JPH01201045A - 酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作製方法 - Google Patents
酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作製方法Info
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- JPH01201045A JPH01201045A JP63025239A JP2523988A JPH01201045A JP H01201045 A JPH01201045 A JP H01201045A JP 63025239 A JP63025239 A JP 63025239A JP 2523988 A JP2523988 A JP 2523988A JP H01201045 A JPH01201045 A JP H01201045A
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- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の産業上利用分野〕
本発明は、酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作
製方法、さらに詳細にはコアおよびクラッドにGeO2
ガラスを主成分とする低損失高強度の、そして、2〜3
μmの波長領域における極低損失伝送媒体およびファイ
、パラマンレーザおよびカー(Kerr)効果等の非線
形効果応用部品の実現を可能にする光ファイバおよびそ
の作製方法に関する。
製方法、さらに詳細にはコアおよびクラッドにGeO2
ガラスを主成分とする低損失高強度の、そして、2〜3
μmの波長領域における極低損失伝送媒体およびファイ
、パラマンレーザおよびカー(Kerr)効果等の非線
形効果応用部品の実現を可能にする光ファイバおよびそ
の作製方法に関する。
従来、GeO2ガラスを主成分とした光ファイバを用い
て、波11i42.0μm以上で極低損失化を狙ったフ
ァイバとしては、高橋等の発表(11,Takahas
hi、 et、 al、、 European Con
ference on 0pticalCoa+a+u
nication+ Technical diges
t、 pp、61−64+1983、 EC0C83−
9th)に見られるように、コアにsb、o、を添加し
たGeO□ガラス、またクラッドに純GeO□ガラスを
使用した多モードファイバの例があり、第1図に示すよ
うに波長2.0μmで4dB/ktaの伝送損失が得ら
れている。
て、波11i42.0μm以上で極低損失化を狙ったフ
ァイバとしては、高橋等の発表(11,Takahas
hi、 et、 al、、 European Con
ference on 0pticalCoa+a+u
nication+ Technical diges
t、 pp、61−64+1983、 EC0C83−
9th)に見られるように、コアにsb、o、を添加し
たGeO□ガラス、またクラッドに純GeO□ガラスを
使用した多モードファイバの例があり、第1図に示すよ
うに波長2.0μmで4dB/ktaの伝送損失が得ら
れている。
しかし、この値は第2図に示すように理論的に予測され
る(a(0,06d[l/ km ?波長λ=2.5
am)よりはるかに大きい(R,01shansky
and G、W、5cherer。
る(a(0,06d[l/ km ?波長λ=2.5
am)よりはるかに大きい(R,01shansky
and G、W、5cherer。
EC0C’79+ Technical digest
、 p、12.5−il 1979.)。
、 p、12.5−il 1979.)。
これは光ファイバ中を伝搬する光の大部分が集中するコ
アの材料がsb、o、とGeO□の2成分であり、ガラ
スの密度ゆらぎ等が大きくなることによる。CeO,ガ
ラスのみの場合でも5iOzガラスに比較すると均一な
ガラスの作製が容易でないことを考慮すると、sb、o
、のコアへの添加は低損失化を困難にするという問題点
があった。
アの材料がsb、o、とGeO□の2成分であり、ガラ
スの密度ゆらぎ等が大きくなることによる。CeO,ガ
ラスのみの場合でも5iOzガラスに比較すると均一な
ガラスの作製が容易でないことを考慮すると、sb、o
、のコアへの添加は低損失化を困難にするという問題点
があった。
さらに、純G e Ozガラスは大気中の水分で変質し
、ファイバの強度が弱まるという欠点があった。
、ファイバの強度が弱まるという欠点があった。
また、最近では中村等により、GeO2ガラスをコア、
SIO,添加GeO2ガラスをクラッドとする単一モー
ド光ファイバが作製されており、伝送損失12 d B
/km (λ=1.06μm)が達成されている(昭和
61年度秋季応用物理学関係総合全国大会講演予稿周、
P、183、講演番号27a−X−7)。しかし、Si
O□を添加材として使用しているため、第3図に示すよ
うに5iftの赤外吸収損失により波長1.7μm以上
での損失の低下は本質的に望めないという欠点あった。
SIO,添加GeO2ガラスをクラッドとする単一モー
ド光ファイバが作製されており、伝送損失12 d B
/km (λ=1.06μm)が達成されている(昭和
61年度秋季応用物理学関係総合全国大会講演予稿周、
P、183、講演番号27a−X−7)。しかし、Si
O□を添加材として使用しているため、第3図に示すよ
うに5iftの赤外吸収損失により波長1.7μm以上
