JPS6234701B2 - - Google Patents

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JPS6234701B2
JPS6234701B2 JP57099126A JP9912682A JPS6234701B2 JP S6234701 B2 JPS6234701 B2 JP S6234701B2 JP 57099126 A JP57099126 A JP 57099126A JP 9912682 A JP9912682 A JP 9912682A JP S6234701 B2 JPS6234701 B2 JP S6234701B2
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glass
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geo
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JP57099126A
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JPS58217450A (ja
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Nobuo Inagaki
Minoru Watanabe
Gotaro Tanaka
Kunio Fujiwara
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Sumitomo Electric Industries Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/028Optical fibres with cladding with or without a coating with core or cladding having graded refractive index
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • C03C13/04Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
    • C03C13/045Silica-containing oxide glass compositions
    • C03C13/046Multicomponent glass compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
    • C03C3/112Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は素材ガラスに特徴のある光伝送用ガラ
スフアイバおよびその製造方法に関する。
この種の素材ガラスとしては、従来、硅酸を主
成分とするガラスが多く用いられている。特に
SiO2にGeO2を添加したガラスは、可視〜近赤外
領域の波長の光を殆んど吸収することがなく、好
適である。またSiCl4、GeCl4など常温付近で蒸気
圧の高い原料が入手できるため、ガラス原料を気
相反応させることにより合成した微粒子状ガラス
の堆積体を焼結して透明ガラス体とする気相合成
法によれば、合成過程で汚染機会が少なく、純度
の極めて高いガラスを容易に得ることができ光伝
送損失上、好都合である。そしてSiO2は機械的
強度、耐候性などに秀れるため、一般にSiO2
クラツドとし、上記GeO2を添加したSiO2ガラス
をコアとしたフアイバが多く用いられているが、
現実には多くの問題がある。
問題の1つは気相合成法(例えば特公昭56−
31291号、同56−33327号公報に示されるような
H2/O2火炎内反応を利用した気相軸付法)で
GeO2濃度を上げたSiO2−GeO2ガラスを合成する
場合、まず微粒子状ガラス堆積体(スート体と称
す)を合成し、これを焼結して透明ガラス体を得
るが、このスート体を合成する過程でGeO2の微
結晶の形成機会が多くなり、微粒子状ガラス(ス
ートと称す)の中に上記GeO2微結晶を含有する
ものが得られる。このGeO2微結晶は、通常、焼
結過程でも保存されており、コア材と石英管を組
合せてフアイバ化する際に約2000℃程度の高温下
にさらされるため、この微結晶の蒸気圧が高くな
り、低粘性体となるガラス中で発泡することが多
くなる。通常GeO2ドープSiO2ガラスの屈折率が
1%以上となると(このときGeO2濃度としては
約15重量%である)、この傾向は顕著になる。ま
たこの傾向はGeO2濃度以外の他の要因として、
スート体堆積時に堆積体表面温度の低くなつてい
る箇所(スート体の外周部分)で顕著である。こ
のため、コアとクラツドとの屈折率差が高く、か
つコアの屈折率分布がステツプ型に近い良好な光
フアイバは特に得ることが難かしい。また屈折率
