(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
純石英ガラスの屈折率を基準とした比屈折率差Δｎ(ｒ)の分布が、
ｎ0×｛１−(ｒ／ａ)1.5｝≦Δｎ(ｒ)≦ｎ0×｛１−(ｒ／ａ)3.5｝
ただし、
ｎ0：比屈折率差の最大値(％)、
ｒ：中心軸からの距離(ｒ≦ａ)、
ａ：半径、
で表される関係を満たす第１のガラスロッドを用意し、
前記第１のガラスロッドの外周部を研削することにより、外周面における比屈折率差が純石英ガラスの屈折率を基準として０．２％以上０．３５％以下となる第２のガラスロッドを作製し、
前記第２のガラスロッドからコア領域が形成されるよう光ファイバを製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光ファイバの製造方法により製造された光ファイバ。
【請求項３】
純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．３５％以上１．５５％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．０３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項４】
純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．５０％以上１．６５％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．０７８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が３０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項５】
純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．７０％以上２．０％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．１４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【請求項６】
純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が２．４％以上２．６％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．１６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときの波長１．５５μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．７０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ、及び光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シングルモードファイバや分散シフトファイバ等の波長分散を補償するために分散補償ファイバが使用されている。波長分散を効果的に補償するためには、分散補償ファイバの波長分散は、負の値をとり絶対値が大きいと好ましい。これは、波長分散の絶対値が大きい程、使用する分散補償ファイバの長さが短く済み、システムの小型化が可能となるためである。さらに、分散補償ファイバによる分散スロープ補償率が１００％に近いと好ましい。これは、特に波長多重伝送システムに分散補償ファイバを用いる場合には、伝送帯域を拡大できるためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの調査研究の結果によれば、波長分散の絶対値が大きい、或いはスロープ補償率を１００％に近い値とし得る分散補償ファイバでは、曲げ損失が増大する傾向がある。そのため、このような特性を有する分散補償ファイバを光通信システムに適用すると、長波長域での損失が増大し、伝送帯域が制限されてしまうという問題があった。
【０００４】
所望の波長分散特性を実現しつつ、曲げ損失の増大に伴って伝送帯域が制限されてしまうのを防ぐため、コア領域の比屈折率差Δｎの最大値を大きくするとよい。しかしながら、この場合には伝送損失が増大する傾向がある。そのため、このような分散補償ファイバを使用すると、光通信システムの性能が低下してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、所望の波長分散特性が実現されるとともに、伝送損失の増加が抑止され、且つ曲げ損失が低減される光ファイバ、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ファイバの製造方法は、純石英ガラスの屈折率を基準とした比屈折率差Δｎ(ｒ)の分布が、比屈折率差の最大値をｎ0(％)、中心軸からの距離をｒ(ｒ≦ａ)、半径をａとしたときに、
ｎ0×[１−(ｒ／ａ)1.5]≦Δｎ(ｒ)≦ｎ0×[１−(ｒ／ａ)3.5]…式(１)
で表される関係を満たす第１のガラスロッドを用意し、第１のガラスロッドの外周部を研削することにより、外周面における比屈折率差が純石英ガラスの屈折率を基準として０．２％以上０．３５％以下となる第２のガラスロッドを作製し、第２のガラスロッドから光ファイバのコア領域が形成されるよう光ファイバを製造することを特徴とする。
【０００７】
上記の製造方法によれば、先ず、純石英ガラスの屈折率を基準とした比屈折率差が上記の式(１)の関係を満たすガラスロッドが用意される。次に、このガラスロッドが研削されて外周面での比屈折率差が純石英ガラスの屈折率を基準として０．２％以上０．３５％以下とされる。そして、このガラスロッドからコア領域が形成されるように光ファイバが製造される。そのため、製造された光ファイバのコア領域の比屈折率差は、コア領域の中心軸において最大となり、中心軸からクラッド領域に向かう方向に沿って減少し、コア領域とクラッド領域との界面で０．２％以上０．３５％以下といった値となる。その結果、波長分散の補償に好適な波長分散特性が確保されるとともに、曲げ損失が低減され、且つ伝送損失の増大が抑止される。
