JPS61183144A

JPS61183144A - 赤外光フアイバ

Info

Publication number: JPS61183144A
Application number: JP60020985A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Kanamori; 金森　照寿; Shiro Takahashi; 志郎高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1985-02-07
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1986-08-15
Also published as: JPH0256293B2

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】〔技術分野〕本発明は、２４ｍ＋以上の波長領域においても低損失な
光透過特性を有する赤外光ファイバに関する。

〔従来技術〕

従来、光ファイバには一般に石英ガラスが使用されてき
たが、この種のガラスでは５ｉ−０結合の振動に起因す
る赤外吸収があり、これとレーリ散乱のため、伝送損失
の小さい波長域が波長０．６〜１．７ＪＬｍの可視域か
ら近赤外に限定され、それより長波長域においては光フ
ァイバの損失が急増するため、石英系の光ファイバは２
ル層以上の波長域では使用できなかった。

一方、フッ化物ガラスは、その赤外吸収が石英ガラスよ
り長波長側にあるため、石英ガラスと比較してより長波
長まで光を透過し、波長２１Ｌｍ以上の光を伝送する光
ファイバに使用できることが知られている。現在、フッ
化物光ファイバでは、ＺｒＦ４−　ＢａＦ２−　ＧｄＦ
３−　Ａ　ｆＬ　Ｆ　３系ガラスで組酸比を変えてコア
・クラッドの導波構造を構成したもの、およびコアとし
てＺｒＦａ　−ＢａＦ２−ＬａＦ３−ＡｉＦ３ＬｉＦ−
ＰｂＦ２系ガラスを用い、クラッドとし１　ＺｒＦａ　
−ＢａＦ２−　ＬａＦ３−ＡｕＦ３−ＬｉＦ系ガラスを
用いたものの２種類の光ファイバによって、波長２〜２
．５７ｚｍの間で８ｄＢ／ｋｍ程度の最低損失が実現さ
れているが、これらの最低損失特性が実現されている長
さは約２０ｍであり、それ以上では損失値が増大すると
いう問題があった。

損失値の増大はファイバ中の微結晶に起因する散乱によ
るものであり、これは用いたフッ化物ガラスの熱安定性
に問題があるためである。すなわち、長尺で低損失なフ
ッ化物光ファイバを実現するためには、より安定なガラ
スを用いてファイバを作製する必要があるが、このよう
なガラスはこれまで知られていなかった。

〔目　　的〕

そこで、本発明の目的は、熱安定性の高いフッ化物ガラ
スを用いることにより、長尺で低損失特性を有する高品
質の赤外光ファイバを提供干ることにある。

〔発明の構成〕

かかる目的を達成するために、本発明の赤外光ファイバ
は、鉛のフッ化物を含まず、ガドリニウム、ルテチウム
、イツトリウム、スカンジウムのフッ化物の少なくとも
１種を含むガラスからなる。

本発明につき概説すれば１本発明の光ファイバは、Ｚｒ
Ｆ４が４３〜５２モル％、　　ＢａＦ２が２０〜２８モ
ル％、ＬａＦ３が１．５〜７モル％、ＧｄＦ、、ＬａＦ
３　。

ＹＦ３およびＳｃＦ３よりなる群から選ばれた少なくと
も１種のフッ化物が１．５〜７モル％、ＡＪＩＦ３が１
．５〜７モル％およびＬｉＦが１５〜２２モル％、かつ
その合計が１００モル％よりなるフッ化物ガラス士からなることを特徴とするものである。

上記各成分の混合割合、すなわち組成がこれらの範囲を
外れると、ガラスの熱安定性が劣化するため、長尺で低
損失な光ファイバを得ることができない。

〔実　施　例〕

以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の赤外光ファイバに用いられるガラスの
熱安定性を、熱安定性が高いとされる従来の２種類のガ
ラスとの比較において示したものである。この従来のガ
ラスを用いて８ｄＢ八膳のファイバが得られている。す
なわち１図中のＡは本発明の代表的ガラス組成４９Ｚｒ
Ｆ４−２２ＢａＦ２−３ＬａＦ３　　３ＹＦ３　　、３
ＡＩ　Ｆ３−２ＯＬｉＦ　　（モル％）の特性であり、
ＢおよびＣはそれぞれ従来の５２ＺｒＦ４　　２０Ｂａ
Ｆ２−５ＬａＦ３−　３Ａ　ｎ　Ｆ　３−２０ＬｉＦ　
　Ｃモル％）、５２ＺｒＦ４−　１５ＢａＦ２−５Ｐｂ
Ｆ２−５ＬａＦ３−３ＡＪＩ　Ｆ３−２０ＬｉＦの特性
である。これらの特性は、それぞれのガラスの結晶化過
程の解析から得られたものである。

