JP5700699B2 - 広帯域低損失光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
また、可視光領域よりも長い波長で使用する光ファイバでは、OH基に起因する吸収損失(波長1.38μmを中心とした吸収損失)を低減するために、コアを構成する材料として、OH基を除去した低OH石英ガラスが用いられている。
ここで、高OH石英ガラスからなるコアを備えた光ファイバと低OH石英ガラスからなるコアを備えた光ファイバの損失波長特性を図5に示す。なお、高OH石英ガラスからなるコアにおけるOH基濃度は約1000ppmであり、低OH石英ガラスからなるコアにおけるOH基濃度は1ppm以下である。
SSU/SBU、SOU、SXUは、波長500nm以下において低損失であるが、波長700nm以上においてOH基の吸収損失により高い損失を示す。
また、OH基の吸収損失が比較的低いSTU、STU−D、SWUでは、近赤外光領域における損失が低く抑えられている。しかしながら、SWUでは、500nm以下から急激にSSU/SBU、SOU、SXUの損失波長特性から乖離して損失が高くなる。また、STU、STU−Dでは、500nm以下から徐々にSSU/SBU、SOU、SXUの損失波長特性から乖離して損失が高くなる。
図6から、波長1400nm近傍において損失が数十dB/km以下、かつ、波長400nmにおいて損失がSSU/SBU、SOU、SXUと同等の光ファイバは存在しないことが分かる。
しかしながら、この光ファイバでも、波長1400nmにおける損失はOH基の吸収損失の影響で非常に高くなり、さらなる損失低減が必要であった。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
本実施形態の広帯域低損失光ファイバは、主に分光分析に用いられる。
なお、上記において、「≡」は、Si原子1個とO原子3個との間の結合を表している。
このように、紫外線領域などの波長領域では、欠陥の少ない石英ガラス、または、積極的に欠陥を埋めるような材料を添加することが効果的である。しかしながら、OH基などが意図的に添加された石英ガラスからなる光ファイバには、上述のように、1.38μmを吸収ピークとする損失が存在し、可視光より長い波長において損失が増加してしまう。
また、OH基濃度が低く、構造欠陥が少ない石英ガラスを用いたとしても、コアに光を閉じ込めるために必要なクラッドを形成する際に、プラズマ外付け法を用いると、コアの石英ガラス中に欠陥が生成してしまい、伝送損失の原因となってしまう。この点について、本発明者等は、コアを構成する石英ガラスにおける欠陥生成を抑制するとともに、必要なクラッドの屈折率、倍率を形成する方法を用いた。
さらに、本発明者等は、光ファイバの紡糸においても、コアを構成する石英ガラスにおける欠陥の生成を抑制することにより、低損失な光ファイバが得られることを見出した。
コアとクラッドの比屈折率差が0.8%未満では、光ファイバの開口数が0.18未満となり、光を集光する能力が不足し、分光分析用光ファイバとして望ましくない。一方、コアが純粋石英の場合、コアとクラッドの比屈折率差が1.8%を超え、光ファイバの紡糸工程で泡が発生するという問題があり望ましくない。
以下、本実施形態における光ファイバ母材の製造方法について説明する。
(コア母材作製工程)
コア母材作製工程では、コアを構成する、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製する。
コア母材の作製方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法が用いられるが、VAD法などの火炎加水分解法が好ましい。すなわち、VAD法などの火炎加水分解法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、脱水剤(例えば、ハロゲン系ガス、特に塩素系ガス)雰囲気下で石英ガラス微粒子の形態を維持できる温度(例えば、900〜1100℃程度)で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)雰囲気下で加熱(例えば、1500〜1600℃)して焼結処理し、透明ガラス化する方法が好ましい。
コア母材のフッ素濃度は、0.8〜1.6質量%であることが好ましい。
上記の添加量でコア母材にフッ素を添加することにより、このコア母材を用いて得られた光ファイバ母材を紡糸して得られた光ファイバは、紫外線により劣化し難くなる。
クラッド母材作製工程では、クラッドを構成する、フッ素濃度が3.2質量%以上の石英ガラスからなるクラッド母材を作製する。
クラッド母材の作製方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法が用いられるが、PCVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)法が好ましい。すなわち、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製した後、石英ガラス管を加熱して、直接、透明ガラス化する方法が好ましい。
クラッド母材のフッ素濃度が3.2質量%未満では、コアとクラッドの比屈折率差を大きくすることができず、分光分析用ファイバとして望ましくない。一方、クラッド母材のフッ素濃度が7.2質量%を超えると、光ファイバの紡糸工程で泡が発生するという問題があり望ましくない。
上述のようにして得られたコア母材とクラッド母材を、ジャッケット法により一体化する。
具体的には、図1に示すように、両端にダミー部材11,12が接続されたコア母材10を、内側面にクラッド母材が形成された石英ガラス管20内に挿入する。
次いで、石英ガラス管20の一端(コア母材10におけるダミー部材11が接続された側)に、円筒形状の密閉部材31を接続し、石英ガラス管20の他端(コア母材10におけるダミー部材12が接続された側)に、円筒形状の密閉部材32を接続して、石英ガラス管20内を外気と遮断する。
次いで、密閉部材31における石英ガラス管20と接続されていない面側から、密閉部材31内に保持部材33を挿入し、ダミー部材11を保持部材33で保持する。
次いで、保持部材33をチャック34で固定するとともに、密閉部材32をチャック35で固定する。
次いで、保持部材33側から石英ガラス管20内に、ヘリウム(He)、酸素(O2)、塩素(Cl2)などの脱水ガスを供給して、エッチング法により、コア母材10の表面および石英ガラス管20の内側面に作製されたクラッド母材の内側面を除去する。
次いで、石英ガラス管20内を減圧し、コア母材10が挿入された石英ガラス管20を加熱して、コア母材10と石英ガラス管20の内側面に作製されたクラッド母材を一体化する。
コア母材10が挿入された石英ガラス管20を加熱する温度は、1700〜1900℃が好ましい。
