JPS589056B2 - 誘電体光学導波管及びその製造方法 - Google Patents
誘電体光学導波管及びその製造方法Info
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- JPS589056B2 JPS589056B2 JP49136608A JP13660874A JPS589056B2 JP S589056 B2 JPS589056 B2 JP S589056B2 JP 49136608 A JP49136608 A JP 49136608A JP 13660874 A JP13660874 A JP 13660874A JP S589056 B2 JPS589056 B2 JP S589056B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は誘電体光学導波管およびその製造方法に関係す
る。
る。
ここで使用する「光学」という語は電磁スペクトル領域
さらに一般には赤外、可視および紫外線の範囲を包含す
るものと理解されたい。
さらに一般には赤外、可視および紫外線の範囲を包含す
るものと理解されたい。
電気通信の目的に適する誘電体光学導波管を製造するた
めには極度に吸収係数が低く、屈折率が僅かに異る（複
数の）ガラスが必要である。
めには極度に吸収係数が低く、屈折率が僅かに異る（複
数の）ガラスが必要である。
そのためには減衰率が非常に小さいガラス状シリカを得
る必要がある。
る必要がある。
しかし誘電体光学導波管を製造するためにはこのガラス
状シリカに屈折率が近接し．しかし僅かに異る屈折率を
持つ第２のガラスが必要である。
状シリカに屈折率が近接し．しかし僅かに異る屈折率を
持つ第２のガラスが必要である。
このようなガラスはガラス状シリカに適当にドープして
得られる。
得られる。
この型のドープしたガラス状シリカはかなりよく知られ
ている。
ている。
しかし従来ドープして得るガラス状シリカは例えば英国
特許明細書第１，３６８，０９３号に記載されているよ
うに．チタニウム，アルミニウムまたはジルコニウム等
のカチオンをガラス状シリカに導入して製造されてきた
。
特許明細書第１，３６８，０９３号に記載されているよ
うに．チタニウム，アルミニウムまたはジルコニウム等
のカチオンをガラス状シリカに導入して製造されてきた
。
しかしガラス状シリカにアニオンをドープできることが
判明した。
判明した。
本発明は重い元素例えばゲルマニウムまたはチタニウム
を含有せず、従って潜在的散乱損失が低いドープしたシ
リカコアとした点で公知誘電体光学導波管の改良に関係
する。
を含有せず、従って潜在的散乱損失が低いドープしたシ
リカコアとした点で公知誘電体光学導波管の改良に関係
する。
第２には，まづシリカの柱状体の外表面を酸化して誘電
体光学導波管を製造するという非常に便利な製造方法に
関係する。
体光学導波管を製造するという非常に便利な製造方法に
関係する。
さらに窒素をドープしたシリカは純粋なシリカより照射
損傷に対して強いことを記憶されたい。
損傷に対して強いことを記憶されたい。
これらの長所は既存する誘電体光学導波管およびその製
造方法により技術的に進歩している。
造方法により技術的に進歩している。
本発明はアニオン、特に窒素をドープしたガラス状シリ
カおよびこのようなガラス状シリカを使用した誘電体光
学導波管の製造方法に関係する。
カおよびこのようなガラス状シリカを使用した誘電体光
学導波管の製造方法に関係する。
窒素をドープしたガラス状シリカはその屈折率が増加す
る。
る。
従って．窒素をドープしたガラス状シリカは誘電体光学
導波管のコアとして働く。
導波管のコアとして働く。
本発明によれば．コア領域とクラツド領域とを有し，前
記コア領域が重量比で９０係から９９．９％のシリカと
０．１係から１０係の８１３Ｎ４を含むガラスで構成さ
れている誘電体光学導波管が提供される。
記コア領域が重量比で９０係から９９．９％のシリカと
０．１係から１０係の８１３Ｎ４を含むガラスで構成さ
れている誘電体光学導波管が提供される。
本発明によればまた．共にガス状であるシリコン化合物
と窒素または窒素を含む化合物を含有する混合物を誘導
結合プラズマトーチを通過させて重量比で０．１％から
１０係のＳｉ３Ｎ４をドープしたシリカの柱状体を形成
する工程と，前記柱状体に対して８００℃以上の温度へ
の酸素含有雰囲気中での加熱および誘電体光学導波管へ
の引き出しを．加熱を引き出し前，引き出し中または引
き出し後に施す形で．行なう行程とを含んでいる誘電体
