JPH09165229A - ファイバグレーティングの製造方法 - Google Patents

ファイバグレーティングの製造方法

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JPH09165229A
JPH09165229A JP7328987A JP32898795A JPH09165229A JP H09165229 A JPH09165229 A JP H09165229A JP 7328987 A JP7328987 A JP 7328987A JP 32898795 A JP32898795 A JP 32898795A JP H09165229 A JPH09165229 A JP H09165229A
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JP
Japan
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optical fiber
fiber
glass
grating
hydrogen
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JP7328987A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Yoshida
和昭 吉田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
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    • C03B37/02Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
    • C03B37/025Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
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    • C03B37/01282Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from pulverulent glass by pressing or sintering, e.g. hot-pressing
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 屈折率変化の大きいファイバグレーティング
を製造し得る方法を提供する。 【解決手段】 VAD法により製造されたコア用ガラス
棒の外周に、クラッド部形成用の石英系ガラス粉末を粉
末成型加工して多孔質ガラス成形体を得、この多孔質ガ
ラス成形体を加熱することにより透明ガラス化して作製
された光ファイバ母材を線引きして光ファイバを得る工
程、前記光ファイバを水素含有雰囲気下に曝す工程、及
び、前記水素含有雰囲気下に曝した光ファイバの側面か
らレーザビームを照射してファイバグレーティングを作
製する工程を具備する製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測等
の分野、特に、フィルター、レーザまたは温度、応力な
どのセンサとして用いられるファイバグレーティングの
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ファイバグレーティングとは、光ファイ
バのコア部にブラッグ格子を直接形成したものであり、
フィルタ機能を有しているため、光ファイバアンプの高
効率化、利得平坦化、光分波器、および波長選択器など
として用いられている。また、反射ミラー機能を利用し
て光増幅ファイバにファイバグレーティングを作製すれ
ば、ファイバレーザーとしても使用され、さらに、その
センサ機能を利用して、温度、張力、および圧力などの
センサとしても使用することができる。
【0003】このような機能を有するファイバグレーテ
ィングは、光ファイバの側面に紫外線レーザビームを周
期的間隔で照射し、光ファイバのコアの長手方向に周期
的に屈折率上昇部を形成することにより得られたもので
ある。
【0004】ファイバグレーティング技術においては、
一般に、ホログラフィック干渉法、位相格子法、および
マスク法などを用いて、光ファイバの側面から紫外線レ
ーザビームを周期的間隔で照射しており、紫外線レーザ
としては、エキシマレーザおよびアルゴンレーザなどが
使用されている。なお、光ファイバとしては、光ファイ
バのコアにゲルマニウムやリンが含まれる石英ガラス系
光ファイバが使用される。
【0005】紫外線を照射することによって、光ファイ
バの側面の屈折率を容易に上昇させることができるなら
ば、製造コストの低減はもとより、光ファイバの性能を
向上させることもできる。さらに、このようなファイバ
の応用範囲の拡大につながるので、従来から屈折率変化
を起こしやすくする技術が探索されてきた。
【0006】その一つの方法として、ゲルマニウム濃度
の高いファイバを用い、このファイバの側面から紫外線
を照射することが挙げられる。しかしながら、この場合
には、ファイバそのものが作製し難いうえ、ファイバの
NAが大きいため、通常のファイバとの接続損失が大き
くなってしまう。
【0007】また、最近では、光ファイバを予め高圧水
素処理する技術が有効な方法として着目されているもの
の、十分な屈折率変化が容易に得られる方法は、未だ得
られていないのが現状である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、屈
折率変化の大きなファイバグレーティング技術を提供す
ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、VAD法により製造されたコア用ガラス
棒の外周に、クラッド部形成用の石英系ガラス粉末を粉
末成型加工して多孔質ガラス成形体を得、この多孔質ガ
ラス成形体を加熱することにより透明ガラス化して作製
された光ファイバ母材を線引きして光ファイバを得る工
程、前記光ファイバを水素含有雰囲気下に曝す工程、お
よび、前記水素含有雰囲気下に曝した光ファイバの側面
からレーザビームを照射してファイバグレーティングを
作製する工程を具備する光ファイバグレーティングの製
造方法を提供する。
【0010】本発明者らは、光ファイバの製造法が屈折
率変化に与える影響を鋭意検討したところ、OVD法で
製造したファイバにグレーティング加工を施した場合に
は、屈折率変化が大きいが、VAD法で製造したファイ
バは、同様のグレーティング加工を施しても屈折率変化
がほとんど起こらないことを見出だした。さらに検討を
続けた結果、本発明者らは、OVD法で製造したファイ
バを用いるよりも、いっそう屈折率変化が大きい本発明
の製造方法を成すに至った。
【0011】以下、本発明の製造方法を詳細に説明す
る。本発明の製造方法においては、まず、多孔質ガラス
成形体を製造し、この成形体を加熱して光ファイバ母材
を得、さらに母材を線引きして光ファイバを得る。この
光ファイバを得る工程としては、例えば、特開平5−2
08837号に記載されている加圧成型法を用いること
が好ましい。
【0012】具体的には、VAD法で製造されたコア用
ガラス棒としては、コアとクラッドの一部とを含むガラ
ス棒(例えば、コア径:クラッド径=1:3のコア用ガ
ラス棒)を使用することができる。このコア用ガラス棒
のコア径:クラッド径比は、適宜選択することができる
が、通常、1:1.5〜1:6.0である。また、コア
用ドーパントとしては、ゲルマニウムやリンを含有させ
ることができる。
【0013】このようなコア用ガラス棒の周囲に形成さ
れるクラッド部用の石英系ガラス粉末としては、平均粒
径1から20μmの範囲のシリカ粉末が好ましい。シリ
カ粉末の粉末成型加工に当たっては、例えば、次のよう
な方法を用いることができる。すなわち、まず、成型用
ゴムの中心にコア用ガラス棒を設置し、その周囲にガラ
ス粉末を充填する。その後、ゴム型の上下の蓋をし、C
IP装置内で500〜2000atm.(50.7〜2
02.7MPa)程度に液圧加圧することによって、多
孔質成形体が得られる。
【0014】多孔質成形体は、透明ガラス化に先だっ
て、空気中で400〜800℃に加熱して脱脂を行なう
ことが好ましい。続いて、この多孔質成形体は、例え
ば、900〜1200℃程度に保ちながら塩素ガスを含
むヘリウムガス雰囲気中で、炉内を1〜6mm/分の速
度で通過させながら加熱して不純物を除去し、さらにヘ
リウムガス雰囲気中で1400〜1650℃で炉内を1
〜6mm/分の速度で通過させて加熱することによっ
て、透明なガラスに変えることができる。なお、塩素含
有ヘリウムガスの塩素濃度は、通常1〜40容量%とす
ることができる。
【0015】透明ガラス化した光ファイバ母材は、加熱
延伸して、外径100〜200μm程度の光ファイバと
することができる。得られた光ファイバを、水素含有雰
囲気下に曝すに当たっては、室温または室温〜200℃
の温度で、0.1〜7.85MPa程度の圧力の条件下
で行なうことが好ましい。この場合、光ファイバを水素
含有雰囲気下に曝す時間は、温度、ファイバ寸法等によ
って適宜選択することができるが、例えば、室温の場合
には、1〜4週間程度が、100℃の場合には5〜20
時間程度が好ましい。
【0016】水素雰囲気下に曝した後の光ファイバにレ
ーザビームを照射するに当たっては、ホログラフィック
干渉法、位相格子法、およびマスク法などの通常のファ
イバグレーティング技術を用いて、光ファイバの側面か
ら紫外線レーザビームを周期的間隔で照射することがで
きる。また、紫外線レーザとしては、エキシマレーザや
アルゴンレーザ等のレーザを使用することができ、具体
的には、249nmの波長を有するKrFエキシマレー
ザを2,000〜50,000パルス程度、水素処理後
の光ファイバの側面から照射することが好ましい。
【0017】本発明の方法を用いることによって、クラ
ッド部が直接気相蒸着法で合成された通常の光ファイバ
よりも、紫外線照射による屈折率変化が格段に大きい光
ファイバが製造される。本発明者らは、この理由の1つ
はクラッド部を石英粉末から作製したことにあると考え
た。
【0018】なお、一般には、紫外線照射による屈折率
変化の機構として、1)クラマース・クロニッヒモデ
ル、2)双極子モーメントモデル、および3)圧縮モデ
ルなどが提案されている。
【0019】本発明の方法を用いることによって、紫外
線照射による屈折率変化を効果的に増加させ得る理由
を、これらの機構と明確に結び付けることができない
が、本発明者らは次のように推測した。すなわち、石英
ガラス粉末から粉末成型法で作製されたクラッド部のガ
ラスは、気相蒸着法で合成されたガラスに比べて、粒子
界面が残りやすく不純物が残りやすい。しかも、このよ
うにして作製されたクラッド部のガラスは、VAD法の
合成部と成形部との界面に欠陥が生じやすい。したがっ
て、このようなファイバに側面から紫外線を照射した際
には、コアにも欠陥または密度変化が容易に発生する。
あるいは、本発明の方法によって製造された光ファイバ
のクラッド部に水素が保持されやすく、そのために紫外
線の作用が大きくなることも考えられる。
【0020】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係るファイバグレ