【０００８】
本発明に係る光ファイバは、上記の光ファイバの製造方法により製造されることを特徴とする。また、本発明に係る光ファイバは、上記の光ファイバの製造方法により製造され、純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．３５％以上１．５５％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．０３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が１０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．３０ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とすることができる。なお、波長分散は−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散スロープは−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．０３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であると好適である。
【０００９】
また、本発明の光ファイバは、上記の光ファイバの製造方法により製造され、純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．５０％以上１．６５％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．０７８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が３０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．３５ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴としてもよい。なお、波長分散は−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散スロープは−０．３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．０７８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であると好適である。
【００１０】
さらに、本発明の光ファイバは、上記の光ファイバの製造方法により製造され、純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が１．７０％以上２．０％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．１４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときに波長１．５５μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．４０ｄＢ／ｋｍ以下であると好適である。なお、波長分散は−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散スロープは−０．５０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．１４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であると好適である。
【００１１】
さらにまた、本発明の光ファイバは、上記の光ファイバの製造方法により製造され、純石英ガラスの屈折率を基準としたコア領域の比屈折率差の最大値が２．４％以上２．６％以下であり、波長１．５５μｍにおける波長分散が−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける分散スロープが−０．１６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であり、直径２０ｍｍの径に曲げたときの波長１．５５μｍにおける曲げ損失が５０ｄＢ／ｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける伝送損失が０．７０ｄＢ／ｋｍ以下であると好ましい。なお、波長分散は−１８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であり、分散スロープは−０．７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．１６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下であると好適である。
【００１２】
上記の光ファイバは様々な分散特性を有しており、且つ、これらの光ファイバでは、曲げ損失が低減されるとともに伝送損失の増大が抑止されている。このような光ファイバを用いれば、様々な光通信システムにおいて波長分散を効果的に補償し得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光ファイバの製造方法及びこの製造方法により製造される光ファイバの好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明においては、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、以下の説明において、比屈折率差は、特に断りのない限り、純石英ガラスが有する屈折率を基準とした値である。
