JP2012166975A - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減を実現できる光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有するガラス母材２であって、前記空孔の直径と当該ガラス母材２の外径との比が第１の比であるガラス母材２を準備する準備工程と、前記ガラス母材２の前記複数の空孔内を加圧しつつ当該ガラス母材２の一端を加熱溶融して、長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する光ファイバ１を線引きする線引き工程と、を含み、前記光ファイバ１の前記空孔の少なくとも一つの直径と当該光ファイバ１の外径との比を第２の比とすると、前記第２の比と前記第１の比との比が１．０よりも小さくなるように前記ガラス母材２の前記少なくとも一つの空孔内の圧力を調整して前記線引きを行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する光ファイバの製造方法に関するものである。

長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する空孔構造光ファイバとして、ホーリーファイバ（Holey Fiber：ＨＦ）あるいはフォトニッククリスタルファイバ(Photonic Crystal Fiber：ＰＣＦ)と呼ばれるものや、フォトニックバンドギャップファイバ（Photonic BandGap Fiber：ＰＢＧＦ）や、ホールアシストファイバ（Hole Assisted Fiber：ＨＡＦ）等がある。

ＨＦとは、コア部の周囲のクラッド部に空孔を規則的に配列してクラッド部の平均屈折率を下げ、全反射の原理を用いて光の閉じ込めを実現するタイプの光ファイバである。また、ＰＢＧＦは、クラッド部に空孔をフォトニック結晶を形成するように配列してフォトニックバンドギャップを形成し、そこに結晶欠陥としてのコア部を導入して、光の閉じ込めを実現するというタイプの光ファイバである。なお、ＰＢＧＦは、コア部も空孔により形成される場合がある。また、ＨＡＦは、通常のソリッド型光ファイバと同じく、ゲルマニウム（Ｇｅ）などがドープされた中実のコア部とクラッド部とから形成され、光の閉じ込めは主に全反射の原理で実現するが、クラッド部にさらに空孔を設けてクラッド部の平均屈折率を下げ、コア部への光の閉じ込め特性を向上させたタイプの光ファイバである。

ＨＡＦは、空孔をコア近傍に設けることで、光の閉じ込め特性を向上できるため、曲げ損失を著しく低減できる。しかし、ＨＡＦでは、基底モードだけでなく、高次モードの光も閉じ込めやすくなるため、マルチモード化しやすい。ＨＡＦにおいて、基底モードの光のみを閉じ込めてシングルモード伝搬を実現し、かつシングルモード伝搬の曲げ損失を低減するためには、空孔径や、空孔数、コア−空孔間距離などの最適化が必要となってくる。最近では、これらの観点から、空孔直径を小さくし、空孔径を１０個程度に増やした設計も提案されている（非特許文献1参照）。

これらの空孔構造光ファイバを製造する方法として以下のようなものがある。まず、ガラス母材にドリル装置などで空孔を形成する（特許文献１参照）か、空孔となる石英ガラス管の周囲をガラス材料で充填して（特許文献２参照）、空孔を有するガラス母材を準備する。そして、この空孔を有するガラス母材の空孔もしくは空孔となる石英ガラス管の内圧を制御しつつ線引きを行い、空孔構造光ファイバを製造する（特許文献３参照）。

特開２００２−１４５６３４号公報 特開２００３−３４２０３２号公報 特開２００４−３０７２５０号公報

松井ほか、電子情報通信学会総合大会 Ｂ−１３−２６、 ｐ．５２１、 ２０１０．

しかしながら、特許文献１のようにドリルでガラス母材に空孔を開ける場合、直径に比して長いドリルを使用すると、空孔の穿孔中にドリルの曲がりなどが発生するおそれがある。したがって、ガラス母材に形成すべき空孔の直径が設定されると、使用できるドリルの長さが制限され、これによって空孔を有するガラス母材の長さも制限される場合がある。したがって、１つのガラス母材から製造できる空孔構造光ファイバの長さも制限される場合がある。その結果、空孔構造光ファイバの製造コストの低減が困難な場合があるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造コストの低減を実現できる光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有するガラス母材であって、前記空孔の直径と当該ガラス母材の外径との比が第１の比であるガラス母材を準備する準備工程と、前記ガラス母材の前記複数の空孔内を加圧しつつ当該ガラス母材の一端を加熱溶融して、長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する光ファイバを線引きする線引き工程と、を含み、前記光ファイバの前記空孔の少なくとも一つの直径と当該光ファイバの外径との比を第２の比とすると、前記第２の比と前記第１の比との比が１．０よりも小さくなるように前記ガラス母材の前記少なくとも一つの空孔内の圧力を調整して前記線引きを行うことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記第２の比と前記第１の比との比が０．５以上であることを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記ガラス母材の前記複数の空孔を互いに異なる圧力で加圧することを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記ガラス母材の前記複数の空孔の直径を３ｍｍ以上にすることを特徴とする。