次いで、火炎研磨法により、石英ガラス管20を除去し、光ファイバ母材を得る。
上記の方法で製造された光ファイバ母材を紡糸する方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法が用いられる。
紡糸線速が10m/minを超えると、波長400nm〜1400nmの全波長範囲において、伝送損失が40dB/km以下の光ファイバが得られないことがある。特に、短波長側で損失が高くなる。
また、本実施形態の広帯域低損失光ファイバの製造方法によれば、コアをなす石英ガラスのOH基濃度が1ppm以下、クラッドをなす石英ガラスのフッ素濃度が3.2質量%以上の光ファイバ母材の製造が容易で、製造工程も簡便なので、可視光領域(400nm〜750nm)から近赤外光領域(〜1400nm)までの全波長範囲において、伝送損失が40dB/km以下の広帯域低損失光ファイバを安価に提供できる。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が3.6質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、図1に示すように、両端にダミー部材が接続されたコア母材を、内側面にクラッド母材が形成された石英ガラス管内に挿入し、石英ガラス管内を外気と遮断した状態とし、石英ガラス管内に、脱水ガスとして、塩素(Cl2)を供給して、エッチング法により、コア母材の表面および石英ガラス管の内側面に作製されたクラッド母材の内側面を除去した。
次いで、石英ガラス管内を減圧し、コア母材が挿入された石英ガラス管を1800℃で加熱して、コア母材とクラッド母材を一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が0.9%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例1の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、波長400nm〜1450nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nm(OH基吸収損失のピーク波長)において、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.20であった。なお、光ファイバの伝送損失は、一般的に用いられているカットバック法で測定した。
実施例1の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。また、実施例1の光ファイバについて、損失波長特性を図2に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例2の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.22であった。
実施例2の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。また、実施例2の光ファイバについて、損失波長特性を図2に示す。
直接法により、OH基濃度が1000ppmの石英ガラスを作製した。
この石英ガラスをコア母材として、プラズマ外付け法により、プラズマ中に、四塩化ケイ素(SiCl4)ガスと六フッ化硫黄(SF6)を供給して、コア母材の外周にガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、コアのOH基濃度が1000ppm、クラッドのフッ素濃度が5.0質量%である光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を10m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの比較例1の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が40dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が1000dB/km以上、開口数(NA)が0.22であり、非常に伝送損失が高い光ファイバであった。
比較例1の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスを作製した。
この石英ガラスをコア母材として、プラズマ外付け法により、プラズマ中に、四塩化ケイ素(SiCl4)ガスと六フッ化硫黄(SF6)を供給して、コア母材の外周にガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、コアのOH基濃度が1ppm以下、クラッドのフッ素濃度が5.0質量%である光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、クラッドのコアに対する比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を10m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの比較例2の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が170dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が10dB/km、開口数(NA)が0.22であり、非常に伝送損失が高い光ファイバであった。
比較例2の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。
実施例1と同様にして、光ファイバ母材を作製した。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を10m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例3の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が38dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が1.8dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が9dB/km、開口数(NA)が0.22であった。
実施例3の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。
