JPS6311902A - Crystalline optical fiber and its manufacturing method - Google Patents

Crystalline optical fiber and its manufacturing method

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JPS6311902A
JPS6311902A JP62052689A JP5268987A JPS6311902A JP S6311902 A JPS6311902 A JP S6311902A JP 62052689 A JP62052689 A JP 62052689A JP 5268987 A JP5268987 A JP 5268987A JP S6311902 A JPS6311902 A JP S6311902A
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JP
Japan
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core
cladding
agbr
optical fiber
agcl
Prior art date
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Application number
JP62052689A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Takahashi
謙一 高橋
Noriyuki Ashida
葭田 典之
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6311902A publication Critical patent/JPS6311902A/en
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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)

Abstract

PURPOSE:To strongly lock light in the core of an optical fiber, by extruding a double-structure preform which is specific silver halide mixed crystals with an extruding device under a specific condition so as to form the optical fiber in a triple structure of the core, inner clad, and outer clad. CONSTITUTION:The crystalline optical fiber of this invention is composed of a core-inner clad part which is made of mixed crystals of AgBr:AgCl=1:x and constituted of a core and inner clad, with the crystal size of the central core being smaller than that of the surrounding inner clad and an interface X being formed between the core and inner clad, and an outer clad which is made of mixed crystals of AgBr:AgCl=y:1 or AgBr:AgCl=1:u and covering the outside of the core-inner clad part with an interface Y in between. The (x), (y), and (u) are respectively set in the following manner: 0.1wt%<=x<=10wt%, 0wt%<=y<=10wt%, 0.1wt%<=u<=10wt%, and x<u. Such crystalline optical fiber can be manufactured by an extruding process by combining such specific conditions as crystalline material of AgBr-AgCl mixed crystals, 80-200 deg.C extruding temperature,, and 5-30mm/min extruding speed.

Description

【発明の詳細な説明】 (7)技術分野 この発明は、コア・クラッド構造を持つ赤外光用の結晶
質光ファイバとその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (7) Technical Field The present invention relates to a crystalline optical fiber for infrared light having a core-clad structure and a method for manufacturing the same.

光通信用の光ファイバとしては、石英ガラスファイバが
広く用いられており、既に十分な実績がある。
Silica glass fibers are widely used as optical fibers for optical communications, and have already had a sufficient track record.

石英ガラスファイバはステップインデックス型とグレー
ディッドインデックス型とがある。
There are two types of silica glass fibers: step index type and graded index type.

ステップインデックス型は、中心のコアと、周辺のクラ
ッドの二層構造からなっている。
The step-index type has a two-layer structure: a central core and a surrounding cladding.

石英ガラスファイバは極めて低損失であって優れた特性
を持っている。しかし、可視光や近赤外光(〜1.5μ
m)にしか使えない。これより長い波長の光を通す事が
できない。
Silica glass fiber has extremely low loss and excellent properties. However, visible light and near-infrared light (~1.5μ
It can only be used for m). Light with longer wavelengths cannot pass through.

CO2レーザの光は、強力なパワーを得やすいので、医
療用、工業用に広い用途を持っている。しかし、波長が
10.6μmと長いため、これ全十分に低損失で通すこ
とのできるガラスファイバは存在しな゛い。
CO2 laser light has a wide range of uses in medical and industrial applications because it is easy to obtain strong power. However, since the wavelength is as long as 10.6 μm, there is no glass fiber that can pass all of this with sufficiently low loss.

CO2レーザ光用に開発されているファイバはいくつか
存在する。いずれもかなり大きい損失があり、短い距離
でのみ使用される。1m〜数mまでの長さのファイバが
使用される。
There are several fibers that have been developed for use with CO2 laser light. Both have fairly high losses and are only used over short distances. Fiber lengths from 1 m to several meters are used.

しかし、もともとC02レーザの光はパワー源として利
用する事が多いので、短い光ファイバであっても十分有
用である。
However, since C02 laser light is often used as a power source, even a short optical fiber is sufficiently useful.

CO2レーザ光を通すことのできるファイバとして、ガ
ラスファイバと結晶質ファイバがある。
Glass fibers and crystalline fibers are available as fibers that can pass CO2 laser light.

ガラスファイバとしては、カルコゲナイドガラス、フッ
化物ガラスなどがある。
Examples of glass fiber include chalcogenide glass and fluoride glass.

結晶質光ファイバには、金属ハライド結晶と呼ばれるも
のがある。
Some crystalline optical fibers are called metal halide crystals.

これには、大別して3種類のものがある。There are roughly three types of these.

(1)  銀ハライド結晶 AgBr 、 AgCl、Agr及びこれらの混晶(1
1]  タリウムハライド結晶 TlBr、TβCβ、TβI及びこれらの混晶01D 
 アルカリハライド結晶 CsI、CsBr及びこれらの混晶 これらの他に、Zn5e 5ZnS Zどの結晶質光フ
ァイバも赤外光ファイバとして用いられる。
(1) Silver halide crystals AgBr, AgCl, Agr and mixed crystals thereof (1
1] Thallium halide crystals TlBr, TβCβ, TβI and mixed crystals thereof 01D
In addition to alkali halide crystals CsI, CsBr, and their mixed crystals, any crystalline optical fibers such as Zn5e, 5ZnS, and Z can be used as infrared optical fibers.

本発明は、これらのファイバの材料のうち、銀ハライド
結晶の光ファイバの改良に関する。
The present invention relates to improvements in optical fibers made of silver halide crystal among these fiber materials.

結晶質ファイバの製造方法は、プリフォームから出発す
る押し出し法、融液から出発する引上げ法、引下げ法な
どがある。
Methods for producing crystalline fibers include an extrusion method starting from a preform, a pulling method starting from a melt, and a pulling method.

押し出し法は、単結晶のプリフォーム全ダイに入れ、加
熱して軟らかくし、圧縮して細い穴から押し出すことに
より細いファイバとするものである。
In the extrusion method, a single crystal preform is placed in a full die, heated to soften it, compressed, and extruded through a narrow hole to form a thin fiber.

これにより多結晶のファイバを作る事ができる。This allows the creation of polycrystalline fibers.

これに反して、るつぼに結晶材料を入れ、ヒータによっ
て加熱し、融かして液体にする方法もある。この液体を
原料融液という。るつぼ上面から種結晶を原料融液に漬
けて引上げてゆく方法が引上げ法である。通常の結晶成
長法と同じ手法である。
On the other hand, there is also a method of placing crystalline material in a crucible and heating it with a heater to melt it into a liquid. This liquid is called raw material melt. The pulling method is a method in which a seed crystal is immersed in the raw material melt and pulled up from the top of the crucible. This method is the same as the normal crystal growth method.

原料融液を入れるべきるつぼ下底に穴を穿っておき、穴
から結晶を引下げてゆくのが引下げ法である。
The pull-down method involves drilling a hole in the bottom of the crucible into which the raw material melt is to be placed, and then pulling the crystal down through the hole.

原料融液から出発するものは、単結晶のファイバ全得や
すい。しかし、成長速度が遅くて生産性が悪い。
Starting from a raw material melt, it is easy to obtain a single crystal fiber. However, the growth rate is slow and productivity is poor.

プリフォームから出発する押し出し法は、押し出し速度
がかなり速いので生産性が良い。
The extrusion method starting from a preform has good productivity because the extrusion speed is quite high.

従来の結晶質ファイバの押し出し加工に於て、金型温度
は250℃以上であった。特に300℃以上であること
が殆どであった。
In conventional extrusion processing of crystalline fibers, the mold temperature was 250°C or higher. In particular, most of the temperatures were 300°C or higher.

押し出し速度は101分以下、特に54分以下であるこ
とが多かった。
The extrusion speed was often 101 minutes or less, especially 54 minutes or less.

本発明は、結晶質光ファイバを押し出し法で製造する場
合の改良に関する。
The present invention relates to improvements in manufacturing crystalline optical fibers by extrusion.

