JPS5992929A - 偏波保持光フアイバの製造方法 - Google Patents

偏波保持光フアイバの製造方法

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JPS5992929A
JPS5992929A JP57200350A JP20035082A JPS5992929A JP S5992929 A JPS5992929 A JP S5992929A JP 57200350 A JP57200350 A JP 57200350A JP 20035082 A JP20035082 A JP 20035082A JP S5992929 A JPS5992929 A JP S5992929A
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Yutaka Sasaki
豊 佐々木
Juichi Noda
野田 壽一
Noriyoshi Shibata
典義 柴田
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
    • C03B2203/31Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres by use of stress-imparting rods, e.g. by insertion

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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

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】 本発明は直線偏波保持特性に優れた偏波保持光ファイバ
の製造方法に関する0 従来、直線偏波保持性の陵れた偏波保持光ファイバの製
造方法として、第1図に示すように、コアと合成りラッ
ドとからなるコア用母材1、応力付与部用母材1aとl
b、コア用母材1を挿入するための穴1′と応力付与部
用母材1aと1bを挿入するための穴1/ aと1’ 
bを有する石英ガラス管11を用いることにより、石英
ガラス管11内にコア用母材1、応力付与部用母材1a
、1bを挿入し、線引きを行うことにより、元ファイバ
を得る方法が知られている。しかしながら、この方法で
は、石英ガラス菅llの穴1’+1’a+1’bの穴形
状および穴中心軸間の平行性を保つために1′とl’a
および1′とx’bの間に一定の厚さの石英ガラスが必
要であり、このため応力付与部用母材ta、lbをコア
用母材lに近づけることができない。またコア用母材1
の外周および石英ガラス管11の穴1′の内周にはOH
基を含む不純物が付着し、このため吸収・散乱による損
失を受ける。これらの吸収・散乱等を避けるため、コア
用母材1においてクラツド径/コア径の比を一定のまま
、該コア用母材lの外周および石英管11の穴1′の内
径を大きくすれば、石英ガラスq11の穴1’a、l’
bの位置はコア部から遠ざけなければならず、したがっ
てコア部がでしまう。
このように従来の偏波保持光ファイバは、複屈折率の減
少によるクロストークの劣fヒもしくは低損失性が損な
われるという欠点を有していた。
本発明は合成法により作製したコア用母材に、石英ガラ
ス管をジャケットした母材(以下、穴開はジャケット母
材という)、もしくは合成法により作製したコア用母材
そのものを穴mlけジャケット用母材に用いることを特
徴とし、その目的は前記欠点を除去して、;−稜屈折皐
を高め、かつ低損失性を深持する百線偏波保持元ファイ
バ、いわゆる偏波保持低損失(P A N D A )
 (Po1arizatior□−malnjalnl
ng and Ak)SOrptlOn−reducl
ng+ 01”O8LTHOO6参照)元ファイバの製
造方法を提供するにある。
第2図は本発明の一実施例を示し、abは中心軸に対称
な穴1’aとl’bを有する穴開はジャケットであり、
該穴開はジャケットabに用いた穴開はジャケット用母
材22の構造については第3図に示す。
第3図において77および88はそれぞれ合成法の一つ
であるVAD法により作“裂したコア部およびクラッド
部(コア部はGeO2・5i02 、クララHj +:
fflは5iO2)であり、コア部径は1 、9 tf
