JPH07291643A

JPH07291643A - ジャケット管の製造方法、製造装置および光ファイバアンプ用ファイバ

Info

Publication number: JPH07291643A
Application number: JP8672094A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mori; 淳森; Yasutake Oishi; 泰丈大石; Teruhisa Kanamori; 照寿金森; Shoichi Sudo; 昭一須藤; Yasuhira Konagaya; 保平小長谷; Morio Matsumoto; 守男松本
Original assignee: Furukawa Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Furukawa Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-07

Abstract

(57)【要約】【目的】高純度で高精度かつ肉厚を任意に制御された
ジャケット管の製造方法を提供することを目的とする。【構成】固定治具３３により固定されたアンプルＡに
収容された所定の原料ガラスは、第１の電気炉３１によ
り加熱されてガラス融液Ｇとなり、アンプルＡの中央部
３を通って下端部２に流下する。次に、ガラス融液５が
アンプルＡの下側部分に流下した後、ガスバーナー３４
でアンプルＡの中央部３を加熱封止して上側部分を切り
離す。これによってアンプルＡ内のガラス融液Ｇの充填
率を上げることができる。次いで、第２の電気炉３２を
も外した後、固定治具３３ごと傾倒させることによって
アンプルＡを回転させながら垂直の状態から水平の状態
に傾倒させて肉厚で内径が細径に制御されたジャケット
を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信もしくはセンサ
に応用されている光アンプ、レーザ用の増幅媒体として
用いられる光ファイバの製造方法において、特にコア径
を制御するために光ファイバの母材をジャケット延伸ま
たはジャケット線引きするのに用いる光ファイバ用ジャ
ケット管の製造装置およびそのジャケット管を用いて作
製した光ファイバアンプ用ファイバに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバのコアに、種々の希土
類イオンをドープし、４ｆ殻内遷移の誘導放出を利用し
た光ファイバレーザおよび光ファイバアンプの研究が精
力的に行われ、特にＥｒ3+をドープした光ファイバアン
プは１．５μｍ帯の光通信システムへの応用が進められ
ている。

【０００３】ところで、石英光ファイバの波長分散が零
となる１．３μｍ帯は１．５μｍ帯と並んで光通信シス
テムにおいて重要な波長帯である。近時、１．３μｍ帯
において大きな光増幅が得られるレーザ活性イオンとし
て、Ｐｒ³⁺を用いたＰｒ³⁺ドープフッ化物ファイバアン
プが提案されている（Ｙ．Ｏｈｉｓｈｉ，Ｔ．Ｋａｎａ
ｍｏｒｉ，Ｔ．Ｋｉｔａｇａｗａ，Ｓ．Ｔａｋａｈａｓ
ｈｉ，Ｅ．ＳｈｉｎｔｚｅｒａｎｄＧ．Ｈ．Ｓｉｅ
ｇｅｌ，ＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔｏｆＯｐ
ｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，１９９１，ＰＤ２）。

【０００４】このＰｒ³⁺ドープ光ファイバアンプには、
ホストガラスとしてＺｒＦ4 系のフッ化物ガラスが用い
られているが、さらに最近、フォノンエネルギーが小さ
く屈折率が大きいために、フッ化物ガラスよりも高い利
得が得られるホストガラスとしてカルコゲナイドガラス
が注目されている。

【０００５】上述の光ファイバレーザおよび光ファイバ
アンプにおいて、高い出力および利得を得るためには光
ファイバのコア径を細径にして励起光のコア内での電磁
界密度を高くすることおよび低損失な光ファイバを作製
することが必要である。光ファイバのコア径を制御する
方法として、コア母材にクラッドと同一組成のジャケッ
ト管を被覆し線引きを行うロッドインチューブ法、コア
・クラッド構造を有する母材にジャケット管を被覆し延
伸するジャケット延伸法（特開平４−３１３３３号）お
よびジャケット線引き法が用いられている。

【０００６】上記方法に用いられるジャケット管として
一般に市販されている酸化物ガラス管を用いるが、これ
は主としてるつぼ内で原料を溶融し、るつぼ底面の穴か
ら下方に流出させると同時に、るつぼの中心軸上に設け
たダイスにより中空のガラス管を得るものである。

【０００７】一方、低融点多成分ガラス、特にフッ化物
ファイバ用のものとしては、溶融したガラス原料を中空
の鋳型に注入して作製したガラスロッドの中心部に穴を
開けてパイプ状とする方法や、ガラス融液を円筒状の中
空鋳型に注入した後、この鋳型を傾斜あるいは水平に保
ちながら高速で回転させ、遠心力により中空円筒状のパ
イプを製造するローテーショナルキャスティング法（特
願平４−２３９４１３号）もある。

【０００８】一般に、低融点ガラスは不安定で延伸や線
引きの際の熱処理により結晶成長し、損失の増大や強度
の低下を引き起こすため、内壁および外壁面上に傷がつ
き易いダイス法や、内壁に研磨材などの不純物が残り易
い穴開け法によりガラスジャケット管を作製するには問
題があった。

【０００９】ローテーショナルキャスティング法は、内
壁に傷の生じないガラスジャケット管を作るのに適して
はいるが、この方法により肉厚で内径が細径であるガラ
スジャケット管を作るためには、大量の融液を中空の鋳
型に注入し、蓋をして鋳型を傾斜あるいは水平に保ちな
がら高速で回転させるといった一連の作業を瞬時の内に
行う必要があり、正確に内径の一定したガラスジャケッ
ト管を作るには限界がある。

【００１０】また、カルコゲナイドガラスの製造方法と
しては、カルコゲナイドガラスの主要成分の蒸気圧が高
いため、原料を石英ガラスアンプルに封入した状態で、
均質化を促進するため揺らん炉や回転炉で加熱溶融した
後、炉内放冷，自然放冷または水中急冷によりガラスを
得る方法が知られている。カルコゲナイドガラスもやは
り低融点ガラスであるため、このガラスを用いたジャケ
ット管を作製するには、内壁に傷が生じないローテーシ
ョナルキャスティング法が適している。即ち、カルコゲ
ナイドのガラス融液が封入された石英ガラスアンプルご
と回転させてジャケット管を作製する。ここで原料は、
揺らん炉や回転炉で均質化を促進するため、石英ガラス
アンプル内への充填率が低く抑えられており、このた
め、得られるジャケット管は薄肉で、その内径は大きな
ものになってしまう。

