JP2004238246A - Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor - Google Patents
Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004238246A JP2004238246A JP2003028730A JP2003028730A JP2004238246A JP 2004238246 A JP2004238246 A JP 2004238246A JP 2003028730 A JP2003028730 A JP 2003028730A JP 2003028730 A JP2003028730 A JP 2003028730A JP 2004238246 A JP2004238246 A JP 2004238246A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- capillaries
- preform
- photonic crystal
- capillary
- core portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
- C03B37/02781—Hollow fibres, e.g. holey fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
- C03B37/0122—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of photonic crystal, microstructured or holey optical fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/14—Non-solid, i.e. hollow products, e.g. hollow clad or with core-clad interface
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/42—Photonic crystal fibres, e.g. fibres using the photonic bandgap PBG effect, microstructured or holey optical fibres
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトニッククリスタルファイバ(以下、「PCF(Photonic Crystal Fiber)」と称する)の製造方法及びそれに用いられる製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
PCFは、ファイバ中心に中実又は中空に形成されたコア部と、コア部を囲うように設けられ、コア部に沿って延びる多数の細孔を有するクラッド部とを備えている。このPCFは、クラッド部に囲われたコア部に光を閉じこめて伝送するものであるが、クラッド部の細孔の径や間隔を変えることにより光の波長分散を自由に制御できる。そのため従来の光ファイバでは実現できなかった新しい波長域での通信が可能となり、通信の高速化やコストダウンが期待されている。
【0003】
このPCFの製造方法としては、クラッド部となる複数本のキャピラリをキャピラリ孔(細孔)が横断面において格子配列を形成するように束ねると共に、中実のコア部となるコアロッドを中心軸位置に配置して又は中空のコア部となるコア空間を中心軸位置に形成して作製したプリフォームを線引き加工により細径化するというものがある。ところで、一般にPCFではクラッド部の細孔の内面に水酸基が形成されると、それが信号光の特定波長を吸収して伝送損失が発生することになる。特許文献1及び2では、この伝送損失の低減に着目したPCFの製造方法が開示されている。
【0004】
特許文献1では、クラッド部を形成するキャピラリの両端を封止することが開示されている。これにより、キャピラリ内への新しい空気の浸入が阻止されるため、線引き工程中における空気中の水分との反応によるキャピラリ内面への水酸基の形成が抑制され、得られるPCFは従来に比べて伝送損失の少ないものになると記載されている。
【0005】
また、特許文献2では、キャピラリ内へ乾燥性を有する気体を供給しながらプリフォームを加熱することが示されている。これにより、キャピラリ内面の水酸基が水分子となり外部に排出されるため、キャピラリ内面の水酸基濃度が低下し、得られるPCFは従来に比べて水酸基に起因する伝送損失が低減されると記載されている。また、乾燥性を有する気体の供給圧力を調整することにより、クラッド部の細孔占有率を調節することができるとも記載されている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−211941号公報
【特許文献2】
特開2002−249335号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、PCFの伝送損失を低減する方法はいくつか検討がなされている。しかしながら、PCFのファイバ長さ方向に安定した内部構造(クラッド部の細孔の径及び間隔の揃った構造)を形成する技術は、ほとんど確立されていない。また、特許文献2において、乾燥性を有する気体の供給圧力を調整することによりクラッド部の細孔占有率を調節することができるという記載はあるが、PCFのファイバ長さ方向において連続的にクラッド部の細孔の径d及び間隔Λが均一になるものではなく、d/Λ(細孔の径/間隔)が変化し、伝送ロスの増加や設計通りの特性が得られないという不具合が発生する。
【0008】
次に従来のPCFの製造方法における線引き工程について説明する。
【0009】
図6は、従来のPCFの製造装置を示す。このPCFの製造装置では、キャピラリ1の外部圧力を低下させるために、サポート管2の上端に吸引用チャンバー22を取り付けるようになっている。この吸引用チャンバー22に接続する真空ポンプによって、プリフォームの上端側から気体を排出しキャピラリー1の間の隙間を減圧状態に保持しながら、プリフォームの下端側を加熱しファイバ状に線引きすることによりPCFを製造する。しかしながら、特許文献1に記載されているように、キャピラリ1の両端が封止されているため、線引き工程中にキャピラリ1の内部圧力が上昇し、キャピラリ1が部分的に膨張して断線してしまうという問題がある。
【0010】
