JP2006089317A - Glass preform, method for producing the same, and optical waveguide material - Google Patents

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  • Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To apply suitable processings in making a glass preform used to be drawn into an optical waveguide material usable in fiber amplifiers and fiber lasers to avoid problems such as quality deterioration in such optical waveguide material, which leads to power loss of input light from a source and output decrease. <P>SOLUTION: The entire constituent elements of a glass preform 5, i.e., an outer glass pipe 1, a plurality of glass capillaries 3 which form a clad, and at least one glass rod 2 or glass capillary 3 which forms a core doped with a dopant are fused with each other with accompanied thermal deformation, and the periphery 5x is ground or polished. Desirably, the grinding or the polishing is performed by using the glass rod 2 or glass capillary 3 which forms the core as a reference. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガラスプリフォーム及びその製造方法並びに光導波材料に係り、詳しくは、ガラスプリフォーム及びこれから得られる光導波材料の外周部の形態や性状を良好にするための技術に関する。   The present invention relates to a glass preform, a method for manufacturing the same, and an optical waveguide material, and more particularly to a technique for improving the shape and properties of the outer periphery of the glass preform and the optical waveguide material obtained therefrom.

周知のように、フォトニッククリスタルファイバ、ホーリーファイバ、フォトニックバンドギャップファイバ等の光導波材料は、軸心上に配置されるコア部と該コア部を囲繞するクラッド部とからなり、ファイバ形状もしくはロッド形状を呈している(例えば、下記の特許文献1参照)。この場合、光導波材料のコア部は、無空孔状態または空孔を有する状態として形成されるのに対して、クラッド部は、主媒質と複数の空孔とから形成される。そして、クラッド部の複数の空孔は、光導波方向と平行に配列され、且つ軸心と直交する断面において周期的もしくはランダムに配列される。この種の光導波材料は、優れた光伝播特性を有することから、将来の光通信システムにおいて、重要な材料として注目されている。   As is well known, an optical waveguide material such as a photonic crystal fiber, a holey fiber, or a photonic bandgap fiber is composed of a core portion disposed on an axis and a cladding portion surrounding the core portion, and has a fiber shape or It has a rod shape (see, for example, Patent Document 1 below). In this case, the core portion of the optical waveguide material is formed as a non-voided state or a state having holes, whereas the cladding portion is formed of the main medium and a plurality of holes. The plurality of holes in the cladding portion are arranged in parallel with the optical waveguide direction, and are arranged periodically or randomly in a cross section orthogonal to the axis. This type of optical waveguide material has attracted attention as an important material in future optical communication systems because it has excellent light propagation characteristics.

特に、コア部にエルビウム等のドーパント材がドープされた光導波材料は、光増幅作用あるいは非線形光学効果を高めることができるため、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用することが提案されあるいは実用化が図られている(例えば、下記の特許文献1及び特許文献2参照)。   In particular, an optical waveguide material in which a core material is doped with a dopant material such as erbium can enhance the optical amplification function or the nonlinear optical effect, so that it is proposed to be used for a fiber amplifier or a fiber laser or is put to practical use. (For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2 below).

一方、この種の光導波材料の製造方法としては、複数本のガラスキャピラリを束ねて線引きする方法が主流であり、詳述すると、この製造方法によれば、複数本の円筒状のガラスキャピラリを束ねて線引きする際に、その線引き時の加熱により複数本のガラスキャピラリを変形させ、これにより各ガラスキャピラリの相互間に生じる空隙を小さくすることが行なわれている。しかしながら、この製造方法では、各ガラスキャピラリの相互間における空隙を確実になくすことが困難である。そして、この空隙が線引き後も残存すると、光導波材料の製品としての性能が著しく低下したり、或いは全く機能しなくなるため、重要な問題となる。   On the other hand, as a method of manufacturing this type of optical waveguide material, a method of drawing a bundle of a plurality of glass capillaries is the mainstream. More specifically, according to this manufacturing method, a plurality of cylindrical glass capillaries are formed. When bundling and drawing, a plurality of glass capillaries are deformed by heating at the time of drawing, thereby reducing gaps generated between the glass capillaries. However, with this manufacturing method, it is difficult to reliably eliminate gaps between the glass capillaries. If these voids remain even after drawing, the performance of the optical waveguide material as a product is remarkably deteriorated or does not function at all, which is an important problem.

この場合において、コア部にドーパント材がドープされた光導波材料を対象としたものではないが、上記の空隙が残存するという問題に対処するものとして、下記の特許文献3によれば、光導波材料を線引き成形する前段階として、ガラス外筒管内に、コア部を形成すべきガラスロッドと、クラッド部を形成すべき複数本のガラスキャピラリとを配列させ、ガラス外筒管内を減圧状態に維持して加熱することにより、全てを相互に融着一体化してなるガラスプリフォームを製造する方法が開示されている。このような製造方法によれば、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリの全ての相互間に空隙が生じないようにすることが可能となる。   In this case, the optical waveguide material in which the core portion is doped with the dopant material is not intended. However, according to Patent Document 3 below, the optical waveguide is used to deal with the problem that the gap remains. As a pre-stage of drawing the material, a glass rod to form the core and a plurality of glass capillaries to form the cladding are arranged in the glass outer tube, and the inside of the glass outer tube is maintained in a reduced pressure state. And a method for manufacturing a glass preform in which all are fused and integrated with each other by heating. According to such a manufacturing method, it is possible to prevent a gap from being generated between all of the glass rod and each glass capillary.

特表2002−506533号公報JP 2002-506533 A 特開2002−55239号公報JP 2002-55239 A 特開2004−43286号公報JP 2004-43286 A

ところで、上記の特許文献3に開示された製造方法は、コア部にドーパント材がドープされない光導波材料の線引き成形を行なう前段階で、減圧及び加熱を有効利用して、ガラス外筒管、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリが相互に融着されてなるガラスプリフォームを作製するものであるが、コア部にドーパント材がドープされた光導波材料の母材となるガラスプリフォームを、これと同様の製造方法によって適切に作製できるか否かは、未だ明確とされていないのが実情である。すなわち、ガラスプリフォームにおけるコア部を形成すべきガラスロッドにドーパント材がドープされていると、そのガラスロッドと各ガラスキャピラリとの融着状態が、ガラスロッドにドーパント材がドープされていない場合と比較して相違すると解され、このため良好な融着状態を得られなくなる場合があると考えられる。このような事項等が原因となって、ガラス外筒管、ガラスロッド及び各ガラスキャピラリが全て相互に融着されてなるガラスプリフォームとして、ドーパント材がドープされたガラスロッドを使用してなるものは、作製し難いと推認することができる。   By the way, the manufacturing method disclosed in Patent Document 3 described above is a pre-stage of drawing an optical waveguide material in which the core material is not doped with a dopant material. A glass preform is produced by fusing rods and glass capillaries to each other. A glass preform that is the base material of an optical waveguide material doped with a dopant material in the core is the same as this. Whether or not it can be appropriately produced by the manufacturing method is still unclear. That is, when the dopant material is doped in the glass rod that should form the core part in the glass preform, the fused state between the glass rod and each glass capillary is the case where the dopant material is not doped in the glass rod It is understood that they are different from each other, and it is considered that there is a case where a good fusion state cannot be obtained. Due to such matters, a glass rod doped with a dopant material is used as a glass preform in which a glass outer tube, a glass rod, and glass capillaries are all fused together. Can be inferred to be difficult to produce.

