JP5227044B2 - Rare earth doped fluorophosphate fiber - Google Patents

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Description

本発明は、光通信用希土類添加光ファイバ増幅器や高パワー加工レーザに用いられる光ファイバであって、特に希土類添加フツリン酸ガラスファイバに関する。   The present invention relates to an optical fiber used for a rare earth-doped optical fiber amplifier for optical communication and a high power processing laser, and more particularly to a rare earth-doped fluorophosphate glass fiber.

光通信システムの伝送容量の拡大及び機能向上のために、1本の光ファイバの中に複数の波長の光信号を合波して伝送したり、逆に1本の光ファイバを伝搬してきた複数の波長の光信号を、各波長ごとに分波したりする波長多重伝送技術(WDM:Wavelength Division Multiplexing)の研究開発が現在行われている。この伝送方式では、1本の光ファイバで複数の異なる波長の光信号を伝送し、伝送距離に応じて中継増幅する必要がある。そこで、光信号波長を増して伝送容量を上げるには、より多くのチャンネル数の信号を伝送させる必要がある。   In order to expand the transmission capacity and improve the function of an optical communication system, optical signals of a plurality of wavelengths are combined and transmitted in one optical fiber, or conversely, a plurality of optical signals propagated through one optical fiber. Currently, research and development of wavelength division multiplexing (WDM) technology for demultiplexing an optical signal with a wavelength of λ is performed for each wavelength. In this transmission method, it is necessary to transmit a plurality of optical signals having different wavelengths through a single optical fiber and to perform relay amplification in accordance with the transmission distance. Therefore, in order to increase the transmission capacity by increasing the optical signal wavelength, it is necessary to transmit signals with a larger number of channels.

Er3+添加光ファイバ増幅器(EDFA:Erbium-Doped Fiber Amplifier)では、従来1530−1565nmの帯域を持つC帯が使われてきたが、更なる大容量化のため、1565−1625nmの帯域を持つL帯への拡張が進められてきた。EDFAをL帯で動作させるためには、Erイオンの反転分布を40%程度に低下させる必要があり、そのためにはC帯に比べて5−20倍程度の長いファイバを使用する必要がある。 In the Er 3+ doped fiber amplifier (EDFA), the C band having a band of 1530 to 1565 nm has been conventionally used. However, in order to further increase the capacity, the L band having a band of 1565 to 1625 nm is used. Expansion to the belt has been promoted. In order to operate the EDFA in the L band, it is necessary to lower the inversion distribution of Er ions to about 40%. For this purpose, it is necessary to use a fiber that is about 5-20 times longer than the C band.

L帯EDFAの動作中、EDF(Er3+添加光ファイバ)の中では信号増幅により信号パワーが増大し、長いファイバ長の中を伝搬するため、信号間の非線形相互作用である四光波混合(FWM:Four-Wave Mixing)によるノイズ光が発生する。このノイズ光は、信号クロストークを発生させ、伝送品質を著しく劣化させる。このFWMの発生を抑制するために、カットオフ波長の長波長化(非特許文献1)やErの高濃度化(非特許文献2)により、ファイバ長を短くする試みが進められ、従来200m程度必要であったファイバ長が40m程度に短尺化され、現在標準的に使用されている。 During operation of the L-band EDFA, signal power increases in EDF (Er 3+ doped optical fiber) due to signal amplification and propagates through a long fiber length, so that four-wave mixing (FWM), which is a nonlinear interaction between signals, is performed. : Four-Wave Mixing) generates noise light. This noise light causes signal crosstalk and significantly deteriorates transmission quality. In order to suppress the occurrence of this FWM, attempts have been made to shorten the fiber length by increasing the cutoff wavelength (Non-Patent Document 1) or increasing the concentration of Er (Non-Patent Document 2). The required fiber length has been shortened to about 40 m and is currently used as a standard.

しかしながら、伝送容量は益々大規模化しており、ROADM(Reconfigurable Optical Add Drop multiplxer;再構成可能な光信号の分岐/挿入を行う多重化装置)等の複合デバイスによる10dB以上のロスを補償するため、更に高い出力特性が必要になっていることから、40m程度のEDFのファイバ長でもFWMによる信号劣化が避けられなくなっているという問題がある。   However, the transmission capacity is becoming larger and larger to compensate for a loss of 10 dB or more due to a composite device such as ROADM (Reconfigurable Optical Add Drop multiplxer). Furthermore, since higher output characteristics are required, there is a problem that signal degradation due to FWM cannot be avoided even with an EDF fiber length of about 40 m.

フツリン酸ガラスは、希土類を高濃度に添加でき、非線形屈折率係数が小さいという特徴から、レーザガラスに応用された(特許文献1)。同様に、希土類が高濃度に添加できる光ファイバ増幅器のホストガラスとして研究が進められた(特許文献2、特許文献3、特許文献4)。しかしながら、レーザガラスに使用された組成ガラスは、粘性の温度依存性が急激に変化するため、そのままファイバ化することは困難であり、実用に耐えうる低損失化を図ることができない。そこで、特許文献2,特許文献3,特許文献4では、レーザガラスに使用されている希土類添加フツリン酸ガラスに対して、Li,Na,Kなどのアルカリ元素を5mol%以上添加することにより、ガラスの粘性を低下させてファイバ化に成功している。しかしながら、これらのガラスは耐水性に問題があり、光通信部品の標準的な信頼性試験であるTelcordia-GR468をクリアすることは困難である。   Fluorophosphate glass has been applied to laser glass because it can add a rare earth at a high concentration and has a small nonlinear refractive index coefficient (Patent Document 1). Similarly, research has been advanced as a host glass of an optical fiber amplifier in which rare earth can be added at a high concentration (Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4). However, the composition glass used for the laser glass has a temperature dependence of viscosity abruptly changed, so that it is difficult to make it into a fiber as it is, and it is not possible to reduce the loss to withstand practical use. Therefore, in Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4, glass is obtained by adding 5 mol% or more of an alkaline element such as Li, Na, and K to the rare earth-added fluorophosphate glass used in the laser glass. The fiber has been successfully reduced by reducing the viscosity of the fiber. However, these glasses have a problem in water resistance, and it is difficult to clear Telcordia-GR468, which is a standard reliability test for optical communication components.

石英ファイバと低融点多成分ガラスファイバとの接続技術として融着接続がある。この異種ファイバの融着接続は、石英ファイバ同士のように両方のファイバガラスが溶融して接続する技術ではなく、低融点ガラスファイバ側の先端部分は溶融または軟化するが、石英ファイバ側はファイバ先端部分が溶融されていない状態で接続する(特許文献5)。このような融着技術を利用した研究開発は、フッ化物ファイバ、テルライトファイバ、ビスマス系ファイバで進められている。   As a connection technique between the quartz fiber and the low melting point multi-component glass fiber, there is a fusion connection. This fusion splicing of dissimilar fibers is not a technology in which both fiber glasses are melted and connected like quartz fibers. The tip of the low melting glass fiber side melts or softens, but the silica fiber side is the tip of the fiber. Connection is made in a state where the portion is not melted (Patent Document 5). Research and development using such a fusion technique is being carried out for fluoride fibers, tellurite fibers, and bismuth fibers.

