JP2007249229A - 光ファイバ - Google Patents

Abstract

【課題】 光特性の劣化を低減することができる光ファイバを提供する。
【解決手段】 光ファイバ１は、中空コア部２と、この中空コア部２を取り囲むクラッド部３からなり、中空コア部２の屈折率がクラッド部３の屈折率よりも低くなっている。中空コア部２は光ファイバの両端部において塞がれ、封止部５が形成された構成となっている。この封止部５は、例えば光ファイバ１を加熱してクラッド部３を軟化させることで形成されている。これにより、中空コア部２に異物等が侵入することが防止される。光ファイバ１の両端部には、光コネクタのフェルール６が取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、軸心方向に延びる中空部を有する光ファイバに関するものである。

特許第３０７２８４２号公報（特許文献１）には、中空に形成されたコアと、このコアの周囲に設けられフォトニックバンドギャップ構造を有するクラッドとを備え、回折格子のブラッグ反射によって光を伝播させる単一モード光ファイバが記載されている。
特表２００２−５３７５７４号公報（特許文献２）には、フォトニック結晶ファイバの要所に光学的性質が変化する部分を作るために、ファイバの所要領域を熱処理し該熱処理済み領域の断面積を変化させることが記載されている。
西独国特許出願公開第２５４２５８７号明細書（特許文献３）には、コア部と、このコア部を囲むスペースを備えた、光信号伝送媒体用の単一材料繊維において、該繊維の端部範囲に、ポリテトラフルオルエチレン、ポリメチルシロキサン、エポキシ樹脂、コロホニウム、封蝋などの固体材料を充填することが開示されている。
欧州特許出願公開第３４４４７８号明細書（特許文献４）には、内面にメッキを施したプラスチックチューブの端部に、薄い透明なプラスチックフィルムを溶着することが開示されている。

特許第３０７２８４２号公報 特表２００２-５３７５７４号公報（国際公開第００／４９４３５号パンフレット） 西独国特許出願公開第２５４２５８７号明細書 欧州特許出願公開第３４４４７８号明細書

しかしながら、上記従来技術においては、光ファイバの中空部分の保護について全く考慮されていないため、損失増加等といった光特性の劣化を招く可能性がある。また、光ファイバの中空部が開口した状態で、コネクタ加工等のための光ファイバの端面研磨等を行うと、中空部で光ファイバが破損する可能性がある。

本発明の目的は、光特性の劣化を低減することができる端部構造を備えた光ファイバを提供することである。さらに本発明は、端面加工時における光ファイバの破損を防止することを目的とする。

本発明は、コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、コア部およびクラッド部の少なくとも一方に、軸心方向に延びる中空部を設けた光ファイバの端部構造であって、光ファイバの端部には、中空部を塞ぐ封止部が設けられていることを特徴とするものである。

本発明者らは、中空部を有する光ファイバにおいて、例えば異物や水蒸気が中空部に入ると、光ファイバの光損失が増大することを、実験等によって明らかにした。本発明は、そのような知見に基づいてなされたものである。即ち、上述のように光ファイバの端部に中空部を塞ぐ封止部を設けることにより、中空部に異物等が侵入することが低減される。このため、光損失の増大等といった光特性の劣化を低減することができる。また、光ファイバの中空部が開口した状態で、光ファイバの端面研磨等を行うと、中空部で光ファイバが破損する可能性があるが、光ファイバの端部において中空部を塞ぐことで、そのような端面加工時における光ファイバの破損を防止することができる。

好ましくは、封止部は、光ファイバの端部を加熱してクラッド部を軟化させることで形成されている。また、このとき、光ファイバにおいて端部の外径が、光ファイバの端部以外の部分の外径と実質的に同一となるよう、中空部を減圧して前記加熱を行うことが好ましい。
これにより、封止部がクラッド部と同じ材質のガラスで形成されることになるため、封止部が強固なものとなる。また、光ファイバの端面部において材質が均一となるため、光ファイバの端面研磨等の加工が容易に行える。

また、封止部は、中空部内に硬化性物質を入れ、その後硬化性物質を硬化させることで、中空部内に形成されていてもよい。これにより、封止部の形成が比較的容易に行える。
中空部内に入れる硬化性物質として、好ましくは、液状の紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等を用いる。この場合、中空部の封止を簡便に行うことができる。

