JPS6228098B2 - - Google Patents

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JPS6228098B2
JPS6228098B2 JP58006563A JP656383A JPS6228098B2 JP S6228098 B2 JPS6228098 B2 JP S6228098B2 JP 58006563 A JP58006563 A JP 58006563A JP 656383 A JP656383 A JP 656383A JP S6228098 B2 JPS6228098 B2 JP S6228098B2
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JP
Japan
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quartz glass
stress
core
applying
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JP58006563A
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Juichi Noda
Yutaka Sasaki
Noryoshi Shibata
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • 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
    • C03B37/01205Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
    • C03B37/01211Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
    • C03B37/01217Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of polarisation-maintaining optical fibres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2203/00Fibre product details, e.g. structure, shape
    • C03B2203/30Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
    • C03B2203/31Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres by use of stress-imparting rods, e.g. by insertion

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直線偏光を長距離に、かつ測圧、曲
げ、温度変化、振動等の外乱にも安定に、伝ぱん
させる偏波保持光フアイバの製造方法に関する。
第1図に偏波保持光フアイバの構造を示す。第
1図において、1はコア、2はクラツド、3は応
力付与部である。コア1はGeO2がドープされた
石英ガラス、3はB2O3がドープされた石英ガラ
スである。
第2図は第1図に示す構造を実現するコア母材
と応力付与母材のジヤケツト法の説明図で、石英
ガラス棒6に超音波加工により穴4′,5′a,
5′bをあけ、コア母材4、応力付与母材5a,
5bを穴4′,5′a,5′bに挿入し、一端を閉
じ、他端には第3図に示すように石英ガラスパイ
プ7を融着して線引く。ところで応力付与母材に
は、B2O3をドープした石英ガラスが用いられ
る。ここでガラスの除歪温度Tをη=1014.5T
(η:粘性)として、除歪温度と室温との差ΔT
は粘性ηおよびB2O3ドープ量ρmol%なる石英ガ
ラスの活性エネルギーの関係から、第4図に示す
ρとΔTが与えられる。この関係は参考文献、柴
田、岡本、佐々木、野田“偏波保持低損失光フア
イバの構造設計”研究実用化報告、Vol.31、No.
12、p.3463に記載されている。
第4図からわかるように、B2O3が例えば15mol
%ドープされている場合にはΔT800℃であ
り、純粋の石英ガラスの場合より約300℃低くな
る。線引時の温度は約2000℃であるから、線引時
にはコア母材4や石英ガラス棒6の粘度に比べ
て、応力付与母材5a,5bの粘度は小さくなつ
ている。したがつて線引中には応力付与母材5
a,5bは第3図に示すように上に押し出されて
しまう。これは応力付与部の面積の減少やコアに
対して応力付与部の非対称的な変形をもたらし、
偏波特性の極めて悪い偏波保持光フアイバとなる
欠点があつた。
本発明は線引時に応力付与部の変形を抑制する
偏波保持光フアイバの作製に関するもので、偏波
特性を飛躍的に向上する偏波保持光フアイバを実
現することを目的としている。
第5図は本発明の一実施例図である。本発明は
コア母材および応力付与母材を石英ガラスパイプ
または石英ガラス棒にあけた穴に挿入し、これら
を高温加熱して互いに融着した後、線引くことを
特徴とする。
実施例 1 第5図に示すように、直径50mm、長さ150mmの
石英棒6を超音波ドリルで石英棒6の中心に対称
な位置に、穴径11mmを5′a,5′bに、穴径10mm