フッ化物ファイバでは、石英ファイバと屈折率をほぼ等しく出来るため、ファイバを垂直にカットして、接続しても反射減衰量は50dB以上を実現できる。しかし、フッ化物ファイバは、ガラスの屈伏温度が300℃以下と低く、ガラス成分の陰イオンがフッ素であるため、接続強度は弱く、実用的ではない。   Since the refractive index of the fluoride fiber can be almost equal to that of the quartz fiber, the return loss can be 50 dB or more even if the fiber is cut vertically and connected. However, the fluoride fiber has a low glass bending temperature of 300 ° C. or lower, and the anion of the glass component is fluorine. Therefore, the connection strength is weak, which is not practical.

一方、テルライトファイバ及びビスマス系ファイバでは、ガラスの屈伏温度が300℃以上であり、ガラス成分の陰イオンが酸素であるため、接続強度は比較的強い。しかしながら、これらのテルライトファイバ及びビスマス系ファイバのガラスの屈折率はn(D線での屈折率)で2以上あり、そのため50dB程度の反射減衰量と0.5dB以下の低い接続損失を実現するには、斜めカット接続するだけではなく、接続面の角度をスネルの法則に従うように設定する必要がある(特許文献5)。このような接続は、製品の歩留まりが悪いだけでなく、接続後のファイバに角度が付いてしまうために、融着補強スリーブを装着することも難しく、アセンブリ上でもより大きな空間を必要としてしまうという可能性がある。 On the other hand, in the tellurite fiber and the bismuth-based fiber, the yield temperature of the glass is 300 ° C. or higher, and the anion of the glass component is oxygen, so the connection strength is relatively strong. However, the refractive index of the glass of these tellurite fibers and bismuth-based fibers is n D (refractive index at the D line) of 2 or more, so that a return loss of about 50 dB and a low connection loss of 0.5 dB or less are realized. In order to achieve this, not only the oblique cut connection but also the angle of the connection surface must be set to follow Snell's law (Patent Document 5). Such a connection not only has a poor product yield, but also has an angle in the fiber after connection, so it is difficult to attach a fusion reinforcing sleeve and requires more space on the assembly. there is a possibility.

S. Ishikawa et al. "High Gain Per Unit Length Silica-Based Erbium Doped Fiber for 1580nm Band Amplification", OAA1998 TuC4 pp.1-4(111-114)S. Ishikawa et al. "High Gain Per Unit Length Silica-Based Erbium Doped Fiber for 1580nm Band Amplification", OAA1998 TuC4 pp.1-4 (111-114) Keiichi Aiso et al. "Erbium Lanthanum co-doped fiber for L-band amplifier with high efficiency, low non-linearity and low NF", OFC2001 TuA6 pp.1-3Keiichi Aiso et al. "Erbium Lanthanum co-doped fiber for L-band amplifier with high efficiency, low non-linearity and low NF", OFC2001 TuA6 pp.1-3 泉谷徹郎著「光学ガラスとレーザガラス」日刊工業新聞社発行 1998年3月24日刊行 pp. 203Tetsuro Izumiya “Optical Glass and Laser Glass”, published by Nikkan Kogyo Shimbun, March 24, 1998 pp. 203 特公昭54−006047号公報Japanese Patent Publication No.54-006047 特開平05−238775号公報JP 05-238775 A 特開平09−211505号公報JP 09-211155 A 特開平10−12952号公報JP-A-10-12952 特許第3396422号号公報Japanese Patent No. 3396422

本発明は、上述のような従来技術の解決すべき課題に鑑みてなされたもので、その目的は、垂直にファイバをカットして融着接続しても低反射・低損失接続が実現でき、信頼性が高く、高濃度にErを添加可能であるフツリン酸ガラスを用いた低損失な希土類添加フツリン酸ファイバを提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems to be solved by the prior art as described above, and its purpose is to realize a low reflection / low loss connection even when a fiber is cut and fusion-bonded vertically. An object of the present invention is to provide a low-loss rare earth-doped fluorophosphate fiber using a fluorophosphate glass that is highly reliable and can be doped with Er at a high concentration.

また、本発明を適用したフツリン酸ガラスは、純石英ガラスよりも非線形屈折率係数が小さいため、上記の目的を同時に満たすEr高濃度添加フツリン酸ファイバにより、これまでにない低非線形で実用的なL帯Er3+添加光ファイバ増幅器(EDFA)を提供することを本発明の付随する目的とする。 In addition, since the fluorophosphate glass to which the present invention is applied has a nonlinear refractive index coefficient smaller than that of pure quartz glass, an Er high-concentration-added fluorophosphate fiber that satisfies the above-mentioned objectives at the same time has been realized with low nonlinearity and practical use. It is an attendant object of the present invention to provide an L-band Er 3+ doped optical fiber amplifier (EDFA).

上記目的を達成するため、本発明によるフツリン酸ファイバ、該ファイバを構成するフツリン酸ガラスは、以下の構成からなる。   In order to achieve the above object, a fluorophosphate fiber according to the present invention and a fluorophosphate glass constituting the fiber have the following configurations.

中心のコアの周りに第1クラッド、第2クラッドが順に配置された二重構造のクラッドを有し、前記コア、前記第1クラッド及び前記第2クラッドをフツリン酸ガラスで構成し、該コアガラスに少なくとも希土類を添加したフツリン酸ファイバであって、前記コア、及び前記第1クラッドガラスの各々にアルカリ元素が添加され、前記第2クラッドガラスはアルカリ元素を含まない組成をもち、前記コアガラスの屈折率をn、前記第1クラッドガラスの屈折率をn、及び前記第2クラッドガラスの屈折率をnとすると、nはクラッドモードを減衰させるようにnよりも大きくし、かつ、前記コアにアルカリ元素が添加され前記第2クラッドガラスがアルカリ元素を含まないことからnがn以上となり、n≧n>nの関係になり、接続対象の石英ガラス製ファイバとコアおよび第1クラッドガラスの屈折率がそれぞれ0.2%以内で一致し、かつ、前記コア、前記第1クラッド及び前記第2クラッドガラスの端面の屈伏温度が450℃以上であることを特徴とする。 A double-structured clad in which a first clad and a second clad are sequentially arranged around a central core, and the core, the first clad, and the second clad are made of fluorophosphate glass; A fluorophosphate fiber to which at least a rare earth is added, wherein an alkali element is added to each of the core and the first cladding glass, and the second cladding glass has a composition not containing an alkali element, When the refractive index is n 1 , the refractive index of the first cladding glass is n 2 , and the refractive index of the second cladding glass is n 3 , n 3 is larger than n 2 so as to attenuate the cladding mode, And since an alkali element is added to the core and the second clad glass does not contain an alkali element, n 3 becomes n 1 or more, and n 3 ≧ n 1 > n 2 and the refractive indexes of the silica glass fiber to be connected and the core and the first clad glass match within 0.2%, respectively, and the core, the first clad, and the second clad glass The yield temperature of the end face is 450 ° C. or higher.

