JP3601103B2 - 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents
光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3601103B2 JP3601103B2 JP09088595A JP9088595A JP3601103B2 JP 3601103 B2 JP3601103 B2 JP 3601103B2 JP 09088595 A JP09088595 A JP 09088595A JP 9088595 A JP9088595 A JP 9088595A JP 3601103 B2 JP3601103 B2 JP 3601103B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- glass
- glass tube
- diffraction grating
- tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma- or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01853—Thermal after-treatment of preforms, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/014—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
- C03B37/018—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma- or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
- C03B37/01807—Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/31—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバ型回折格子の作製に好適な光ファイバ製作用の光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の一種である回折格子には種々の態様のものがあるが、光通信システム等に利用する場合には、通信用光ファイバとの接続が容易で、挿入損失の低い光ファイバ型回折格子が好適である。
【０００３】
従来の光ファイバ型回折格子の作製方法としては、特許出願公表昭６２−５０００５２に記載のものが知られている。これは、酸化ゲルマニウムを添加して高屈折率のコアを形成した石英系ファイバに強力な紫外光を照射することより、コアに屈折率変化部を光軸に沿って等間隔に配列して、回折格子を形成する方法である。そして、紫外光を照射する光ファイバの製作は、酸化ゲルマニウムが添加された高屈折率のコアと成るべき部分と、酸化ゲルマニウムが添加されず、コアとなるべき部分よりも低屈折率のクラッドとなるべき部分とを備える光ファイバ母材を加熱線引することによりなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法では、得られる回折格子の反射率は必ずしも十分でない。すなわち、回折格子が作り込まれた光導波路では、その反射率が重要な特性であるが、この反射率は以下の式（１）のように、回折格子長（コア内において、屈折率が周期的に変化している領域の長さ）と光誘起屈折率変化に依存する。
【０００５】
Ｒ＝ｔａｎｈ２（Ｌ・π・ΔｎＵＶ／λ） …（１）
ここで、Ｒは反射率、Ｌはコア内に作り込まれた回折格子長、ΔｎＵＶは紫外光に対する屈折率変化（光誘起屈折率変化）、λは反射波長である。
【０００６】
紫外光照射による屈折率変化はガラス中のゲルマニウム関連のガラス欠陥に起因することが知られているが、従来のように通信用光ファイバを用いたのではクラッド部分でのガラス欠陥が少ないために、この部分における紫外光による屈折率変化ΔｎＵＶはコアでの屈折率変化ΔｎＵＶに比べて小さい。したがって、導波路全体として十分な反射率が得られない。
【０００７】
さらに、紫外光が照射されると、その部位のコア（回折格子が作り込まれた部位）の屈折率は高くなるため、この部位のモードフィールド径は他の紫外光が照射されていないコアのモードフィールド径より小さくなる。このモードフィールド径の変化がコア内に生じると、モードミスマッチによりコア内を伝搬している光がクラッド側へ放射され、伝送損失が増加するという。
【０００８】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子の作製に好適な光ファイバ製作用の光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法は、（ａ）外層クラッドとなるべき、中空のガラス管を用意する第１の工程と、（ｂ）ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、ゲルマニウム、およびフッ素を含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内に内層クラッドとなるべき第１のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第１のガラス微粒子を透明化する第２の工程と、（ｃ）ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガスおよびゲルマニウムを含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内にコアとなるべき第２のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第２のガラス微粒子を透明化する第３の工程と、（ｄ）ガラス管を加熱して中実化する第４の工程とを備える。
【００１０】
ここで、第４の工程は、前記ガラス管内に酸化物を還元する還元剤を導入しながら、ガラス管を加熱して中実化する工程であることが好適である。還元剤としては、塩素、フッ素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム及び四フッ化ケイ素のいずれか一つ以上を成分とする気体を用いることができる。
【００１１】
また、第２の工程および第３の工程における透明ガラス化は、ガラス管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことができる。
【００１２】
また、第４の工程におけるガラス管の中実化において、ガラス管に還元剤とともに不活性ガスを導入することもできる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン及びネオンいずれか一つ以上を成分とする気体を用いることができる。
【００１３】
また、第５の工程における前記ガラス管の中実化を、ガラス管内を約１７００℃から約２１００℃までの温度にして行うことが好適である。
【００１４】
また、第４の工程の後、内層クラッドとなるべきガラス層の外径は、コアとなるべきガラス層の直径の６倍以下とすることが実用的である。
【００１５】
【作用】
本発明の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法では、まず、外層クラッドとなるべき、中空のガラス管を用意する（第１の工程）。
【００１６】
