(57)【要約】【課題】光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持ちながら、レイリー散乱損失や一般的な光ファイバとの接続損失が小さく、しかも純粋石英コア光ファイバと比較して低コストな光ファイバの製造方法及び光ファイバを提供する。【解決手段】ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア部１０１とコア部１０１の周囲に形成されると共に純粋石英ガラスからなるクラッド部１０２との比屈折率差が０．３２％以下の光ファイバ母材１０３を３．５Ｎ以上の線引張力で線引きして光ファイバ１０５を製造する光ファイバの製造方法である。また、この光ファイバの製造方法を経て得られると共に波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバ１０５である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア部と前記コア部の周囲に形成されると共に純粋石英ガラスからなるクラッド部との比屈折率差が０．３０％以上０．３２％以下の光ファイバ母材を３．５Ｎ以上の線引張力で線引きして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】
前記光ファイバ母材を線引きした後にアニール処理を施す請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以上とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項に記載の光ファイバの製造方法を経て得られると共に波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコアを備える光ファイバの製造方法及び光ファイバに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも相対的に高い光導波路構造となっており、コアとクラッドとの界面における全反射を利用してコアに光を閉じ込めて伝送する。
【０００３】
最も普及している一般的な光ファイバは、コアの屈折率がクラッドの屈折率よりも高くなるように、屈折率を高くするためのゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコアと、コアの周囲に形成されると共に純粋石英ガラスからなるクラッドと、を備えている。
【０００４】
コアの屈折率はゲルマニウムの濃度に依存し、ゲルマニウムの濃度が高くなるとコアの屈折率も高くなり、コアとクラッドとの比屈折率差が大きくなる。実用上の曲げ特性を満足し、光導波路構造を維持するためには、ある程度の比屈折率差が必要となるため、一般的な光ファイバでは、ゲルマニウムの濃度を高くすることで、光導波路構造の維持に必要な比屈折率差を確保している。
【０００５】
ところが、光ファイバで生じる伝送損失の要因のうち８割から９割程度を占めるレイリー散乱損失はガラス組成の揺らぎに依存しているため、ゲルマニウムの濃度が高くなるほどその揺らぎが生じ易くなり、レイリー散乱損失が増加することとなる。
【０００６】
光導波路構造を維持しながらレイリー散乱損失を低減するために、純粋石英ガラスからなるコアと、コアの周囲に形成されると共に屈折率を低くするためのフッ素が添加された石英ガラスからなるクラッドと、を備える純粋石英コア光ファイバが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この純粋石英コア光ファイバは、コアが純粋石英ガラスからなるため、ガラス組成の揺らぎに起因するレイリー散乱損失が原理的に発生せず、離島間を無中継で繋ぐ海底ケーブル等の長距離伝送用途に好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−６４９１５号公報
【特許文献２】特開平２−１３３３３３号公報
【特許文献３】特開平７−１９８９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、純粋石英コア光ファイバを製造する際には、一般的な光ファイバを製造するときと同様に、光ファイバ母材のコア部とクラッド部とを同時にスート合成することが困難であるため、コア部とクラッド部とを別工程で作製し、これらをロッドインチューブ方式で一体化させる必要があり、また線引条件等の設定が煩雑で線引速度が遅く、光ファイバ母材の大型化も困難であることから、高コストとなるという課題がある。更に、クラッドの屈折率のみを調整して光導波路構造を維持するために大量のフッ素を必要とすることも高コストの原因となっている。
【００１０】
また、前述したように、純粋石英コア光ファイバが純粋石英ガラスからなるコアを備えているのに対して、一般的な光ファイバはゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコアを備えているため、純粋石英コア光ファイバと一般的な光ファイバとを光学的に接続する際に、両者におけるコアの屈折率が異なることにより接続界面でフレネル反射が発生し、接続損失が増加してしまうという課題もある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持ちながら、レイリー散乱損失や一般的な光ファイバとの接続損失が小さく、しかも純粋石英コア光ファイバと比較して低コストな光ファイバの製造方法及び光ファイバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的を達成するために創案された本発明は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア部と前記コア部の周囲に形成されると共に純粋石英ガラスからなるクラッド部との比屈折率差が０．３０％以上０．３２％以下の光ファイバ母材を３．５Ｎ以上の線引張力で線引きして光ファイバを製造する光ファイバの製造方法である。
