JP2004020837A - プラスチックホーリーファイバ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストが安価でかつ可撓性に優れた新規なプラスチックホーリーファイバ及びその製造方法の提供。
【解決手段】コア３近傍のクラッド２内にその長手方向に延びる複数の空孔４を有するホーリーファイバにおいて、上記コア３及びクラッド２を樹脂から形成する。これによって押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】コア３近傍のクラッド２内にその長手方向に延びる複数の空孔４を有するホーリーファイバにおいて、上記コア３及びクラッド２を樹脂から形成する。これによって押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア近傍のクラッドに多数の空孔を備えたプラスチックホーリーファイバ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量，高速な通信を可能とする光ファイバは、光通信ネットワークを構築する上で欠くことができないものであるが、近年及び将来の光通信ネットワークにおける光信号の高速化、情報の増大化に伴ってさらなる大容量の光ファイバが要求されており、現在、この要求を満たす新たな光ファイバとして、いわゆるフォトニッククリスタル光ファイバ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ、以下ＰＣＦと称す）と称される光ファイバが注目されている。
【０００３】
このフォトニッククリスタル光ファイバは、コアを覆うクラッド内に、屈折率の周期構造であるフォトニック構造を備えたものであり、具体的にはコアを囲繞するように蜂の巣のようなハニカム構造の空間をクラッド部に設けることで光の禁制帯であるフォトニックバンドギャップ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ、以下ＰＢＧと称す）を発生させたものである。例えば、ＫｎｉｇｈｔらはＳｃｉｅｎｃｅ２８２，１４７６，（１９９８）においてＰＢＧ構造を導波原理とするＰＣＦの報告を行っており、また、ＣｒｅｇａｎらはＳｃｉｅｎｃｅ２８５，１５３７，（１９９９）においてＰＢＧ構造を導波原理とする中空コアのＰＣＦの報告を行っている。この中空コアのＰＣＦは光が伝播するコアに石英媒質がないため、損失の主要因となるレーリー散乱が非常に小さくなる超低損失ファイバの可能性を示すものである。また、特許第３０７２８４２号においても中空コアのＰＣＦについて触れられており、０．０１ｄＢ／ｋｍ程度の低損失化が期待できる旨の記述がある。
【０００４】
しかしながら、これら従来のＰＣＦにおいては、そのＰＢＧ構造に僅かな構造的揺らぎがあると光の伝播条件が維持できなくなり、いわゆる構造不正損失を発生させることから、このＰＢＧ構造を精密に構成する必要があり、実現化には多くの課題が残っている。
【０００５】
一方、最近では上記ＰＣＦのような完全なＰＢＧ構造を有するものではないが、従来のガラス組成の違いにより比屈折率差を持たせた光ファイバのコア近傍のクラッド内に空孔を存在させ、クラッドの実効的な屈折率を下げて、コアとクラッド間の比屈折率を拡大することで従来得られなかった特性を有する、いわゆるホーリーファイバと称される光ファイバが提案されている。例えば、ＯＦＣ２００１ＰＤ５−１において長谷川らは、通常のシングルモードファイバの構造を有するファイバのコア近傍のクラッド内に４つの空孔を設けたホーリーファイバで、コアとクラッド間の実効的な比屈折率差を拡大することで０．８μｍ帯にゼロ分散とシングルモード動作があるファイバを実現した報告を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来のホーリーファイバにあっては、石英ガラスを材質としていることから製造コストが高く、かつ可撓性に劣るといった問題点がある。
【０００７】
すなわち、従来のホーリーファイバは、石英ガラスからなるガラスロッドを製作した後、そのガラスロッドに機械的な孔開け加工を施し、それを通常のガラスファイバと同様に加熱・溶融しながら所定径まで線引きし紡糸することで得られるようになっている。しかしながら、この機械的な孔開け加工を施すためには石英ガラスロッドの長さが制限されてしまい、また、材質も難削材であるため、現状では最大２００ｍｍ程度が限界であり、ガラスロッドの外径をφ５０ｍｍとすると１回の紡糸で約２０ｋｍしか取れなく、非常に製造コストが高くなってしまう。また、孔開け箇所が数個であれば特に問題がないが、今後さらに数十個以上に増やした場合、その作業に多くの時間を要し、製作コストがアップしてしまう。さらに、従来の石英ガラスをベースとしたホーリーファイバーは可撓性に乏しく、例えば曲げ径がφ６０ｍｍ以下での使用が困難であった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、製造コストが安価でかつ可撓性に優れた新規なプラスチックホーリーファイバ及びその製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の空孔を有するホーリーファイバにおいて、上記コア及びクラッドを樹脂、例えば、請求項２に示すように上記コアをポリメチルメタクリレートから形成すると共に、上記クラッドをフッ素系樹脂から形成したものである。
【００１０】
すなわち、従来石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、請求項３に示すように押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上する。
【００１１】
そして、請求項３に示すように、このようなプラスチックホーリーファイバは、コア用樹脂及びクラッド用樹脂を用いて上記コアとクラッドの複合押出し成形を同時に行うと共に、そのコア樹脂用の押出しノズル内に上記空孔成型用のピンを配置してその押出しと同時に上記コア近傍のクラッド内に空孔を連続して形成することで容易かつ効率的に製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るプラスチックホーリーファイバ１の実施の一形態を示したものである。
