JPS6280606A

JPS6280606A - 単一モ−ド光フアイバ

Info

Publication number: JPS6280606A
Application number: JP60221478A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kuroba; 黒羽　敏明; Katsumi Orimo; 折茂　勝巳; Akira Iino; 顕飯野
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1987-04-14

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１本発明は光通信用の単一モード光ファイバに関する。

ｒ従来の技術とその問題点１単一モード光ファイバは、周知の通り、伝送可能な伝搬
モードが一つしかなく、主に海底ケーブルのような長距
離大容量の伝送に使用される。

単一モード光ファイバの代表的な構造パラメータは、屈
折率差０．２５％　、コア径１０４ｍφにおいてん−１
，２終騰以上であり、これによりシングルモードとなる
。

通常、単一モード光ファイバは、そのコアは酸化ゲルマ
ニウムドープト石英、そのクラッドは純石英からなるが
、これらコア、クラッドには、必要に応じて他のドーパ
ントも添加される。

ところで、光ファイバには酸素過剰欠陥、酸素不足欠陥
などが生じる。

これらの欠陥は、γ線照射による高温熱処理、紡糸前後
にわたる加熱急冷などにより、顕著にあられれ、光ファ
イバの長期安定性に対し、耐水素性の欠如などの形で致
命的なダメージを芋える。

光ファイバは、これの製造に際し、低損失実現の観点か
ら不純物の混入、特に遷移金属不純物等の混入を極力抑
制することが行なわれているが、その製造時の取り扱い
、製造種、天然石英管の使用等により、光フアイバ中に
数ｐｐ腸から数十ｐｐ■のアルカリイオンを含んでしま
う。

例えば、天然石英管の場合は、約５ｐｐｍのＨａを含み
、製造時の取り扱い、石英合成時の汚染により約０．５
ｐｐ層のアルカリイオンを含み、さらにＶＡＤ法、ＯＶ
Ｄ法等においてアルミナ製のガラス化炉を用いた場合、
酸化ケイ素中には７０〜ｌｏＯＱｐｐｍのアルカリイオ
ンを含んでいるので、これによる合成石英へのアルカリ
イオン汚染が無視できない。

殊にＨａは第４図に示すように拡散しやすく、これは光
フアイバ用プリフォームを何らの手段を講じないで処理
することの危険性を意味し、また。

石英合成時のサポート管中に含まれるＮａも、コア中へ
移行することが考えられる。

このように、酸化ケイ素中にアルカリイオンが混入する
と、Ｎ　Ｂ　Ｏ（Ｎｏｎ　Ｂｒｉｄｇｉｎｇ　Ｏｘ７ｇ
ｅｎ）と呼ばれる既知の非架橋酸素空孔が生じ、これが
構造欠陥となって光ファイバの特性を著しく劣化させる
。

一方、上記アルカリに起因した紫外光吸収端については
、顕著に長波長側ヘシフトし、その吸収はアルカリ量に
比例して直線的に増加する。

本発明は上記の問題点に鑑み、アルカリイオンの汚染に
よる構造欠陥が抑制された。すなわち当該構造欠陥によ
る近赤外波長域の損失が低減された単一モード光ファイ
バを提供しようとするものである。

「発明が解決しようとする問題点１本発明は、コアが高屈折率の石英系からなり、クラッド
が低屈折率の石英系からなる単一モード光ファイバにお
いて、これらコア、クラッドが、０．００１〜０．１％
の酸化アルミニウムを含んでいることを特徴としている
。

１作用１本発明に係る単一モード光ファイバの場合、そのコア、
クラッドが相対的な屈折率差を有する石英系からなり、
これらコア、クラッドが０．００１〜０．１＄の酸化ア
ルミニウムを含んでいる。

ところで、　Ｔｒｅａｔｉｓｅ　ｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａ
ｌ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｖ
ｏｌ　１２　Ｇｌａｓｓ　Ｉ　Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ
　ｗｉｔｈＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒａｄｉ
ａｔｉｏｎ　（Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ。

