JP2007072251A - Optical fiber and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for stably manufacturing an optical fiber, having a cross-sectional structure in which many air holes and rod parts formed by collapsing the air holes of capillaries are combined to give high yield. <P>SOLUTION: In the manufacturing method, the capillaries leaving the air holes and having one sealed ends directed to one side, and the capillary collapsing the air holes and having one sealed ends directed to the other end are bundled and packed into a support tube 41. The support tube is heated and the inside of the tube is evacuated from the other side of the support tube; a differential pressure adjustment gas is supplied from one side; the matrix is integrated by a part of the capillaries 40A, 40B; the space inside the tube is divided into a space I on the other side and a space II on the one side; a heat zone is made to slowly migrate toward the other end sides of the capillaries, over the entire length in the longitudinal direction is subjected to integration; and the matrix having the cross-sectional structure, in which many air holes and the rod parts formed by having the air holes of the capillary collapsed are combined, is prepared. This matrix is spun, while the pressure in the air holes is controlled, and is made into a primary coated fiber to obtain the optical fiber having air holes. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、クラッド又はコアに空孔を有する光ファイバの製造方法に関し、特に、光ファイバを製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber having holes in a cladding or a core, and more particularly to a method for manufacturing an optical fiber.

フォトニッククリスタルファイバは、光ファイバ中に空孔を有することで、従来のコア/クラッド構造の光ファイバでは得ることができない特性を実現することが可能である。そのためフォトニッククリスタルファイバは、様々な種類の機能性ファイバや将来の伝送用ファイバとして期待され研究が進められている。このフォトニッククリスタルファイバは、その導波原理から屈折率導波型ファイバとフォトニック・バンドギャップ型ファイバに大別することができる。   Since the photonic crystal fiber has holes in the optical fiber, it is possible to realize characteristics that cannot be obtained with a conventional optical fiber having a core / clad structure. For this reason, photonic crystal fibers are expected to be used as various types of functional fibers and future transmission fibers, and are being studied. This photonic crystal fiber can be roughly classified into a refractive index guided fiber and a photonic bandgap fiber based on its guiding principle.

屈折率導波型ファイバは、空孔の低屈折率性を利用し空孔にて等価的なクラッドを構成させるものであり、広帯域シングルモード特性、超低非線形(大実効断面積)特性、超高非線形特性、偏波保持特性、超高NAマルチモード特性などを得ることが可能である。
フォトニック・バンドギャップ型ファイバは、クラッドに周期構造を形成することで光をファイバ内側に閉じ込めるファイバである。
Refractive index guided fiber uses the low refractive index of holes to form an equivalent cladding with holes, and has a wideband single mode characteristic, ultra-low nonlinearity (large effective area) characteristic, super High nonlinear characteristics, polarization maintaining characteristics, ultra-high NA multimode characteristics, and the like can be obtained.
A photonic bandgap fiber is a fiber that confines light inside the fiber by forming a periodic structure in the cladding.

前者の一例としては、低曲げ損失を実現したホールアシスト型ホーリーファイバがある。このファイバは、従来の高屈折率コアの周囲に空孔を配置することにより、等価的に大きな屈折率差を形成し、モードフィールド径(MFD)を極端に小さくすることなく低曲げ損失を実現している。このようなファイバとしては、例えば、図1に示すように、コア2とその外周のクラッド3からなり、コア2の周囲に径の異なる複数の空孔4A,4Bが設けられたホールアシスト型ホーリーファイバ1が報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。   As an example of the former, there is a hole assist type holey fiber that realizes a low bending loss. In this fiber, holes are placed around the conventional high-refractive-index core to form an equivalently large refractive index difference and achieve low bending loss without extremely reducing the mode field diameter (MFD). is doing. As such a fiber, for example, as shown in FIG. 1, a hole assist type holey comprising a core 2 and a clad 3 on the outer periphery thereof, and a plurality of holes 4A, 4B having different diameters are provided around the core 2. A fiber 1 has been reported (for example, see Non-Patent Document 1).

また、屈折率導波型ファイバの他の例として、図2に示すようなダブルクラッドファイバ5がある(例えば、非特許文献2参照。)。このダブルクラッドファイバ5は、断面D字状の第一クラッド6と、この第一クラッド6を囲んで設けられたエアホール層7と、該エアホール層7の外周に設けられた第二クラッド8とから構成されている。
このダブルクラッドファイバ5は、第一クラッド6の面積を小さくして励起光密度を高くし、また、励起光の入射効率を高めるために高NA(Numerical Aperture、開口数)である必要がある。第一クラッド6の周囲に空孔を配置することで大きなNAをもつ構造とし、光増幅器やファイバレーザの高出力化を目的とした開発が進められている。
As another example of the refractive index guided fiber, there is a double clad fiber 5 as shown in FIG. 2 (see, for example, Non-Patent Document 2). The double clad fiber 5 includes a first clad 6 having a D-shaped cross section, an air hole layer 7 provided around the first clad 6, and a second clad 8 provided on the outer periphery of the air hole layer 7. It consists of and.
The double clad fiber 5 needs to have a high NA (Numerical Aperture) in order to reduce the area of the first clad 6 to increase the pumping light density and increase the incident efficiency of the pumping light. A structure having a large NA is provided by arranging holes around the first clad 6, and development for the purpose of increasing the output of optical amplifiers and fiber lasers is being promoted.

また、フォトニックバンドギャップファイバは、コアがエアホールであり、クラッド部のエアホールの大きさ、周期により光を閉じ込めるような構造とすることもでき、この種のファイバは、例えば非特許文献3に報告されている。図3のフォトニックバンドギャップファイバ32は、中心の空孔からなるコア33と、それを囲むクラッド部に多数の空孔34が設けられた構成になっている。   In addition, the photonic bandgap fiber may have a structure in which the core is an air hole, and the light is confined depending on the size and period of the air hole in the clad portion. Has been reported. The photonic bandgap fiber 32 of FIG. 3 has a structure in which a core 33 formed of a central hole and a large number of holes 34 are provided in a cladding portion surrounding the core 33.

さらに、ここで例示していない構造、特性を有するフォトニッククリスタルファイバは数多くあり、その特性に応じて、空孔位置、空孔サイズ、空孔位置が決められている。空孔が比較的少ないホールアシスト型ホーリーファイバの場合は、キャピラリを束ねて線引きする方法以外に、母材に孔を開けて作製することも可能であるが、空孔数が多い構造になると、キャピラリを束ねて紡糸することでファイバを製造する方法が一般的である。
このようにキャピラリを束ねてフォトニッククリスタルファイバを製造する方法としては、特許文献1〜7に開示されている。
官寧,他“低曲げ損失用ホールアシスト型ホーリーファイバ”、信学技報、OFT2004−7(2004) 二口和督、他“エアホール型Yb添加ダブルクラッドファイバ”、2003年 電子情報通信学会総合大会、C−3−88 B. J. Mangan, L. Farr, A. Langford, P. J. Roberts, D. P. Williams, F. Couny, M. Lawman, M. Nason, S. Coupland, R. Flea and H. Sabert, “Low Loss (1.7dB/km) hollow core photonic bandgap fiber,”OFC, RDP24, 2004 特開2003−107255号公報 特開2002−55242号公報 特開2002−97034号公報 特開2002−211941号公報 特開2004−238246号公報 特開2004−256374号公報 特開2004−43286号公報
Furthermore, there are many photonic crystal fibers having structures and characteristics not exemplified here, and the hole position, hole size, and hole position are determined according to the characteristics. In the case of hole-assisted holey fibers with relatively few holes, in addition to the method of bundling capillaries and drawing, it is possible to make holes by making holes in the base material, but when the structure has a large number of holes, A method of manufacturing a fiber by bundling capillaries and spinning is common.
Patent Documents 1 to 7 disclose methods for manufacturing photonic crystal fibers by bundling capillaries in this way.
Kanning, et al. “Hall Assisted Holey Fiber for Low Bending Loss”, IEICE Technical Report, OFT 2004-7 (2004) Kazunori Fuchiguchi, et al. “Air-hole type Yb-doped double clad fiber”, 2003 IEICE General Conference, C-3-88 BJ Mangan, L. Farr, A. Langford, PJ Roberts, DP Williams, F. Couny, M. Lawman, M. Nason, S. Coupland, R. Flea and H. Sabert, “Low Loss (1.7dB / km) hollow core photonic bandgap fiber, ”OFC, RDP24, 2004 JP 2003-107255 A JP 2002-55242 A JP 2002-97034 A JP 2002-211941 A JP 2004-238246 A JP 2004-256374 A JP 2004-43286 A

キャピラリを束ねて光ファイバを製造する際に問題となるのは、キャピラリ間の隙間が残ってしまい、線引き工程での孔の変形が生じてしまうことや、その結果により、目標としていた特性がずれてしまうことである。さらに、母材作製時にキャピラリ外径、ロッド外径が異なっている場合、隙間が大きく空いてしまい、同径のキャピラリ又はロッドを最密に詰めた場合に対して、目的とする位置からずれやすく、設計通りの特性が得られない。最終的に、設計とファイバ状態でのファイバ長手方向の空孔径、位置の変動による特性劣化(変動)が問題となる。現在、空孔を有するホーリーファイバとして、様々な構造が開示されるとともに、いくつかの母材及びファイバの製造方法が開示されている。   The problem when manufacturing optical fibers by bundling capillaries is that gaps between capillaries remain, resulting in deformation of holes in the drawing process. It is to end up. Furthermore, when the outer diameter of the capillary and the outer diameter of the rod are different at the time of manufacturing the base material, the gap becomes large, and it is easy to deviate from the target position when the capillaries or rods of the same diameter are packed closely. The designed characteristics cannot be obtained. Finally, characteristic deterioration (variation) due to variations in the hole diameter and position in the longitudinal direction of the fiber in the design and fiber state becomes a problem. Currently, various structures are disclosed as holey holey fibers, and several preforms and methods for manufacturing fibers are disclosed.