次に、ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、ゲルマニウム、およびフッ素を含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内に内層クラッドとなるべき第１のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第１のガラス微粒子を透明化する（第２の工程）。こうして、加熱線引されて光ファイバの内層クラッドとなった場合に、紫外光が照射されると屈折率が効率的に変化する、内層クラッドとなるべき部分のガラス層が形成される。
【００１７】
引き続き、ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、およびゲルマニウムを含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内にコアとなるべき第２のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第２のガラス微粒子を透明化する（第３の工程）。こうして、加熱線引されて光ファイバのコアとなった場合に、紫外光が照射されると屈折率が効率的に変化する、コアとなるべき部分のガラス層が形成される。
【００１８】
次いで、ガラス管を加熱して中実化（第４の工程）して光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材を得る。
【００１９】
以上のようにして得られた、光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材を加熱線引して光ファイバを製作し、この光ファイバに紫外光を照射すると、コアと内層クラッドとで効率的な屈折率変化が発生する。
【００２０】
すなわち、酸化ゲルマニウムがドープされたコアを備えるガラス光ファイバに紫外光を照射すると、コアに紫外光が入射し、紫外光が入射した部分の屈折率が変化（上昇）する。
【００２１】
紫外光の入射によりガラスの屈折率が変化するメカニズムは、完全には解明されてはいない。しかしながら、屈折率変化の重要な要因として、ガラス中のゲルマニウムに関連した酸素欠損型の欠陥が考えられており、Ｓｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅなどの中性酸素モノ空孔が想定されている。
【００２２】
屈折率変化のメカニズムとして提案されているクラマース・クローニッヒ機構によれば、屈折率変化は以下のように説明される。すなわち、上記の欠陥は波長２４０〜２５０ｎｍの紫外光を吸収し、この吸収によりＳｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅ結合が切れて、新たな欠陥が生じる。この新たな欠陥は、波長２１０ｎｍおよび２８０ｎｍ付近を中心に吸収帯を形成する。その結果、クラマース・クローニッヒの関係に従いガラスの屈折率が変化する。
【００２３】
また、中実化にあたって、ガラス管に還元剤を導入しながら中実化を行うこととすれば、還元剤の還元作用により、ガラス微粒子に含まれるＳｉＯ２ のＳｉ−Ｏ結合や、ＧｅＯ２ のＧｅ−Ｏ結合が切れて、Ｓｉ−Ｇｅ結合やＧｅ−Ｇｅ結合を有する酸素欠損型の欠陥構造が形成されやすくなる。これにより、酸素欠損型の欠陥の数が増加するので、紫外光の吸収による屈折率変化量も大きくなる。この結果、こうして製造された光ファイバ母材を出発材として光ファイバ型回折格子を作製すれば、屈折率が大きく変化した屈折率変化部を光ファイバが形成され、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を作製することができる。
【００２４】
ここで、前記ガラス管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら透明ガラス化を行なうと、ガラス管の内壁に堆積したガラス層から揮散する酸化ゲルマニウムが補充され、酸化ゲルマニウムのドーパント濃度が高まる。
【００２５】
これにより、ガラス中に含まれる酸化ゲルマニウムが増加すれば、酸素欠損型の欠陥の数が増加するので、紫外光の吸収による屈折率変化量も大きくなり、作製される光ファイバ型回折格子は高い反射率を有する。
【００２６】
また、本発明者らの知見によれば、中実化の際に還元剤とともに不活性ガスを導入すると、作製される光ファイバ型回折格子の反射率が上昇しやすくなる。
【００２７】
また、本発明者らの知見によれば、高い反射率を得るには、コア径の小さなシングルモードファイバであってもコア径に対して６倍の外径の領域に回折格子を形成すればよい。また、クラッド全体を紫外光の照射による屈折率変化が発生する酸化ゲルマニウムの添加状態にすると光導波路の強度が低減することが知られている。そこで、本発明では、ゲルマニウムが添加された内層クラッドとなるべき部分の外側に実質的にゲルマニウムを添加しない外層クラッドとなるべき部分を設けている。
【００２８】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
以下に説明する実施例では、一般的なＭＣＶＤ装置を用いて作製した。以下、作製方法について説明する。図１は、本実施例の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造工程図である。
【００３０】
まず、略円筒状の天然石英管１００を用意する。ここで、天然石英とは、天然に産する水晶を粉砕し、これを酸水素炎やアーク炉やカーボン発熱体の電気炉などで溶融して作製される透明な石英ガラスである。
【００３１】
次に、石英管１００を回転させながら管の内部にガラスの原料ガスとドーパントの原料ガスとを導入するとともに、石英管１００を外側から酸水素炎バーナ１２０を用いて加熱し、石英管１００の内壁に石英（ＳｉＯ２ ）ガラスの微粒子１１０を堆積させる（図１（ａ）参照）。
【００３２】
ガラス原料ガスは、コアになるべき石英ガラスの原料たる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。また、ドーパントの原料ガスは、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）と、フッ素（Ｆ２ ）ガスと、この搬送ガスである酸素とからなる。これらは、図示しないサチュレータからガス管を通じて石英管１００に送り込まれる。
【００３３】
これにより、次のような熱酸化反応が石英管１００の内部で生じる。
【００３４】
【化１】
【００３５】
上記の反応により管内で生成した石英ガラスの微粒子１１０は、石英管１００の内壁に付着して堆積する。管内で生成した酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）の微粒子も同時に堆積する。そして、これらの微粒子の間にフッ素原子が混入する。
【００３６】
バーナ１２０を石英管１００の軸に沿って原料ガスの流れの方向にゆっくり移動させると、バーナ１２０の移動に応じて継続的にガラス微粒子１１０が堆積されてゆく。石英管１００は回転しているので、石英菅の内壁全面にガラス微粒子１１０が堆積する。そして、堆積が終了したら、ガラス及びドーパント双方の原料ガスの供給を停止する。
【００３７】
引き続き、ガスの導入を止め、石英管１００を酸水素炎バーナ１２０を用いて内部温度を１７００℃〜１８００℃に加熱して、石英ガラスの微粒子１１０を透明化し、内層コアとなるべきガラス層１１１とする（図１（ｂ）参照）。ここでは、ＭＣＶＤ法で一般的に行われているように、石英管１００内に気体の塩素 （Ｃｌ２ ）と酸素（Ｏ２ ）を送り込んでもよい。塩素は脱水作用を有しており、管内の水分を除く働きをし、また、酸素は、酸化ゲルマニウムの揮散を抑えて、ドーパント濃度の低下を抑制する作用を有する。なお、透明ガラス化は、管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことも可能である。