ピ)従来技術 これらの赤外光用光ファイバは、通常コアのみからなる
。クラッドに相当する部分を欠いている。
B) Prior Art These optical fibers for infrared light usually consist of only a core. It lacks the part corresponding to the cladding.

コア材料が、単にポリマーチューブに挿入されたものが
光ファイバとして使われている。従って、コア結晶とチ
ューブの間に存在する空気がクラッドの働きをする。
The core material is simply inserted into a polymer tube and used as an optical fiber. Therefore, the air existing between the core crystal and the tube acts as a cladding.

コアと空気には屈折率の差がある。このため、界面で全
反射しながら、赤外光がコアの中に伝搬してゆく。エア
クラッド構造という。
There is a difference in refractive index between the core and air. Therefore, infrared light propagates into the core while being totally reflected at the interface. It is called an air clad structure.

空気がクラッドの役割を果すというが、これは極めて不
安定なりラッドである。
It is said that air plays the role of cladding, but this is extremely unstable and cladding.

光伝送において極めて重要な役割に果たすコア表面が、
光ファイバの置かれている環境や条件によって、汚染さ
れたり、損傷全骨けたりする。
The core surface plays an extremely important role in optical transmission.
Depending on the environment and conditions in which the optical fiber is placed, it can become contaminated or completely damaged.

コア表面が汚染された場合、水滴などが付いた場合、コ
ア・クラッド間の屈折率差が変わるので、ここで強い吸
収が起こる。
If the core surface becomes contaminated or has water droplets attached to it, the refractive index difference between the core and cladding changes, causing strong absorption.

C02レーザの光は強力な光であるので、吸収によって
強く発熱する。ときには、光ファイバが破壊されること
もある。
Since the C02 laser light is a powerful light, it generates a lot of heat due to absorption. Sometimes optical fibers are destroyed.

特に、光ファイバの出射端、入射端に於て、光の漏れが
著しく、端部に熱損傷が発生しやすい。
In particular, light leakage is significant at the output end and input end of the optical fiber, and thermal damage is likely to occur at the ends.

このように、エアクラッド構造には、いくつかの難点が
ある。
Thus, the air clad structure has several drawbacks.

赤外光ファイバにクラッドを付ける事ができればよいわ
けである。
All that is required is to attach a cladding to the infrared optical fiber.

クラッドを有する赤外光ファイバについて概観する。An overview will be given of an infrared optical fiber with a cladding.

赤外光ファイバコアの外周に金属被膜を真空蒸着し、こ
れによって光フアイバコアを保護し、表面からの赤外光
の洩れを防止する、という提案がなされた(特開昭56
−132301.昭和56年10月26日公開)。
A proposal was made to vacuum-deposit a metal coating around the outer periphery of an infrared optical fiber core, thereby protecting the optical fiber core and preventing leakage of infrared light from the surface (Japanese Patent Laid-Open No. 1983-1992).
-132301. (Released on October 26, 1981).

たとえば、1μm厚みの金を光ファイバのまわりに真空
蒸着する。金は赤外光をよく反射するので、コアの中に
赤外光全効果的に閉じこめる事ができる。
For example, 1 μm thick gold is vacuum deposited around an optical fiber. Since gold reflects infrared light well, it is possible to effectively confine all infrared light within the core.

しかし、金コーティング元ファイバには次のような欠点
がある。
However, the gold-coated original fiber has the following drawbacks.

円形断面をもつ光ファイバの外周に、金を均等に蒸着す
るのが難しい。金材料の無駄も多い。
It is difficult to deposit gold evenly on the outer periphery of an optical fiber with a circular cross section. There is also a lot of waste of gold materials.

さらに、金層を厚く付ける事ができない。せいぜい1μ
m程度の薄いものしかできない。このように薄いと、物
理的にコア全保護するという機能に乏しい。コア内に光
全閉じこめる効果も不十分である。
Furthermore, it is not possible to apply a thick gold layer. 1μ at most
It can only be made as thin as a meter. When it is thin like this, it lacks the ability to physically protect the entire core. The effect of completely confining light within the core is also insufficient.

金は赤外光に対して透明でない。このため金層に入った
赤外光は強く吸収され、発熱する。このため、金層全あ
まり厚くできない、という欠点もある。
Gold is not transparent to infrared light. Therefore, infrared light that enters the gold layer is strongly absorbed and generates heat. For this reason, there is also the drawback that the entire gold layer cannot be made very thick.

石英ガラスファイバなどの場合と同じく、クラッドは、
その波長の光をよく通す材料であるべきである。
As in the case of fused silica fibers, the cladding is
The material should be highly transparent to light at that wavelength.

また、赤外用結晶材料のコアとクラッドからなる結晶質
ファイバを作製する方法が提案されているが、工数が多
く、製造工程が煩雑である、という欠点があった。
Furthermore, a method of manufacturing a crystalline fiber consisting of a core and a cladding made of an infrared crystal material has been proposed, but this method has the drawbacks of requiring a large number of man-hours and making the manufacturing process complicated.

(ロ)  目       的 予め作製されたコアの外側に、次工程でクラッド全被覆
形成するというのでは’x (、押し出し法により、−
挙にコア・クラッド構造の結晶質光ファイバを製造する
方法を提供する事が本発明の第1の目的である。
(b) Purpose: In the next step, the entire cladding is formed on the outside of the pre-fabricated core.
A first object of the present invention is to provide a method for manufacturing a crystalline optical fiber having a core-clad structure.

AgBr−AgCl混晶系のファイバの改良であって、
コア・クラッドの界面を二重に備えており、CO□レー
ザの光線を、より一層強くコアに閉じこめる事のできる
ファイバを提供する事が本発明の第2の目的である。
Improvement of AgBr-AgCl mixed crystal fiber,
A second object of the present invention is to provide a fiber that has a double core-cladding interface and can more strongly confine the light beam of the CO□ laser in the core.

に)本発明の方法 本発明は、 AgBrとAgClとを組み合わせ、2重
のクラッドとコアとよりなる三重構造の赤外用光ファイ
バを与える。
B) Method of the present invention The present invention combines AgBr and AgCl to provide an infrared optical fiber having a triple structure consisting of a double cladding and a core.

10.6μmの波長の光に対して、AgBrの方がAg
C[よりも屈折率が高い。そこで、AgBrとAg(J
をコア・クラッドに適合するように組合わせる。
For light with a wavelength of 10.6 μm, AgBr has a higher
It has a higher refractive index than C[. Therefore, AgBr and Ag(J
Combine them to suit the core and cladding.

ただし、後に述べるように、コアの材料が押し出し条件
によって、コアと内クラツドに分かれる。
However, as described later, the core material is divided into a core and an inner cladding depending on the extrusion conditions.

こうなるなめに、コアの材料が制限される。Because of this, the materials for the core are limited.

コアは純粋のAgBrであってはならない。The core must not be pure AgBr.

しかし、クラッド材料は2層に分離したりしないので、
そのような制限がす<、10軽のAgCdであってもよ
い。
However, since the cladding material does not separate into two layers,
Such a limit may be less than 10% AgCd.

コアとクラッドの要求される特性には、このような非対
称性がある。このため、AgBr 、 AgClの選択
に関して、非対称性がある。複雑な組合わせと選択しな
ければならない。
There is such an asymmetry in the required properties of the core and cladding. Therefore, there is an asymmetry in the selection of AgBr and AgCl. You have to make complex combinations and choices.

第1図は本発明の製造方法を行なうための結晶質ファイ
バ押し出し装置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a crystalline fiber extrusion apparatus for carrying out the manufacturing method of the present invention.

プリフォーム1は、コア1bと、クラッド1aとよりな
る良質の単結晶である。コア・クラッドともにAgBr
とAg(Jとを組合わせな成分をもつ結晶である。しか
し、組成比が異なるのでコアとクラッドという差異が生
ずる。
The preform 1 is a high quality single crystal consisting of a core 1b and a cladding 1a. Both core and cladding are AgBr
It is a crystal that has a combination of components: and Ag(J).However, since the composition ratio is different, a difference occurs between the core and the cladding.