光学導波管の製造方法が提供される。
と窒素または窒素を含む化合物を含有する混合物を誘導
結合プラズマトーチを通過させて重量比で０．１％から
１０係のＳｉ３Ｎ４をドープしたシリカの柱状体を形成
する工程と，前記柱状体に対して８００℃以上の温度へ
の酸素含有雰囲気中での加熱および誘電体光学導波管へ
の引き出しを．加熱を引き出し前，引き出し中または引
き出し後に施す形で．行なう行程とを含んでいる誘電体
光学導波管の製造方法が提供される。
さて．本発明の実施例を添付図面を参照しながら詳しく
説明する。
説明する。
ガラスＳｉＯ２とｓｉ３Ｎ４の混合物を含有して製造で
きる。
きる。
このガラスにおいては窒素はシリコンまたは酸素以外の
主成分である。
主成分である。
窒素はこのガラスではアニオン的である。
このことはシリカおよび酸素以外の主成分が酸化物の形
をしている，いいかえるとシリコンおよび酸素以外の主
成分がカチオン的である多くのガラスと対照的である。
をしている，いいかえるとシリコンおよび酸素以外の主
成分がカチオン的である多くのガラスと対照的である。
シリカおよび窒化シリコンの混合物を含有しているガラ
スの屈折率は純粋なシリカの屈折率より高いこのことは
シリカー窒化シリコンガラスは純粋なシリカクラツドを
もつ誘電体光学導波管のコアに使用するのに適している
。
スの屈折率は純粋なシリカの屈折率より高いこのことは
シリカー窒化シリコンガラスは純粋なシリカクラツドを
もつ誘電体光学導波管のコアに使用するのに適している
。
誘電体光学導波管の公知の型は階段状屈折率誘電体光学
導波管と緩勾配屈折率誘電体光学導波管の２つである。
導波管と緩勾配屈折率誘電体光学導波管の２つである。
階段状屈折率誘電体光学導波管においてはコアとクラツ
ドの間で屈折率が突然変るという意味で、コア七クラツ
ドは不連続で境界の明確な物体となる。
ドの間で屈折率が突然変るという意味で、コア七クラツ
ドは不連続で境界の明確な物体となる。
緩勾配屈折率誘電体光学導波管においてはコアとクラツ
ドの間で屈折率が連続した勾配であるので，この２つの
領域間に，はっきりした境界は存在しない。
ドの間で屈折率が連続した勾配であるので，この２つの
領域間に，はっきりした境界は存在しない。
しかし中心領域をコア領域，外側領域をクラツド領域と
考えることができる。
考えることができる。
本明細書はシリカー窒化シリコンガラスを含有するコア
を持つ誘電体光学導波管の製造法を２通り開示する。
を持つ誘電体光学導波管の製造法を２通り開示する。
以下、これらについて説明する。第１図を参照するとア
ルゴンと四塩化シリコンの混合物がパイプ５を経て混合
チャンバ１へ供給される。
ルゴンと四塩化シリコンの混合物がパイプ５を経て混合
チャンバ１へ供給される。
窒素もまたパイプ４を経て混合チャンバ１へ供給される
。
。
混合チャンバ１においてガス流は合流しシリカウール７
を通過して十分に混合される。
を通過して十分に混合される。
このガス混合物は次にパイプ８を下って誘導結合プラズ
マ放電１１へ通ずる。
マ放電１１へ通ずる。
パイプ９と１０はパイプ８のまわりに同心状に配置して
ある。
ある。
プラズマ放電１１が順調に作動する以前はパイプ９が純
粋なアルゴンを，パイプ１０は酸素をそれぞれ運ぶ。
粋なアルゴンを，パイプ１０は酸素をそれぞれ運ぶ。
パイプ１０の外側は水ジャケットで冷却されている。
プラズマ放電が円滑に行われるようになったらパイプ９
を通るアルゴンを，酸素０係から８０係を含有する酸素
とアルゴンの混合物に変える。
を通るアルゴンを，酸素０係から８０係を含有する酸素
とアルゴンの混合物に変える。
プラズマトーチはコイル１２でプラズマに結合された高
周波によって作動する。
周波によって作動する。
誘導抵抗はプラズマ中で５０００°Ｋ以上の温度にする
。
。
プラズマ中では窒素は活性窒素即ちイオン化した窒素．
分離した窒素原子．およびある程度の窒素分子の混合物
の形で存在する。
分離した窒素原子．およびある程度の窒素分子の混合物
の形で存在する。
この型をした窒素は極度に反応性で．プラズマ中にある
二酸化シリコンと反応して窒化シリコンを形成する。
二酸化シリコンと反応して窒化シリコンを形成する。
四塩化シリコンはプラズマ中で二酸化シリコンを形成す
る。
る。
プラズマ中にどのような種類の分子が存在したり．或は
しなかったりするかはもちろん正確には言えない。
しなかったりするかはもちろん正確には言えない。
しかし最終結果では二酸化シリコンと窒化シリコンが形
成されている。
成されている。