での損失の低下は本質的に望めないという欠点あった。
さらに、低損失化のためにはコアとクラッドの屈折率差
は約0.3%と比較的小さい時が適当であるが、GeO
2ガラスへの微頃なシリカガラスの添加は制御が困難で
あり、コアとクラッドとの屈折率差の再現性が悪いとい
う欠点があった。
は約0.3%と比較的小さい時が適当であるが、GeO
2ガラスへの微頃なシリカガラスの添加は制御が困難で
あり、コアとクラッドとの屈折率差の再現性が悪いとい
う欠点があった。
他方、純GeO2ガラスをコア、フッ素添加GcO,ガ
ラスをクラッドとする単一モードファイバが作製されて
いるが(採板、他:電子情報通信学会創立70周年記念
総合全国大会、昭和62年度、P、4−206L外気に
接するファイバ表面となるクラッド材料がフッ素を添加
されたGe0tガラスよりなることにより、純Gem。
ラスをクラッドとする単一モードファイバが作製されて
いるが(採板、他:電子情報通信学会創立70周年記念
総合全国大会、昭和62年度、P、4−206L外気に
接するファイバ表面となるクラッド材料がフッ素を添加
されたGe0tガラスよりなることにより、純Gem。
ガラスよりさらにもろく(強度が弱く)なるという欠点
があった。
があった。
本発明は、これらの欠点を解決し、波長2〜3μmで極
低損失かつ高強度な酸化ゲルマニウム系光ファイバを提
供することにある。
低損失かつ高強度な酸化ゲルマニウム系光ファイバを提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するため、本発明による酸化ゲルマニ
ウム系光ファイバは、コアおよびクラッドよりなる同心
円状の光ファイバにおいて、コアが純GeO2ガラスあ
るいはフッ素添加GeO□ガラス、コアに続く第1クラ
ッドがフッ素を添加したGeO2ガラス、第1クラッド
に続く最外層の第2クラッドがSi0gガラスを添加し
たG e Ozガラスよりなることを特徴としている。
ウム系光ファイバは、コアおよびクラッドよりなる同心
円状の光ファイバにおいて、コアが純GeO2ガラスあ
るいはフッ素添加GeO□ガラス、コアに続く第1クラ
ッドがフッ素を添加したGeO2ガラス、第1クラッド
に続く最外層の第2クラッドがSi0gガラスを添加し
たG e Ozガラスよりなることを特徴としている。
また、本発明による酸化ゲルマニウム系光ファイバは、
コアおよびクラッドよりなる同心円状の光ファイバにお
いて、コアが純GeO□ガラスあるいはフッ素添加Ge
O□ガラス、コアに続く第1クラッドがフッ素を添加し
たG c Ozガラス、第1クラッドに続く最外層の第
2クラッドがパイレックス系ガラスよりなることを特徴
とする。
コアおよびクラッドよりなる同心円状の光ファイバにお
いて、コアが純GeO□ガラスあるいはフッ素添加Ge
O□ガラス、コアに続く第1クラッドがフッ素を添加し
たG c Ozガラス、第1クラッドに続く最外層の第
2クラッドがパイレックス系ガラスよりなることを特徴
とする。
さらに、本発明は上述の酸化ゲルマニウム光ファイバを
作製する方法を提供するものであり、前記酸化ゲルマニ
ウム光ファイバの作製方法は、燃焼ガスおよび助燃ガス
により1本のコア用および1本あるいは複数本の第1ク
ラッド用および第2クラッド用火炎を形成し、該コア用
火炎中にガラス形成用原料としてG e Cl aのみ
、あるいはGeCl4とG c F 4を、また第1ク
ラッド用火炎中にGeC/!、とG e F 4あるい
はG e F 4のみをさらに第2クラッド用火炎にG
eC11,および5iC1!、を供給し、火炎内反窓に
より生成するガラス微粒子を円柱状に堆積させて、多孔
質光ファイバ母材とし、これを加熱して透明ガラス母材
とし、その後線引きして光ファイバとすることを特徴と
する。
作製する方法を提供するものであり、前記酸化ゲルマニ
ウム光ファイバの作製方法は、燃焼ガスおよび助燃ガス
により1本のコア用および1本あるいは複数本の第1ク
ラッド用および第2クラッド用火炎を形成し、該コア用
火炎中にガラス形成用原料としてG e Cl aのみ
、あるいはGeCl4とG c F 4を、また第1ク
ラッド用火炎中にGeC/!、とG e F 4あるい
はG e F 4のみをさらに第2クラッド用火炎にG
eC11,および5iC1!、を供給し、火炎内反窓に
より生成するガラス微粒子を円柱状に堆積させて、多孔
質光ファイバ母材とし、これを加熱して透明ガラス母材
とし、その後線引きして光ファイバとすることを特徴と
する。
本発明による第二の酸化ゲルマニウムの作製方法は、パ
イレックスガラス管を保持し、回転させて、該ガラス管
内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび酸素を導入し、
該ガラス管を外側あるいは内側から加熱することによっ
て酸化反応を生ゼしめ、該ガラス管内壁にまず第1クラ
ッドとしてフッ素を添加したGeO2ガラスを堆積し、
次にコアとしてGeO□ガラスのみあるいはフッ素が添
加されたGe0zガラスを堆積することを特徴とするし
ている。
イレックスガラス管を保持し、回転させて、該ガラス管
内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび酸素を導入し、
該ガラス管を外側あるいは内側から加熱することによっ
て酸化反応を生ゼしめ、該ガラス管内壁にまず第1クラ
ッドとしてフッ素を添加したGeO2ガラスを堆積し、
次にコアとしてGeO□ガラスのみあるいはフッ素が添
加されたGe0zガラスを堆積することを特徴とするし
