JP2009227548A - Method for producing preform for photonic crystal fiber, and method for producing photonic crystal fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法及びフォトニック結晶ファイバの製造方法に関する。さらに詳しくは、空孔の構造が安定しており、また、空孔内部の崩れや粗れを防止し、良好な特性を得ることができるフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法及びフォトニック結晶ファイバの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a base material for a photonic crystal fiber and a method for manufacturing a photonic crystal fiber. More specifically, a method for producing a base material for a photonic crystal fiber and a photonic crystal, in which the structure of the holes is stable, and the inside of the holes is prevented from being collapsed and roughened, and good characteristics can be obtained. The present invention relates to a fiber manufacturing method.
従来の光ファイバは、コアと、当該コアを覆うクラッドとの2層で構成されている。また、当該コア及びクラッドの構成材料はシリカ(石英)がベースであり、コアはクラッドよりも屈折率を高くするためゲルマニウム等の添加物をシリカに添加した組成になっている。このような構成の光ファイバにおいては、コアの屈折率とクラッドの屈折率の差によって光ファイバに入射した光はコアの内部に閉じ込められて、光ファイバ中を伝搬される。 A conventional optical fiber is composed of two layers of a core and a clad covering the core. Further, the constituent material of the core and the clad is based on silica (quartz), and the core has a composition in which an additive such as germanium is added to silica in order to make the refractive index higher than that of the clad. In the optical fiber having such a configuration, light incident on the optical fiber is confined inside the core due to the difference between the refractive index of the core and the refractive index of the cladding, and propagates in the optical fiber.
一方、光信号処理や光通信ネットワークの高速化に伴い、光ファイバへ入射させる光の容量等が大きくなるため、種々の非線形効果現象が生じ易くなっていた。また、このような非線形効果現象が生じると、光ファイバ中を伝搬する伝送特性の劣化をも招いてしまうため、高容量かつ低損失な光ファイバの出現が望まれていた。 On the other hand, as the optical signal processing and the speed of the optical communication network are increased, the capacity of the light incident on the optical fiber is increased, so that various nonlinear effect phenomena are likely to occur. In addition, when such a nonlinear effect phenomenon occurs, the transmission characteristics propagating in the optical fiber are also deteriorated. Therefore, the appearance of an optical fiber having a high capacity and a low loss has been desired.
近年、前記した従来の光ファイバの問題を解決した光ファイバとして、フォトニック結晶ファイバ(フォトニッククリスタルファイバ(Photonic Crystal Fiber:PCF)とも呼ばれる。)があり、注目を集めている。当該フォトニック結晶ファイバは、クラッドの中のコア周辺部に、コアに沿った方向に規則的に並んだ空孔(エアホール)を形成し、当該空孔の内部を気体で満たすような構成を採用している。このような構造にすることで、従来の数倍に及ぶ広い波長域の光を伝送でき、100〜1000倍の通信速度を実現できる。 In recent years, a photonic crystal fiber (also called a photonic crystal fiber (PCF)) has been attracting attention as an optical fiber that has solved the problems of the conventional optical fibers described above. The photonic crystal fiber has a structure in which air holes (air holes) regularly arranged in the direction along the core are formed in the periphery of the core in the cladding, and the inside of the air holes is filled with gas. Adopted. By adopting such a structure, it is possible to transmit light in a wide wavelength range several times that of the prior art, and to realize a communication speed of 100 to 1000 times.