本発明によれば、光ファイバの製造コストを低減できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る製造方法によって製造する光ファイバの模式的な断面図である。 図２は、図１に示す光ファイバを製造するためのガラス母材の模式的な斜視図である。 図３は、線引き工程を説明する図である。 図４は、無次元空孔内加圧量と比（Ｘ／Ｙ）との関係を示す図である。 図５は、比（Ｘ／Ｙ）と無次元空孔径変動との関係を示す図である。 図６は、実施の形態２に係る製造方法によって製造する光ファイバの模式的な断面図である。 図７は、図６に示す光ファイバを製造するためのガラス母材の模式的な斜視図である。 図８は、実施の形態２に係る製造方法において用いる加圧機構の模式図である。 図９は、実施の形態２に係る製造方法によって製造できる他の光ファイバの模式的な断面図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る光ファイバの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本明細書においては、カットオフ波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するファイバカットオフ波長をいう。その他、本明細書で特に定義しない用語についてはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る製造方法によって製造する光ファイバの模式的な断面図である。図１に示すように、光ファイバ１は、ＨＡＦであって、コア部１ａと、コア部１ａの外周に形成されたクラッド部１ｂとを備える。

コア部１ａは、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの屈折率を高めるためのドーパントが添加された石英系ガラスからなる。クラッド部１ｂは、コア部１ａよりも屈折率が低い石英系ガラス、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。コア部１ａ周辺の断面屈折率分布形状は、矩形（ステップインデックス）、クラッド部１ｂとの境界にすそが有る疑似矩形（疑似ステップインデックス）、ガウス分布形状（屈折率分布係数αが略２であるグレーデッドインデックス）などでも良い。

また、クラッド部１ｂは、コア部１ａを囲むように形成された、長手方向の軸に沿って延びている１０個の空孔１ｃを有している。空孔１ｃは、光ファイバ１の長手方向に垂直な断面において、コア部１ａの中心点と、隣接する任意の２つの空孔１ｃの中心点のそれぞれとを結んだときに形成される２本の線分の成す角度（中心角）が、いずれも等しくなるような位置に形成されている。

空孔１ｃは同一の直径（以下、空孔径と呼ぶ）を有している。空孔１ｃの空孔径はｄ１である。また、光ファイバ１の外径はＤ１である。空孔１ｃの直径ｄ１と光ファイバ１の外径Ｄ１との比を第２の比Ｘ１とすると、Ｘ１＝ｄ１／Ｄ１である。

つぎに、本実施の形態１に係る製造方法について具体的に説明する。はじめに、光ファイバ１を製造するためのガラス母材を準備する。図２は、光ファイバ１を製造するためのガラス母材の模式的な斜視図である。図２に示すように、ガラス母材２は、石英系ガラスからなる円柱状であり、光ファイバ１のコア部１ａ、クラッド部１ｂ、および空孔１ｃのそれぞれを形成するためのコア部２ａ、クラッド部２ｂ、および空孔２ｃを有している。空孔２ｃはガラス母材２の長手方向の軸に沿って延びている。

空孔２ｃは同一の空孔径を有している。空孔２ｃの空孔径はｄ２である。また、ガラス母材２の外径はＤ２である。空孔２ｃの直径ｄ２とガラス母材２の外径Ｄ２との比を第１の比Ｙ１とすると、Ｙ１＝ｄ２／Ｄ２である。本実施の形態１では、所望のＸ１に対して、Ｘ１がＹ１より小さくなるようにｄ２、Ｄ２を設定する。すなわち、（Ｘ１／Ｙ１）＝（ｄ１／Ｄ１）／（ｄ２／Ｄ２）＜１．０である。なお、ガラス母材２の長さはＬ１である。

このガラス母材２は、たとえば以下のようにして準備できる。まず、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法などの周知の方法を用いて、コア部２ａとクラッド部２ｂとを備えるガラス母材を形成する。その後、ドリルを用いてガラス母材の長手方向の軸に沿って空孔２ｃを形成する。これによって、図２に示すガラス母材２を準備できる。