これに対して、仮にドーパント材がドープされたガラスロッドを用いて上記の製造方法により上述の場合と同様の融着状態を有するガラスプリフォームが得られるとしても、以下に示すような根本的な問題を招くことになる。   On the other hand, even if a glass preform having a fused state similar to that described above is obtained by the above manufacturing method using a glass rod doped with a dopant material, the fundamental as shown below. It will cause problems.

すなわち、上記の特許文献3に開示されたガラスプリフォームのように、ガラス外筒管内を減圧し且つ加熱によりガラスロッド及び各ガラスキャピラリの全ての相互間に空隙が生じない構成とした場合には、空隙を埋めるためにガラスキャピラリの外形が変形したり、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形するという不具合が生じる。したがって、このような手法では、ガラスプリフォームの外周面が真円でなくなるばかりでなく、図5に示すように、ガラスプリフォーム50の外周面50xが波打った形状になり(同図に符号A1で示す拡大部参照)、外径精度が悪化するという問題を招く。   That is, as in the glass preform disclosed in Patent Document 3 above, when the inside of the glass outer tube is depressurized and heated to have a configuration in which no gap is generated between all of the glass rod and each glass capillary. In other words, the outer shape of the glass capillary is deformed to fill the gap, and the outer peripheral surface of the glass preform is contracted and deformed unevenly in the radial direction. Therefore, in such a method, not only the outer peripheral surface of the glass preform is not a perfect circle but also the outer peripheral surface 50x of the glass preform 50 has a wavy shape as shown in FIG. A reference is made to the enlarged part shown by A1, and the outer diameter precision deteriorates.

そして、このようなガラスプリフォームをそのまま線引き成形していたのでは、光導波材料の外周面の真円度に狂いが生じて例えば楕円になる等のように、外周面の径方向寸法が一様に定まらなくなると共に、その外周面の平滑性が阻害されて外径精度が悪化し、ファイバ増幅器やファイバレーザ等に適正に使用し得る高精度な光導波材料の作製が困難となる。しかも、この種の光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じたり、或いは円滑な嵌め合わせが困難になるなどして、接続損失あるいは導波損失が不当に大きくなることから、これをファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワーの損失を招き、結果的には出力もそれに応じて小さくなるという不具合を招くおそれがある。   Then, if such a glass preform is drawn as it is, the circularity of the outer peripheral surface of the optical waveguide material is deviated and the radial dimension of the outer peripheral surface is uniform, for example, becomes an ellipse. In addition, the smoothness of the outer peripheral surface is hindered and the accuracy of the outer diameter deteriorates, making it difficult to produce a highly accurate optical waveguide material that can be used appropriately for fiber amplifiers, fiber lasers, and the like. In addition, when this type of optical waveguide material is fitted to a connection component on the basis of the outer diameter and connected to another component, etc., the fitting between the connection component and the optical waveguide material may be rattled or smoothly fitted. Therefore, if this is used for a fiber amplifier or fiber laser, the loss of input optical power from the source will be caused. May cause a problem that the output is reduced accordingly.

尚、以上のような問題は、ガラス外筒管に対する減圧及び加熱を伴わせてガラスプリフォームを作製した後に線引き成形する場合のみならず、単に複数本のガラスキャピラリ等を束ねて線引き成形する場合においても、各ガラスキャピラリ相互間の空隙が小さくなっていくこと等に起因して、同様に生じ得るものである。   The above problems are not only when drawing glass preforms with reduced pressure and heating to the glass outer tube, but also when drawing only a bundle of glass capillaries. However, the gap between the glass capillaries may be caused in the same manner, for example.

本発明は、光導波材料の線引き成形の前段階で作製されるガラスプリフォームが、線引き成形後の光導波材料、特にファイバ増幅器やファイバレーザなどに使用可能な光導波材料の外径精度等に悪影響を及ぼすことに着目してなされたものであり、ガラスプリフォームの作製時に適切な加工を施すことによって、光導波材料の品質低下ひいてはソースからの入力光パワー損失及び出力低下等の問題を未然に防止することを技術的課題とする。   In the present invention, the glass preform produced in the pre-stage of drawing of the optical waveguide material is used for the optical waveguide material after drawing, particularly the outer diameter accuracy of the optical waveguide material that can be used for fiber amplifiers and fiber lasers. It was made by paying attention to adverse effects, and by applying appropriate processing during the production of glass preforms, problems such as the deterioration of the quality of the optical waveguide material and the loss of input optical power from the source and the reduction of the output have occurred in advance. It is a technical problem to prevent it.

上記技術的課題を解決するために創案された本発明は、クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームにおいて、前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリにドーパント材がドープされると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、変形を伴って全てが相互に融着され、且つその外周部が研削または研磨されていることを特徴とするものである。   The present invention created in order to solve the above technical problem is used for drawing an optical waveguide material having a clad part and a core part, and a plurality of pieces forming a clad part in an inner hole of a glass outer tube. The glass capillary is filled with at least one glass rod or glass capillary forming the core portion, and the glass capillary holes are periodically arranged in a cross section perpendicular to the axis. In the reforming, at least one glass rod or glass capillary forming the core portion is doped with a dopant material, and the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or Glass capillaries are all fused together with deformation, and the outer periphery is ground or polished It is an feature.