加えて、当該フォトニック結晶ファイバは、折り曲げに極端に弱い光ファイバの弱点を改善し、曲げ損失を小さくできるため配線の自由度を大幅に増すことができると考えられる。当該フォトニック結晶ファイバは、ブロードバンドの究極的な利用形態として、いわゆるFTTH(Fiber To The Home)の普及に貢献できる。当該フォトニック結晶ファイバの製造方法としては、例えば、細径石英棒の周りに、その細径石英棒と同一径の細径石英管(キャピラリ)を複数本束ねてフォトニック結晶光ファイバ用母材(プリフォーム)とし、その母材を線引きしてフォトニック結晶光ファイバを製造する方法である(例えば、特許文献1を参照。)。 In addition, the photonic crystal fiber is considered to improve the weakness of the optical fiber that is extremely weak to bending and to reduce bending loss, so that the degree of freedom of wiring can be greatly increased. The photonic crystal fiber can contribute to the spread of so-called FTTH (Fiber To The Home) as an ultimate use form of broadband. As a method for producing the photonic crystal fiber, for example, a base material for a photonic crystal optical fiber is formed by bundling a plurality of fine quartz tubes (capillaries) having the same diameter as the fine quartz rod around the fine quartz rod. (Preform), and the base material is drawn to produce a photonic crystal optical fiber (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来のフォトニック結晶光ファイバ用母材を線引きしたフォトニック結晶ファイバは、母材の線引き時に細径石英管による空孔が潰されてしまい、空孔の径が均一にならなかったり、配列が乱れたりする等、空孔の構造が安定しないという問題があった。また、フォトニック結晶ファイバ等について、形成された空孔の状態は重要である。例えば、空孔の内部が崩れていたり、あるいは、空孔の内部表面が粗い状態であると、良好な特性が得られない場合があるため、空孔内部の崩れや粗れが生じない製造手段の提供が望まれていた。 However, in the photonic crystal fiber in which the base material for the conventional photonic crystal optical fiber is drawn, the holes due to the small diameter quartz tube are crushed when the base material is drawn, and the diameter of the holes is not uniform, There was a problem that the structure of the pores was not stable, such as disordered arrangement. In addition, the state of the formed holes is important for photonic crystal fibers and the like. For example, if the inside of the hole is broken or the inside surface of the hole is in a rough state, good characteristics may not be obtained. The offer of was desired.
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたものであり、空孔の構造を安定させ、空孔の内部の崩れや粗れを防止し、良好な特性を得ることができるフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法及びフォトニック結晶ファイバの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and is intended for a photonic crystal fiber that can stabilize the structure of the holes, prevent collapse and roughening of the inside of the holes, and obtain good characteristics. An object of the present invention is to provide a manufacturing method of a base material and a manufacturing method of a photonic crystal fiber.
前記の課題を解決すべく、本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、円柱形状の空間部が形成された成形型の当該空間部に、電流の印加により径方向に膨張する導電性材料で形成された線材を所定の配置で複数本並べる工程と、前記空間部にシリカ原料を導入し、仮硬化させてシリカ中間体とする工程と、前記線材に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後、電流の印加を遮断してから前記シリカ中間体から前記線材を取り外す工程と、前記シリカ中間体を焼結処理してガラス化させる工程と、を順に有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the method for manufacturing a preform for a photonic crystal fiber according to the present invention expands in a radial direction by applying an electric current to the space portion of a mold in which a cylindrical space portion is formed. A step of arranging a plurality of wires formed of a conductive material in a predetermined arrangement, a step of introducing a silica raw material into the space portion and pre-curing it to form a silica intermediate, and a diameter by applying an electric current to the wire A step of removing the wire from the silica intermediate after the thermal expansion in the direction, and then cutting off the application of current, and a step of sintering the silica intermediate to vitrify in order. And
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、シリカ中間体を製造し、当該シリカ中間体から線材を取り外すことにより空孔(エアホール)を形成させ、その後焼結処理してガラス化するようにしている。そのため、母材の線引き時における細径石英管による空孔の潰れや、空孔の径の不均一といった問題が解消され、空孔の構造が安定したフォトニック結晶ファイバ用母材を提供することができる。加えて、シリカ中間体から線材を取り外すに際して、線材に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後電流の印加を遮断した後に線材を取り外すようにしており、シリカ中間体に形成されている空孔が線材の外径に対して若干広げられることになる。そのため、線材を取り外す際にも、空孔の内部と線材表面との摩擦により空孔が崩れたり、あるいは空孔の内部表面が粗らされることを防止することができ、良好な特性を得ることができるフォトニック結晶ファイバ用母材を提供することができる。 The method for producing a base material for a photonic crystal fiber according to the present invention comprises: producing a silica intermediate; removing a wire from the silica intermediate to form pores (air holes); It tries to become. Therefore, it is possible to provide a base material for a photonic crystal fiber in which the problems such as the collapse of holes due to the small diameter quartz tube at the time of drawing the base material and the uneven diameter of the holes are solved, and the structure of the holes is stable. Can do. In addition, when removing the wire from the silica intermediate, a current is applied to the wire to thermally expand in the radial direction, and then the wire is removed after the current application is cut off, and is formed in the silica intermediate. The holes are slightly widened with respect to the outer diameter of the wire. Therefore, when removing the wire, it is possible to prevent the pores from collapsing due to the friction between the inside of the pores and the surface of the wire, or to roughen the inside surface of the pores, and to obtain good characteristics. It is possible to provide a preform for a photonic crystal fiber that can be used.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、前記空間部に導入されるシリカ原料が、ゾル−ゲル法で得られたゲル状のシリカであってもよい。
上記フォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、シリカ原料としてゾル−ゲル法により得られたゲル状のシリカを用いるので、当該ゲル状のシリカの仮硬化が効率よく行われ、緻密な構造のシリカ中間体あるいはフォトニック結晶ファイバ用母材を得ることができる。加えて、後工程の焼結処理の温度を通常より低い温度で実施することができる。
In the method for producing a preform for a photonic crystal fiber according to the present invention, the silica raw material introduced into the space may be gel-like silica obtained by a sol-gel method.
