(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光減衰用シングルモード光ファイバを得るための光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法であって、
Ｃｏを添加したガラスロッドの外周面を、ドーパント濃度分布がほぼ平坦な部分を残してエッチング処理して一定の半径を有するドープ濃度均等ロッドを製作し、
該ドープ濃度均等ロッドとほぼ等しい屈折率を有し、かつジャケット処理後に該ドープ濃度均等ロッドの半径に対し一定比の半径となる外径を有するコア用石英管に、前記ドープ濃度均等ロッドを挿入してジャケット処理することを特徴とする光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法。
【請求項２】
光減衰用シングルモード光ファイバを得るための光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法であって、
Ｃｏを添加したガラスロッドの外周面を、ドーパント濃度分布がほぼ平坦な部分を残してエッチング処理して一定の半径を有するドープ濃度均等ロッドを製作し、
該ドープ濃度均等ロッドに、ガラス化後に該ドープ濃度均等ロッドの半径に対し一定比の半径を得るための厚さ寸法で火炎加水分解法により同じ屈折率のコア層を外付けし、
該コア層をガラス化することを特徴とする光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、石英系のファイバにＣｏ（コバルト）等のドーパントをドープすることによって光を吸収させ、任意の減衰特性を持つ光減衰器を得るための光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバのコア部分にＣｏ（コバルト）等の遷移金属をドープした遷移金属ドープファイバは、光を吸収することによって伝送光を減衰する。従って、このような光ファイバを適当な長さに切断してモジュール化することによって、光減衰器としての応用が期待されている。
図２には、このような石英ガラス中の遷移金属元素による光吸収特性を示すグラフを図示した。このグラフの横軸は光ファイバ中を伝搬される光の波長、縦軸は損失を表している。
この図に示すように、石英ガラス中の遷移金属元素Ｃｏの光吸収は波長依存性を持つ。即ち波長が１．３μｍ（１３００ｎｍ）よりも１．５５μｍ（１５５０ｎｍ）における光のエネルギー吸収が大きいため、そのままではＣｏドープファイバを用いた光減衰器が波長依存性を持つことになり、広い帯域での使用は伝送信号に悪影響を及ぼす。そこで、次のような構造が考えられている。
【０００３】
図３には、波長依存性をなくすようにした光減衰器の縦断面図を示す。
この例では光減衰器をシングルモードファイバにより構成する。そして、そのコアの中心部にＣｏドープ領域１を設け外周部は高純度石英領域２とする。この例ではＣｏドープ領域１を半径ｂに設定し、コア全体の半径をａに設定している。このａとｂとの比を適当に選定し、且つＣｏドープ領域１のＣｏの分布を適当に選定すれば、光ファイバ全体として波長依存性を完全になくすことができる。上記のような光減衰器を製造するための光ファイバは、次のように製造する。
【０００４】
まず、ＶＡＤ法（火炎加水分解法）等により作製されたＳｉＯ2 （シリカ）を主成分とするステップインデックス型多孔質母材を製造する。この多孔質母材をその収縮率が６０％〜７５％（かさ密度０．５〜０．３ｇ／cm3 ）ぐらいに一旦仮焼結する。次に遷移金属Ｃｏの塩化物等を溶かしたメタノール溶液に多孔質母材を浸漬させ、その後取り出した多孔質母材を乾燥する。これによって、溶液のメタノールを蒸発させ多孔質母材中に遷移金属塩化物を沈着させる。次に、塩素（Ｃｌ2 ）やヘリウム（Ｈｅ）を含むハロゲンガス雰囲気中で乾燥母材を加熱処理した後に透明ガラス化する。これをコアロッドとすれば上記のような光減衰器の材料が完成する。なお、この種の光ファイバ製造技術は例えば特公昭５８−３９８０号公報、特開平５−３０１７３４号公報、特開平３−５０１３０号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法には次のような解決すべき課題があった。
図４は、従来の光減衰器用光ファイバのコバルト分布を示すグラフである。図の横軸は光ファイバ断面から見た径方向の位置を示し、縦軸はＣｏ含有率を％で表したものである。
この図に示すように、上記のような光ファイバは、Ｃｏドープ領域３がコアのほぼ中心部に存在する。
【０００６】