【００３８】
次いで、石英管１００を回転させながら管の内部にガラスの原料ガスとドーパントの原料ガスとを導入するとともに、石英管１００を外側から酸水素炎バーナ１２０を用いて加熱し、石英管１００の内壁に石英（ＳｉＯ２ ）ガラスの微粒子１１５を堆積させる（図１（ｃ）参照）。
【００３９】
ガラス原料ガスは、コアになるべき石英ガラスの原料たる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。また、ドーパントの原料ガスは、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。これらは、図示しないサチュレータからガス管を通じて石英管１００に送り込まれる。
【００４０】
これにより、図１（ａ）と同様の熱酸化反応が石英管１００の内部で生じる。
【００４１】
この反応により管内で生成した石英ガラスの微粒子１１５は、石英管１００の内壁に付着して堆積する。
【００４２】
バーナ１２０を石英管１００の軸に沿って原料ガスの流れの方向にゆっくり移動させると、バーナ１２０の移動に応じて継続的にガラス微粒子１１５が堆積されてゆく。石英管１００は回転しているので、石英菅の内壁全面にガラス微粒子１１０が堆積する。そして、堆積が終了したら、ガラス及びドーパント双方の原料ガスの供給を停止する。
【００４３】
引き続き、ガスの導入を止め、石英管１００を酸水素炎バーナ１２０を用いて内部温度を１７００℃〜１８００℃に加熱して、石英ガラスの微粒子１１５を透明化し、内層コアとなるべきガラス層１１６とする（図１（ｂ）参照）。ここでは、ＭＣＶＤ法で一般的に行われているように、石英管１００内に気体の塩素（Ｃｌ２ ）と酸素（Ｏ２ ）を送り込んでもよい。塩素は脱水作用を有しており、管内の水分を除く働きをし、また、酸素は、酸化ゲルマニウムの揮散を抑えて、ドーパント濃度の低下を抑制する作用を有する。なお、透明ガラス化は、管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことも可能である。
【００４４】
次いで、通常のＭＣＶＤ法と同様の手順で、石英管１００の中実化を行なう （図１（ｅ）参照）。本実施例では、石英管１００内に塩素のみを導入しながら中実化を行った。流量は、約５００ｃｃ／ｍｉｎとした。
【００４５】
バーナ火炎の温度を上げて、管の中心付近の温度が１８００℃〜２１００℃となるように調節し、石英管１００を回転させながら加熱する。これとともに、ＭＣＶＤ装置を操作して石英管１００の管内圧力の減圧度を調節すると、減圧度に応じて管の両端から引張張力が加えられ、バーナ火炎の当たっている箇所で石英管１００の空洞がつぶれる。こうして、石英管１００が中実化される。なお、本実施例では、減圧度は約５ｍｍＨ２ Ｏであった。
【００４６】
バーナ１２０を軸方向に沿って移動させると、石英管１００は連続的につぶれてゆき、最終的には、棒状体のガラス（ガラスロッド）になる。このガラスロッドは、酸化ゲルマニウムがドープされた石英ガラスからなるコアロッドと、このコアロッドを被覆する純石英ガラス層からなる。
【００４７】
なお、中実化の際のバーナ火炎の温度は、約１８００℃以下では石英管１００がつぶれず、約２１００℃以上ではガラスが溶融してしまうことから、石英管１００の中心付近の温度が約１８００〜２１００℃となる温度であることが好ましい。
【００４８】
以上のようにして、中実化の後、コアとなるべき部分の径が３ｍｍ、内層クラッドとなるべき部分の外径が１５ｍｍ、外層クラッドとなるべき部分の外径が４５ｍｍの光ファイバ母材を得た。
【００４９】
なお、クラッドの厚さの調整のため、更に、上記の光ファイバ母材をクラッドチューブに挿入し、真空中で加熱してガラスロッドとクラッドチューブを融着させて、光ファイバ母材（プリフォーム）とすることも可能である。なお、クラッドチューブは、石英管１００と同じ屈折率の純石英ガラスとすることが好適である。
【００５０】
こうして得られた光ファイバ母材を電気炉で２０００℃程度に加熱して溶融状態にした後、線引きする。これにより、光ファイバが得られる。この光ファイバでは、（コア径）：（内層クラッド外径）：（外層クラッド外径）が、光ファイバ母材における（コアとなるべき部分の径）：（内層クラッドとなるべき部分の外径）：（外層クラッドとなるべき部分の外径）と略一致するので、コア径≒８μｍ、内層クラッド外径≒４０μｍ、外層クラッド外径≒１２５μｍとなる。なお、この光ファイバは、石英ガラスに６ｗｔ％の酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）が添加されたコアと、石英ガラスに６ｗｔ％の酸化ゲルマニウム及び１ｗｔ％のフッ素（Ｆ）が添加された内層クラッドと、実質的に石英ガラスのみから成る外層クラッドとを備えている。
【００５１】
図２は、光ファイバ型回折格子の作製方法の一例の説明図である。図２に示す方法では、ホログラフィック干渉法により紫外光を干渉させて光ファイバに照射する。この方法では、干渉手段２０は、ビームスプリッタ２１ａと反射鏡２１ｂ、２１ｃとから構成される。また、紫外光光源１０には、アルゴンレーザ光源１１を用いた。
【００５２】
アルゴンレーザ光源１１は、２４４ｎｍのコヒーレントな紫外光を連続発振する。この紫外光は、ビームスプリッタ２１ａにより透過光と反射光の２光束に分岐される。分岐された各光束は、それぞれ反射鏡２１ｂ及び２１ｃによって反射され、コア４１の軸方向に対し互いに補角の関係にある７４゜（図２におけるα）、１０６゜（図２における１８０゜−α）の角度をもって光ファイバ４０に照射される。
【００５３】
分岐された各光束は干渉領域３０にて干渉し、所定間隔の干渉縞を形成しつつ、光ファイバ４０に照射される。そして、照射された紫外光は、外層クラッド４５を透過し、内層クラッド４２およびコア４１に入射して、入射した部分の屈折率を変化させる。
【００５４】
図４は、光ファイバ４０への紫外光の照射を示した図である。光ファイバ４０の径方向に対する紫外光の入射角度θ（＝９０°−α）と紫外光の波長λとを用いると、干渉縞の間隔Λは、
Λ＝λ／（２ｓｉｎθ） …（２）
のように表される。したがって、コア４１及び内層クラッド４２の紫外光が入射した領域には、屈折率の変化した部分が干渉縞の間隔Λを周期として光ファイバ４０の光軸方向に沿って配列されるので、ピッチΛの回折格子４３，４４が、それぞれコア４１、内層クラッド４２に形成されることになる。こうして、コア４１及び内層クラッド４２に回折格子を有する光導波路としての光ファイバが得られた。
【００５５】
コア４１の屈折率ｎ１ と回折格子４３のピッチΛを用いると、周知なブラッグの回折条件により、この回折格子の反射波長λＲ は、
のように表される。なお、本実施例では、この反射波長λＲ を１３００ｎｍに設定した。
【００５６】
なお、紫外光の照射中は、ＬＥＤ光源からの光を光ファイバ４０の一端から入射させ、他端に接続されたスペクトルアナライザでこの光の透過スペクトルを測定して、回折格子４３、４４の形成をリアルタイムでモニターした。ここで、スペクトルアナライザは、回折格子４３、４４を透過した光について波長と透過率との関係を測定する。
【００５７】
