JPH03247529A - 光ファイバ用母材の製造方法 - 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〕 本発明は光ファイバ用母材の製造方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

エルビウム（Ｅｒ　）のような希土類元素や遷移金属は
、石英系光ファイバなどにドープされることで光増幅能
を有する。すなわち、このような活性元素イオンは励起
光を受けるとエネルギーレベルに反転分布が生じ、励起
光に比べてより長波長（低エネルギー）の信号光に対し
て光増幅能を発揮する。このようなＥ「ドープ石英系光
ファイバは、従来はＭＣＶＤ法によって作製された母材
から線引きされている。すなわち、まず純シリカなどか
らなるガラスパイプが用意され、この内面に低屈折率化
のためのフッ素を含んだ５１０２の多孔質層が形成され
る。次に、この上に高屈折率化のためのドーパント（例
えばゲルマニウム）と活性元素（例えばエルビウム）を
含んだ５１０２の多孔質層が形成される。そして、加熱
によってガラス化され、光ファイバ紡糸用の母材とされ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の従来技術では、下記のような欠点
があった。

第１に、光ファイバのコアとなるべき部分だけでなく、
クラッドとなるべき部分についても、ガラスパイプの内
面に多孔質層を形成するようにしているので、コア・ク
ラツド比の制御が極めて困難になっている。第２に、上
記のようなＭＣＶＤ法を用いると、長尺の母材を作製す
るためのスス付けに、長い時間を要する欠点がある。第
３に、多孔質層の厚さが長手方向で変動しやすいため、
結果的に光ファイバのコアおよびクラッドに外径変動が
現われてしまう。

そこで本発明は、上記従来技術の有していた問題点を解
決することのできる新規な光ファイバ用母材の製造方法
を提供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用母材の製造方法は、例えば５
１０２を主成分とする多孔質のプリフォームを、ＶＡＤ
法やゾル・ゲル法により作製する第１の工程と、光増幅
能を持つ活性元素を溶媒中に含む溶液をプリフォームに
含浸させ、乾燥等により溶媒を揮散させて活性元素を添
加した透明ガラスのコアロッドを作製する第２の工程と
、このコアロッドを当該コアロッドよりも低屈折率のガ
ラスパイプ中に挿入し、加熱して一体化することにより
光ファイバ用母材を作製する第３の工程とを備えること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、多孔質のプリフォームは活性元素を含
む溶液が含浸させられることにより、適宜の量で光増幅
能を有しうる活性元素が添加される。したがって、これ
を透明ガラス化し、ガラスパイプと一体化することによ
り、コアに活性元素イオンをドープした光ファイバ用母
材が作製される。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例に係る光ファイバ用母材の製造
方法の工程図である。まず、ＶＡＤ法を用いることによ
り、多孔質のプリフォーム１が用意される。このプリフ
ォーム１はダミーロッド２の先端に形成され、例えばド
ーパントとしてＧｅＯを含むＳｉＯ□により構成される
。なお、■ＡＤ法によるプリフォーム１の作製自体は公
知であるので、その説明を省略する。プリフォーム１の
作製はＶＡＤ法に限らず、例えばゾル争ゲル法を用いて
もよい。

次に、このプリフォーム１を１４５０℃前後まで加熱し
、カサ密度を０　、　６〜１　、　３　ｇ　／　ａｎ　
３となるようにする。この理由は、カサ密度が０．６ｇ
　／　ａｍ　”より小さくなると、溶液を含浸させる際
にくずれてしまい、１．３ｇ／ａｎ３より大きくなると
、多孔質体の隙間が小さくなりすぎて、活性元素が十分
に中まで浸透しないからである。これにより、プリフォ
ーム１は第１図（ｂ）示す如く、やや細径化される。し
かる後、第１図（Ｃ）に示す如く、容器３に活性元素を
含んだアルコール溶液４を用意し、ここにプリフォーム
１を入れる。

すると、プリフォーム１は多孔質であるので、活性元素
はその内部までしみ込んでいく、ここで、アルコール溶
液４は０．　　ＯＯ５ｓｏｌ　／ｆｌ’のＥｒ０ｇ３を
含むエタノールを用いることができ、例えば−昼夜かけ
て含浸させられる。

次に、プリフォーム１はアルコール溶液４から取り出さ
れて乾燥される。これにより、溶媒であるエタノール分
は揮散され、Ｅ　ｒ　ＣＩＩ　ｓがプリフォーム１にま
んべんなく残留する。その後、真空中で１６００℃に加
熱し、３０分はどの時間をかけてプリフォーム１を透明
ガラス化し、コア用のガラスロッド１０とする（第１図
（ｄ）図示）。

そして、必要に応じて酸水素バーナーで加熱することに
より、所定の長さまで延伸する。

次に、透明ガラスパイプ２１を用意し、この中に前述の
ガラスロッド１０を挿入する。ここで、透明ガラスパイ
プ２１の両側にはダミーバイブ２２が連結されており、
この内面に形成された突起２４を介してガラスロッド１
０は透明ガラスパイプ２１中に安定的に保持される。な
お、ガラスロッド１０の外径が４．５ｍｍ程度であると
きは、透明ガラスパイプ２１の内径は５．Ｏｎ＋程度、
外径は２５．Ｏｍｍ程度に設定される。ここで、コア全
体に活性元素を含んだファイバを所望する時は、透明ガ
ラスパイプ２１として、例えばＦ（フッ素）をドープし
た該コアロッドよりも低屈折率のバイブを用いれば良い
。また、コアの中心部のみに活性元素を含んだそれを所
望する時は、バイブ２１の屈折率をガラスロッド１０と
同等の屈折率を有するバイブでコラップスすることによ
りこれをコアロッドとして、次に再び第１図（ｅ）と同
様にしてクラッド用バイブと一体化したものを用いれば
良い。このクラッド用バイブは、ガラスロッド１０及び
透明ガラスパイプ２１よりも低屈折率である。