実施例1と同様にして、光ファイバ母材を作製した。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を20m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの比較例3の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が44dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が1.5dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が7dB/km、開口数(NA)が0.22であった。
比較例3の光ファイバについて、主な特性を表1に示す。
この光ファイバは、波長400nmにおける伝送損失が高く、分光分析用ファイバとして十分な性能が得られなかった。
エキシマレーザを用いて、実施例1の光ファイバに紫外線を入射して、実施例1の光ファイバの劣化試験を行った。
紫外線の照射条件を、照射波長:193nm(ArF)、照射エネルギー:5mJ/cm2、繰り返し数:100pps、パルス数:105パルスとした。
紫外線の照射前後において、実施例1の光ファイバについて、波長300nm〜400nmの波長範囲における伝送損失を測定した。実施例1の光ファイバの損失波長特性を図3に示す。
実施例4と同様にして、エキシマレーザを用いて、比較例1の光ファイバに紫外線を入射して、比較例1の光ファイバの劣化試験を行った。
紫外線の照射前後において、比較例1の光ファイバについて、波長300nm〜400nmの波長範囲における伝送損失を測定した。比較例1の光ファイバの損失波長特性を図3に示す。
なお、図3において、紫外線照射前における、実施例1の光ファイバと比較例1の光ファイバの損失波長特性は、図3の縮尺では、ほぼ同程度であったので、実施例1の光ファイバと比較例1の光ファイバの損失波長特性を1本の線で示した。
重水素ランプを用いて、実施例1の光ファイバに紫外線を入射して、実施例1の光ファイバの劣化試験を行った。
劣化試験に用いた重水素ランプは、150W水冷式重水素ランプ(型式:L1835、波長115〜400nm、浜松ホトニクス社製)であった。
この重水素ランプを用いて、光ファイバに紫外線を12時間入射した。
紫外線の照射前後において、実施例1の光ファイバについて、波長300nm〜380nmの波長範囲における伝送損失を測定した。実施例1の光ファイバの損失波長特性を図4に示す。
実施例5と同様にして、重水素ランプを用いて、比較例1の光ファイバに紫外線を入射して、比較例1の光ファイバの劣化試験を行った。
紫外線の照射前後において、比較例1の光ファイバについて、波長300nm〜380nmの波長範囲における伝送損失を測定した。比較例1の光ファイバの損失波長特性を図4に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が3.2質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が0.8%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例6の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.18であり、分光分析用光ファイバとしては開口数(NA)が小さいものの、使用可能な範囲であった。
実施例6の光ファイバについて、主な特性を表2に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が7.2質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.8%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。なお、クラッド母材のフッ素濃度が高かったため、コア母材とクラッド母材の一体化工程において、コアとクラッドの界面において、気泡がいくつか発生した。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例7の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.28であった。
実施例7の光ファイバについて、主な特性を表2に示す。
実施例7では、コア母材とクラッド母材の一体化工程、および、紡糸工程において、気泡の発生が確認されたものの、最終的に気泡の発生のない良好な部分が70%の光ファイバが得られた。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスを作製した。
この石英ガラスをコア母材として、スートによる外付け法により、コア母材の外周にガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製した後、四フッ化ケイ素(SiF4)雰囲気下、多孔質母材を、1380℃で加熱して、ガラス微粒子を焼結処理し、透明ガラス化し、コアのOH基濃度が1ppm以下、クラッドのフッ素濃度が2.8質量%である光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、クラッドのコアに対する比屈折率差が0.7%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの比較例6の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.17であり、分光分析用光ファイバとして用いるには開口数(NA)の大きさが不十分であった。
比較例6の光ファイバについて、主な特性を表2に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスを作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が8.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
しかしながら、クラッドのフッ素濃度が高すぎたため、コア母材とクラッド母材の一体化工程において、コアとクラッドの界面において、気泡が大量に発生し、光ファイバ母材が得られなかった。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.167倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が140μm、被覆径が190μmの比較例8の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が40dB/km、波長1380nm、1400nmともに伝送損失が100dB/km以上、開口数(NA)が0.22であった。
比較例8の光ファイバについて、主な特性を表3に示す。
比較例8の光ファイバは、クラッドの厚さが10μmと薄いため、光が漏れてしまい、波長1300nm付近から急激に損失が増大してしまった。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.583倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が190μm、被覆径が210μmの実施例8の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.22であった。