コア材料とクラッド材料の組合わせについては、次の5
つの場合が可能である。
Regarding the combination of core material and cladding material, please refer to the following 5.
Two cases are possible.

(I):17はAgBr f主体として、AgClを0
.1〜10W#添加した混晶である。添加量をx v筋
とする。
(I):17 is mainly AgBr f, with 0 AgCl
.. It is a mixed crystal added with 1 to 10 W#. The amount added is x v muscle.

クラッドはAgGg 100%の混晶である。簡単に書
くと、 コア AgBr : AgCl= 1 : xクラッド
 AgBr  :  AgCl= O:  10.11
彬≦X≦lQi泌 (1):!7はAgBr @主体とし、AgCl=z 
0.1wt%〜10wt%添加した混晶である。
The cladding is a mixed crystal of 100% AgGg. Simply written, Core AgBr: AgCl= 1: x Cladding AgBr: AgCl= O: 10.11
Bin ≦X≦lQi secret (1):! 7 is AgBr @ main body, AgCl=z
It is a mixed crystal containing 0.1 wt% to 10 wt%.

クラッドはAgClを主体とし、 AgBr f Ow
筋〜10mm/分の添加した混晶である。AgBrの添
加量全yと書く。簡単シζ書くと、 コア AgBr : AgCl= 1 : xクラッド
 AgBr  :  AgC[= y  :  IQ、
l■彬≦X≦to”=rts o<y≦LOW筋 x、yの大小関係は任意である。
The cladding is mainly made of AgCl, AgBr f Ow
It is a mixed crystal added at a rate of 10 mm/min. The total amount of AgBr added is written as y. To write a simple formula, Core AgBr: AgCl= 1: x Cladding AgBr: AgC[= y: IQ,
l■彬≦X≦to”=rts o<y≦LOW The relationship in magnitude between x and y is arbitrary.

■ コアはAgBr f主体として、AgClを0 、
1wt%〜10wt%添加しに混晶である。クラッドも
AgBrを主体として、AgClを0 、1wt1〜1
01%添加した混晶である。しかし、コアに於けるAg
Clの含有率が、クラッドに於けるAgC,5の含有率
より低い。簡単に書くと コア AgBr : AgC[= 1 : Xクラッド
 AgBr  :  AgCl= 1  :  uQ、
1wt%≦x < u≦l0wti(皿)コアはAgC
lを主体とし、AgBr f:Q 。1wt% 〜10
W筋添加した混晶である。クラッドはAgClを主体と
し、AgBr t−Qv#〜lQw#添加した混晶であ
る。ただし、コアに於けるAgBrの含有量がクラッド
に於けるAgBrの含有量よりも大きい。
■ The core is mainly composed of AgBr f, with 0 AgCl,
It is a mixed crystal when added in an amount of 1 wt% to 10 wt%. The cladding is also mainly composed of AgBr, with 0 and 1 wt of AgCl.
It is a mixed crystal with 0.01% addition. However, Ag in the core
The content of Cl is lower than the content of AgC,5 in the cladding. Simply written, core AgBr: AgC[= 1: X cladding AgBr: AgCl= 1: uQ,
1wt%≦x<u≦l0wti (dish) core is AgC
l as the main body, AgBr f:Q. 1wt% ~10
It is a mixed crystal with W streaks added. The cladding is a mixed crystal mainly composed of AgCl with addition of AgBr t-Qv# to lQw#. However, the AgBr content in the core is greater than the AgBr content in the cladding.

:27  AgBr : AgCl=Z : 1クラツ
ド AgBr  :  AgCl1= 7  :  1
o<y≦l0wt% 0.1w筋≦2≦I Qvr筋 y (z (V)  :tアはAgC# を主体とし、AgBr 
f Q、1wt%〜10Wt/i添加した混晶である。
:27 AgBr: AgCl=Z: 1 Clad AgBr: AgCl1= 7: 1
o<y≦l0wt% 0.1w muscle≦2≦I Qvr muscle y (z (V): tA is mainly composed of AgC#, AgBr
It is a mixed crystal to which f Q is added in an amount of 1 wt% to 10 Wt/i.

クラッドはAgCl100%である。The cladding is 100% AgCl.

コア  AgBr : AgCl=z : 1クラツド
 AgBr  :  AgCl= O:  1O−IW
筋≦2≦l 0WVJ このように、 AgBr 、 AgClのコア、クラッ
ド成分組合わせに於て、5つの場合がある。
Core AgBr: AgCl=z: 1 Clad AgBr: AgCl= O: 1O-IW
Strain ≦2≦l 0WVJ As described above, there are five cases in the combination of core and cladding components of AgBr and AgCl.

極めて分りに(いので、組成図によって説明する。It is very easy to understand, so I will explain it using a composition diagram.

第4図はコア・クラッドの組成比グラフである。FIG. 4 is a graph of the composition ratio of the core and cladding.

これは通常よく用いられる相図ではない。本発明を的確
に表現するため、本発明者が特別に考案した組成比グラ
フである。
This is not a commonly used phase diagram. This is a composition ratio graph specially devised by the present inventor in order to accurately express the present invention.

正方形0PQRよりなる。横軸方向がコアの組成上水す
。縦軸方向がクラッドの組成を示す。
Consists of square 0PQR. The horizontal direction indicates the composition of the core. The vertical axis direction indicates the composition of the cladding.

コア、クラッドともにAgBrが100%のものを基準
とし、AgClの比が増えるごとに座標η、この値が増
えるものとしている。
Both the core and the cladding are based on 100% AgBr, and each time the ratio of AgCl increases, the value of the coordinate η increases.

原点Oは、コア、クラッドともに100%AgBrを表
現している。点PはコアがAgCl100%、クラッド
がAgBr 100%を示す。
The origin O represents 100% AgBr in both the core and cladding. Point P indicates that the core is 100% AgCl and the cladding is 100% AgBr.

つまり、コアについていえば、直線ORは、AgBr1
00%を示し、直線PQはAgCl100%を示してい
る。コアの組成比変数をηとする。ηは0から1の間の
値をとる。直線ORでηは0.直線PQでηは1とする
In other words, for the core, the straight line OR is AgBr1
00%, and the straight line PQ shows 100% AgCl. Let the composition ratio variable of the core be η. η takes a value between 0 and 1. In the straight line OR, η is 0. In straight line PQ, η is assumed to be 1.

つまり、ηはコアの、AgC2が全体に占める重量比で
ある。
That is, η is the weight ratio of AgC2 to the entire core.

1、l、l[に於る変数Xは、ηに対してη =(1) 1+X の関係がある。The variable X in 1, l, l[ is η = (1) for η 1+X There is a relationship between

皿、■に於る変数2は、ηに対して η =  −(2) 1+z の関係がある。これは比の表現を分数表現に書き換えた
だけの事である。
Variable 2 in plate ■ has the relationship η = −(2) 1+z with respect to η. This is simply a matter of rewriting the expression of the ratio into a fractional expression.

1、L lに於て、コア組成に関し、x = 001w
筋と10W筋とが境界を与える。皿、■に於て、z=0
,1wt%と1(lvt%  とが境界を与えている。
1. In L l, regarding the core composition, x = 001w
The striations and the 10W striations provide the boundaries. On the plate, z=0
, 1wt% and 1(lvt%) give the boundaries.

これらは(1)、(2)式からそれぞれηの下記の値に
対応する。
These correspond to the following values of η from equations (1) and (2), respectively.

! = 0.1W%J   77 = 0.001 (
直線a)! = 10wt%    77 = 0.0
91 (直線b)” =IQv姉77 == 0−91
  (直線C)z = 0.1vt%   77 = 
0.999 (直線d)第4図に於て縦直線a、b、c
、dはηのこれらの値に対応している。 コア組成に関
しては、1%l、Hについてはa Nbにあり、皿、■
についてはc Ndにある。
! = 0.1W%J 77 = 0.001 (
Straight line a)! = 10wt% 77 = 0.0
91 (straight line b)” = IQv sister 77 == 0-91
(Straight line C) z = 0.1vt% 77 =
0.999 (Straight line d) Vertical lines a, b, c in Figure 4
, d correspond to these values of η. Regarding the core composition, 1%l, H is in a Nb, dish, ■
For more information, see c Nd.