【００１３】
前記光ファイバ母材を線引きした後にアニール処理を施すと良い。
【００１４】
線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以上とすると良い。
【００１５】
また、本発明は、これらの光ファイバの製造方法を経て得られると共に波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失が０．１８ｄＢ／ｋｍ以下である光ファイバである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持ちながら、レイリー散乱損失や一般的な光ファイバとの接続損失が小さく、しかも純粋石英コア光ファイバと比較して低コストな光ファイバの製造方法及び光ファイバを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバの製造方法を説明する図である。
【図２】比屈折率差の数値限定の理由を説明する図である。
【図３】線引張力の数値限定の理由を説明する図である。
【図４】図１の光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバの伝送損失と線引速度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコア部１０１とコア部１０１の周囲に形成されると共に純粋石英ガラスからなるクラッド部１０２との比屈折率差が０．３０％以上０．３２％以下の光ファイバ母材１０３を線引炉１０４に導入し、線引炉１０４における加熱温度を調整することにより、３．５Ｎ以上の線引張力で線引きして光ファイバ１０５を製造することを特徴とする。
【００２０】
コア部１０１は光ファイバ１０５のコアとなる部分であり、クラッド部１０２は光ファイバ１０５のクラッドとなる部分である。コア部１０１とクラッド部１０２は、光ファイバ母材１０３を作製する際に同時にスート合成されることにより単一の工程で作製される。
【００２１】
ここで、各数値限定の理由を説明する。
【００２２】
比屈折率差が０．３０％以上０．３２％以下の光ファイバ母材１０３を線引きして光ファイバ１０５を製造する理由は、図２に示すように、比屈折率差が０．３０％未満の光ファイバ母材１０３を線引きして光ファイバ１０５を製造した場合には、光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５の曲げ損失が国際標準規格であるITU-T G.652に規定された上限値を超えてしまい、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持つ光ファイバ１０５を得ることができなくなってしまうからである。
【００２３】
なお、国際標準規格であるITU-T G.652に規定された上限値を満足するとは、曲げ半径が３７．５ｍｍとなるようにループ形状に屈曲させた光ファイバで波長が１６ＸＸｎｍ（図２では、１６５０ｎｍ）の光を伝送させたときに、１００ターン当たりの曲げ損失が０．５ｄＢ以下であることを意味している。
【００２４】
また、比屈折率差が０．３２％超の光ファイバ母材１０３を線引きして光ファイバ１０５を製造した場合には、ガラス組成の揺らぎに起因するレイリー散乱損失が増加してしまうからである。これは、比屈折率差を大きくするためには、ゲルマニウムの濃度を高くする必要があることから、石英ガラス中におけるゲルマニウムの分散が不均一となり、ガラス組成の揺らぎが生じ易くなることを原因としている。
【００２５】
光ファイバ母材１０３を３．５Ｎ以上の線引張力で線引きして光ファイバ１０５を製造する理由は、図３に示すように、光ファイバ母材１０３を３．５Ｎ未満の線引張力で線引きして光ファイバ１０５を製造した場合には、光ファイバ母材１０３を線引きして光ファイバ１０５を製造する際に、コア部１０１に添加されたゲルマニウムがクラッド部１０２に拡散し易くなり、その結果として、屈折率分布の変化、即ち比屈折率差の低下が著しくなり、光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５の曲げ損失が大幅に低下してしまうからである。
【００２６】
これまで説明してきた本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５は、その曲げ損失が国際標準規格であるITU-T G.652に規定された上限値を満足することから、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持つと言える。
【００２７】
また、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法によれば、光ファイバ母材１０３を線引きして光ファイバ１０５を製造する際に、比屈折率差の低下を抑制することができることから、ガラス組成の揺らぎに起因するレイリー散乱損失を低減するために、ゲルマニウムの濃度を低くしたとしても、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持つ光ファイバ１０５を得ることができる。