ている。
本発明は、波長2〜3μmにおいて、現在の石英系光フ
ァイバが達成している最低損失値(0,154dB/k
m)以下が期待されるGeChおよびフッ素添加GeO
2ガラスを、光が伝搬するコアおよびタララドガラス材
料とし、かつファイバの強度を決定する最外層である第
2クラッドをS i Oz添加GeO2ガラスあるいは
パイレックスガラスとして、ファイバの強度を強くする
ことを最も主要な特徴とする。従来の技術とは2〜3μ
mの波長域における極低損失化と、ファイバ強度の向上
を同時に満足する酸化ゲルマニウム系光ファイバおよび
その作製方法を提供する点が異なる。この点は、実用的
にファイバを使用する上で非常に重要である。
ァイバが達成している最低損失値(0,154dB/k
m)以下が期待されるGeChおよびフッ素添加GeO
2ガラスを、光が伝搬するコアおよびタララドガラス材
料とし、かつファイバの強度を決定する最外層である第
2クラッドをS i Oz添加GeO2ガラスあるいは
パイレックスガラスとして、ファイバの強度を強くする
ことを最も主要な特徴とする。従来の技術とは2〜3μ
mの波長域における極低損失化と、ファイバ強度の向上
を同時に満足する酸化ゲルマニウム系光ファイバおよび
その作製方法を提供する点が異なる。この点は、実用的
にファイバを使用する上で非常に重要である。
[実施例1〕
第4図は本発明の第1の実施例を説明する概略図であっ
て、1はコア用多孔質ガラス合成用トーチ、2は第1ク
ラッド用多孔質ガラス合成用トーチ、3は第2クラッド
用多孔質ガラス合成用トーチ、4は多孔質ガラスを支持
し、回転、引き上げる支持棒、5は支持棒を回転、引き
上げるだめの駆動装置、6は反応用の余剰ガス、ガラス
微粒子を除去、処理する排ガス処理装置、7は反応容器
、8はコア用多孔質母材、9は第1クラッド用多孔質母
材、10は第2クラッド用多孔質母材である。
て、1はコア用多孔質ガラス合成用トーチ、2は第1ク
ラッド用多孔質ガラス合成用トーチ、3は第2クラッド
用多孔質ガラス合成用トーチ、4は多孔質ガラスを支持
し、回転、引き上げる支持棒、5は支持棒を回転、引き
上げるだめの駆動装置、6は反応用の余剰ガス、ガラス
微粒子を除去、処理する排ガス処理装置、7は反応容器
、8はコア用多孔質母材、9は第1クラッド用多孔質母
材、10は第2クラッド用多孔質母材である。
これを動作させるには、駆動装置5により回転数2Or
pmで回転させた支持棒4の下端に、トーチ1を用いて
、酸素7j2/min、水素1.6 ffi/min、
アルゴン3 ji!/win、ヘリウム3.41/mi
nで形成される火炎中にアルゴンガスで輸送される10
0cc/win (50°C)のGeCl4および30
cc/lll1nのG e F4 (25°C)ガス
を原料として流し、酸水素火炎内で加水分解反応を生じ
させて、フッ素が添加されたGeO2ガラス微粒子を形
成し、コア用多孔質母材7を作製する。
pmで回転させた支持棒4の下端に、トーチ1を用いて
、酸素7j2/min、水素1.6 ffi/min、
アルゴン3 ji!/win、ヘリウム3.41/mi
nで形成される火炎中にアルゴンガスで輸送される10
0cc/win (50°C)のGeCl4および30
cc/lll1nのG e F4 (25°C)ガス
を原料として流し、酸水素火炎内で加水分解反応を生じ
させて、フッ素が添加されたGeO2ガラス微粒子を形
成し、コア用多孔質母材7を作製する。
この時のコアの外径は約10ml1であり、フッ素の添
加醗は約0.35重酸%である。支持棒4はコア用多孔
質ガラス8の成長速度に合わせて上方に引き上げられ、
コア用多孔質母材8の成長に従い、該側面に第1クラッ
ド用多孔質ガラス合成用トー千2より81/minの酸
素、2jl!/+inのアルゴンおよび3.5 ffi
/ll1nのヘリウムガスを流し、火炎を形成する。該
火炎中にアルゴンガスで輸送される500cc/min
(50°C)のGeCl4および300cc/win
のCeF4 (2’5°C)ガスを原料として流し、酸
水素火炎内で加水分解反応を生じさせてフッ素が添加さ
れたGe0zガラス微粒子を形成し、第1クラッド用多
孔質母材9を作製する。作製された第1クラッド用多孔
質母材9の外径は約50鴫、フッ素の添加酸は約0.7
重慴%である。
加醗は約0.35重酸%である。支持棒4はコア用多孔
質ガラス8の成長速度に合わせて上方に引き上げられ、
コア用多孔質母材8の成長に従い、該側面に第1クラッ
ド用多孔質ガラス合成用トー千2より81/minの酸
素、2jl!/+inのアルゴンおよび3.5 ffi
/ll1nのヘリウムガスを流し、火炎を形成する。該
火炎中にアルゴンガスで輸送される500cc/min
(50°C)のGeCl4および300cc/win
のCeF4 (2’5°C)ガスを原料として流し、酸
水素火炎内で加水分解反応を生じさせてフッ素が添加さ
れたGe0zガラス微粒子を形成し、第1クラッド用多
孔質母材9を作製する。作製された第1クラッド用多孔
質母材9の外径は約50鴫、フッ素の添加酸は約0.7
重慴%である。
次に、第1クラッド用多孔rX母材の側面にトーチ3よ
りさらに8 f/minの酸素、3f/winの水素、
21/minのアルゴンおよび3.51 /winのヘ
リウムガスを流して火炎を形成し、該火炎中にアルゴン
ガスで輸送される5 00cc/nin (50’C)
のGeC1mおよび40cc/min (50°C)の
5iC1゜を原料として流し、酸水素火炎内で加水分解
反応を生じさせて、SiO□が約8mof%添加された
GeO2ガラス微粒子を形成し、第2クラッド用多孔質
