JP2011168433A

JP2011168433A - 光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置

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Publication number: JP2011168433A
Application number: JP2010033082A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Aozasa; 真一青笹; Kyozo Tsujikawa; 恭三辻川; Nobutomo Hanzawa; 信智半澤; Shigeru Tomita; 茂冨田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2010-02-18
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-18
Also published as: JP5379040B2

Abstract

【課題】複雑な空孔構造の光ファイバであっても、製造中に空孔径を高精度に測定して空孔径を調整できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】光ファイバ製造装置３０１は、孔空け処理が施された光ファイバ母材１０１から空孔を有する光ファイバ１２１を線引きする線引器３０と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１の空孔をガスで加圧して該空孔の径を調整する空孔加圧器３１と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１の側面を超音波で加振する超音波加振器３２と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１内を伝搬した超音波を検出して伝搬速度を測定する超音波検出器３３と、超音波検出器３３で測定した超音波の伝搬速度が所定値となるように空孔加圧器３１のガス加圧力を制御する加圧制御回路３４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、空孔を有する光ファイバの光ファイバ製造方法及びその製造装置に関する。

ホーリファイバ、フォトニッククリスタルファイバ、ホールアシストファイバ、及びフォトニックバンドギャップファイバ等の空孔を有する光ファイバは、空孔のない通常の光ファイバでは実現が困難であった特性（波長分散の高い制御性、低曲げ損失、パワー密度低減等）が実現可能であるため、近年高い注目を浴びており、精力的に検討が行われている。

光ファイバの製造装置は、加熱炉、光ファイバ外径測定器、被覆塗布器、被覆硬化器（加熱炉、ＵＶ照射器等）、キャプスタン、巻き取り装置、及び線引母材を保持し線引量に応じて母材を加熱炉へ送り出す母材送り装置等から構成される（例えば、非特許文献１を参照。）。

空孔を有する光ファイバを作製するためには、孔空け処理が施された母材を用意し、母材下側を溶融等により空孔の封止処理を行った上で、母材上側から空孔へガス（Ｎ_２、Ａｒ、Ｈｅ等）により加圧を行い、線引を実施する。空孔径は加圧圧力、加圧ガスの種類、温度、線引速度、母材外径、光ファイバの断面構造等により変化する。特に加圧圧力や温度は微小な変化であっても空孔径に大きく影響する製造条件であることが知られている。

そして、空孔を有する光ファイバは、空孔径が設計値に対してサブミクロン程度のずれであっても大きく伝送特性に影響する場合があるため、製造時（線引時）に高精度の空孔制御が要求される。空孔径を正確に測定するためには光ファイバ断面を直接顕微鏡等で測定する。しかし、製造中に途中で線引を中止して光ファイバを切り出して測定し、製造条件にフィードバックをかけることは、時間が大幅にかかる上に無駄な光ファイバが大量に発生するため、空孔径の制御を顕微鏡で行うことは非効率的である。

効率的な光ファイバ製造のためには、線引中に随時空孔径を測定することが望ましい。例えば、線引中に随時空孔径を測定する方法として、光ファイバ側面から空孔径を計測する方法もある。ところが、この方法は、光ファイバに複数の空孔が存在した場合、側面から見て空孔が重なりあうと正確に空孔径を測定することが難しい。

このため、空孔を有する光ファイバを高精度に製造する方法としては、従来は線引中の製造条件を詳細に記録し、製造後の光ファイバの空孔径を測定し、別ロット（次の光ファイバ製造時）の製造条件へフィードバックして空孔径を調整していく方法が主流であった。また、空孔形状が円形でない複雑な構造についても、ファイバ製造中に空孔のサイズを高精度に測定して、空孔のサイズ（空孔径等）を調整する方法は無かった。