紫外光の照射が開始されると回折格子４３、４４の形成が進むので、透過スペクトルにおいて透過光の強度が反射波長を中心に減少する。透過スペクトルに変化がなくなれば、回折格子４３、４４の形成が飽和したと考えられるので、この時点で紫外光の照射を停止する。なお、本実施例では、飽和時間は約４０〜５０分であった。
【００５８】
反射率は、１００％から透過率を差し引いて求まるので、回折格子４３、４４の形成が飽和した時点の透過スペクトルから、波長と反射率との関係を示した反射スペクトルを求めることができる。その結果、本実施例で作製された光ファイバ型回折格子の反射率は９０％以上であり、良好な結果を得た。
【００５９】
なお、ホログラフィック干渉法を用いて紫外光を光ファイバ４０に照射したが、代わりに位相格子法を用いることもできる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、中実化の際に導入する還元剤としては、塩素以外にもフッ素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム、四フッ化ケイ素等の気体を用いることができる。また、これらの気体のうち数種類を同時に導入しても良い。
【００６１】
また、上記の還元剤と同時に導入する不活性ガスとして、ヘリウムの代わりに、気体のアルゴンやネオンを用いることができると考えられ、これらの気体のうち数種類を同時に導入しても良い。
【００６２】
また、公知のＭＣＶＤ法と同様に、光ファイバ母材の内層クラッド作製にあたっては、ドーパントの原料ガスとして本実施例の四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）及び酸素に加えて、他のドーパント原料ガスを同時に導入することができる。例えば、酸化ゲルマニウムに加えて酸化ボロン（Ｂ２ Ｏ３ ）がコアにドープされた光ファイバを作製する場合は、四塩化ゲルマニウムと搬送ガスたる酸素に加えて、臭化ボロン（ＢＢｒ３ ）とこの搬送ガスたる酸素を石英管に導入する。他のドーパントをドープする場合も、このようにＭＣＶＤ法に準じてドーパント原料ガスを導入すれば良い。
【００６３】
また、当初に用意する石英管にもゲルマニウムがドープされていてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の製造方法で製造された光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材は内層クラッドとなるべき部分にもＧｅＯ２が添加されているので、この光ファイバ化後に紫外光を照射すると、コア及び内層クラッドの双方に回折格子が形成されるので、この回折格子が形成された領域ではコアを伝搬する導波光のみならず、導波光のうちクラッド側へ放射される光も反射され、モードフィールド全域にわたって導波光が反射されるとともに光導波路の強度が維持される。したがって、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を実現できる。
【００６５】
また、還元剤を導入しながら中実化を行って製造すれば、光ファイバに紫外光を照射したときのガラスの屈折率変化量が大きくなる。したがって、屈折率が大きく変化した屈折率変化部を光ファイバに形成して、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造工程図である。
【図２】光ファイバへの紫外光の照射による回折格子の形成の説明図である。
【符号の説明】
１０…紫外光光源、２０…干渉手段、２１ａ…ビームスプリッタ、２１ｂ，２１ｃ…反射鏡、２２…位相格子、３０…干渉領域、４０…光ファイバ型回折格子、４１…コア、４２…内層クラッド、４３，４４…回折格子、４５…外層クラッド、１００…天然石英管、１１０，１１５…石英ガラスの微粒子、１１１，１１６…透明化ガラス層、１２０…酸水素炎バーナ。
【産業上の利用分野】
本発明は、光ファイバ型回折格子の作製に好適な光ファイバ製作用の光ファイバ母材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学素子の一種である回折格子には種々の態様のものがあるが、光通信システム等に利用する場合には、通信用光ファイバとの接続が容易で、挿入損失の低い光ファイバ型回折格子が好適である。
【０００３】
従来の光ファイバ型回折格子の作製方法としては、特許出願公表昭６２−５０００５２に記載のものが知られている。これは、酸化ゲルマニウムを添加して高屈折率のコアを形成した石英系ファイバに強力な紫外光を照射することより、コアに屈折率変化部を光軸に沿って等間隔に配列して、回折格子を形成する方法である。そして、紫外光を照射する光ファイバの製作は、酸化ゲルマニウムが添加された高屈折率のコアと成るべき部分と、酸化ゲルマニウムが添加されず、コアとなるべき部分よりも低屈折率のクラッドとなるべき部分とを備える光ファイバ母材を加熱線引することによりなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法では、得られる回折格子の反射率は必ずしも十分でない。すなわち、回折格子が作り込まれた光導波路では、その反射率が重要な特性であるが、この反射率は以下の式（１）のように、回折格子長（コア内において、屈折率が周期的に変化している領域の長さ）と光誘起屈折率変化に依存する。
【０００５】
Ｒ＝ｔａｎｈ２（Ｌ・π・ΔｎＵＶ／λ） …（１）
ここで、Ｒは反射率、Ｌはコア内に作り込まれた回折格子長、ΔｎＵＶは紫外光に対する屈折率変化（光誘起屈折率変化）、λは反射波長である。
【０００６】
紫外光照射による屈折率変化はガラス中のゲルマニウム関連のガラス欠陥に起因することが知られているが、従来のように通信用光ファイバを用いたのではクラッド部分でのガラス欠陥が少ないために、この部分における紫外光による屈折率変化ΔｎＵＶはコアでの屈折率変化ΔｎＵＶに比べて小さい。したがって、導波路全体として十分な反射率が得られない。
【０００７】
さらに、紫外光が照射されると、その部位のコア（回折格子が作り込まれた部位）の屈折率は高くなるため、この部位のモードフィールド径は他の紫外光が照射されていないコアのモードフィールド径より小さくなる。このモードフィールド径の変化がコア内に生じると、モードミスマッチによりコア内を伝搬している光がクラッド側へ放射され、伝送損失が増加するという。
【０００８】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子の作製に好適な光ファイバ製作用の光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法は、（ａ）外層クラッドとなるべき、中空のガラス管を用意する第１の工程と、（ｂ）ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、ゲルマニウム、およびフッ素を含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内に内層クラッドとなるべき第１のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第１のガラス微粒子を透明化する第２の工程と、（ｃ）ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガスおよびゲルマニウムを含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内にコアとなるべき第２のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第２のガラス微粒子を透明化する第３の工程と、（ｄ）ガラス管を加熱して中実化する第４の工程とを備える。
