JPH10182188A - 単一モード能動光ファイバーとその製造方法 - Google Patents
単一モード能動光ファイバーとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の欠点を解消する単一モード能動光ファ
イバー及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 単一モード能動光ファイバーは、希土類
元素のドープされた非酸化物ガラスから作られたコアー
と酸化物ガラスから作られたクラッドを有する。コアー
のガラスの溶融温度は、クラッドのガラスの溶融温度よ
りも低く、且つクラッドの軟化温度の範囲内にある。好
適実施態様では、コアーはカルコゲン化合物ガラスから
作られ、クラッドはシリカ鉛ガラスから作られる。ファ
イバーを作るために、非酸化物ガラスから作られた要素
を酸化物ガラスから作られた毛細管(1) の穴(2) の中に
導入することにより得られる母材(6) が、酸化物ガラス
の軟化温度の範囲内にある温度におかれて、引っ張られ
る。引張工程の間は、毛細管(1) はコアーの溶融ガラス
に対する容器として働く。
イバー及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 単一モード能動光ファイバーは、希土類
元素のドープされた非酸化物ガラスから作られたコアー
と酸化物ガラスから作られたクラッドを有する。コアー
のガラスの溶融温度は、クラッドのガラスの溶融温度よ
りも低く、且つクラッドの軟化温度の範囲内にある。好
適実施態様では、コアーはカルコゲン化合物ガラスから
作られ、クラッドはシリカ鉛ガラスから作られる。ファ
イバーを作るために、非酸化物ガラスから作られた要素
を酸化物ガラスから作られた毛細管(1) の穴(2) の中に
導入することにより得られる母材(6) が、酸化物ガラス
の軟化温度の範囲内にある温度におかれて、引っ張られ
る。引張工程の間は、毛細管(1) はコアーの溶融ガラス
に対する容器として働く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信システム用の
光学コンポーネントに係り、特に非酸化物ガラスコアー
を有する単一モード能動光ファイバー及びその製造方法
に関する。
光学コンポーネントに係り、特に非酸化物ガラスコアー
を有する単一モード能動光ファイバー及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバー通信システムでは、ファイ
バーを伝搬することから生じる伝送信号の減衰を補償す
るのに、光増幅器が益々よく用いられており、中継器内
で光／電気変換及びその逆の変換を行わなくて済むよう
にしている。一般に、これらの光増幅器は希土類元素の
ドープされた光ファイバーの部分を含み、増幅されるべ
き信号及び異なる波長のポンプ信号がこの光ファイバー
に送られる。最もよく用いられる光増幅器は、例えばエ
ルビウムのドープされたシリカガラスを能動ファイバー
として使用する。しかしながら、これらの増幅器は、第
３伝送ウインドウ（約１．５５μｍ）内に波長を有する
信号に作用し、その波長のソースを使用することが求め
られる。しかしながら、光通信システムで最もよく用い
られる物理キャリアーであるシリカファイバーは第２伝
送ウインドウ（波長約１．３μｍ）において本質的に零
分散を示す一方で、対する第３ウインドウではその分散
は大きい（１５−２０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍのオーダー）。
このことにより、長い距離に亘る高ビットレート伝送で
は、色分散を補償する手段をシステム内に導入せざるを
えず、通信システムを複雑でコスト高なものとしてい
る。第２伝送ウインドウ内で動作する光増幅器は既に提
案されており、それらは、非酸化物ガラスから作られた
ファイバー、特に希土類金属のドープされたフッ化物ガ
ラス、フッ化アルミニウムガラス又はカルコゲン化合物
ガラスから作られたファイバーを使用する。
バーを伝搬することから生じる伝送信号の減衰を補償す
るのに、光増幅器が益々よく用いられており、中継器内
で光／電気変換及びその逆の変換を行わなくて済むよう
にしている。一般に、これらの光増幅器は希土類元素の
ドープされた光ファイバーの部分を含み、増幅されるべ
き信号及び異なる波長のポンプ信号がこの光ファイバー
に送られる。最もよく用いられる光増幅器は、例えばエ
ルビウムのドープされたシリカガラスを能動ファイバー
として使用する。しかしながら、これらの増幅器は、第
３伝送ウインドウ（約１．５５μｍ）内に波長を有する
信号に作用し、その波長のソースを使用することが求め
られる。しかしながら、光通信システムで最もよく用い
られる物理キャリアーであるシリカファイバーは第２伝
送ウインドウ（波長約１．３μｍ）において本質的に零
分散を示す一方で、対する第３ウインドウではその分散
は大きい（１５−２０ｐｓ／ｎｍ・ｋｍのオーダー）。
このことにより、長い距離に亘る高ビットレート伝送で
は、色分散を補償する手段をシステム内に導入せざるを
えず、通信システムを複雑でコスト高なものとしてい