さらに、光ファイバの端面には、中空部を覆う蓋部が取り付けられ、この蓋部で封止部を構成してもよい。これにより、例えばコア部が中空構造を有している場合には、コア部が蓋部で覆われることになるため、蓋部を機能性素子で構成すれば反射防止、波長選択、偏波選択などの機能を持たせることができる。

この場合、好ましくは、蓋部は、樹脂または金属膜で形成されている。これにより、蓋部の形成が比較的容易に行える。
樹脂製の蓋部として、好ましくは、光ファイバの端面に熱硬化性樹脂を塗布しこれを硬化させて形成された蓋部とする。
金属膜製の蓋部として、好ましくは、光ファイバの端面に接着した蒸着金属薄膜で形成された蓋部とする。

また、好ましくは、光ファイバの端部には、コネクタ加工が施されている。これにより、光ファイバ同士の接続が容易に行える。このとき、中空部を有していない通常の光ファイバとの接続も勿論可能である。コネクタ加工として、好ましくは、光ファイバの端部を研磨したコネクタ加工とする。

さらに、好ましくは、封止部は、光ファイバの両端部に設けられている。これにより、中空部に異物等が侵入することがより低減されるため、光損失の増大等といった光特性の劣化を更に低減することができる。

また、本発明の光ファイバは、コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、コア部およびクラッド部の少なくとも一方には、軸心方向に延びる中空部が設けられ、端部には、中空部を塞ぐ封止部が設けられている。

このように光ファイバの端部に中空部を塞ぐ封止部を設けることにより、中空部に異物等が侵入することが低減されるため、光損失の増大等といった光特性の劣化を低減することができる。また、光ファイバの端面加工時に、中空部で光ファイバが破損することを防止できる。

本発明によれば、光ファイバの端部に、中空部を塞ぐ封止部を設けたので、中空部への異物等の侵入が低減され、これにより光特性の劣化を低減することができる。また、光ファイバの端面研磨等の加工時における光ファイバの破損を防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施形態を図１〜図３により説明する。図１は、本実施形態による光ファイバの端部構造を示す断面図である。

同図において、本実施形態の光ファイバ１は、中空構造を有するコア部（以下、中空コア部）２と、石英ガラスで形成され中空コア部２を取り囲むクラッド部３とからなり、中空コア部２の屈折率がクラッド部３の屈折率よりも低くなっている。クラッド部３には、図２に示すように、光ファイバ１の軸心方向に延びる複数の屈折率変化部４が断面内で放射状に形成されている。この屈折率変化部４は、屈折率の周期的な変調をもたせるものである。なお、屈折率変化部４は、空孔としてもよいし、所定の屈折率を有するドーパントを添加したロッドをクラッド部３中に埋め込んで形成してもよい。

このような光ファイバ１においては、光ファイバ１に入射した光が、屈折率の周期的な変調によって形成された屈折率変化部４のブラッグ反射によって、特定の波長の光が選択的に閉じ込められて中空コア部２中を伝播する。このような中空コア部２を有する光ファイバ１を用いることで、非線形光学効果の影響の軽減や、大きな構造分散の変化をもたらすことが可能となる。

中空コア部２は、光ファイバ１の両端部において塞がれ、封止部５が形成された構成となっている。このとき、封止部５の寸法ｄは、封止部５によりブラッグ反射条件が満たされない状態となっても、光の広がりが少なく、光の導波に与える影響がほとんど無いような長さとする。また、光ファイバ１の両端部には、光コネクタのフェルール６が取り付けられている。このように光ファイバ１にコネクタ加工を施すことにより、光ファイバ１同士の接続や、光ファイバ１と通常の光ファイバ（コア部が中空構造でない光ファイバ）との接続が容易に行える。

このような光コネクタ付きの光ファイバ１を製造する工程を図３により説明する。まず、中空コア部２を有する光ファイバ１を準備し、光ファイバ１の一端側から真空ポンプ等により中空コア部２内の気体を吸い出す（図３（ａ）参照）。

