JPS63381B2 - - Google Patents
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- JPS63381B2 JPS63381B2 JP56199906A JP19990681A JPS63381B2 JP S63381 B2 JPS63381 B2 JP S63381B2 JP 56199906 A JP56199906 A JP 56199906A JP 19990681 A JP19990681 A JP 19990681A JP S63381 B2 JPS63381 B2 JP S63381B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01211—Manufacture 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
- C03B37/01217—Manufacture 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/30—Polarisation maintaining [PM], i.e. birefringent products, e.g. with elliptical core, by use of stress rods, "PANDA" type fibres
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜発明の分野＞
この発明はコヒーレント光伝送方式、光フアイ
バ応用計測、集積形光回路との結合等において用
いられ、互に直交する２つの偏波モードの遅延時
間差を零にするような単一直線偏波光フアイバの
製造方法に関するものである。
バ応用計測、集積形光回路との結合等において用
いられ、互に直交する２つの偏波モードの遅延時
間差を零にするような単一直線偏波光フアイバの
製造方法に関するものである。
＜従来技術＞
光フアイバの直交した２つの主軸方向に偏光し
たHE11モードの光に対する伝ぱん定数を各々βx、
βyとすると、モード複屈折率Ｂは Ｂ＝（βx−βy）／ｋ (1) で与えられる。こゝでｋ＝2π／λ（λ：真空中の
光の波長）である。光フアイバの主軸方向に直線
偏光の光を入射した時、曲げや圧力等の外力によ
つて直線偏光状態が擾乱を受けないためにはモー
ド複屈折率Ｂが10-6程度以上なければならないこ
とが知られている。（例えばR.Ulrich他著
“Bending−induced birefringence in single
mode fibers”、Optics Lett.、vol.5、No.６、
pp273−275、1980参照）。第１図に示すようにク
ラツド１の中心部に非円形状構造のコア２を設
け、（例えばC.Yeh、著“Elliptical dielectric
waveguides”、J.of Appl.Phyo.vol.33、No.11、
pp.3235−3243、1962参照）、あるいは同心円状の
２重クラツド母材の両側を研摩し、その偏平母材
を加熱軟化し、第２図に示すように実効的クラツ
ド部３を楕円にしたもの（例えばW.Pleibel、R.
H.Stolen、の“Polarization−Preserving
optical fiber”、米国特許第4274854号参照）など
の構成によりモード複屈折率Ｂを大きくすること
が提案されている。
たHE11モードの光に対する伝ぱん定数を各々βx、
βyとすると、モード複屈折率Ｂは Ｂ＝（βx−βy）／ｋ (1) で与えられる。こゝでｋ＝2π／λ（λ：真空中の
光の波長）である。光フアイバの主軸方向に直線
偏光の光を入射した時、曲げや圧力等の外力によ
つて直線偏光状態が擾乱を受けないためにはモー
ド複屈折率Ｂが10-6程度以上なければならないこ
とが知られている。（例えばR.Ulrich他著
“Bending−induced birefringence in single
mode fibers”、Optics Lett.、vol.5、No.６、
pp273−275、1980参照）。第１図に示すようにク
ラツド１の中心部に非円形状構造のコア２を設
け、（例えばC.Yeh、著“Elliptical dielectric
waveguides”、J.of Appl.Phyo.vol.33、No.11、
pp.3235−3243、1962参照）、あるいは同心円状の
２重クラツド母材の両側を研摩し、その偏平母材
を加熱軟化し、第２図に示すように実効的クラツ
ド部３を楕円にしたもの（例えばW.Pleibel、R.
H.Stolen、の“Polarization−Preserving
optical fiber”、米国特許第4274854号参照）など
の構成によりモード複屈折率Ｂを大きくすること
が提案されている。
しかしいずれの構造の光フアイバにおいても、
互いに直交するモード間伝搬遅延時間差を生じ、