しかしながら、特許文献1〜7に記載された従来技術には、次のような問題点がある。
・設計によって、外径の異なるキャピラリや中実棒を詰め込む場合があるが、そのような場合、同径のキャピラリや中実棒を最密に詰め込む場合よりも隙間が大きく、それぞれの位置がずれやすい。
・隙間をきれいに埋める方法として、キャピラリ外形及びサポート管の内面を六角形などの多角形に加工すると非常にコストがかかる。容易に手に入る円形のキャピラリやサポート管を用いて隙間を埋める方法が必要である。
・キャピラリの両端を封止して、隙間を減圧して隙間を埋める方法も提案されているが、封止する圧力を、キャピラリの長さ、空孔径、炉のヒートゾーンの長さ、温度などを考慮して封止しなければならない。さらに、キャピラリ全てを同一の圧力に封止することが難しい。また、一体化時に長手方向にキャピラリ内の圧力が変化してしまい、孔径、特性などが安定しない。よって、長手方向にきれいに母材を作製し、圧力を調整して紡糸する方法が望ましい。
However, the conventional techniques described in Patent Documents 1 to 7 have the following problems.
・ Depending on the design, capillaries and solid bars with different outer diameters may be packed, but in such a case, the gaps are larger than when packing capillaries or solid bars of the same diameter close together, and the positions of the caps are displaced. Cheap.
-As a method of filling the gap cleanly, it is very expensive to process the outer shape of the capillary and the inner surface of the support tube into a polygon such as a hexagon. There is a need for a method of filling the gap using a readily available circular capillary or support tube.
A method has been proposed in which both ends of the capillary are sealed and the gap is reduced to fill the gap, but the sealing pressure is determined by the capillary length, hole diameter, furnace heat zone length, temperature, etc. Must be sealed in consideration of Furthermore, it is difficult to seal all the capillaries to the same pressure. Further, the pressure in the capillary changes in the longitudinal direction at the time of integration, and the hole diameter and characteristics are not stable. Therefore, a method of producing a base material neatly in the longitudinal direction and adjusting the pressure to perform spinning is desirable.

特許文献1では、図4や図5に示すように、中空のコア部36A,36Bと、それを囲むように設けられた格子部37A,37Bと、格子部37A,37B間をつないでいる格子間結合部38A,38Bと、それらを囲むジャケット39A,39Bとからなるフォトニックバンドギャップファイバ35A,35Bを提案しており、実施例において図6、図7に示すように、中心にコア部形成用のキャピラリ36Cとその周囲のキャピラリ38Cとそれよりも径の小さなロッド37Cを組み合わせ、これらをジャケット管39Cに詰め込んで、母材及びファイバを作製することが開示されている。しかし、図6、図7に示すような外径の異なるキャピラリやロッドの組み合わせでは、ロッドの位置がずれやすく、配列のきれいな光ファイバを得ることが難しい。さらに、キャピラリの隙間にロッドを詰めることから、ロッド径には上限があり、設計の自由度が低い。   In Patent Document 1, as shown in FIGS. 4 and 5, the hollow core portions 36A and 36B, the lattice portions 37A and 37B provided so as to surround the core portions 36A and 36B, and the lattice portion 37A and 37B are connected to each other. Photonic bandgap fibers 35A and 35B comprising inter-coupling portions 38A and 38B and jackets 39A and 39B surrounding them are proposed. In the embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, a core portion is formed at the center. It is disclosed that a capillary 36C for use, a surrounding capillary 38C, and a rod 37C having a diameter smaller than that are combined and packed in a jacket tube 39C to produce a base material and a fiber. However, in the combination of capillaries and rods having different outer diameters as shown in FIGS. 6 and 7, the positions of the rods are easily displaced, and it is difficult to obtain an optical fiber with a clean arrangement. Furthermore, since the rod is packed in the gap between the capillaries, the rod diameter has an upper limit, and the degree of freedom in design is low.

キャピラリ間の隙間を埋めるための方法としては、例えば、特許文献2と特許文献3に記載された二つの方法が提案されている。
特許文献2には、筒状のサポート管内に、サポート管の中心軸と平行に多数のキャピラリを最密充填すると共に、中実のコアとなるコア部材を該サポート管の中心軸部に配置してプリフォームを作製し、該プリフォームを線引き加工により細径化するフォトニッククリスタルファイバの製造方法において、図8に示すようにキャピラリ9の外周の横断面形状を六角形状とし、キャピラリ9同士が融着して隙間のないキャピラリ層10を形成することを特徴とする方法が開示されている。
しかし、このような外周の横断面形状が六角形のキャピラリ9を作製することは、通常の円管状(外周の横断面形状が円形)のキャピラリに比べて、さらに加工作業が必要であるため、最終的にプリフォーム製造コストが高くなるという問題がある。
As methods for filling the gaps between capillaries, for example, two methods described in Patent Document 2 and Patent Document 3 have been proposed.
In Patent Document 2, a cylindrical support tube is filled with a large number of capillaries in parallel with the center axis of the support tube, and a core member serving as a solid core is disposed on the center axis of the support tube. In the photonic crystal fiber manufacturing method in which a preform is manufactured and the preform is thinned by drawing, the cross-sectional shape of the outer periphery of the capillary 9 is a hexagonal shape as shown in FIG. A method is disclosed which forms the capillary layer 10 without gaps by fusing.
However, producing such a capillary 9 having a hexagonal cross-sectional shape on the outer periphery requires a further work as compared with a normal circular tube (circular cross-sectional shape on the outer periphery). Finally, there is a problem that the preform manufacturing cost increases.

特許文献3には、ファイバ中心を長手方向に延び且つ中実又は中空に形成されたコアと、該コアを囲むように設けられ且つ該コアに沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えたフォトニッククリスタルファイバの製造方法において、筒状のサポート管内に、サポート管の中心軸と平行に多数のキャピラリを充填すると共に、中実のコアとなるコアロッドをサポート管の中心軸に配置してプリフォームを作製し、そのプリフォームを線引き加工により細径化する方法が開示されている。具体的には、図9に示すように、内壁の横断面形状が六角形をなしているサポート管12を用い、このサポート管12内にコアロッド13と多数のキャピラリ14を充填して作製されたプリフォーム11が例示されている。この方法と特許文献2記載の方法とを組み合わせることで、キャピラリ間に隙間のないプリフォームを作製することができる。
しかし、特許文献3に記載された従来技術にあっては、特許文献2の方法と同様に、内壁の横断面形状が六角形をなしているサポート管を作製することが、通常の円管状(内壁の横断面形状が円形)をなしているサポート管の作製に比べ、さらに加工作業が必要であるため、最終的に製造コストが高くなるという問題がある。
Patent Document 3 includes a core that extends in the longitudinal direction in the center of the fiber and that is solid or hollow, and a porous portion that is provided so as to surround the core and has a large number of pores extending along the core. In the photonic crystal fiber manufacturing method provided, a cylindrical support tube is filled with a number of capillaries parallel to the central axis of the support tube, and a core rod that is a solid core is disposed on the central axis of the support tube. A method of manufacturing a preform and reducing the diameter of the preform by drawing is disclosed. Specifically, as shown in FIG. 9, a support tube 12 having a hexagonal cross section on the inner wall was used, and the support tube 12 was filled with a core rod 13 and a large number of capillaries 14. A preform 11 is illustrated. By combining this method with the method described in Patent Document 2, a preform having no gap between capillaries can be produced.
However, in the prior art described in Patent Document 3, as in the method of Patent Document 2, it is possible to produce a support tube having a hexagonal cross section on the inner wall by using a normal circular tube ( Compared with the production of a support tube having a circular inner wall cross-sectional shape), there is a problem that the manufacturing cost is finally increased because further processing work is required.

特許文献4には、線引き加工時における水酸基(OH基)の形成を抑制させるために、図10に示すように、各々のキャピラリ15の両端を封止したプリフォーム17を作製し、線引きしてフォトニッククリスタルファイバを製造する方法が開示されている。図10中、符号15はキャピラリ、15aはキャピラリ封止部、16はサポート管、16aはサポート管封止部、17はプリフォーム、17aは補助パイプ、18は線引き炉である。
水酸基の存在は、波長1.38μmの波長の光を吸収することから、光ファイバとして伝送損失の劣化を招き望ましくない。特許文献4記載の方法は、線引き加工時の水酸基の形成を抑制するには有効と思われるが、本発明者らが検討したところ、線引き工程で長手方向に空孔径が変化してしまい、安定した構造のフォトニッククリスタルファイバが製造できない可能性があった。これは、線引きが進むにつれて、両端封止したキャピラリ15内部の圧力が徐々に変化してしまうことが原因と考えられる。また、両端封止後の線引き工程では、封止したときの圧力が維持されているので、線引き工程中に空孔径の調整を行うことができず、歩留まりが悪くなる問題がある。
さらに、線引き工程でキャピラリ15の一部が変形してしまうという現象も生じた。これは、キャピラリ15の両端を封止する際に、それぞれのキャピラリ15で僅かながら内圧に差が生じてしまい、その結果、線引き工程において空孔サイズにばらつきが生じたためと考えられる。これを防止するには封止時に正確な内圧の管理が必要であり、安定してフォトニッククリスタルファイバの生産を行う上で問題がある。
In Patent Document 4, in order to suppress the formation of a hydroxyl group (OH group) at the time of drawing, a preform 17 in which both ends of each capillary 15 are sealed is prepared and drawn as shown in FIG. A method of manufacturing a photonic crystal fiber is disclosed. In FIG. 10, reference numeral 15 is a capillary, 15a is a capillary sealing part, 16 is a support pipe, 16a is a support pipe sealing part, 17 is a preform, 17a is an auxiliary pipe, and 18 is a drawing furnace.
The presence of the hydroxyl group absorbs light having a wavelength of 1.38 μm, and is therefore undesirable because it causes deterioration in transmission loss as an optical fiber. Although the method described in Patent Document 4 seems to be effective in suppressing the formation of hydroxyl groups during the drawing process, the present inventors have examined that the pore diameter changes in the longitudinal direction in the drawing process, and is stable. There is a possibility that the photonic crystal fiber having the structure described above cannot be manufactured. This is probably because the pressure inside the capillary 15 sealed at both ends gradually changes as the drawing progresses. Moreover, in the drawing process after sealing both ends, since the pressure at the time of sealing is maintained, there is a problem that the hole diameter cannot be adjusted during the drawing process and the yield is deteriorated.
Furthermore, a phenomenon that a part of the capillary 15 is deformed in the drawing process also occurred. This is presumably because when the both ends of the capillaries 15 are sealed, there is a slight difference in internal pressure between the capillaries 15 and, as a result, the hole size varies in the drawing process. To prevent this, it is necessary to accurately control the internal pressure at the time of sealing, and there is a problem in stably producing photonic crystal fibers.

