JPS63139031A - 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】 「産業上の利用分野Ｊ 本発明は光伝送に用いられるドープト石英系光ファイバ
に関する。

ｒ従来の技術Ｊ 周知の通り、光ファイバを応用したシステムは公衆通信
のみならず、各種プラントの計装などを含む広範囲の分
野で活用されている。

このうち、離島にわたす海底光通信ケーブル、国境にま
たがる光通信ケーブルなどでは、中継間隔を太きくした
い要望があり、そのため高度に低ロス化された光ファイ
バが要求されている。

低ロスの光ファイバとしては、コアを純石英製とし、ク
ランドをフッ素ドープト石英製としたものが一般的であ
り、かかる光ファイバは、コア中のドーパント量をゼロ
として、レイリー散乱係数を極小にし、低ロス化をはか
ったものである。

ちなみに、ＶＡＤ法を介して作製されたＬ星光ファイ／
人として、その伝送特性が約０．１５ｄＢ／ｋｍ（波長
：１．５５　ｇｒｎ帯）のものが報告されている。

猛゛発明が解決しようとする問題点１ 上述したように、コアが純石英製、クランドがフッ素ド
ープト石英製の光ファイバは、低ロス化の点で望ましい
といえるが、その製造１程において構造欠陥が生じやす
く、ケーブル内でわずかに発生したＨ２分子が光フアイ
バ中に拡散した際、上記構造欠陥とＨ２との反応により
、波長：１．５２　ｇｍに水素ロス増による吸収ピーク
が出現する。

したがって、上記光ファイバの場合、初期ロスは低いが
、長期安定性に問題がある。

本発明はＬ記の問題点に鑑み、初期ロスの低ドはもちろ
んのこと、波長：１．５２４ｍでの水素ロス増が抑制で
きる長期安定性に惰れた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。

ｒ問題点を解決するための「・段」 本発明に係る光ファイバは、所期の目的を達成するため
、コアおよびクラッドが、少なくともＧｅとＦとを含有
したドープト石英からなり、そのコアおよびクラッドに
おけるＧｅ５度（Ｇｅ０７含有量）が、　０．５ｍｏｕ
％以ドであることを特徴とする。

口”実　施　例ｊ 以下、本発明に係るドープト石英系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図はドープト石英系からなる巾−モード型の光７７
１７人１の一実施例を示し、第２図は当１核光ファイバ
ｌの他実施例を示したものである。

第１図の光ファイバｌは、コア２、クランド３と、その
クラッド３の外周に形成された一次コート用の被覆層５
とで構成され、第２図の光ファイバｌは、コア２、クラ
ッド３、サポート層４と、そのサポート層４の外周に形
成された被覆層５とで構成されている。

４二記におけるコア２はＳ　１０２−Ｆ−ＧｅＯ２から
なり、クラッド３はＳ　１０２−Ｆ−Ｇｅ０２からなり
、サポート層４は純粋Ｓ　ｉ０７からなり、被覆層５は
紫外線硬化性樹脂からなる。

さらにコア２、クランド３のＧｅ０ｚ含有量ＣＧｅａ度
）は、いずれも０．５ａ＋ｏ文％以下である。

なお、コア２の場合はそれ全体がＳ　ｉｏ２−Ｆ−Ｇｅ
Ｏ２からなるが、グランド３については、光が伝送され
る部分（コア外周に近接している部分）のみをＳ　ｉｏ
；＋　−Ｆ−ＧｅＣＬ＋　とし、他の部分をＳｉＯ，＋
−Ｆとすることがある。

すなわち、本発明に係る光ファイバが単一モード型から
なる場合は、少なくとも、光が実質的に伝送される部分
に、ＧｅとＦがドープされていればよい。

つぎに、本発明に係る上記光ファイバ１の有効性につき
、具体例、実験例などを参照して説明する。

光ファイバ１を得るためのコア用多孔質ｆ’−１材をＶ
ＡＤ法により作製する際、ガラス微粒子合成用／ヘーナ
として、四重管構造ものを用い、″Ｉ該バーナに気相の
石英ガラス原料、気相のドープ原料、緩衝ガス、燃焼カ
ス、助燃ガスを供給するとともに、これら各カスの火炎
加水分解反応により生成したカラス微オ、γ子をターゲ
ットに堆積させて、ゲルマニウムドープト石英からなる
多孔質母材を作製した。