つぎに、このガラス母材２から光ファイバ１を線引きする。図３は、線引き工程を説明する図である。図３に示す線引装置１００は、ヒータ１０１ａを有する線引加熱炉１０１と、加圧機構１０２と、外径測定器１０３と、被覆樹脂塗布装置１０４と、樹脂硬化装置１０５と、キャプスタンローラ１０６と、ガイドロール１０７と、制御器Ｃを備える。加圧機構１０２は、加圧用コネクタ１０２ａと、加圧用コネクタ１０２ａに接続したガス供給路１０２ｂと、ガス供給路１０２ｂに接続した圧力調整部１０２ｃとを備える。圧力調整部１０２ｃはたとえばマスフローコントローラ（ＭＦＣ）で構成される。

つぎに、各構成の作用とともに光ファイバ１の線引き工程を説明する。
はじめに、図２に示すガラス母材２を線引加熱炉１０１にセットし、ガラス母材２の上端に加圧用コネクタ１０２ａを接続する。つぎに、ガラス母材２の下端をヒータ１０１ａにて加熱溶融して、下端を線引きする。これによって、ガラス母材２から図１に示す光ファイバ１が線引きされる。

線引きの際には、ガラス母材２の空孔２ｃ内にはガスＧが供給されて加圧される。ガスＧは、加圧用コネクタ１０２ａから、ガス供給路１０２ｂを介して空孔２ｃ内に供給される。ガスＧの空孔２ｃ内での圧力は、制御器Ｃによって制御された圧力調整部１０２ｃによって、光ファイバ１の空孔１ｃの空孔径がｄ１になるように制御される。ガスＧは、たとえばアルゴンガスであるが、ヘリウムガスや窒素ガスなどの他の不活性ガスでもよい。

線引きされた光ファイバ１は、公知の被覆樹脂塗布装置１０４と樹脂硬化装置１０５とによって被覆を形成され、キャプスタンローラ１０６とガイドロール１０７とによって送られ、不図示の巻取り器に巻取られる。制御器Ｃは、外径測定器１０３によって測定される光ファイバ１の外径がＤ１になるようにキャプスタンローラ１０６の回転速度（すなわち光ファイバ１の線引き速度）を制御する。

本実施の形態１では、（Ｘ１／Ｙ１）＝（ｄ１／Ｄ１）／（ｄ２／Ｄ２）＜１．０になるようにしている。たとえば光ファイバ１について、所望の空孔径ｄ１が３．５μｍ、外径Ｄ１が１２５μｍであるとすると、その比Ｘ１は０．０２８である。これに対して、ガラス母材２の空孔径ｄ２を３ｍｍ、外径Ｄ２を７０ｍｍとすれば、その比Ｙ１は０．０４３となるので、Ｘ１／Ｙ１は０．６５となり、（Ｘ１／Ｙ１）＜１．０が成立する。

ここで、ガラス母材の空孔径と外径との比と、製造する光ファイバの空孔径と外径との比とが同じなるように光ファイバを製造する場合を考える。この場合、当該比が０．０２８の光ファイバを製造する場合に、外径が７０ｍｍのガラス母材を使用する場合は、ガラス母材に形成する空孔の空孔径を約２ｍｍと小さくしなければならない。これに対して、本実施の形態１では、上述したように、（Ｘ１／Ｙ１）＜１．０が成り立つようにしているので、ガラス母材２の空孔径ｄ２は２ｍｍより大きいたとえば３ｍｍであり、空孔径ｄ２を比較的大きくすることができる。この場合、ガラス母材２に空孔２ｃを形成するためのドリルとして太いものを使用できるので、長さを長くできる。したがって、ガラス母材２の長さＬ１も長くできる。

すなわち、本実施の形態１では、製造すべき光ファイバ１の空孔径ｄ１と外径Ｄ１との比Ｘ１に対して、ガラス母材２に、あらかじめ空孔径ｄ２の大きな空孔２ｃを形成するようにしている。そして、その後の線引きの際の空孔２ｃ内のガスＧの圧力の調整によって、空孔径ｄ１と外径Ｄ１との比が所望の比Ｘ１になるように調整している。その結果、空孔２ｃの形成に使用することができるドリルの長さを、機械的強度を維持しつつ長くすることができるため、ガラス母材２の長さも長くすることができる。これによって、１つのガラス母材２から製造できる光ファイバ１の長さが長くなるので、製造コストが低減される。