この混合物は回転ターゲット１３上に凝縮され窒素でド
ープされたガラス状シリカの柱状体が形成される。
ープされたガラス状シリカの柱状体が形成される。
上に述べた方法では窒素を使用したが．これから述べる
第２の製造法で参照する窒素含有化合物も使用できる。
第２の製造法で参照する窒素含有化合物も使用できる。
ドープしたガラス状シリカの柱状体から誘電体光学導波
管を形成するために，ドープしたガラス状シリカを純粋
なガラス状シリカ管の中へ入れて．通常の方法で引く。
管を形成するために，ドープしたガラス状シリカを純粋
なガラス状シリカ管の中へ入れて．通常の方法で引く。
これとは別にドープしたガラス状シリカの柱状体の外側
に蒸着によって純粋なシリカを形成して．それを引いて
もよい。
に蒸着によって純粋なシリカを形成して．それを引いて
もよい。
さらに窒素をドープしたガラス状シリカの柱状体の外側
を８００℃またはそれ以上で長時間加熱して酸化しても
よい。
を８００℃またはそれ以上で長時間加熱して酸化しても
よい。
この熱処理は柱状体を引く前に行っても，引きながら行
ってもまた引いたファイバーを熱処理してもよい，さて
第２図を参照しながら，誘電体光学導波管の第２の製造
法を説明する。
ってもまた引いたファイバーを熱処理してもよい，さて
第２図を参照しながら，誘電体光学導波管の第２の製造
法を説明する。
シリカ管２は加熱コイル１によって加熱され，ガスは３
で示したように管の長さ方向に通過する。
で示したように管の長さ方向に通過する。
このガス流はシリコン化合物と窒素化合物を含有してい
る。
る。
シリカ管２の加熱された部分では，シリコン化合物およ
び窒素化合物は分解し，反応してシリカー窒化シリコン
ガラスを形成し，これがシリカ管２の壁にたい積する。
び窒素化合物は分解し，反応してシリカー窒化シリコン
ガラスを形成し，これがシリカ管２の壁にたい積する。
典型的にはシリカ管は１０００Ｃ〜１６００℃の温度に
保持される。
保持される。
シリカ管とシリカー窒化シリコンガラス間の接着性を改
良するために揮発性シリコン化合物例えば塩化シリコン
をパイプを通して．純粋なシリカ層を管内に最初にたい
積しておく。
良するために揮発性シリコン化合物例えば塩化シリコン
をパイプを通して．純粋なシリカ層を管内に最初にたい
積しておく。
もし純粋なシリカ層が加熱された管の内側に形成される
のであれば．この管はシリカおよびシリカー窒化シリコ
ンガラスと熱的に適合できる耐火性物質で作ってもよく
．例えばドープしたシリカ等の耐火物で作ることができ
る。
のであれば．この管はシリカおよびシリカー窒化シリコ
ンガラスと熱的に適合できる耐火性物質で作ってもよく
．例えばドープしたシリカ等の耐火物で作ることができ
る。
シリカおよびシリカー窒化シリコンガラス層を管の内側
に形成した後．この管をガラス吹き盤に固定し．この管
を加熱し．圧壊してプリホームガラスファイバーを形成
する。
に形成した後．この管をガラス吹き盤に固定し．この管
を加熱し．圧壊してプリホームガラスファイバーを形成
する。
シリカまたはシリカー窒化シリコンを形成する反応中に
，もし水が形成されるときは，ガラス管を真空に保持し
かなりの時間加熱し．管の内側層から水蒸気を出来るだ
け脱気しておく。
，もし水が形成されるときは，ガラス管を真空に保持し
かなりの時間加熱し．管の内側層から水蒸気を出来るだ
け脱気しておく。
このプリホームを次に標準的なファイバー引き装置を使
用して一般的な方法で誘電体光学導波管に引き出す。
用して一般的な方法で誘電体光学導波管に引き出す。
典型的にはこの加熱された管は直径０．５ｃｍ厚さ０．
１ｃｍであり．これは圧潰後直径０．２２ｃｒとなる。
１ｃｍであり．これは圧潰後直径０．２２ｃｒとなる。
もし直径０．５ｃｒ，厚さ２ｍｍのプリホームを使用す
ると圧潰後直径０．３２ｃｍとなる。
ると圧潰後直径０．３２ｃｍとなる。
シリカー窒化シリコンガラスを形成するのには多くのガ
ス組成物が使用できる。
ス組成物が使用できる。
これらのいくつかを以下に列記する。
Ｉ ＳｉＨ４＋ＮＯ＋Ｎ２＋ＮＨ３
２ ＳｉＣＩ＋ＮＯ＋Ｎ＋ＮＨｓ
３ Ｓ１２０Ｃｌｅ＋ＮＯ＋Ｎ２＋ＮＨｓ４ ＳｉＨ４
＋Ｎ２０＋ＮＨｓ＋Ｎ２ ５ ＳｉＣｌ４＋Ｎ２０＋ＮＨ３＋Ｎ２ ６ Ｓｉ２０ＣＩ６＋Ｎ２０＋ＮＨ３＋Ｎ２７ ＳｉＨ
４＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２ ８ ＳｉＣ１４＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２ ９ Ｓｉ，ＱＣｌ６＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２１０ Ｓｉ
