JPS62270903A - 光フアイバ - Google Patents
光フアイバInfo
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- JPS62270903A JPS62270903A JP61115360A JP11536086A JPS62270903A JP S62270903 A JPS62270903 A JP S62270903A JP 61115360 A JP61115360 A JP 61115360A JP 11536086 A JP11536086 A JP 11536086A JP S62270903 A JPS62270903 A JP S62270903A
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- Japan
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- refractive index
- core
- sio2
- geo2
- glass
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Links
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Landscapes
- 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】
３、発明の詳細な説明
〔概 要〕
コア４にＧｅＯ２を添加したＳｉＯ２ガラス、クラッド
もコアと略同量のＧｅＯ２を添加し更に弗素その他が添
加されたＳｉＯ２ガラスからなるシングルモード光ファ
イバで、コアとクラッドの膨張率を合わせ異常伝送損失
の発生を防止す°ることが出来るものである。
もコアと略同量のＧｅＯ２を添加し更に弗素その他が添
加されたＳｉＯ２ガラスからなるシングルモード光ファ
イバで、コアとクラッドの膨張率を合わせ異常伝送損失
の発生を防止す°ることが出来るものである。
本発明はＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加した５１０２ガラス
を主材とした低損失なシングルモード光ファイバに関す
。
を主材とした低損失なシングルモード光ファイバに関す
。
光ファイバは、屈折率を中心部から外周部に対し減少さ
せ軸対称に分布させたガラスもしくはプラスチック材の
細線で、一度入った光は屈折率の関係で細線外に散出す
ること無く、低…失に伝えるものである。
せ軸対称に分布させたガラスもしくはプラスチック材の
細線で、一度入った光は屈折率の関係で細線外に散出す
ること無く、低…失に伝えるものである。
光ファイバの種類はＳＩ型、Ｇｌ型、ＳＭ型があり、軸
部から外周部への屈折率の変わり方により区別される。
部から外周部への屈折率の変わり方により区別される。
Ｓｌ型は中心部が大で外周部が小の２種の屈折率でステ
ップ状になっており、中心部への入力光は外周部との界
面で全反射され伝わるが、反射回数が多いものと少ない
ものとで同一光ファイバの中での伝播距離が異なること
になり、中心部と周辺部で到達光の不揃が発生するため
長距離伝送用には向かない。しかしシンプルなため一番
造り易く経済的な光ファイバである。
ップ状になっており、中心部への入力光は外周部との界
面で全反射され伝わるが、反射回数が多いものと少ない
ものとで同一光ファイバの中での伝播距離が異なること
になり、中心部と周辺部で到達光の不揃が発生するため
長距離伝送用には向かない。しかしシンプルなため一番
造り易く経済的な光ファイバである。
Ｇｌ型はＳＩ型のステップ状の屈折率変化を連続曲線状
に変えたもので、この変化曲線を適当に選べば光は周期
的な波状に進行し中心を通る光に対して周辺を通る光は
幾分速度を早めて進み全入力光が同一時間で伝播するこ
とが出来、３１型より伝送）置火を小さくすることが出
来、長距離伝送用に向くが製法が複雑となり大量生産に
依存した経済性を持っている。
に変えたもので、この変化曲線を適当に選べば光は周期
的な波状に進行し中心を通る光に対して周辺を通る光は
