JPH0718963B2 - 石英系光ファイバ - Google Patents
石英系光ファイバInfo
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- JPH0718963B2 JPH0718963B2 JP62266514A JP26651487A JPH0718963B2 JP H0718963 B2 JPH0718963 B2 JP H0718963B2 JP 62266514 A JP62266514 A JP 62266514A JP 26651487 A JP26651487 A JP 26651487A JP H0718963 B2 JPH0718963 B2 JP H0718963B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/045—Silica-containing oxide glass compositions
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- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B2201/20—Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
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- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石英系光ファイバに関するものである。
［従来の技術］ 一般に、石英系光ファイバは、コアにゲルマニウムGe、
リンＰ、チタンTi等の酸化物を添加して屈折率を上げ、
クラッドは純粋石英としたものか、又は、コアを純粋石
英としクラッドにフッ素を添加して屈折率を下げたもの
から成る。これらの石英系光ファイバにおけるガラス材
料固有の損失要因としては、レーリ散乱損失、紫外吸収
損失、赤外吸収損失があり、それぞれ強い波長依存性を
示す。従って、石英系光ファイバの低損失化には、これ
らの固有損失を低減することが課題となる。
リンＰ、チタンTi等の酸化物を添加して屈折率を上げ、
クラッドは純粋石英としたものか、又は、コアを純粋石
英としクラッドにフッ素を添加して屈折率を下げたもの
から成る。これらの石英系光ファイバにおけるガラス材
料固有の損失要因としては、レーリ散乱損失、紫外吸収
損失、赤外吸収損失があり、それぞれ強い波長依存性を
示す。従って、石英系光ファイバの低損失化には、これ
らの固有損失を低減することが課題となる。
現在のところ、石英系光ファイバが最低損失となる波長
域は、1.5μｍ帯であり、それより短波長側ではレーリ
散乱損失が、長波長側では赤外吸収損失が支配的要因と
なる。具体的には、主材料であるSi−O2結合は、SiO4の
分子振動の基本振動が、波長9.1μｍ、12.5μｍ、21μ
ｍに大きな109〜1010dB/kmの吸収をもち、その第１の吸
収スペクトルのすそ」が最低損失の1.55μｍに影響を与
えて、0.02dB/kmの損失増加をもたらす。
域は、1.5μｍ帯であり、それより短波長側ではレーリ
散乱損失が、長波長側では赤外吸収損失が支配的要因と
なる。具体的には、主材料であるSi−O2結合は、SiO4の
分子振動の基本振動が、波長9.1μｍ、12.5μｍ、21μ
ｍに大きな109〜1010dB/kmの吸収をもち、その第１の吸
収スペクトルのすそ」が最低損失の1.55μｍに影響を与
えて、0.02dB/kmの損失増加をもたらす。
従来、コア材を構成するドーパント材料によってガラス
化温度が異なることから、P2O5を使用すると他の材料に
比べて低温（約1400度）でガラス化するため、レーリ散
乱による損失が少ないとされる。また、赤外吸収に対し
ては、GeO2をコア材に用いるのが有利とされている。
化温度が異なることから、P2O5を使用すると他の材料に
比べて低温（約1400度）でガラス化するため、レーリ散
乱による損失が少ないとされる。また、赤外吸収に対し
ては、GeO2をコア材に用いるのが有利とされている。
［発明が解決しようとする問題点］ しかし、赤外吸収損失の影響を低減することを目的とし
て、Geをドープすると、基本吸収帯は長波側に移動して
影響の度合は小さくなるが、レーリ散乱が増加する。ま
