KR20210131232A

KR20210131232A - 광 파이버

Info

Publication number: KR20210131232A
Application number: KR1020210044810A
Authority: KR
Inventors: 히로키 고지마; 다이 이노우에
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2021-04-06
Publication date: 2021-11-02
Also published as: JP2021176008A; JP7455079B2

Abstract

(과제) 구조 부정이 적은 굴절률 분포 형상을 갖는 광 파이버를 제공한다.
(해결 수단) 광 파이버는, 중심부에 반경 r1 의 코어, 그 코어에 반경 위치 r1 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r2 의 제 1 클래드층, 그 제 1 클래드층에 반경 위치 r2 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r3 의 제 2 클래드층, 및 그 제 2 클래드층에 반경 위치 r3 에서 인접하고 그 외주를 덮는 제 3 클래드층으로 이루어진다. 상기 제 1 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 저하되어 반경 위치 r1 에서 최대값을 취하고, 반경 위치 r2 에서 최소값을 취한다. 상기 제 2 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 상승하여 반경 위치 r2 에서 최소값을 취하고, 반경 위치 r3 에서 최대값을 취한다.

Description

광 파이버{OPTICAL FIBER}

본 발명은 광 통신용의 광 파이버에 관한 것으로, 특히, 종래의 싱글 모드 광 파이버와 동등한 컷 오프 파장, 모드 필드 직경, 영분산 파장 등의 전송 특성을 가지면서, 굽힘에 의한 전송 손실이 작고, 또한 각 파장에서의 전송 손실을 저감시킨 광 파이버에 관한 것이다.

종래의 싱글 모드 광 파이버는, 신호광이 광 파이버의 코어부를 전파하여, 광 파이버가 다소 구부러진 상태에서도 신호를 전송하는 것이 가능하다는 특징이 있다. 일반적으로 싱글 모드 광 파이버에서는, 그 굽힘 반경이 작아짐에 따라, 다 전파되지 않아 코어로부터 누설되는 광의 비율이 지수 함수적으로 증대되어, 전송 손실 증가로 되어 나타난다. 이것이 굽힘 손실이다. 최근, 광 파이버는 곡률 반경 15 ㎜ 이하 ∼ 10 ㎜ 정도로 구부린 상태에서 사용될 가능성이 있는 한편, 보다 저손실인 광 파이버가 요구된다.

굽힘 손실을 저감시키기 위해서는, 코어의 굴절률을 높여 광을 보다 코어에 집속시키는 것이 효과적이다. 이것은 모드 필드 직경 (MFD) 을 작게 함으로써 개선된다. 이 때문에, 종래는, 약 8.2 ∼ 8.8 ㎛ 의 MFD 의 광 파이버가 사용되는 경우가 많다. 이렇게 함으로써, 예를 들어, r10 ㎜ 의 맨드릴 (원통) 에 광 파이버를 권부했을 때의 굽힘 손실로, 파장 1550 ㎚ 에 있어서 0.5 dB/turn 이하가 실현되고 있다.

그런데, 장거리계의 광 통신에서 일반적으로 사용되고 있는 ITU-TG.652.D 규격의 광 파이버의 MFD 는, 8.8 ∼ 9.6 ㎛ 정도이기 때문에, 상기 서술한 바와 같은 굽힘 손실을 저감시킨 광 파이버와 규격에 따른 광 파이버를 접속하는 경우에 MFD 의 차이에 의한 접속 손실이 커진다는 문제가 있다.

이 문제를 해결하기 위하여, 특허문헌 1 에는, 트렌치형 광 파이버를 사용함으로써, MFD 를 크게 설계하면서 굽힘 손실을 저감시킬 수 있는 것이 개시되어 있다. 이것은 예전부터 알려진 공지 기술이지만, 최근, 그 우수한 굽힘 손실 특성이 주목되고 있다.

그런데, 트렌치형의 굴절률 분포를 갖는 광 파이버의 경우, 유리 조성이 크게 변화하는 계면이 존재하기 때문에, 굴절률이 크게 변화하는 영역에 있어서 잔류 응력이 발생하여, 전송 손실 증가의 요인이 된다. 이 전송 손실은 파장 의존성이 작으므로 특정한 불순물에서 기인하는 흡수 손실이 아니라, 일반적으로 구조 부정 (不整) 손실이라고 불린다.