幾分速度を早めて進み全入力光が同一時間で伝播するこ
とが出来、３１型より伝送）置火を小さくすることが出
来、長距離伝送用に向くが製法が複雑となり大量生産に
依存した経済性を持っている。
■
ＳＭ型は、Ｓ７’型やＧｌ型のコア径が約５０μｍであ
り、伝送波長約１μｍに対して充分大きなものであった
のに比べ、これはコア径が数μｍと同レベルにしたＳｌ
型の変形である。
り、伝送波長約１μｍに対して充分大きなものであった
のに比べ、これはコア径が数μｍと同レベルにしたＳｌ
型の変形である。
光を電磁波的に解析すれば、ｓｒ型やＣＩ型は光ファイ
バの中を伝播する光のモードが沢山存在していた、これ
をコア径を細めて特定の１モードのみを伝送させたもの
で、同一材料を使用して極限上伝送特性を追究したもの
であり、長距離伝送用に最適であるばかりかマルチモー
ドの光を特定なシングルモードにするフィルタ的な用途
や光ＩＣ分野等にも期待されているものである。
バの中を伝播する光のモードが沢山存在していた、これ
をコア径を細めて特定の１モードのみを伝送させたもの
で、同一材料を使用して極限上伝送特性を追究したもの
であり、長距離伝送用に最適であるばかりかマルチモー
ドの光を特定なシングルモードにするフィルタ的な用途
や光ＩＣ分野等にも期待されているものである。
このＳＭ型をシングルモード光ファイバと称し、以下Ｓ
ＭＦと略す。
ＭＦと略す。
一方材料としては、プラスチックとガラスに大別され、
プラスチックは安価、可撓性に優れているが伝送損失が
大きく、耐薬品性、使用温度範囲。
プラスチックは安価、可撓性に優れているが伝送損失が
大きく、耐薬品性、使用温度範囲。
耐候性や長寿命安定性等が劣る。
ガラスは石英ガラスを主体としたものが一般的でありプ
ラスチックの性能と相反し、光通信には欠かせないもの
となっている。
ラスチックの性能と相反し、光通信には欠かせないもの
となっている。
上述の如く、光ファイバは屈折率を上手に応用したもの
であるが、この屈折率が光の波長によって変わる現象が
必ず起き、これを光の分散と言う。
であるが、この屈折率が光の波長によって変わる現象が
必ず起き、これを光の分散と言う。
可視光をプリズムに当てると各色のスペクトルに分解さ
れるのは周知のことであるが、これは可視光が種々の波
長の光の合成波でありプリズムを透過する時に屈折率が
波長により異なるために起きるものである。
れるのは周知のことであるが、これは可視光が種々の波
長の光の合成波でありプリズムを透過する時に屈折率が
波長により異なるために起きるものである。
従って、光ファイバの特性は光の波長依存性が大きい特
質を有している。
質を有している。
しかし、ガラスではもっと長波長の赤外線領域になると
分散の度合は徐々に小さくなり零に至りその後また徐々
に大きくなる。この分散の度合が零のことを零分散、そ
の点の波長を零分散波長と言い、この波長の近傍では屈
折率が波長により殆ど変らないこととなり、主波長以外
に近傍の波長も同時に発光している実際のレーザ光の伝
送に対しＳＭＦの零分散波長を合わせたものを使用し、
最良の伝送特性を得るようにしている。
分散の度合は徐々に小さくなり零に至りその後また徐々
に大きくなる。この分散の度合が零のことを零分散、そ
の点の波長を零分散波長と言い、この波長の近傍では屈
折率が波長により殆ど変らないこととなり、主波長以外
に近傍の波長も同時に発光している実際のレーザ光の伝
送に対しＳＭＦの零分散波長を合わせたものを使用し、
最良の伝送特性を得るようにしている。
ＳＭＦの零分散波長を所定の伝送主波長に合わすのは光
を通過させるコア材、屈折率の小さい外周部クラツド材
、およびそれらの比屈折率差９寸法等により選択される
。この選択により従来の製造設備を活用出来、特性の良
いＳＭＦを造り出すことが要望されている。
を通過させるコア材、屈折率の小さい外周部クラツド材
、およびそれらの比屈折率差９寸法等により選択される
。この選択により従来の製造設備を活用出来、特性の良
いＳＭＦを造り出すことが要望されている。
従来の石英（Ｓｉ、Ｏりガラスを主体にしたＳＭＦの原
理構成の構造を第２図（ａ）、内部屈折率分布を同図（