この場合、上記の「ガラスロッド」としては、中実で無空孔のものが用いられ、また上記の「ガラスキャピラリ」としては、空孔を有する中空のものが用いられる。したがって、コア部を形成するのがガラスロッドである場合には、光導波材料として、コア部が無空孔状態のフォトニッククリスタルファイバやホーリーファイバ等が作製されるのに対して、コア部を形成するのがガラスキャピラリである場合には、光導波材料として、コア部が空孔を有するフォトニックバンドギャップファイバ等が作製される。また、上記の「クラッド部を形成するガラスキャピラリ」とは、ガラスプリフォームにおけるクラッド部に相当する部分を形成するガラスキャピラリを意味し、上記の「コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリ」とは、ガラスプリフォームにおけるコア部に相当する部分を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを意味する。更に、上記の「全てが相互に融着され」とは、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリ同士、及びこれらとコア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとの相互間、並びにこれらとガラス外筒管との相互間が、軟化することによって互いにつき合った状態とされていることを意味し、これらの各構成要素の全てが相互に全面で融着されている場合のみならず、各構成要素の全てが一部の面(または一部の面や全面)で融着されている場合をも含む。   In this case, as the “glass rod”, a solid and non-porous one is used, and as the “glass capillary”, a hollow one having a hole is used. Therefore, when the glass rod is used to form the core portion, a photonic crystal fiber, holey fiber, or the like in which the core portion is non-porous is manufactured as an optical waveguide material. When a glass capillary is formed, a photonic bandgap fiber or the like having a hole in the core is produced as an optical waveguide material. In addition, the above-mentioned “glass capillary forming the cladding part” means a glass capillary forming a part corresponding to the cladding part in the glass preform, and the above “glass rod or glass capillary forming the core part” Means a glass rod or a glass capillary forming a portion corresponding to the core portion in the glass preform. Furthermore, the above-mentioned "all are mutually fused" means that between a plurality of glass capillaries forming a clad part and at least one glass rod or glass capillary forming a core part thereof, This means that the glass outer tube and the glass outer tube are in contact with each other by softening, and only when all these components are fused together. In addition, the case where all of the constituent elements are fused on a part of the surface (or part of the surface or the entire surface) is also included.

このような構成によれば、ドーパント材がドープされたコア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリと、ガラス外筒管と、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリとからなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されてなるガラスプリフォームを、線引き成形の前段階で得ることが実現し、後述するように簡素な線引き成形により、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められた光導波材料を得ることができ、ファイバ増幅器やファイバレーザに有効利用することが可能となる。この場合、ドーパント材として、ネオジウム、エルビウム、イッテルビウムなどの希土類元素を用いれば、光導波材料にレーザ発振等の機能が付与されるという利点を享受できる。また、光導波材料のコア部の径を、10〜100μm程度に大きくすれば、ハイパワーのレーザを発振できるという利点が得られる。更に、光導波材料のクラッド部が、Endless single-mode導波を可能とする構造であれば、つまり各ガラスキャピラリの空孔が線引き成形により細径とされた各空孔間の距離をΛ、空孔径をdとした場合に、d/Λ≦0.43を満たすクラッド構造であれば、発振されるレーザが乱れのないシングルモードの光になるという利点を享受できる。   According to such a configuration, each component composed of a glass rod or glass capillary forming a core portion doped with a dopant material, a glass outer tube, and a plurality of glass capillaries forming a cladding portion, It was realized that glass preforms that were all fused together with deformation were obtained in the previous stage of drawing, and light amplification or nonlinear optical effect was enhanced by simple drawing as described later. An optical waveguide material can be obtained and can be effectively used for a fiber amplifier or a fiber laser. In this case, if a rare earth element such as neodymium, erbium, or ytterbium is used as the dopant material, it is possible to enjoy the advantage that functions such as laser oscillation are imparted to the optical waveguide material. Further, if the diameter of the core portion of the optical waveguide material is increased to about 10 to 100 μm, there is an advantage that a high power laser can be oscillated. Further, if the clad portion of the optical waveguide material has a structure that allows endless single-mode waveguide, that is, the distance between the holes in which the holes of each glass capillary are made thin by drawing is Λ, When the hole diameter is d, a clad structure satisfying d / Λ ≦ 0.43 can enjoy the advantage that the oscillated laser becomes single-mode light without disturbance.

特に、上記の構成によれば、ガラス外筒管やガラスキャピラリ等の各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されることに起因して、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度の悪化を招く条件が揃っていても、このガラスプリフォームの外周部には、研削または研磨が施されているため、光導波材料の品質低下ひいてはソースからの入力光パワー損失及び出力低下等の問題を未然に防止することができる。すなわち、変形を伴う融着を行なうことのみによって、このガラスプリフォームの外周面に生じていた径方向に不均一な収縮変形や、真円度の狂い、更には波打ち形状等は、研削または研磨によって修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。そして、このように優れた外径精度を有するガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面(ガラスプリフォームと略相似形の外周面)を有することになる。したがって、この光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じ難くなり、しかも円滑に嵌め合わせを行なうことが可能となり、接続損失あるいは導波損失等の低減が図られると共に、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合に、ソースからの入力光パワーの損失を抑制でき、出力低下等の問題が生じ難くなる。更に、ガラスプリフォームの外周部を研削または研磨することにより、未研削または未研磨の場合に比してその外周面の表面粗さ(例えば十点平均粗さRz)を小さくして鏡面とすることができるため、線引き成形時の加熱による外周面でのクラックの発生を抑制できると共に、外周面における失透物等の異物の発生が低減される。   In particular, according to the above configuration, the outer peripheral surface of the glass preform is in the radial direction due to the fact that each component such as the glass outer tube and the glass capillary are all fused together with deformation. Even if the outer diameter of the glass preform is unevenly deformed and the outer peripheral surface is not a perfect circle or has a wavy shape, the outer diameter accuracy of the glass preform is reduced. Since grinding or polishing is performed, it is possible to prevent problems such as a decrease in the quality of the optical waveguide material, and hence a loss of input optical power from the source and a decrease in output. That is, only by performing fusion accompanied by deformation, radial shrinkage deformation, roundness deviation, and wavy shape, etc. that occurred on the outer peripheral surface of this glass preform are ground or polished. Thus, it is possible to obtain a perfect circular outer peripheral surface which is corrected and smooth and has no variation. An optical waveguide material obtained by drawing a glass preform having an excellent outer diameter accuracy as described above is also necessarily a smooth and perfectly round outer peripheral surface (substantially similar to a glass preform). Outer peripheral surface). Therefore, when this optical waveguide material is fitted to a connection component on the basis of the outer diameter and connected to other components, the fitting between the connection component and the optical waveguide material is less likely to occur, and the fitting is performed smoothly. It is possible to reduce the connection loss or waveguide loss, and when this optical waveguide material is used for fiber amplifiers and fiber lasers, the loss of input optical power from the source can be suppressed and the output is reduced. Such problems are less likely to occur. Further, by grinding or polishing the outer peripheral portion of the glass preform, the surface roughness (for example, the ten-point average roughness Rz) of the outer peripheral surface is made smaller than that of the unground or unpolished surface to obtain a mirror surface. Therefore, the generation of cracks on the outer peripheral surface due to heating during drawing can be suppressed, and the generation of foreign matters such as devitrified materials on the outer peripheral surface can be reduced.