【００１１】このように、薄肉で大きな内径を有するジ
ャケット管を用いて細径なコア径の光ファイバを作製す
るにはジャケット延伸工程を数回繰り返す必要があり、
この際の熱処理の繰り返しにより結晶成長し、損失の増
大や強度の低下を引き起こすという問題が生じる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、高純度で高精度かつ肉厚を任意に制御されたジャケ
ット管の製造方法を提供することにある。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、上記ジャケ
ット管の製造方法を実施するのに適したジャケット管の
製造装置を提供することにある。

【００１４】さらに、本発明の第３の目的は、上記ジャ
ケット管の製造方法および製造装置の実施により得られ
たジャケット管を用いた単一モード光ファイバの製造方
法を提供することにある。

【００１５】また、本発明の第４の目的は、上記光ファ
イバの製造方法の実施により得られた単一モード光ファ
イバを提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の発明は、ジャケット管の製造
方法であって、原料としてのガラスまたはガラス構成成
分からなる混合物をアンプル内に真空封入する工程と、
該アンプル内のガラス原料を溶融炉内で溶融してガラス
融液を形成する工程と、該アンプルを垂直に保持して該
アンプル下部に前記ガラス融液を偏らせる工程と、前記
ガラス融液が充填されていない前記アンプルの上部の容
積を減少させる工程と、該アンプルを再度溶融炉内で加
熱する工程と、該アンプルを水平または垂直に保持しつ
つ該アンプルの軸線回りに回転させて該アンプル内に中
空円筒状のガラスパイプを形成する工程を含むことを特
徴とする。

【００１７】ここで、請求項２記載の発明は、請求項１
記載のジャケット管の製造方法において、前記ガラス融
液が充填されていない前記アンプルの上部の容積を減少
させる工程は、該アンプルの上部を切断し、その切断部
分を溶融封止する工程を含むものでもよい。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載のジ
ャケット管の製造方法において、前記アンプルは、大径
の上端部と、小径の下端部と、該下端部と前記上端部と
を連結するテーパ部とを含むものであり、前記アンプル
の切断は前記テーパ部の近傍の下端部で行うようにして
もよい。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項２記載のジ
ャケット管の製造方法において、前記アンプルは、大径
の上端部と、小径の下端部と、該下端部と前記上端部と
の間に設けられた最細径の中央部と、該中央細径部と前
記上端部とを連結する第１のテーパ部と、前記中央細径
部と前記下端部とを連結する第２のテーパ部とを含むも
のであり、前記アンプルの切断は前記中央細径部で行う
ようにしてもよい。

【００２０】上記第２の目的を達成するために、請求項
５記載の発明は、ジャケット管の製造装置であって、原
料としてのガラスまたはガラス構成成分からなる混合物
を真空封入したアンプルの上端部および下端部を加熱し
て前記アンプル内の原料を溶融する電気炉と、該電気炉
内に前記アンプルを垂直に保持する手段と、前記ガラス
融液が下方へ移動して前記ガラス融液が充填されていな
い前記アンプルの中央部分を加熱して前記アンプル内の
前記ガラス融液の充填率を上げる加熱装置と、前記電気
炉を前記アンプルの周囲から離隔させる手段と、前記垂
直に保持されたアンプルを水平に傾倒させる傾倒手段
と、前記ガラス融液の充填率が上昇したアンプルを該ア
ンプルの軸線回りに回転させる回転手段とを含むことを
特徴とする。

【００２１】ここで、請求項６記載の発明は、請求項５
記載のジャケット管の製造装置において、前記加熱装置
は、前記アンプルの中央部分を加熱することにより前記
アンプルの上部分を切除し、前記アンプルの下部分の上
部開口を溶融封止し、これにより前記アンプル内の前記
ガラス融液の充填率を上げるものであってもよい。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項５または６
に記載のジャケット管の製造装置において、前記アンプ
ルは、大径の上端部と、小径の下端部と、該下端部と前
記上端部とを連結するテーパ部とを含むものであっても
よい。

【００２３】請求項８記載の発明は、請求項５または６
に記載のジャケット管の製造装置において、前記アンプ
ルは、大径の上端部と、小径の下端部と、該下端部と前
記上端部との間に設けられた最細径の中央部と、該中央
細径部と前記上端部とを連結する第１のテーパ部と、前
記中央細径部と前記下端部とを連結する第２のテーパ部
とを含むものであってもよい。

【００２４】請求項９記載の発明は、請求項５または６
に記載のジャケット管の製造装置において、前記アンプ
ルは、一定の径を有するものであり、かつ、前記加熱装
置は、該アンプルを複数方向から均等に加熱するもので
あってもよい。

【００２５】上記第３の目的を達成するために、請求項
１０記載の発明は、光ファイバの製造方法であって、原
料としてのガラスまたはガラス構成成分からなる混合物
をアンプル内に真空封入する工程と、該アンプル内のガ
ラス原料を溶融炉内で溶融してガラス融液を形成する工
程と、該アンプルを垂直に保持して該アンプル下部に前
記ガラス融液を偏らせる工程と、前記ガラス融液が充填
されていない前記アンプルの上部の容積を減少させる工
程と、該アンプルを再度溶融炉内で加熱する工程と、該
アンプルを水平または垂直に保持しつつ該アンプルの軸
線回りに回転させて該アンプル内に中空円筒状のガラス
パイプを形成する工程と、該ガラスパイプ内にガラス母
材を挿入した後、加熱しつつ線引きして光ファイバを製
造する工程とを含むことを特徴とする。