母材lOを作製する。作製された第2クラッド用多孔質
母材の外径は約70舗である。このSin、は好ましく
は5〜12moffi%の範囲で添加するのがよい。5
mof!、%未満であると十分な強度を得られない恐れ
があり、また、12moffi%を越えると、第2クラ
ッドの屈折率が第1クラッドのそれよりも小さくなって
しまう恐れがあるからである。
りさらに8 f/minの酸素、3f/winの水素、
21/minのアルゴンおよび3.51 /winのヘ
リウムガスを流して火炎を形成し、該火炎中にアルゴン
ガスで輸送される5 00cc/nin (50’C)
のGeC1mおよび40cc/min (50°C)の
5iC1゜を原料として流し、酸水素火炎内で加水分解
反応を生じさせて、SiO□が約8mof%添加された
GeO2ガラス微粒子を形成し、第2クラッド用多孔質
母材lOを作製する。作製された第2クラッド用多孔質
母材の外径は約70舗である。このSin、は好ましく
は5〜12moffi%の範囲で添加するのがよい。5
mof!、%未満であると十分な強度を得られない恐れ
があり、また、12moffi%を越えると、第2クラ
ッドの屈折率が第1クラッドのそれよりも小さくなって
しまう恐れがあるからである。
このようにして、作製された長さ約250mmの多孔質
母材は、カーボン抵抗炉を用いて約1000°Cに加熱
され、酸素ガス1 f/+in、ヘリウムガス4R/m
in、塩素ガス1 f/minの雰囲気中で脱水透明化
される。作製されたガラス母材の寸法はコア径5mIn
、第1クラッド径25mn、第2クラッド径35m、長
さ125mm、コアとクラッドの屈折率差Δ’、0.2
5%、第1クラッドと第2クラッドの屈折率差約0.0
5%(第2クラッドの屈折率〉第1クラッドの屈折率)
であった。
母材は、カーボン抵抗炉を用いて約1000°Cに加熱
され、酸素ガス1 f/+in、ヘリウムガス4R/m
in、塩素ガス1 f/minの雰囲気中で脱水透明化
される。作製されたガラス母材の寸法はコア径5mIn
、第1クラッド径25mn、第2クラッド径35m、長
さ125mm、コアとクラッドの屈折率差Δ’、0.2
5%、第1クラッドと第2クラッドの屈折率差約0.0
5%(第2クラッドの屈折率〉第1クラッドの屈折率)
であった。
上述のように、この実施例においてはコアの屈折率が最
も大きく、第2クラッドの屈折率が次に大きく、第1の
クラッドの屈折率が最も小さい。
も大きく、第2クラッドの屈折率が次に大きく、第1の
クラッドの屈折率が最も小さい。
また、第1クラッドと第2クラ・ンドの屈折率差Δ2は
0.1%以下であるのが好ましい。0.1%を越えると
、伝送損失が大きくなる恐れがあるからである。
0.1%以下であるのが好ましい。0.1%を越えると
、伝送損失が大きくなる恐れがあるからである。
透明化されたガラス母材は線引き炉によって約1200
”Cの温度で線引きされ、光ファイバとなる。作製され
たファイバの諸元はコア径14.3μm、第1クラッド
径71.4μm、ファイバ外径(第2クラッド径)10
0μm1カットオフ波長れ=2.1 μmであった。第
5図に本発明による光ファイバの強度と破断t1率の関
係を示す。強度が大幅に改善されていることがわかる。
”Cの温度で線引きされ、光ファイバとなる。作製され
たファイバの諸元はコア径14.3μm、第1クラッド
径71.4μm、ファイバ外径(第2クラッド径)10
0μm1カットオフ波長れ=2.1 μmであった。第
5図に本発明による光ファイバの強度と破断t1率の関
係を示す。強度が大幅に改善されていることがわかる。
なお、本実施例では、フッ素が微にに添加されたコアを
用いたが、ガラス微粒子堆積時にG e Cl aのみ
を流すことにより、純GeO2ガラスのコアを作製する
こともできる。また、本実施例では第1および第2クラ
ッド合成用のトーチを各1木用いたが、複数本用いるこ
とにより、母材の大きさを大きくすることも可能である
。
用いたが、ガラス微粒子堆積時にG e Cl aのみ
を流すことにより、純GeO2ガラスのコアを作製する
こともできる。また、本実施例では第1および第2クラ
ッド合成用のトーチを各1木用いたが、複数本用いるこ
とにより、母材の大きさを大きくすることも可能である
。
〔実施例2]
第6図は本発明の第2の実施例を説明する図であって、
11は原料ガス供給部、12は接続用パイプ、13はパ
イレックス管(17Φ×20Φ×1500mmL)、1
4はガラス管支持部すなわちチャック、15は加熱源、
16は管径測定部、17は回転コネクタ、18はトラッ
プ、19は電磁弁、20はノズル、21は排気耐制御部
である。
11は原料ガス供給部、12は接続用パイプ、13はパ
イレックス管(17Φ×20Φ×1500mmL)、1
4はガラス管支持部すなわちチャック、15は加熱源、
16は管径測定部、17は回転コネクタ、18はトラッ
プ、19は電磁弁、20はノズル、21は排気耐制御部
である。
原料ガス供給部11にはGeCムの液体が容器に入れら
れており、Arガスを液体中に供給することにより、蒸
発させて輸送する。また、他に02ガスおよびCF、ガ
スが保管されており、温度制御および流量制御が可能と
なっている。
れており、Arガスを液体中に供給することにより、蒸
発させて輸送する。また、他に02ガスおよびCF、ガ
スが保管されており、温度制御および流量制御が可能と
なっている。
原料ガス供給部11は、接続用パイプ12を介してパイ
レックス管13内に気体を供給するようになっており、
一方このパイレックス管13内を通過した気体はトラッ
