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    公开号:WO1987007593A1
    申请号:PCT/JP1987/000088
    申请日:1987-02-12
    公开日:1987-12-17
    发明作者:Gotaro; Tanaka；Hiroshi; Yokota；Shigeru; Tanaka；Hiroo; Kanamori；Hiroshi; Suganuma
    申请人:Sumitomo Electric Industries, Ltd.；
    IPC主号:G02B6-00
    专利说明:
    [0001] 一 一
    [0002] 明 細 香
    [0003] 3feファイバ用母材の製進方法
    [0004] 技術分野
    [0005] 本発明は、 光プアイパ^母材の製遣方法に闉し、 特に徉しくほ、 少なく とも 1 , 5 /^蒂に零分教法 持つようなシングル ード
    [0006] V 7ィパの製造に適したガラス母材の ¾逸方法に関するものである, 背景技術
    [0007] 石英茶ガラスファイバにおける伝；¾¾失は、 光の渙長が 1 . 5〜 1 . 6 の領域において、 最小となる。 したがって、 光ファイバを 用いた伝送シスチムにおいて、 中雜間隔も最大にしょうとすれば、 渙長が上記の 1 , 5 / «帯にある光奁用いる必要がある。
    [0008] 1 . 5 a帯の光を用いた場合に、 高い伝送速度で情報を送るには， マルチ ードププィパよりもはるか 広い伝; 裕域も持つ、 シング ル乇 ト'プ 7ィバが用いられる。 そして、 非常に高い伝送速度で情 報を送ろうとすれば、 使用する光の波袅において、 ファイバの分敫 効果を最小にする必要がある。
    [0009] 現在、 通常に用いられている渙莨 1 . 3 ^用のシングルモード ファイバは、 法長 1 . 3 付近で材料分骹と構逞分敢が相殺され、 分散和が奪となるように設十されている。
    [0010] 1 . 5 ^ s帯でシングルモードプアィパも使用し、 かっこの狻長に おいて分餃 小さくするには、 二つの方法がある。 その一つは、 フ ィバ構遣を 1 . 5 a帯で零分教となもように設計することであり、 もう一つの方法は 1 . 5 ¾畨の使 浚袅で、 非常に狭いスぺクトル 巾を持つ光源を用いることである。
    [0011] 前記二つの方法の内、 筘者により 1 . 5 掙での分散も小さく し ようとすると、 光プアイバの屈折率分布を特定のプロフィルにする 必要がある。 そのような屈折率分布の代表的な例奁、 第 1図 A、 B Sぴ Cに示す。
    [0012] 第 1 I¾A及び Cは、 1 , 5 /^蒂及ぴその近钧のより広い法袅域で 低分散となる屈折率分布の判である。 このような鹿折率分布を持つ 光ファイバは、 他の法桌でも有利に用いることができ、 波長多重伝 送等の面でさらに有利である。，
    [0013] 第 1図のような屈折率分布も肓する光フアイバも作成する方法と しては、 従来、 MCVD法 （Modified Chemical Vapor Deposi tion Methodo 内付け CVD法;)、 OVD法 (Outside V por De position Methodc 外付け C V D法）が知られている。 これらの方 法に閧しては、 それぞれ、 例えば米国特許第 4,504,299号お よび米国特 第 3 , 775,075号も参照することができる。 これ ら特許の開示を参照として本明钿畲に粗み入れる。
    [0014] これらの方法は、 ώ発材の内壁あるいは外檗に、 径方向に、 屈折 率の異なる多数のガラス後粒子堆積廣を黼次旮成してゆき、 新定の 屈折率分布を形成した後、 得られた管状プリフォームをコラ ブス することにより円拄挣ブリフォームに加工して、 锒引用ガラス母材 も作成している。
    [0015] これらの従来法により、 比 |¾的恃性の良いプアィバを得ることが できるが、 1 2 程 のファイバ外径に対して、 屈折率 を変える必要がある屑は中心茚の搔約 1 0 ;^と、 その領域が狭く、 このおめ屈折率分布を精度よく形成することはかなり難しか た。 また以上の方法は、 屈折率分布を形成した管状プリフォ ムをコラッ ブスして Μ柱棒状プリフォームに加工する時に、 屈折率調整用添加 剤 （ド一パント） が管内壁より揮散し葛く、 これにより円柱棒状ブ リフオーム中心部の屈折率分布がゆがめもれるという欠点があつた。 また、 従来の V A D法 (V apor P hase Axial D eposition Me thod。 気相轴付け法） （例えば、 特公昭 5 6 - 3 3 8 2 7号公報參 照） では、 第 ί図 A〜Cのように、 屈折率分布に梭敎の極大点、 " 小点杏持つフ 7ィバプリプ矛 厶を合成することは比皎旳困齄であつ 発明の開示
