JPS6129805A - 光伝送用ガラスフアイバ− - Google Patents
光伝送用ガラスフアイバ−Info
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- JPS6129805A JPS6129805A JP59151285A JP15128584A JPS6129805A JP S6129805 A JPS6129805 A JP S6129805A JP 59151285 A JP59151285 A JP 59151285A JP 15128584 A JP15128584 A JP 15128584A JP S6129805 A JPS6129805 A JP S6129805A
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- Japan
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- core
- glass
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- cladding
- refractive index
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03605—Highest refractive index not on central axis
- G02B6/03611—Highest index adjacent to central axis region, e.g. annular core, coaxial ring, centreline depression affecting waveguiding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
- G02B6/03694—Multiple layers differing in properties other than the refractive index, e.g. attenuation, diffusion, stress properties
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Glass Compositions (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光伝送用ガラスファイバーの構造、特にグレー
ディッドインデックス型光ファイバーの構造に関する。
ディッドインデックス型光ファイバーの構造に関する。
（従来技術）
グレーディッド・インデックス（以下Ｇ工とする）型光
７アイパーとはコアの屈折率が中心軸からの距離の２乗
に比例して減少するもので、光はコア中を蛇行して伝播
し、この型ではモード分散は極めて小さいので、パルス
拡がシは小さい（広帯域）。
７アイパーとはコアの屈折率が中心軸からの距離の２乗
に比例して減少するもので、光はコア中を蛇行して伝播
し、この型ではモード分散は極めて小さいので、パルス
拡がシは小さい（広帯域）。
従来のＧＩ型ガラス光ファイバーはクラッドは純石英ガ
ラス又は屈折率低下用ドーパントをわずかにドープした
石英ガラス、コアはクラッドにくらべて多量にＧθＯ，
、ｐ、ｏ、 などの屈折率上昇用ドーパントを添加し
た石英ガラスで構成されている。
ラス又は屈折率低下用ドーパントをわずかにドープした
石英ガラス、コアはクラッドにくらべて多量にＧθＯ，
、ｐ、ｏ、 などの屈折率上昇用ドーパントを添加し
た石英ガラスで構成されている。
しかしドーパントの添加は、タララドガラスとコアガラ
スの膨張係数に差を生じ、上記のような構造ではコアの