実施例8の光ファイバについて、主な特性を表3に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理し、次いで、この脱水処理された多孔質母材を、ヘリウムガス雰囲気下、1550℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、一体化された母材表面の一部を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.25%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.125倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が135μm、被覆径が190μmの比較例9の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が36dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が100dB/kmよりも大きく、開口数(NA)が0.22であった。
比較例9の光ファイバについて、主な特性を表3に示す。
比較例9の光ファイバは、クラッドの厚さが薄いため、長波長域において損失が増加し、波長1300nmにおいて、伝送損失が100dB/kmよりも大きくなった。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理した。次いで、この脱水処理された多孔質母材を、四フッ化ケイ素(SiF4)を含むヘリウムガス雰囲気下、1500℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下、フッ素濃度が0.8質量%の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、石英ガラス管を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が1.05%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例9の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が37dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が2.0dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が11dB/km、開口数(NA)が0.21であった。
実施例9の光ファイバについて、主な特性を表4に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理した。次いで、この脱水処理された多孔質母材を、四フッ化ケイ素(SiF4)を含むヘリウムガス雰囲気下、1480℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下、フッ素濃度が1.2質量%の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、石英ガラス管を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が0.95%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例10の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が38dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が4dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が20dB/km、開口数(NA)が0.20であった。
実施例10の光ファイバについて、主な特性を表4に示す。
VAD法により、出発部材の先端に、石英ガラス微粒子を堆積して、多孔質母材を作製し、その多孔質母材を、塩素系ガス雰囲気下、1000℃で加熱して脱水(無水化)処理した。次いで、この脱水処理された多孔質母材を、四フッ化ケイ素(SiF4)を含むヘリウムガス雰囲気下、1460℃で加熱して焼結処理し、透明ガラス化し、OH基濃度が1ppm以下、フッ素濃度が1.6質量%の石英ガラスからなるコア母材を作製した。
また、PCVD法により、石英ガラス管の中に、四塩化ケイ素(SiCl4)、四フッ化エチレン(C2F4)および酸素(O2)を供給し、石英ガラス管内にプラズマ炎を発生させ、この熱によって石英ガラス管の内側面に、ガラス微粒子を堆積し、直接、透明ガラス化し、石英ガラス管内にフッ素濃度が5.0質量%の石英ガラスからなるクラッド母材を作製した。
次いで、これらのコア母材とクラッド母材を、実施例1と同様にして一体化した。
次いで、火炎研磨法により、石英ガラス管を除去し、光ファイバ母材を得た。
得られた光ファイバ母材は、コアとクラッドの比屈折率差が0.85%であり、コア径に対するクラッドの外径は1.42倍であった。
この光ファイバ母材を、紡糸線速を5m/minとして紡糸し、コア径が120μm、クラッド径が170μm、被覆径が190μmの実施例11の光ファイバを得た。
得られた光ファイバについて、実施例1と同様にして、波長400nm〜1400nmの波長範囲における伝送損失を測定したところ、波長400nmにおいて、伝送損失が40dB/km、波長1300nmにおいて、伝送損失が10dB/km、波長1380nmにおいて、伝送損失が40dB/km、開口数(NA)が0.19であった。
実施例11の光ファイバについて、主な特性を表4に示す。
Claims (1)
- OH基濃度が1ppm以下の石英ガラスからなるコア母材を作製し、石英ガラス管の内側面に、フッ素濃度が3.2質量%以上、7.2質量%以下の石英ガラスからなり、コアとクラッドの比屈折率差が0.8〜1.8%であるクラッド母材を作製し、エッチング法により、前記コア母材の表面および前記クラッド母材の内側面を研削し、前記コア母材と前記クラッド母材を一体化して光ファイバ母材を作製し、該光ファイバ母材を、紡糸線速が10m/min以下で紡糸して、波長400nm〜1400nmの全波長範囲において、伝送損失が40dB/km以下であり、波長1300nmにおいて、伝送損失が10dB/km以下である広帯域低損失光ファイバを得ることを特徴とする広帯域低損失光ファイバの製造方法。
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