WO2014034552A1 - 重水素処理光ファイバ製造方法および重水素処理光ファイバ - Google Patents

重水素処理光ファイバ製造方法および重水素処理光ファイバ Download PDF

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deuterium
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春名　徹也
平野　正晃
欣章 田村
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a deuterium-treated optical fiber manufacturing method and a deuterium-treated optical fiber.
  • an optical fiber having a core made of quartz glass containing GeO 2 as an additive for increasing the refractive index is referred to as “GeO 2 -doped core light”. It is called “fiber”.
  • An optical fiber having a core that is substantially free of pure silica glass and does not contain an additive (GeO 2 , Al 2 O 3, etc.) for increasing the refractive index is referred to as a “pure silica core optical fiber”.
  • a pure silica core optical fiber is considered to have low transmission loss and good long-term reliability such as hydrogen resistance and radiation resistance as compared with a GeO 2 -doped core optical fiber (see Non-Patent Document 1).
  • the GeO 2 -doped core optical fiber may be exposed to deuterium gas (D2) under certain conditions for the purpose of improving hydrogen resistance (see Patent Document 1).
  • deuterium gas D2
  • pure silica core optical fibers have good hydrogen resistance, so that exposure to deuterium gas is generally not necessary.
  • an optical fiber having a core made of quartz glass that does not contain an additive for increasing the refractive index and contains a trace amount of an alkali metal element (for example, Na or potassium) of 500 ppm or less (hereinafter referred to as “alkali metal element-added core optical fiber”). ) Is known (see Patent Documents 2 to 10).
  • alkali metal element-added core optical fiber When an alkali metal element is added to the core portion of the optical fiber preform, the viscosity of the core portion can be lowered, and the relaxation of the network structure of the quartz glass proceeds when the optical fiber preform is drawn. Therefore, it is said that the transmission loss of the optical fiber can be reduced by adding an alkali metal element to the core portion.
  • the addition amount of the alkali metal element but also the addition amount of halogen elements such as Cl and F is very small.
  • An object of the present invention is to provide an alkali metal element-added core optical fiber excellent in hydrogen resistance and a method capable of manufacturing such an optical fiber.
  • a quartz glass system having a core region containing an alkali metal element having an average concentration of 0.5 atomic ppm or more by drawing an optical fiber preform and a cladding region surrounding the core region.
  • a method of manufacturing a deuterium-treated optical fiber is provided.
  • the deuterium gas partial pressure may be 5 kPa or less
  • the temperature may be 80 ° C. or less
  • the exposure time may be 200 hours or less.
  • a silica glass-based deuterium-treated optical fiber having a core region having an average alkali metal element concentration of 0.5 atomic ppm or more and a cladding region surrounding the core region.
  • a deuterium-treated optical fiber in which an increase in transmission loss at a wavelength of 1550 nm when left in a gas-containing atmosphere for 720 hours (hereinafter referred to as an evaluation condition) is 0.003 dB / km or less.
  • the average value of the chlorine element concentration may be 1,000 atomic ppm or more, and the maximum value of the fluorine element concentration is 200 atomic ppm or more.
  • the concentration of the transition metal element and the typical metal element may be less than 0.5 atomic ppm, the alkali metal element may be potassium, and the average concentration of the alkali metal element is 100 atomic ppm or less. May be. Further, the transmission loss at a wavelength of 1550 nm may be 0.180 dB / km or less.
  • the increase in transmission loss in the wavelength range of 1530 nm to 1570 nm under the evaluation conditions may be 0.003 dB / km or less, and transmission in the wavelength range of 1560 nm to 1620 nm under the evaluation conditions.
  • the increase in loss may be 0.003 dB / km or less
  • the increase in transmission loss at a wavelength of 1380 nm under the evaluation conditions may be 0.01 dB / km or less
  • the increase in transmission loss at a wavelength of 1380 nm when left in an atmosphere containing 20 for 20 hours may be 0.2 dB / km or less.
  • the deuterium-treated optical fiber of the present invention is a quartz glass-based heavy fiber having a core region having an average alkali metal element concentration of 0.5 atomic ppm to 100 atomic ppm and a cladding region surrounding the core region.
  • an alkali metal element-added core optical fiber having excellent hydrogen resistance can be manufactured.
  • the hydrogen resistance property represents the stability of the transmission loss of the optical fiber against hydrogen molecules, and is one of the items of long-term reliability in the optical fiber.
  • hydrogen gas generated from the coating material around the glass part and the metal in the optical fiber gradually permeates and reacts with the glass part of the optical fiber, and reacts with OH.
  • a base defect or a point defect occurs, and transmission loss increases.
  • the transmission loss due to the reaction with hydrogen in the service life of the optical fiber is investigated by investigating the dependence on the temperature, hydrogen partial pressure, and time of the reactivity of the manufactured optical fiber with hydrogen. Can be estimated.
  • an alkali metal element having a relatively high mobility in a silica glass network mainly composed of SiO 2 is added, so that the silica glass network is easily cut, for example, non-crosslinked oxygen Point defects such as the center are likely to occur. Therefore, the alkali metal element-added core optical fiber may deteriorate in hydrogen resistance characteristics as compared with a pure silica core optical fiber.
  • the present inventor further found out that a new increase in transmission loss that gradually increases from the wavelength 1500 nm band to the long wavelength side occurs in the alkali metal element-added core optical fiber.
  • the alkali metal element-added core optical fiber has a problem that the hydrogen resistance, which is one of long-term reliability, may deteriorate.
  • the deuterium-treated optical fiber manufacturing method of the embodiment of the present invention includes a base material manufacturing process, a drawing process, and an exposure process, and manufactures an alkali metal element-added core optical fiber.
