JP2002220248A - 光ファイバデバイスおよびその製造方法 - Google Patents
光ファイバデバイスおよびその製造方法Info
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 縦方向導体を有する光ファイバデバイスを製
造する改良された方法を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、電気的に制御可能な光
ファイバデバイスが、コア領域(11)、クラッド領域
(12)、および1個以上の導体(14A、14B)で満
たされた孔(13A、13B)を含むファイバプリフォー
ム(10)を提供するステップと、このプリフォームか
ら、一体的な埋込縦方向導体を有する光ファイバを引き
延ばすステップとにより製造される。
造する改良された方法を提供する。 【解決手段】 本発明によれば、電気的に制御可能な光
ファイバデバイスが、コア領域(11)、クラッド領域
(12)、および1個以上の導体(14A、14B)で満
たされた孔(13A、13B)を含むファイバプリフォー
ム(10)を提供するステップと、このプリフォームか
ら、一体的な埋込縦方向導体を有する光ファイバを引き
延ばすステップとにより製造される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気的に制御可能
な光ファイバデバイスに係り、特に、一体的に埋め込ま
れた縦方向導体を有する光ファイバデバイスの製造方法
に関する。
な光ファイバデバイスに係り、特に、一体的に埋め込ま
れた縦方向導体を有する光ファイバデバイスの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信システムは、大量の情報
の高速伝送に対するそれらの大きなポテンシャルを達成
し始めている。光ファイバシステムは、情報を運ぶ光信
号のソース、光信号を運ぶための光ファイバ伝送ネット
ワーク、および光信号を検出しかつそれらが運ぶ情報を
復調する受信機を含む。信号は、典型的には、シリカ光
ファイバ中の伝播に適した波長範囲内にあり、好ましく
は、そのレンジ中に複数の波長の異なったチャネルを含
む。
の高速伝送に対するそれらの大きなポテンシャルを達成
し始めている。光ファイバシステムは、情報を運ぶ光信
号のソース、光信号を運ぶための光ファイバ伝送ネット
ワーク、および光信号を検出しかつそれらが運ぶ情報を
復調する受信機を含む。信号は、典型的には、シリカ光
ファイバ中の伝播に適した波長範囲内にあり、好ましく
は、そのレンジ中に複数の波長の異なったチャネルを含
む。
【0003】光ファイバは、非常に低い損失で長い距離
に亘って光信号を伝送することができるガラスの細いス
トランド(strands)である。それらは、第1の屈折率
のコアおよびこれを取り巻く第2の(より低い)屈折率
を有するクラッドにより特徴づけられる小さな直径の導
波路である。臨界受け入れ角(critical acceptanceang
le)より小さい角度でコアにあたる光線は、ファイバコ
ア中で全内部反射(total internal reflection)を受
ける。これらの光線は、低い減衰でファイバに沿ってガ
イドされる。典型的なファイバは、コアの屈折率を高め
るために、コア中にドーピングを有する高純度シリカか
らなる。伝送ネットワークは、信号チャネルをアドまた
はドロップオフするための中間ノードにより分離された
ファイバの多くの長いセグメントを含み得る。
に亘って光信号を伝送することができるガラスの細いス
トランド(strands)である。それらは、第1の屈折率
のコアおよびこれを取り巻く第2の(より低い)屈折率
を有するクラッドにより特徴づけられる小さな直径の導
波路である。臨界受け入れ角(critical acceptanceang
le)より小さい角度でコアにあたる光線は、ファイバコ
ア中で全内部反射(total internal reflection)を受
ける。これらの光線は、低い減衰でファイバに沿ってガ
イドされる。典型的なファイバは、コアの屈折率を高め
るために、コア中にドーピングを有する高純度シリカか
らなる。伝送ネットワークは、信号チャネルをアドまた
はドロップオフするための中間ノードにより分離された
ファイバの多くの長いセグメントを含み得る。
【0004】実際の光ファイバネットワークは、伝送さ
れる信号を結合し、導き、分離し、かつ補償するための
様々なデバイスを必要とする。高いパフォーマンスのシ
ステムにおいて、そのようなデバイスは、分散を補償
し、増幅器利得を平坦化し、アド/ドロップマルチプレ
クサを再構成し、スイッチングしかつ変調するために必
要とされる。
れる信号を結合し、導き、分離し、かつ補償するための
様々なデバイスを必要とする。高いパフォーマンスのシ
ステムにおいて、そのようなデバイスは、分散を補償
し、増幅器利得を平坦化し、アド/ドロップマルチプレ
クサを再構成し、スイッチングしかつ変調するために必
要とされる。
【0005】ますます、これらの機能は、光がそれを通
って伝播する媒体の屈折特性または吸収特性を修正する
ことにより光を操作する電気的に制御可能なデバイスに
より実行されている。例えば、ファイバブラッググレー
ティング(Bragg grating)により反射されまたはロン
グピリオドグレーティングにより流れを変えられる光の
波長は、電気的に制御された熱、張力または電圧を加え
ることにより変化され得る。
って伝播する媒体の屈折特性または吸収特性を修正する
ことにより光を操作する電気的に制御可能なデバイスに
より実行されている。例えば、ファイバブラッググレー
ティング(Bragg grating)により反射されまたはロン
グピリオドグレーティングにより流れを変えられる光の
波長は、電気的に制御された熱、張力または電圧を加え
ることにより変化され得る。
【0006】典型的に、そのようなデバイスは、抵抗ヒ
ーターまたは電極のような関連する導電性エレメントを
必要とする。よく知られているように、光ファイバブラ
ッググレーティングは、そのコア中に屈折率摂動(pert
