JPS5957925A - 高複屈折光フアイバ−用プレフオ−ムおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は大きい複屈折を有する元ファイノ４−の製造
に係わり、特に、このような光ファイバー金つくること
ができるプレフォームの製造に関する。

この高屈折元ファイバーは早い偏光軸と遅い偏光軸とを
有し、線状に偏光された光をこれらの軸に沿って送るこ
とができる。したがって、ファイバーの出力の偏光状態
は線状偏光であり、従来のファイバーでは出力状態に大
きい変化音もたらすであろうファイバーへの圧迫、たと
えばねじれ、曲げ、側面への圧力によっても、はとんど
悪影響全骨けない。したがって、このファイバーは規定
通シの出力偏光状態を必要とするような用途、たとえば
ファイバー干渉計に用いられる。

ファイバーの複屈折はファイバーのコアに大きい非対称
歪みを導入し、クラッドにより小さい非対称歪み全導入
することにより形成させることができる。非対称応力の
軸に沿う屈折率の差異は歪み光学（光弾性）効果の結果
、生ずるもので、ファイバーは複屈折となる。この歪み
は熱膨張係数の異なる物質のファイバー全つくることに
よって発生する。すなわち、これＬり物質の技士方向の
軸の周りに非対称的に配置することによってなされる。

たとえば、ファーイパープレフォームのクラッドに２つ
の異なるガラスを用いる。

複屈折ファイバーをつくる７ｈめの多くの方法が知られ
ている。一つの方法は切断法であり、まず、通常の化学
蒸着法により、円形の高ド一ノプレフォームをつくり、
ついでダイヤモンド鋸で２つの１！１す而に沿って切断
し、ガラス加工せん盤を回転、加熱することによジ再度
円形化しへ断面だ円状のプレフォーム？つくる方法であ
る。

この方法では高い歪みのプレフォームを切断しようとす
ると、ひび割れが生ずるので、歪みの小さいプレフォー
ムしか得られない。ざらに、このエイ呈全正確に制御す
ることも困難である。

他の方法は低歪みプレフォームの長手方向に沿って２つ
の導音形成し、ついで高膨張係数のガラスロンドをこれ
ら溝内に配置し、これらロッド全内包するようにしてプ
レフォーム全形成し、ついでこれをファイバーに引く方
法である。しかし、この方法は２つのロッドとコア間の
一定の距離を保つことが困難であり、プレフォームとロ
ッドの軟化温度の不一致によシ、ロッドの均一性が損わ
れ、非対称歪みを有するものとなる。その他の方法とし
て高ドープガラスの層を石英基材チューブの内側に蒸着
し、光レノスト線全外表面に長手方向に沿って蒸着し、
露出部分全エツチングし、さらに、標準クラ、デ／グお
よびコアの蒸着をおこない所望の非対称フ０レフオーム
をつくる方法も知られ一〇いる。しかし、この方法は機
械加工時に割れが生じ易く、又、酸エツチングがレノス
トおよびガラスｔ　浸蝕するからエツチングを数回繰シ
返しておこなわな。

ければならない。

本発明は上記の従来の欠点を克服し得る高複屈折ファイ
バーの製造方法を提供することを目的とするものであっ
て、これ全気相エツチングを利用しておこなおうとする
ものである。

すなわち、この発明は第１のがラスからなる中空チュー
ブを該チューブの軸に平行し、かつ相対向する２個所に
おいてエツチングガスおよび高温下に同時に露出し、該
チューブの軸に平行な方向に２つのがラスストリッグを
除去し、該チューブの内側に光学クラッド材ＪｒＪ全施
し、さらに該クラツド材層の内側にコア材層を施し、つ
いで該チューブを押しつぶして光学的軸非対称ファイバ
ーの光学プレフォームを形成することを特徴とする高複
屈折光ファイバー用プレフオームの製造方法を提供する
ものである。

本発明の好筐しい態様としては第１のガラスからなるチ
ューブの内側に、この第１のガラスと熱膨張率の実質的
に異なる第２のガラス？施し、ついで第２のガラスの２
つの平行するストリップをエツチング除去する工程を含
む方法である。

エツチングガスとしては加熱にょシふっ素を放出するガ
スを用いてもよい。また、高温加熱は１以上のガス炎を
ガラスチューブの長手方向に沿って移動可能に設け、チ
ューブの円周の一部分全加熱するようにしてもよい。