mm、 、クラッド部径は50φ朋で、コア・クラツド
比屈折率差Δ= 0.6 %である。第2図(こおける
la 、 lbはMOVD法により作製した応力付与部
用母材であり、該応力付与部用母材1aの構造を第4図
に示す。
第4図においてlalを借成する材λ斗はB203G6
02 ・5i02であり、1a2はサポート管(石英ガ
ラス管)として使用した5102である。また1a1の
径は9φ”% 1 a 2の径は15φ間である0応力
付与部のドーパント濃度はB2O3に対してρB’o 
 = 1.0.5 mat %、 GeO2に対してρ
Gem2” ”8 mat憾に選んだ。
第2図に示す本発明の実施例の作製にあたり、手順とし
ては、穴開はジャケラ)abの穴1’aと1’bに応力
付与部用母材iaとibを挿入し、線引きすることによ
り元ファイバに燗径化した。
具体的には、まず応力付与部用母材1aと1bcこ外周
研磨加工を施して、11φ間の寸法とした。
次に穴開はジャケット用母材22(第31図〕に超音波
トリル加工を施して応力付与部用母材が挿入できる1O
15φ朋径の穴を中心軸に対して対称な位置に開け、内
周を研磨することにより、11.0φmm+0.1++
+m径の穴1’aとl’bとした。このようにして穴開
はジャケラ)abを作製した。該応力付与母材と該穴開
はジャケットを水:フッ酸:硝酸=40:2:1の割合
に混合した液により洗浄した後、穴開はジャケットab
の下y1−に50φmm径、10關長の引き落し用の石
英ガラスを熔h1させることにより閉じ、応力付与部用
母材1aとlbを該穴開はジャケッhab中に挿入し、
これを電気炉中で加熱軟化して、遮断波長が1゜15μ
mとなるよう外径150μmの光ファイバに細径化した
この結果、作製した1稲波保持低損失元ファイバ(PA
NDAファイバ)の複屈折率は、従来の偏波保持光ファ
イバの複屈折率B=1゜OX 10−4 G: 比べて
21音の値である2、OX 10−4まで向上でき、基
本波モードHE ]IXとHEIIV (X Vはファ
イバ主1、一方向)間のクロストークはCi’I’=−
20dB(波長]、、3 μm 、 11L’m長)か
ら−30&d Bに改善でさた0 しかも伝送損失は1.5μm帝における最低損失値で比
較すると、従来の元ファイバの0.8 d134から第
5図に示すように0.36BA聰に大幅に低減できた0 また作製PANDA光ファイバの2庵長における一瑞と
他端における端部の写真(SEM写真)の写生図を第6
図(a) 、 (b)に示す。こσ−図から明らかなよ
うに応力付与母材等の変形流動による構造のゆがみは認
められなかった。例えば具体的な測定結果として次の数
値が得られた0 (ここでS右、S左は右と左の応力付与部の面積を表わ
す)\ ヘコアと左右応力付与部までの距離の相違率を表わす) 以上の数値からも明らかなように、ファイ/り構造のゆ
がみは、無視することができる程度である。
第2図の実施例で使用した穴開はシャケ・ソト用母材2
2(第8図)の代わりに、コア部77およびクラッド部
88の一部までをVAD2&!こより作製し、該母材の
外側に外付は法により多孔質母材を付着させ透明化した
母材を、穴開はシャケ゛ントとして用いた光ファイバを
作製した結果、前記とほぼ同一のクロストークおよび低
損失性を示した。
また第2図の実施例で穴開はジャケラ)abを作るにあ
たって超音波ドリル加工後、研磨加工を施したが、研昏
加工後、フッ酸溶液によるエッチ加工を凧こすことによ
り、寸法合わせをすることも可能であった。さらに火奔
研す弄により穴内面の清らD)さを向上させ、泡等の発
生確率の低減を図ることができた。
また第2図の実施例で使用した応力付与部のドーパント
rg+度ρB2O3−10−5mol %、ρGeO2
= 4.5mol’g a>代わりに、ρB2O3= 
14 mol %、ρG602二6 mol係を・塞び
元ファイバを作製した結果、複屈折$ B = 2.5
X 10−4を示し、クロストーク(3T=−,33d
B(波長L8 pm 、 1 b−1t )に同上でき
た。伝送損失Oこついては同一の頃を示した0また使用
したドーパントをB2O3のみとしたときには、ρB2
03= 15 mol 4でB = 2.OX 10−
4、CT=−8odB (波長1.3μm l’rn 
長)、ρB2o3−20mvl 4でB = 2.5 
X 10−4、GT=−,33dB(波長1.31tm