Since the photonic crystal fiber base material manufacturing method uses gel-like silica obtained by a sol-gel method as a silica raw material, the gel-like silica is efficiently pre-cured and has a dense structure. A base material for silica intermediate or photonic crystal fiber can be obtained. In addition, the temperature of the sintering process in the subsequent step can be performed at a temperature lower than usual.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、前記空間部に導入されるシリカ原料が、スラリー状のシリカであってもよい。
上記フォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、原材料としてスラリー状のシリカを用いるので、スラリーキャスト法により緻密な構造のシリカ中間体あるいはフォトニック結晶ファイバ用母材を得ることができる。
In the method for manufacturing a photonic crystal fiber preform according to the present invention, the silica raw material introduced into the space may be slurry silica.
In the photonic crystal fiber base material manufacturing method, slurry-like silica is used as a raw material, so that a silica intermediate having a dense structure or a photonic crystal fiber base material can be obtained by slurry casting.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、前記線材がステンレス、クロム、ニッケル、タングステン、鉄(鋼)、モリブデン、コバルト、チタンの単体およびその合金よりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする。
上記フォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、電流の印加により径方向に膨張する導電性材料として特定の金属材料を選択しているため、電流の印加による熱膨張が効率よく行われ、線材の製造も容易である。
In the method for producing a preform for a photonic crystal fiber according to the present invention, the wire is at least one selected from the group consisting of stainless steel, chromium, nickel, tungsten, iron (steel), molybdenum, cobalt, titanium, and an alloy thereof. It is a seed.
In the method of manufacturing the photonic crystal fiber base material, a specific metal material is selected as a conductive material that expands in the radial direction when an electric current is applied. Is easy to manufacture.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、前記線材がカーボンであることを特徴とする。
上記フォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、電流の印加により径方向に膨張する導電性材料としてカーボンを選択しているため、電流の印加による熱膨張が効率よく行われ、線材の硬度にも優れる。
The method for manufacturing a preform for a photonic crystal fiber according to the present invention is characterized in that the wire is carbon.
In the method of manufacturing the photonic crystal fiber base material, carbon is selected as a conductive material that expands in the radial direction when an electric current is applied. Therefore, thermal expansion is efficiently performed by applying an electric current, and the hardness of the wire is increased. Also excellent.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバの製造方法は、前述したフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法により得られたフォトニック結晶ファイバ用母材を線引きすることを特徴とする。
上記フォトニック結晶ファイバの製造方法は、前記した本発明の製造方法で得られたフォトニック結晶ファイバ用母材を用いて、当該母材を線引きしてフォトニック結晶ファイバとしている。そのため、空孔の構造を安定させ、空孔の内部の崩れや粗れを防止し、良好な光伝送を実施することができるフォトニック結晶ファイバを簡便な手段で製造することができる。
The method for producing a photonic crystal fiber according to the present invention is characterized in that the photonic crystal fiber preform obtained by the above-described method for producing a photonic crystal fiber preform is drawn.