특허문헌 2 에는, 트렌치의 클래드부의 기울기를 규정하여, 구조 부정 손실을 저감시키는 시도가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 에 기재된 수법에서는, 클래드의 일부밖에 규정되어 있지 않아, 구조 부정 손실을 충분히 저감시키는 것은 아니다.

미국 특허 제4852968호 일본 특허 제5799903호

상기의 종래 기술을 감안하여, 본 발명은, 구조 부정이 적은 굴절률 분포 형상을 갖는 광 파이버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태에 있어서의 광 파이버는, 중심부에 반경 r1 의 코어, 그 코어에 반경 위치 r1 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r2 의 제 1 클래드층, 그 제 1 클래드층에 반경 위치 r2 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r3 의 제 2 클래드층, 및 그 제 2 클래드층에 반경 위치 r3 에서 인접하고 그 외주를 덮는 제 3 클래드층으로 이루어진다. 상기 제 1 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 저하되어 반경 위치 r1 에서 최대값을 취하고, 반경 위치 r2 에서 최소값을 취한다. 상기 제 2 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 상승하여 반경 위치 r2 에서 최소값을 취하고, 반경 위치 r3 에서 최대값을 취한다.

본 발명에서는, r 이 0 ∼ r1 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.3 ％/㎛ 가 성립하고, 또한 r 이 r1∼ r2 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.05 ％/㎛ 가 성립하고, 또한 r 이 r2∼ r3 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.1 ％/㎛ 가 성립하면 된다.

본 발명에서는, 상기 코어는 최대 비굴절률차 Δ1max 를 갖고, 상기 제 1 클래드층은 반경 위치 r1 에 있어서 비굴절률차 Δ2 및 반경 위치 r2 에 있어서 최소 비굴절률차 Δ3min 을 갖고, 상기 제 2 클래드층은 반경 위치 r3 에 있어서 비굴절률차 Δ4 를 갖고, Δ1max > Δ2, Δ2 > Δ3min, Δ4 > Δ3min, Δ2 = Δ4 이면 된다.

본 발명에서는, 상기 제 1 클래드층과 상기 제 2 클래드층이 접하는 반경 위치 r2 부근에 있어서, 굴절률 분포 형상 곡선의 기울기가 부 (負) 에서 정 (正) 으로 변화하면 된다.

본 발명에서는, 상기 코어에 첨가한 정의 도펀트는 반경 방향으로 농도 분포를 갖고, 그 최대값은, 제 3 클래드층의 평균 굴절률을 기준으로 한 비굴절률차가 0.30 ∼ 0.50 ％ 가 되도록 첨가되어 있으면 된다.

본 발명에서는, 상기 제 1 클래드층 및 제 2 클래드층에 첨가한 부의 도펀트는, 제 3 클래드층의 평균 굴절률을 기준으로 한 비굴절률차가 -0.20∼ -0.03 ％ 가 되도록 첨가되어 있으면 된다.

본 발명에서는, 상기 정의 도펀트가 게르마늄 및/또는 염소이고, 부의 도펀트가 불소이면 된다.

본 발명에서는, 광 파이버는, 1550 ㎚ 의 파장에서 약 0.1845 dB/㎞ 미만의 감쇠를 가지면 된다. 또, 광 파이버는, 반경 10 ㎜ 의 굽힘을 부여했을 때의 파장 1550 ㎚ 에 있어서의 굽힘 손실이 0.5 dB/turn 이하이면 된다. 또, 광 파이버는, 영분산 파장이 1300 ∼ 1324 ㎚ 이면 된다. 또, 광 파이버는, 1310 ㎚ 에 있어서의 모드 필드 직경이 8.8 ∼ 9.6 ㎛ 이면 된다. 또, 광 파이버는, 22 m 의 파이버 길이로 측정한 컷 오프 파장이 1260 ㎚ 이하이면 된다.

또한, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 특징 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들 특징군의 서브 콤비네이션도 또, 발명이 될 수 있다.