記第2クラッドガラスの断面積が、当該フツリン酸ファイバのファイバ断面積の少なくとも70%以上を占めるようにしてもよいSectional area of the pre-Symbol second cladding glass, may be so that account for at least 70% of the fiber cross-sectional area of the fluorophosphate fiber.

記コアおよび前記第1クラッドガラスの組成として、モル%で P2O5+Al2O3+Y2O3 5〜20mol%,AlF3+YF3 5〜40mol%,MgF2+CaF2+SrF2+BaF2 40〜70mol%,Li+NaF+KF 0〜5mol%の範囲内にあり、前記コアおよび前記第1クラッドガラスともに、O(酸素)/F(鉄)の原子比が0.1〜0.45の範囲内で、かつ2価および1価のフッ化物元素を酸化物元素に置換可能であるようにしてもよいAs the composition of the previous SL core and the first cladding glass, P2O5 + Al2O3 + Y2O3 5~20mol% by mole%, AlF3 + YF3 5~40mol%, MgF2 + CaF2 + SrF2 + BaF2 40~70mol%, in the range of Li + NaF + KF 0~5mol%, the core and the first 1 the cladding glass both, O (oxygen) / F within the atomic ratio of (iron) is 0.1 to 0.45, and a divalent and monovalent as fluoride element can be substituted with the oxide elements It may be .

記第2クラッドガラスの組成として、モル%で P2O5+Al2O3+Y2O3 10〜25mol%,AlF3+YF3 5〜40mol%,MgF2+CaF2+SrF2+BaF2 40〜70mol%の範囲内にあり、前記第2クラッドガラスは、O/Fの原子比が0.2〜0.6の範囲内で、かつ2価および1価のフッ化物元素を酸化物元素に置換可能であるようにしてもよいAs the composition of the pre-Symbol second cladding glass, P2O5 + Al2O3 + Y2O3 10~25mol% by mole%, AlF3 + YF3 5~40mol%, in the range of MgF2 + CaF2 + SrF2 + BaF2 40~70mol %, the second cladding glass is the atomic ratio of O / F is within the scope of 0.2 to 0.6, and a divalent and monovalent fluoride elements may be can be substituted with the oxide elements.

上記のような構成により、本発明によれば、ファイバを垂直カットし、融着接続することで低反射・低損失の接続が可能であり、信頼性が高く、高濃度にErを添加できる低損失なファイバ化が可能であるフツリン酸ガラスを提供することにある。また、本フツリン酸ガラスは、純石英ガラスよりも非線形屈折率係数が小さい特徴がある。これらの課題を同時に満たすEr高濃度添加フツリン酸ファイバにより、これまでにない低非線形で実用的なL帯EDFAを提供することができ、波長多重光伝送システムにおいて高密度化、高性能化を進めることができる。その結果、特に中距離系、幹線系においてそれらのシステムを用いたサービスの高度化、経済化に大きく寄与できる。   With the configuration as described above, according to the present invention, low-reflection and low-loss connection is possible by vertically cutting and fusion-bonding the fibers, and the reliability is low and Er can be added at a high concentration. An object of the present invention is to provide a fluorophosphate glass that can be made into a lossy fiber. In addition, the fluorophosphate glass has a characteristic that the nonlinear refractive index coefficient is smaller than that of pure quartz glass. An Er high-concentration doped fluorophosphate fiber that simultaneously satisfies these issues can provide an L-band EDFA that is less nonlinear and practical than ever, and promotes higher density and higher performance in wavelength division multiplexing optical transmission systems. be able to. As a result, it can greatly contribute to the sophistication and economy of services using these systems, particularly in the medium-distance system and the trunk line system.

以下に図面を参照して、本発明に従うフツリン酸ファイバの好適な実施形態について説明する。   A preferred embodiment of a fluorophosphate fiber according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明のフツリン酸ファイバは、中心のコアの周りに第1クラッド、第2クラッドが順に配置された二重構造のクラッドを有し、コアガラスに少なくとも希土類を添加した光ファイバであって、コア、第1クラッド及び第2クラッドの屈折率をn、n、nとすると、n≧n>nの関係になり、接続対象の石英ガラス製ファイバとコアおよび第1クラッドガラスの屈折率がそれぞれ0.2%以内で一致し、かつ、ガラスの屈伏温度が450℃以上であることを特徴としている。 The fluorophosphate fiber of the present invention is an optical fiber having a double-structured clad in which a first clad and a second clad are sequentially arranged around a central core, and at least a rare earth added to a core glass. When the refractive indexes of the first clad and the second clad are n 1 , n 2 , and n 3 , the relation of n 3 ≧ n 1 > n 2 is established, and the silica glass fiber to be connected, the core, and the first clad glass The refractive indexes of the glass layers are equal to each other within 0.2%, and the deformation temperature of the glass is 450 ° C. or higher.

石英ガラスファイバとフツリン酸ファイバを融着接続する場合には、背景技術の項で説明したように、両方のガラスが溶け合っての屈折率の均一化は行われない。このため、接続面における屈折率に差がある場合には、反射率Rは次式(1)に従う。   When the fused silica fiber and the fluorophosphate fiber are fusion-spliced, as described in the background art section, the refractive index is not uniformized by melting both glasses. For this reason, when there is a difference in the refractive index at the connection surface, the reflectance R follows the following formula (1).

Figure 0005227044
Figure 0005227044

ここで、nは石英ファイバの屈折率、nはフツリン酸ファイバの屈折率とする。 Here, ng is the refractive index of the quartz fiber, and n is the refractive index of the fluorophosphate fiber.

通信デバイス、とりわけ利得媒体である増幅用ファイバの反射減衰量は、WDM用増幅器で50dB以上であることが必要とされる。その値は、多重散乱による信号品質の劣化を防ぐために必要とされる最低限の値である。上記の屈折率差が0.2%以内で一致していれば、ファイバを垂直にカットし、ファイバ同士を真っ直ぐに接続しても、反射減衰量は50dB以上を確保することが出来る。   The return loss of a communication device, particularly an amplification fiber that is a gain medium, is required to be 50 dB or more in a WDM amplifier. The value is the minimum value required to prevent signal quality deterioration due to multiple scattering. If the above refractive index difference matches within 0.2%, the return loss can be ensured to be 50 dB or more even when the fibers are cut vertically and the fibers are connected straight.