  • the base material creation process includes, in order, a drying process, a thermal diffusion process, a diameter reduction process, an etching process, and a solidification process, and produces a silica glass-based optical fiber base material having a core to which an alkali metal element is added. .
  • this optical fiber preform is drawn to produce an optical fiber.
  • the optical fiber is exposed to a deuterium gas atmosphere.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a thermal diffusion process.
  • the quartz glass pipe 1 contains 100 atomic ppm of Cl element and 6,000 atomic ppm of F element, the concentration of other additives is below the detection limit (about 1 ppm), and the outer diameter is 32 mm. The inner diameter is 15 mm.
  • a handling glass pipe 5 is connected to one end of the glass pipe 1, a part of the handling glass pipe 5 is used as a raw material reservoir, and an alkali metal salt raw material (KBr) 3 is installed in the raw material reservoir.
  • a part of the glass pipe 1 may be used as a raw material reservoir.
  • an external heat source (electric furnace) 2 is introduced while introducing 3SLM (3 L / min converted to the standard state) of dry nitrogen (dew point of ⁇ 76 ° C. or less) as a carrier gas into the raw material reservoir.
  • 3SLM dry nitrogen
  • the alkali metal salt raw material 3 in the raw material reservoir is dried.
  • the temperature outside the raw material reservoir in the drying step is 270 ° C. or higher and lower than the melting point of the raw material alkali metal salt, preferably 550 ° C. or lower.
  • the temperature of the raw material reservoir is adjusted to 860 ° C., and 1 SLM dry oxygen is introduced into the raw material reservoir and the glass pipe 1 as a carrier gas, and the temperature of the outer surface of the glass pipe 1 becomes 2000 ° C.
  • heating is performed by an external heat source (oxyhydrogen burner) 4.
  • the oxyhydrogen burner is moved at a speed of 30 mm / min, and this is carried out a total of 15 times to diffuse and add potassium to the inner surface of the glass pipe.
  • the glass pipe 1 is heated by the oxyhydrogen burner 4 so that the inner diameter is reduced to about 4 mm (reducing step).
  • the glass pipe 1 is heated to a temperature of 2000 ° C. with the oxyhydrogen burner 4 while supplying SF 6 and Cl 2 from the gas supply unit to the glass pipe 1 (etching process). Thereby, the inner surface of the glass pipe 1 is vapor-phase etched until the inner surface has a diameter of about 5 mm.
  • the glass pipe 1 is heated to about 1400 ° C. with the oxyhydrogen burner 4 while exhausting the internal pressure in the pipe to about 100 kPa in absolute pressure (solidification process). As a result, the glass pipe 1 is solidified to obtain an alkali metal-added glass rod having an outer diameter of about 25 mm.
  • the outside of the glass rod is sufficiently ground until the OH group disappears (specifically, until the outer diameter becomes about 70% or less after the solidification), and this is the first core.
  • a second core having a diameter that is about three times the diameter of the first core is provided outside the first core.
  • the second core is made of a silica-based glass to which Cl is added on an average of 6,000 ppm and other additives are 1 ppm or less.
  • a quartz glass in which the first core and the second core are combined to form a core portion, and further, an F element serving as a first cladding portion is added to the outside is synthesized.
  • the relative refractive index difference between the second core and the first cladding part ((second core refractive index ⁇ first cladding part refractive index) / second core refractive index) is about 0.33% at maximum.
  • F having a relative refractive index difference with respect to the second core ((second core refractive index ⁇ second cladding refractive index) / second core refractive index) of about 0.23% was added to the outside. Quartz-based glass is synthesized as the second cladding portion, and this is used as the optical fiber preform.
  • the core of the optical fiber preform contains an average of 1000 atomic ppm or more of alkali metal and chlorine element, but the concentration of other transition metals such as Ge, Al, P, Fe, Ni, and Cu is 0.5 atomic ppm or less. It is desirable that these are not substantially included.
  • the core of the optical fiber preform may contain fluorine atoms. At this time, the maximum concentration of elemental fluorine in the core is desirably 200 atomic ppm or less. By doing so, it is possible to reduce the transmission loss of the optical fiber to 0.18 dB / km or less.
  • the core of the optical fiber preform preferably contains an alkali metal element having a peak value of 500 atomic ppm or more.
  • the transmission loss at a wavelength of 1550 nm of an optical fiber manufactured using this optical fiber preform can be reduced to 0.17 dB / km.
  • an optical fiber is manufactured by drawing the optical fiber preform.
  • This optical fiber has a core region containing an alkali metal element (potassium) having an average concentration of 0.5 atomic ppm or more, and a cladding region surrounding the core region.
  • the transmission loss of this optical fiber at a wavelength of 1550 nm is 0.180 dB / km or less, 0.170 dB / km or less, and further 0.160 dB / km or less, and the characteristics are as shown in Table 1.
  • Such an optical fiber is particularly preferably used as an optical transmission line in an optical transmission system for long-distance optical communication.
  • the cable cutoff wavelength is preferably 1530 nm or less, more preferably 1450 nm or less, which is a pump wavelength used for Raman amplification, and may be 1260 nm or less as in a standard single mode fiber.
  • the core portion has a diameter of about 5 to 15 ⁇ m, and the relative refractive index difference between the core portion and the clad portion ((core portion refractive index ⁇ cladding portion refractive index) / core portion refractive index) is 0.1 to 0.7. %.
  • the diameter of the outer periphery of the glass part in the optical fiber may be about 110 to 150 ⁇ m, and the diameter of the outer periphery of the optical fiber coated with resin is preferably about 200 to 300 ⁇ m.
  • the optical fiber is exposed to a deuterium gas atmosphere.
  • the conditions for the exposure step are an atmosphere containing deuterium gas at a temperature of 20 ° C. or higher, and (deuterium gas partial pressure) ⁇ (exposure time) is 50 kPa ⁇ hour or more.