図7は、この従来の方法によってPCFの外径を125μmに揃えて製造されたPCFのクラッド部の細孔の径及び間隔のそれぞれのファイバ長さ方向の推移を示す。クラッド部の細孔の径dは、線引き加工長が約6000mのとき1.88μmであるが、その後、線引きの進行と共に徐々に小さくなり、線引き加工長が約44000mのとき0.7μmとなり、この間で元の約40%の径になってしまっている。一方、クラッド部の細孔の間隔Λは、線引き加工長が約6000mのとき2.7μmであるが、その後、線引きの進行と共に徐々に小さくなり、線引き加工長が約44000mのとき1.89μmとなり、この間で元の約70%の間隔になってしまっている。このように、PCFの外径は揃っていても、線引き最初と線引き最後とでは細孔の径d及び間隔Λに大きな差があり、PCFの内部構造がファイバ長さ方向に沿って安定していない。
【0011】
また、線引き工程の加工温度が高い場合、キャピラリ1を構成するガラスの粘度が低くなり、キャピラリ内面のガラスの表面張力が大きくなる。そのため、その加工温度を過度に高くすると、キャピラリ1の細孔がその表面張力によって消失してしまう。このようなことを考慮すると、線引き工程の加工温度はどうしても低温にせざるを得ない。この場合、線引きに十分なガラスの粘性が得られない状態で線引きを行うこととなってしまい、微小なクラックがファイバ内に内在することとなり、結果として、得られるPCFの強度が弱くなってしまうという問題もある。
【0012】
上記の問題の原因は、線引き工程の進行と共にプリフォームの残量が徐々に減っていくため、一定の条件でプリフォームを加熱していても、プリフォームへの熱の加わり方が変化するからであると考えられる。
【0013】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造を調整できるPCFの製造方法及びそれに用いられる製造装置、特に、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造が安定したPCFの製造方法及びそれに用いられる製造装置を提供することである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する本発明のPCFの製造方法は、中実又は中空のコア部と、該コア部を被覆するように設けられ該コア部に沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッド部と、を有するPCFの製造方法であって、サポート管内に、中実のコア部となるコアロッド及びクラッド部となる複数のキャピラリ、又は、中空のコア部となるコア部形成空間を形成し且つクラッド部となる複数のキャピラリを充填してプリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、上記プリフォームを加熱及び延伸してファイバ状に延伸する線引き工程と、を備え、上記線引き工程において、上記サポート管内の上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、該複数のキャピラリの内部圧力を、制御することを特徴とする。
【0015】
上記の方法によれば、複数のキャピラリ外部圧力及び/又は複数のキャピラリ内部圧力を制御しながら線引きすることになる。これにより、線引き中にPCFのクラッド部の細孔の径及び間隔を自在に調整することができ、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造を調整することができる。さらに、上述のような圧力の制御により、クラッド部の細孔が消失しないように線引き中のキャピラリの内部圧力を高めるようにすれば、内部圧力による細孔を拡大させる力が高温の線引きで大きくなるガラスの表面張力による細孔を縮小させる力を上回ることができ、クラッド部の細孔の消失を考慮せずに高温で線引きを行うことができる。これにより、線引きに十分なガラスの粘性で線引きを行うことができ、ファイバ内のクラックの発生が抑止されPCFの強度を保持することができる。
【0016】
本発明のPCFの製造方法は、上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、上記複数のキャピラリの内部圧力を、形成されるクラッド部の細孔の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように制御してもよい。
【0017】
上記の方法によれば、クラッド部の細孔の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように、複数のキャピラリ外部圧力及び/又は複数のキャピラリ内部圧力を制御しながら線引きすることになる。これにより、PCFのファイバ長さ方向に沿ってクラッド部の細孔の径及び間隔が所定の大きさに揃い安定した内部構造を有するPCFを製造することができる。
【0018】
本発明のPCFの製造方法は、上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、上記複数のキャピラリの内部圧力の制御を、真空ポンプによる排気と、空気、ヘリウム、アルゴン及び窒素からなる群から選択される少なくとも1種類のガスの供給とによって行ってもよい。
【0019】
上記の方法によれば、複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリの内部圧力の制御を一般的な方法で調整することができる。
【0020】
本発明のPCFの製造装置は、サポート管内に、中実のコア部となるコアロッド及びクラッド部となる複数のキャピラリ、又は、中空のコア部となるコア部形成空間を形成し且つクラッド部となる複数のキャピラリを充填して作製したプリフォームを加熱及び延伸してファイバ状に延伸するPCFの製造装置であって、上記サポート管内の複数のキャピラリの外部圧力を制御するキャピラリ外部圧力制御手段、及び/又は、複数のキャピラリの内部圧力を制御するキャピラリ内部圧力制御手段を、備えたことを特徴とする。
【0021】
上記の装置によれば、複数のキャピラリ外部の圧力及び/又は複数のキャピラリ内部の圧力を制御しながら線引きすることが可能になる。これにより、線引き中にPCFのクラッド部の細孔の径及び間隔を所定の目標値に調整することができ、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造が調整できる。さらに、クラッド部の細孔の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように、複数のキャピラリ外部圧力及び/又は複数のキャピラリ内部圧力を制御しながら線引きすれば、PCFのファイバ長さ方向に沿ってクラッド部の細孔の径及び間隔が所定の大きさに揃い安定した内部構造を有するPCFを製造することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るPCFの製造方法及びそれに用いられる製造装置について説明する。以下の実施形態ではコア部が中実である場合を例に説明するが、本発明のPCFの製造方法は、コア部が中空である場合にも適用できる。