光通信技術ハンドブック、オプトロニクス社、三木哲也偏、Ｐ２４４（２００２年１月出版）

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、複雑な空孔構造の光ファイバであっても、製造中に空孔率（クラッド外径までのファイバ断面における空孔の割合）もしくは空孔径を高精度に測定し、空孔サイズを調整できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置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、本発明に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置は、線引中の光ファイバに対して光ファイバ側面より超音波で加振し、光ファイバ内を伝搬する超音波を検出し、その検出値からの超音波の伝搬速度を算出することを特徴とし、算出した伝搬速度が所望値より小さい場合には空孔への加圧圧力を上昇させ、また所望値より大きい場合には加圧圧力を低下させることで空孔サイズを制御することとした。

具体的には、本発明に係る光ファイバ製造方法は、線引中に空孔を有する光ファイバの側面を超音波で加振し、前記光ファイバ内を伝搬する前記超音波の伝搬速度を測定する測定手順と、前記測定手順で測定した前記超音波の伝搬速度が所定値となるように、線引中の前記光ファイバの空孔への加圧圧力を制御する制御手順と、を備える。

また、本発明に係る光ファイバ製造装置は、孔空け処理が施された光ファイバ母材から空孔を有する光ファイバを線引きする線引器と、前記線引器で線引される前記光ファイバの空孔をガスで加圧して該空孔のサイズを調整する空孔加圧器と、前記線引器で線引される前記光ファイバの側面を超音波で加振する超音波加振器と、前記線引器で線引される前記光ファイバ内を伝搬した前記超音波を検出して伝搬速度を測定する超音波検出器と、前記超音波検出器で測定した前記超音波の伝搬速度が所定値となるように前記空孔加圧器のガス加圧力を制御する加圧制御回路と、を備える。

光ファイバ内を超音波が通過する場合、超音波は空孔部分を回避して伝搬するため、空孔があると伝搬時間が長くなる。さらに、空孔率や空孔径が大きくなるに従い伝搬時間が長くなる。このため、超音波の伝搬速度から空孔率を測定できる。また、空孔形状が円など単純な構造であれば空孔が複数存在しても伝搬速度から空孔径を測定することができる。なお、本明細書において、空孔サイズを調整するとは、空孔率あるいは空孔径を所望の大きさに調整することを意味する。

従って、本発明に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置は、複雑な空孔構造の光ファイバであっても、製造中に空孔率もしくは空孔径を高精度に測定し、空孔サイズを調整できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することができる。

本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記測定手順で、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波の伝搬速度を補正することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ製造装置の前記超音波検出器は、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波の伝搬速度を補正することを特徴とする。

線引される光ファイバの長手方向への移動とともに超音波も伝搬中に光ファイバも長手方向に移動する。本発明に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置は、この超音波の移動で生ずる伝搬時間のずれを補正することで高精度に空孔径を測定することができる。

本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記測定手順で、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波を検出する位置を調整することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ製造装置の前記超音波検出器は、前記光ファイバの線引速度に応じ、線引速度が０のときに前記超音波を検出する位置から線引方向へずれた位置にあることを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置は、この超音波の移動を考慮し、超音波を検出する位置を超音波を加振する位置から光ファイバの線引方向へずれた位置とすることで高精度に空孔率もしくは空孔径を測定することができる。

本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記測定手順で、前記超音波を複数箇所で検出することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ製造装置の前記超音波検出器は、複数であり、複数箇所で前記超音波を検出することを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置は、複数経路の超音波の伝搬時間を測定し平均化することで高精度に空孔率もしくは空孔径を測定することができる。

本発明は、複雑な空孔構造の光ファイバであっても、製造中に空孔率もしくは空孔径を高精度に測定し、空孔サイズを調整できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することができる。また、本光ファイバ製造方法及び本光ファイバ製造装置は、製造中のロットの光ファイバの空孔サイズにフィードバックをかけることができるためレスポンスが早く、空孔を有する光ファイバを高精度に製造する従来の技術が持つ、製造条件の変化後の空孔サイズへの適用レスポンスが非常に遅いという課題を解決することができる。