すなわち、ガラスを一定温度Ｔ（Ｋ）で一定時間ｔ（ｗ
ｉｎ）保持したときに、結晶化した部分の全体に対する
比率、すなわち結晶化分率Ｘｃは、Ｔがガラス変形温度
（Ｔｇ）近傍の場合には、ＡのガラスはＸｃ＝　０．８７（１−ｅｘｐ（−（ｋｔ）Ｌ−８））
、ｋ　＝　８．７　Ｘ　１０”ｅｘｐ（−５５４００／
Ｔ）（ｓｉｎ−’　）ＢではＸｃ＝０．８７（１−ｅｘｐｃ−（ｋｔ）Ｌ？　　））
　　、ｋ＝　４．５　Ｘ　１０３８ｅｘｐｃ　−５１３
００／Ｔ）　（ｔｉｎ−’　）ＣではＸｃ＝０．８５（１−ｅｘｐ（−（ｋｔ）ＬＪ））、ｋ
＝　１．３　Ｘ　１０４２ｅｘｐｃ　−５８４００／Ｔ
）（ｗｉｎ″′１）と表わすことができる。

ガラス状態をＸｃを用いて表わすと、通常はＸｃ≦１０
４とされるので、上記の３式でＸｃ＝　１０４となる場
合のＴとｔの関係を求め、それらを図で示したものが第
１図である。

第１図の特性は温度Ｔでガラス状態が保持される最長時
間ｔｇを示すものである。ガラス母材を線引きしてファ
イバを作製する場合、ガラス母材はそのガラス変形温度
（Ｔｄ）近傍に加熱されるため、Ｔｄにおけるｔｇの大
きさと、その温度依存性を比較すればガラスの安定性が
明らかになる。

第１図の丸印はそれぞれのガラスのＴｄを示しており、
Ｔｄにおけるｔｇの温度変化はＡ、Ｂ、Ｃの間で大きな
相違はないが、Ｔｄでのｔｇの大きさについては、Ａは
Ｂ、Ｃに比較して格段に大きいことがわかる。すなわち
、本発明で用いられるガラスＡは従来のＢ、Ｃのガラス
より線引き時において格段に結晶化しにくいことがわか
る。したがって、従来のガラスを用いて作製された光フ
ァイバに比べ、本発明の光ファイバではより低損失の特
性が得られ、かつその低損失特性を長距離にわたって実
現できる。

本発明においては、コアの屈折率がクラッドより高い、
すなわち、導波構造を有する低損失な光ファイバを容易
に提供することができる。すなわち、本発明では、上記
組成範囲内で組成比を適当に変化させることにより、光
ファイバに導波構造を付与することができるが、本発明
で用いるガラスは熱安定性が高いので、導波構造を付与
する過程における結晶化の問題も格段に改善でき、した
がって、低損失の光ファイバが容易に得られる。

次に本発明を具体的実施例により説明するが、本発明は
これらによりなんら限定されるものではない。

実施例ＩＺｒＦ、、　ＢａＦ２、　ＬａＦ３　、　ＹＦ３　、　
Ａ　ｎ　Ｆ　３、ＬｉＦの混合粉末５０ｇにＮＨ４争Ｆ
−ＩＦを２５ｇ加え、これを金るつぼに入れ、　Ｎ２ガ
ス雰囲気下において、４００℃で１時間保持して混合粉
末を完全にフッ素化した後、　８５０℃に加熱して溶融
して、第１表および第２表に示す組成をもつコアおよび
りここで、Ｏ印は透明な母材であることを示し、Δ印は
一部失透した母材であることを示している。

次に、予熱した黄銅製鋳型にクラッド用溶融原料を流し
込み、冷却した後、低粘性の中心部を流し出して、クラ
ッド層を形成し、直ちに空洞部にコア用溶融原料を流し
込んでコアを形成して直径８ｔ＋ｗφ、長さ　１００ｍ
ｍの光フアイバ母材を作製した。この時、コア用原料組
成はクラッド用原料組成より屈折率が高くなるように選
定した。

得られた母材は、それを構成するコア、およびクラッド
組成が第１表および第２表において０印に対応する組成
の範囲にある場合に、全体が均質なガラスからなってお
り、この範囲から外れた場合には、コア・クラッド界面
に微結晶が発生した。かかる好適な組成の範囲を示すと
、次のようになる。

ＺｒＦ４　　：　４３〜５２　（モル％）ＢａＦ２　　
：　２０〜２Ｂ　（モル％）ＬａＦ３　　：　１．５〜
？（モル％）ＹＦ３：　　１．５〜７（モル％）Ａ立Ｆ３：１．５〜７（モル％）ＬｉＦ：１５〜２２（モル％）次に、これらの母材をテフロンＦＥＰチューブに挿入し
、ゾーン加熱して線引きすることにより光ファイバを作
製した。上記の組成範囲内の母材では、線引きの際に微
結晶の発生がみられず、均質で低損失なファイバが得ら
れた。その最低損失は３０〜４０ｄＢ／ｋｓ　、ファイ
バ長は２００ｍであった。なお、上記の範囲外の組成の
母材では線引き時に微結晶の発生と成長が認められ、低
損失なファイバは作製できなかった。