The photonic crystal fiber manufacturing method uses a photonic crystal fiber base material obtained by the above-described manufacturing method of the present invention, and draws the base material to form a photonic crystal fiber. Therefore, it is possible to manufacture a photonic crystal fiber that can stabilize the structure of the holes, prevent collapse and roughening of the inside of the holes, and implement good optical transmission by simple means.
本願でいうフォトニック結晶ファイバには、コア部に空孔の無い構造と空孔の有る構造の両方を含む。 The photonic crystal fiber referred to in the present application includes both a structure having no holes in the core portion and a structure having holes.
本発明に係るフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法は、シリカ中間体から線材を取り外すに際して、線材に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後電流の印加を遮断した後に線材を取り外すようにしている。シリカ中間体に形成されている空孔が線材の外径に対して若干広げられることになるので、その後線材を取り外す際にも、空孔の内部と線材表面との摩擦により空孔が崩れたり、あるいは空孔の内部表面が粗らされることを防止することができ、良好な特性を得ることができるフォトニック結晶ファイバ用母材を提供することができる。 In the method for manufacturing a photonic crystal fiber preform according to the present invention, when removing a wire from a silica intermediate, a current is applied to the wire to cause thermal expansion in the radial direction, and then the current is cut off and then the wire is removed. I am doing so. Since the holes formed in the silica intermediate are slightly expanded with respect to the outer diameter of the wire, the holes may collapse due to friction between the inside of the holes and the surface of the wire when the wire is removed thereafter. Alternatively, it is possible to provide a base material for a photonic crystal fiber that can prevent the inner surface of the pores from being roughened and can obtain good characteristics.
以下、本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施の態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described. The embodiment described below shows one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment, and includes the configuration of the present invention to achieve the object and effect. Needless to say, modifications and improvements within the scope of the present invention are included in the content of the present invention. Further, the specific structure, shape, and the like in carrying out the present invention are not problematic as other structures, shapes, and the like as long as the objects and effects of the present invention can be achieved.
(1)フォトニック結晶ファイバ用母材1の構成:
図1は、フォトニック結晶ファイバ用母材1の一態様の概略図である(フォトニック結晶ファイバも同じ構成となる。)。図1に示す本実施形態のフォトニック結晶ファイバ用母材1は、コア部11と、コア部11を包囲するクラッド部12とを有し、コア部11の周囲に円形状の空孔(エアホール)13が所定の間隔で複数個(図1にあっては6個)形成されている。
(1) Configuration of photonic crystal fiber preform 1:
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of a photonic crystal fiber preform 1 (the photonic crystal fiber has the same configuration). A
そして、クラッド部12が、二次元的に屈折率が変動したフォトニック結晶構造(フォトニッククリスタル構造)を形成し、入射光は、当該フォトニック結晶構造で囲まれたコア部11に閉じこめられて伝搬されることになる。
The
(2)フォトニック結晶ファイバ用母材の製造装置の構成:
図2は、フォトニック結晶ファイバ用母材1の製造装置(母材製造装置5)の一態様を示した概略図である。
(2) Configuration of photonic crystal fiber preform manufacturing equipment:
FIG. 2 is a schematic view showing an aspect of the manufacturing apparatus (base material manufacturing apparatus 5) of the