以上はコアの組成ηに関する横軸の説明であった。次に
クラッドの組成ζについて説明する。
The above was an explanation of the horizontal axis regarding the core composition η. Next, the composition ζ of the cladding will be explained.

横直線OPは、クラッドが100%AgBrである事を
示す。横直線RQは、クラッドが100%AgClであ
る事を示す。クラッドの組成変数ζは、クラブト全体に
占めるAgCAの重量比として定義する。
The horizontal straight line OP indicates that the cladding is 100% AgBr. The horizontal straight line RQ indicates that the cladding is 100% AgCl. The compositional variable ζ of the cladding is defined as the weight ratio of AgCA to the entire cladding.

ζ=0がOPに、ζ=1がRQに対応している。ζ=0 corresponds to OP, and ζ=1 corresponds to RQ.

IとVに於てクラッドはAgCtが100%である。In I and V, the cladding is 100% AgCt.

これはぐ=1という事であり、ζ;lの直線をiという
と、I、Vは直線i(直線RQに同じ)にある、という
事ができる。
This means that G = 1, and if the straight line of ζ;l is called i, it can be said that I and V are on the straight line i (same as the straight line RQ).

Iはコア組成に関してa Nb間にあり、クラッドに関
してはi上にある。結局、■は線分ABで示される領域
に等価である。
I lies between a Nb with respect to the core composition and on i with respect to the cladding. After all, ■ is equivalent to the area indicated by line segment AB.

■はコア組成に関してcNd間にあり、クラッドに関し
てはi上にある。結局、■は線分MNで示される領域に
等価である。
■ is between cNd in terms of core composition and on i in terms of cladding. After all, ■ is equivalent to the area indicated by the line segment MN.

■はクラッド中の、AgCtのAgBrに対する重量比
Uが0.1w姉〜tovr埒であるといっている。■と
皿はクラッド中の、 AgBrのAgCtに対する重量
比yが0wt%〜l0wt%であるといっている。これ
らは、 ζ =  −(3) 1+u という式によって、AgCAの全体に対する重量比ζに
書き換える事ができる。それぞれの限界値は下記に対応
する。
(2) states that the weight ratio U of AgCt to AgBr in the cladding is 0.1w~tovr. (2) and dish state that the weight ratio y of AgBr to AgCt in the cladding is 0 wt% to 10 wt%. These can be rewritten as the weight ratio ζ of AgCA to the whole using the formula ζ = −(3) 1+u. Each limit value corresponds to the following.

u==Q、l4崇   ζ=0.001  (直線e)
u == 10W筋    ζ=0.091  (直線
の)’ = 10!#    ζ=0.91  (直線
g)第4図に於て横に引いた直線e1f1gはこの上記
の値に対応している。
u = = Q, l4 Takashi ζ = 0.001 (straight line e)
u == 10W line ζ=0.091 (straight line)' = 10! #ζ=0.91 (Straight line g) The straight line e1f1g drawn horizontally in FIG. 4 corresponds to this above value.

lについては、”、’/の範囲が限定され、x。For l, the range of “,’/ is limited and x.

y自体の大小関係は規定されていない。つまり、コアに
関してはaNb間に、クラッドに関してはgNi間にあ
ればよい。結局、目は長方形CDBAで示される領域に
対応する。
The magnitude relationship of y itself is not defined. In other words, it is sufficient for the core to be between aNb and for the cladding to be between gNi. After all, the eyes correspond to the area indicated by the rectangle CDBA.

■については、より複雑である。コアについてはa N
b間、クラッドについては+5 Nf’間にある。
Regarding ■, it is more complicated. For the core aN
b, and the cladding is between +5 Nf'.

その上、X(uという不等式がある。これは式(1)、
(3)から、ηくこという事である。η=このグラフが
直線OQである。ηくζは、OQの左上という事を意味
する。従って、■は三角形IGHで囲まれる(線分IG
が除かれる)領域に対応する、という事が分る。
Moreover, there is an inequality X(u), which is expressed by equation (1),
From (3), we have η. η=This graph is the straight line OQ. η×ζ means the upper left of OQ. Therefore, ■ is surrounded by triangle IGH (line segment IG
It can be seen that it corresponds to the area (excluded).

皿については、同様に複雑な点がある。コアに関しては
cwd間にあり、クラッドに関しては8〜1間にある。
Regarding plates, there are similar complications. For the core it is between cwd and for the cladding it is between 8 and 1.

さらにy<zという条件がある。Furthermore, there is a condition that y<z.

これはζくηという事である。直線OQの左上である。This means ζ × η. It is on the upper left of straight line OQ.

結局、皿は不等脚台形JKNMで示される領域に対応す
る。
Eventually, the dish corresponds to the area indicated by the scalene trapezoid JKNM.

1〜Vのコア・クラッド組成を、η、ζで書くと、次の
ようになる。これは第4図の表現と等価である。
The core/cladding composition of 1 to V is written as η and ζ as follows. This is equivalent to the representation in FIG.

1 0.001≦η≦0.091  ζ=11 0.0
01≦η≦0.091 0.91≦ζくll1l O,
001≦ηくζ60.091皿  0.91 ≦η ≦
 0.999    ドζ  0.91≦ζくIV  
O,91≦η≦0.999  ζ=1となる。ただしI
、Ifはひとつにまとめる事ができる。■に於てクラッ
ドは「混晶」だといっており、IでクラッドがAgCl
100%の結晶だと表現しているから、このように、2
つに分けられる。
1 0.001≦η≦0.091 ζ=11 0.0
01≦η≦0.091 0.91≦ζkull1l O,
001≦η×60.091 dishes 0.91 ≦η ≦
0.999 ζ 0.91≦ζ くIV
O,91≦η≦0.999 ζ=1. However, I
, If can be combined into one. In ■, the cladding is said to be a "mixed crystal", and in I, the cladding is AgCl.
Since it is expressed as 100% crystal, like this, 2
It can be divided into

しかし、混晶比AgBr : AgCl= y : 1
を定義したとき、0≦y≦lQW七%とすれば、I、l
を含むことになる。y = Q wt%を混晶というの
は変であるが、これも混晶と呼ぶことにすれば、Iとl
をひとつにまとめる事ができる。
However, the mixed crystal ratio AgBr:AgCl=y:1
When defining 0≦y≦lQW7%, I, l
will be included. It is strange to call y = Q wt% a mixed crystal, but if this is also called a mixed crystal, I and l
can be combined into one.

皿とVも0≦y≦lQW筋とすればひとつにまとめられ
る。
The plate and V can also be combined into one if 0≦y≦lQW.

このような組成のプリフォームを作製する事は、本発明
を実施するための準備として必要である。
Preparation of a preform having such a composition is necessary as a preparation for carrying out the present invention.

まず、引上げ法又はポート法でコアの部分を単結晶とし
て成長させる。これを円柱研削し円柱形の単結晶とする
First, the core portion is grown as a single crystal using a pulling method or a port method. This is cylindrically ground to form a cylindrical single crystal.

クラッドについても、同様に単結晶を成長させる。内部
を除去し円筒形に研削する。このクラッドとコアとを組
合わせてプリフォームとする。
For the cladding, a single crystal is similarly grown. The inside is removed and ground into a cylindrical shape. This cladding and core are combined to form a preform.

このようにプリフォームは、AgBrとAgCtの混晶
であって、コアとなりクラッドとなる部分を予め形成し
たものである。
In this way, the preform is made of a mixed crystal of AgBr and AgCt, and has a core and a cladding portion formed in advance.