本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。空孔径の測定原理を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置の超音波加振器及び超音波検出器の構造を説明する図である。光ファイバの空孔の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。光ファイバの空孔の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。光ファイバ内を伝搬する超音波を説明する図である。線引速度と真の伝搬速度との関係を説明する図である。光ファイバ内を伝搬する超音波を説明する図である。光ファイバの空孔の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。光ファイバの空孔の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。光ファイバの空孔の構造を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。光ファイバ内を伝搬する超音波を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。光ファイバ内を伝搬する超音波を説明する図である。本発明に係る光ファイバ製造装置で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
図１は本実施形態の光ファイバ製造装置３０１の構成図である。光ファイバ製造装置３０１は、孔空け処理が施された光ファイバ母材１０１から空孔を有する光ファイバ１２１を線引きする線引器３０と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１の空孔をガスで加圧して該空孔のサイズを調整する空孔加圧器３１と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１の側面を超音波で加振する超音波加振器３２と、線引器３０で線引される光ファイバ１２１内を伝搬した超音波を検出して伝搬速度を測定する超音波検出器３３と、超音波検出器３３で測定した超音波の伝搬速度が所定値となるように空孔加圧器３１のガス加圧力を制御する加圧制御回路３４と、を備える。

線引器３０は、光ファイバ母材１０１を加熱する加熱炉１１、光ファイバ１２１の外径を測定する外径測定器１２、光ファイバ１２１の被覆を塗布する被覆塗布器１３、該被覆を硬化させる被覆硬化器１４、光ファイバ１２１の張力を測定する張力測定器１５、光ファイバ１２１を線引くキャプスタン１６、スクリーニング１７、光ファイバ１２１を巻き取るボビン１８を含む。

光ファイバ製造装置３０１の光ファイバ製造方法は、線引中に空孔を有する光ファイバ１２１の側面を超音波で加振し、光ファイバ１２１内を伝搬する超音波の伝搬速度を測定する測定手順と、測定手順で測定した超音波の伝搬速度が所定値となるように、線引中の光ファイバ１２１の空孔への加圧圧力を制御する制御手順と、を行う。

図２は、測定手順における空孔サイズの測定原理を説明する図である。ここで、伝搬時間とは、超音波加振器３２から超音波を加振した時刻から超音波検出器３３が最初に該超音波を検出する時刻までの時間である。また、伝搬速度は、超音波加振器３２から超音波検出器３３までの距離を伝搬時間で除することで得られる。空孔７１がある光ファイバ１２１を超音波が通過する場合、超音波は空孔７１がある部分を回避して伝搬するため伝搬時間が長くなる。すなわち、伝搬速度が低下する。そして、伝搬速度は空孔７１のサイズが大きくなるに従い低下する。このため、伝搬速度から空孔率を推定でき、空孔形状が円ならば空孔径を算出することができる。

超音波加振器３２はニオブ酸鉛系のものやジルコン酸チタン酸鉛セラミック等の振動子がある。図３〜図１１は光ファイバ製造装置３０１が備える超音波加振器３２及び超音波検出器３３の構造を説明する図である。図３は、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の先端が針状のものである。

図４は、超音波加振器３２及び超音波検出器３３が滑車形状をしており、光ファイバ１２１と点で接触する。滑車になっていることで光ファイバ１２１の線引方向へ回転するため、光ファイバ１２１を傷つけにくいという利点がある。光ファイバ１２１への傷は光ファイバ１２１の機械的強度に影響する。加振は軸に取り付けられた加振器から滑車を介して行われる。検出も滑車を介して軸に取りつられた検出器によって検出される。

図５は、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の光ファイバ１２１との接触部がＶ溝になっており、光ファイバ１２１との固定性が高い。検出方法については図４と同様である。図６は、図３の構造において先端に非常に小さなボールが取り付けられており、ボールペンのような構造をしている。この構造で光ファイバ１２１に対して傷を付け難くすることができる。図７は、図３の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を光ファイバ１２１の断面２方向に取り付けられており、より正確に伝搬速度を測定することができる。図８は、図４の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を光ファイバ１２１の断面２方向に取り付けられており、より正確に伝搬速度を測定することができる。

図９は、図５の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を光ファイバ１２１断面２方向に取り付けられており、より正確に伝搬速度を測定することができる。図１０は、図６の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を光ファイバ１２１断面２方向に取り付けられており、より正確に伝搬速度を測定することができる。図１１は、図６の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を光ファイバ１２１断面４方向に取り付けられており、２方向に取り付けられている図１０の光ファイバ製造装置３０１より正確に伝搬速度を測定することができる。

図１３は、図４のように超音波加振器３２及び超音波検出器３３を配置した光ファイバ製造装置３０１で測定した伝搬速度と空孔率との関係を示したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は１００ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：６つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ３０ｍｍφ×５００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形６個（図１２参照。）。

図１３のように、伝搬速度が３０００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。さらに孔の数を事前に把握していれば空孔形状が単純な構造（円等）の場合には空孔径を導出可能であり、線引中での空孔径の制御が可能となる。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

また線引時の空孔サイズの調整は、加圧制御回路３４が行う。伝搬速度が所望値より小さい場合、加圧制御回路３４は、空孔加圧器３１に対して空孔への加圧圧力を上昇させる。一方、伝搬速度が所望値より大きい場合、加圧制御回路３４は、空孔加圧器３１に対して空孔への加圧圧力を低下させる。また線引開始時における加圧圧力の初期値を、実験値に基づく適切な値に設定することで、線引開始後の早い段階に所望値の空孔率および空孔径への到達が可能である。

（実施形態２）
図１４は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０２の構成図である。光ファイバ製造装置３０２と図１の光ファイバ製造装置３０１との違いは、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の位置である。光ファイバ製造装置３０１では、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の位置が被覆塗布器１３より加熱炉１１側であったが、光ファイバ製造装置３０２では、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の位置が被覆硬化器１４の張力測定器１５側へ設置している。

光ファイバ製造装置３０２は、ＵＶ被覆を設けた後に伝搬速度を測定するため、超音波加振器３２及び超音波検出器３３が光ファイバ１２１に直接接しない。このため、光ファイバ製造装置３０２は、光ファイバ１２１を傷つけにくいという利点がある。後述する実施形態についても同様の構成をとる場合、同様の利点が得られる。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図３〜図１１で説明した配置とすることができる。図１６は、図５の超音波加振器３２及び超音波検出器３３の配置での空孔率と伝搬速度との関係を示したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は５０ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：８つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ５０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形８個（図１５参照。）。

図１６のように、伝搬速度が１０００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。実施形態１の説明と同様に空孔径の導出も可能である。また、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整することができる。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

（実施形態３）
図１７は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０３の構成図である。光ファイバ製造装置３０３と図１の光ファイバ製造装置３０１との違いは、線引速度検出器３５で検出した線引速度に応じて超音波の伝搬速度を補正する点である。

超音波は、伝搬中に光ファイバ１２１の線引方向へ移動するため、超音波の伝搬時間にずれが生じる可能性がある。図１８は、線引速度検出器３５が検出した光ファイバ１２１の線引速度に対する超音波の伝搬時間の変化を表している。図１８のように線引速度が大きくなるに従い、伝搬時間も大きくなっており、測定する空孔サイズに求められる精度によっては補正が必要である。

補正の方法は、図１８に従った補正関数を入力する方法（図１９）と線引速度に応じて超音波検出器の位置を変更する方法（図２１）がある。図１９は、線引される光ファイバ１２１内を伝搬する超音波のうち、超音波検出器３３で検出される超音波が（ａ）（ｂ）（ｃ）の順で伝搬する様子を説明する概念図である。このような超音波を検出した場合は、次式で示す補正式で補正を行う。
（補正式）
測定伝搬速度＝加振器検出器間距離／初動波到達時間
伝搬速度＝√（測定伝搬速度^２＋線引速度^２）
測定伝搬速度を３０００ｍ／ｓと測定した場合、線引速度と真の伝搬速度との関係は、図２０のようになる。

