JPH095540A - 希土類元素添加マルチコア光ファイバ母材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 屈折率が大きく、増幅特性が向上した、希土
類元素添加マルチコア光ファイバ母材およびその製造方
法を提供する。 【構成】 本発明の希土類元素添加マルチコア光ファイ
バ母材は、図１に示したように石英を主原料とし、これ
に希土類元素とＧｅをドープした高屈折率の複数のコア
２の外周を、石英を主原料とし、Ｆをドープした低屈折
率の第１クラッド３で被覆し、その外周に純石英からな
る第２クラッド８を配置してなることを特徴とするもの
であり、この製造方法は複数のコア部材と第１クラッド
部材を純石英管内に入れ、これをバーナーで加熱し、こ
れらの部材と石英管をコラプスし、これらをガラス一体
化することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希土類元素添加マルチコ
ア光ファイバ母材、特には光通信の分野において利用さ
れる、希土類元素添加マルチコア光ファイバ母材および
その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コアが希土類元素を含有するガラ
スにより構成されている励起用光ファイバが光通信シス
テムの一部品として利用されている。光通信システムに
おいて、長距離伝送によって減衰した光信号の増幅は、
光信号を一旦電気信号に変換して電気的増幅をしたの
ち、再度光信号に変換する方法が実施されている。しか
しながら、このような方法では、高速性が求められる大
容量通信の中継には制限が有るうえ、システムが複雑に
なるといった問題点が有り、最近では光信号を電気信号
に変換することなく直接光信号を増幅することが出来る
光増幅器が利用されつつある。

【０００３】この光増幅器はコアにＥｒ、Ｎｄ、Ｐｒな
どの希土類元素を添加したもので、これは前記励起用光
ファイバに入射された励起光で活性元素が励起され、そ
の誘導放出によりそこを通過する信号光を直接増幅する
ものであり、近年その光増幅器の研究が活発化してい
る。光増幅器の主要構成部品としては、図３に示すよう
に、励起用光ファイバ11の他に、希土類元素を励起する
ための励起光源12、励起光源を駆動するための電源回
路、励起光源からの励起光13と信号光14を励起用光ファ
イバ11に入射させるための光合波器15、励起光13または
信号光14の反射光を除去するための光アイソレータ16、
17、増幅された信号光の中に含まれる励起光を除去する
ための光バンドパスフィルタ18などがあるが、このもの
は波長1.55μｍ帯の信号光14をＥｒを添加した励起用光
ファイバ11のコア内を伝搬させると共に、光合波器15を
介して波長1.48μｍまたは0.98μｍの励起光源12を駆動
して励起光13も励起用光ファイバ11に伝搬させることに
より、信号光14を数百倍から一万倍程度に増幅して信号
光19を得るようにされている。

【０００４】また、これについては高速伝送ために、１
本のファイバ中に複数の波長の信号を送る波長多重伝送
方式が検討されているが、波長多重伝送方式に用いられ
る光増幅器は、増幅の波長特性が小さいものが求められ
ていることから、これにはコアにＡｌ、Ｐ、Ｂ等の元素
を添加して波長依存性を小さくしたり、損失の波長依存
性のあるフィルターを増幅器の系内に挿入し、波長依存
性を補正する方法が検討されている。なお、一本のファ
イバ中に複数本のコアを持つマルチコアファイバは、帯
域特性が非常に小さいことから注目されており、このマ
ルチコアファイバの製造法としては、希土類元素を添加
したコア部と所定の量のクラッド部を有するコア部材を
複数本、ジャケット管に入れ加熱合体させるジャケッテ
ィング法によりプリフォームを作り、これを線引きする
方法が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的には増
幅用ファイバにおいては屈折率差を大きくし、光の閉じ
込め効果を効率よく活用した方が増幅特性がよいのであ
るが、従来のジャケッティング法においてはジャケット
管が石英管であるために、クラッドの屈折率を制御し、
コアとクラッドの屈折率差を大きくすることが難しいと
いう不利がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した希土類元素添加マルチコア光ファ
イバ母材およびその製造方法に関するもので、この希土
類元素添加マルチコア光ファイバ母材は、石英を主原料
とし、これに希土類元素と屈折率を高くする屈折率制御
材をドープした複数のコアと、その外周を石英を主原料
とし、これに屈折率を低くする屈折率制御材をドープし
た第１クラッドで被覆し、この外周に純石英からなる第
２クラッドを配置してなることを特徴とするものであ
り、この製造方法は石英を主原料とし、これに希土類元
素と屈折率を高くするための屈折率制御材をドープした
コアと、その外周を石英を主原料とし、これに屈折率を
低くする屈折率制御材をドープしたクラッドからなるコ
ア部材を複数本束ね、その外周にコア部材のクラッドと
同一材料のクラッド部材を配置し、このコア部材とクラ
ッド部材を純石英管でジャケットし、これをコラプスし
てガラス化することを特徴とするものである。