ｂ）および内部膨張率分布を同図（Ｃ）に示す。
理構成の構造を第２図（ａ）、内部屈折率分布を同図（
ｂ）および内部膨張率分布を同図（Ｃ）に示す。
コア１１はＳｉＯ２ガラスを主成分とし、ＳｉＯ２にＧ
ｅＯ２を添加して屈折率を所望値に高めてあり、所定の
直径はｄ（＝８μｍ）である。クラッド２１は無添加の
ＳｉＯ２ガラスで、直径はＤでコア１１と同軸に一体成
形してあり、Ｄ＝２０〜３０μｍに選びその上を石英管
からなるコラップスされた石英層のサポート部３１で覆
われて外径１２５μｍに仕上げ、比屈折率差を０．３％
に選んだ零分散波長１．３μｍのＳＭＦである。
ｅＯ２を添加して屈折率を所望値に高めてあり、所定の
直径はｄ（＝８μｍ）である。クラッド２１は無添加の
ＳｉＯ２ガラスで、直径はＤでコア１１と同軸に一体成
形してあり、Ｄ＝２０〜３０μｍに選びその上を石英管
からなるコラップスされた石英層のサポート部３１で覆
われて外径１２５μｍに仕上げ、比屈折率差を０．３％
に選んだ零分散波長１．３μｍのＳＭＦである。
上記の如きＳＭＦは零分散波長１．３μｍ以下でも設計
と製品とが論理的にも良く一致するものである。
と製品とが論理的にも良く一致するものである。
一方、同一材料構成で設計、製造された零分散波長１．
５５μｍのＳＭＦにおいては伝送順失が異常に増大する
現象が発生した。
５５μｍのＳＭＦにおいては伝送順失が異常に増大する
現象が発生した。
即ち、条件としてコア１１とクラッド２１との比屈折率
差を０．６５％に選び、ｄ＝ ４．１μｍ、Ｄ＝２２μ
ｍ、サポート部３１の外径は同一の１２５μｍに仕上げ
である。
差を０．６５％に選び、ｄ＝ ４．１μｍ、Ｄ＝２２μ
ｍ、サポート部３１の外径は同一の１２５μｍに仕上げ
である。
この際の伝送損失は台上の零分散波長１．３μｍのＳＭ
Ｆと当然間等を期待していたが、１０００μｍでは０．
２ ｄＢ／ｋｍであったものが０．３５ｄＢ／ｋｍ程度
に止まり、１．３μｍでは０．３５ｄＢ／ｋｍが０．５
ｄＢ／ｋｍと大幅に増加してしまった。
Ｆと当然間等を期待していたが、１０００μｍでは０．
２ ｄＢ／ｋｍであったものが０．３５ｄＢ／ｋｍ程度
に止まり、１．３μｍでは０．３５ｄＢ／ｋｍが０．５
ｄＢ／ｋｍと大幅に増加してしまった。
この原因は、零分散波長１．３μｍのＳＭＦと同１．５
５μｍのＳＭＦとを比べた時、コア１１とクラッド２１
の比屈折率差が０．３％から０．６５％と大きくなり、
この分ＧｅＯ２の添加量が増えている。このため第２図
（Ｃ）に示すようにコア１１とクラッド２１間の膨張率
の差の増大につながり製造時に高温溶融、紡糸に伴う冷
却により内部界面に残留応力を生ずるためと、コア径ｄ
が８μｍから４．１μｍとなり単位面積当たりの応力が
相乗的に増加したことに起因するものと判り、従ってこ
の膨張率の差の発生を無くさなければならないというこ
とが判明した。
５μｍのＳＭＦとを比べた時、コア１１とクラッド２１
の比屈折率差が０．３％から０．６５％と大きくなり、
この分ＧｅＯ２の添加量が増えている。このため第２図
（Ｃ）に示すようにコア１１とクラッド２１間の膨張率
の差の増大につながり製造時に高温溶融、紡糸に伴う冷
却により内部界面に残留応力を生ずるためと、コア径ｄ
が８μｍから４．１μｍとなり単位面積当たりの応力が
相乗的に増加したことに起因するものと判り、従ってこ
の膨張率の差の発生を無くさなければならないというこ
とが判明した。
上記問題点は、第１図の本発明によるＳＭＦの原理構成
として構造図（ａ）、内部屈折率分布図（ｂ）および内
部膨張率分布図（ｃ）に示す如く、コアｌはクラッド２
との比屈折率差が＋０．３〜１．２％になるようにＧｅ
Ｏ２が添加されたＳｉＯ２ガラスから成り、クラッド２
はＳｉＯ２に少なくともＧｅＯ２と弗素の２種類の添加
材が添加された５ｉＯｚガラスから成り、屈折率は純粋
なＳｉＯ２ガラスの屈折率以下で、且つＧｅＯ２の添加
量は他の添加材の影客を考えない時に該コア１との比屈
折率差が土０．３％以内となるような値に調整された、
本発明の光ファイバによって解決される。
として構造図（ａ）、内部屈折率分布図（ｂ）および内
部膨張率分布図（ｃ）に示す如く、コアｌはクラッド２
との比屈折率差が＋０．３〜１．２％になるようにＧｅ