第２図は、上記組成範囲内のガラスから構成された光フ
ァイバの光損失特性である。コア組成は４８．５　Ｚｒ
Ｆ４−２７．５　ＢａＦ２−３．５ＬａＦ３−　２ＹＦ
３−２．５ＡＩＬＦ３−１８ＬｉＦ　　（モル％）、ク
ラッド組成は４５．５ＺｒＦａ　＋　２８ＢａＦ２−２
．５ＬａＦ３−２．５ＹＦ３−３．５Ａ　ｆＬ　Ｆ３−
２０ＬｉＦ　　（モル％）であり（第２表の実施例雲２
１）、ファイバの外径は２５０層ｍ、コア径は１００ル
層、屈折率差は０．１５％、長さ２００層であった。

このファイバの最低損失は波長２．１８１Ｌｍで３０ｄ
Ｂ／ｋｍであったが、この特性を２００ｓの長さにわた
って実現できた。

また、第１図において波長１．５　ｐ、ｔａ近傍の吸収
ピークはＦｅ不純物に起因するものであり、波長２．２
５１層ｍおよび波長２．４４ｐ、ｍの吸収ピークと波長
２．８　ｐ、ｍ以上の損失の急増はＯＨ不純物に起因す
るものである。よってこれらの不純物吸収を除去するこ
とにより、一層の低損失化が可能であることがわかる。

本実施例は、本発明の赤外光ファイバを構成するフッ化
物ガラスの中でＺｒＦ、、ＢａＦ２、ＬａＦ３　、　Ｙ
Ｆ３　、　Ａ　Ｉ　Ｆ３及びＬｉＦの６成分よりなるも
のの組成を限定するものであり、この組成範囲内におい
て、長尺で低損失な光ファイバが実現できることが確め
られた。

実施例２実施例１の場合と同一の組成範囲において、ＹＦ３の代
わりに１．５〜？（％ル％）　ｔ７）　ＧｄＦ３　、Ｌ
ａＦ３またはＳｃＦ３を用い、第３表〜第５表に示す組
成のコアおよびクラッドを有する光ファイバを作製した
ところ、長尺で低損失な光ファイバを得た。

その最低損失は３０〜４０ｄＢ／ｋｍ　、　ファイバ長
は２００！＋であった。

実施例３実施例１の場合と同一の方法により光ファイバを作製し
、コア；　４Ｂ、５　ＺｒＦａ　−２７，５ＢａＦ２−３
．５ＬａＦ３−２Ｘ　−２，５ＡＪＬＦ３−１８ＬｉＦ
　　（モル％）クラッド；　４５．５　ＺｒＦ、　−２
８ＢａＦ２−２．５ＬａＦ３−２．５Ｙ　−３，５Ａ　
ｆＬ　Ｆ３−２０ＬｉＦ（モル％）ただし、（Ｘ、Ｙ）　＝（ＬａＦ３　＋ＧｄＦ３　）　、（Ｌａ
Ｆ３　１ＹＦ３　　）、（ＬａＦ３　、ＳｃＦ３　）　
、　（ＧｄＦ３　　、ＹＦ３　　）、（Ｇ　ｄ　Ｆ　３
　＋　Ｓ　ｃ　Ｆ　３　）、（ＹＦ３　ｔＳｃｈ　　）
、からなるガラスより構成される光ファイバで長尺で低
損失なものを得た。その最低損失は３０〜３５ｄＢ／ｋ
ｓ　、　ファイバ長は２００ｆｆｉであった。

〔効　　果〕

以上説明したように、本発明の赤外光ファイバは、線引
き時の熱安定性が高いフッ化物ガラスにより構成される
ため、波長２ＪＬＩ６以上の光を伝送する赤外光ファイ
バを長尺でかつ低損失とすることが容易となり、この波
長域を用いる光通信や光のパワー伝送が可能になる利点
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はフッ化物ガラスの熱安定性を示す特性図、第２図は本発明の実施例１による光ファイバの光損失特
性を示すグラフである。Ａ・・・本発明の赤外光ファイバに用いられるガラスの特性、ＢおよびＣ・・・従来のガラスの特性。特許出願人　　日本電信電話公社代　理　人　　　弁理士　谷　　義　−温　度（Ｔ）　
（Ｋ）１０α）／Ｔ

Claims

【特許請求の範囲】

１）ＺｒＦ＿４が４３〜５２モル％、ＢａＦ＿２が２０
〜２８モル％、ＬａＦ＿３が１．５〜７モル％、ＧｄＦ
＿３、ＬｕＦ＿３、ＹＦ＿３およびＳｃＦ＿３よりなる
群から選ばれた少なくとも１種のフッ化物が１．５〜７
モル％、ＡｌＦ＿３が１．５〜７モル％およびＬｉＦが
１５〜２２モル％、かつその合計が１００モル％よりな
るフッ化物ガラスからなることを特徴とする赤外光ファ
イバ。