본 발명에 의하면, 전송 손실이 낮고, MFD 를 8.8 ∼ 9.6 ㎛ 를 유지하면서도 굽힘 손실이 작은 광 파이버를 얻을 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 광 파이버 (1) 의 단면 구조를 나타낸다.
도 2 는, 본 실시형태에 관련된 광 파이버 (1) 의 굴절률 분포 구조의 일례를 나타낸다.
도 3 은, 도 2 의 굴절률 분포 구조로부터 계산한 ｜dΔ(r)/dr｜ 을 나타낸다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 광 파이버 (1) 의 단면 구조를 나타낸다. 또, 도 2 는, 본 실시형태에 관련된 광 파이버 (1) 의 굴절률 분포 구조의 일례를 나타낸다. 본 실시형태에 관련된 광 파이버는, 종래의 싱글 모드 광 파이버와 동등 이상의 저손실인 전송 특성 및 굽힘 손실을 구비한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 광 파이버 (1) 는, 3 층 클래드 구조를 갖는 트렌치형의 굴절률 분포 구조를 가지고 있다. 즉, 광 파이버 (1) 는, 중심부에 반경 r1 의 코어 (2), 그 코어 (2) 에 반경 위치 r1 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r2 를 갖는 제 1 클래드층 (3), 그 제 1 클래드층 (3) 에 반경 위치 r2 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r3 을 갖는 제 2 클래드층 (4), 및 그 제 2 클래드층 (4) 에 반경 위치 r3 에서 인접하고 그 외주를 덮는 제 3 클래드층 (5) 으로 이루어진다. 제 3 클래드층 (5) 은, 반경 위치 rf 가 그 외주가 된다. 제 3 클래드층 (5) 의 외주는 광 파이버 (1) 의 최외표면이 된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 광 파이버 (1) 의 굴절률 분포는, 코어 (2), 제 1 클래드층 (3) 및 제 2 클래드층 (4) 에서 급격한 굴절률 변화 영역이 없다. 즉 급격한 조성 변화 영역이 없다.

본 명세서에 있어서, 각 층의 반경은 이하와 같이 정의된다. 파이버 중 임의의 위치 (중심으로부터의 거리) r 에 있어서의 굴절률을 n(r) 로 한다. r2 는 굴절률 분포에 있어서 최저 굴절률이 되는 위치이다. 파이버의 외경을 rf 로 했을 때 1/2rf∼ rf 의 평균 굴절률을 n0 으로 한다. r3 은 굴절률 분포에 있어서, r2 로부터 외측을 향하여 최초로 n(r) = n0 이 되는 r 로 한다. r1 은 굴절률 분포의 중심으로부터 외측을 향하여 최초로 n(r) = n0 이 되는 r 로 한다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 상기 제 1 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 저하되어 반경 위치 r1 에서 최대값을 취하고, 반경 위치 r2 에서 최소값을 취한다. 상기 제 2 클래드층의 굴절률은, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 상승하고 반경 위치 r2 에서 최소값을 취하고, 반경 위치 r3 에서 최대값을 취한다. 요컨대, 제 1 클래드층과 제 2 클래드층이 접하는 반경 위치 r2 부근에 있어서, 굴절률 분포 형상 곡선의 기울기가 부로부터 정으로 변화한다.

또, 각 층의 비굴절률차는, 이하와 같이 정의된다. r 에 있어서의 비굴절률차 Δ(r) = 100 × (n(r) - n0)/n(r) 로 한다. Δ1max 는 프로파일 내의 최대 비굴절률차로 한다. 또, Δ2 = Δ(r1), Δ3min = Δ(r2), Δ0 은 Δ(1/2rf) ∼ Δ(rf) 의 평균 비굴절률차로 한다.

ITU-TG.652.D 의 규정 MFD 내가 되도록 코어의 비굴절률차를 조정하기 위하여, 코어의 비굴절률차는 0.30 ∼ 0.50 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 비굴절률차가 0.3 ％ 미만이 되면, 클래드와의 굴절률차가 작아져, 소정의 굽힘 손실 (예를 들어 반경 10 ㎜ 의 굽힘을 부여했을 때의 파장 1550 ㎚ 에 있어서의 굽힘 손실이 0.5 dB/turn 이하) 을 얻을 수 없게 된다. 또, 0.5 ％ 이상이 되면, 코어부에 있어서의 도펀트 농도가 높아져, 레일리 산란의 증가에 의한 전송 손실의 악화가 염려된다.