urbations)の周期的シーケンスを有する長いファイバ
を含む。そのようなデバイスは、連続的摂動間の光パス
長に比例する中心周波数において、狭帯域の光を反射す
る。調節可能なブラッググレーディングが、長いグレー
ティング領域に沿って抵抗性金属表面コーティングを加
えることにより形成された。コーティングを通る電流
は、ファイバを加熱し、摂動間の有効パス長を変化さ
せ、反射帯域の波長を調節する。同様の抵抗性コーティ
ングが、ロングピリオドファイバグレーティングにより
流れを変えられる波長を熱的に調節するために使用され
た。
ーターまたは電極のような関連する導電性エレメントを
必要とする。よく知られているように、光ファイバブラ
ッググレーティングは、そのコア中に屈折率摂動(pert
urbations)の周期的シーケンスを有する長いファイバ
を含む。そのようなデバイスは、連続的摂動間の光パス
長に比例する中心周波数において、狭帯域の光を反射す
る。調節可能なブラッググレーディングが、長いグレー
ティング領域に沿って抵抗性金属表面コーティングを加
えることにより形成された。コーティングを通る電流
は、ファイバを加熱し、摂動間の有効パス長を変化さ
せ、反射帯域の波長を調節する。同様の抵抗性コーティ
ングが、ロングピリオドファイバグレーティングにより
流れを変えられる波長を熱的に調節するために使用され
た。
【0007】他のデバイスにおいて、導電性電極が複数
の光ファイバに適用され、それらの特性を制御する。例
えば、電気光材料または液晶材料をファイバ中に含める
ことができ、電極間の電界が、これらの材料の屈折率を
変化させるために使用され得る。
の光ファイバに適用され、それらの特性を制御する。例
えば、電気光材料または液晶材料をファイバ中に含める
ことができ、電極間の電界が、これらの材料の屈折率を
変化させるために使用され得る。
【0008】導電性エレメントは、通常、ファイバの表
面に適用されるが、この場所は、導電性エレメントと伝
達される光のバルクが通過するコアとの間にクラッドの
インタリービング層を置く。結果として、コア上の熱の
影響は、遅延され、コアにおける電界強度は低下され
る。
面に適用されるが、この場所は、導電性エレメントと伝
達される光のバルクが通過するコアとの間にクラッドの
インタリービング層を置く。結果として、コア上の熱の
影響は、遅延され、コアにおける電界強度は低下され
る。
【0009】導電性エレメントをコアにより近く配置す
るための努力がなされてきた。1つのそのようなアプロ
ーチは、ファイバプリフォーム中に孔をドリルし、プリ
フォームからファイバを引き延ばし、細い導電性ワイヤ
を収縮した孔に挿入することである。そして、電圧が、
ワイヤ間に非線形応答を誘導するように印加された。例
えば、W. Xu, "Evidence of Space-Charge Effects in
Thermal Poling", IEEE Photonics Technology Letter
s, Vol. 11, No. 10, October, 1999, p. 1265を参照の
こと。このプロセスについての難しい点は、極細のワイ
ヤを小さな孔に通す問題および長い突き通された製品を
形成することができないことを含む。
るための努力がなされてきた。1つのそのようなアプロ
ーチは、ファイバプリフォーム中に孔をドリルし、プリ
フォームからファイバを引き延ばし、細い導電性ワイヤ
を収縮した孔に挿入することである。そして、電圧が、
ワイヤ間に非線形応答を誘導するように印加された。例
えば、W. Xu, "Evidence of Space-Charge Effects in
Thermal Poling", IEEE Photonics Technology Letter
s, Vol. 11, No. 10, October, 1999, p. 1265を参照の
こと。このプロセスについての難しい点は、極細のワイ
ヤを小さな孔に通す問題および長い突き通された製品を
形成することができないことを含む。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】したがって、縦方向導
体を有する光ファイバデバイスを製造する改良された方
法に対する必要性がある。
体を有する光ファイバデバイスを製造する改良された方
法に対する必要性がある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、電気的
に制御可能な光ファイバデバイスは、1つ以上の導体で
満たされた孔を含むファイバプリフォームを提供するス
テップ、およびこのプリフォームから一体に埋め込まれ
た縦方向導体を有する光ファイバを引き延ばすステップ
により製造される。
に制御可能な光ファイバデバイスは、1つ以上の導体で
満たされた孔を含むファイバプリフォームを提供するス
テップ、およびこのプリフォームから一体に埋め込まれ
た縦方向導体を有する光ファイバを引き延ばすステップ
により製造される。
【0012】
【発明の実施の形態】図1は、一体的な縦方向に延びる
導電性エレメントを有する光ファイバデバイスを製造す
ることに関するステップのフローチャートである。ブロ
ックAで示された第1のステップは、コア領域、クラッ
ド領域、および導電性材料で満たされた1つ以上の縦方
向に延びた孔またはギャップを有する光ファイバプリフ
ォームを提供する。好都合なことに、コア領域およびク
ラッド領域は、シリカグラスからなり、コア領域は、ク
ラッドに対してその屈折率を増大させるためにドープさ
れている。
導電性エレメントを有する光ファイバデバイスを製造す
ることに関するステップのフローチャートである。ブロ
ックAで示された第1のステップは、コア領域、クラッ
ド領域、および導電性材料で満たされた1つ以上の縦方
向に延びた孔またはギャップを有する光ファイバプリフ
ォームを提供する。好都合なことに、コア領域およびク
ラッド領域は、シリカグラスからなり、コア領域は、ク
ラッドに対してその屈折率を増大させるためにドープさ
れている。
【0013】図2は、中心コア領域11、取り巻くクラ
ッド領域12、およびそれぞれ導電性材料14A,14
Bで満たされた1つ以上の縦方向に延びるホールまたは
ギャップ13Aおよび13Bを含む適切な光ファイバプ
リフォーム10の模式図である。
ッド領域12、およびそれぞれ導電性材料14A,14
Bで満たされた1つ以上の縦方向に延びるホールまたは
ギャップ13Aおよび13Bを含む適切な光ファイバプ
リフォーム10の模式図である。
【0014】プリフォームは、チューブ状のクラッド中
のコアロッドを使用する通常の方法により製造され得
る。ロッドおよびチューブは、ファイバ特性を強化する
ために、適切にドープされる。コアは、その屈折率を増
大させるために、ゲルマニウム、リンまたはアルミニウ
ムのようなドーパントを含む。導電性材料14A,14
Bが挿入されるべき位置に、1つ以上の縦方向孔13
A,13Bがプリフォーム10にドリルされる。好まし
い実施形態のうちの1つにおいて、1つの孔の位置が他
のものよりコアにより近くなることを可能にする位置に
おいて、孔が、コア11のいずれかの側におけるクラッ
ド領域中にドリルされる。
のコアロッドを使用する通常の方法により製造され得
る。ロッドおよびチューブは、ファイバ特性を強化する
ために、適切にドープされる。コアは、その屈折率を増
大させるために、ゲルマニウム、リンまたはアルミニウ
ムのようなドーパントを含む。導電性材料14A,14
Bが挿入されるべき位置に、1つ以上の縦方向孔13
A,13Bがプリフォーム10にドリルされる。好まし
い実施形態のうちの1つにおいて、1つの孔の位置が他
のものよりコアにより近くなることを可能にする位置に
おいて、孔が、コア11のいずれかの側におけるクラッ
ド領域中にドリルされる。
【0015】孔領域は、余分な削りかすを除去するため
にHF酸でエッチされ、そして火仕上げされる。表面を
クリーニング/火仕上げするための好ましい方法は、プ
ラズマによる。プラズマは、局所化された高温を生成す
る利点を有し、水素酸素(hydrogen-oxygen)トーチの
ようにガラス中に水を含ませることがない。プリフォー
ム10は、任意的に、少なくとも一方の側において接地
され得る。これは、電極がコアに対して近くに付け加え
られ得る図示しないフラットな領域を提供する。
にHF酸でエッチされ、そして火仕上げされる。表面を
クリーニング/火仕上げするための好ましい方法は、プ
ラズマによる。プラズマは、局所化された高温を生成す
る利点を有し、水素酸素(hydrogen-oxygen)トーチの
ようにガラス中に水を含ませることがない。プリフォー
ム10は、任意的に、少なくとも一方の側において接地
され得る。これは、電極がコアに対して近くに付け加え
られ得る図示しないフラットな領域を提供する。
【0016】代替的に、プリフォーム10は、一緒にな
って束を形成するスタッキングチューブ、ロッド、およ
びドープされたロッドにより準備され得る。ドープされ
たロッドは、最終的ファイバ特性を強化するために見出
されるいずれかのドーパントで、アップドープまたはダ
ウンドープされ得る。ロッドは、均一にドープされるか
または複雑な屈折率プロファイルを有するようにドープ
され得る。典型的に、ドープされたロッドは、光をガイ
ドするためのアップドープされた領域を有する束の中心
に配置されることになる(これはコアを含むことにな
る)。少なくとも1つの中空のチューブが束中に使用さ
れる。ロッドおよびチューブは、同じサイズである必要
はない。この束は、引き延ばしの間、束を所定位置に保
持する外側クラッドチューブの内側に配置される。
って束を形成するスタッキングチューブ、ロッド、およ
びドープされたロッドにより準備され得る。ドープされ
たロッドは、最終的ファイバ特性を強化するために見出
されるいずれかのドーパントで、アップドープまたはダ
ウンドープされ得る。ロッドは、均一にドープされるか
または複雑な屈折率プロファイルを有するようにドープ
され得る。典型的に、ドープされたロッドは、光をガイ
ドするためのアップドープされた領域を有する束の中心
に配置されることになる(これはコアを含むことにな
る)。少なくとも1つの中空のチューブが束中に使用さ
れる。ロッドおよびチューブは、同じサイズである必要
はない。この束は、引き延ばしの間、束を所定位置に保
持する外側クラッドチューブの内側に配置される。
【0017】全てのこれらの方法において、導電性エレ
メントの隣のシリカは、ガラスから拡散することがで
き、ガス泡を形成し、またはチューブ中に配置される導
電性材料と反応しまたはその特性を変化させる揮発性不
純物および分解ガスがないようにしなければならない。
導電性材料がその中にある領域は丸い必要はない。導電
性エレメントは、それが挿入される領域の形となる。い
くつかの場合において、非円形導電性エレメントが、電
界分布を変化させることにより所望の特性を強化するこ
とできる。
メントの隣のシリカは、ガラスから拡散することがで
き、ガス泡を形成し、またはチューブ中に配置される導
電性材料と反応しまたはその特性を変化させる揮発性不
純物および分解ガスがないようにしなければならない。
導電性材料がその中にある領域は丸い必要はない。導電
性エレメントは、それが挿入される領域の形となる。い
くつかの場合において、非円形導電性エレメントが、電
界分布を変化させることにより所望の特性を強化するこ
とできる。
【0018】プリフォーム中の全てのオープン領域が、
導電性材料で満たされなければならないことはない。い
くつかのアプリケーションにおいて、導電性エレメント
およびオープン領域の両方を備えたファイバを有するこ
とが望ましい。オープン領域がガイディングモードを生
じる場合において、屈折率ガイディングによりまたはバ
ンドギャップのために、アップドープされたコア領域が
必要でない。
導電性材料で満たされなければならないことはない。い
くつかのアプリケーションにおいて、導電性エレメント
およびオープン領域の両方を備えたファイバを有するこ
とが望ましい。オープン領域がガイディングモードを生
じる場合において、屈折率ガイディングによりまたはバ
ンドギャップのために、アップドープされたコア領域が
必要でない。
【0019】1つ以上の縦方向に延びた導電性エレメン
トが、アッセンブリ中の孔または中空チューブ中に含め
られる。導体14Aおよび14Bは、アルミニウム、
銅、銀または金のような材料であり得る。それらは、金
属ロッドをコアガラスのチューブ中に配置し、チューブ
を外側クラッドチューブと内側コアロッドとの間に配置
し、そしてこの構造体を潰して固体プリフォームとする
ことにより、プリフォーム中に好都合に含めることがで
きる。
トが、アッセンブリ中の孔または中空チューブ中に含め
られる。導体14Aおよび14Bは、アルミニウム、
銅、銀または金のような材料であり得る。それらは、金
属ロッドをコアガラスのチューブ中に配置し、チューブ
を外側クラッドチューブと内側コアロッドとの間に配置
し、そしてこの構造体を潰して固体プリフォームとする
ことにより、プリフォーム中に好都合に含めることがで
きる。
【0020】潰すことで、プリフォームは、典型的に
は、約1mの長さおよび20−200mmの外側直径を
有する同心のガラスロッドになる。コアロッドは、1−
5mmの直径を有する。2つの導体が使用される場合、
それらは、好ましくは、アノード14Aが、カソード1
4Bよりもコアに近くなるように、コアに対して非対称
である。
は、約1mの長さおよび20−200mmの外側直径を
有する同心のガラスロッドになる。コアロッドは、1−
5mmの直径を有する。2つの導体が使用される場合、
それらは、好ましくは、アノード14Aが、カソード1
4Bよりもコアに近くなるように、コアに対して非対称
である。
【0021】本発明の典型的なアプリケーションに対し
て、導電性材料は、10μΩ−cmよりも小さい抵抗率
を有するものである。シリカとして流れる必要のある材
料は、プリフォーム寸法(〜3cm直径)からファイバ
寸法(〜125μ)に引き延ばして細くされる。これ
は、それらの粘度が、引き延ばし温度においてシリカと
同じオーダの大きさまたはそれより小さくなければなら
ない。導電性材料は、高い蒸気圧、シリカガラスとの反
応または高い蒸気圧不純物のいずれかのためにファイバ
引き延ばしの間に感知できるほどの蒸気を形成してはな
らない。引き延ばしの間に、これらのガス領域が拡張
し、導電性材料を通路から押し出し、電気的ショート
(導電性材料がない領域)を生じることがある。
て、導電性材料は、10μΩ−cmよりも小さい抵抗率
を有するものである。シリカとして流れる必要のある材
料は、プリフォーム寸法(〜3cm直径)からファイバ
寸法(〜125μ)に引き延ばして細くされる。これ
は、それらの粘度が、引き延ばし温度においてシリカと
同じオーダの大きさまたはそれより小さくなければなら
ない。導電性材料は、高い蒸気圧、シリカガラスとの反
応または高い蒸気圧不純物のいずれかのためにファイバ
引き延ばしの間に感知できるほどの蒸気を形成してはな
らない。引き延ばしの間に、これらのガス領域が拡張
し、導電性材料を通路から押し出し、電気的ショート
(導電性材料がない領域)を生じることがある。
【0022】導電性材料は、100℃より下で固体であ
る必要があり、欠陥位置を形成することによりファイバ
を大幅に弱くしまたはSiO2 を結晶化させてはなら
ない。金、銀、およびアルミニウムのような引き延ばし
温度より低い温度で溶ける金属が、この要求条件を満た
す。我々は、金(AlfaAesar Premion 99.999% (metals
basis))の使用が好都合であることを発見した。酸化ル
テニウムおよび他の金属酸化物、カーバイドおよびナイ
トライドのような導電性セラミクスも、使用可能であ
る。
る必要があり、欠陥位置を形成することによりファイバ
を大幅に弱くしまたはSiO2 を結晶化させてはなら
ない。金、銀、およびアルミニウムのような引き延ばし
温度より低い温度で溶ける金属が、この要求条件を満た
す。我々は、金(AlfaAesar Premion 99.999% (metals
basis))の使用が好都合であることを発見した。酸化ル
テニウムおよび他の金属酸化物、カーバイドおよびナイ
トライドのような導電性セラミクスも、使用可能であ
る。
【0023】金属の表面は、それをプリフォームに付け
加える前に、クリーニングされる。金属材料のクリーニ
ング方法は、HF酸リンスおよび金属のための他の公表
された化学エッチャント法を含む。具体的に、金に対し
て、1パートHClおよび3パートHNO3 の混合が
使用される(Shyam P. Murarka, Metalization Theorya
nd Practice for VLSI and ULSI, Butterworth-Heinemm
ann 1993 を参照のこと)。
加える前に、クリーニングされる。金属材料のクリーニ
ング方法は、HF酸リンスおよび金属のための他の公表
された化学エッチャント法を含む。具体的に、金に対し
て、1パートHClおよび3パートHNO3 の混合が
使用される(Shyam P. Murarka, Metalization Theorya
nd Practice for VLSI and ULSI, Butterworth-Heinemm
ann 1993 を参照のこと)。
【0024】引き延ばし温度において、低粘度(液体)
の材料は、内側シリカチューブまたは孔の直径よりも少
し小さい直径の直線状ロッドにそれらを形成することに
より、プリフォームに付け加えることができる。それら
は、容易に滑り込ませることができる必要がある。それ
らが加熱されるとき、材料は、シリカチューブの形状で
溶ける。残りの固体ロッドは、液体金属がチューブを満
たすとき、チューブをゆっくり滑り落ちる。
の材料は、内側シリカチューブまたは孔の直径よりも少
し小さい直径の直線状ロッドにそれらを形成することに
より、プリフォームに付け加えることができる。それら
は、容易に滑り込ませることができる必要がある。それ
らが加熱されるとき、材料は、シリカチューブの形状で
溶ける。残りの固体ロッドは、液体金属がチューブを満
たすとき、チューブをゆっくり滑り落ちる。
【0025】導電性材料を付け加えるための別の方法
は、それを貯蔵器中で溶かすことである。プリフォーム
の先端が、溶解された金属に付け加えられることがで
き、真空が、導電性材料をチューブまたは孔に吸い上げ
させるために使用され得る。プリフォームは、材料がチ
ューブまたは孔を完全に満たす前に固体化しないように
加熱される必要がありうる。この方法の1つの利点は、
材料中のいずれの揮発性不純物も、引き延ばしの前に容
易に除去されることである。
は、それを貯蔵器中で溶かすことである。プリフォーム
の先端が、溶解された金属に付け加えられることがで
き、真空が、導電性材料をチューブまたは孔に吸い上げ
させるために使用され得る。プリフォームは、材料がチ
ューブまたは孔を完全に満たす前に固体化しないように
加熱される必要がありうる。この方法の1つの利点は、
材料中のいずれの揮発性不純物も、引き延ばしの前に容
易に除去されることである。
【0026】導電性材料は、プラズマ気化によりチュー
ブの内側に付け加えることができる。材料は、プリフォ
ームチューブに接続された貯蔵器中に溜まる。システム
が真空引きされ、材料が加熱されて蒸気になる。チュー
ブ上で材料が冷却されかつ濃縮されて、チューブ壁内部
に均等に広げられた高純度の層が形成される。
ブの内側に付け加えることができる。材料は、プリフォ
ームチューブに接続された貯蔵器中に溜まる。システム
が真空引きされ、材料が加熱されて蒸気になる。チュー
ブ上で材料が冷却されかつ濃縮されて、チューブ壁内部
に均等に広げられた高純度の層が形成される。
【0027】図1のブロックBに示された次のステップ
は、プリフォームから1つ以上の縦方向に延びる一体の
導体を有するファイバを引き延ばすことである。これ
は、典型的には、RF誘導炉のような引き延ばし炉中に
プリフォームを下ろし、それを融点まで加熱することに
より行われる。プリフォームが引き延ばされる前に、プ
リフォームの底は、導電性材料が引き延ばしの初期の部
分において離れないように、シールされなければならな
い。十分な加熱により、ファイバストランド(strand)
を支えるプリフォームの溶けた端部が落ち、ストランド
がファイバ引き延ばしステーションに挿入される。そし
て、所望の直径および均一性のファイバを生じるように
パラメータが調節される。好ましくは、引き延ばし温度
は、ガラスが高い粘度を有しその所望の形状を保つよう
に低い。導電性材料は、空いた空間を満たし、空間の形
状を引き延ばされたファイバに形成することになる。
は、プリフォームから1つ以上の縦方向に延びる一体の
導体を有するファイバを引き延ばすことである。これ
は、典型的には、RF誘導炉のような引き延ばし炉中に
プリフォームを下ろし、それを融点まで加熱することに
より行われる。プリフォームが引き延ばされる前に、プ
リフォームの底は、導電性材料が引き延ばしの初期の部
分において離れないように、シールされなければならな
い。十分な加熱により、ファイバストランド(strand)
を支えるプリフォームの溶けた端部が落ち、ストランド
がファイバ引き延ばしステーションに挿入される。そし
て、所望の直径および均一性のファイバを生じるように
パラメータが調節される。好ましくは、引き延ばし温度
は、ガラスが高い粘度を有しその所望の形状を保つよう
に低い。導電性材料は、空いた空間を満たし、空間の形
状を引き延ばされたファイバに形成することになる。
【0028】引き延ばしステーションは、Optical Fibe
r Telecommunications, Ed. S.E. Miller and I.P. Kam
inow (Academic Press, 1988), pp. 182-185に示された
ような通常のファイバ引き延ばしステーションであり得
る。ファイバ引き延ばし速度および張力は、コンピュー
タの制御下にあり得る。
r Telecommunications, Ed. S.E. Miller and I.P. Kam
inow (Academic Press, 1988), pp. 182-185に示された
ような通常のファイバ引き延ばしステーションであり得
る。ファイバ引き延ばし速度および張力は、コンピュー
タの制御下にあり得る。
【0029】引き延ばし炉の最も広く使用されるもの
は、ガラスが軟化し、金属がガラスを通して対流するこ
とにより溶けるまで、ガラスを加熱する方法を使用する
炭素抵抗炉(carbon resistance furnace)である。炉
は、水冷却容器を有し、ヒーターの周りに不活性ガス保
護雰囲気を必要とする。
は、ガラスが軟化し、金属がガラスを通して対流するこ
とにより溶けるまで、ガラスを加熱する方法を使用する
炭素抵抗炉(carbon resistance furnace)である。炉
は、水冷却容器を有し、ヒーターの周りに不活性ガス保
護雰囲気を必要とする。
【0030】代替的な方法は、無線周波数誘導加熱を使
用して金属に直接的に熱を伝達する。この方法は、ガラ
スの軟化を助けるためにCO2 レーザを使用して外部
加熱と共にまたはこれなしで使用され得る。W.H. Grodk
iewicz, "Fused Silica Fibers with Metal Cores", Ma
t. Res. Bull., Vol. 10, pp. 1085-1090, 1975. Perga
mon Press, Inc. を参照のこと。
用して金属に直接的に熱を伝達する。この方法は、ガラ
スの軟化を助けるためにCO2 レーザを使用して外部
加熱と共にまたはこれなしで使用され得る。W.H. Grodk
iewicz, "Fused Silica Fibers with Metal Cores", Ma
t. Res. Bull., Vol. 10, pp. 1085-1090, 1975. Perga
mon Press, Inc. を参照のこと。
【0031】第3のステップ(図1のブロックC)は、
通常の方法で、光ファイバデバイスを仕上げる。例え
ば、デバイスが、電気光的に制御されるグレーティング
である場合、グレーティングは、ファイバコア中に誘導
され、電圧源が、コアに制御電界を印加するために、埋
込導体に対して適用される。デバイスが、熱的に制御さ
れるグレーティングである場合、グレーティングは、誘
導され、電流源が、熱をコアに加えるために、1つ以上
の埋込抵抗性導体に加えられる。
通常の方法で、光ファイバデバイスを仕上げる。例え
ば、デバイスが、電気光的に制御されるグレーティング
である場合、グレーティングは、ファイバコア中に誘導
され、電圧源が、コアに制御電界を印加するために、埋
込導体に対して適用される。デバイスが、熱的に制御さ
れるグレーティングである場合、グレーティングは、誘
導され、電流源が、熱をコアに加えるために、1つ以上
の埋込抵抗性導体に加えられる。
【0032】図3は、図1のプロセスにより製造される
例示的な電気光ファイバデバイス30の縦方向断面を示
す。デバイス30は、一対の導体34および35の間の
クラッド33中に配置された内側コア31からなる。コ
アは、電気光材料からなり、好ましくは、カソード35
よりもアノード34に近く、クラッド中で中心を外れて
いる可能性がある。屈折率摂動のシーケンス36が、コ
ア中にファイバグレーティング37(ブラッグまたはロ
ングピリオド)を形成する。典型的な寸法は、クラッド
O.D.に対して125μmであり、コアに対して4.
0μmであり、各導体に対して40μmである。導体中
心は、約30μm離れていて、コア中心は、好ましく
は、アノード中心から21−25μmにある。アノード
34とカソード35との間に電圧を加えることは、コア
の屈折率を変化させ、グレーティングのスペクトル応答
を変化させる。
例示的な電気光ファイバデバイス30の縦方向断面を示
す。デバイス30は、一対の導体34および35の間の
クラッド33中に配置された内側コア31からなる。コ
アは、電気光材料からなり、好ましくは、カソード35
よりもアノード34に近く、クラッド中で中心を外れて
いる可能性がある。屈折率摂動のシーケンス36が、コ
ア中にファイバグレーティング37(ブラッグまたはロ
ングピリオド)を形成する。典型的な寸法は、クラッド
O.D.に対して125μmであり、コアに対して4.
0μmであり、各導体に対して40μmである。導体中
心は、約30μm離れていて、コア中心は、好ましく
は、アノード中心から21−25μmにある。アノード
34とカソード35との間に電圧を加えることは、コア
の屈折率を変化させ、グレーティングのスペクトル応答
を変化させる。
【0033】図4は、図1のプロセスにより製造される
例示的な熱的に調節可能な光ファイバデバイスの縦方向
断面を示す。デバイス40は、ファイバグレーティング
43(ブラッグまたはロングピリオド)を形成する屈折
率摂動のシーケンス42を含む内側コア41からなる。
一体の埋込抵抗性導体44は、コアグレーティングに隣
接するファイバを通して縦方向に延びる。抵抗性導体4
4に電流を加えることは、コアグレーティングを加熱
し、連続的な摂動間の光パス長を変化させ、これによ
り、グレーティングのスペクトル応答を変化させる。
例示的な熱的に調節可能な光ファイバデバイスの縦方向
断面を示す。デバイス40は、ファイバグレーティング
43(ブラッグまたはロングピリオド)を形成する屈折
率摂動のシーケンス42を含む内側コア41からなる。
一体の埋込抵抗性導体44は、コアグレーティングに隣
接するファイバを通して縦方向に延びる。抵抗性導体4
4に電流を加えることは、コアグレーティングを加熱
し、連続的な摂動間の光パス長を変化させ、これによ
り、グレーティングのスペクトル応答を変化させる。
【0034】図5Aおよび5Bは、図1のプロセスによ
り製造される例示的なポラリゼーション(polarizatio
n)制御デバイスの横方向断面を示す。図5Aのデバイス
は、コア51および反対側でコアに隣接する一対の電極
52および53を備えたファイバ50を含む。電極52
と53との間に加えられる電圧は、インターリービング
コア領域をポラライズ(polarize)し、2つの電極間の好
ましい光ポラリゼーション方向を確立する。液晶材料の
ような電気光材料のコアを製造することにより、その影
響が強化され得る。
り製造される例示的なポラリゼーション(polarizatio
n)制御デバイスの横方向断面を示す。図5Aのデバイス
は、コア51および反対側でコアに隣接する一対の電極
52および53を備えたファイバ50を含む。電極52
と53との間に加えられる電圧は、インターリービング
コア領域をポラライズ(polarize)し、2つの電極間の好
ましい光ポラリゼーション方向を確立する。液晶材料の
ような電気光材料のコアを製造することにより、その影
響が強化され得る。
【0035】図5Bのデバイスは、好ましいポラリゼー
ション方向のスイッチングを可能にする電圧極性におい
てスイッチされ得る4個の電極54,55,56および
57を使用することを除いて、5Aのデバイスと原理的
に同様である。例えば、電極54,55が、共に、正の
電位にあり、電極56,57が負の電位にある場合、好
ましい光ポラリゼーションは、電極54,57を55,
56から分離するラインに沿う。
ション方向のスイッチングを可能にする電圧極性におい
てスイッチされ得る4個の電極54,55,56および
57を使用することを除いて、5Aのデバイスと原理的
に同様である。例えば、電極54,55が、共に、正の
電位にあり、電極56,57が負の電位にある場合、好
ましい光ポラリゼーションは、電極54,57を55,
56から分離するラインに沿う。
【0036】本発明は、以下の具体的な例によりよりよ
く理解され得る。
く理解され得る。
【0037】例1:プリフォームは、0.005のデル
タnのゲルマニウムドープされたステップインデックス
コア、0.85mmのコア直径、13mmの外側直径を
有して製造される。3mm直径の2個の孔が、ダイヤモ
ンドチップのドリルを使用してコアの反対側に6インチ
の深さにドリルされる。これらの孔は、コアから0.3
および0.5mmにドリルされる。これらの孔は、20
分間HF酸でエッチされ、蒸留水でリンスされ、火仕上
げされる。2ミリメートルの直径で、6インチの長さの
金のロッドが、導電性材料として使用される。金は、1
パートHClおよび3パートHNO3 の混合液でクリ
ーニングされ、準備された孔に入れられる。そして、プ
