JP2009149470A - 光ファイバ用母材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、光ファイバの製造長さにほとんど制限のない空孔付きの光ファイバを簡易に作ることができ、生産性を向上できる光ファイバ用母材及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るためのフォトニッククリスタル光ファイバ用母材１１であって、光を通す棒状の中心部ロッド部材１４と、前記中心部ロッド部材１４の外周面に軸方向に設けられる複数条の空孔用溝１６と、前記空孔用溝１６が設けられた中心部ロッド部材１４が挿入される筒状の外部管部材１５とを具備することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信分野に用いられるコア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るための母材及びその製造方法に関するものである。

現在通信方法として、光が使用され、媒体として光ファイバが主流になってきている。この光ファイバは、材料として、石英やプラスチックがあり、いずれも中心のコア部と、外周のクラッド部の屈折率の差により光をコア部に閉じこめる手法を用いている。

さらに近年、光ファイバのクラッド部の長手方向に複数の空孔を配することにより、屈折率の差をさらに大きく出来る、あるいはバンドギャップを作ることが出来る新しいフォトニッククリスタル光ファイバが提供されるようになってきた。この構造の光ファイバは光の閉じ込め効果が大きく、曲げによる光損失は非常に少なくなり、これまでの光ファイバで規制されていた最小曲げ半径３０ｍｍを数ｍｍにすることが可能である。この特性を利用し、光ファイバの利用範囲の拡大が見込まれている。

図４は従来のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を示す断面図である。図４において、１はフォトニッククリスタル光ファイバを得るためのフォトニッククリスタル光ファイバ用母材、２はコア部、３はクラッド部、４は空孔部である。図４に示すように、円柱状の中心軸部にはコア部２が設けられ、前記コア部２の周囲にはクラッド部３が一体に設けられる。前記クラッド部３のコア部２近傍の周囲には複数の空孔部４が軸方向に設けられる。

前記フォトニッククリスタル光ファイバ用母材１の製造は大きくは２つの方法でなされ、１つは、複数のキャピラリを束ねたものを母材とするもので、もう１つは円柱状の母材に、ドリルで穿孔した物を母材とするものである（例えば、特許文献１参照。）。

前者の母材による製造方法の場合、空孔の配列の自由度が少ないこと、また溶融線引き工程に後者より多数の配慮が必要なことなどがあり、後者は空孔が少ない場合に配列が自由になる反面、ドリルや、超音波による端面部からの穿孔を行っているが長尺の穿孔が困難であり、また、多数の穿孔などには時間を必要とし、このため、生産性が低く、これまでの光ファイバに比較して、非常に高価にならざるを得ない。

特開２００３−２０６１４９号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、光ファイバの製造長さにほとんど制限のない空孔付きの光ファイバを簡易に作ることができ、生産性を向上できる光ファイバ用母材及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の光ファイバ用母材は、コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るための母材であって、光を通す棒状のロッド部材と、前記ロッド部材の外周面に軸方向に設けられる複数条の空孔用溝と、前記空孔用溝が設けられたロッド部材が挿入される筒状の管部材とを具備することを特徴とするものである。

また本発明は、前記光ファイバ用母材において、ロッド部材として、クラッドより屈折率が高いコア部の周囲にクラッド部が設けられたロッド部材を用いると共に前記クラッド部に空孔用溝が設けられ、且つ管部材として、クラッド部よりなる管部材を用いることを特徴とするものである。

また本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るための母材の製造方法であって、光を通す棒状のロッド部材を作製する第１のステップと、前記第１のステップで作製したロッド部材の外周面に、複数条の空孔用溝を軸方向に設ける第２のステップと、前記第２のステップの後、前記ロッド部材を、筒状の管部材に挿入する第３のステップとよりなることを特徴とする。

また本発明は、前記光ファイバ用母材の製造方法において、ロッド部材として、クラッドより屈折率が高いコア部の周囲にクラッド部が設けられたロッド部材を用いると共に前記クラッド部に空孔用溝を設け、且つ管部材として、クラッド部よりなる管部材を用いることを特徴とする。

本発明の光ファイバ用母材及びその製造方法は、光ファイバの製造長さにほとんど制限のない空孔付きの光ファイバを簡易に作ることができ、生産性を飛躍的に上げてコストを下げ、次世代光ファイバ通信に期待されているフォトニッククリスタル光ファイバの導入に大きく貢献できる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を示す断面図及び斜視図である。図１（ａ），（ｂ）において、１１はコア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るためのフォトニッククリスタル光ファイバ用母材、１２はクラッド部、１３はコア部、１４は中心部ロッド部材、１５は外部管部材、１６は空孔用溝である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、フォトニッククリスタル光ファイバ用母材１１は、筒状の外部管部材１５内に光を通す棒状の中心部ロッド部材１４を挿入して組み合わされる。前記外部管部材１５は内径が中心部ロッド部材１４の外径にほぼ等しいクラッド部１２より構成される。前記中心部ロッド部材１４はクラッドより屈折率が高いコア部１３の周囲にクラッド部１２が設けられると共にクラッド部１２の外周面に複数条の空孔用溝１６が軸方向に設けられて構成される。

図２及び図３は本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法を示す斜視図である。図２中、１７は溝切削用装置である。

すなわち、コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るためのフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法であって、図２に示すように、クラッドより屈折率が高いコア部の周囲にクラッド部が設けられた光を通す棒状の中心部ロッド部材１４を準備する。