、1〜長)を示した。伝送損失は共に0.8 dBz4
mを示した。
第2図の穴開はジャケットの穴形状として真円形状の例
を示したが、超音波ドリル加工でのドリル形状を三角形
、四角形、五角形、六角形、また台月逝、半円形、菱形
、ダンベル形にすることにより、それぞれに対応する穴
を開け、元ファイバを作製することにより、第2図の実
施例と同等の元ファイバ特性を得た。このとき応力付与
部用部材については、高温時に対応する形状に変形させ
て使用した0以後に示すすべての例において、穴形状が
真円形状の例を示しであるが、前記に示した各穴形状に
対応する穴開はジャ々ットを用いても、真円形状と同等
の元ファイバ特性を示すことを確かめた。
また第3図ノコア部77をGeO2−P2O5、S土0
2、クラッド部をP2O5,5102で構成することに
より作製した元ファイバも、第2図の実施例の元ファイ
バと同等の特性を示した。
このように第2図に示した本発明の実施例による元ファ
イバの製造方法は、複屈折性の増大によるクロストーク
の向上とOHiによる損失要因の除去による伝送損失の
低減を可能にし、卯えて元ファイバ構造の制御性の向上
と長さ方向の均一性向上をも可能にした極めて愛れた直
線偏波保持光ファイバの製造方法であり、長尺偏波保持
光ファイバ製造に薔与するところが大きい。
第7図は本発明の他の実施例図であって、穴開はジャケ
ット用母材に第3図の穴開はジャケット用母材22を使
用し、該母材のコア中心軸に対して対称の位置CL’ 
a、1’ b、1’ 0,1’ d(1′aと1’ b
、1’ (:jとi’dがそれぞれ対称関係)の4本の
穴を穿つことにより、穴開はジャケラ)abCdを作製
し、第4図に示したと同一の応力付与部用母材1a、l
b、IC,ldをそれぞれ該穴開はジャケットの穴1’
 aXl’ b。
1’csl’dに挿入して線引きすることにより、外径
150 pmの光ファイバに細径化した。作製した元フ
ァイバの複屈折率はB=3゜4 X 10−4であり、
クロストークCT=−a5dB(波長1.3 μm 。
1〜長)を実現できた。損失は第5図と同様な特性な示
した。
第8図は本発明の他の実施例図であって、穴開はジャケ
ット用母材に、第3図の穴開はジャケッット用母材22
を使用し、該母材のコア中心軸に対して対称の位置に1
’ a、1’ b、1’ C,1’d、1’ e、1’
 f(1’ aと1’ b、1’ Cと1′d、i/e
とl’fとがそれぞれ対称関係)の6本の穴を穿つこと
により、穴開はジャケットabcdefを作製し、第4
図に示したと同一の応力付与部母材1a、1b、Ic、
 1a、ie。
Ifをそれぞれ該穴開はジャケットの穴1′a11’ 
 b、   1’  C,1’  d、   1’  
e、   1’  fGこ1巾人して線引きすることに
より、外径150μmの元ファイバに細径化した。作製
した光ファイバの複屈折率はB=4゜OX 10−4で
あり、クロストーク0T=−a6dB(波長1.3μm
11km長)を実現できた。損失は第5図と同様な特性
を示した。
第9図は本発明の他の実施例図であって a/blは中
心軸に対称な穴1/aとz’bを有する穴開はジャケッ
トであり、該穴開はジャケットabhを用いた穴開はジ
ャケット用母材33のIIk造については第10図に示
す。
第10図において、77および88はそれぞれ合成法の
一つであるVAD法により作製したコア部(1,9kt
n径)およびクラッド部(25’km径)で、コア部は
G602.5i02、クラット部は5i02であり、9
9は石英ガラス管から成るジャケット部(50へm外径
、25φ’mm内径)である0穴開はジャケット用母材
33の作り方は、VAD法により作った77および88
からなるコア用母材の外径と、50 km外径をもつ石
英ガラス管の内径とが25朋φになるように寸法令わせ
をし、該母材を石英ガラス管内に挿入して1700〜1
800℃の電気炉中で加熱軟化させて一体化させた0第
9図に示す実施例の作製手順は、穴開はジャケット用母
材の作り方を除いては全く同様であり、最終的には穴開
はジャケットa′b′の穴llaと11bにJ!4図に
示したと同一の応力付与部用母材1aとibを挿入し、
線引きすることにより150μmの元ファイバにに1■
径化した0作・猥した元ファイバのパラメータはコア・
クラツド比屈折率差Δ−0,6% 、応力付耳部穴径1
1dnm、応力付与部のドーパントB2O3・GeO2