つぎに、光ファイバの空孔径と外径との比{（光ファイバ空孔径）／（光ファイバ外径）}をＸとし、ガラス母材の空孔径と外径との比{（ガラス母材空孔径）／（ガラス母材外径）}をＹとし、ガラス母材の空孔内の圧力と、比（Ｘ／Ｙ）との関係について説明する。以下では、図２に示すガラス母材２と同様の構造を有し、空孔径が３．５ｍｍの空孔を１０個形成した外径６０ｍｍのガラス母材を準備した。そして、ガラス母材の空孔内の圧力の設定を様々な値にして、準備したガラス母材から外径（クラッド径）１２５μｍの光ファイバを線引きする実験を行った。

また、以下では、無次元空孔内加圧量によって空孔内の圧力を規定する。無次元空孔内加圧量は、空孔内の圧力と大気圧との圧力差（以下、この圧力差を空孔内加圧量という）を、比（Ｘ／Ｙ）が１となる空孔内加圧量で除した値として定義する。

図４は、無次元空孔内加圧量と比（Ｘ／Ｙ）との関係を示す図である。図４に示すように、無次元空孔内加圧量を大きくするとそれに従って比（Ｘ／Ｙ）も大きくなる。したがって、図４に示すような無次元空孔内加圧量と比（Ｘ／Ｙ）との関係に従って空孔内の圧力を制御すれば、所望の比（Ｘ／Ｙ）を実現することができる。

つぎに、比（Ｘ／Ｙ）と、製造した光ファイバの空孔径の変動との関係について説明する。以下では、無次元空孔径変動によって空孔径の変動を規定する。無次元空孔径変動は、比（Ｘ／Ｙ）が或る値のときの１０個の空孔の平均空孔径（単位はμｍ）の、光ファイバ１ｋｍ当たりの変動量（最大値と最小値との差。以下、空孔径変動という）を、比（Ｘ／Ｙ）が１となる空孔径変動で除した値である。

図５は、比（Ｘ／Ｙ）と無次元空孔径変動との関係を示す図である。図５に示すように、Ｘ／Ｙが０．５以上であれば、無次元空孔径変動が１．５よりも小さくなり、空孔径の長手方向での変動が少なくなるので好ましい。

なお、比（Ｘ／Ｙ）が１．０よりも小さければ、ガラス母材の長さを長くできる効果があるが、比（Ｘ／Ｙ）を０．７以下にすればその効果が顕著になるのでより好ましい。

（実施例１、比較例１）
本発明の実施例１、比較例１として、図１に示す構造の光ファイバを以下の工程にて製造した。
周知のＶＡＤ法およびＯＶＤ法によって、Ｇｅを含むコア部を中心部に有し、コア部の周囲にクラッド部を有するガラス母材を得た。さらにこのガラス母材を酸水素バーナにて延伸して、外径７０ｍｍのガラス母材を２本作製した。なお、当該ガラス母材の延伸は酸水素火炎バーナで実施したが、電気炉での加熱による方法でも良い。このガラス母材の断面屈折率分布形状は、比屈折率差０．３５％の略矩形（ステップインデックス）とした。

作製したガラス母材のうちの１本に、ドリルを用いた穿孔加工を行い、長手方向の軸に沿って直径１．９ｍｍの空孔を１０個形成した。このとき用いたドリルの機械的強度の制約上、ガラス母材の長さを３５０ｍｍとした。このようにして、比較例１のガラス母材を準備した。

一方、作製したガラス母材の別の１本に、ドリルを用いた穿孔加工を行い、長手方向の軸に沿って直径３．５ｍｍの空孔を１０個形成した。このとき用いたドリルは、上記の比較例１の場合よりも直径が太く、ドリルの剛性が高いため、ガラス母材の長さを９００ｍｍにできた。このようにして、実施例１のガラス母材を準備した。なお、実施例１のガラス母材におけるコア部の中心と空孔の中心との距離と、比較例１のガラス母材における当該距離とは同一とした。

つぎに、図３に示す構成の線引装置を用いて、上記実施例１、比較例１のガラス母材の空孔内を加圧しながら光ファイバを線引きし、実施例１、比較例１の光ファイバを製造した。なお、加圧するガスとしてアルゴンガスを使用した。この際、実施例１、比較例１のどちらの光ファイバについても、１０個の空孔の平均空孔径が３．５μｍになるよう空孔内加圧量の調整をおこなった。製造した光ファイバの平均空孔径は、実施例１では３．５５μｍであり、比較例１では３．５１μｍであった。また、実施例１、比較例１のどちらの光ファイバについても、外径が１２５μｍになるようにした。
したがって、実施例１の場合は比（Ｘ／Ｙ）が０．５７、比較例１の場合は比（Ｘ／Ｙ）が１であった。

