であっ
て、第１のクラッドの高温時の粘性を前記コア及び第２
のクラッド層のそれよりも高くしてなるものである。か
かる母材を線引きしてファイバ化することで、線引張力
の多くの部分をこの第１のクラッドに分担させることが
できる。つまり母材が加熱され細められて光ファイバに
なるときに溶融状態から第１のクラッド層が真先に固化
する。何故ならば、第１のクラッド層を構成するガラス
が最も高温での粘性が高いからである。(Operation) Since the inventions of claims 1 and 2 relate to a product and a method of manufacturing the same, they are substantially inextricably integrated, and will be described together. The optical fiber preform used here is a preform having a plurality of layers, for example, a first and a second two-layer cladding, around a core, and the viscosity of the first cladding at high temperature is reduced by the core and the second layer.
Is made higher than that of the cladding layer. By drawing such a base material into a fiber, a large portion of the drawing tension can be shared by the first cladding. That is, when the base material is heated and thinned into an optical fiber, the first clad layer solidifies from the molten state at the forefront. This is because the glass constituting the first cladding layer has the highest viscosity at the highest temperature.

また、他の部分は未だ溶融状態にあって、線引張力を
弾性的に分担しない。弾性的に応力分担した第１のクラ
ッドガラスの歪みは、その後暫く光ファイバが走行して
冷却して行く間に、コアや第２のクラッドガラスが固化
してしまうので元に戻ることができず、大きく残留する
ことになる。The other parts are still in a molten state and do not elastically share the drawing tension. The strain of the first clad glass, which is elastically stress-shared, cannot be restored because the core and the second clad glass are solidified while the optical fiber runs and cools for a while. Will remain largely.

かくして第１のクラッドに応力が残留し、その結果屈
折率が変化させられ、もってコアとの屈折率差が制御せ
しめられた光ファイバとなる。この線引張力は、得られ
る光ファイバの屈折率分布に大きな関わりを持ってお
り、線引張力を増す程コア−クラッド間の屈折率差を大
きくとることができる。Thus, stress remains in the first cladding, and as a result, the refractive index is changed, so that the optical fiber has a controlled refractive index difference from the core. This drawing tension has a great influence on the refractive index distribution of the obtained optical fiber, and the refractive index difference between the core and the clad can be increased as the drawing tension is increased.

第３の請求項の発明は、少なくとも一方が第１の請求
項で得られた一対のファイバ同士を局部的に添接して融
着するので、その熱によって溶融前にクラッドに残留し
ていた歪みが解消される。その結果この部分のクラッド
の屈折率が下に戻り、コアとクラッドとの屈折率差が小
さくなり、ファイバ中を伝搬していた光のエネルギーが
コアの外に大きくしみ出し、もう一方の光ファイバへの
光の結合が容易になる。これにより一方の光線路から光
の一部を取出す光ファイバタップが得られる。According to the third aspect of the present invention, at least one of the pair of fibers obtained in the first aspect is locally attached to and fused to each other, so that the heat causes the strain remaining in the clad before melting. Is eliminated. As a result, the refractive index of the cladding in this part returns to below, the difference in the refractive index between the core and the cladding decreases, and the energy of the light propagating in the fiber leaks out of the core, and the other optical fiber Light is easily coupled to the light source. Thus, an optical fiber tap for extracting a part of light from one optical line is obtained.

（実施例１）光ファイバ用プリフォームとして、中心のコア部はGe
O₂が約2.5重量％ドープされたSiO₂ガラスとし、その周
りの第１のクラッド部が純粋なSiO₂ガラスで、更にその
周りの第２のクラッド部が塩素が0.6重量％ドープされ
たSiO₂ガラスからなっているものを用意した。このプリ
フォームを線引き張力を変えてコア径約11.5μｍ、第１
のクラッド径約40μｍ、第２のクラッド径約125μｍの
ファイバにしたところ、第１〜３図に示すとおりであっ
た。(Example 1) As a preform for an optical fiber, the center core was Ge.
SiO ₂ glass doped with about 2.5% by weight of O _{2, a} first cladding part around it is pure SiO ₂ glass, and a _second cladding part around the same is SiO ₂ glass doped with 0.6% by weight of chlorine. Prepared one made of _two glass. By changing the drawing tension of this preform, the core diameter is about 11.5 μm,
A fiber having a cladding diameter of about 40 μm and a second cladding diameter of about 125 μm was as shown in FIGS.

ここで、第１図は、線引張力20gの場合で、コア１と
第１のクラッド２との比屈折率差は0.15％，第１のクラ
ッド２と第２のクラッド３との比屈折率差は0.04％程度
である。Here, FIG. 1 shows a case where the drawing tension is 20 g, the relative refractive index difference between the core 1 and the first cladding 2 is 0.15%, and the relative refractive index between the first cladding 2 and the second cladding 3. The difference is about 0.04%.

第２図は、線引張力100gの場合で、コア１と第１のク
ラッド２との比屈折率差は0.20％，第１のクラッド２と
第２のクラッド３との比屈折率差は0.09％程度である。FIG. 2 shows the case where the drawing tension is 100 g, the relative refractive index difference between the core 1 and the first cladding 2 is 0.20%, and the relative refractive index difference between the first cladding 2 and the second cladding 3 is 0.09. %.

第３図は、線引張力250gの場合で、コア１と第１のク
ラッド２との比屈折率差は0.30％，第１のクラッド２と
第２のクラッド３との比屈折率差は0.19％程度である。FIG. 3 shows a case where the drawing tension is 250 g, the relative refractive index difference between the core 1 and the first cladding 2 is 0.30%, and the relative refractive index difference between the first cladding 2 and the second cladding 3 is 0.19. %.