る。第２伝送ウインドウ内で動作する光増幅器は既に提
案されており、それらは、非酸化物ガラスから作られた
ファイバー、特に希土類金属のドープされたフッ化物ガ
ラス、フッ化アルミニウムガラス又はカルコゲン化合物
ガラスから作られたファイバーを使用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非酸化
物ガラスから作られた光ファイバーの欠点は、それらの
機械的及び化学的慣性特性がシリカファイバー（又は一
般には酸化物ガラスファイバー）の特性よりも劣ってい
ることである。さらに、それらのファイバーの機械的及
び化学的特性は、ファイバーが形成されるガラスの「熱
履歴」と密接に関係し、特にガラス転移温度を越えてガ
ラスを加熱する必要のある操作はガラス母材の結晶化や
失透現象を引き起こす故にその回数と特性は密接に関係
するので、製造工程によっても品質の問題を生じ得る。
ガラスの熱履歴に関する問題を回避するために、「二重
坩堝(double crucible) 」として知られている方法によ
り非酸化物ファイバーを製造することが提案されてい
る。ＣＳＥＬＴの技術スタッフによる著書「ファイバー
光学通信ハンドブック(Fiber Optics Communications H
andbook)」の第２．３．２節の「二重坩堝法(double cr
ucible method)」と第２．３．８節の「ＭＩＲ（中間赤
外ファイバー）(medium-infrared fibers)」、ＴＡＢプ
ロフェッショナル・アンド・リファレンスブックス発
行、Blue Ridge Summit 、ペンシルバニア、米国、第２
版、１９９０年、を参照されたい。しかしながら、この
方法ではクラッドガラスとコアーガラスの境界面の品質
を制御する問題が提起され、ファイバー内に気泡を混入
してしまう。結局、（コアー径が１〜２ｍｍのオーダー
にある）単一モード能動ファイバーを得る場合には、内
側坩堝の出力穴の幾何形状を制御することに関する理由
故にこの方法を実際に適用するのは困難なのである。
物ガラスから作られた光ファイバーの欠点は、それらの
機械的及び化学的慣性特性がシリカファイバー（又は一
般には酸化物ガラスファイバー）の特性よりも劣ってい
ることである。さらに、それらのファイバーの機械的及
び化学的特性は、ファイバーが形成されるガラスの「熱
履歴」と密接に関係し、特にガラス転移温度を越えてガ
ラスを加熱する必要のある操作はガラス母材の結晶化や
失透現象を引き起こす故にその回数と特性は密接に関係
するので、製造工程によっても品質の問題を生じ得る。
ガラスの熱履歴に関する問題を回避するために、「二重
坩堝(double crucible) 」として知られている方法によ
り非酸化物ファイバーを製造することが提案されてい
る。ＣＳＥＬＴの技術スタッフによる著書「ファイバー
光学通信ハンドブック(Fiber Optics Communications H
andbook)」の第２．３．２節の「二重坩堝法(double cr
ucible method)」と第２．３．８節の「ＭＩＲ（中間赤
外ファイバー）(medium-infrared fibers)」、ＴＡＢプ
ロフェッショナル・アンド・リファレンスブックス発
行、Blue Ridge Summit 、ペンシルバニア、米国、第２
版、１９９０年、を参照されたい。しかしながら、この
方法ではクラッドガラスとコアーガラスの境界面の品質
を制御する問題が提起され、ファイバー内に気泡を混入
してしまう。結局、（コアー径が１〜２ｍｍのオーダー
にある）単一モード能動ファイバーを得る場合には、内
側坩堝の出力穴の幾何形状を制御することに関する理由
故にこの方法を実際に適用するのは困難なのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明により提供される
能動ファイバー及びその製造方法では、上記欠点が取り
除かれる。本発明により提供される単一モード能動ファ
イバーでは、コアーは希土類元素のドープされた非酸化
物ガラスから作られ、クラッドは酸化物ガラスから作ら
れており、さらに、コアーを作るガラスの溶融温度は、
クラッドガラスの溶融温度よりも低く、且つクラッドガ
ラスの軟化温度の範囲内に存在する。
能動ファイバー及びその製造方法では、上記欠点が取り
除かれる。本発明により提供される単一モード能動ファ
イバーでは、コアーは希土類元素のドープされた非酸化
物ガラスから作られ、クラッドは酸化物ガラスから作ら
れており、さらに、コアーを作るガラスの溶融温度は、
クラッドガラスの溶融温度よりも低く、且つクラッドガ
ラスの軟化温度の範囲内に存在する。
【０００５】
【発明の実施の形態】この発明の詳細な説明の項及び特
許請求の範囲において、用語「軟化温度の範囲」とは、
（ガラスが１０12Ｐａ・ｓの粘度を有するときの）ガラ
ス転移温度Ｔｇから、ガラスが１０4 Ｐａ・ｓの粘度
（この粘度において「ゴブ(gob) 」は重力によって垂れ
落ち、ファイバーを最小の力で引っ張ることができ
る。）を有するときの温度までの範囲を意味する。この
種のファイバーでは、（単一モードファイバーの物質の
大部分を構成する）クラッドが酸化物ガラスから作られ