【００１０】
ここで、第４の工程は、前記ガラス管内に酸化物を還元する還元剤を導入しながら、ガラス管を加熱して中実化する工程であることが好適である。還元剤としては、塩素、フッ素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム及び四フッ化ケイ素のいずれか一つ以上を成分とする気体を用いることができる。
【００１１】
また、第２の工程および第３の工程における透明ガラス化は、ガラス管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことができる。
【００１２】
また、第４の工程におけるガラス管の中実化において、ガラス管に還元剤とともに不活性ガスを導入することもできる。不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン及びネオンいずれか一つ以上を成分とする気体を用いることができる。
【００１３】
また、第５の工程における前記ガラス管の中実化を、ガラス管内を約１７００℃から約２１００℃までの温度にして行うことが好適である。
【００１４】
また、第４の工程の後、内層クラッドとなるべきガラス層の外径は、コアとなるべきガラス層の直径の６倍以下とすることが実用的である。
【００１５】
【作用】
本発明の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法では、まず、外層クラッドとなるべき、中空のガラス管を用意する（第１の工程）。
【００１６】
次に、ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、ゲルマニウム、およびフッ素を含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内に内層クラッドとなるべき第１のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第１のガラス微粒子を透明化する（第２の工程）。こうして、加熱線引されて光ファイバの内層クラッドとなった場合に、紫外光が照射されると屈折率が効率的に変化する、内層クラッドとなるべき部分のガラス層が形成される。
【００１７】
引き続き、ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、およびゲルマニウムを含むドーパント原料ガスを導入して、ガラス管内にコアとなるべき第２のガラス微粒子を堆積後、更にガラス管を加熱して第２のガラス微粒子を透明化する（第３の工程）。こうして、加熱線引されて光ファイバのコアとなった場合に、紫外光が照射されると屈折率が効率的に変化する、コアとなるべき部分のガラス層が形成される。
【００１８】
次いで、ガラス管を加熱して中実化（第４の工程）して光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材を得る。
【００１９】
以上のようにして得られた、光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材を加熱線引して光ファイバを製作し、この光ファイバに紫外光を照射すると、コアと内層クラッドとで効率的な屈折率変化が発生する。
【００２０】
すなわち、酸化ゲルマニウムがドープされたコアを備えるガラス光ファイバに紫外光を照射すると、コアに紫外光が入射し、紫外光が入射した部分の屈折率が変化（上昇）する。
【００２１】
紫外光の入射によりガラスの屈折率が変化するメカニズムは、完全には解明されてはいない。しかしながら、屈折率変化の重要な要因として、ガラス中のゲルマニウムに関連した酸素欠損型の欠陥が考えられており、Ｓｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅなどの中性酸素モノ空孔が想定されている。
【００２２】
屈折率変化のメカニズムとして提案されているクラマース・クローニッヒ機構によれば、屈折率変化は以下のように説明される。すなわち、上記の欠陥は波長２４０〜２５０ｎｍの紫外光を吸収し、この吸収によりＳｉ−ＧｅまたはＧｅ−Ｇｅ結合が切れて、新たな欠陥が生じる。この新たな欠陥は、波長２１０ｎｍおよび２８０ｎｍ付近を中心に吸収帯を形成する。その結果、クラマース・クローニッヒの関係に従いガラスの屈折率が変化する。
【００２３】
また、中実化にあたって、ガラス管に還元剤を導入しながら中実化を行うこととすれば、還元剤の還元作用により、ガラス微粒子に含まれるＳｉＯ２ のＳｉ−Ｏ結合や、ＧｅＯ２ のＧｅ−Ｏ結合が切れて、Ｓｉ−Ｇｅ結合やＧｅ−Ｇｅ結合を有する酸素欠損型の欠陥構造が形成されやすくなる。これにより、酸素欠損型の欠陥の数が増加するので、紫外光の吸収による屈折率変化量も大きくなる。この結果、こうして製造された光ファイバ母材を出発材として光ファイバ型回折格子を作製すれば、屈折率が大きく変化した屈折率変化部を光ファイバが形成され、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を作製することができる。
【００２４】
ここで、前記ガラス管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら透明ガラス化を行なうと、ガラス管の内壁に堆積したガラス層から揮散する酸化ゲルマニウムが補充され、酸化ゲルマニウムのドーパント濃度が高まる。
【００２５】
これにより、ガラス中に含まれる酸化ゲルマニウムが増加すれば、酸素欠損型の欠陥の数が増加するので、紫外光の吸収による屈折率変化量も大きくなり、作製される光ファイバ型回折格子は高い反射率を有する。
【００２６】
また、本発明者らの知見によれば、中実化の際に還元剤とともに不活性ガスを導入すると、作製される光ファイバ型回折格子の反射率が上昇しやすくなる。
【００２７】
また、本発明者らの知見によれば、高い反射率を得るには、コア径の小さなシングルモードファイバであってもコア径に対して６倍の外径の領域に回折格子を形成すればよい。また、クラッド全体を紫外光の照射による屈折率変化が発生する酸化ゲルマニウムの添加状態にすると光導波路の強度が低減することが知られている。そこで、本発明では、ゲルマニウムが添加された内層クラッドとなるべき部分の外側に実質的にゲルマニウムを添加しない外層クラッドとなるべき部分を設けている。
【００２８】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２９】
以下に説明する実施例では、一般的なＭＣＶＤ装置を用いて作製した。以下、作製方法について説明する。図１は、本実施例の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造工程図である。
【００３０】
まず、略円筒状の天然石英管１００を用意する。ここで、天然石英とは、天然に産する水晶を粉砕し、これを酸水素炎やアーク炉やカーボン発熱体の電気炉などで溶融して作製される透明な石英ガラスである。
【００３１】
次に、石英管１００を回転させながら管の内部にガラスの原料ガスとドーパントの原料ガスとを導入するとともに、石英管１００を外側から酸水素炎バーナ１２０を用いて加熱し、石英管１００の内壁に石英（ＳｉＯ２ ）ガラスの微粒子１１０を堆積させる（図１（ａ）参照）。
【００３２】
ガラス原料ガスは、コアになるべき石英ガラスの原料たる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。また、ドーパントの原料ガスは、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）と、フッ素（Ｆ２ ）ガスと、この搬送ガスである酸素とからなる。これらは、図示しないサチュレータからガス管を通じて石英管１００に送り込まれる。