膨張係数がクラッドに比べて大きくなる関係からコアに
は半径方向に引張応力が加わってしまう。
スの膨張係数に差を生じ、上記のような構造ではコアの
膨張係数がクラッドに比べて大きくなる関係からコアに
は半径方向に引張応力が加わってしまう。
ところでガラスの強度特性として圧縮応力には強いが引
張応力には比較的弱い性質があるために、上記のような
従来のＧＩ型ガラス光ファイバーにおいては、その端面
切断の際にはコアに“欠け″が生じやすいという欠点が
あった。
張応力には比較的弱い性質があるために、上記のような
従来のＧＩ型ガラス光ファイバーにおいては、その端面
切断の際にはコアに“欠け″が生じやすいという欠点が
あった。
したがってこのような構造のファイバーでは接続の際、
７アイパ端面を鏡面に切断するととがむつかしく、練習
を積んだ作業者が勘と経験に頼って接続していた。
７アイパ端面を鏡面に切断するととがむつかしく、練習
を積んだ作業者が勘と経験に頼って接続していた。
（発明の目的）
本発明は上記の欠点を改善し、切断の際にコアの欠けｔ
生じないようなＧＩＩガラス光ファイバーを提供するこ
とを目的とする。
生じないようなＧＩＩガラス光ファイバーを提供するこ
とを目的とする。
（発明の構成）
本発明者は鋭意実験の結果、ａＩ型型ガラス光子アイパ
ークラッドに、コアよルも膨張係数が犬きくなるように
多量のドーパントを含んだ石英ガラスを使用すると、コ
アには逆に圧縮応力が働き、切断の際従来みられたよう
なコアの“欠け“が見られなくなるという事実を見出し
、本発明の完成に至つ九。
ークラッドに、コアよルも膨張係数が犬きくなるように
多量のドーパントを含んだ石英ガラスを使用すると、コ
アには逆に圧縮応力が働き、切断の際従来みられたよう
なコアの“欠け“が見られなくなるという事実を見出し
、本発明の完成に至つ九。
すなわち本発明の要旨は、屈折率上昇用ドーパントを添
加した石英ガラスから成るコア、コアの膨張係数の１．
１倍以上２倍までの膨張係数をもつように屈折率低下用
ドーパントを加えた石英ガラスから成るクラッド、およ
び純石英ガラスから成る最外層を設置したことを特徴と
するグレーディッドインデックス型光伝送用ガラスファ
イバーにある。
加した石英ガラスから成るコア、コアの膨張係数の１．
１倍以上２倍までの膨張係数をもつように屈折率低下用
ドーパントを加えた石英ガラスから成るクラッド、およ
び純石英ガラスから成る最外層を設置したことを特徴と
するグレーディッドインデックス型光伝送用ガラスファ
イバーにある。
第１図は本発明者の実験（実施例１〜４として後述）に
よるクラッドガラスとコアガラスの膨張係数の比率と欠
は率の関係を示すグラフであ夛、欠は率とは線引きしフ
ァイバーとしたものを切断した場合、切断回数に対しコ
アに欠けを生じる割合をパーセントで示す。
よるクラッドガラスとコアガラスの膨張係数の比率と欠
は率の関係を示すグラフであ夛、欠は率とは線引きしフ
ァイバーとしたものを切断した場合、切断回数に対しコ
アに欠けを生じる割合をパーセントで示す。
クラッドの膨張係数とコアの膨張係数が全く一致するよ
〕もクラッドの膨張係数がコアの膨張係数よシもやや大
きい値すなわち１．１倍以上でないとこの欠けを減らす
という効果がないことがこの実験から明らかになった。
〕もクラッドの膨張係数がコアの膨張係数よシもやや大
きい値すなわち１．１倍以上でないとこの欠けを減らす
という効果がないことがこの実験から明らかになった。
しかしクラッドの膨致係数がコアの膨張係数の２倍を越
えると逆にクラッドの°欠け１が大きくなし接続時に無
視できなくなることも明らかになった。
えると逆にクラッドの°欠け１が大きくなし接続時に無
視できなくなることも明らかになった。
従ってクラッドガラスの膨張係数はコアガラスの１．１