一方、後者の方法については、図２１のように線引速度に応じて、超音波検出器３３を光ファイバの線引方向にずらして設置する。図２１は、線引される光ファイバ１２１内を伝搬する超音波のうち、超音波検出器３３で検出される超音波が（ａ）（ｂ）（ｃ）の順で伝搬する様子を説明する概念図である。超音波検出器３３の設置位置は、超音波が光ファイバ１２１の軸方向に垂直に進んだ場合の伝搬時間に相当する線引距離をずらした位置にする。この結果、光ファイバ固定された状態（線引速度０ｍ／ｓ）と全く同じ伝搬速度を測定することが可能となる。本実施形態で説明した補正方法は他の実施形態にも適用できることは言うまでもない。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図３〜図１１で説明した配置とすることができる。図２３は、図６の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を採用した場合の空孔率と伝搬速度との依存性を表したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は１２０ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：１６個の孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ５０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：８０μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２００μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形１６個（図２２参照。）。

図２３のように、伝搬速度が２５００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。実施形態１の説明と同様に空孔径の導出も可能である。また、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整することができる。なお、伝搬速度を補正関数にて補正する場合は、線引速度検出器から測定された線引速度の値を用いて、伝搬速度の補正を行う。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

（実施形態４）
図２４は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０４の構成図である。光ファイバ製造装置３０４と図１の光ファイバ製造装置３０１との違いは、複数箇所で超音波の伝搬速度を測定している点である。

光ファイバ製造装置３０４は、超音波加振器３２と超音波検出器３３の組を３つ光ファイバ１２１の線引方向に配置している。それぞれの組から求められる伝搬速度を平均化することで、より精度の高い空孔サイズの調整を実現する。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図３〜図１１で説明した配置とすることができる。図２６は、図３の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を３組採用した場合の空孔率と伝搬速度（３つの検出値の平均値）との依存性を表したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は８０ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：８つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ４０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形８個（図２５参照。）。

図２６のように、伝搬速度が４０００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。実施形態１の説明と同様に空孔径の導出も可能である。また、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整することができる。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

（実施形態５）
図２７は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０５の構成図である。光ファイバ製造装置３０５と図２４の光ファイバ製造装置３０４との違いは、超音波加振器３２を１台、超音波検出器３３を３台として、複数箇所で超音波の伝搬速度を測定している点である。

図２４の光ファイバ製造装置３０４と同様に、複数の超音波検出器３３で検出した超音波から複数の伝搬速度を算出し、平均化することで制御の精度を高められる。光ファイバ製造装置３０５は、光ファイバ製造装置３０４よりも超音波加振器３２の数を減らすことができるのでより安価とすることができる。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図３〜図１１で説明した配置とすることができる。図２９は、図３の超音波加振器３２を１台及び超音波検出器３３を３台採用した場合の空孔率と伝搬速度（３つの検出値の平均値）との依存性を表したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は１２０ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：８つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ５０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形８個（図２８参照。）。

図２９のように、伝搬速度が３５００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。実施形態１の説明と同様に空孔径の導出も可能である。また、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整することができる。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

（実施形態６）
図３０は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０６の構成図である。光ファイバ製造装置３０６と図１の光ファイバ製造装置３０１との違いは、超音波加振器３２及び超音波検出器３３を２組用意し、光ファイバ１２１断面の２方向で測定している点である。

図３１は空孔を６つ有する光ファイバ１２１の断面図である。（ａ）は超音波の最短距離上の空孔が無いため、光ファイバに空孔が無い場合とほぼ同等の伝搬速度が得られる。一方、（ｂ）のように超音波の最短距離伝搬上に空孔がある場合、超音波が空孔を迂回して伝搬するため、検出時間は（ａ）と比較して長くなる。従って、図３１の光ファイバ１２１のように、動径方向の構造変化が非対称である場合、超音波加振器３２及び超音波検出器３３の設置位置によって得られる伝搬速度が異なるという問題がある。光ファイバ製造装置３０６は、光ファイバ１２１断面内の複数方向に超音波を伝搬させることでこのような問題を解決する。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図７〜図１１で説明した配置とすることができる。図３２は、図８の超音波加振器３２及び超音波検出器３３の配置を採用した場合の空孔率と９０度直交する２方向の伝搬速度との依存性を表したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は１００ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０１：８つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ３０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２１の空孔の数：円形８個。