この場合、上記のガラスキャピラリ及びガラスロッドが、多成分系ガラス、好ましくは硼珪酸ガラスやソーダライムガラスからなると、ガラスプリフォームの成形や光導波材料の線引き成形を低温で行なうことができ、成形設備の熱による劣化が低減され、あるいは簡易な成形設備による製造が可能となり、成形に要するコストの低廉化が図られる。加えて、一般的な製造方法であるダンナー法やダウンドロー法を採用することができるため、様々な形態のガラスプリフォームを容易にあるいは安価に製造することができると共に、このように様々な形態のガラスプリフォームを容易に得ることが可能であるため、空孔の周期的な配列の制御を低温で容易に行なうことができ、これにより光導波材料の非線形光学効果、分散等の特性の制御を容易に行なうことが可能となる。   In this case, when the glass capillary and the glass rod are made of multicomponent glass, preferably borosilicate glass or soda lime glass, glass preform molding or optical waveguide material drawing molding can be performed at low temperature. Deterioration due to heat of the equipment is reduced, or manufacture with simple molding equipment is possible, and the cost required for molding can be reduced. In addition, since the Danner method and the downdraw method, which are general manufacturing methods, can be adopted, various forms of glass preforms can be easily or inexpensively manufactured, and thus various forms can be obtained. The glass preform can be easily obtained, so the periodic arrangement of the holes can be easily controlled at low temperature, thereby controlling the nonlinear optical effect and dispersion characteristics of the optical waveguide material. Can be easily performed.

上記の構成において、ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、全ての相互間に空隙を有していないことが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or glass capillary do not have any gaps therebetween.

このようにすれば、ガラスプリフォームには、ガラスキャピラリであった構成部分の空孔のみが周期的に配列され、その他の部位には空隙が何ら存在しない状態となることから、線引き成形後の光導波材料にも当然の事ながら、ガラスキャピラリの構成部分の空孔であった部位のみが細径の空孔となって周期的に配列され、その他の空隙(インタースティシャルサイト)は全く存在しなくなる。したがって、光導波材料における光伝播特性等の性能の向上等が期待でき、優れた機能を発揮し得る光導波材料を提供することが可能となる。しかも、ガラスプリフォームの段階で、各ガラスキャピラリの相互間に空隙が存在していなければ、線引き成形時の加熱温度を低く抑えても、インタースティシャルサイトが存在しない光導波材料を得ることができるため、線引き成形の容易化あるいは成形設備の簡易化等を図ることが可能となる。   In this way, in the glass preform, only the vacancies of the constituent parts that were glass capillaries are periodically arranged, and there are no voids in other parts. As a matter of course, in the optical waveguide material, only the portion of the glass capillary component that was a hole is periodically arranged as a narrow hole, and other voids (interstitial sites) are present. No longer. Therefore, improvement in performance such as light propagation characteristics in the optical waveguide material can be expected, and an optical waveguide material capable of exhibiting excellent functions can be provided. Moreover, if there are no gaps between the glass capillaries at the glass preform stage, an optical waveguide material having no interstitial site can be obtained even if the heating temperature during drawing is kept low. Therefore, it is possible to facilitate drawing molding or simplify molding equipment.

上記の構成において、コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記外周部が研削または研磨されていることが好ましい。   Said structure WHEREIN: It is preferable that the said outer peripheral part is ground or grind | polished on the basis of the glass rod or glass capillary which forms a core part.

このようにすれば、ガラスプリフォームひいては光導波材料のコア部を、確実に径方向中心に位置させることができるため、優れた同心度を確保することができ、上述の外径精度及び真円度の向上と相俟って、光導波材料を外径基準で他部品と接続する場合に、接続面での両者の心ズレを抑制することができると共に、接続損失ないしは導波損失を可及的に低減することが可能となる。更に、これに伴って、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワーの損失及び出力の低下等の不具合を、より一層的確に回避することが可能となる、   In this way, the glass preform and thus the core portion of the optical waveguide material can be surely positioned at the center in the radial direction, so that excellent concentricity can be secured, and the above-mentioned outer diameter accuracy and roundness can be ensured. When the optical waveguide material is connected to other parts on the basis of the outer diameter, it is possible to suppress the misalignment of both at the connection surface and to minimize the connection loss or waveguide loss. Can be reduced. In addition, when this optical waveguide material is used for fiber amplifiers and fiber lasers, it is possible to more accurately avoid problems such as loss of input optical power from the source and reduction in output. Become

この場合において、ガラスキャピラリは、少なくとも一端が封止されていてもよく、また少なくとも一端が開放されていてもよい。   In this case, at least one end of the glass capillary may be sealed, and at least one end may be opened.

すなわち、ガラスプリフォームを線引き成形する際には、線引き成形前にガラスキャピラリの先端(下端)が仮に開放されていても、線引き成形時にそのガラスキャピラリの先端は封止される。したがって、上記一方の例のようにガラスキャピラリの少なくとも一端が封止されている場合には、その封止されている側を後端(上端)とし、且つ他方側を先端として線引き成形すれば、ガラスキャピラリの空孔内に気体が閉じ込められて逃げることができなくなるため、空孔のサイズや空孔の断面形状が大気圧の影響を受け難くなると共に、線引き成形に伴って空孔が径方向に潰れる等の不具合が生じなくなる。これに対して、上記他方の例のようにガラスキャピラリの少なくとも一端が開放されている場合には、その開放されている側を後端とし、且つ他方側を先端として線引き成形すれば、後端の開放部を通じてガラスキャピラリの空孔内の圧力を変化させること(加圧または減圧すること)により、空孔の径を所望の大きさに調整することが可能となる。   That is, when the glass preform is drawn, even if the tip (lower end) of the glass capillary is open before drawing, the tip of the glass capillary is sealed at the time of drawing. Therefore, when at least one end of the glass capillary is sealed as in the above one example, if the sealed side is the rear end (upper end) and the other side is the leading end, Since the gas is trapped in the glass capillary holes and cannot escape, the size of the holes and the cross-sectional shape of the holes are not easily affected by atmospheric pressure. Inconveniences such as crushing will not occur. On the other hand, when at least one end of the glass capillary is open as in the other example above, if the open side is the rear end and the other side is the front end, the rear end By changing the pressure in the pores of the glass capillary through the open portion (pressurization or depressurization), the pore diameter can be adjusted to a desired size.

上記技術的課題を解決するために創案された本発明に係る方法は、クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームの製造方法において、前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとして、ドーパント材がドープされてなるものを用いると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、加熱により変形を伴わせて全てを相互に融着する融着工程と、該融着工程の実行後にその外周部を研削または研磨する研磨工程とを含むことを特徴とするものである。   The method according to the present invention, which was created to solve the above technical problem, is used for drawing an optical waveguide material having a cladding portion and a core portion, and the cladding portion is formed in the inner hole of the glass outer tube. A plurality of glass capillaries to be filled with at least one glass rod or glass capillary forming a core portion, and glass capillary vacancies are periodically arranged in a cross section perpendicular to the axis. In the manufacturing method of a glass preform to be formed, at least one glass rod or glass capillary forming the core portion is made of a dopant material doped, and the glass outer tube and the plurality of glasses All of the capillary and the at least one glass rod or glass capillary are mutually deformed by heating. A fusion step of wearing and is characterized in that it comprises a polishing step of grinding or polishing the outer circumferential portion after the execution of said fusing step.

