JPH06247734A - 偏波面保存光ファイバ用母材の製造方法 - Google Patents

偏波面保存光ファイバ用母材の製造方法

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JPH06247734A
JPH06247734A JP5036689A JP3668993A JPH06247734A JP H06247734 A JPH06247734 A JP H06247734A JP 5036689 A JP5036689 A JP 5036689A JP 3668993 A JP3668993 A JP 3668993A JP H06247734 A JPH06247734 A JP H06247734A
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JP
Japan
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optical fiber
maintaining optical
polarization
base material
preform
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JP5036689A
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Hiroshi Hihara
弘 日原
Tsugio Sato
継男 佐藤
Kazuaki Yoshida
和昭 吉田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Furukawa Electric Co Ltd
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    • 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
    • C03B37/0128Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass
    • C03B37/01282Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass by pressing or sintering, e.g. hot-pressing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、偏波面保存光ファイバとした際に主
軸の決定が容易であり、気泡の発生および不純物の混入
がなく、しかもクラック等の発生しない高品質の偏波面
保存光ファイバ用母材を効率よく得ることができる偏波
面保存光ファイバ用母材の製造方法を提供することを目
的とする。 【構成】石英系材料からなるコア材の外周に、石英系粉
末を用いて断面が楕円形状であるクラッドを形成するこ
とにより多孔質母材を作製し、前記多孔質母材を精製・
透明ガラス化することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光センサ等に
用いる偏波面保存光ファイバ用母材の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の偏波面保存光ファイバには、いわ
ゆるパンダ型偏波面保存光ファイバと、断面が楕円形状
である応力付与部を有する光ファイバ(以下、楕円型偏
波面保存光ファイバと省略する)とがある。
【0003】楕円型偏波面保存光ファイバ用母材の製造
方法としては、MCVD(ModifiedChemical Vapor Dep
osition)法やVAD(Vapor phase Axial Depositio
n)法等の気相法で断面が真円形状である光ファイバ用
母材を作製し、これに切削加工・研削加工を施して断面
を楕円形状にする方法や、断面が楕円形状のジャケット
層を形成する工程を含む方法等が挙げられる。
【0004】例えば、後者の方法では、図5に示すよう
に、石英管51の内周面にMCVD法でジャケット層5
2となるガラス膜(P2 5 −B2 3 −SiO2 )を
内付けし、VAD法により作製した一部のクラッドを有
するコアロッド53を石英管51に挿入し、酸水素バー
ナー54を用いてガラス膜とコアロッド53とを融着一
体化することにより楕円型偏波面保存光ファイバ用母材
を作製する。これを線引きすることにより、図6に示す
断面の偏波面保存光ファイバを得る。なお、石英管51
の内周面に形成するガラス膜を内付けする場合、ジャケ
ット層52の長軸に対応する部分の膜厚を大きくするこ
とにより、ジャケット層52は断面楕円形状になる。ま
