JPH01107211A - Environmental resistant optical fiber - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、放射線環境下において伝送特性の劣化の少な
い、耐放射線性元ファイバに関し、例えば、原子力発電
設備やウラン鉱の存在する海底など放射線の被曝を受け
る環境で使用することのできる耐環境性元ファイバに関
する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a radiation-resistant original fiber whose transmission characteristics are less likely to deteriorate in a radiation environment. The present invention relates to an environmentally resistant original fiber that can be used in environments exposed to radiation.
最近、元ファイバを原子力発電設備等の放射線環境下で
使用するニーズが高まっておυ、耐放射線性元ファイバ
の開発が要請されている。Recently, there has been an increasing need to use original fibers in radiation environments such as nuclear power generation facilities, and there is a demand for the development of radiation-resistant original fibers.
従来、耐放射線性元ファイバとしては、高純度石英ガラ
スをコアとし、Fを添加した石英ガラスをクラッドとす
るもの〔「住友電気」 第123号、第29頁(198
3)]、高純度石英ガラスをコアとし、FとともにPを
添加した石英ガラスをクラッドとするもの(特開昭61
−174136号)、?およびPを添加した石英ガラス
をコアとし、?もしくはFKPま友はBを加えて添加し
た石英ガラスをクラ・ンドとするもの(特開昭6 L−
242929号)などがある。Conventionally, radiation-resistant original fibers have a core made of high-purity quartz glass and a cladding made of F-doped silica glass ["Sumitomo Electric" No. 123, p. 29 (198
3)], which has a core of high-purity quartz glass and a cladding of quartz glass doped with F and P (Japanese Unexamined Patent Publication No. 61
-174136),? The core is made of quartz glass doped with P and ? Alternatively, FKP Mayu uses quartz glass doped with B as a glass bond (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1989-1999 L-
242929).
本発明者等は、元ファイバの線引き工程に着目し耐放射
線性元ファイバの改良を試みた。The present inventors focused on the drawing process of the original fiber and attempted to improve the radiation resistance of the original fiber.
一般に、元ファイバを線引きする際にガラス母材を外側
から加熱するために、ガラス母相の外側の温度が高く内
側が低いという温度分布が形成される。この温度差に基
づき半径方向に粘度の差が生ずる。また、コアとクラッ
ドとの組成の違いによっても粘度に差が生ずる。そして
、線引き工程において、コアの粘度がクラッドのものよ
シある程度以上大きくなると、線引き張力がコアに集中
して両者の界面に歪みを発生させることになる。この歪
みは、放射線照射によりガラスの欠陥部を形成し、元フ
ァイバの伝送損失をもたらすものと考えられる。Generally, when drawing the original fiber, the glass base material is heated from the outside, so a temperature distribution is formed in which the outside temperature of the glass matrix phase is high and the inside temperature is low. This temperature difference results in a radial viscosity difference. Furthermore, differences in viscosity arise due to differences in composition between the core and the cladding. In the drawing process, if the viscosity of the core becomes higher than that of the clad to a certain extent, the drawing tension will concentrate on the core and cause distortion at the interface between the two. This distortion is thought to be caused by the formation of defects in the glass due to radiation irradiation, resulting in transmission loss in the original fiber.
そこで、耐放射線性に優れている高純度石英ガラスのコ
アとFビー1石英ガラスのクラッドとを有する元ファイ
バについてみると、コアとクラッドの粘度は、
コア粘度(高純度s1o、)>クラッド粘度(F−13
10,)の関係を有し、さらに、線引き時の温度はコア
の方が低いところから粘度差は一層広がり、コアとクラ
ッドとの界面には相当の歪が発生するために、コアに高
純度石英ガラスを用いるにもかかわらず、放射線照射時
の伝送損失の増加を避けることができなかった。Therefore, when we look at the original fiber that has a core of high-purity quartz glass with excellent radiation resistance and a cladding of FBe1 quartz glass, the viscosity of the core and cladding is as follows: Core viscosity (high purity s1o,) > cladding viscosity (F-13
Furthermore, since the temperature during drawing is lower for the core, the viscosity difference becomes even wider, and considerable strain occurs at the interface between the core and the cladding. Despite using quartz glass, an increase in transmission loss during radiation irradiation could not be avoided.
−本発明は、高純度石英ガラスコアの特徴を生かし、コ
アとクラッドの界面における粘度差を小さくすることに
より歪の発生を回避して放射線照射時の伝送損失の増加
を抑制した耐放射線性に優れた元ファイバを提供しよう
とするものである。-The present invention utilizes the characteristics of a high-purity silica glass core to reduce the viscosity difference at the interface between the core and cladding, thereby avoiding the occurrence of distortion and achieving radiation resistance that suppresses the increase in transmission loss during radiation irradiation. The aim is to provide excellent original fibers.