ているので、完全に非酸化物ガラスから作られるファイ
バーに関する機械的抵抗及び化学的慣性(inertia) の問
題が除去される。さらに、上述のガラスは、（Ｐｒ及び
Ｄｙがドープされるなら）第２ウインドウと（Ｅｒがド
ープされるなら）第３ウインドウの両方において能動的
になることができ、後者の場合には周知のように酸化物
ガラスの場合よりも広くて平坦な増幅帯域が得られる。
許請求の範囲において、用語「軟化温度の範囲」とは、
（ガラスが１０12Ｐａ・ｓの粘度を有するときの）ガラ
ス転移温度Ｔｇから、ガラスが１０4 Ｐａ・ｓの粘度
（この粘度において「ゴブ(gob) 」は重力によって垂れ
落ち、ファイバーを最小の力で引っ張ることができ
る。）を有するときの温度までの範囲を意味する。この
種のファイバーでは、（単一モードファイバーの物質の
大部分を構成する）クラッドが酸化物ガラスから作られ
ているので、完全に非酸化物ガラスから作られるファイ
バーに関する機械的抵抗及び化学的慣性(inertia) の問
題が除去される。さらに、上述のガラスは、（Ｐｒ及び
Ｄｙがドープされるなら）第２ウインドウと（Ｅｒがド
ープされるなら）第３ウインドウの両方において能動的
になることができ、後者の場合には周知のように酸化物
ガラスの場合よりも広くて平坦な増幅帯域が得られる。
【０００６】この種のファイバーで用いられるべき２つ
のガラスを選ぶ際に考慮すべき重要な面は、ガラス自体
の熱膨張係数及び屈折率により与えられる。特に、ファ
イバーが引っ張られて冷却されている間にクラッドがコ
アーにストレスを与えたり又はその反対にコアーがクラ
ッドにストレスを与えたりしないように、これら２つの
ガラスはガラス転移温度よりも低い温度においては本質
的に同じような熱膨張係数を有しなければならない。屈
折率に関しては、所望のオーダーの大きさの半径を有す
るコアーが得られるような開口数としなければならな
い。開口数は、ＮＡ＝（ｎ1 2−ｎ2 2)1/2により与えられ
る。ここで、ｎ1 とｎ2 はそれぞれコアーとクラッドの
屈折率である。開口数は、関係式λ＝２πｒ・ＮＡ／
２．４０５によりコアーの半径ｒ及び波長λと関係づけ
られる。適当な開口数の範囲は０．３から０．５の間で
ある。酸化物ガラスクラッドの存在下で使用できる非酸
化物ガラスとしては、例えばカルコゲン化合物ガラス、
フッ化アルミニウムガラス又はフッ化リン酸ガラスが可
能である。
のガラスを選ぶ際に考慮すべき重要な面は、ガラス自体
の熱膨張係数及び屈折率により与えられる。特に、ファ
イバーが引っ張られて冷却されている間にクラッドがコ
アーにストレスを与えたり又はその反対にコアーがクラ
ッドにストレスを与えたりしないように、これら２つの
ガラスはガラス転移温度よりも低い温度においては本質
的に同じような熱膨張係数を有しなければならない。屈
折率に関しては、所望のオーダーの大きさの半径を有す
るコアーが得られるような開口数としなければならな
い。開口数は、ＮＡ＝（ｎ1 2−ｎ2 2)1/2により与えられ
る。ここで、ｎ1 とｎ2 はそれぞれコアーとクラッドの
屈折率である。開口数は、関係式λ＝２πｒ・ＮＡ／
２．４０５によりコアーの半径ｒ及び波長λと関係づけ
られる。適当な開口数の範囲は０．３から０．５の間で
ある。酸化物ガラスクラッドの存在下で使用できる非酸
化物ガラスとしては、例えばカルコゲン化合物ガラス、
フッ化アルミニウムガラス又はフッ化リン酸ガラスが可
能である。
【０００７】能動ファイバー光増幅器を得るのに用いる
ことができるカルコゲン化合物ガラスの例としては、Ｇ
ｅ−Ｓベースの多成分ガラス、特にＢａ−Ｇａ−Ｇｅ−
Ｓ、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラ
スのようなＧａ−Ｇｅ−Ｓベースのガラスがある。この
ようなガラスの化合物の例は、論文「希土類元素ドープ
多成分Ｇｅベース硫化物ガラス(Rare-earth-doped Mult
icomponent Ge-basedSulphide Glasses) 」、Ｂ．Ｇ．
アイケン(Aitken)及びＲ．Ｓ．クインビー(Quinby)、非
酸化物ガラスについての第１０回国際シンポジウム、Co
rning 、ニューヨーク、米国、１９９６年６月２２〜２
４日、に報告されている。これらのガラスのガラス転移
温度Ｔｇは、最小値が（Ａｓを含むガラスでは）約３２
５℃で最大値が（Ｂａを含むガラスでは）約４７５℃の
範囲をとり、溶融温度は、７００〜７４０℃のオーダー
であり、熱膨張係数αは、（Ｔｇより低い温度に対し
て、特に３０から３００℃の範囲の温度に対して）最小
値が（Ｂａ又はＡｓを含むガラスでは）約１１・１０-6
℃-1で、最大値が（Ａｓを含むガラスでは）約１６・
１０-6 ℃-1であり、そして、屈折率は２から約２．５
までの範囲にある。
ことができるカルコゲン化合物ガラスの例としては、Ｇ
ｅ−Ｓベースの多成分ガラス、特にＢａ−Ｇａ−Ｇｅ−
Ｓ、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラ
スのようなＧａ−Ｇｅ−Ｓベースのガラスがある。この
ようなガラスの化合物の例は、論文「希土類元素ドープ