標準的なシングルモードファイバの実効ファイバ径即ちモードフィールド径（ＭＦＤ）はおよそ９．５±０．６μｍである。また分散シフトファイバ（ＤＳＦ）のモードフィールド径（ＭＦＤ）はおよそ８．０±０．６μｍである。これらのケーブルと光減衰器用ファイバを接続する際に、偏心による減衰量の変動を最小限に抑えるため、シングルモードファイバ用に使用する光減衰器用ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）はおよそ９．５±０．６μｍ、分散シフトファイバ（ＤＳＦ）に使用する光減衰器用光ファイバのモードフィールド径（ＭＦＤ）は８．０±０．６μｍに設定することが好ましい。しかしながら、従来技術では光ファイバのＣｏドープ領域の径をここまで正確に制御することは容易でなく、波長依存性を完全になくすための、図３に示すａとｂの比を最適化することは極めて難しい。
【０００７】
本発明は以上の点に着目してなされたもので、ファイバ中のＣｏドープ領域径の最適化を図った光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の方法は、光減衰用シングルモード光ファイバを得るための光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法であって、Ｃｏを添加したガラスロッドの外周面を、ドーパント濃度分布がほぼ平坦な部分を残してエッチング処理して一定の半径を有するドープ濃度均等ロッドを製作し、該ドープ濃度均等ロッドとほぼ等しい屈折率を有し、かつジャケット処理後に該ドープ濃度均等ロッドの半径に対し一定比の半径となる外径を有するコア用石英管に、前記ドープ濃度均等ロッドを挿入してジャケット処理することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の方法は、光減衰用シングルモード光ファイバを得るための光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法であって、Ｃｏを添加したガラスロッドの外周面を、ドーパント濃度分布がほぼ平坦な部分を残してエッチング処理して一定の半径を有するドープ濃度均等ロッドを製作し、該ドープ濃度均等ロッドに、ガラス化後に該ドープ濃度均等ロッドの半径に対し一定比の半径を得るための厚さ寸法で火炎加水分解法により同じ屈折率のコア層を外付けし、該コア層をガラス化することを特徴とする。
【００１０】
【作用】
作用は図１を用いて説明する。
図１の破線のようなＣｏドープ分布を持ったガラスロッドを製造した後、その外周面を弗酸等でエッチングすると、中心から外周までＣｏが均一に分布した半径ｃのＣｏドープガラスロッド４が得られる。そして、ジャケット処理後にドープガラスロッド４の半径ｃに対し一定比の半径ａとなるような所定の外径を有する透明石英管５を予め用意し又は製作し、この透明石英管５にＣｏドープガラスロッド４を挿入しジャケット化すれば、半径ａのコア中に正確に半径がｃのＣｏドープ領域が設定される。
また、Ｃｏドープガラスロッド４を得た後、ガラス化後に上記半径ａが得られる厚さ寸法でその外周に同一の屈折率の石英層を火炎加水分解法により形成しても同様の構造のファイバコアロッドが製造できる。
【００１１】
【実施例】
〈実施例１〉
以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
まず、ＶＡＤ法（火炎加水分解法）によりガラス微粒子を堆積して外径４５mm、長さ２５０mm、外径誤差が０．３％未満のステップインデックス型スート状母材を得る。これをかさ密度０．４ｇ／cm3 になるように仮焼結して石英多孔質ガラス製の母材を得る。次に、ＣｏＣｌ2 ・６Ｈ2 Ｏを４．５ｗｔ％溶解したメタノール溶液に浸漬する。こうして母材中にＣｏドーパントイオンを含浸させる。次に、この母材をメタノール溶液から取り出し自然乾燥する。これによって、メタノール溶液が蒸発する。更にＣｌ2 流量２０ｃｃ／ｍｉｎでＨｅ流量１６リッター／ｍｉｎの雰囲気内で、１２００℃の温度で加熱処理をして透明ガラス化する。こうしてガラスロッドを得てこのガラスロッドを外径１５mmになるように延伸する。この状態で図４を用いて示したような従来のＣｏドープ分布のコアが得られる。
【００１２】
ここで、本発明では、このガラスロッドの外表面を３mm程エッチング処理する。
図１の（ａ）には、このようなエッチング処理後のガラスロッドのＣｏドープ分布状態図を示す。
