JP2002293562A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所望の副媒質占有率を有する微細構造光ファ
イバを実現すると共に、ファイバの伝送損失を低減し、
製造コストを低減すること。 【解決手段】 軸方向に対して垂直な断面において、互
いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、副媒質か
らなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に配置さ
れ、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ反射に
よって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイバの製
造方法であって、光ファイバのプリフォームを作製する
プリフォーム作製工程（ステップＳ１）と、棒状に形成
された本体と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の
外周にらせん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用
いて、プリフォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成
する空孔形成工程（ステップＳ２）と、空孔が形成され
たプリフォームを線引する線引工程（ステップＳ４）と
を含む構成を採る。
イバを実現すると共に、ファイバの伝送損失を低減し、
製造コストを低減すること。 【解決手段】 軸方向に対して垂直な断面において、互
いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、副媒質か
らなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に配置さ
れ、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ反射に
よって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイバの製
造方法であって、光ファイバのプリフォームを作製する
プリフォーム作製工程（ステップＳ１）と、棒状に形成
された本体と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の
外周にらせん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用
いて、プリフォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成
する空孔形成工程（ステップＳ２）と、空孔が形成され
たプリフォームを線引する線引工程（ステップＳ４）と
を含む構成を採る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、微細構造光ファイバ、あるいはフ
ォトニッククリスタルファイバと呼ばれる光ファイバ
（以下、「微細構造光ファイバ」という。）が知られて
いる。この光ファイバは、軸に垂直な断面内に、シリカ
ガラス等の主媒質で構成される領域と、空孔等の副媒質
で構成される領域とを有している。この光ファイバは、
Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ，ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．１９，ｐｐ．
１５４７−１５４９（１９９６）に開示されている。こ
の微細構造光ファイバでは、屈折率などの性質が主媒質
と大きく異なる媒質を副媒質として導入することによ
り、副媒質を有さない光ファイバでは実現困難な特性を
実現することができる。
ォトニッククリスタルファイバと呼ばれる光ファイバ
（以下、「微細構造光ファイバ」という。）が知られて
いる。この光ファイバは、軸に垂直な断面内に、シリカ
ガラス等の主媒質で構成される領域と、空孔等の副媒質
で構成される領域とを有している。この光ファイバは、
Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ，ｅｔ ａｌ．，Ｏｐｔｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．１９，ｐｐ．
１５４７−１５４９（１９９６）に開示されている。こ
の微細構造光ファイバでは、屈折率などの性質が主媒質
と大きく異なる媒質を副媒質として導入することによ
り、副媒質を有さない光ファイバでは実現困難な特性を
実現することができる。
【０００３】例えば、径方向の屈折率変化の幅を実効的
に大きくすることにより、絶対値の大きな波長分散や、
小さなモードフィールド径を実現することができる。絶
対値の大きな波長分散が実現されると、分散補償への応
用に好適であり、小さなモードフィールド径が実現され
ると、非線形光学効果の利用に好適である。また、副媒
質を含む領域の実効的な屈折率が光波長に依存する性質
を用いて、広い単一モード動作帯域を実現することが可
能となる。
に大きくすることにより、絶対値の大きな波長分散や、
小さなモードフィールド径を実現することができる。絶
対値の大きな波長分散が実現されると、分散補償への応
用に好適であり、小さなモードフィールド径が実現され
ると、非線形光学効果の利用に好適である。また、副媒
質を含む領域の実効的な屈折率が光波長に依存する性質
を用いて、広い単一モード動作帯域を実現することが可
能となる。
【０００４】微細構造光ファイバの製造方法は、ＵＳＰ
５，８０２，２３６に開示されている。すなわち、シ
リカ毛管をその一端で封止し、これを束ね、管束バンド
ルとする。その際、中心の毛管をシリカロッドで置換す
る。次に、シリカのオーバークラッド管を管束バンドル
上に置き、これを管束バンドルへコラプスする。これに
より得られたプリフォームを通常の線引炉の高温領域に
入れて、毛管の非封止端を加熱し、ファイバに線引す
る。本明細書では、この方法をバンドル法と呼ぶ。
５，８０２，２３６に開示されている。すなわち、シ
リカ毛管をその一端で封止し、これを束ね、管束バンド
ルとする。その際、中心の毛管をシリカロッドで置換す
る。次に、シリカのオーバークラッド管を管束バンドル
上に置き、これを管束バンドルへコラプスする。これに
より得られたプリフォームを通常の線引炉の高温領域に
入れて、毛管の非封止端を加熱し、ファイバに線引す
る。本明細書では、この方法をバンドル法と呼ぶ。
【０００５】また、ＷＯ００／１６１４１には、所定の
形状を有するロッドを束ねる方法が開示されている。こ
れもバンドル法と呼ぶ。
形状を有するロッドを束ねる方法が開示されている。こ
れもバンドル法と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】（第１の課題）微細構
造光ファイバでは、波長分散やモードフィールド径に関
して所望の特性を持つ光ファイバを得るために、ファイ
バ断面における空孔占有率の分布を正確に制御すること
が重要である。ここで、空孔占有率とは、ファイバ断面
内のある領域において、領域面積に対する空孔面積の比
として定義される。
造光ファイバでは、波長分散やモードフィールド径に関
して所望の特性を持つ光ファイバを得るために、ファイ
バ断面における空孔占有率の分布を正確に制御すること
が重要である。ここで、空孔占有率とは、ファイバ断面
内のある領域において、領域面積に対する空孔面積の比
として定義される。
【０００７】プリフォームからファイバへ線引する際、
空孔占有率は変化しやすい。特に線引時の空孔内圧力に
対して敏感である。このため、ファイバ断面における空
孔占有率を制御するためには、線引時の空孔内圧力の制
御が重要となる。
空孔占有率は変化しやすい。特に線引時の空孔内圧力に
対して敏感である。このため、ファイバ断面における空
孔占有率を制御するためには、線引時の空孔内圧力の制
御が重要となる。
【０００８】しかしながら、上記の従来のバンドル法で
は、線引時の空孔内圧力を有効に制御することが難しか
った。すなわち、パイプをバンドルする場合、パイプが
有する空孔の他に、パイプ同士の隙間による空孔が存在
するからである。
は、線引時の空孔内圧力を有効に制御することが難しか
った。すなわち、パイプをバンドルする場合、パイプが
有する空孔の他に、パイプ同士の隙間による空孔が存在
するからである。
【０００９】ファイバにおいてパイプ同士の隙間が残ら
ないようにするためには、パイプが有する空孔に対して
選択的に圧力を加える必要がある。そのため、ＵＳＰ
５，８０２，２３６では、パイプが有する孔を封止して
線引する方法が採られている。
ないようにするためには、パイプが有する空孔に対して
選択的に圧力を加える必要がある。そのため、ＵＳＰ
５，８０２，２３６では、パイプが有する孔を封止して
線引する方法が採られている。
【００１０】しかし、この方法では、パイプが有する孔
の圧力を意図的に制御することができず、所望の空孔占
有率を有するファイバを実現することが難しい。
の圧力を意図的に制御することができず、所望の空孔占
有率を有するファイバを実現することが難しい。
【００１１】一方、ファイバにおいて、パイプ同士の隙
間が残るような構成を採る場合、パイプが有する空孔と
パイプ同士の隙間の両方に圧力を与えることができる。
しかし、この場合、パイプ同士の密着を保たないと、線
引時に隙間の形状が変化し、隣り合う隙間同士が結合し
てしまう場合がある。
間が残るような構成を採る場合、パイプが有する空孔と
パイプ同士の隙間の両方に圧力を与えることができる。
しかし、この場合、パイプ同士の密着を保たないと、線
引時に隙間の形状が変化し、隣り合う隙間同士が結合し
てしまう場合がある。
【００１２】さらに、パイプ同士の密着を保つことは難
しいため、所望の空孔占有率を有するファイバを実現す
ることが難しい。
しいため、所望の空孔占有率を有するファイバを実現す
ることが難しい。
【００１３】また、WＯ００／１６１４１に開示されて
いるバンドル法では、ロッド同士の隙間が空孔となる。
しかし、元々分離していたロッドを組み合わせるため、
ロッド同士の密着を保ったまま線引することは難しい。
空孔内の圧力は、ロッド同士の隙間と密着する部分に同
様に作用するため、ロッド同士の密着を保ったまま隙間
が開くように線引することは難しい。従って、このバン
ドル法においても、空孔内の圧力制御を有効に行うこと
が難しいため、所望の空孔占有率を有するファイバを実
現することが難しい。
いるバンドル法では、ロッド同士の隙間が空孔となる。
しかし、元々分離していたロッドを組み合わせるため、
ロッド同士の密着を保ったまま線引することは難しい。
空孔内の圧力は、ロッド同士の隙間と密着する部分に同
様に作用するため、ロッド同士の密着を保ったまま隙間
が開くように線引することは難しい。従って、このバン
ドル法においても、空孔内の圧力制御を有効に行うこと
が難しいため、所望の空孔占有率を有するファイバを実
現することが難しい。
【００１４】（第２の課題）微細構造光ファイバの製造
方法における第２の課題は、不純物の付着である。従来
のバンドル法では、パイプやロッドを束ねる工程におい
て、パイプやロッドの表面に水や遷移金属などの不純物
が付着しやすい。この工程で混入した不純物が最終的に
ファイバに残ると、伝送品質を劣化させるため、不純物
を除去する必要がある。
方法における第２の課題は、不純物の付着である。従来
のバンドル法では、パイプやロッドを束ねる工程におい
て、パイプやロッドの表面に水や遷移金属などの不純物
が付着しやすい。この工程で混入した不純物が最終的に
ファイバに残ると、伝送品質を劣化させるため、不純物
を除去する必要がある。
【００１５】しかし、バンドル法は、元々分離している
パイプやロッドを密着させるので、パイプやロッドが密
着した部分やその周辺の表面に付着した不純物を除去す
ることは極めて困難である。このため、伝送損失の低い
ファイバを製造することが困難である。
パイプやロッドを密着させるので、パイプやロッドが密
着した部分やその周辺の表面に付着した不純物を除去す
ることは極めて困難である。このため、伝送損失の低い
ファイバを製造することが困難である。
【００１６】（第３の課題）微細構造光ファイバの製造
方法における第３の課題は、製造コストが大きいことで
ある。多数のパイプ、あるいはロッドを所定の配置に組
み合わせる作業は、煩雑であって再現性が悪く、製造コ
ストが大きくなる。
方法における第３の課題は、製造コストが大きいことで
ある。多数のパイプ、あるいはロッドを所定の配置に組
み合わせる作業は、煩雑であって再現性が悪く、製造コ
ストが大きくなる。
【００１７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、所望の副媒質占有率を有する微細構造光
ファイバを実現すると共に、ファイバの伝送損失を低減
し、製造コストを低減することができる光ファイバの製
造方法を提供することを目的とする。
たものであり、所望の副媒質占有率を有する微細構造光
ファイバを実現すると共に、ファイバの伝送損失を低減
し、製造コストを低減することができる光ファイバの製
造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の光ファイ
バの製造方法の発明は、軸方向に対して垂直な断面にお
いて、互いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、
副媒質からなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に
配置され、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ
反射によって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイ
バの製造方法であって、光ファイバのプリフォームを作
製するプリフォーム作製工程と、棒状に形成された本体
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する空孔形
成工程と、空孔が形成されたプリフォームを線引する線
引工程とを含む構成を採る。
バの製造方法の発明は、軸方向に対して垂直な断面にお
いて、互いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、
副媒質からなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に
配置され、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ
反射によって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイ
バの製造方法であって、光ファイバのプリフォームを作
製するプリフォーム作製工程と、棒状に形成された本体
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する空孔形
成工程と、空孔が形成されたプリフォームを線引する線
引工程とを含む構成を採る。
【００１９】主媒質とは、光ファイバ中で１つの連続し
た領域として存在し、単独で光ファイバを構成すること
ができる媒質である。典型的な主媒質は、シリカガラス
である。一方、副媒質とは、光ファイバの断面内で主媒
質に包囲された領域として存在し、単独で光ファイバを
構成することが必ずしもできない媒質である。典型的な
副媒質は、空気である。ここでは、真空も副媒質である
とみなす。また、シリカガラスが、ＧｅＯ2やＦなどの
添加物濃度が異なる複数の部分からなる場合も、主媒質
領域としては１つの領域とみなす。
た領域として存在し、単独で光ファイバを構成すること
ができる媒質である。典型的な主媒質は、シリカガラス
である。一方、副媒質とは、光ファイバの断面内で主媒
質に包囲された領域として存在し、単独で光ファイバを
構成することが必ずしもできない媒質である。典型的な
副媒質は、空気である。ここでは、真空も副媒質である
とみなす。また、シリカガラスが、ＧｅＯ2やＦなどの
添加物濃度が異なる複数の部分からなる場合も、主媒質
領域としては１つの領域とみなす。
【００２０】プリフォーム作製工程では、ＶＡＤ法、Ｍ
ＣＶＤ法、又はＯＶＤ法などの周知の方法を用いて一体
構造をなすプリフォームを作製する。通常、プリフォー
ムは円柱状をなす。
ＣＶＤ法、又はＯＶＤ法などの周知の方法を用いて一体
構造をなすプリフォームを作製する。通常、プリフォー
ムは円柱状をなす。
【００２１】空孔形成工程では、棒状に形成された本体
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する。空孔
の位置や大きさは、全反射又はブラッグ反射によって光
が導波され、かつ所望の光導波特性が実現できるように
選択される。
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する。空孔
の位置や大きさは、全反射又はブラッグ反射によって光
が導波され、かつ所望の光導波特性が実現できるように
選択される。
【００２２】線引工程では、空孔が形成されたプリフォ
ームの一端を加熱し、加熱された端部から線引を行う。
線引されるプリフォーム内の空孔には、Ｎ2やＨｅなど
の不活性気体のほか、金属やポリマを充填することもで
きる。また、空孔内を真空とすることも可能である。
ームの一端を加熱し、加熱された端部から線引を行う。
線引されるプリフォーム内の空孔には、Ｎ2やＨｅなど
の不活性気体のほか、金属やポリマを充填することもで
きる。また、空孔内を真空とすることも可能である。
【００２３】微細構造光ファイバにおいて、絶対値の大
きな波長分散や広い単一モード帯域などの好ましい特性
を実現するためには、光波長の数倍のオーダの微細構造
を実現することが必要である。一方、光ファイバの強度
や可撓性を向上させるためには、光ファイバの径を１２
５μｍ程度とすることが望ましい。従って、線引前のプ
リフォームにおいて、プリフォーム径の１／１００から
１／１０のオーダの微細構造の実現が必要である。この
ため、空孔形成工程では、細い径の空孔を形成すること
が望ましい。通常、空孔の径が細くなるに従って、切削
屑の詰まりによって、工具が破損する可能性が高くな
り、歩留まり低下の要因となる。らせん状の溝を有する
穿孔工具を用いることによって、切削屑の排出が容易に
なり、工具が破損する可能性が低減し、歩留まりを向上
させることが可能となる。
きな波長分散や広い単一モード帯域などの好ましい特性
を実現するためには、光波長の数倍のオーダの微細構造
を実現することが必要である。一方、光ファイバの強度
や可撓性を向上させるためには、光ファイバの径を１２
５μｍ程度とすることが望ましい。従って、線引前のプ
リフォームにおいて、プリフォーム径の１／１００から
１／１０のオーダの微細構造の実現が必要である。この
ため、空孔形成工程では、細い径の空孔を形成すること
が望ましい。通常、空孔の径が細くなるに従って、切削
屑の詰まりによって、工具が破損する可能性が高くな
り、歩留まり低下の要因となる。らせん状の溝を有する
穿孔工具を用いることによって、切削屑の排出が容易に
なり、工具が破損する可能性が低減し、歩留まりを向上
させることが可能となる。
【００２４】空孔形成工程において形成された空孔の表
面に存在する不純物は、気体や液体によるエッチングな
どによって、容易に除去できる。本発明では、従来のバ
ンドル法とは異なって、一体構造を有するプリフォーム
に空孔を形成するため、不純物を除去すべき表面へ気体
や液体が容易に到達できるからである。その結果、不純
物の除去を効果的に行うことができ、光ファイバにおけ
る不純物による伝送損失を抑制することが可能となる。
面に存在する不純物は、気体や液体によるエッチングな
どによって、容易に除去できる。本発明では、従来のバ
ンドル法とは異なって、一体構造を有するプリフォーム
に空孔を形成するため、不純物を除去すべき表面へ気体
や液体が容易に到達できるからである。その結果、不純
物の除去を効果的に行うことができ、光ファイバにおけ
る不純物による伝送損失を抑制することが可能となる。
【００２５】線引工程においては、プリフォーム又は光
ファイバの副媒質領域は、気体又は液体の状態にある。
光ファイバの断面内における副媒質領域の占有率は、線
引時の副媒質内の圧力に大きく依存する。従って、所望
の副媒質占有率を有する光ファイバを実現するために
は、副媒質内の圧力を制御する必要がある。本発明で
は、従来のバンドル法とは異なり、パイプやロッドの隙
間や密着部といったものが存在しないため、副媒質内の
圧力を効果的に制御することが可能である。その結果、
光ファイバにおける副媒質占有率を所望の値に制御する
ことが容易となる。
ファイバの副媒質領域は、気体又は液体の状態にある。
光ファイバの断面内における副媒質領域の占有率は、線
引時の副媒質内の圧力に大きく依存する。従って、所望
の副媒質占有率を有する光ファイバを実現するために
は、副媒質内の圧力を制御する必要がある。本発明で
は、従来のバンドル法とは異なり、パイプやロッドの隙
間や密着部といったものが存在しないため、副媒質内の
圧力を効果的に制御することが可能である。その結果、
光ファイバにおける副媒質占有率を所望の値に制御する
ことが容易となる。
【００２６】また、多数のパイプ或いはロッドを所定の
配置に組み合わせる作業は煩雑であり、再現性が悪いの
に対し、本発明では組み合わせる作業を要さないため、
製造が容易であると同時に、再現性が高い。
配置に組み合わせる作業は煩雑であり、再現性が悪いの
に対し、本発明では組み合わせる作業を要さないため、
製造が容易であると同時に、再現性が高い。
【００２７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、形成さ
れた空孔の表面を平滑化する平滑化工程を含む構成を採
る。
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、形成さ
れた空孔の表面を平滑化する平滑化工程を含む構成を採
る。
【００２８】通常、工具によって形成された空孔の表面
は粗い。表面が粗いことにより、水や遷移金属などの不
純物が付着する量が多くなるが、この表面を平滑化する
ことによって不純物の付着する量を減少させることがで
きる。その結果、不純物の除去が容易となる。
は粗い。表面が粗いことにより、水や遷移金属などの不
純物が付着する量が多くなるが、この表面を平滑化する
ことによって不純物の付着する量を減少させることがで
きる。その結果、不純物の除去が容易となる。
【００２９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の光
ファイバの製造方法において、平滑化工程は、実質的に
平滑な外周を備える研磨工具を用いて、空孔の表面を研
磨する工程を含む構成を採る。
ファイバの製造方法において、平滑化工程は、実質的に
平滑な外周を備える研磨工具を用いて、空孔の表面を研
磨する工程を含む構成を採る。
【００３０】このように、空孔形成工程において形成さ
れた空孔の表面を、実質的に平滑な外周を備える研磨工
具を用いて研磨する。この際、研磨工具によって空孔表
面の凹凸を有する領域を除去することにより空孔の表面
を平滑化することができる。また、研磨工具に中空部を
設け、中空部を通じて液体を空孔内に流すことにより、
切削屑を容易に排出することができ、工具の破損の可能
性を減少させることができる。その結果、歩留まりが向
上する。
れた空孔の表面を、実質的に平滑な外周を備える研磨工
具を用いて研磨する。この際、研磨工具によって空孔表
面の凹凸を有する領域を除去することにより空孔の表面
を平滑化することができる。また、研磨工具に中空部を
設け、中空部を通じて液体を空孔内に流すことにより、
切削屑を容易に排出することができ、工具の破損の可能
性を減少させることができる。その結果、歩留まりが向
上する。
【００３１】請求項４記載の発明は、請求項２記載の光
ファイバの製造方法において、平滑化工程は、粒子状物
質を空孔内に入れた状態で超音波を照射することによ
り、空孔の表面を平滑化する工程を含む含む構成を採
る。
ファイバの製造方法において、平滑化工程は、粒子状物
質を空孔内に入れた状態で超音波を照射することによ
り、空孔の表面を平滑化する工程を含む含む構成を採
る。
【００３２】これにより、空孔表面の粗さをさらに低減
することができる。さらに、空孔が多数ある場合も、す
べての空孔の表面を一度に平滑化することができるた
め、作業時間を短縮することができる
することができる。さらに、空孔が多数ある場合も、す
べての空孔の表面を一度に平滑化することができるた
め、作業時間を短縮することができる
【００３３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の光
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、穿孔工
具又はプリフォームの少なくとも一方を回転させる手段
と、穿孔に伴う穿孔工具とプリフォームの動作について
の情報を格納する手段と、格納された情報に従って動作
を制御する手段とを有する自動機械を用いる構成を採
る。
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、穿孔工
具又はプリフォームの少なくとも一方を回転させる手段
と、穿孔に伴う穿孔工具とプリフォームの動作について
の情報を格納する手段と、格納された情報に従って動作
を制御する手段とを有する自動機械を用いる構成を採
る。
【００３４】穿孔のための情報を格納して、その情報に
従って穿孔を行う自動機械により、大量の穿孔を自動で
行うことができるため、生産コストの低減を図ることが
可能となる。ここで、穿孔時に工具が破損する可能性が
高い場合は、頻繁に設備の稼動を停止しなければならな
いため、自動機械による効果が得られない。本発明は、
工具の破損の可能性を低減させることができるため、自
動機械による穿孔にとって好適である。
従って穿孔を行う自動機械により、大量の穿孔を自動で
行うことができるため、生産コストの低減を図ることが
可能となる。ここで、穿孔時に工具が破損する可能性が
高い場合は、頻繁に設備の稼動を停止しなければならな
いため、自動機械による効果が得られない。本発明は、
工具の破損の可能性を低減させることができるため、自
動機械による穿孔にとって好適である。
【００３５】請求項６記載の発明は、請求項１記載の光
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、プリフ
ォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空孔を形
成する構成を採る。
ファイバの製造方法において、空孔形成工程は、プリフ
ォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空孔を形
成する構成を採る。
【００３６】微細構造光ファイバにおいては、プリフォ
ームの径に比べて細い空孔を形成することが望ましい一
方、延伸や線引などの工程を容易に行うために、プリフ
ォームの有効長は長い方が望ましい。本発明では、プリ
フォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空孔を
形成することにより、延伸や線引を容易に行うことが可
能となる。
ームの径に比べて細い空孔を形成することが望ましい一
方、延伸や線引などの工程を容易に行うために、プリフ
ォームの有効長は長い方が望ましい。本発明では、プリ
フォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空孔を
形成することにより、延伸や線引を容易に行うことが可
能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、各図において同一要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致して
いない。
施の形態について説明する。なお、各図において同一要
素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。ま
た、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致して
いない。
【００３８】図１は、本発明の実施の形態に係る光ファ
イバの製造方法の概略を示すフローチャートである。本
実施の形態では、軸方向に対して垂直な断面に、主媒質
領域と副媒質領域とが設けられ、各領域が軸方向に伸び
る光ファイバの製造方法を示す。まず、光ファイバのプ
リフォームを作製する（ステップＳ１）。次に、棒状に
形成された本体と、本体の先端に設けられた刃先と、本
体の外周にらせん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具
を用いて、プリフォームに対し、軸方向に伸びる空孔を
形成する（ステップＳ２）。次に、形成された空孔の表
面を平滑化し（ステップＳ３）、最後にプリフォームを
線引する（ステップＳ４）。
イバの製造方法の概略を示すフローチャートである。本
実施の形態では、軸方向に対して垂直な断面に、主媒質
領域と副媒質領域とが設けられ、各領域が軸方向に伸び
る光ファイバの製造方法を示す。まず、光ファイバのプ
リフォームを作製する（ステップＳ１）。次に、棒状に
形成された本体と、本体の先端に設けられた刃先と、本
体の外周にらせん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具
を用いて、プリフォームに対し、軸方向に伸びる空孔を
形成する（ステップＳ２）。次に、形成された空孔の表
面を平滑化し（ステップＳ３）、最後にプリフォームを
線引する（ステップＳ４）。
【００３９】図２は、空孔形成工程において使用する穿
孔工具を示す図である。穿孔工具１は、棒状に形成され
た本体２と、本体２の先端に設けられた刃先３と、本体
２の外周にらせん状に設けられた溝４とを備えている。
刃先３には、ダイヤモンド粉末が付着させられている。
この穿孔工具１を用いて、プリフォームに対し、軸方向
に伸びる空孔を形成する。空孔の位置や大きさは、全反
射又はブラッグ反射によって光が導波され、かつ所望の
光導波特性が実現できるように選択される。
孔工具を示す図である。穿孔工具１は、棒状に形成され
た本体２と、本体２の先端に設けられた刃先３と、本体
２の外周にらせん状に設けられた溝４とを備えている。
刃先３には、ダイヤモンド粉末が付着させられている。
この穿孔工具１を用いて、プリフォームに対し、軸方向
に伸びる空孔を形成する。空孔の位置や大きさは、全反
射又はブラッグ反射によって光が導波され、かつ所望の
光導波特性が実現できるように選択される。
【００４０】このように、らせん状の溝４を有する穿孔
工具１を用いることによって、切削屑の排出が容易にな
り、穿孔工具１が破損する可能性が低減し、歩留まりを
向上させることが可能となる。
工具１を用いることによって、切削屑の排出が容易にな
り、穿孔工具１が破損する可能性が低減し、歩留まりを
向上させることが可能となる。
【００４１】図３は、一体構造のプリフォームに穿孔工
具を用いて空孔を形成する空孔形成工程を示す図であ
る。図３中、Ｘ方向がプリフォーム又は光ファイバの軸
方向となっている。
具を用いて空孔を形成する空孔形成工程を示す図であ
る。図３中、Ｘ方向がプリフォーム又は光ファイバの軸
方向となっている。
【００４２】一体構造を有するプリフォーム２０の組成
は、純粋シリカガラスであり、プリフォーム２０内で均
一となっている。実施の形態では、プリフォーム２０の
形状は、直径６８ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱とされて
いる。このプリフォーム２０は、プリフォーム作製工程
において、例えば、ＶＡＤ法などによって形成すること
ができる。
は、純粋シリカガラスであり、プリフォーム２０内で均
一となっている。実施の形態では、プリフォーム２０の
形状は、直径６８ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱とされて
いる。このプリフォーム２０は、プリフォーム作製工程
において、例えば、ＶＡＤ法などによって形成すること
ができる。
【００４３】空孔形成工程において、プリフォーム２０
に、穿孔工具１を用いて空孔２１を形成する。空孔２１
の直径は３ｍｍ、深さは１００ｍｍであり、ピッチが５
ｍｍの六方格子配列で、合計３６個の空孔２１が形成さ
れる。図３に示すように、一体構造を有するプリフォー
ム２０が固定され、穿孔工具１が図示しない駆動源から
の駆動力を受けて回転しながら図３中Ｘ方向に下降し、
空孔２１が形成される。切削屑を除去するため、穿孔工
具１には水流がかけられる。
に、穿孔工具１を用いて空孔２１を形成する。空孔２１
の直径は３ｍｍ、深さは１００ｍｍであり、ピッチが５
ｍｍの六方格子配列で、合計３６個の空孔２１が形成さ
れる。図３に示すように、一体構造を有するプリフォー
ム２０が固定され、穿孔工具１が図示しない駆動源から
の駆動力を受けて回転しながら図３中Ｘ方向に下降し、
空孔２１が形成される。切削屑を除去するため、穿孔工
具１には水流がかけられる。
【００４４】このような空孔２１の形成は、自動機械を
用いて行われる。空孔２１の形成は、穿孔工具１をＹＺ
面内の方向で移動させて空孔２１の位置を決定し、穿孔
工具１をその軸の周りで回転させながらＸ軸方向に移動
させることによって行われる。自動機械は、これらの運
動に関する情報を格納する手段を備え、格納された情報
に従ってこれらの運動を遂行し、空孔２１を形成する。
自動機械によれば、大量の穿孔を自動で行うことができ
るため、生産コストの低減を図ることが可能となる。こ
こで、穿孔時に工具が破損する可能性が高い場合は、頻
繁に設備の稼動を停止しなければならないため、自動機
械のメリットが得られない。本発明によれば、工具の破
損の可能性を低減することができるため、自動機械によ
って穿孔を行うメリットを得ることができ、生産コスト
を低減することが可能となる。
用いて行われる。空孔２１の形成は、穿孔工具１をＹＺ
面内の方向で移動させて空孔２１の位置を決定し、穿孔
工具１をその軸の周りで回転させながらＸ軸方向に移動
させることによって行われる。自動機械は、これらの運
動に関する情報を格納する手段を備え、格納された情報
に従ってこれらの運動を遂行し、空孔２１を形成する。
自動機械によれば、大量の穿孔を自動で行うことができ
るため、生産コストの低減を図ることが可能となる。こ
こで、穿孔時に工具が破損する可能性が高い場合は、頻
繁に設備の稼動を停止しなければならないため、自動機
械のメリットが得られない。本発明によれば、工具の破
損の可能性を低減することができるため、自動機械によ
って穿孔を行うメリットを得ることができ、生産コスト
を低減することが可能となる。
【００４５】微細構造光ファイバにおいては、プリフォ
ームの径に比べて細い空孔を形成することが望ましい一
方、延伸や線引などの工程を容易に行うために、プリフ
ォームの有効長は長い方が望ましい。本発明によれば、
プリフォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空
孔、実施の形態では１００ｍｍの空孔を形成することが
できるため、延伸や線引を容易に行うことが可能とな
る。
ームの径に比べて細い空孔を形成することが望ましい一
方、延伸や線引などの工程を容易に行うために、プリフ
ォームの有効長は長い方が望ましい。本発明によれば、
プリフォームに対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空
孔、実施の形態では１００ｍｍの空孔を形成することが
できるため、延伸や線引を容易に行うことが可能とな
る。
【００４６】図４は、空孔が形成されたプリフォームの
断面図である。図４に示すように、プリフォーム２０の
中心付近には空孔２１が設けられていない。このため、
プリフォーム２０の中心付近は、平均的な屈折率が高く
なり、光ファイバ形成時に、コア領域となる。
断面図である。図４に示すように、プリフォーム２０の
中心付近には空孔２１が設けられていない。このため、
プリフォーム２０の中心付近は、平均的な屈折率が高く
なり、光ファイバ形成時に、コア領域となる。
【００４７】次に、穿孔工具１によって空孔２１が形成
された後、平滑化工程において、空孔２１の表面が平滑
化される。通常、穿孔工具１によって形成された空孔２
１の表面は粗い。表面が粗いことにより、水や遷移金属
などの不純物が付着する量が大きくなるが、この表面を
平滑化することによって不純物の付着する量を抑制する
ことができる。そのため、不純物の除去も容易となる。
された後、平滑化工程において、空孔２１の表面が平滑
化される。通常、穿孔工具１によって形成された空孔２
１の表面は粗い。表面が粗いことにより、水や遷移金属
などの不純物が付着する量が大きくなるが、この表面を
平滑化することによって不純物の付着する量を抑制する
ことができる。そのため、不純物の除去も容易となる。
【００４８】図５は、研磨工具を示す図である。研磨工
具４０は中空の円筒体からなる中空部４２を備え、外周
４１が実質的に平滑である。中空部４２の先端部には、
刃先４３が設けられている。この研磨工具４０を自動機
械と共に使用する。研磨工具４０によって、空孔２１の
表面における凹凸を有する領域が除去され、平滑化され
た表面を得ることができる。中空部４２を通じて水など
の液体を空孔内に流すことにより、切削屑が容易に排出
され、切削屑詰まりによる工具の破損を防ぐことができ
る。
具４０は中空の円筒体からなる中空部４２を備え、外周
４１が実質的に平滑である。中空部４２の先端部には、
刃先４３が設けられている。この研磨工具４０を自動機
械と共に使用する。研磨工具４０によって、空孔２１の
表面における凹凸を有する領域が除去され、平滑化され
た表面を得ることができる。中空部４２を通じて水など
の液体を空孔内に流すことにより、切削屑が容易に排出
され、切削屑詰まりによる工具の破損を防ぐことができ
る。
【００４９】このように、空孔形成工程において形成さ
