JPS61251539A - 光フアイバ - Google Patents

光フアイバ

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JPS61251539A
JPS61251539A JP60093186A JP9318685A JPS61251539A JP S61251539 A JPS61251539 A JP S61251539A JP 60093186 A JP60093186 A JP 60093186A JP 9318685 A JP9318685 A JP 9318685A JP S61251539 A JPS61251539 A JP S61251539A
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JP
Japan
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glass
optical fiber
core
quartz glass
doped
Prior art date
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Pending
Application number
JP60093186A
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English (en)
Inventor
Ryozo Yamauchi
良三 山内
Suehiro Miyamoto
宮本 末広
Tatsuyuki Oohashi
大橋 立行
Tomio Azebiru
富夫 畔蒜
Toshiaki Uehara
上原 敏明
Takeru Fukuda
福田 長
Koichi Inada
稲田 浩一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP60093186A priority Critical patent/JPS61251539A/ja
Publication of JPS61251539A publication Critical patent/JPS61251539A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01446Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • C03B2201/12Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Glass Compositions (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】 産業上の利用分野 この発明は1石英ガラスでなる光ファイバに関する。
従来の技術 石英ガラス系光ファイバでは、通常、コア部に比屈折率
を高めるためのド°−パントとしてGe(ゲルマニウム
)やP(リン)が用いられる。また、クラッド部には比
屈折率を低めるためのドーパントとしてB(ホウ素)や
F(フッ素)がドープされることもある。
発明が解決しようとする問題点 従来より、光フアイバ通信システムの伝送距離を増大さ
せるため、光ファイバの伝送損失を極限まで減少させよ
うとする試みが続けられてきている。そのなかで、近年
法の2つの問題が浮び上ってきた。
第1に、光ファイバの固有散乱損失であるレーリ散乱を
さらに減少させられないか、 第2に、外部から光フアイバ中に侵入するH2(水素)
ガスによる損失増の生じにくい光フアイバガラス組成は
ないか、 という2つの問題である。
第1の問題については、従来よりレーり散乱損の原因と
して2つの原因が考えられている。それは、 レーり散乱損=ガラスの密度ゆらぎによる散乱損+ガラ
スの組成のゆらぎによる散乱損 で表わされる。
ここで、ガラスの密度ゆらぎによる散乱損は、高温で溶
融状態にあるガラスを冷却する際に、ある温度(近似的
には徐冷温度)で、その温度における熱的なゆらぎ(ガ
ラスが液体的ふるまいをしていた時点のゆらぎ)が固定
されるために生じるものであり、近似的に次式が成立す
る。
密度ゆらぎによる散乱損oc k7 &(Taは徐冷温
度(K)、kはポルツマン定数)そのため、ドーパント
を含んだガラスでは一般に密度ゆらぎによる散乱損が減
少することが多い。
特に、ガラスの徐冷温度を下げるようなドーパントを含
むガラスでは顕著であり、たとえばGe0x−3ift
ガラスをコアとする光ファイバに対し、P 10 * 
−G e O2−S i O2ガラスをコアとする光フ
ァイバは、クラッドの比屈折率を石英ガラスに等しいと
