JP3300233B2 - Optical fiber - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバに係
り、特に原子力関連プラント等の放射線照射を受ける環
境において使用するのに好適な光ファイバに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber, and more particularly, to an optical fiber suitable for use in an environment irradiated with radiation such as a nuclear power plant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】原子力発電所に代表される原子力関連プ
ラントでは、最近、計測制御系の性能、信頼性の向上に
伴って、それらの情報の伝送路となるケーブル量が大幅
に増大している。そのため、プラント内に相当量のケー
ブルを布設する場合、ケーブルの物量の低減といった布
設上の物理的な要求、更に低損失、広帯域、無誘導とい
った信号自体の信頼性を高める特性要求が生まれてく
る。2. Description of the Related Art In a nuclear power plant represented by a nuclear power plant, recently, along with improvement in performance and reliability of a measurement control system, the amount of cables serving as transmission lines for such information has been greatly increased. . Therefore, when a considerable amount of cables are laid in a plant, physical requirements for laying such as reducing the amount of cables, and characteristic requirements for improving the reliability of the signal itself such as low loss, wide band, and non-induction are generated. .
【０００３】これらの要求条件に適合する伝送媒体とし
て、光ファイバが有効であり、その利用法の検討が各方
面にて研究、開発されている。たとえば、光ファイバ自
体の放射線特性は、純石英ガラスをコアに用い、硼素あ
るいはフッ素をドープしたクラッドを用いたステップイ
ンデックス（ＳＩ）型光ファイバが優れているというこ
とは良く知られており、確認されている。An optical fiber is effective as a transmission medium meeting these requirements, and its use has been studied and developed in various fields. For example, it is well known that the radiation characteristics of an optical fiber itself are excellent in a step index (SI) type optical fiber using pure silica glass as a core and using a cladding doped with boron or fluorine. Have been.
【０００４】また、最近では、プラントへのディジタ
ル、光多重伝送技術の適用が拡大されつつあり、それに
伴い情報量の増大が進み、大容量伝送を可能とする光フ
ァイバの必要性が高まってきている。即ち、ＳＩ型光フ
ァイバは、その構造自体から伝送帯域が制限されるた
め、たとえば、４００ＭＨｚ等の伝送に対応できないた
め、より広帯域性を有した光ファイバが要求されるよう
になってきている。In recent years, the application of digital and optical multiplex transmission techniques to plants has been expanding, and the amount of information has been increased accordingly, and the need for optical fibers capable of large-capacity transmission has increased. I have. That is, since the transmission band of the SI type optical fiber is limited by its structure itself, it is not possible to cope with the transmission of, for example, 400 MHz, so that an optical fiber having a wider band is required.
【０００５】従来、広帯域化を図るためには、光ファイ
バのコア内部にゲルマニウム（Ｇｅ）等を添加し、コア
の屈折率分布を２乗分布としＧＩ（グレーデッドインデ
ックス）型となるように形成している。これらは、通常
公衆通信網に使用されているＧＩ型光ファイバであり、
放射線照射（ガンマ線照射）による伝送損失の増加が著
しく、放射線環境下での実用には耐えない。Conventionally, in order to widen the band, germanium (Ge) or the like is added to the inside of the core of an optical fiber, and the refractive index distribution of the core is made to be a square distribution to form a GI (graded index) type. are doing. These are GI optical fibers usually used in public communication networks,
Transmission loss due to radiation irradiation (gamma ray irradiation) increases remarkably, and cannot be put to practical use in a radiation environment.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、広帯域性を有し、かつ、原子力関連プラン
ト等の放射線照射を受ける環境において使用することの
できる光ファイバの開発が望まれていた。As described above, conventionally, there has been a demand for the development of an optical fiber which has a wide band and which can be used in an environment which receives radiation such as a nuclear power plant. Was.
【０００７】本発明はかかる従来の事情に対処してなさ
れたもので、広帯域性を有するとともに、放射線環境下
における伝送損失の少ない光ファイバを提供しようとす
るものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical fiber having a wide band and a small transmission loss under a radiation environment.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
石英を主成分とし、ゲルマニウムを含み屈折率分布を制
御されたコアを有する光ファイバであって、前記コア
に、少なくとも塩素を１０重量％以上含むことを特徴と
する。According to the first aspect of the present invention,
An optical fiber having a core whose main component is quartz and whose refractive index distribution is controlled by containing germanium, wherein the core contains at least 10% by weight or more of chlorine.
