JPH0812367A - 分散シフトシングルモード光ファイバ - Google Patents

分散シフトシングルモード光ファイバ

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JPH0812367A
JPH0812367A JP7101429A JP10142995A JPH0812367A JP H0812367 A JPH0812367 A JP H0812367A JP 7101429 A JP7101429 A JP 7101429A JP 10142995 A JP10142995 A JP 10142995A JP H0812367 A JPH0812367 A JP H0812367A
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淳 寺田
Hideaki Chiba
英明 千葉
Mitsuhiro Kawasaki
光広 川▲崎▼
Tadashi Takahashi
正 高橋
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02276Dispersion shifted fibres, i.e. zero dispersion at 1550 nm

Abstract

(57)【要約】 【構成】 分散シフトシングルモード光ファイバ用コア
ロッドの多孔質ガラス体を脱水・ガラス化して光ファイ
バ用コアロッドとし、該光ファイバ用コアロッドの周囲
に所望値の外径となるように、実質的に金属ドーパント
を含まないクラッド層を堆積させた後に、脱水・ガラス
化して石英系ガラス光ファイバ用母材を形成し、これを
線引きして分散シフトシングルモード光ファイバを製造
した。この際、前記光ファイバ用コアロッドに相当する
部分の直径が、波長1.55μmの光を伝送した時に、モー
ドフィールド径の 1.9倍以上であり、かつ前記コアロッ
ドの外層部に存在し、実質的に金属ドーパントを含まな
いクラッド層の厚さが、直径125μmのファイバに対し
て 0〜 6μmの範囲にあるようにした。 【効果】 本発明によれば、構造欠陥の影響が小さく、
かつ強度が高い分散シフト光ファイバが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分散シフトシングルモ
ード光ファイバに関するものである。
【0002】
【従来技術】通常、用いられている外径 125μmの分散
シフトシングルモード光ファイバ(以下、単に分散シフ
ト光ファイバという)は、その中心に周囲よりも屈折率
が高いコア部分を有している。この分散シフト光ファイ
バの構造を光の強度分布という観点から見ると、光の強
度は分散シフト光ファイバの中心が最も大きく、中心か
ら離れて外周に近づくにつれて小さくなる、すなわち裾
を引くような分布になっている。通常、このような場合
には、分散シフト光ファイバの中心部分をモードフィー
ルド部分、その直径をモードフィールド径と呼んでい
る。なお、分散シフト光ファイバにおける該モードフィ
ールド径は幾つかの条件によって若干異なるが、伝搬す
る光の波長が1.55μmである際は、約 8μmのモードフ
ィールド径を有する分散シフト光ファイバの構造が一般
的である。
【0003】前述したような構造を有する分散シフト光
ファイバの製造は以下のようにして行われる。まず、少
なくとも金属ドーパントが存在するコア部を含む分散シ
フト光ファイバ用コアロッドの多孔質ガラス体をVAD
法などによって合成する(現在ではコア部と共に実質的
に金属ドーパントを含まないクラッド部の一部を合成す
ることが多いが、以下、このクラッド部の一部も含めて
分散シフト光ファイバ用コアロッドという)。該多孔質
ガラス体を脱水・焼結して分散シフト光ファイバ用コア
ロッドとする。次いで、該分散シフト光ファイバ用コア
ロッドをターゲットロッドとし、その外周に外付法など
によってクラッド層に相当する実質的に金属ドーパント
を含まない多孔質ガラス層を形成した後、該多孔質ガラ
ス層を脱水・ガラス化して分散シフト光ファイバ用母材
を得る。しかる後、該分散シフト光ファイバ用母材を線
引きすることにより、分散シフト光ファイバを製造す
る。
【0004】近年では様々な技術の進歩によって、大型
の分散シフト光ファイバ用母材を得ることが可能となっ
た。具体的には、前述した製造工程のうち、後者の外付
法などによる多孔質ガラス層の製造工程及び該多孔質ガ
ラス層の脱水・ガラス化工程が繰り返されることによっ
て、大型の分散シフト光ファイバ用母材を製造すること
が多い。
【0005】前述した従来の分散シフト光ファイバの製
造方法は、伝送特性を制御しやすいという特徴があり、
現在これに代わる製造方法は見いだされていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述した
製造方法は、1本の母材の製造工程がVAD法と外付法
といったの少なくとも2つの異なった製造工程からな
る。そのため、異なった工程で製造されたガラスの境界
面が存在し、該境界面においてガラスの構造欠陥が生じ
やすいことが分かっている。
【0007】前記ガラスの構造欠陥は分散シフト光ファ
イバに対して次のような影響を与える。例えば、従来の
方法で製造した分散シフト光ファイバを、水素雰囲気中
に長時間放置すると、次第に水素が分散シフト光ファイ
バ内に拡散する。次に拡散した水素はガラスの構造欠陥
部分に入り込み、Si−H結合を形成してしまう。該S
i−H結合は分散シフト光ファイバ中を伝搬する光のう
ち、波長1.52μmの光を吸収する、いわゆる、水素ロス
増を起こし伝送損失が大きくなる。
【0008】また、水素は大気中にも存在するものであ