特許文献5には、サポート管内に、中実のコア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、中空のコアとなるコア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、その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るフォトニッククリスタルファイバの製造方法が開示されている。また特許文献5には、線引き工程として、図11に示すように、キャピラリ19をサポート管20にその後端が突出する状態で配置したプリフォームを、キャピラリ外部圧力制御用チャンバ21とキャピラリ内部圧力制御用チャンバ22が設けられた線引き装置に取り付け、線引き工程時にサポート管20内の複数のキャピラリ19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することで目的のフォトニッククリスタルファイバを得ている。
しかし、このような圧力調整は、圧力制御部につなげる部分のプリフォーム加工が複雑になり、また圧力制御系も複雑であることからファイバの作製コストが高くなってしまうという問題がある。
In Patent Document 5, a support tube is filled with a core rod that is a solid core and a plurality of capillaries that are cladding portions, or a plurality of capillaries that are core forming spaces that are hollow cores and that are cladding portions. A method of manufacturing a photonic crystal fiber is disclosed that includes a preform manufacturing process for manufacturing a preform and a drawing process for heating and stretching the preform to draw it into a fiber shape. Further, in Patent Document 5, as a drawing process, as shown in FIG. 11, a preform in which a capillary 19 is arranged on a support tube 20 with its rear end protruding is provided as a capillary external pressure control chamber 21 and a capillary internal pressure control. The target photonic crystal fiber is attached to a drawing apparatus provided with a chamber 22 for controlling the external pressure of the plurality of capillaries 19 and / or the internal pressure of the plurality of capillaries in the support tube 20 during the drawing process. It has gained.
However, such pressure adjustment has a problem in that the preform processing of the portion connected to the pressure control unit is complicated, and the pressure control system is also complicated, so that the production cost of the fiber is increased.

また、図12のような内壁の横断面形状が六角形の孔を有するサポート管31内にコアロッド29と多数のキャピラリ30を充填してなるプリフォーム28を作製する場合、特許文献5に記載されているように、キャピラリ30を長くして、隙間とキャピラリ内部で圧力を制御することで改善は可能であるが、キャピラリ30は非常に細いので無理な力が加わると割れやすく、安定して加工することが困難であった。   In the case of producing a preform 28 in which a core tube 29 and a large number of capillaries 30 are filled in a support tube 31 having a hexagonal hole in cross-sectional shape of the inner wall as shown in FIG. As shown in the figure, the capillary 30 can be lengthened and the pressure can be controlled by controlling the pressure in the gap and inside the capillary. However, the capillary 30 is very thin, so it is easy to break when an excessive force is applied, and it can be processed stably. It was difficult to do.

特許文献6には、特許文献4において、キャピラリが肉薄のときに紡糸時にファイバが膨らみ断線するなどの問題があることを指摘し、それを解決する方法としてキャピラリの内圧を調整して最終的に両端を封止し紡糸を行い、膨らみを抑制することが開示されている。しかし、本発明者らが同様の方法の製造試験を行ったところ、キャピラリを両端封止するときの圧力調整が難しく、母材の大きさや長さに応じてその都度調整しなければならず、汎用性に乏しかった。   Patent Document 6 points out that there is a problem in Patent Document 4 that the fiber swells and breaks during spinning when the capillary is thin. It is disclosed that both ends are sealed and spun to suppress swelling. However, when the inventors conducted a production test of the same method, it is difficult to adjust the pressure when sealing the capillary at both ends, and it must be adjusted each time according to the size and length of the base material, The versatility was poor.

特許文献7には、キャピラリの両端を封止して、隙間を減圧して母材を作製し、その母材を線引きする方法が開示されている。これについても、本発明者らが同様の方法の製造試験を行ったところ、キャピラリを封止するときの圧力設定が難しく、一体化するときにキャピラリ内圧が変化してしまい、長手方向に安定した母材の作製ができなかった。   Patent Document 7 discloses a method in which both ends of a capillary are sealed, a gap is decompressed to produce a base material, and the base material is drawn. In this case as well, when the inventors conducted a production test of the same method, it was difficult to set the pressure when sealing the capillary, and the internal pressure of the capillary changed when integrated, which was stable in the longitudinal direction. The base material could not be produced.

本発明は前記事情に鑑みてなされ、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ光ファイバを安定して高い歩留まりで製造可能な方法の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a method capable of stably producing an optical fiber having a cross-sectional structure in which a large number of holes and a rod portion formed by collapsing the holes of a capillary are combined with high yield. For the purpose of provision.

前記目的を達成するため、本発明は、
(1)キャピラリの片端を封止する工程、
(2)片端を封止した複数本のキャピラリ又は複数本のキャピラリと中実棒とを、空孔を残すキャピラリは封止した片端を一方の側に向け、空孔を潰すキャピラリは封止した片端を他方の側に向けて束ね、これらをサポート管に詰め込む工程、
(3)次いで、サポート管の前記一方の側に真空排気装置に接続されたコネクタを接続すると共に、前記他方の側に差圧調整用ガスの供給装置に接続されたコネクタを接続する工程、
(4)次いで、前記キャピラリの一端近傍部をヒータでキャピラリが軟化変形する温度まで加熱する工程、
(5)工程(4)の状態でサポート管の前記一方の側から真空排気装置で管内を排気すると共に、サポート管の前記他方の側から差圧調整用ガスを管内に供給し、キャピラリの一部で母材を一体化し、管内空間を前記一方の側の空間Iと前記他方の側の空間IIとに分ける工程、
(6)次いで、空間Iを減圧し、空間IIをほぼ大気圧となるように制御する工程、
(7)次いで、ヒートゾーンをキャピラリの長手方向に沿って緩やかに移動させ、キャピラリの全長にわたり一体化を行って、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材を作製する工程、
(8)次いで、前記母材をその空孔内圧力を制御しながら紡糸し、素線化して空孔を有する光ファイバを得る工程、
を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
(1) sealing one end of the capillary;
(2) A plurality of capillaries with one end sealed or a plurality of capillaries and a solid rod, a capillary that leaves a hole is directed toward one side, and a capillary that crushes a hole is sealed Bundling one end toward the other side and packing them into a support tube,
(3) Next, connecting the connector connected to the vacuum exhaust device to the one side of the support tube and connecting the connector connected to the differential pressure adjusting gas supply device to the other side,
(4) Next, the step of heating the vicinity of one end of the capillary to a temperature at which the capillary is softened and deformed with a heater,
(5) In the state of step (4), the inside of the tube is evacuated from the one side of the support tube by the vacuum evacuation device, and the differential pressure adjusting gas is supplied into the tube from the other side of the support tube. Integrating the base material at the section and dividing the space in the pipe into the space I on the one side and the space II on the other side;
(6) Next, the process of reducing the pressure of the space I and controlling the space II to be almost atmospheric pressure,
(7) Next, the heat zone is moved slowly along the longitudinal direction of the capillary, and integration is performed over the entire length of the capillary to combine a large number of holes and a rod portion formed by collapsing the holes of the capillary. Producing a base material having a cross-sectional structure,
(8) Next, the step of spinning the base material while controlling the pressure inside the hole, forming a strand to obtain an optical fiber having a hole,
An optical fiber manufacturing method is provided.

本発明の光ファイバの製造方法において、前記工程(4)の加熱温度が1700℃〜2100℃の範囲であることが好ましい。   In the manufacturing method of the optical fiber of this invention, it is preferable that the heating temperature of the said process (4) is the range of 1700 degreeC-2100 degreeC.

本発明の光ファイバの製造方法において、前記工程(6)における空間Iの大気圧との差圧を−0.50kPa〜−101kPaの範囲とすることが好ましい。   In the method for producing an optical fiber of the present invention, it is preferable that the differential pressure with respect to the atmospheric pressure in the space I in the step (6) is in the range of −0.50 kPa to −101 kPa.

本発明の光ファイバの製造方法において、前記工程(6)における空間IIの大気圧との差圧を−0.50kPa〜+10kPaの範囲とすることが好ましい。   In the method for producing an optical fiber of the present invention, it is preferable that the differential pressure with respect to the atmospheric pressure in the space II in the step (6) is in the range of −0.50 kPa to +10 kPa.

本発明の光ファイバの製造方法において、前記工程(7)で空間Iと空間IIの両方に属する空孔を封止せず、空孔を開放して延伸することが好ましい。   In the optical fiber manufacturing method of the present invention, it is preferable that the holes belonging to both the space I and the space II are not sealed in the step (7), and the holes are opened and stretched.

また本発明は、前述した本発明に係る光ファイバの製造方法によって製造された光ファイバを提供する。   Moreover, this invention provides the optical fiber manufactured by the manufacturing method of the optical fiber which concerns on this invention mentioned above.

本発明の製造方法によれば、空孔形成用のキャピラリと同じ外径のキャピラリを用い、その空孔を潰して中実のロッド部分を形成し、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材を作製するので、空孔とロッド部分のずれを防ぐことができる。
また、ロッド部分形成用のキャピラリの断面積(内径)を調整することで、これを潰して形成されるロッド部分の径が調整可能となる。
また、空孔形成用のキャピラリは、片端を封止し、一体化中に空孔を残すキャピラリ内の圧力を一定に保つことができるので、空孔径が母材の長手方向で安定した母材を作製することができ、キャピラリの全長にわたって安定した光学特性をもった光ファイバを製造することができる。
また、キャピラリを両端封止する場合に比べ、母材の設計、大きさによって圧力を調整する必要がなく、どのような形状の母材であっても簡単に製造することができる。
また、母材の段階で一体化することによって、紡糸時に空孔内の圧力制御だけ行えばよく、複雑な紡糸加圧系を作らなくてもよく、紡糸装置を簡略化できる。
また、一体化中は、最終的に2つの圧力を制御しているが、工程(5)によって母材の上部と下部で空間を分けることができるので、サポート管を2重にするなどの複雑な構造とすることなく一体化加工を行うことができ、一体化装置も簡略化することができる。
本発明の製造方法によれば、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材をほぼ100%の歩留まりで製造することができ、かつ該母材を紡糸して高い歩留まりで光ファイバを製造することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, a capillary having the same outer diameter as a capillary for hole formation is used, and the hole is crushed to form a solid rod portion, and a large number of holes and capillary holes are crushed. Since the base material having a cross-sectional structure in which the formed rod portion is combined is produced, the gap between the hole and the rod portion can be prevented.
Further, by adjusting the cross-sectional area (inner diameter) of the capillary for forming the rod part, the diameter of the rod part formed by crushing the capillary can be adjusted.
In addition, since the capillary for hole formation seals one end and keeps the pressure in the capillary leaving the void during integration, the hole diameter is stable in the longitudinal direction of the base material. And an optical fiber having stable optical characteristics over the entire length of the capillary can be manufactured.
Further, it is not necessary to adjust the pressure according to the design and size of the base material, compared to the case where the capillary is sealed at both ends, and any shape base material can be easily manufactured.
Further, by integrating at the base material stage, it is only necessary to control the pressure in the air holes during spinning, and it is not necessary to create a complicated spinning pressure system, and the spinning device can be simplified.
Also, during the integration, the two pressures are finally controlled, but the space can be divided between the upper and lower parts of the base material by the step (5). The integration process can be performed without a simple structure, and the integration apparatus can be simplified.
According to the manufacturing method of the present invention, a base material having a cross-sectional structure in which a large number of holes and a rod portion formed by collapsing the holes of a capillary can be manufactured with a yield of almost 100%, In addition, the optical fiber can be manufactured with a high yield by spinning the base material.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図13は、本発明による光ファイバの製造方法の基本原理を説明するための断面図である。本例示では、空孔形成用のキャピラリ40Aと、空孔を潰してロッド部分を形成するためのキャピラリ40Bと、コア領域形成用の中実棒42とを、中実棒42を中心とし、それを複数本のキャピラリ40A,40Bで囲むように組み合わせ、サポート管41内に挿入した状態を示している。これらのキャピラリ40A,40Bと中実棒42とは、それぞれ同じ外径のものを用いている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining the basic principle of the optical fiber manufacturing method according to the present invention. In this example, a capillary 40A for forming a hole, a capillary 40B for crushing the hole to form a rod portion, and a solid bar 42 for forming a core region are centered on the solid bar 42. Are combined so as to be surrounded by a plurality of capillaries 40A and 40B and inserted into the support tube 41. The capillaries 40A and 40B and the solid bar 42 have the same outer diameter.

