JPS62283845A - ド−プト石英系光フアイバ - 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】 ３、発明の詳細な説明 ｒ産業上の利用分野Ａ 本発明は光通信に用いられるドープト石英系光ファイバ
に関する。

「従来の技術」 周知の通り、光フ７・イパによるシステムは、公衆通信
にとどまらず広く用いられているが、特に公衆通信用の
光ファイバでは、２０〜３０年もの長期にわたる高度の
信頼性が要求されており、かかる要求を満たす一環とし
て、光ファイバの水素ロス増に注目した対策が講じられ
ている。

ちなみに、従来知られている上記水素ロス増の原因を列
記すると、以下の通りである。

その一つは、光フアイバ中に水素分子が拡散侵入するこ
とにより、赤外部に分子吸収が惹起されること、他の一
つは、光フアイバ中に拡散侵入した水素分子が、その光
フアイバ中の構造欠陥と反応し、５ｉ−ＯＨ基、Ｇｅ−
ＯＨ基を発生させること、さらに他の一つは、光フアイ
バ中に拡散侵入した水素分子が、その光フアイバ中に構
造欠陥を発生させることである。

上記以外の原因として、最近では、光フアイバ中に拡散
侵入した水素分子が、その光フアイバ中に構造欠陥と反
応し、波長１．５２ｇ＋ｓに吸収ピークをもつ５ｉ−Ｈ
基を発生させるという、新たな報告がなされている。

ｒ発明が解決しようとする問題点１ 一般に、コア／クラッドがＳ　１０２−ＧｅＯ？／Ｓ　
ｉＧ２からなるシングルモード型の光ファイバにおいて
、水素ロス増を発生させない多孔質母材の脱水処理なら
びに透明ガラス化法は確立しているが、５ｉＦＡを用い
る多孔質母材の脱水処理、フッ素ドープ等においては、
上記波長１．５２ルｍでの水素ロス増の原因となる構造
欠陥がきわめて発生しやすく、現状では、このような構
造欠陥に対処できる光ファイ／へが提供されていない。

本発明は上記の問題点に鑑み、新たな原因に基づく波長
１．５２ｇｎ域での水素ロス増を生じることのないドー
プト石英系光ファイバを提供しようとするものである。

１問題点を解決するための手段」 本発明は、所期の目的を達成するため、コア。

クラッドの少なくとも一方が、フッ素ドープト石英から
なる光ファイバにおいて、そのフッ素ドープト石英が、
他のドーパントとして、アルカリ元素、アルカリ土類元
素、アルミニウム、イオウの一種以上を含有しているこ
とを特徴とし、かかる手段により従来技術の問題点を解
決する。

１作用」 光ファイバの耐水素性に関する実験によると、フッ素を
含有するドープト石英系光ファイバ、例えばコアがＳ　
ｉ０２−Ｇｅ０２−Ｆ　、　　クラッドが５ｉ０２−Ｆ
からなる光ファイバを、所定温度の水素雰囲気中に一定
吟間以上曝し、その後の光ファイバを室温中に放置した
場合、水素による吸収ピークが波長ｌ、５２牌道域にあ
られれる。

これは、光ファイバのガラス中に、ロス増を惹き起こす
構造欠陥が存在することを示しており。

波長１．５２ｇｍの水素ロス増となる構造欠陥は、以下
のような反応式（１）または（２）により生成されると
考えられる。

反応式（１）の場合 １．５２ｇｍ　　　　　　、　　　１．３９ｇｍ反応式
（２）の場合 上記式（１）　（２）で明らかなように、水素分極を惹
き起こす原因は、これら各式における左辺の構造欠陥で
あるといえる。

本発明では、ト記式（１）　（２）における左辺の構造
欠陥をなくすことにより、水素ロス増が防止できるとの
技術的観点に立脚している。

そのための手段として、本発明に係る光ファイバは、フ
ッ素ドープト石英からなる光ファイバのコア、クラッド
など、任意のガラス部分に、アルカリ元素、アルカリ上
類元素、アルミニウム、イオウなどのドーパントが、一
種以上含有されていることを特徴とする。