プ18を介し、電磁弁19、ノズル20から排気される
ようになっている。パイレックス管13はチャック14
によって支持され、回転コネクタ17の作用により回転
可能になっている。加熱源15および管径測定部16は
相互に隣接して設けられ、共にパイレックス管13の長
さ方向に対し、移動可能となっている。さらに、排気計
制御1部21は管径測定部16の信号を受け、電磁弁1
9の開閉を制御する。
レックス管13内に気体を供給するようになっており、
一方このパイレックス管13内を通過した気体はトラッ
プ18を介し、電磁弁19、ノズル20から排気される
ようになっている。パイレックス管13はチャック14
によって支持され、回転コネクタ17の作用により回転
可能になっている。加熱源15および管径測定部16は
相互に隣接して設けられ、共にパイレックス管13の長
さ方向に対し、移動可能となっている。さらに、排気計
制御1部21は管径測定部16の信号を受け、電磁弁1
9の開閉を制御する。
これを動作させるには、まずチャック14で支持された
パイレックス管13を6Orpm程度の回転数で回転さ
せ、原料ガス供給部11からは接続用パイプ12を介し
て02ガス500cc/分のみを流す。この状態で酸水
素バーナ等の加熱源工5によってパイレックス管13を
約800°Cの温度で数回(約15回)走査(約5〜l
Qcm/分)加熱し、空焼きを行う。これは管内壁を非
常に滑らかにするためである。パイレックス管13を軟
化点以上に加熱すると、パイレックスガラス管13は同
心円状に収縮し、管径はより細くなる。この時の管径を
管径測定部16で測定する。排気に制御部21には予め
下限管径が設定してあり、管径測定部16で測定された
パイレツクス管13の管径がこの設定値より大きい場合
には電磁弁19は開放され、管内を流れる気体は抵抗な
く排気される。
パイレックス管13を6Orpm程度の回転数で回転さ
せ、原料ガス供給部11からは接続用パイプ12を介し
て02ガス500cc/分のみを流す。この状態で酸水
素バーナ等の加熱源工5によってパイレックス管13を
約800°Cの温度で数回(約15回)走査(約5〜l
Qcm/分)加熱し、空焼きを行う。これは管内壁を非
常に滑らかにするためである。パイレックス管13を軟
化点以上に加熱すると、パイレックスガラス管13は同
心円状に収縮し、管径はより細くなる。この時の管径を
管径測定部16で測定する。排気に制御部21には予め
下限管径が設定してあり、管径測定部16で測定された
パイレツクス管13の管径がこの設定値より大きい場合
には電磁弁19は開放され、管内を流れる気体は抵抗な
く排気される。
一方、管径が設定値と比較して小さい場合には、排気用
制御部21から電磁弁19に電源を供給することにより
、電磁弁19が閉じ、管内の気体の出口はノズル20の
わずかの間隙のみとなる。原料ガス供給部11からは常
時o7ガスが供給されているため、管内の圧力は高まり
、パイレックス管13の加熱部分は収縮しようとする表
面張力に打ち勝ち膨張する。この膨張した管径が設定値
と一致するか、あるいは大きくなると排気¥制御部21
の指示によって電磁弁19が開放され、管内の圧力は大
気圧まで下がる。この動作を加熱源15の移動と共にパ
イレックス管13の長手方向に行うことにより、設定値
に合うように整形することができる。
制御部21から電磁弁19に電源を供給することにより
、電磁弁19が閉じ、管内の気体の出口はノズル20の
わずかの間隙のみとなる。原料ガス供給部11からは常
時o7ガスが供給されているため、管内の圧力は高まり
、パイレックス管13の加熱部分は収縮しようとする表
面張力に打ち勝ち膨張する。この膨張した管径が設定値
と一致するか、あるいは大きくなると排気¥制御部21
の指示によって電磁弁19が開放され、管内の圧力は大
気圧まで下がる。この動作を加熱源15の移動と共にパ
イレックス管13の長手方向に行うことにより、設定値
に合うように整形することができる。
次いで、原料ガス供給部11から500cc/分のOz
と共にArガスでバブリングされた12°C1200c
c/分のG e C124および25°C120cc/
分のCF、ガスを原料として流し、加熱源15によって
原料ガスを約1000°Cに加熱し、酸化反応を起こさ
せ、第1クラシトとなるフッ素添加(約0.7重環%)
GcO□ガラスをパイレックスガラス(第2クラッドと
なる)の内壁の長さ方向に堆積させる。加熱a15の送
り速度は約100M/分、往復回数(タララドガラスの
堆積回数)は約30回である。次に同様にして、コアと
なるガラスをタララドガラスの内側に堆積させる。コア
の堆積条件はGeC1!* (12°C125cc/
分)、CF、(25°C13cc/分)、加熱源15の
温度1000°C1送り速度100鵬/分、往復回数5
回である。
と共にArガスでバブリングされた12°C1200c
c/分のG e C124および25°C120cc/
分のCF、ガスを原料として流し、加熱源15によって
原料ガスを約1000°Cに加熱し、酸化反応を起こさ
せ、第1クラシトとなるフッ素添加(約0.7重環%)
GcO□ガラスをパイレックスガラス(第2クラッドと
なる)の内壁の長さ方向に堆積させる。加熱a15の送
り速度は約100M/分、往復回数(タララドガラスの
堆積回数)は約30回である。次に同様にして、コアと
なるガラスをタララドガラスの内側に堆積させる。コア
の堆積条件はGeC1!* (12°C125cc/
分)、CF、(25°C13cc/分)、加熱源15の
温度1000°C1送り速度100鵬/分、往復回数5
回である。