多成分Ｇｅベース硫化物ガラス(Rare-earth-doped Mult
icomponent Ge-basedSulphide Glasses) 」、Ｂ．Ｇ．
アイケン(Aitken)及びＲ．Ｓ．クインビー(Quinby)、非
酸化物ガラスについての第１０回国際シンポジウム、Co
rning 、ニューヨーク、米国、１９９６年６月２２〜２
４日、に報告されている。これらのガラスのガラス転移
温度Ｔｇは、最小値が（Ａｓを含むガラスでは）約３２
５℃で最大値が（Ｂａを含むガラスでは）約４７５℃の
範囲をとり、溶融温度は、７００〜７４０℃のオーダー
であり、熱膨張係数αは、（Ｔｇより低い温度に対し
て、特に３０から３００℃の範囲の温度に対して）最小
値が（Ｂａ又はＡｓを含むガラスでは）約１１・１０-6
℃-1で、最大値が（Ａｓを含むガラスでは）約１６・
１０-6 ℃-1であり、そして、屈折率は２から約２．５
までの範囲にある。
【０００８】本発明の目的を達成するため、上述の非酸
化物ガラスのガラス転移温度、溶融温度、熱膨張係数及
び屈折率に匹敵するこれらの特性を備えた酸化物ガラス
は、特に酸化鉛の含有量が高い（好ましくは、３０％か
ら７０％（モル百分率）までの）シリカ鉛ガラスであ
り、その屈折率は１．６９から２．１４まで変わる。特
定の化合物を選択するに際しては、酸化鉛の含有量が範
囲の上限に近いガラスは、カルコゲン化合物ガラスと非
常に類似した熱膨張係数、及びファイバーに対する所望
の開口数を生じる屈折率を有するけれども、それらは過
度に低いガラス転移温度を示すのに対し、酸化鉛の含有
量が範囲の下限に近いガラスは、適当なガラス転移温度
を有するけれども、過度に低い熱膨張係数及び屈折率を
有してしまうことに留意すべきである。引張工程でもた
らされるどんなストレスも、コアーガラスのガラス転移
温度Ｔｇよりも低い温度でアニール操作を行うことによ
り除去できることをも考慮すると、酸化鉛の含有量が好
ましい範囲内にあるガラスは、いずれにしても好ましい
妥協策を与える。
化物ガラスのガラス転移温度、溶融温度、熱膨張係数及
び屈折率に匹敵するこれらの特性を備えた酸化物ガラス
は、特に酸化鉛の含有量が高い（好ましくは、３０％か
ら７０％（モル百分率）までの）シリカ鉛ガラスであ
り、その屈折率は１．６９から２．１４まで変わる。特
定の化合物を選択するに際しては、酸化鉛の含有量が範
囲の上限に近いガラスは、カルコゲン化合物ガラスと非
常に類似した熱膨張係数、及びファイバーに対する所望
の開口数を生じる屈折率を有するけれども、それらは過
度に低いガラス転移温度を示すのに対し、酸化鉛の含有
量が範囲の下限に近いガラスは、適当なガラス転移温度
を有するけれども、過度に低い熱膨張係数及び屈折率を
有してしまうことに留意すべきである。引張工程でもた
らされるどんなストレスも、コアーガラスのガラス転移
温度Ｔｇよりも低い温度でアニール操作を行うことによ
り除去できることをも考慮すると、酸化鉛の含有量が好
ましい範囲内にあるガラスは、いずれにしても好ましい
妥協策を与える。
【０００９】あるいは、二成分から成るＳｉＯ2 −Ｐｂ
Ｏガラスの代わりに、例えばＴｉＯ2 のような別の酸化
物をも小さい割合で含むシリカ鉛ガラスが使用できる。
当業者には良く知られているように、これらの別の酸化
物が存在することにより、シリカ鉛ガラスの特性が変更
でき、２つのガラスにおける興味ある全パラメータの所
望の一致が得られる。ＰｂＯの代わりにＭ2 Ｏ5 型（Ｍ
はＮｂ又はＴａ）の酸化物を含むガラスもまた適してい
る。前記ガラスの屈折率も２を越える。
Ｏガラスの代わりに、例えばＴｉＯ2 のような別の酸化
物をも小さい割合で含むシリカ鉛ガラスが使用できる。
当業者には良く知られているように、これらの別の酸化
物が存在することにより、シリカ鉛ガラスの特性が変更
でき、２つのガラスにおける興味ある全パラメータの所
望の一致が得られる。ＰｂＯの代わりにＭ2 Ｏ5 型（Ｍ
はＮｂ又はＴａ）の酸化物を含むガラスもまた適してい
る。前記ガラスの屈折率も２を越える。
【００１０】適当なフッ化アルミニウムガラスは、例え
ば、ＡｌＦ3 に加えてアルカリフッ化物又はアルカリ土
類金属を含むガラスのような多成分ガラスである。例と
して、下記の表（モル百分率）に与えられる成分及びそ
れぞれの百分率を有するガラスを挙げることができる。 ＡｌＦ3 （３０〜４０％） ＭｇＦ2 （５〜１２％）
ＣａＦ2 （１５〜３０％） ＳｒＦ2 （６〜１０％）
ＢａＦ2 （５〜１０％） ＬｉＦ（３〜１２％） Ｎａ
Ｆ（０〜１２％） 一般にフッ化アルミニウムガラスは非常に低い屈折率
（１．４４〜１．４５）を有し、そのため酸化物ガラス
は一般に、Ｆ又はＢ2 Ｏ3 のように屈折率を下げる適当
な要素がドープされたシリカを基にしたガラスとするこ
とができる。
ば、ＡｌＦ3 に加えてアルカリフッ化物又はアルカリ土
類金属を含むガラスのような多成分ガラスである。例と
して、下記の表（モル百分率）に与えられる成分及びそ
れぞれの百分率を有するガラスを挙げることができる。 ＡｌＦ3 （３０〜４０％） ＭｇＦ2 （５〜１２％）
ＣａＦ2 （１５〜３０％） ＳｒＦ2 （６〜１０％）
ＢａＦ2 （５〜１０％） ＬｉＦ（３〜１２％） Ｎａ