図2に示す母材製造装置5は、円柱形状の空間部52が形成された成形型51と、空間部52の内部に所定の配置で複数本並べられた空孔13形成のための線材53と、空間部52の上方及び下方を塞ぐように配設され、線材53の配置を決定するための2つの線材固定部(上方線材固定部54及び下方線材固定部55)と、成形型51等を載置する台座56を基本構成として備える。なお、線材53は、線材53に電流を印加するための加電部58と電気的に接続されている。
A base
台座56の上に載置された成形型51は、その内部に原料シリカを導入するための円柱形状の空間部52が形成された中空筒体である。また、成形型51の壁面の所定の位置には、原料シリカを空間部52に導入するためのスラリー導入部57が、空間部52に繋がるようにして形成されている。
The
空間部52の上方を塞ぐための上方線材固定部54と、空間部52の下方を塞ぐための下方線材固定部55が、成形型51に嵌め込まれるようにして配設されている。また、上方線材固定部54と下方線材固定部55には、ともに、線材53を位置決めするための複数の貫通孔が形成されている。当該貫通孔の配置は、上方線材固定部54及び下方線材固定部55において同一で、成形型51の中心軸(図示しない)に対して同一になるように形成されている。そのため、上方線材固定部54及び下方線材固定部55は、当該中心軸に対して位置決めされることになる。
An upper
空間部52の内部に複数本並べられた線材53は、2つの線材固定部54,55により所定の位置に固定されている。線材53は、断面が円形状であり、電流の印加により径方向に膨張する導電性材料で形成されている。線材53を構成する導電性材料としては、ステンレス、クロム、ニッケル、タングステン、鉄(鋼)、モリブデン、コバルト、チタン等の金属材料を使用することができる。これらの金属材料は、1種を単独で使用してもよく、あるいは、2種以上を組み合わせた合金としてもよい。なお、線材53の表面は、フッ素等でコーティングするようにしてもよい。また、線材53としては、これらの金属材料のほか、カーボンを使用するようにしてもよい。
A plurality of
線材53は、加電部58と電気的に接続されており、加電部58から線材53に電流を印加可能となっている。電流の印加は、スラリー状のシリカを仮硬化したシリカ中間体(後記)を製造した後に行われる。加電部58から電流が印加された線材53は、電流印加により加熱され、径方向に熱膨張して、その後電流の印加を遮断すると、線材は径方向に収縮して、電流印加前の状態に戻る。加電部58は、図示しない電源と接続されており、本実施形態にあっては、スイッチ59のオン/オフにより電流の印加/遮断を調整する。
The
(3)フォトニック結晶ファイバ用母材1の製造:
以下、図2の母材製造装置5を用いて、フォトニック結晶ファイバ用母材1を製造する方法の一例を説明する。図3は、本発明のフォトニック結晶ファイバ用母材1の製造方法を実施する手順の一例を示したフローチャートである。なお、図3のフローチャートにあっては、以下に挙げる「ステップ」を「S」と簡略化している。
(3) Production of
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the photonic crystal
(a)シリカ原料の調製(ステップ1):
フォトニック結晶ファイバ用母材1の原料として用いられるシリカ(石英ガラス)としては、粉末シリカ等、光ファイバ等に一般的に適用される公知の材料を用いることができる。スラリー状のシリカが原料のスラリーキャスト法を用いることにより、あるいはゲル状のシリカが原料のゾル−ゲル法を用いることにより、緻密な構造のシリカ中間体あるいはフォトニック結晶ファイバ用母材1を製造することができる。
(A) Preparation of silica raw material (step 1):
As silica (quartz glass) used as a raw material of the
シリカ原料の調製に際して、フォトニック結晶ファイバ用母材1をスラリーキャスト法で製造する場合は、シリカ原料としてスラリー状のシリカを用いることが好ましい。スラリー状のシリカは、粉末シリカ、水、エタノール等のアルコール、水酸化テトラメチルアンモニウム等の分散剤、結合剤等をスラリー状になるまで混合粉砕することにより簡便に調製される。
In the preparation of the silica raw material, when manufacturing the photonic
一方、フォトニック結晶ファイバ用母材の製造にゾル−ゲル法を採用する場合には、シリカ原料として、ゲル状のシリカを用いることが好ましい。ここで、ゾル−ゲル法とは、金属アルコキシドの溶液からゾル状態、ゲル状態を経て固体のガラスやセラミックスを得る方法である。具体的には、溶液状態の原料から出発し、加水分解や縮重合などの化学反応を経てゼリー状のゲルを調製し、その後熱処理により内部に残された溶媒を取り除き、さらに緻密化を促進させることによりガラスやセラミックスを製造する方法である。本発明において、ゾル−ゲル法を用いることにより、緻密な構造のシリカ中間体あるいはフォトニック結晶ファイバ用母材を得ることができ、加えて、後工程の焼結処理の温度を通常より低い温度で実施することができる。 On the other hand, when the sol-gel method is adopted for the production of the base material for the photonic crystal fiber, it is preferable to use gel-like silica as the silica raw material. Here, the sol-gel method is a method of obtaining solid glass or ceramics from a metal alkoxide solution through a sol state or a gel state. Specifically, starting from a solution state raw material, a jelly-like gel is prepared through a chemical reaction such as hydrolysis and condensation polymerization, and then the solvent left inside is removed by heat treatment to further promote densification. This is a method for producing glass and ceramics. In the present invention, by using the sol-gel method, a silica intermediate having a dense structure or a base material for a photonic crystal fiber can be obtained. Can be implemented.
