JPS63316006A - 光ファイバ及びその製造方法 - 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】 概　　　要 石英管の内面又は外面に光吸収増加剤の含有された光吸
収ガラス層を形成し、この石英管の内部に光ファイバ母
材を挿嵌した状態で一体的に紡糸して光ファイバを製造
する。この製造方法によれば、紡糸の際を険いて光吸収
増加剤が高温下で光ファイバ母材中に拡散することがな
いので、光ファイバの伝送損失特性が低下することがな
い。

またこの方法により製造された光ファイバにあっては、
クラッドモードの光を良好に除去することができる。

産業上の利用分野 本発明は、クラッドモードの光を良好に除去することの
できる光ファイバおよびその製造方法に関するものであ
る。

光通信の分野で使用される光ファイバは、一般に、光信
号の大部分が伝搬されるコアと、コアの屈折率よりも小
さな屈折率を有するクラッドとからなる。光ファイバの
端面から所定の入射角で入射された光は、幾何光学的に
コアとクラッドの境界面で全反射して伝搬されるが、光
ファイバの開口数で規定される角度よりも大きな角度で
入射された光あるいは所定の曲げ角度よりも大きな光で
湾曲された部分における伝搬光は、該境界面で全反射す
ることなく屈折してクラッド中に侵入し、クラッド外部
の屈折率がクラッドの屈折率よりも小さな場合には、当
該境界面で全反射してクラッドモードの光として伝搬す
る。このクラッドモードの光は不安定であり、コア中の
伝搬光と伝搬速度が異なるので、伝送品質の劣化及び光
損失測定精度の低下等をきたすことがある。このため、
クラッドモードの光を良好に除去する手法が要望されて
いる。

従来の技術 従来、クラッドモードの光を除去するために、例えば紡
糸直後の光ファイバを高屈折率の樹脂で被覆することが
提案され実用化されている。

第４図は、この極の光ファイバの被覆断面図である。光
ファイバ母材を紡糸して得た光ファイバは、屈折率の大
ぎなコア１（外径は例えば５０μｍ）の外周に、屈折率
の小さなりラッド２（外径は例えば１２５μｍ）が形成
されている。そして、紡糸直後に、クラッド２の外周面
に直接プライマリ被覆３（外径は例えば２００μｍ）を
被覆し、さらにこのプライマリ被覆３の外側に、断面方
向の外圧に対１′るクッション用としてバッファ被覆４
（外径は例えば４００μＴｒＬ）を被覆している。

このように被覆された光ファイバは構成成分の屈折率が
、第５図に示されるようになっている。

同図の縦軸には屈折率を、横軸には中心線Ｃから左右に
光ファイバの半径方向の距離をとっである。

コア１の屈折率は、中心線Ｃを挟む大きなコア屈折率１
ｎである。その左右には、小さなりラッド屈折率２ｎで
示されるクラッド２の層が形成され、クラッド２の両側
には、大きなプライマリ被覆屈折率３ｎで示されるプラ
イマリ被覆３の層が形成されている。そして、さらにプ
ライマリ被覆３の両側には、小さなバッファ被覆屈折率
４ｎで示されるバッファ被覆４の層が形成されている。

このように被覆すれた光ファイバにおいて、クラッドモ
ードの光は、クラッド屈折率２ｎよりもプライマリ被覆
屈折率３ｎが大きいことに基づきプライマリ被覆３内に
侵入するが、プライマリ被覆屈折率３ｎよりもバッファ
被覆屈折率４ｎの方が小さいことに基づき、両被覆３．
４間の境界面で全反射して伝搬してしまう。この時、プ
ライマリ被Ｗｉ３及び光ファイバの光減衰率に応じてク
ラッドモードの光が消滅するものであるが、光ファイバ
の光減衰率は事実上極めて小さく、このためクプライマ
リ被覆３の光減衰率が直接的にクラッドモードの光のｍ
を左右することになる。従って従来は、プライマリ被１
ｉ１ｉ！３の材質として、−伝搬光の波長域において十
分大きな光吸収率を有するものを用いるようにしていた
。

しかし、プライマリ被覆３の材質によっては、クラッド
モードの光を完全に除去することができない場合もあり
、このような場合に・は、光ファイバのクラッドに光吸
収ガラス層を設けることが提案されている。例えば光フ
ァイバが内付けＣＶＤ法で製造される場合には、第６図
（ａ）に示されるように、石英反応管８内にクラッド層
６及びコア層５を堆積させる前に光吸収ガラス層７を堆
積させておくか、第５図（ｂ）に示されるように、内部
にクラッド層６及びコア層５が堆積された石英反応管８
の外側に光吸収ガラス層７を堆積させてガラス化してお
き、コラプスして図示される状態とした後に、光ファイ
バに紡糸すれば良い。反応管８並びに反応管８に堆積さ
れた光吸収ガラス層７及びクラッド層６は、光ファイバ
のクラッドとなり、堆積されたコア層５は光ファイバの
コアとなる。光ファイバが外付けＣＶＤ法で製造される
場合には、反応管の外側にコア層及びクラッド層を堆積
させた後に、さらに第５図（ｂ）に準じてこれらの外側
に光吸収ガラス層を堆積させるようにすれば良い。