さらに、光学的特性を損なわない程度に、機械的特性を
改善するためなどの目的で、その他の微量元素を添加し
てもよい。
Furthermore, other trace elements may be added for purposes such as improving mechanical properties to the extent that optical properties are not impaired.

こうしてプリフォームが準備されるので、本発明は、こ
れを出発原料として用いる。
Since a preform is thus prepared, the present invention uses it as a starting material.

プリフォームが本発明に従って押し出し加工されると、
コアの部分がコアと内クラツドになる。
Once the preform is extruded according to the invention,
The core part becomes the core and inner crust.

この部分をコア・内クラツド部分と呼ぶ。This part is called the core/inner cladding part.

クラッドの部分は最外方に位置するクラッドになる。こ
の部分を外クラッド部分と呼ぶ。
The cladding portion is the outermost cladding. This part is called the outer cladding part.

第1図に於て、金型4.4は、プリフォーム1の入るべ
き円柱状の空間を形成している。
In FIG. 1, the mold 4.4 forms a cylindrical space into which the preform 1 is placed.

この空間の先端には、細い穴を有する押し出しダイス2
が設けである。軟化したプリフォームは、ここから外部
へ押し出される。
At the tip of this space, there is an extrusion die 2 with a thin hole.
is the provision. The softened preform is extruded to the outside from here.

金型4.4の周囲には、金型とプリフォームを均一に加
熱するためのヒータ5が設けられている。
A heater 5 is provided around the mold 4.4 to uniformly heat the mold and preform.

金型の温度をモニタするため、金型内に熱電対(図示せ
ず)を設け℃いる。これの温度測定値に帰りで 1−’
  J77’lパq−朱11舖冬粁外へ−7へ1て金型
、プリフォームを所定の温度に保持する。
A thermocouple (not shown) is provided within the mold to monitor the temperature of the mold. Return to the temperature reading of this 1-'
The mold and preform are maintained at a predetermined temperature.

ラム3は前記の円柱状空間を進退可能に設けられる。こ
れは、プリフォーム1を、押し出しダイス、2から押し
出すものである。
The ram 3 is provided so as to be able to move forward and backward in the cylindrical space. This extrudes a preform 1 from an extrusion die 2.

第1図に示すような押し出し装置の構成は公知である。The configuration of an extrusion device as shown in FIG. 1 is known.

本発明は、既に述べたプリフォームの組成と、プリフォ
ームの押し出し温度、押し出し速度に特徴がある。これ
らの条件を特別に設定することνζより、コア材が、コ
アと内クララYの2層に分かれるのである。
The present invention is characterized by the composition of the preform, extrusion temperature, and extrusion speed of the preform as described above. By specially setting these conditions νζ, the core material is divided into two layers: the core and the inner Clara Y.

既に述べたように、従来の結晶質光ファイバの押し出し
加工に於て、金型温度は250℃以上で、300℃以上
である事が殆どであった。押し出し速度は10m/分以
下、特に5IIIIIZ分以下であることが多かった。
As already mentioned, in conventional extrusion processing of crystalline optical fibers, the mold temperature is 250° C. or higher, and in most cases 300° C. or higher. The extrusion speed was often below 10 m/min, especially below 5IIIZ min.

ところが本発明では、 (1)金型温度    80℃〜200℃(11)  
押し出し速度    5〜30g+m/分従来の方法に
比べて、本発明の押し出し条件は、温度域が低く、押し
出し速度が速い。
However, in the present invention, (1) Mold temperature 80°C to 200°C (11)
Extrusion speed: 5-30 g+m/min Compared to conventional methods, the extrusion conditions of the present invention have a lower temperature range and faster extrusion speed.

前述したような銀ハライド混晶である二重構造プリフォ
ームを、金型4の円柱状内部空間に入れ、ラム3で封じ
、ヒータ5によって、80℃〜200℃に加熱する。こ
の温度でプリフォームは融けないが、軟化する。
A double-structured preform made of silver halide mixed crystal as described above is placed in a cylindrical inner space of a mold 4, sealed with a ram 3, and heated to 80°C to 200°C with a heater 5. At this temperature the preform does not melt, but softens.

ラム3に適当な機械力を加えて、押し出しダイス2から
、多結晶ファイバ6を5〜30m/分  の速さで押し
出す。
Appropriate mechanical force is applied to the ram 3 to extrude the polycrystalline fiber 6 from the extrusion die 2 at a speed of 5 to 30 m/min.

そうすると、細い多結晶ファイバ6が連続的に製造され
てゆくことになる。
In this way, thin polycrystalline fibers 6 will be manufactured continuously.

製造された多結晶ファイバの拡大断面図を第2図(b)
に示している。
Figure 2(b) shows an enlarged cross-sectional view of the manufactured polycrystalline fiber.
It is shown in

太線で示した部分がコア・クラッドの界面である。プリ
フォームがコア・クラッドの二重構造を持っており、こ
の界面がファイバに形成した後に残ったものである。し
たがって、この界面Yは、プリフォームの中にもともと
存在したものである。
The part indicated by the thick line is the core-cladding interface. The preform has a core-clad dual structure, and this interface is what remains after being formed into a fiber. Therefore, this interface Y originally existed in the preform.

断面図に於て、細線は結晶粒界を示している。In the cross-sectional view, thin lines indicate grain boundaries.

ファイバ断面に現われる結晶粒の大きさが一様でない。The size of crystal grains appearing in the fiber cross section is not uniform.

本発明の最大の特徴がここにある。結晶粒は中心部で極
めて小さく、周辺部では極めて太きい。コアの部分でこ
のような差異が歴然として生ずるのである。
This is the most important feature of the present invention. The grains are extremely small at the center and extremely thick at the periphery. Such differences clearly occur at the core.

実測によると、中心部の結晶粒の直径D2 と、周辺部
の結晶粒の直径Dl との比DI/D2は5倍以上であ
る。
According to actual measurements, the ratio DI/D2 between the diameter D2 of the crystal grains in the center and the diameter Dl of the crystal grains in the peripheral part is 5 times or more.

結晶粒の形状、寸法は不定であるが、中心部と周辺部の
結晶粒の大きさには、轄然とした差異がある。
Although the shape and size of the crystal grains are undefined, there is a significant difference in the size of the crystal grains in the center and the periphery.

しかも、結晶粒の大きさの差異が、連続的に或はランダ
ムに起こるのではす<、はぼ同一円上にそって、この変
化が起こっている。これが重要な点である。
Moreover, the difference in grain size does not occur continuously or randomly, but rather, this change occurs along the same circle. This is the important point.

結晶粒の大きさの差異により、新たな界面Xが発生する
。この界面Xは押し出し成型を経る事により、自然に発
生するのである。この界面又は、ファイバ外周に対して
、はぼ同心円状である。
A new interface X is generated due to the difference in grain size. This interface X occurs naturally through extrusion molding. This interface or the outer circumference of the fiber is approximately concentric.

このようにして、本発明の方法により、光ファイバには
、2つの界面が生じる。結晶粒径の違いによる界面Xと
、組成の違いによる界面Yとである。
Thus, the method of the invention creates two interfaces in the optical fiber. There is an interface X due to a difference in crystal grain size, and an interface Y due to a difference in composition.

界面Yの内外では、結晶粒が概して大きく、粒径の差異
はない。しかし、プリフォームを製造する際に組成を変
えているから、組成の相違が界面Yの内外に存在してい
る。
The crystal grains are generally large inside and outside the interface Y, and there is no difference in grain size. However, since the composition is changed when manufacturing the preform, differences in composition exist inside and outside the interface Y.

同じプリフォームを押し出し成形しても、温度が200
℃を越えると、結晶粒径は中心でも周辺でもほぼ同じ大
きさになる。粒径に於て殆ど差がない。大きい粒径の一
様な結晶粒の集まりとなり、第2図(a)に示すような
断面になる。
Even if the same preform is extruded, the temperature is 200℃.
When the temperature exceeds ℃, the grain size becomes almost the same in both the center and the periphery. There is almost no difference in particle size. This results in a collection of uniform crystal grains with large grain sizes, resulting in a cross section as shown in FIG. 2(a).