た、この場合、石英管51がサポート部となる。
【0005】また、楕円型偏波面保存光ファイバ用母材
の製造方法の他の例としては、図7(A)に示すよう
に、VAD法でコア71およびクラッドの一部72を形
成し、これを透明ガラス化して、図7(B)に示すよう
に、コアロッド73を作製し、図7(C)に示すよう
に、コアロッド73の外面を研削し、図7(D)に示す
ように、これにVAD法でクラッド74を形成し、これ
を透明ガラス化することにより楕円型偏波面保存光ファ
イバ用母材を作製する。この方法によれば、図7(E)
に示すように、コア71の断面形状も楕円形状となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法のように、
MCVD法にて石英管内面に周方向に膜厚の異なるジャ
ケット層を形成することは非常に難しく、またVAD法
を用いた場合には、透明ガラス化された部分を切削加工
や研削加工すると、偏波面保存光ファイバ用母材にクラ
ック等が発生し易い。また、研削面に研磨処理等を施す
必要があるので、非常に手間がかかる。したがって、生
産性が悪くなり、製造コストが高くなる。
【0007】また、図5に示す方法で作製された楕円型
偏波面保存光ファイバ用母材を線引きしてなる偏波面保
存ファイバは、図6に示すように外形が真円形状であ
る。光ファイバを偏波面保存ファイバとして機能させる
ためには、偏波を保存する方向(以下、主軸と称する)
に偏光を入射させる必要がある。外径が真円形状である
光ファイバにおいてこの主軸を特定することは、実際に
は非常に困難であり、高価な装置が必要となる。
【0008】さらに、図5に示す方法においては、コア
ロッド53とジャケット層52とを融着一体化させる際
に、両者の界面に気泡が発生し易く、石英管51に含ま
れるH2 O等の不純物の影響を受け易い。このため、こ
の方法により得られた偏波面保存光ファイバ用母材から
線引きされた偏波面保存光ファイバは損失が大きいもの
となる。
【0009】また、図7に示す方法においては、コアロ
ッド73を研削する際、モード複屈折率を上げるために
コア71の近傍までクラッド72を研削する必要があ
る。このため、研削時にコア71に不純物が混入してし
まう恐れがある。しかも、研削面の傷等が偏波面保存光
ファイバにおいて構造不完全損失として現れる。また、
研削加工を行うために生産性が悪くなる。
【0010】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、偏波面保存光ファイバとした際に主軸の決定が容
易であり、気泡の発生および不純物の混入がなく、しか
もクラック等の発生しない高品質の偏波面保存光ファイ
バ用母材を効率よく得ることができる偏波面保存光ファ
イバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、石英系材料か
らなるコア材の外周に、石英系粉末を用いて断面が楕円
形状であるクラッドを形成することにより多孔質母材を
作製し、前記多孔質母材を精製・透明ガラス化すること
を特徴とする偏波面保存光ファイバ用母材の製造方法を
提供する。
【0012】ここで、石英系材料としては、GeO2
をドープしたシリカ粉末等を用いることができる。コア
材とは、気相法により作製されたコアロッド単独、コア
ロッドの外周にクラッドの一部を形成してなるロッドを
意味する。
【0013】石英系粉末としては、シリカ粉末、B(ホ
ウ素),P(リン),F(フッ素),Ge(ゲルマニウ
ム)等をドープしたシリカ粉末等を用いることができ
る。なお、これらのシリカ粉末は、均一な成形体を得る
ために、スプレードライ法等の方法を用いて所望の粒径
に造粒することが好ましい。
【0014】コア材の外周にクラッドを形成する方法と
しては、静水圧加圧成形法(CIP法)、スリップキャ
スト法、MSP法、並びに押出成形法を用いることがで
きる。すなわち、静水圧加圧成形法は、成形ゴム型の中
心にコア材を設置し、成形ゴム型内に石英系粉末を充填
し、成形ゴム型を静水圧加圧して多孔質母材を成形する
方法である。スリップキャスト法は、気孔を有し通気性
がある鋳型の中心にコア材を設置し、鋳型内に石英系粉
末、分散剤、および水からなるスラリーを注入し、鋳型
の気孔を通してスラリー中の溶媒を除去して多孔質母材
を成形する方法である。押出成形法は、コア材の外周に
石英系粉末、水、およびメチルセルロース等の有機バイ
ンダーからなる可塑性材料を押出成形機で成形する方法
である。
【0015】断面が楕円形状であるクラッドを形成する
手段としては、静水圧加圧成形法においては断面が楕円
形状である成形ゴム型を使用すること、スリップキャス
ト法においては断面が楕円形状である鋳型を使用するこ
と、押出成形法においては断面が楕円形状である口金を
