JPH01257149A - 応力付与型定偏波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】 ｒ産業上の利用分野Ｊ 本発明はコヒーレントな光通信、光センサなどに適した
応力付与型の定偏波光ファイバを製造する方法に関する
。

「従来の技術Ｊ 石英系からなる応力付与型の定偏波光ファイバとして、
第３図に示すものが周知である。

第３図に示した定偏波光ファイバｌは、シングルモード
型のコア２と、そのコア２を覆うクラッド３と、そのク
ラッド３に設けられた応力付与部４とからなり、クラッ
ド３の外周がプラスチック製の被覆層５により覆われた
ものである。

かかる定偏波光ファイバｌは、第４図に略示した方法に
より製造されるのが一般である。

第４図において、１１は石英系の光ファイバ母材であり
、１４は石英系の応力付与部材である上記光ファイバ母
材１１は、ゲルマニウムドープト石英からなるコア部１
２と、純粋石英からなるクラッド部１３とを有し、クラ
ッド部１３には、コア部〕２の軸方向に沿う複数の空孔
１６が軸対称に形成されている。

一例として、空孔１６は光ファイバ母材１１の所定部を
超音波ドリルにて穿孔し、その孔を研磨することにより
形成される。

上記応力付与部材１４は、光ファイバ母材１１のコア部
１２、クラッド部１３と軟化温度または熱膨張係数が異
なるドープト石英からなる。

第４図の方法を介して定偏波光ファイバ１を製造すると
き、光ファイバ母材１１の空孔１６に応力付与部材１４
を挿入し、その後、リング状のカーボンヒータからなる
紡糸炉２０を主体にした周知の加熱延伸手段により、光
ファイバ母材１１を紡糸して定偏波光ファイバ１を得る
。

かかる紡糸時、定偏波光ファイバｌの外周が周知のコー
テング手段により被覆され、かくて、定偏波光ファイバ
１の外周には、紡糸と同期して既述の被覆層５が形成さ
れる。

Ｔ発明が解決しようとする課題」 上述した定偏波光ファイ／へ１において、優れた偏波特
性を確保するためには、光ファイ／＜ｒｒｈ材１材色１
力伺−７１部材１４との軟化温度差、熱膨張係数差など
を大きくして、紡糸後における定偏波光ファイバ１内の
残留応力を太きくする必要がある。

その理由は、定偏波光ファイバ１内の残留応力が大きい
とき、その残留応力による複屈折がコア２に生じ、明快
な偏波特性があられれるからである。

かかる事情に鑑み、光ファイバ母材１１のクラッド部１
３を純粋石英製とし、応力付与部材１４は１０〜３０重
量％のＢ２Ｏ３を含むポロンドープト石英製としている
。

ところが、光ファイバ母材１１の空孔１６、応力付与部
材１４などの表面には、ごく微量ではあるが有機物、無
機物、水分などが不可避的に付着し、これらの付着物が
、紡糸時の高温により熱分解、気化するほか、ポロンド
ープト石英におけるＢ２Ｏ３の分離、分解の助剤として
働くので、空孔１６と応力付与部材１４との界面におい
て気泡が発生し、場合により、その気泡が破裂する。

このような気泡残存、気泡破裂をともなう場合は、自明
の通り、定偏波光ファイバ１の内部構造が損なわれてし
まい、低損失で偏波特性の優れた定偏波光ファイバｌを
長尺かつ連続して製造するのが困難となる。

本発明は上述した技術的課題に鑑み、低損失で偏波特性
の優れた定偏波光ファイバを長尺かっ安定して製造する
ことのできる方法を提供しようとするものである。

１課題を解決するための手段１ 本発明は所期の目的を達成するため、光ファイバ母材が
コア部とクラッド部とを有していて、その光ファイバ母
材のクラッド部に、コア部の軸方向に沿う空孔が形成さ
れており、空孔内に応力付与部材が挿入された後の光フ
ァイバ母材を加熱延伸手段により紡糸して応力付与型定
偏波光ファイバを製造する方法において、酸化処理手段
、還元処理手段のうち、少なくとも一方の処理手段によ
り、上記光ファイバ母材の空孔および応力付与部材を処
理し、その後、当該光ファイバ母材を紡糸することを特
徴とする。

「作用Ｊ 本発明方法の場合、光ファイバ母材の空孔、応力付与部
材を、酸化処理、還元処理などで処理する。

本発明方法において、上記処理対象物を例えば酸化、還
元処理した場合、空孔の表面、応力付与部材の表面に付
着している異物が、はじめ酸化分解され、つぎに還元分
解されるので、紡糸時の気泡の発生原因が解消される。