し、コア・クラッド間の比屈折率差を1%としたとき、
約20%もレーり散乱損が減少することが知られている
しかし、レーり散乱損は上記の式の通りガラスの組成の
ゆらぎによる散乱損によっても支配されるので、たとえ
ばドーパントを多量に含むガラスでは、ドーパントが局
所的に偏在しくそのスケールは使用光波長の数分の1以
下)、これによって散乱を生じる。具体的には、純粋S
 t OxガラスとGem、−3io、ガラス(G e
 Ox濃度15重量%)とを比較すると、前者の方がは
るかにレーリ散乱損が小さいことが知られており、レー
り散乱損=A/入4 (λは光の波長、Aは係数) で表わすとき、レーり散乱係数Aは、純粋石英ガラスで
は A(純粋S t Ox ) 40.8 (dB/km)
 慟pm’のに対してGeo、−3iO,では A(GeOz  −5i  02)1.2  (dB/
km)  a  gm’と大きな差を生じる。
これらのことから、現在では、純粋石英ガラスをコアと
する光ファイバが特に優れていると結論されている。し
かしながら、純粋石英ガラスは徐冷温度が必ずしも低く
ないので、ドーパントによるゆらぎに伴なう散乱損は少
なくても、上記の通り密度ゆらぎ(熱ゆらぎ)による散
乱損は少ないとは言い難い。
このように、第1のレーり散乱の問題については、その
原因である密度ゆらぎと組成のゆらぎとの解決が両立せ
ず、なかなか困難な問題となっている。
第2のH,ガスによる損失増の問題については、最近に
なって、光ファイバを長期間安定に使用するうえできわ
めて重大な問題であると認識されてさた。
すなわち、通常の光ファイバ(特に石英ガラス系光ファ
イバ)では、コアにGem、−3in。
を添加することにより石英ガラスの比屈折率を高め、こ
れにより必要とされるコア会クラッド間の比屈折率差を
得ることが行なわれているが、GeO2やP、05を含
む石英ガラスをH7雰囲気に曝すと、非常に損失が増加
しやすいことが分ってきた。Gem、やP、01はSi
n、に比べてガラス構造中で欠陥をつくりやすく、その
ため、光フアイバ中に拡散してきたH2をP−OHやG
eOHの形で容易にトラップし、その結果、光フアイバ
伝送にとって非常に有害な一〇H基吸収を発生すること
が原因と考えられている(雑誌「日経エレクトロニクス
J 1984年12月3日号p 、211〜p、248
参照)、OH基吸収の顕著な波長としては、1.39〜
1.24pm、 1.24gm付近、0.95gm付近
の波長があり、特にこれらの波長の影響を受けやすく、
且つ光通信にとって重要な波長としては。
1.3pm、1.551Lm、  1.2JLmなどの
波長がある、この場合に発生する一〇H基は非常に強く
ガラス構造に固着しており通常の状態ではもはや動かな
い(いわゆるpermanent OHである)ψこの
発明は、上記第1.第2の問題を解決するもので、密度
ゆらぎによるレーり散乱損と組成のゆらぎによるレーり
散乱損とをともに低下させることができ、しかもH2に
よる損失増も小さい光ファイバを提供することを目的と
する。
問題点を解決するための手段 この発明による光ファイバは、フッ素のみを所定濃度に
ドープした石英ガラスでなるコアと、この濃度よりは高
い濃度にフッ素のみをドープした石英ガラスでなるクラ
ッドとにより構成される。
作   用 フッ素は石英ガラス中でいくらか拡散し、GeO2のよ
うに局在した構造をとらないのでいわゆるドーパント濃
度のゆらぎは殆どなく、一方、石英ガラスの溶融温度を
低下させる。そこで、適量のフッ素をドープした石英ガ
ラスは、組成のゆらぎによるレーり散乱損も、密度ゆら
ぎによるレーリ散乱損も少ない、たとえば、フッ素をド
ープすることにより石英ガラスの比屈折率を相対的に0
.4%低下させる程度のドープ量を有する石英ガラスの
場合、溶融温度は約150℃低下した。これによりレー
り散乱損を約7%減少させることができる。
また、フッ素ドープ光ファイバでは、H7感受性が小さ
く、Hl  (1気圧、150℃、10時間)の雰囲気
に曝した後の損失増加は極端に少なく、OH基による吸
収損は殆ど見られなかった。
実施例 まず、いわゆるVAD法によりスート状態のガラス微粉
末焼結体を作った。これには、原料ガスとしては5iC
L4のみが供給される酸水素バーナを用い、純粋石英ガ
ラスの微粉末を堆積させた。その後このガラス微粉末焼
結体を、1500℃の電気炉中に入れ、この炉内にSF
、(濃度的1.5mo1%)とHeとの混合ガスを導入
し、F(フッ素)をドープさせるとともに透明ガラス化
を行なった。これにより純粋石英ガラスと比べて0.1
%比屈折率が低下したFドープ石英ガラス母材を得た。
この透明な母材を、長さ800 m m、直径7mmの
