JPS6136130A - 偏波保持光フアイバ用母材の作製法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はスートプロセスにより低損失、かつ長尺な偏波
保持光ファイバ用母材を作製する方法に関する。

（従来の技術） 偏波保持光ファイバ母材の作製法として、従来は応力付
与部形成のため、クラッド部に機械加工により穴をあけ
、この穴にＢＢ２Ｏ８−Ｇｅ、ドープガラスを挿入した
後、これを加熱して一体化していた。この方法では、機
械加工上の問題より、応力付与部をコア部に近接して配
置できないことや、コア・クラッド界面での構造不完全
性による損失増加等の問題が生じ、低損失な偏波保持光
ファイバを作製することが困難であった。また穴あけ等
゛□の加工のため、加工上の問題により制限を受け、長
尺な母材を製造することが困難であった。

（発明が解決しようとする問題点） 構造不完全性損失を低減し、低損失かつ長尺な偏波保持
光ファイバ用母材を製造することにある０１（問題点を
解決するための手段） 従来の技術の項で前述した欠点を除去するため、多孔質
ガラス母材の状態で、コア部、クラッド部、応力付与部
を形成する。以下図面により本発明の詳細な説明する。

・　第１図は本発明にょる偏波保持光ファイバ作製の主
要なプロセスを示し、側面図（ａ）　、（ｂｌ　、（ｃ
ｌの順に進む。（（１）、（ｅ）、（ｆ＞はそれぞれ側
面図（ａ）　、　（ｂ）　、　ｔｏ）（７）　Ａ　−Ａ
’、Ｂ　−Ｂ’、０−０’における断面図を示す。

第１図においてｌは種棒（石英ガラス製）、２はＳｉｎ
、にａｅｏ　２をドープしたコア部多孔質ガラス、８は
５ｉＯ１，多孔質ガラス部分（合成りラッド）、４は合
成りラッドで、焼結処理により焼結度（がさ密度）を高
めた部分（Ｓｉｎ、多孔質ガラスである）、５は応力付
与用ドーパントを添加した部分、・６は酸水素バーナで
ある。

本発明の偏波保持光ファイバを作製するには、まずコア
部の外周にあるクラッド部を、多孔質ガラスとして全体
を棒状に埋積した後、第１図に示す工程に進める。

なおこの事例による出発多孔質母材（ＳｉＯ□にＧ６０
２をドープしたコア部多孔質部分と、それを囲む合成り
ラッド用純５ｉｎ２多孔質部分からなる）は、種俸を回
転させ、その回転軸方向に移動させながら多孔質ガラス
体を堆積させて、軸方向に連、。

続的に成長する棒状の第１多孔質ガラス体をつく□る工
程と、その軸方向に連続的に移動しながら、その軸心を
中心に連続的に回転している第１多孔質ガラス体の周辺
に、これより屈折率の低い第２多孔質ガラス体層をほぼ
一様に成長させる工程（いわゆるＶＡＤ法）により作製
した。しかし本発明においては、出発多孔質中のコア部
分は、透明ガラス母材を使用してもよい。そこでＳｉＯ
□にＧｅＯ□をドープしたコア部透明母材を作製し、そ
の周囲に一様に純Ｓｉｎ、多孔質ガラスを付着させｌ・
・る工程（いわゆる外付は法）によって作られた、内部
にコア用透明母材を含む多孔質母材を使用してもよい。

次に第１図（ａ）に示すように、コア部およびクラッド
部を有する多孔質ガラス母材を回転をさせな１いで、上
下動（図では矢印で示す）させると同時に、酸水素バー
ナ６を用い母材を部分的に（この場合、母材中心軸と平
行に）加熱することにより、クラッド部の多孔質ガラス
の横断面内において焼結度分布を形成する〔第１図（ｅ
）参照〕０この場合、・・母材を上下動と同時にゆっく
りと回転させること□により螺線状の焼結度分布を形成
できる。

焼結度分布を形成した後、第１図ｆｂ）に示すように、
当該多孔質ガラス母材に応力付与部を形成する目的で、
拡散法（液浸法または気相拡散法）により、Ｗ　、　Ｔ
ａ　、　Ｐ　、　Ｚｒ　、　Ｇ６　、　Ｚｎ　、　Ｓｂ
　、　Ｐｂ　。