前記キャピラリ40A,40Bと中実棒42との組み合わせは、図13の例示にのみ限定されるものではなく、種々変更が可能である。本発明の製造方法では、空孔形成用のキャピラリ40Aと、空孔を潰してロッド部分を形成するためのキャピラリ40Bとがあればよく、空孔コア(エアコア)を有する光ファイバを製造する場合には、図13における中実棒42に代えて、別なキャピラリを用いることができる。また、前記キャピラリ40A,40Bの本数や配置状態、中実棒42の外径なども本例示に限定されず、適宜設定することができる。さらに、前記キャピラリ40Bの肉厚は、製造する光ファイバにおける中実のロッド部分の外径に応じて適宜設定することができ、このロッド部分の外径を小さくする場合には肉薄のキャピラリを用い、ロッド部分の外径を大きくする場合には肉厚のキャピラリを用いることができる。   The combination of the capillaries 40A and 40B and the solid rod 42 is not limited to the example shown in FIG. 13, and various changes can be made. In the manufacturing method of the present invention, it is only necessary to have a capillary 40A for forming a hole and a capillary 40B for forming a rod part by crushing the hole, and an optical fiber having a hole core (air core) is manufactured. Instead of the solid rod 42 in FIG. 13, another capillary can be used. Further, the number and arrangement of the capillaries 40A and 40B, the outer diameter of the solid rod 42, and the like are not limited to this example, and can be set as appropriate. Further, the wall thickness of the capillary 40B can be set as appropriate according to the outer diameter of the solid rod portion in the optical fiber to be manufactured. To reduce the outer diameter of the rod portion, a thin capillary is used. When the outer diameter of the rod portion is increased, a thick capillary can be used.

前記キャピラリ40A,40B、中実棒42及びサポート管41は、全て同種の材質(例えば、純粋石英ガラス)としてもよいし、一部、例えばコア領域の石英ガラスと他部の石英ガラスの成分が異なっていてもよい。コア領域を形成するための中実棒42には、ErやYbなどの希土類元素を添加することができる。特に、コア/クラッド構造をもったコアロッドのコアに前記希土類元素を添加することによって、高出力な増幅特性を有するダブルクラッドファイバを得ることができる。さらに、このコアには、前記希土類元素と共にAlやPなどを共添加することができ、AlやPなどを共添加することによって変換効率を改善することができる。また、コアにGeを添加し、ファイバグレーティングを作製することも可能である。   The capillaries 40A, 40B, the solid rod 42, and the support tube 41 may all be made of the same material (for example, pure quartz glass), or a part of, for example, quartz glass in the core region and other parts of quartz glass. May be different. A rare earth element such as Er or Yb can be added to the solid rod 42 for forming the core region. In particular, by adding the rare earth element to the core of a core rod having a core / cladding structure, a double clad fiber having high output amplification characteristics can be obtained. Furthermore, Al, P, etc. can be co-added to the core together with the rare earth element, and conversion efficiency can be improved by co-adding Al, P, etc. It is also possible to produce a fiber grating by adding Ge to the core.

本発明の製造方法は、図13に示すように、前記キャピラリ40A,40Bと中実棒42とをサポート管41内に詰め込み、これを一体化して母材とし、更にこの母材を線引きして光ファイバを作製する。この一体化工程において、従来技術では、キャピラリ間に径の細いロッドを詰め込む場合がある。しかし、径の異なるロッドを詰め込む場合、図6及び図7に示したように、隙間が多くなったり、径に上限を生じたり、配置関係がずれてしまう。   In the manufacturing method of the present invention, as shown in FIG. 13, the capillaries 40A and 40B and the solid rod 42 are packed into a support tube 41, and these are integrated into a base material, and this base material is further drawn. An optical fiber is produced. In this integration process, in the prior art, a rod having a small diameter may be packed between capillaries. However, when rods having different diameters are packed, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the gap increases, the upper limit is generated in the diameter, or the arrangement relationship shifts.

これを解決する手段として、本発明では、外径が他の部材(キャピラリ40A及び中実棒42)と同じで、断面積が設計するロッド部分と同じキャピラリ40Bを詰め込み、一体化工程でキャピラリ40Bの空孔を潰してロッド部分を形成する。この方法により、ロッド部分の位置が設計位置からずれずに一体化することが可能となる。また、ロッド部分の径の自由度を非常に大きくすることができる。また、この方法で母材を作製することによって、長手方向に安定した空孔構造を持つ、母材、素線を得ることができる。   As means for solving this, in the present invention, the capillary 40B having the same outer diameter as that of the other members (capillary 40A and solid rod 42) and the same rod portion as the cross-sectional area to be designed is packed, and the capillary 40B is integrated in the integration process. The rod portion is crushed to form a rod portion. By this method, the position of the rod portion can be integrated without being deviated from the design position. Moreover, the freedom degree of the diameter of a rod part can be made very large. Moreover, by producing the base material by this method, it is possible to obtain a base material and a strand having a stable pore structure in the longitudinal direction.

図14〜図17は、本発明の一実施形態における一体化工程を説明する図である。
本実施形態の一体化工程では、まず、図14に示すように、キャピラリ40A,40Bに片端封止部45を形成する(工程(1))。この片端封止部45は、キャピラリ40A,40B内の内部空間と片端封止部45外部とのガス流通を完全に防ぐことができればよく、通常はキャピラリ40A,40Bの片方を加熱して溶断することにより行われる。この片端封止部45があまり長いと、サポート管41に余分な長さが必要となるため、この片端封止部45はできる限り短く形成することが望ましい。
14-17 is a figure explaining the integration process in one Embodiment of this invention.
In the integration step of this embodiment, first, as shown in FIG. 14, one end sealing portion 45 is formed in capillaries 40A and 40B (step (1)). The one-end sealing portion 45 only needs to be able to completely prevent gas flow between the internal space inside the capillaries 40A and 40B and the outside of the one-end sealing portion 45. Usually, one of the capillaries 40A and 40B is heated and melted. Is done. If the one-end sealing portion 45 is too long, an extra length is required for the support tube 41. Therefore, it is desirable to form the one-end sealing portion 45 as short as possible.

次に、図14に示すように、片端封止部45を形成した複数本のキャピラリのうち、空孔を残すキャピラリ40Aは封止した片端を上部に向け、空孔を潰すキャピラリ40Bは封止した片端を下部に向け、中心に中実棒42を配置して束ね、サポート管41内に詰め込む(工程(2))。   Next, as shown in FIG. 14, among the plurality of capillaries in which the one-end sealing portion 45 is formed, the capillary 40A that leaves a hole is directed toward the top, and the capillary 40B that crushes the hole is sealed. The solid rod 42 is arranged and bundled with the one end directed downward and packed in the support tube 41 (step (2)).

このサポート管41の両端には、上部コネクタ46と下部コネクタ47とを取り付ける(工程(3))。この上部コネクタ46には、図示していない真空ポンプなどの真空排気装置に接続された排気口46Aが設けられている。また、下部コネクタ47には、やはり図示していない差圧調整用ガス49の供給装置に接続されたガス供給口47Aが設けられている。サポート管41の下部から管内に供給される差圧調整用ガス49としては、製造される母材の損失を増加させるHOなどの不純物を含まない高純度ガス、例えば、Arガス、Heガス、Nガスなどが望ましい。また、下部コネクタ47を介してサポート管41内に差圧調整用ガス49を供給するための供給装置としては、サポート管41内圧に応じて差圧調整用ガス49の供給量を精密に調整可能な機能を有していることが望ましい。なお、本実施形態では、サポート管41の長手方向を垂直方向に揃えて配置し、且つサポート管41の上端側から排気し、下端側から差圧調整用ガス49を供給する構成としているが、このサポート管41の向きや排気・ガス供給の方向は本例示に限定されず、種々変更が可能である。 An upper connector 46 and a lower connector 47 are attached to both ends of the support pipe 41 (step (3)). The upper connector 46 is provided with an exhaust port 46A connected to a vacuum exhaust device such as a vacuum pump (not shown). The lower connector 47 is provided with a gas supply port 47A connected to a supply device for a differential pressure adjusting gas 49 (not shown). As the differential pressure adjusting gas 49 supplied into the pipe from the lower part of the support pipe 41, a high-purity gas not containing impurities such as H 2 O that increases the loss of the produced base material, for example, Ar gas, He gas, etc. N 2 gas or the like is desirable. Further, as a supply device for supplying the differential pressure adjusting gas 49 into the support pipe 41 via the lower connector 47, the supply amount of the differential pressure adjusting gas 49 can be precisely adjusted according to the internal pressure of the support pipe 41. It is desirable to have such functions. In the present embodiment, the longitudinal direction of the support tube 41 is arranged in the vertical direction, the exhaust is exhausted from the upper end side of the support tube 41, and the differential pressure adjusting gas 49 is supplied from the lower end side. The direction of the support pipe 41 and the direction of exhaust / gas supply are not limited to this example, and various changes can be made.

このサポート管41の外周には、リング状のヒータ48が設けられている。このヒータ48とサポート管41とのいずれか一方又は両方には、サポート管41の長手方向に沿ってヒータ48を緩やかに移動させるための移動手段(図示せず)が設けられている。   A ring-shaped heater 48 is provided on the outer periphery of the support tube 41. One or both of the heater 48 and the support tube 41 are provided with a moving means (not shown) for gently moving the heater 48 along the longitudinal direction of the support tube 41.