倍から２倍までの値であることが必要である。
倍から２倍までの値であることが必要である。
第２図は石英ガラスに添加した酸化物ドーパント（Ｂｌ
０３ 、 Ｇ ｅ ０２ 、 Ｐｇ ０５および
Ｔ１０Ｒ）量と線膨張係数の関係を示すものである。
０３ 、 Ｇ ｅ ０２ 、 Ｐｇ ０５および
Ｔ１０Ｒ）量と線膨張係数の関係を示すものである。
コアに純石英を使えばコアの膨張係数は小さくなるが、
純石英は伝送帯域が極めて小さいため長距離伝送用ファ
イバーとしては使用できずほとんど接続の必要のない短
距離用となってしまう。
純石英は伝送帯域が極めて小さいため長距離伝送用ファ
イバーとしては使用できずほとんど接続の必要のない短
距離用となってしまう。
またコアにＧθ０！ の他にＰ２０．などのドーパント
を増すと屈折率上昇が小さい割には膨張係数がさらに大
きくなりクラッドにその分だけよけいにドーパントを添
加する必要が生じ、最外層の純石英ガラスとの膨張係数
差が大きくなシフラッドガラスに割れが生じやすく好ま
しくない。
を増すと屈折率上昇が小さい割には膨張係数がさらに大
きくなりクラッドにその分だけよけいにドーパントを添
加する必要が生じ、最外層の純石英ガラスとの膨張係数
差が大きくなシフラッドガラスに割れが生じやすく好ま
しくない。
ただしコアへのＰ、Ｏ，添加量が１重縫俤以下であれば
膨張係数の増加は無視しうる。
膨張係数の増加は無視しうる。
第２図からＴｌＯ２は膨張係数を下げ屈折率を上げるド
ーパントであることがわかるが、Ｔｉｅ。
ーパントであることがわかるが、Ｔｉｅ。
のドープでは伝送損失が大きくなシ好ましくない。
従ってコアには広帯域化のために、屈折本分布を制御す
るためのドーパントとしてはＧθＯｓが最も好ましく、
またＧｅＯ２にＰ、０．、 Ｐなどを少量添加するこ
ともできる。
るためのドーパントとしてはＧθＯｓが最も好ましく、
またＧｅＯ２にＰ、０．、 Ｐなどを少量添加するこ
ともできる。
またＢ、０１ は屈折率低下用のドーパントであ〕膨
張係数を大きくできるのでクラッド部に使用される。屈
折率低下用ドーパント止しては他に１も知られて−るが
、膨張係数を大きくできるの［Ｂ、ｏ、 添加のみで
ある。
張係数を大きくできるのでクラッド部に使用される。屈
折率低下用ドーパント止しては他に１も知られて−るが
、膨張係数を大きくできるの［Ｂ、ｏ、 添加のみで
ある。
さらに第２図からＧｅ０１ｉ２０重量％コアにドープし
た場合のコアガラスの線膨張係数は１８ Ｘ １ ｏ−
７／ Ｃであり、クラッドの膨張係数をコアの膨張係数
の１．１〜２倍にするためにはクラッドの膨張係数とし
て１９．８ Ｘ １０−ｙ／ Ｃ〜５６ Ｘ １１）−
？／ ℃が求められる。すなわちクラッドに屈折率低下
用ドーパントとして１寓０３を単独にドープする場合に
はＥ、０３ を１６重量％〜２８重量％とする必要が
あることがわかる。
た場合のコアガラスの線膨張係数は１８ Ｘ １ ｏ−
７／ Ｃであり、クラッドの膨張係数をコアの膨張係数
の１．１〜２倍にするためにはクラッドの膨張係数とし
て１９．８ Ｘ １０−ｙ／ Ｃ〜５６ Ｘ １１）−
？／ ℃が求められる。すなわちクラッドに屈折率低下
用ドーパントとして１寓０３を単独にドープする場合に
はＥ、０３ を１６重量％〜２８重量％とする必要が
あることがわかる。
以下本発明を具体的に説明する。
第５図は本発明の実施例で述べるガラス光ファイバーの
断面及び膨張係数の関係を示すものであって１は純石英
、２はクラッド、３はコアを示している。
断面及び膨張係数の関係を示すものであって１は純石英
、２はクラッド、３はコアを示している。
実施例１
バーナーからガラス原料ガスの８１０４１００（Ｃ／分
とＧｅ０４５０ ＣＣ７分をキャリアガスとともに吹き
出させ、同時にＨ！ ガス３ｔ／分、０冨ガスｂｔ１分