処理対象物に付着している異物の種類によっては、酸化
処理のみを行ない、または還元処理のみを行なうほか、
酸化処理と還元処理とを複数回繰り返すこともある。

かくて所定の処理を終えた後、光ファイバ母材を紡糸し
て、欠陥のない定偏波光ファイバ、すなわち、低損失で
偏波特性の優れた定偏波光ファイバを長尺にしかも安定
して製造する。

「実　施　例Ｊ 本発明に係る応力付与型定偏波光ファイバの製漬方法を
、図示の実施例に基づいて説明する。

第１図、第２図において、石英系の光ファイバ母材１１
、応力付４部材１４は、前記第４図で述べたと同様の構
成を有する。

すなわち光ファイバ母材１１は、高屈折率のコア部１２
、低屈折率のクラッド部１３を有していて、クラッド部
１３には、コア部１２の軸方向に沿う複数の空孔１Ｂが
軸対称に形成されており、応力付与部材１４は、上記コ
ア部１２、クラッド部１３と軟化温度または熱膨張係数
が異なる材質からなる。

具体的−例として、コア部１２はゲルマニウムドープト
石英からなり、クラッド部１３は純粋石英からなり、応
力付与部材１４は１０〜３０重量％の８２０３を含有し
たボロンドープト石英からなる。

第２図に示すように、光ファイバ母材１１の上下両端に
は、石英製の下部重錘３０、石英製の支持バイブ３１が
それぞれ融着され、光ファイバ母材１１の空孔１６に挿
入された応力付与部材１４の上端には、石英製の上部重
錘３２が重積される。

さらに、上記支持バイブ３１の開口端（上端）には、第
１図に示すごとく、４体３３が気密に取りつけられ、当
該２１体３３には、酸化性ガスポンベ３４、還元性ガス
ポンベ３５、不活性ガスポンベ３６、真空ポンプ３７が
それぞれ配管３８．３８．４０．４１を介して接続され
る。

第１図において、下部重錘３０、支持バイブ３１゜上部
重錘３２などを備え、酸化性ガスポンベ３４、還元性カ
スポンベ３５、不活性ガスボンベ３６、真空ホンプ３７
などの各配管に接続された光ファイバ母材１１は、例え
ば電気ヒータからなるリング状の加熱器４２内に配置さ
れて支持される。

本発明方法では、加熱器４２内において光ファイ／へ母
材１１を酸化、還元処理し、その後、光ファイバ母材１
１を紡糸する。

酸化処理に際しては、はじめ、加熱器４２を介して光フ
ァイバ母材１１を４００℃以上、１３００°Ｃ未満の温
度に加熱するとともに、配管４１を備えた真空ポンプ３
７により、光ファイバ母材１１と相互に連通ずる支持バ
イブ３１内を真空引きする。

つぎに、酸化性ガスポンベ３４から配管３８を経由して
０２、ＣＩ２　などの酸化性ガスを支持バイブ３１内に
供給する。

こうして支持パイプ３１内に供給された酸化性ガスは、
光ファイバ母材１１の空孔１６、その空孔１６内の応力
付与部材１４など、これらの表面に付着している異物を
酸化分解する。

酸化処理後の還元処理に際しても、上記と同じく、はじ
め、光ファイバ母材１１を所定温度に保持し、支持パイ
プ３１内を真空引きする。

つぎに、還元性ガスポンベ３５から配管３９を経由して
Ｈ２、ＧＯなどの還元性ガスを支持パイプ３１内に供給
する。

こうして支持バイブ３１内に供給された還元性ガスは、
光ファイバ母材１１の空孔１６、その空孔１６内の応力
付与部材１４など、これらの表面に付着している異物を
還元分解する。

その後、光ファイバ母材１１を図示しない昇降手段によ
り支持して、当該光ファイバ母材１１をその下端から徐
々に加熱器４２内に挿入し、かつ、加熱器４２を介して
光ファイバ母材１１、応力付与部材１４を高温に加熱し
てこれらを融着一体化する。

以下は、前記第４図と同じく、光ファイバ母材１１を２
０００℃程度の紡糸炉２０内に低速挿入しつつ、当該加
熱により順次軟化された母材下端を高速で引きとり、か
かる紡糸直後の定偏波光ファイバｌをコーティングする
。

すなわち、上記加熱延伸手段により光ファイバ母材１１
を紡糸して、定偏波光ファイバ１を得るとともに、当該
紡糸直後の定偏波光ファイバ１を周知のダイス型コーテ
ィング器に引き通して、その外周にプラスチック製の被
覆層５を形成する。

本発明の他の実施例として、光ファイバ母材１１の空孔
１Ｂ、応力付与部材１４などに付着している異物の種類
により、酸化処理、還元処理のいずれか一方を行なうこ
とがあり、必要に応じて酸化処理と還元処理とを複数回
繰り返すこともある。