米発明は、高純度石英ガラスのコアと?含有石英ガラス
のクラッドとを有する耐環境性ファイバにおいて、クラ
ッドのコア−クラッド界面周辺に界面のGeO1濃度を
最大とするGeO1濃度勾配層を設けたことを特徴とす
る光ファイバである。US invention with high purity quartz glass core? The present invention is an environmentally resistant fiber having a cladding containing quartz glass, and is characterized in that a GeO1 concentration gradient layer is provided around the core-cladding interface of the cladding to maximize the GeO1 concentration at the interface.
なお、Ge01(I11度勾配層の界面濃度は、クラッ
ドのF濃度に依存するが、界面周辺のFビー1石英ガラ
ス中の欠陥を埋めるに充分な量、即ちZ8R測定による
欠陥の数(数ppm程度)の500〜1000倍を目安
に決定されるもので、クラッドの?含有石英ガラスに対
して屈折率差Δ+が101%以上であることが好ましく
、また、上限は、光字的特性を変えない限度において、
クラッドの1含有石英ガラスの屈折率差にの約173〜
1/4 以下とすることが好ましい。The interface concentration of the Ge01 (I11 degree gradient layer) depends on the F concentration of the cladding, but the concentration is sufficient to fill the defects in the FBe1 quartz glass around the interface, that is, the number of defects (several ppm) according to Z8R measurement. The refractive index difference Δ+ is preferably 101% or more with respect to the quartz glass containing the cladding. To the extent that no
The difference in refractive index of the 1-containing silica glass in the cladding is approximately 173~
It is preferable to set it to 1/4 or less.
また、Geozljk度勾配層の外径はコア径の約1.
2〜2.0倍が好ましい。Furthermore, the outer diameter of the geozljk gradient layer is approximately 1.0 mm larger than the core diameter.
2 to 2.0 times is preferable.
そして、クラッドにGeO2をドープする九めにGe0
4などのGe化合物を用りることができる。Then, the ninth step of doping GeO2 in the cladding is Ge0
Ge compounds such as No. 4 can be used.
ま念、クラッドへの1の添加量は半径方向に一定でちゃ
、光伝送に必要なコア−クラッド間の比1m折率差を設
けるためのもので、ファイバの種類により異なる。例え
ば、波長1.30μm用のシングルモードファイバでは
屈折率差Δ−4n1%となるようにFを添加することが
あシ、ステップインデックスファイバにおいては屈折率
差f’::t、0%となるように1Pt−添加すること
もある。Please note that the amount of 1 added to the cladding must be constant in the radial direction to provide a 1m refractive index difference between the core and the cladding necessary for optical transmission, and varies depending on the type of fiber. For example, in a single mode fiber for a wavelength of 1.30 μm, it is necessary to add F so that the refractive index difference is Δ-4n1%, and in a step index fiber, the refractive index difference is f'::t, 0%. In some cases, 1Pt- is added.
そして、クラッドにFをドープするために、フッ化炭素
、フッ化塩化炭素、フッ化イオウ、フッ化ケい素、オキ
シフッ化イオウ、オキシフッ化けい素等を用いることが
できる。In order to dope F into the cladding, carbon fluoride, carbon fluoride chloride, sulfur fluoride, silicon fluoride, sulfur oxyfluoride, silicon oxyfluoride, etc. can be used.
〔作用]
Ge01は石英ガラスの屈折率を高める物質であシ、従
来クラッド部に添加されることはながう念。また、Ge
02けそれ自体光ファイバの耐放射線特性を悪くするも
のであるから、耐環境性光ファイバには添加したくない
ものであった。[Function] Ge01 is a substance that increases the refractive index of silica glass, and it is unlikely that it will be added to the cladding part in the past. Also, Ge
Since 02 itself deteriorates the radiation resistance characteristics of the optical fiber, it was not desirable to add it to the environmentally resistant optical fiber.
さらに、GeO3は石英ガラスの粘度を低下させる物質
と考えられていたので、高純度石英ガラスコアと?ビー
1石英ガラスクラッドとからなる元ファイバのクラッド
にGeO2を添加することはクラッドの粘度を一層低下
させることになシ、コアとクラッドの粘度差を広げるこ
とが予想された。Furthermore, GeO3 was thought to be a substance that lowers the viscosity of silica glass, so it may be considered a high-purity silica glass core? It was predicted that adding GeO2 to the cladding of the original fiber consisting of the B1 silica glass cladding would not further reduce the viscosity of the cladding, but would widen the viscosity difference between the core and the cladding.