なお、ブレフオームは公知の方法によ、！７元ファイバ
ーに引くことができる。

以下、この発明全図示の実施例全参照して説明する。

第１（ａ）図は予備清浄化した環状基材チューブ１０、
たとえばシリカチューブからなるものを示している。こ
のチューブ１ｏの内側にシリカとは異なる熱膨張率のガ
ラスを均一層１２となるように蒸着する（第１（ｂ）図
）。たとえば、ドーグしたシリカガラスを公知の化学蒸
着法によって堆積させることができる。この場合のドー
ｔ４ントとしてはＢ２Ｏ３、ＧｅＯ２，Ｐ２Ｏ５であり
、これらはシリカの熱膨張係数全増大させる。特にＰ２
Ｏ５およびＢ２Ｏ３はその効果が大きい。この層１２は
一般には多数の成分層からなるものであり、その屈折率
は屈折率を大きくするＧｅＯ２＋ｐ２ｏ５　、　ｈｔ２
ｏ５又は屈折率？小きくするＢ２Ｏ３、ふっ素の添加に
よｐ基材チューブのものより大きく又は小さく調節する
ことができる。

このドーグされたガラス層１２はついで第１（ｃ）図に
示す如く直径上反対方向の位置の２つの長手方向のスト
リップが除去されるが、このエツチングはこれらの部分
のドーピングガラスが完全に除去されるまでおこなう。

このエツチングはふっ累含有ガスをチューブ内に通過さ
せ、同時にエツチングされる部分を基材チューブｌＯの
外側から加熱することによシおこなわれる。なお、この
加熱はガラスをおかすふっ素を発生させるものである。

エツチング終了時において、この基材チューブは別々の
４つの区域からなる孔？有することになる。すなわら、
ドーグされたシリカでコーテングされた２つの区域、ド
ーグされたシリカが完全に除去された２つの区域である
。これらの区域の相対的太き場はエツチング工程におい
て、加熱区域の円周上の巾を所望とするプレフォーム完
成品の要請に合せて変えることにより任意に側斜できる
。

次に、第１（ａ）図に示すように、低損失光学クラツド
材の層１４をエツチングされた層上に蒸着し、さらに、
第１　（ｅ）図に示すように、クラッド層上にコア材の
層１６奮蒸着する。これらクラッドおよびコア材は化学
蒸着によって堆積させてもよい。このコアは一般にダル
マニア／シリカからなり、クラッドは一般にシリカ又は
若干ドーグしたシリカからなる。次にチューブを高温に
加熱し、表面張力によシチューブ全収縮させる。この工
程において、小さな内部陽圧が維持される結果、第１（
ｆ）図に示すような断面の光学ファイバーブレフオーム
１８が得られる。

すなわち、クラッド層１４′で囲まれた中央コア１６′
によυ離間したドーピングガラス１２′の２つの区域を
有し、このドーピングガラス１２′が円形外表面を有す
る無ドーピングガラス１０′の基材層中に埋め込まれた
形状となる。その結果、ドーピングされた区域は蝶ネク
タイ状のものとなる。このブレフオーム１８ｆ適当な方
法で引張ったときＩｉ第２図に示す如き断面、すなわち
、無ドーピングガラス２０とドーピングガラス２２が非
対称的に配置された断面形状となる。

これら区域２２と２０との熱膨張係数の差異によりファ
イバー内に非対称歪みが生じ、高レベルの複ＪｉＪｌ折
が生ずることになる。

ドーピングされたガラス層２２は如何なる光学的機能を
も具備する必要はない。すなわち、ファイバー内に単に
歪みを生じさせるものであればよい。しかし、好ましく
ない伝播効果を防止するため、シリカ暴利１０’の屈折
率よシ以下の屈折率を有するものが好ましい。

ドーピングされたガラス２２の高熱膨張区域はコア２６
に最終的にできるだけ接近させコア２６への熱ストレス
を最大にし、最大の複屈折を得るようにすることが好ま
しいが、光学損失を少なくするためにはクラッド２４は
コアの半径の数倍の距離においてコア２６を囲むように
しなければならない。これらの条件は蒸着層の厚みを変
えることによって達成される。クラッド２４内の光の好
１しくない案内金防Ｉｌ＝するため、クラッドの屈折率
は基材２０の屈折率以下とすることが好ましい。

第２図に示す延伸ファイバの断面形態は計算理論で予想
された最良の形態に近いものである。

この断面において、最良の伝播を得る屈折率条件は以下
の通りである。

ｎ２６〉ｎ２゜ ｎ２４　Ｓ　＋１２０ ｎ２２δｎ２０ このブレフオームを製造するだめの適当な装置の一例を
第３図に示す。管状ガラス基材１θがこのガラス加工旋
盤に固定される。端部支持部材３４．３６ｆ具備する端
部３０，３２がこの旋盤に設けられ、かつ収容された基
材ｌＯの長手軸の闇９を回軸にこの炉が設けられている
〇又、ノｊス導入・ぐイｆ３８が端部３０に接続され１
、ガス排出・やイア”４ｏが端部３２に接続きれている
。チューブ１０の近傍にはその長手軸に平行な支持部材
４６に沿って往復動じ得るガスバーナ４４が設けられて
いる。なお、支持部材４６はガス供給チューブ４８を具
備している。