100〜300ps／Kmもの大きな偏波分散を生じる。こ
のため、一方のモードのみを励振して伝ぱんさせ
ても、光フアイバ中の構造の不均質性などによ
り、他のモードにわずかに変換されると、光フア
イバの伝送帯域は極端に劣化し、光伝送方式上の
Ｓ／Ｎ比を大幅に劣化させてしまう。
互いに直交するモード間伝搬遅延時間差を生じ、
100〜300ps／Kmもの大きな偏波分散を生じる。こ
のため、一方のモードのみを励振して伝ぱんさせ
ても、光フアイバ中の構造の不均質性などによ
り、他のモードにわずかに変換されると、光フア
イバの伝送帯域は極端に劣化し、光伝送方式上の
Ｓ／Ｎ比を大幅に劣化させてしまう。
＜発明の概要＞
この発明目的は、従来のかかる欠点を除去する
ため、コアに非軸対称の応力を与える応力付与層
をクラツド内に設けることにより偏波分散が零に
なる単一直線偏波光フアイバを製造する方法を提
供するものである。
ため、コアに非軸対称の応力を与える応力付与層
をクラツド内に設けることにより偏波分散が零に
なる単一直線偏波光フアイバを製造する方法を提
供するものである。
この発明によればコア部とクラツド部が断面同
心円形の母材を出発材とし、この母材に対し少く
とも加熱を施してコア部を楕円化する。この楕円
化は母材を加熱すると共に両側から加圧して全体
を偏平化してもよく、或は母材の両側面を削つて
平行平面とし、その後その削つた母材を加熱して
外周が円形でコア部が楕円化したものを得ること
もできる。その少くともコア部が楕円化された母
材の両側に応力付与母材を配し、全体をジヤケツ
ト管で被覆して、線引することにより楕円形コア
の両側においてクラツド内に応力付与層が形成さ
れ、その応力付与層によりコアに対し非軸対称の
応力が与えられ、偏波分散零の単一モード光フア
イバを得ることができる。
心円形の母材を出発材とし、この母材に対し少く
とも加熱を施してコア部を楕円化する。この楕円
化は母材を加熱すると共に両側から加圧して全体
を偏平化してもよく、或は母材の両側面を削つて
平行平面とし、その後その削つた母材を加熱して
外周が円形でコア部が楕円化したものを得ること
もできる。その少くともコア部が楕円化された母
材の両側に応力付与母材を配し、全体をジヤケツ
ト管で被覆して、線引することにより楕円形コア
の両側においてクラツド内に応力付与層が形成さ
れ、その応力付与層によりコアに対し非軸対称の
応力が与えられ、偏波分散零の単一モード光フア
イバを得ることができる。
まずこの発明の製造方法の対象となる偏波分散
零の単一モード光フアイバの一例における構造、
各部の定数（構造パラメータ）、応力付与層の構
造につき説明した後に、この発明の実施例を説明
する。
零の単一モード光フアイバの一例における構造、
各部の定数（構造パラメータ）、応力付与層の構
造につき説明した後に、この発明の実施例を説明
する。
＜偏波分散零の関係式＞
楕円コアに対し非軸対称の応力を与える応力付
与層をクラツド内に設けた零偏波分散単一直線偏
波光フアイバの構造を特願昭56−133334「零偏波
分散単一直線偏波光フアイバ」で提案した。
与層をクラツド内に設けた零偏波分散単一直線偏
波光フアイバの構造を特願昭56−133334「零偏波
分散単一直線偏波光フアイバ」で提案した。
この光フアイバは例えば第３図に示すように断
面円形のクラツド１の中心に、断面楕円形のコア
２が設けられ、そのクラツド１内においてコア２
の両側に応力付与層４が設けられる。この応力付
与層４によりコア２には非軸対称の応力が与えら
れる。このような非円形状のコア２を有する光フ
アイバにおいて、そのモード複屈折率Ｂは次式で
与えられる。
面円形のクラツド１の中心に、断面楕円形のコア
２が設けられ、そのクラツド１内においてコア２
の両側に応力付与層４が設けられる。この応力付
与層４によりコア２には非軸対称の応力が与えら
れる。このような非円形状のコア２を有する光フ
アイバにおいて、そのモード複屈折率Ｂは次式で
与えられる。
Ｂ＝（βx0−βy0）／ｋ＋Ｐ・（σx−σy） (2)
たゞし、βx0及びβy0は非軸対称応力がない時
の伝搬定数、σx及びσyは主軸方向の主応力（単
位Kg／mm2）であり、Ｐは石英ガラスの光弾性係数
で Ｐ＝3.36×10-5（mm2／Kg） (3) である。式(2)の第１項は導波構造性複屈折率Bg
（Geometrical anisotropy）と呼ばれ、第２項は
応力誘起複屈折率Bs（Stress−induced
birefringence）と呼ばれている。単一偏波光フ
アイバの直交する偏波モードの単位長さ当りの遅
延時間は、 τx＝１／Ｃ dβx／dk (4) τy＝１／Ｃ dβy／dk (5) で与えられる。このとき、両偏波モード間の単位
長さ当りの遅延時間差（偏波分散）Ｄは、 Ｄ＝τx−τy＝１／Ｃ（dβx／dk−dβy／dk） (6) （Ｃは真空中の光の速度） で表わされる。式(2)、(6)より偏波分散Ｄは、 Ｄ＝（τx0−τy0）＋Ｐ／Ｃ（σx−σy） (7) で与えられる。式(7)において右辺第１項は非軸対