本発明は、?ビー1石英ガラスクラッドのコア−クラッ
ド界面周辺に、界面の濃度を最大とするGeO2濃度勾
配層を設けることによ)、GeO2の添加量を抑えなが
ら、クラ゛ツドの界面周辺の欠陥をGeで埋めることが
でき、コア−クラッド界面の粘度差による歪発生をも抑
制することができた。その結果、放射線照射による伝送
損失の増加も、Gem意未添加の元ファイバと比較して
大巾に低く抑えることができた。What is the present invention? By providing a GeO2 concentration gradient layer around the core-clad interface of the B-1 silica glass cladding to maximize the concentration at the interface, defects around the interface of the cladding can be removed with Ge while suppressing the amount of GeO2 added. It was also possible to suppress the occurrence of distortion due to the viscosity difference at the core-cladding interface. As a result, the increase in transmission loss due to radiation irradiation was able to be suppressed to a significantly lower level than in the original fiber with no Gems added.
〔実施例1〕
第1図(a)のプロファイルを有するステップインデッ
クス型ファイバを次のように作成し、第1因(b)のプ
ロファイルを有する従来のステップインデックス型ファ
イバと対比して耐放射線特性を調べた。[Example 1] A step-index fiber having the profile shown in FIG. I looked into it.
第1図(a)の7アイパは、微量のGe 014を加え
た5iC4、H,、o、含有ガス及びGeat4を加え
ないガスを供給してWAD法によシスス付けを行なった
後に、SF、含有ガス中で焼結することによシ、ガラス
母材を得友。これは純石英ガラスに対する屈折率差ざを
1.0チとするのに相当するFがガラス母材全体に均一
にドープされており、外側にGeO2を含有しないF含
有石英ガラス層が形成され、内側には上記屈折率差Δ−
=toeIbを基準にして最大屈折率差Δl”t−15
%とするグレーティラドなGeO2濃度勾配領域(F
−GeO鵞−51O,)が形成された。このガラス母材
の中央をくり貫いて、内側のGe0.最大濃度域の屈折
率差△+を(108’%とするチューブを得た。一方、
コアを構成する純石英ガラスロッドを上記のチューブに
挿入して酸素水素炎中で押しつぶしファイバ母材を作つ
九後これを線引して第1図(a)に示すプロファイルを
有するファイバを得た。In the case of the 7-IPA shown in Fig. 1(a), SF, A glass base material is obtained by sintering in a containing gas. This is because the entire glass base material is uniformly doped with F, which corresponds to a refractive index difference of 1.0 degrees with respect to pure silica glass, and an F-containing quartz glass layer that does not contain GeO2 is formed on the outside. On the inside, the above refractive index difference Δ−
= Maximum refractive index difference Δl''t-15 based on toeIb
% of the gray-rad GeO2 concentration gradient region (F
-GeO-51O,) was formed. The center of this glass base material is hollowed out and the inner Ge0. A tube was obtained in which the refractive index difference Δ+ in the maximum concentration region was (108'%).On the other hand,
A pure silica glass rod constituting the core is inserted into the above tube and crushed in an oxygen-hydrogen flame to create a fiber base material.Afterwards, this is drawn to obtain a fiber having the profile shown in Figure 1(a). Ta.
第1図0)のファイバは、Ge01濃度勾配層を除いそ
上記と同様の方法で第1図(b)に示すプロファイルを
有するファイバを作成した。The fiber shown in FIG. 1(0) was prepared in the same manner as above except for the Ge01 concentration gradient layer, having the profile shown in FIG. 1(b).
これらの元ファイバについて、波長α85μmにおける
初期特性を測定すると、第1因(至))のファイバが2
.864B/−であるのに対して第1図(a)のファイ
バは2.67 dB/ka+であった。次に、線量率1
0 ’ R/ Hrのγ線を1時間照射した後上記波長
における伝送損失の増加量を測定すると第1図(b)の
7アイパが2五1dE/kfflであるのに対して第1
図(a)のファイバは1 a OdB/kmと大巾に低
減させることができ念。When we measured the initial characteristics of these original fibers at a wavelength α of 85 μm, we found that the fiber with the first factor (up to) was 2
.. 864 B/-, whereas the fiber of FIG. 1(a) had a power of 2.67 dB/ka+. Next, the dose rate 1
After irradiating with γ-rays of 0' R/Hr for 1 hour, the increase in transmission loss at the above wavelength was measured.