次に、キャピラリ40Aの封止されていない片端から20mm以上の上部をヒータ48で石英が軟化変形する温度まで加熱する(工程(4))。このヒータ48による母材の加熱温度は、1700℃〜2100℃の範囲とすることが望ましい。   Next, an upper portion of 20 mm or more from one end of the capillary 40A that is not sealed is heated to a temperature at which quartz is softened and deformed by the heater 48 (step (4)). The heating temperature of the base material by the heater 48 is preferably in the range of 1700 ° C to 2100 ° C.

次に、サポート管41上部から真空排気装置で管内を排気するとともに、サポート管41下部から差圧調整用ガス49を管内に供給し、キャピラリ40A,40Bの一部で母材を一体化し、図15に示すように母材の一部に一体化領域50を形成する(工程(5))。この一体化領域50を形成することによって、サポート管41内の空間は、キャピラリ40Bの内部空間及び管や棒の間にある隙間に連通している空間Iと、キャピラリ40Aの内部空間に連通している空間IIとに分けられる。   Next, the inside of the pipe is evacuated from the upper part of the support pipe 41 by the vacuum exhaust device, the differential pressure adjusting gas 49 is supplied into the pipe from the lower part of the support pipe 41, and the base material is integrated by a part of the capillaries 40A and 40B. As shown in FIG. 15, an integrated region 50 is formed in a part of the base material (step (5)). By forming this integrated region 50, the space in the support tube 41 communicates with the internal space of the capillary 40B and the space I communicating with the gap between the tube and the rod, and the internal space of the capillary 40A. It is divided into space II.

図14に示すような気流状態を作り出すと、キャピラリ40A,40B同士又はキャピラリ40A,40Bとサポート管41の隙間に気体が流れる。逆に、キャピラリ40A内部は、片端が封止されているため気体は流れない。この状態では、ベルヌーイの定理より、気体が流れていないところに対して、気体が流れたところが減圧状態になる。これを、ガラスが軟化した状態で実現すると、隙間が選択的に潰れ、一体化領域50が形成されて図15に示すような状態となる。図15の状態にしてしまえば、キャピラリ40A,40B同士又はキャピラリ40A,40Bとサポート管41の隙間の空間Iとキャピラリ40Aの内部空間IIに分けられ、それぞれ空間を減圧状態、大気圧に調整し、部材を熱しながらトラバースさせると、母材全長が一体化される。さらに、空孔を選択的に潰したいキャピラリ40Bは、空孔が空間Iに連通し、空間Iを減圧することで潰れ、細い中実のロッド部分にすることができる(工程(6))。   When an airflow state as shown in FIG. 14 is created, gas flows between the capillaries 40A and 40B or between the capillaries 40A and 40B and the support tube 41. Conversely, gas does not flow inside the capillary 40A because one end is sealed. In this state, according to Bernoulli's theorem, the place where the gas flows is reduced to the place where the gas does not flow. If this is realized in a state where the glass is softened, the gap is selectively crushed, and an integrated region 50 is formed, resulting in a state as shown in FIG. 15, the capillaries 40A and 40B or between the capillaries 40A and 40B and the support tube 41 are divided into a space I and an internal space II of the capillary 40A, and the spaces are adjusted to a reduced pressure state and an atmospheric pressure, respectively. When the member is traversed while being heated, the entire length of the base material is integrated. Furthermore, the capillary 40B that wants to selectively crush the holes can be crushed by reducing the pressure of the space I through the communication of the holes I with the holes I (step (6)).

本実施形態では、一体化領域50の上側の空間Iを真空ポンプ等で減圧状態にすると共に、一体化領域50の下側の空間IIに差圧調整用ガス49を供給してほぼ大気圧に調整する。なお、空間Iと空間IIの圧力は本例示に限定されず、空間Iの大気圧との差圧を−0.50kPa〜−101kPaの範囲とし、また空間IIの大気圧との差圧を−0.50kPa〜+10kPaの範囲(但し、圧力は空間I<空間IIである。)とすることが好ましい。   In the present embodiment, the space I on the upper side of the integrated region 50 is depressurized by a vacuum pump or the like, and the differential pressure adjusting gas 49 is supplied to the space II on the lower side of the integrated region 50 so that the pressure is almost atmospheric pressure. adjust. The pressure in the space I and the space II is not limited to this example, and the differential pressure with respect to the atmospheric pressure in the space I is set to a range of −0.50 kPa to −101 kPa, and the differential pressure with respect to the atmospheric pressure in the space II is − It is preferable to be in the range of 0.50 kPa to +10 kPa (however, the pressure is space I <space II).

図16に示すように、空間Iを減圧状態とし、空間IIをほぼ大気圧とした後、ヒータ48による加熱部位を長手方向に沿ってトラバースさせて母材を一体化することにより、例えば図17に示すように、全長にわたってコア領域60を多数の空孔52が包囲した構造を有する母材51が得られる(工程(7))。本発明の光ファイバの製造方法において、前記工程(7)で母材の空孔部を封止せず、空孔を開放して延伸することが好ましい。   As shown in FIG. 16, after the space I is in a reduced pressure state and the space II is almost at atmospheric pressure, the heating material by the heater 48 is traversed along the longitudinal direction to integrate the base material, for example, FIG. As shown in FIG. 4, the base material 51 having a structure in which the core region 60 is surrounded by a large number of holes 52 over the entire length is obtained (step (7)). In the method for producing an optical fiber of the present invention, it is preferable that the hole portion of the base material is not sealed in the step (7), and the hole is opened and stretched.

この母材51は、空孔内圧力を制御しながら紡糸し、紫外線硬化型樹脂などの被覆材で被覆することによって素線化し、光ファイバとする(工程(8))。   The base material 51 is spun while controlling the pressure in the pores, and is coated with a coating material such as an ultraviolet curable resin to form a strand to obtain an optical fiber (step (8)).

本実施形態のファイバの製造方法では、空孔形成用のキャピラリと同じ外径のキャピラリを用い、その空孔を潰して石英ガラスからなる中実のロッド部分を形成し、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材を作製するので、空孔とロッド部分のずれを防ぐことができる。
また、ロッド部分形成用のキャピラリの断面積(内径)を調整することで、これを潰して形成されるロッド部分の径が調整可能となる。
また、空孔形成用のキャピラリは、片端を封止し、一体化中に空孔を残すキャピラリ内の圧力を一定に保つことができるので、空孔径が母材の長手方向で安定した母材を作製することができ、キャピラリの全長にわたって安定した光学特性をもった光ファイバを製造することができる。
また、キャピラリを両端封止する場合に比べ、母材の設計、大きさによって圧力を調整する必要がなく、どのような形状の母材であっても簡単に製造することができる。
また、母材の段階で一体化することによって、紡糸時に空孔内の圧力制御だけ行えばよく、複雑な紡糸加圧系を作らなくてもよく、紡糸装置を簡略化できる。
また、一体化中は、最終的に2つの圧力を制御しているが、工程(5)によって母材の上部と下部で空間を分けることができるので、サポート管を2重にするなどの複雑な構成をとらずに一体化加工を行うことができ、一体化装置も簡略化することができる。
本発明の製造方法によれば、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材をほぼ100%の歩留まりで製造することができ、かつ該母材を紡糸して高い歩留まりで光ファイバを製造することができる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。
In the fiber manufacturing method of the present embodiment, a capillary having the same outer diameter as the hole forming capillary is used, and the hole is crushed to form a solid rod portion made of quartz glass. Since the base material having the cross-sectional structure in which the rod portion formed by collapsing the holes is combined is produced, the gap between the holes and the rod portion can be prevented.
Further, by adjusting the cross-sectional area (inner diameter) of the capillary for forming the rod part, the diameter of the rod part formed by crushing the capillary can be adjusted.
In addition, since the capillary for hole formation seals one end and keeps the pressure in the capillary leaving the void during integration, the hole diameter is stable in the longitudinal direction of the base material. And an optical fiber having stable optical characteristics over the entire length of the capillary can be manufactured.
Further, it is not necessary to adjust the pressure according to the design and size of the base material, compared to the case where the capillary is sealed at both ends, and any shape base material can be easily manufactured.
Further, by integrating at the base material stage, it is only necessary to control the pressure in the air holes during spinning, and it is not necessary to create a complicated spinning pressure system, and the spinning device can be simplified.
Also, during the integration, the two pressures are finally controlled, but the space can be divided between the upper and lower parts of the base material by the step (5). Integration processing can be performed without taking a simple structure, and the integration apparatus can be simplified.
According to the manufacturing method of the present invention, a base material having a cross-sectional structure in which a large number of holes and a rod portion formed by collapsing the holes of a capillary can be manufactured with a yield of almost 100%, In addition, the optical fiber can be manufactured with a high yield by spinning the base material.
Hereinafter, the effects of the present invention will be demonstrated by examples.