発明が解決しようとする問題点 上記光吸収ガラス層は、例えばクラッド層に光吸収増加
剤を含有させることで得られるものである。この光吸収
増加剤は、紡糸された光ファイバのクラッド内にのみ含
有されているなならば、クラッドモードの光を良好に排
除することができるが、上記光ファイバの製造方法であ
ると、高温下で長＠間コラプスしたり（内付けＣＶＤ法
）、ガラス化する（外付けＣＶＤ法）際に、光吸収増加
剤成分が光吸収ガラス層からコア層に拡散し易く、１９
られる光ファイバの吸収損失特性が劣化するという問題
があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてｆ３ｊ作されたもの
で、その目的は、光ファイバの吸収損失特性を劣化させ
ることなく良好にクラッドモードの光を除去することの
可能な光ファイバ及びその製造方法を提供することにあ
る。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点は、その基本構成が第１図に
示されるように、内面又は外面（図では内面）に光吸収
ガラス層１０の形成された石英管１１により被覆された
光ファイバ母材１２から紡糸される光ファイバにより解
決される。

また、この光ファイバを製造するための方法として、以
下に示される方法が提供される。

まず、石英管１１の内面又は外面に、内ｆＪ１ノＣＶ［
）法又は外付けＣＶＤ法により光吸収増加剤の含有され
た光吸収ガラス層１０を形成しておく。

次に、この石英管１１の内部に光ファイバ母材１２を挿
嵌する。

そして、光ファイバ母材１２及び石英管１１をこれらの
端部から加熱・溶融させることにより光ファイバに紡糸
する。

作　　　用 本発明の光ファイバの製造方法にあっては、光吸収ガラ
ス層の形成された石英管と光ファイバ母材とをそれぞれ
別個に製造するようにしているので、光吸収ガラス層を
高温下で形成する際に、光吸収増加剤が光ファイバ母材
のコアとなるべき部分に熱拡散することが防止される。

このため、得られる光ファイバの吸収損失特性が劣化す
ることがない。一般に、石英管または光ファイバ母材中
における光吸収増加剤等の物質の拡散は、その物質の濃
度、温度及び１ｌｅｆｉｌに支配されているとされる。

本発明の製造方法では、光吸収増加剤が拡散することの
できる時間を光ファイバの紡糸の際だ番プに限定して、
光吸収増加剤の拡散を抑制しているものである。

またこのような製造方法により製造された光ファイバに
あっては、クラッド中に光吸収ガラス層が形成されてい
るので、クラッドモードの光は、この光吸収ガラス層に
吸収されて減衰する。

実　　施　　例 以下、本発明の望ましい実施例を図面に基づいて説明す
る。

第２図は、光吸収ガラス層２０の形成工程説明図であり
、この実施例では、外径２０　ｍ　、内径１７ｍ＋の石
英管２１の内面に、内付けＣＶＤ法により光吸収ガラス
層２０を約０．５ｊｗの厚さに形成している。１３．１
４．１５は、ＳｉＣノ　、ＢＣｊ　　、ＧｅＣノ４等の
光ファイバ原料を気相状態で反応部に供給するための原
料供給装置であり、密閉容器内に収容された液体の原料
をそれぞれ所定温度に維持し、０２ガスでバブリングす
ることができるように構成されている。１６は、原料供
給装置１３．１４．’１５と同様に構成される光吸収増
加剤供給装置であり、反応後に光吸収増加剤となる液体
の鉄塩化物が収容されている。

原料供給装置１３，１４．１５及び光吸収増加剤供給装
置１６から供給された光ファイバ原料及び光吸収増加剤
は、配管１７内において所定の分圧で混合されて、一方
向に所定の回転速度で回転される石英管２１内に導入さ
れる。１８は例えばｓｌ索−水Ｓ混合型のバーナーであ
り、石英管２１の長さ方向に往復走査させながらこれを
加熱することができるようになっている。石英管２１内
部において気相状態で加熱された原料及び光吸収増加剤
は、酸化されて粉体として石英管２１の内部に付着し、
さらに加熱されて透明ガラス化する。

酸化反応で生じた塩素ガスは、石英管２１の外部に排出
されるようになっている。

光吸収増加剤の供給晒は、酸化されて光吸収ガラス層２
０内に含有された状態で、含有量が０゜１％程度となる
ように設定されることが望ましい。

含有量が多すぎると、光ファイバに紡糸する際に、光吸
収増加剤がコア部に拡散し易くなり、光ファイバの吸収
損失特性が劣化する。含有量が少ないと、クラッドの光
吸収率が十分大きくならず、良好にクラッドモードの光
を除去することができない。