を吹き出させて、火炎中で加水分解反応によ）ガラス微
粒子を形成させ、回転する石英棒の下端にこのガラス微
粒子を付着させ軸方向に成長させて多孔質ガラス母材を
形成した。これをＨｅ雰囲気中で１６００℃に加熱、透
明ガラス化し、Ｇｅ０１ のドープされた石英ガラス
３ｆｔ得た。一方、外径２０■、厚さ１簡の石英管１を
ガラス旋盤にとシつけ、内部にＢＩＦｓ１ｓｏｃｃ／分
およびＦ３１ＣＪｔ４２５０ ｃｃ／分を０８ガス１ｔ
／分とともに流しながら石英管外部から酸水素バーナー
で加熱し、Ｂ雪ＯｓとＦをドープしたガラス層２を石英
管１の内側に約１１１１１厚さに形成させた。その後直
径１４ｍに延伸した（１ｅ０１ ドープ石英ガラス５
を石英管に入れてコラップスし、線引きしファイバ化し
た。このファイバの表面に軽く傷をつけ、引張シながら
折シ曲げて切断したところ１０回の切断に対しコアに欠
けが生じたことはなかった（すなわち欠は率０チ）。こ
の時のコアガラスとクラッドガラスの膨張係数をコラッ
プス前に測定したところ、コアガラスは１８ Ｘ １０
−７／１２． クラッドガラスは２２ Ｘ １ ｏ−
７／ｃであった。従って比率１ｉｔ２２となる。また分
析したところコアガラスのＧ ｅ Ｏ！ 濃度は２０
重量憾クラッドガラスのＢ＊Ｏｓ Ｆｉ２２重量係で
あった（第１図）。
とＧｅ０４５０ ＣＣ７分をキャリアガスとともに吹き
出させ、同時にＨ！ ガス３ｔ／分、０冨ガスｂｔ１分
を吹き出させて、火炎中で加水分解反応によ）ガラス微
粒子を形成させ、回転する石英棒の下端にこのガラス微
粒子を付着させ軸方向に成長させて多孔質ガラス母材を
形成した。これをＨｅ雰囲気中で１６００℃に加熱、透
明ガラス化し、Ｇｅ０１ のドープされた石英ガラス
３ｆｔ得た。一方、外径２０■、厚さ１簡の石英管１を
ガラス旋盤にとシつけ、内部にＢＩＦｓ１ｓｏｃｃ／分
およびＦ３１ＣＪｔ４２５０ ｃｃ／分を０８ガス１ｔ
／分とともに流しながら石英管外部から酸水素バーナー
で加熱し、Ｂ雪ＯｓとＦをドープしたガラス層２を石英
管１の内側に約１１１１１厚さに形成させた。その後直
径１４ｍに延伸した（１ｅ０１ ドープ石英ガラス５
を石英管に入れてコラップスし、線引きしファイバ化し
た。このファイバの表面に軽く傷をつけ、引張シながら
折シ曲げて切断したところ１０回の切断に対しコアに欠
けが生じたことはなかった（すなわち欠は率０チ）。こ
の時のコアガラスとクラッドガラスの膨張係数をコラッ
プス前に測定したところ、コアガラスは１８ Ｘ １０
−７／１２． クラッドガラスは２２ Ｘ １ ｏ−
７／ｃであった。従って比率１ｉｔ２２となる。また分
析したところコアガラスのＧ ｅ Ｏ！ 濃度は２０
重量憾クラッドガラスのＢ＊Ｏｓ Ｆｉ２２重量係で
あった（第１図）。
実施例２
ＶＡＤ法で作製した直径２３ｍｍ、長さ１０ＤＩＩのＧ
Ｉ型コア材で中心の比屈折率差が石英に対し１チとなる
ようＧｅＯ２がピークで１８重量％ドープされているコ
ア材３に純８１０． を外スス付によって付着させた
。この時の原料はＥｌ ｉ Ｑ ｔ４で流量は５ｏｏｃ
ｃ／分である。その後焼結炉でＢＯｔ３ｆ ５００ Ｃ
Ｃ７分、Ｈｅ をｓｔ／分流しながら透明化し外径２
５．５ｍのガラス棒を得た。
Ｉ型コア材で中心の比屈折率差が石英に対し１チとなる
ようＧｅＯ２がピークで１８重量％ドープされているコ
ア材３に純８１０． を外スス付によって付着させた
。この時の原料はＥｌ ｉ Ｑ ｔ４で流量は５ｏｏｃ
ｃ／分である。その後焼結炉でＢＯｔ３ｆ ５００ Ｃ
Ｃ７分、Ｈｅ をｓｔ／分流しながら透明化し外径２
５．５ｍのガラス棒を得た。
このガラス棒に直径３０■厚さ２館の石英管をかぶせて
一体化してプリフォームとし線引した。
一体化してプリフォームとし線引した。
なおりＡＤのコア材の線膨張係数は１６Ｘ１０−７／℃
