CN1639600A - 保偏光纤及其制造方法 - Google Patents

Abstract

提供保偏光纤及其制造方法。以在芯部(21)的外周形成了包层部(22)的中间体为基础，在包层部(22)内相夹芯部(21)地平行于z轴设置一对孔部(23、24)，制作中间体(20)。在该中间体(20)中，y轴方向的宽度(Ry)小于x轴方向的宽度(Rx)。并且，在中间体(20)的孔部(23)中插入柱状的赋予应力部(33)，在孔部(24)中插入柱状的赋予应力部(34)作成坯料(40)，边拉丝边一体化该坯料而制造保偏光纤。

Description

保偏光纤及其制造方法

技术领域

本发明涉及包层部区域内夹有芯部区域且具有1对赋予应力区域的保偏光纤以及制造这样的保偏光纤的方法。

背景技术

一般的保偏光纤在包层部区域内夹有芯部区域且具有1对赋予应力区域。由于这样制造的保偏光纤在相互连接1对赋予应力区域各自的中心的第1方向和与之垂直的第2方向上残留应力不同，故由此而使之具有双折射性，可以在保持光的偏光状态下传输光线。

一例这样的保偏光纤的以往的制造方法如下。在由添加了GeO₂的石英玻璃构成的圆柱状的芯部的外周形成由石英玻璃构成的包层部。进而，通过在包层部内夹有芯部并平行于轴方向地设置1对圆柱状的孔部，制作中间体。通过分别在该中间体的一对孔部中插入由添加了B₂O₃的石英玻璃构成的圆柱状的赋予应力部并边拉丝边一体化它们，可以得到保偏光纤。

通过该拉丝过程，中间体的芯部成为了保偏光纤的芯部区域，中间体的包层部成为了保偏光纤的包层部区域，中间体的赋予应力部成为了保偏光纤的赋予应力区域。此外，由于在赋予应力部和包层部其热膨胀系数不同，故起因于拉丝时的加热以及拉丝后的冷却，在制造好的保偏光纤中，具有非轴对称性的残留应力将作用于芯部区域并由此产生双折射性。

在特开昭60-242406号专利公报中，开示了从将没有配置赋予应力部的一侧的包层部表面预先研磨成平坦的面的预型拉制保持了包层部表面的平坦面的光纤。此外，在特开2001-220168号专利公报中，也开示了由非圆形截面的预型制造具有非圆形截面的芯部的多模光纤。

但是，利用上述的以往技术制造的保偏光纤其包层部区域外周形不成准确的圆形而产生非圆。这样，如果保偏光纤的包层部区域外周是非圆，则在需要在该保偏光纤的端部连接光连接器时，将产生不能将其端部插入光连接器的套圈的情况。此外，如果用这样的保偏光纤连接其他的保偏光纤，则有时还会产生由芯部的偏轴导致的损失或产生由芯部的偏轴造成的偏光特性的变化。

发明内容

本发明是为解决上述的问题点而作出的，目的在于提供可以减小包层部区域外周的非圆的保偏光纤制造方法以及保偏光纤。

涉及本发明的保偏光纤制造方法是一种制造在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹芯部区域的一对赋予应力区域的保偏光纤的方法，其特征在于：制作一中间体，该中间体包围构成芯部区域的芯部、在构成包层区域的包层部内具有以夹该芯部的方式并行地沿轴方向延伸的1对孔部，而且该中间体连接垂直于轴方向的截面上的一对孔部的中心的第1方向上的宽度比与该第1方向垂直的第2方向上的宽度大，分别在该中间体的这一对孔部中插入外径较该孔部的内径稍小的赋予应力部，通过边拉丝边一体化它们而制造保偏光纤。

在该保偏光纤制造方法中，在中间体的孔部插入了赋予应力部的状态下，孔部的内壁面和赋予应力部的外壁面之间存在微小的间隙。因而，如果拉制它们制造保偏光纤，则相互连接1对赋予应力部各自的中心的第1方向的宽度的缩小率大于与之垂直的第2方向的宽度的缩小率。但是，通过在中间体中使第2方向的宽度小于第1方向的宽度，拉丝得到的保偏光纤其第1方向的宽度与第2方向的宽度之比接近于1，可以降低包层区域外周的非圆的程度。

此外，另外的涉及本发明的保偏光纤制造方法是一种制造在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹芯部区域的一对赋予应力区域的保偏光纤的方法，其特征在于：准备一中间体，该中间体包围构成芯部区域的芯部、在构成包层区域的包层部内具有以夹该芯部的方式并行地沿轴方向延伸的1对孔部，分别在中间体的这一对孔部插入外径较该孔部的内径稍小的赋予应力部制造光纤坯料，以1g以上10g以下的拉丝张力边拉丝边一体化光纤坯料，此时，在光纤坯料的缩颈部的外径为3mm的点处通过使包层部非圆率成为1％以下而制造保偏光纤。