  • the exposure process may be performed in a plurality of times, and the total value of (deuterium gas partial pressure) ⁇ (exposure time) is set to 50 kPa ⁇ hour or more. More preferable exposure conditions include a deuterium gas partial pressure of 5 kPa or less, a temperature of 80 ° C. or less, or an exposure time of 200 hours or less.
  • the optical fiber has an increase in transmission loss at a wavelength of 1550 nm of 0.003 dB / km or less when left in an atmosphere containing hydrogen gas at a temperature of 25 ° C. and a partial pressure of 1 kPa for 720 hours.
  • an alkali metal element-added core optical fiber having excellent hydrogen resistance can be manufactured.
  • transmission loss increase the increase in transmission loss when an optical fiber is left for 720 hours (30 days) in an atmosphere containing hydrogen gas with a partial pressure of 1 kPa at a temperature of 25 ° C. is simply referred to as “transmission loss increase”.
  • transmission loss increase the increase in transmission loss of optical fibers with a core containing potassium as the alkali metal element with respect to the presence or absence of the exposure process.
  • the evaluation procedure and result of the increase in transmission loss of the optical fiber regarding the presence or absence of the exposure process are as follows.
  • Two optical fibers having a length of 7 km having a core containing potassium having a concentration of 2 atomic ppm were prepared.
  • an exposure process of deuterium gas partial pressure of 2 kPa, processing temperature of 40 ° C. and processing time of 96 hours is performed, and then deuterium remaining in the glass as molecules without reacting with the glass In order to remove the water, it was left in the air at room temperature for over 2 weeks. The other optical fiber was not exposed.
  • the transmission loss (initial transmission loss) of each of these two optical fibers was measured.
  • Table 2 summarizes the evaluation results of the increase in transmission loss of the optical fiber related to the presence or absence of the exposure process.
  • Table 2 shows an increase in transmission loss at a wavelength of 1550 nm, a maximum value of an increase in transmission loss at a wavelength band of 1530 nm to 1570 nm, a maximum value of an increase of transmission loss at a wavelength band of 1560 nm to 1620 nm, and a wavelength at 1380 nm.
  • the amount of increase in transmission loss, respectively, is shown. At any wavelength, the increase in transmission loss was smaller for the optical fiber subjected to the exposure process.
  • the evaluation method and result of the transmission loss increase of the optical fiber related to the deuterium gas partial pressure in the exposure process are as follows. (1) Five optical fibers having a length of 7 km having a core containing potassium having a concentration of 0.5 atomic ppm were prepared. (2) An exposure process was performed on these five optical fibers. The partial pressure of deuterium gas in the exposure process was 1, 2, 4, 6, 10 kPa, respectively. The processing temperature of the exposure process was set to 40 ° C. in common. The processing time for the exposure process was 96 hours in common. After the exposure step, these five optical fibers were left in the atmosphere at room temperature for more than two weeks in order to remove deuterium remaining in the glass as molecules without reacting with the glass.
  • Table 3 summarizes the evaluation results of the increase in transmission loss of the optical fiber related to the deuterium gas partial pressure in the exposure process. From Table 3, it can be seen that if the partial pressure of deuterium gas is 2 kPa or more, the increase in transmission loss can be sufficiently reduced. Since the lower explosion limit of deuterium gas is 5 kPa, the deuterium gas partial pressure is preferably 5 kPa or less from this viewpoint.
  • the evaluation method and result of the transmission loss increase of the optical fiber related to the processing temperature in the exposure process are as follows. (1) Five optical fibers having a length of 7 km having a core containing potassium having a concentration of 20 atomic ppm were prepared. (2) An exposure process was performed on these five optical fibers. The common deuterium gas partial pressure in the exposure process was set to 2 kPa. The processing temperature of the exposure process was set to 10, 20, 40, 60, and 80 ° C., respectively. The processing time for the exposure process was 96 hours in common. After the exposure step, these five optical fibers were left in the atmosphere at room temperature for more than two weeks in order to remove deuterium remaining in the glass as molecules without reacting with the glass.
  • Table 4 summarizes the evaluation results of the increase in transmission loss of the optical fiber related to the processing temperature in the exposure process. From Table 4, it can be seen that if the processing temperature is 20 ° C. or higher (preferably 40 ° C. or higher), the increase in transmission loss can be sufficiently reduced. If the processing temperature is increased to 80 ° C., the coating of the optical fiber may be deteriorated and the bending loss of the optical fiber may be deteriorated. From this viewpoint, the processing temperature is preferably 80 ° C. or less.
  • the evaluation method and result of the increase in transmission loss of the optical fiber related to the processing time of the exposure process are as follows. (1) Six optical fibers having a length of 7 km having a core containing potassium having a concentration of 5 atomic ppm were prepared. (2) An exposure process was performed on these six optical fibers. The common deuterium gas partial pressure in the exposure process was set to 2 kPa. The processing temperature of the exposure process was set to 40 ° C. in common. The processing time of the exposure process was 12, 24, 48, 72, 96, and 120 hours, respectively. After the exposure step, these six optical fibers were left in the atmosphere at room temperature for more than two weeks in order to remove deuterium remaining in the glass as molecules without reacting with the glass.
  • Table 5 summarizes the evaluation results of the increase in transmission loss of the optical fiber regarding the processing time of the exposure process. From Table 5, it can be seen that if the processing time is 24 hours or longer (preferably 72 hours or longer), the increase in transmission loss can be sufficiently reduced. In addition, since the exposure process over a long period of time reduces the productivity of the optical fiber, the processing time is desirably 200 hours or less.
  • the optical fiber of the present invention is suitable for a submarine cable.