The fiber shown in Figure (a) can reduce the power by a large amount to 1 a OdB/km.
〔実施例2〕
1K 2 図(a)のプロファイルを有するシングルモ
ードファイバを次のように作成し、第2図(b)のプロ
ファイルを有する従来のシングルモードファイバと対比
して耐放射線特性を調べた。[Example 2] 1K 2 A single mode fiber having the profile shown in Figure 2 (a) was prepared as follows, and its radiation resistance characteristics were investigated by comparing it with a conventional single mode fiber having the profile shown in Figure 2 (b). Ta.
第2図(a)のファイバは、まず、純石英ガラスに対し
て屈折率差x−1o、 !+ 4とする?含有石英ガラ
スチューブを用意し、該チューブ内に81OL4゜SF
6含有ガスを定量で、かつ、G8CL4添加量はゼロか
ら徐々に増加させて最終的には上記屈折率差Δ−=Il
Bチを基準にして屈折率差Δ+が1108チとなるよう
に調節しながらMOVD法によシGeo2濃度勾配層に
当るガラス層を形成し、その後、Ge04及びSF6の
添加を止めて、コアに当る純石英ガラス層を形成し、内
実化処理によシファイバ母材を得た。そして、該母材を
線引きすることにより第2図(a)に示すプロファイル
を有するファイバを得た。First, the fiber in FIG. 2(a) has a refractive index difference x-1o, ! with respect to pure silica glass. +4? Prepare a quartz glass tube containing 81OL4°SF in the tube.
6-containing gas in a fixed amount, and the amount of G8CL4 added is gradually increased from zero, finally the above refractive index difference Δ-=Il
A glass layer corresponding to the Geo2 concentration gradient layer is formed by the MOVD method while adjusting the refractive index difference Δ+ to be 1108 degrees with reference to B, and then the addition of Ge04 and SF6 is stopped and the core is A pure silica glass layer was formed, and a silicate fiber base material was obtained by solidification treatment. Then, by drawing the base material, a fiber having the profile shown in FIG. 2(a) was obtained.
第2図(b)のファイバは、Ge01濃度勾配層を除い
て上記と同様の方法で第2図(blのプロファイルを有
するファイバを作成した。The fiber shown in FIG. 2(b) was prepared in the same manner as described above except for the Ge01 concentration gradient layer.
これらの元ファイバについて、波長1.30μmにおけ
る初期特性を測定すると、第2図(b)のファイバが(
L 40 dB/kfflであるのに対して第2図(a
lのファイバはα374B/kmであった。次に、線量
率10 @R/ Hrのγ線を1時間照射した後に上記
波長における伝送損失の増加量を測定すると第2図(1
))のファイバが15. OdB/kmであるのに対し
て第2図(a)のファイバは111 dB/kmと大巾
に低減した。When we measured the initial characteristics of these original fibers at a wavelength of 1.30 μm, we found that the fiber shown in Figure 2(b) was (
L 40 dB/kffl, whereas in Fig. 2 (a
The fiber of 1 was α374B/km. Next, after irradiating gamma rays at a dose rate of 10 @R/Hr for 1 hour, the increase in transmission loss at the above wavelength was measured, and the result was shown in Figure 2 (1).
)) fiber is 15. 0 dB/km, whereas the fiber in FIG. 2(a) showed a large reduction of 111 dB/km.
〔実施例3〕
第5図(a)のプロファイルを有するシングルモードフ
ァイバを次のように作成し、第6図(1))のプロファ
イルを肩する従来のファイバと対比して耐放射線特性を
調べた。[Example 3] A single mode fiber having the profile shown in Fig. 5(a) was prepared as follows, and its radiation resistance characteristics were investigated by comparing it with a conventional fiber having the profile shown in Fig. 6(1)). Ta.