使用時において、基材１０は回転され往復動するバーナ
４４によって加熱される。このガス混合物はチーープ３
８を介して供給でれ、ドーピングされたグラス層が基材
の内面に均一に化学蒸着によシ蒸着される。たとえば、
それぞれ１０μｍ厚の層が１０ないし３０層形成される
。

このガスは５ＩＣ１４，ＢＢｒ３．ＰＯＣｌ２．ＧｅＣ
１−４＊　Ｆ２およびこれらに０２に加えたものの任意
の組合せでるりでもよい。

基材の回転が終了したとき、エツチングガスがチューブ
３８を介して供給され、ガスバーナ４４がチューブの外
側に沿って移動する。基材１０の外側に供給される熱に
よ）、基材１０の内側の加熱された部分のドーグされた
ガラスがエツチングされる。このエツチングの速度はエ
ツチングガスの濃度、流速、および加熱温度に依存する
。この加熱炎の大きさは除去すべき面積に応じて選ばれ
るが、加熱は如何なる場合でも局部的とする。加熱炎の
通過は何回も繰シ返しておこなわれ、軸方向の一方への
速度を常に遅くし、曲刃への速度を速くして元の出発点
へ急速に戻すようにする。第２のエツチング部を形成す
るため、基材１０をガスバーナ４４の前進毎に１８０°
回転きせるか、又は第３図に示す如く、第２のバーナ４
５をバーナ３４の正反対側に同時に設けるようにしても
よい。

一般にエツチングガスはＳＦ６又はＣＣＬ２Ｆ２ｆ用い
るがその他のふっ素放出ガスを用いてもよい。

エツチングガスを酸素と混合してもよいし、非反応性ガ
スたとえば窒素で希釈してもよい。局部的に加熱するた
めの温度は一般に１２００℃〜１５００℃である。この
うち高温でエツチングしだ場合はガスバーナの１０回の
移動で約３０分でエツチング全完了させることができる
。

第４図はエツチング後の基拐チーーグの外観を示してい
る。蒸着されたドーピングガラスの漸増層（３０まで）
の各々がエツチング除去されると周縁部が形成され、線
４２で示すように基材全通して見ることができる。各漸
増層はチューフ゛周面のｍｂに互いに離間する４本の周
縁部が形成される。この周縁部の位置はエツチングが進
むにつれて変化するから、これに基づいてエツチングの
終了時を決定することができる。

次にガスバーナ４４を閉じ、供給チューブ３８を介して
適当なガスを連続的に供給し、公知の化学的蒸着法によ
シフラッド層およびコア層を堆積させる。このようにし
て内側コーテング層を被着した基材１０は高温下でつぶ
され光学ファイバーブレフオームが形成される。

なお、第５　（ａ）図の如く、上述の方法において、■
又は２個のガスバーナによる基材チューブ５０上の内部
蒸着層５２の正反対部分のエツチング全完了式せない方
法をとることもできる。

したがって２つの長手方向のス）　ＩＪツブ５８が単に
薄くなった状態で残されることになる。クラッド５４お
よびコア５６は前述の如く施され、このコーテングされ
た基材が前記同様につぶされ、第５（ｂ）図に示すよう
な断面形状のプレフォームが得られる。はぼ楕円状の区
域５２′は高膨張係数金有［７、主軸および小軸に整合
する非対称歪み？生じさせる。

この場合、基材チューブ内側にドーピング層全蒸着し、
これ？のちにエツチングする工程を省略し、２つの長手
方向のスＭｕッグの肉厚を減少させる目的で基材チュー
ブに直接エツチング金おこなうようにしてもよい。この
場合、クラッドおよびコア層に楕円形が形成され、これ
がヤσみ非対称および複屈折を生じ式せる。

第５（ｂ）の断面のものにおいて、最良の伝播を得るた
めの屈折率条件は以下の通シである。

ｎ５６〉ｎ５０ ｎ５４　＜ｎ５２ ”５２≦”５０ 他の変形例として、基材チューブの外壁をゝ、ガスバー
ナ３４の炎内にふっ素放出ガス全導入することによって
エツチングし、肉薄化することもできる。この場合、蒸
着および収縮後のプレフォームは第５（ｂ）図に示すも
のと類似の形状となる。なぜならば、収縮工程時の表面
張力作用によりプレフォームが円くなる傾向を示し、粘
度の小さい内側層は断面が楕円状となる。