このような方法によれば、ドーパント材がドープされたガラスロッドまたはガラスキャピラリがコア部を形成するために用いられることから、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められ且つファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能な光導波材料の母材となるガラスプリフォームが、線引き成形を行なう前段階で融着により一体化されたガラス成形体として得られることになる。そして、融着工程の実行により、ガラス外筒管及び複数本のガラスキャピラリ等からなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されることに起因して、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度が悪化していても、研磨工程で、このガラスプリフォームの外周部に研削または研磨が施されることにより、これらの不備な形状が修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。したがって、このように優れた外径精度を有するガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面(ガラスプリフォームと略相似形の外周面)を有することになると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能となる。そして、これらに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。   According to such a method, since the glass rod or glass capillary doped with the dopant material is used to form the core portion, the optical amplification effect or the nonlinear optical effect is enhanced, and it is suitable for the fiber amplifier and the fiber laser. Thus, a glass preform that is a base material for the optical waveguide material that can be used for the above-mentioned process is obtained as a glass molded body integrated by fusion at the stage prior to drawing. Then, the outer peripheral surface of the glass preform is caused by the fact that each component composed of the glass outer tube and the plurality of glass capillaries is fused together with deformation by executing the fusion process. Even if the outer diameter accuracy deteriorates due to non-uniform shrinkage deformation in the radial direction and the outer peripheral surface is not a perfect circle or becomes a wavy shape, By grinding or polishing the outer peripheral portion, these deficient shapes are corrected, and it becomes possible to obtain a perfect circular outer peripheral surface that is smooth and free from variations. Therefore, an optical waveguide material obtained by drawing a glass preform having such an excellent outer diameter accuracy is also necessarily a smooth and round outer peripheral surface (substantially similar to a glass preform). Of the outer peripheral surface) and can be suitably used for fiber amplifiers and fiber lasers. And about the structure corresponding to these, the effect similar to the matter already stated can be enjoyed.

上記の方法において、融着工程で、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、全ての相互間に空隙を有しないようにすることが好ましい。   In the above method, in the fusing step, the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or glass capillary are all made to have no gap. It is preferable.

このようにすれば、融着工程の実行により、ガラスプリフォームには、ガラスキャピラリであった構成部分の空孔のみが周期的に配列され、その他の部位には空隙が何ら存在しない状態となる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。   In this way, by performing the fusion process, only the vacancies of the constituent parts that were glass capillaries are periodically arranged in the glass preform, and there are no voids in other parts. . And about the structure corresponding to this, the effect similar to the matter already stated can be enjoyed.

この場合、融着工程では、底部が封止されたガラス外筒管内に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを配列し、ガラス外筒管内を減圧状態に維持しつつガラス外筒管を加熱することが好ましい。このようにすれば、ガラスキャピラリやガラスロッドの外周面の軸直角断面形状(軸心と直交する断面形状)が円形であっても、ガラスキャピラリとガラスロッドとが相互に、及び各ガラスキャピラリ同士が相互に、変形を伴って融着することによって、ガラスキャピラリとガラスロッドとの相互間、及び各ガラスキャピラリの相互間に、空隙がなくなると同時に、融着前に各ガラスキャピラリが整列した状態で配置されていなくても、これらのガラスキャピラリが最も安定した密接状態に自動的に修正配列され、軸直角断面において規則性の高い周期的配列構造を有するガラスプリフォームが容易に得られることになる。   In this case, in the fusing step, a plurality of glass capillaries forming a cladding portion and at least one glass rod or glass capillary forming a core portion are arranged in a glass outer tube having a sealed bottom portion. It is preferable to heat the glass outer tube while maintaining the inside of the glass outer tube in a reduced pressure state. In this way, even if the cross-sectional shape perpendicular to the axis (cross-sectional shape perpendicular to the axis) of the outer peripheral surface of the glass capillary or glass rod is circular, the glass capillary and the glass rod are mutually connected, and each glass capillary is When the glass capillaries are fused together with deformation, there is no gap between the glass capillaries and the glass rods and between the glass capillaries. At the same time, the glass capillaries are aligned before fusing. These glass capillaries are automatically arranged in the most stable and intimate state even if they are not arranged at the same position, and a glass preform having a periodic arrangement structure with a high regularity in the cross section perpendicular to the axis can be easily obtained. Become.

上記の方法において、融着工程の実行後に、少なくとも一端部を軸心と直交する方向に切断する切断工程を実行し、その後に前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記研磨工程を実行することが好ましい。   In the above method, after the fusion process is performed, a cutting process is performed in which at least one end is cut in a direction orthogonal to the axis, and then the polishing is performed on the basis of the glass rod or the glass capillary that forms the core part. It is preferable to execute the process.

このようにすれば、切断工程の実行により、コア部及びクラッド部の構成部分が切断面に露出して、コア部となるガラスロッド部分またはガラスキャピラリの空孔の位置を明瞭に知得できるようになり、外周部の研削を行なう場合の中心位置を厳密に特定できることになる。しかも、このような状態にあるコア部の構成部分を基準として、外周部に対する研磨工程を実行すれば、ガラスプリフォームひいては光導波材料のコア部を、確実に径方向中心に位置させることが可能となる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。   In this way, by performing the cutting process, the constituent parts of the core part and the cladding part are exposed to the cut surface, so that the position of the glass rod part serving as the core part or the hole of the glass capillary can be clearly obtained. Thus, the center position when the outer peripheral portion is ground can be strictly specified. In addition, if the polishing process is performed on the outer peripheral portion with reference to the component portion of the core portion in such a state, the core portion of the glass preform and thus the optical waveguide material can be surely positioned at the radial center. It becomes. And about the structure corresponding to this, the effect similar to the matter already stated can be enjoyed.

上記の方法において、研磨工程で、前記外周部を真円に研削または研磨することが好ましい。   In the above method, it is preferable that the outer peripheral portion is ground or polished into a perfect circle in the polishing step.

このようにすれば、ガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料の真円度が可及的に向上し、この光導波材料を外径基準で他部品と接続する場合に、接続損失ないしは導波損失をより確実に低減することが可能となる。   In this way, the roundness of the optical waveguide material obtained by drawing the glass preform is improved as much as possible. When this optical waveguide material is connected to other parts on the basis of the outer diameter, the connection loss is reduced. Or it becomes possible to reduce waveguide loss more reliably.

上記の方法において、研磨工程の実行後に、前記ガラスキャピラリの一端または両端を封止することが好ましい。   In the above method, it is preferable to seal one or both ends of the glass capillary after the polishing step.

このようにすれば、ガラスプリフォームの線引き成形時に、ガラスキャピラリの空孔を適正な径にすることができる。そして、これに対応する構成については、既に述べた事項と同様の作用効果を享受することができる。   In this way, the pores of the glass capillary can be made to have an appropriate diameter when the glass preform is drawn. And about the structure corresponding to this, the effect similar to the matter already stated can be enjoyed.