この図１（ａ）の横軸はガラスロッドの半径方向の位置を示し、縦軸はＣｏ含有率を％で表したものである。この図の破線に示すＣｏドープ分布は図４に示したものと全く同一のものである。ここで本発明の場合ガラスロッドの外表面をエッチングすることによってＣｏドープ分布が平坦な部分のみを残しその半径をｃになるように設定している。この半径ｃはこの実施例では６mmとする。
【００１３】
その後、このガラスロッドとほぼ同じ屈折率を持つ外径２５mm長さ５００mmの石英管を作製する。これはその中心部に直径２０mmの穴を開けたものである。ここに上記Ｃｏドープガラスロッドを挿入し加熱して両者を密着させジャケッティングを行う。こうして、本発明による光減衰器用ファイバコアロッドが完成する。
【００１４】
図１（ｂ）は、そのファイバコアロッドの縦断面図である。
この図に示すように、このファイバコアロッドは外径が２ａ、Ｃｏドープガラスロッド４の部分の外径は２ｃで、その外側に透明石英管５が被せられた構造となっている。
このようなガラスロッドに別途用意した図示しないクラッドを付けて、コア径９．５μｍ、クラッド径１２５μｍのファイバに紡糸する。その後このファイバ２２．４mmにフェルールを取り付けコネクタ化すると、減衰量１５ｄＢで波長依存性のない光減衰器が得られた。
【００１５】
上記のように、予めその半径方向に見てＣｏドープ分布が平坦なガラスロッドを得て、これを２０mmの穴を有する外径２５mmの所定の透明石英管に挿入してジャケット処理すれば、そのガラスロッドの半径ｃとファイバコアロッドの半径ａとの比を適切に設定することができるので、正確に波長依存性のない減衰特性を満たす光ファイバを製造することができる。
【００１６】
〈実施例２〉
上記の実施例ではエッチング処理をしたガラスロッドを所定外径の透明石英管に挿入してファイバロッドを製造した。次の実施例では、エッチング処理したガラスロッドの外周に火炎加水分解法によってガラス微粒子を付着させ、透明石英管に相当する層を製造する。
【００１７】
図５には、このような製造装置の正面図を示した。
この図に示すように、Ｃｏドープガラスロッド４は、矢印Ａ１に示すようにその軸を中心に回転しながら矢印Ａ２にに示すように長手方向に往復運動する。そして、その側方にバーナー６を配置し、ＳｉＣｌ４、ＧｅＣｌ４、Ｈ２、Ｏ２等を原料とし火炎加水分解を生じさせる。即ち、Ｃｏドープガラスロッド４の外周面にこのガラスロッドと同じ屈折率を持つ多孔質ガラスの層をガラス化後の半径を考慮した所定の厚さ寸法で形成する。そして、更にこれをガラス化する。こうして、図１（ｂ）に示すような断面構造のファイバコアロッドを得る。その後の光ファイバ製造のための処理は第１実施例と全く同様である。
【００１８】
本発明は以上の実施例に限定されない。光吸収のためにドーパントとして使用される材料は上記のコバルトの他各種の遷移金属が採用できる。また、その溶液、エッチング処理を行う材料、透明ガラス化処理のための雰囲気等はそれぞれファイバの構造やドーパントの種類に応じて自由に選定して差し支えない。また、コアの外周部分を形成する透明石英管に相当する部分は、中心にあるガラスロッドとほぼ等しい屈折率を持つものであれば純粋な石英管でなく他の各種のドーパント等が含まれていても差し支えない。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明した本発明の光減衰器用ファイバコアロッドの製造方法によれば、ドーパントを添加したガラスロッドの外周面をエッチング処理し、更にこのガラスロッドと等しい屈折率を有し、かつジャケット処理後にガラスロッドの半径と一定比の半径となる所定外径の石英管によってジャケット処理するようにしたので、コア全体の半径とドーパントを平坦にドープした部分の半径との比を正確に設定して製造することができ、容易に周波数依存性のない光減衰器等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法による光減衰器用ファイバコアロッドの構成説明図で、（ａ）はエッチング処理後のＣｏドープ分布状態図、（ｂ）は本発明による光減衰器用ファイバコアロッドのコア縦断面図である。
【図２】石英ガラス中の遷移金属元素による光吸収特性を示すグラフである。
【図３】波長依存性をなくすようにした光減衰器の縦断面図である。
【図４】従来の光減衰器用光ファイバの屈折率分布を示すグラフである。
【図５】ガラスロッド製造装置の正面図である。
【符号の説明】
３  Ｃｏドープ領域
４  Ｃｏドープガラスロッド
５  透明石英管
【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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