使用することである。
【0016】精製・透明ガラス化は、通常行われる条件
において行う。なお、精製とは、脱脂、脱水および不純
物除去を目的とする処理を意味する。
【0017】
【作用】本発明の偏波面保存光ファイバ用母材の製造方
法では、石英系粉末を用いて断面が楕円形状であるクラ
ッドを形成することにより多孔質母材を作製することを
特徴としている。このため、多孔質母材の断面は楕円形
状となる。したがって、この偏波面保存光ファイバ用母
材を線引きして作製される偏波面保存光ファイバは、断
面が楕円形状となる。その結果、容易に主軸を決定する
ことができる。
【0018】また、本発明の方法によれば、直接断面が
楕円形状であるクラッドを形成することができるので、
切削加工、研削加工を施す必要がなくなる。これによ
り、不純物の混入、気泡の発生、クラックの発生を確実
に防止することができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。
【0020】実施例1 図2は本発明において、その一方法である静水圧加圧成
形法を用いた装置を示す概略図である。
【0021】まず、成形ゴム型の下蓋21の中心部に、
石英ガラスからなる支持ロッド22が両端に接続された
コアロッド23を設置した。また、下蓋21に断面形状
が楕円である型本体24を設置した。なお、コアロッド
23には、VAD法によりコアとクラッドの一部からな
り、クラッド/コア外径比は3であり、比屈折率差は
0.45%であるものを使用した。また、型本体24に
は、長径が45mm、短径が11.3mmであり、楕円度が
0.6のものを使用した。
【0022】次いで、型内の空間に、気相法で作製さ
れ、酸化ホウ素(B2 3 )を10モル%含むシリカ粉
末25を充填した。なお、充填は、図示しない振動機に
より下蓋21を振動させながら行った。次いで、型本体
24の開口部を上蓋26により閉塞した。
【0023】この成形ゴム型を高圧容器27内に設置
し、成形圧力1000kgf/cm2 で1分間加圧した。な
お、この加圧の際の圧媒には水28を用いた。成形後、
高圧容器27から成形ゴム型を取り出し、上蓋26を外
して多孔質成形体を取り出した。この多孔質成形体は、
コアロッド23の外周に断面が楕円形状の応力付与部が
形成されてなるものである。この多孔質成形体にはクラ
ック等の発生は認められず、コアロッド23の破断も確
認されなかった。この多孔質成形体にHe,Cl2雰囲
気中、温度1000℃で精製処理と透明ガラス化処理を
同時に施してガラス体を得た。得られたガラス体の楕円
度は0.56であった。
【0024】次いで、得られたガラス体を、長径が70
mm、短径が30mmであり、楕円度が0.4である断面が
楕円形状の型本体を有する成形ゴム型に上記と同様にし
て設置した。このとき、ガラス体断面の長径方向と型本
体断面の短径方向が揃うように設置した。
【0025】次いで、型内の空間にシリカ粉末を充填し
た。なお、充填は振動機により下蓋を振動させながら行
った。また、シリカ粉末としては、市販されている平均
粒径1μmのものをスプレードライ法により粒径50μ
mに造粒したものを用いた。さらに、型本体の開口部を
上蓋により閉塞した。
【0026】この成形ゴム型を高圧容器内に設置し、上
記と同様にして加圧した。成形後、高圧容器から成形ゴ
ム型を取り出し、上蓋を外して多孔質母材を取り出し
た。この多孔質母材にHe,Cl2 雰囲気中、温度12
00℃で精製処理およびHe雰囲気中、温度1580℃
で透明ガラス化処理を順次施して偏波面保存光ファイバ
用母材を作製した。
【0027】得られた偏波面保存光ファイバ用母材を通
常の方法で線引きして偏波面保存光ファイバを作製し
た。この偏波面保存光ファイバは、図1に示す断面形状
を有するものであった。なお、図1中11はコア、12
は第1のクラッド、13は応力付与部、14は第2のク
ラッドをそれぞれ示す。また、この偏波面保存光ファイ
バは、ファイバ主軸とファイバ外径の長短径方向とが一
致するものであった。
【0028】この偏波面保存光ファイバの光学的特性を
調べたところ、モード複屈折は6.0×10-4であり、
このときのクロストークは−26dB at 1km であった。
また、この偏波面保存光ファイバは、可撓性の違いによ
り容易に主軸に偏光を入射させることができた。
【0029】実施例2 まず、成形ゴム型の下蓋の中心部に、石英ガラスからな
る支持ロッドが両端に接続されたコアロッドを設置し
た。また、下蓋に断面形状が楕円である型本体を設置し
た。なお、コアロッドには、VAD法によりコアとクラ
ッドの一部からなり、クラッド/コア外径比は3であ
り、クラッドにはFがドーピングされているものを使用
した。このため、比屈折率差は、図3に示すように、コ