差が1%程度で屈折率分布が2乗曲線のいわゆる
グレーデイツド型光フアイバの場合にも上記
GeO2の微結晶が形成される場合があり、これに
よりフアイバ中に不要な微小空間が形成された
り、フアイバの線径変動が生じる場合がある。
SiO2とGeO2系ガラスの他の問題としては、
GeO2濃度が増すと、上記の結晶化と更にGeO2
度ゆらぎなどが増大し、光フアイバのコアをこれ
で構成すると、レイレイ散乱と称する光散乱損失
が増し、光伝送特性が劣化するという問題もあ
る。
SiO2−GeO2系ガラスをコアとし、SiO2ガラス
をクラツドとする光フアイバの更に他の問題点の
1つとして、GeO2をドープしたSiO2ガラスは、
SiO2濃度が高くなる程、クラツドのSiO2ガラス
との粘性差が大きくなり、このために線引時コア
形状の変動が発生するという問題がある。例えば
GeO2濃度の平均値として約20重量%(径方向の
濃度分布が2乗の場合は、中心のピーク値濃度は
40%となつている)のSiO2コアガラスは、SiO2
チユーブと組合せて線引する過程において、加熱
部ではコアがクラツド層から引きしぼられるよう
な外からの力を受け、設定のコア径−クラツド径
比が得難い。コアが真円形状からずれたいびつな
形状となる場合も多い。そこでコア−クラツドの
屈折率差の平均値が1.5%(分布形状が2乗曲線
の場合には中心のピーク値は3.0%である)以上
を有する良好な光フアイバを得ることは難かしい
などの問題点があつた。
本発明は上記の問題点に鑑み為されたもので、
その目的は光フアイバ断面部で泡を持たず、コア
径が真円で、かつ寸法精度および耐候性、機械的
強度に秀れ、かつ伝送特性の秀れた光フアイバ用
ガラスを提供することにある。
本発明の別の目的は、特にコア−クラツドの屈
折率差の大きな、いわゆる高NAフアイバで特性
の秀れた良好なフアイバを容易に構成しうるガラ
スを提供することである。
本発明はコアとクラツドからなる光フアイバに
おいて、平均組成(重量%)として、 65≦SiO2≦85 5≦GeO2≦20 5≦Al2O3≦15 0≦F≦3 からなるコアと、 SiO2またはF含有のSiO2からなるクラツドを
有することを特徴とする光フアイバに関するもの
である。
上記のコアガラス組成において、GeO2含有量
が20%より大きく、かつAl2O3含有量が5%より
小さいとガラスの結晶化が生じ易くなり、光フア
イバの断面に泡をもち、また線引時にコア径の寸
法精度が悪く真円となり難い。
Al2O3が15%より大きいとガラス中にAl2O3
十分な固溶が起らず、通常の焼結により透明ガラ
スが得られない。
GeO2含有量が5%より小さいとコアとクラツ
ドの屈折率差が十分にとれず、安定した光フアイ
バを構成できない。
Fの含有量がなくとも上記の長所を有する光フ
アイバを構成できるが、Fを含有させると光伝送
特性上、良好な光フアイバを得ることができる。
特に、本発明で集束型(GRINと称する)光フア
イバをつくる場合、コア領域の外周部における屈
折率値をクラツドの屈折率値と一致させるように
フツ素を含有させることで、帯域特性の良好な光
フアイバを得ることができ、この場合、コアまた
はクラツドに弗素を含有させることができる。
本発明の場合、弗素を上記の如く含有させるこ
とで帯域特性の良好な光フアイバを得ることがで
き、更に長波長帯での伝送損失も低下させること
ができる。ただしコアでの含有量としては、3%
より多くなると、本ガラス組成の場合、屈折率値
及びガラスの硬さに悪影響を及ぼし好ましくな
い。クラツドの外層部としては、弗素を含有させ
ないSiO2ガラスが機械的強度、耐候性などの面
で好都合である。
第1図イ及びロに本発明における集束型光フア
イバの屈折率分布およびドーパント濃度(重量
%)分布の例を示す。
第1図イはFを含有させたSiO2をクラツド領
域のコア周辺部に配し、その外側をSiO2とした
フアイバ構造のものに関する。このフアイバは上
記のように帯域特性、伝送損失特性とも極めて良
好であり、かつ機械的強度、耐候性などの点でも
秀れたフアイバとなる。クラツド領域での弗素含
有濃度としては、本発明の場合、コアガラス・最
外層SiO2クラツドガラスとの物性面におけるマ
ツチング上、3重量%以下が望ましい。第1図ロ
はクラツドがSiO2であり、コアがSiO2−GeO2
Al2O3−Fからなるガラスより構成したフアイバ
構造のものに関する。
上記の説明において、Al2O3の代りにその一部
をGa2O3に置換えて用いても本発明の効果は基本
的に発揮できる。これは、ガラスの物性特性に与
える影響がAlとGaとでは類似しており、置換可
能のためである。Al2O3に対してGa2O3含有量を
増すと屈折率差は大きくとれるが、結晶化し易く
なる。Ga2O3濃度条件としては10重量%以下の範
囲が好ましい。
本発明の酸化物成分はいずれも気相反応と生じ
させて生成物を得るために必要な高純度原料を容
易に入手することができ、これにより遷移金属不