れた空孔の表面を、実質的に平滑な外周を備える研磨工
具４０を用いて平滑化する。この際、研磨工具４０によ
って空孔表面の凹凸を有する領域を除去することにより
空孔の表面を平滑化することができる。また、研磨工具
４０に中空部４２を設けて、そこを通じて液体を空孔内
に流すことにより、切削屑を容易に排出することがで
き、工具の破損の可能性を減少させることができる。そ
の結果、歩留まりが向上する。
れた空孔の表面を、実質的に平滑な外周を備える研磨工
具４０を用いて平滑化する。この際、研磨工具４０によ
って空孔表面の凹凸を有する領域を除去することにより
空孔の表面を平滑化することができる。また、研磨工具
４０に中空部４２を設けて、そこを通じて液体を空孔内
に流すことにより、切削屑を容易に排出することがで
き、工具の破損の可能性を減少させることができる。そ
の結果、歩留まりが向上する。
【００５０】次に、粒子状物質としてダイヤモンド粉末
と適当な溶媒を空孔２１内に充填し超音波を照射するこ
とによって、空孔２１の表面を平滑化する。これによ
り、空孔表面の粗さをさらに低減することができる。
と適当な溶媒を空孔２１内に充填し超音波を照射するこ
とによって、空孔２１の表面を平滑化する。これによ
り、空孔表面の粗さをさらに低減することができる。
【００５１】次に、例えば、ＨＦ溶液によるエッチング
とＳＦ6ガスによるエッチングを行うことにより、空孔
２１の表面をさらに平滑化することができると同時に、
表面に付着した水などの不純物を除去することが可能と
なる。
とＳＦ6ガスによるエッチングを行うことにより、空孔
２１の表面をさらに平滑化することができると同時に、
表面に付着した水などの不純物を除去することが可能と
なる。
【００５２】次に、空孔２１の表面の平滑化と清浄化が
行われたプリフォーム２０は、ファイバに線引される。
図６は、線引工程を示す図である。加熱手段５０によっ
てプリフォーム２０の先端部を加熱し、牽引手段５１に
よってプリフォーム２０に軸方向の張力を加えることに
より、ファイバ５２が線引される。このとき、プリフォ
ーム２０の加熱されていない方の端部を圧力制御のため
の配管５３に接続することによって、線引時の空孔２１
内部の圧力を調整することができる。その結果、所望の
空孔占有率を有する光ファイバを得ることが可能とな
る。
行われたプリフォーム２０は、ファイバに線引される。
図６は、線引工程を示す図である。加熱手段５０によっ
てプリフォーム２０の先端部を加熱し、牽引手段５１に
よってプリフォーム２０に軸方向の張力を加えることに
より、ファイバ５２が線引される。このとき、プリフォ
ーム２０の加熱されていない方の端部を圧力制御のため
の配管５３に接続することによって、線引時の空孔２１
内部の圧力を調整することができる。その結果、所望の
空孔占有率を有する光ファイバを得ることが可能とな
る。
【００５３】線引された光ファイバは、１２５μｍの径
を有し、図４に示すプリフォーム２０の断面形状と相似
の断面形状を有する。この光ファイバは、空孔２１が設
けられていない中心部分がコア領域となり、コア領域の
周囲で空孔２１が設けられている領域がクラッド領域と
なる。平均的な屈折率は、クラッド領域よりもコア領域
の方が高くなるため、コア領域に光を導波させることが
可能となる。また、空孔２１を導入したことによって、
コア領域とクラッド領域との間に、従来よりも実効的に
大きな屈折率変化を実現することができるため、約＋７
０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの大きな波長分散を実現することが
でき、波長分散の補償に好適な光ファイバを提供するこ
とが可能となる。
を有し、図４に示すプリフォーム２０の断面形状と相似
の断面形状を有する。この光ファイバは、空孔２１が設
けられていない中心部分がコア領域となり、コア領域の
周囲で空孔２１が設けられている領域がクラッド領域と
なる。平均的な屈折率は、クラッド領域よりもコア領域
の方が高くなるため、コア領域に光を導波させることが
可能となる。また、空孔２１を導入したことによって、
コア領域とクラッド領域との間に、従来よりも実効的に
大きな屈折率変化を実現することができるため、約＋７
０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの大きな波長分散を実現することが
でき、波長分散の補償に好適な光ファイバを提供するこ
とが可能となる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光フ
ァイバの製造方法は、軸方向に対して垂直な断面におい
て、互いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、副
媒質からなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に配
置され、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ反
射によって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイバ
の製造方法であって、光ファイバのプリフォームを作製
するプリフォーム作製工程と、棒状に形成された本体
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する空孔形
成工程と、空孔が形成されたプリフォームを線引する線
引工程とを含む構成を採る。
ァイバの製造方法は、軸方向に対して垂直な断面におい
て、互いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、副
媒質からなる複数の領域が主媒質からなる領域の中に配
置され、各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラッグ反
射によって軸方向に所定波長の光を導波する光ファイバ
の製造方法であって、光ファイバのプリフォームを作製
するプリフォーム作製工程と、棒状に形成された本体
と、本体の先端に設けられた刃先と、本体の外周にらせ
ん状に設けられた溝とを備えた穿孔工具を用いて、プリ
フォームに対し、軸方向に伸びる空孔を形成する空孔形
成工程と、空孔が形成されたプリフォームを線引する線
引工程とを含む構成を採る。
【００５５】このように、本発明では、らせん状の溝を