第2図(a)の断面をもつものを、以後、従来法による
比較例として説明する。これには、組成の相異によるコ
ア・クラッド界面Y(太線で示す)のみが存在する。
A device having the cross section shown in FIG. 2(a) will be described below as a comparative example using the conventional method. In this case, only the core-cladding interface Y (indicated by a thick line) exists due to the difference in composition.

金型温度を下げて、200℃になるとはじめて、ファイ
バ中心部に、結晶粒の小さい部分が現われる。
Only when the mold temperature is lowered to 200°C does a small portion of crystal grains appear in the center of the fiber.

温度をさらに下げてゆくと、中心部の小さい結晶粒の部
分が拡大してくる。つまり、中心のコアに当たる部分が
拡大してくる。反対にクラッドの部分が減少してくるの
である。
As the temperature is further lowered, the small crystal grains in the center begin to expand. In other words, the part that corresponds to the central core is expanding. On the contrary, the cladding portion decreases.

簡単に言えば、温度が低いとクラッドが薄くなり、温度
が高いとクラッドが厚くなる。ここでクラッドというの
は、界面Xの外側の事である。コアというのは界面Xの
内側の事である。
Simply put, lower temperatures result in thinner cladding, and higher temperatures result in thicker cladding. The cladding here refers to the outside of the interface X. The core is the area inside the interface X.

そして、80℃以下になると、ファイバ断面の全体が微
細な結晶になる。つまり、第2図(b)の界面Xの内部
にある部分が全体に拡がったような構造になる。このた
め、界面Xによって規定されるコア・クラッド構造が’
l<7xる。
When the temperature drops below 80° C., the entire cross section of the fiber becomes fine crystals. In other words, the structure is such that the portion inside the interface X in FIG. 2(b) is expanded throughout. Therefore, the core-cladding structure defined by the interface
l<7xru.

図式的にいえば、200℃以上になるとコアが消失し、
80℃以下になるとクラッドが消失する。このため、8
0℃以下又は200℃以上の押し出し温度では、二重構
造が’lx<72るのである。
Diagrammatically speaking, when the temperature exceeds 200℃, the core disappears,
When the temperature drops below 80°C, the cladding disappears. For this reason, 8
At extrusion temperatures below 0°C or above 200°C, the double structure is 'lx<72.

既に述べたとおり、内クラツド部の結晶粒の大きさDl
と、コア部の結晶粒の大きさD2の比の値DI/D2は
5以上であることが望ましい。
As already mentioned, the grain size Dl of the inner cladding part
The value DI/D2, which is the ratio of the size D2 of the crystal grains in the core portion, is preferably 5 or more.

このように、粒径の差がある時、コア部と内りラッド部
の、C02レーザ光に対する屈折率差が、約2%以上に
なる。
As described above, when there is a difference in particle size, the difference in refractive index between the core portion and the inner rad portion with respect to the C02 laser beam becomes approximately 2% or more.

屈折率差により、コアに光を閉じこめることができる。The difference in refractive index allows light to be confined in the core.

コアが有効に光を閉じこめる事ができるためには、クラ
ッドの厚みは、かなり厚(すくてはならない。少なくと
もコア径の5%以上の厚みを持たなければならない。
In order for the core to be able to effectively confine light, the cladding must be fairly thick (not thin, at least 5% or more of the core diameter).

顕微鏡観察によって粒径を実測しな。中心部の結晶粒の
大きさは数μmであった。周辺部の結晶粒の大きさは3
0〜100μm程度であった。
Measure the particle size by microscopic observation. The size of the crystal grains in the center was several μm. The size of the crystal grains in the peripheral area is 3
It was about 0 to 100 μm.

結晶粒径は、ファイバ径の大小にもよる。The crystal grain size also depends on the size of the fiber diameter.

ファイバ径が1mである時、周辺の結晶粒の大きさは約
50〜100μmであった。。
When the fiber diameter was 1 m, the size of the surrounding crystal grains was about 50 to 100 μm. .

ファイバ径が0.7mである時、周辺の結晶粒の大きさ
は約40〜70μmであった。
When the fiber diameter was 0.7 m, the size of the surrounding crystal grains was about 40 to 70 μm.

本発明は、Ag、Br −AgCt混晶による結晶材料
、押し出し温度80℃〜200℃、押し出し速度5m/
分〜30閣/分 という特定の条件の組合わせにより、
結晶粒径が中心と周辺で異なり、界面Xによって特徴づ
けられるコア・クラッド二重構造となる結晶質ファイバ
を押し出し加工により製作するものである。
The present invention is a crystal material made of Ag, Br-AgCt mixed crystal, an extrusion temperature of 80°C to 200°C, an extrusion speed of 5 m/
By a combination of specific conditions, from 30 minutes to 30 minutes/minute,
A crystalline fiber having a core-clad double structure characterized by an interface X, in which the crystal grain size differs between the center and the periphery, is manufactured by extrusion processing.

二重構造となる理由は、以下のように推測される。The reason for the double structure is presumed as follows.

強い圧力で押されて、プリフォームがダイスから細いフ
ァイバとなって出て(る時、ファイバを構成する結晶粒
が微細化する。ダイスを通過した後、微細な結晶粒が大
きく統合されてゆく再結晶化が起こる。
When the preform is pressed under strong pressure and emerges from the die as a thin fiber, the crystal grains that make up the fiber become finer. After passing through the die, the fine grains become larger and consolidated. Recrystallization occurs.

再結晶化の際、ファイバ押し出し加工時のファイバ内の
応力の不均一により、ファイバ中心部と周辺部の微細な
結晶粒が再結晶化する速度が異なる。この中心と周辺の
結晶粒径の差異と、ファイバ内応力分布による屈折率の
差異とを生じるものではないか、と推測されるのである
During recrystallization, the recrystallization speed of fine crystal grains in the center and periphery of the fiber differs due to non-uniform stress within the fiber during fiber extrusion. It is speculated that this difference in crystal grain size between the center and the periphery and the difference in refractive index due to stress distribution within the fiber are caused.

重要なことは、このコア・クラッド構造が屈折率差を生
じ、光をコアに閉じこめる作用を持っている、という事
である。
What is important is that this core-clad structure creates a refractive index difference and has the effect of confining light in the core.

コアの組成は、A、HBrとAgCtの混晶であって、
AgClの混晶比率ηが0.001〜0.091と、0
.91〜0.999のものに限られる。これ以外の組成
であると、コア、内クラツドの2重構造が発生しない。
The composition of the core is a mixed crystal of A, HBr and AgCt,
The mixed crystal ratio η of AgCl is 0.001 to 0.091 and 0
.. It is limited to those between 91 and 0.999. If the composition is other than this, a double structure of core and inner cladding will not occur.

AgBrが100%のコアであると、2重構造が生じな
い。それで100%AgBrコアが除外される。
If the core is 100% AgBr, no double structure will occur. So the 100% AgBr core is excluded.

なぜ、押し出し成形に於て、コア・内クラツドの2重構
造ができるのか?というと、次のように考えられる。
Why does extrusion molding create a double structure of core and inner cladding? That being said, it can be thought of as follows.

強い圧力で押されて、プリフォームがダイスから細いフ
ァイバとなって出てくる時、ファイバを構成する結晶粒
は微細化する。ダイスを通過した後、微細な結晶粒が大
きく統合されてゆく再結晶化が起こる。この際、ファイ
バ押し出し加工時の7フイハ内の応力の不均一シーより
、ファイバ中心部および周辺部の微細な結晶粒が再結晶
する速度が異なる。周辺部の方がひずみ応力が大きいの
で、再結晶が速い。
When the preform is pressed under strong pressure and emerges from the die as a thin fiber, the grains that make up the fiber become finer. After passing through the die, recrystallization occurs in which the fine grains are consolidated into larger sizes. At this time, due to the non-uniformity of stress within the seven fibers during fiber extrusion processing, the recrystallization speed of fine crystal grains in the center and peripheral parts of the fiber differs. Since the strain stress is greater in the peripheral area, recrystallization is faster.