【0023】
図1は、本実施形態のPCF製造装置100を示す。
【0024】
このPCF製造装置100は、プリフォーム送り出し装置16、プリフォーム圧力制御ユニット17、溶融炉18、線径制御部19及び巻き取り部21を備えている。
【0025】
プリフォーム送り出し装置16は、上下方向に延びる支柱部16a、支柱部16aに上下移動可能に設けられた移動部16b、移動部16bから側方に延びるように設けられたプリフォーム保持部16cを有する。そのプリフォーム送り出し装置16では、プリフォーム保持部16cによりプリフォーム15を鉛直状態に保持し、移動部16bが支柱部16a上を上から下へ移動して、プリフォーム15をその溶融炉18に所定の速度で送るようになっている。
【0026】
図2及び3はプリフォーム圧力制御ユニット17を示す。
【0027】
このプリフォーム圧力制御ユニット17は、複数のキャピラリ1の外部の圧力と、複数のキャピラリ1の内部の圧力とを個別に制御するものである。そして、このプリフォーム圧力制御ユニット17は、キャピラリ外部圧力制御用チャンバー3、キャピラリ内部圧力制御用チャンバー4、圧力モニター5、開閉弁6、電子式真空レギュレーター7、圧力制御装置8、圧力設定器9及び真空ポンプ23で構成されている。
【0028】
キャピラリ外部圧力制御用チャンバー3は、上面を有する円筒状に形成されており、後述のプリフォーム15のサポート管2の上側から外嵌めするように設けられている。キャピラリ外部圧力制御用チャンバー3の側面からは排気系配管6aが延びている。その排気系配管6aは開閉弁6を介して真空ポンプ23に接続している。そして、真空ポンプ23によってキャピラリ外部圧力制御用チャンバー3及びサポート管2内、つまり、キャピラリ1の外部を減圧し、開閉弁6を開閉することにより、キャピラリ1の外部圧力の制御がなされるようになっている。
【0029】
キャピラリ内部圧力制御用チャンバー4は、上面を有する円筒状に形成されており、キャピラリ外部圧力制御用チャンバー3の上面を貫通して後述するプリフォーム15のキャピラリ束1aの上側から外嵌めするように設けられている。キャピラリ内部圧力制御用チャンバー4の上面からは排気系配管7aと吸気系配管8aとが延びている。その排気系配管7aは電子式真空レギュレーター7を介して真空ポンプ23に接続している。吸気系配管8aは圧力制御装置8を介して窒素ガス源に接続されている。その圧力制御装置8は圧力設定器9に接続されている。キャピラリ内部圧力制御用チャンバー4の側面からは圧力検知管5aが延びている。その圧力検知管5aは圧力モニター5に接続している。そして、キャピラリ内部圧力制御用チャンバー3内、つまり、キャピラリ1の内部を、真空ポンプ23によって減圧し、窒素ガスを供給することによって加圧し、電子式真空レギュレーター7及び圧力制御装置8によってキャピラリ1の内部圧力の制御がなされるようになっている。
【0030】
さらに、キャピラリ外部圧力制御用チャンバー3は、キャピラリ内部圧力制御用チャンバー4の構成と同様に、吸気系配管8a、圧力制御装置8、圧力設定器9及び圧力モニター5を設けてそれらと接続してもよい。
【0031】
溶融炉18は、ヒーター18aを備えており、プリフォーム15の下部をその内部に取り込み、プリフォーム15を加熱溶融するものである。
【0032】
線径制御ユニット19は、線径測定器19a、線径制御部19b及びキャプスタン19cを備えており、線径測定器19aにより非接触で得られたPCF20の外径を測定し、線径制御部19bを介して、プリフォーム送り出し装置16のプリフォーム15の送り速度や、キャプスタン19cの回転速度にフィードバックして、PCF20の外径を所定値に合わせるものである。
【0033】
巻き取り部21は、ボビン21a、ローラー21b及びダンサーローラー21cを備えており、得られたPCF20の張力を一定に保持しながらPCF20をボビン21aに巻き取るものである。
【0034】
次に、上述のPCF製造装置100を用いるPCF20の製造方法の一例を工程追って説明する。
【0035】
<準備工程>
石英製のキャピラリ1を複数本と、キャピラリ1と同外径で同長さの石英製のコアロッドを1本と、キャピラリ1及びコアロッド10より短尺で石英製の円筒状のサポート管2と、を準備する。
【0036】
<プリフォーム作製工程>
図4に示すように、複数本のキャピラリ1及びコアロッド10を貫通状態にサポート管2内に充填する。このとき、横断面においてキャピラリ1が三角格子を形成するようにキャピラリ1を最密状に充填すると共に、サポート管2の中心軸位置にコアロッド10が配置され、且つ、複数本のキャピラリ1、コアロッド10及びサポート管2の片側の端面が揃うようにする。これによって、各キャピラリ1及びコアロッド10の移動がサポート管2により規制されることとなる。以上のようにして、最密状に充填された複数本のキャピラリ1と、その中心軸位置に配設されたコアロッド10と、複数本のキャピラリ1及びコアロッド10を保持するサポート管2と、から構成されるプリフォーム15を作製する。
【0037】
<プリフォーム封止工程>
プリフォーム作製工程で作製したプリフォーム15の端面を揃えた側の端面を加熱して、複数本のキャピラリ1及びサポート管2を封止する。これによって、その端面の片側が封止され、その反対側が開口しているプリフォーム15を準備する。
【0038】
<線引き工程>
プリフォーム封止工程で片側の端面を封止したプリフォーム15を、その封止側が溶融炉18になるように上述のプリフォーム送り出し装置16のプリフォーム保持部16cにセットする。さらに、プリフォーム15のサポート管2の上端をキャピラリ外部圧力制御用チャンバー3に、プリフォーム15のキャピラリ束1aをキャピラリ内部圧力制御用チャンバー4に、それぞれ嵌めこむようにしてプリフォーム15をプリフォーム圧力制御ユニット17にセットする。
【0039】
次いで、プリフォーム15の下部を溶融炉18によって加熱し、プリフォーム15の封止側からファイバ状に線引きする。このとき、隣接するキャピラリ1同士、キャピラリ1とサポート管2、キャピラリ1とコアロッド10は相互に融着一体化することとなる。そうして、図5に示すように、ファイバ中心に中実に形成されたコア部13と、コア部13を囲うように設けられ且つコア部に沿って延びる多数の細孔12を有するクラッド部11と、これらを被覆するように設けられたサポート部14とを備えたPCF20が製造される。
【0040】