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Abstract

　耐水素特性が優れたアルカリ金属元素添加コア光ファイバ、および、このような光ファイバを製造することができる方法を提供する。本発明の重水素処理光ファイバ製造方法は、アルカリ金属元素が添加されたコアを有する石英ガラス系の光ファイバ母材を作製する母材作製工程と、この光ファイバ母材を線引して光ファイバを作製する線引工程と、この光ファイバを重水素ガス雰囲気に曝露する曝露工程とを備えて、アルカリ金属元素添加コア光ファイバを製造する。曝露工程では、温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気に（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上の条件で光ファイバを曝露する。

Description

重水素処理光ファイバ製造方法および重水素処理光ファイバ
　本発明は、重水素処理光ファイバ製造方法および重水素処理光ファイバに関するものである。
　本明細書では、屈折率増加のための添加物であるＧｅＯ２を含む石英ガラスからなるコアを有する光ファイバ（例えばＩＴＵ-Ｔ Ｇ.６５２規格に準拠する光ファイバ）を「ＧｅＯ２添加コア光ファイバ」という。屈折率増加のための添加物（ＧｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３等）を含まず実質的に純石英ガラスからなるコアを有する光ファイバを「純石英コア光ファイバ」という。純石英コア光ファイバは、ＧｅＯ２添加コア光ファイバと比較すると伝送損失が低く、耐水素特性や耐放射線特性などの長期信頼性が良好であるとされている（非特許文献１を参照）。ＧｅＯ２添加コア光ファイバは、耐水素特性を改善する目的で、一定条件で重水素ガス（Ｄ２）に曝露することがある（特許文献１を参照）。これに対して、純石英コア光ファイバは、耐水素特性が良好であるので、重水素ガスへの曝露は一般的には必要がない。
　屈折率増加のための添加物を含まず５００ｐｐｍ以下の微量のアルカリ金属元素（例えばＮａやカリウム等）を含む石英ガラスからなるコアを有する光ファイバ（以下「アルカリ金属元素添加コア光ファイバ」という。）が知られている（特許文献２～１０を参照）。光ファイバ母材のコア部にアルカリ金属元素が添加されているとコア部の粘性を下げることができ、光ファイバ母材を線引するときに石英ガラスのネットワーク構造の緩和が進行する。そのため、アルカリ金属元素をコア部に添加することで、光ファイバの伝送損失を低減することが可能であると言われている。このようなアルカリ金属元素添加コア光ファイバのコアは、アルカリ金属元素の添加量だけでなくＣｌ、Ｆなどのハロゲン元素の添加量も微量である。
　本発明は、耐水素特性が優れたアルカリ金属元素添加コア光ファイバ、および、このような光ファイバを製造することができる方法を提供することを目的とする。
　課題を解決するため、（１）光ファイバ母材を線引して、平均濃度０.５原子ｐｐｍ以上のアルカリ金属元素を含むコア領域と該コア領域を取り囲むクラッド領域とを有する石英ガラス系の光ファイバを作製し、（２）この光ファイバを、温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気に（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上の条件で曝露することを含む重水素処理光ファイバの製造方法が提供される。
　本発明の重水素処理光ファイバの製造方法において、重水素ガス分圧は５ｋＰａ以下であってもよく、温度は８０℃以下であってもよく、曝露時間は２００時間以下であってもよい。
　発明の第二の態様として、アルカリ金属元素の濃度の平均値が０.５原子ｐｐｍ以上であるコア領域と、コア領域を取り囲むクラッド領域とを有する石英ガラス系の重水素処理光ファイバであって、温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気に（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上の条件で曝露されたものであって、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって放置（以下評価条件という）したときの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下である重水素処理光ファイバが提供される。
　本発明の重水素処理光ファイバは、コア領域において、塩素元素の濃度の平均値が１,０００原子ｐｐｍ以上であってもよく、フッ素元素の濃度の最大値が２００原子ｐｐｍ以上であってもよく、遷移金属元素および典型金属元素の濃度が０.５原子ｐｐｍ未満であってもよく、アルカリ金属元素がカリウムであってもよく、アルカリ金属元素の濃度の平均値が１００原子ｐｐｍ以下であってもよい。また、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１８０ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。
　また、本発明の重水素処理光ファイバは、評価条件での波長範囲１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、評価条件での波長範囲１５６０ｎｍ～１６２０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、評価条件での波長１３８０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.０１ｄＢ／ｋｍ以下であってもよく、温度８０℃で分圧１０１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に２０時間にわたって放置したときの波長１３８０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.２ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。
　また、本発明の重水素処理光ファイバは、アルカリ金属元素の濃度の平均値が０.５原子ｐｐｍ～１００原子ｐｐｍであるコア領域と、コア領域を取り囲むクラッド領域とを有する石英ガラス系の重水素処理光ファイバであって、コア領域における塩素元素の濃度の平均値が１,０００原子ｐｐｍ以上であり、コア領域における遷移金属元素および典型金属元素の濃度が０.５原子ｐｐｍ未満であり、温度４０℃～８０℃で分圧１ｋＰａ～５ｋＰａの重水素ガスを含む雰囲気に曝露時間２０時間～２００時間の条件で曝露されており、波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１８０ｄＢ／ｋｍ以下であり、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって曝露したときの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下であってもよい。
　本発明によれば、耐水素特性が優れたアルカリ金属元素添加コア光ファイバを製造することができる。
熱拡散工程を説明する概念図である。
　本発明の実施形態が、以下において、図面を参照して説明される。図面は、説明を目的とし、発明の範囲を限定しようとするものではない。図面において、説明の重複を避けるため、同じ符号は同一部分を示す。図面中の寸法の比率は、必ずしも正確ではない。
　耐水素特性とは、水素分子に対する光ファイバの伝送損失の安定性を表すものであって、光ファイバにおける長期信頼性の項目の一つである。光ファイバ敷設後に数年以上の長期間をかけて、ガラス部の周りの被覆材や光ファイバ中の金属等から発生する水素ガスが、光ファイバのガラス部に徐々に浸透して反応し、ＯＨ基や点欠陥が発生し、伝送損失が増加する場合がある。加速試験として、製造した光ファイバと水素との反応性について温度・水素分圧・時間に対する各依存性を調査することによって、光ファイバの使用環境下における耐用年数での水素との反応による伝送損失の増加を推定することが可能である。