この多孔質ＩｚＩ材は、Δ・＝　０．０５％に相当する
０、４ｍｏ１％のＧｅＯ２を含有している。

第３図は、上記のようにして得られた多孔質母材ｌＯと
、その多孔質ＦｑＩ材１０を脱水ならびに透明ガラス化
するだめのカラス他炉２０とを示したものである。

かかるカラス他炉２０は、ガス人ｒＪ２１、カス出［コ
２２を有する石英製の炉心管２３と、その炉心管２３の
外周に設けられたリングヒータ（電気ヒータ）２４とか
らなる。

第３図に示すガラス化炉２０の炉心管２３内に多孔質母
材１０を入れて、その多孔質１ｚＪ材１０を脱水ならび
に透明ガラス化するとき、つぎの態様で実施した。

〈例１〉 リングヒータ２４により、ガラス化炉２０の炉心管２３
内における最高温部を９００°Ｃに保持するとともに、
その炉心管２３内の雰囲気を、Ｈｅ：５０　Ｊｌ／ｆｆ
１ｉｎ、ＳｉＦ４：０．２５　Ｌ／ｍｉｎ、　０１２：
０．８Ｆｌ／ｌ！ｌｉｎ、０２：２１　／ｗｉｎにて形
成し、多孔質ｆ？Ｊ材ｌＯを引下速度＋１５０＋＋＋ｍ
／ｈにて移動させて当該母材１０を脱水した。

しかる後、ガラス化炉２０の上記最高温部を１３６０°
Ｃに保持するとともに、炉心管２３内の雰囲気を、Ｈｅ
：８５　Ｊｌ／ｆｆ１ｉｎのみにて形成しながら、上記
引下速度で税水後の母材を透明カラス化した。

かかる手段により得られたコア用の透明ガラス化ｐｉ材
には、前述のごと＜ＧｅＯ２が０．４ｍｏｌ＄含まれて
おり、さらにと記脱水処理によりΔ−＝０．１％に相当
する０、３ｍａｌ＄のフッ素がドープされていた。

つぎに、上記コア用透明ガラス母材を直径１２ｍｍφに
加熱延伸した後、その延伸ガラス母材の外周に、ＯＶＤ
法を介しテ０．４Ｉｌｌｏｌ＄Ｇｅ０２−残部５ｉ０２
カらなるクラッド川の多孔質ガラス層を堆積形成した。

］二足多孔質カラス層を脱水ならびに透明ガラス化する
ため、炉心７ｉ？２３内の最高温部を１３６０℃に保持
し、該炉心管２３内の雰囲気を、Ｈｅ：２３文／ｌｌ１
１ｎ、５ｉＦｎ：２．ｌｕ／ｗｉｎ、Ｃ１２：０．１５
Ｍ／ｗｉｎ、０２：０．５１／＋ｏｉｎにより形成した
カラス他炉２０内に当該多孔質ガラス層材のけ材を入れ
、その母材を引下速度：　１５０ｍｍ／ｈにて移動させ
て処理した。

かくて透明ガラス化されたクラッド用のガラス層は、Δ
−＝　０．３５％に相当するフッ素がドープされていた
。

上述した工程により得られたものが、第１図において述
べた本発明光フアイバ用のブリフォームロンドとなる。

〈例２〉 既述のゲルマニウムドープト石英からなるコア用の多孔
質母材（０，４ｍｏｌ＄Ｇｅ０２−残部Ｓ　ｉ０２　）
において、その多孔質母材の脱水、透明ガラス化、およ
び加熱延伸する工程を例１と同様にし、その後、上記に
より得られたコア用透明ガラス母材外周にクラッド川ガ
ラス層を形成するとき、当、該クランド川カラス層を純
石英製とした以外は、例１と同様に処理した。