称応力が無い場合の遅延時間差、第２項は応力に
起因する遅延時間差を表わし、それぞれDg及び
Dsと定義される。こゝで、楕円コア光フアイバ
の場合には、Dgは Dg＝n1／ＣΔ2εF（Ｖ） (8) で与えられる。たゞし、n1はコア２の屈折率、Δ
はコア２とクラツド１の比屈折率差、Ｆ（Ｖ）は
規格化周波数Ｖと楕円率εによつて決まる関数で
あり、楕円率εはコア２の楕の長径を2a、短径
を2bとする時、 ε＝１−ｂ／ａ (9) で定義される。
の伝搬定数、σx及びσyは主軸方向の主応力（単
位Kg／mm2）であり、Ｐは石英ガラスの光弾性係数
で Ｐ＝3.36×10-5（mm2／Kg） (3) である。式(2)の第１項は導波構造性複屈折率Bg
（Geometrical anisotropy）と呼ばれ、第２項は
応力誘起複屈折率Bs（Stress−induced
birefringence）と呼ばれている。単一偏波光フ
アイバの直交する偏波モードの単位長さ当りの遅
延時間は、 τx＝１／Ｃ dβx／dk (4) τy＝１／Ｃ dβy／dk (5) で与えられる。このとき、両偏波モード間の単位
長さ当りの遅延時間差（偏波分散）Ｄは、 Ｄ＝τx−τy＝１／Ｃ（dβx／dk−dβy／dk） (6) （Ｃは真空中の光の速度） で表わされる。式(2)、(6)より偏波分散Ｄは、 Ｄ＝（τx0−τy0）＋Ｐ／Ｃ（σx−σy） (7) で与えられる。式(7)において右辺第１項は非軸対
称応力が無い場合の遅延時間差、第２項は応力に
起因する遅延時間差を表わし、それぞれDg及び
Dsと定義される。こゝで、楕円コア光フアイバ
の場合には、Dgは Dg＝n1／ＣΔ2εF（Ｖ） (8) で与えられる。たゞし、n1はコア２の屈折率、Δ
はコア２とクラツド１の比屈折率差、Ｆ（Ｖ）は
規格化周波数Ｖと楕円率εによつて決まる関数で
あり、楕円率εはコア２の楕の長径を2a、短径
を2bとする時、 ε＝１−ｂ／ａ (9) で定義される。
これら式(7)、(8)より
Ｄ＝１／Ｃn1Δ2εF（Ｖ）＋Ｐ／Ｃ（σx−σy） (10)
となり、偏波分散が零になるためには次式が成立
てばよい。
てばよい。
Ｄ＝０＝１／Ｃn1Δ2εF（Ｖ）＋Ｐ／Ｃ（σx−σy）(1
1) この時モード複屈折率Ｂは式(2)、(11)より、 Ｂ＝n1Δ2εG（Ｖ）＋Ｐ（σx−σy） ＝n1Δ2ε〔Ｇ（Ｖ）−Ｆ（Ｖ）〕＝n1Δ2εH（Ｖ）(
12) Ｈ（Ｖ）は応力付与層４及びコア２の楕円化等に
よつて生ず効果を表わす。
1) この時モード複屈折率Ｂは式(2)、(11)より、 Ｂ＝n1Δ2εG（Ｖ）＋Ｐ（σx−σy） ＝n1Δ2ε〔Ｇ（Ｖ）−Ｆ（Ｖ）〕＝n1Δ2εH（Ｖ）(
12) Ｈ（Ｖ）は応力付与層４及びコア２の楕円化等に
よつて生ず効果を表わす。
＜偏波分散零の構造パラメータの決定＞
単一直線偏波フアイバの偏光特性を外力に対し
て安定にするためには、先に述べたようにモード
複屈折率Ｂは１×10-6程度以上でなければならな
い。従つて例えばＢ＝n1Δ2εH（Ｖ）＝１×10-5（ま
たは５×10-5）となるような比屈折率差Δ、楕円
率ε、規格化周波数Ｖの組み合わせを決める。こ
の決定によりn1Δ2εF（Ｖ）の値も決まる。次に式
(11)を満足するように、即ち（σx−σy）＝−n1Δ2×
εF（Ｖ）／Ｐとなるような応力付与構造を決め
る。
て安定にするためには、先に述べたようにモード
複屈折率Ｂは１×10-6程度以上でなければならな
い。従つて例えばＢ＝n1Δ2εH（Ｖ）＝１×10-5（ま
たは５×10-5）となるような比屈折率差Δ、楕円
率ε、規格化周波数Ｖの組み合わせを決める。こ
の決定によりn1Δ2εF（Ｖ）の値も決まる。次に式
(11)を満足するように、即ち（σx−σy）＝−n1Δ2×
εF（Ｖ）／Ｐとなるような応力付与構造を決め
る。
例えば楕円率εとＧ（Ｖ）、Ｆ（Ｖ）、Ｈ（Ｖ）の
関係をＶ／Vcをパラメータとしてプロツトした
図から Ｈ（Ｖ）＝１×10-5／n1Δ2ε＝Q1 （13） を満足するようなΔ、ε、Ｖの組み合わせを求め
ることになる。Vcは楕円コア光フアイバのカツ
トオフ周波数である。Q1は比屈折率差Δと楕円
率εのみの関数であり、この関係をΔをパラメー
タとしてプロツトした図と、Ｈ（Ｖ）−εの図と重
ね合わせた時のＨ（Ｖ）−ε曲線とQ1−ε曲線と
の交点が式（13）を満足するΔ、ε、Ｖの組み合
せとして求められる。
関係をＶ／Vcをパラメータとしてプロツトした
図から Ｈ（Ｖ）＝１×10-5／n1Δ2ε＝Q1 （13） を満足するようなΔ、ε、Ｖの組み合わせを求め
ることになる。Vcは楕円コア光フアイバのカツ
トオフ周波数である。Q1は比屈折率差Δと楕円
率εのみの関数であり、この関係をΔをパラメー
タとしてプロツトした図と、Ｈ（Ｖ）−εの図と重
ね合わせた時のＨ（Ｖ）−ε曲線とQ1−ε曲線と
の交点が式（13）を満足するΔ、ε、Ｖの組み合
せとして求められる。
このようにして求めたΔ、ε、Ｖの関係をＶ／