この場合において、光導波材料としては、既述の構成を備えたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることが好ましい。   In this case, it is preferable that the optical waveguide material is produced by drawing a glass preform having the above-described configuration, and holes are periodically arranged in a cross section orthogonal to the axis.

このような光導波材料によれば、既に述べたように真円度や外径精度が向上する等の種々の利点を享受でき、他部品との接続等を良好に行なうことが可能になると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下を効果的に低減させることが可能となる。   According to such an optical waveguide material, it is possible to enjoy various advantages such as improvement in roundness and outer diameter accuracy as described above, and it is possible to perform good connection with other components. When used in a fiber amplifier or a fiber laser, it is possible to effectively reduce the input optical power loss from the source and the output drop.

また、光導波材料としては、既述の製造方法により得られたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることが好ましい。   The optical waveguide material is preferably produced by drawing a glass preform obtained by the above-described manufacturing method, and holes are preferably periodically arranged in a cross section perpendicular to the axis.

このような光導波材料によっても、既に述べたように真円度や外径精度が向上する等の種々の利点を享受でき、他部品との接続等を良好に行なうことが可能になると共に、ファイバ増幅器やファイバレーザに使用した場合には、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下を効果的に低減させることが可能となる。   Even with such an optical waveguide material, it is possible to enjoy various advantages such as improved roundness and outer diameter accuracy as described above, and it is possible to perform a good connection with other components, etc. When used in a fiber amplifier or a fiber laser, it is possible to effectively reduce the input optical power loss from the source and the output drop.

以上のように本発明によれば、ドーパント材がドープされたコア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリと、ガラス外筒管と、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリとからなる各構成要素が、変形を伴って全て相互に融着されてなるガラスプリフォームを、線引き成形の前段階で得ることが実現するため、簡素な線引き成形により、光増幅作用あるいは非線形光学効果が高められた光導波材料を得ることができ、ファイバ増幅器やファイバレーザに好適に使用することが可能となる。しかも、上記の各構成要素が変形を伴って全て相互に融着されて、ガラスプリフォームの外周面が径方向に不均一に収縮変形し、その外周面が真円ではなくなったり、波打った形状になるなどして、外径精度の悪化を招く条件が揃っていても、このガラスプリフォームの外周部には、研削または研磨が施されることから、この外周部の形態や性状の不備が適切に修正され、平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を得ることが可能となる。加えて、このガラスプリフォームを線引き成形して得られる光導波材料も、必然的に平滑で且つバラツキのない真円形状の外周面を有することになるため、この光導波材料を外径基準で接続部品に嵌め合わせて他部品と接続する場合等においては、接続部品と光導波材料との嵌め合いにガタツキが生じ難くなり、しかも円滑に嵌め合わせを行なうことが可能となり、接続損失あるいは導波損失等の低減が図られると共に、この光導波材料をファイバ増幅器やファイバレーザに使用した際に、ソースからの入力光パワー損失並びに出力低下等の問題が生じ難くなる。更に、ガラスプリフォームの外周部を研削または研磨することにより、その外周面を鏡面とすることができるため、線引き成形時の加熱による外周面でのクラックの発生を抑制できると共に、外周面における失透物等の異物の発生が低減される。   As described above, according to the present invention, each component including the glass rod or glass capillary forming the core portion doped with the dopant material, the glass outer tube, and the plurality of glass capillaries forming the cladding portion. However, it is possible to obtain a glass preform that is fused together with deformation in the previous stage of drawing, so that light amplification with enhanced optical amplification or nonlinear optical effect can be achieved by simple drawing. A wave material can be obtained and can be suitably used for a fiber amplifier or a fiber laser. In addition, all the above-described components are fused together with deformation, and the outer peripheral surface of the glass preform shrinks and deforms unevenly in the radial direction, and the outer peripheral surface is not a perfect circle or wavy. Even if conditions that cause deterioration of the outer diameter accuracy are obtained due to the shape, etc., the outer periphery of this glass preform is ground or polished, so the shape and properties of this outer periphery are incomplete. Is appropriately corrected, and it becomes possible to obtain a perfect outer peripheral surface that is smooth and has no variation. In addition, an optical waveguide material obtained by drawing the glass preform has a perfectly circular outer peripheral surface that is inevitably smooth and does not vary. When connecting to other parts by fitting with connection parts, it becomes difficult for rattling to occur between the connection parts and the optical waveguide material, and the fitting can be smoothly performed, resulting in connection loss or waveguide. Loss and the like can be reduced, and when this optical waveguide material is used for a fiber amplifier or a fiber laser, problems such as loss of input optical power from the source and a decrease in output are less likely to occur. Furthermore, by grinding or polishing the outer peripheral portion of the glass preform, the outer peripheral surface can be made into a mirror surface, so that it is possible to suppress the occurrence of cracks on the outer peripheral surface due to heating during wire drawing and to reduce the loss on the outer peripheral surface. Occurrence of foreign matters such as transparent materials is reduced.

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図1〜図3は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームが作製されていく過程をそれぞれ示す概略図、図4は、そのガラスプリフォームを線引きして光導波材料を作製する過程を示す概略図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 to 3 are schematic views showing a process of manufacturing a glass preform according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 shows a process of drawing an optical waveguide material by drawing the glass preform. FIG.

図1は、ガラスプリフォームを作製する際の第1段階の工程を実行している状態を例示するものである。図1(a)に示すように、ガラスプリフォームの作製は、先ず、底部が封止されたガラス外筒管1の内孔に、一本の円柱状のガラスロッド2と、複数本(96本)の円筒状のガラスキャピラリ3とをランダムな配列状態となるように挿入する。この時点において、図1(b)に示すように、ガラス外筒管1の内孔には、ガラスロッド2とガラスキャピラリ3とが概ね充満された状態にあり、且つガラスロッド2は、複数本のガラスキャピラリ3の略中央部に位置するように挿入されている。そして、ガラスロッド2には、ドーパント材としてのネオジウムが、1.2質量%ドープされている。尚、このドーパント材は、ネオジウムに限定されるわけではなく、エルビウム、イッテルビウムなどであってもよく、またドープされる量も、1.2質量%に限定されるわけではなく、2質量%で以下であればよい。   FIG. 1 exemplifies a state in which a first stage process for producing a glass preform is being performed. As shown in FIG. 1 (a), a glass preform is prepared by first, one cylindrical glass rod 2 and a plurality (96) in the inner hole of the glass outer tube 1 whose bottom is sealed. The cylindrical glass capillaries 3) are inserted in a random arrangement state. At this time, as shown in FIG. 1B, the inner hole of the glass outer tube 1 is substantially filled with the glass rod 2 and the glass capillary 3, and a plurality of glass rods 2 are provided. It is inserted so that it may be located in the approximate center part of this glass capillary 3. The glass rod 2 is doped with 1.2% by mass of neodymium as a dopant material. The dopant material is not limited to neodymium, and may be erbium, ytterbium, or the like, and the doped amount is not limited to 1.2% by mass, but 2% by mass. The following is sufficient.