図３２のように、Ｘ方向の伝搬速度およびＹ方向の伝搬速度を算出することで精度の高い空孔率を特定可能である。実施形態１の説明と同様に空孔径の導出も可能である。また、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整することができる。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

（実施形態７）
図３３は、本実施形態の光ファイバ製造装置３０７の構成図である。光ファイバ製造装置３０７は、図１の光ファイバ製造装置３０１を構成と同じであるが、空孔型光ファイバ母材１０２を線引する。空孔型光ファイバ母材１０２は、円形でない扇形形状の６孔の孔あけ処理がされた母材である。空孔型光ファイバ母材１０２を光ファイバ製造装置３０７で線引すると、断面が図３４のような扇形形状の空孔を持つ光ファイバ１２２を製造することができる。

超音波加振器３２及び超音波検出器３３は図３〜図１１で説明した配置とすることができる。図３５は、図５の超音波加振器３２及び超音波検出器３３を採用した場合の空孔率と伝搬速度との依存性を表したグラフである。超音波加振器３２の共振周波数は５０ｋＨｚであった。また光ファイバ線引の条件は次の通りである。
空孔型光ファイバ母材１０２：扇形形状の６つの孔あけ処理をした石英ガラス、大きさ５０ｍｍφ×１０００ｍｍ、
クラッド外径：１２５μｍ、
ＵＶ被覆径（被覆硬化器にＵＶ照射器を使用）：２５０μｍ、
光ファイバ１２２の空孔の数：扇形形状６個（図３４参照。）。

図３５のように、伝搬速度が７００ｍ／ｓ時にほぼ５０％の空孔率であり、伝搬速度を測定することで空孔率を特定可能である。また、線引後の空孔形状（扇形形状）に大きな変化は無かった。さらに、実施形態１の説明と同様に空孔サイズを調整すれば、本例のように円形でない空孔構造であっても、所望の空孔サイズや形状を実現可能である。なお、本図の伝搬速度や空孔率は一例であり、これらのパラメータは母材の材質や線引条件等によって変化するため、これらの値に制約されない。

１１：加熱炉
１２：外径測定器
１３：被覆塗布器
１４：被覆硬化器
１５：張力測定器
１６：キャプスタン
１７：スクリーニング
１８：ボビン
３０：線引器
３１：空孔加圧器
３２：超音波加振器
３３：超音波検出器
３４：加圧制御回路
３５：線引速度検出器
７１：空孔
１０１、１０２：光ファイバ母材
１２１、１２２：光ファイバ
３０１〜３０７：光ファイバ製造装置

Claims

線引中に空孔を有する光ファイバの側面を超音波で加振し、前記光ファイバ内を伝搬する前記超音波の伝搬速度を測定する測定手順と、
前記測定手順で測定した前記超音波の伝搬速度が所定値となるように、線引中の前記光ファイバの空孔への加圧圧力を制御する制御手順と、
を備える光ファイバ製造方法。
前記測定手順で、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波の伝搬速度を補正することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
前記測定手順で、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波を検出する位置を調整することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
前記測定手順で、前記超音波を複数箇所で検出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバ製造方法。
孔空け処理が施された光ファイバ母材から空孔を有する光ファイバを線引きする線引器と、
前記線引器で線引される前記光ファイバの空孔をガスで加圧して該空孔のサイズを調整する空孔加圧器と、
前記線引器で線引される前記光ファイバの側面を超音波で加振する超音波加振器と、
前記線引器で線引される前記光ファイバ内を伝搬した前記超音波を検出して伝搬速度を測定する超音波検出器と、
前記超音波検出器で測定した前記超音波の伝搬速度が所定値となるように前記空孔加圧器のガス加圧力を制御する加圧制御回路と、
を備える光ファイバ製造装置。
前記超音波検出器は、前記光ファイバの線引速度に応じて前記超音波の伝搬速度を補正することを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造装置。
前記超音波検出器は、前記光ファイバの線引速度に応じ、線引速度が０のときに前記超音波を検出する位置から線引方向へずれた位置にあることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ製造装置。
前記超音波検出器は、複数であり、複数箇所で前記超音波を検出することを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の光ファイバ製造装置。