出発物質であるシリカ粉末とアルコール(エタノール、メタノール等)等を混合・撹拌して混合溶液として、その後静置することにより、出発物質の縮重合が起こり、ゾル溶液が調製される。 By mixing and stirring silica powder, which is a starting material, and alcohol (ethanol, methanol, etc.) and the like as a mixed solution and then allowing to stand, polycondensation of the starting material occurs and a sol solution is prepared.
当該ゾル溶液は、加熱処理を施すことにより、シリカ粉末とアルコールの縮重合が更に進行し、溶媒が除去されることにより、ゲル状のシリカが形成される。このようにして得られたゲル状のシリカを、シリカ原料として用いる。 By subjecting the sol solution to heat treatment, condensation polymerization of silica powder and alcohol further proceeds, and the solvent is removed to form gel-like silica. The gel-like silica thus obtained is used as a silica raw material.
(b)成形型の空間部への線材の配置(ステップ2):
前記した図2に示す構成の母材製造装置5を構成する成形型51の内部に形成される空間部52に、線材53を所定の配置で複数本並べる。本実施形態にあっては、複数本の線材53は上方線材固定部54及び下方線材固定部55の所定の位置に形成された貫通孔を通過させ、上方線材固定部54と下方線材固定部55を成形型51の上方及び下方に嵌め込んで位置を調整することにより、線材53は所定の配置に並べた状態で位置決め固定される。
(B) Arrangement of wires in the space of the mold (Step 2):
A plurality of
なお、(a)に示したシリカ原料の製造と、(b)に示した空間部52への線材53の配置は、順番は特に問わず、先に(b)に示した空間部52への線材53の配置を実施した後、(a)に示したシリカ原料の製造を実施してもよいし、両者を同時に行っても問題はない。
In addition, manufacture of the silica raw material shown to (a), and arrangement | positioning of the
(c)空間部52への原料シリカの導入(ステップ3):
線材53が所定の位置に配置された成形型51の空間部52に、(a)で調製されたスラリー状あるいはゲル状のシリカ原料をシリカ導入部から導入して、空間部52に対してシリカ原料を充填する。
(C) Introduction of raw material silica into the space 52 (step 3):
The slurry-like or gel-like silica raw material prepared in (a) is introduced from the silica introduction part into the
(d)シリカ中間体の製造(原料シリカの仮硬化)(ステップ4):
空間部52に導入されたシリカ原料は、加熱処理を施すことにより内部の水分等が除去され、仮硬化されたシリカ中間体となる。当該加熱処理は、シリカ原料が焼結しない温度で実施すればよい。なお、加熱処理の前に、20〜50℃程度で乾燥して、シリカ原料内部の水分をある程度取り除くようにすることが好ましい。
(D) Production of silica intermediate (preliminary curing of raw silica) (Step 4):
The silica raw material introduced into the
(e)線材53への電流の印加及び遮断(ステップ5):
スラリー状のシリカが仮硬化されたシリカ中間体には、成形型51の空間部52の内部において、長手方向に貫通するように、複数本の線材53が存在するが、本発明にあっては、加電部58から線材53に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後、電流の印加を遮断してから線材53をシリカ中間体から取り外すようにする。このように、電流を印加して線材53を径方向に熱膨張することで、線材53が存在することによりシリカ中間体に形成されている空孔(エアホール)13が線材53の外径に対して若干広げられることになるので、線材53を取り外す際にも、空孔13の内部と線材53の表面との摩擦により空孔13が崩れたり、あるいは空孔13の内部表面が粗らされてしまうことを防止することができる。
(E) Application and interruption of current to the wire 53 (step 5):
In the silica intermediate obtained by temporarily curing the slurry-like silica, there are a plurality of
電流の印加は、線材53の構成材料が熱膨張する程度に線材53が加熱されれば十分である。なお、当該電流の印加は、1回としてもよく、2回以上繰り返して行うようにしてもよい。
The application of the current is sufficient if the
(f)シリカ中間体から線材53の取り外し(ステップ6):