第3図(L)のファイバは、コアに当る純石英ガラスロ
ッドの周囲に微量のGeat4を添加した5i044含
有ガスを供給してGe0!含有S10.スス体を堆積し
、SiF4含有ガス中で焼結することによシ上記ロッド
周囲にGe02#度勾配層に相当するF−GaO1含有
石英ガラス層が形成された。仄いで、Ge 04の添加
を中止し、上記と同様の方法で8102スス体を堆積し
、Si F4含有ガヌ中で焼結することにより、?含有
石英ガラス層が形成された。このF含有石英ガラス層は
コアの純石英ガラスに対して屈折率差Δ−がα′3チで
あり、G11101濃度勾配層のコア界面は上記屈折率
差ざ=13チを基準にして屈折率差Δ+がα06チであ
った。The fiber in FIG. 3(L) is manufactured by supplying a 5i044-containing gas with a trace amount of Geat4 added around a pure silica glass rod that corresponds to the core to obtain Ge0! Contains S10. By depositing a soot body and sintering it in a SiF4-containing gas, an F--GaO1-containing silica glass layer corresponding to a Ge02# gradient layer was formed around the rod. Therefore, by discontinuing the addition of Ge 04, depositing the 8102 soot body in the same manner as above, and sintering it in the SiF4-containing gas, ? A containing quartz glass layer was formed. This F-containing quartz glass layer has a refractive index difference Δ- of α'3° with respect to the pure silica glass core, and the core interface of the G11101 concentration gradient layer has a refractive index based on the above refractive index difference = 13°. The difference Δ+ was α06chi.
第3図(b)のファイバは、()e02−度勾配層を除
いて上記と同様の方法で第3図(b)に示すプロファイ
ルtVする7アイバを作成した。For the fiber shown in FIG. 3(b), a 7-eye fiber having the profile tV shown in FIG. 3(b) was prepared in the same manner as above except for the e02-degree gradient layer.
これらの元ファイバについて、波長1.30μmにおけ
る初期特性を測定すると、第3図(b)のファイバが(
L 56 cLB/kmであるのに対して第3図(a)
のファイバは(L 58 (LB/klllであった。When we measured the initial characteristics of these original fibers at a wavelength of 1.30 μm, we found that the fiber shown in Figure 3(b) was (
L 56 cLB/km, whereas Fig. 3(a)
The fiber was (L 58 (LB/klll).
次に、線量率10’ R/Hrのr@’に1時間照射し
t後、上記波長における伝送損失の増加量を測定すると
、第5lN(b)のファイバが1&口dB /kmであ
るのに対して第3図(a)の7アイパは12.84B/
kmと大巾に低減した。Next, after irradiating r@' with a dose rate of 10'R/Hr for 1 hour and measuring the amount of increase in transmission loss at the above wavelength, it is found that the fiber of No. 5 lN(b) is 1&n; On the other hand, 7 Aipa in Figure 3(a) is 12.84B/
The distance has been significantly reduced to km.
本発明は上記構成を採用することにより、高純度石英ガ
ラスコアの耐放射線特性を生かし、線引き時のコア−ク
ラッド界面における歪の発生を抑制することによシ、放
射線照射にともなう伝送損失の増加を大巾に低減するこ
とができ、放射線環境下における使用を可能とした。By adopting the above configuration, the present invention takes advantage of the radiation resistance properties of the high-purity silica glass core and suppresses the occurrence of distortion at the core-clad interface during wire drawing, thereby increasing transmission loss due to radiation irradiation. It was possible to significantly reduce the amount of radiation, making it possible to use it in radiation environments.
耐1図(a)、@2図(a)及び第3図(a)は本発明
の実施例で得た元ファイバのプロファイルを、第1図(
b)、第2図(1))及び第3図(1))は従来の元フ
ァイバのプロファイルをそれぞれ示した因である。Figure 1 (a), Figure 2 (a) and Figure 3 (a) show the profiles of the original fibers obtained in the examples of the present invention.
b), FIG. 2(1)) and FIG. 3(1)) respectively show the profiles of conventional original fibers.
Claims (1)
とを有する耐環境性フアイバにおいて、クラッドのコア
−クラッド界面周辺に界面のGeO_2濃度を最大とす
るGeO_2濃度勾配層を設けたことを特徴とする耐環
境性光ファイバ。An environmentally resistant fiber having a core of high-purity quartz glass and a cladding of F-containing silica glass, characterized in that a GeO_2 concentration gradient layer is provided around the core-clad interface of the cladding to maximize the GeO_2 concentration at the interface. Environmentally resistant optical fiber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62263947A JPH01107211A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Environmental resistant optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62263947A JPH01107211A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Environmental resistant optical fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01107211A true JPH01107211A (en) | 1989-04-25 |
Family
ID=17396464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62263947A Pending JPH01107211A (en) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | Environmental resistant optical fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01107211A (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61262708A (en) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Single mode optical fiber for 1.5 micron band |
JPS62259640A (en) * | 1986-05-02 | 1987-11-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Continuous casting apparatus for strip |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62263947A patent/JPH01107211A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61262708A (en) * | 1985-05-17 | 1986-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Single mode optical fiber for 1.5 micron band |
JPS62259640A (en) * | 1986-05-02 | 1987-11-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Continuous casting apparatus for strip |
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