【００１４】
図１は、本実施形態による光ファイバの製造方法を説明する図である。先ず、所定の比屈折率差分布を有するガラスロッド１が用意される(ステップＳ１)。ここで、所定の比屈折率差分布とは、比屈折率差をΔｎ(ｒ)、比屈折率差の最大値をｎ0（％）、ガラスロッド１の半径をａ、中心軸からの距離をｒ(ｒ≦ａ)とすると、
ｎ0×[１−(ｒ／ａ)1.5]≦Δｎ(ｒ)≦ｎ0×[１−(ｒ／ａ)3.5] …式(１)
といった式(１)で表される関係を満たす分布である。このような比屈折率差分布を有するガラスロッド１は、例えば、ＧｅＯ2等の屈折率増加剤が添加された石英ガラスからなり、ＶＡＤ法等により製造される。
【００１５】
図２(ａ)は、式(１)で表される比屈折率差分布を有するガラスロッド１の径方向の比屈折率差Δｎの分布の一例を示すグラフである。具体的には、同図に示す分布は、
Δｎ＝１．５×[１−(ｒ／ａ)2.0] (％)      ……  式(２)
のような比屈折率差分布である。図示の通り、このガラスロッド１の比屈折率差は、ガラスロッド１の中心軸において最大(１．５％)となり、中心軸から外周面に近づくに従って減少していき、外周面(ｒ/ａ＝±１)では０％となるよう分布している。
【００１６】
次に、このガラスロッド１の外周部をフッ酸(ＨＦ)溶液といったエッチング液により研削し、外周面での比屈折率差が０．２％以上０．３５％以下となったガラスロッド２を作製する。このとき、研削量は、研削後の外周面での比屈折率差の目標値(０．２％以上０．３５％以下)と上記の式(１)とに基づいて決定される。そして、この研削量と予備実験等から求めたエッチング速度とからエッチング時間が決定される。エッチング開始後、このエッチング時間が経過した時点でエッチングを停止させる。これにより、外周面での比屈折率差が目標とする値となったガラスロッド２が得られる(ステップＳ２)。
【００１７】
図２(ｂ)は、図２(ａ)に示す比屈折率差分布を有するガラスロッド１を研削して得たガラスロッド２の径方向の比屈折率差分布の一例を示すグラフである。図２(ａ)と図２(ｂ)とを比較すると、外周部が研削された分だけガラスロッド２の外径は細くなっており、また、研削後のガラスロッド２の外周面における比屈折率差は具体的には約０．３５％となっていることが分かる。
【００１８】
次に、このように研削されたガラスロッド２を用いたロッドインコラプス法により光ファイバ母材が作製される。すなわち、研削後のガラスロッド２を所定の屈折率を有する第１のガラスパイプ３の内部に挿入する(ステップＳ３)。その後、ガラスパイプ３の外周面からガラスパイプ３とガラスロッド２とを酸水素火炎バーナにより加熱する。これにより、ガラスパイプ３とガラスロッド２とが一体化され、母材中間体４が得られる(ステップＳ４)。次に、母材中間体４を酸水素火炎バーナにより延伸して縮径化する(ステップＳ５)。そして、縮径化された母材中間体５の外周面をフッ酸(ＨＦ)により化学的に研削し、ガラスロッド２により形成されたコアとなる領域とガラスパイプ３により形成されたクラッドとなる領域との径比を調整する(ステップＳ６)。径比の調整が終了した母材中間体６を第２クラッド用のガラスパイプ７に挿入する(ステップＳ７)。
【００１９】
母材中間体６がガラスパイプ７に挿入された後、ガラスパイプ７の外周面からガラスパイプ７と母材中間体６とを酸水素火炎バーナにより加熱する。これにより、ガラスパイプ７と母材中間体６とが一体化されて光ファイバ母材８が得られる(ステップＳ８)。光ファイバ母材８は、例えば、第１のガラスパイプ３としてフッ素(Ｆ)が添加された石英ガラスからなるガラスパイプを用い、第２のガラスパイプ７として純石英ガラスからなるガラスパイプを用いれば、図３に示すような屈折率分布を有することとなる。次に、この光ファイバ母材８を所定の条件にて線引きすることにより、所定の波長分散値及び分散スロープを有する本実施形態の光ファイバ９が得られる(ステップＳ９)。
【００２０】
以上の説明の通り、本実施形態の光ファイバの製造方法においては、先ず、比屈折率差分布が式(１)で表されるガラスロッド１が用意される。続いて、その外周部を研削することにより外周面における比屈折率差が０．２％以上０．３５％以下であるガラスロッド２が作製される。そして、この研削後のガラスロッド２が所定の比屈折率差を有する第１のガラスパイプ３に挿入された後、加熱一体化されて母材中間体４が得られる。母材中間体４を延伸することにより母材中間体５を得た後、母材中間体５の外周面を研削することにより、コアとなるべき領域とクラッドとなるべき領域との径比が調整される。次いで、径比が調整された母材中間体６が第２クラッド用のガラスパイプ７に挿入される。その後、ガラスパイプ７と母材中間体６とを加熱一体化して光ファイバ母材８を得る。この光ファイバ母材８を線引きすることにより光ファイバ９が得られる。
【００２１】
このようにして得られた光ファイバ９においては、コア領域の比屈折率差は、コア領域の中心軸において最大となり、径方向に沿ってクラッド領域に近づくとともに低下し、コア領域とクラッド領域との界面において所定の値(０．２％以上０．３５％以下)となる。比屈折率差がこのように分布しているため、この光ファイバにおいては、所望の波長分散特性が得られるとともに、曲げ損失が低減され、且つ伝送損失の増加が防止される。特に、波長分散の絶対値を大きくする場合であっても、曲げ損失を低く抑えることができ、しかも伝送損失が増加するのを抑えることができる。
【００２２】
以下に、実施例を用いて本実施形態の光ファイバを更に詳しく説明する。以下に説明する曲げ損失及び伝送損失の測定には、波長１．５５μｍのレーザ光を放出するレーザ光源を使用した。また、曲げ損失については、製造した光ファイバを直径２０ｍｍのコイル状に巻いて測定を行った。