であった。また外付したＢ、Ｏ，をドープしたクラッド
部２の膨張係数は２０ Ｘ １ ｏ−７／ ｔ：であっ
た。従ってコアに対する比率は１．２５となる。このク
ラッドのＢ！０３量は分析の結果１７重量％であった。
であった。また外付したＢ、Ｏ，をドープしたクラッド
部２の膨張係数は２０ Ｘ １ ｏ−７／ ｔ：であっ
た。従ってコアに対する比率は１．２５となる。このク
ラッドのＢ！０３量は分析の結果１７重量％であった。
このファイバに軽く傷をつけ引張シながら折シ曲げて切
断したところ３０回の切断に対し、コアに欠けが生じた
のは１回だけであった（欠は率３チ、第１回診ｌｆｔ１
Ｉ）。
断したところ３０回の切断に対し、コアに欠けが生じた
のは１回だけであった（欠は率３チ、第１回診ｌｆｔ１
Ｉ）。
なおこのコア材を使用し喪場合のクラッドの膨張係数と
しては１７．６〜Ｓ ２ Ｘ １ ｏ−’／ Ｃ（すな
わちコアのｔ１〜２倍）でＢｓＯ，単独ドープの場合Ｂ
８０３ 量は１３〜２２重量％であることが必要であ
るとわかった。
しては１７．６〜Ｓ ２ Ｘ １ ｏ−’／ Ｃ（すな
わちコアのｔ１〜２倍）でＢｓＯ，単独ドープの場合Ｂ
８０３ 量は１３〜２２重量％であることが必要であ
るとわかった。
実施例５
バーナーからガラス原料ガスの５ｔａ４ ｉ ｏ 。
ｃｃ／分とＧ ｅ Ｏ４を２０ ＣＣ７分およびＰＯＣ
ＪＩ４２０ｃｒ、７分をキャリアガスとともに吹き出さ
せ同時にＨ，ガス５５４７分、０２ ガス６１７分を
吹き出させて、火炎中で加水分解反応によりガラス微粒
子を形成させ、回転する石英棒の下端に、このガラス微
粒子を付着させ、軸方向に成長させて多孔質ガラス母材
を形成した。これをＨｅ雰囲気中で１６５０℃に加熱、
透明ガラス化し、Ｇ ｅ ０１ のドープされた石英ガ
ラスを得た。一方、外径２０ ｍ 、厚さ１■の石英管
をガラス旋盤にとシつけ、内部にＢｌＰＨ２００ＣＣ７
分、および５１ｏ４２ ｓ ｏ ｃｃ／分を０２ ガ
ス１ｔ／分とともに流しながら石英管外部から酸水素バ
ーナーで加熱し、Ｂ！０１ と７をドープしたガラス層
を石英管の内側に約１−の厚さに形成させた。その後直
径１４闘に延伸したＧｅ ＯＨドープ石英ガラスを石英
管に入れてコラップスし、線引きしてファイバ化した。
ＪＩ４２０ｃｒ、７分をキャリアガスとともに吹き出さ
せ同時にＨ，ガス５５４７分、０２ ガス６１７分を
吹き出させて、火炎中で加水分解反応によりガラス微粒
子を形成させ、回転する石英棒の下端に、このガラス微
粒子を付着させ、軸方向に成長させて多孔質ガラス母材
を形成した。これをＨｅ雰囲気中で１６５０℃に加熱、
透明ガラス化し、Ｇ ｅ ０１ のドープされた石英ガ
ラスを得た。一方、外径２０ ｍ 、厚さ１■の石英管
をガラス旋盤にとシつけ、内部にＢｌＰＨ２００ＣＣ７
分、および５１ｏ４２ ｓ ｏ ｃｃ／分を０２ ガ
ス１ｔ／分とともに流しながら石英管外部から酸水素バ
ーナーで加熱し、Ｂ！０１ と７をドープしたガラス層
を石英管の内側に約１−の厚さに形成させた。その後直
径１４闘に延伸したＧｅ ＯＨドープ石英ガラスを石英
管に入れてコラップスし、線引きしてファイバ化した。
このファイバの表面に軽く傷をつけ、引張シながら折り
曲げて切断したところ、３０回の切断に対しコアに欠け
が生じたことはなかった。このコアガラスとクラッドガ
ラスの膨張係数は各々１５Ｘ１０″″７／℃、クラット
ガラスは２７ Ｘ １ ｏ−７／ ℃（従ってコアの１
．８倍）であった（第１図）。
曲げて切断したところ、３０回の切断に対しコアに欠け
が生じたことはなかった。このコアガラスとクラッドガ
ラスの膨張係数は各々１５Ｘ１０″″７／℃、クラット
ガラスは２７ Ｘ １ ｏ−７／ ℃（従ってコアの１
．８倍）であった（第１図）。
比較例
実施例３と同じ製造方法において、ＢＰ、の流量２２ｓ