Ｆ（０〜１２％） 一般にフッ化アルミニウムガラスは非常に低い屈折率
（１．４４〜１．４５）を有し、そのため酸化物ガラス
は一般に、Ｆ又はＢ2 Ｏ3 のように屈折率を下げる適当
な要素がドープされたシリカを基にしたガラスとするこ
とができる。
【００１１】本発明はまた上述のファイバーの製造方法
を提供し、この方法においてはクラッドとコアーから成
る母材が引っ張られ、それらの径の比が単一モード能動
ファイバーを得るのに要求される比に一致する。この方
法は、酸化物ガラスを作る為に毛細管がクラッドとして
用いられ、その穴の中に非酸化物ガラスの要素が導入さ
れ、その溶融温度は酸化物ガラスの溶融温度よりも低
く、且つ酸化物ガラスの軟化温度の範囲内にあり、さら
に、引張工程においては母材が前記範囲内の温度で且つ
非酸化物ガラスの溶融温度より低くない温度にされるこ
とを特徴とする。非酸化物ガラス要素は、毛細管作用若
しくは注入により溶融状態にて、又はロッド状で固体状
態にて毛細管内に導入できる。非酸化物ガラス要素は、
好都合にはカルコゲン化合物ガラス、特にＧｅ−Ｓベー
スの多成分ガラスから作られ、好ましくはＢａ−Ｇａ−
Ｇｅ−Ｓ、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−
ＳガラスのようなＧａ−Ｇｅ−Ｓベースのガラスから作
られる。この場合には、酸化物ガラス要素は、高い酸化
鉛含有量（好ましくは３０〜７０％（モル百分率））を
有するシリカ鉛ガラス、又はシリカに加えてＮｂ2 Ｏ5
とＴａ2 Ｏ5 を含むガラスから作ることができる。
を提供し、この方法においてはクラッドとコアーから成
る母材が引っ張られ、それらの径の比が単一モード能動
ファイバーを得るのに要求される比に一致する。この方
法は、酸化物ガラスを作る為に毛細管がクラッドとして
用いられ、その穴の中に非酸化物ガラスの要素が導入さ
れ、その溶融温度は酸化物ガラスの溶融温度よりも低
く、且つ酸化物ガラスの軟化温度の範囲内にあり、さら
に、引張工程においては母材が前記範囲内の温度で且つ
非酸化物ガラスの溶融温度より低くない温度にされるこ
とを特徴とする。非酸化物ガラス要素は、毛細管作用若
しくは注入により溶融状態にて、又はロッド状で固体状
態にて毛細管内に導入できる。非酸化物ガラス要素は、
好都合にはカルコゲン化合物ガラス、特にＧｅ−Ｓベー
スの多成分ガラスから作られ、好ましくはＢａ−Ｇａ−
Ｇｅ−Ｓ、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−
ＳガラスのようなＧａ−Ｇｅ−Ｓベースのガラスから作
られる。この場合には、酸化物ガラス要素は、高い酸化
鉛含有量（好ましくは３０〜７０％（モル百分率））を
有するシリカ鉛ガラス、又はシリカに加えてＮｂ2 Ｏ5
とＴａ2 Ｏ5 を含むガラスから作ることができる。
【００１２】明確に分かるように、上述の方法では、既
に溶融状態の非酸化物ガラスから開始するか又は冷間形
成母材を引っ張ることによりファイバーが得られる。従
って、非酸化物ガラスに対する高温操作は一回だけであ
り、よって、既知の方法を用いるときに受ける複数回の
加熱操作に関係する失透現象の危険性は本質的に除去さ
れる。用いられるガラスは、好ましくは、約７００から
７５０℃の範囲の（非酸化物ガラスの）溶融温度と（酸
化物ガラスの）軟化温度を有し、さらに、引っ張られた
ガラスにおいて０．３から０．５の範囲の開口数を生じ
るような屈折率を有する。
に溶融状態の非酸化物ガラスから開始するか又は冷間形
成母材を引っ張ることによりファイバーが得られる。従
って、非酸化物ガラスに対する高温操作は一回だけであ
り、よって、既知の方法を用いるときに受ける複数回の
加熱操作に関係する失透現象の危険性は本質的に除去さ
れる。用いられるガラスは、好ましくは、約７００から
７５０℃の範囲の（非酸化物ガラスの）溶融温度と（酸
化物ガラスの）軟化温度を有し、さらに、引っ張られた
ガラスにおいて０．３から０．５の範囲の開口数を生じ
るような屈折率を有する。
【００１３】
【実施例】さて、本発明は、例としてカルコゲン化合物
ガラスコアーとシリカ鉛ガラスクラッドを有するファイ
バーが得られる場合を考察しつつ、添付図面を参照して
以下さらに詳細に説明される。添付図面では、本発明に
よる方法の幾つかの態様が示される。
ガラスコアーとシリカ鉛ガラスクラッドを有するファイ
バーが得られる場合を考察しつつ、添付図面を参照して
以下さらに詳細に説明される。添付図面では、本発明に
よる方法の幾つかの態様が示される。
【００１４】最初のステップは、毛細管の穴２を有した
シリカ鉛ガラス管１（例えば、酸化鉛含有量が３０〜７
０％）から開始して母材を作ることであり、クラッドは
母材から形成される。通常、母材の径の大きさは最終フ
ァイバーの径の大きさの約１００倍であり、よって、管
１の外直径は１０ｍｍのオーダーであり（単一モードフ
ァイバーの外直径が約１２５μｍであることを考慮する
と、例えば１２〜２０ｍｍ）、穴の径は約０．２ｍｍ
（コアー径が約２μｍのファイバーの場合）である。指
示された大きさのオーダーの外径及び内径を有した毛細
管穴付きのシリカ鉛ガラス（又は一般に酸化物ガラス）