ーティングの製造方法を、実施例および比較例を示して
説明する。 (実施例1) 1)光ファイバの製造 まず、(コア径:クラッド径)が1:3のVAD法で合
成したコアガラス用ガラス棒を用意した。このガラス棒
は、コア・クラッド間の比屈折率差が0.35%であ
り、コア用ドーパントとしてはGeを用いた。
【0021】また、クラッド部形成用としては、合成石
英ガラス製のシリカガラス粉末(平均粒径:8μm)を
少量のPVAをバインダとして用いて、スプレードライ
法により得られた平均粒径100μmの顆粒状の石英系
ガラス粉末を準備した。
【0022】光ファイバ母材の製造に当たっては、ま
ず、ゴム製の成型型の中心にコア用ガラス棒を設置し
て、このガラス棒の周囲に前述のガラス粉末を充填し、
成型型の上下の蓋をした。次いで、この成型型をCIP
装置内に収容し液圧で1000atm.(101.3M
Pa)に1分間加圧し、取り出して多孔質成形体を得
た。
【0023】得られた多孔質成形体を空気中で500℃
に加熱して脱脂した後、塩素ガスを含むヘリウム雰囲気
中(塩素ガス濃度10容量%)で炉内を2mm/分で通
過させ1000℃に加熱して精製し、さらに、ヘリウム
雰囲気中で炉内を2mm/分で通過させ1600℃に加
熱することによって透明ガラス化して、光ファイバ母材
を作製した。
【0024】この光ファイバ母材を加熱延伸して外径1
25μmの光ファイバを得た。このようにして製造され
た光ファイバは、コア部およびクラッド部の組成は、そ
れぞれGeO2 −SiO2 およびSiO2 であり、この
光ファイバのカットオフ波長は1200nmである。 2)グレーティング加工 1)の工程で製造された光ファイバを高圧水素セル内に
収容し、水素圧153〜156MPaの条件下、室温に
て2週間放置することにより、紫外線への感受性を向上
させた。
【0025】最後に、市販のフューズマスクを用い、水
素処理した光ファイバの側面から波長240nmのエキ
シマレーザを照射して、グレーティング加工を施した。
このようにしてグレーティング加工が施されたファイバ
の屈折率変化を示す特性として反射率を測定し、この反
射率とパルス照射数との関係を図1のグラフに示した。
図1に示すように、本発明の方法を用いることにより、
4000パルスのレーザ光照射で反射率90%のファイ
バグレーティングを作製できることがわかる。 (比較例1) 1)光ファイバの製造 実施例1と同様の(コア径:クラッド径)が1:3のコ
ア用ガラス棒を用意し、この外周に、四塩化ケイ素を原
料としてスートを合成し、スートの精製、透明ガラス化
を経て光ファイバ母材を作製した。
【0026】続いて、母材を加熱延伸して外径125μ
mの光ファイバとした。このようにして製造された光フ
ァイバは、コア部およびクラッド部の組成は、それぞれ
GeO2 −SiO2 およびSiO2 であり、この光ファ
イバのカットオフ波長は1200nmである。 2)グレーティング加工 1)の工程で製造された光ファイバを、実施例1と同様
に処理および加工し、得られたファイバの反射率とパル
ス照射数との関係を調べた。その結果、20000パル
スのレーザ光照射によっても反射率90%のファイバグ
レーティングを作製できないことがわかった。 (比較例2)OVD法により製造された市販の光ファイ
バ(直径125μm)を用いる以外は、前述の実施例1
と同様に水素処理およびグレーティング加工を施した。
【0027】なお、ここで用いられた光ファイバは、コ
ア部およびクラッド部の組成は、それぞれGeO2 −S
iO2 およびSiO2 であり、コア・クラッド間の比屈
折率差は0.35%であり、この光ファイバのカットオ
フ波長は1200nmである。
【0028】得られた光ファイバの反射率とパルス照射
数との関係を調べたところ、反射率90%のファイバグ
レーティングを作製するには、10000パルスのレー
ザ光照射が必要であることがわかった。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
屈折率変化の大きなファイバグレーティングを容易に製
造することができ、特に、紫外線パルスの照射量からす
ると、市販の光ファイバを用いた場合の2/5で所望の
屈折率変化が得られる。かかる方法により光ファイバの
プロセスの簡素化を図ることができ、その工業的価値は
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1により得られた照射パルスと反射率と
の関係を示すグラフ図。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // G02B 6/00 356 G02B 6/00 356A

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 VAD法により製造されたコア用ガラス
    棒の外周に、クラッド部形成用の石英系ガラス粉末を粉
    末成型加工して多孔質ガラス成形体を得、この多孔質ガ
    ラス成形体を加熱することにより透明ガラス化して作製
    された光ファイバ母材を線引きして光ファイバを得る工
    程、 前記光ファイバを水素含有雰囲気下に曝す工程、および
    前記水素含有雰囲気下に曝した光ファイバの側面からレ
    ーザビームを照射してファイバグレーティングを作製す
    る工程を具備する光ファイバグレーティングの製造方
    法。
JP7328987A 1995-12-18 1995-12-18 ファイバグレーティングの製造方法 Pending JPH09165229A (ja)

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