제 1 클래드층 및 제 2 클래드층의 비굴절률차는 -0.20 ∼ -0.03 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 비굴절률차가 -0.03 ％ 보다 커지면, 코어와의 굴절률차가 작아져, 소정의 굽힘 손실 (예를 들어 반경 10 ㎜ 의 굽힘을 부여했을 때의 파장 1550 ㎚ 에 있어서의 굽힘 손실이 0.5 dB/turn 이하) 을 얻을 수 없게 된다. 또, 비굴절률차가 -0.20 ％ 미만이 되면, 클래드에 있어서의 부의 도펀트 농도가 높아져, 레일리 산란의 증가에 의한 전송 손실의 악화가 염려된다.

다음으로, 본 발명에 관련된 싱글 모드 광 파이버의 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, VAD 법에 의해, 코어 및 중간층으로 이루어지는 다공질 유리 모재를 일체 합성한다. 그 때, 코어에는 굴절률을 상승시키기 위한 게르마늄을 도프한다.

이 때, 수트 퇴적 온도를 제어함으로써, 유리 미립자 (수트) 의 부피 밀도를 조절할 수 있다. 부피 밀도가 높을수록 후공정인 불소 분위기 중에서의 소결 공정에 있어서 불소 도프량을 억제할 수 있다.

다음으로, 이하의 순서로 당해 수트 모재를 소결한다. 먼저, 수트 모재의 탈 OH 처리 및 불소 도프 처리로서, 노 내 가스 Ar = 20 ℓ/min, Cl₂ = 0.5 ℓ/min, SiF₄ = 0.1 ℓ/min 의 혼합 가스 분위기에서, 소결 온도 1200 ℃, 인하 속도 10 ㎜/min 으로, 수트 모재 전체 길이를 가열 처리한다. 다음으로, 투명 유리화 처리로서, 노 내 가스 He = 20 ℓ/min 의 가스 분위기에서, 소결 온도 1500 ℃, 이송 속도 5 ㎜/min 으로, 수트 모재 전체 길이를 가열 처리한다.

이와 같이 하여 얻은 투명 유리 코어 모재를, 유리 선반으로 소정 직경으로 연신하여 길이 방향의 외경을 고르게 한다. 이 때, 유리 선반의 산수소 화염의 영향으로 모재의 표면에 OH 기가 도입되지만, 이 투명 유리 코어 모재를 불화수소산 수용액에 침지시켜 표면을 녹임으로써 이것을 제거한다. 또한, 유리 선반으로 연신할 때, 그 가열원에 플라즈마 화염을 사용해도 된다. 그 경우에는, 코어 모재의 표면에 OH 기가 혼입되지 않기 때문에, 불화수소산에 의한 처리를 생략할 수 있다.

이렇게 하여 제조한 투명 코어 모재를 타깃으로 하여 OVD 를 실시하여 다공질 모재를 얻는다. 그리고, 얻어진 다공질 모재를 소결하고, 투명 유리화함으로써 광 파이버 모재를 제조한다. 얻어진 광 파이버 모재를 약 2100 ℃ 로 가열하여 방사함으로써, 직경 125 ㎛ 의 광 파이버를 얻을 수 있다.

여기서, 광 파이버 중에서는, 중심에서 많은 광이 통과하여, 중심으로부터 벗어남에 따라, 광의 통과량은 적어진다. 그러나, 전파광의 일부가 클래드 영역에도 누설된다. 코어, 클래드 영역에서의 굴절률 변화를 작게 함으로써 구조 부정 손실의 저감이 가능하다. 본원에서는, 굴절률 변화를 ｜dΔ(r)/dr｜, 즉, 비굴절률차 Δ(r) 의 반경 방향의 미분값의 크기로 정의하여 규격화함과 함께, 각 부위에서의 ｜dΔ(r)/dr｜ 의 적절한 값의 범위를 분명하게 하였다.

도 3 은, 도 2 의 굴절률 분포 구조로부터 계산한 ｜dΔ(r)/dr｜ 을 나타낸다. 굴절률 분포 구조는, 직경 125 ㎛ 의 광 파이버를 준비하고 0.15 ㎛ 피치로 비굴절률차 Δ(r) 을 구하고 이것을 플롯함으로써 얻어진다. 그리고, 비굴절률차의 직경 분포 Δ(r) 을 미분함으로써 dΔ(r)/dr 을 구할 수 있다. 그리고, 변화의 방향 (증가인가 감소인가) 은 무시하면서 굴절률 변화의 험준함에만 주목하기 위해서 dΔ(r)/dr 의 절대값인 ｜dΔ(r)/dr｜ 을 얻는다.