中心部ロッド部材１４は、一般の光ファイバ母材のようにＤＡＶ法や、ＣＶＤ法等の製造方法により目的とする仕様の部材を製造可能であり、製造あるいは購入等により、目的の仕様の部材を準備する。

準備した中心部ロッド部材１４を溝切削用装置１７にセットし、中心部ロッド部材１４の外周面クラッド部の軸方向に所定の空孔寸法になるよう空孔用溝１６を複数条切削する。空孔用溝１６の寸法、形状は、同一でも、違えても可能で、必要とする本数を切削する。中心部ロッド部材１４の外周のみの切削であるため、切削に長さの制限は起きず、必要な中心部ロッド部材１４の長さを全て切削することが出来る。

その後、必要であれば空孔用溝１６の溝形状や寸法の修正を行った後、図３に示すように、空孔用溝１６が設けられた中心部ロッド部材１４を、クラッド部よりなる筒状の外部管部材１５内に挿入して組み合わせ、フォトニッククリスタル光ファイバ用母材１１を製造する。外部管部材１５はパイプ形状であれば良く、多種の製造方法で可能である。

中心部ロッド部材１４と外部管部材１５の組み合わせは、空孔用溝１６が中心部ロッド部材１４のみに成型されているため、外周部は位置あわせ等が必要なく、単純に一体的にすれば良く、製造方法が非常に単純である。フォトニッククリスタル光ファイバ用母材１１はこの後、高温に加熱され、中心部ロッド部材１４と外部管部材１５を一体化する。さらに、光ファイバ線引き装置にセットされ、高温加熱による線引き工程でコア部周囲のクラッド部に複数の空孔を軸方向に有する光ファイバが製造される。

フォトニッククリスタル光ファイバ用母材１１の材料は石英を用いることができるが、石英に限定することはなくプラスチック母材へ適用も可能である。中心部ロッド部材１４の空孔用溝１６の切削は、溝切削用装置１７の切削ヘッドを動かす例であるが、中心部ロッド部材１４を移動しても良い。また、溝切削用装置１７の切削ヘッドを複数セットすれば、同時に複数の空孔用溝１６を切削可能で、さらに効率的製造が可能である。中心部ロッド部材１４と外部管部材１５は、所定の屈折率分布が最終製品において得られれば良いので、同一製造でなくともよく、所定の部品として別々に作り置きしておくことも可能である。また、中心部ロッド部材１４と外部管部材１５の組み立て後の加熱は省略し、線引き工程において一体化することも可能であり、これにより、より効率的製造が可能となる。

次に、本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法の具体例について説明する。

すなわち、外径３０ｍｍφ、長さ１５００ｍｍの中心部ロッド部材１４と、内径３０ｍｍφ、外径１２５ｍｍφ、長さ１５００ｍｍの外部管部材１５を用意する。このうちの中心部ロッド部材１４は中心部の屈折率が高く線引き後、コアになるコア部１３と、クラッドになるクラッド部１２を、あらかじめ形成する。その構成は、一例として、一般のシングルモード光ファイバと同様とする。

前記中心部ロッド部材１４を溝切削用装置１７であるガラス切削装置にセットし、中心部ロッド部材１４の外周軸方向に、幅８ｍｍ、深さ８ｍｍの空孔用溝１６を、一例として、等間隔で６本作成する。その後、外部管部材１５の内部に、中心部ロッド部材１４をはめ込み、一例として、従来のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材と同様の方法で線引きする。このようなことにより、約１４００ｋｍのフォトニッククリスタル光ファイバを連続して得ることができる。

尚、空孔用溝１６の切削を行なう溝切削用装置１７としては、ダイヤモンド砥石、ダイヤモンドブレード、エンドミル加工、レーザー加工、フライス盤加工などの従来の光ファイバ加工方法でよい。

また、光ファイバの線引きにあたっては、一例として従来と同様の２０００℃に加熱することが挙げられる。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を示す断面図及び斜視図である。 本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法を示す斜視図である。 従来のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を示す断面図である。

符号の説明

１１…フォトニッククリスタル光ファイバ用母材、１２…クラッド部、１３…コア部、１４…中心部ロッド部材、１５…外部管部材、１６…空孔用溝、１７…溝切削用装置。

Claims (4)

1. コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るための母材であって、
   光を通す棒状のロッド部材と、
   前記ロッド部材の外周面に軸方向に設けられる複数条の空孔用溝と、
   前記空孔用溝が設けられたロッド部材が挿入される筒状の管部材と
   を具備することを特徴とする光ファイバ用母材。
2. ロッド部材として、クラッドより屈折率が高いコア部の周囲にクラッド部が設けられたロッド部材を用いると共に前記クラッド部に空孔用溝が設けられ、且つ管部材として、クラッド部よりなる管部材を用いることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材。
3. コア周囲のクラッドに複数の空孔を軸方向に有する光ファイバを得るための母材の製造方法であって、
   光を通す棒状のロッド部材を作製する第１のステップと、
   前記第１のステップで作製したロッド部材の外周面に、複数条の空孔用溝を軸方向に設ける第２のステップと、
   前記第２のステップの後、前記ロッド部材を、筒状の管部材に挿入する第３のステップと
   よりなることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
4. ロッド部材として、クラッドより屈折率が高いコア部の周囲にクラッド部が設けられたロッド部材を用いると共に前記クラッド部に空孔用溝を設け、且つ管部材として、クラッド部よりなる管部材を用いることを特徴とする請求項３に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

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