Ｏ２が添加されたＳｉＯ２ガラスから成り、クラッド２
はＳｉＯ２に少なくともＧｅＯ２と弗素の２種類の添加
材が添加された５ｉＯｚガラスから成り、屈折率は純粋
なＳｉＯ２ガラスの屈折率以下で、且つＧｅＯ２の添加
量は他の添加材の影客を考えない時に該コア１との比屈
折率差が土０．３％以内となるような値に調整された、
本発明の光ファイバによって解決される。
即ち、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加すると屈折率は上がり
膨張率も大きくなる。一方ＳｉＯ２に弗素を添加した時
は屈折率は下がるが膨張率は殆ど変化しない。
膨張率も大きくなる。一方ＳｉＯ２に弗素を添加した時
は屈折率は下がるが膨張率は殆ど変化しない。
そこでコア１はクラッド２との比屈折率差を得るために
主材料ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加して屈折率を上げ所定
の値とするが、クラッド２はコア１と略同じ膨張率とす
るためＧｅＯ２を添加させ、所望の屈折率を得るのは主
として弗素の添加により行えば、膨張率の差により生じ
る残留応力の発生を防止することが出来る。
主材料ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加して屈折率を上げ所定
の値とするが、クラッド２はコア１と略同じ膨張率とす
るためＧｅＯ２を添加させ、所望の屈折率を得るのは主
として弗素の添加により行えば、膨張率の差により生じ
る残留応力の発生を防止することが出来る。
この適用範囲を定量的に示せば、
■比屈折率差
（ＮＩ−Ｎ２） ／Ｎｆ ｘｌＯＯ％＝＋０．３〜１．
２％ただし、ＮＩ＝コア１の屈折率 Ｎ２＝クラツド２の屈折率 ■クラッド２のＧｅＯ２の添加量（屈折率に換算）Ｓｉ
０２に同量のＧｅＯ２のみ添加時の屈折率＝ＮＳ（？ｈ
−ＮＺ） ／Ｎ＋ ｘ １００ ％＝ ＋０．３〜
−０．３ ％■クラッド２の屈折率 ＮＺ≦純粋なＳｉＯ２ガラスの屈折率 となり、これらの条件を充たせば、 ■膨張率 ＡＩ＃Ａ２ が得られる。
２％ただし、ＮＩ＝コア１の屈折率 Ｎ２＝クラツド２の屈折率 ■クラッド２のＧｅＯ２の添加量（屈折率に換算）Ｓｉ
０２に同量のＧｅＯ２のみ添加時の屈折率＝ＮＳ（？ｈ
−ＮＺ） ／Ｎ＋ ｘ １００ ％＝ ＋０．３〜
−０．３ ％■クラッド２の屈折率 ＮＺ≦純粋なＳｉＯ２ガラスの屈折率 となり、これらの条件を充たせば、 ■膨張率 ＡＩ＃Ａ２ が得られる。
ＡＩ＝コアｌの膨張率
Ａ２−クラッド２の膨張率
かくして、従来技術での伝送損失の異常増加を無くし、
各種零分散波長のＳＭＦに対しても設計通りの特性が得
られる。
各種零分散波長のＳＭＦに対しても設計通りの特性が得
られる。
本発明の１実施例として、コアはＧｅＯ２のみを添加し
たＳｉＯ２ガラス、クラッドはＧｅＯ２と弗素の２種を
添加したＳｉＯ２ガラス、サポート部は無添加のＳｉＯ
２ガラスから成る零分散波長１．５５μｍのＳＭＦであ
る。
たＳｉＯ２ガラス、クラッドはＧｅＯ２と弗素の２種を
添加したＳｉＯ２ガラス、サポート部は無添加のＳｉＯ
２ガラスから成る零分散波長１．５５μｍのＳＭＦであ
る。
第１図（ａ）にＳＭＦの構造を示す如くコア１の径ｄ＝
４．１ μｍ、クラッド２の径Ｄ＝２２μｒｎ、サポー
ト部３の外径は１２５μｍである。
４．１ μｍ、クラッド２の径Ｄ＝２２μｒｎ、サポー
ト部３の外径は１２５μｍである。
第１図（ｂ）に内部屈折率分布を示す如く屈折率は軸対
称に軸から士％ｄ迄（コア１）はＮｆ、更に士’ＡＤ迄
（クラッド２）はＮ２、更に±６２．５μｍ迄（サポー
ト部３）はＮ３のステップ状となる。
称に軸から士％ｄ迄（コア１）はＮｆ、更に士’ＡＤ迄
（クラッド２）はＮ２、更に±６２．５μｍ迄（サポー
ト部３）はＮ３のステップ状となる。
ＮｌとＮ２との比屈折率差は０．６５％を選び、Ｎｚ
＃Ｎ３としである。
＃Ｎ３としである。
第１図（Ｃ）に内部膨張率の分布を示す如くコア１はへ
１．クラッド２はＡ２．サポート部３はＡ３であり、問
題解決の必要条件であるＡ１ζＡ２としである。ここで
Ａ２ｆ＝Ａ３となり膨張率の差は生じるが光は殆どコア