【００２６】ここで、請求項１１記載の発明は、請求項
１０記載の光ファイバの製造方法において、製造された
光ファイバの外面に保護膜を形成する工程をさらに含む
ようにしてもよい。

【００２７】上記第４の目的を達成するために、請求項
１２記載の発明は、光ファイバであって、原料としての
ガラスまたはガラス構成成分からなる混合物をアンプル
内に真空封入し、該アンプル内のガラス原料を溶融炉内
で溶融してガラス融液を形成し、該アンプルを垂直に保
持して該アンプル下部に前記ガラス融液を偏らせ、前記
ガラス融液が充填されていない前記アンプルの上部の容
積を減少させ、該アンプルを再度溶融炉内で加熱し、該
アンプルを水平または垂直に保持しつつ該アンプルの軸
線回りに回転させて該アンプル内に形成した中空円筒状
のガラスパイプ内にガラス母材を挿入し、これを加熱し
つつ線引きしてなり、細径のコアと少なくとも１層のク
ラッドとを有することを特徴とする。

【００２８】ここで、請求項１３記載の発明は、請求項
１２記載の光ファイバにおいて、最外層のクラッドの外
面に設けられた保護膜をさらに含むものであってもよ
い。

【００２９】

【作用】請求項１記載のジャケット管の製造方法におい
ては、ガラス融液が充填されていないアンプル上部の容
積を減少させる工程により、アンプル内のガラス融液の
充填率を上げることができるので、当該アンプルを用い
てローテーショナル法により、肉厚で内径が細径に制御
された高純度ガラスパイプ（ジャケット管）を製造する
ことができる。

【００３０】請求項５記載のジャケット管の製造装置に
おいては、種々のアンプルの形状に対応してアンプル内
のガラス融液の充填率を効率よく上げることができるの
で、肉厚で内径が細径に制御された高純度ガラスパイプ
（ジャケット管）を製造することができる。

【００３１】請求項１０記載の光ファイバの製造方法に
おいては、肉厚で内径が細径に制御された高純度のガラ
スパイプをジャケット管として用いているので、細径の
コアと、１層以上の任意の厚さのクラッド層とを有する
低損失の単一モード光ファイバを作製することができ
る。

【００３２】請求項１２記載の光ファイバは、肉厚で内
径が細径に制御された高純度のガラスパイプをジャケッ
ト管として用いて形成されたものであるので、細径のコ
アと、１層以上の任意の厚さのクラッド層とを有する低
損失の単一モード光ファイバである。

【００３３】

【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３４】図１は、本発明のジャケット管の製造方法
の実施に好適に用いられるガラス真空封入用アンプルの
一例を示す概略断面図であり、図２は、本発明のジャケ
ット管の製造方法の実施に好適に用いられるガラス真空
封入用アンプルの他の例を示す概略断面図である。

【００３５】図１に示したアンプルＡの構成を説明する
と、図中符号１は大径の上端部であり、２は小径の下端
部である。これら上端部１と下端部２との間には、細径
の中央部（以下、中央細径部ともいう）３が設けられて
いる。この中央細径部３と上端部１との間および中央細
径部３と下端部２との間には、それぞれテーパ部４およ
び５が形成されている。なお、中央部３がアンプルＡ
中、最も細径となっているのは、加熱封入または封止を
容易に行うためである。

【００３６】次に、図２に示したアンプルＡの構成を説
明すると、図１に示したアンプルＢの構成と異なる点は
中央部６が細径部でなく、しかも下端部２と同一の半径
を有している。このような構成であっても、中央部６に
おいて加熱封入または封止を容易に行うことは可能であ
り、また下端部２と中央部６とが同一径であることか
ら、封止後のアンプルのバランスに優れ、回転軸の振れ
を最少限に抑制できるので、内径および外径が長さ方向
および半径方向にそれぞれ均一なジャケット管を得るこ
とができる。

【００３７】図１および図２に示したアンプルＡおよび
Ｂは、本発明のジャケット管の製造方法の実施に好適に
用いられるものであるが、用いられるアンプルはこれら
に限定されるものではなく、当該アンプルの構成を具体
化するための技術的思想を含むものであれば、使用可能
である。

【００３８】次に、本発明のジャケット管の製造方法を
実施するのに好適に用いられる製造装置の一例を説明す
る。

【００３９】図３は、当該製造装置の一例を示すと共
に、本発明のジャケット管の製造方法の各工程を工程順
に示す概略断面図である。なお、図３に示す製造装置に
は図１に示したアンプルＡが用いられている。

【００４０】図３に示す製造装置の構成を説明すると、
符号３１はアンプルＡの上端部１および第１のテーパ部
４を加熱するための第１の電気炉であり、３２はアンプ
ルＡの下端部１および第２のテーパ部５を加熱するため
の第２の電気炉である。また、３３はアンプルＡの下端
部２を片持ち状に保持してアンプルＡ全体を固定するた
めの治具であり、３４はアンプルＡの中央部３を加熱溶
融して封止するためのガスバーナーである。

【００４１】また、固定治具３３により固定されたアン
プルＡの上端部１内に収容された所定の原料ガラスは、
第１の電気炉３１により加熱されてガラス融液Ｇとな
り、アンプルＡの中央部３を通って下端部２に流下する
（図３の（ａ）参照）。

【００４２】次に、ガラス融液５がアンプルＡの下側部
分に流下した後、ガスバーナー３４でアンプルＡの中央
部３を加熱封止して上側部分を切り離す（図３の（ｂ）
参照）。これによってアンプルＡ内のガラス融液Ｇの充
填率を上げることができる。

【００４３】次いで、第２の電気炉３２をも外した後、
固定治具３３ごと傾倒させることによってアンプルＡを
回転させながら垂直の状態から水平の状態に傾倒させて
ジャケットを作製する（図３の（ｃ）参照）。