さらに酸化処理、還元処理を繰り返すとき、酸化性ガス
と還元性ガスとの反応を抑制するため。

各処理の前後において光ファイバ母材１１内の残留ガス
を不活性ガスによりパージすることがあり、かかるパー
ジ処理に際しては、不活性ガスポンベ３６から配管４０
を経由して支持パイプ３１内にＮ２などの不活性ガスを
供給する。

ｈ記者処理に際して光ファイバ母材１１を加熱する理由
は、異物の酸化分解反応、還元分解反応を十分に使道さ
せるためであり、その際の設定温度を４００℃以」二、
１３００℃未満としたのは、４００　’０未満において
加熱効果が不十分となること、および１３００℃以上に
おいて光ファイバ母材１１と応力付与部材１４とが軟化
により融着することをそれぞれ回避するためである。

つぎに、本発明方法の具体例とその比較例について説明
する。

具体例 光ファイバ母材１１として、ＶＡＤ法により作製された
ものを用いた。

かかる光ファイバ母材１１において、そのコア部１２は
、外径２．８ｍｍφのゲルマニウムドープト石英（Ｇｅ
０２−９　ｉ０７　）からなり、そのクラッド部１３は
、外径３５ｔｘｒａφの純粋石英（Ｓｉ０２）からなる
。

光ファイバＩＮ）材１１の空孔１６は、クラッド部１３
を超音波ドリルにより穿孔し、その孔内面を研磨して９
．５ｍｍφに仕上げた。

かかる光ファイバｆｒＬ材１１の上下両端には、石英製
の下部屯錘３０、石英製の支持パイプ３１を熱融着手段
により取りつけた。

応力付与部材１４は、ＶＡＤ法により作製されたポロン
ドープト石英（１９重漬浸Ｂ２０３−残部Ｓ　ｉ０２　
）からなる。

かかる応力付与部材１４は、外面研削、外面研磨により
仕−Ｌげられた後の外径が、９．５ｍｍφよりもわずか
に小さい。

つぎに、光ファイ／曳母材１１、応力付与部材１４をフ
ッ酸に浸漬して、これらの表面をわずかにエツチングし
、エツチング後の光ファイバ母材１１、応力付与部材１
４の表面を酸水素炎バーナにより火炎研磨した。

その後、光ファイバ母材１１、応力付与部材１４を第２
図のごとく組み合わせるとともに、その組み合わせたも
のを：Ｂ１図のようにセットした。

：５１図における処理では、加熱器４２を介して光ファ
イバ母材１１を８００℃に加熱し、以下に述べるように
Ａ工程〜Ｄ工程を実施した。

はじめ、へ工程とＢ工程とをＡ、Ｂ、Ａ、Ｂ・・・・−
・の順序で交互３回繰り返した後、Ａ工程、Ｃ工程をＡ
、Ｃの順序で各１回行なう。

つぎに、Ａ工程とＢ工程とをＡ、Ｂ、Ａ、Ｂ・・・・・
・の順序で交互３回繰り返した後、Ａ工程、Ｄ工程をＡ
、Ｄの順序で各１回行なう。

さらに、へ工程とＢ工程とをＡ、Ｂ、Ａ、Ｂ・・・・・
・の順序で交互３回繰り返した後、光ファイバ母材１１
を自然冷却した。

なお、上記Ａ工程は、配管４１を備えた真空ポンプ３７
により、光ファイバ母材１１と相互に連通ずる支持パイ
プ３１内を０．５トール（Ｔａｒｔ）に真空引きする工
程であり、上記Ｂ工程は、不活性ガスポンベ３６から配
管４０を経由して、光ファイバ母材１１と相互に連通ず
る支持パイプ３１内に不活性ガスＮ２を絶対圧力１．２
ｋｇ／ｃｍ２　にて封入する工程であり、上記Ｃ工程は
、還元性ガスポンベ３５から配管３９を経由して、光フ
ァイバ母材１１と相互に連通ずる支持パイプ３１内に還
元性ガスＨ２を絶対圧力１．２ｋｇ／ｃｍ２　にて封入
し、これを３０分間保持する工程であり、上記り工程は
、酸化性ガスポンベ３４から配管３８を経由して、光フ
ァイバ母材１１と相互に連通ずる支持バイブ３１内に酸
化性ガス０２を絶対圧力１．２ｋｇ／ｃｍ２にて封入し
、これを３０分間保持する工程である。

上述のごとく還元、酸化処理した後は、配管４１を経由
して、真空ポンプ３７により支持バイブ３１内を０．５
　トール（ｔｏｒｒ）に真空引きしつつ、１３００℃の
温度に保持された加熱器４２内に、光ファイバ母材１１
をその下端から徐々に挿入し、光ファイバ母材１１、応
力付与部材１４を相互に融着一体化した。