Ｎｅｗ　Ｙａｒｋ　１９７？）の１８〜ｌ？ページ、お
よび添付の第３図では、アルカリによりガラスの紫外線
吸収端が長波長側にシフトし、これにアルミニウムを添
加すると元に戻ることが示されている。

これはアルカリの混入による酸素欠陥をアルミニウムの
添加により抑制できることを意味するものである。

なお、第３図において、曲線Ｉは０．２ｍｏ１％のカリ
ウムを含む酸化ケイ素、曲線■は０．５■０１ｚのナト
リウムを含む酸化ケイ素、曲線ｍは０．２ｍｏ１％のカ
リウムと０．２朧０１ｚのアルミニウムを含む酸化ケイ
素、曲線■は０．５ｍｏｌ＄　（１）＋　）　ＩＪ　ウ
ムト０．５ｔｓｏＩ％のアルミニウムを含む酸化ケイ素
を示す。

前記構造欠陥が抑制できる理由としては、次式％式％ｇｅｎ）になるためと考えられる。

上記式（１）において０−がＮＢＯである。

このようにアルミニウムを添加することによりアルカリ
混入による構造欠陥（酸素欠陥）が抑制できる。

ゆえに、本発明に係る単一モード光ファイバの場合、ア
ルカリイオンの汚染による構造欠陥が抑制されると考え
られる。

また、上記コア、クラッド中における酸化アルミニウム
の添加量が０．５ｚ以下の場合、紫外光の吸収を起こさ
ず、さらに該添加量が０．１ｚの場合は、屈折率の変化
も生じない。

本発明の単一モード光ファイバは、そのコア。

クラッドにおける酸化アルミニウム添加量の上限値が０
．１ｚであるので、これらを満足させる。

なお、上記においてコア、クラッドの酸化アルミニウム
添加量の下限値を０．００１ｍとした理由は、これを下
回る添加量の場合、アルカリイオンの汚染による構造欠
陥の抑制効果が期待できないからである。

ｒ実　施　例ｊ以下本発明の実施例を、図面、具体例により説明する。

第１図において、１は単一モード光ファイバ、２はその
光ファイバ１のコア、３はその光ファイバ１のクラッド
である。

第２図は単一モード光ファイバｌの屈折率分布図である
。

上記コア２、クラッド３の場合、所定量の酸化アルミニ
ウムを含む酸化ケイ素からなるが、これらに相対的な屈
折率差を設定するため、コア２゜クラッド３には適宜の
ドーパントが添加される。

例えば、コア２が酸化アルミニウムのみを含む酸化ケイ
素からなるとき、クラッド３は酸化アルミニウムを含む
フッ素ドープト酸化ケイ素からなる。

また、コア２が酸化アルミニウムを含むゲルマニウムド
ープト酸化ケイ素からなるとき、クラッド３は酸化アル
ミニウムのみを含む酸化ケイ素からなる。

さらにコア２が酸化アルミニウムを含むゲルマニウム酸
化ケイ素からなり、クラッド３が酸化アルミニウムを含
むフッ素ドープト酸化ケイ素からなることもある。

なお、クラッド３については、そのクラッド全体に酸化
アルミニウムを含有□させるほか、コア２と隣接する枢
要なりラッド領域にのみに酸化アルミニウムを含有させ
ることがある。

酸化アルミニウムを含有するクラッド領域は、少なくと
もコア直径の６倍の領域であり、例えばコア径が１０川
■φであるとき　酸化アルミニウムを含有するクラッド
領域は、そのコア中心を中心として描いた直径内８０１
Ｌ■φとなる。

つぎに、本発明の具体例について説明する。

具体例１コア径１０ｇｍφ、外径（クラツド径）　１２５　ｐ、
禦φの単一モード光ファイバ１を作製するとき、そのコ
ア２は０．００５１の酸化アルミニウムを含む酸化ケイ
素とし、一方、クラッド３はフッ素ドープト酸化ケイ素
とするとともに、コア中心を中心として描いた直径内ｅ
ｏＩＬ■φのクラッド領域には０．００５％の酸化アル
ミニウムを含ませ、その残部領域には０００２％のナト
リウムを含ませた。