    [0016] 本発明は、 第 1図 A〜 Cに示したような屈折率分布をもつ光フア ィパ母材を、 上記した従来法のような欠点なく、 製逢する方法を提 供せんとするものである。
    [0017] 本発明は、 中心袖のまわりに軸対称に形成された JS折牢分布も有 する円管状ガラス体 *作成し、 别途 VAD法により中心軸のまわり に対称に形成された鹿折率分布も有する円柱体を作成して、 該円拄 体も斩定瘙に延伸加工して延伸棒とした後、 上記円管状ガラス内に 該延伸棒を掙入して加熱溶着して一体化する工程を含むことも とする光プアィパ用母材の製造方法である。
    [0018] 本発明では、 中心轴のまわりに軸対称に ア Sび第 1クラ ' y ドに 相当する鹿折率分布 *有するガラス棒も VAD法により作成し、 該 ガラス棒 *延伸加工することによりその外径を钿くし、 これを前紀 のように中心袖のまわりに同心円状の屈折率分布を持つガラス管に 掙入し、 加熟により一体化処理して光ファイバ母材とするものであ も。
    [0019] 屈折率分布を中心軸のまわりに厚み方向に同心 R伏に形成したガ ラス管の作成法としては、 通常の MCVD法又は OVD法を用いて 作成する；：とができる。 好ましくほ S常の VAD法により第 に示す様な籐折率分布も有するガラス棒を作成し、 中心軸のまわり に穴開け加工もすることにより、 第 2図 Bに示すような屈折率分布 も有するガラス管も作成する。 屈折率の分布もっけるおめの添加剤 としては Ge02、 弗索等も用いることができる。
    [0020] ここで通常の VAD法としては、 第 8図に示すように、 ガラス原 料ガスも酸水索炎又はプラズマ炎等の火炎 3 , 3·中に導入して、 ガ ラス後粒子 *生成させ、 該ガラス激粒子を矢印のように回転しつつ 上方へ移動する出発材 1の周翻に堆積させて、 ガラス後粒子堆锛体 を得る方法がある。 該堆癀体は次いで加熱 耪して透明ガラス母材 とする。 なお、 第 8図は 2本のパ ナ 4 ,4'を用いる伊 示してい る。 VAD法の詳细ほ、 例えば米国特許第 4 , 2 24 , 046号、 同 第 4 , 3 6 7 , 035号、 同第 4 , 345 93 8号などに記載されて いる。 これら特杵の開示 参照として本明細害に粗み入れる。
    [0021] ガラス棒の中心袖のまわりに穴を開けるにほ、 従来から知られて 一 - いる方法も採用すればよい。 おとえば、 超 *拔穴開け法、 レーザ一 法、 H Pエッチング法、 ドリル法などが採用できる a
    [0022] ガラス管に揮入するガラス円柱体の延伸ば、 常褰の方法により、 好ましくは水分 *含まない雰囲気中で、 ガラス円柱体も加熱して、 行えばよい。 加熱稼としては、 抵抗炉、 プラズマ炎などを用いる。 延伸した円柱体をガラス管に押入した後、 加熟して、 ガラス管を 3ラップスして、 延伸した円柱体に触着させて一体化し、 光フアイ バ母材を得る。 ラップスは、 管内に晚水用ガス （例えば、 G 、 S 0 C 、 S i F *など） を豳しなが 、 ガラス诠外部も約 1 7 ϋ U 〜2 0 0 0 eC加熱してガラス管を収縮させ、 饅終的にガラス管を'ガ ラス円柱体と飨着させる。 ガラス管の収輙に際しては、 内 δ Ο ϋΐηΗ , Ο攆度の滅圧にしながら行うと、 溶着が容易 なる。 コ ラ プスは、 従来のロ ドーイン一チューブ法の手瓶 従って行う ことができ、 例えば特開昭 6 1— 1 1 7 1 2 6号、 同特開昭 6 1一 2 2 7 9 3 8 公糠 *参照することができる。 ガラス管のコラ プスに先立ち、 ガラス管内面もェ チングして おくのが好ましい。 エッチング用ガスとしては、 従来用いられてい るハロゲン系化合物、 ^えば S F ,、 と酸素との混合物が好ま しく用いられる。 エ チング港度は、 約 1 2 0 8 0 O ;であ る 0
    [0023] 本発明において 、 プアィパの中心郯を構成する郎分 （R柱榉：） を、 V A D法によ；？て作成するため、 ファイバ中心部の屈折率分布 がコラップス工程の揮散による釤響を受けず、 したがってこれによ り廣折率分布がゆがめられることほない。 また、 斩定の屈折率分希 を形成したガラス母材を延伸加工して細怪ガラス πッ ドとして使用 するために、 シングル ¾ ドプアィパのコア部という小煩域での屈 折率分布が、 V A D法により得たガラス体の延伸前の分布精度で得 られ、 極めて髙精度につけることができる。 したがって、 本発明に よれば径方向で複雑な屈折率分布形状、 例えば極大点， 極小点が複 数錮 ώるような屈折率分布を、 比皎的単純な工程の組合せで、 かつ 少ないェ饈敎にて、 形成することが可能となる。 よって従来法で精 崈に作成することが困黪であつた例えば第 1 ®A~Cのような腐折 率分布も容易に実現でき、 少なくとも 5#Ji帯で零分飲のシング ル ドファイバ用ガラス母材を有利に製造できる。
