JPH03200124A - 光ファイバおよびその製造方法 - Google Patents

光ファイバおよびその製造方法

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JPH03200124A
JPH03200124A JP1344145A JP34414589A JPH03200124A JP H03200124 A JPH03200124 A JP H03200124A JP 1344145 A JP1344145 A JP 1344145A JP 34414589 A JP34414589 A JP 34414589A JP H03200124 A JPH03200124 A JP H03200124A
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JP
Japan
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optical fiber
fiber
pipe
cladding
core
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Pending
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JP1344145A
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English (en)
Inventor
Shigeru Hirai
茂 平井
Minoru Watanabe
稔 渡辺
Takashi Kogo
隆司 向後
Masayuki Shigematsu
昌行 重松
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03200124A publication Critical patent/JPH03200124A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/02Pure silica glass, e.g. pure fused quartz
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/60Silica-free oxide glasses

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

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〕 本発明は希土類元素或いは遷移金属元素等の活性元素を
添加して、光増幅或いはレーザー光発振機能を有するよ
うにした光ファイバと、その製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、E「 (エルビウム)、Nd(ネオジウム)元素
などの希土類元素或いはTI  (チタン)。
Cr  (クロム)の元素を添加した固体レーザーが、
数多く開発されてきた。例えば、Er :YAGレーザ
−Nd:YAGレーザ−、Er:YALOレーザー、E
r  : YLF (LI YF4) レーザーなどが
既に開発され、一部で実用化されている。
一方、現在、石英ガラス系或いはフッ化物ガラス系光フ
ァイバの製造技術が飛躍的に進展し、光通信用或いは計
測用導波路として、光ファイバは広い範囲で実用化され
ている。かねてより、■レーザーの小型化、■レーザー
と光ファイバとの結合損失の低減、という要望があり、
先ファイバという形態のレーザー及び光増幅デバイスの
開発が望まれていた。このため、希土類を添加した石英
系ガラス及びフッ化物ガラス光ファイバが開発され、フ
ァイバレーザー或いは光増幅用として実用化が進められ
ている。
石英系光ファイバの場合は、主にEr、Nd元素が添加
され、波長1.3μm、1.55μm帯の光増幅に用い
られている。フッ化物光ファイバの場合は、主にEr、
Nd、Ho  (ホルミウム)元素が添加され、1.5
5μm或いは2.74μm、1.05μm或いは1.3
46μm。
1.38μm或いは2.08μmの波長帯で、ファイバ
レーザー或いは光増幅用デバイスとして開発されている
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、石英系光ファイバの場合には、伝送可能
な光の波長はたかだか2μmまでであり、2μm以上の
波長を有する光の増幅及びレーザー発振には不適当であ
る。これに対しフッ化物光ファイバの場合には、波長4
μmまでの光も伝送し、同波長までの光増幅及びレーザ
ー発振用に適している。しかし、フッ化物光ファイバは
強度的に非常に弱く、実用化のためは信頼性向上という
大きな課題が残されている。
本発明は上記の課題を解決した光ファイバと、その好適
な製造方法を実現することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る光ファイバは、コア部が酸化アルミニウム
を主たる構成原料とし、かつ光増幅能を何し得る活性元
素(例えば希土類元素、遷移金属)が所定濃度添加され
て構成されていることを特徴とする。ここで、クラッド
部が石英ガラスを主たる構成原料として構成されている
としてもよい。
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、酸化アル
ミニウムを主たる構成原料とし、かつ光増幅能をHし得
