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石英系光ファイバ作製技術に関する研究

  • 写真なし塙 文明
  • 写真なし日比野 善典
  • 写真なし堀口 正治
シリカコア単一モード光ファイバの線引き張力と残留応力の関係

図1 シリカコア単一モード光ファイバの線引き張力と残留応力の関係

各種単一モード光ファイバの線引き張力と比屈折率差の関係

図2 各種単一モード光ファイバの線引き張力と比屈折率差の関係

各種単一モード光ファイバの線引き張力と損失の関係

図3 各種単一モード光ファイバの線引き張力と損失の関係

実験に用いた母材の諸元

表1 実験に用いた母材の諸元

 光伝送技術の進展に伴い、伝送媒体である光ファイバの果たす役割はますます重要になっている。光ファイバの製造工程では、約2,000°Cの高温加熱と室温への急冷過程を経て線引きされる。この加熱急冷過程が光ファイバの特性に影響を及ぼすが、線引き時のガラス軟化温度差によってコア内部に大きな応力が残留することに着目し、その効果について理論的・実験的に詳細に検討された。

 研究対象とされたのは石英系ファイバで、最も低損失化が期待される純粋シリカコアフッ素添加クラッドファイバである。まず2,000°Cから室温に至る高温加熱急冷過程を経る線引き工程において、コア内部に生じる残留応力とその効果を理論的に解析し、次に純シリカコア単一モード光ファイバを種々の条件で線引きして解析結果が実証された。

 理論的解析では、線引き張力に比例し、コアの断面積に反比例する引っ張り応力がコア内部に残留すること、この残留応力は光弾性効果によってコア部の屈折率を減少させ、カットオフ波長を短波長側にシフトさせることが明らかにされた。また線引き実験によって、理論的解析結果を屈折率分布、応力分布、伝送特性の測定により実証した。そして最後に、線引き時に生じる残留応力をファイバ材料と構造の工夫で緩和する方法が提案されている。

 本研究の成果に対して、電子情報通信学会は、1990年、塙 文明、日比野 善典、堀口 正治に論文賞を贈った。

文献

[1] 塙文明,日比野善典,堀口正治、純シリカコア単一モード光ファイバ、1989年、論文誌C-I,Vol.73,No.6

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キーワード

ファイバ、純シリカコア、単一モード、残留応力、屈折率分布、線引き、光弾性効果、フッ素添加クラッド
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