はぼ円形のグレフす一部を与える収縮工程ののち、プレ
フォームの対向位置のストリップから材質を除去する外
部エツチング法を用い、ついでこれを引張ることにより
第５（ｂ）の同様の断面拷円形状のファイバー金得るこ
ともできる。

基材チューブの内側に低損失ガラス層、たとえば無ドー
ピングシリカ又はシリカと同等又は以下の屈折率を有し
、わずかにドーピングしたガラス層全最初に蒸着するこ
とが多くの場合、好ましいことである。なお、この場合
の蒸着層として比較的高粘度のふっ素／Ｐ２Ｏ５共ドー
ピングシリカを用いることができる。この層は基材チュ
ーブから、後工程で被着される光学区域への水酸基汚染
物の拡散を抑制する働きをする。

収縮後の形態は第６図に示す如くなる。すなわち、低損
失ガラス６１が基材チューブ６０上に被着され、その上
にドーピングガラス６２の層、クラッデング層６４およ
びコア層６６がコーテングされる。したがって第２図の
ものと類似するものとなる。このものの最良の伝播を得
るための屈折率条件は以下の如くとなる。

”６６　＞　”（ｉｆ ｎ６４＜ｎ６１ ｎ６２＜ｎ６１ ｎ６１＜ｎ６゜ 第５図に示す形状のもの音用いる場合、そのような層を
適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜第１図（りはプレフォームを製造する過
程を説明する断面図、第２図はこのプレフォームから引
いたファイバーの断■１を示す図、第３図はこのプレフ
ォームを製造するための装置の模式図、第４図はエツチ
ング工程後のプレフォームの一部を示す図、＠５（ａ）
〜第５　（ｂ）図は他の製造方法を工程順に説明する断
面図、第６図は他のプレフォームの断面を示す図である
。 図中、ノ０・・・基材チューブ、１２・・・ガラス層、
１４・・・クラッド層、１６・・・コア層、１８・・・
プレフォーム、２０・・・無ドーピングガラス、２２・
・・ドーピングガラス層、２４・・・クラッド、２６・
・・クラッド、３４．３６・・・支持部材、３８・・・
ガス導入パイプ、４０・・・ガス排出パイプ、４４・・
・ガスバーナ。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ａ、　　　　
　　　ｂ、　　　　　　　　Ｃ。 ｄ、　　　　　　　　　　　　ｆ ｅ。 ｑ１ 酎、５ａ　　勿、６．ｂ　　　ＦｊｇＪｌ、事件の表示 特願昭５８−１１３０１３号 ３、補正をする者 コーポレーション 明細書

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１のガラスからなる中空チューブを該チーーブ
   の軸に平行し、かつ相対向する２個所において工、チン
   グガスおよび高温下に同時に露出し、該チューブの軸に
   平行な方向に２つのＩラスストリッツを除去し、該チュ
   ーブの内側に光学クラツド材層を施し、さらに該クラツ
   ド材層の内側にコア材層を施し、ついで該チューブを押
   しつぶして光学的軸非対称ファイバーの光学ブレフオー
   ムを形成することｔｌ−特徴とする高複屈折光フアイバ
   ー用ダレフオームの製造方法。
2. （２）上記第１のガラスと膨張性の異なる第２のガラス
   の第１の層を施し、ついで該第１の層を上記エツチング
   ガスおよび高温に同時に露出することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の製造方法。
3. （３）　　エツチングガスが加熱により、ふっ素を放出
   するガスである特許請求の範囲第１又は２項記載の製造
   方法。
4. （４）　　高温をガス炎で適用し、かつ、このガス炎が
   該チューブに対し移動可能に設けられ、該チューブの局
   面の一部を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいずれかに記載の製造方法。
5. （５）　　第２　（７）　）ガラスがシリカおよびドー
   ・ｅ７トからなる特許請求の範囲第２項記載の製造方法
   。
6. （６）　　ドーパントがｒルマニアからなる特許請求の
   範囲第５項記載の製造方法。
7. （７）　　ドーパントが五酸化シんからなる特許請求の
   範囲第５項記載の製造方法。
8. （８）　　ドーパントがアルミナからなる特許請求の範
   囲第５項記載の製造方法。
9. （９）　　ドーノクントが三酸化ホウ素からなる特許請
   求の範囲第５項記載の製造方法。 α０　ドー・千ントがふっ素からなる特許請求の範囲第
   ５項記載の製造方法。 ０υ　第１のガラスからなるチューブと、該チューブ内
   面の径方向に対向する位置に設けられ、第１のガラスと
   は異なる膨張性の第２のガラスストリッツと、該第２の
   ガラスストリッジ全被覆しつつ該チューブ内に設けられ
   た第３のガラス層とを具備する高複屈折光ファイ・９−
   用プレフォーム０