例えば、コアおよびその周辺部に、上記ドーパントとし
てナトリウムが含有されている場合、そのナトリウムが
前述した各式の構造欠陥と結合するため、かかる光ファ
イバが水素雰囲気中に曝されたとしても、これにより侵
入する水素と上記構造欠陥との結合が抑制される。

なお、上記ドーパント例えばナトリウムと、前記各式の
構造欠陥とは、っぎの反応式（３）ような結合構造であ
ると推定される。

反応式（３）の場合 または、 上記のごとき構造では、電位が存在しないので水素の分
極が起こらず、ひいては水素ロス増をもたらすＳｉＨ，
５ｉＯＨ構造が生成されない。

かくて、本発明に係るドープト石英系光ファイバは、前
記水素に起因したロス増がない。

ｒ実　施　例」 以下、本発明光ファイバの実施例につき、図面を参照し
て説明する。

第１図において、１はドープト石英系の光ファイへ、２
は光ファイバ１のコア、３は光ファイバ１のクラッドで
ある。

上記における光ファイバ１のコア２、クラッド３は、Ｓ
　ｉ０２を主成分とし、相対的にコア２を高屈折率、ク
ラッド３を低屈折率とするためのドーパント、ガラスの
軟化点を設定するためのドーパント、水素ロス増防止用
のドーパント等を副成分としている。

コア２、クラッド３の屈折率設定用、軟化点設定用のド
ーパントとしては、Ｂ２Ｏ３、Ａ１２（ｈ　、ＧａＣｈ
　などの三価金属酸化物、ＧｅＯ２，５ｎ０２　、Ｔｉ
Ｏ２、ＺｒＯ２などの四価金属酸化物、さらにＰ２０Ｓ
　、　Ａｇ３０５などの五価金属酸化物があげられ、こ
れらから選択された任意のドーパントがコア２、クラッ
ド３にドープされている。

上記ドーパントには、ＯＨ基対策用として効果を有する
ものもある。

水素ロス増防止用のドーパントとして、フッ素がコア２
、クラッド３のいずれか一方または両方にドープされて
いる。

さらに波長１．５２ｇｍ域の水素ロス増を防止するドー
パントとして、アルカリ元素、アルカリ土類元素、アル
ミニウム、イオウの一種以上がコア２、クラッド３のい
ずれか一方または両方にドープされている。

上記におけるアルカリ元素は、Ｌｉ、Ｎａ、に、Ｒｈ、
Ｏ３゜Ｆｒなどであり、アルカリ土類元素は、Ｂｅ、Ｍ
ｇ、Ｃａ。

Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａなどである。

本発明に係る光ファイバ１の具体的−例としてコア／ク
ラッドの組成が、Ｓ　ｉ０２−Ｇｅ０２−Ｆ／Ｓ　ｉ０
２’Ｆからなり、そのコア２、クラッド３のいずれか一
方または両方にＨａがドープされたものをあげることが
できる。

つぎに、本発明に関する実験例について説明する。

実験例Ｉ ＶＡＤ法によるコアおよびクラッドを同時合成により、
コア：クラッドの外径比が１：４のドープト石英系多孔
質母材を作成した。

この多孔質母材のコア部は、比屈折率差Δ・で０、ｌ＄
−０，４％となるよう、ゲルマニウムがドープされた石
英からなり、クラッド部は、純石英からなる。

かかる多孔質母材を三本用意し、これら多孔質母材を第
２図の装置を用いて脱水ならびに透明ガラス化するとき
、その脱水処理を表１の条件で実施し、その透明ガラス
化処理を表２の条件で実施した。

なお、第２図の装置は、ガス入口１１、ガス出口１２を
有する炉心管１３と、その炉心管外周のを外周に電気ヒ
ータ１４とを備えてなり、そして、脱水雰囲気、透明ガ
ラス化雰囲気に保持された炉心管１３内に多孔質母材１
５が挿入され、その多孔質母材１５が回転状態で引き下
げられながら、脱水ならびに透明ガラス化される。