【００４４】このようにして得られたジャケット管は、
寸法精度がよく、肉厚で内径が細径に制御された高純度
ガラスジャケットとなる。

【００４５】図４は、本発明のジャケット管の製造装置
の他の例を示す概略断面図である。この製造装置には、
内径および外径が長さ方向および半径方向に一定である
アンプルＣが用いられている。

【００４６】図４において４１は、アンプルＣの下側部
分を加熱するための電気炉であり、４２はアンプルＣの
下側部分を片持ち状に保持してアンプルＣ全体を固定す
るための治具である。また、４３はアンプルＣの一部を
加熱溶融して、その部分で封止するためのガスバーナー
である。このガスバーナー４３は、図４の（ｄ）に示す
ようにアンプルＣの外径より大きい内径を有し、かつ、
内周縁に等間隔に配された火炎バーナーを有する環状部
４３ａと、この環状部４３ａを水平に保持する腕部４３
ｂと、環状部４３ａを垂直方向に移動する機構（図示
略）とを備えている。

【００４７】原料ガラスを収容したアンプルＣを固定治
具４２に固定し、電気炉４１を加熱溶融し（図４の
（ａ）参照）、ガラス融液Ｇをアンプル下部に充填した
後、ガスバーナー４３でアンプルＣの中央部分を加熱封
止してアンプルＣの上側の空き部分を切り離す（図４の
（ｂ）参照）。これによってアンプルＣ内のガラス融液
Ｇの充填率を上げることができる。

【００４８】次に、電気炉４１を外した後、固定治具４
２ごと傾倒させることによってアンプルＣを回転させな
がら垂直の状態から水平の状態に傾倒させてジャケット
管を作製する（図４の（ｃ）参照）。

【００４９】このようにして得られたジャケット管も、
寸法精度がよく、肉厚で内径が細径に制御された高純度
ガラスジャケットとなる。

【００５０】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を
詳細に説明する。

【００５１】（実施例１）溶融後に組成が９０Ａｓ₂ Ｓ
₃ −１０Ｓｂ₂ Ｓ₃ （モル％）となり、総重量が５０ｇ
となるようにＡｓ₂ Ｓ₃ ガラスとＳｂ₂ Ｓ₃ ガラスを秤
量し、図１に示した中央が細径でくびれており、上端が
３０ｍｍφ、下端が２０ｍｍφの直径を有する石英製の
アンプルＡ中に入れて真空封入した。この石英アンプル
Ａを揺らん炉で揺らんさせながら徐々に加熱し、１００
０℃で５時間保持した後取り出し、２０ｍｍφの細径部
分を下にした状態の石英アンプルＡを、図３に示したガ
ラスジャケット管の製造装置の固定治具３３により固定
し、電気炉３１および３２により石英アンプルＡの上端
部と下端部とを８００℃に加熱溶融した。石英アンプル
Ａ上部中のガラス融液Ｇが流れ落ち、石英アンプルＡ下
部に流下したのを確認した後、石英アンプルＡの中央細
径部３をガスバーナー３４により加熱封止した。

【００５２】次に、このガラス融液Ｇで満たされた石英
アンプルＡの周りから電気炉３２を退避させ、石英アン
プルＡを毎分２０００回転で回転させながら垂直の状態
から水平の状態へ傾倒させて３分間保持した後、回転を
止め垂直の状態に戻して電気炉２で２００℃で２時間ア
ニールし、その後炉内徐冷した。

【００５３】このようにして得られたジャケット管は外
径２０ｍｍφ、内径３ｍｍφ、長さ１３ｃｍで、内壁に
塵・傷などは見られず滑らかであった。

【００５４】一方、組成が６５Ａｓ₂ Ｓ₃ −３５Ｓｂ₂
Ｓ₃ からなり、Ｐｒイオンが５００ｐｐｍ添加されてい
るコア母材をジャケット管同様揺らん炉で加熱溶融して
作製した。

【００５５】この母材表面を研磨して３ｍｍφとし、水
酸化ナトリウム水溶液で１０分間エッチングした後、エ
タノール，アセトンで洗浄してから充分に乾燥させた。

【００５６】この母材を先に述べた円筒状のガラスジャ
ケット管内に挿入した。その後、真空ポンプを用いてジ
ャケット管内を減圧しながら、外部よりゾーン加熱して
軟化させ、母材とジャケット管を一体化しつつ延伸速度
を一定に保ち、コア径が一定になるように延伸した。

【００５７】次に、外径が３ｍｍφの一定になるように
研磨し、水酸化ナトリウム水溶液で１０分間エッチング
した後、エタノール，アセトンで洗浄してから充分に乾
燥させた。この母材を、同様に作製した同じ組成の、も
う一本のジャケット管に挿入し、管内部を減圧しなが
ら、ゾーン加熱してジャケット線引きを行った。引かれ
たファイバには、すぐにオンラインコーティングにより
ＵＶキュアーコートを被覆した。

【００５８】本実施例のカルコゲナイドガラス光ファイ
バは、長さ３３０ｍ、クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキ
ュアーコートの厚さ６０μｍ、コア径２μｍ、比屈折率
差３％である単一モード光ファイバであった。

【００５９】このファイバの断面を顕微鏡で観察したと
ころ、コアガラスとクラッドガラスの界面に結晶の発生
や乱れはなく、スムーズであった。このファイバの損失
値は波長１．２μｍで５０ｄＢ／ｋｍであり、従来のロ
ーテーショナル法によって作製した外径２０ｍｍφ、内
径８ｍｍφのジャケット管と上記ファイバと同様なコア
母材を用い、４回の延伸の後線引きして得た長さ３００
ｍ、クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキュアーコートの厚
さ６０μｍ、コア径２μｍ、比屈折率差３％である単一
モード光ファイバの波長１．２μｍにおける損失値２５
０ｄＢ／ｋｍと比較して大きく改善された。

【００６０】このことは、コア内の電磁界密度を上げる
ため、ファイバのコア径が細径になるように延伸工程を
繰り返して制御しているが、カルコゲナイドガラスは熱
的に不安定なため、延伸工程回数が増えれば増えるほど
ファイバの結晶化が進み、損失が増大してしまうためと
考えられる。