このように中空コア部２内を減圧している状態で、光ファイバ１の他端部を加熱源７により加熱し、その部位のクラッド部３を軟化させることにより中空コア部２を外側から潰す。これにより、光ファイバ１の端部の一方に封止部５が形成される（図３（ｂ）参照）。このとき、クラッド部３の形状等を損なうことはほとんど無い。続いて、光ファイバ１における中空コア部２を潰した側の端面から所定のファイバ長分だけ離れた部分を加熱源７により加熱し、その部位における中空コア部２を潰す。これにより、光ファイバ１の他端側にも封止部５が形成される（図３（ｃ）参照）。このようにクラッド部３を軟化させて封止部５を形成するので、中空コア部２がクラッド部３と同じ材質のガラスにより強固に塞がれることになる。

なお、ここでは、中空コア部２をスムーズに潰すために、中空コア部２内を減圧した状態でクラッド部３を加熱するようにしたが、特にこの方法に限定されず、例えば何らかの手段で光ファイバ１を外側から押し付けながらクラッド部３を加熱しても良いし、或いは光ファイバ１の加熱のみで中空コア部２を潰して良い。また、光ファイバ１の端部を融着器で加熱するか、或いは光ファイバ１を他の光ファイバと融着接続することにより中空コア部２を潰すこともできる。

次いで、中空コア部２内の減圧方向側に形成された封止部５をカットする。これにより、両端部において中空コア部２が塞がれた状態の光ファイバ１が得られる（図３（ｄ）参照）。

次いで、その光ファイバ１の両端部をフェルール６の穴内に挿入し、接着剤でフェルール６に固定する。その後、フェルール６の端面から突き出た光ファイバ１の端部を研磨する（図３（ｅ）参照）。このとき、中空コア部２はクラッド部３と同じ材質で塞がれ、光ファイバ１の端部の材質は均一となっているので、光ファイバ１の端面研磨が容易に行える。なお、光ファイバ１端面の研磨量は、光ファイバ１の両端部における中空コア部２の封止が維持される範囲内とする。

以上のように本実施形態にあっては、光ファイバ１の両端部において中空コア部２を塞ぐようにしたので、中空コア部２に異物や水蒸気（ＯＨ基）等が侵入することが防止される。これにより、光損失が抑えられ、光特性の劣化を低減することができる。また、光コネクタ加工時において光ファイバ１の端面研磨等を行うときに、中空コア部２で光ファイバ１が破損することを防止できる。

本発明の第２の実施形態を図４及び図５により説明する。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図４において、本実施形態の光ファイバ１０の両端部には、紫外線硬化性樹脂によって中空コア部２を塞いだ封止部１１が形成されている。この紫外線硬化性樹脂１１は、通常は液状であり、紫外線を照射すると硬化する樹脂である。紫外線硬化性樹脂１１の屈折率は、クラッド部３を形成する材質の屈折率よりも高くなっている。これにより、光のパワーの広がりが抑えられるため、封止部１１によりブラッグ反射条件が満たされない状態となっても、光の導波に影響を与えることはほとんど無い。

このような光ファイバ１０を製造する工程を図５により説明する。まず、中空コア部２を有する光ファイバ１を準備し、光ファイバ１０の両端部における中空コア部２内に液状の紫外線硬化性樹脂を注入する（図５（ａ）参照）。このとき、紫外線硬化性樹脂の表面張力によって、紫外線硬化性樹脂の中空コア部２に占める断面積は、光ファイバ１０端面の反対側に向けて連続的に小さくなる。

次いで、光ファイバ１０の両端部に紫外線を照射し、中空コア部２内に注入された液状の紫外線硬化性樹脂を硬化させる。これにより、光ファイバ１０の両端部に封止部１１が形成される（図５（ｂ）参照）。このように紫外線硬化性樹脂を用いて中空コア部２を塞ぐので、中空コア部２の封止を簡便に行うことができる。

次いで、光ファイバ１０の両端部をフェルール６の穴内に挿入し、接着剤でフェルール６に固定する。その後、フェルール６の端面から突き出た光ファイバ１の端部を研磨し、光コネクタ加工を施す（図５（ｃ）参照）。

以上により本実施形態においても、中空コア部２に異物等が入ることが防止されるため、光損失の増大を抑えることができると共に、光ファイバ１の端面研磨時に、中空コア部２で光ファイバ１が破損することを防止できる。

なお、本実施形態では、光ファイバ１０の中空コア部２内に紫外線硬化性樹脂を注入して中空コア部２を塞ぐようにしたが、中空コア部２内に入れる物質は、特に紫外線硬化性樹脂には限定されず、例えば熱硬化性樹脂等であってもよい。