最後に加熱源15をゆっくり移動(約30m/分)させ
ることによって、中実化を行い中実な円柱母材(約12
mmΦX500mmL)を作製する。
ることによって、中実化を行い中実な円柱母材(約12
mmΦX500mmL)を作製する。
作製されたガラス母材の寸法はコア径0.5 ml+1
、第1クラッド径3mm、外径12+umである。屈折
率はコア、第1クラッド、および第2クラッド(パイレ
ックスガラス)の順に大きく、コアとクラッドの屈折率
差は約0.25%、第1クラッドと第2クラッドの屈折
率差は約8.5%である。コアおよび第1クラッドの熱
膨張係数は約7.3 x 10− ’ /”cであるた
め、作製された母材の両端は高温から室温に冷える時熱
膨張係数差に依存する応力から母材に割れが発生する部
分である。従って、これを防ぐため、第7図に示すよう
に母材の両端を延伸して応力を緩和させる必要がある。
、第1クラッド径3mm、外径12+umである。屈折
率はコア、第1クラッド、および第2クラッド(パイレ
ックスガラス)の順に大きく、コアとクラッドの屈折率
差は約0.25%、第1クラッドと第2クラッドの屈折
率差は約8.5%である。コアおよび第1クラッドの熱
膨張係数は約7.3 x 10− ’ /”cであるた
め、作製された母材の両端は高温から室温に冷える時熱
膨張係数差に依存する応力から母材に割れが発生する部
分である。従って、これを防ぐため、第7図に示すよう
に母材の両端を延伸して応力を緩和させる必要がある。
次に作製された母材の外周研磨を行い外径6鴫とする。
本母材を約1100°Cの温度で線引きしてファイバ化
する。ファイバ外径は172μm1第1クラッド径は8
6μm、コア径は14.3μmであり、カットオフ波長
は2.1 μmであった。本ファイバの最外層はパイレ
ックスガラスであるため、空気中の水分により変質する
こともなく、強度も十分実用に耐えられる。
する。ファイバ外径は172μm1第1クラッド径は8
6μm、コア径は14.3μmであり、カットオフ波長
は2.1 μmであった。本ファイバの最外層はパイレ
ックスガラスであるため、空気中の水分により変質する
こともなく、強度も十分実用に耐えられる。
本ファイバの屈折率分布は第8図に示すように第2クラ
ッドの屈折率(パイレックスガラス)が最も低いため、
第1クラッドと第2クラッドの間に導波構造が生じ、光
が伝搬する。この伝搬光は、第2クラッド層の損失を受
け、第2クラッドであるパイレックスガラスは光ファイ
バ用材料に比較して損失が大きい(本来光学ガラスでは
ない)ため、損失を低下させることができない。
ッドの屈折率(パイレックスガラス)が最も低いため、
第1クラッドと第2クラッドの間に導波構造が生じ、光
が伝搬する。この伝搬光は、第2クラッド層の損失を受
け、第2クラッドであるパイレックスガラスは光ファイ
バ用材料に比較して損失が大きい(本来光学ガラスでは
ない)ため、損失を低下させることができない。
従って、第9図に示すように本ファイバの入射端から2
0〜30craの部分をフッ酸等のエツチング液により
第2クラッドを除去し、除去表面を金属被覆あるいは第
1クラッドより屈折率の高い高分子等で補強することに
より、コアと第1タラッド間のみを導波構造とし、コア
のみに光を閉じ込めて低損失化をはかることができる。
0〜30craの部分をフッ酸等のエツチング液により
第2クラッドを除去し、除去表面を金属被覆あるいは第
1クラッドより屈折率の高い高分子等で補強することに
より、コアと第1タラッド間のみを導波構造とし、コア
のみに光を閉じ込めて低損失化をはかることができる。
なお、本実施例ではコアの作製時にCF、を流し、フッ
素が微量に添加されたGeO2ガラスとしたが、GcC
1!、のみを流すことにより、コアを純Ge0zガラス
とすることも可能である。
素が微量に添加されたGeO2ガラスとしたが、GcC
1!、のみを流すことにより、コアを純Ge0zガラス
とすることも可能である。
さらに、本実施例第6図の加熱atSは酸水素バーナを
現しているが、PCVD (plasma CVD)を
用いることもできる。すなわち、パイレックス管内を1
0− ’ Torrに減圧し、マイクロ波キャビティを
用い、2.45G Hzのマイクロ波発生器を用いて、
200〜500ワツトの出力でパイレックス管を加熱し
、発生するプラズマにより、管内面を重点的に加熱しな
がら、上記コアおよびクラッドFi膜を堆積することが
できる。
現しているが、PCVD (plasma CVD)を
用いることもできる。すなわち、パイレックス管内を1
0− ’ Torrに減圧し、マイクロ波キャビティを
用い、2.45G Hzのマイクロ波発生器を用いて、
200〜500ワツトの出力でパイレックス管を加熱し
、発生するプラズマにより、管内面を重点的に加熱しな
がら、上記コアおよびクラッドFi膜を堆積することが
できる。
この方法はパイレックス管の外側の温度が高くならない
ため、管の収縮が抑えられる( FredyWelin
g J、Appl、 Phys、 vol、57+ N
o、飢PP、4441−4446、1985.)。
ため、管の収縮が抑えられる( FredyWelin
g J、Appl、 Phys、 vol、57+ N
o、飢PP、4441−4446、1985.)。
上記の本発明による酸化ゲルマニウム系光ファイバにお
いて(実施例1および実施例2に詳しく説明した)、コ
アと第1クラッドとの屈折率差Δ。
いて(実施例1および実施例2に詳しく説明した)、コ
アと第1クラッドとの屈折率差Δ。
が約0.3%、第1クラッドと第2クラッドの屈折率差