一方、市販の石英ファイバは、Δn(コアとクラッドの屈折率差の割合)が0.3%の単一モードファイバ(SMF)から3.7%程度の分散補償ファイバまで多岐に富んでいるが、実際にはΔnが3.7%程度と高くなると、コア径は2μm程度となり、石英系ファイバとフツリン酸ファイバとの接続が難しくなるだけでなく、高Δn石英ファイバとフツリン酸ファイバのSMFとの間に、熱拡散技術により光ファイバのMFD(モードフィールド径)を局所的に拡大させたTEC(Thermally diffuse expanded core)ファイバを挟む必要があり、そのため損失が0.2dB程度上昇する。   On the other hand, commercially available silica fibers range from a single mode fiber (SMF) having a Δn (ratio of refractive index difference between core and clad) of 0.3% to a dispersion compensating fiber of about 3.7%. Actually, when Δn increases to about 3.7%, the core diameter becomes about 2 μm, which not only makes it difficult to connect the silica-based fiber and the fluorophosphate fiber, but also the high Δn quartz fiber and the SMF of the fluorophosphate fiber. In the meantime, it is necessary to sandwich a TEC (Thermally diffuse expanded core) fiber in which the MFD (mode field diameter) of the optical fiber is locally expanded by a thermal diffusion technique, so that the loss increases by about 0.2 dB.

従って、フツリン酸ファイバに対向する石英ファイバのΔnとしては、0.3から1.5%程度が適切であり、そのコアガラスの屈折率は、1.448〜1.47の範囲となる。フツリン酸ファイバのコアガラスの屈折率をこの値にあわせ、また石英ファイバとコアおよび第1クラッドガラスの屈折率差をそれぞれ上記の0.2%以内にあわせる必要がある。   Therefore, about 0.3 to 1.5% is appropriate as Δn of the quartz fiber facing the fluorophosphate fiber, and the refractive index of the core glass is in the range of 1.448 to 1.47. It is necessary to adjust the refractive index of the core glass of the fluorophosphate fiber to this value, and to adjust the refractive index difference between the quartz fiber, the core, and the first cladding glass within the above 0.2%.

上述のように、石英ファイバとフツリン酸ファイバの融着接続は、両端のガラスが溶け合って融合した融液が冷却され、再ガラス化するものではなく、フツリン酸ファイバの端面ガラスが溶け、その成分が石英ガラス端面へ侵入してその端面内の石英と反応するため、温度が高い方がその反応長がより長くなり、接続強度が強くなる。ガラスの屈伏点は、剛性状態から粘性状態へと変化する温度域の温度であるが、この温度を指標として、ガラスの屈伏温度が450℃以上であると、陰イオンはフッ素成分が主であるフツリン酸ファイバにおいても、引張強度で200MPa(すなわち、200N/mm)以上の強度を得ることができ、融着補強スリーブを装着する作業も破断なく扱うことが可能となる。 As described above, the fusion splicing of the silica fiber and the fluorophosphate fiber is not performed by remelting the melt that is melted by the fusion of the glass at both ends, but the glass of the end surface of the fluorophosphate fiber is melted and its components Enters the end face of the quartz glass and reacts with quartz in the end face, so that the higher the temperature, the longer the reaction length and the stronger the connection strength. The yield point of glass is the temperature in the temperature range where the state changes from a rigid state to a viscous state. If the yield temperature of the glass is 450 ° C. or higher using this temperature as an index, the anion mainly contains a fluorine component. Also in the fluorophosphate fiber, a tensile strength of 200 MPa (that is, 200 N / mm 2 ) or more can be obtained, and the operation of attaching the fusion reinforcing sleeve can be handled without breaking.

上述した多成分ガラスファイバでは、アルカリ元素を添加してガラスの粘性を低くし、結晶化を抑制することによって線引き加工を容易にすることが一般に行われる。しかしながら、背景技術の項で上述したように、アルカリ元素を添加したガラスは耐水性が劣化するため、長期信頼性の観点から問題がある。   In the above-described multicomponent glass fiber, it is generally performed to facilitate drawing by adding an alkali element to lower the viscosity of the glass and suppressing crystallization. However, as described above in the section of the background art, the glass to which the alkali element is added has a problem from the viewpoint of long-term reliability because the water resistance deteriorates.

石英ガラスは、結晶化しない安定なガラスであるため、アルカリ元素の添加無しに容易にファイバ加工ができ、光通信用のファイバとして標準となっている。フツリン酸ファイバにおいても、これまでアルカリ元素を添加したガラスでファイバ化が進められていたが、光通信部品の標準的な信頼性試験であるTelcordia-GR468をクリアするためには、少なくともファイバ外周のガラスにおいてアルカリ元素の添加無しのガラスでファイバ化することが必要である。   Since quartz glass is a stable glass that does not crystallize, it can be easily processed without adding an alkali element, and is a standard fiber for optical communication. In the case of fluorophosphate fibers, fiberization has been promoted with glass added with alkali elements, but in order to clear Telcordia-GR468, which is a standard reliability test for optical communication components, at least the outer periphery of the fiber is used. It is necessary to fiberize glass with no alkali element added.

本発明を適用した光ファイバの作製においては、最初にコアと第1クラッド母材を作製し、次に第1クラッドガラスによるジャケット延伸を行い、続いて第2クラッドガラスによるジャケット線引きをすることによって、所望のコア・クラッド径比を得ることを想定している。その際、ジャケット線引きをする第2クラッドガラスジャケット管は、外周を構成するガラスであるため、少なくともアルカリ元素無しの組成で構成する必要がある。また、その第2クラッドガラスの厚さも、外周からの水分の浸入や接続点における強度を考慮する必要があり、そのためファイバ断面積にして70%以上に相当する厚さであることが必要である。   In the production of an optical fiber to which the present invention is applied, a core and a first clad preform are first produced, and then a jacket is drawn with a first clad glass, followed by jacket drawing with a second clad glass. It is assumed that a desired core / cladding diameter ratio is obtained. In that case, since the 2nd clad glass jacket tube which carries out a jacket drawing is the glass which comprises outer periphery, it is necessary to comprise by the composition without an alkali element at least. Also, the thickness of the second clad glass needs to take into consideration the ingress of moisture from the outer periphery and the strength at the connection point, and therefore it is necessary to have a thickness corresponding to 70% or more in terms of the fiber cross-sectional area. .

請求項1および請求項2を満たし、低損失ファイバを作製できるフツリン酸ガラスの組成範囲を図1に示す。図1は三角図と呼ばれるもので、頂点に示す成分は酸化物P(+Alなど)、3価のAlF(+YF)、および2価のRF(Rは、Ba,Ca,Srなど)の和である。図1における実線の曲線は、非特許文献3に開示されているガラス化範囲である。 FIG. 1 shows the composition range of fluorophosphate glass that satisfies Claims 1 and 2 and can produce a low-loss fiber. FIG. 1 is called a triangular diagram, and the components shown at the top are oxides P 2 O 5 (+ Al 2 O 3 etc.), trivalent AlF 3 (+ YF 3 ), and divalent RF 2 (R is Ba , Ca, Sr, etc.). The solid curve in FIG. 1 is the vitrification range disclosed in Non-Patent Document 3.

図1において、Xは1dB/m以下の損失が得られなかったコアガラス組成、Δは1dB/m以下の損失が得られたが、融着接続により40dB以上の反射減衰量となったコアガラス組成、Oは1dB/m以下の損失と、融着接続による反射減衰量が50dB以上となったコアガラス組成である。   In FIG. 1, X is a core glass composition in which a loss of 1 dB / m or less was not obtained, and Δ was a loss of 1 dB / m or less, but a core glass having a return loss of 40 dB or more by fusion splicing. The composition, O, is a core glass composition having a loss of 1 dB / m or less and a reflection attenuation amount by fusion splicing of 50 dB or more.