<参考例1>
外径40mm、内径33mmの石英ガラス製のサポート管41に、多数の石英ガラス製のキャピラリ40A、エアコア形成用のキャピラリ44及び石英ガラス製の中実棒43を図18に示すように詰め込み、母材の一体化を行って、図19に示すような断面形状の母材51Aを作製した。
ここで、空孔形成用のキャピラリ40Aとエアコア形成用のキャピラリ44は、片端を封止し、図14において上部に封止側を向けて配置した。空孔形成用のキャピラリ40Aは、外径1.5mm、内径1.3mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。中実棒43は、外径1.5mm、長さ400mmの石英ガラス棒を用いた。中心のエアコア用のキャピラリ44は、外径3.9mm、内径3.5mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。
次に、母材を延伸機にセットし、キャピラリ40Aの下端から40mm上部にヒートゾーン中心が位置するようにセットし、1900℃で熱して、下部からArガスを供給しつつ上部から真空ポンプで吸引し、図15に示すように母材の一部を一体化した。
その後、図16に示す、空間Iは真空ポンプで減圧し、大気圧との差圧が−90kPaになるように調整し、空間IIは、大気圧との差圧が+0.5kPaの範囲になるように調整し、図17に示すように、1870℃でヒートゾーンを移動させながら、外径30mmに延伸することによって母材の全長を一体化した。その結果、図19に示すように、中心に空孔コア(エアコア)からなるコア領域53を有し、その周囲に六角形の空孔52と中実のロッド部分とが規則的に並べられた構造を有する母材51Aが得られた。
得られた母材51Aの断面は、母材の上部、下部で殆ど同じ空孔径であった。
<Reference Example 1>
A quartz glass support tube 41 having an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 33 mm is packed with a large number of quartz glass capillaries 40A, air core forming capillaries 44 and quartz glass solid rods 43 as shown in FIG. The materials were integrated to produce a base material 51A having a cross-sectional shape as shown in FIG.
Here, the hole forming capillary 40A and the air core forming capillary 44 were sealed at one end and arranged with the sealing side facing upward in FIG. For the hole forming capillary 40A, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 1.3 mm, and a length of 400 mm was used. As the solid rod 43, a quartz glass rod having an outer diameter of 1.5 mm and a length of 400 mm was used. As the capillary 44 for the air core at the center, a circular tube made of quartz glass having an outer diameter of 3.9 mm, an inner diameter of 3.5 mm, and a length of 400 mm was used.
Next, the base material is set in a stretching machine, set so that the center of the heat zone is located 40 mm above the lower end of the capillary 40A, heated at 1900 ° C., and supplied with Ar gas from the bottom with a vacuum pump from the top. As shown in FIG. 15, a part of the base material was integrated.
After that, the space I shown in FIG. 16 is depressurized by a vacuum pump and adjusted so that the differential pressure from the atmospheric pressure becomes −90 kPa, and the differential pressure from the atmospheric pressure in the space II is in the range of +0.5 kPa. As shown in FIG. 17, the entire length of the base material was integrated by stretching to an outer diameter of 30 mm while moving the heat zone at 1870 ° C. As a result, as shown in FIG. 19, it has a core region 53 consisting of a hole core (air core) at the center, and hexagonal holes 52 and solid rod portions are regularly arranged around the core region 53. A base material 51A having a structure was obtained.
The cross section of the obtained base material 51A had almost the same hole diameter in the upper part and the lower part of the base material.

<実施例1>
外径40mm、内径33mmの石英ガラス製のサポート管41に、エアコア形成用のキャピラリ44と、多数の空孔形成用のキャピラリ40Aと、多数のロッド部分形成用のキャピラリ40Bを図20に示すように詰め込み、母材の一体化を行って、図21に示すような断面形状の母材51Bを作製した。
ここで、空孔形成用のキャピラリ40Aとエアコア形成用のキャピラリ44は、片端を封止し、図14において上部に封止側を向けて配置した。空孔を潰してロッド部分を形成するキャピラリ40Bは、片端封止して、図14において下部に封止側を向けて配置した。空孔形成用のキャピラリ40Aは、外径1.5mm、内径1.3mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。ロッド部分形成用のキャピラリ40Bは、外径1.5mm、内径0.7mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。中心のエアコア形成用のキャピラリ44は、外径3.9mm、内径3.5mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。
次に、母材を延伸機にセットし、キャピラリ40Aの下端から40mm上部にヒートゾーン中心が位置するようにセットし、1900℃で熱して、下部からArガスを供給しつつ上部から真空ポンプで吸引し、図15に示すように母材の一部を一体化した。
その後、図16に示す、空間Iは真空ポンプで減圧し、大気圧との差圧が−90kPaになるように調整し、空間IIは、大気圧との差圧が+0.5kPaの範囲になるように調整し、図17に示すように、1870℃でヒートゾーンを移動させながら、外径30mmに延伸することによって母材の全長を一体化した。その結果、図21に示すように、中心に略六角形の空孔コア(エアコア)からなるコア領域53を有し、その周囲に多数の三角形の空孔52と小さな六角形のロッド部分54及びこれらのロッド部分54同士をつなぐ薄い隔壁55とが規則的に並べられた構造を有する母材51Bが得られた。
得られた母材断面は、母材の上部、下部で殆ど同じ空孔径であった。
<Example 1>
As shown in FIG. 20, a support tube 41 made of quartz glass having an outer diameter of 40 mm and an inner diameter of 33 mm, an air core forming capillary 44, a large number of holes forming capillaries 40A, and a large number of rod portion forming capillaries 40B. A base material 51B having a cross-sectional shape as shown in FIG.
Here, the hole forming capillary 40A and the air core forming capillary 44 were sealed at one end and arranged with the sealing side facing upward in FIG. Capillary 40B that crushes the air holes to form the rod portion was sealed at one end and placed with the sealing side facing downward in FIG. For the hole forming capillary 40A, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 1.3 mm, and a length of 400 mm was used. As the rod portion forming capillary 40B, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 0.7 mm, and a length of 400 mm was used. As the central air core forming capillary 44, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 3.9 mm, an inner diameter of 3.5 mm, and a length of 400 mm was used.
Next, the base material is set in a stretching machine, set so that the center of the heat zone is located 40 mm above the lower end of the capillary 40A, heated at 1900 ° C., and supplied with Ar gas from the bottom with a vacuum pump from the top. As shown in FIG. 15, a part of the base material was integrated.
After that, the space I shown in FIG. 16 is depressurized by a vacuum pump and adjusted so that the differential pressure from the atmospheric pressure becomes −90 kPa, and the differential pressure from the atmospheric pressure in the space II is in the range of +0.5 kPa. As shown in FIG. 17, the entire length of the base material was integrated by stretching to an outer diameter of 30 mm while moving the heat zone at 1870 ° C. As a result, as shown in FIG. 21, it has a core region 53 consisting of a substantially hexagonal hole core (air core) at the center, and a large number of triangular holes 52 and small hexagonal rod portions 54 around it. A base material 51B having a structure in which thin partition walls 55 that connect these rod portions 54 are regularly arranged is obtained.
The obtained cross section of the base material had almost the same pore diameter at the top and bottom of the base material.

<実施例2>
外径39mm、内径33mmの石英ガラス製のサポート管41に、エアコア形成用のキャピラリ44と、多数の空孔形成用のキャピラリ40Aと、多数のロッド部分形成用のキャピラリ40Bを図22に示すように詰め込み、母材の一体化を行って、図23に示すような断面形状の母材51Cを作製した。
ここで、空孔形成用のキャピラリ40Aとエアコア形成用のキャピラリ44は、片端を封止し、図14において上部に封止側を向けて配置した。空孔を潰してロッド部分を形成するキャピラリ40Bは、片端封止して、図14において下部に封止側を向けて配置した。空孔形成用のキャピラリ40Aは、外径1.5mm、内径1.3mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。ロッド部分形成用のキャピラリ40Bは、外径1.5mm、内径0.7mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。中心のエアコア形成用のキャピラリ44は、外径6.5mm、内径5.8mm、長さ400mmの石英ガラス製の円管を用いた。
次に、母材を延伸機にセットし、キャピラリ40Aの下端から40mm上部にヒートゾーン中心が位置するようにセットし、1850℃で熱して、下部からArガスを供給しつつ上部から真空ポンプで吸引し、図15に示すように母材の一部を一体化した。
その後、図16に示す、空間Iは真空ポンプで減圧し、大気圧との差圧が−90kPaになるように調整し、空間IIは、大気圧との差圧が+0.02kPaの範囲になるように調整し、図17に示すように、1830℃でヒートゾーンを移動させながら、外径30mmに延伸することによって母材の全長を一体化した。その結果、図23に示すように、中心に略六角形の空孔コア(エアコア)からなるコア領域53を有し、その周囲に多数の三角形の空孔52と小さな六角形のロッド部分54及びこれらのロッド部分54同士をつなぐ薄い隔壁55とが規則的に並べられた構造を有する母材51Cが得られた。
図23に示す母材51Cは、実施例1の母材51Bと比べてロッド部分54の径が小さくなっていることが分かる。しかも、配列の乱れもなく作製することができた。
<Example 2>
FIG. 22 shows a support tube 41 made of quartz glass having an outer diameter of 39 mm and an inner diameter of 33 mm, an air core forming capillary 44, a large number of holes forming capillaries 40A, and a large number of rod portion forming capillaries 40B. A base material 51C having a cross-sectional shape as shown in FIG.
Here, the hole forming capillary 40A and the air core forming capillary 44 were sealed at one end and arranged with the sealing side facing upward in FIG. Capillary 40B that crushes the air holes to form the rod portion was sealed at one end and placed with the sealing side facing downward in FIG. For the hole forming capillary 40A, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 1.3 mm, and a length of 400 mm was used. As the rod portion forming capillary 40B, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 0.7 mm, and a length of 400 mm was used. As the central air core forming capillary 44, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 6.5 mm, an inner diameter of 5.8 mm, and a length of 400 mm was used.
Next, the base material is set in a stretching machine, set so that the center of the heat zone is located 40 mm above the lower end of the capillary 40A, heated at 1850 ° C., and supplied with Ar gas from the bottom with a vacuum pump from the top. As shown in FIG. 15, a part of the base material was integrated.
After that, the space I shown in FIG. 16 is depressurized by a vacuum pump and adjusted so that the differential pressure from the atmospheric pressure becomes −90 kPa, and the differential pressure from the atmospheric pressure in the space II is in the range of +0.02 kPa. As shown in FIG. 17, the entire length of the base material was integrated by stretching to an outer diameter of 30 mm while moving the heat zone at 1830 ° C. As a result, as shown in FIG. 23, it has a core region 53 consisting of a substantially hexagonal hole core (air core) at the center, and a large number of triangular holes 52 and small hexagonal rod portions 54 around it. A base material 51C having a structure in which the thin partition walls 55 that connect the rod portions 54 are regularly arranged is obtained.
It can be seen that the base material 51C shown in FIG. 23 has a smaller diameter of the rod portion 54 than the base material 51B of the first embodiment. Moreover, it could be produced without any disturbance of the arrangement.

<参考例2>
外径35mm、内径22mmの石英ガラス製のサポート管41に、多数の石英ガラス製のキャピラリ40A、コア領域形成用の石英ガラス製の中実棒42を図24に示すように詰め込み、母材の一体化を行って、図25に示すような断面形状の母材51Dを作製した。
ここで、空孔形成用のキャピラリ40Aは、片端を封止し、図14において上部に封止側を向けて配置した。この空孔形成用のキャピラリ40Aは、外径2.1mm、内径1.88mm、長さ500mmの石英ガラス製の円管を用いた。コア領域形成用の中実棒42は、外径2.1mm、長さ400mmの石英ガラス棒を用いた。
次に、母材を延伸機にセットし、キャピラリ40Aの下端から40mm上部にヒートゾーン中心が位置するようにセットし、1980℃で熱して、下部からArガスを供給しつつ上部から真空ポンプで吸引し、図15に示すように母材の一部を一体化した。
その後、図16に示す、空間Iは真空ポンプで減圧し、大気圧との差圧が−98kPaになるように調整し、空間IIは、大気圧との差圧が+1.0kPaの範囲になるように調整し、図17に示すように、2000℃でヒートゾーンを移動させながら、外径25mmに延伸することによって母材の全長を一体化した。その結果、図25に示すように、中心に断面六角形の中実のコア領域53を有し、その周囲に六角形の空孔52が薄い隔壁55を介して規則的に並べられた構造を有する母材51Dが得られた。
得られた母材51Cの断面は、母材の上部、下部で殆ど同じ空孔径であった。
<Reference Example 2>
A quartz glass support tube 41 having an outer diameter of 35 mm and an inner diameter of 22 mm is packed with a large number of quartz glass capillaries 40A and a solid rod 42 made of quartz glass for forming a core region as shown in FIG. Integration was performed to produce a base material 51D having a cross-sectional shape as shown in FIG.
Here, the capillary 40A for hole formation was sealed at one end and arranged with the sealing side facing upward in FIG. As the hole forming capillary 40A, a quartz glass circular tube having an outer diameter of 2.1 mm, an inner diameter of 1.88 mm, and a length of 500 mm was used. As the solid rod 42 for forming the core region, a quartz glass rod having an outer diameter of 2.1 mm and a length of 400 mm was used.
Next, the base material is set in a stretching machine, set so that the center of the heat zone is located 40 mm above the lower end of the capillary 40A, heated at 1980 ° C., and supplied with Ar gas from the bottom with a vacuum pump from the top. As shown in FIG. 15, a part of the base material was integrated.
Thereafter, the space I shown in FIG. 16 is depressurized by a vacuum pump and adjusted so that the differential pressure from the atmospheric pressure is −98 kPa, and the differential pressure from the atmospheric pressure is +1.0 kPa in the space II. As shown in FIG. 17, the entire length of the base material was integrated by stretching to an outer diameter of 25 mm while moving the heat zone at 2000 ° C. As a result, as shown in FIG. 25, the structure has a solid core region 53 with a hexagonal cross section at the center, and hexagonal holes 52 regularly arranged through thin partition walls 55 around the core region 53. The base material 51D having was obtained.
The cross section of the obtained base material 51C had almost the same hole diameter at the top and bottom of the base material.

<実施例3>
外径35mm、内径22mmの石英ガラス製のサポート管41に、多数の石英ガラス製のキャピラリ40A、40Bを図26に示すように詰め込み、母材の一体化を行って、図27に示すような断面形状の母材51Eを作製した。
ここで、空孔形成用のキャピラリ40Aは、片端を封止し、図14において上部に封止側を向けて配置した。中実コア用のキャピラリ40Bは、片端封止して、図14において下部に封止側を向けて配置した。空孔形成用のキャピラリ40A、中実コア用のキャピラリ40Bともに、外径2.1mm、内径1.88mm、長さ500mmの石英ガラス製の円管を用いた。
次に、母材を延伸機にセットし、キャピラリ40Aの下端から40mm上部にヒートゾーン中心が位置するようにセットし、1980℃で熱して、下部からHeガスを供給しつつ上部から真空ポンプで吸引し、図15に示すように母材の一部を一体化した。
その後、図16に示す、空間Iは真空ポンプで減圧し、大気圧との差圧が−98kPaになるように調整し、空間IIは、大気圧との差圧が+1.0kPaの範囲になるように調整し、図17に示すように、2000℃でヒートゾーンを移動させながら、外径25mmに延伸することによって母材の全長を一体化した。その結果、図27に示すように、中心に断面六角形の中実の小さなコア領域53を有し、その周囲に六角形の空孔52が薄い隔壁55を介して規則的に並べられた構造を有する母材51Eが得られた。
この母材51Eのコア領域53は、キャピラリ40Bの空孔をつぶして中実にして形成したことにより、参考例2の母材51Dのコア領域53よりも小さな断面積とすることができた。
<Example 3>
A quartz glass support tube 41 having an outer diameter of 35 mm and an inner diameter of 22 mm is filled with a large number of quartz glass capillaries 40A and 40B as shown in FIG. 26, and the base material is integrated, as shown in FIG. A base material 51E having a cross-sectional shape was produced.
Here, the capillary 40A for hole formation was sealed at one end and arranged with the sealing side facing upward in FIG. The solid core capillary 40B was sealed at one end and arranged with the sealing side facing downward in FIG. For both the hole forming capillary 40A and the solid core capillary 40B, quartz glass circular tubes having an outer diameter of 2.1 mm, an inner diameter of 1.88 mm, and a length of 500 mm were used.
Next, the base material is set in a stretching machine, set so that the center of the heat zone is located 40 mm above the lower end of the capillary 40A, heated at 1980 ° C., and supplied with He gas from the bottom with a vacuum pump from the top. As shown in FIG. 15, a part of the base material was integrated.
Thereafter, the space I shown in FIG. 16 is depressurized by a vacuum pump and adjusted so that the differential pressure from the atmospheric pressure is −98 kPa, and the differential pressure from the atmospheric pressure is +1.0 kPa in the space II. As shown in FIG. 17, the entire length of the base material was integrated by stretching to an outer diameter of 25 mm while moving the heat zone at 2000 ° C. As a result, as shown in FIG. 27, a structure having a small core region 53 with a hexagonal cross section at the center and hexagonal holes 52 regularly arranged through thin partition walls 55 therearound. A base material 51E having the following was obtained.
Since the core region 53 of the base material 51E was formed by crushing the pores of the capillary 40B, the cross-sectional area could be made smaller than that of the core region 53 of the base material 51D of Reference Example 2.

<比較例1>
特許文献1の記載に従い、図6,図7に示すように、キャピラリとそれより外径の細いロッドを用い、フォトニックバンドギャップファイバの作製を試みたが、ロッドが細く、組上げているときに、ロッドの位置が移動してしまい、うまく母材を作製することができなかった。
<Comparative Example 1>
According to the description in Patent Document 1, as shown in FIGS. 6 and 7, an attempt was made to produce a photonic bandgap fiber using a capillary and a rod having a smaller outer diameter than that. However, when the rod is thin and assembled. The position of the rod moved and the base material could not be produced successfully.

<比較例2>
特許文献7の実施例1,2の記載に基づいて、ガラス材料として純粋石英を用い、温度条件、圧力条件などを純粋石英に適した条件に変更してファイバ製造を試みた。しかし、ガラスキャピラリの隙間を減圧加熱している間は、キャピラリ内の空孔は両端封止状態にあるため、両端封止する条件が比較例1と同様に難しく、母材を加熱一体化している間に、空孔内圧力が変化してしまい、空孔径が母材の長手方向に安定しない。母材のある断面は、特許文献7の通り、きれいに隙間がないが、空孔径を長手方向に安定させることができなかった。よって、得られた母材を紡糸しても、長手方向に光学特性が変化してしまい、非常に歩留まりが悪かった。
<Comparative example 2>
Based on the description of Examples 1 and 2 of Patent Document 7, pure quartz was used as the glass material, and the temperature and pressure conditions were changed to conditions suitable for pure quartz, and fiber production was attempted. However, while the gap in the glass capillary is heated under reduced pressure, the pores in the capillary are sealed at both ends, so the condition for sealing both ends is difficult as in Comparative Example 1, and the base material is heated and integrated. During this time, the pressure in the hole changes, and the hole diameter is not stable in the longitudinal direction of the base material. As shown in Patent Document 7, the cross section with the base material has no clear gap, but the pore diameter could not be stabilized in the longitudinal direction. Therefore, even if the obtained base material was spun, the optical characteristics changed in the longitudinal direction, and the yield was very poor.

<母材の歩留まりの比較>
実施例1〜3及び参考例1,2において、母材の歩留まりはほぼ100%、素線化時で歩留まりが、空孔の長手方向の安定性も含めて85%程度であった。
一方、比較例1,2では、ともに母材の歩留まりが40%程度、素線化時で歩留まりが、空孔の長手方向の安定性も含めて、10%程度であった。
<Comparison of base material yield>
In Examples 1 to 3 and Reference Examples 1 and 2, the yield of the base material was approximately 100%, and the yield was about 85% including the stability in the longitudinal direction of the holes at the time of stranding.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the yield of the base material was about 40%, and the yield at the time of forming the strand was about 10% including the stability in the longitudinal direction of the holes.

従来のホールアシスト型ホーリーファイバを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the conventional hole assist type | mold holey fiber. 従来のダブルクラッドファイバを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the conventional double clad fiber. 従来のフォトニックバンドギャップファイバを例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the conventional photonic band gap fiber. 特許文献1の図1に例示された光ファイバ構造を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing an optical fiber structure exemplified in FIG. 1 of Patent Document 1. FIG. 特許文献1の図2に例示された光ファイバ構造を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing an optical fiber structure illustrated in FIG. 2 of Patent Document 1. FIG. 特許文献1の図5に例示されたキャピラリとロッドの組み合わせを示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a combination of a capillary and a rod exemplified in FIG. 5 of Patent Document 1. FIG. 特許文献1の図6に例示されたキャピラリとロッドの組み合わせを示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a combination of a capillary and a rod exemplified in FIG. 6 of Patent Document 1. 特許文献2の図1に示されたキャピラリの断面図である。2 is a cross-sectional view of the capillary shown in FIG. 1 of Patent Document 2. FIG. 特許文献3の図1に示されたプリフォームの断面図である。2 is a cross-sectional view of the preform shown in FIG. 1 of Patent Document 3. FIG. 特許文献4の図4に示された線引き装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of a drawing apparatus shown in FIG. 4 of Patent Document 4. 特許文献5の図2に示された線引き装置の構成図である。It is a block diagram of the drawing apparatus shown by FIG. 2 of patent document 5. FIG. 別なファイバ製造用母材を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates another preform | base_material for fiber manufacture. 特許文献5におけるサポート管内の圧力制御を説明する概略図である。It is the schematic explaining pressure control in a support pipe in patent documents 5. 本製造方法の工程(1)〜工程(3)を示す構成図である。It is a block diagram which shows process (1)-process (3) of this manufacturing method. 本製造方法の工程(4)と工程(5)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the process (4) and process (5) of this manufacturing method. 本製造方法の工程(6)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the process (6) of this manufacturing method. 本製造方法の工程(7)を示す構成図である。It is a block diagram which shows the process (7) of this manufacturing method. 参考例1により製造される母材を示し、サポート管にキャピラリ及び中実棒を詰めた一体化前の母材の断面図である。It is sectional drawing of the preform | base_material before integration which showed the preform | base_material manufactured by the reference example 1, and packed the capillary and the solid rod in the support pipe | tube. 参考例1で製造された母材の断面図である。6 is a cross-sectional view of a base material manufactured in Reference Example 1. FIG. 本発明により製造される母材の実施例1を示し、サポート管にキャピラリを詰めた一体化前の母材の断面図である。1 is a cross-sectional view of a base material before integration in which a capillary is packed in a support pipe, showing Example 1 of the base material manufactured according to the present invention. 実施例1で製造された母材の断面図である。1 is a cross-sectional view of a base material manufactured in Example 1. FIG. 本発明により製造される母材の実施例2を示し、サポート管にキャピラリを詰めた一体化前の母材の断面図である。It is Example 2 of the preform | base_material manufactured by this invention, and is sectional drawing of the preform | base_material before integration which packed the capillary in the support pipe | tube. 実施例2で製造された母材の断面図である。6 is a cross-sectional view of a base material manufactured in Example 2. FIG. 参考例2により製造される母材を示し、サポート管にキャピラリ及び中実棒を詰めた一体化前の母材の断面図である。It is sectional drawing of the preform | base_material before integration which showed the preform | base_material manufactured by the reference example 2, and packed the capillary and the solid rod in the support pipe | tube. 参考例2で製造された母材の断面図である。6 is a cross-sectional view of a base material manufactured in Reference Example 2. FIG. 本発明により製造される母材の実施例3を示し、サポート管にキャピラリを詰めた一体化前の母材の断面図である。It is Example 3 of the base material manufactured by this invention, and is sectional drawing of the base material before integration which packed the capillary in the support pipe | tube. 実施例3で製造された母材の断面図である。6 is a cross-sectional view of a base material manufactured in Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