【００２３】
(実施例１)
先ず、ガラスロッドを２本用意した。これらのガラスロッドは、ＶＡＤ法により製造された石英焼結体を電気炉で直径８ｍｍに延伸することにより製造された。これらのガラスロッドにはＧｅＯ2が添加されており、式(２)で表されるように比屈折率差が分布している。２本のガラスロッドのうち一本を１９時間ＨＦ溶液に浸漬し、他の一本を２９時間ＨＦ溶液に浸漬することにより、２本のガラスロッドの外周部を化学的に一様に研削した。この研削により、研削後のガラスロッドの外周面での比屈折率差は、一本のガラスロッドが０．２％であり、他の一本は０．３％となった。
【００２４】
続けて、ロッドインコラプス法により光ファイバ母材を作製した。すなわち、先ず、研削後のガラスロッドのうち一本を第１クラッドとなるべきＦ添加石英ガラスパイプに挿入した。このＦ添加石英ガラスパイプは、一様な比屈折率差−０．４５％程度を有している。また、内径は５ｍｍであり、外径は２５ｍｍである。挿入の後、Ｆ添加石英ガラスパイプの外周面からＦ添加石英ガラスパイプとガラスロッドとを酸水素火炎バーナにより加熱した。これにより、Ｆ添加石英ガラスパイプとガラスロッドとが一体化されて中間体が得られた。次に、この中間体を酸水素火炎バーナにより延伸し、その外径が８ｍｍとなるよう縮径化した。そして、縮径化された中間体の外周面をＨＦにより化学的に研削することにより、中間体におけるコアとなるべき領域及びクラッドとなるべき領域との径比を調整した。具体的には、この調整により、コアとなるべき領域の直径をＲaとし、クラッドとなるべき領域の外径をＲbとすると、Ｒa／Ｒb＝０．５となった。
続いて、上記のような径比を有する中間体を第２クラッドとなるべき純石英ガラスパイプに挿入した。この純石英ガラスパイプの内径は５ｍｍであり、外径は２５ｍｍである。その後、純石英ガラスパイプをその外部から酸水素火炎バーナにより加熱し、純石英ガラスパイプと中間体とを一体化した。他の一本のガラスロッドについても、上記と同一の屈折率を有する２つのガラスパイプを用いた同一の工程を行なって、合計２本の光ファイバ母材を得た。
【００２５】
この後、上記２本の光ファイバ母材をそれぞれ線引きすることにより、波長１．５５μｍにおける波長分散値が−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、分散スロープが−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍとなる２種類の光ファイバを得た。
【００２６】
次に、実施例１の光ファイバと比較するため、３種類の光ファイバを作製した。このうち２種類の光ファイバは、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差が異なる以外は、実施例１の光ファイバの作製手順と同一の手順により作製された。その比屈折率差は、一本のガラスロッドでは０．５％とし、他の一本のガラスロッドでは１．０％とした。また、他の１種類の光ファイバは、ガラスロッドの研削を行なわずに実施例１の光ファイバと同様な手順により作製した。いずれの光ファイバにおいても、波長１．５５μｍにおける波長分散値は−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度であり、分散スロープは−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度であった。
【００２７】
実施例１の２種類の光ファイバ及び比較用の３種類の光ファイバについて、曲げ損失及び伝送損失の測定を行なった。その結果について説明する。図４は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。同図において、横軸は、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差を表している。また、同図中の点Ａ1，Ｂ1は実施例１の光ファイバの曲げ損失の結果を示し、点Ｃ1，Ｄ1は実施例１の光ファイバの伝送損失の結果を示している。
【００２８】
図４から分かるように、比屈折率差が増加するに従って曲げ損失は低下する傾向が見られる。反面、伝送損失は比屈折率差の増加と伴に増大する傾向がある。比屈折率差が０．２％よりも小さい場合には、伝送損失はほぼ一定で低い値に保たれているが、曲げ損失は急激に増大してしまう。また、比屈折率差が０．３５％より大きい場合は、曲げ損失は低下するが、伝送損失が増大してしまう。そのため、本発明者らは、曲げ損失が実用上十分に低く、且つ、伝送損失の上昇が抑えられる比屈折率差の範囲として０．２％以上０．３５％以下が好適であると考えている。比屈折率差がこの範囲にある実施例１の光ファイバ(点Ａ1，Ｂ1，Ｃ1，Ｄ1)は、比較用の光ファイバと比較すると、曲げ損失が十分に低いという条件と伝送損失の上昇が抑えられるという条件とを同時に満たしていることが分かる。具体的には、実施例１の光ファイバは、曲げ損失は１０ｄＢ／ｍ以下であり、伝送損失は０．３０ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００２９】
また、図４から分かる通り、伝送損失に関しては、研削を行なわなかった場合、すなわち、ガラスロッドの外周面における比屈折率差が０％の場合に最小値となっている。伝送損失がこの最小値とほぼ同程度となるのは、研削を行なった場合には比屈折率差が０．３％のときである。また、このとき、曲げ損失も十分に低下している。これらのことから、本発明者らは、比屈折率差０．３％の場合が特に好適であると考えている。
【００３０】