かくて、例１の比較例となる光ファイバ用ブリフォーム
ロッドを得た。

上記例１、例２のプリフォームロッドを、それぞれ３本
用意し、これらプリフォームロッドを、それぞれ周知の
紡糸手段（加熱延伸手段）により外径１２５ｇｍφの光
ファイバに紡糸し、かつ、その紡糸直後の各光フアイバ
外周に、紫外線硬化性樹脂製の一次コート（外径２５０
　ｐ−ｒｎφ）を施して被覆層を有する光ファイバを得
た。

次表には、これら光ファイバに関する初期ロスの測定値
と、波長１．５２ｐｍの吸収ピークの出現確率とを示し
た。

表中、初期ロス（ｄＢ／ｋｍ）は波長１，５５鉢】にお
ける平均値を示し、吸収ピークの出現確率は１０００℃
長ずつ採取した上記各光ファイ／へを１００℃のＨ２雰
囲気中で３０分間処理した後、これら光ファイ／′−を
室温の空気中にＩ　Ｂ開放；６し、しかる後、該６光フ
ァイバのロススペクトルを測定し、１．５２ｇｒｎ　十
Ｆ近に存在する吸収ピークを確認したものである。

表 以−Ｌの結果はつぎのように説明できる。

１−−モード型の光ファイバにおいて、波長１．３ｇｍ
の場合では、コアに約８ｏｚに分布し、グランドに約２
０ｚ分！１ｊシて光が伝播される。

すなわち、単一モード型光ファイバの場合、コアガラス
のみならず、タララドガラスの特性も重安となる。

前記例１の光ファイバにおいて、水素試験後、波長１．
５２　終ｔｎの吸収ピークが全くみられなかったが、こ
れは、コア、クラッドの両方に、水素と反応して当該吸
収ピークを発生させる構造欠陥が存在しないことを示し
ている。

それに対し、前記例２の光ファイバでは、３木中、２木
の光ファイバに波長１．５２ｇｍの吸収ピークが発生し
た。

これは、かかる吸収ピークのない例１との関係から、ｈ
該例２の光ファイバには、そのクラッドに構造欠陥があ
ると考えられる。

以下、上記現象のあられれる理由を考察して述べる。

石英ガラスをフッ素処理すると、（１）式に示すように
、パーオキシリンケージ（Ｐｅｘｏｘｙ　Ｌｉｎｋａｇ
ｅ）が発生する。

・・・・・・・・・・（１） 光ファイバを紡糸（線引）した際、に記パーオキシリン
ケージか（２）式のように切れる。

＝Ｓｉ−０−０−３ｉＥ　　−９ｉ−０−０°　　Ｓｉ
＝＋ｅ　　”””　　（２）ここに水素分子か存在する
と、（３）式のようになる。

ＥＳｉ　＋　Ｈ７→三５ｉ）Ｉ＋）（・・・・・・・・
・・・・・・・・　（３）Ｌ記における三５ｉ）ｉが、
波長１．５２用ｍの吸収ピークであると考えられている
。

ところが、石英ガラス中に微量のＧｅが共存すると、　
５ｉ−０よりもＧｅ−０結合が弱いので、前記（２）式
が起こるまえに、Ｆ記（４）式の反応が支配的となり、
下記（５）式の反応が起こる。

ＥＳｉ−０−０−ＧｅＥ　＋５ｉ−０−０’　　ＧｅＥ
＋ｅ　・・・・”＝　（４）ＥＧｅ＋Ｈ７→三ＧｅＨ＋
Ｈ・・・・・・・・・・・・・・・・　（５）さらに、
ＳＩＨよりもＧｅＨの結合エネルギが弱いので１（６）
式の反応が速やかに起こり、ＧｅＨの吸収ピークが生じ
ない。

＝ＧｅＨ→ＥＧｅ　＋　）Ｉ　　・・・・・・・・・・
・・・・・・（８）−Ｉ−述の説明で理解されるように
１石英ガラスにＧｅをドープした場合、ＳｉＨに起因す
ると考えられる波長１．５２ｇｍの吸収ピークの発生を
抑制することができる。