て、ドーパント材としてチタンTiを用いた場合には、Ti
3+、Ti4+の価数変化で、Ti3+がppbオーダで大きな吸収
帯を生じる。リンＰやボロンＢについては３μｍ付近の
吸収が増加し、Ｂは1.2μｍ付近から吸収帯の「すそ」
の影響が生じる。
て、Geをドープすると、基本吸収帯は長波側に移動して
影響の度合は小さくなるが、レーリ散乱が増加する。ま
て、ドーパント材としてチタンTiを用いた場合には、Ti
3+、Ti4+の価数変化で、Ti3+がppbオーダで大きな吸収
帯を生じる。リンＰやボロンＢについては３μｍ付近の
吸収が増加し、Ｂは1.2μｍ付近から吸収帯の「すそ」
の影響が生じる。
本発明の目的は、屈折率をSiO2より高くでき且つ固有損
失を増加させないドーパント材料を用いた低損失の光フ
ァイバを提供することにある。
失を増加させないドーパント材料を用いた低損失の光フ
ァイバを提供することにある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の石英系光ファイバは、ヨウ素が添加されSi−Ｉ
結合を有する石英ガラスコアと、フッ素若しくはボロン
が添加されSi−Ｆ結合若しくはSi−Ｂ結合を有する石英
ガラスクラッドとを備えていることを特徴とするもので
ある。
結合を有する石英ガラスコアと、フッ素若しくはボロン
が添加されSi−Ｆ結合若しくはSi−Ｂ結合を有する石英
ガラスクラッドとを備えていることを特徴とするもので
ある。
［作用］ コアにヨウ素を含ませることにより、レーリ散乱損失を
増加させることなく、コアの屈折率を上げることがで
き、しかも赤外吸収帯を従来のドーパント材料より長波
長側に移行させることができる。このため、長波長域
（1.3μｍ〜1.6μｍ）で低損失の光ファイバが得られ
る。
増加させることなく、コアの屈折率を上げることがで
き、しかも赤外吸収帯を従来のドーパント材料より長波
長側に移行させることができる。このため、長波長域
（1.3μｍ〜1.6μｍ）で低損失の光ファイバが得られ
る。
［実施例］ 以下図示の実施例について本発明を説明する。
本発明の石英系光ファイバは、通常の光ファイバと同じ
くコア１とクラッド２とを有する。コア１とクラッド２
間に屈折率差を0.3％程度持たせるために、ドーパント
として、コア１にはハロゲン元素のヨウ素Ｉを、クラッ
ド２にはフッ素Ｆを混入させている。コア１に添加され
ているドーパントＩは、公知のGe、Ti、Ｐ、Ｂ等と同じ
く、コア１の屈折率を上げる働きがあり、フッ素Ｆはク
ラッド２の屈折率を下げる働きがある。従って、コア１
にヨウ素Ｉを添加し、クラッド２にフッ素Ｆを添加した
光ファイバは、容易に所望の屈折率差を得ることがで
き、Ｉ添加量を少なくして低損失化を図ることができ
る。
くコア１とクラッド２とを有する。コア１とクラッド２
間に屈折率差を0.3％程度持たせるために、ドーパント
として、コア１にはハロゲン元素のヨウ素Ｉを、クラッ
ド２にはフッ素Ｆを混入させている。コア１に添加され
ているドーパントＩは、公知のGe、Ti、Ｐ、Ｂ等と同じ
く、コア１の屈折率を上げる働きがあり、フッ素Ｆはク
ラッド２の屈折率を下げる働きがある。従って、コア１
にヨウ素Ｉを添加し、クラッド２にフッ素Ｆを添加した
光ファイバは、容易に所望の屈折率差を得ることがで
き、Ｉ添加量を少なくして低損失化を図ることができ
る。
上記ドーパントＩが屈折率が上げる働きをなす理由につ
いては、次のように考えられる。
いては、次のように考えられる。
まず、既に知られているように、周期表第VII族の同じ
ハロゲン元素（Ｆ、Cl、Br、Ｉ）でありながら、Ｆをド
ープした場合にはSiO2より屈折率が低下し、塩素Clをド
ープした場合には屈折率が増加する事実がある。ちなみ
にＦの原子番号は“9"、Clの原子番号は“17"であり、
原子番号“14"の硅素Siの両側に位置している。一方、
屈折率は分極率と関係があり、原子半径が大きいほうが
分極率が大きくなる。従って、硅素Siを境として、これ
より原子半径の小さいフッ素Ｆについては屈折率を減少
させ、Siより原子半径の大きい塩素Clについては屈折率
を増加させるのであり、塩素Clより更に原子半径大きい
臭素Br,ヨウ素Ｉについても、屈折率を増加させるもの
であると考えられる。
ハロゲン元素（Ｆ、Cl、Br、Ｉ）でありながら、Ｆをド
ープした場合にはSiO2より屈折率が低下し、塩素Clをド