ｏｃｃ／分に増加してファイバを製造したところ１０回
の切断に対し、欠けが生じなかったのは１回だけであっ
た（すなわち欠は率９０％）。この時のコアの膨張係数
は１５×１０−’／ ’ｃ、クラッドの膨張係数は３ｔ
５×１０−？／ ℃（コアの２．１倍）であった（第１
図）。
ｏｃｃ／分に増加してファイバを製造したところ１０回
の切断に対し、欠けが生じなかったのは１回だけであっ
た（すなわち欠は率９０％）。この時のコアの膨張係数
は１５×１０−’／ ’ｃ、クラッドの膨張係数は３ｔ
５×１０−？／ ℃（コアの２．１倍）であった（第１
図）。
（発明の効果）
以上の実施例からも明らかなように、クラッドの膨張係
数をコアの膨張係数の１．１〜２．０倍とすることによ
シ、切断の際、従来みられたようなコアの１欠け”がほ
とんど解消される。本発明の方法によシ得られるＧＩ型
光ファイバーは接続が容易であるため長距離伝送用ファ
イバー例えば通信用光ファイバーとして用いて非常に有
利である。
数をコアの膨張係数の１．１〜２．０倍とすることによ
シ、切断の際、従来みられたようなコアの１欠け”がほ
とんど解消される。本発明の方法によシ得られるＧＩ型
光ファイバーは接続が容易であるため長距離伝送用ファ
イバー例えば通信用光ファイバーとして用いて非常に有
利である。
第１図は本発明の実施例により得られた結果を示すグラ
フで、第２図はシリカ中の酸化物と線膨張係数の関係を
示すグラフでｓｂ、第５図は本発明の光伝送用ガラスフ
ァイバーの構造を示す図である。
フで、第２図はシリカ中の酸化物と線膨張係数の関係を
示すグラフでｓｂ、第５図は本発明の光伝送用ガラスフ
ァイバーの構造を示す図である。
Claims (1)
- 屈折率上昇用ドーパントを添加した石英ガラスから成る
コア、コアの膨張係数の１．１倍以上２倍までの膨張係
数をもつように屈折率低下用ドーパントを加えた石英ガ
ラスから成るクラッド、および純石英ガラスから成る最
外層を設置したことを特徴とするグレーディッドインデ
ックス型光伝送用ガラスファイバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151285A JPS6129805A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光伝送用ガラスフアイバ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59151285A JPS6129805A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光伝送用ガラスフアイバ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6129805A true JPS6129805A (ja) | 1986-02-10 |
Family
ID=15515338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59151285A Pending JPS6129805A (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 光伝送用ガラスフアイバ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6129805A (ja) |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP59151285A patent/JPS6129805A/ja active Pending
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