이하, 각 부위에 있어서의 ｜dΔ(r)/dr｜ 의 적절한 값의 범위와, 그것을 실현하기 위한 제조 방법상의 유의점에 대해 설명한다.

먼저, ｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1) 은, 0.3 ％/㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 급격한 굴절률 변화가 없는 즉 유리 조성의 큰 변화를 억제함으로써 구조 부정 손실의 저감이 가능하다.

｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1) 을 저감시키기 위해서는, 소결시의 인하 속도를 조정하면 된다. 구체적으로는 인하 속도를 느리게 함으로써, 중심의 Ge 의 클래드로의 확산을 촉진하여, ｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1) 을 저감시킬 수 있다. 또, 탈수시의 염소 농도를 높이는 것으로도 ｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1) 을 저감시킬 수 있다.

｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 는, 0.05 ％/㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 가 0.05 보다 커지면, 급격한 굴절률 변화 때문에 구조 부정 손실이 증가한다.

｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 를 저감시키기 위해서는, 소결시의 인하 속도를 조정하면 된다. 구체적으로는 인하 속도를 느리게 함으로써, 중심의 Ge 의 클래드로의 확산을 촉진하여, ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 를 저감시킬 수 있다. 또, 탈수시의 염소 농도를 높이는 것으로도 ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 를 저감시킬 수 있다. 또, 탈수시의 사불화규소의 농도를 조정하는 것으로도 ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 를 저감시킬 수 있다. 또, 탈수 공정과 불소 도프 공정을 나누는 것으로도 ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 를 저감시킬 수 있다.

｜dΔ(r)/dr｜(r2 ∼ r3) 은, 0.1 ％/㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. ｜dΔ(r)/dr｜(r2 ∼ r3) 이 0.1 보다 커지면, 급격한 굴절률 변화 때문에 구조 부정 손실이 증가한다.

｜dΔ(r)/dr｜(r2 ∼ r3) 을 저감시키기 위해서는, 탈수 공정과 유리화 공정 사이에 다공질 유리 모재 표면의 불소를 빼는 공정을 사이에 두면 된다.

실시예

[실시예 1-1]

먼저, VAD 법에 의해, 코어 및 중간층으로 이루어지는 다공질 유리 모재를 일체 합성하였다. 코어에는 굴절률을 상승시키기 위한 게르마늄을 도프하였다. 이 다공질 유리 모재를, 염소 가스를 매분 1 리터와 사불화실란 가스를 매분 0.1 리터와 Ar 가스를 매분 20 리터의 혼합 가스류 분위기 중에서 약 1200 ℃ 로 가열하고, 다공질 유리 모재를 10 ㎜/min 으로 낮추고, 탈수 및 불소 도프를 실시하였다. 계속해서, 약 1500 ℃ 로 가열하여, 중실 (中實) 한 투명 유리 코어 모재로 하였다. 또한, 사불화실란 가스 대신에, 사불화메탄이나 육불화에탄 등을 사용해도 된다.

이 투명 유리 코어 모재를 유리 선반으로 소정 직경으로 연신하여 길이 방향의 외경을 고르게 하였다. 이 때, 유리 선반의 산수소 화염의 영향으로 표면에 OH 기가 도입되지만, 이 투명 유리 코어 모재를 불화수소산 수용액에 침지시켜 표면을 녹임으로써 이것을 제거하였다. 또한, 유리 선반으로 연신할 때, 그 가열원에 아르곤 플라즈마 화염을 사용해도 된다. 그 경우에는, 코어 모재의 표면에 OH 기가 혼입되지 않기 때문에, 불화수소산에 의한 처리를 생략할 수 있다.

이렇게 하여 제조한 코어, 제 1 클래드층, 제 2 클래드층으로 이루어지는 투명 코어 모재를 타깃으로 하여 OVD 를 실시하였다. 이렇게 하여 얻어진 다공질 모재를 소결하고, 투명 유리화함으로써 광 파이버 모재를 제조하였다. 얻어진 모재를 약 2100 ℃ 로 가열하여 방사함으로써, 직경 125 ㎛ 의 광 파이버를 얻었다.