本発明の第３の実施形態を図６及び図７により説明する。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６において、本実施形態の光ファイバ２０の両端面には、熱硬化性樹脂からなる蓋部２１が取り付けられ、この蓋部２１で、中空コア部２を塞ぐ封止部を構成している。熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂等が用いられる。

このような光ファイバを製造する工程を図７により説明する。まず、中空コア部２を有する光ファイバ２０を準備し、この光ファイバ２０の両端面に熱硬化性樹脂を塗布する（図７（ａ）参照）。

次いで、光ファイバ２０の両端面を加熱し、樹脂を硬化させる。これにより、両端面で中空コア部２が塞がれた光ファイバ２０が得られる（図７（ｂ）参照）。このように熱硬化性樹脂の塗布、硬化により中空コア部２を塞ぐので、光ファイバ２０の端面における中空コア部２の封止が簡便に行える。また、この場合は、中空コア部２も熱硬化性樹脂で覆われるため、機能性樹脂を使用すれば反射防止、波長選択、偏波選択などの機能を持たせることができる。

次いで、光ファイバ２０の両端部をフェルール６の穴内に挿入し、接着剤でフェルール６に固定する。その後、フェルール６の端面から突き出た光ファイバ２０の端面部を研磨し、光コネクタ加工を施す。なお、光ファイバ２０の端面の研磨量は、光ファイバ２０の両端面に熱硬化性樹脂が残存し、中空コア部２の封止が維持される範囲内とする。（図７（ｃ）参照）。

以上により本実施形態においても、中空コア部２に異物等が入ることが防止されるため、光損失の増大を抑えることができると共に、光ファイバ２０の端面研磨時に、中空コア部２で光ファイバ２０が破損することを防止できる。

本発明の第４の実施形態を図８により説明する。本実施形態では、蓋部の構成が第３の実施形態と異なっている。図中、第３の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図８において、本実施形態の光ファイバ３０の両端面には、金属薄膜からなる蓋部３１が取り付けられ、この蓋部３１で、中空コア部２を塞ぐ封止部を構成している。蓋部３１は、例えば蒸着により形成した金属薄膜を光ファイバ３０の両端面に接着したものである。この時の蒸着条件としては、蒸着した薄膜によって中空コア部２の封止が確実に行われるように設定する。

なお、蓋部３１としては、金属薄膜のみならず、光部品を光ファイバ３０の端面に接着することも可能である。このとき、薄膜や光部品が機能性を有するものであれば、反射防止、波長選択、偏波選択などの機能を持たせることができる。

本発明の第５の実施形態を図９及び図１０により説明する。図中、第１の実施形態と同一または同等の部材には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図９において、本実施形態の光ファイバ４０は、石英ガラスで形成されたコア部４１と、石英ガラスで形成されコア部４１を取り囲むクラッド部４２とからなっている。コア部４１にはＧｅＯ₂等のドーパントが添加されており、これによりコア部４１の屈折率がクラッド部４２の屈折率よりも高くなっている。

クラッド部４２におけるコア部４１の周囲には、図１０に示すように、光ファイバ４０の軸心方向に延びる複数の中空部４３が形成されている。各中空部４３は、光ファイバ４０の両端部において塞がれ、封止部４４が形成された構成となっている。この封止部４４は、第１の実施形態のように、クラッド部４２を加熱して軟化させることによって形成されている。

このようなクラッド部４２に中空部４３が形成された光ファイバ４０であっても、中空部４３に異物等が侵入することが防止されるため、光損失の増大等といった光特性の劣化を低減することができる。また、光コネクタ加工時に光ファイバ４０の端面研磨等を行う際に、中空部４３で光ファイバ４０が破損することを防止できる。

なお、本実施形態では、光ファイバ４０の端部においてクラッド部４２を軟化させて封止部４４を形成するようにしたが、封止部を形成する手段は、特にこれには限定されず、第２の実施形態のように中空部４３内に硬化性物質を入れても良いし、第３の実施形態のように樹脂からなる蓋部を光ファイバ４０の端面に設けても良いし、第４の実施形態のように金属膜からなる蓋部を光ファイバ４０の端面に設けても良い。