さらに、真空ポンプ23による排気と、窒素ガスの供給とによって、複数のキャピラリ1の外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリ1の内部圧力の制御を工程の進度に応じて行うことにより、製造されるクラッド部11の細孔12の径及び間隔を所定の目標値に近づける。具体的には、線引き加工開始時には複数のキャピラリ1の内部圧力を負圧側に設定し、線引き速度が所定の速度に近づいたら複数のキャピラリ1の内部圧力をやや正圧にし、線引き加工が進むに従い、複数のキャピラリ1の内部圧力を上げていくような制御をする。このとき、キャピラリ1の外部圧力も同時に制御することにより、より精度の高いPCF20を製造することができる。
【0041】
次いで、線径制御ユニット19の線径測定器19aによって線引き直後のPCF20の外径を測定し、線径制御部19bによってその外径の測定値を基に、プリフォーム送り出し装置16のプリフォーム15の送り速度及びキャプスタン19cの回転速度を制御し、PCF20の外径を所定値に調整する。
【0042】
次いで、外径が所定値に調整されたPCF20を巻き取り部21のローラー21b及びダンサーローラー21cを経由させ、同時にダンサーローラー21cによって一定の張力をかけながら、ボビン21aに巻き取る。
【0043】
また、上記実施形態では、供給するガスとして窒素ガスを用いてPCF20を製造したが、特にこれに限定されるものではなく、ヘリウム及びアルゴンのような不活性のガスや、HF、F2、Cl2及びCOのような乾燥性のあるガスや、F2、CF4、CHF3、C2F6、C3F6、C4F8、NF3及びSF6のようなエッチングガスといった機能性のガスでもよい。特に上述の乾燥性のあるガスやエッチングガスといった機能性のガスを用いることにより、線引きと同時にキャピラリ内面の水酸基濃度が低下し、水酸基に起因する伝送損失が低減される。
【0044】
線引き時に複数のキャピラリ1の外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリ1の内部圧力を制御しても、プリフォーム15の送り速度が遅い場合は、プリフォーム15の溶融炉18内での滞留時間が長くなり、キャピラリ1が部分的に膨張し径の変動が大きくなり、限度を超えるとPCF20が断線してしまうことが考えられる。そのため、このような径の変動要因を排除するために、プリフォーム15の送り速度に下限値を設定することが望ましい。
【0045】
以上のようなPCF20の製造方法によれば、複数のキャピラリ1の外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリ1の内部圧力を制御しながら線引きすることになる。これにより、線引き中にPCF20のクラッド部11の細孔12の径及び間隔を自在に調整することができ、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造が調整できる。さらに、クラッド部11の細孔12の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように、複数のキャピラリ1の外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリ1の内部圧力を制御しながら線引きすることにより、PCF20のファイバ長さ方向においてクラッド部11の細孔12の径及び間隔が所定の大きさに揃い安定した内部構造を有するPCF20を製造できる。しかも、圧力を制御により、クラッド部11の細孔12が消失しないように線引き中のキャピラリ1の内部圧力を高めるようにすれば、内部圧力による細孔12を拡大させる力が高温の線引きで大きくなるガラスの表面張力による細孔を縮小させる力を上回ることができ、クラッド部11の細孔12の消失を考慮せずに高温で線引きをすることが可能になり得られるPCF20の強度を保持でき、また、PCF20のクラッド部11の細孔12の径がファイバ長さ方向の途中から異なるPCF20を製造することも可能である。
【0046】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、他の構成のものであってもよい。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、複数のキャピラリの内部圧力を制御しながら線引きすることになるので、線引き中にPCFのクラッド部の細孔の径及び間隔を自在に調整することができ、ファイバ長さ方向に沿ってファイバの内部構造が調整できる。さらに、クラッド部の細孔の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように、複数のキャピラリ外部圧力及び/又は複数のキャピラリ内部圧力を制御しながら線引きすることにより、PCFのファイバ長さ方向に沿ってクラッド部の細孔の径及び間隔が所定の大きさに揃い安定した内部構造を有するPCFを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係るPCFの製造装置の概略構成図である。
【図2】実施形態に係る線引き工程の説明図である。
【図3】実施形態に係る線引き工程に用いる装置の概略構成図である。
【図4】実施形態に係るプリフォームの断面図である。
【図5】実施形態に係るPCFの斜視図である。
【図6】従来の線引き工程の説明図である。
【図7】従来の製造方法によって製造されたPCFのクラッド部の細孔の径及び間隔のそれぞれのファイバ長さ方向の推移を示す図である。
【符号の説明】
1 キャピラリ
1a キャピラリ束
2 サポート管
3 キャピラリ外部圧力制御用チャンバー
4 キャピラリ内部圧力制御用チャンバー
5 圧力モニター
6 開閉弁
6a 排気系配管
7 電子式真空レギュレーター
7a 排気系配管
8 圧力制御装置
9 圧力設定器
10 コアロッド
11 クラッド部
12 細孔
13 コア部
14 サポート部
15 プリフォーム
16 プリフォーム送り出し装置
16a 支柱部
16b 移動部
16c プリフォーム保持部
17 プリフォーム圧力制御ユニット
18 溶融炉
18a ヒーター
19 線径制御ユニット
19a 線径測定器
19b 線径制御部
19c キャプスタン
20 PCF
21 巻き取り部
21a ボビン
21b ローラー
21c ダンサーローラー
22 吸引用チャンバー
100 PCF製造装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a photonic crystal fiber (hereinafter, referred to as “PCF (Photonic Crystal Fiber)”) and a manufacturing apparatus used for the method.
[0002]
[Prior art]