電流が遮断されたら、シリカ中間体から線材53を取り外す。シリカ中間体に対して電流が印加されて線材53が径方向に熱膨張することにより、シリカ中間体に形成される空孔(エアホール)13が線材53の外径に対して若干広げられることになるので、線材53の取り外しもスムースに行われる。
(F) Removal of the
When the current is interrupted, the
(g)シリカ中間体の焼結処理(ステップ7):
シリカ中間体は、成形型51から取り外して、焼結処理によりガラス化されて、フォトニック結晶ファイバ用母材1となる。
(G) Sintering treatment of silica intermediate (step 7):
The silica intermediate is removed from the
(4)フォトニック結晶ファイバ1aの製造:
前記した製造方法で得られたフォトニック結晶ファイバ用母材1は、線引きされることによりフォトニック結晶ファイバ1aとされる(ステップ8)。図4は、フォトニック結晶ファイバ1aの製造装置(線引き装置6)の一態様を示した概略図である。
(4) Production of photonic crystal fiber 1a:
The photonic crystal
図4に示す線引き装置6は、フォトニック結晶ファイバ用母材1を把持、固定する固定部61と、フォトニック結晶ファイバ用母材1を加熱するための加熱部62、線引きされたフォトニック結晶ファイバ1aを保護するためのコート剤を塗布するための塗布部63と、及びフォトニック結晶ファイバ1aを巻き取るための巻取り部64を備える。
A
固定部61に把持、固定されたフォトニック結晶ファイバ用母材1の下端部を加熱部62に導入して、フォトニック結晶ファイバ用母材1の下端部を融点付近まで加熱しファイバ状に線引きする。フォトニック結晶ファイバ用母材1から半溶融状態で線引きされたフォトニック結晶ファイバ1aは、塗布部63にて保護剤となるコート剤が塗布され、硬化された状態で巻取り部64で巻き取られることになる。
The lower end portion of the photonic crystal
このようにして、フォトニック結晶ファイバ1aの中心で中心軸方向に延びて形成されたコア部11と、当該コア部11の周囲でコア部11を包囲するクラッド12と、所定の配置で配列された複数個の空孔(エアホール)13が形成されたフォトニック結晶ファイバ1aが製造される。
In this way, the
(5)本発明の効果:
以上説明したように、本発明のフォトニック結晶ファイバ用母材1の製造方法は、シリカ中間体を製造し、当該シリカ中間体から線材53を取り外すことにより空孔(エアホール)13を形成させ、その後焼結処理してガラス化するようにしている。そのため、従来の製法で懸念されていたフォトニック結晶ファイバ用母材1の線引き時における細径石英管による空孔13の潰れや、空孔13の径の不均一といった問題が解消され、空孔13の構造が安定したフォトニック結晶ファイバ用母材1を提供することができる。
(5) Effects of the present invention:
As described above, in the method for manufacturing the photonic
加えて、シリカ中間体から線材53を取り外すに際して、線材53に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後電流の印加を遮断した後に線材53を取り外すようにしているので、シリカ中間体に形成されている空孔(エアホール)13が線材53の外径に対して若干広げられることになる。そのため、線材53を取り外す際にも、空孔13の内部と線材53の表面との摩擦により空孔が崩れたり、あるいは空孔13の内部表面が粗らされることを防止することができ、良好な光伝送を実施することができるフォトニック結晶ファイバ用母材1を提供することができる。
In addition, when removing the
そして、本発明の製造方法で得られたフォトニック結晶ファイバ用母材1を線引きすることにより、前記の効果を享受した、空孔13の構造が安定する。また、空孔13の内部の崩れや粗れを防止し、良好な光伝送を実施することができるフォトニック結晶ファイバ1aを簡便な手段で製造することができる。
And by drawing the preform |
(6)実施形態の変形:
前記した実施形態では、フォトニック結晶ファイバ用母材1あるいはフォトニック結晶ファイバ1aとして、図1に示した、空孔(エアホール)13が6個形成された態様を示したが、フォトニック結晶ファイバ用母材1等の構成としてはこれには限定されず、形成される空孔13は、求められる特性に応じてその数や配置を決定すればよい。なお、図5は、フォトニック結晶ファイバ用母材1の他の態様を示した正面図であり、空孔13が18個形成された態様を示している。図5では、コア部には空孔がないが、本願でいうフォトニック結晶ファイバには、コア部に空孔の無い構造と空孔の有る構造の両方を含む。
(6) Modification of the embodiment:
In the above-described embodiment, the mode in which the six holes (air holes) 13 shown in FIG. 1 are formed as the photonic crystal
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。 In addition, the specific structure, shape, and the like in the implementation of the present invention may be other structures as long as the object of the present invention can be achieved.