このとき、中空部４３に硬化性物質を入れて封止部を形成する場合には、硬化性物質の屈折率を、クラッド部４２を形成する材質の屈折率と同等にするか、クラッド部４２を形成する材質の屈折率よりも低くすることが好ましい。これにより、中空部４３の封止に伴う光伝送特性への影響を軽減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、光ファイバの両端部において中空部（中空コア部を含む）を塞ぐようにしたが、必要に応じて、光ファイバの一端部のみにおいて中空部を塞ぐようにしてもよい。また、光ファイバの端部を光コネクタ加工する場合には、１個の光コネクタに複数本の光ファイバを取り付けてもよい。

本発明に係る光ファイバの端部構造の第１の実施形態を示す断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す光ファイバを製造するための工程を示す図である。 本発明に係る光ファイバの端部構造の第２の実施形態を示す断面図である。 図４に示す光ファイバを製造するための工程を示す図である。 本発明に係る光ファイバの端部構造の第３の実施形態を示す断面図である。 図６に示す光ファイバを製造するための工程を示す図である。 本発明に係る光ファイバの端部構造の第４の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る光ファイバの端部構造の第５の実施形態を示す断面図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。

符号の説明

１…光ファイバ
２…中空コア部（中空部）
３…クラッド部
５…封止部
６…フェルール
１０…光ファイバ
１１…封止部
２０…光ファイバ
２１…蓋部
３０…光ファイバ
３１…蓋部
４０…光ファイバ
４１…コア部
４２…クラッド部
４３…中空部
４４…封止部

Claims (4)

1. コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、前記コア部および前記クラッド部の少なくとも一方に、軸心方向に延びる中空部を設けると共に、前記中空部を塞ぐ封止部が端部に設けられた光ファイバであって、
   前記コア部はドーパントが添加された石英ガラスで形成され、前記クラッド部は石英ガラスで形成されて、前記コア部の屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高くなっており、
   前記クラッド部における前記コア部の周囲に前記中空部が複数形成され、
   前記封止部は、前記中空部内に硬化性物質を入れ、前記硬化性物質を硬化させることで形成され、
   前記封止部が設けられた光ファイバの端部はコネクタのフェルールの穴内に挿入して固定され、且つ、前記光ファイバの端部が封止された状態で研磨されていることを特徴とする光ファイバ。
2. コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、前記コア部および前記クラッド部の少なくとも一方に、軸心方向に延びる中空部を備えた光ファイバのコネクタ加工方法であって、
   前記コア部はドーパントが添加された石英ガラスで形成され、前記クラッド部は石英ガラスで形成されて、前記コア部の屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高くなっており、
   前記クラッド部における前記コア部の周囲に前記中空部が複数形成され、
   中空部を塞ぐ封止部を、光ファイバ端部の前記中空部内に硬化性物質を入れ、前記硬化性物質を硬化させることで形成し、
   前記封止部が設けられた光ファイバの端部をコネクタのフェルールの穴内に挿入して固定した後、
   前記フェルールの端面から突き出た光ファイバの端部を研磨することを特徴とする光ファイバのコネクタ加工方法。
3. コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、前記コア部および前記クラッド部の少なくとも一方に、軸心方向に延びる中空部を設けると共に、前記中空部を塞ぐ封止部が端部に設けられ、前記中空部が異物や水蒸気といった光損失を増大させる物質の侵入が阻止された光ファイバであって、
   前記コア部はドーパントが添加された石英ガラスで形成され、前記クラッド部は石英ガラスで形成されて、前記コア部の屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高くなっており、
   前記クラッド部における前記コア部の周囲に前記中空部が複数形成され、
   前記封止部を形成する硬化性物質の屈折率が、前記クラッド部を形成する材質の屈折率と同等又はそれより低いことを特徴とする光ファイバ。
4. コア部と、このコア部を取り囲むクラッド部とを有し、前記コア部および前記クラッド部の少なくとも一方に、軸心方向に延びる中空部を設けると共に、前記中空部を塞ぐ封止部が端部に設けられた光ファイバであって、
   前記コア部はドーパントが添加された石英ガラスで形成され、前記クラッド部は石英ガラスで形成されて、前記コア部の屈折率が前記クラッド部の屈折率よりも高くなっており、
   前記クラッド部における前記コア部の周囲に前記中空部が複数形成され、前記中空部は前記コア部から離間されており、
   前記封止部は、前記中空部内に硬化性物質を入れ、前記硬化性物質を硬化させることで形成されていることを特徴とする光ファイバ。

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