図1から、請求項1と請求項2を満たすガラスは、P(+Al,BaOなど)が10〜20mol%、AlF(+YFなど)が12〜40mol%、RF(Rは、Ba,Ca,Sr,Mgなど)が42〜70mol%であり、O/Fの比は0.1〜0.45である。 From FIG. 1, the glass satisfying claims 1 and 2 has a P 2 O 5 (+ Al 2 O 3 , BaO, etc.) of 10 to 20 mol%, an AlF 3 (+ YF 3 etc.) of 12 to 40 mol%, and an RF 2. (R is Ba, Ca, Sr, Mg, etc.) is 42 to 70 mol%, and the O / F ratio is 0.1 to 0.45.

一方、P(+Al,BaOなど)が10〜20mol%、または、O/Fの比が0.1〜0.45を逸脱すると、ガラスの屈折率が1.448〜1.47の範囲から0.2%以上ずれてしまうため、50dB以上の反射減衰量を得ることが出来ない。また、AlF(+YFなど)またはRF(Rは、Ba,Ca,Sr,Mgなど)の和が上記の値を逸脱すると、1dB/m以下のファイバ損失が得られない。 On the other hand, if P 2 O 5 (+ Al 2 O 3 , BaO, etc.) is 10 to 20 mol%, or the O / F ratio deviates from 0.1 to 0.45, the refractive index of the glass is 1.448 to 1. Because it deviates by 0.2% or more from the range of .47, it is not possible to obtain a return loss of 50 dB or more. Further, if the sum of AlF 3 (such as + YF 3 ) or RF 2 (where R is Ba, Ca, Sr, Mg, etc.) deviates from the above value, a fiber loss of 1 dB / m or less cannot be obtained.

次に、図面と表を参照して、本発明に基づく希土類添加フツリン酸ガラスファイバの実施例を比較例とともに詳細に説明する。   Next, with reference to drawings and tables, examples of rare earth-doped fluorophosphate glass fibers according to the present invention will be described in detail together with comparative examples.

下記の表1は、本発明を適用したフツリン酸ガラスの実施組成例(mol%表示)(No.1−20)及び本発明から外れているが失透(冷却時に結晶が検出して透明さを失う現象)しないガラスの得られる比較組成例(A−D)、O/F比、これらガラスのガラス転移温度(Tg:℃)、屈伏点温度(Tc:℃)、熱安定性(Tx−Tg:℃)、屈折率(n)、高温高湿試験(120℃、90RH、100時間)による表面劣化状態についての測定試験結果(O:劣化が認められない、×:劣化が認められる)を示す。   Table 1 below shows examples of the composition of the fluorophosphate glass to which the present invention is applied (in mol%) (No. 1-20) and deviates from the present invention, but is devitrified (crystals are detected during cooling and are transparent) Comparative composition examples (AD) in which glasses that do not lose the glass), O / F ratio, glass transition temperature (Tg: ° C), yield point temperature (Tc: ° C), thermal stability (Tx- Tg: ° C), refractive index (n), measurement test results for surface deterioration state by high temperature and high humidity test (120 ° C, 90RH, 100 hours) (O: no deterioration is observed, x: deterioration is recognized) Show.

ガラスは、窒素ガスを充填したグローブボックス内で原料を混合し、白金坩堝(るつぼ)を用いて窒素雰囲気下1000℃で溶融した。その後、400℃に予加熱した鋳型中に融液を流し込むことにより作製した。   The glass was melted at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere by mixing raw materials in a glove box filled with nitrogen gas and using a platinum crucible. Thereafter, the melt was poured into a mold preheated to 400 ° C.

Figure 0005227044
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表1を参照すると、表1のNo.1−20のガラスと、比較例B,C,Dを除いた比較例Aのガラスとは、Tx−Tg(熱安定性)が119℃以上となり、単一モードファイバに加工するに十分な熱安定性を有していることがわかる。   Referring to Table 1, the glass of No. 1-20 in Table 1 and the glass of Comparative Example A excluding Comparative Examples B, C and D have Tx-Tg (thermal stability) of 119 ° C. or higher, It can be seen that it has sufficient thermal stability to be processed into a single mode fiber.

既に示した図1の三角図において、No.1−20のガラスをコア・第1クラッドに用いたファイバは高温高湿試験の表面劣化状態の測定試験結果が全て丸印となり、ファイバ損失では1dB/m以下、融着接続による反射減衰量は50dB以上となった。   In the triangular diagram of FIG. 1 already shown, the fiber using No. 1-20 glass for the core and the first cladding is all marked with a circle in the measurement test result of the surface degradation state of the high temperature and high humidity test, and the fiber loss is 1 dB. / M or less, the return loss by fusion splicing was 50 dB or more.

一方、比較例のAのガラスをコアに用いた光ファイバでは、ファイバ損失としては1dB/m以下の良好な値となったが、コアガラスの屈折率が接続したΔn1.5%の石英ファイバのコアガラスよりも0.2%以上高かったために、反射減衰量は50dB以下となった。   On the other hand, in the optical fiber using the glass of A of the comparative example as the core, the fiber loss was a good value of 1 dB / m or less, but the Δn 1.5% quartz fiber having the refractive index of the core glass connected was used. Since it was higher by 0.2% or more than the core glass, the return loss was 50 dB or less.

比較例のBをコアガラスとしてファイバを作製した場合、ファイバ線引きの再加熱時にコアガラスに結晶が析出することにより、散乱損失が増大し、10dB/mの損失となった。このファイバを用いてEDFAを構成しても、損失が大きいために十分にL帯増幅をすることができなかった。   When a fiber was produced using the comparative example B as the core glass, the crystal was deposited on the core glass during reheating of the fiber drawing, resulting in an increase in scattering loss and a loss of 10 dB / m. Even if an EDFA is configured using this fiber, the L band cannot be sufficiently amplified due to a large loss.

比較例のCガラスをコアに用いたファイバでは、ファイバ損失が1dB/m以下の良好な値となったが、コアガラスの屈折率が接続したΔnが1%の石英ファイバのコアガラスよりも0.2%以上低かったため、反射減衰量は50dB以下となった。   In the fiber using the C glass of the comparative example as the core, the fiber loss was a good value of 1 dB / m or less, but it was 0 as compared with the core glass of the silica fiber having the refractive index of the core glass of 1% connected to the core glass. Since it was lower by 2% or more, the return loss was 50 dB or less.

最後に、比較例Dをコアガラスとしてファイバを作製した場合では、比較例Bを用いた場合と同様ファイバ線引き時に、コアが結晶化し、ファイバ損失が8dB/mとなった。このファイバを用いてEDFAを構成しても、損失が大きいために十分にL帯増幅をすることができなかった。   Finally, in the case where a fiber was produced using the comparative example D as the core glass, the core was crystallized at the time of fiber drawing as in the case of using the comparative example B, and the fiber loss was 8 dB / m. Even if an EDFA is configured using this fiber, the L band cannot be sufficiently amplified due to a large loss.