　アルカリ金属元素添加コア光ファイバでは、ＳｉＯ２を主成分とする石英ガラスネットワーク中での移動度が比較的大きなアルカリ金属元素が添加されているので、石英ガラスネットワークが切断されやすく、例えば非架橋酸素中心等の点欠陥が発生し易い。したがって、アルカリ金属元素添加コア光ファイバは、純石英コア光ファイバと比べて耐水素特性が劣化する場合がある。
　本発明者は、更に、アルカリ金属元素添加コア光ファイバでは波長１５００ｎｍ帯から長波長側にかけて徐々に漸増する新たな伝送損失増加が発生することを見出した。このように、アルカリ金属元素添加コア光ファイバにおいて、長期信頼性の一つである耐水素特性が劣化する可能性があるという課題があった。
　本発明の実施形態の重水素処理光ファイバ製造方法は、母材作製工程、線引工程、曝露工程を備えて、アルカリ金属元素添加コア光ファイバを製造する。母材作成工程は、順に、乾燥工程、熱拡散工程、縮径工程、エッチング工程、中実化工程を含み、アルカリ金属元素が添加されたコアを有する石英ガラス系の光ファイバ母材を作製する。線引工程は、この光ファイバ母材を線引して光ファイバを作製する。曝露工程は、この光ファイバを重水素ガス雰囲気に曝露する。
　図１は、熱拡散工程を説明する概念図である。石英系ガラスパイプ１は、１００原子ｐｐｍのＣｌ元素と６,０００原子ｐｐｍのＦ元素とを含み、その他の添加剤の濃度が検出下限界（１ｐｐｍ程度）以下であり、外直径が３２ｍｍであり、内直径が１５ｍｍである。ガラスパイプ１の一端にハンドリングガラスパイプ５を接続し、ハンドリングガラスパイプ５の一部を原料溜めとして使用し、その原料溜めにアルカリ金属塩原料（ＫＢｒ）３を設置する。なお、ガラスパイプ１の一部を原料溜めとして使用してもよい。
　熱拡散工程に先立つ乾燥工程では、キャリアガスとして３ＳＬＭ（標準状態に換算して３Ｌ／分）の乾燥窒素（露点が－７６℃以下）を原料溜めに導入しながら、外部熱源（電気炉）２によって原料溜めの外部を温度５００℃に加熱する。この状態を３０分間維持することで、原料溜めのアルカリ金属塩原料３を乾燥する。乾燥工程における原料溜めの外部の温度は、２７０℃以上で、原料アルカリ金属塩の融点未満、好ましくは５５０℃以下である。
　熱拡散工程では、原料溜めの温度を８６０℃に調整し、キャリアガスとして１ＳＬＭの乾燥酸素を原料溜めおよびガラスパイプ１に導入しながら、ガラスパイプ１の外表面を、その温度が２０００℃になるように外部熱源（酸水素バーナ）４により加熱する。このとき、酸水素バーナを３０ｍｍ／ｍｉｎの速さで移動させ、これを合計１５回実施することで、カリウムをガラスパイプ内表面に拡散・添加させる。更に、ガラスパイプ１を酸水素バーナ４により加熱しながら内径が４ｍｍ直径程度になるように縮径する（縮径工程）。
　縮径工程の後、ガス供給部からＳＦ６およびＣｌ２をガラスパイプ１に供給しながら、ガラスパイプ１を酸水素バーナ４で温度２０００℃に加熱する(エッチング工程)。これにより、内表面が５ｍｍ直径程度となるまでガラスパイプ１の内表面が気相エッチングされる。
　エッチング工程の後、ガラスパイプ１を、パイプ内の内圧が絶対圧力で１００ｋＰａ程度になるように排気しながら、酸水素バーナ４で温度１４００℃程度になるように加熱する(中実化工程)。これにより、ガラスパイプ１を中実化して、外直径が２５ｍｍ程度のアルカリ金属添加ガラスロッドを得る。
　中実化工程の後、ガラスロッドの外部をＯＨ基がなくなるまで十分に（具体的には、外直径が中実化後の７０％程度以下になるまで）研削して、これを第一コアとする。この第一コアの外側に、第一コアの径の３倍程度である径の第二コアを設ける。第二コアは、Ｃｌが平均で６,０００ｐｐｍ添加され、その他の添加剤が１ｐｐｍ以下であるような石英系ガラスからなる。
　第一コアおよび第二コアをあわせてコア部とし、更にその外側に第一クラッド部となるＦ元素が添加された石英系ガラスを合成する。第二コアと第一クラッド部との相対屈折率差（（第二コア屈折率－第一クラッド部屈折率）／第二コア屈折率）は最大で０.３３％程度である。更に、その外側に、第二コアとの相対屈折率差（（第二コア屈折率－第二クラッド部屈折率）／第二コア屈折率）が０.２３％程度であるＦが添加された石英系ガラスを第二クラッド部として合成して、これを光ファイバ母材とする。
　光ファイバ母材のコアは、アルカリ金属および塩素元素を各々平均１０００原子ｐｐｍ以上含むが、その他のＧｅ、Ａｌ、ＰやＦｅ、Ｎｉ、Ｃｕといった遷移金属などの濃度が０.５原子ｐｐｍ以下と、これらを実質的に含まないことが望ましい。また、光ファイバ母材のコアは、フッ素原子を含んで良い。このとき、コア中におけるフッ素元素の最大濃度は２００原子ｐｐｍ以下であることが望ましい。このようにすることで、光ファイバの伝送損失を０.１８ｄＢ／ｋｍ以下に低くすることが可能である。
　また、この場合、光ファイバ母材のクラッド部としてはＦが添加された石英系ガラスを用いて、クラッド部の屈折率をコア部の平均屈折率より低くすることが望ましい。また、光ファイバ母材のコアは、ピーク値で５００原子ｐｐｍ以上の濃度のアルカリ金属元素を含むと良い。この光ファイバ母材を用いて製造される光ファイバの波長１５５０ｎｍでの伝送損失を０.１７ｄＢ／ｋｍに低くすることが可能である。
　線引工程では、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを作製する。この光ファイバは、平均濃度０.５原子ｐｐｍ以上のアルカリ金属元素（カリウム）を含むコア領域と、該コア領域を取り囲むクラッド領域とを有する。この光ファイバの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失は、０.１８０ｄＢ／ｋｍ以下、０.１７０ｄＢ／ｋｍ以下、更には０.１６０ｄＢ／ｋｍ以下と低伝送損失で、諸特性は表1のとおりである。このような光ファイバは、特に長距離光通信の光伝送システムの光伝送路として好適に用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、ケーブルカットオフ波長は、１５３０ｎｍ以下であると良く、ラマン増幅に用いるポンプ波長となる１４５０ｎｍ以下であると更に良く、また、標準的なシングルモードファイバと同様に１２６０ｎｍ以下であってもよい。なお、コア部の直径は５～１５μｍ程度であり、コア部とクラッド部の相対屈折率差（（コア部屈折率－クラッド部屈折率）／コア部屈折率）は０.１～０.７％程度である。光ファイバにおけるガラス部の外周の直径は１１０～１５０μｍ程度であってよく、樹脂によって被覆された光ファイバの外周の直径は２００～３００μｍ程度であると良い。
　曝露工程では、光ファイバを重水素ガス雰囲気に曝露する。曝露工程の際の条件として、温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気とし、（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上とする。曝露工程は複数回に分けて実施してもよく、（重水素ガス分圧）×（曝露時間）の合計値を５０kPa・hour以上とする。より好ましい曝露条件として、重水素ガス分圧を５ｋＰａ以下、温度を８０℃以下、または、曝露時間を２００時間以下とする。曝露工程を経た結果、光ファイバは、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって放置したときの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下となる。このように、耐水素特性が優れたアルカリ金属元素添加コア光ファイバを製造することができる。
　以下では、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間（３０日間）にわたって光ファイバを放置したときの伝送損失増加量を、単に「伝送損失増加量」という。曝露工程の有無、曝露工程の重水素ガス分圧、曝露工程の処理温度および曝露工程の処理時間それぞれに関して、アルカリ金属元素としてカリウムを含むコアを有する光ファイバの伝送損失増加量を評価するために行った実験の結果を説明する。