Ｓｎ　、　Ｂ　、　Ａｌ　、　Ｇａ　、　Ｉｎ　、　Ｔ
ｉ等の酸化物およびＦ　、　Ｏ１２，Ｎ、のうちいずれ
か１種類以上を含む応力付与部を形成する。

ここで液浸法という手法は、以下に述べるよう・な製造
プロセスである。ＶＡＤ法または外付は法により作製し
た石英系多孔質ガラス母材を、電気炉中で仮焼結を行う
。仮焼結の方法は、ＨｅまたはＨｅとＣ１２の混合ガス
雰囲気において、電気炉の最高温度を７００℃以上１４
００℃以下に設定ザし、当該多孔質母材を電気炉均熱部
より充分に上の位置よりゆっくり下降し、均熱部を通過
させる方法か、当該母材を電気炉均熱部にセットし、Ｈ
ｅまたはＨｅとＯ／２混合ガス雰囲気下において、徐々
に前記設定温度へ昇温して行う。仮焼結された多孔質母
材は室温まで冷却した後、ドーパント溶ｌ液（アルコキ
サイド金属溶液または硝酸塩水溶液）中に浸けられ、ド
ーパントを当該母材中に拡散により添加する。次に当該
母材を再び電気炉中にセットし、Ｈｅと水蒸気の混合ガ
ス雰囲気（１００１℃程度）でドーパントの加水分解（
アルコキサイド金属の場合）、またはドーパントとして
用いた硝酸塩の分解温度に設定した電気炉中で加熱処理
することにより、当該多孔質母材中に酸化物のドーパン
トを形成する。次に当該母材を、電気炉均１・・熱部よ
り十分上方にセットし、ＨｅとＧ１２またはＨｅとＯ８
とＣ１２の混合ガス雰囲気下で、温度を１６００℃（透
明ガラス化温度）前後に設定し、当該母材をゆっくり下
降し、透明ガラス化することにより、ドーパントを添加
した透明ガラス母材１・を得る方法である。

次に気相拡散法を説明する。ガス導入口および排出口を
備えた反応容器または密閉構造を有する反応容器の内部
が、電気炉などの加熱手段により加熱されている空間内
に、多孔質母材を保持し、・・・容器内に気相状態にあ
る前述のドーパン）（Ｆを１ドープする場合は、ＳＦ６
　、５ＩＦ４など）を導入または封入し、当該多孔質ガ
ラス母材中にドーパントを拡散させた後、温度を透明ガ
ラス化温度まで上昇し透明ガラス化する。ドーパント拡
散は、透明ガラス化と同時に行ってもよい。

以上の方法で、ドーパントを添加する場合、ドーパント
の添加量はスートの焼結度（かさ密度）により制御が可
能であるので、第１図（ｆ）に示すように、焼結度分布
に応じたドーパント添加分布が１，１得られる。このよ
うにして得られたスートまたは透明母材に、さらに外付
けにより合成りラッド層を第１図（Ｃ）　、　（ｆ）の
外周に形成することも可能であり、これはクラッド部で
の構造不完全性を防ぐことおよび全合成偏波保持光７ア
イバの製造の目的ｊに使用できる。このように処理され
た内部に応力付与部、コア部構造を有する多孔質母材を
透明ガラス化することにより、偏波保持光ファイバ母材
を作製する。

次に本発明の具体的実施例を示す。

（実施例１） 第２図は前述のプロセスによりＧｅＯ２を液浸法により
非軸対称形にドープした母材の断面図で、７は母材断面
を示し、８は本発明１のプロセスによりあらかじめ焼結
度を上昇させた方向を示し、９・は８と直交する方向を
示す。当該多孔質母材は前述のＶＡＤ法により、内部に
スラップ状の屈折率分布をもつＳｉｎ、にａｅｏ、をド
ープした多孔質コア部と、それを囲む純Ｓｉｎ、クラッ
ト部を有する構造をしている。このような多孔質母材を
、まず　１・・１８００℃の温度で加熱した後（この処
理は酸水素バーナで焼結度分布をつくるときに、スート
の割れを防止するために行う）、酸水素バーナを用い、
８の方向で、母材表面に２箇所焼結度を上昇させた部分
を形成した。この後、液浸法により、１ゲルマニウムの
アルフキサイド溶液（テトラメチル・ゲルマニウム）に
浸け、その後、透明ガラス化することにより、ａｅｏ、
を非軸対称形に添加した。

第８図は第２図に示す母材の８および９方向で、。

°の屈折率分布を示し、Δｎは比屈折率差であり、・１
０は８の方向、１１は９の方向での屈折率を示す。この
結果から明らかなように、　Ｇｅｍ、がこの手法を用い
ることにより、非軸対称形にドープされたことがわかる
。

（実施例２） 第４図はフッ素を気相拡散法により非軸対称型にドープ
した母材の断面図であって、１２は母材断面であり、１
８はあらかじめ焼結度を上昇させた方向、■４は１８と
直交する方向を示す０　　・・・使用した多孔質母材は
、前述と同じコア・クラッド構造を有するものであり、
１８００℃での仮焼結の後、１８の方向で母材上の２箇
所に酸水素炎で、焼結度を高めた。この後、電気炉で透
明ガラス化を行うときに、ＨｅとＳＦ、の混合ガス（ａ
ｅ＋ｂｌ１分、５Ｆ６８００（１７７分）雰囲気下で透
明化した０ 第５図は第４図に示す母材の屈折率測定結果を示し、１
５．１６は各々１８．１４の方向での屈折率分布である
０第５図から明らかなように、フ・ツ素が非軸対称形に
ドープされたことが確認できまた０ （実施例３） 第６図は（、ｅとＢを液浸法により非軸対称形にドープ
した場合の焼結度分布と平行および直交方向における屈
折率分布図である０使用多孔質は前述の実施例１、実施
例２と同じ構造のものであり、１８００℃での仮焼結の
後、ＧｅとＢのアルコキサイド溶液中でドーパントを拡
散させた後、透明ガラス化した。このときＧｅとＢの溶
液中でのモｊ・・ル比を制御し、透明ガラス化した後、
応力付与部において、わずかに石英よりも屈折率が低く
なるようにした。１７，１８はそれぞれ焼結度分布と平
行方向および直交方向での屈折率分布である。

得られた透明ガラス母材を天然石英管にシャケ１ツトし
た後、カーボン炉を用いた線引き炉によりファイバ化し
た０線引きと同時にシリコーン樹脂をコーティングした
０またファイバ径は、１．６μｍ帯で単一モード伝送と
なるように設計した０第７図は得られたファイバの伝送
損失特性を示°す。ｌ、５５μｍで０．３５　ｄＢ　／
Ｋｍの値が得られた。

またクロストークを測定した結果（測定はファイバに円
偏光を入射し、出射端でダラム・トムソンプリズムを用
い、ファイバに対し、プリズムの主軸を回転させて、Ｉ
ｎＳｂの検出器を用い光パワーを測定する）、−４０ｄ
Ｂ（ＩＫｍのファイバに換算して）の値が得られた。ま
たこの方法により、１８藤の偏波保持光ファイバが連続
的に製造できた。

以上得られた最低損失およびクロストークの値は、通常
の穴あけ法による偏波保持光ファイバと比較し、同程度
以上の特性値であり、また１’ｌＫｍにも及ぶ長尺のフ
ァイバが作製できることが明らかとなった・ （発明の効果） 以上説明したように、スートプロセスにより、コア部、
クラッド部および応力句与部を多孔質母材中に形成でき
ることから、構造不完全性を低減した、低損失、長尺な
偏波保持光ファイバを作製できる利点がある。また応力
付与部を螺線状に形成することにより、旋光性を有する
応力付与形ガ・ラス材料（ファイバ形素子）への応用が
できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は本発明におけ
る偏波保持光ファイバ用母材作製の主要な工程図、 第１図（ｄ）　、　（ｅ）　、　ｉｆ）はそれぞれ第１
図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃｊ）のＡ−Ａ’、Ｂ−
Ｂ’、０−０′における断面図、第２図は本発明の一実
施例を示すもので、ＧｅＯ２を液浸法により非軸対称形
にドープした場合の母１・・打所面図、 第３図は第２図に示す母材の屈折率分布図、第４図は本
発明の他の実施例を示すもので、Ｆを気相拡散法により
非軸対称形にドープした場合の母材断面図、 第、５図は第４図に示す母材の屈折率分布図、第６図は
本発明の別の実施例を示すもので、ＧｅとＢをドープし
た場合の母材の屈折率分布図、第７図は第６図の母材を
ファイバ化した後に測定した損失スペクトルである。、
。 °１・・・種棒 ２・・・多孔質ガラス母材中のコア部 ８・・・多孔質母材中のクラッド部 ４・・焼結度（かさ密度）を高めた部分５・・・ドーパ
ントが添加された部分 ６・・・酸水素バーナ ７．１２・・母材断面 ８．１８　・焼結度を高めた方向 ９．１４・・・８，１８に直交する方向１０　、１５・
・各々８，１３の方向での屈折率分布１１　、１６・・
各々９．■４の方向での屈折率分布１７・・焼結度を高
めた方向での屈折率分布１８・・・１７と直交する方向
での屈折率分布第２図 Ｒ 第４図 Ｉ′：３ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも中心のコア部とその外周のクラッド部の
   ２層からなるガラス母材を、少なくともクラッド部は多
   孔質ガラスとして全体を棒状に堆積する工程と、該ガラ
   ス母材を部分的に加熱し、クラッド部の多孔質ガラスの
   横断面内において焼結度分布を形成する工程と、次いで
   該クラッド部の多孔質ガラスに拡散によりドーパントを
   添加する工程と、次いで該ガラス母材全体を加熱し、透
   明ガラス化する工程からなることを特徴とする偏波保持
   光ファイバ用母材の作製法。