表1に挙げたガラス組成を用いて作製したファイバを、高温高湿試験(120℃、90RH、100時間)を行ったが、その際の測定結果を図2に示す。図2に示すように、試験前後の損失測定により、比較例Cを用いたファイバのみが、OH基によるファイバ損失の増大が見られた。図2において、実線の曲線は高温高湿試験前の測定結果を示し、破線の曲線は高温高湿試験後の測定結果を示す。   Fibers produced using the glass compositions listed in Table 1 were subjected to a high-temperature and high-humidity test (120 ° C., 90 RH, 100 hours). The measurement results at that time are shown in FIG. As shown in FIG. 2, by the loss measurement before and after the test, only the fiber using Comparative Example C showed an increase in fiber loss due to the OH group. In FIG. 2, the solid line curve shows the measurement result before the high temperature and high humidity test, and the broken line curve shows the measurement result after the high temperature and high humidity test.

本発明を適用したフツリン酸ガラスの実施組成例(mol%表示)(No.1−10)、及び本発明から外れているが失透しないガラスの得られる比較組成例(A−C)、O/F比、これらガラスのガラス転移温度(Tg:℃)、屈伏点温度(Tc:℃)、熱安定性(Tx−Tg:℃)、屈折率(n)、高温高湿試験(120℃、90RH、100時間)による表面劣化状態についての測定試験結果(O:劣化が認められない、×:劣化が認められる)を下記の表2に示す。   Example composition of fluorophosphate glass to which the present invention is applied (in mol%) (No. 1-10), and comparative composition example (AC) from which glass deviating from the present invention but not devitrified is obtained, O / F ratio, glass transition temperature (Tg: ° C) of these glasses, yield point temperature (Tc: ° C), thermal stability (Tx-Tg: ° C), refractive index (n), high temperature and high humidity test (120 ° C, Table 2 below shows the measurement test results (O: no deterioration is observed, x: deterioration is recognized) for the surface deterioration state by 90RH (100 hours).

ガラスは、窒素ガスを充填したグローブボックス内で原料を混合し、白金坩堝を用いて窒素雰囲気下1000℃で溶融した。その後、400℃に予加熱した鋳型中に融液を流し込むことにより作製した。   The glass was melted at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere using a platinum crucible by mixing raw materials in a glove box filled with nitrogen gas. Thereafter, the melt was poured into a mold preheated to 400 ° C.

Figure 0005227044
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表2を参照すると、表2のNo.1−10のガラスは、結晶化による発熱ピークが見られない安定なガラス組成であり、ファイバに加工するに十分な熱安定性を有していることがわかる。これらのガラスをファイバの第2クラッドに使用するため、表2のNo.1−10のガラスを用いて、ローテーショナル・キャスティング法(回転成形法)によりジャケット管を作製し、サクション・キャスティング法(吸引成形法)を用いて表1のNo.1−20のガラスでコア・第1クラッドを作製した延伸母材(ロッド)を、そのジャケット管に挿入し、線引きによりファイバ化した。これにより、一つのコアとその周りに2重のクラッドを有する本実施例のフツリン酸ファイバ(光ファイバ)を得た。   Referring to Table 2, the glass No. 1-10 in Table 2 has a stable glass composition in which no exothermic peak due to crystallization is observed, and has sufficient thermal stability to be processed into a fiber. I understand. In order to use these glasses for the second cladding of the fiber, a jacket tube was prepared by the rotational casting method (rotational molding method) using the glass No. 1-10 in Table 2, and the suction casting method ( A drawn base material (rod) in which a core and a first clad were made of glass No. 1-20 in Table 1 using a suction molding method) was inserted into the jacket tube and made into a fiber by drawing. As a result, a fluorophosphate fiber (optical fiber) of this example having one core and a double clad around the core was obtained.

その際、ジャケット管は外径15mm内径5mmのX管と、外径15mm内径10mmのY管とを用いた。X管を用いたファイバの断面積は、外側89%が表2のNo.1−10のガラスであるのに対し、Y管を用いたファイバの断面積は、外側56%が表2のNo.1−10のガラスとなる。これらのファイバは、コア径が6μm程度であるのに対し、第2クラッド内径は40μm程度であり、クラッド光は十分減衰しているため、第2クラッドガラスを信号光が伝搬することはなく、更に高い屈折率を有するUV被覆(これは第2クラッドガラスの外側に被覆されている)により、クラッドモードは減衰する。従って、第2クラッドガラスの屈折率への要請は第1クラッドよりも高く、第2クラッドガラスの屈折率がUV被覆の屈折率よりも低ければ、接続損やクラッドモード伝搬を避けることが出来る。   At that time, an X tube having an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 5 mm and a Y tube having an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 10 mm were used as the jacket tube. The cross-sectional area of the fiber using the X-tube is 89% of the glass of No. 1-10 in Table 2, whereas the cross-sectional area of the fiber using the Y-tube is 56% of the No. of Table 2. .1-10 glass. These fibers have a core diameter of about 6 μm, whereas the second cladding inner diameter is about 40 μm, and the clad light is sufficiently attenuated, so that the signal light does not propagate through the second clad glass, The cladding mode is attenuated by the UV coating having a higher refractive index (which is coated on the outside of the second cladding glass). Therefore, if the refractive index of the second cladding glass is higher than that of the first cladding and the refractive index of the second cladding glass is lower than the refractive index of the UV coating, connection loss and cladding mode propagation can be avoided.

表2のNo.1のガラスで作製したX管およびY管を用いたファイバの石英ファイバとの融着接続強度を比較した。この評価は引張強度によって行った。   The fusion splicing strength of the fiber using the X tube and the Y tube made of No. 1 glass in Table 2 with the quartz fiber was compared. This evaluation was performed based on the tensile strength.

X管を用いたファイバでは、引張強度が平均150MPaであったのに対し、Y管を用いたファイバでは、引張強度が平均60MPaであった。引張強度が100MPa以下では、融着接続機からファイバ接続部を取り出し、これを補強チューブで保護する作業中にファイバを破損してしまうのに対し、100MPa以上ではファイバ保護の作業でファイバを破損することがなくなった。図3にファイバの融着接続部の引張強度のファイバ断面積依存性を示す。図3のグラフから、引張強度が平均100MPaを超えるには、表2のガラスが占める断面積が70%以上必要なことがわかる。   Fibers using X tubes had an average tensile strength of 150 MPa, whereas fibers using Y tubes had an average tensile strength of 60 MPa. When the tensile strength is 100 MPa or less, the fiber connection portion is taken out from the fusion splicer and the fiber is damaged during the operation of protecting it with the reinforcing tube, whereas when the tensile strength is 100 MPa or more, the fiber is damaged during the fiber protection operation. It ’s gone. FIG. 3 shows the fiber cross-sectional area dependency of the tensile strength of the fusion spliced portion of the fiber. From the graph of FIG. 3, it can be seen that the cross-sectional area occupied by the glass of Table 2 is required to be 70% or more in order for the tensile strength to exceed 100 MPa on average.