　曝露工程の有無に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価手順および結果は以下のとおりである。
(1) 濃度２原子ｐｐｍのカリウムを含むコアを有する長さ７ｋｍの光ファイバを２本準備した。
(2) 一方の光ファイバについては、重水素ガス分圧２ｋＰａ，処理温度４０℃および処理時間９６時間の曝露工程を行い、その後、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている重水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。他方の光ファイバについては、曝露工程を行わなかった。
(3) これら２本の光ファイバそれぞれの伝送損失（初期伝送損失）を測定した。
(4) これら２本の光ファイバについて、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間（３０日間）にわたって放置し、その後、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(5) これら２本の光ファイバそれぞれの伝送損失（水素処理後伝送損失）を測定した。
(6) これら２本の光ファイバそれぞれについて水素処理後伝送損失から初期伝送損失を差し引くことで伝送損失増加量を求めた。
　表２は、曝露工程の有無に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価結果を纏めたものである。表２には、波長１５５０ｎｍでの伝送損失増加量、波長帯域１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍでの伝送損失増加量の最大値、波長帯域１５６０ｎｍ～１６２０ｎｍでの伝送損失増加量の最大値、および、波長１３８０ｎｍでの伝送損失増加量、それぞれが示されている。何れの波長においても、曝露工程を行った光ファイバの方が伝送損失増加量は小さかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　曝露工程の重水素ガス分圧に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価方法および結果は以下のとおりである。
(1) 濃度０.５原子ｐｐｍのカリウムを含むコアを有する長さ７ｋｍの光ファイバを５本準備した。
(2) これら５本の光ファイバについて曝露工程を行った。曝露工程の重水素ガス分圧を各々１、２、４、６、１０ｋＰａとした。曝露工程の処理温度を共通の４０℃とした。曝露工程の処理時間を共通の９６時間とした。曝露工程の後、これら５本の光ファイバについて、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている重水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(3) これら５本の光ファイバそれぞれの伝送損失（初期伝送損失）を測定した。
(4) これら５本の光ファイバについて、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間（３０日間）にわたって放置し、その後、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(5) これら５本の光ファイバそれぞれの伝送損失（水素処理後伝送損失）を測定した。
(6) これら５本の光ファイバそれぞれについて水素処理後伝送損失から初期伝送損失を差し引くことで伝送損失増加量を求めた。
　表３は、曝露工程の重水素ガス分圧に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価結果を纏めたものである。表３から、重水素ガス分圧が２ｋＰａ以上であれば伝送損失増加量を十分に小さく抑えることができることが判る。なお、重水素ガスの爆発下限界は５ｋＰａであるので、この観点からは、重水素ガス分圧は５ｋＰａ以下であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　曝露工程の処理温度に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価方法および結果は以下のとおりである。
(1) 濃度２０原子ｐｐｍのカリウムを含むコアを有する長さ７ｋｍの光ファイバを５本準備した。
(2) これら５本の光ファイバについて曝露工程を行った。曝露工程の重水素ガス分圧を共通の２ｋＰａとした。曝露工程の処理温度を各々１０、２０、４０、６０、８０℃とした。曝露工程の処理時間を共通の９６時間とした。曝露工程の後、これら５本の光ファイバについて、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている重水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(3) これら５本の光ファイバそれぞれの伝送損失（初期伝送損失）を測定した。
(4) これら５本の光ファイバについて、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間（３０日間）にわたって放置し、その後、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(5) これら５本の光ファイバそれぞれの伝送損失（水素処理後伝送損失）を測定した。
(6) これら５本の光ファイバそれぞれについて水素処理後伝送損失から初期伝送損失を差し引くことで伝送損失増加量を求めた。
　表４は、曝露工程の処理温度に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価結果を纏めたものである。表４から、処理温度が２０℃以上（好ましくは４０℃以上）であれば伝送損失増加量を十分に小さく抑えることができることが判る。なお、処理温度を８０℃まで上げると、光ファイバの被覆が劣化して光ファイバの曲げ損失が悪化する恐れがあるので、この観点からは、処理温度は８０℃以下であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　曝露工程の処理時間に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価方法および結果は以下のとおりである。
(1) 濃度５原子ｐｐｍのカリウムを含むコアを有する長さ７ｋｍの光ファイバを６本準備した。
(2) これら６本の光ファイバについて曝露工程を行った。曝露工程の重水素ガス分圧を共通の２ｋＰａとした。曝露工程の処理温度を共通の４０℃とした。曝露工程の処理時間を各々１２、２４、４８、７２、９６、１２０時間とした。曝露工程の後、これら６本の光ファイバについて、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている重水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(3) これら６本の光ファイバそれぞれの伝送損失（初期伝送損失）を測定した。
(4) これら６本の光ファイバについて、温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間（３０日間）にわたって放置し、その後、ガラスと反応せずに分子としてガラス中に残っている水素を取り除くために、２週間以上にわたって室温で大気中に放置した。
(5) これら６本の光ファイバそれぞれの伝送損失（水素処理後伝送損失）を測定した。
(6) これら６本の光ファイバそれぞれについて水素処理後伝送損失から初期伝送損失を差し引くことで伝送損失増加量を求めた。