40A,40B…キャピラリ、41…サポート管、42,43…中実棒、44…エアコア形成用のキャピラリ、45…片端封止部、46…上部コネクタ、46A…排気口、47…下部コネクタ、47A…ガス供給口、48…ヒータ、49…差圧調整用ガス、50…一体化領域、51,51A〜51E…母材、52…空孔、53…コア領域、54…ロッド部分、55…隔壁。
40A, 40B ... Capillary, 41 ... Support tube, 42, 43 ... Solid rod, 44 ... Capillary for air core formation, 45 ... One end sealing part, 46 ... Upper connector, 46A ... Exhaust port, 47 ... Lower connector, 47A DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Gas supply port, 48 ... Heater, 49 ... Differential pressure adjusting gas, 50 ... Integrated region, 51, 51A to 51E ... Base material, 52 ... Hole, 53 ... Core region, 54 ... Rod part, 55 ... Partition .

Claims (6)

(1)キャピラリの片端を封止する工程、
(2)片端を封止した複数本のキャピラリ又は複数本のキャピラリと中実棒とを、空孔を残すキャピラリは封止した片端を一方の側に向け、空孔を潰すキャピラリは封止した片端を他方の側に向けて束ね、これらをサポート管に詰め込む工程、
(3)次いで、サポート管の前記一方の側に真空排気装置に接続されたコネクタを接続すると共に、前記他方の側に差圧調整用ガスの供給装置に接続されたコネクタを接続する工程、
(4)次いで、前記キャピラリの一端近傍部をヒータでキャピラリが軟化変形する温度まで加熱する工程、
(5)工程(4)の状態でサポート管の前記一方の側から真空排気装置で管内を排気すると共に、サポート管の前記他方の側から差圧調整用ガスを管内に供給し、キャピラリの一部で母材を一体化し、管内空間を前記一方の側の空間Iと前記他方の側の空間IIとに分ける工程、
(6)次いで、空間Iを減圧し、空間IIをほぼ大気圧となるように制御する工程、
(7)次いで、ヒートゾーンをキャピラリの長手方向に沿って緩やかに移動させ、キャピラリの全長にわたり一体化を行って、多数の空孔とキャピラリの空孔が潰れて形成されたロッド部分とが組み合わされた断面構造をもつ母材を作製する工程、
(8)次いで、前記母材をその空孔内圧力を制御しながら紡糸し、素線化して空孔を有する光ファイバを得る工程、
を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
(1) sealing one end of the capillary;
(2) A plurality of capillaries with one end sealed or a plurality of capillaries and a solid rod, a capillary that leaves a hole is directed toward one side, and a capillary that crushes a hole is sealed Bundling one end toward the other side and packing them into a support tube,
(3) Next, connecting the connector connected to the vacuum exhaust device to the one side of the support tube and connecting the connector connected to the differential pressure adjusting gas supply device to the other side,
(4) Next, the step of heating the vicinity of one end of the capillary to a temperature at which the capillary is softened and deformed with a heater,
(5) In the state of step (4), the inside of the tube is evacuated from the one side of the support tube by the vacuum evacuation device, and the differential pressure adjusting gas is supplied into the tube from the other side of the support tube. Integrating the base material at the section and dividing the space in the pipe into the space I on the one side and the space II on the other side;
(6) Next, the process of reducing the pressure of the space I and controlling the space II to be almost atmospheric pressure,
(7) Next, the heat zone is moved slowly along the longitudinal direction of the capillary, and integration is performed over the entire length of the capillary to combine a large number of holes and a rod portion formed by collapsing the holes of the capillary. Producing a base material having a cross-sectional structure,
(8) Next, the step of spinning the base material while controlling the pressure inside the hole, forming a strand to obtain an optical fiber having a hole,
An optical fiber manufacturing method comprising:
前記工程(4)において加熱温度が1700℃〜2100℃の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバの製造方法。   The method for manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein the heating temperature in the step (4) is in the range of 1700 ° C to 2100 ° C. 前記工程(6)において空間Iの大気圧との差圧を−0.50kPa〜−101kPaの範囲とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の光ファイバの製造方法。   3. The method of manufacturing an optical fiber according to claim 1, wherein a differential pressure from the atmospheric pressure in the space I is set to a range of −0.50 kPa to −101 kPa in the step (6). 前記工程(6)において空間IIの大気圧との差圧を−0.50kPa〜+10kPaの範囲とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。   The method for producing an optical fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein a differential pressure from the atmospheric pressure in the space II is set in a range of -0.50 kPa to +10 kPa in the step (6). 前記工程(7)において、空間Iと空間IIの両方に属する空孔を封止せず、空孔を開放して延伸することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。   The optical fiber according to any one of claims 1 to 4, wherein in the step (7), the holes belonging to both the space I and the space II are not sealed, and the holes are opened and stretched. Production method. 請求項1〜5のいずれかに記載の方法で製造された光ファイバ。


An optical fiber manufactured by the method according to claim 1.


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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013108806A1 (en) 2012-01-19 2013-07-25 湖北工業株式会社 Method for manufacturing optical fiber matrix and optical fiber matrix
WO2014132963A1 (en) * 2013-02-26 2014-09-04 株式会社フジクラ Method for manufacturing preform for photonic band gap fiber, method for manufacturing photonic band gap fiber, preform for photonic band gap fiber, and photonic band gap fiber
WO2016167273A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-20 株式会社中原光電子研究所 Porous silica glass tube and porous silica glass tube manufacturing method
JP7496939B2 (en) 2020-12-16 2024-06-07 ヘレーウス クヴァルツグラース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト Method for manufacturing antiresonant hollow-core fiber preforms - Patents.com

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0656454A (en) * 1992-08-10 1994-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Production of optical fiber preform
JPH06279043A (en) * 1993-03-29 1994-10-04 Fujikura Ltd Production of image fiber
JP2002211941A (en) * 2001-01-15 2002-07-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd Method of manufacturing photonic crystal fiber
JP2003221254A (en) * 2002-01-29 2003-08-05 Mitsubishi Cable Ind Ltd Method for manufacturing polarization maintaining photonic crystal fiber
JP2004043286A (en) * 2002-03-14 2004-02-12 Nippon Electric Glass Co Ltd Glass preform and its manufacturing method
JP2004123468A (en) * 2002-10-03 2004-04-22 Fujikura Ltd Method of manufacturing optical fiber preform, and optical fiber preform
JP2004238246A (en) * 2003-02-05 2004-08-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor
JP2005022944A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing optical fiber
JP2005022943A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing optical fiber
JP2005215344A (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Nippon Electric Glass Co Ltd Optical waveguide material

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0656454A (en) * 1992-08-10 1994-03-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Production of optical fiber preform
JPH06279043A (en) * 1993-03-29 1994-10-04 Fujikura Ltd Production of image fiber
JP2002211941A (en) * 2001-01-15 2002-07-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd Method of manufacturing photonic crystal fiber
JP2003221254A (en) * 2002-01-29 2003-08-05 Mitsubishi Cable Ind Ltd Method for manufacturing polarization maintaining photonic crystal fiber
JP2004043286A (en) * 2002-03-14 2004-02-12 Nippon Electric Glass Co Ltd Glass preform and its manufacturing method
JP2004123468A (en) * 2002-10-03 2004-04-22 Fujikura Ltd Method of manufacturing optical fiber preform, and optical fiber preform
JP2004238246A (en) * 2003-02-05 2004-08-26 Mitsubishi Cable Ind Ltd Production method for photonic crystal fiber and production apparatus therefor
JP2005022944A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing optical fiber
JP2005022943A (en) * 2003-07-02 2005-01-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing optical fiber
JP2005215344A (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Nippon Electric Glass Co Ltd Optical waveguide material

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013108806A1 (en) 2012-01-19 2013-07-25 湖北工業株式会社 Method for manufacturing optical fiber matrix and optical fiber matrix
WO2014132963A1 (en) * 2013-02-26 2014-09-04 株式会社フジクラ Method for manufacturing preform for photonic band gap fiber, method for manufacturing photonic band gap fiber, preform for photonic band gap fiber, and photonic band gap fiber
JP5916943B2 (en) * 2013-02-26 2016-05-11 株式会社フジクラ Photonic band gap fiber base material manufacturing method, photonic band gap fiber manufacturing method, photonic band gap fiber base material, and photonic band gap fiber
WO2016167273A1 (en) * 2015-04-15 2016-10-20 株式会社中原光電子研究所 Porous silica glass tube and porous silica glass tube manufacturing method
JPWO2016167273A1 (en) * 2015-04-15 2018-02-08 株式会社中原光電子研究所 Porous quartz glass tube and method for producing porous quartz glass tube
US11021388B2 (en) 2015-04-15 2021-06-01 Nakahara Opto-Electronics Laboratories, Inc. Perforated quartz glass tube and method for manufacturing perforated quartz glass tube
JP7496939B2 (en) 2020-12-16 2024-06-07 ヘレーウス クヴァルツグラース ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト Method for manufacturing antiresonant hollow-core fiber preforms - Patents.com

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