【００１４】
図示するように、このプラスチックホーリーファイバ１は、直径が１．０ｍｍ程度のクラッド２の軸心部に直径が０．２ｍｍ程度のコア３がその長手方向に沿って備えられていると共に、そのコア３の近傍にこれを囲繞するように直径が３０μｍ程度の空孔４が複数（本実施の形態にあっては８つ）その長手方向に沿って形成されている。
【００１５】
また、このコア３は光学特性、特に透明性に優れた樹脂（プラスチック）であるポリメチルメタクリレートから形成されていると共に、クラッド２は屈折率をこのコア３よりも下げるためにフッ素系樹脂で形成されている。
【００１６】
そして、このような構成をした本発明のプラスチックホーリーファイバ１を製造するには、図２及び図３に示すような構成をした複合押出し装置を用いる。この押出し装置は、コア用樹脂（本実施の形態にあってはポリメチルメタクリレート）を押し出すためのコア用押出し機５と、クラッド用樹脂（本実施の形態にあってはフッ素樹脂）を押し出すためのクラッド用押出し機６との各ノズル先端５ａ，６ａをノズル部７で合体させたものであり、コア用押出し機５からコア用樹脂を押し出すと同時にその周囲にクラッド用樹脂を押し出すことでコア３とクラッド２を同時に押出し成形するようにしたものである。さらに、図示するようにこのノズル部７のコア用押出し機のノズル５ａ先端にはその射出口を囲繞するようにその押出し方向に延びるピン８が複数本（本実施の形態では等間隔に８本）設けられている。そのため、このコア３とクラッド２を同時押出しするに際してそのピン８，８…の先端下流部分だけクラッド用樹脂が満たされなくなり、これによってクラッド用樹脂の押出しと同時にそのクラッド２内にコア３を囲繞するようにその長手方向に連続した空孔４，４…が形成されることになる。
【００１７】
従って、このような製造方法によりコア３とクラッド２及び空孔４，４…を同時かつ連続的に形成することができることから、各樹脂が供給され続ける限り長距離に亘って中断することなく本発明のプラスチックホーリーファイバ１を製造することができ、優れた量産性を発揮することが可能となる。また、このように材料として樹脂を用い、押出し成形に用いて製造することが可能となることから従来のような煩わしい機械的な孔開け加工も不要となる。
【００１８】
また、その全体を樹脂で形成することにより、可撓性が大幅に向上し、小さな半径でファイバを曲げて設置することができるため、構造が複雑な光加工に設置する場合や、狭いスペースでも容易に設置することが可能となる。
【００１９】
尚、空孔４の設置位置やその数は、ピン８の配置や数を変えることで容易に変更することが可能となる。また、クラッド２等を保護すべくさらにその周囲にジャケットを被覆形成するようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来の石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上し、狭いスペースや複雑なスペースに対しても容易・確実に設置することが可能となる、等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチックホーリーファイバの実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置を示す構成図である。
【図３】本発明のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置のノズル部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ プラスチックホーリーファイバ
２ クラッド
３ コア
４ 空孔
５ コア用押出し機
６ クラッド用押出し機
７ ノズル部
８ ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア近傍のクラッドに多数の空孔を備えたプラスチックホーリーファイバ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量，高速な通信を可能とする光ファイバは、光通信ネットワークを構築する上で欠くことができないものであるが、近年及び将来の光通信ネットワークにおける光信号の高速化、情報の増大化に伴ってさらなる大容量の光ファイバが要求されており、現在、この要求を満たす新たな光ファイバとして、いわゆるフォトニッククリスタル光ファイバ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ、以下ＰＣＦと称す）と称される光ファイバが注目されている。
【０００３】
このフォトニッククリスタル光ファイバは、コアを覆うクラッド内に、屈折率の周期構造であるフォトニック構造を備えたものであり、具体的にはコアを囲繞するように蜂の巣のようなハニカム構造の空間をクラッド部に設けることで光の禁制帯であるフォトニックバンドギャップ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｂａｎｄ Ｇａｐ、以下ＰＢＧと称す）を発生させたものである。例えば、ＫｎｉｇｈｔらはＳｃｉｅｎｃｅ２８２，１４７６，（１９９８）においてＰＢＧ構造を導波原理とするＰＣＦの報告を行っており、また、ＣｒｅｇａｎらはＳｃｉｅｎｃｅ２８５，１５３７，（１９９９）においてＰＢＧ構造を導波原理とする中空コアのＰＣＦの報告を行っている。この中空コアのＰＣＦは光が伝播するコアに石英媒質がないため、損失の主要因となるレーリー散乱が非常に小さくなる超低損失ファイバの可能性を示すものである。また、特許第３０７２８４２号においても中空コアのＰＣＦについて触れられており、０．０１ｄＢ／ｋｍ程度の低損失化が期待できる旨の記述がある。
【０００４】
しかしながら、これら従来のＰＣＦにおいては、そのＰＢＧ構造に僅かな構造的揺らぎがあると光の伝播条件が維持できなくなり、いわゆる構造不正損失を発生させることから、このＰＢＧ構造を精密に構成する必要があり、実現化には多くの課題が残っている。