ープした場合には屈折率が増加する事実がある。ちなみ
にＦの原子番号は“9"、Clの原子番号は“17"であり、
原子番号“14"の硅素Siの両側に位置している。一方、
屈折率は分極率と関係があり、原子半径が大きいほうが
分極率が大きくなる。従って、硅素Siを境として、これ
より原子半径の小さいフッ素Ｆについては屈折率を減少
させ、Siより原子半径の大きい塩素Clについては屈折率
を増加させるのであり、塩素Clより更に原子半径大きい
臭素Br,ヨウ素Ｉについても、屈折率を増加させるもの
であると考えられる。
次に、ヨウ素Ｉの働きは、上記の屈折率の増大作用だけ
に止どまらず、光ファイバを極めて低損失とする働きも
なす。
に止どまらず、光ファイバを極めて低損失とする働きも
なす。
即ち、SiX4（Ｘ＝Ｆ、Cl、Br、Ｉ）において、赤外吸収
帯の基本吸収を比較すると、原子量が大きくなると更に
長波長帯に移行する。例えば、ν1振動を例にとれば、
Ｆの基本吸収は4.6μｍ、Clは12.5μｍ、Brは40.2μ
ｍ、Ｉは更に長波長になる。従って、コア１にヨウ素Ｉ
を添加し、クラッド２にフッ素Ｆを添加した光ファイバ
は、赤外吸収の「すそ」の影響が極めて小さくなる。
帯の基本吸収を比較すると、原子量が大きくなると更に
長波長帯に移行する。例えば、ν1振動を例にとれば、
Ｆの基本吸収は4.6μｍ、Clは12.5μｍ、Brは40.2μ
ｍ、Ｉは更に長波長になる。従って、コア１にヨウ素Ｉ
を添加し、クラッド２にフッ素Ｆを添加した光ファイバ
は、赤外吸収の「すそ」の影響が極めて小さくなる。
上記光ファイバを作るには、公知の母材製造方法が応用
できるものであるが、その一例として、第２図に内付CV
D法による場合を示す。
できるものであるが、その一例として、第２図に内付CV
D法による場合を示す。
回転する石英ガラス管３の中に、四塩化硅素ガスSiCl4
及びフッ素Ｆを酸素ガスO2とともに送りながら、酸水素
バーナ６で加熱する。バーナ６を左右に満遍なく移動さ
せ、送り込まれた気体の反応によって、内壁全体にクラ
ッド材料となるＦを含んだSiO2膜４を生成する。次に、
第２図に示すように、I2単体７を電気炉５で加熱しつ
つ、SiCl4、O2にI2を加えて、同様の作業を繰り返し、
コア材料となるＩドープSiO2膜８を生成させる。最後
に、コラプス工程、線引工程を経て、光ファイバを得
る。この実施例ではI2単体を用いたが、SiI4を用いるこ
ともできる。
及びフッ素Ｆを酸素ガスO2とともに送りながら、酸水素
バーナ６で加熱する。バーナ６を左右に満遍なく移動さ
せ、送り込まれた気体の反応によって、内壁全体にクラ
ッド材料となるＦを含んだSiO2膜４を生成する。次に、
第２図に示すように、I2単体７を電気炉５で加熱しつ
つ、SiCl4、O2にI2を加えて、同様の作業を繰り返し、
コア材料となるＩドープSiO2膜８を生成させる。最後
に、コラプス工程、線引工程を経て、光ファイバを得
る。この実施例ではI2単体を用いたが、SiI4を用いるこ
ともできる。
かくして、試作した単一モード光ファイバの比屈折率差
Δｎは0.3％で、コア部（Ｉドープ部）のΔｎはSiO2に
比べ0.05％である。
Δｎは0.3％で、コア部（Ｉドープ部）のΔｎはSiO2に
比べ0.05％である。
上記ファイバの伝達損失−波長特性を測定し、損失解析
を行った結果、1.5μｍ帯の赤外吸収損は、0.017dB/km
となった。
を行った結果、1.5μｍ帯の赤外吸収損は、0.017dB/km
となった。
尚、実施例ではクラッドにＦを添加したが、Ｂを添加し
てもよい。
てもよい。
［発明の効果］ 本発明の石英系光ファイバは、そのコアにドーパントと
してヨウ素を適用しているため、レーリ散乱損失を増加
させることなく、コアの屈折率を上げることができ、し
かも赤外吸収帯は従来のドーパント材料により長波長側
に移行される。また、クラッドにフッ素若しくはボロン
を添加したものであるため、コアの添加量を上げること
なく容易に所望の比屈折率差がえられる。従って、長波
長域（1.3μｍ〜1.6μｍ）で低損失の光ファイバが得ら
れる。
してヨウ素を適用しているため、レーリ散乱損失を増加
させることなく、コアの屈折率を上げることができ、し
かも赤外吸収帯は従来のドーパント材料により長波長側
に移行される。また、クラッドにフッ素若しくはボロン
を添加したものであるため、コアの添加量を上げること