管は、市販品が利用でき、また、当業者にはよく知られ
た方法で容易に作ることも出来る。コアーを形成する
為、光増幅器を得るのに要求される量だけ希土類金属
（例えば、予定される伝送ウインドウに依存してＰｒ、
Ｄｙ又はＥｒ）を適当な方法で事前にドープしたカルコ
ゲン化合物ガラス（特に、Ｂａ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ｐｂ
−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラス）が、
毛細管の穴２内に導入される。
シリカ鉛ガラス管１（例えば、酸化鉛含有量が３０〜７
０％）から開始して母材を作ることであり、クラッドは
母材から形成される。通常、母材の径の大きさは最終フ
ァイバーの径の大きさの約１００倍であり、よって、管
１の外直径は１０ｍｍのオーダーであり（単一モードフ
ァイバーの外直径が約１２５μｍであることを考慮する
と、例えば１２〜２０ｍｍ）、穴の径は約０．２ｍｍ
（コアー径が約２μｍのファイバーの場合）である。指
示された大きさのオーダーの外径及び内径を有した毛細
管穴付きのシリカ鉛ガラス（又は一般に酸化物ガラス）
管は、市販品が利用でき、また、当業者にはよく知られ
た方法で容易に作ることも出来る。コアーを形成する
為、光増幅器を得るのに要求される量だけ希土類金属
（例えば、予定される伝送ウインドウに依存してＰｒ、
Ｄｙ又はＥｒ）を適当な方法で事前にドープしたカルコ
ゲン化合物ガラス（特に、Ｂａ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ｐｂ
−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラス）が、
毛細管の穴２内に導入される。
【００１５】第１の実施態様では、カルコゲン化合物ガ
ラスが前もって溶融され、溶融された状態で毛細管の穴
の中に導入される。このために、管１が溶融ガラス１０
を含む坩堝３（図１）内に浸され、毛細管作用が利用で
きる。あるいは、図２から分かるように、３で示される
坩堝に含まれる溶融ガラス１０を穴２の中に注入するこ
とも出来る。この第２のケースでは、管１の上端がフレ
アー４を備えていれば便利である。また、有利には、管
１の下端には吸引システム（図示せず）が接続される。
（長さが数センチメートルのオーダーの）管の空洞を毛
細管作用により溶融ガラスで満たすのに必要な時間は、
ガラスの実質的な冷却が要らない程度であり、しかも、
そのことはシリカ鉛ガラスの管を予め加熱するのに役立
つことに留意すべきである。図３に示される第２の実施
態様では、カルコゲン化合物ガラスのロッド５が周囲温
度にて穴２の中に導入される。
ラスが前もって溶融され、溶融された状態で毛細管の穴
の中に導入される。このために、管１が溶融ガラス１０
を含む坩堝３（図１）内に浸され、毛細管作用が利用で
きる。あるいは、図２から分かるように、３で示される
坩堝に含まれる溶融ガラス１０を穴２の中に注入するこ
とも出来る。この第２のケースでは、管１の上端がフレ
アー４を備えていれば便利である。また、有利には、管
１の下端には吸引システム（図示せず）が接続される。
（長さが数センチメートルのオーダーの）管の空洞を毛
細管作用により溶融ガラスで満たすのに必要な時間は、
ガラスの実質的な冷却が要らない程度であり、しかも、
そのことはシリカ鉛ガラスの管を予め加熱するのに役立
つことに留意すべきである。図３に示される第２の実施
態様では、カルコゲン化合物ガラスのロッド５が周囲温
度にて穴２の中に導入される。
【００１６】上述の操作の結果、母材６が得られ、管１
とコアー２’により構成されるクラッドから成る（図
４）。続く操作では、母材６を引っ張ってファイバー７
を得ることが必要である。引張工程では、母材は７００
〜７５０℃のオーダーの温度にされる。これらの温度で
は、カルコゲン化合物ガラスは上記溶融を示し、一方、
シリカ鉛ガラスは軟化し（即ち、その粘度は１０12Ｐａ
・ｓから１０4 Ｐａ・ｓまでの範囲）、温度がガラス転
移温度に近い場合よりも大きな力でそのガラスを引っ張
ることができる。実際、外側の管１はコアーに対する
「容器」として働き、その軟化はクラッド−コアー境界
面の良好な一様性を保証する。引張工程の間、ファイバ
ーには可能な外部保護コーティングも施される。引張設
備は全く従来のものであり、図面には加熱手段８のみ示
す。もし、引っ張られているファイバーの冷却化が、例
えばガラス転移温度と周囲温度の範囲で２つのガラスの
熱膨張係数の差が大きい故にクラッドに対するコアーの
ストレス又はその逆のストレスを引き起こすならば、コ
ーティングする前にカルコゲン化合物ガラスのガラス転
移温度Ｔｇ（約３００℃）より低い温度にてアニール工
程をファイバーに課することも可能である。
とコアー２’により構成されるクラッドから成る（図
４）。続く操作では、母材６を引っ張ってファイバー７
を得ることが必要である。引張工程では、母材は７００
〜７５０℃のオーダーの温度にされる。これらの温度で
は、カルコゲン化合物ガラスは上記溶融を示し、一方、
シリカ鉛ガラスは軟化し（即ち、その粘度は１０12Ｐａ