表2のNo.2ガラスと比較例Aとガラスでジャケット管をそれぞれ作製し、表1のNo.15コア、No.16クラッドで作製した延伸母材を、それらジャケット管にそれぞれ挿入して、ファイバ線引きを行った。その結果、No.2ガラスのジャケット管を使用した場合は、1dB/m以下の低損失ファイバが作製できたが、比較例Aのガラスのジャケット管を使用した場合は、線引き温度が高くなり、内部の母材に結晶が発生したために、損失が18dB/mへ上昇してしまった。   A jacket tube was prepared with the No. 2 glass of Table 2 and Comparative Example A and glass, respectively, and the stretched base materials prepared with the No. 15 core and No. 16 clad of Table 1 were inserted into the jacket tubes, respectively. Fiber drawing was performed. As a result, when a No. 2 glass jacket tube was used, a low-loss fiber of 1 dB / m or less could be produced. However, when the glass jacket tube of Comparative Example A was used, the drawing temperature increased, Since the crystal was generated in the inner base material, the loss increased to 18 dB / m.

表2のNo.3ガラスと比較例B,Cのガラスでジャケット管をそれぞれ作製し、表1のNo.1−20ガラスで作製した延伸母材をそれらジャケット管にそれぞれ挿入してファイバ線引きを行った。その結果得られた各ファイバ50mを巻き取ったものを、高温高湿試験(120℃、90RH、100時間)にかけた前後のファイバの引張強度を測定した。ここで、「RH」は相対湿度(%)である。表2のNo.3ガラスで作られたファイバの引張強度の平均は、700MPaから690MPaとほとんど変化しなかったが、比較例Bのガラスで作られたファイバの場合の引張強度の平均は630MPaから210MPaへと、また比較例Cの場合では引張強度の平均は580MPaから120MPaへと、それぞれ大きく平均強度が劣化した。   The jacket tube is made of No. 3 glass of Table 2 and the glass of Comparative Examples B and C, respectively, and the stretched base material made of No. 1-20 glass of Table 1 is inserted into each of the jacket tubes to draw the fiber. went. As a result, the tensile strength of the fiber was measured before and after the fiber 50 m wound up was subjected to a high temperature and high humidity test (120 ° C., 90 RH, 100 hours). Here, “RH” is relative humidity (%). The average tensile strength of the fiber made of No. 3 glass in Table 2 was hardly changed from 700 MPa to 690 MPa, but the average tensile strength of the fiber made of the glass of Comparative Example B was 630 MPa. In the case of Comparative Example C, the average tensile strength was greatly deteriorated from 580 MPa to 120 MPa.

表2のNo.3ガラスで作製したファイバと比較例Cガラスで作製したファイバとをそれぞれ石英ファイバと融着接続を行った。そのとき、これらの各ガラス(第2クラッドガラス)のファイバ断面積を占める割合は70%を超えていた。接続強度を引張強度で評価した結果、表2のNo.3ガラスで第2クラッドを作製したファイバの接続強度は平均180MPaとハンドリングに十分であるのに対し、比較例Cガラスのファイバで第2クラッドを作製したファイバの接続強度は平均70MPaであり、不十分であった。   A fiber made of No. 3 glass in Table 2 and a fiber made of Comparative Example C glass were each fused and connected to a quartz fiber. At that time, the ratio of each glass (second clad glass) to the fiber cross-sectional area exceeded 70%. As a result of evaluating the connection strength by tensile strength, the connection strength of the fiber in which the second clad was made of No. 3 glass of Table 2 was 180 MPa on average, which was sufficient for handling, whereas the fiber of Comparative Example C glass was second. The connection strength of the fiber from which the clad was produced was an average of 70 MPa, which was insufficient.

表1のNo.11をコア、表1のNo.12を第1クラッドとして母材を作製し、この母材を第1クラッドと同じ組成のジャケット管に挿入して延伸した後、得られたファイバをさらに表2のNo.6ガラスで作製した線引き用ジャケット管に挿入し、線引きしてファイバを作製した。   A base material was prepared using No. 11 in Table 1 as a core and No. 12 in Table 1 as a first clad, and this base material was inserted into a jacket tube having the same composition as the first clad and stretched. The fiber was further inserted into a drawing jacket tube made of No. 6 glass in Table 2 and drawn to produce a fiber.

完成したその光ファイバの断面図と屈折率分布を図4に示す。コア径、第1クラッドの外径、第2クラッドの外径はそれぞれ6.1μm、60μm、120μmであった。また、Δnおよびカットオフ波長は、0.61%及び1.3μmであった。最外ジャケットガラス(第2クラッド)の断面積は75%を占めていた。   FIG. 4 shows a sectional view and a refractive index distribution of the completed optical fiber. The core diameter, the outer diameter of the first cladding, and the outer diameter of the second cladding were 6.1 μm, 60 μm, and 120 μm, respectively. In addition, Δn and the cutoff wavelength were 0.61% and 1.3 μm. The cross-sectional area of the outermost jacket glass (second clad) accounted for 75%.

この光ファイバをΔn:1%の石英ファイバと融着接続を行った。融着接続は市販のアーク放電型の接続装置を用いて行った。融着接続部の引張強度は平均172MPaであり、接続装置からの取り出し、接続補強チューブ(図示しない)の装着もスムーズにハンドリングできた。接続損失は0.2dB、反射減衰量は56dBであり、図4の屈折率分布におけるnの高い屈折率は光学的に接続損失や反射減衰量には影響を与えなかった。さらに、上記と同一条件で融着接続した接続ファイバを11本用意し、温度サイクル試験(−40℃から75℃、500サイクル)を行った。その結果、全てのファイバにおいて損失の変動は0.1dB以下であった。 This optical fiber was fusion spliced with a silica fiber of Δn: 1%. The fusion splicing was performed using a commercially available arc discharge type connecting device. The average tensile strength of the fusion spliced portion was 172 MPa, and removal from the connecting device and attachment of a connection reinforcing tube (not shown) could be handled smoothly. The connection loss was 0.2 dB and the return loss was 56 dB, and the high refractive index of n 3 in the refractive index distribution of FIG. 4 did not optically affect the connection loss or return loss. Furthermore, 11 connection fibers fusion-bonded under the same conditions as described above were prepared, and a temperature cycle test (from −40 ° C. to 75 ° C., 500 cycles) was performed. As a result, the loss variation in all the fibers was 0.1 dB or less.