【００３３】
これにより、次のような熱酸化反応が石英管１００の内部で生じる。
【００３４】
【化１】
上記の反応により管内で生成した石英ガラスの微粒子１１０は、石英管１００の内壁に付着して堆積する。管内で生成した酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）の微粒子も同時に堆積する。そして、これらの微粒子の間にフッ素原子が混入する。
【００３６】
バーナ１２０を石英管１００の軸に沿って原料ガスの流れの方向にゆっくり移動させると、バーナ１２０の移動に応じて継続的にガラス微粒子１１０が堆積されてゆく。石英管１００は回転しているので、石英菅の内壁全面にガラス微粒子１１０が堆積する。そして、堆積が終了したら、ガラス及びドーパント双方の原料ガスの供給を停止する。
【００３７】
引き続き、ガスの導入を止め、石英管１００を酸水素炎バーナ１２０を用いて内部温度を１７００℃〜１８００℃に加熱して、石英ガラスの微粒子１１０を透明化し、内層コアとなるべきガラス層１１１とする（図１（ｂ）参照）。ここでは、ＭＣＶＤ法で一般的に行われているように、石英管１００内に気体の塩素 （Ｃｌ２ ）と酸素（Ｏ２ ）を送り込んでもよい。塩素は脱水作用を有しており、管内の水分を除く働きをし、また、酸素は、酸化ゲルマニウムの揮散を抑えて、ドーパント濃度の低下を抑制する作用を有する。なお、透明ガラス化は、管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことも可能である。
【００３８】
次いで、石英管１００を回転させながら管の内部にガラスの原料ガスとドーパントの原料ガスとを導入するとともに、石英管１００を外側から酸水素炎バーナ１２０を用いて加熱し、石英管１００の内壁に石英（ＳｉＯ２ ）ガラスの微粒子１１５を堆積させる（図１（ｃ）参照）。
【００３９】
ガラス原料ガスは、コアになるべき石英ガラスの原料たる四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。また、ドーパントの原料ガスは、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）と、この搬送ガスである酸素とからなる。これらは、図示しないサチュレータからガス管を通じて石英管１００に送り込まれる。
【００４０】
これにより、図１（ａ）と同様の熱酸化反応が石英管１００の内部で生じる。
【００４１】
この反応により管内で生成した石英ガラスの微粒子１１５は、石英管１００の内壁に付着して堆積する。
【００４２】
バーナ１２０を石英管１００の軸に沿って原料ガスの流れの方向にゆっくり移動させると、バーナ１２０の移動に応じて継続的にガラス微粒子１１５が堆積されてゆく。石英管１００は回転しているので、石英菅の内壁全面にガラス微粒子１１０が堆積する。そして、堆積が終了したら、ガラス及びドーパント双方の原料ガスの供給を停止する。
【００４３】
引き続き、ガスの導入を止め、石英管１００を酸水素炎バーナ１２０を用いて内部温度を１７００℃〜１８００℃に加熱して、石英ガラスの微粒子１１５を透明化し、内層コアとなるべきガラス層１１６とする（図１（ｂ）参照）。ここでは、ＭＣＶＤ法で一般的に行われているように、石英管１００内に気体の塩素（Ｃｌ２ ）と酸素（Ｏ２ ）を送り込んでもよい。塩素は脱水作用を有しており、管内の水分を除く働きをし、また、酸素は、酸化ゲルマニウムの揮散を抑えて、ドーパント濃度の低下を抑制する作用を有する。なお、透明ガラス化は、管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことも可能である。
【００４４】
次いで、通常のＭＣＶＤ法と同様の手順で、石英管１００の中実化を行なう （図１（ｅ）参照）。本実施例では、石英管１００内に塩素のみを導入しながら中実化を行った。流量は、約５００ｃｃ／ｍｉｎとした。
【００４５】
バーナ火炎の温度を上げて、管の中心付近の温度が１８００℃〜２１００℃となるように調節し、石英管１００を回転させながら加熱する。これとともに、ＭＣＶＤ装置を操作して石英管１００の管内圧力の減圧度を調節すると、減圧度に応じて管の両端から引張張力が加えられ、バーナ火炎の当たっている箇所で石英管１００の空洞がつぶれる。こうして、石英管１００が中実化される。なお、本実施例では、減圧度は約５ｍｍＨ２ Ｏであった。
【００４６】
バーナ１２０を軸方向に沿って移動させると、石英管１００は連続的につぶれてゆき、最終的には、棒状体のガラス（ガラスロッド）になる。このガラスロッドは、酸化ゲルマニウムがドープされた石英ガラスからなるコアロッドと、このコアロッドを被覆する純石英ガラス層からなる。
【００４７】
なお、中実化の際のバーナ火炎の温度は、約１８００℃以下では石英管１００がつぶれず、約２１００℃以上ではガラスが溶融してしまうことから、石英管１００の中心付近の温度が約１８００〜２１００℃となる温度であることが好ましい。
【００４８】
以上のようにして、中実化の後、コアとなるべき部分の径が３ｍｍ、内層クラッドとなるべき部分の外径が１５ｍｍ、外層クラッドとなるべき部分の外径が４５ｍｍの光ファイバ母材を得た。
【００４９】
なお、クラッドの厚さの調整のため、更に、上記の光ファイバ母材をクラッドチューブに挿入し、真空中で加熱してガラスロッドとクラッドチューブを融着させて、光ファイバ母材（プリフォーム）とすることも可能である。なお、クラッドチューブは、石英管１００と同じ屈折率の純石英ガラスとすることが好適である。
【００５０】
こうして得られた光ファイバ母材を電気炉で２０００℃程度に加熱して溶融状態にした後、線引きする。これにより、光ファイバが得られる。この光ファイバでは、（コア径）：（内層クラッド外径）：（外層クラッド外径）が、光ファイバ母材における（コアとなるべき部分の径）：（内層クラッドとなるべき部分の外径）：（外層クラッドとなるべき部分の外径）と略一致するので、コア径≒８μｍ、内層クラッド外径≒４０μｍ、外層クラッド外径≒１２５μｍとなる。なお、この光ファイバは、石英ガラスに６ｗｔ％の酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ２ ）が添加されたコアと、石英ガラスに６ｗｔ％の酸化ゲルマニウム及び１ｗｔ％のフッ素（Ｆ）が添加された内層クラッドと、実質的に石英ガラスのみから成る外層クラッドとを備えている。
【００５１】
図２は、光ファイバ型回折格子の作製方法の一例の説明図である。図２に示す方法では、ホログラフィック干渉法により紫外光を干渉させて光ファイバに照射する。この方法では、干渉手段２０は、ビームスプリッタ２１ａと反射鏡２１ｂ、２１ｃとから構成される。また、紫外光光源１０には、アルゴンレーザ光源１１を用いた。
【００５２】
アルゴンレーザ光源１１は、２４４ｎｍのコヒーレントな紫外光を連続発振する。この紫外光は、ビームスプリッタ２１ａにより透過光と反射光の２光束に分岐される。分岐された各光束は、それぞれ反射鏡２１ｂ及び２１ｃによって反射され、コア４１の軸方向に対し互いに補角の関係にある７４゜（図２におけるα）、１０６゜（図２における１８０゜−α）の角度をもって光ファイバ４０に照射される。
【００５３】
分岐された各光束は干渉領域３０にて干渉し、所定間隔の干渉縞を形成しつつ、光ファイバ４０に照射される。そして、照射された紫外光は、外層クラッド４５を透過し、内層クラッド４２およびコア４１に入射して、入射した部分の屈折率を変化させる。