なく容易に所望の比屈折率差がえられる。従って、長波
長域（1.3μｍ〜1.6μｍ）で低損失の光ファイバが得ら
れる。
第１図は本発明のＩドープ光ファイバの横断面図、第２
図は本発明のＩドープ光ファイバ母材の製造方法を示す
図である。 図中、３は石英ガラス管、４はＦを含んだSiO2膜、５は
電気炉、６は酸水素バーナ、７はI2単体、８はＩドープ
SiO2膜を示す。
図は本発明のＩドープ光ファイバ母材の製造方法を示す
図である。 図中、３は石英ガラス管、４はＦを含んだSiO2膜、５は
電気炉、６は酸水素バーナ、７はI2単体、８はＩドープ
SiO2膜を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】ヨウ素が添加されSi−Ｉ結合を有する石英
ガラスコアと、フッ素若しくはボロンが添加されSi−Ｆ
結合若しくはSi−Ｂ結合を有する石英ガラスクラッドと
を備えていることを特徴とする石英系光ファイバ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266514A JPH0718963B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 石英系光ファイバ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62266514A JPH0718963B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 石英系光ファイバ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01109307A JPH01109307A (ja) | 1989-04-26 |
| JPH0718963B2 true JPH0718963B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=17431961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62266514A Expired - Fee Related JPH0718963B2 (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 石英系光ファイバ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718963B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2770092B2 (ja) * | 1991-11-22 | 1998-06-25 | 株式会社フジクラ | 耐放射線性イメージファイバ |
| DE10027263B4 (de) * | 2000-05-31 | 2011-11-24 | Jenoptik Laser Gmbh | Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfaser auf SiO2-Basis zur Übertragung einer hohen Lichtleistungsdichte |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551727A (en) * | 1978-10-09 | 1980-04-15 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Production of glass body for light transmission |
| JPS60230104A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-15 | Dainichi Nippon Cables Ltd | 光フアイバ |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62266514A patent/JPH0718963B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01109307A (ja) | 1989-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |