低レイリー散乱光ファイバ

摘要

VAD法で作製した石英系光ファイバのレイリー散乱損失の低減方法について実験的な検討を行った．五酸化リン（P_2O_5），二酸化ゲルマニウム（GeO_2），フッ素（F）をドープした石英ガラスのバルクでのレイリー散乱特性の評価結果に基づき，石英系光ファイバのレイリー散乱損失の低減方法について検討した．P_2O_5ドープ石英ガラス（P_2O_5-SiO_2）では純石英ガラス（SiO_2）の値の釣80％に相当する低いレイリー散乱値が得られた．そこで，レイリー散乱損失と構造不整損失の両方を考慮して母材の組成の最適化を行う方法によって，レイリー散乱係数が0.67dB/km/μm~4，波長1.31μmの損失が0.29dB/kmという低損失なP_2O_5ドープ石英コア光ファイバを作製することができた．一方，GeO_2-Fドープ石英ガラス（GeO_2-F-SiO_2）のレイリー散乱係数はGeO_2の濃度に比例し，またFの濃度の2乗にも比例して増加する．一方，これらのガラスを1,800℃まで再加熱すると，レイリー散乱係数が約10％増加することを確認した．これは，加熱処理によって密度揺らぎが仮想温度に比例して増加するためである．この結果に基づき，通常よりも低温かつ低速度で線引きを行う方法によって，レイリー散乱係数が0.78dB/km/μm~4，波長1.55μmの損失が0.16dB/kmと非常に低損失なGeO_2ドープ石英コア光ファイバを作製することができた．本検討で用いた二つのレイリー散乱低減方法は，ともに仮想温度の低減に基づくため，併用による相加的な効果と石英系光ファイバ全般への広い適用性が期待できる．