次に、本発明のフツリン酸ファイバの長さ6mのものと、MFDを拡大し、四光波混合の発生を抑制した石英系EDFの40mのものとを用いて、25dBのL帯増幅動作を行なった。その結果、50GHz間隔90チャネルの信号増幅中に中央45チャネル目の信号を抜き、FWM(4光波混合)光を測定した。その結果、石英系EDFを用いた場合では、信号パワー/FWMパワーが25dBであったのが、本発明のフツリン酸EDFでは、45dBとなり、FWM光の発生が20dB抑制された。   Next, the 25-dB L-band amplification operation is performed using the fluorophosphate fiber of the present invention having a length of 6 m and the silica-based EDF having a length of MFD and suppressing the generation of four-wave mixing. It was. As a result, the signal of the central 45th channel was extracted during the signal amplification of 90 channels at intervals of 50 GHz, and FWM (4-wave mixing) light was measured. As a result, when the quartz EDF was used, the signal power / FWM power was 25 dB, but in the fluorophosphate EDF of the present invention, it was 45 dB, and the generation of FWM light was suppressed by 20 dB.

以上の実施例では光ファイバの組成として具体例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。   In the above embodiments, specific examples of the composition of the optical fiber are shown, but the present invention is not limited to this.

(他の実施形態と実施例)
上記では、本発明の好適な実施形態および実施例を例示して説明したが、本発明の実施形態と実施例は上記例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内であれば、その構成部材等の置換、変更、追加、個数の増減、形状の設計変更等の各種変形は、全て本発明の実施形態に含まれる。また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、1つの機器からなる装置に適用してもよい。また、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種種の発明を形成できる。例えば、必要に応じて実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
(Other embodiments and examples)
In the above, preferred embodiments and examples of the present invention have been illustrated and described. However, the embodiments and examples of the present invention are not limited to the above examples, and are within the scope of the claims. If there are, various modifications such as replacement, change, addition, increase / decrease in the number of components, design change of the shape, etc. are all included in the embodiment of the present invention. In addition, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices, or may be applied to an apparatus composed of one device. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiment. For example, you may delete some components from all the components shown by an Example as needed. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

ファイバ損失、接続の反射量に対する本発明によるフツリン酸ガラスの組成依存性を示す特性図である。It is a characteristic figure which shows the composition dependence of the fluorophosphate glass by this invention with respect to the fiber loss and the reflection amount of a connection. 高温高湿試験(120℃、90RH、100時間)前後のフツリン酸ファイバの損失スペクトルの一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the loss spectrum of the fluorophosphate fiber before and behind a high temperature, high humidity test (120 degreeC, 90RH, 100 hours). 本発明によるフツリン酸ファイバと石英ファイバの融着接続部の引張強度に対する、フツリン酸ファイバの第2クラッドガラスファイバ断面積比依存性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the 2nd clad glass fiber cross-sectional area ratio dependence of the fluorophosphate fiber with respect to the tensile strength of the fusion splicing part of the fluorophosphate fiber and quartz fiber by this invention. 本発明によるフツリン酸ファイバの断面および屈折率プロファイルを表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the cross section and refractive index profile of the fluorophosphate fiber by this invention.

Claims (4)

中心のコアの周りに第1クラッド、第2クラッドが順に配置された二重構造のクラッドを有し、前記コア、前記第1クラッド及び前記第2クラッドをフツリン酸ガラスで構成し、該コアガラスに少なくとも希土類を添加したフツリン酸ファイバであって、
前記コア、及び前記第1クラッドガラスの各々にアルカリ元素が添加され、前記第2クラッドガラスはアルカリ元素を含まない組成をもち、前記コアガラスの屈折率をn、前記第1クラッドガラスの屈折率をn、及び前記第2クラッドガラスの屈折率をnとすると、
はクラッドモードを減衰させるようにnよりも大きくし、かつ、前記コアにアルカリ元素が添加され前記第2クラッドガラスがアルカリ元素を含まないことからnがn以上となり、
≧n>n
の関係になり、
接続対象の石英ガラス製ファイバとコアおよび第1クラッドガラスの屈折率がそれぞれ0.2%以内で一致し、
かつ、前記コア、前記第1クラッド及び前記第2クラッドガラスの端面の屈伏温度が450℃以上であることを特徴とするフツリン酸ファイバ。
A double-structured clad in which a first clad and a second clad are sequentially arranged around a central core, and the core, the first clad, and the second clad are made of fluorophosphate glass; A fluorophosphate fiber to which at least a rare earth is added,
An alkali element is added to each of the core and the first clad glass, the second clad glass has a composition not containing an alkali element, the refractive index of the core glass is n 1 , and the refractive index of the first clad glass. When the rate is n 2 and the refractive index of the second clad glass is n 3 ,
n 3 is larger than n 2 so as to attenuate the cladding mode, and since the alkali element is added to the core and the second cladding glass does not contain the alkali element, n 3 becomes n 1 or more,
n 3 ≧ n 1 > n 2
Relationship,
The refractive indexes of the silica glass fiber to be connected and the core and the first cladding glass match within 0.2%,
In addition, a fluorophosphate fiber, wherein a bending temperature of end faces of the core, the first cladding, and the second cladding glass is 450 ° C. or higher.
前記第2クラッドガラスの断面積が、当該フツリン酸ファイバのファイバ断面積の少なくとも70%以上を占める
ことを特徴とする請求項1に記載のフツリン酸ファイバ。
2. The fluorophosphate fiber according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the second clad glass occupies at least 70% or more of a fiber cross-sectional area of the fluorophosphate fiber.
前記コアおよび前記第1クラッドガラスの組成として、モル%で
+Al+Y 5〜20mol%,
AlF+YF 5〜40mol%,
MgF+CaF+SrF+BaF 40〜70mol%,
Li+NaF+KF 0〜5mol%
の範囲内にあり、
前記コアおよび前記第1クラッドガラスともに、O/Fの原子比が0.1〜0.45の範囲内で、かつ2価および1価のフッ化物元素を酸化物元素に置換可能である
ことを特徴とする請求項1または2に記載のフツリン酸ファイバ。
As the composition of the core and the first cladding glass, P 2 O 5 + Al 2 O by mole% 3 + Y 2 O 3 5~20mol %,
AlF 3 + YF 3 5-40 mol%,
MgF 2 + CaF 2 + SrF 2 + BaF 2 40 to 70 mol%,
Li + NaF + KF 0-5 mol%
In the range of
Both the core and the first cladding glass have an atomic ratio of O / F in the range of 0.1 to 0.45, and can replace divalent and monovalent fluoride elements with oxide elements. The fluorophosphate fiber according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記第2クラッドガラスの組成として、モル%で
+Al+Y 10〜25mol%,
AlF+YF 5〜40mol%,
MgF+CaF+SrF+BaF 40〜70mol%
の範囲内にあり、
前記第2クラッドガラスは、O/Fの原子比が0.2〜0.6の範囲内で、かつ2価および1価のフッ化物元素を酸化物元素に置換可能である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のフツリン酸ファイバ。
As a composition of the second cladding glass, P 2 O 5 + Al 2 O 3 + Y 2 O 3 10 to 25 mol% in mol%,
AlF 3 + YF 3 5-40 mol%,
MgF 2 + CaF 2 + SrF 2 + BaF 2 40~70mol%
In the range of
The second clad glass has an O / F atomic ratio in a range of 0.2 to 0.6, and can replace divalent and monovalent fluoride elements with oxide elements. A fluorophosphate fiber according to any one of claims 1 to 3.
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