JPH01252545A - 楕円コア形偏波面保存光ファイバの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、コア及びクラッドが非円断面形状の偏波面保
存光ファイバの製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 第６図に従来の各種の偏波面保存光ファイバを示す。同
図（１）はパンダ型、＋２１はボウタイ型、＋３１は楕
円ジャケット型、（４）はサイドトンネル型、＋５１　
、　＋６１はフラットクラッド型、（７）は楕円コア型
である。

コアが非円形のもの（第６図（７））は、低損失性を保
持したままで非円形状を実現することが工業的に困難で
あるため、現在は余り検討されておらず、コアが真円で
ストレス付加形のもの（第６図（１）〜Ｃ６））が最も
多く実用化されている。

これらの内で光’ＩＣとの結合性を改善したちのとし４
て、クラッドを開平にした第６図＋５３　、　ｆｉ＋が
考えられている。

ところが、第６図＋５）、＋８１の１０波面保存光ファ
イバは、外径をフラットに加工するだけでなく、コアに
ストレスを付加する工程があるため、一般に製造工程が
複雑でかつ、製造装置が大損りとなり、偏波面保存光フ
ァイバの低コスト化に難点があった。

一方、楕円コア形（第６図（７）））の偏波面保存光フ
ァイバは上述したように工業的に困難であるばかりでな
く、偏波を安定に保存するに必要なモード複屈折率Ｂ＞
５Ｘ１０−’を得るための製造条件が得られておらず、
再現良く、良好な消光特性を得ることも困難であった。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように光ＩＣとの結合に適したｆｌ波面保存光
ファイバの内で第６図＋５）、６）に示すものは、外径
をフラットに加工するだけでなく、コアにストレスを付
加する煩雑な工程があるため、製造工程や製造装置の簡
素化に限界があり、今以上の低コスト化を多くは望めな
かった。

そこで、低損失性を保持したままで非円形状を実現する
ことが工業的に困難であるため、余り検討されていなか
った楕円コア型に着目し、非円形状の工業的実現につい
ては、機械加工によるアプローチを行うと共に、光ファ
イバの特性を向上させるためのモード複屈折率について
は次の点を留意した。

即ち、楕円コア膨面波面保存光ファイバのモード複屈折
率Ｂは導波構造性複屈折率Ｂ９と応力誘起複屈折率Ｂｓ
の和で表わされ、それぞれ第３図、第４図に示すように
コアの比屈折率差４及び楕円度εに依存することが知ら
れている。このため。

高いモード複屈折率Ｂを得るためには、コア楕円率を制
御するための製造条件を限定する必要がある。

本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し１、
光ＩＣとの結合に適した楕円コア形の偏波面保存光ファ
イバを比較的容易に製造でき、量産性に優れた偏波面保
存光ファイバの製造方法を提供することにある。

また、本発明の目的は、コア楕円率を再現性よく制御で
きる製造条件を見い出すことによって、高いモード複屈
折率を持つ消光比の高いＩＮ波面保存光ファイバを提供
することにある。

［課順を解決するための手段］ 本発明の偏波面保存光ファイバの製造方法は、ＧｅＯ２
を含有するコアとＦを含有するクラッドから成るコアロ
ッドの両側面を、長手方向に沿って機械加工、例えば研
削加工により除去して断面を非円化した加工コアロッド
を形成し１、非円化した加工コアロッドの外周に加工コ
アロッドとほぼ相似の断面形状の石英ガラスを外付けし
た後、初期の断面形状が保てる範囲の線引張力で線引し
て偏波面保存光ファイバを製造する。

そし、て、偏波を安定に保持するに必要な高いモード複
屈折率を得るために、上記偏波面保存光ファイバの！ｌ
！遣方法において、クラッドを基準としたコアの比屈折
率差４＋、石英を基準としたクラッドの比屈折率差４−
１加工コアロツドの長径ｌ、加工コアロッドのクラッド
楕円度ε。５．がそれぞれ次の条件を満すことが好まし
い。

０．４％≦Ａ４≦　４％ ｄ−≦−０，１％ １８ｎｎ≦Ａ ０．５≦ε。ｌａｄ≦０．８ 比屈折率差は、コアに含有させるＧｅＯ２及びクラッド
に含有さぜるＦの添加量をそれぞれ調整することによっ
て決める。

［作用］ コアロッドはν八り法などにより作製する。コロラドが
ガラスロッドの場合には研削加工により断面を非円化す
る。また、コアロッドが多孔質のスートロッドの場合に
は例えば高温加熱したカッター等によりカットする。