第３図は、上記のように光吸収ガラス層２０が形成され
た石英管２１内に、通常の方法で製造された、例えば外
径１５Ｍ１コア径７．５順の光ファイバ母材２２を挿嵌
し、これらを一体的に紡糸する工程を説明するためのも
のである。紡糸用加熱炉２３内に垂直に送り込まれた光
ファイバ母材２２および石英管２１は、紡糸用加熱炉２
３により加熱溶融して防鉗形となり、その先端から糸状
の光ファイバ２４となって紡糸用加熱炉２３の下方に配
置されたキャプスタン２５により引き出される。２６は
光ファイバ外径測定器であり、線引ぎされた光ファイバ
２４の線径を非接触で測定し、この測定値は表示及びキ
ャプスタン２５の巻き取り速度の制御等に利用される。

線径測定器２６とキ１！ブスタン２５間には、プライマ
リシリコン樹脂が供給されるプライマリ被覆剤容器２７
及びその加熱炉２８並びにバッフ７シリコン樹脂が供給
されるバッファ被覆剤容器２９及びその加熱炉３０が設
けられている。なお、各被覆の構造については、第４図
に示される従来例と同様であるので、その説明を省略す
る。

上記製造方法により製造された光ファイバにあっては、
クラッドモードの光が次のように除去されていることが
確認された。まず光ファイバを１ｍの長さに切断し、一
方の端面から光を入射して、他方の端面の出射パワーＰ
１を測定した。そして、この光ファイバのバッファ被覆
及びプライマリ被覆を１０１剥離して、剥離部分を、屈
折率がプライマリ被覆と同じ屈折率１．５１で、且つ光
減衰率の十分に大ぎな油に浸漬して、その出射パワーＰ
　を測定した。このとき、Ｋ−（Ｐｌ−Ｐ２）／Ｐ１と
定義すると、このＫの値が小さい程クラッドモードの光
が良好に除去されていることになる。この実施例で得ら
れた光ファイバにおいては、Ｋの値は０．１％以下であ
った。光吸収層のないときにＫの値が１〜１０％である
ことからすると、光吸収ガラス層を設（）ることにより
、はぼ完全にクラッドモードの光を除去することができ
るものである。

また、従来の方法により光吸収ガラス層を形成した場合
には、得られる光ファイバの光損失が２゜５〜４．０ｄ
Ｂ／に程度にばらついていたものであるが、本実施例で
は２．５ｄＢ／−以下に安定化することができた。

本実施例では、光吸収ガラス層を内付けＣＶＤ法により
石英管の内側に設けているが、外付けＣＶＤ法により外
側に設けてもよい。どちらの方法によっても、紡糸され
た光ファイバのクラッド中に光吸収層が形成されるから
である。

ｉ泳盟 以上詳述したように、本発明によれば、光吸収損失特性
を劣化させることなしに、クラッドモードの光をほぼ完
全に除去することが可能になるという効果を秦する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の実施例を示す石英管への光吸収ガラス
層の形成工程図、 第３図は本発明の実施例を示す光ファイバの製造工程図
、 第４図は従来の光ファイバの被覆断面図、第５図は第４
図における半径方向の屈折率分布図、 第６図は他の従来例図であって、光ファイバ母材の断面
構成説明図である。 ７．１０．２０・・・光吸収ガラス層、８．１１．２１
・・・石英管、 １２．２２・・・光ファイバ母材。 １０　：光１ロ及ｌＩ又−Ｃ’ラス１ １１　：石英管 １２　；　范ファイＪ＼’−１１ｉ’）才万＃尤明ｆ）
）ｐ埋構べ図 第１図 ネ→邑明の大がジグ１」図　（尤−々イバの梨遣ニオ且
）第３図 従来イタ゛υトｎ　　（光ファイバのネ友ＭＷゴ凸）第
４図 第４凶における半イ辷ガ蔦０雇判−牢吻瞥１口第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内面又は外面に光吸収ガラス層（１０）の形成さ
   れた石英管（１１）により被覆された光ファイバ母材（
   １２）から紡糸されることを特徴とする光ファイバ。
2. （２）石英管（１１）の内面又は外面に内付けＣＶＤ法
   又は外付けＣＶＤ法により光吸収増加剤の含有された光
   吸収ガラス層（１０）を形成し、この石英管（１１）の
   内部に光ファイバ母材（１２）を挿嵌し、 光ファイバ母材（１２）及び石英管（１１）を端部から
   加熱溶融させることで紡糸することを特徴とする光ファ
   イバの製造方法。