The PCF includes a core portion formed solid or hollow at the center of the fiber, and a cladding portion provided so as to surround the core portion and having a large number of pores extending along the core portion. This PCF transmits light by confining light in a core portion surrounded by a clad portion. The wavelength dispersion of light can be freely controlled by changing the diameter and interval of pores in the clad portion. For this reason, communication in a new wavelength range, which cannot be realized by a conventional optical fiber, becomes possible, and high-speed communication and cost reduction are expected.
[0003]
As a method of manufacturing this PCF, a plurality of capillaries serving as cladding portions are bundled so that capillary holes (pores) form a lattice array in a cross section, and a core rod serving as a solid core portion is positioned at a central axis position. There is a method in which a preform manufactured by arranging or forming a core space serving as a hollow core portion at the center axis position is reduced in diameter by drawing. In general, when a hydroxyl group is formed on the inner surface of the pores of the cladding in the PCF, the hydroxyl group absorbs a specific wavelength of the signal light and causes transmission loss.
[0004]
[0005]
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-211941 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-249335
[Problems to be solved by the invention]
As described above, several methods for reducing the transmission loss of the PCF have been studied. However, a technique of forming a stable internal structure (a structure in which the diameter and the interval of the pores in the clad portion are uniform) in the fiber length direction of the PCF has hardly been established.
[0008]
Next, a drawing step in a conventional method for manufacturing a PCF will be described.
[0009]
FIG. 6 shows a conventional PCF manufacturing apparatus. In this PCF manufacturing apparatus, a suction chamber 22 is attached to the upper end of the
[0010]
FIG. 7 shows the transition of the diameter and the interval of the pores in the clad portion of the PCF manufactured by adjusting the outer diameter of the PCF to 125 μm by the conventional method in the respective fiber length directions. The diameter d of the pores in the clad portion is 1.88 μm when the drawing length is about 6000 m, and then gradually decreases as the drawing progresses, and becomes 0.7 μm when the drawing length is about 44000 m. It is about 40% of the original diameter. On the other hand, the spacing 細孔 of the pores in the cladding portion is 2.7 μm when the drawing length is about 6000 m, but then gradually decreases as the drawing progresses, and becomes 1.89 μm when the drawing length is about 44000 m. The interval is about 70% of the original interval. As described above, even if the outer diameters of the PCFs are uniform, there is a large difference in the pore diameter d and the interval で は between the beginning of drawing and the end of drawing, and the internal structure of the PCF is stable along the fiber length direction. Absent.