上記６表の条件で脱水ならびに透明ガラス化されたＮｏ
１〜３の光フアイバ母材、すなわち透明プリフォームロ
ッドは、これらを既知のプリフォームアナライザで分析
したところ、それ、ぞれフッ素が、比屈折率差Δ−で０
．３ｚドープされていた。

上記各プリフォームロッドを加熱延伸手段により外径１
５＋ｓｍφに減径した後、その外周にＯＶＤ法を介して
純石英からなる多孔質層を堆積形成し、表１．２と同一
の条件で多孔質層の脱水と透明ガラス化とを繰り返した
。

こうして得られた各ブリフォームロンドに、無水合成石
英管をジャケットして、カー／　）オフ波長１．２ｐＬ
ｍのシングルモード型の光フアイバ母材とし、該各母材
を周知の線引手段により紡糸するとともに、その紡糸直
後の光ファイバを紫外線硬化性樹脂により一次コートし
た。

上記のようにして得られた各−次被覆光ファイバ（光フ
アイバ素線）は、コア径が８〜９ｇｍ、外径が１２５ｐ
＋ｍ　、被覆径が３５斡ｌであった。

これら三種の光フアイバ素線を、　１００℃の水素中で
３０分間処理してから取り出し、該各党ファイバ素線を
室温中に約−日間放置した。

その水素処理前後のロススペクトルを第３図に示す。

第３図で明らかなように、Ｎｏ２の光フアイバ素線には
、水素による吸収ピークが波長１．５２ｐ−ｍにみられ
、Ｍｏｌ、３の光フアイバ素線でも同様の吸収ピークが
みられた。

これは前述の通り、光ファイバのガラス中に、ロス増を
惹き起こす構造欠陥が存在し、その構造欠陥に起因して
いるといえる。

実験例２ 光フアイバ素線を作製するとき、無水合成石英管の内面
に０．１％塩化ナトリウム水溶液を塗布した以外は、前
記実験例１のＮｏ２と同様にして光フアイバ素線を作製
し、かかる光ファイ／へ素線を前記実験例１と同様に水
素処理した。

この光フアイバ素線には、波長ｔ、５２ｐａ＋における
水素ロス層が全くみられなかった。

実験例２の光ファイバの破断面を、二次イオン質量分析
手段で測定したところ、コアとその周辺部に、０．０１
〜０．１ｐｐｍのナトリウムが認められ、プリフォーム
ロッドと無水合成石英管（ジャケット管）との界面に存
在するナトリウムが、コアブス、線引などの工程により
拡散していることがわかった。

このナトリウムは、前記式（１）（２）で述べた構造欠
陥と、前記式（３）のようにして結合しているといえる
。　　　′ ｒ発明の効果」 以上説明した通り、本発明に係るドープト石英系光ファ
イバは、これを構成しているフッ素ドープト石英が、他
のドーパントとして、アルカリ元素、アルカリ土類元素
、アルミニウム、イオウの一種以上を含有しているから
、波長１．５２．ｗｍにおける水素ロス層が、長期にわ
たり生じないものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るドープト石英系光ファイバの１実
施例を示した断面図、第２図は本発明にに係るドープト
石英系光ファイバを作製するための脱水ならびに透明ガ
ラス化用の装置、第３図は光ファイバのロススペクトル
を示した説明図である。、 ｌ・・・・・・光ファイバ ２・・・・・・光ファイバのコア ３・・・・・・光ファイバのクランド 代理人　弁理士　斎　藤　義　雄 第２図 第１図 ↓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コア、クラッドの少なくとも一方が、フッ素ドー
   プト石英からなる光ファイバにおいて、そのフッ素ドー
   プト石英が、他のドーパントとして、アルカリ元素、ア
   ルカリ土類元素、アルミニウム、イオウの一種以上を含
   有していることを特徴とするドープト石英系光ファイバ
   。
2. （２）フッ素ドープト石英における他のドーパントの濃
   度が、０．１ｐｐｍ以下である特許請求の範囲第１項記
   載のドープト石英系光ファイバ。