（ＮＲ１Ｒ２）ｘ（ＯＲ３）４−ｘＮＨ３＋Ｎ２ここで
Ｒ１，Ｒ，およびＲ３は有機基 引いて誘電体光学導波管が形成されると．そのコアはシ
リカー窒化シリコンガラスで構成され，そのクラツドは
純粋シリカで構成される。
＋Ｎ２０＋ＮＨｓ＋Ｎ２ ５ ＳｉＣｌ４＋Ｎ２０＋ＮＨ３＋Ｎ２ ６ Ｓｉ２０ＣＩ６＋Ｎ２０＋ＮＨ３＋Ｎ２７ ＳｉＨ
４＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２ ８ ＳｉＣ１４＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２ ９ Ｓｉ，ＱＣｌ６＋ＣＯ２＋ＮＨ３＋Ｎ２１０ Ｓｉ
（ＮＲ１Ｒ２）ｘ（ＯＲ３）４−ｘＮＨ３＋Ｎ２ここで
Ｒ１，Ｒ，およびＲ３は有機基 引いて誘電体光学導波管が形成されると．そのコアはシ
リカー窒化シリコンガラスで構成され，そのクラツドは
純粋シリカで構成される。
ガラス中の窒化シリカの割合を変化することによって．
コアの屈折率を適当な値に調整できる。
コアの屈折率を適当な値に調整できる。
シ潟Ｊの割合を約１００係から０まで変化することによ
って．シリカー窒化シリコンガラスの屈折率は１．５〜
２の範囲で変化できる。
って．シリカー窒化シリコンガラスの屈折率は１．５〜
２の範囲で変化できる。
第３図は蒸着フイルムの屈折率変化を示している。
シリカ層を管２の内側に形成した後，内側のガラス層の
組成は，ガス流中の窒素含有化合物の量を連続的に変化
することによって連続的に変化できる。
組成は，ガス流中の窒素含有化合物の量を連続的に変化
することによって連続的に変化できる。
これは引いたファイバーのコアとクラツドの間に明確な
境界がなく．クラツド領域からコアへ屈折率が連続的に
変化する結果となる。
境界がなく．クラツド領域からコアへ屈折率が連続的に
変化する結果となる。
第１図はドープしたシリカの柱状体を作る装置を概略的
に示している。 第２図は誘電体光学導波管のプリホームを作る装置を概
略的に示している。 第３図はＳｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２系の屈折率とＳｉｎ２の
モル係の関係を表すグラフである。
に示している。 第２図は誘電体光学導波管のプリホームを作る装置を概
略的に示している。 第３図はＳｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２系の屈折率とＳｉｎ２の
モル係の関係を表すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コア領域とクラツド領域とを有し、前記コア領域が
重量比で９０％から９９．９％のシリカと０．１％から
１０係のｓｉ３Ｎ４を含むガラスで構成されている誘電
体光学導波管。 ２ （イ）共にガス状であるシリコン化合物と窒素また
は窒素を含む化合物を含有する混合物を誘導結合プラズ
マトーチを通過させて重量比で０．１％から１０係のｓ
ｉ３Ｎ４をドープしたシリカの柱状体を形成する工程と
． （口）前記柱状体に対して８００℃以上の温度への酸素
含有雰囲気中での加熱および誘電体光学導波管への引き
出しを，加熱を引き出し前，引き出し中または引き出し
後に施す形で，行なう工程とを含んでいる誘電体光学導
波管の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB3064973A GB1450123A (en) | 1973-11-27 | 1973-11-27 | Doped vitreous silica |
| GB5538873 | 1973-11-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5087339A JPS5087339A (ja) | 1975-07-14 |
| JPS589056B2 true JPS589056B2 (ja) | 1983-02-18 |
Family
ID=26260545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP49136608A Expired JPS589056B2 (ja) | 1973-11-27 | 1974-11-27 | 誘電体光学導波管及びその製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3999835A (ja) |