【００５４】
図４は、光ファイバ４０への紫外光の照射を示した図である。光ファイバ４０の径方向に対する紫外光の入射角度θ（＝９０°−α）と紫外光の波長λとを用いると、干渉縞の間隔Λは、
Λ＝λ／（２ｓｉｎθ） …（２）
のように表される。したがって、コア４１及び内層クラッド４２の紫外光が入射した領域には、屈折率の変化した部分が干渉縞の間隔Λを周期として光ファイバ４０の光軸方向に沿って配列されるので、ピッチΛの回折格子４３，４４が、それぞれコア４１、内層クラッド４２に形成されることになる。こうして、コア４１及び内層クラッド４２に回折格子を有する光導波路としての光ファイバが得られた。
【００５５】
コア４１の屈折率ｎ１ と回折格子４３のピッチΛを用いると、周知なブラッグの回折条件により、この回折格子の反射波長λＲ は、
【００５６】
なお、紫外光の照射中は、ＬＥＤ光源からの光を光ファイバ４０の一端から入射させ、他端に接続されたスペクトルアナライザでこの光の透過スペクトルを測定して、回折格子４３、４４の形成をリアルタイムでモニターした。ここで、スペクトルアナライザは、回折格子４３、４４を透過した光について波長と透過率との関係を測定する。
【００５７】
紫外光の照射が開始されると回折格子４３、４４の形成が進むので、透過スペクトルにおいて透過光の強度が反射波長を中心に減少する。透過スペクトルに変化がなくなれば、回折格子４３、４４の形成が飽和したと考えられるので、この時点で紫外光の照射を停止する。なお、本実施例では、飽和時間は約４０〜５０分であった。
【００５８】
反射率は、１００％から透過率を差し引いて求まるので、回折格子４３、４４の形成が飽和した時点の透過スペクトルから、波長と反射率との関係を示した反射スペクトルを求めることができる。その結果、本実施例で作製された光ファイバ型回折格子の反射率は９０％以上であり、良好な結果を得た。
【００５９】
なお、ホログラフィック干渉法を用いて紫外光を光ファイバ４０に照射したが、代わりに位相格子法を用いることもできる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、中実化の際に導入する還元剤としては、塩素以外にもフッ素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム、四フッ化ケイ素等の気体を用いることができる。また、これらの気体のうち数種類を同時に導入しても良い。
【００６１】
また、上記の還元剤と同時に導入する不活性ガスとして、ヘリウムの代わりに、気体のアルゴンやネオンを用いることができると考えられ、これらの気体のうち数種類を同時に導入しても良い。
【００６２】
また、公知のＭＣＶＤ法と同様に、光ファイバ母材の内層クラッド作製にあたっては、ドーパントの原料ガスとして本実施例の四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ４ ）及び酸素に加えて、他のドーパント原料ガスを同時に導入することができる。例えば、酸化ゲルマニウムに加えて酸化ボロン（Ｂ２ Ｏ３ ）がコアにドープされた光ファイバを作製する場合は、四塩化ゲルマニウムと搬送ガスたる酸素に加えて、臭化ボロン（ＢＢｒ３ ）とこの搬送ガスたる酸素を石英管に導入する。他のドーパントをドープする場合も、このようにＭＣＶＤ法に準じてドーパント原料ガスを導入すれば良い。
【００６３】
また、当初に用意する石英管にもゲルマニウムがドープされていてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、本発明の製造方法で製造された光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材は内層クラッドとなるべき部分にもＧｅＯ２が添加されているので、この光ファイバ化後に紫外光を照射すると、コア及び内層クラッドの双方に回折格子が形成されるので、この回折格子が形成された領域ではコアを伝搬する導波光のみならず、導波光のうちクラッド側へ放射される光も反射され、モードフィールド全域にわたって導波光が反射されるとともに光導波路の強度が維持される。したがって、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を実現できる。
【００６５】
また、還元剤を導入しながら中実化を行って製造すれば、光ファイバに紫外光を照射したときのガラスの屈折率変化量が大きくなる。したがって、屈折率が大きく変化した屈折率変化部を光ファイバに形成して、高い反射率を有する光ファイバ型回折格子を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造工程図である。
【図２】光ファイバへの紫外光の照射による回折格子の形成の説明図である。
【符号の説明】
１０…紫外光光源、２０…干渉手段、２１ａ…ビームスプリッタ、２１ｂ，２１ｃ…反射鏡、２２…位相格子、３０…干渉領域、４０…光ファイバ型回折格子、４１…コア、４２…内層クラッド、４３，４４…回折格子、４５…外層クラッド、１００…天然石英管、１１０，１１５…石英ガラスの微粒子、１１１，１１６…透明化ガラス層、１２０…酸水素炎バーナ。
Claims (8)
- 外層クラッドとなるべき、中空のガラス管を用意する第１の工程と、
前記ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガス、ゲルマニウム、およびフッ素を含むドーパント原料ガスを導入して、前記ガラス管内に内層クラッドとなるべき第１のガラス微粒子を堆積後、更に前記ガラス管を加熱して前記第１のガラス粒子を透明化する第２の工程と、
前記ガラス管を加熱しながら、これにガラス原料ガスおよびゲルマニウムを含むドーパント原料ガスを導入して、前記ガラス管内にコアとなるべき第２のガラス微粒子を堆積後、更に前記ガラス管を加熱して前記第２のガラス粒子を透明化する第３の工程と、
前記ガラス管を加熱して中実化する第４の工程と、
を備えることを特徴とする光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。 - 前記第４の工程は、前記ガラス管内に酸化物を還元する還元剤を導入しながら、前記ガラス管を加熱して中実化する工程であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記還元剤は、塩素、フッ素、四塩化ケイ素、四塩化ゲルマニウム及び四フッ化ケイ素のいずれか一つ以上を成分とする気体であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記第２の工程および前記第３の工程における前記透明ガラス化は、前記ガラス管内に四塩化ゲルマニウムを導入しながら行うことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記第４の工程における前記ガラス管の中実化において、前記ガラス管に前記還元剤とともに不活性ガスを導入することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン及びネオンいずれか一つ以上を成分とする気体であることを特徴とする請求項５記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記第４の工程における前記ガラス管の中実化を、前記ガラス管内を約１７００℃から約２１００℃までの温度にして行うことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