この場合、ガラス外筒管1、ガラスロッド2、及びガラスキャピラリ3は、全てがソーダライムガラス(またはアルカリホウケイ酸ガラス)からなると共に、ガラス外筒管1は、外径が24mm、内径が11.85mmであり、ガラスキャピラリ3は、外径が1.0mm、内径が200μmであり、ガラスロッド2は、外径が3.0mmである。尚、この時点において、ガラスキャピラリ3は、両端部が封止されていることが好ましい。   In this case, the glass outer tube 1, glass rod 2, and glass capillary 3 are all made of soda lime glass (or alkali borosilicate glass), and the glass outer tube 1 has an outer diameter of 24 mm and an inner diameter of 11. The glass capillary 3 has an outer diameter of 1.0 mm and an inner diameter of 200 μm, and the glass rod 2 has an outer diameter of 3.0 mm. At this point, the glass capillary 3 is preferably sealed at both ends.

次いで、図2(a)に示すように、融着工程として、ガラスロッド2及びガラスキャピラリ3を充填したガラス外筒管1の内部を、図外の真空ポンプを用いて−750mmHgに減圧し、且つその真空圧に保持した状態で、加熱装置4によってガラス外筒管1を底部から開口端に向かって順次710℃まで加熱していくことにより、径方向に収縮変形を生じさせる。この場合におけるガラス外筒管1の初期の加熱に伴う収縮変形により、図2(b)に示すように、複数本のガラスキャピラリ3は規則的に整列した状態となる。そして、このような状態からガラス外筒管1が更に加熱されることにより、ガラスキャピラリ3とガラスロッド2とが相互に、及び各ガラスキャピラリ3同士が相互に、変形を伴って融着すると同時に、ガラス外筒管1と各ガラスキャピラリ3との間も融着する。更に、この融着が進行することにより、ガラス外筒管1、各ガラスキャピラリ3及びガラスロッド2の全ての相互間に空隙がなくなり、軸直角断面において各ガラスキャピラリ3の空孔に相当する部分が規則性の高い周期的配列構造を有するガラスプリフォームの原型が得られる。   Next, as shown in FIG. 2 (a), as a fusion process, the inside of the glass outer tube 1 filled with the glass rod 2 and the glass capillary 3 is decompressed to −750 mmHg using a vacuum pump outside the figure, Further, while maintaining the vacuum pressure, the glass outer tube 1 is sequentially heated from the bottom toward the opening end to 710 ° C. by the heating device 4 to cause shrinkage deformation in the radial direction. In this case, due to the contraction deformation accompanying the initial heating of the glass outer tube 1, the plurality of glass capillaries 3 are regularly aligned as shown in FIG. Further, when the glass outer tube 1 is further heated from such a state, the glass capillary 3 and the glass rod 2 are mutually fused and the glass capillaries 3 are mutually fused with deformation. The glass outer tube 1 and each glass capillary 3 are also fused. Further, as this fusion proceeds, there is no gap between all of the glass outer tube 1, each glass capillary 3, and the glass rod 2, and a portion corresponding to a hole in each glass capillary 3 in the cross section perpendicular to the axis. A prototype of a glass preform having a periodic arrangement structure with high regularity is obtained.

このような段階から、ガラスプリフォームの原型を室温まで徐冷し且つ常圧に戻した状態で、切断工程においてその原型の両端を軸直角方向に切断した後、光導波材料のコア部に相当する部分(ガラスロッド2に相当する部分)を中心として当該ガラスプリフォームを回転させながら外周研削機を用いて研磨工程を実行して、その外周部を研削または研磨することにより、図3に示すようなガラスプリフォーム5が得られる。   From such a stage, after the glass preform prototype is slowly cooled to room temperature and returned to normal pressure, both ends of the prototype are cut in the direction perpendicular to the axis in the cutting process, and then correspond to the core portion of the optical waveguide material. A polishing step is performed using an outer peripheral grinding machine while rotating the glass preform around a portion to be performed (portion corresponding to the glass rod 2), and the outer peripheral portion is ground or polished, as shown in FIG. Such a glass preform 5 is obtained.

このガラスプリフォーム5は、ガラスからなる円柱状体5aの中心軸上の正確な位置にコア部に相当する無空孔の部分2a(ガラスロッド2に相当する部分)が存在し、その周囲のクラッド部に相当する部分3aに、複数の空孔6(各ガラスキャピラリ3の空孔に相当する空孔6)が高い規則性をもって周期的に配列されている。   This glass preform 5 has a non-porous portion 2a corresponding to the core portion (portion corresponding to the glass rod 2) at an exact position on the central axis of the cylindrical body 5a made of glass, A plurality of holes 6 (holes 6 corresponding to the holes of each glass capillary 3) are periodically arranged with high regularity in the portion 3a corresponding to the cladding part.

そして、このガラスプリフォーム5の外周面5xは、符号Aで示す領域に拡大して示すように、研削または研磨加工によって、波打ち等のない平滑面とされ且つ真円度や同心度に優れた円周面とされている。詳述すると、このガラスプリフォーム5は、外周面5xの最大径と最小径との差が2〜8μm、この実施形態では5μmとされている。これに対して、上記のガラスプリフォーム5の外周面が研削または研磨されていない状態では、その外周面は波打った形状になり、且つその最大径と最小径との差が60μm程度となる。   And the outer peripheral surface 5x of this glass preform 5 is made into a smooth surface free of undulation or the like and excellent in roundness and concentricity by grinding or polishing as shown in the region indicated by symbol A. It is considered as a circumferential surface. More specifically, the glass preform 5 has a difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the outer peripheral surface 5x of 2 to 8 μm, and in this embodiment, 5 μm. On the other hand, when the outer peripheral surface of the glass preform 5 is not ground or polished, the outer peripheral surface has a wavy shape and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter is about 60 μm. .

更に、この実施形態に係るガラスプリフォーム5は、電気炉に投入された状態で、図4に示すように、ローラ7で引っ張りながら線引き成形され、これにより外径が0.25mm、空孔の径が4.4μm、各空孔の相互間距離が11.5μm、コア部の径が37μmの端面未加工の光導波材料8が得られる。この光導波材料8の軸直角断面の形態は、図3に示す形状と略相似形となり、そのコア部と外周円との偏心量は0.5〜1.5μm、この実施形態では1μmとされている。これに対して、外周面が研削または研磨されていないガラスプリフォームを同様に線引き成形して得られる光導波材料のコア部と外周円との偏心量は4.3μm程度となる。   Furthermore, the glass preform 5 according to this embodiment is drawn in a drawing while being pulled by a roller 7 as shown in FIG. 4 while being put in an electric furnace. An unprocessed optical waveguide material 8 having a diameter of 4.4 μm, a distance between each hole of 11.5 μm, and a core part diameter of 37 μm is obtained. The shape of the optical waveguide material 8 in a cross section perpendicular to the axis is substantially similar to the shape shown in FIG. 3, and the eccentricity between the core portion and the outer circle is 0.5 to 1.5 μm, and in this embodiment, 1 μm. ing. On the other hand, the amount of eccentricity between the core portion and the outer peripheral circle of the optical waveguide material obtained by drawing the glass preform whose outer peripheral surface is not ground or polished in the same manner is about 4.3 μm.