　表５は、曝露工程の処理時間に関する光ファイバの伝送損失増加量の評価結果を纏めたものである。表５から、処理時間が２４時間以上（好ましくは７２時間以上）であれば伝送損失増加量を十分に小さく抑えることができることが判る。なお、長時間にわたる曝露工程は光ファイバの生産性を下げるので、処理時間は２００時間以下であることが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
本発明の光ファイバは海底ケーブル用として好適である。
特開２００３－２６１３５１号公報 特表２００５－５３７２１０号公報 米国特許出願公開第２００６／０１３０５３０号明細書 特表２００７－５０４０８０号公報 特表２００８－５３６１９０号公報 特表２０１０－５０１８９４号公報 特表２００９－５４１７９６号公報 特表２０１０－５２６７４９号公報 国際公開第９８／００２３８９号 米国特許第５１４６５３４号明細書
Y. Chigusa et al., J. LIGHTWAVE TECHNOL. 23, NO.11 (2005): 3541-3550. M. Kuwazuru et al., J. LIGHTWAVE TECHNOL. 6, NO.2 (1988): 218-225. K. Noguchi et al., J. LIGHTWAVE TECHNOL. 3, NO.2 (1985): 236-243.

Claims (16)

  1. 　光ファイバ母材を線引して、平均濃度０.５原子ｐｐｍ以上のアルカリ金属元素を含むコア領域と該コア領域を取り囲むクラッド領域とを有する石英ガラス系の光ファイバを作製し、
    　前記光ファイバを、温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気に（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上の条件で曝露する
    ことを含む重水素処理光ファイバの製造方法。
  2. 　前記重水素ガス分圧が５ｋＰａ以下である
    請求項１に記載の重水素処理光ファイバ製造方法。
  3. 　前記温度が８０℃以下である
    請求項１または２に記載の重水素処理光ファイバ製造方法。
  4. 　前記曝露時間が２００時間以下である
    請求項１～３の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ製造方法。
  5. 　アルカリ金属元素の濃度の平均値が０.５原子ｐｐｍ以上であるコア領域と、
    　前記コア領域を取り囲むクラッド領域と
    を有する石英ガラス系の重水素処理光ファイバであって、
    　温度２０℃以上の重水素ガスを含む雰囲気に（重水素ガス分圧）×（曝露時間）が５０kPa・hour以上の条件で曝露されており、
    　温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって放置したときの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下である重水素処理光ファイバ。
  6. 　前記コア領域における塩素元素の濃度の平均値が１,０００原子ｐｐｍ以上である
    請求項５に記載の重水素処理光ファイバ。
  7. 　前記コア領域におけるフッ素元素の濃度の最大値が２００原子ｐｐｍ以上である
    請求項５または６に記載の重水素処理光ファイバ。
  8. 　前記コア領域における遷移金属元素および典型金属元素の濃度が０.５原子ｐｐｍ未満である
    請求項５～７の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  9. 　前記アルカリ金属元素がカリウムである
    請求項５～８の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  10. 　波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１８０ｄＢ／ｋｍ以下である
    請求項５～９の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  11. 　前記アルカリ金属元素の濃度の平均値が１００原子ｐｐｍ以下である
    請求項５～１０の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  12. 　温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって曝露したときの波長範囲１５３０ｎｍ～１５７０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下である
    請求項５～１１の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  13. 　温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって曝露したときの波長範囲１５６０ｎｍ～１６２０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下である
    請求項５～１２の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  14. 　温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって曝露したときの波長１３８０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.０１ｄＢ／ｋｍ以下である
    請求項５～１３の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  15. 　温度８０℃で分圧１０１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に２０時間にわたって放置したときの波長１３８０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.２ｄＢ／ｋｍ以下である
    請求項５～１４の何れか１項に記載の重水素処理光ファイバ。
  16. 　アルカリ金属元素の濃度の平均値が０.５原子ｐｐｍ～１００原子ｐｐｍであるコア領域と、
    　前記コア領域を取り囲むクラッド領域と
    を有する石英ガラス系の重水素処理光ファイバであって、
    　前記コア領域における塩素元素の濃度の平均値が１,０００原子ｐｐｍ以上であり、
    　前記コア領域における遷移金属元素および典型金属元素の濃度が０.５原子ｐｐｍ未満であり、
    　温度４０℃～８０℃で分圧１ｋＰａ～５ｋＰａの重水素ガスを含む雰囲気に曝露時間２０時間～２００時間の条件で曝露されており、
    　波長１５５０ｎｍにおける伝送損失が０.１８０ｄＢ／ｋｍ以下であり、
    　温度２５℃で分圧１ｋＰａの水素ガスを含む雰囲気に７２０時間にわたって曝露したときの波長１５５０ｎｍにおける伝送損失の増加が０.００３ｄＢ／ｋｍ以下である
    重水素処理光ファイバ。
     
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6048105B2 (ja) * 2012-12-12 2016-12-21 住友電気工業株式会社 光ファイバ製造方法および光ファイバ
JP7073739B2 (ja) * 2018-01-24 2022-05-24 住友電気工業株式会社 光ファイバの製造方法
CN112634994A (zh) * 2021-01-18 2021-04-09 杭州永特信息技术有限公司 一种光纤氘气处理用氘气浓度与处理时间的组合制定方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146534A (en) 1991-11-12 1992-09-08 At&T Bell Laboratories SiO2 -based alkali-doped optical fiber