このために、内外で結晶粒が異なるのであろう。This is probably why the crystal grains inside and outside are different.

それとともに、内外で屈折率差が生ずるのであろう。At the same time, there will likely be a difference in refractive index between the inside and outside.

これは、押し出し速度が速いことと、温度が低いことに
よる。
This is due to the high extrusion speed and low temperature.

また、コアの混晶比にもよる。100%AgBrだとこ
ういう事が起こらない。粒径が大きいものばかりになる
It also depends on the mixed crystal ratio of the core. This does not happen with 100% AgBr. Most of the particles are large in size.

AgBr : AgCL = 50%:50%では、全
体に結晶粒が小さくなりすぎる。それゆえ、混晶比が、
これらの中間である0 、1 wt%〜tovtsであ
る領域で結晶粒径のちがう領域を作り出すことができる
ようになるのである。
When AgBr:AgCL=50%:50%, the crystal grains become too small overall. Therefore, the mixed crystal ratio is
It becomes possible to create regions with different crystal grain sizes in the range between 0 and 1 wt% to tovts, which is between these.

外クラッドに対する組成比の制限は比較的少ない。There are relatively few restrictions on the composition ratio for the outer cladding.

ただし、コア・クララY間(Y界面)で材料にもとづ(
屈折率差がなければならないから、クラッドのAgBr
混晶比は、コアのAgBrの混晶比より少なくなくては
ならない。
However, depending on the material between the core and Clara Y (Y interface),
Since there must be a refractive index difference, the cladding AgBr
The mixed crystal ratio must be less than that of AgBr in the core.

これは第4図で直線OQの左上に組成比値が存在すると
いう事である。
This means that the composition ratio value exists on the upper left of the straight line OQ in FIG.

(イ)作 用 本発明によって製造した結晶質光ファイバは三重構造を
もっている。界面Xより内部のコアと、界面又と界面Y
の間の内クラツド、界面Yより外側の外クラッドの三重
構造である。
(a) Function The crystalline optical fiber manufactured according to the present invention has a triple structure. The core inside the interface X, the interface and the interface Y
It has a triple structure of an inner cladding between the two and an outer cladding outside the interface Y.

第1図に示したように、もともと二重構造を備えたプリ
フォームから出発するので、三重構造になる。
As shown in FIG. 1, since the preform originally had a double structure, it becomes a triple structure.

CO2レーザの光を通すと、屈折率差によって、光がコ
アの中に閉じこめられる。屈折率差が、コアと内クラツ
ドの間で、2〜1%程度生ずることが測定によって分っ
た。これだけの屈折率差があれば、光を効率的に閉じこ
めることができる。光ファイバの表面から漏れる光成分
が減少するから、実質的に透過率が高くなる。特に、赤
外ファイバの問題として深刻なものである、出射端、入
射端での光の漏れを有効に防ぐことができる。
When light from a CO2 laser passes through it, the light is confined within the core due to the difference in refractive index. Measurements have shown that a difference in refractive index occurs between the core and the inner cladding by about 2 to 1%. With such a large difference in refractive index, light can be confined efficiently. Since the light components leaking from the surface of the optical fiber are reduced, the transmittance is substantially increased. In particular, leakage of light at the output end and the input end, which is a serious problem with infrared fibers, can be effectively prevented.

また、ファイバの表面が傷ついても、透過率の低下がよ
り少ない。クラッドがコアを保護しているからである。
Furthermore, even if the surface of the fiber is damaged, the transmittance decreases less. This is because the cladding protects the core.

さらに、より小さいビームスポットを得やすい、という
事がある。光エネルギーがコア);局在しているからで
ある。第3図に示すような評価装置を用いて、ビーム径
の拡がりを測定することができる。アクリルのバーンパ
ターンから、ビーム径を測定すると、本発明の光ファイ
バの方が、スポット径が小さいという事が分った。
Furthermore, it is easier to obtain a smaller beam spot. This is because the light energy is localized in the core. The spread of the beam diameter can be measured using an evaluation device as shown in FIG. When the beam diameter was measured from the acrylic burn pattern, it was found that the optical fiber of the present invention had a smaller spot diameter.

(2)効 果 プリフォームを押し出し装置によって押し出すだけの工
程により、コア・内クラツド・外クラッド三重構造の結
晶質ファイバを製造する事ができる。
(2) Effects A crystalline fiber with a triple structure of core, inner cladding, and outer cladding can be manufactured by simply extruding the preform using an extrusion device.

このファイバは、C02レーザの光を中心に集めて伝搬
する作用を持つコアと、コアを被覆して機械的にこれを
保護するとともに界面に於てC02レーザの光を反射す
る2重のクラッドよりなる。このため、全体として、コ
アだけからなる光ファイバに比べて透過率が高くなる。
This fiber consists of a core that collects and propagates the C02 laser light, and a double cladding that mechanically protects the core and reflects the C02 laser light at the interface. Become. Therefore, the overall transmittance is higher than that of an optical fiber consisting only of a core.

透過率を測定すると、0.7snφ、1m長さの光ファ
イバで、本発明のものが68%であった。同径、同長の
比較例(第2図(a)に示す)にあっては透過率が55
%であった。13%もの差があったのである。この結果
から、C02レーザの光を極めて有効に伝搬させる事が
できる、という事が分る。
When the transmittance was measured, the transmittance of the optical fiber of the present invention with a length of 1 m and a diameter of 0.7 sn was 68%. In a comparative example with the same diameter and length (shown in Figure 2 (a)), the transmittance was 55.
%Met. There was a difference of 13%. From this result, it can be seen that the light of the C02 laser can be propagated extremely effectively.

また、レーザ光がより狭く局在しているから、Zn5e
 77どのレンズを使い、より小さいスポットのビーム
に絞ることができる。
Also, since the laser light is localized more narrowly, Zn5e
77 Any lens can be used to focus the beam into a smaller spot.

第8図に示す評価装置により、C02レーザの光のビー
ム拡がりを、本発明と比較例のファイバについて測定し
た。
Using the evaluation apparatus shown in FIG. 8, the beam spread of C02 laser light was measured for the fibers of the present invention and the comparative example.

結晶質光ファイバの光をZn5eレンズで集光し、アク
リル板に当てる。アクリル板はビーム径に応じて焼損す
る。焼損した部分の形状をバーンパターンという。バー
ンパターンからビーム径を知る事ができる。
The light from the crystalline optical fiber is focused by a Zn5e lens and applied to an acrylic plate. The acrylic plate will burn out depending on the beam diameter. The shape of the burnt part is called a burn pattern. The beam diameter can be determined from the burn pattern.

本発明の光ファイバを用いた時のバーンパターンは0.
3snφであった。比較例のバーンパターンは0.6+
mφであった。
The burn pattern when using the optical fiber of the present invention is 0.
It was 3 snφ. The burn pattern of the comparative example is 0.6+
It was mφ.

第1表は本発明と比較例(従来例)に係る結晶質ファイ
バの、CO□レーザ光を通した時のビームスポット径と
透過率の測定結果を示す表である。
Table 1 is a table showing the measurement results of the beam spot diameter and transmittance of the crystalline fibers according to the present invention and the comparative example (conventional example) when CO□ laser light is passed through them.

第1表 本発明、従来例のファイバの ビームスポット径、透過率 比較例のファイバも、第2図(a)に示すように、コア
・クラッド構造をもっているから、出射面でのビーム径
がファイバ外径(0,7m=φ)より狭く、0.61φ
となっている。また透過率もがなり良い。
Table 1 Beam spot diameter and transmittance of the fibers of the present invention and the conventional example The fiber of the comparative example also has a core-clad structure, as shown in Figure 2 (a), so the beam diameter at the exit surface is smaller than that of the fiber. Narrower than the outer diameter (0.7m=φ), 0.61φ
It becomes. Also, the transmittance is good.