Δ2が約0.1%であるとき、第1クラッドの径はコア
径より4倍以上であるのが好ましい。4倍未満であると
、伝送損失が大きくなる恐れがあるからである。もちろ
ん、たとえば第1クラッドと第2クラッドの屈折率差Δ
2が0.1%より小さいときには、4倍未満であっても
よいことは明らかである。
Δ2が約0.1%であるとき、第1クラッドの径はコア
径より4倍以上であるのが好ましい。4倍未満であると
、伝送損失が大きくなる恐れがあるからである。もちろ
ん、たとえば第1クラッドと第2クラッドの屈折率差Δ
2が0.1%より小さいときには、4倍未満であっても
よいことは明らかである。
以上説明したように、本発明による酸化ゲルマニウム系
光ファイバは、純Ge0zガラスあるいはフッ素が微量
に添加されたG e Ozガラスをコア、また、第1ク
ラッドをフッ素が添加されたG e Otとしているた
め、伝搬する光が閉じ込められる領域の材料が2〜3μ
mにおいて極低損失であり、現在の石英系で達成されて
いる0、154dB /に+aを凌駕する可能性がある
という利点がある。同時に、ファイバの強度に大きな影
響を及ぼす最外層である第2クラッドがSingを添加
したG e Ozガラスあるいはパイレックスガラスで
あるため、純Ge0zガラスに比較して強度が大幅に高
くなると言う利点を有する。
光ファイバは、純Ge0zガラスあるいはフッ素が微量
に添加されたG e Ozガラスをコア、また、第1ク
ラッドをフッ素が添加されたG e Otとしているた
め、伝搬する光が閉じ込められる領域の材料が2〜3μ
mにおいて極低損失であり、現在の石英系で達成されて
いる0、154dB /に+aを凌駕する可能性がある
という利点がある。同時に、ファイバの強度に大きな影
響を及ぼす最外層である第2クラッドがSingを添加
したG e Ozガラスあるいはパイレックスガラスで
あるため、純Ge0zガラスに比較して強度が大幅に高
くなると言う利点を有する。
さらに、本ファイバはGeO□ガラスを主成分としてい
るため、SiO□ガラスに比較してラマン散乱係数は約
9倍と大きく、ファイバラマンレーザ等の非線形効果を
高効率で発生できるという利点もある。
るため、SiO□ガラスに比較してラマン散乱係数は約
9倍と大きく、ファイバラマンレーザ等の非線形効果を
高効率で発生できるという利点もある。
第1図は従来法による酸化ゲルマニウム系光ファイバの
損失波長特性を示す図、第2図および第3図はそれぞれ
、Gem2およびSi0gガラスを主成分とする光ファ
イバの理論的な損失波長特性を示す図であり、第4図は
本発明による実施例〔1〕を用いた酸化ゲルマニウム系
光ファイバの作製方法を示す図、第5図は従来法と本方
法による光ファイバの強度を示す図、第6図は本発明に
よる実施例〔2]を用いた酸化ゲルマニウム系光ファイ
バの作製方法を示す図である。また、第7図は実施例〔
2〕により作製された母材を示す図、第8図および第9
図はそれぞれファイバにした時の屈折率分布および長さ
方向の概略回を示した図である。 1・・・コア用多孔質ガラス合成用トーチ、2・・・第
1クラッド用多孔質ガラス合成用トーチ、装置、6・・
・排ガス処理装置、7・・・反応容器、8・・・コア用
多孔質母材、9・・・第1クラッド用多孔質母材、10
・・・第2クラッド用多孔質母材、11・・・原料ガス
供給部、12・・・接続用パイプ、13・・・パイレッ
クス管、14・・・チャック、15・・・加熱源、16
・・・管径測定部、17・・・回転コネクタ、18・・
・トラップ、19・・・電磁弁、20・・・ノズル、2
1・・・排気晴制御部、22・・・コア、23・・・第
1クラッド、24・・・第2クラッド、25・・・被覆
。 出願人代理人 雨 宮 正 季第1図 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8波長入(、u
m) 第2図 波長 λ(、um) 第3図 波長入(、um) 第4図 第5図 光ファイバー強度(Kg/mm ) 第7図 第9図
損失波長特性を示す図、第2図および第3図はそれぞれ
、Gem2およびSi0gガラスを主成分とする光ファ
イバの理論的な損失波長特性を示す図であり、第4図は
本発明による実施例〔1〕を用いた酸化ゲルマニウム系
光ファイバの作製方法を示す図、第5図は従来法と本方
法による光ファイバの強度を示す図、第6図は本発明に
よる実施例〔2]を用いた酸化ゲルマニウム系光ファイ
バの作製方法を示す図である。また、第7図は実施例〔
2〕により作製された母材を示す図、第8図および第9
図はそれぞれファイバにした時の屈折率分布および長さ
方向の概略回を示した図である。 1・・・コア用多孔質ガラス合成用トーチ、2・・・第
1クラッド用多孔質ガラス合成用トーチ、装置、6・・
・排ガス処理装置、7・・・反応容器、8・・・コア用
多孔質母材、9・・・第1クラッド用多孔質母材、10
・・・第2クラッド用多孔質母材、11・・・原料ガス
供給部、12・・・接続用パイプ、13・・・パイレッ
クス管、14・・・チャック、15・・・加熱源、16
・・・管径測定部、17・・・回転コネクタ、18・・
・トラップ、19・・・電磁弁、20・・・ノズル、2
1・・・排気晴制御部、22・・・コア、23・・・第
1クラッド、24・・・第2クラッド、25・・・被覆
。 出願人代理人 雨 宮 正 季第1図 1.2 1.6 2.0 2.4 2.8波長入(、u
m) 第2図 波長 λ(、um) 第3図 波長入(、um) 第4図 第5図 光ファイバー強度(Kg/mm ) 第7図 第9図
Claims (4)
- (1)コアおよびクラッドよりなる同心円状の光ファイ