| JP (1) | JPS589056B2 (ja) |
| AU (1) | AU7583274A (ja) |
| CA (1) | CA1035613A (ja) |
| DE (1) | DE2455668A1 (ja) |
| FR (1) | FR2252585B3 (ja) |
| GB (1) | GB1450123A (ja) |
| NL (1) | NL7414974A (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH620181A5 (en) * | 1975-08-16 | 1980-11-14 | Heraeus Schott Quarzschmelze | Process for the preparation of synthetic quartz glass, apparatus to carry out the process, and the use of the synthetic quartz glass |
| US4186021A (en) * | 1976-03-05 | 1980-01-29 | Corning Glass Works | Oxynitride glass-ceramics |
| DE2648702C3 (de) * | 1976-10-27 | 1980-08-21 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz | Infrarotdurchlässige Lichtleitfaser aus sauerstoffarmem bzw. sauerstofffreiem GUs und Verfahren zu ihrer Herstellung |
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| US4203744A (en) * | 1979-01-02 | 1980-05-20 | Corning Glass Works | Method of making nitrogen-doped graded index optical waveguides |
| DE3037491C2 (de) * | 1979-10-04 | 1983-10-27 | Nippon Telegraph & Telephone Public Corp., Tokyo | Verfahren zur Herstellung einer Glasvorform für optische Fasern |
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| JPS60162207A (ja) * | 1984-02-01 | 1985-08-24 | Hitachi Ltd | 光導波路およびその製造方法 |
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| US4609631A (en) * | 1985-09-12 | 1986-09-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Oxynitride glass fibers |
| GB8630918D0 (en) * | 1986-12-24 | 1987-02-04 | Pilkington Brothers Plc | Coatings on glass |
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| JP2811160B2 (ja) * | 1995-03-08 | 1998-10-15 | 科学技術振興事業団 | 蛍光体およびその製造方法 |
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| US6549706B2 (en) * | 1997-07-25 | 2003-04-15 | Corning Incorporated | Photoinduced grating in oxynitride glass |