【０００９】請求項２の発明は、石英を主成分とし、ゲ
ルマニウムを含み屈折率分布を制御されたコアを有する
光ファイバであって、Δｎ＝１〜２％であり、前記コア
に、塩素を１０〜３０重量％含むことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided an optical fiber having a core containing quartz as a main component, containing germanium and having a controlled refractive index distribution, wherein Δn = 1 to 2%, and chlorine is added to the core. It is characterized by containing 10 to 30% by weight.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】図１に、縦軸を誘起損失（ｄＢ／
Ｋｍ）、横軸をガンマ線照射時間として、ゲルマニウム
ドープ光ファイバのガンマ線照射による誘起損失変化の
様子を示す。同図に示すように、ゲルマニウムドープ光
ファイバにおけるガンマ線照射による誘起損失変化は、
時間に対して線形ではない。これは、ガンマ線により誘
起される欠陥に回復速度の速いものと遅いものがるため
である。FIG. 1 shows the induced loss (dB / dB) on the vertical axis.
Km), and the abscissa indicates the gamma ray irradiation time, showing how the germanium-doped optical fiber changes its loss induced by the gamma ray irradiation. As shown in the figure, the induced loss change due to gamma ray irradiation in the germanium-doped optical fiber is
It is not linear with respect to time. This is because some of the defects induced by gamma rays have a fast recovery rate and others have a slow recovery rate.
【００１１】ところで、ガラス中に生成される欠陥とし
ては、以下に示すものがある。By the way, the defects generated in the glass include the following.
【００１２】[0012]
【化１】 なお、上記のうち、 ＯＨＣ：酸素関連ホールセンター Ｅ´ ：Ｅ´センター ＥＣ ：エレクトロンセンター である。Embedded image In the above, OHC: oxygen-related hall center E ′: E ′ center EC: electron center
【００１３】上記した欠陥の発生状況を詳査するため、
本発明者等が、ＥＳＲ（電子共鳴スピン）にて、Ｇｅ中
の欠陥を同定したところ、上記した欠陥のうち、回復速
度の速いものはＯＨＣであり、損失増の主要因はＧｅＥ
Ｃ（エレクトロンセンター）であることが判明した。In order to investigate the occurrence of the above-mentioned defect in detail,
The present inventors have identified defects in Ge by ESR (electron resonance spin), and among the above-mentioned defects, the one with a high recovery rate is OHC, and the main cause of the increase in loss is GeE.
C (electron center).
【００１４】そこで、本発明では、石英を主成分とし、
ゲルマニウムを含み屈折率分布を制御されたコア（たと
えば２乗分布とされたコア）を用いることによって広帯
域化を図り、これとともに、コア中に塩素を多量（１０
重量％以上）に残存させることにより、Ｇｅと塩素で電
子を捕獲する競争反応により、Ｇｅ誘起欠陥を抑制する
ものである。Therefore, in the present invention, quartz is the main component,
Broadband is achieved by using a core containing germanium and having a controlled refractive index distribution (for example, a core having a square distribution), and at the same time, a large amount of chlorine (10
% By weight or more), thereby suppressing Ge-induced defects by a competitive reaction of capturing electrons with Ge and chlorine.
【００１５】ガラス中に塩素を多量に残存させる方法と
しては、たとえば、焼結時（ガラス化時）において、不
活性ガス中に、塩素系ガス（たとえば、Ｃｌ2 、ＣＣｌ
4 、ＳｉＣｌ4 、ＳＯＣｌ2 、ＳＣｌ2 等）を高濃度で
添加することにより実現することができる。As a method of leaving a large amount of chlorine in the glass, for example, during sintering (at the time of vitrification), a chlorine-based gas (eg, Cl 2 , CCl
4 , SiCl 4 , SOCl 2 , SCl 2, etc.) at a high concentration.