Vcをパラメータとして作図すればＢ＝１×10-5
の場合には、Δは0.3％以上、Ｂ＝５×10-5の場
合には、Δは１％以上でなければならないことが
わかる。また、比屈折率差Δが大きくなるに従つ
て楕円率εは小さくなることがわかる。このよう
なＶ／VcをパラメータとするΔ、ε、Ｖの関係
図から例えばＶ／Vc＝0.95、使用波長λ＝1.3μｍ
カツトオフ波長λc＝1.235μｍとすれば、比屈折率
差Δに対するコア長径ａ及び楕円率εの関係を求
めることができる。
Vcをパラメータとして作図すればＢ＝１×10-5
の場合には、Δは0.3％以上、Ｂ＝５×10-5の場
合には、Δは１％以上でなければならないことが
わかる。また、比屈折率差Δが大きくなるに従つ
て楕円率εは小さくなることがわかる。このよう
なＶ／VcをパラメータとするΔ、ε、Ｖの関係
図から例えばＶ／Vc＝0.95、使用波長λ＝1.3μｍ
カツトオフ波長λc＝1.235μｍとすれば、比屈折率
差Δに対するコア長径ａ及び楕円率εの関係を求
めることができる。
＜応力付与層の構造決定＞
式(11)よりコア内の応力差は
σx−σy＜０
でなければならない。応力付与層４が無い場合に
は、楕円コア光フアイバのコア２内の応力差は、
σx−σy＞０である。したがつて、応力付与層４は
第４図に示すようにｙ軸方向、楕円コア２の短径
方向になければならない。第４図において応力付
与層４の屈折率はnsであり、コア２の軸心を中心
とする内半径r1及び外半径r2の円弧状に構成さ
れ、その一方の応力付与層４の一方の端縁はｙ軸
から測つた角度θsであり、応力付与層４はｙ軸に
対称構造をしており、両応力付与層４はｘ軸に対
し対称となつている。また光フアイバの外径は例
えば2d＝125μｍである。応力付与層４の屈折率ns
を制御する不純物（ドーパント）としてはB2O3
を用い、Δ＝0.5％、ε＝0.52、ａ＝5.2μｍの場合
の応力付与層４の比屈折率差−Δsと応力差（σx
−σy）の関係を第５図に示す。こゝで、Δsは Δs＝ns 2−n2 2／2n2 2 （14） で与えられる。またγ1＝5b、γ2＝10bとし（ｂは
コア２の短径）、有限要素法を用いて解析した。
第５図からわかるように、応力付与層４が無い場
合にはσx−σy＞０であるが、応力付与層４の屈
折率差（モル分率）−Δsが大きくなるに従つてσx
−σy＜０となる。またσx−σyはΔsと比例関係にあ
ることがわかる。
は、楕円コア光フアイバのコア２内の応力差は、
σx−σy＞０である。したがつて、応力付与層４は
第４図に示すようにｙ軸方向、楕円コア２の短径
方向になければならない。第４図において応力付
与層４の屈折率はnsであり、コア２の軸心を中心
とする内半径r1及び外半径r2の円弧状に構成さ
れ、その一方の応力付与層４の一方の端縁はｙ軸
から測つた角度θsであり、応力付与層４はｙ軸に
対称構造をしており、両応力付与層４はｘ軸に対
し対称となつている。また光フアイバの外径は例
えば2d＝125μｍである。応力付与層４の屈折率ns
を制御する不純物（ドーパント）としてはB2O3
を用い、Δ＝0.5％、ε＝0.52、ａ＝5.2μｍの場合
の応力付与層４の比屈折率差−Δsと応力差（σx
−σy）の関係を第５図に示す。こゝで、Δsは Δs＝ns 2−n2 2／2n2 2 （14） で与えられる。またγ1＝5b、γ2＝10bとし（ｂは
コア２の短径）、有限要素法を用いて解析した。
第５図からわかるように、応力付与層４が無い場
合にはσx−σy＞０であるが、応力付与層４の屈
折率差（モル分率）−Δsが大きくなるに従つてσx
−σy＜０となる。またσx−σyはΔsと比例関係にあ
ることがわかる。
これらの結果をもとにして式(11)の関係を満足す
るような応力付与層４の比屈折率差（モル分率）
を計算した結果を第６図に示す。この図から先に
求めたΔに対する−Δsと、θsとを決定すればよ
い。
るような応力付与層４の比屈折率差（モル分率）
を計算した結果を第６図に示す。この図から先に
求めたΔに対する−Δsと、θsとを決定すればよ
い。
＜実施例＞
この発明は第３図に示した断面形状の光フアイ
バを製造する方法であり、先ず第７図に示すよう
に同心円状断面をもつクラツド部１′、コア部
２′からなる母材５を電気炉６によつて1500〜
1800℃の温度に加熱し、この母材５をカーボンや
モリブデン、アルミナ、SiCなどからなる高温に
おいても剛性を有する鋳型、つまり通常のガラス
加工に用いるやとい７ではさみ、ついで相対向す
るやとい７間に圧力Ｐを加え、母材５を偏平化
し、第８図に示すように楕円状クラツド部１″、
コア部２″に変形する。この偏平の度合いは、変
形して得られた母材５′中のコア部２″の長径
（2a）と短径（2b）で定義される楕円率ε＝１−
ｂ／ａが0.01〜0.9の範囲の大きさに合せる。やとい ７の形状は第７図に示したように平面であつても
良く、中央部が一定の曲率をもつて凹んだもので
あつても良い。
バを製造する方法であり、先ず第７図に示すよう