なお、実施例１では波長分散が−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、波長分散が−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍとなるよう作製した光ファイバについて説明したが、波長分散については−５５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−３０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲、分散スロープについては−０．１５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．０３ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の範囲にて同様の結果が得られた。
【００３１】
(実施例２)
実施例２においては、以下の相違点を除いて、実施例１の光ファイバと同一の手順により２種類の光ファイバを製造した。相違点は、(ａ)用意した２本のガラスロッドの径方向に沿った比屈折率差の分布が、
Δｎ＝１．６×[１−(ｒ／ａ)2.0] (％)  ……  式(３)
で与えられることと、(ｂ)得られた光ファイバの波長１．５５μｍにおける波長分散値が−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることである。
【００３２】
また、実施例２の光ファイバとの比較のため、比較用の光ファイバを３種類製造した。このうち２種類の光ファイバは、ガラスロッド研削後の外周面における比屈折率差が異なる以外は、実施例２の光ファイバの作製手順と同一の手順により作製した。ガラスロッド研削後の外周面での比屈折率差は、具体的には一本のガラスロッドでは０．５％とし、他の一本のガラスロッドでは１．０％とした。また、他の１種類の光ファイバは、ガラスロッドの研削を行なわずに実施例２の光ファイバと同様の手順により作製した。いずれの光ファイバにおいても、波長１．５５μｍにおける波長分散値は−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度であり、分散スロープは−０．３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度であった。
【００３３】
実施例２の２種類の光ファイバ及び比較用の３種類の光ファイバについて、曲げ損失及び伝送損失の測定を行なった。図５は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。同図において、横軸は、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差を表している。また、同図中の点Ａ2，Ｂ2は実施例２の光ファイバの曲げ損失の結果であり、点Ｃ2，Ｄ2は実施例２の光ファイバの伝送損失の結果である。
【００３４】
図５に示す通り、曲げ損失は比屈折率差の増加とともに低下し、伝送損失は比屈折率差の増加と伴に上昇する傾向がある。また、図４に示した実施例１及び実施例１との比較用の光ファイバの場合と比べると、実施例２及び実施例２との比較用の光ファイバの場合には、曲げ損失も伝送損失も全体として大きくなっていることが分かる。これは光ファイバの製造に用意したガラスロッドの最大比屈折率差が大きいためである。その結果、波長分散値及び分散スロープの絶対値が大きくなっている。
【００３５】
このような場合であっても、曲げ損失が十分に小さくなるとともに伝送損失の増大が抑えられているのは、比屈折率差が０．２％以上０．３５％以下の範囲である。具体的には、実施例２の光ファイバは、曲げ損失は３０ｄＢ／ｍ以下であり、伝送損失は０．３５ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００３６】
また、図５から分かる通り、伝送損失に関しては、研削を行なわなかった場合、すなわち、ガラスロッドの外周面における比屈折率差が０％の場合に最小値となっている。研削を行なった場合は、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差が０．３％のとき、伝送損失はこの最小値とほぼ同程度となる。また、このとき、曲げ損失も十分に減少している。このことから、本発明者らは、比屈折率差０．３％の場合が特に好適であると考えている。
【００３７】
なお、実施例１では波長分散が−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、波長分散が−０．３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍとなるよう作製した光ファイバについて説明したが、波長分散については−７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−４５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲、分散スロープについては−０．３０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．０７８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の範囲にて同様の結果が得られた。
【００３８】
(実施例３)
実施例３においては、以下の点で異なる以外、実施例１の光ファイバと同一の手順により２種類の光ファイバを製造した。相違点は、(ａ)用意した２本のガラスロッドの径方向に沿った比屈折率差の分布が、
Δｎ＝１．９×[１−(ｒ／ａ)2.0] (％)      ……  式(４)