在该保偏光纤制造方法中，在中间体的孔部插入了赋予应力部的状态下，孔部的内壁面和赋予应力部的外壁面之间也存在微小的间隙。因而，如果拉制它们制造保偏光纤，则相互连接1对赋予应力部各自的中心的第1方向的宽度的缩小率大于与之垂直的第2方向的宽度的缩小率。但是，通过以1g以上10g以下的拉丝张力一体化拉制光纤坯料，在光纤坯料的缩颈部的外径为3mm的点处使包层部非圆率为1％以下，拉丝得到的保偏光纤可以降低包层区域外周的非圆的程度。在垂直于中间体的轴方向的截面内，适合于较连接一对孔部的中心的第1方向的宽度较小地形成与之垂直的第2方向的宽度，该情况下，可以进一步降低包层区域外周的非圆的程度。

涉及本发明的保偏光纤制造方法其垂直于中间体的坯料轴方向的截面形状为圆形，适合于通过研削第2方向的外周部分制作中间体。在垂直于中间体的轴方向的截面中，第2方向的宽度较第1方向的宽度小5％～10％较为合适。如果小到2％～7％则更为合适。这是因为如果这个比过于小，则光纤的非圆的改善程度变小，如果这个比过于大，则光纤的第2方向的宽度变得过小反而形成非圆。此外，垂直于中间体的芯部轴向的截面形状最好相对于这个内接的圆是其第1方向或者第2方向至少一个方向的径的两端部较这个圆的圆周配置在更靠近圆的中心侧的位置的形状。使用这样的中间体将能够抑制芯部的非圆化。此时，为了抑制芯部的非圆化，第1方向和第2方向的某一个端部怎样地靠近中心将因赋予应力部、包层部的形状等而不同。另外，拉丝时的线速度是90m/分以下为好，拉丝张力是16g以下为好。

此外，涉及本发明的保偏光纤制造方法最好具有在分别在中间体的一对孔部插入了赋予应力部后，使一对孔部分部与赋予应力部之间的间隙形成非活性气体或卤素气体的氛围、加热光纤坯料的工序。

涉及本发明的保偏光纤制造是在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹有其芯部区域的一对赋予应力区域的保偏光纤，其特征在于包层非圆率为1％以下。包层非圆率为0.5％以下则更好。进而，希望MFD的角度变动在2％以下。这样的保偏光纤可以利用上述的涉及本发明的保偏光纤制造方法制造。

涉及本发明的保偏光纤用芯棒是可以作为保偏光纤的材料使用的芯棒，其特征是与轴方向垂直的截面形状具有去除了至少一个方向的直径两端的圆的形状。使用该芯棒制作的保偏光纤可以抑制芯部的非圆率。

进而，涉及本发明的光纤通信系统适合于利用传送光信号的这样的保偏光纤连接发送器和接收器构成的通信系统。

附图说明

图1A、图1B是保偏光纤的说明图，图1A是垂直于轴向的横截面图，图1B是轴向的纵截面图；

图2A～图2C是在涉及本发明的保偏光纤制造方法的第1实施形态使用的中间体以及光纤坯料的说明图，图2A给出的是中间体的坯料的横截面图，图2B给出的是中间体的横截面图，图2C给出的是光纤坯料的横截面图；

图3是图2C的光纤坯料的斜视图；

图4所示是在图3的光纤坯料的两端安装了临时管91、92的状态的斜视图；

图5是第1实施形态的拉丝工序的说明图；

图6所示是在实施例6制造的保偏光纤的包层半径分布图；

图7、图8所示是分别给出第1实施形态中的其他中间体的截面形状的横截面图；

图9A所示是实施例a的坯料缩颈形状以及给出了包层非圆率的图，图9B所示是实施例b的相应的图；

图10A～图10C是在涉及本发明的保偏光纤制造方法的第3实施形态使用的中间体以及光纤坯料的说明图，图10A给出的是中间体的坯料的横截面图，图10B给出的是中间体的横截面图，图10C给出的是光纤坯料的横截面图；

图11是图10C的光纤坯料的斜视图；

图12是涉及本发明的光纤通信系统的概略图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施形态。这里，图面的说明中在同一要素上附加同一符号并略去重复的说明。

首先，就利用以往的制造方法制造的保偏光纤的包层区域外周成为非圆的原因说明根据本专利申请人考察的内容。保偏光纤的包层区域外周之所以成为非圆，可以考虑是由下面的原因造成的。在中间体的孔部插入了赋予应力部的状态下，孔部的内壁面与赋予应力部的外壁面之间存在微小的间隙。即由于存在这样的间隙，故即使中间体包层部的外周是标准的圆形，在其通过拉丝得到的保偏光纤中，相互连接一对赋予应力部各自的中心的第1方向的宽度也将变得较与该第1方向垂直的第2方向的宽度窄。根据这个情况，可以认为保偏光纤的包层区域外周形不成标准的圆形而成为非圆。本专利发明人就是基于这样的考察进行的发明。

接着，对利用涉及本实施形态的保偏光纤制造方法制造的保偏光纤进行说明。图1A、图1B是保偏光纤的说明图。在这些图中，为了便于说明，还给出了具有与保偏光纤1的光轴平行的z轴的xyz直角坐标系。图1A所示是在与光轴垂直的面进行了切断时的保偏光纤1的截面(横截面)，图1B所示是在包含光轴的面进行了切断时的保偏光纤1的截面(纵截面)。

这些图所示的保偏光纤1具备具有圆形的截面形状的芯部区域11、包围该芯部区域11并具有圆形的外周的包层区域12、在包层区域12内夹有芯部区域11设置的一对赋予应力部13、14。相互连接赋予应力部13、14各自的中心的第1方向与x轴平行，与第1方向垂直的第2方向平行于y轴。芯部区域11由添加了GeO₂的石英玻璃构成，包层区域12由石英玻璃构成。此外，赋予应力部13、14分别由添加了B₂O₃的石英玻璃构成。

该保偏光纤1芯部区域11一侧为较包层区域12高的折射率，可以使之在平行于z轴的方向传送光。此外，该保偏光纤1作用在芯部区域11的残留应力在x轴方向和y轴方向是相互不同的，因而具有双折射性，可以在保持光的偏振状态的情况下传送这种光。

(第1实施形态)

下面对涉及本发明的保偏光纤制造方法的第1实施形态进行说明。图2A～图2C以及图3～图5是该第1实施形态的保偏光纤制造方法的说明图。图2A～图2C所示是该第1实施形态中的中间体20以及光纤坯料40的截面形状和制作工序。图3所示是该光纤坯料40的形状的斜视图。图4所示是在图3的光纤坯料的两端安装了临时管91、92的状态的图。此外，图5所示是该第1实施形态中的拉丝工序的概略图。

首先是制造图2A所示那样的中间体坯料20A。该中间体坯料20A是在由添加了GeO₂的石英玻璃构成的圆柱状的芯部21(构成保偏光纤1的芯部区域11)外周形成了由石英玻璃构成的包层区域22(构成保偏光纤1的包层区域12)的形状。这样的中间体坯料20A可以利用VAD法、OVD法以及MCVD法等制作。

然后，由该中间体坯料20A制作图2B所示那样的中间体20。该中间体20是在包层部22内夹有芯部区域21并平行于z轴设置了一对孔部23、24的中间体。相互连接一对孔部23、24各自中心的第1方向平行于x轴。此外，该中间体20y轴方向的宽度Ry做得较x轴方向的宽度Rx小。孔部23、24的形成利用机械的穿孔工序进行。另外，为了使y轴方向的宽度Ry小于x轴方向的宽度Rx，通过在将包层部22外周中的+y侧部分25机械研削厚度R₁形成扁平的面的同时，也将将包层部22外周中的-y侧部分26机械研削厚度R₂形成扁平的面进行。这里，该机械研削可以利用如机加中心进行。

进而，由该中间体20制作图2C以及图3所示那样的坯料40。该坯料40是在中间体20的孔部23中插入了柱状的赋予应力部33，在孔部24中插入了柱状的赋予应力部34而成的坯料。赋予应力部33、34由添加了B₂O₃的石英玻璃构成。

此后，如图4所示的那样，在坯料40的一端连接临时管(dummy pipe)91，在坯料40的另一端连接临时管92。临时管91、92分别具有与坯料40相同程度的外径，具有与相互连接孔部23、24各自的中心点的线段长度程度的内径。作为结果，可以达到空气从一方的临时管91的内部空间经由坯料40的孔部23、24和赋予应力部33、34之间的间隙进入另一方的临时管92的内部空间。

进一步，在该状态下，持续从一方的临时管91的内部空间向另一方的临时管92的内部空间流入非活性气体或者氯气等卤素气体(下面以使用氦气的情况为例进行说明)，同时边旋转坯料40边加热坯料40。该加热既可以是利用火焰的加热，也可以是通过传导的加热。由此，可清洁坯料40的孔部23、24与赋予应力部33、34之间的间隙。由于加热温度在700℃以下不能充分地进行清洁，加热温度超过1600℃有时会在赋予应力部33、34上产生龟裂，故加热温度在800℃～1500℃的范围较为合适。

经过这样处理过的坯料40在孔内一度被氦气进行了置换后，孔内形成真空，坯料40的一端(临时管91侧)被密封，切割分离临时管91并加热密封另一方的临时管91的中央部。然后，如图5所示的那样，坯料40被拉丝并一体化而制造成保偏光纤1。即，在供给着非活性气体的加热炉51内配置坯料40，加热·延伸并细径化该坯料40的下端部，形成保偏光纤1。从加热炉出来的保偏光纤1通过外径测量器52测量包层部的外径，由被覆装置53被覆树脂，由外径测量器54测量被覆层的外径。进而，该保偏光纤1顺序地经由输送轮55、滚筒56、单座滚筒57以及滚筒58，被卷线轴59卷取。拉丝时的线速度以及拉丝张力由输送轮55的旋转速度以及加热炉51对坯料40的加热温度(向加热炉51提供的电力)决定。

在本实施形态中，由于一度用氦气充满了坯料40的孔内后使孔内成为了真空，故即使是低张力也可以急剧地降低光纤的外径急剧的变化的频度。这可以认为由于是低张力拉丝，故即便是升高坯料的加热温度，但通过进行上述的操作，也可以不受不纯物质的影响而不产生尖峰。因为尖峰部分将被作为异常点废弃，故如果尖峰多，则拉制的光纤将不断被切断，不能得到长尺寸的光纤。此外，因为需要花费用于除去异常点的时间，故其生产性也不好。

在这样的制造方法中，在中间体20的孔部23、24插入了赋予应力部33、34的坯料40的状态(图2C、图3)下，孔部23的内壁面与赋予应力部33的外壁面之间存在微小的间隙，孔部24的内壁面与赋予应力部34的外壁面之间也存在微小的间隙。因而，在拉制该坯料40制造保偏光纤1时，相互连接一对赋予应力区域33、34各自的中心的x轴方向的宽度的缩小率((Rx-rx)/Rx)将变得大于y轴方向的宽度的缩小率((Ry-ry)/Ry)。即，存在

(Rx-rx)/Rx＞(Ry-ry)/Ry(1)的关系。这里，rx是保偏光纤1的x轴方向的宽度，ry是保偏光纤1的y轴方向的宽度。这些缩小率近似依存于Rx以及Ry各自的值、孔部23的内壁面与赋予应力部33的外壁面之间的间隙的值、以及孔部24的内壁面与赋予应力部34的外壁面之间的间隙的值。

但是，在本实施形态中，在中间体20以及坯料40中，y轴方向的宽度Ry做得较x轴方向的宽度Rx小，即，具有

Rx＞Ry(2)的关系。通过采用这样的做法，拉制坯料40得到的保偏光纤1其x轴方向的宽度rx和y轴方向的宽度ry之比接近于1，可以降低包层区域12的外周的非圆的程度。因而，利用该制造方法制造的保偏光纤1在需要在其端部连接光连接器时，可以容易地将其端部插入光连接器的套圈。此外，在将这样的保偏光纤1与其他的保偏光纤进行连接时，可以抑制芯部的偏轴或偏振光轴产生偏离。

在中间体20以及坯料40中，可以对应于这些宽度的值和间隙的值之比适当地设定x轴方向的宽度Rx和y轴方向的宽度Ry之比。例如，在宽度Rx、Ry是33mm，孔部23的内壁面与赋予应力部33的外壁面之间的间隙的值是0.5mm，孔部24的内壁面与赋予应力部34的外壁面之间的间隙的值是0.5mm时，y轴方向的宽度Ry较x轴方向的宽度Rx小0.5％～10％较为合适。即成立下面的关系式为好

0.90≤Ry/Rx≤0.995(3)

要做得更好则为

0.90≤Ry/Rx≤0.98(4)

最好是

0.90≤Ry/Rx≤0.97(5)

此外，在形成上述这样的中间体20的形状的同时，拉丝时的线速度最好为90m/分以下，另外，拉丝张力是16g以下较好，10g以下更好，如果是5g以下的话则最好。并且，在利用该制造方法制造出来的保偏光纤中，包层部非圆率可以达到1.0％以下，也可以达到0.5％以下。

下面，对该第1实施形态的实施例进行说明。表1为汇集了实施例1～6各个实施例的诸元的图表。

表1  实施例1～6的诸元

实施例	1	2	3	4	5	6
							研削量(％)	2	2	3	3	3	3
线速度(m/分)	85	90	90	90	90	90
							张力(g)	15	10	16	9	18	5
包层部非圆率(％)	1.0	0.9	0.9	0.7	1.0	0.3

在实施例1、2中，研削前的包层部22的外径为33.4mm，长度为290mm，y轴方向的研削量取为2％(即Ry/Rx＝0.98)。在实施例3～6中，研削前的包层部22的外径为34.0mm，长度为300mm，y轴方向的研削量取为3％(即Ry/Rx＝0.97)。不管实施例1～6的哪一种情况，孔部23、24的内径都取为10.45mm，赋予应力部33、34的外径都取为10.1～10.2mm。

关于拉丝时的线速度，在实施例1中取为85m/分，在实施例2～5中取为90m/分，在实施例6中取为50m/分。此外，拉丝张力在实施例1中取15g(对加热炉51的供给功率为13.9kW)，在实施例2中取10g(对加热炉51的供给功率为14.2kW)，在实施例3中取16g(对加热炉51的供给功率为13.9kW)，在实施例4中取9g(对加热炉51的供给功率为14.1kW)，在实施例5中取18g(对加热炉51的供给功率为13.5kW)，在实施例6中取5g(对加热炉51的供给功率为14.5kW)。

拉丝制造的保偏光纤的包层区域外周的非圆率是基于利用PhotonKinetics公司制造的测量仪器测量的最大直径以及最小直径求得的。不管是实施例1～6的哪一种情况，都得到了1％以下的非圆率。特别是在拉丝张力为9g的实施例4中，制造的保偏光纤的包层区域外周的非圆率为0.7％。而在线速度为50m/分、拉丝张力为5g的实施例6中，制造的保偏光纤的包层区域外周的非圆率为0.3％。

图6所示是在实施例6制造的保偏光纤的包层部半径分布图。如该图所示的那样，该保偏光纤对应于角度其包层区域的半径呈正弦波地变化，包层区域外周的非圆率为0.3％。

这样，在第1实施形态的保偏光纤制造方法中，在中间体20以及坯料40中，通过使y轴方向的宽度Ry小于x轴方向的宽度Rx，拉丝得到的保偏光纤1其x轴方向的宽度rx和y轴方向的宽度ry之比接近于1，可以降低包层区域12的外周的非圆的程度。此外，如果拉丝时的线速度为90m/分以下、拉丝张力为16g以下，则对降低保偏光纤1的包层区域12的外周的非圆的程度更有效。

该第1实施形态可以有种种的变形。例如，坯料的形状或制造方法并非一定限定于上述的形态。例如，也可以如图7所示的那样，中间体的截面形状是y轴方向的直径小于x轴方向的直径的椭圆形，此时，也可以通过加热中间体20B制作坯料40。这里，中间体20B可以通过加热中间体20A，穿过带有椭圆形的内径的拉伸模等获得。此外，如图8所示的那样，对于图2B所示的中间体，在机械研削+y侧部分25形成扁平的面的同时，也机械研削其面的两端部25a、25b形成扁平的面，此外，还可以在机械研削-y侧部分26形成扁平的面的同时，机械研削其面的两端部26a、26b形成扁平的面。

(第2实施形态)

下面对涉及本发明的保偏光纤制造方法的第2实施形态进行说明。在该第2实施形态的保偏光纤制造方法中，虽然中间体20的截面形状也可以是图2B、图8以及图9各自所示的形状，但其外周也可以是正圆。在本实施形态中也可以在中间体20的一对孔部23、24插入赋予应力部33、34制造坯料40。进而，采用与第1实施形态的情况同样的做法，利用分别通过图4以及图5说明过的方法拉丝坯料40制造保偏光纤。

特别地，在第2实施形态中，取拉制坯料40时的张力为1g以上、10g以下，在坯料40的缩颈部外径为3mm的点使包层非圆率为1％以下(更为合适则是0.5％以下)。如果拉丝张力是5g以下更好。通过在这样的条件下拉丝制造出来的保偏光纤可以充分地降低包层区域外周的非圆。此外，该保偏光纤也可以充分地降低模态区(mode field)域直径的角度变动量。

其起因于以下所述这样的理由。即在拉制坯料制造保偏光纤的过程中，坯料40的玻璃的表面张力具有使非圆降低的效果。通过使纤化温度上升和减少拉丝张力、增加表面张力、降低线速度，扩展表面张力作用的玻璃的高温区域，利用二者的效果降低包层非圆。进而，随着通过拉丝使坯料40的外径变小，包层非圆也变小，但在坯料直径3mm左右处，包层非圆率有些变大，达到与最终得到的保偏光纤的包层非圆率同一程度。因此，通过在坯料40的缩颈部的外径为3mm的点使包层非圆率成为1％以下，可以使所制造的保偏光纤的包层区域外周的非圆率达到1％以下。此外，由于加长加热坯料40的加热器扩展温度分布可以长时间地维持较大的表面张力，故可以有效地降低非圆率。

在第2实施形态中也与第1实施形态的情况同样地，拉丝时的线速度是90m/分以下较为合适，拉丝张力是5g以下较为合适。并且，利用该制造方法制造的保偏光纤其包层非圆率可以维持在1.0％以下。

下面，对该第2实施形态的实施例进行说明。表2为分别汇集了实施例a、b以及比较例诸元的表。

表2实施施例a、b以及比较例的诸元

实施例	1	2	3
				坯料直径(mm)	33	35	35
线速度(m/分)	40	50	100
				张力(g)	4.5	5	15
包层部非圆率(％)	0.6～0.8	0.7～1.0	1.6～2.0

在实施例a中，坯料直径取为33mm，拉丝速度为40m/分，拉丝张力为4.5g。在实施例b中，坯料直径取为35mm，拉丝速度为50m/分，拉丝张力为5g。此外，在比较例中，坯料直径取为35mm，拉丝速度为100m/分，拉丝张力为15g。在实施例a、b以及比较例各个实施例中，坯料的外周均为正圆。

图9A所示是实施例a的坯料的缩颈形状以及包层非圆率的图。图9B所示则是实施例b的坯料的缩颈形状以及包层非圆率的图。

在测量坯料的缩颈形状时，相对于相互连接一对赋予应力部的直线倾斜45度设置外径测量仪，通过相对于该外径测量仪在长度方向扫描坯料，可以测量坯料长度方向各个位置的坯料的平均直径。在测量包层非圆率时，固定外径测量仪，在坯料长度方向的各个位置上边旋转坯料边进行测量。

制造的保偏光纤的包层非圆率在实施例a中为0.6～0.8％，在实施例b中为0.7～1.0％，在比较例中为1.6～2.0％。

如图9A所示的那样，在实施例a中，如果坯料直径开始变细，则赋予应力部和包层部大致同时开始塌陷，包层非圆率变大。此后，如果坯料直径进一步变细，则包层非圆率慢慢地降低，在坯料直径为3mm左右处，包层非圆率稍微变大，达到与最终得到的保偏光纤的包层非圆率同一程度。

此外，如图9B所示的那样，在实施例b中，也是如果坯料直径开始变细，则赋予应力部和包层部大致同时开始塌陷，包层非圆率变大。此后，如果坯料直径进一步变细，则包层非圆率慢慢地降低，在坯料直径为3mm左右处，包层非圆率稍微变大，达到与最终得到的保偏光纤的包层非圆率同一程度。

由上可知，通过在坯料40的缩颈部的外径为3mm的点处使包层非圆率成为1％以下，可以使所制造的保偏光纤的包层区域外周的非圆率达到1％以下。

这里，实施例a、b各自的坯料的缩颈旋转相互是一样的。这是因为考虑到坯料的缩颈形状依存于拉丝炉的加热范围。在其另一方面，实施例a、b各自的包层非圆率的情况不同。即，在实施例a中，相对于坯料直径的减少，在塌陷后包层非圆率急剧地减少，此后包层非圆率则持续地增加、减少、增加。第2次的包层非圆率的减少可以认为是因表面张力导致产生了正圆的结果。与之相反，在实施例b中，在塌陷前包层非圆率是缓慢地增加，在塌陷后包层非圆率又缓慢地减少。另外，对应于塌陷时的最大包层非圆率在实施例a中是3％的程度，在实施例b中则为7％以上。

实施例a与实施例b之间的这样的差异可以认为是坯料直径的差异所致。即，由于表面张力等同于起到等温地使单位面积增加的作用，故表面积越小完成工作所需要的时间越短。因而，坯料直径越小则越能有效地呈现出表面张力导致的正圆化。就是说，可以认为在坯料直径比较小的实施例a中，塌陷的同时还呈现出正圆化的效果，其结果使塌陷时的最大包层非圆率变小。

(第3实施形态)

下面对涉及本发明的保偏光纤制造方法的第3实施形态进行说明。在该第3实施形态的保偏光纤制造方法中，特征是进一步处理了光纤坯料的形状。图10A～图10C所示是该第3实施形态的中间体20以及光纤坯料40的截面形状以及制作工序。图11所示是该光纤坯料40的形状的斜视图。

如图10A所示的那样，本实施形态所使用的中间体坯料20D的芯部21D与图2A所示的第1实施形态使用的中间体坯料20的芯部21不同，不是圆柱状的，其具有Y方向的宽度Wy较X方向的宽度Wx窄小的形状。该中间体坯料20D可以如下面这样进行制造。