[0011]
In addition, when the processing temperature in the drawing step is high, the viscosity of the glass constituting the
[0012]
The cause of the above problem is that the amount of heat applied to the preform changes even if the preform is heated under certain conditions because the remaining amount of the preform gradually decreases with the progress of the drawing process. It is considered to be.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a PCF capable of adjusting the internal structure of a fiber along the fiber length direction and a manufacturing apparatus used therefor, An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a PCF in which the internal structure of a fiber is stable along a length direction and a manufacturing apparatus used for the method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a PCF according to the present invention includes a solid or hollow core portion, and a plurality of pores provided so as to cover the core portion and extending along the core portion so as to surround the core. And a plurality of capillaries serving as a solid core portion and a plurality of capillaries serving as a cladding portion, or forming a core portion serving as a hollow core portion in a support tube. A preform manufacturing step of forming a space and filling a plurality of capillaries serving as a cladding part to manufacture a preform; and a drawing step of heating and stretching the preform and stretching the fiber into a fiber shape. In the step, the external pressure of the plurality of capillaries in the support tube and / or the internal pressure of the plurality of capillaries is controlled.
[0015]
According to the above method, the drawing is performed while controlling the plurality of capillary external pressures and / or the plurality of capillary internal pressures. Thereby, the diameter and interval of the pores in the cladding of the PCF can be freely adjusted during drawing, and the internal structure of the fiber can be adjusted along the fiber length direction. Furthermore, by controlling the pressure as described above, if the internal pressure of the capillary being drawn is increased so that the pores in the clad portion do not disappear, the force for expanding the pores due to the internal pressure is increased by high-temperature drawing. The force of reducing the pores due to the surface tension of the resulting glass can be exceeded, and drawing can be performed at a high temperature without considering the disappearance of the pores in the clad portion. Thereby, it is possible to perform the drawing with a sufficient viscosity of the glass for the drawing, the occurrence of cracks in the fiber is suppressed, and the strength of the PCF can be maintained.
[0016]
In the method for manufacturing a PCF of the present invention, the external pressure of the plurality of capillaries and / or the internal pressure of the plurality of capillaries may be adjusted such that the diameter and the interval of the pores of the formed clad portion are along the fiber length direction. The control may be performed so as to be substantially uniform.
[0017]
According to the above method, the drawing is performed while controlling the plurality of capillary external pressures and / or the plurality of capillary internal pressures such that the diameters and intervals of the pores in the clad portion are substantially uniform along the fiber length direction. Will be. This makes it possible to manufacture a PCF having a stable internal structure in which the diameters and the intervals of the pores of the cladding are uniform to a predetermined size along the fiber length direction of the PCF.
[0018]
In the method for producing a PCF of the present invention, the control of the external pressure of the plurality of capillaries and / or the control of the internal pressure of the plurality of capillaries is selected from the group consisting of exhaust by a vacuum pump and air, helium, argon and nitrogen. The supply of at least one type of gas may be performed.
[0019]
According to the above method, the control of the external pressure of the plurality of capillaries and / or the control of the internal pressure of the plurality of capillaries can be adjusted by a general method.
[0020]
The apparatus for manufacturing a PCF of the present invention forms a core rod and a plurality of capillaries as a solid core portion and a clad portion, or a core portion forming space as a hollow core portion in a support tube and forms a clad portion. A PCF manufacturing apparatus that heats and stretches a preform prepared by filling a plurality of capillaries and stretches the preform into a fiber shape, wherein a capillary external pressure control means for controlling an external pressure of the plurality of capillaries in the support tube, and And / or a capillary internal pressure control means for controlling the internal pressure of the plurality of capillaries.
[0021]
According to the above-described device, it is possible to draw while controlling the pressure outside the plurality of capillaries and / or the pressure inside the plurality of capillaries. Thereby, the diameter and the interval of the pores in the cladding portion of the PCF can be adjusted to predetermined target values during the drawing, and the internal structure of the fiber can be adjusted along the fiber length direction. Furthermore, if a plurality of capillary external pressures and / or a plurality of capillary internal pressures are controlled and drawn so that the diameters and intervals of the pores in the cladding portion become substantially uniform along the fiber length direction, a PCF fiber It is possible to manufacture a PCF having a stable internal structure in which the diameters and the intervals of the pores of the cladding are uniform to a predetermined size along the length direction.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method for manufacturing a PCF according to an embodiment of the present invention and a manufacturing apparatus used for the method will be described. In the following embodiments, a case where the core is solid will be described as an example, but the method for manufacturing a PCF of the present invention can be applied to a case where the core is hollow.