本発明は、良好な光伝送を実施するフォトニック結晶ファイバ及び当該フォトニック結晶ファイバ用母材を提供でき、光通信産業において有利に使用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a photonic crystal fiber that performs good optical transmission and a base material for the photonic crystal fiber, and can be advantageously used in the optical communication industry.
1 フォトニック結晶ファイバ用母材
1a フォトニック結晶ファイバ
11 コア部
12 クラッド部
13 空孔(エアホール)
5 母材製造装置
51 成形型
52 空間部
53 線材
54 上方線材固定部(線材固定部)
55 下方線材固定部(線材固定部)
56 台座
57 スラリー導入部
58 加電部
59 スイッチ
6 線引き装置
61 固定部
62 加熱部
63 塗布部
64 巻取り部
DESCRIPTION OF
5 Base
55 Lower wire fixing part (wire fixing part)
56
Claims (6)
前記空間部にシリカ原料を導入し、仮硬化させてシリカ中間体とする工程と、
前記線材に電流を印加して径方向に熱膨張させ、その後、電流の印加を遮断してから前記シリカ中間体から前記線材を取り外す工程と、
前記シリカ中間体を焼結処理してガラス化させる工程と、を順に有することを特徴とするフォトニック結晶ファイバ用母材の製造方法。 A step of arranging a plurality of wires formed of a conductive material that expands in a radial direction by application of current in a predetermined arrangement in the space of the mold in which a cylindrical space is formed;
A step of introducing a silica raw material into the space portion and pre-curing it into a silica intermediate;
Applying a current to the wire to thermally expand in the radial direction, and then removing the wire from the silica intermediate after blocking the application of the current;
A method for producing a base material for a photonic crystal fiber, comprising: a step of sintering the silica intermediate to vitrify in order.
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JP2008078150A JP2009227548A (en) | 2008-03-25 | 2008-03-25 | Method for producing preform for photonic crystal fiber, and method for producing photonic crystal fiber |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014201504A (en) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 湖北工業株式会社 | Method for making optical fiber porous glass preform into transparent glass, and optical fiber transparent glass preform using the method |
EP2821377A4 (en) * | 2012-01-19 | 2015-11-18 | Kohoku Kogyo Kk | Method for manufacturing optical fiber matrix and optical fiber matrix |
WO2022025285A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 湖北工業株式会社 | Method for producing glass sintered compact |
CN114975878A (en) * | 2022-05-09 | 2022-08-30 | 上海交通大学 | Method for preparing large-area thickness-controllable ordered porous electrode by tape casting method |
-
2008
- 2008-03-25 JP JP2008078150A patent/JP2009227548A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2821377A4 (en) * | 2012-01-19 | 2015-11-18 | Kohoku Kogyo Kk | Method for manufacturing optical fiber matrix and optical fiber matrix |
JP2014201504A (en) * | 2013-04-09 | 2014-10-27 | 湖北工業株式会社 | Method for making optical fiber porous glass preform into transparent glass, and optical fiber transparent glass preform using the method |
WO2022025285A1 (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-03 | 湖北工業株式会社 | Method for producing glass sintered compact |
JP2022027734A (en) * | 2020-07-31 | 2022-02-14 | 湖北工業株式会社 | Method for manufacturing glass sintered body |
JP7097115B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-07-07 | 湖北工業株式会社 | Manufacturing method of glass sintered body |
CN114975878A (en) * | 2022-05-09 | 2022-08-30 | 上海交通大学 | Method for preparing large-area thickness-controllable ordered porous electrode by tape casting method |
CN114975878B (en) * | 2022-05-09 | 2024-03-19 | 上海交通大学 | Method for preparing large-area thickness controllable ordered porous electrode by tape casting method |
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