首先，准备圆柱状的芯棒，研削该圆柱的侧壁，加工使之截面成为近似长方形或者近似正方形。此时，方形的角部也可以残留有原来的圆柱形状。由此，芯棒的形状成为内接于作为原来的圆柱的截面的圆的近似长方形的形状或者近似正方形的形状，通过研削得到的部分较之该圆的圆周而位于中心侧。这里，在作为长方形成形时，短边最好较长边小0.5％～10％。进而，小2％～7％更合适。

然后，在所形成的近似四角柱状的芯棒的周围堆积玻璃微粒并通过烧结形成包层部22D，得到图10A所示的中间体坯料20D。或者，通过在构成包层部22D的玻璃管中插入所形成的近似四角柱状的芯棒并从周围加热使之融解，利用表面张力使玻璃管收缩来一体化芯棒和该玻璃管的内棒塌陷法获得图10A所示的中间体坯料20D。

进而，在Y轴方向配置芯部21E的截面的短边方向，在X轴方向配置长边方向，在X轴方向夹有芯部21E的位置分别形成孔部24E，通过研削包层部22E的侧壁25E、26E部分使其Y轴方向的宽度小于X轴方向的宽度，得到图10B所示的中间体20E。进而，通过分别在孔部23E、24E插入赋予应力部33E、34E得到图10C、图11所示的光纤坯料40E。

本实施形态的光纤坯料40E的拉丝条件与第1实施形态相同。通过拉丝，一体化赋予应力部33E、34E和坯料40E(具体言之是包层部22E)。此时，由于各材料的表面张力不同，故芯部21E被牵引向赋予应力部33E、34E侧，拉延到X轴方向。此外，由于包层部22E的上下(Y轴方向)被研削，故在该影响下也被拉延到Y轴方向。此时，芯部21E被拉延的影响为Y轴方向的影响大于X轴方向的影响。其结果，在作为拉丝结果得到的保偏光纤1中，芯部区域11接近于正圆，可以抑制其非圆率。在以往的保偏光纤中，由于包层区域、芯部区域被非圆化，故其MFD(模态区域直径)的角度变动为3～4％的程度，但如果通过本实施形态进行制造则可以削减到2％以下。这是因为可以抑制包层区域、芯部区域的非圆率达到2％以下，理想的可以达到1％以下，更好的甚至可以达到0.5％以下。

这里，芯部21E在X轴方向、Y轴方向的哪一个方向被强烈地拉延由孔部23E、24E的大小或包层部22E的研削量决定。在形成孔部23E、24E使光纤的赋予应力部的直径达到33～35μm且研削包层部22E使之达到0.90≤Ry/Rx≤0.98时，芯部21E受到拉延的影响为Y轴方向的影响大于X轴方向的影响。此外，如果赋予应力部的直径变大，则在X轴方向受到拉延的影响变大，如果增加研削包层区域的上下(Y轴方向)的量，则在Y轴方向受到拉延的影响变大。

在此，我们是以通过机械研削将芯棒的形状从圆柱形状加工成近似四角形状为例进行了说明，但也可以通过化学方法进行去除加工四角柱状的芯棒的角部，只使角部成为近似圆柱状，或者通过堆积、铸造等作成所期望形状的芯棒。此外，芯棒并非一定要限定于四角柱状，只要是除去了圆的至少一个径向方向的两个端部的形状即可，也可以是椭圆形或者胶囊形状等。

另外，也可以使用芯棒本身具有折射率分布或者调整过色散率的材质。由此，可以自由地调整保偏光纤的剖面。

如以上详细说明的这样，利用本发明，可以在中间体的孔部插入了赋予应力部的状态下，使孔部的内壁面和赋予应力部的外壁面之间存在微小的间隙。因而，如果拉制它们制造保偏光纤则可以使相互连接一对赋予应力区域各自的中心的第1方向的宽度的缩小率大于与之垂直的第2方向的宽度的缩小率。但是，在中间体中，通过使第2方向的宽度小于第1方向的宽度，可以使所得到的保偏光纤其第1方向的宽度与第2方向的宽度之比接近于1，降低包层区域外周的非圆的程度。或者，提高拉丝炉的温度，用1g以上10g以下的拉丝张力边拉丝边一体化光纤坯料，通过在光纤坯料的缩颈部的外径为3mm的点处使包层非圆率达到1％以下，拉制得到的保偏光纤可以降低包层区域的非圆的程度。进而，通过降低线速度或者加长加热炉长度，长时间地维持较高的表面张力，也可以有效地降低包层非圆率。