【００２８】
これらの結果として、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５で波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失を０．１８ｄＢ／ｋｍ以下と非常に小さくすることが可能となる。
【００２９】
また、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５は、ゲルマニウムが添加された石英ガラスからなるコアを備え、一般的な光ファイバとコアのガラス組成が同一又は類似しているため、一般的な光ファイバと光学的に接続する際に、接続界面でフレネル反射が発生し難く、接続損失を最小限に抑えることができる。
【００３０】
更に、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部１０１とクラッド部１０２とを同時にスート合成して作製された光ファイバ母材１０３を使用することができ、また線引条件等の設定が簡単で線引速度が速く、光ファイバ母材１０３の大型化も容易であることから、純粋石英コア光ファイバと比較して低コストな光ファイバ１０５を製造することが可能となる。
【００３１】
ここまでは、主にガラス組成の揺らぎに起因するレイリー散乱損失を考慮してきたが、レイリー散乱損失は、ガラス組成の揺らぎのみならず、ガラス密度の揺らぎにも起因することが知られている。
【００３２】
そこで、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法では、光ファイバ母材１０３を線引きした後に光ファイバ１０５をアニール炉１０６に導入してアニール処理を施すことがより好ましく、更に線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以上とすることが望ましい。
【００３３】
アニール処理を施すことにより、ガラスの仮想温度を低下させてガラス密度の揺らぎを低減することができ、ガラス密度の揺らぎに起因するレイリー散乱損失を低減することが可能となる。
【００３４】
ところが、アニール処理では、処理時間を長くすることにより、ガラスの仮想温度をより低下させることができることから、ガラス密度の揺らぎを十分に低減するためには、処理時間を長くする必要がある。
【００３５】
そのため、一般的な光ファイバの製造方法を経て得られた光ファイバにアニール処理を施す場合には、線引速度の向上に限界があることから、到底、線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以上とすることはできず、生産効率の向上が困難であり、更なる低コスト化を図ることができない。
【００３６】
これに対して、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法によれば、図４に示すように、アニール処理を施さなくても、波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失が０．１７９ｄＢ／ｋｍ以下の光ファイバ１０５を製造することができるため、処理時間を長くしなくても、十分に伝送損失を低減した光ファイバ１０５を得ることができる。
【００３７】
つまり、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法では、アニール処理は、付加的な工程であり、波長が１５５０ｎｍの光を伝送させたときの伝送損失を０．１８ｄＢ／ｋｍ以下の光ファイバ１０５を得るために必須の工程ではない。
【００３８】
そのため、本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を経て得られた光ファイバ１０５にアニール処理を施す場合には、線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以上としても、十分に伝送損失を低減することが可能となる。
【００３９】
なお、生産効率は落ちるものの、線引速度を１００ｍ／ｍｉｎ以下とすることにより、伝送損失を更に改善することもできる。
【００４０】
本実施の形態に係る光ファイバの製造方法を経て得られる光ファイバ１０５は、図１に示したように、アニール処理を施された後で被覆機１０７に導入され、その周囲に被覆層が形成された後、図示しない巻取機で巻き取られて光ファイバケーブル１０８となる。
【００４１】
これまで説明してきたように、本発明によれば、光導波路構造を維持するために必要なコアとクラッドとの比屈折率差を持ちながら、レイリー散乱損失や一般的な光ファイバとの接続損失が小さく、しかも純粋石英コア光ファイバと比較して低コストな光ファイバの製造方法及び光ファイバを提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  コア部
１０２  クラッド部
１０３  光ファイバ母材
１０４  線引炉
１０５  光ファイバ
１０６  アニール炉
１０７  被覆機
１０８  光ファイバケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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