【００６１】次に、上記両方のファイバの光増幅特性を
測定した。図５は光増幅器の構成図である。５１は励起
波長が１．０１７μｍであるＴｉ−サファイヤレーザか
らなる励起光源、５２はレンス、５３は光カップラ、５
４は１．３１μｍで発振する分布帰還型（ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕｔｅｄｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザからなる信号
源、５５は前記光増幅用ファイバ、５６はピグテイルお
よび５７は光スペクトル分析器である。

【００６２】励起光源５１から発せられたレーザ光は、
レンズ５２により集光され、信号源５４からのレーザ光
と光カップラ５３でカップリングされる。カップリング
されたレーザ光は光増幅用ファイバ５５を通過し、ピグ
テイル５６を介して光スペクトル分析器５７で増幅され
る。この増幅されたレーザ光の利得を求める。

【００６３】図６は、本実施例に係る光増幅器用ファイ
バの利得の励起光強度依存性を示した特性図である。図
６中、実線が本発明により作製されたジャケット管を用
いて作られた前記光増幅用ファイバの利得を示し、点線
が従来のローテーション法により作製されたジャケット
等を用い手作られた前記光増幅用ファイバの利得を示
す。

【００６４】図６から明らかなように本発明を実施して
作製されたファイバの方が従来方法を用いて作られたフ
ァイバより高い利得が得られていることがわかる。この
ことは、ファイバの損失が本発明を実施して作製された
ファイバの方が低いことに起因する。

【００６５】従って、本発明を用いれば、内径の小さい
ジャケット管を作製することができ、少ない延伸工程で
コア径が細径でかつ低損失な単一モードファイバが作製
できるため、光増幅において高い利得を得ることができ
る。

【００６６】なお、本実施例では、上記コア母材に、Ｐ
ｒ₂ Ｓ₃ を添加したが、添加原料としてＰｒＣｌ₃ ，Ｐ
ｒＢｒ₃ ，ＰｒＩ₃ を用いてもガラス化することができ
る。また、希土類イオンとしては、Ｐｒ以外にＣｅ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｔｂ，Ｇｄ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｈｏ，Ｔ
ｍ，Ｙｂを０＜ｃ≦１重量％（ｃ：希土類元素添加量）
添加した場合でも、ガラス化することができる。

【００６７】（実施例２）溶融後に組成がＧｅ₂₀Ｓｂ
_7.5 Ｓ_72.5（モル％）、総重量が５０ｇとなるようにＧ
ｅ，ＳｂとＳの単体元素を原料とし、図２に示したよう
な上端が３０ｍｍφ、中央から下端部までが２０ｍｍφ
の直径を有する石英アンプル中に入れて真空封入するこ
と以外には実施例１と同一方法でも同一寸法のカルコゲ
ナイドガラスジャケット管を作製することができた。

【００６８】一方、組成がＧｅ_2.5 Ｓｂ₅ Ｓ₇₀（モル
％）からなり、Ｐｒイオンが５００ｐｐｍ添加されてい
るコア母材をジャケット管同様、Ｇｅ，ＳｂとＳの単体
元素を原料として揺らん炉で加熱溶融して作製した。次
に、実施例１と同じ方法でジャケット延伸した後、ジャ
ケット線引きを行った。

【００６９】本実施例に係るカルコゲナイドガラス光フ
ァイバは、長さ２５０ｍ、クラッド外径１２５μｍ、Ｕ
Ｖキュアーコートの厚さ６０μｍ、コア径２μｍ、比屈
折率差３．３％である単一モード光ファイバであった。
このファイバの断面を顕微鏡で観察したところ、コアガ
ラスとクラッドガラスの界面に結晶の発生や乱れはな
く、スムーズであった。このファイバの損失値は波長
１．２μｍで２００ｄＢ／ｋｍであった。

【００７０】次に、従来のローテーショナル法によって
作製された外径２０ｍｍφ、内径８ｍｍφの上記と同様
な組成のジャケット管と上記ファイバと同様なコア母材
を用い、２回の延伸の後線引きされた、長さ３００ｍ、
クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキュアーコートの厚さ６
０μｍ、コア径１５μｍ、比屈折率差０．５％である単
一モード光ファイバの波長１．２μｍにおける損失値は
２００ｄＢ／ｋｍであった。

【００７１】これら同じ損失値を持つ２つのファイバの
光増幅特性を実施例１と同様に測定した。図７は、本実
施例の光増幅器用ファイバの利得の励起光強度依存性を
示した特性図である。図７中、実線が本発明を実施して
作製されたジャケット管を用いて作られた前記光増幅用
ファイバの利得を示し、点線が従来のローテーション法
により作製されたジャケット管を用いて作られた前記光
増幅用ファイバの利得を示す。

【００７２】図７から明らかなように本発明を用いて作
られたファイバの方がコア径が小さく、コア内の電磁界
密度が高いため、従来方法を用いて作られたファイバよ
り高い利得が得られていることが分かる。

【００７３】（実施例３）溶融後に組成がＧｅ₂₀Ｇａ
_7.5 Ｓ_72.5（モル％）、総重量が５０ｇとなるようにＧ
ｅ，ＧａとＳの単体元素を原料とすること以外には実施
例１と同じ方法で同じ寸法のカルコゲナイドガラスジャ
ケット管を作製した。

【００７４】一方、組成がＧｅ₃₀Ｇａ_2.5 Ｓ_67.5（モル
％）からなり、Ｐｒイオンが５００ｐｐｍ添加されてい
るコア母材をジャケット管同様、Ｇｅ，ＧａとＳの単体
元素を原料として揺らん炉で加熱溶融して作製した。次
に、実施例１と同じ方法でジャケット延伸した後、ジャ
ケット線引きを行った。

【００７５】本実施例に係るカルコゲナイドガラス光フ
ァイバは、長さ２５０ｍ、クラッド外径１２５μｍ、Ｕ
Ｖキュアーコートの厚さ６０μｍ、コア径２μｍ、比屈
折率差３％である単一モード光ファイバであった。この
ファイバの断面を顕微鏡で観察したところ、コアガラス
とクラッドガラスの界面に結晶の発生や乱れはなく、ス
ムーズであった。このファイバの損失値は波長１．２μ
ｍで２５０ｄＢ／ｋｍであった。

【００７６】一方、上記ファイバと同様なコア母材とク
ラッドガラスを用い、加圧二重るつぼ法により線引きし
た。得られた光ファイバは、長さ１２０ｍ、クラッド外
径１２５μｍ、ＵＶキュアーコートの厚さ６０μｍ、コ
ア径２μｍ、比屈折率差３％である単一モード光ファイ
バであり、その波長１．２μｍにおける損失値は２００
０ｄＢ／ｋｍとなり、本発明を実施して作製されたファ
イバの方が低損失であった。

【００７７】これら２つのファイバの光増幅特性を実施
例１と同様に測定した。図８は、本実施例の光増幅器用
ファイバの利得の励起光強度依存性を示した特性図であ
る。図８中、実線が本発明により作製されたジャケット
管を用いて作られた前記光増幅用ファイバの利得を示
し、従来の加圧二重るつぼ法によって作られた前記光増
幅用ファイバは損失が大きすぎるため、利得が得られな
かった。従って、本発明を用いれば、低損失な単一モー
ドファイバが作製できるため、光増幅において高い利得
を得ることができる。

【００７８】（実施例４）溶融後に組成９０ＧｅＳ_2.5
−５Ｇａ₂ Ｓ₃ −５Ｓｂ₂ Ｓ₃ （モル％）、総重量が２
００ｇとなるようにＧｅＳ_2.5 ガラス、Ｇａ₂ Ｓ₃ ガラ
スとＳｂ₂ Ｓ₃ ガラスを秤量し、２５ｍｍφの一定の直
径を持った石英アンプル中に入れて真空封入した。この
石英アンプルを揺らん炉で揺らんさせながら徐々に加熱
し、１０００℃で５時間保持した後、徐冷してガラスを
得た。このガラスを取り出して粉細して２０ｍｍφの一
定の直径を持った石英アンプル中に５０ｇ入れて真空封
入した後、図４に示したガラスジャケット管製造装置の
治具４２で固定し、電気炉４１で８００℃に加熱溶融し
た。石英アンプルＣ中のガラスが溶けたことを確認した
後、石英アンプルＣの中央部をガスバーナー４３で加熱
封入した。次にこのガラス融液Ｇで満たされた石英アン
プルＣの周りから電気炉４１を退避させ、石英アンプル
を毎分２０００回転で回転させながら垂直の状態から水
平の状態へ傾倒させて３分間保持した後、回転を止め垂
直の状態に戻して電気炉４１で２００℃で２時間アニー
ルし、その後炉内徐冷した。

【００７９】このようにして得られたジャケット管は外
径２０ｍｍφ、内径３ｍｍφ、長さ１３ｃｍで、内壁に
塵・傷などは見られず滑らかであった。次に、コア組
成がＮｄ₂ Ｓ₃ を添加原料としてＮｄイオンを２０００
ｐｐｍ添加したＡｓ_12.5Ｇｅ_12.5Ｇａ_2.5 Ｓｂ_2.5 Ｓ₇₀
（モル％）であり、Ａｓ，Ｇｅ，Ｇａ，ＳｂとＳの単体
元素を原料として揺らん炉で加熱溶融して作製した。次
に実施例１と同じ方法でジャケット延伸した後、ジャケ
ット線引きを行った。

【００８０】本実施例に係るカルコゲナイドガラス光フ
ァイバは、長さ２５０ｍ、クラッド外径１２５μｍ、Ｕ
Ｖキュアーコートの厚さ６０μｍ、コア径２μｍ、比屈
折率差３％である単一モード光ファイバであった。この
ファイバの断面を顕微鏡で観察したところ、コアガラス
とクラッドガラスの界面に結晶の発生や乱れはなく、ス
ムーズであった。このファイバの損失値は波長１．２μ
ｍで２７０ｄＢ／ｋｍであった。

【００８１】次に、従来のローテーショナル法によって
作製された外径２０ｍｍφ、内径８ｍｍφの上記と同様
な組成のジャケット管と上記ファイバと同様なコア母材
を用い、４回の延伸の後線引きされた、長さ３００ｍ、
クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキュアーコートの厚さ６
０μｍ、コア径２μｍ、比屈折率差３％である単一モー
ド光ファイバの波長１．２μｍにおける損失値は４００
ｄＢ／ｋｍとなり、本発明を実施して作製されたファイ
バの方が低損失であった。

【００８２】これら２つのファイバの１．３８μｍ帯の
光増幅特性を実施例１と同様に測定した。増幅器の構成
は励起波長が０．８８３μｍ、信号源が１．３８μｍで
あること以外は図５と同様である。図９は、本実施例の
光増幅器用ファイバの利得の励起光強度依存性を示した
特性図である。図９中、実線で示した利得が本発明によ
り作製されたジャケット管を用いて作られた前記光増幅
用ファイバの利得であり、点線で示した利得は従来のロ
ーテーション法により作製されたジャケット管を用いて
作られた前記光増幅用ファイバの利得である。この図か
ら明らかなように本発明を用いて作られたファイバの方
が低損失なため、従来方法を用いて作られたファイバよ
り高い利得が得られていることがわかる。

【００８３】（実施例５）溶融後に組成がＧｅ₂₅Ｇａ5
Ｓ₇₀（モル％）からなり、Ｙｂイオンが１ｗｔ％添加さ
れ、総重量が４０ｇとなるようにＧｅ，ＧａとＳの単体
元素とＹｂ₂ Ｓ₃を原料とし、図１に示したような中央
が細径でくびれており、上端が３０ｍｍφ、下端が１０
ｍｍφの直径を持った石英アンプルＡ中に入れて真空封
入すること以外には実施例１と同じ方法でカルコゲナイ
ドガラスジャケット管を作製した。

【００８４】一方、組成がＧｅ₃₀Ｇａ_2.5 Ｓ67.5（モル
％）からなり、Ｐｒイオンが５００ｐｐｍ添加されてい
るコア母材をジャケット管同様、Ｇｅ，ＧａとＳの単体
元素を原料として揺らん炉で加熱溶融して作製した。次
に、実施例１と同じ方法でジャケット延伸した後、さら
に組成がＧｅ₂₀Ｇａ_7.5 Ｓ_72.5（モル％）、総重量が５
０ｇとなるようにＧｅ，ＧａとＳの単体元素を原料とす
ること以外には実施例１と同じ方法、同じ寸法のカルコ
ゲナイドガラスジャケット管を作り、そのジャケット管
を用いてジャケット線引きを行った。

【００８５】本実施例に係るカルコゲナイドガラス光フ
ァイバは、長さ２５０ｍ、第一クラッド外径１０μｍ、
第二クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキュアーコートの厚
さ６０μｍ、コア径２μｍ、コアと第一クラッドとの比
屈折率差１％、コアと第二クラッドとの比屈折率差１％
である単一モード光ファイバであった。

【００８６】図１０は、上記ファイバの断面構造を示す
概略斜視図である。このファイバの断面を顕微鏡で観察
したところ、コアガラス１０１と第一クラッドガラス１
０２の界面および第一クラッドガラス１０２と第二クラ
ッドガラス１０３の界面に結晶の発生や乱れはなく、ス
ムーズであった。このファイバの損失値は、波長１．２
μｍで２５０ｄＢ／ｋｍであった。

【００８７】一方、従来のローテーショナル方によって
作製された外径２０ｍｍφ、内径８ｍｍφの上記と同様
なジャケット管と上記ファイバと同様なコア母材を用
い、ジャケット延伸、ジャケット線引きされた、長さク
ラッド層が１層からなること以外は上記ファイバと同様
に作製された、長さ２７０ｍ、第一クラッド外径４７μ
ｍ、第二クラッド外径１２５μｍ、ＵＶキュアーコート
の厚さ６０μｍ、コア径１５μｍ、比屈折率差３％であ
る多モード光ファイバの波長１．２μｍにおける損失値
は２００ｄＢ／ｋｍとなった。

【００８８】これら２つのファイバの光増幅特性を実施
例１と同様に測定した。図１１は、本実施例の光増幅器
用ファイバの利得の励起光強度依存性を示した特性図で
ある。図１１中、点線が本発明により作製されたジャケ
ット管を用いて作られた前記光増幅用ファイバの利得を
示し、点線が従来のローテーション法により作製された
ジャケット管を用いて作られた前記光増幅用ファイバの
利得を示す。図１１から明らかなように本発明を実施し
て作製されたファイバはジャケット管の内径を任意に制
御でき、任意の厚さのクラッド層を１層以上作ることが
できるため、光ファイバアンプ用のファイバとして最適
なコアおよびクラッド設計が可能となり、従来方法を用
いて作られたファイバより高い利得が得られていること
がわかる。

【００８９】上記実施例１〜５においては、ジャケット
管のガラス材料としてカルコゲナイドガラスを用いた
が、ガラス材料としては、例えば、フッ化物ガラス、テ
ルライトガラス、鉛ガラス、多成分酸化物ガラスなどの
低融点ガラスを用いてもよい。また、アンプルの材料と
して石英ガラスを用いたが、パイレックス等の酸化物ガ
ラスを用いてもよい。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のジャケッ
ト管の製造方法およびこれを実施するための製造装置に
よれば、肉厚で内径が細径に制御された高純度ガラスジ
ャケット管を製造することができる。従って、このガラ
スジャケット管を用いた本発明の光ファイバの製造方法
によれば、細径のコアと、１層以上の任意の厚さのクラ
ッド層を有する低損失な単一モード光ファイバが作製で
きる。

【００９１】このため、従来の光アンプおよびレーザ用
の光ファイバよりも、高利得および高出力が実現できる
ので、光通信システムの高性能化を経済的に図ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のジャケット管の製造方法に好適に用い
られるガラス真空封入用のアンプルの一例を示す概略断
面図である。

【図２】本発明のジャケット管の製造方法に好適に用い
られるガラス真空封入用のアンプルの他の例を示す概略
断面図である。

【図３】本発明のジャケット管の製造装置の一実施例を
示す概略断面図である。

【図４】本発明のジャケット管の製造装置の他の実施例
を示す概略断面図である。

【図５】本発明の光ファイバの製造方法の実施によって
得られた光ファイバを光増幅用ファイバとして用いた増
幅器の構成図である。

【図６】１．３μｍ帯における光ファイバ増幅器の利得
の励起強度依存性を示す特性図である。

【図７】１．３μｍ帯における光ファイバ増幅器の利得
の励起強度依存性を示す特性図である。

【図８】１．３μｍ帯における光ファイバ増幅器の利得
の励起強度依存性を示す特性図である。

【図９】１．３μｍ帯における光ファイバ増幅器の利得
の励起強度依存性を示す特性図である。

【図１０】本発明の光ファイバの製造方法の実施によっ
て得られた光ファイバの概略断面図である。

【図１１】１．３μｍ帯における光ファイバ増幅器の利
得の励起強度依存性を示す特性図である。

【符号の説明】

Ａアンプル１上端部２下端部３中央部４，５テーパ部Ｂアンプル６中央部３１，３２電気炉３３固定治具３４ガスバーナーＧガラス融液４１電気炉４２治具Ｃアンプル４３ガスバーナー４３ａ環状部４３ｂ腕部５１励起光源５２レンズ５３光カップラ５４信号源５５カルコゲナイド光ファイバ５６ピグテイル５７光スペクトラム分析器１０１コア１０２第１クラッドガラス層１０３第２クラッドガラス層

フロントページの続き (72)発明者金森照寿東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者須藤昭一東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者小長谷保平東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河機械金属株式会社内 (72)発明者松本守男東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河機械金属株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料としてのガラスまたはガラス構成成
分からなる混合物をアンプル内に真空封入する工程と、
該アンプル内のガラス原料を溶融炉内で溶融してガラス
融液を形成する工程と、該アンプルを垂直に保持して該
アンプル下部に前記ガラス融液を偏らせる工程と、前記
ガラス融液が充填されていない前記アンプルの上部の容
積を減少させる工程と、該アンプルを再度溶融炉内で加
熱する工程と、該アンプルを水平または垂直に保持しつ
つ該アンプルの軸線回りに回転させて該アンプル内に中
空円筒状のガラスパイプを形成する工程を含むことを特
徴とするジャケット管の製造方法。
【請求項２】請求項１記載のジャケット管の製造方法
において、前記ガラス融液が充填されていない前記アン
プルの上部の容積を減少させる工程は、該アンプルの上
部を切断し、その切断部分を溶融封止する工程を含むこ
とを特徴とするジャケット管の製造方法。
【請求項３】請求項２記載のジャケット管の製造方法
において、前記アンプルは、大径の上端部と、小径の下
端部と、該下端部と前記上端部とを連結するテーパ部と
を含むものであり、前記アンプルの切断は前記テーパ部
の近傍の下端部で行うことを特徴とするジャケット管の
製造方法。
【請求項４】請求項２記載のジャケット管の製造方法
において、前記アンプルは、大径の上端部と、小径の下
端部と、該下端部と前記上端部との間に設けられた最細
径の中央部と、該中央細径部と前記上端部とを連結する
第１のテーパ部と、前記中央細径部と前記下端部とを連
結する第２のテーパ部とを含むものであり、前記アンプ
ルの切断は前記中央細径部で行うことを特徴とするジャ
ケット管の製造方法。
【請求項５】原料としてのガラスまたはガラス構成成
分からなる混合物を真空封入したアンプルの上端部およ
び下端部を加熱して前記アンプル内の原料を溶融する電
気炉と、該電気炉内に前記アンプルを垂直に保持する手
段と、前記ガラス融液が下方へ移動して前記ガラス融液
が充填されていない前記アンプルの中央部分を加熱して
前記アンプル内の前記ガラス融液の充填率を上げる加熱
装置と、前記電気炉を前記アンプルの周囲から離隔させ
る手段と、前記垂直に保持されたアンプルを水平に傾倒
させる傾倒手段と、前記ガラス融液の充填率が上昇した
アンプルを該アンプルの軸線回りに回転させる回転手段
とを含むことを特徴とするジャケット管の製造装置。
【請求項６】請求項５記載のジャケット管の製造装置
において、前記加熱装置は、前記アンプルの中央部分を
加熱することにより前記アンプルの上部分を切除し、前
記アンプルの下部分の上部開口を溶融封止し、これによ
り前記アンプル内の前記ガラス融液の充填率を上げるも
のであることを特徴とするジャケット管の製造装置。
【請求項７】請求項５または６に記載のジャケット管
の製造装置において、前記アンプルは、大径の上端部
と、小径の下端部と、該下端部と前記上端部とを連結す
るテーパ部とを含むものであることを特徴とするジャケ
ット管の製造装置。
【請求項８】請求項５または６に記載のジャケット管
の製造装置において、前記アンプルは、大径の上端部
と、小径の下端部と、該下端部と前記上端部との間に設
けられた最細径の中央部と、該中央細径部と前記上端部
とを連結する第１のテーパ部と、前記中央細径部と前記
下端部とを連結する第２のテーパ部とを含むものである
ことを特徴とするジャケット管の製造装置。
【請求項９】請求項５または６に記載のジャケット管
の製造装置において、前記アンプルは、一定の径を有す
るものであり、かつ、前記加熱装置は、該アンプルを複
数方向から均等に加熱するものであることを特徴とする
ジャケット管の製造装置。
【請求項１０】原料としてのガラスまたはガラス構成
成分からなる混合物をアンプル内に真空封入する工程
と、該アンプル内のガラス原料を溶融炉内で溶融してガ
ラス融液を形成する工程と、該アンプルを垂直に保持し
て該アンプル下部に前記ガラス融液を偏らせる工程と、
前記ガラス融液が充填されていない前記アンプルの上部
の容積を減少させる工程と、該アンプルを再度溶融炉内
で加熱する工程と、該アンプルを水平または垂直に保持
しつつ該アンプルの軸線回りに回転させて該アンプル内
に中空円筒状のガラスパイプを形成する工程と、該ガラ
スパイプ内にガラス母材を挿入した後、加熱しつつ線引
きして光ファイバを製造する工程とを含むことを特徴と
する光ファイバの製造方法。
【請求項１１】請求項１０記載の光ファイバの製造方
法において、製造された光ファイバの外面に保護膜を形
成する工程をさらに含むことを特徴とする光ファイバの
製造方法。
【請求項１２】原料としてのガラスまたはガラス構成
成分からなる混合物をアンプル内に真空封入し、該アン
プル内のガラス原料を溶融炉内で溶融してガラス融液を
形成し、該アンプルを垂直に保持して該アンプル下部に
前記ガラス融液を偏らせ、前記ガラス融液が充填されて
いない前記アンプルの上部の容積を減少させ、該アンプ
ルを再度溶融炉内で加熱し、該アンプルを水平または垂
直に保持しつつ該アンプルの軸線回りに回転させて該ア
ンプル内に形成した中空円筒状のガラスパイプ内にガラ
ス母材を挿入し、これを加熱しつつ線引きしてなり、細
径のコアと少なくとも１層のクラッドとを有することを
特徴とする光ファイバ。
【請求項１３】請求項12記載の光ファイバにおいて、
最外層のクラッドの外面に設けられた保護膜をさらに含
むことを特徴とする光ファイバ。