ここで、ガラスロッド１０と透明ガラスパイプ２１を一
体化するに先立って、あるいはコア用プリフォームをク
ラッド用バイブと一体化するに先立って、これらの外周
を研磨することができる。

このため、長平方向の構造変動が生じるのを容易に克服
することが可能になっている。また、コア／クラツド比
の調整も容易になり、その比が所望の値より大きければ
外周研磨すればよいし、小さければクラッド相当部と同
等の屈折率を有するバイブで、１〜複数回コラップスす
ればよい。活性元素としての希土類元素としては、Ｅｒ
のほか、Ｎｄ　　（ネオジム）、Ｔｇ（ツリウム）、Ｙ
ｂ（イッテルビウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｄｙ（
ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｔｂ（テルビ
ウム）、Ｓｓ（サマリウム）、Ｅｕ（ユウロピウム）の
うちから一種を用いてもよいし、これらを組み合せても
よい。

次に、本発明者らによる具体的な実施例を説明する。

〈実施例１〉 本発明に示した方法でファイバプリフォームを作製し、
これを線引して第２図に示す構造を有するＥｒ　ドープ
光ファイバを作製した。この光ファイバに波長１．４９
μｍの励起光及び波長１．５３５μｍの信号光を入射さ
せ、信号光の増幅度を調べた。そうしたところ、ファイ
バ長が１５．５ｍで９．２ｄＢの増幅が得られた。この
時に入射された励起光のパワーは１２．７ｍＷであった
。

〈実施例２〉 更に本発明の方法を用いて、第３図に示すようにコア径
のほぼ半分（面積で１／４）の領域にＥｒがドープされ
た光ファイバを作製した。そして、実施例１と同様にし
て波長１．５３５μｍの信号光の増幅特性を調べた。そ
の結果、ファイバ長が５０ｍで２３．０ｄＢの増幅が得
られた。この時の入射励起光のパワーは１６．０ｍＷで
あった。実施例１，２から、単位励起光パワーあたりの
増幅度は、Ｅｒをコアの中心にのみ添加したものの方が
大きいことがわかる。

〈実施例３〉 実施例１で用いた光ファイバに、励起光として波長０．
８３μｍの光、信号光に波長１．５３５μｍの光を入射
させたところ、ファイバ長が１７ｍで４．８ｄＢの信号
光増幅となった。これに対し、ファイバ構造を同じにし
て、コアにＥｒを３００ｐｐｍ（実施例２と同じ）添加
し、ｙｂを３０００ｐｐｍ添加したファイバを用いて同
様の実験をしたところ、長さ１７ｍで信号光が１０．１
ｄＢ増幅した。なお、入射励起光パワーは双方とも１１
．３ｍＷであった。

このことから、増感剤（励起効率を上げるためのもの）
であるｙｂを加えることによって、信号光の増幅度が大
きくなるのがわかる。なお、ここではＥｒ−Ｙｂ系につ
いて述べたが、このような現象の起こる系は、これに限
られたものではない。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明によれば、多孔質のプ
リフォームは活性元素を含む溶液が含浸させられること
により、適宜の量で光増幅能を有しうる活性元素が添加
される。したがって、これを透明ガラス化し、ガラスパ
イプと一体化することにより、コアに活性元素イオンを
ドープした光ファイバ用母材が作製される。

【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用母材の製造
方法を示す工程図、第２図および第３図は本発明の具体
的実施例を説明する図である。 １・・・プリフォーム、２・・・ダミーロッド、３・・
・容器、４・・・アルコール溶液、１０・・・ガラスロ
ッド、２１・・・透明ガラスパイプ、２２・・・ダミー
パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多孔質のプリフォームを作製する第１の工程と、光
   増幅能を持つ活性元素を溶媒中に含む溶液を前記プリフ
   ォームに含浸させ、その後に前記溶媒を揮散させて透明
   ガラスのコアロッドを作製する第２の工程と、前記コア
   ロッドをこれよりも低屈折率のガラスパイプ中に挿入し
   、加熱して一体化することにより光ファイバ用母材を作
   製する第３の工程とを備えことを特徴とする光ファイバ
   用母材の製造方法。 ２、前記第２の工程で得られたコアロッドを、これと略
   同等の屈折率を有するガラスパイプ中に挿入しコラップ
   スして一体化し新たなコアロッドとする工程を更に備え
   、その後に前記第３の工程を行なう請求項１記載の光フ
   ァイバ用母材の製造方法。 ３、前記第１の工程は、ＶＡＤ法もしくはゾル・ゲル法
   により前記プリフォームを作製する請求項１または２記
   載の光ファイバ用母材の製造方法。 ４、前記活性元素が希土類元素または遷移金属元素であ
   る請求項１または２記載の光ファイバ用母材の製造方法
   。