リフォームは、1990℃の温度で引き延ばし炉に入れ
られる。通常の引き延ばし法が、3m/秒の引き延ばし
速度で使用される。ファイバは、125ミクロンの直径
に引き延ばされ、1.3ミクロンのシングルモードカッ
トオフを有し、標準スプールに集められる。
タnのゲルマニウムドープされたステップインデックス
コア、0.85mmのコア直径、13mmの外側直径を
有して製造される。3mm直径の2個の孔が、ダイヤモ
ンドチップのドリルを使用してコアの反対側に6インチ
の深さにドリルされる。これらの孔は、コアから0.3
および0.5mmにドリルされる。これらの孔は、20
分間HF酸でエッチされ、蒸留水でリンスされ、火仕上
げされる。2ミリメートルの直径で、6インチの長さの
金のロッドが、導電性材料として使用される。金は、1
パートHClおよび3パートHNO3 の混合液でクリ
ーニングされ、準備された孔に入れられる。そして、プ
リフォームは、1990℃の温度で引き延ばし炉に入れ
られる。通常の引き延ばし法が、3m/秒の引き延ばし
速度で使用される。ファイバは、125ミクロンの直径
に引き延ばされ、1.3ミクロンのシングルモードカッ
トオフを有し、標準スプールに集められる。
【0038】例2:高純度、低塩素の、Hereaus シリカ
チューブが、ガラス旋盤(lathe)の上に置かれ、それ
ぞれ3mmの内側直径および6mmの外側直径で、50
cmの長さにエッチングされ、引っ張られ、そして潰さ
れて、一方の端部に6mmID貯蔵器を含むようにされ
る。金が高温で貯蔵器中に挿入され溶かされて、いかな
る揮発性不純物も除去される。そして、貯蔵器は、貯蔵
器のガラス壁が軟化する点まで加熱され、チューブの上
端に真空を使用して、貯蔵器が潰されて、金をチューブ
中に流し上げさせる。真空の間、チューブは両方の端部
においてシールされている。プリフォームは、6mmの
直径の4本の高純度シリカロッドを重ねることにより準
備され、6mmロッドの周りにある金を含むチューブの
うちの2本は、2本のチューブが反対側にあるように、
直径1.15mmのステップインデックスゲルマニウム
コアを含む。寸法19×21mmのHereaus F−300
外側クラッドチューブが、引き延ばしの間に束を元の位
置に保持しつつ束の周りで潰される。プリフォームは、
例1に示された条件を使用して引き延ばされる。
チューブが、ガラス旋盤(lathe)の上に置かれ、それ
ぞれ3mmの内側直径および6mmの外側直径で、50
cmの長さにエッチングされ、引っ張られ、そして潰さ
れて、一方の端部に6mmID貯蔵器を含むようにされ
る。金が高温で貯蔵器中に挿入され溶かされて、いかな
る揮発性不純物も除去される。そして、貯蔵器は、貯蔵
器のガラス壁が軟化する点まで加熱され、チューブの上
端に真空を使用して、貯蔵器が潰されて、金をチューブ
中に流し上げさせる。真空の間、チューブは両方の端部
においてシールされている。プリフォームは、6mmの
直径の4本の高純度シリカロッドを重ねることにより準
備され、6mmロッドの周りにある金を含むチューブの
うちの2本は、2本のチューブが反対側にあるように、
直径1.15mmのステップインデックスゲルマニウム
コアを含む。寸法19×21mmのHereaus F−300
外側クラッドチューブが、引き延ばしの間に束を元の位
置に保持しつつ束の周りで潰される。プリフォームは、
例1に示された条件を使用して引き延ばされる。
【0039】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、縦
方向導体を有する光ファイバデバイスを製造する改良さ
れた方法を提供することができる。
方向導体を有する光ファイバデバイスを製造する改良さ
れた方法を提供することができる。
【0040】特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で
記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関
係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと
解釈すべきではない。
記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関
係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと
解釈すべきではない。
【図1】一体の縦方向に延びる導体性エレメントを有す
る光ファイバを製造するステップを示すブロック図。
る光ファイバを製造するステップを示すブロック図。
【図2】図1のプロセスにおいて有用なプリフォームア
ッセンブリを示す図。
ッセンブリを示す図。
【図3】図1のプロセスにより製造される電気光的に調
節可能なグレーティングの断面を示す図。
節可能なグレーティングの断面を示す図。
【図4】図1のプロセスにより製造される熱的に調節可
能なグレーティングの断面を示す図。
能なグレーティングの断面を示す図。
【図5】図1のプロセスにより製造される例示的なポラ
リゼーション制御デバイスの断面を示す図。
リゼーション制御デバイスの断面を示す図。
10 光ファイバプリフォーム 11 コア領域 12 クラッド領域 13A,13B 孔 14A,14B 導電性材料 30,40 デバイス 31,41 コア 33 クラッド 34,35,44 導体 36,42 シーケンス 37,43 ファイバグレーティング 50A,50B ファイバ 51 コア 52,53,54−57 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 ジオフェレイ エル バージ アメリカ合衆国、21037 メリーランド州、 エッジウォーター、ローリング ロード 3165 (72)発明者 デービッド ジョン ヂジョバンニ アメリカ合衆国、07042 ニュージャージ ー州、モントクレア、モントクレア アベ ニュー 126 (72)発明者 ベンジャミン ジョン エッグルトン アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ ー州、サミット、アウブレイ ストリート 17 (72)発明者 ジェイムス ウィリアム フレミング ジ ュニア アメリカ合衆国、07090 ニュージャージ ー州、ウェストフィールド、タトル パー クウェイ 245 (72)発明者 カレン エス クランツ アメリカ合衆国、08846 ニュージャージ ー州、ミドルセックス、パーク プレイス 7 (72)発明者 ロバート スコット ウィンドラー アメリカ合衆国、08801 ニュージャージ ー州、アナンデール、ウィロー ブルック レーン 6 (72)発明者 ジョージ ジョン ジドジク アメリカ合衆国、07832 ニュージャージ ー州、コロンビア、パイン ツリー レー ン 17 Fターム(参考) 2H050 AA06 AB05X AC01 AC82 AC84 2H079 AA06 AA12 BA01 CA07 EA09 EB27 KA08 4G021 BA00
Claims (10)
- 【請求項1】 コア領域、クラッド領域、および導電性
材料を含む1つ以上の縦方向に延びる孔を有する光ファ
イバプリフォームを提供するステップと、 導電性材料の1つ以上の縦方向に延びる埋込導体を含む
光ファイバを、前記プリフォームから引き延ばすステッ
プとを有することを特徴とする光ファイバデバイスの製
造方法。 - 【請求項2】 前記光ファイバプリフォームは、縦方向
に延びる孔をガラスプリフォームにドリルするステップ
および前記孔を導電性材料で満たすステップにより提供
されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記光ファイバプリフォームは、ガラス
ロッドおよびチューブ、導電性材料で満たされた1つ以
上のチューブのアッセンブリを光ファイバプリフォーム
に統合することにより提供されることを特徴とする請求
項1記載の方法。 - 【請求項4】 孔が、液体導電性材料の吸引により導電
性材料で満たされることを特徴とする請求項2記載の方
法。 - 【請求項5】 チューブが、液体導電性材料の吸引によ
り導電性材料で満たされることを特徴とする請求項3記
載の方法。 - 【請求項6】 孔が、導電性材料のロッドの挿入により
導電性材料で満たされることを特徴とする請求項2また
は3記載の方法。 - 【請求項7】 1個以上の孔が、コア領域の反対側にあ
る一対の孔を含み、ファイバが、ファイバコアに電界を
加えるために、ファイバコアの反対側に一対の縦方向に
延びる導体を備えて引き延ばされることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項8】 少なくとも1つの縦方向に延びる導体
が、ファイバコアを加熱するための抵抗性導体であるこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 前記プリフォームのコア領域が、他方の
導体よりも一方の導体により近く配置されることを特徴
とする請求項7記載の方法。 - 【請求項10】 内部コアロッドを含む同心円筒状ガラ
スボディと、 前記コアの周囲を取り巻くクラッドガラスの外側円筒
と、 その反対側でコアに隣接するクラッドガラス中に配置さ
れた一対の縦方向に延びる導体とを有することを特徴と
する光ファイバプリフォーム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US71651300A | 2000-11-20 | 2000-11-20 | |
| US09/716513 | 2000-11-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP2002220248A5 JP2002220248A5 (ja) | 2005-07-14 |
Family
ID=24878292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001349251A Withdrawn JP2002220248A (ja) | 2000-11-20 | 2001-11-14 | 光ファイバデバイスおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1207140A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002220248A (ja) |
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| GB0407230D0 (en) * | 2004-03-30 | 2004-05-05 | Koninkl Philips Electronics Nv | Fibre or filament with lateral electric fields |
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| CN111273393B (zh) * | 2020-03-30 | 2024-01-26 | 浙江师范大学 | 具有高二阶非线极化率的四芯光纤热极化结构 |
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-
2001
- 2001-10-23 EP EP01308970A patent/EP1207140A1/en not_active Withdrawn
- 2001-11-14 JP JP2001349251A patent/JP2002220248A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
| EP1207140A1 (en) | 2002-05-22 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041112 |
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| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20041216 |