棒状に延伸した後、いわゆる外付は法により原料ガスと
しては5iC1aのみが供給される醸水素バーナを用い
て、その周囲に約180mmの直径となるようにガラス
微粉末焼結体を堆積させた。これをさらに、 1800
℃の電気炉中に入れ、この炉内にSF、とHeとの混合
ガスを導入し、微粉末焼結体に対してFをドープさせる
とともに。
ガラス微粉末焼結体をコア材とともに透明ガラス化した
。このときのSFlの濃度は約8mo1%とした。こう
して得られた母材のうえに純粋石英ガラスからなるパイ
プを被せてコラプスした。その結果、第1図のような比
屈折率分布を有する光ファイバが得られた。この光ファ
イバのコア直径は約91Lm、Fドープクラッド直径は
約90gm。
光フアイバ直径は125ルmであった。
この光ファイバを測定したところ、損失は1.3JLm
の波長で0.31dB/kmであり、この値は通常のG
em、−3iOzコア光フアイバでは得られない(通常
のG e O2−S i Ox光ファイバでは波長1.
31Lm テ0.35dB/ ks程度の損失となる)
程の低損失を示している・ さらにこの光ファイバを、150℃、1気圧のH2雰囲
気に曝して、波長1.313gmにおける損失(OH基
による吸収損)を測定したところ第2図のような結果が
得られた。この光ファイバは、従来のGeoz  5i
ftコア光フアイバと比較して極端に低い損失増しか示
さないことが分る。
また、この実施例の光ファイバはいわゆる単一モード光
ファイバであり、2番目のLPモードがカットオフとな
る波長λCを求めたところ1.20pmであった。
なお、単一モード光ファイバでは、コア・クラッド間の
比屈折率が光ファイバの曲がり損失を決定することが多
く、実験的にも、1.OILm以上の波長で使用する場
合、コアとクラッドとの間の比屈折率差が0.2%以下
では通常の使用状態(具体的には曲がりの直径が30m
m程度まで曲げられる)では損失が急激に増加し使用で
きないことが判明した。この点上記の実施例で得られた
光ファイバはコア・クラッド間比屈折率差が0.3%(
第1図参照)であって、問題ない。
発明の効果 この発明による光ファイバは、コア、クラッドともFド
ープ石英ガラスでなるので、密度ゆらぎによるレーり散
乱損と組成のゆらぎによるレーリ散乱損とがともに低く
、しかもHtによる損失増も小さいという利点を有する
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例にかかる光ファイバの比屈
折率分布を表わすグラフ、第2図は波長−損失特性を表
わすグラフである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フッ素のみを所定濃度にドープした石英ガラスで
    なるコアと、上記の濃度よりは高い濃度にフッ素のみを
    ドープした石英ガラスでなるクラッドとにより構成され
    る光ファイバ。
  2. (2)コア、クラッド共にその比屈折率が純粋石英ガラ
    スに比べて0.05%以上低くなるように、コアおよび
    クラッドのフッ素濃度が定められていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の光ファイバ。
  3. (3)コア・クラッド間の比屈折率差が0.2%以上と
    なるようにコアおよびクラッドのフッ素濃度が定められ
    、使用光波長において実質的に単一モード動作となるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の光ファイバ。
JP60093186A 1985-04-30 1985-04-30 光フアイバ Pending JPS61251539A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004060822A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-22 Corning Incorporated Method for heat treating a glass article
EP1845398A1 (en) * 2006-04-14 2007-10-17 Fujikura, Ltd. Radiation resistant single-mode optical fiber and method of manufacturing thereof
JP2017037120A (ja) * 2015-08-07 2017-02-16 株式会社フジクラ 光ファイバ及びその製造方法

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