加工コアロッドの外周には外付けＣＶＤ法またはＶＡＤ
法により石英スートを外付けし、ガラス化する。そし、
て、必要に応じて石英ガラスの両側面を研削し、て整形
を施したり、延伸したりする。なお、石英スート段階で
両側面を除去して整形するようにしてもよい。

その後、線引炉で初期の非円の断面形状を保持できる範
囲の線引張力で線引しファイバ化する。

ところで、楕円コア形信波面保存光ファイバの製造方法
においてコアの楕円化はコアロッドガラスと外付けした
石英ガラスの粘度差によって起こるため、コアロッドの
粘性、ずなわちＧｅＯ２及びＦの添加量は重要な因子で
ある。コアロッドのＦ添加量が少なく、クラッドの石英
に対する比屈折率差１−１が−０，１％以上の場合はコ
アはほとんど楕円化しない、コアのＧｅＯ２の添加量が
少なく、コアのクラッドに対する比屈折率差１！ｌ＋が
０．４％以下の場合も同様に楕円化しない、また、Ｇｅ
Ｏ２の添加量は大きなほどモード複屈折率は高まるが、
Ｉ！！４＞４％では、コアロッド研削時にクラックが発
生し易くなる。

種々の寸法の加工コアロッド、即ち研削コアロッドを用
いて試作を行った結果、ファイバ化後のコア楕円度ε。

。１．は研削コアロッドのクラッド楕円度ε。１日及び
研削コアロッドの大きさに依存することがわかった。さ
らに、研削後のコアロッドの短径が５　＋ｌｌ＋ｎ以下
では、外付は石英スート焼結時にコアロッドがねじれ、
またε、、１□〉０．８では焼結後コアロッドと外付は
石英ガラス界面に気泡が発生するという問題がある。

さらにファイバのレーリイ散乱損失を考慮した上でＢ　
〉５　Ｘ　１０−５を得るためには、第５図からε。。

１．は０゜４以上が望ましい０以上のことがらクラッド
楕円度は０．５≦ε。ｌａｄ≦０，８、研削コアロッド
の長径は１８ＩＩＩ１以上とする必要がある。なお、前
記したクラッド楕円度及びコアロッドの長径は研削直後
の形状を示し、このような形状の研削コアロッドを延伸
外径調整した後次工程に進めるようにしてもよい。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図〜第２図により説明する。

第１図は低損失性を保持したままで非円形状を実現する
本発明の偏波面保存光ファイバの製造工程例を示す。

第１図（ａ）において、８は芯となるコアロッドで、Ｇ
ｅを約１０　ｌｏｔ％ドープしたシリカ系ガラスからな
り＋　ＶＡＤ法にて作成したものである。このコアロッ
ド８の対向位置の両側面を第１図（ｂ）に示すようにロ
ッド軸方向に研削し、両側面を研磨して加工コアロッド
としての研削コアロッド９を形成する。１３は研磨面で
ある。

次に、この研削コアロッド９に外付けＣＶＤ法又はＶＡ
Ｄ法にて、純シリカの石英スートを外付し７、ガラス化
し、て外付石英ガラス１０とする（第１図（Ｃ））。

その後、研削コアロッド９の断面形状とほぼ同一となる
ように第１図（ｄ）に示す如く外付石英ガラス１０の両
側面を研削、研磨してプリフォームとする。１５は研磨
面である。

次にこのプリフォームを線引張力５０〜６０ｇで初期形
状を保ちながら線引し２、シリコーン、紫外線硬化樹脂
等をコーティングすることによって闇波面保存光ファイ
バ素線が出来る。線引する場合には、基本モードがシン
グルモード条件となるように外径調整を行う。

なお、上記実施例において、外付石英ガラス１０にもＦ
等のドーパントが含まれる構造としてもよい。

次に、コア楕円化の制御に重要な、ＧｅＯ２，Ｆの添加
量及びコアロッドの研削量を限定することによって高い
モード複屈折率を得る本発明の他の偏波面保存光ファイ
バの具体的′Ｍ造工程例を示す９第２図において、まず
、コアバーナ１からＧｅＯ２及び５１０２を、クラッド
バーナ２から５ｉ０２を供給し、ν＾０法により、ガラ
ス微粒子を堆積させてコア部３及びクラッド部４からな
る多孔質母材５を形成する（第２図（ａ））。なお、コ
ア部３のＧｅＯ２は比屈折率差で１．２％分添加した。