・ｓから１０4 Ｐａ・ｓまでの範囲）、温度がガラス転
移温度に近い場合よりも大きな力でそのガラスを引っ張
ることができる。実際、外側の管１はコアーに対する
「容器」として働き、その軟化はクラッド−コアー境界
面の良好な一様性を保証する。引張工程の間、ファイバ
ーには可能な外部保護コーティングも施される。引張設
備は全く従来のものであり、図面には加熱手段８のみ示
す。もし、引っ張られているファイバーの冷却化が、例
えばガラス転移温度と周囲温度の範囲で２つのガラスの
熱膨張係数の差が大きい故にクラッドに対するコアーの
ストレス又はその逆のストレスを引き起こすならば、コ
ーティングする前にカルコゲン化合物ガラスのガラス転
移温度Ｔｇ（約３００℃）より低い温度にてアニール工
程をファイバーに課することも可能である。
【００１７】上記説明は限定的でない例により単に与え
られており、本発明の範囲を逸脱することなく改変及び
変更が可能のことは明らかである。
られており、本発明の範囲を逸脱することなく改変及び
変更が可能のことは明らかである。
【図１】本発明による方法の一態様を示す。
【図２】本発明による方法の一態様を示す。
【図３】本発明による方法の一態様を示す。
【図４】本発明による方法の一態様を示す。
１ 毛細管 ２ 毛細管の穴 ２’ コアー ３ 坩堝 ４ フレアー ５ ロッド ７ ファイバー ８ 加熱手段 １０ 溶融ガラス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３７６ Ｇ０２Ｂ 6/00 ３７６Ｂ Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｈ０１Ｓ 3/10 Ｚ
Claims (22)
- 【請求項１】 希土類元素のドープされた非酸化物ガラ
スから作られたコアーを有する単一モード能動光ファイ
バーであって、 該ファイバーは、酸化物ガラスから作られたクラッドを
含み、そしてコアーガラスは、クラッドガラスの溶融温
度より低い溶融温度を有し、この溶融温度は、クラッド
ガラスの軟化温度の範囲内にあり、この軟化温度の範囲
は、ガラス転移温度からガラスが１０4 Ｐａ・ｓの粘度
を有するときの温度までの範囲であること、を特徴とす
る前記単一モード能動光ファイバー。 - 【請求項２】 コアーガラスの溶融温度、及びクラッド
ガラスの軟化温度が、７００〜７５０℃のオーダーであ
ることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバー。 - 【請求項３】 クラッドガラス及びコアーガラスが、
０．３から０．５までの範囲の開口数を与えるような屈
折率を有することを特徴をする請求項１又は２に記載の
光ファイバー。 - 【請求項４】 コアーがカルコゲン化合物ガラスから作
られ、クラッドがシリカ鉛ガラス又はＳｉＯ2 −Ｍ2 Ｏ
5 ［Ｍは、ＮｂとＴａの間から選択された金属。］から
作られることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
項に記載の光ファイバー。 - 【請求項５】 カルコゲン化合物ガラスが、Ｇｅ−Ｓベ
ースの多成分ガラスであることを特徴とする請求項４に
記載の光ファイバー。 - 【請求項６】 Ｇｅ−Ｓベースの多成分ガラスが、Ｇａ
−Ｇｅ−Ｓガラスであることを特徴とする請求項５に記
載の光ファイバー。 - 【請求項７】 Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラスが、Ｂａ−Ｇａ−
Ｇｅ−Ｓガラス、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラス及びＡｓ
−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓガラスの中から選択されることを特徴
とする請求項６に記載の光ファイバー。 - 【請求項８】 シリカ鉛ガラスが、モル百分率で３０か
ら７０％までのＰｂＯを含んだガラスであることを特徴
とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ファイ
バー。 - 【請求項９】 シリカ鉛ガラスがＴｉＯ2 を含むことを
特徴とする請求項８に記載の光ファイバー。 - 【請求項１０】 クラッド(1) とコアー(2')から成る母
材が引っ張られて、希土類元素のドープされた非酸化物
ガラスから作られたコアーを有する単一モード能動光フ
ァイバーを製造する方法であって、 母材製造工程では、酸化物ガラスから作られた毛細管
(1) がクラッドとして用いられ、非酸化物ガラスの要素
が前記毛細管(1) の毛細管穴(2) 内に導入され、ここ
で、該非酸化物ガラスの溶融温度は、酸化物ガラスの溶
融温度より低く且つ酸化物ガラスの軟化温度の範囲内に
あり、そして引張工程では、母材(6) が、前記範囲内で
且つ非酸化物ガラスの溶融温度より低くない温度にさ
れ、その結果、引張工程の間、毛細管(1) はコアーの溶
融ガラスのための容器として働くこと、を特徴とする上
記単一モード能動光ファイバーを製造する方法。 - 【請求項１１】 非酸化物ガラス要素が、溶融状態にて
毛細管穴(2) 内に導入されることを特徴とする請求項１
