JP2006131444A - 光学部品用光ファイバ母材およびその製造方法、並びに光ファイバ - Google Patents
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Abstract
【課題】 容易に作製することのできる、長手方向に均一な外径を有しコア径が徐々に変化した、所望の特性を有する光学部品用光ファイバ母材およびその製造方法、並びに光ファイバを提供する。
【解決手段】 コア部１及びクラッド部２の径が共に長手方向に均一な石英系ガラスロッド３を加熱・延伸し、徐々に縮径してテーパー状ガラスロッド４に成形した後、外周部を切削して長手方向に均一な外径を有する光学部品用光ファイバ母材５とすることを特徴としている。なお、外周部を切削する前に、徐々に縮径したテーパー状ガラスロッド４を火炎もしくは電気炉で熱処理するのが好ましい。これらの加工または処理は、ガラス旋盤で行うとよい。
【選択図】 図３
【解決手段】 コア部１及びクラッド部２の径が共に長手方向に均一な石英系ガラスロッド３を加熱・延伸し、徐々に縮径してテーパー状ガラスロッド４に成形した後、外周部を切削して長手方向に均一な外径を有する光学部品用光ファイバ母材５とすることを特徴としている。なお、外周部を切削する前に、徐々に縮径したテーパー状ガラスロッド４を火炎もしくは電気炉で熱処理するのが好ましい。これらの加工または処理は、ガラス旋盤で行うとよい。
【選択図】 図３
Description
本発明は、光ファイバ型光学部品として使用される光学部品用光ファイバ母材およびその製造方法、並びに光ファイバに関する。
多くの分野で、光ファイバや石英系ガラスロッド（以下、単にガラスロッドと称する）が使用されるようになり、様々な特性を有する光ファイバやガラスロッドが求められている。例えば、光ファイバの両端でコア径が異なる光ファイバの需要がある。従来、この種の光ファイバは、次のようにして作製されていた。
先ず、ＶＡＤ法などにより所望の屈折率分布を有する、ＧｅＯ2がドープされたＳｉＯ2の多孔質コア母材を作製する。この多孔質コア母材を凡そ１０００℃のＨｅと塩素ガス雰囲気下で脱水処理し、その後、凡そ１５００℃のＨｅ雰囲気下で透明ガラス化する。得られたガラスロッドを所定の径に延伸してコア母材とし、この周りにクラッド用のＳｉＯ2からなるガラス微粒子を外付けし、同様に脱水、透明ガラス化して光ファイバ母材が得られる。
このようにして作製された光ファイバ母材は、その長手方向に、構造的にも組成的にも均一に形成されているため、線引きして光ファイバとする際に、例えば、光ファイバ母材の降下速度又は線引き速度を変化させることで、外径を徐々に変化させた光ファイバを作製することができる。こうして、長手方向にコア径が徐々に変化した光ファイバが得られる。
その他に、長手方向に構造的にも組成的にも均一に作製されている光ファイバ母材のクラッド層の外周部を、光ファイバ母材をその軸周りに回転させながら長手方向に次第に切削量を変えてテーパー状に加工し、作製したテーパー状ガラスロッドをさらに延伸加工して、均一な外径を有する光ファイバ母材とし、その後、均一な外径の光ファイバに線引きする方法もある（特許文献１参照）。
なお、線引きする前のガラスロッドは、可視光用、紫外光用ライトガイドとして使用されることもある。
特許第３４６６２５１号
なお、線引きする前のガラスロッドは、可視光用、紫外光用ライトガイドとして使用されることもある。
しかしながら、従来の方法では、線引き工程で、長尺にわたって光ファイバの外径を徐々に変えるために、これに合わせて光ファイバ母材の降下速度や線引き速度を変化させて、光ファイバの外径を所定の１２５μｍから大きくずらすことになり、光ファイバの取扱いが困難であり、所望の特性を有する光ファイバがなかなか得られないという問題があった。
また、透明ガラス化工程で、ガラスロッド内に残留歪を生じているが、このため外周部を研削する際にガラスロッドにクラックが入りやすく、歩留り低下の原因となっていた。さらに、外径がテーパー状のガラスロッドを一定の径に延伸することは非常に高度な技術を要し、特性の一定した光学部品用光ファイバ母材を得ることは、極めて困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、容易に作製することのできる、長手方向に均一な外径を有しコア径が徐々に変化した、所望の特性を有する光学部品用光ファイバ母材およびその製造方法、並びに光ファイバを提供することを目的としている。
本発明の光学部品用光ファイバ母材（以下、単に光ファイバ母材と称する）の製造方法は、コア部及びクラッド部の径が共に長手方向に均一な石英系ガラスロッドを加熱・延伸し、徐々に縮径してテーパー状ガラスロッドに成形した後、外周部を長手方向に均一な外径に切削することにより、外径が均一でコア径が一端から他端に向かって次第に変化してなることを特徴としている。なお、外周部を切削する前に、徐々に縮径したテーパー状ガラスロッドを火炎もしくは電気炉で熱処理するのが好ましい。これらの加工または処理は、ガラス旋盤で行うとよい。
本発明の光ファイバ母材は、上記製造方法を用いて製造してなり、コア部とクラッド部を有する均一な外径に加工された光ファイバ母材であって、コア部の径が長手方向にテーパー状に変化していることを特徴としている。
該光ファイバ母材を用いて、容易に均一な外径に線引きでき、徐々にコア径が変化した光ファイバが得られる。
該光ファイバ母材を用いて、容易に均一な外径に線引きでき、徐々にコア径が変化した光ファイバが得られる。
本発明によれば、高度な技術を必要とせず、容易に長手方向に均一な外径を有しコア径が徐々に変化した、所望の特性を有し長手方向に安定した外径の光ファイバ母材を作製することができる。また、切削加工の際にクラックは発生せず、歩留り向上に寄与する。この光ファイバ母材を線引きすることにより、長尺にわたって外径が均一で、コア径が次第に変化した光ファイバが得られた。
本発明においては、先ず、図１に示すような、コア部１及びクラッド部２の径が共に長手方向に均一なガラスロッド３をガラス旋盤にセットして加熱・延伸し、徐々に縮径してテーパー状に成形する。これにより、コア径も外径とほぼ同じ比率で縮径され、コア径がテーパー状に変化した、図２に示すようなテーパー状ガラスロッド４が得られる。延伸に際しては、両端でのコア径を予め設定してから延伸すればよく、途中の径はそれほど重要ではない。
なお、テーパー状ガラスロッド４には透明ガラス化工程で生じた残留歪があり、このままで外周部の切削を行うとクラックが入りやすい。そのため、テーパー状ガラスロッド４の外周部を切削する前に、テーパー状ガラスロッド４を火炎もしくは電気炉で熱処理をするのが好ましい。熱処理後、テーパー状ガラスロッド４の外周部のクラッド層を切削して長手方向に均一な外径に加工することにより、図３に示すような、長手方向に外径が均一で、コア径の変化した光ファイバ母材５が得られる。
コアの屈折率分布は、長手方向に一定していればよく、ステップ型、グレーテッド型、さらには任意の分布のものであってもよい。
コアの屈折率分布は、長手方向に一定していればよく、ステップ型、グレーテッド型、さらには任意の分布のものであってもよい。
ＶＡＤ法と外付け法の併用によって、図１に示すような、コア部１とクラッド部２の径が長手方向に均一なガラスロッド３を作製した。このコア径は１５ｍｍであり、外径は６０ｍｍである。このガラスロッド３をガラス旋盤に装着し加熱して、一端が当初の外径のままで、他端は外径２０ｍｍとなるように延伸した（図２参照）。次いで、得られたテーパー状ガラスロッド４の残留歪を除くために、水素２００Ｌ/ｍｉｎ、酸素１００Ｌ/ｍｉｎでバーナの送り速度１５ｍｍ/ｍｉｎとしてテーパー状ガラスロッド４を火炎熱処理した。
熱処理後、このテーパー状ガラスロッド４を外径２０ｍｍで均一に切削して、図３に示すような、長手方向に均一な外径を有する光ファイバ母材５を得た。このコア径は、一端が１５ｍｍのままで、他端は５ｍｍである。
得られた光ファイバ母材５は、熱処理してから切削加工したため、クラックは発生せず、歩留りが向上した。この光ファイバ母材５を一端から線引きすることにより、外径が均一で、長手方向にコア径が次第に変化した光ファイバが得られた。
得られた光ファイバ母材５は、熱処理してから切削加工したため、クラックは発生せず、歩留りが向上した。この光ファイバ母材５を一端から線引きすることにより、外径が均一で、長手方向にコア径が次第に変化した光ファイバが得られた。
本発明によれば、容易に低コストでコア径がテーパー状に変化した光学部品および光ファイバを提供することができる。
１……コア部、
２……クラッド部、
３……ガラスロッド、
４……テーパー状ガラスロッド、
５……光ファイバ母材。
２……クラッド部、
３……ガラスロッド、
４……テーパー状ガラスロッド、
５……光ファイバ母材。
Claims (6)
- コア部及びクラッド部の径が共に長手方向に均一な石英系ガラスロッドを加熱・延伸し、徐々に縮径してテーパー状ガラスロッドに成形した後、外周部を長手方向に均一な外径に切削することにより、外径が均一でコア径が一端から他端に向かって次第に変化してなることを特徴とする光学部品用光ファイバ母材の製造方法。
- 外周部を切削する前に、徐々に縮径したテーパー状ガラスロッドを火炎で熱処理する請求項１に記載の光学部品用光ファイバ母材の製造方法。
- 外周部を切削する前に、徐々に縮径したテーパー状ガラスロッドを電気炉で熱処理する請求項１または２に記載の光学部品用光ファイバ母材の製造方法。
- 上記加工または処理をガラス旋盤で行う請求項１乃至３のいずれかに記載の光学部品用光ファイバ母材の製造方法。
- 請求項１乃至４のいずれかに記載の製造方法を用いて製造してなり、コア部とクラッド部を有する均一な外径に加工されたガラスロッドであって、コア部の径が長手方向にテーパー状に変化していることを特徴とする光学部品用光ファイバ母材。
- 請求項５に記載の光学部品用光ファイバ母材を用いて、均一な外径に線引きしてなり、徐々にコア径が変化していることを特徴とする光ファイバ。
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