次に、この多孔質母材５をＦ雰囲気中で焼結ガラス化し
、コア６及びクラッド７からなるコアロッド８を形成し
た（第２図（ｂ））、このとき、Ｆの添加量はクラッド
７の比屈折率差がＳｉＯ２に対し、０．３％低下するよ
うにした。またここでは、クラッド厚／コア半径比δを
５としたが、低損失化を阻うにはδ≧３とすることが望
ましい。

さらに、ガラス化されたコアロッド８を直径２５Ｉｌに
延伸すると共に、クラッド７の両側部を軸方向に並行研
削し、表面を鏡面仕上げした。研削後の研削コアロッド
９の寸法は長径２５ｎ＋ｎ、短径８１とした（第２図（
Ｃ））。その後、ＶＡ０法により、この研削コアロッド
９の外周部にサポート用の石英ガラス１０を外付けしく
第２図（ｄ）　）　、これを焼結ガラス化する。この外
付工程は２回に分けて行ない、外径をほぼ３０Ｉｌｎに
仕上げたが、１回ごとの外付量を減らし、数回に分けて
行うことが好まし、い、このようにして、第２図（ＣＩ
）に示すようなコア６、クラッド７及びサポート１１か
らなるプリフォーム１２が形成された。ここで、石英ガ
ラス微粒子の焼結時にコア６及びクラッド７に収縮力が
作用し、これらは互いに直交する向きに楕円形状となり
、コアの楕円度は０．８となった。

このプリフォーム１２をファイバ外径１２５μｍにて加
熱線引きして条長４０ｋｎの偏波面保存光ファイバを作
成した。このファイバの波長１．５５μｌにおける損失
は０．２５ｄＢ／ｌｖ　、消光比は一３５ｄＢ／ｋｎ、
モード複屈折率は２×１０″であった。このモード複屈
折率Ｂは初期目標Ｂ＞５ｘｔＯ−’を満足している。

［発明の効果］ 本発明は上述のとおり構成されているので、次に記載す
る効果を奏する。

請求項１の発明においては、光ＩＣ間の伝送路として、
コア及びクラッドが非円の断面形状の１間波面保存光フ
ァイバが安定にｆ！Ａ造出来、また、ＶＡ［］法等の化
学蒸着法と機械加工法を併用しているため、母材の大型
化が出来、その結果、低コスト化が可能であり、さらに
、ｌｆｌ械加工による手段を用いていることからコアの
楕円率を非常に大きくとれるため、複屈折率が大きく（
モードビート長が長く）出来、その結果良好な偏波面保
存性が期待できる。

請求項２の発明においては、コア楕円率を再現性よく制
御できる製造条件を設定しているため、高いモード複屈
折率を持つ消光比の高い偏波面保存光ファイバが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るｔｍ波面保存光ファ
イバの製造工程を示す断面図、第２図は本発明の第２実
施例に係る閾波面保存光ファイバの！？！！造工程全工
程断面図、第３図及び第４図はそれぞれ楕円コア形偏波
面保存光ファイバの８９及びＢＳの計算値を示す特性図
、第５図は研削コアロッドのクラッド楕円度とファイバ
化した後のコア楕円度の関係を示す特性図、第６図は従
来の各種閑波面保存光ファイバの断面図である。 図中、６はコア、７はクラッド、８はコアロッド、９は
研削ロッド（加工ロッド）、１０は外付石英ガラス、１
３．１５は研磨面である。 特許出願人　　日立電線株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 第１図 Δ（０ム］　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　Δ（０ム１第３図　　　第４図 ｆｉＫＪ］７０−・ド−７う、＝ト↓偽ｒυ【εｃｊｌ
！Ｌｊ第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コアとクラッドから成るコアロッドの両側面を軸方
   向に沿つて機械加工により除去して断面を非円化した加
   工コアロッドを形成し、非円化した加工コアロッドの外
   周に加工コアロッドとほぼ相似の断面形状の石英ガラス
   を外付けした後、初期の断面形状が保てる範囲の線引張
   力で線引きして偏波面保存光ファイバを製造するように
   したことを特徴とする偏波面保存光ファイバの製造方法
   。 ２、請求項１記載の偏波面保存光ファイバの製造方法に
   おいて、クラッドを基準としたコアの比屈折率差Δ＾＋
   、石英を基準としたクラッドの比屈折率差Δ＾−、加工
   コアロッドの長径ｌ、加工コアロッドのクラッド楕円度
   ε＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄがそれぞれ下式を満たすことを特徴
   とする偏波面保存光ファイバの製造方法。 ０．４％≦Δ＾＋≦４％ Δ＾−≦−０．１％ １８ｍｍ≦ｌ ０．５≦ε＿ｃ＿ｌ＿ａ＿ｄ≦０．８