ノ濃度ρB203−= 10.5mol係、ρ  = 
4.5 mol係、甲ノし軸から応力付GeO;2 4部までの距離とコア部径との比6、遮断波長1、]、
5711mであり、複屈折率B = 2 X 10−4
、クロストークCT=−zodB(波長1.3 μm 
、 I Ire長)、伝送損失o、8 aBA+(波長
1.5 /Am )を実現できた6たが、第XO図に示
したように石英ガラス管を使用しているσ)で、穴開は
ジャケット用母材σ)作製時間が短くて済み、また価格
的にも安価であった6まだ第10図のコア部77をGe
O2’ P2O5−8i02、クラッド部をP2O5・
5i02で・iずh成することにより作製した元ファイ
バも、第2■の実施例の元ファイバと同等の特性を示し
た。
第11図は本発明の他の実施例図であって、穴開はジャ
ケット用母材に第10図の穴開はジャケット用母材83
を使用し、該母材のコア中心’lj!iに対称の位i計
に1.’ a−、1’ bz  1’ C’%  l−
’ a(1′aと1’ b、]、’ OとI’ dとが
そレソレ対称関係)の4本の穴を穿つことにより穴開は
ジャケットab cdを作製し、第4図に示したと同一
の応力付与部用母材1a、lb、IC,ldをそれぞれ
該穴開はジャケットの穴1/ a、1/ b11’ C
,1’ dに挿入して腺引きすることにより、外径15
0μmの光ファイバに細径化した。作製し社元ファイバ
の複屈折率はB=3゜4 X 10−4 、クロストー
クGT=−35dB(波長1.3μn、l1m長)、伝
送損失は0.3dB/へ(波長1.5μm)を実現した
第12図は本発明の他の実施例図であって、穴開はジャ
ケット用母材にm10図の穴開はジャケット用母材33
を使用し、該母材のコア中心軸に対して対称の位置に1
’ a、1’ b、1.’ 0,1’d、1’ 8% 
1’ f(1’ aと1’ bs 1’ cと1’(1
,1’8とl’fとがそれぞれ対称関係)の6本の穴を
穿つことにより、穴開はジャケットabcaefを作製
し、第4図に示したと同一の応力付与部用母材1a、l
b、10.ld、le。
1fを、それぞれ該穴開はジャケットの穴i’a。
1’ b、1’ c、1’ d、1’ e、1’ fに
挿入して線引きすることにより、外径150μmの元フ
ァイバに細径化した。
作製した元ファイバの複屈折率はB = 4.OX1O
−4、クロストークG!T=−86dB(波長1.3μ
m5l−長)、伝送損失は003dB/’g(波長1.
5μm)を示した。
第13図は本発明の他の実施例図であって、穴開はジャ
ケット用母材に第3図の穴開はジャケット用母材22を
使用し、該母材のコア中心軸に対して対称の位置に、1
’ a、1’ b、1’ g、1’h(1’aと1’ 
b、1’ gとl’hとがそれぞれ対称関係にあり、か
つl’a−1’b軸と1′g−1’h軸とが互いに直交
する〕の4本の穴を穿つことにより、穴開はジャケット
abghを作製し、第4図に示したと同一寸法の応力付
与部用母材1 a % l bとIg、lh (laと
1bは石英ガラスより熱膨張係数が大きなり203・5
i02母材、1gと1hは石英ガラスより熱膨張係数が
小さなTiO2・ゝ5i02母材であり、第4図(/’
) 1 a 1としてTiO2・5i02を用いる。 
)を、それぞれ該穴開はジャケラトノ穴1’ a% 1
’ b、l’ (,1,’ hに挿入して線引きするこ
とにより、外径150μmの光ファイバに細径化した。
応力付与部のドーパント濃度はρB203= 15 m
01%、ρTiQ2 = 4−6 mol係とした。作
製した元ファイバの複屈折率はB−3,4X 10−4
、クロストークOT=−35dB (波長1.−3 μ
m −1ha ) 、伝送損失はa、s ciBz4+
 (波長1.5μm)を実現した。第13図の実施例で
穴開はジャケットの穴を6本以上に増やし、応力付耳部
母材の数を6本以上に増やすことによっても、沌13図
の実施例と同等の元ファイバ時性を得た・0第14図は
本発明の他の実施例図であって、穴開はジャケット用母
材に第10図の穴開はジャケット用母材38を使用し、
該母材のコア中心軸に対して対称の位置に、1’ at
 1’ b、1’ g。
1’h(1’aと1.’b、l”gとl’hとがそれぞ
れ対称関係にあり、かつl’a−1’b軸と1’g−1
’h(611とが互い(こ直交する)の4本の穴を穿つ
ことにより、穴開はジャケットa′b′g/h/を作製