こうして作製した単一モード光ファイバ１に、強度１０
４Ｒａｄ／ｈｒのγ線を１時間照射し、その後の損失ス
ペクトルを評価したところ、波長５２０経履近辺に弱い
極大吸収がみられた。

比較のため、上記と同じ仕様とした単一モード光ファイ
バを、ただしそのコア、クラッドには酸化アルミニウム
を含有させることなく作製した。

この比較例の光ファイバにつき、前記と同様の損失スペ
クトルを評価したところ、波長８３０ＩＬ■近辺におい
て顕著な吸収がみられ、波長９００ＩＬｍからｔｅｏｏ
ＩＬ■においては顕著な吸収がみられないものの、ブロ
ードな吸収があられれた。

具体例２コア径ｌＯ終■φ、外径（クラツド径）１２５ル鳳φの
単一モード光ファイバｌを作製するとき、コア２は酸化
アルミニウムを含むゲルマニウムドープト酸化ケイ素と
し、クラッド３は酸化アルミニウムを含む酸化ケイ素と
し、これらコア２、クラッド３には、具体例１と同様、
　０．００５にの酸化アルミニウムを含ませた。

しかも、これら単一モード光ファイバを紡糸するとき（
被覆のない状態）、該６光ファイバに中心波長３６１３
ｍｍの紫外光を照射し、その紡糸後においてこれらの損
失スペクトルを評価した。

その結果、具体例２の光ファイ／＜は、その比較例の光
ファイバに対し、波長６３０延■において伝送損失が５
０〜６０ｄＢ／ｋｍ下回り、波￥ｃ６３０ｍｍにおいて
同損失が８〜１０ｄＥｌ／ｋｍ下回り、さらに波長１３
００ｎ１１において同損失が０．３〜０．４ｄＢ／ｋｍ
下回った。

「発明の効果１以上説明した通り、本発明に係る単一モード光ファイバ
は、そのコア、クラッドが所定量の酸化アルミニウムを
含んでいるので、ａｔアルカリイオンの汚染による構造
欠陥が抑制され、したがって、当該構造欠陥による近赤
外波長域の損失が低減された長期信頼性のある通信用光
ファイバとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る単一モード光ファイバの断面図、
第２図はその単一モード光ファイバの屈折率分布図、第
３図はアルカリおよびアルミニウムドープによる紫外線
吸収端の変化を示すグラフ図、第４図はナトリウムの拡
散係数を示すグラフ図である。ｌ　−・−単一モード光ファイバ２・・・コア３拳・・クラッド代理人　弁理士　斎　藤　義　雄第１図第２図ロ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　同第３図第４図石英ＩＦフス中Ｉ＋惧＋１’Ｘ、ｌロ欠。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）コアが高屈折率の石英系からなり、クラッドが低
屈折率の石英系からなる単一モード光ファイバにおいて
、これらコア、クラッドが、０．００１〜０．１％の酸
化アルミニウムを含んでいることを特徴とする単一モー
ド光ファイバ。
（２）コアが酸化アルミニウムを含む酸化ケイ素からな
り、クラッドが酸化アルミニウムを含むフッ素ドープト
酸化ケイ素からなる特許請求の範囲第１項記載の単一モ
ード光ファイバ。
（３）コアが酸化アルミニウムを含むゲルマニウムドー
プト酸化ケイ素からなり、クラッドが酸化アルミニウム
を含む酸化ケイ素からなる特許請求の範囲第１項記載の
単一モード光ファイバ。
（４）コアが酸化アルミニウムを含むゲルマニウム酸化
ケイ素からなり、クラッドが酸化アルミニウムを含むフ
ッ素ドープト酸化ケイ素からなる特許請求の範囲第１項
記載の単一モード光ファイバ。
（５）クラッドは、少なくともコア直径の６倍の領域に
酸化アルミニウムを含んでいる特許請求の範囲第１項な
いし第４項いずれかに記載の単一モード光ファイバ。
（６）クラッド全体が酸化アルミニウムを含んでいる特
許請求の範囲第１項ないし第４項いずれかに記載の単一
モード光ファイバ。