[실시예 1-2]

먼저, VAD 법에 의해, 코어 및 중간층으로 이루어지는 다공질 유리 모재를 일체 합성하였다. 코어에는 굴절률을 상승시키기 위한 게르마늄을 도프하였다. 이 다공질 유리 모재를, 염소 가스를 매분 1.5 리터와 사불화실란 가스를 매분 0.12 리터와 Ar 가스를 매분 20 리터의 혼합 가스류 분위기 중에서 약 1200 ℃ 로 가열하고, 다공질 유리 모재를 10 ㎜/min 으로 낮추고, 탈수 및 불소 도프를 실시하였다. 그 후, 표면의 불소를 빼는 공정으로서 1300 ℃ 에서 1 시간 다공질 유리 모재를 가열하는 공정을 추가하였다. 그 때, He 를 매분 20 리터 흘렸다. 계속해서, 약 1500 ℃ 로 가열하여, 중실한 투명 유리 코어 모재로 하였다. 그 다음은 실시예 1-1 과 동일한 방법으로 광 파이버를 얻었다.

[실시예 1-3]

먼저, VAD 법에 의해, 코어 및 중간층으로 이루어지는 다공질 유리 모재를 일체 합성하였다. 코어에는 굴절률을 상승시키기 위한 게르마늄을 도프하였다. 이 다공질 유리 모재를, 염소 가스를 매분 2.0 리터와 사불화실란 가스를 매분 0.14 리터와 Ar 가스를 매분 20 리터의 혼합 가스류 분위기 중에서 약 1200 ℃ 로 가열하고, 다공질 유리 모재를 10 ㎜/min 으로 낮추고, 탈수 및 불소 도프를 실시하였다. 그 후, 표면의 불소를 빼는 공정으로서 1300 ℃ 에서 4 시간 다공질 유리 모재를 가열하는 공정을 추가하였다. 그 때, He 를 매분 20 리터 흘렸다. 계속해서, 약 1500 ℃ 로 가열하여, 중실한 투명 유리 코어 모재로 하였다. 그 다음은 실시예 1-1 과 동일한 방법으로 광 파이버를 얻었다.

[비교예 1-1]

먼저, VAD 법에 의해, 코어 및 중간층으로 이루어지는 다공질 유리 모재를 일체 합성하였다. 코어에는 굴절률을 상승시키기 위한 게르마늄을 도프하였다. 이 다공질 유리 모재를, 염소 가스를 매분 0.5 리터와 사불화실란 가스를 매분 0.1 리터와 Ar 가스를 매분 20 리터의 혼합 가스류 분위기 중에서 약 1200 ℃ 로 가열하고, 다공질 유리 모재를 10 ㎜/min 으로 낮추고, 탈수 및 불소 도프를 실시하였다. 계속해서, 약 1500 ℃ 로 가열하여, 중실한 투명 유리 코어 모재로 하였다. 그 다음은 실시예 1-1 과 동일한 방법으로 광 파이버를 얻었다.

표 1 에 실시예, 비교예에 의해 얻은 광 파이버 (1) 의 각종 파라미터를 나타낸다.

실시예 1-1 에서는, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 0.1842 dB/㎞, R10 × 1 turn (굽힘 반경 10 ㎜ 로 한 번 감기) 의 굽힘 손실이 0.27 dB 로 충분히 낮은 값이 되었다. Ge 가 제 1 클래드층에 확산되어, 유리화시에 표면으로부터 불소가 빠짐으로써 dΔ(r)/dr 이 저감되었다.

실시예 1-2 에서는, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 0.1832 dB/㎞, R10 × 1 turn 의 굽힘 손실이 0.31 dB 로 실시예 1-1 보다 낮은 값이 되었다. 탈수시의 염소 농도를 높임으로써, Ge 의 제 1 클래드로의 확산이 촉진되었기 때문에, ｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1) 및 ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 가 저감되었다. 또, 불소의 확산 공정을 마련함으로써 ｜dΔ(r)/dr｜(r2 ∼ r3) 이 저감되었다. 이들에 의해 구조 부정 손실이 저하되어, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 낮아졌다.

실시예 1-3 에서는, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 0.1820 dB/㎞, R10 × 1 turn 의 굽힘 손실이 0.22 dB 로 실시예 1-2 보다 낮은 값이 되었다. 탈수시의 염소 농도를 높임으로써, Ge 의 제 1 클래드로의 확산이 촉진되었기 때문에, ｜dΔ(r)/dr｜(0 ∼ r1), ｜dΔ(r)/dr｜(r1 ∼ r2) 가 저감되었다. 또, 불소의 확산 공정 시간을 연장함으로써 ｜dΔ(r)/dr｜(r2 ∼ r3) 이 저감되었다. 이들에 의해 구조 부정 손실이 저하되어, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 낮아졌다.