し、第4 iBに示したと同一寸法の応力付与部用母材
i a −、i bと1g、1h(laと1bは石英ガ
ラスより熱膨張係数が大きなり203・5iOz母材、
1gと1hは石英ガラスより熱膨張係数が小さなTiO
2・5i02母材であり、第4図のlalとしてTiO
2・5i02を用いる0 )を、それぞれ該穴開はジャ
ケットの穴1’ a、 1’ 11’g、1’ hに挿
入して腺引きすることにより、外径150μmの元ファ
イバに細径化した0応力付与部のドーパント濃度はρB
2O3= 15 mol %、ρ1’xi−02=4゜
6m01%とした0作製した元フ了イノ(σ)複屈折率
はB = 3.4 X 10−4、クロストークO’I
’=−35dB(波長1.3μm、]−長)、伝送損失
ハo、a dBz4 (波長1.5 μm >を実現し
た0第14図の実施例で穴開はジャケットの穴を6本以
上に増やし、応力付与部用母材の数を6本以上に増やす
ことによっても、第14図の実施例と同等の光))・イ
バ特性を得た。
以上説明したように、本発明の偏波保持光ファイバの製
造方法は、従来の扁波保持元ファイノくに比べて複屈折
率を高めることができ、かつ低損失性をも実現できた。
このため光波の周波数情報および位相情報を利用f 1
5コヒ一レント元伝送用の長尺伝送媒体として用いるこ
とができる0そのほか、光フアイバジャイロをはじめと
する元ファイバセンサ用の主要てンサ材料として有望で
ある。
また半導体し〜ザ、光スィッチ・変A器、方向性結合器
等の偏波依存性をもつ素子を使った系における結合の安
定性を高め、かつ簡単な系構成を可能にするという利点
がある0
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法による偏波保持光ファイバの製造方法を
示す説明図、 第2図は本発明における偏波保持光ファイバの製造方法
を示す説明図、 第3図および第10図は使用する穴開はジャケット用母
材の説明図、 第4図は応力付与部用母材の説明図、 第5図は作製したPANDA元ファイバの伝送損失の波
長特性を示す図、 第6図(a) 、 (b)は作製したPANI)A元フ
ァイバ端部の写λ写生図、 第7図、第3図、第9図、第11図、第12図、第18
図および舅14図は本発明における他の実施例の説明図
である。 ■・・・コア用母材、2・・・コア部、3・・・応力付
与部、11・・・石英ガラス管、22 、i−:33・
・・穴開はジャケット用母材、77・・・合成コア部、
88・・・合成りラッド部、99・・・石英ガラスジャ
ケラ”I、a b 。 abCd、abcdef、a/ b’  、a、’ b
’ c’d’  +a’ b’ c’ d’ e’ f
’  、abgh、a’b/ g / h / 、、・
穴開はジャケット、la、lb。 3C,icl、le、If・・・石英ガラスより熱膨張
係数の大きな応力付与部用母材、Ig、lh・・・石英
ガラスより熱膨張係数の小さな応力付与部用母材、la
l・・・応力付与部用母材材料、1a2・・・サポート
管(石英ガラス管〕、1’alt’b、L’c、l’d
、1’8+1’f+1’g+1’h・・。 穴開はジャケットの穴。 第13図 第2図 第6図 (a) □、 b ) 第7図 第8詠1 、/ヂ 第9図 第1.0図 第111−図 第1.′?′図 第!6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 石英ガラスを主成分とするコアと、石英ガラスか
    ら成るクラッドと、該コアの両側にコア中心に対して対
    称の位置に配置された石英ガラスを主成分とする応力付
    与部とから形成される偏波保持光ファイバの製造方法に
    係わり、合成コアと合成りラッド層から成るコア用母材
    もしくは該コア用母材に、石英ガラス管をジャケットし
    た石英母材の中心軸!、こ対して、対称の位置に二つ以
    上の穴を有する穴開はジャケットにおいて、該穴開はジ
    ャケットに設けられた穴の形状と固し形状の石英と異な
    る熱膨張係数を有する応力付与部用母材を、紋穴に挿入
    した後、これを高温に加熱し、細径化して所定の外径の
    元ファイバを得ることを特徴とする偏波保持光ファイバ
    の製造方法0
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