[0023]
FIG. 1 shows a
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
2 and 3 show a preform
[0027]
The preform
[0028]
The capillary external
[0029]
The capillary internal
[0030]
Further, similarly to the configuration of the capillary internal
[0031]
The melting
[0032]
The wire
[0033]
The winding
[0034]
Next, an example of a method of manufacturing the
[0035]
<Preparation process>
A plurality of
[0036]
<Preform manufacturing process>
As shown in FIG. 4, a plurality of
[0037]
<Preform sealing step>
The end face on the side where the end faces of the
[0038]
<Drawing process>
The
[0039]
Next, the lower part of the
[0040]
Further, the manufacturing is performed by controlling the external pressure of the plurality of
[0041]
Next, the outside diameter of the
[0042]
Next, the
[0043]
Further, in the above embodiment, the
[0044]
Even if the external pressure of the plurality of
[0045]
According to the method for manufacturing the
[0046]
Note that the present invention is not limited to this embodiment, and may have another configuration.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the wire is drawn while controlling the external pressure of the plurality of capillaries and / or the internal pressure of the plurality of capillaries. The diameter and spacing of the pores can be freely adjusted, and the internal structure of the fiber can be adjusted along the fiber length direction. Furthermore, the PCF is drawn by controlling a plurality of capillary external pressures and / or a plurality of capillary internal pressures such that the diameter and the interval of the pores in the clad portion are substantially uniform along the fiber length direction. It is possible to manufacture a PCF having a stable internal structure in which the diameters and intervals of the pores of the clad are uniform to predetermined sizes along the fiber length direction.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a PCF manufacturing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a drawing step according to the embodiment.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus used for a drawing step according to the embodiment.
FIG. 4 is a sectional view of a preform according to the embodiment.
FIG. 5 is a perspective view of a PCF according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory view of a conventional drawing step.
FIG. 7 is a diagram showing changes in the diameter and interval of pores in a clad portion of a PCF manufactured by a conventional manufacturing method in the fiber length direction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
21 take-up
Claims (4)
サポート管内に、中実のコア部となるコアロッド及びクラッド部となる複数のキャピラリ、又は、中空のコア部となるコア部形成空間を形成し且つクラッド部となる複数のキャピラリを充填してプリフォームを作製するプリフォーム作製工程と、
上記プリフォームを加熱及び延伸してファイバ状に延伸する線引き工程と、
を備え、
上記線引き工程において、上記サポート管内の上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、該複数のキャピラリの内部圧力を、制御することを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの製造方法。A photonic crystal fiber having a solid or hollow core portion, and a cladding portion provided so as to cover the core portion and having a plurality of pores extending along the core portion formed so as to surround the core portion. The method of manufacturing
In the support tube, a preform is formed by filling a plurality of capillaries which form a core rod and a clad portion serving as a solid core portion or a plurality of capillaries which form a core portion forming space serving as a hollow core portion and serve as a clad portion. A preform producing step of producing
A wire drawing step of heating and stretching the preform and stretching it into a fiber shape,
With
The method of manufacturing a photonic crystal fiber, wherein in the drawing step, an external pressure of the capillaries in the support tube and / or an internal pressure of the capillaries is controlled.
上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、上記複数のキャピラリの内部圧力を、形成されるクラッド部の細孔の径及び間隔がファイバ長さ方向に沿って略均一となるように制御することを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの製造方法。The method for producing a photonic crystal fiber according to claim 1,
Controlling the external pressure of the plurality of capillaries and / or the internal pressure of the plurality of capillaries so that the diameter and interval of the pores of the formed cladding are substantially uniform along the fiber length direction. A method for producing a photonic crystal fiber, comprising:
上記複数のキャピラリの外部圧力、及び/又は、上記複数のキャピラリの内部圧力の制御を、真空ポンプによる排気と、空気、ヘリウム、アルゴン及び窒素からなる群から選択される少なくとも1種類のガスの供給とによって行うことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの製造方法。The method for producing a photonic crystal fiber according to claim 1 or 2,
The control of the external pressure of the plurality of capillaries and / or the control of the internal pressure of the plurality of capillaries is performed by evacuation by a vacuum pump and supply of at least one gas selected from the group consisting of air, helium, argon and nitrogen. And a method for producing a photonic crystal fiber.
サポート管内の複数のキャピラリの外部圧力を制御するキャピラリ外部圧力制御手段、及び/又は、複数のキャピラリの内部圧力を制御するキャピラリ内部圧力制御手段を、備えたことを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの製造装置。In the support tube, a core rod serving as a solid core portion and a plurality of capillaries serving as a cladding portion, or a core portion forming space serving as a hollow core portion was formed and filled with a plurality of capillaries serving as a cladding portion. An apparatus for manufacturing a photonic crystal fiber in which a preform is heated and drawn to be drawn into a fiber shape,
A photonic crystal fiber comprising: a capillary external pressure control means for controlling the external pressure of a plurality of capillaries in a support tube; and / or a capillary internal pressure control means for controlling an internal pressure of a plurality of capillaries. manufacturing device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003028730A JP2004238246A (en) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003028730A JP2004238246A (en) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004238246A true JP2004238246A (en) | 2004-08-26 |
Family