しかし、本発明の光ファイバは、スポット径、透過率に
おいて、それよりもなお優れている。
However, the optical fiber of the present invention is even more superior in spot diameter and transmittance.

C02レーザの光を効率よ(伝搬させることができ、出
射端に於てより細いビームに絞る事ができる。
The C02 laser light can be propagated efficiently and can be focused into a narrower beam at the output end.

従って、C02レーザの光を導くために本発明の光ファ
イバを用いれば、加工対象物の上に、強いエネルギー密
度の光を集中させる事ができる。
Therefore, if the optical fiber of the present invention is used to guide the light of the C02 laser, it is possible to concentrate the light with a strong energy density onto the workpiece.

本発明の光ファイバを利用する事により、CO2レーザ
を用いた工業用加工機、医療用治療機は、より一層有用
性を高める事ができる。
By using the optical fiber of the present invention, the usefulness of industrial processing machines and medical treatment machines using CO2 lasers can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の結晶質光ファイバの製造装置の縦断面
図。 第2図(a)は結晶粒径がファイバ全断面に於てほぼ同
一である従来例の結晶質ファイバの断面図。 第2図中)は本発明による結晶質ファイバの断面図。 第3図はビームを評価するための装置の構成図。 第4図はコア、クラッドの混晶比率を示すグラフ。 1 ・・・・・・ プリフォーム 1a ・・・ プリフォームのクラッド1b ・・・ 
プリフォームのコア 2 ・・・・・・ 押し出しダイス 3  ・・・・・・  ラ        ム4・・・
・・・金  型 5  ・・・・・・  ヒ   −   タロ ・・・
・・・ 多結晶ファイバ 発  明  者         高  橋  謙  
−葭  1) 典  之
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a crystalline optical fiber manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 2(a) is a cross-sectional view of a conventional crystalline fiber in which the crystal grain size is approximately the same throughout the entire cross section of the fiber. 2) is a cross-sectional view of a crystalline fiber according to the present invention. FIG. 3 is a block diagram of a device for evaluating beams. Figure 4 is a graph showing the mixed crystal ratio of the core and cladding. 1 ... Preform 1a ... Preform cladding 1b ...
Preform core 2... Extrusion die 3... Ram 4...
・・・Mold 5 ・・・・・・ Hi-Taro ・・・
...Polycrystalline fiber inventor Ken Takahashi
-Yoshi 1) Noriyuki

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)AgBr:AgCl=1:xの混晶であつてコア
と内クラツドとよりなり、中心部のコアの結晶粒径が周
辺部の内クラツドの結晶粒径よりも微小であつてコアと
内クラッドの間に界面Xが存在するコア・内クラッド部
分と、AgBr:AgCl=y:1の混晶であるか或は
AgBr:AgCl=1:uの混晶であつて前記コア・
内クラッド部の外側に界面Yに於て接する外クラツドと
よりなり、0.1wt%≦x≦10wt%、0wt%≦
y≦10wt%、0.1wt%≦u≦10wt%、x<
uである事を特徴とする結晶質光ファイバ。
(1) It is a mixed crystal of AgBr:AgCl=1:x and consists of a core and an inner cladding, and the crystal grain size of the core in the center is smaller than the crystal grain size of the inner cladding in the periphery. A core/inner cladding portion where an interface
The outer cladding is in contact with the outside of the inner cladding part at the interface Y, and 0.1wt%≦x≦10wt%, 0wt%≦
y≦10wt%, 0.1wt%≦u≦10wt%, x<
A crystalline optical fiber characterized by being u.
(2)結晶質内クラツドの厚さが、コアの直径の5%以
上である事を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載
の結晶質光ファイバ。
(2) The crystalline optical fiber according to claim (1), wherein the thickness of the intracrystalline cladding is 5% or more of the diameter of the core.
(3)結晶質コアの粒径が、結晶質内クラツドの結晶粒
径の1/5以下である事を特徴とする特許請求の範囲第
(1)項又は第(2)項記載の結晶質光ファイバ。
(3) The crystalline material according to claim (1) or (2), wherein the grain size of the crystalline core is 1/5 or less of the crystal grain size of the intracrystalline cladding. optical fiber.
(4)AgBr:AgCl=z:1の混晶であつてコア
と内クラツドとよりなり中心部のコアの結晶粒径が周辺
部の内クラツドの結晶粒径よりも微小であつて、コアと
内クラツドの間に界面Xが存在するコア・内クラツド部
分と、AgBr:AgCl=y:1の混晶であつて前記
コア・内クラツド部の外側に界面Yに於て接する外クラ
ッドとよりなり、0wt%≦y≦10wt%、0.1w
t%≦z≦10wt%、y<zである事を特徴とする結
晶質光ファイバ。
(4) It is a mixed crystal of AgBr:AgCl=z:1 and consists of a core and an inner cladding, and the crystal grain size of the core in the center is smaller than the crystal grain size of the inner cladding in the periphery. It consists of a core/inner cladding portion in which an interface , 0wt%≦y≦10wt%, 0.1w
A crystalline optical fiber characterized in that t%≦z≦10wt% and y<z.
(5)結晶質内クラツドの厚さが、コアの直径の5%以
上である事を特徴とする特許請求の範囲第(4)項記載
の結晶質光ファイバ。
(5) The crystalline optical fiber according to claim (4), wherein the thickness of the intracrystalline cladding is 5% or more of the diameter of the core.
(6)結晶質コアの粒径が、結晶質内クラッドの結晶粒
径の1/5以下である事を特徴とする特許請求の範囲第
(4)項又は第(5)項に記載の結晶質光ファイバ。
(6) The crystal according to claim (4) or (5), wherein the grain size of the crystalline core is 1/5 or less of the grain size of the intracrystalline cladding. quality optical fiber.
(7)AgBr:AgCl=1:xの混晶であるコアと
、AgBr:AgCl=y:1の混晶であるか或はAg
Br:AgCl=1:uの混晶であるクラッドとを組合
わせたプリフオームであつて、0.1wt%≦x≦10
wt%、0.1wt%≦u≦10wt%、0wt%≦y
≦10wt%、x<uである組成のプリフオームを、8
0℃〜200℃に加熱し、5〜30mm/分の加工速度
で押し出し加工する事を特徴とする結晶質光ファイバの
製造方法。
(7) A core that is a mixed crystal of AgBr:AgCl=1:x and a core that is a mixed crystal of AgBr:AgCl=y:1 or Ag
A preform combining a cladding which is a mixed crystal of Br:AgCl=1:u, 0.1wt%≦x≦10
wt%, 0.1wt%≦u≦10wt%, 0wt%≦y
A preform with a composition of ≦10wt% and x<u is 8
A method for manufacturing a crystalline optical fiber, which comprises heating to 0°C to 200°C and extruding at a processing speed of 5 to 30 mm/min.
(8)AgBr:AgCl=z:1の混晶であるコアと
、AgBr:AgCl=y:1の混晶であるクラッドと
を組合わせたプリフオームであつて、0wt%≦y≦1
0wt%、0.1wt%≦z≦10wt%、y<zであ
る組成のプリフオームを、80℃〜200℃に加熱し、
5〜30mm/分の加工速度で押し出し加工する事を特
徴とする結晶質光ファイバの製造方法。
(8) A preform that combines a core that is a mixed crystal of AgBr:AgCl=z:1 and a cladding that is a mixed crystal of AgBr:AgCl=y:1, where 0wt%≦y≦1
A preform having a composition of 0 wt%, 0.1 wt%≦z≦10wt%, and y<z is heated to 80 ° C. to 200 ° C.,
A method for manufacturing a crystalline optical fiber, characterized by extrusion processing at a processing speed of 5 to 30 mm/min.
JP62052689A 1986-03-15 1987-03-06 Crystalline optical fiber and its manufacturing method Pending JPS6311902A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169421A (en) * 1990-09-15 1992-12-08 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing silica glass optical waveguide preform

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5169421A (en) * 1990-09-15 1992-12-08 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of manufacturing silica glass optical waveguide preform

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