【０００７】すなわち、本発明者らは屈折率差を大きく
することができ、増幅特性の向上された希土類元素添加
マルチコア光ファイバ母材を開発すべく種々検討した結
果、石英を主原料とし、これに希土類元素と屈折率を高
めるための屈折率制御材をドープした複数のコアと、こ
の外周を石英を主原料とし、これに屈折率を低くするた
めの屈折率制御材をドープした第１クラッドで被覆し、
この外側に純石英からなる第２クラッド部材を配置する
と、このものはその屈折率差が大きくなるので、増幅特
性の向上したものになるということを見出して本発明を
完成させた。

【０００８】

【作用】本発明は希土類元素添加マルチコア光ファイバ
母材およびその製造方法に関するものであるが、この希
土類元素添加マルチコア光ファイバ母材は例えば図１に
示したものとされる。図１はこのマルチコア光ファイバ
母材の横断面図を示したものであるが、この希土類元素
添加マルチコア光ファイバ１は石英を主原料とし、これ
に希土類元素と屈折率を高めるための屈折率制御材をド
ープしたコア２と、これを石英を主原料とし、これに屈
折率を低くするための屈折率制御材をドープした第１ク
ラッド３と、この外側に配置される第２クラッド８から
なる。

【０００９】このコア２は、石英を主原料とし、これに
光増幅のための希土類元素、例えばＥｒ、Ｎｄ、Ｐｒお
よびＡｌなどを添加すると共に、このものの屈折率を高
めるための屈折率制御材、例えばＧｅをドープしたもの
とされるが、この希土類元素の添加量は石英部材に対し
て 100〜10,000ppm とすればよく、この屈折率制御材と
してのＧｅの添加はこのものの純石英に対する最大屈折
率差を１〜２％の高屈折率のものとすればよく、このコ
ア２は図２に示したように複数本、例えば図示のように
７本とすればよい。

【００１０】また、このコア２の外側を、石英を主原料
とし、これにその屈折率を低くする屈折率制御材、例え
ばＦをドープした第１クラッド３で被覆されたものとさ
れるが、このものは純石英に対する最小屈折率差は-0.1
〜-0.7％とする。

【００１１】本発明の希土類元素添加マルチコア光ファ
イバ母材は上記したコア部材とクラッドコア部材を上記
したように配列したものとされるが、これは図３に示し
たように純石英管６の中に入れ、この純石英管を回転さ
せながらバーナー７で加熱してこの片端を封止したの
ち、管内を減圧に保ち、バーナー７を移動させながらコ
ア部材と純石英管をコラプスしてジャケッティングすれ
ば、図１に示したような希土類元素添加マルチコア光フ
ァイバ母材とすることができる。