を4′に穴をあけ、石英ガラス棒6とほぼ同径の
石英ガラスのふた12を石英ガラス棒6に融着
し、穴のあいた石英ガラス棒の一端を閉じ、また
同様に他端は石英ガラス棒6とほぼ同径の石英ガ
ラスパイプ7を融着する。ついで第6図に示すよ
うに、MCVD法によつて作製した応力付与母材
(直径11mm、長さ140mm)5a,5bおよびVAD
法によつて作製したフアイバ母材(直径10mm、長
さ135mm)4を挿入する。これをジヤケツト法と
いう。さらに応力付与母材径とほぼ同径の石英ガ
ラスのふた11a,11b(長さ20mm)を応力付
与母材5a,5bと一緒に穴5′a,5′bに挿入
する。
第5図に示すように、石英ガラスパイプ7に排
気用ふた8を取り付け10-1〜10-2torrの真空度で
減圧し、カーボンヒータ10により約1800℃でジ
ヤケツトした石英ガラス母材の各母材4,5a,
5b、石英ガラス棒6および石英ガラスのふた1
1a,11bを融着する。応力付与母材5a,5
bはB2O310.5mol%およびGeO24.5mol%がSiO2
ガラスにドープされたものである。コア母材のコ
ア/クラツド比屈折率差は0.6%である。石英棒
6にコア母材4および応力付与母材5a,5bを
挿入する際、該母材および穴4′,5′a,5′b
はフツ酸液で、表面層を除去してある。フツ酸液
処理後、酸水素炎で加炎研磨も可能である。つぎ
に一体化されたフアイバ母材を線引く。一体化の
工程で、特に応力付与部5a,5bおよびふた1
1a,11bの間に泡が入らなければ、光フアイ
バ母材を室温まで徐冷しても割れは入らない。線
引時は石英ガラスパイプ7内は大気圧にしてお
く。
得られた偏波保持光フアイバは、外径150μm
でカツトオフ波長1.2μm、波長1.5μmで損失
0.8dB/Km、基本波モードHE 11とHE 11間のクロ

トークー28dB/Kmであつた。応力付与母材の変
形はほとんどなく、対称性は1度以内にあつた。
コア母材としてVAD法による母材を用いたが、
MCVD法による母材を用いても全く同じ結果が
得られる。
実施例 2 第7図にフアイバ用母材の別の実施例を示す。
石英ガラス棒6の代わりに、コア母材4を外付け
法によりSiO2ガラス層を付着透明化して直径50
mmになるように作製したものを用いた。実施例1
の第6図と同様に、フアイバ母材13のその中心
を対称に応力付与母材5a,5bを挿入すべき穴
5′a,5′bを超音波ドリルで穴あけし、内壁を
研磨する。以下実施例1に従つて第5図に示すよ
うにフアイバ母材の一端を石英ガラスのふた12
で閉じ、また他端には石英ガラスパイプ7を融着
して、応力付与母材5a,5bおよびふた11
a,11bを穴5′a,5′bに挿入して、融着
後、線引く。
実施例1の場合にはコア母材4と石英ガラス棒
6の界面に、OH基および微小泡が存在し、損失
が増加するが、実施例2の場合には損失増のおそ
れはない。作製した偏波保持光フアイバの特性
は、波長1.55μmで損失0.4dB/Km、クロストー
クー33dB/Kmを示した。応力付与母材の変形は
見られなかつた。なおコア母材4は前記外付け法
によらずに、すべてVAD法によつて直径50mmの
フアイバ母材を直接作ることもできる。
別の実施例としてコア母材4を外径50mmの石英
ガラスパイプの内壁を火炎研磨した後、ジヤケツ
トし、一体化する。その後、前記実施のように、
第8図に示す応力付与母材5a,5b,5c,5
d挿入用の穴5′a,5′b,5′c,5′dをあけ
て、線引いて偏波保持フアイバを作製した。得ら
れた偏波保持光フアイバの特性は、第8図の場
合、応力付与母材が4本あるので、クロストーク
は−24dB/10Km(波長1.3μm)損失0.45dB/Km
(波長1.55μm)であつた。
この実施例の場合には前記コア母材4の全合成
と異なり、通常のジヤケツト用石英ガラスパイプ
18を用いるので経済的である。なおこの実施例
でもVAD法によるコア母材の代わりにMCVD法
によるコア母材が適用である。
応力付与母材の本数を増す効果は、損失にほと
んど影響を与えず、応力増加に大きな効果が得ら
れる。しかし応力付与母材の本数を増し過ぎる
と、母材直径が小さくなるから、かえつて応力の
低下をまねくので、本数には上限がある。
一方、第9図に示すように、応力付与母材の種
類が異なる場合も応力付与の効果を増すことがで
きる。すなわちこれまでの応力付与母材はB2O3
ドープのように熱膨張係数がクラツドガラスの熱
膨張係数より大きい場合であつたが、応力付与母
材の熱膨張係数がクラツドガラスの熱膨張係数よ
り小さい場合も応力付与用として適用できる。
例えばTiOまたはTiO2をドープしたSiO2ガラ
スはSiO2のみのガラスより熱膨張係数が小さ
い。したがつて第9図において、応力付与母材5
a,5bには、B2O3のみまたはB2O3とGeO2をド
ープしたSiO2ガラスを、応力付与母材5e,5
fにはTiOまたはTiO2をドープしたSiO2ガラス
を用いる。その際、応力付与母材5a,5bの中
心線と応力付与母材5e,5fの中心線は互いに
直交交叉するように配される。
実施例 3 第10図に示すように、研磨加工したコア母材
16、応力付与母材14a,14bおよびスペー
サ母材15a,15b,15c,15dを石英ガ
ラスパイプ(外径35mm、内径20mm)の中に挿入す
る際、空間ができないように研磨する。コア母材
は一辺3.5mmになるように研磨され、コア直径と
バツフア部の直径の外径比は5になるように設計
されている。コア/クラツド比屈折率差は0.6%