なお、図中破線は、SiO₂の屈折率分布を示している。
このような屈折率分布の差異は、ドーパントそのものに
よるのではなくて、光ファイバに残留する応力によって
生じた弾性効果によるものである。つまりGeO₂がドープ
されたコア１、塩素がドープされた第２のクラッド３の
粘度は、高温でいずれも第１のクラッド２のそれよりも
かなり小さくなり、線引歪みの多くを第１のクラッド２
が分担している様子が理解できる。The broken line in the figure indicates the refractive index distribution of SiO ₂ .
Such a difference in the refractive index distribution is caused not by the dopant itself but by an elastic effect caused by the residual stress in the optical fiber. In other words, the viscosities of the core 1 doped with GeO _{2 and} the second clad 3 doped with chlorine are considerably smaller than those of the first clad 2 at high temperatures, and most of the drawing strain is reduced to the first clad 2. Cladding 2
You can see how they are sharing.

因みに第３図の光ファイバの伝送損失は1.3μｍの波
長において約1db/kmであったがそれなりに長距離伝送用
に適うものであった。Incidentally, the transmission loss of the optical fiber shown in FIG. 3 was about 1 db / km at a wavelength of 1.3 μm, which was suitable for long-distance transmission.

上記各図から判るように、少なくとも、第２図、第３
図に示したように線引張力100g以上としたものは、コア
及び第２クラッドとは明確な比屈折率差のものが得られ
るので好ましい。As can be seen from the above figures, at least FIGS.
As shown in the drawing, the one having a drawing tension of 100 g or more is preferable because a material having a clear relative refractive index difference from the core and the second clad can be obtained.

（実施例２）実施例１に於ける第３図の光ファイバと、コア径40μ
ｍ、クラッド径125μｍ、比屈折率差0.5％のGeO₂ドープ
SiO₂コア−SiO₂クラッドファイバとを500μｍの長さに
わたって添接して融着した。前者のファイバに光を送り
込んだところ約５％の光エネルギーが添接部から後者の
ファイバに取り出すことができた。このことは、請求項
３に示した光ファイバタップが得られることを示してい
る。(Example 2) The optical fiber shown in FIG.
m, clad diameter 125μm, relative refractive index difference 0.5% GeO ₂ dope
A SiO ₂ core -SiO ₂ clad fiber was fused and spliced over a length of 500 [mu] m. When light was sent to the former fiber, about 5% of light energy could be extracted from the attachment part to the latter fiber. This indicates that the optical fiber tap according to claim 3 can be obtained.

（発明の効果）この発明は、以上のように２層のクラッドのうち第１
のクラッドをコアおよび第２のクラッドよりも高温での
粘度が大になるようにしたので、線引時の残留応力がこ
の第１のクラッドに集中して残留したままで、それによ
り屈折率分布が制御されたファイバが得られ、その残留
応力を開放することで製造後にファイバの屈折率分布を
自在に可変できるファイバを得ることができる。またこ
のファイバが屈折率分布を自在に可変できることを利用
することにより、他のファイバと一部接触させて、この
接触部を融着させて残留応力を開放して屈折率分布を変
え両ファイバ間で光のやりとりをする光ファイバタップ
を得ることができる。(Effect of the Invention) As described above, the present invention provides the first clad of the two-layer clad.
Because the viscosity of the clad at a higher temperature is higher than that of the core and the second clad, the residual stress during drawing remains concentrated on the first clad, thereby increasing the refractive index distribution. Is obtained, and by releasing the residual stress, it is possible to obtain a fiber in which the refractive index distribution of the fiber can be freely changed after production. Also, by making use of the fact that this fiber can freely change the refractive index distribution, it makes partial contact with other fibers, fuses this contact part, releases residual stress, changes the refractive index distribution, and changes the refractive index distribution between the two fibers. Thus, an optical fiber tap for exchanging light can be obtained.

[Brief description of the drawings]

第１〜第３図は、この発明の実施例による各ファイバの
屈折率分布を示す説明図。図において、1:コア、2:第１のクラッド、3:第２のクラ
ッドFIGS. 1 to 3 are explanatory diagrams showing the refractive index distribution of each fiber according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1: core, 2: first clad, 3: second clad

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−94944（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−154215（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/22,6/28────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-53-94944 (JP, A) JP-A-60-154215 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. ⁶ , DB name) G02B 6 / 22,6 / 28

Claims

(57) [Claims]

1. A quartz glass optical fiber in which first and second claddings are sequentially formed around a core, wherein the viscosity of the glass at a high temperature is set such that the first cladding has the highest viscosity. The optical fiber preform was drawn with a tension of at least 100 g, and the residual stress was concentrated in the first place.
And the refractive index of the first clad is lower than that of the core and the second clad.
Optical fiber characterized by being present in 2% or more.

2. When manufacturing a silica glass optical fiber in which first and second claddings are sequentially formed around a core, the first cladding has the highest viscosity of the glass constituting each layer at a high temperature. Thus, by setting in the state of the optical fiber preform, by drawing the preform with a tension of at least 100 g or more, the residual stress is intensively left in the first cladding to reduce its refractive index, A method for producing an optical fiber, wherein a difference in refractive index between the core and the second cladding is 0.2% or more.

3. A pair of optical fibers, each of which uses at least one of the optical fibers described in claim 1 as one, is locally brought into contact with each other, the contact portion is fused, and the heat of fusion is used. 1) releasing part or all of the stress concentrated on the first clad of the optical fiber portion according to
An optical fiber tap in which the refractive index of the fusion portion is changed.