有する穿孔工具を用いることによって、切削屑の排出が
容易になり、工具が破損する可能性が低減し、歩留まり
を向上させることが可能となる。また、従来のバンドル
法とは異なって、一体構造を有するプリフォームに空孔
を形成するため、不純物を除去すべき表面へ気体や液体
が容易に到達できる。その結果、不純物の除去を効果的
に行うことができ、光ファイバにおける不純物による伝
送損失を抑制することが可能となる。また、本発明で
は、パイプやロッドの隙間や密着部といったものが存在
しないため、線引時に副媒質内の圧力を効果的に制御す
ることが可能である。その結果、光ファイバにおける副
媒質占有率を所望の値に制御することが容易となる。ま
た、本発明では、多数のパイプ或いはロッドを組み合わ
せる作業を要しないため、製造が容易であると同時に、
再現性が高い。
有する穿孔工具を用いることによって、切削屑の排出が
容易になり、工具が破損する可能性が低減し、歩留まり
を向上させることが可能となる。また、従来のバンドル
法とは異なって、一体構造を有するプリフォームに空孔
を形成するため、不純物を除去すべき表面へ気体や液体
が容易に到達できる。その結果、不純物の除去を効果的
に行うことができ、光ファイバにおける不純物による伝
送損失を抑制することが可能となる。また、本発明で
は、パイプやロッドの隙間や密着部といったものが存在
しないため、線引時に副媒質内の圧力を効果的に制御す
ることが可能である。その結果、光ファイバにおける副
媒質占有率を所望の値に制御することが容易となる。ま
た、本発明では、多数のパイプ或いはロッドを組み合わ
せる作業を要しないため、製造が容易であると同時に、
再現性が高い。
【００５６】以上により、本発明に係る光ファイバの製
造方法によれば、切削屑が詰まる可能性を低減し、歩留
まりを向上させることができ、不純物の除去を容易に
し、光ファイバの伝送損失を低減することができる。ま
た、線引時の副媒質領域内の圧力を効果的に制御するこ
とができると共に、光ファイバにおける副媒質占有率の
制御を容易にすることができる。さらに、光ファイバの
製造を容易化し、再現性を向上させることができる。
造方法によれば、切削屑が詰まる可能性を低減し、歩留
まりを向上させることができ、不純物の除去を容易に
し、光ファイバの伝送損失を低減することができる。ま
た、線引時の副媒質領域内の圧力を効果的に制御するこ
とができると共に、光ファイバにおける副媒質占有率の
制御を容易にすることができる。さらに、光ファイバの
製造を容易化し、再現性を向上させることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバの製造方
法の概略を示すフローチャートである。
法の概略を示すフローチャートである。
【図２】空孔形成工程において使用する穿孔工具を示す
図である。
図である。
【図３】一体構造のプリフォームに穿孔工具を用いて空
孔を形成する空孔形成工程を示す図である。
孔を形成する空孔形成工程を示す図である。
【図４】空孔が形成されたプリフォームの断面図であ
る。
る。
【図５】研磨工具を示す図である。
【図６】線引工程を示す図である。
１…穿孔工具、２…本体、３…刃先、４…溝、２０…プ
リフォーム、２１…空孔、４０…研磨工具、４１…外
周、４２…中空部、４３…刃先、５０…加熱手段、５１
…牽引手段、５２…ファイバ、５３…配管。
リフォーム、２１…空孔、４０…研磨工具、４１…外
周、４２…中空部、４３…刃先、５０…加熱手段、５１
…牽引手段、５２…ファイバ、５３…配管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 正志 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 山▲崎▼ 光 大阪府堺市鳳北町二丁80番地 株式会社ア ライドマテリアル大阪製作所内 Ｆターム(参考） 2H050 AB04Z AC62 AD00 4G021 BA00
Claims (6)
- 【請求項１】 軸方向に対して垂直な断面において、互
いに屈折率の異なる主媒質と副媒質とを含み、前記副媒
質からなる複数の領域が前記主媒質からなる領域の中に
配置され、前記各領域が軸方向に伸び、全反射又はブラ
ッグ反射によって前記軸方向に所定波長の光を導波する
光ファイバの製造方法であって、 前記光ファイバのプリフォームを作製するプリフォーム
作製工程と、 棒状に形成された本体と、前記本体の先端に設けられた
刃先と、前記本体の外周にらせん状に設けられた溝とを
備えた穿孔工具を用いて、前記プリフォームに対し、軸
方向に伸びる空孔を形成する空孔形成工程と、 前記空孔が形成されたプリフォームを線引する線引工程
とを含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 【請求項２】 前記空孔形成工程は、前記形成された空
孔の表面を平滑化する平滑化工程を含むことを特徴とす
る請求項１記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項３】 前記平滑化工程は、実質的に平滑な外周
を備える研磨工具を用いて、前記空孔の表面を研磨する
工程を含むことを特徴とする請求項２記載の光ファイバ
の製造方法。 - 【請求項４】 前記平滑化工程は、粒子状物質を前記空
孔内に入れた状態で超音波を照射することにより、前記
空孔の表面を平滑化する工程を含むことを特徴とする請
求項２記載の光ファイバの製造方法。 - 【請求項５】 前記空孔形成工程は、前記穿孔工具又は
前記プリフォームの少なくとも一方を回転させる手段
と、前記穿孔に伴う前記穿孔工具と前記プリフォームの
動作についての情報を格納する手段と、前記格納された
情報に従って前記動作を制御する手段とを有する自動機
械を用いることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
の製造方法。 - 【請求項６】 前記空孔形成工程は、前記プリフォーム
に対し、軸方向に長さが５０ｍｍ以上の空孔を形成する
ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方
法。
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|---|---|
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