る活性元素が所定濃度添加されて構成されたコア用ロッ
ドを、石英ガラスを主たる構成原料とするクラッド用パ
イプに挿入して形成されたプリフォームを、線引き炉に
セットする第1の工程と、プリフォームを一端より加熱
、軟化させて光ファイバを線引きする第2の工程とを備
えることを特徴とする。ここで、第2の工程は、クラッ
ド用パイプの内部を真空とし、または圧力を調整しなが
ら線引きする工程としてもよく、線引きに際してクラッ
ド用パイプの内部をl\ロゲンを含む雰囲気とする工程
としてもよい。
〔作用〕
本発明の光ファイバでは、紫外域から波長3μm程度の
赤外域まで、良好な透過率を有する酸化アルミニウムと
主たる構成原料として、コアを構成している。このため
、石英系ファイバよりも赤外光の透過率が向上し、赤外
光の光増幅及びレーザー発振が可能となる。また、例え
ばクラッドの材質として石英ガラスを用いることにより
、ファイバ強度は通常の石英ファイバとほぼ同程度とす
ることが可能である。
一方、本発明の光ファイバの製造方法では、いわゆるロ
ッドインチューブ法で上記光ファイバを製造し得る。こ
こで、クラッド用パイプの内部を真空とし、あるいはハ
ロゲン雰囲気としておけば、コアとクラッドの間の界面
不整を低減できる等の効果がある。
〔実施例〕 具体的な実施例の説明に先立ち、本発明の基本概念を説
明する。
第1図は実施例の光ファイバ20を示し、中心部のコア
21と周辺部のクラッド22からなる。
コア21は酸化アルミニウムを主たる構成原料として微
量の活性元素を含む。この活性元素の例としては、希土
類元素や遷移金属が挙げられる。また、活性元素の添加
量があまり多いと「会合」が生じて光増幅能が得られな
くなるので、適宜の量に調整される。クラッド22は石
英ガラスからなり、これによって高い物理的強度が保た
れる。
このような光ファイバ20を作製するためには、基本的
には石英ガラスからなるクラッド用パイプに酸化アルミ
ニウムからなるコア用ロッドを挿入し、ロッドイン線引
してファイバ化すればよいが、好適にはコア用ロッドを
クラッド用パイプ内に真空封入した母材を用いて線引き
・ファイバ化するか、又は一端が閉じられたクラッド用
パイプ内にコア用ロッドを挿入し、そのパイプ内を真空
引きしながら線引き・ファイバ化するのが好ましい。
ここで、低損失な光ファイバを作製するためには、コア
とクラッドとの界面の不整及び吸着したOHgを抑制・
低減する必要があるので、この目的のため、クラッド用
パイプにコア用ロッドを挿入した後、石英ガラス又は酸
化アルミニウムに対してエツチング能力を有する反応系
ガスや脱水作用を有する反応性ガスを、クラッド用パイ
プ内面とコア用ロッド表面との間にパージして処理する
のが好ましい。また、これらのガスは加熱状態でパージ
するのが好ましく、具体的には、CU 2゜5OCI 
 、NF  、SF  、SIF  、F2゜2   
  3     6       4BCΩ 、BF、
C(14などのガスを挙げる3 ことができ、これらのガスを一種以上用いるようにすれ
ばよい。
一方、本発明に係る光ファイバを線引きする際の線引き
炉内温度は、1900〜2200’Cの範囲とするのが
よい。なお、ここでの線引き炉内温度は、例えば線引き
炉のヒータの中央に配置した熱電対で測定した温度をと
ればよい。この線引き炉内温度が1900℃未満である
と、酸化アルミニウムが十分に軟らかくならずに紡糸で
きず、2200℃を超えると石英ガラスが軟らかすぎて
アルミナが石英パイプを押し破り、紡糸化する前に液状
の塊として落下してしまう等の問題が発生し、共に好ま
しくない。
以下、本発明を実施例に基いて詳しく説明する。
(実施例1) 第2図に示すように、外径26mm、肉厚5+am。
長さ150mmの石英ガラスからなるクラッド用パイプ
1の中に、外径10m■、長さ70龍のHo元索を20
0 pp11添加したアルミナを主たる構成原料とする
コア用ロッド2を挿入し、さらにそのロッド2の一端側
に融盾封入用の石英ガラスブロック3を挿入する。この
状態で、パイプ1の一端から脱水用ガスとして、150
0〜1700℃に加熱したC 1’ 2をパージし、パ
イプ1の内面及びロッド2の表面で脱水反応を終了させ
る。その後、バルブ4を開としてポンプ5により真空引
きしながら、H2102炎6によりパイプ1の一端部を
融着密封し、さらに他端側の石英ブロック3の部分をH
10゜炎で加熱して密封し、クラッド部が石英ガラス、
コア部がアルミナからなる光フアイバ用母材を得た。
この母材の石英ブロック3側の端部に、第3図に示すよ
うにダミー棒7を固着し、図示のように線引き炉8に配
置し、炉内温度を2020℃にセットしたところ、落し
種が落下した。その後、炉内温度を2025℃にして線
速25m/分、ファイバ径125μmのファイバを1)
cm線引きした。
なお、同様な光フアイバ用母材を同様に腺引き炉に配置
し、炉内温度を1900℃未満としたところアルミナ製
コアが変形せず、又、炉内温度が2200℃を超えたと
ころではアルミナ製コアが液状になって落下してしまい
、共に線引きができない状況であった。
得られたファイバを第4図の様なレーザー発振系にセッ
トした。第4図において、ボンピング用し−ザー先源3
1としてA「レーザー(488n■、CW発振)を用い
た。ポンピング用レーザー光源3]側のミラー32は、
レーザー発振波長2μm付近の波長を有する光に対して
は反射率99.5%、ボンピングレーザー光波長488
nmの光に対しては反射率60%のものを用いた。レー
ザー発振出力側のミラー33としては、レーザー発振波