に同心円状断面をもつクラツド部１′、コア部
２′からなる母材５を電気炉６によつて1500〜
1800℃の温度に加熱し、この母材５をカーボンや
モリブデン、アルミナ、SiCなどからなる高温に
おいても剛性を有する鋳型、つまり通常のガラス
加工に用いるやとい７ではさみ、ついで相対向す
るやとい７間に圧力Ｐを加え、母材５を偏平化
し、第８図に示すように楕円状クラツド部１″、
コア部２″に変形する。この偏平の度合いは、変
形して得られた母材５′中のコア部２″の長径
（2a）と短径（2b）で定義される楕円率ε＝１−
ｂ／ａが0.01〜0.9の範囲の大きさに合せる。やとい ７の形状は第７図に示したように平面であつても
良く、中央部が一定の曲率をもつて凹んだもので
あつても良い。
第７図に示した工程で得られた偏平化した母材
５′を用いて第９図に示すように偏平母材５′とそ
の両側面に応力付与母材４′，４′を沿わせて石英
ガラスのジヤケツト管８中に挿入する。応力付与
母材４′，４′は断面円形をしており、偏平母材
５′のクラツド部１″よりも熱膨張係数の大きな母
材、例えばSiO2−B2O3、SiO2−B2O3−P2O5、
SiO2−B2O3−GeO2、SiO2−Ｆ−GeO2、SiO2−
Ｆ−B2O3、SiO2−Ｆ−B2O3−GeO2、SiO2−Ｆ
−B2O3−P2O5、SiO2−B2O3−P2O5−GeO2のい
ずれかであつて、屈折率がSiO2のクラツド部
１″の屈折率に等しいかあるいは小さいものであ
る。応力付与母材４′，４′の断面形状は第９図Ｃ
に示すように扇形であつてもよい。また、偏平母
材５′、応力付与母材４′，４′とジヤケツト管８
との間に存在する空隙を埋めるため、クラツド部
１″と同程度の熱膨張係数を有するスペーサ９を
第９図Ｃ，Ｄにそれぞれ示すように入れ、全体の
線引後、光フアイバの外形が円よりずれることを
防ぐことが望ましい。更に応力付与母材４′，
４′として、MCVD（modified chemical vopor
deposition）法のように石英ガラス管を使用して
作製した第１０図に示すような複合構造のもので
あつても良い。第１０図中の１２は石英ガラス管
を示す。応力付与母材４′，４′の占める軸心に対
する角度、即ち第５図Ｃ中のθは90゜以下である
ことが望ましい。θが90゜以上になると、応力効
果は相殺するため、複屈折率性はむしろ小さくな
る。
５′を用いて第９図に示すように偏平母材５′とそ
の両側面に応力付与母材４′，４′を沿わせて石英
ガラスのジヤケツト管８中に挿入する。応力付与
母材４′，４′は断面円形をしており、偏平母材
５′のクラツド部１″よりも熱膨張係数の大きな母
材、例えばSiO2−B2O3、SiO2−B2O3−P2O5、
SiO2−B2O3−GeO2、SiO2−Ｆ−GeO2、SiO2−
Ｆ−B2O3、SiO2−Ｆ−B2O3−GeO2、SiO2−Ｆ
−B2O3−P2O5、SiO2−B2O3−P2O5−GeO2のい
ずれかであつて、屈折率がSiO2のクラツド部
１″の屈折率に等しいかあるいは小さいものであ
る。応力付与母材４′，４′の断面形状は第９図Ｃ
に示すように扇形であつてもよい。また、偏平母
材５′、応力付与母材４′，４′とジヤケツト管８
との間に存在する空隙を埋めるため、クラツド部
１″と同程度の熱膨張係数を有するスペーサ９を
第９図Ｃ，Ｄにそれぞれ示すように入れ、全体の
線引後、光フアイバの外形が円よりずれることを
防ぐことが望ましい。更に応力付与母材４′，
４′として、MCVD（modified chemical vopor
deposition）法のように石英ガラス管を使用して
作製した第１０図に示すような複合構造のもので
あつても良い。第１０図中の１２は石英ガラス管
を示す。応力付与母材４′，４′の占める軸心に対
する角度、即ち第５図Ｃ中のθは90゜以下である
ことが望ましい。θが90゜以上になると、応力効
果は相殺するため、複屈折率性はむしろ小さくな
る。
このようにジヤケツト管８内に挿入した母材
５′、応力付与母材４′、更に必要に応じてスペー
サ９を高温に加熱して線引きすることによりジヤ
ケツト管と共に第３図に示した断面構造をもつ零
偏波分散単一直線偏波光フアイバを得る。
５′、応力付与母材４′、更に必要に応じてスペー
サ９を高温に加熱して線引きすることによりジヤ
ケツト管と共に第３図に示した断面構造をもつ零
偏波分散単一直線偏波光フアイバを得る。
＜他の実施例＞
第１１図Ａに示すような同心円状クラツド部
１′、コア部２′よりなる円柱状母材５を第１１図
Ｂに示すように相対向する側面の部分を研削して
除去して平行側面１１，１１を形成する。次いで
研削した母材５″を、母材が充分低粘度になる温
度1800℃程度に加熱すると第１１図Ｃに示すよう
に母材５″は表面張力によつて円形になるように
全体が変形する。この時、コア部２′は外形の変
形に応じて楕円化する。このように変形した楕円
コア部２″をもつ母材５を第１１図Ｄに示すよ
うに複数本の応力付与母材４′をコア部２″の短径