【００１６】なお、従来から、塩素は脱水剤として用い
られており、多孔質母材のガラス化時等に、多孔質母材
を塩素系ガスを添加した不活性ガス雰囲気中で高温加熱
処理することが行われており、このため、ガラス中に残
存する塩素を３〜５重量％程度含む光ファイバは知られ
ている。しかしながら、従来、塩素は、放射線特性に関
しては、劣化させるものとして認識されており、本発明
のように高濃度の塩素により、放射線照射に伴うＧｅ誘
起欠陥を抑制することは行われていない。Conventionally, chlorine has been used as a dehydrating agent, and when the porous base material is vitrified, the porous base material is subjected to a high-temperature heat treatment in an inert gas atmosphere containing a chlorine-based gas. Therefore, an optical fiber containing about 3 to 5% by weight of chlorine remaining in glass is known. However, conventionally, chlorine has been recognized as deteriorating in terms of radiation characteristics, and Ge-induced defects accompanying radiation irradiation have not been suppressed by high-concentration chlorine as in the present invention.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１８】［実施例１］焼結時（ガラス化時）の塩素
ガス（Ｃｌ2 ）の濃度を、不活性ガス（本実施例ではＨ
ｅ）との比（流量比（容量比））で、 Ｈｅ／Ｃｌ＝９．１〜１０ とし、その他の工程は、従来と同様にして、比屈折率差
がΔｎ＝１％、コア径／外径が５０／１２５μｍ用の光
ファイバを作製した。Example 1 The concentration of chlorine gas (Cl 2 ) at the time of sintering (at the time of vitrification) was changed to an inert gas (H in this embodiment).
e), (He / Cl = 9.1 to 10) in the ratio (flow rate ratio (volume ratio)) to the other steps. In the other steps, the relative refractive index difference is Δn = 1%, the core diameter / An optical fiber having an outer diameter of 50/125 μm was manufactured.
【００１９】この光ファイバのガラス中に残存する塩素
濃度は、１１重量％であり、性能試験を行ったところ、
０．８５μｍの測定波長で、伝送損失３．０ｄＢ／Ｋｍ
以下、伝送帯域４００ＭＨｚ以上を満足し、かつ、−２
０〜＋５０℃のヒートサイクルの損失増加量が、０．２
ｄＢ／Ｋｍ以下であった。The concentration of chlorine remaining in the glass of this optical fiber was 11% by weight.
At a measurement wavelength of 0.85 μm, transmission loss is 3.0 dB / Km
Hereinafter, the transmission band of 400 MHz or more is satisfied, and -2
The loss increase of the heat cycle at 0 to + 50 ° C. is 0.2
It was less than dB / Km.
【００２０】また、環境試験を行ったところ、原子力発
電所プラントの通常の設計寿命に相当する加速劣化条
件、すなわち、１２１℃×７日間相当の加熱後の損失増
加量、及びガンマ線の積算線量１×１０4 ｒａｄの時の
損失増加量が、それぞれ０．５ｄＢ／Ｋｍ以下、２．５
ｄＢ／Ｋｍ以下であった。When an environmental test was conducted, accelerated deterioration conditions equivalent to the normal design life of a nuclear power plant, ie, an increase in loss after heating at 121 ° C. × 7 days, and an integrated dose of gamma rays of 1 The loss increase at × 10 4 rad is 0.5 dB / Km or less and 2.5 dB / Km or less, respectively.
It was less than dB / Km.
【００２１】なお、焼結時の塩素濃度を上記した範囲よ
り低くし、ガラス中に残存する塩素の濃度を低下させる
と、上記した放射線特性を得ることができなかった。一
方、焼結時の塩素濃度を上記した範囲より高くすると、
焼結時に発泡してしまい、また、屈折率分布の制御が困
難となり、上記した帯域特性を得ることができなかっ
た。When the chlorine concentration during sintering was made lower than the above range and the concentration of chlorine remaining in the glass was reduced, the above radiation characteristics could not be obtained. On the other hand, if the chlorine concentration during sintering is higher than the above range,
Foaming occurred during sintering, and it was difficult to control the refractive index distribution, and the above-mentioned band characteristics could not be obtained.
【００２２】［実施例２］焼結時（ガラス化時）の塩素
ガス（Ｃｌ2 ）の濃度を、不活性ガス（本実施例ではＨ
ｅ）との比（流量比（容量比））で、 Ｈｅ／Ｃｌ＝３．０〜３．３ とし、その他の工程は、従来と同様にして、比屈折率差
がΔｎ＝２％、コア径／外径が５０／１２５μｍ用の光
ファイバを作製した。Example 2 The concentration of chlorine gas (Cl 2 ) at the time of sintering (at the time of vitrification) was changed to an inert gas (in this embodiment, H 2 ).
e) (flow rate ratio (capacity ratio)) with He / Cl = 3.0 to 3.3, and in the other steps, the relative refractive index difference is Δn = 2%, the core is An optical fiber having a diameter / outer diameter of 50/125 μm was produced.