長2μm付近の光に対しては反射率95%のものを用い
た。なお、光ファイバ20の長さは1mとした。ボンピ
ングレーザー光強度を増加させていったところ、第5図
に示す様に、2.08μm付近の波長を有するレーザー
光の発振が認められた。
(実施例2) 一端を封じた外径26m諺、肉厚6龍、長さ200II
IIlの石英ガラスからなるクラッド用パイプと、外径
1.0mm、長さ70IIIIIのNd元索を300p
p+m添加したアルミナ製のコア用ロッドとを用いて、
第3図に示すように、ロッドインチューブ線引きを行っ
た。すなわち、まず、一端を閉じた石英クラッド用パイ
プIAにアルミナコア用ロッド2Aを挿入し、又、パイ
プIAの他端にダミーパイプ9を融着する。そして、石
英パイプIAの内壁に、ロッド2Aのずり上りを防止す
るため石英ガラスブロック10を融着する。次に、ダミ
ーパイプ9を端部にジヨイント11を付けてこのジヨイ
ント11からアスピレータ12により真空引きを行える
ようにして線引き炉8に設置した。なお、実施例1と同
様に、パイプIA内に予め1500〜1700℃に加熱
した0g2脱水ガスを流し込み、パイプIAの内面及び
ロッド2Aの表面に付着したOH基を十分に除去した。
その後、アスピレータ12に送るN2ガスの流量を調節
して、パイプIA内を約500 m+*Hgに真空引き
しながら、ロッドインチューブ線引きを行い、7148
11258m1長さ2klのファイバを得た。
得られたファイバを1mの長さで取り出し、第4図と同
様なレーザー発振系にセットした。ボンピングレーザー
光の強度を増加させていったところ、1.3μm付近の
波長を有するレーザー光の発振が認められた。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した通り本発明によれば、紫外域から
波長3μm程度の赤外域まで、良好な透過率を有する酸
化アルミニウムと主たる構成原料としてコアを構成して
いるため、石英系ファイバよりも赤外光の透過率が向上
し、赤外光の光増幅及びレーザー発振が可能となる。ま
た、クラッドの材質として石英ガラスを用いることによ
り、ファイバ強度は通常の石英ファイバとほぼ同程度と
することが可能である。
一方、本発明の光ファイバの製造方法では、いわゆるロ
ッドインチューブ法で上記先ファイバを製造し得る。こ
のとき、クラッド用パイプの内部を真空とし、あるいは
ハロゲン雰囲気としておけば、コアとクラッドの間の界
面不整を低減できる等の効果があるので、伝送損失を低
減できる。
酸化アルミニウムは3μm付近の波長の光に対して透過
性が高いため、特に波長2〜3μm帯のレーザー発振用
ファイバ或いは光増幅用ファイバに(す用すると効果的
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係る光ファイバの製造方法の
斜視図、第2図は母材の作製工程を示す図、第3図は光
ファイバの紡糸工程を示す図、第4図は光ファイバを用
いたレーザー発振系の構成図、第5図は第4図のレーザ
ー発振系の出力特性図である。 1、IA・・・石英ガラス製クラッド用パイプ、2.2
A・・・酸化アルミニウム製コア用ロッド、20・・・
光ファイバ、21−・・コア、22・・・クラッド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、コア部が酸化アルミニウムを主たる構成原料とし、
    かつ光増幅能を有し得る活性元素が所定濃度添加されて
    構成されていることを特徴とする光ファイバ。 2、クラッド部が石英ガラスを主たる構成原料として構
    成されている請求項1記載の光ファイバ。 3、酸化アルミニウムを主たる構成原料とし、かつ光増
    幅能を有し得る活性元素が所定濃度添加されて構成され
    たコア用ロッドを、石英ガラスを主たる構成原料とする
    クラッド用パイプに挿入して形成されたプリフォームを
    、線引き炉にセットする第1の工程と、 前記プリフォームを一端より加熱、軟化させて光ファイ
    バを線引きする第2の工程と を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法。 4、前記第2の工程は、前記クラッド用パイプの内部を
    真空とし、または圧力を調整しながら線引きする工程で
    ある請求項3記載の光ファイバの製造方法。 5、前記第2の工程は、線引きに際して前記クラッド用
    パイプの内部をハロゲンを含む雰囲気とする工程である
    請求項3記載の光ファイバの製造方法。 6、前記第2の工程は、1900℃〜 2200℃の温度で線引きする工程である請求項3記載
    の光ファイバの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519974B1 (en) * 1996-06-10 2003-02-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for fabricating an optical fiber by simultaneous preform fusing and fiber drawing
JP2005314179A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ母材の製造方法と光ファイバ、及び光ファイバの製造方法

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