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| US6550279B1 (en) | 2000-09-01 | 2003-04-22 | Corning Incorporated | Process for drawing optical fiber from a multiple crucible apparatus with a thermal gradient |
| US6588235B2 (en) | 2001-08-30 | 2003-07-08 | Corning Incorporated | Method of centering a fiber core in a multiple-crucible method |
| US7262140B2 (en) * | 2003-11-24 | 2007-08-28 | Intel Corporation | Method of smoothing waveguide structures |
| DE102008033945B4 (de) * | 2008-07-19 | 2012-03-08 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Herstellung von mit Stickstoff dotiertem Quarzglas sowie zur Durchführung des Verfahrens geeignete Quarzglaskörnung, Verfahren zur Herstellung eines Quarzglasstrangs und Verfahren zur Herstellung eines Quarzglastiegels |
| DE202008017383U1 (de) * | 2008-12-19 | 2009-08-20 | J-Fiber Gmbh | Glas, insbesondere Glasfaser-Preform |
| CN111875248B (zh) * | 2020-07-10 | 2022-06-17 | 烽火通信科技股份有限公司 | Vad制备弯曲不敏感光纤预制棒的喷灯及光纤预制棒 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3806223A (en) * | 1972-03-30 | 1974-04-23 | Corning Glass Works | Planar optical waveguide |
-
1973
- 1973-11-27 GB GB3064973A patent/GB1450123A/en not_active Expired
-
1974
- 1974-11-14 US US05/523,739 patent/US3999835A/en not_active Expired - Lifetime
- 1974-11-14 CA CA213,672A patent/CA1035613A/en not_active Expired
- 1974-11-14 FR FR7437625A patent/FR2252585B3/fr not_active Expired
- 1974-11-18 NL NL7414974A patent/NL7414974A/xx not_active Application Discontinuation
- 1974-11-25 DE DE19742455668 patent/DE2455668A1/de not_active Ceased
- 1974-11-27 AU AU75832/74A patent/AU7583274A/en not_active Expired
- 1974-11-27 JP JP49136608A patent/JPS589056B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7414974A (nl) | 1975-05-29 |
| GB1450123A (en) | 1976-09-22 |
| DE2455668A1 (de) | 1975-05-28 |
| FR2252585A1 (ja) | 1975-06-20 |
| JPS5087339A (ja) | 1975-07-14 |
| CA1035613A (en) | 1978-08-01 |
| FR2252585B3 (ja) | 1977-08-12 |
| US3999835A (en) | 1976-12-28 |
| AU7583274A (en) | 1976-05-27 |
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