バにおいて、コアが純GeO_2ガラスあるいはフッ素
添加GeO_2ガラス、コアに続く第1クラッドがフッ
素を添加したGeO_2ガラス、第1クラッドに続く最
外層の第2クラッドがSiO_2ガラスを添加したGe
O_2ガラスよりなることを特徴とする酸化ゲルマニウ
ム系光ファイバ。 - (2)コアおよびクラッドよりなる同心円状の光ファイ
バにおいて、コアが純GeO_2ガラスあるいはフッ素
添加GeO_2ガラス、コアに続く第1クラッドがフッ
素を添加したGeO_2ガラス、第1クラッドに続く最
外周の第2クラッドがパイレックス系ガラスよりなるこ
とを特徴とする酸化ゲルマニウム系光ファイバ。 - (3)燃焼ガスおよび助燃ガスにより1本のコア用およ
び1本あるいは複数本の第1クラッド用および第2クラ
ッド用火炎を形成し、該コア用火炎中にガラス形成用原
料としてGeCl_4のみ、あるいはGeCl_4とG
eF_4を、また第1クラッド用火炎中にGeCl_4
とGeF_4あるいはGeF_4のみを、さらに第2ク
ラッド用火炎にGeCl_4およびSiCl_4を供給
し、火炎内反応により生成するガラス微粒子を円柱状に
堆積させて、多孔質光ファイバ母材とし、これを加熱し
て透明ガラス母材とし、その後線引きして光ファイバと
することを特徴とする酸化ゲルマニウム系光ファイバの
作製方法。 - (4)パイレックスガラス管を保持し、回転させて、該
ガラス管内に光ファイバ用ガラス原料ガスおよび酸素を
導入し、該ガラス管を外側あるいは内側から加熱するこ
とによって酸化反応を生ぜしめてガラスを該ガラス管内
壁に堆積させ、中実化した後、線引きする酸化ゲルマニ
ウム系光ファイバの作製方法であって、該ガラス管内壁
にまず第1クラッドとしてフッ素を添加したGeO_2
ガラスを堆積し、次にコアとしてGeO_2ガラスのみ
あるいはフッ素が添加されたGeO_2ガラスを堆積す
ることを特徴とする酸化ゲルマニウム系光ファイバの作
製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63025239A JPH01201045A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63025239A JPH01201045A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01201045A true JPH01201045A (ja) | 1989-08-14 |
Family
ID=12160436
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63025239A Pending JPH01201045A (ja) | 1988-02-05 | 1988-02-05 | 酸化ゲルマニウム系光ファイバおよびその作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01201045A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU721989B2 (en) * | 1998-07-30 | 2000-07-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Nonlinear optical silica material and nonlinear optical device |
US8265431B2 (en) | 2009-11-06 | 2012-09-11 | Baker Hughes Incorporated | Rotated single or multicore optical fiber |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5023239A (ja) * | 1973-06-29 | 1975-03-12 | ||
JPS6028703B2 (ja) * | 1974-11-13 | 1985-07-06 | 神鋼電機株式会社 | 滑走検知装置 |
JPS61146734A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-04 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化ゲルマニウム系光フアイバ |
JPS62252342A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-11-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光フアイバおよびその製造方法 |
JPS62276510A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 応力付与形偏波保持光フアイバ |
-
1988
- 1988-02-05 JP JP63025239A patent/JPH01201045A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8630515B2 (en) | 2009-11-06 | 2014-01-14 | Baker Hughes Incorporated | Rotated single or multicore optical fiber |
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