図1(a)は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを作製する際の初期工程を実行している状態を示す概略斜視図、図1(b)は、そのガラスプリフォームの作製途中の状態を示す概略平面図である。FIG. 1 (a) is a schematic perspective view showing a state in which an initial step for producing a glass preform according to an embodiment of the present invention is being performed, and FIG. 1 (b) is in the middle of producing the glass preform. It is a schematic plan view which shows the state of. 図2(a)は、本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを作製する際の融着工程を実行している状態を示す概略斜視図、図2(b)は、そのガラスプリフォームの作製途中の状態を示す概略平面図である。FIG. 2 (a) is a schematic perspective view showing a state in which a fusing process is performed when producing a glass preform according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is a production of the glass preform. It is a schematic plan view which shows the state in the middle. 本発明の実施形態に係るガラスプリフォームの完成品の端面を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the end surface of the finished product of the glass preform which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るガラスプリフォームを用いて光導波材料を線引き成形している状態を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state which is drawing drawing of the optical waveguide material using the glass preform which concerns on embodiment of this invention. 従来のガラスプリフォームの端面を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the end surface of the conventional glass preform.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガラス外筒管
2 ガラスロッド
3 ガラスキャピラリ
5 ガラスプリフォーム
5x ガラスプリフォームの外周面(外周部)
8 光導波材料
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass outer tube 2 Glass rod 3 Glass capillary 5 Glass preform 5x The outer peripheral surface (outer peripheral part) of a glass preform
8 Optical waveguide materials

Claims (12)

クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームにおいて、
前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリにドーパント材がドープされると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、変形を伴って全てが相互に融着され、且つその外周部が研削または研磨されていることを特徴とするガラスプリフォーム。
A plurality of glass capillaries for forming a cladding portion in an inner hole of a glass outer tube, and at least one glass rod for forming a core portion, which are used for drawing an optical waveguide material having a cladding portion and a core portion. Alternatively, in a glass preform that is filled with a glass capillary and has a shape in which the holes of the glass capillary are periodically arranged in a cross section orthogonal to the axis,
At least one glass rod or glass capillary forming the core portion is doped with a dopant material, the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or glass capillary However, the glass preform is characterized in that all are fused together with deformation, and the outer periphery thereof is ground or polished.
前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが、全ての相互間に空隙を有していないことを特徴とする請求項1に記載のガラスプリフォーム。   2. The glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or glass capillary do not have any gaps therebetween. Glass preform. 前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記外周部が研削または研磨されていることを特徴とする請求項1または2に記載のガラスプリフォーム。   The glass preform according to claim 1 or 2, wherein the outer peripheral portion is ground or polished with reference to a glass rod or a glass capillary forming the core portion. 前記ガラスキャピラリの少なくとも一端が封止されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のガラスプリフォーム。   The glass preform according to claim 1, wherein at least one end of the glass capillary is sealed. 前記ガラスキャピラリの少なくとも一端が開放されていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のガラスプリフォーム。   The glass preform according to claim 1, wherein at least one end of the glass capillary is open. クラッド部とコア部とを有する光導波材料の線引き成形に用いられ、ガラス外筒管の内孔に、クラッド部を形成する複数本のガラスキャピラリと、コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとが充填されると共に、軸心と直交する断面でガラスキャピラリの空孔が周期的に配列された形態をなすガラスプリフォームの製造方法において、
前記コア部を形成する少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとして、ドーパント材がドープされてなるものを用いると共に、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、加熱により変形を伴わせて全てを相互に融着する融着工程と、該融着工程の実行後にその外周部を研削または研磨する研磨工程とを含むことを特徴とするガラスプリフォームの製造方法。
A plurality of glass capillaries for forming a cladding portion in an inner hole of a glass outer tube, and at least one glass rod for forming a core portion, which are used for drawing an optical waveguide material having a cladding portion and a core portion. Alternatively, in the method for producing a glass preform, which is filled with a glass capillary and has a form in which holes of the glass capillary are periodically arranged in a cross section orthogonal to the axis,
As the at least one glass rod or glass capillary forming the core portion, one doped with a dopant material is used, and the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass A fusion step of fusing all the rods or glass capillaries together with deformation by heating, and a polishing step of grinding or polishing the outer periphery after the fusion step is performed, A method for manufacturing a glass preform.
前記融着工程で、前記ガラス外筒管と、前記複数本のガラスキャピラリと、前記少なくとも一本のガラスロッドまたはガラスキャピラリとを、全ての相互間に空隙を有しないようにすることを特徴とする請求項6に記載のガラスプリフォームの製造方法。   In the fusing step, the glass outer tube, the plurality of glass capillaries, and the at least one glass rod or glass capillary are all free from voids. The manufacturing method of the glass preform of Claim 6. 前記融着工程の実行後に、少なくとも一端部を軸心と直交する方向に切断する切断工程を実行し、その後に前記コア部を形成するガラスロッドまたはガラスキャピラリを基準として、前記研磨工程を実行することを特徴とする請求項6または7に記載のガラスプリフォームの製造方法。   After performing the fusion process, perform a cutting process of cutting at least one end in a direction orthogonal to the axis, and then perform the polishing process with reference to a glass rod or a glass capillary that forms the core. The method for producing a glass preform according to claim 6 or 7, wherein: 前記研磨工程で、前記外周部を真円に研削または研磨することを特徴とする請求項6〜8の何れかに記載のガラスプリフォーム。   The glass preform according to any one of claims 6 to 8, wherein in the polishing step, the outer peripheral portion is ground or polished into a perfect circle. 前記研磨工程の実行後に、前記ガラスキャピラリの一端または他端を封止することを特徴とする請求項6〜9の何れかに記載のガラスプリフォームの製造方法。   The glass preform manufacturing method according to claim 6, wherein one end or the other end of the glass capillary is sealed after the polishing step. 請求項1〜5の何れかに記載のガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることを特徴とする光導波材料。   An optical waveguide material produced by drawing the glass preform according to any one of claims 1 to 5, wherein holes are periodically arranged in a cross section perpendicular to the axis. 請求項6〜10の何れかに記載の製造方法により得られたガラスプリフォームを線引き成形することによって作製され、軸心と直交する断面で空孔が周期的に配列されてなることを特徴とする光導波材料。   A glass preform obtained by the manufacturing method according to any one of claims 6 to 10 is produced by drawing, and holes are periodically arranged in a cross section perpendicular to the axis. Optical waveguide material.
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