【００１２】この希土類元素添加マルチコア光ファイバ
母材は前記したような方法で製造されるが、この製造方
法は石英を主原料とし、希土類元素と屈折率を高くする
ための屈折率制御材をドープしたコアと、その外周を石
英を主原料とし、これにその屈折率を低くするための屈
折率制御材をドープした第１クラッドで被覆したコア部
材を複数本束ねてマルチコアとし、その外周にコア部材
のクラッドと同一材料からなるクラッド部材を配置し、
ついでこれらを第２クラッド層の純石英管でジャケッテ
ィングし、これをコラプスしてガラス一体化すればよ
い。

【００１３】

【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例 合成石英ガラスに希土類元素としてのＥｒを400ppm、Ａ
ｌを 10,000ppm添加し、屈折率制御材としてのＧｅをド
ープした、純石英に対する最大屈折率差が 1.5％である
高屈折率で、外径が 1.2mmであるコアを、合成石英ガラ
スに屈折率制御材としてＦを3,000ppmドープした、純石
英に対する最小屈折率差が-0.7％である低屈折率で、厚
さが 0.4mmである第１クラッドで被覆したコア部材を２
mmφ×300mmLに加工し、この７本を束ねてマルチコアを
形成した。

【００１４】ついで、上記したコア部材と同一のクラッ
ドからなるクラッド部材を上記コア部材と同様の２mmφ
×300mmLに加工し、この12本を上記したマルチコアの外
周に配置し、つぎにこれを内径が10mmで外径が20mmであ
る純石英管内に入れ、図３に示した装置を用いてバーナ
ーで加熱し、バーナーを移動しながら純石英管とコア部
材をコラプスし、ガラス化一体化したところ、希土類元
素添加マルチコア光ファイバ母材が得られたので、これ
より線引きしたこのものの信号光の増幅特性を図４の装
置でしらべたところ、図５に示したとおりの結果が得ら
れた。

【００１５】

【発明の効果】本発明は希土類元素添加マルチコア光フ
ァイバ母材およびその製造方法に関するものであるが、
このものは屈折率差の大きいものとなるので増幅特性の
向上したものになるという有利性が与えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の希土類元素添加マルチコア光ファイバ
母材の横断面図を示したものである。

【図２】本発明の希土類元素添加マルチコア光ファイバ
母材の製造方法を説明するための図である。

【図３】石英管中にマルチコア光ファイバをジャケット
する装置の縦断面図を示したものである。

【図４】従来公知の光増幅器の主要部品構成の縦断面図
を示したものである。

【図５】本発明の希土類元素添加マルチコア光ファイバ
のアウトプットパワーに対する増幅の度合（Gain）を示
す図。従来品は希土類元素添加シングルコア光ファイバ
の結果を示す。

【符号の説明】

１…マルチコア光ファイバ ２…コア ３…第１クラッド ４…コア部材 ５…クラッド部材 ６…純石英管 ７…バーナー ８…第２クラッド 11…励起用光ファイバ 12…励起光源 13…励起光 14，19…信号光 15…光合波器 16，17…光アイソレーター 18…光バンドパスフィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神屋 和雄 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石英を主原料とし、これに希土類元素と
   屈折率を高くするための屈折率制御材をドープした複数
   のコアと、その外周を石英を主原料とし、これに屈折率
   を低くする屈折率制御材をドープした第１クラッドで被
   覆し、その外周に純石英からなる第２クラッドを配置し
   てなることを特徴とする希土類元素添加マルチコア光フ
   ァイバ母材。
2. 【請求項２】 石英を主原料とし、これに希土類元素と
   屈折率を高くするための屈折率制御材をドープしたコア
   と、その外周を石英を主原料とし、これに屈折率を低く
   する屈折率制御材をドープしたクラッドからなるコア部
   材を複数本を束ね、その外周にコア部材のクラッドと同
   一材料のクラッド部材を配置し、このコア部材とクラッ
   ド部材を純石英管でジャケットし、これをコラプスして
   ガラス化することを特徴とする請求項１に記載した希土
   類元素添加マルチコア光ファイバ母材の製造方法。