るから、分散シフト光ファイバにこのような傾向がある
と大気中に分散シフト光ファイバを放置した場合にも何
らかの影響を与えるのは明らかである。このような背景
にあって、異なった製造工程で形成されたガラスの境界
面における構造欠陥の影響が小さい分散シフト光ファイ
バが必要とされていた。
【0009】さらに、一般的にガラスは不純物の含有率
によって粘性が異なる。通常、外付法で形成されたガラ
スは、VAD法で形成された分散シフト光ファイバ用コ
アロッドの部分に比べて、純度が低い傾向にある。さら
に、前記分散シフト光ファイバ用コアロッド内では屈折
率分布を制御するために径方向の金属ドーパントの濃度
を変化させている。該金属ドーパントは粘性に影響を与
えることが分かっている。この様な理由により、分散シ
フト光ファイバの径方向におけるガラスの粘性は、一定
とならない。
【0010】特に分散シフト光ファイバ用コアロッドと
して、コア部の外周に金属ドーパントを含まないクラッ
ド部の一部を該コア部と同時に形成した場合には、分散
シフト光ファイバ用母材は、中心から、不純物が少なく
金属ドーパント含む層、不純物が少なく金属ドーパント
を含まない層、不純物が多く実質的に金属ドーパントを
含まない層の同心円状の3つの部分で構成される。金属
ドーパントや不純物を含むガラスはこれらを含まない高
いガラスに比べて粘性が低いため、分散シフト光ファイ
バの構造に対応して、粘性の低い部分、高い部分、低い
部分の3つの同心円構造となる。
【0011】このような粘性分布の分散シフト光ファイ
バ用母材を線引きすると、粘性が高い部分に引張歪みが
加わる。このため、線引き後の分散シフト光ファイバに
歪みが残り、その結果として該分散シフト光ファイバの
強度が大幅に悪化することがあった。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、構造欠
陥の影響が小さく、かつ強度の高い分散シフト光ファイ
バを提供することにある。
【0013】本発明は、分散シフトシングルモード光フ
ァイバ用コアロッドの多孔質ガラス体を脱水・ガラス化
して光ファイバ用コアロッドとし、該光ファイバ用コア
ロッドの周囲に所望値の外径となるように、実質的に金
属ドーパントを含まないクラッド層を堆積させた後に、
脱水・ガラス化して石英系ガラス光ファイバ用母材を製
造し、これを線引きすることで得られる分散シフトシン
グルモード光ファイバにおいて、前記光ファイバ用コア
ロッドに相当する部分の直径が、波長1.55μmの光を伝
送した時に、モードフィールド径の 1.9倍以上であり、
かつ前記コアロッドの外層部に存在し、実質的に金属ド
ーパントを含まないクラッド層の厚さが、直径 125μm
のファイバに対して 0〜 6μmの範囲にあることを特徴
とする。
【0014】
【作用】まず、一般的な光ファイバにおける構造欠陥に
よる水素ロス増について述べる。光ファイバ内を伝搬す
る光の光ファイバの径方向における強度分布は、中心が
最も大きく、外周に向かうにつれてその強度が裾を引く
ような形になっている。そして光を伝搬する部分に光を
吸収する要因があると、その部分で光が吸収されて強度
が減少し、伝送損失の増加を招く。しかしながら、光の
強度が光ファイバの径方向に対して均一でないため、光
の吸収によって減少する強度は光ファイバの径方向で異
なる。具体的には、前記強度分布の裾の部分に光を吸収
する要因があった場合には光の強度全体に対する影響は
少ないが、吸収する要因が中心部分に近くなるのに伴
い、吸収される光の量が多くなり、光の強度全体が減少
することがわかった。
【0015】この理論を従来の分散シフト光ファイバに
応用すると、光を吸収する要因のSi−H結合を形成す
る原因であるガラスの構造欠陥を、光が伝搬される部
分、つまりモードフィールド部分から離せば離すほど吸
収される光の量は少なくなり、ある限度を越えるとその
影響は無視できるようになる、といえる。具体的には、
異なった製造工程の境界面が、モードフィールド部分か
らある程度離れていればよいことになる。そこで、発明
者らはこれを実証すべく実験を行い、前記境界面をどの
位モードフィールド部分から離せばよいかを、光ファイ
バにおける前記境界面の径をモードフィールド径で割っ
た値(以下、単に「境界面径/モードフィールド径」と
いう)として示すことに成功した。
【0016】しかしながら、分散シフト光ファイバ用コ
アロッド外周のクラッド層を厚くして境界面径/モード
フィールド径を大きくした場合には、金属ドーパントを
含まないガラス層が厚くなる。前述したように、金属ド
ーパントを含まないガラスは粘性が高く引張歪みが加わ
るため、線引き後に引張歪みが残る部分が大きくなり、
強度が低下してしまう。これを防ぐ為には、実用上問題
のない強度となるように分散シフト光ファイバ用コアロ
ッド外周の金属ドーパントを含まない層、すわなちクラ
ッド層の厚さを制御してやればよい。そこで、発明者ら
は、さらに実験を行い、分散シフト光ファイバ用コアロ
ッド外周の金属ドーパントを含まないクラッド層の厚さ
の限界値を見いだした。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。本発明を見いだした実験は、以下のように
して行った。まず、少なくとも金属ドーパントを含有す
る、いわゆるコア部を含む分散シフト光ファイバ用コア
ロッドの多孔質ガラス体をVAD法によって合成する
(現在ではコア部と共に実質的に金属ドーパントを含ま
ないクラッド部の一部を合成することが多い)。該多孔
質ガラス体を脱水・焼結してコアロッドとする。次い
で、該コアロッドをターゲットロッドとし、その周囲に
外付法によってクラッド層に相当する多孔質ガラス層を
形成した後、該多孔質ガラス層を脱水・ガラス化して分
散シフト光ファイバ用母材を得、その後、常法にて線引
して分散シフト光ファイバを得た。
【0018】その際、分散シフト光ファイバ用コアロッ
ドが後の工程で分散シフト光ファイバとなった際に相当
する外径をモードフィールド径で割った値(境界面径/
モードフィールド径)をコアロッドを形成するクラッド
部の厚みまたは外付法によって形成するクラッド層の厚
みを制御することにより徐々に変化させて、光ファイバ
用コアロッドを製造した。
【0019】次いで、得られた分散シフト光ファイバを
常温1気圧の水素雰囲気中に8時間放置し、さらに常温
大気中に48時間放置し、波長1.52μmにおける光の吸収
の大きさ、すなわち水素ロス増の大きさを測定した。そ
の結果を図1に示す。なお、図1において横軸は境界面
径/モードフィールド径、縦軸は水素ロス増の大きさを
示す。
【0020】図1より、境界面径/モードフィールド径
の値が 1.9以上であれば波長1.52μmにおける光の吸収
は無視できることがわかる。さらに該境界面径/モード
フィールド径の値が 2.1以上とした場合には、全く光の
吸収は検出されなかった。したがって、該境界面径/モ
ードフィールド径の値が 2.1以上の場合には光の吸収の
影響は全く無視できると考えられる。
【0021】また、この時実験に使用した分散シフト光
ファイバに、該分散シフト光ファイバの全長にわたって
0.5%の伸びを1秒間加えた時の破断率を測定した。図2
に分散シフト光ファイバのコアロッド外周の金属ドーパ
ントを含まないクラッド層の厚さと破断率との関係を示
す。これより、コアロッド外周の金属ドーパントを含ま
ないクラッド層の厚みに破断率が依存する傾向を見いだ
すことができる。特に、前記クラッド層の厚みが6μm
を超えると急激に破断率が悪化する。したがって、強度
の高い分散シフト光ファイバを得るには、前記クラッド
層の厚みを6μm以下とすることが必要であると判断し
た。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、構造欠陥の影響が小さ
く、かつ強度が高い分散シフト光ファイバが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、実施例において見いだした、境界面
径/モードフィールド径と波長1.52μmにおける光の吸
収の大きさの関係を示している。
【図2】 図2は、実施例において見いだした、コアロ
ッドが私有の金属ドーパントを含まないクラッド層の厚
さと分散シフト光ファイバの破断率との関係を示してい
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 分散シフトシングルモード光ファイバ用
    コアロッドの多孔質ガラス体を脱水・ガラス化して光フ
    ァイバ用コアロッドとし、該光ファイバ用コアロッドの
    周囲に所望値の外径となるように、実質的に金属ドーパ
    ントを含まないクラッド層を堆積させた後に、脱水・ガ
    ラス化して石英系ガラス光ファイバ用母材を製造し、こ
    れを線引きすることで得られる分散シフトシングルモー
    ド光ファイバにおいて、前記光ファイバ用コアロッドに
    相当する部分の直径が、波長1.55μmの光を伝送した時
    に、モードフィールド径の 1.9倍以上であり、かつ前記
    コアロッドの外層部に存在し、実質的に金属ドーパント
    を含まないクラッド層の厚さが、直径 125μmのファイ
    バに対して 0〜 6μmの範囲にあることを特徴とする分
    散シフトシングルモード光ファイバ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1466873A2 (en) * 2003-04-08 2004-10-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Glass preform for an optical fiber and manufacturing method thereof
US6831342B2 (en) * 2001-08-30 2004-12-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Optical device for converting incident light into a second harmonic

Cited By (3)

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US6831342B2 (en) * 2001-08-30 2004-12-14 Murata Manufacturing Co., Ltd. Optical device for converting incident light into a second harmonic
EP1466873A2 (en) * 2003-04-08 2004-10-13 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Glass preform for an optical fiber and manufacturing method thereof
EP1466873A3 (en) * 2003-04-08 2011-01-05 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Glass preform for an optical fiber and manufacturing method thereof

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