で与えられることと、(ｂ)得られた光ファイバの波長１．５５μｍにおける波長分散値が−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散スロープが−０．５０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍであることである。
【００３９】
また、実施例３の光ファイバと比較するため、比較用の３種類の光ファイバを作製した。このうち２種類の光ファイバは、ガラスロッド研削後の外周面における比屈折率差が異なる以外は、実施例３の光ファイバの作製手順と同一の手順により作製した。ガラスロッド研削後の外周面での比屈折率差は、具体的には一本のガラスロッドでは０．５％とし、他の一本のガラスロッドでは１．０％とした。また、他の１種類の光ファイバは、ガラスロッドの研削を行なわずに実施例３の光ファイバと同様の手順により作製した。いずれの光ファイバにおいても、波長１．５５μｍにおける波長分散値は−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度であり、分散スロープは−０．５０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度であった。
【００４０】
実施例３の２種類の光ファイバ及び比較用の３種類の光ファイバについて、波長１．５５μｍのレーザ光を用いて、曲げ損失及び伝送損失の測定を行なった。その結果を図６に示す。図６は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。同図において、横軸は、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差を表している。また、同図中、符号を付した点は実施例３の光ファイバの結果を示している。具体的には、点Ａ3，Ｂ3は曲げ損失の結果であり、点Ｃ3，Ｄ3は伝送損失の結果である。符号のない点は比較用の光ファイバの結果を示す。
【００４１】
図６から、実施例３の光ファイバ(点Ａ3，Ｂ3，Ｃ3，Ｄ3)は、比較用の光ファイバに比べ、曲げ損失が十分に低いという条件と、伝送損失の増加が抑えられるという条件とを満たしていることが分かる。この結果から、研削後のガラスロッドの外周面での比屈折率差が０．２％以上０．３５％以下の範囲である効果が理解される。具体的には、実施例３の光ファイバは、曲げ損失は５０ｄＢ／ｍ以下であり、伝送損失は０．４０ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００４２】
また、比屈折率差が０．３％の場合は、伝送損失が最小となる比屈折率差０％の場合とほぼ同程度となっており、また、曲げ損失も十分に低減されている。このことから、本発明者らは、比屈折率差が０．３％の場合を特に好適であると考えている。
【００４３】
なお、実施例１では波長分散が−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、波長分散が−０．５０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍとなるよう作製した光ファイバについて説明したが、波長分散については−１２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲、分散スロープについては−０．５０ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．１４ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の範囲にて同様の結果が得られた。
【００４４】
(実施例４)
実施例４においては、以下の３点で異なる以外は、実施例１と同一の手順により２種類の光ファイバを製造した。相違点は、(ａ)用意した２本のガラスロッドの径方向に沿った比屈折率差の分布が、
Δｎ＝２．５×[１−(ｒ／ａ)2.0] (％)      ……  式(５)
で与えられること、(ｂ)製造された光ファイバは、波長１．５５μｍにおける波長分散値が−１８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度、分散スロープ−０．７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度を有していること、及び(ｃ)第１クラッドとなるべきＦ添加石英ガラスパイプが一様な比屈折率差−０．３６％程度を有していることである。
【００４５】
また、実施例４の光ファイバと比較のため、比較用の光ファイバを３種類製造した。このうち２種類の光ファイバは、ガラスロッド研削後の外周面での比屈折率差を一本は０．５％とし、他の一本は１．０％として、実施例４の光ファイバの作製手順と同一の手順により作製した。また、他の１種類の光ファイバは、ガラスロッドの研削を行なわずに実施例２の光ファイバと同様の手順により作製した。いずれの光ファイバにおいても、波長１．５５μｍにおける波長分散値は−１８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度であり、分散スロープは−０．７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ程度であった。
【００４６】
実施例４の２種類の光ファイバ及び比較用の３種類の光ファイバについて、曲げ損失及び伝送損失の測定を行なった結果を図７に示す。図７は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。同図において、横軸は、研削後のガラスロッドの外周面における比屈折率差を表している。また、同図中には、実施例４の光ファイバの結果を示す点に符号を付してある。点Ａ4，Ｂ4が曲げ損失の結果であり、点Ｃ4，Ｄ4が伝送損失の結果である。その他の符号のない点は比較用の光ファイバの結果を示す。
【００４７】