    [0024] 発明も実施するための最良の 穢
    [0025] 実施例 1
    [0026] 第 8図に示すような 2本パーナ方式の VAD法によりガラス翁粒 子 *会成し、 これを癍桔することで第 2図 Aに示すような径方向超 折率分布を有し、 また第 1表の（1)に示す繒元をもつガラス棒を作 成した。
    [0027] 第 1 表
    [0028]
    [0029] このガラス棒の中心郞に、 超眘拔穴開け槺で内径 &jnmの穴を開け， 内壁も洗浄した後、 このガラス管を加熱しながら管内に SFe ¾ す ;とで気相エッチング処理も行った。 このガラス管の径方向の屈 折率分布を第 2図 B 示す。
    [0030] —方、 上記と同様な 2本パーナ方式の VAD法により、 第 3図に » M - 示すような径方向屈折率分布を有し、 また第 1奔の（2〉に示す讅元 ^もつガラス棒も作成した。
    [0031] 得られたガラス棒を抵抗炉加熱により外径 6龍に延伸加工し、 前 13で得られたガラス管の中にこの延伸ガラス棒を掙入し、 1 600 でで SFeも 300ifi/min> C を 200ιβ/ιηίη> 酸索も 300
    [0032] で流しながら、 界面も潦浄な状 SSに保持しつつエ チング し、 次いで C£,を 30 で流しながら 1 76 O ^^ y ブスして加熱溶着した。
    [0033] 以上により第 4図に示すような屈折率分布を有するガラス棒が得 られた。 これをさらに加熱延伸し、 石英ガラス管を被せて光フ イ パ用母材とし、 雜引機にて光ファイバに線引した。
    [0034] 得られたシングル ドプ yィパの特性は、 スポ"ソ トサイズが 1 ϋ Μ, カ トオフ波長が 1.20 i 零分歉波長が 1.548 《 であり、 まお法畏1 , 55 #aにおける伝送援失は 0. 25dB/bi であった。 実施刺 2.
    [0035] 2本パ ナ方式の VAD法により、 コア組成が Geo,— Si 0,、 クラジ ド組成が SiOsのスート体を作成し、 これを^拮炉に入れ、 まずへリウム * 1 5β/ιηίιιで流しながら 1 200でまで昇温し、 次 いで SFPを 1 0 Οϋίβ/niJiおよびヘリウムも 1 52/oiiJiで流しなが ら 1 200 で 3時藺加熟し、 さらにヘリゥムのみを 1 5β/ΐπίίιで 流しながら 1.5時間かけて 1 20 O !から 1 500eCに昇温し、 1 500でで 0.5時閱保持して、 第 1表の（3)に示す猪元を持つ ガラス棒も作成した。
    [0036] 以上に述ぺたガラス棒以外は実施^ 1と同様な方法によりガラス 管も作成し、 これらを用いて光ファイバを作成した。 VADで作成 したガラス棒 aぴガラス管の加熱翁着後のガラス棒の屈折率分布を 第 5図に示す。 得られたプアィパの恃性は、 スポッ トサイズが 1 0 カ^ トォプ拔袅が 1 , 20 #«、 奪分敉诠袅が 1.54 で あり、 又、 1 , 55 /zaでの伝逸揖失ほ、 0. 23dB/kaであった。 実施例 3
    [0037] 2本パーナ方式の V AD法により、 ア耝成が GeO I— Si 0,、 クラ ド耝成が SiO,のスート体を形成し、 これを ¾拮炉に入れて 加熱処理する こプッ索添加剤として S〖F*ガスを 1.3fi/iin ヘリウムガスを ί 0≤/ftinで導入することにより、 第 1表の（ に 示す諸元を持つ ラス棒 作成した。 垓ガラス津の中心郎に超音诠 穴開け機で内径 1 5 の穴を開け、 内 ¾を洗浄した後、 SF,ガス により気相エッチング処理も行い、 さらに外 16 mm 加熟廷伸し † ί専られおガラス管の 方向屈折率分布も第 6図に示す。
    [0038] 方、 以上に述べた VAD法でコア， クラッ ド比を変え、 また焼 桔時の SiP*ガスとヘリウムガスの導入条件もそれぞれ 0 , 06β/ miaと 2 Οβ/minに変えることで、 第 1表の（5 )に示す绪元ももつ ガラス棒を作成し、 外径 7 に延伸し、 iUIEで得られたガラス管中 にこの延俾^ラス棒を掙入し、 実施 1の場合と同樺の方法で加鹓 溶着してガラス棒とした。 以上で得られたガラス禅に石英ガラス管 を被せて光フ 7ィバ用母材とし、 轅引檁にて光フ 7ィパに線引しお。 得られたシングルモードフ yィバの腐折率分布 ¾ぴその諸元を第 7図及ぴ第 2表に示す。 表中、 △ 、 厶 、 厶， +、 厶¾一は、 それ れ外側クラッド餍の屈折率値に対する比屈折率 *示す。