側の両側にそれぞれ母材５に沿わして配し、か
つ両応力付与母材４とジヤケツト管８の間の空隙
を埋める母材９とともにジヤケツト管８に挿入し
合体する。これを高温に加熱して線引きすること
により第３図に示した光フアイバを得ることがで
きる。
１′、コア部２′よりなる円柱状母材５を第１１図
Ｂに示すように相対向する側面の部分を研削して
除去して平行側面１１，１１を形成する。次いで
研削した母材５″を、母材が充分低粘度になる温
度1800℃程度に加熱すると第１１図Ｃに示すよう
に母材５″は表面張力によつて円形になるように
全体が変形する。この時、コア部２′は外形の変
形に応じて楕円化する。このように変形した楕円
コア部２″をもつ母材５を第１１図Ｄに示すよ
うに複数本の応力付与母材４′をコア部２″の短径
側の両側にそれぞれ母材５に沿わして配し、か
つ両応力付与母材４とジヤケツト管８の間の空隙
を埋める母材９とともにジヤケツト管８に挿入し
合体する。これを高温に加熱して線引きすること
により第３図に示した光フアイバを得ることがで
きる。
以上、応力付与母材４′がクラツド１の材料の
熱膨張係数より大きな場合について説明したが、
応力付与母材４′の熱膨張係数が、クラツド１の
材料１′の熱膨張係数より小さい場合、すなわち
応力付与母材がSiO2−TiO2で構成されている場
合は第１２図に示すように、楕円化したコア２の
長径方向の両側に応力付与層４″を配置すればよ
い。また、応力付与母材４′として熱膨張係数が
クラツド１の熱膨張係数より大きいもの４と、小
さいもの４″を同時に使用する場合は第１３図に
示すように熱膨張係数の大きなもの４をコア２の
短径方向の両側に、また、熱膨張係数の小さな
４″をコア２の長径方向の両側に配置すればよい。
熱膨張係数より大きな場合について説明したが、
応力付与母材４′の熱膨張係数が、クラツド１の
材料１′の熱膨張係数より小さい場合、すなわち
応力付与母材がSiO2−TiO2で構成されている場
合は第１２図に示すように、楕円化したコア２の
長径方向の両側に応力付与層４″を配置すればよ
い。また、応力付与母材４′として熱膨張係数が
クラツド１の熱膨張係数より大きいもの４と、小
さいもの４″を同時に使用する場合は第１３図に
示すように熱膨張係数の大きなもの４をコア２の
短径方向の両側に、また、熱膨張係数の小さな
４″をコア２の長径方向の両側に配置すればよい。
＜更に他の実施例＞
第１４図Ａに示すようにコア２がGeO2（12モル
％）、SiO2（88モル％）からなり、クラツド１が
SiO2からなる母材５をVAD法で作製した、その
母材５の外径は30mm、コア径は５mmであり、これ
をクラツド１の外径が５mmになるように延伸し
た。その長さを20cmにし、これを第７図に示した
電気炉６内に、グラフアイトからなるやとい７の
間に配置し、全体を1900℃に加熱した。この温度
では石英ガラスの粘度も下がり、約10Kgの圧力Ｐ
をやとい７の上面から加える。この結果第８図に
示したような偏平母材５′を得た。この時、コア
２の偏平化がε（＝１−ｂ／ａ）で0.5になるまで圧 力Ｐを加えた。母材５′はクラツド部１′の偏平化
とともにクラツド部１′は長径6.5mm、短径3.2mm
となつた。
％）、SiO2（88モル％）からなり、クラツド１が
SiO2からなる母材５をVAD法で作製した、その
母材５の外径は30mm、コア径は５mmであり、これ
をクラツド１の外径が５mmになるように延伸し
た。その長さを20cmにし、これを第７図に示した
電気炉６内に、グラフアイトからなるやとい７の
間に配置し、全体を1900℃に加熱した。この温度
では石英ガラスの粘度も下がり、約10Kgの圧力Ｐ
をやとい７の上面から加える。この結果第８図に
示したような偏平母材５′を得た。この時、コア
２の偏平化がε（＝１−ｂ／ａ）で0.5になるまで圧 力Ｐを加えた。母材５′はクラツド部１′の偏平化
とともにクラツド部１′は長径6.5mm、短径3.2mm
となつた。
第１４図Ｂに示すように応力付与母材４′
（B2O3：14モル％、SiO2：86モル％、外径1.6mm
を４本、偏平母材５′の短径の方向の両側に２本
づつ配置した。またジヤケツト管８として内径
6.7mm、外径22mmの石英ガラス管を使用し、すき
まを埋めるため石英ガラス棒のスペーサ９を挿入
した。このように組合せた母材を2100℃の温度に
加熱して外径100μｍに線引した結果、光フアイ
バのコア２は長径（2a）5μｍ、短径（2b）2.6μｍ
となり楕円率εはほゞ0.5になつた。応力付与層
４によつてコア２に生じる複屈折率Ｂは約５×
10-5程度であり、複屈折率Ｂによつて生じる偏波
分散は1ps／Km．ｎｍ程度と小さくなつた。
（B2O3：14モル％、SiO2：86モル％、外径1.6mm
を４本、偏平母材５′の短径の方向の両側に２本
づつ配置した。またジヤケツト管８として内径
6.7mm、外径22mmの石英ガラス管を使用し、すき
まを埋めるため石英ガラス棒のスペーサ９を挿入