【０００５】
一方、最近では上記ＰＣＦのような完全なＰＢＧ構造を有するものではないが、従来のガラス組成の違いにより比屈折率差を持たせた光ファイバのコア近傍のクラッド内に空孔を存在させ、クラッドの実効的な屈折率を下げて、コアとクラッド間の比屈折率を拡大することで従来得られなかった特性を有する、いわゆるホーリーファイバと称される光ファイバが提案されている。例えば、ＯＦＣ２００１ＰＤ５−１において長谷川らは、通常のシングルモードファイバの構造を有するファイバのコア近傍のクラッド内に４つの空孔を設けたホーリーファイバで、コアとクラッド間の実効的な比屈折率差を拡大することで０．８μｍ帯にゼロ分散とシングルモード動作があるファイバを実現した報告を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来のホーリーファイバにあっては、石英ガラスを材質としていることから製造コストが高く、かつ可撓性に劣るといった問題点がある。
【０００７】
すなわち、従来のホーリーファイバは、石英ガラスからなるガラスロッドを製作した後、そのガラスロッドに機械的な孔開け加工を施し、それを通常のガラスファイバと同様に加熱・溶融しながら所定径まで線引きし紡糸することで得られるようになっている。しかしながら、この機械的な孔開け加工を施すためには石英ガラスロッドの長さが制限されてしまい、また、材質も難削材であるため、現状では最大２００ｍｍ程度が限界であり、ガラスロッドの外径をφ５０ｍｍとすると１回の紡糸で約２０ｋｍしか取れなく、非常に製造コストが高くなってしまう。また、孔開け箇所が数個であれば特に問題がないが、今後さらに数十個以上に増やした場合、その作業に多くの時間を要し、製作コストがアップしてしまう。さらに、従来の石英ガラスをベースとしたホーリーファイバーは可撓性に乏しく、例えば曲げ径がφ６０ｍｍ以下での使用が困難であった。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、製造コストが安価でかつ可撓性に優れた新規なプラスチックホーリーファイバ及びその製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の空孔を有するホーリーファイバにおいて、上記コア及びクラッドを樹脂、例えば、請求項２に示すように上記コアをポリメチルメタクリレートから形成すると共に、上記クラッドをフッ素系樹脂から形成したものである。
【００１０】
すなわち、従来石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、請求項３に示すように押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上する。
【００１１】
そして、請求項３に示すように、このようなプラスチックホーリーファイバは、コア用樹脂及びクラッド用樹脂を用いて上記コアとクラッドの複合押出し成形を同時に行うと共に、そのコア樹脂用の押出しノズル内に上記空孔成型用のピンを配置してその押出しと同時に上記コア近傍のクラッド内に空孔を連続して形成することで容易かつ効率的に製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係るプラスチックホーリーファイバ１の実施の一形態を示したものである。
【００１４】
図示するように、このプラスチックホーリーファイバ１は、直径が１．０ｍｍ程度のクラッド２の軸心部に直径が０．２ｍｍ程度のコア３がその長手方向に沿って備えられていると共に、そのコア３の近傍にこれを囲繞するように直径が３０μｍ程度の空孔４が複数（本実施の形態にあっては８つ）その長手方向に沿って形成されている。
【００１５】
また、このコア３は光学特性、特に透明性に優れた樹脂（プラスチック）であるポリメチルメタクリレートから形成されていると共に、クラッド２は屈折率をこのコア３よりも下げるためにフッ素系樹脂で形成されている。
【００１６】
そして、このような構成をした本発明のプラスチックホーリーファイバ１を製造するには、図２及び図３に示すような構成をした複合押出し装置を用いる。この押出し装置は、コア用樹脂（本実施の形態にあってはポリメチルメタクリレート）を押し出すためのコア用押出し機５と、クラッド用樹脂（本実施の形態にあってはフッ素樹脂）を押し出すためのクラッド用押出し機６との各ノズル先端５ａ，６ａをノズル部７で合体させたものであり、コア用押出し機５からコア用樹脂を押し出すと同時にその周囲にクラッド用樹脂を押し出すことでコア３とクラッド２を同時に押出し成形するようにしたものである。さらに、図示するようにこのノズル部７のコア用押出し機のノズル５ａ先端にはその射出口を囲繞するようにその押出し方向に延びるピン８が複数本（本実施の形態では等間隔に８本）設けられている。そのため、このコア３とクラッド２を同時押出しするに際してそのピン８，８…の先端下流部分だけクラッド用樹脂が満たされなくなり、これによってクラッド用樹脂の押出しと同時にそのクラッド２内にコア３を囲繞するようにその長手方向に連続した空孔４，４…が形成されることになる。
【００１７】
従って、このような製造方法によりコア３とクラッド２及び空孔４，４…を同時かつ連続的に形成することができることから、各樹脂が供給され続ける限り長距離に亘って中断することなく本発明のプラスチックホーリーファイバ１を製造することができ、優れた量産性を発揮することが可能となる。また、このように材料として樹脂を用い、押出し成形に用いて製造することが可能となることから従来のような煩わしい機械的な孔開け加工も不要となる。
【００１８】
また、その全体を樹脂で形成することにより、可撓性が大幅に向上し、小さな半径でファイバを曲げて設置することができるため、構造が複雑な光加工に設置する場合や、狭いスペースでも容易に設置することが可能となる。
【００１９】