    [0039] またこのプアィパの霖分散波長は 1 , 3 2 sと 1 . 5 あり、 その間の広い波長域で分敢値が 5 e/kra nm以下という良好な特性 も示した。
    [0040] 第 表 本発明ほ、 少なくとも 1 . 帯で使用しうるシングル ¾一 ドファイバ用母材を、 届折率分布の精度良く、 また複雑な屈折率構 造のものを比铰的単純で少ない工程数で製造できる。 これにより伝 送損失のきわめて小きく、 まお少なくともし において奪分 飮となる侵れたシングルモ""ドファイバを得ることができる。 . 図面の簡単な^明
    [0041] 第 1図 A〜Cほ、 本発明により得る；：とのできるシングルモ ド プ yィパ 瘙方向における苗折 *分布例のグラフ、
    [0042] 第 2図 A ¾び Bは、 本発明の実施例 1の第 i表の（ί〉に示きれる ガラス棒、 及ぴ該ガラス棒を穴開け加工して得られたガラス管の、 径方向における屈折率分布のグラフ、
    [0043] 第 3図は、 実施例 1の第 1表の（2 )に示されるガラス棒の径方向 艇折率分布のグラフ、
    [0044] 第 4図は、 実施伊 J 1のガラス管と延伸ガラス棒を加鶊癣着して得 たガラス棒の柽方向屈折率分布のグラフ、
    [0045] 第 5図は、 本発明の実施例 2のガ ス管とガ ス棒を加熱溶着し て得たガラス津の搔方向の屈折率分布のグラフ、
    [0046] 第 6図は、 本発明の実施例 3の第 1表の（4〕に示されるガラス棒 よりガラス棒より加工して得られおガラス管の搔方向 β折 *分布の グラフ、
    [0047] 第 7H [は、 本発明の実施例 3より得られた先ファイバ断面の屈折 率分布のグラフ、
    [0048] 第 8図は、 通常の VAD法の模式的 S明図である。
    权利要求:
    Claims講求の IS囲
    1 . 中心軸のまわりに軸対称に形成された篇折率分布も有する円 管伏ガラス体を作成し、 刖途 V A D法により中心軸のまわりに対称 に形成きれた屈折率分布を有する円柱体^作成して、 該円拴体を新 定锋に延伸加工して琏伸禅とした後、 上 IS円管状ガラス内に ¾延伸 捧を掙入して加熱溶著して一体化する工程も含むことを柃鎗とする 光プアィバ母材の軀逸方法。
    2 . 円管状ガラス体として、 V A D法にて作成した、 中心軸の まわりに対称に形成きれた屈折 *分布も有する、 円柱体ガラズ体の 中心軸を中 として穴 wけ加工も施しおものを用いる請求の範囲第 i項に記載の光フアイパ用母材の IS逸方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0276311A4|1988-10-06|
    AU583715B2|1989-05-04|
    CA1322851C|1993-10-12|
    EP0276311A1|1988-08-03|
    AU7029987A|1988-01-11|
    EP0276311B1|1990-08-22|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1987-12-17| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU US |
    1987-12-17| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1988-02-11| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1987901623 Country of ref document: EP |
    1988-08-03| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1987901623 Country of ref document: EP |
    1990-08-22| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1987901623 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP61/133761||1986-06-11||
    JP61133761A|JPH0753591B2|1985-08-14|1986-06-11|光フアイバ用母材の製造方法|DE8787901623A| DE3764459D1|1986-06-11|1987-02-12|Verfahren zur herstellung von basismaterial fuer optische fasern.|
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