した。このように組合せた母材を2100℃の温度に
加熱して外径100μｍに線引した結果、光フアイ
バのコア２は長径（2a）5μｍ、短径（2b）2.6μｍ
となり楕円率εはほゞ0.5になつた。応力付与層
４によつてコア２に生じる複屈折率Ｂは約５×
10-5程度であり、複屈折率Ｂによつて生じる偏波
分散は1ps／Km．ｎｍ程度と小さくなつた。
この実施例で述べたコアの楕円率εは0.5の場
合であるが、ε＝0.01〜0.9の範囲において偏波
分散を小さくすることが可能である。しかし、ε
＜0.01すなわちｂ／ａ＞0.99では楕円化の精度も不 充分であり、真円の場合と比較した差も明確にな
らない。またε＞0.9、すなわちｂ／ａ＜0.1の範囲 では楕円化した母材は極めて偏平となり、機械的
に弱いものになり取扱いがきわめて困難なものに
なる。このためこの発明の実施にあたつてはε＝
0.01〜0.9の範囲内で行うことが望ましい。
合であるが、ε＝0.01〜0.9の範囲において偏波
分散を小さくすることが可能である。しかし、ε
＜0.01すなわちｂ／ａ＞0.99では楕円化の精度も不 充分であり、真円の場合と比較した差も明確にな
らない。またε＞0.9、すなわちｂ／ａ＜0.1の範囲 では楕円化した母材は極めて偏平となり、機械的
に弱いものになり取扱いがきわめて困難なものに
なる。このためこの発明の実施にあたつてはε＝
0.01〜0.9の範囲内で行うことが望ましい。
先の例ではコア２の比屈折率差としてΔ≦３％
の場合を示した。これはコアのドーパント濃度の
増加により、レーリ散乱損失が増大することを考
慮したためであるが、フアイバの損失を左程問題
にしないフアイバセンサ等への応用においては、
コアの比屈折率差が５％程度のものも考えられ
る。このような場合も、この実施例に示した場合
と同様な手順によつて零偏波分散単一偏波フアイ
バを実現することができる。
の場合を示した。これはコアのドーパント濃度の
増加により、レーリ散乱損失が増大することを考
慮したためであるが、フアイバの損失を左程問題
にしないフアイバセンサ等への応用においては、
コアの比屈折率差が５％程度のものも考えられ
る。このような場合も、この実施例に示した場合
と同様な手順によつて零偏波分散単一偏波フアイ
バを実現することができる。
また応力付与層４，４″のドーパントによる吸
収損失応力付与層であるB2O3−SiO2による赤外
吸収に基づく損失の増加を避けるために、前述の
例では応力付与層４をコア１の短径の５倍以上離
したが、これについても前述のように損失増を左
程問題にしない場合には、応力付与層４，４″は
コアに隣接していてもよい。逆に応力付与層４，
４″がコア短径の15倍程度まで離れている場合で
も、応力付与層４，４″のドーパント濃度を増加
すれば零偏波分散を実現できることは明らかであ
る。
収損失応力付与層であるB2O3−SiO2による赤外
吸収に基づく損失の増加を避けるために、前述の
例では応力付与層４をコア１の短径の５倍以上離
したが、これについても前述のように損失増を左
程問題にしない場合には、応力付与層４，４″は
コアに隣接していてもよい。逆に応力付与層４，
４″がコア短径の15倍程度まで離れている場合で
も、応力付与層４，４″のドーパント濃度を増加
すれば零偏波分散を実現できることは明らかであ
る。
以上の説明により明らかなとおり、この発明に
よる零偏波単一直線偏波光フアイバの製造方法に
よれば、コア、クラツドからなる母材５を加工す
るため任意の楕円率の光フアイバが実現できるこ
との他、コア、クラツドからなる母材を利用する
ため、コアとクラツドの界面の不均質性から生じ
る散乱損失も低くすることができる。
よる零偏波単一直線偏波光フアイバの製造方法に
よれば、コア、クラツドからなる母材５を加工す
るため任意の楕円率の光フアイバが実現できるこ
との他、コア、クラツドからなる母材を利用する
ため、コアとクラツドの界面の不均質性から生じ
る散乱損失も低くすることができる。
第１図は従来の単一偏波光フアイバを示す断面
図、第２図は従来の他の単一偏波光フアイバを示
す断面図、第３図はこの発明によつて得られる光
フアイバを示す断面図、第４図は第３図の一部を
示す拡大図、第５図は応力付与層の比屈折率差
Δs（モル分率）とコアの応力差（σx−σy）の関係
を示すグラフ、第６図は比屈折率差Δと応力付与
層の比屈折率差Δとの関係を示すグラフ、第７図
はこの発明による楕面コア母材を得る工程の一例
を示す断面図、第８図は第７図に示した工程で得
られた偏平母材を示す断面図、第９図Ａは母材と
応力付与材とを合せた例を示す斜視図、第９図Ｂ
は第９図Ａの横断面図、第９図Ｃ及びＤはそれぞ
れ母材と応力付与材とを合せた他の例を示す断面
図、第１０図は応力付与材の他の例を示す断面
図、第１１図Ａ〜Ｄはこの発明の製造方法の他の
例の各工程を示す断面図、第１２図、第１３図は
それぞれ他の光フアイバの第３図と対応した断面
図、第１４図Ａ，Ｂはこの発明の製造方法の更に