である。応力付与部はMCVD法によつて作られ
ており、B2O3とGeO2はそれぞれ10.5mol%、
4.5mol%が石英ガラスにドープされている。実施
例1に述べたように、石英ガラスパイプ7の一端
に石英ガラスのふたを融着せしめ、第10図およ
び第11図に示すように該母材14a,14b,
15a,15b,15c,15d,16、石英ガ
ラスパイプ7および石英ガラスのふた17を融着
した後、線引く。この方法で作製した偏波保持光
フアイバの特性は損失0.8dB/Km(波長1.56μ
m)、クロストーク−23dB/Km(波長1.3μm)
であつた。
この発明では応力付与母材はMCVD法によつ
て作製されているが、B2O3、TiO、TiO2のドー
プ法には直接石英ガラスを溶融して入れる方法で
も得られる。また実施例1、2、3では石英のふ
た11a,11b,17を用いているが、これら
を用いないときには、石英ガラスパイプ7内を1
気圧以上に加圧する必要がある。さらに該母材を
融着一体化後、室温に冷却し、その後、線引する
ことは応力付与母材とクラツドガラスの界面に割
れが入り易いので、冷却せず線引きする方がよ
い。実施例ではカーボン炉を二つに分割し、加熱
部を長くしており、該母材の融着一体化を一度完
了後、フアイバ母材を上に引き上げ、上段のヒー
タでフアイバ母材を保温し、下段のヒータを線引
温度に昇温し、線引いている。
以上説明したように、本発明の偏波保持光フア
イバの製造方法によれば、線引前にコア母材、応
力付与母材、スペース母材をジヤケツト用母材と
融着一体化するので、界面には泡の発生が少なく
線引時の引き落しのむだが少ない長所がある。特
に応力付与母材の線引時の変形を防止する石英ガ
ラスのふたを取り付けることによつて、偏波保持
光フアイバの応力付与母材の対称がほとんどくず
れないので、直線偏波光が温度変化、曲げ、側圧
等による外乱に対して安定に、長距離にわたつて
保持される利点がある。またフアイバ母材通りの
フアイバパラメータとなるので、設計通りの偏波
保持光フアイバを実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は応力付与部を有する偏波保持光フアイ
バの断面図、第2図は従来の母材のジヤケツト状
況を示す図、第3図は従来の母材ジヤケツト後の
線引状況を示す図、第4図はB2O3およびGeO2
ドープ量ρと(除歪温度−室温)の温度ΔTの関
係を示す図、第5図は本発明による母材融着一体
化状況を示す図、第6〜9図は本発明による母材
のジヤケツト法の説明図、第10図は本発明によ
る別の母材ジヤケツト法の説明図、第11図は第
10図に示した母材融着一体化状況を示す図であ
る。 1…コア、2…クラツド、3…応力付与部、4
…コア母材、4′…コア母材挿入穴、5a,5
b,5c,5d,5e,5f…応力付与母材、
5′a,5′b,5′c,5′d,5′e,5′f…応
力付与母材挿入穴、6…石英ガラス棒、7…石英
ガラスパイプ、8…排気用ガラスふた、9…減圧
方向を示す矢印、10…カーボンヒータ、11
a,11b,11c,11d…石英ガラスふた、
12…石英ガラス棒またはパイプ閉じ込め用ふ
た、13…フアイバ母材、14a,14b…研磨
加工した応力付与母材、15a,15b,15
c,15d…スペーサ母材、16…研磨加工した
コア母材、17…石英ガラスふた、18…ジヤケ
ツト用石英ガラスパイプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 石英ガラスを主成分とするコアと、石英ガラ
    スからなるクラツドと、該コアの両側にコアを中
    心対称として配置された2本以上の偶数本の石英
    ガラスを主成分とする応力付与部からなる偏波保
    持光フアイバの作製において、クラツドとなる石
    英ガラス棒にコア母材と応力付与母材の形状に合
    わせて穴をあけ、この穴に前記コア母材と応力付
    与母材を挿入し、応力付与母材にはほぼ同径の石
    英ガラスのふたをした後、前記石英ガラス棒の下
    部を石英ガラスのふたで閉じ、上部には一端に排
    気用ふたを取り付けた石英ガラスパイプを融着
    し、減圧下で加熱して前記石英ガラス棒、コア母
    材、応力付与母材および石英ガラスのふたを融
    着・一体化して光フアイバ用母材とし、その後、
    前記光フアイバ用母材を線引くことを特徴とする
    偏波保持光フアイバの製造方法。 2 石英ガラスを主成分とするコアと、石英ガラ
    スからなるクラツドと、該コアの両側にコアを中
    心対称として配置された2本以上の偶数本の石英
    ガラスを主成分とする応力付与部からなる偏波保
    持光フアイバの作製において、クラツドとなる石
    英ガラス棒にコア母材と応力付与母材の形状に合
    わせて穴をあけ、この穴に前記コア母材と応力付
    与母材を挿入し、前記石英ガラス棒の下部を石英
    ガラスのふたで閉じ、上部には一端にふたを取り
    付けた石英ガラスパイプを融着し、減圧下で加熱
    して前記石英ガラス棒、コア母材および応力付与
    母材を融着一体化して光フアイバ用母材とし、そ
    の後、前記石英ガラスパイプ内を大気圧以上に加
    圧して線引くことを特徴とする偏波保持光フアイ
    バの製造方法。
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