尚、空孔４の設置位置やその数は、ピン８の配置や数を変えることで容易に変更することが可能となる。また、クラッド２等を保護すべくさらにその周囲にジャケットを被覆形成するようにしても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来の石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上し、狭いスペースや複雑なスペースに対しても容易・確実に設置することが可能となる、等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラスチックホーリーファイバの実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図２】本発明のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置を示す構成図である。
【図３】本発明のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置のノズル部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ プラスチックホーリーファイバ
２ クラッド
３ コア
４ 空孔
５ コア用押出し機
６ クラッド用押出し機
７ ノズル部
８ ピン
Claims (3)
- コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の空孔を有するホーリーファイバにおいて、上記コア及びクラッドが樹脂からなることを特徴とするプラスチックホーリーファイバ。
- 上記コアがポリメチルメタクリレートからなると共に、上記クラッドがフッ素系樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックホーリーファイバ。
- 請求項１又は２に記載のプラスチックホーリーファイバの製造方法において、コア用樹脂及びクラッド用樹脂を用いて上記コアとクラッドの複合押出し成形を同時に行うと共に、そのコア用樹脂の押出しノズル先端に上記空孔成型用のピンを配置してその押出しと同時に上記コア近傍のクラッド内に空孔を連続して形成することを特徴とするプラスチックホーリーファイバの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002174606A JP3848597B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | プラスチックホーリーファイバの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002174606A JP3848597B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | プラスチックホーリーファイバの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004020837A true JP2004020837A (ja) | 2004-01-22 |
| JP3848597B2 JP3848597B2 (ja) | 2006-11-22 |
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ID=31173527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002174606A Expired - Fee Related JP3848597B2 (ja) | 2002-06-14 | 2002-06-14 | プラスチックホーリーファイバの製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3848597B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100617713B1 (ko) | 2004-02-12 | 2006-08-28 | 삼성전자주식회사 | 다공 광섬유의 제조방법 |
| JP2008532087A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 共連続相を有する複合ポリマー光学フィルム |
| JP2008532089A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 共連続相を有するポリマーフォトニック結晶 |
| US7496256B2 (en) | 2006-08-04 | 2009-02-24 | Keio University | Diffraction grating and dispersion compensation circuit |
-
2002
- 2002-06-14 JP JP2002174606A patent/JP3848597B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008532087A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 共連続相を有する複合ポリマー光学フィルム |
| JP2008532089A (ja) * | 2005-02-28 | 2008-08-14 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 共連続相を有するポリマーフォトニック結晶 |
| US7496256B2 (en) | 2006-08-04 | 2009-02-24 | Keio University | Diffraction grating and dispersion compensation circuit |
Also Published As
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|---|---|
| JP3848597B2 (ja) | 2006-11-22 |
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