【００２３】この光ファイバの塩素濃度は、３０重量％
であり、性能試験を行ったところ、０．８５μｍの測定
波長で、伝送損失３．０ｄＢ／Ｋｍ以下、伝送帯域４０
０ＭＨｚ以上を満足し、かつ、−２０〜＋５０℃のヒー
トサイクルの損失増加量が、０．２ｄＢ／Ｋｍ以下であ
った。The chlorine concentration of this optical fiber is 30% by weight.
When a performance test was performed, the transmission loss was 3.0 dB / Km or less at a measurement wavelength of 0.85 μm,
The frequency satisfies 0 MHz or more, and the loss increase of the heat cycle at −20 to + 50 ° C. was 0.2 dB / Km or less.
【００２４】また、環境試験を行ったところ、原子力発
電所プラントの通常の設計寿命に相当する加速劣化条
件、すなわち、１２１℃×７日間相当の加熱後の損失増
加量、及びガンマ線の積算線量１×１０4 ｒａｄの時の
損失増加量が、それぞれ０．５ｄＢ／Ｋｍ以下、２．５
ｄＢ／Ｋｍ以下であった。When an environmental test was carried out, accelerated deterioration conditions equivalent to the normal design life of a nuclear power plant, ie, an increase in loss after heating equivalent to 121 ° C. × 7 days, and an integrated dose of gamma rays of 1 The loss increase at × 10 4 rad is 0.5 dB / Km or less and 2.5 dB / Km or less, respectively.
It was less than dB / Km.
【００２５】なお、焼結時の塩素濃度を上記した範囲よ
り低くし、ガラス中に残存する塩素の濃度を低下させる
と、上記した放射線特性を得ることができなかった。一
方、焼結時の塩素濃度を上記した範囲より高くすると、
焼結時に発泡してしまい、また、屈折率分布の制御が困
難となり、上記した帯域特性を得ることができなかっ
た。When the chlorine concentration during sintering was made lower than the above range and the concentration of chlorine remaining in the glass was lowered, the above-mentioned radiation characteristics could not be obtained. On the other hand, if the chlorine concentration during sintering is higher than the above range,
Foaming occurred during sintering, and it was difficult to control the refractive index distribution, and the above-mentioned band characteristics could not be obtained.
【００２６】ところで、上記実施例では、塩素ガスを用
いた場合について説明したが、塩素ガス以外の他の塩素
系ガスを使用する場合、塩素ガスを用いた場合の塩素量
に換算した量の塩素が含まれるよう、ガスの流量を設定
する必要がある。In the above embodiment, the case where chlorine gas is used has been described. However, when a chlorine-based gas other than chlorine gas is used, the amount of chlorine converted to the chlorine amount when chlorine gas is used is used. It is necessary to set the gas flow rate so that
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広帯域性を有するとともに、放射線環境下における伝送
損失の少ない光ファイバを提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an optical fiber having a wide band and having a small transmission loss under a radiation environment.
【図１】ガンマ線照射による誘起損失変化の様子を示す
図。FIG. 1 is a view showing a state of a change in loss induced by gamma ray irradiation.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 13/04 G02B 6/00 376 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C03C 13/04 G02B 6/00 376
Claims (2)
屈折率分布を制御されたコアを有する光ファイバであっ
て、 前記コアに、少なくとも塩素を１０重量％以上含むこと
を特徴とする光ファイバ。1. An optical fiber having a core containing quartz as a main component, containing germanium and having a controlled refractive index distribution, wherein the core contains at least 10% by weight or more of chlorine.
屈折率分布を制御されたコアを有する光ファイバであっ
て、 Δｎ＝１〜２％であり、前記コアに、塩素を１０〜３０
重量％含むことを特徴とする光ファイバ。2. An optical fiber having a core containing quartz as a main component and containing germanium and having a controlled refractive index distribution, wherein Δn = 1 to 2%, and chlorine is added to the core in an amount of 10 to 30%.
An optical fiber characterized by containing by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24227896A JP3300233B2 (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24227896A JP3300233B2 (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Optical fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1087341A JPH1087341A (en) | 1998-04-07 |
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Family
ID=17086890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24227896A Expired - Fee Related JP3300233B2 (en) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | Optical fiber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3300233B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000042458A1 (en) | 1999-01-18 | 2000-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical fiber and method of manufacture thereof |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP24227896A patent/JP3300233B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1087341A (en) | 1998-04-07 |
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