他の例を示す断面図である。 １：クラツド、１′：クラツド部、２：コア、
２′：コア部、３：楕円クラツド、４，４″：応力
付与層、４′：応力付与母材、５，５′，５″：母
材、６：電気炉、７：やとい、８：ジヤケツト
管、９：スペーサ、１１：研削面。
図、第２図は従来の他の単一偏波光フアイバを示
す断面図、第３図はこの発明によつて得られる光
フアイバを示す断面図、第４図は第３図の一部を
示す拡大図、第５図は応力付与層の比屈折率差
Δs（モル分率）とコアの応力差（σx−σy）の関係
を示すグラフ、第６図は比屈折率差Δと応力付与
層の比屈折率差Δとの関係を示すグラフ、第７図
はこの発明による楕面コア母材を得る工程の一例
を示す断面図、第８図は第７図に示した工程で得
られた偏平母材を示す断面図、第９図Ａは母材と
応力付与材とを合せた例を示す斜視図、第９図Ｂ
は第９図Ａの横断面図、第９図Ｃ及びＤはそれぞ
れ母材と応力付与材とを合せた他の例を示す断面
図、第１０図は応力付与材の他の例を示す断面
図、第１１図Ａ〜Ｄはこの発明の製造方法の他の
例の各工程を示す断面図、第１２図、第１３図は
それぞれ他の光フアイバの第３図と対応した断面
図、第１４図Ａ，Ｂはこの発明の製造方法の更に
他の例を示す断面図である。 １：クラツド、１′：クラツド部、２：コア、
２′：コア部、３：楕円クラツド、４，４″：応力
付与層、４′：応力付与母材、５，５′，５″：母
材、６：電気炉、７：やとい、８：ジヤケツト
管、９：スペーサ、１１：研削面。
Claims (1)
- １ コアに対して非軸対称応力を付与した構造を
もつ単一直線偏波光フアイバを製造する方法であ
つて、コア部とクラツド部からなる断面形状が同
心円形の母材に対し少くとも加熱を施して、少く
ともコア部を楕円にする楕円化工程と、その楕円
化コア部をもつ母材の両側に応力付与母材を配置
し、全体をジヤケツト管で被覆して線引して光フ
アイバを得る工程とを含むことを特徴とする零偏
波分散単一直線偏波光フアイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56199906A JPS58104033A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 零偏波分散単一直線偏波光フアイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56199906A JPS58104033A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 零偏波分散単一直線偏波光フアイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58104033A JPS58104033A (ja) | 1983-06-21 |
| JPS63381B2 true JPS63381B2 (ja) | 1988-01-06 |
Family
ID=16415566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56199906A Granted JPS58104033A (ja) | 1981-12-10 | 1981-12-10 | 零偏波分散単一直線偏波光フアイバの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58104033A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61215503A (ja) * | 1986-03-18 | 1986-09-25 | Fujikura Ltd | 偏波面保存光フアイバ |
| US7016582B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-03-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Polarized wave holding optical fiber, and method of producing the same |
| CN106886071B (zh) * | 2017-03-23 | 2019-05-21 | 华中科技大学 | 一种本征模完全分离的退简并多模光纤 |
| CN110104945A (zh) * | 2019-05-27 | 2019-08-09 | 上海康阔光智能技术有限公司 | 用于制造椭圆芯保偏光纤的光纤预制棒及椭圆芯保偏光纤的制造工艺 |
-
1981
- 1981-12-10 JP JP56199906A patent/JPS58104033A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58104033A (ja) | 1983-06-21 |
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