根据本发明，可以得到包层非圆率1％以下的保偏光纤，在本发明中，通过清洁化坯料的孔部与赋予应力部的间隙，可以以较小的线速度以及张力进行拉制，由此，可以得到包层非圆率为0.5％以下的保偏光纤。由于采用这样的方法制造的保偏光纤其外径变动小，故比较于以往具有良好的连接器连接性。

图12所示是使用了涉及以上说明过的本发明的保偏光纤的光纤通信系统的概略构成图。该光纤通信系统65是可以通过涉及本发明的保偏光纤1连接发送器61和接收器62进行传送的系统。如果使用保偏光纤1传送信号，由于其具有2轴的偏振轴，故可以使用各自的轴分别传送信号，使传送容量扩大到2倍。

涉及本发明的保偏光纤及其制造方法可很好地使用于高速光传输所使用的保偏光纤及其制造方法。

Claims (18)

1.一种保偏光纤的制造方法，该保偏光纤在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹上述芯部区域的一对赋予应力区域，其特征在于：

制作一中间体，该中间体包围构成上述芯部区域的芯部、在构成上述包层区域的包层部内具有以夹该芯部的方式并行地沿轴方向延伸的1对孔部，而且该中间体在连接垂直于轴方向的截面上的上述一对孔部的中心的第1方向上的宽度比与该第1方向垂直的第2方向上的宽度大，

分别在该中间体的上述一对孔部中插入外径较该孔部的内径稍小的赋予应力部，

通过边对这些部件进行拉丝边一体化而制造上述保偏光纤。

2.一种保偏光纤的制造方法，该保偏光纤在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹上述芯部区域的一对赋予应力区域，其特征在于：

准备一中间体，该中间体包围构成上述芯部区域的芯部、在构成上述包层区域的包层部内具有以夹该芯部的方式并行地沿轴方向延伸的1对孔部，

分别在上述中间体的上述一对孔部插入外径较该孔部的内径稍小的赋予应力部并制造光纤坯料，

以1g以上10g以下的拉丝张力边拉丝上述光纤坯料边一体化，此时通过在上述光纤坯料的缩颈部的外径为3mm的点处使包层部非圆率成为1％以下而制造上述保偏光纤。

3.根据权利要求2所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

上述中间体形成为在垂直于轴方向的截面中连接上述的一对孔部的中心的第1方向上的宽度比与该第1方向垂直的第2方向上的宽度大。

4.根据权利要求1或3所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

垂直于上述中间体的坯料的轴方向的截面形状为圆形，通过研削上述第2方向的外周部分而制作上述中间体。

5.根据权利要求1或3所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

上述中间体在垂直于轴方向的截面中上述第2方向的宽度较上述第1方向的宽度小5％～10％。

6.根据权利要求1或3所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

相对于上述中间体内接的圆，上述中间体的垂直于上述芯部的轴方向的截面形状为上述第1方向或者第2方向的至少一个方向上的直径的两端部配置于比该圆的圆周更靠近圆的中心侧的位置的形状。

7.根据权利要求6所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

上述芯部的截面形成为上述第1方向的宽度较上述第2方向的宽度小。

8.根据权利要求6所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

上述芯部的截面形成为上述第1方向的宽度较上述第2方向的宽度大。

9.根据权利要求6～8任意一项所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

上述芯部的截面具有除去了圆的上述第1方向的两端部或者上述第2方向的两端部的形状。

10.根据权利要求1或2所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

拉丝时的线速度为90m/分以下。

11.根据权利要求1所述的保偏光纤制造方法，其特征在于：

拉丝张力为16g以下。

12.根据权利要求1或2所述的保偏光纤制造方法，其特征在于具备：

在分别在上述中间体的上述一对孔部插入了赋予应力部后，使上述一对孔部各自与赋予应力部之间的间隙形成非活性气体或卤素气体的氛围，并加热上述光纤坯料的工序。

13.一种保偏光纤，在包围沿轴方向延伸的芯部区域的包层区域内具有夹上述芯部区域的一对赋予应力区域，其特征在于：

上述包层区域的轴方向截面的外形形状的非圆率为1.0％以下。

14.根据权利要求13所述的保偏光纤，其特征在于：

包层的非圆率为0.5％以下。

15.根据权利要求13所述的保偏光纤，其特征在于：

MFD的角度变动在2％以下。

16.根据权利要求13所述的保偏光纤，其特征在于：

保偏光纤是利用权利要求1或2所述的保偏光纤制造方法制造的保偏光纤。

17.一种保偏光纤用芯棒，作为保偏光纤的材料而使用，其特征在于：

垂直于轴方向的截面形状具有除去了至少一个径向方向的两端部的圆的形状。

18.一种光纤通信系统，其特征在于：

具有发送器、接收器和连接二者传送光信号的权利要求13所述的保偏光纤。

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