０に記載の方法。 - 【請求項１２】 非酸化物ガラス要素が、毛細管作用に
より毛細管穴(2) 内に導入されることを特徴とする請求
項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 非酸化物ガラス要素が、毛細管穴(2)
内に注入されることを特徴とする請求項１１に記載の方
法。 - 【請求項１４】 注入工程の過程で、毛細管穴(2) の内
部が真空引きされることを特徴とする請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１５】 毛細管(1) が予め加熱されることを特
徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項１６】 非酸化物ガラス要素が、加熱すること
なくロッド(5) 状にて毛細管穴(2) 内に導入されること
を特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１７】 引張工程で母材が７００〜７５０℃の
オーダーの温度にされることを特徴とする請求項１０乃
至１６のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１８】 ０．３から０．５までの範囲の開口数
を与えるような屈折率を有するガラス組成物が、非酸化
物ガラス及び酸化物ガラスに対して使用されることを特
徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１項に記載の方
法。 - 【請求項１９】 カルコゲン化合物ガラスが非酸化物ガ
ラスとして用いられ、シリカ鉛ガラス又はＳｉＯ2 −Ｍ
2 Ｏ5 ガラス［Ｍは、ＮｂとＴａの間から選択する。］
が酸化物ガラスとして用いられることを特徴とする請求
項１０乃至１８のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項２０】 Ｇｅ−Ｓベースの多成分ガラス、好適
にはＧａ−Ｇｅ−Ｓガラス、さらに好適にはＢａ−Ｇａ
−Ｇｅ−Ｓ、Ｐｂ−Ｇａ−Ｇｅ−Ｓ、Ａｓ−Ｇａ−Ｇｅ
−Ｓからなる一群から選択されたガラスが、カルコゲン
化合物ガラスとして用いられることを特徴とする請求項
１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 モル百分率にて３０〜７０％のＰｂＯ
を含むガラスが、シリカ鉛ガラスとして用いられること
を特徴とする請求項１９及び２０に記載の方法。 - 【請求項２２】 僅かな百分率のＴｉＯ2 をも含むガラ
スが、シリカ鉛ガラスとして用いられることを特徴とす
る請求項２１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT96TO000927A IT1288836B1 (it) | 1996-11-19 | 1996-11-19 | Fibre ottiche monomodo attive e procedimento per la loro realizzazione |
| IT96A000927 | 1996-11-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10182188A true JPH10182188A (ja) | 1998-07-07 |
| JP3215810B2 JP3215810B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=11415032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32060197A Expired - Fee Related JP3215810B2 (ja) | 1996-11-19 | 1997-11-07 | 単一モード能動光ファイバーとその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5991486A (ja) |
| EP (1) | EP0842907B1 (ja) |
| JP (1) | JP3215810B2 (ja) |
| CA (1) | CA2221060C (ja) |
| DE (2) | DE842907T1 (ja) |
| IT (1) | IT1288836B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| FR2792733B1 (fr) * | 1999-04-26 | 2002-01-11 | Cit Alcatel | Preforme comprenant un revetement barriere contre la diffusion d'hydrogene dans la fibre optique fabriquee a partir de cette preforme et procede de preparation d'une telle preforme |
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