アで0.5%、クラッドで−0.2%である。また、型
本体には、長径が70mm、短径が23mmであり、楕円度
が0.5のものを使用した。
【0030】次いで、平均粒径が8μmである市販のシ
リカ粉末に、成形助剤としてポリビニルアルコールをシ
リカ粉末の重量に対して3重量%で添加し、さらにこれ
に純水を加えて濃度60%のスラリーを調製した。この
スラリーをスプレードライ法により造粒して粒径150
μmのシリカ造粒粉とした。このシリカ造粒粉を型内の
空間に充填した。なお、充填は、図示しない振動機によ
り下蓋を振動させながら行った。次いで、型本体の開口
部を上蓋により閉塞した。
【0031】次に、この成形ゴム型を高圧容器内に設置
し、成形圧力1000kgf/cm2 で1分間加圧した。な
お、この加圧の際の圧媒には水を用いた。成形後、高圧
容器から成形ゴム型を取り出し、上蓋を外して多孔質母
材を取り出した。この多孔質母材は、コアロッドの外周
に断面が楕円形状の応力付与部が形成されてなるもので
ある。この多孔質母材にはクラック等の発生は認められ
ず、コアロッドの破断も確認されなかった。
【0032】この多孔質母材にN2 /O2 =8/2(リ
ットル/分)雰囲気中、昇温速度5℃/分、温度500
℃、5時間の脱脂処理を施して多孔質母材中に含まれる
成形助剤を除去した。この多孔質母材の重量を測定した
ところ、成形助剤の添加量分だけ重量が減少していたの
で、成形助剤がすべて除去されていることを確認した。
また、多孔質母材表面には、成形助剤等の付着がなかっ
た。
【0033】この多孔質母材にHe、Cl2 雰囲気中、
温度1200℃で精製処理およびHe雰囲気中、温度1
580℃で透明ガラス化処理を順次施して偏波面保存光
ファイバ用母材を作製した。得られた偏波面保存光ファ
イバ用母材には、気泡等が存在していなかった。また、
この偏波面保存光ファイバ用母材は、断面が楕円形状を
有するものであった。
【0034】得られた偏波面保存光ファイバ用母材を、
通常の方法で線引きして偏波面保存光ファイバを作製し
た。このとき、偏波面保存光ファイバ用母材は、線引き
炉において2000℃程度の高温にさらされることによ
り溶融し、図4に示すように、表面張力のためにクラッ
ド41が断面楕円形状から断面円形状となった。また、
このとき、表面張力によるクラッド41の収縮により、
コア42は断面楕円形状となった。
【0035】この偏波面保存光ファイバの光学的特性を
調べたところ、モード複屈折は4.0×10-4であり、
このときのクロストークは−27dB at 1km であった。
【0036】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の偏波面保存光
ファイバ用母材の製造方法は、石英系粉末を用いて断面
が楕円形状であるクラッドを形成することにより多孔質
母材を作製するので、偏波面保存光ファイバとした際に
主軸の決定が容易であり、気泡の発生および不純物の混
入がなく、しかもクラック等の発生しない高品質の偏波
面保存光ファイバ用母材を効率よく得ることができるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により得られた偏波面保存光ファ
イバ用母材の断面形状を示す説明図。
【図2】本発明の方法に使用される装置を示す概略図。
【図3】コアロッドの屈折率分布を示すグラフ。
【図4】本発明の方法により得られた偏波面保存光ファ
イバ用母材から作製された偏波面保存光ファイバの断面
を示す説明図。
【図5】従来の楕円型偏波面保存光ファイバ用母材の製
造方法を説明するための図。
【図6】楕円型偏波面保存光ファイバの断面構造を示す
断面図。
【図7】(A)〜(E)は従来の楕円型偏波面保存光フ
ァイバ用母材の製造方法を説明するための図。
【符号の説明】
11,23…コアロッド、12…第1のクラッド、13
…応力付与部、14…第2のクラッド、21…下蓋、2
2…支持ロッド、24…型本体、25…シリカ粉末、2
6…上蓋、27…高圧容器、28…水、41…クラッ
ド、42…コア。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石英系材料からなるコア材の外周に、石
    英系粉末を用いて断面が楕円形状であるクラッドを形成
    することにより多孔質母材を作製し、前記多孔質母材を
    精製・透明ガラス化することを特徴とする偏波面保存光
    ファイバ用母材の製造方法。
JP5036689A 1993-02-25 1993-02-25 偏波面保存光ファイバ用母材の製造方法 Pending JPH06247734A (ja)

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