第４図は、前記第１図に示した光ファイバｌの屈折率分
布であり、第５図は前記第２図に示したの光ファイバｌ
のＪｉ（折＝ｆ＜分！「ｉである。

このうち、第５図のものはディプレストクラ。

ド型である。

本発明光ファイバのドーパントとしては、アルカリ元素
、アルカリ上類元素など採用も考えられるが、これらを
ドーパントとした場合、２００℃程度の水素試験時にお
いて、ＯＨ基および１．５　ｇｍ以北の波長域における
水素ロス増がより大きくなるので好ましくなく、したが
って、前記Ｇｅがよいといえる。

本発明光ファイバにおけるＧｅのドープ呈は、レイリー
散乱係数を小さくし、初期ロスを抑制する点では少ない
ほどよいが、水素ロス増のない長期安定性を確保する点
では多いほどよい。

以下、これらの点につき、第６図を参照して説明する。

第６図で明らかなように、レイリー散乱係数の最小値は
、純石英（Δ’　＝ＯＸ）における０、８５であるが、
そのレイリー散乱係数は、Δ゛が大きくなるにしたがい
大きくなる。

上述した本発明光ファイバのごと＜、５ｉ０２中に０．
５ｍｏ、Ｑ［（上限イｔＩ′ｉ　）のＧｅＯ２がドープ
された場合。

Δ’　ハ０．０５％　トナルが、当該Ｇｅ０２（７）ド
ープｒ賃がこの（＋Ｉ′ｉ以Ｆであれば、レイリー散乱
係数を実質的に増加させることがない。

一方、水素ロス増の抑制から考察した場合、純５１０２
が数ＰＰｍ−数＋ＰＰｍのＧｅＯ２を含む場合でも、そ
の水素ロス増の抑制効果を得ることができ、ちなみに、
ＧｅＯ２をＩＯｍｏＭＸ（Δ’＝１．０＄）を含むＧＩ
型光ファイバにおいて、２０ロツトの試験を実施した場
合でも、波長１．５２用Ｉでの水素ロス増が全く認めら
れなかった。

かかる結果からした場合、水素ロス増対策については、
ＧｅＯ２のトープ州は多いほどよく、既述の構造欠陥を
高度に抑制できるといえるが、その反面、ＧｅＯ２のド
ープＩＩ℃が多くなるにしたがい、レイリー散乱係数が
大きくなる。

ゆえに１本発明光ファイバのごと（，５ｉ０２中にＧｅ
０７　（ｒ）ドープ：ｉ：、を０．５ｏ＋ｏＪ１［以下
に設定するのがよく、これにより光ファイ／への初期ロ
スを高めることなく、木、にロス増を抑制することがで
きる。

１′発明の効果」 以Ｉ；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、コアおよびクラッドが、少なくともＧｅとＦ
とを含有したドープト石英からなり、そのコアおよびク
ラッドにおけるＧｅｃｔ度（Ｇｅ０２含右ｈｉ、）が、
　０．５ｍｏ文２以下であるから、かかる組成構造にお
いて光ファイバの初期ロスを小さくすることができ、か
つ、波長１．５２ｇｍにおける水素ロス増を抑制して当
１核光ファイバの長期安定性をも確保することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る光ファイバの各個を示し
た断面図、第３図は本発明光ファイ／への多孔質母材を
脱水透明ガラス化する際に用いる透明ガラス化炉の略示
断面図、第４図、第５図は上記各光ファイバの屈折率分
布図、第６図は光ファイバにおけるレイリー散乱係数と
比屈折・１へ差との関係を示した説明図である。 １・・・・・・光ファイバ ２・・・・・・コア ３・・・・・・クランド 代理人　弁理＋：　斎　藤　義　雄 第１図　　　　第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コアおよびクラッドが、少なくともＧｅとＦとを含有し
   たドープト石英からなり、そのコアおよびクラッドにお
   けるＧｅ濃度（ＧｅＯ＿２含有量）が、０．５ｍｏｌ％
   以下であることを特徴とするドープト石英系光ファイバ
   。