純物などを含まない、超高純度で可視から近赤外
領域まで光吸収の極めて少ないガラスを得ること
ができる。
実施例 1 SiCl4、GeCl4、Al(CH33、SiF4をガラス合成
用原料とし、これらの原料を気相状で火炎内に導
入して、微粒子状ガラスの堆積体を合成し、これ
を焼結すること、すなわち気相軸付法を用いるこ
とにより円柱状ガラス母材の平均組成として、
SiO2=84% GeO2=7.5% Al2O3=6.8% F=
1.7%を有する(但し、GeO2については、母材径
方向の濃度分布が2乗の曲線をもつている。)コ
ア用ガラスを合成した。これを外径10mmの棒状ガ
ラスに引伸した。一方、外径が25.5mm、内径が11
mmの石英管を準備し、石英管の中にコアガラス棒
を挿入しヒータ温度が約2000℃の炉体により線引
し、外径125μmのフアイバを作つたこのフアイ
バの外径変動は125μm±0.5μmにおさまつてお
り、局部的な線径変動が全長約20Kmにわたつてみ
られなかつた。またフアイバ断面のコア形状が真
円であつた。また光伝送損失の波長特性として
1.50〜1.65μmの波長において0.5dB/Km以下の
特性を有し、また6dB低下帯域特性としては1.3
μm波長帯にて500MHz・Km以上を有するものが
得られた。
実施例 2 実施例1と同様な気相軸付法を用いて、円柱状
ガラス母材の平均組成としてSiO2=66%、GeO2
=20%(但し断面のGeO2濃度分布としてはほぼ
4乗曲線に近い形状とした)Al2O3=14%を有す
るコア用ガラスを合成した。これを外径10mmの棒
状ガラスに引伸した一方外径が15mm内径が11.5mm
の石英管を準備し、実施例1と同様な斗法により
外径140μmのフアイバを作つた。コアとクラツ
ドとの屈折率差はフアイバ断面中央部で約3.0%
あるものが得られた。このフアイバの外径変動は
140μmに対し±3μm以上の局部的な線径変動
箇所が全長5Kmにわたり2ケであつた。またコア
は真円であつた。
比較例 1 実施例2と同様な手法により、コアの平均組成
としてSiO2=70%、GeO2=30%(但し、断面の
屈折率分布としては実施例2とほぼ同一の分布を
もつ形状をした)を有する外径140μmのフアイ
バを作つた。このフアイバの外径変動としては、
±3μm以上の局所的な線径変動箇所が全長5Km
にわたり15ケあつた。この線径変動箇所のフアイ
バ断面を顕微鏡で観察するとコアとクラツドの界
面に外径10μm程度の空間の存在が観察された。
またコアの形状に関しては長軸対短軸が1:0.8
の楕円形状であつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における集束型光フアイバの屈
折率分布およびドーパント濃度分布の例を示すグ
ラフであり、第1図イはクラツドの一部にFを含
有させた層を有するフアイバ、ロはSiO2をクラ
ツドとするフアイバである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 コアおよびクラツドからなる光フアイバ用ガ
    ラスにおいて、そのコア領域の平均組成が、
    SiO2に換算して65〜85重量%のシリカと、GeO2
    に換算して5〜20重量%の酸化ゲルマニウムと、
    Al2O3を5〜15重量%と、Fを0〜3重量%含む
    ガラスであり、クラツドがSiO2またはF含有
    SiO2ガラスであることを特徴とする光フアイバ
    用ガラス。 2 ガラス原料を気相反応させることにより合成
    した微粒子状ガラスの堆積体を焼結して透明ガラ
    ス体とする気相合成法を用いてコアガラスを合成
    することを特徴とする、コア領域の平均組成が、
    SiO2に換算して65〜85重量%のシリカと、GeO2
    に換算して5〜20重量%の酸化ゲルマニウムと、
    Al2O3を5〜15重量%と、Fを0〜3重量%含む
    ガラスであり、クラツドがSiO2またはF含有
    SiO2ガラスである、コアおよびクラツドからな
    る光フアイバ用ガラスの製造方法。
JP57099126A 1982-06-11 1982-06-11 光フアイバ用ガラスおよびその製造方法 Granted JPS58217450A (ja)

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JPS6051635A (ja) * 1983-08-31 1985-03-23 Furukawa Electric Co Ltd:The 石英系光フアイバ
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CN110346866B (zh) * 2019-06-12 2020-08-25 烽火通信科技股份有限公司 一种熊猫型保偏光纤

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