- 前記第４の工程の後、内層クラッドとなるべきガラス層の外径は、コアとなるべきガラス層の直径の６倍以下であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09088595A JP3601103B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09088595A JP3601103B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08290931A JPH08290931A (ja) | 1996-11-05 |
| JP3601103B2 true JP3601103B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=14010896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09088595A Expired - Lifetime JP3601103B2 (ja) | 1995-04-17 | 1995-04-17 | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601103B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002258091A (ja) | 2001-02-28 | 2002-09-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバおよび光ファイバ型回折格子 |
| KR100545813B1 (ko) | 2002-08-20 | 2006-01-24 | 엘에스전선 주식회사 | 탈수 및 탈염소공정을 포함하는 수정화학기상증착공법을 이용한 광섬유 프리폼 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 광섬유 |
| KR20040042054A (ko) * | 2002-11-12 | 2004-05-20 | 엘지전선 주식회사 | 광섬유 프리폼 제조에서 광화학 반응에 의한 탈수 방법 |
| CN103011578B (zh) * | 2012-12-17 | 2014-12-24 | 中天科技精密材料有限公司 | 一种制造凹陷包层超低水峰光纤芯棒的装置及其方法 |
| CN108191224A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-06-22 | 武汉长盈通光电技术有限公司 | 一种基于玻璃管的多芯光纤制备方法 |
-
1995
- 1995-04-17 JP JP09088595A patent/JP3601103B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08290931A (ja) | 1996-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5627933A (en) | Optical waveguide and process for producing it | |
| US6075625A (en) | Photoinduced grating in B2 O3 containing glass | |
| JP3601103B2 (ja) | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 | |
| WO1993018420A1 (en) | Silica germania glass compositions | |
| US6221555B1 (en) | Photo-sensitive fiber | |
| JPS61219009A (ja) | 石英ガラスから成る単一モード光導波路及びその製造方法 | |
| US6229945B1 (en) | Photo induced grating in B2O3 containing glass | |
| JP3596080B2 (ja) | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 | |
| JP3431046B2 (ja) | 光導波路、その導波路部材、及びその製造方法 | |
| JPH07253506A (ja) | 光ファイバ型回折格子の作製方法 | |
| JP3596079B2 (ja) | 光ファイバ型回折格子作製用光ファイバ母材の製造方法 | |
| JPH08286050A (ja) | 光導波路型回折格子及びその作製方法 | |
| JPH07218712A (ja) | 光導波路型回折格子の作製方法 | |
| JPH0479981B2 (ja) | ||
| JPS6227343A (ja) | 単一モ−ド・光フアイバ用母材の製造方法 | |
| JPH07270606A (ja) | 光導波路型回折格子の作製方法 | |
| JPH07248430A (ja) | 光導波路型回折格子及びその作製方法 | |
| JP3431048B2 (ja) | 光導波路、その導波路部材、及びその製造方法 | |
| JPH09203816A (ja) | 光ファイバ母材の製造方法 | |
| JPH08286065A (ja) | 平面光導波路の作製方法 | |
| JP3174682B2 (ja) | 光ファイバ用ガラス母材の製造方法 | |
| WO1993002018A1 (en) | Light transmitting device having regions of differing refractive index | |
| EP0134743A1 (fr) | Procédé de fabrication d'une fibre optique monomode à maintien de polarisation linéaire | |
| JP2004231478A (ja) | 屈折率分布型レンズ及びその製造方法 | |
| JPH07244209A (ja) | 光ファイバ型回折格子の作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040519 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040720 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040831 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040913 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071001 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081001 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091001 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101001 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111001 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121001 Year of fee payment: 8 |