１を通りこの部分は通らないので問題にならない。
１．クラッド２はＡ２．サポート部３はＡ３であり、問
題解決の必要条件であるＡ１ζＡ２としである。ここで
Ａ２ｆ＝Ａ３となり膨張率の差は生じるが光は殆どコア
１を通りこの部分は通らないので問題にならない。
このＳＭＦの伝送損失は波長１．５５μｍで０．２１ｄ
Ｂ／ｋｍ、波長１．３．ｃｒｒｎで０．３７ｄＢ／ｋｎ
＋が得られ、従来技術での異常伝送損失が無くなり、問
題点の無かった別の従来例の零分散波長１．３μｍ、比
屈折率差０．３％、コア径８μｍのものと同損失であり
、同一のコア材料、Ｓ Ａ０２− Ｇｅ０ｚガラスを用
いた論理値と略−敗するものである。
Ｂ／ｋｍ、波長１．３．ｃｒｒｎで０．３７ｄＢ／ｋｎ
＋が得られ、従来技術での異常伝送損失が無くなり、問
題点の無かった別の従来例の零分散波長１．３μｍ、比
屈折率差０．３％、コア径８μｍのものと同損失であり
、同一のコア材料、Ｓ Ａ０２− Ｇｅ０ｚガラスを用
いた論理値と略−敗するものである。
かくの如く、本発明はコアとクラッドの膨張率を合わせ
残留応力の発生を防止し、これによる伝送損失の異常増
加を無くしたもので、その効果は著しく、高度なＳＭＦ
の開発に多大の貢献をするものである。
残留応力の発生を防止し、これによる伝送損失の異常増
加を無くしたもので、その効果は著しく、高度なＳＭＦ
の開発に多大の貢献をするものである。
第１図は本発明の光フアイバ原理構成図、第２図は従来
の光フアイバ原理構成図である。 図において、 １．１［はコア、 ２．２１はクラッドである。 （Ｃ）（’ｌ）） 牙１０ ＄滲Ｂガの光フ？・ （Ｃ） （ｂ） 、ｆ−２図従来のオフアデノ 【バＪ１甲脂戊図 （０−〕 ＼″０源テヱ楕Ａ図
の光フアイバ原理構成図である。 図において、 １．１［はコア、 ２．２１はクラッドである。 （Ｃ）（’ｌ）） 牙１０ ＄滲Ｂガの光フ？・ （Ｃ） （ｂ） 、ｆ−２図従来のオフアデノ 【バＪ１甲脂戊図 （０−〕 ＼″０源テヱ楕Ａ図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 コア（１）はクラッド（２）との比屈折率差が＋０．３
〜１．２％になるようにＳｉＯ＿２にＧｅＯ＿２が添加
されたＳｉＯ＿２ガラスから成り、 クラッド（２）はＳｉＯ＿２に少なくともＧｅＯ＿２と
弗素の２種類の添加材が添加されたＳｉＯ＿２ガラスか
ら成り屈折率は純粋なＳｉＯ＿２ガラスの屈折率以下で
且つＧｅＯ＿２の添加量は他の添加材の影響を考えない
時に該コア（１）との比屈折率差が±０．３％以内とな
るような値に調整されてなることを特徴とする光ファイ
バ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115360A JPS62270903A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 光フアイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115360A JPS62270903A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 光フアイバ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62270903A true JPS62270903A (ja) | 1987-11-25 |
Family
ID=14660598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61115360A Pending JPS62270903A (ja) | 1986-05-19 | 1986-05-19 | 光フアイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62270903A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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