ID=32956114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003028730A Pending JP2004238246A (en) | 2003-02-05 | 2003-02-05 | Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004238246A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007072251A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Fujikura Ltd | Optical fiber and manufacturing method therefor |
JP2008310034A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing holey fiber and holey fiber |
JP2011158619A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing photonic band gap fiber and the photonic band gap fiber |
JP2012036051A (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Hollow-structured optical fiber, and connector for pressure impression/reduction |
WO2012028152A1 (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nkt Photonics A/S | Tapered optical fiber for supercontinuum generation |
CN102815864A (en) * | 2012-09-21 | 2012-12-12 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | Preparation method of photonic crystal optical fiber |
CN104749692A (en) * | 2015-03-18 | 2015-07-01 | 中国建筑材料科学研究总院 | Parallel light filter and preparation method thereof |
CN106495464A (en) * | 2016-10-27 | 2017-03-15 | 北京航空航天大学 | A kind of air pressure control method drawn for photon band-gap optical fiber and device |
CN115784602A (en) * | 2022-12-08 | 2023-03-14 | 锐光信通科技有限公司 | Preparation method of quartz-based image transmission optical fiber and quartz-based image transmission optical fiber |
-
2003
- 2003-02-05 JP JP2003028730A patent/JP2004238246A/en active Pending
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4541264B2 (en) * | 2005-09-08 | 2010-09-08 | 株式会社フジクラ | Optical fiber preform manufacturing method and optical fiber manufacturing method |
JP2007072251A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-22 | Fujikura Ltd | Optical fiber and manufacturing method therefor |
US8196435B2 (en) | 2007-06-14 | 2012-06-12 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Holey fiber and method of manufacturing the same |
JP2008310034A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing holey fiber and holey fiber |
JP2011158619A (en) * | 2010-01-29 | 2011-08-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing photonic band gap fiber and the photonic band gap fiber |
US8554038B2 (en) | 2010-01-29 | 2013-10-08 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Manufacturing method of photonic band gap fiber and photonic band gap fiber |
JP2012036051A (en) * | 2010-08-09 | 2012-02-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Hollow-structured optical fiber, and connector for pressure impression/reduction |
WO2012028152A1 (en) * | 2010-08-30 | 2012-03-08 | Nkt Photonics A/S | Tapered optical fiber for supercontinuum generation |
CN103189766A (en) * | 2010-08-30 | 2013-07-03 | Nkt光子学有限公司 | Tapered optical fiber for supercontinuum generation |
US8977087B2 (en) | 2010-08-30 | 2015-03-10 | Nkt Photonics A/S | Tapered optical fiber for supercontinuum generation |
CN102815864A (en) * | 2012-09-21 | 2012-12-12 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | Preparation method of photonic crystal optical fiber |
CN102815864B (en) * | 2012-09-21 | 2015-01-07 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | Preparation method of photonic crystal optical fiber |
CN104749692A (en) * | 2015-03-18 | 2015-07-01 | 中国建筑材料科学研究总院 | Parallel light filter and preparation method thereof |
CN106495464A (en) * | 2016-10-27 | 2017-03-15 | 北京航空航天大学 | A kind of air pressure control method drawn for photon band-gap optical fiber and device |
CN115784602A (en) * | 2022-12-08 | 2023-03-14 | 锐光信通科技有限公司 | Preparation method of quartz-based image transmission optical fiber and quartz-based image transmission optical fiber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6705126B2 (en) | Method for fabricating holey optical fiber | |
CN111977957B (en) | Gas pressure maintaining regulation and control device, microstructure optical fiber and preparation method of microstructure optical fiber | |
JP4220261B2 (en) | Photonic crystal fiber manufacturing method | |
JP2009515217A (en) | Microstructured optical fiber and manufacturing method thereof | |
JP2009528248A (en) | How to enable dual pressure control in fiber preforms during fiber production | |
JP2004238246A (en) | Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor | |
EP1456140B1 (en) | Process for manufacturing a micro-structured optical fibre | |
WO2008140767A1 (en) | Method to produce microstructured optical fibers comprising voids | |
JP4476900B2 (en) | Photonic crystal fiber preform manufacturing method | |
CN107848865B (en) | Method for manufacturing preform for optical fiber having low attenuation loss | |
JP3556908B2 (en) | Manufacturing method of photonic crystal fiber | |
WO2020186696A1 (en) | Photonic crystal optical fiber and manufacturing method therefor | |
JP2004307250A (en) | Optical fiber and method of manufacture the same | |
KR100730639B1 (en) | Rod-shaped preform for manufacturing an optical fibre and methods of producing the preform and the fibre | |
JP4245889B2 (en) | Optical fiber preform manufacturing method | |
JP2004102281A (en) | Photonic crystal fiber and method for manufacturing the same | |
EP1935858B1 (en) | Method for manufacturing an optical fiber preform with improved air/glass interface structure | |
CN111977958B (en) | Panda-shaped micro-structure optical fiber with oval core filled with silver wires and preparation method thereof | |
JP4172440B2 (en) | Optical fiber manufacturing method | |
JP3836731B2 (en) | Manufacturing method of polarization maintaining photonic crystal fiber | |
JP3872796B2 (en) | Photonic crystal fiber manufacturing method | |
JP2004091304A (en) | Aligning method for optical fiber preform | |
JP4373250B2 (en) | Optical fiber manufacturing method | |
JP2004256374A (en) | Method for manufacturing optical fiber | |
JP2004264536A (en) | Method for manufacturing side-tunnel type polarization preserving optical fiber and side-tunnel type polarization preserving optical fiber |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080728 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080805 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081202 |