상기의 실시예 1-1 ∼ 1-3 중 어느 것에 있어서도, 영분산 파장 λ0 이 1300 ∼ 1324 ㎚ 에서의 범위에 들어갔다. 또, 1310 ㎚ 에 있어서의 모드 필드 직경이 8.8 ∼ 9.6 ㎛ 의 범위에 들어갔다. 또, 22 m 의 파이버 길이로 측정한 컷 오프 파장 λcc 가 1260 ㎚ 이하가 되었다. 이들의 각 특성은, ITU-T G.652.D 권고에 준거한 것이다.

비교예 1-1 에서는, 파장 1550 ㎚ 에서의 전송 손실이 0.1868 dB/㎞, R10 × 1 turn 의 굽힘 손실이 0.25 dB 로 각 실시예보다 높은 값이 되었다.

1 광 파이버
2 코어
3 제 1 클래드층
4 제 2 클래드층
5 제 3 클래드층

Claims

중심부에 반경 r1 의 코어, 그 코어에 반경 위치 r1 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r2 의 제 1 클래드층, 그 제 1 클래드층에 반경 위치 r2 에서 인접하고 그 외주를 덮는 최외 반경 r3 의 제 2 클래드층, 및 그 제 2 클래드층에 반경 위치 r3 에서 인접하고 그 외주를 덮는 제 3 클래드층으로 이루어지는 광 파이버에 있어서,
상기 제 1 클래드층의 굴절률이, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 저하되어 반경 위치 r1 에서 최대값을 취하고, 반경 위치 r2 에서 최소값을 취하고, 또한,
상기 제 2 클래드층의 굴절률이, 내측으로부터 외측을 향하여 연속적으로 완만하게 상승하여 반경 위치 r2 에서 최소값을 취하고, 반경 위치 r3 에서 최대값을 취하는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항에 있어서,
r 이 0 ∼ r1 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.3 ％/㎛ 가 성립하고, 또한 r 이 r1 ∼ r2 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.05 ％/㎛ 가 성립하고, 또한 r 이 r2 ∼ r3 의 범위에서 ｜dΔ(r)/dr｜ ≤ 0.1 ％/㎛ 가 성립하는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 코어는 최대 비굴절률차 Δ1max 를 갖고, 상기 제 1 클래드층은 반경 위치 r1 에 있어서 비굴절률차 Δ2 및 반경 위치 r2 에 있어서 최소 비굴절률차 Δ3min 을 갖고, 상기 제 2 클래드층은 반경 위치 r3 에 있어서 비굴절률차 Δ4 를 갖고,
Δ1max > Δ2, Δ2 > Δ3min, Δ4 > Δ3min, Δ2 = Δ4
인 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 클래드층과 상기 제 2 클래드층이 접하는 반경 위치 r2 부근에 있어서, 굴절률 분포 형상 곡선의 기울기가 부로부터 정으로 변화하는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코어에 첨가한 정의 도펀트는 반경 방향으로 농도 분포를 갖고, 그 최대값은, 제 3 클래드층의 평균 굴절률을 기준으로 한 비굴절률차가 0.30 ∼ 0.50 ％ 가 되도록 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 클래드층 및 제 2 클래드층에 첨가한 부의 도펀트는, 제 3 클래드층의 평균 굴절률을 기준으로 한 비굴절률차가 -0.20 ∼ -0.03 ％ 가 되도록 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 정의 도펀트가 게르마늄 및/또는 염소이고, 부의 도펀트가 불소인 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
1550 ㎚ 의 파장에서 약 0.1845 dB/㎞ 미만의 감쇠를 갖는 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
반경 10 ㎜ 의 굽힘을 부여했을 때의 파장 1550 ㎚ 에 있어서의 굽힘 손실이 0.5 dB/turn 이하인 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
영분산 파장이 1300 ∼ 1324 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
1310 ㎚ 에 있어서의 모드 필드 직경이 8.8 ∼ 9.6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 광 파이버.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
22 m 의 파이버 길이로 측정한 컷 오프 파장이 1260 ㎚ 이하인 광 파이버.