WO1998002389A1 (en) 1996-07-16 1998-01-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ultralow-loss silica glass and optical fibers made using the same
JP2003261351A (ja) 2002-03-07 2003-09-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバおよび光ファイバの処理方法
JP2005170690A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ及びその製造方法
WO2005062088A1 (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Fujikura Ltd. 光ファイバの処理方法及び光ファイバ処理装置
JP2005537210A (ja) 2002-08-28 2005-12-08 コーニング インコーポレイテッド 低損失光ファイバおよびその製造方法
US20060130530A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Anderson James G Method of doping silica glass with an alkali metal, and optical fiber precursor formed therefrom
JP2007504080A (ja) 2003-08-29 2007-03-01 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバおよびその製造方法と装置
JP2008536190A (ja) 2005-04-14 2008-09-04 コーニング インコーポレイテッド アルカリおよびフッ素がドープされた光ファイバ
JP2009541796A (ja) 2006-06-21 2009-11-26 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバ
JP2010501894A (ja) 2006-08-24 2010-01-21 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバ
JP2010526749A (ja) 2007-05-07 2010-08-05 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含む光ファイバー

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002187733A (ja) * 2000-12-14 2002-07-05 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ母材の製造方法および光ファイバの製造方法
US6904772B2 (en) * 2000-12-22 2005-06-14 Corning Incorporated Method of making a glass preform for low water peak optical fiber
CN101506703A (zh) * 2006-08-24 2009-08-12 康宁股份有限公司 含碱金属氧化物的光纤
US7489850B1 (en) * 2007-10-30 2009-02-10 Corning Incorporated Phosphorous and alkali doped optical fiber
FR2943337B1 (fr) * 2009-03-20 2011-12-23 Draka Comteq France Procede de traitement de fibres optiques au deuterium
JP2012162410A (ja) * 2011-02-03 2012-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバ母材製造方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146534A (en) 1991-11-12 1992-09-08 At&T Bell Laboratories SiO2 -based alkali-doped optical fiber
WO1998002389A1 (en) 1996-07-16 1998-01-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Ultralow-loss silica glass and optical fibers made using the same
JP2003261351A (ja) 2002-03-07 2003-09-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ファイバおよび光ファイバの処理方法
JP2005537210A (ja) 2002-08-28 2005-12-08 コーニング インコーポレイテッド 低損失光ファイバおよびその製造方法
JP2007504080A (ja) 2003-08-29 2007-03-01 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバおよびその製造方法と装置
JP2005170690A (ja) * 2003-12-08 2005-06-30 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ及びその製造方法
WO2005062088A1 (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Fujikura Ltd. 光ファイバの処理方法及び光ファイバ処理装置
US20060130530A1 (en) 2004-12-21 2006-06-22 Anderson James G Method of doping silica glass with an alkali metal, and optical fiber precursor formed therefrom
JP2008536190A (ja) 2005-04-14 2008-09-04 コーニング インコーポレイテッド アルカリおよびフッ素がドープされた光ファイバ
JP2009541796A (ja) 2006-06-21 2009-11-26 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバ
JP2010501894A (ja) 2006-08-24 2010-01-21 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含有する光ファイバ
JP2010526749A (ja) 2007-05-07 2010-08-05 コーニング インコーポレイテッド アルカリ金属酸化物を含む光ファイバー

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. NOGUCHI ET AL., J. LIGHTWAVE TECHNOL, vol. 3, no. 2, 1985, pages 236 - 243
M. KUWAZURU ET AL., J. LIGHTWAVE TECHNOL., vol. 6, no. 2, 1988, pages 218 - 225
See also references of EP2889275A4
Y. CHIGUSA ET AL., J. LIGHTWAVE TECHNOL., vol. 23, no. 11, 2005, pages 3541 - 3550

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