しかる後、光ファイバ母材１１を約２０００℃の温度に
保持された紡糸炉２０内に低速挿入しつつ、当該加熱に
より順次軟化された母材下端を高速で引きとり　（紡糸
張力１５ｇ）、かかる紡糸により外径１２５ＪＬ３φの
定偏波光ファイバｌを得るとともに、その紡糸直後の定
偏波光ファイバ１を熱硬化性樹脂（シリコーン樹脂）に
よりコーティングして、当該定偏波光ファイ／へ１の外
周に外径４００　ｇ　ｒｎφの被Ｙａ層５を形成した。

」二連した具体例の場合、定偏波光ファイバ】の外径変
動が±０．２牌ｍ、波長１．５５ｇｍにおける伝送ロス
が０．２９ｄＢ／ｋｍ、クコストークが一３０ｄＢ／ｋ
ｍとそれぞれ小さく、定偏波光ファイバ１の良品長が１
２ｋｍにも長尺化できた。

これは、光ファイバ母材１１、応力付与部材１４を酸化
、還元処理したことにより、その製造過程において異物
による気泡、破泡の起因が解消され、定偏波光ファイバ
ｌの内部に伝送特性、偏波４．ν性を阻害する物理的な
構造欠陥が発生しなかったからである。

比較例 具体例と同様の光ファイバ母材１１、応力付与部材１４
を組み合わせ、これを具体例と同様に紡糸ならびに被覆
して被覆層５を有する定偏波光ファイバ１を作製すると
き、既述の酸化処理、還元処理を省略した。

上述した比較例の場合、定偏波光ファイバ１の外径変動
が±２．０痔ｍ、波長１．５５４ｍにおける伝送ロスが
１．３ｄＢ／ｋｍ、クロストークが一７ｄＢ／ｋｍとそ
れぞれ大きく、定偏波光ファイバ１の良品長もわずか１
．３ｋｍであった。

これは、光ファイバ母材１１、応力付与部材１４を酸化
、還元処理しなかったことにより、その製造過程で異物
に起因した気泡、破泡が生じ、定偏波光ファイバ１の内
部に物理的な構造欠陥が生じたことによる。

ｒ発明の効果１ 以上説明した通り、本発明方法によるときは、光ファイ
バ母材の空孔、゛応力付与部材を酸化処理し、または還
元処理し、あるいは酸化、還元処理し、その後、光ファ
イバ母材を紡糸するから、低損失で偏波特性の優れた定
偏波光ファイバを長尺かつ安定して製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る応力材ケ型定偏波光ファイバの製
造方法を例示した概略説明図、第２図は同上における光
ファイバ母材と応力付与部材との組み合わせ状態を示し
た断面図、第３図は被覆された定偏波光ファイバの断面
図、第４図は定偏波光ファイバの紡糸例を示した要部斜
視図である、１・・・・・・定偏波光ファイバ ２・・・拳・・コア ３・・・・・・クラッド ４・・・・・・応力付与部 ５・・・・・・被覆層 １１・・・・・・光ファイバ母材 １２・・・・・・コア部 １３・・・・・・クラッド部 １４・・・・・・応力付４部材 １６・・・・・・空孔 ２０・・・・・・紡糸炉 ３０・・・・・・下部重錘 ３１・・・・・・支持パイプ ３２・・・・・・上部重錘 ３３・・・・・・蓋体 ３４・・・・・・酸化性ガスボンベ ３５・・・・・・還元性ガスボンベ ３６・・・・・・不活性ガスボンベ ３７・・・・・・真空ポンプ ３日・・・・・・配管 ３９・・・・・・配管 ４０・・・・・・配管 ４１・・・・・・配管 ４２・・・・・・加熱器 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第　ｆ　　Ｂ”コ ＼３０ 瀉　３− 第　２− 第　４　：フ 「ゝ１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ母材がコア部とクラッド部とを有して
   いて、その光ファイバ母材のクラッド部に、コア部の軸
   方向に沿う空孔が形成されており、空孔内に応力付与部
   材が挿入された後の光ファイバ母材を加熱延伸手段によ
   り紡糸して応力付与型定偏波光ファイバを製造する方法
   において、酸化処理手段、還元処理手段のうち、少なく
   とも一方の処理手段により、上記光ファイバ母材の空孔
   および応力付与部材を処理し、その後、当該光ファイバ
   母材を紡糸することを特徴とする応力付与型定偏波光フ
   ァイバの製造方法。
2. （２）光ファイバ母材の空孔、応力付与部材を処理する
   とき、光ファイバ母材を４００℃以上、１３００℃未満
   の温度に加熱する請求項１に記載の応力付与型定偏波光
   ファイバの製造方法。