図７に示す通り、曲げ損失は比屈折率差の増加とともに低下し、伝送損失は比屈折率差の増加と伴に上昇する。比屈折率差が０．２％以上０．３５％以下の範囲にある実施例４の光ファイバ(点Ａ4，Ｂ4，Ｃ4，Ｄ4)では、曲げ損失と伝送損失との双方が低く抑えられている。具体的には、実施例１の光ファイバは、曲げ損失は５０ｄＢ／ｍ以下であり、伝送損失は０．７０ｄＢ／ｋｍ以下である。
【００４８】
また、比屈折率差が０．３％の場合は、伝送損失が最小となる比屈折率差０％の場合とほぼ同程度となっており、また、曲げ損失も十分に低減されている。このことから、本発明者らは、比屈折率差が０．３％の場合を特に好適であると考えている。
【００４９】
なお、実施例１では波長分散が−１８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍとなり、波長分散が−０．７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍとなるよう作製した光ファイバについて説明したが、波長分散については−１８０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以上−９５ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下の範囲、分散スロープについては−０．７５ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以上−０．１６ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下の範囲にて同様の結果が得られた。
【００５０】
以上、実施形態及び幾つかの実施例を用いて本発明の光ファイバ及びその製造方法について説明したが、本発明は、これらに限られることなく様々な変形が可能である。
【００５１】
上記の実施形態及び実施例においては、クラッド領域となるべきガラスパイプを２重にして用いたが、ガラスパイプは一本でもよく、また、３本以上であっても構わない。使用するガラスパイプの本数、内径と外径、及び屈折率は、製造しようとする光ファイバが有するべき諸特性が実現されるよう決定されるべきことは言うまでもない。
【００５２】
また、上記の実施形態及び実施例においては、ロッドインコラプス法を用いて光ファイバ母材を作製し、この母材を線引きして光ファイバを製造したが、研削後のガラスロッドの外周部にクラッド領域となるべきガラスを外付ＣＶＤ法により堆積させることによって光ファイバ母材を作製し、この母材を線引きして光ファイバを製造してもよい。
【００５３】
さらに、ガラスロッドの研削方法については、フッ酸(ＨＦ)溶液等のエッチング液を用いる方法のほか、旋盤等の工作機械を用いる方法を採用してもよい。
【００５４】
さらにまた、研削量を決定する際には、上記の式(１)に基づく方法のほかに、プリフォームアナライザといった非破壊型の屈折率測定装置により予め測定した結果に基づいて決定してもよい。また、屈折率測定装置で測定を行ないながら研削を行なってもよい。
【００５５】
また、上記の実施形態及び実施例においては、一旦光ファイバ母材を作製した後に同母材を線引きして光ファイバを製造したが、ガラスパイプとガラスロッドとを一体化させると同時に線引きを行なって光ファイバを製造するようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、先ず、純石英ガラスの屈折率を基準とした比屈折率差Δｎ(ｒ)の分布が、比屈折率差の最大値をｎ0、中心軸からの距離をｒ(ｒ≦ａ)、半径をａとしたときに、
ｎ0×[１−(ｒ／ａ) 1.5]≦Δｎ(ｒ)≦ｎ0×[１−(ｒ／ａ) 3.5]…式(１)
の関係を満たすガラスロッドが用意される。次に、このガラスロッドが研削されて外周面での比屈折率差が純石英ガラスの屈折率を基準として０．２％以上０．３５％以下とされる。そして、このガラスロッドからコア領域が形成されるように光ファイバが製造される。そのため、製造された光ファイバにおいても、コア領域の比屈折率差は、コア領域の中心軸において最大となり、中心軸からクラッド領域に向かう方向に沿って減少していき、コア領域とクラッド領域との界面で０．２％以上０．３５％以下といった値とできる。その結果、波長分散補償に好適な波長分散特性が確保されるとともに、曲げ損失が低減され、且つ伝送損失の増大が抑止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態による光ファイバの製造方法を説明する図である。
【図２】図２(ａ)は、ガラスロッドの径方向の比屈折率差分布の一例を示すグラフである。図２(ｂ)は、図２(ａ)に示す比屈折率差分布を有するガラスロッドを研削した後の径方向の比屈折率差分布の一例を示すグラフである。
【図３】図３は、光ファイバ母材の屈折率分布の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。
【図５】図５は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。
【図６】図６は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。
【図７】図７は、波長１．５５μｍにおける曲げ損失及び伝送損失の比屈折率差依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ガラスロッド、２…研削後のガラスロッド、３…第１のガラスパイプ、４，５，６…母材中間体、７…ガラスパイプ、８…光ファイバ母材、９…光ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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