つぎに、製造した実施例１、比較例１の光ファイバの特性を測定した。波長１５５０ｎｍにおいて、実施例１の光ファイバの伝送損失は０．１９７ｄＢ／ｋｍであり、比較例１の光ファイバの伝送損失は０．１９８ｄＢ／ｋｍであり、略同一であった。また、その他のカットオフ波長や、波長分散等の特性についても、実施例１、比較例１の光ファイバの値の差は１０％以内であった。したがって、実施例１、比較例１の光ファイバは、略同等の特性を有するものであった。

ただし、実施例１のガラス母材の方が比較例１のガラス母材よりも２倍以上長いので、各ガラス母材からは、実施例１の光ファイバの方が比較例１の光ファイバよりも長い光ファイバを得られた。したがって、実施例１の光ファイバはより製造コストが低いものとなった。

（実施例２）
実施例１、比較例１と同様の構造を有する外径７０ｍｍのガラス母材を１本作製し、ドリルを用いた穿孔加工を行い、長手方向の軸に沿って直径３．０ｍｍの空孔を１０個形成した。このとき用いたドリルは、比較例１の場合よりも直径が太く、ドリルの剛性が高いため、ガラス母材の長さを８５０ｍｍにできた。これによって、実施例２のガラス母材を準備した。

つぎに、実施例１、比較例１と同様に、上記実施例２のガラス母材の空孔内を加圧しながら光ファイバを線引きし、実施例２の光ファイバを製造した。この際、光ファイバの１０個の空孔の平均空孔径が３．５μｍになるよう空孔内加圧量の調整をおこなった。製造した光ファイバの平均空孔径は３．５３μｍであった。また、光ファイバの外径が１２５μｍになるようにした。したがって、実施例２の場合は比（Ｘ／Ｙ）が０．６５であった。

つぎに、製造した実施例２の光ファイバの特性を測定した。波長１５５０ｎｍにおいて、実施例２の光ファイバの伝送損失は０．１９６ｄＢ／ｋｍであり、実施例１、比較例１と略同一であった。また、その他のカットオフ波長や、波長分散等の特性についても、実施例２の光ファイバと、実施例１、比較例１の光ファイバとでの値の差は１０％以内であった。したがって、実施例２の光ファイバは、実施例１、比較例１の光ファイバと略同等の特性を有するものであった。

実施例２のガラス母材も、比較例１のガラス母材よりも２倍以上長いので、１本のガラス母材から、より長い光ファイバを得られた。したがって、実施例２の光ファイバはより製造コストが低いものとなった。また、実施例２の光ファイバの場合は、比（Ｘ／Ｙ）を実施例１の光ファイバよりも大きくしたため、光ファイバの長手方向での空孔径変動が実施例１の場合よりも小さく抑えられていた。

（実施例３）
実施例１、比較例１と同様の構造を有する外径７０ｍｍのガラス母材を１本作製し、ドリルを用いた穿孔加工を行い、長手方向の軸に沿って直径５．０ｍｍの空孔を１０個形成した。このとき用いたドリルは、実施例１、２の場合よりもさらに直径が太く、ドリルの剛性がさらに高くなったため、ガラス母材の長さを９２０ｍｍにできた。これによって、実施例３のガラス母材を準備した。

つぎに、実施例１、比較例１と同様に、上記実施例３のガラス母材の空孔内を加圧しながら光ファイバを線引きし、実施例３の光ファイバを製造した。この際、光ファイバの１０個の空孔の平均空孔径が３．５μｍになるよう空孔内加圧量の調整をおこなった。製造した光ファイバの平均空孔径は３．５４μｍであった。また、光ファイバの外径が１２５μｍになるようにした。したがって、実施例３の場合は比（Ｘ／Ｙ）が０．３９であった。

つぎに、製造した実施例３の光ファイバの特性を測定した。波長１５５０ｎｍにおいて、実施例３の光ファイバの伝送損失は０．２０５ｄＢ／ｋｍであり、実施例１、比較例１と同等の問題ない値であった。また、その他のカットオフ波長や、波長分散等の特性についても、実施例３の光ファイバと、実施例１、比較例１の光ファイバとでの値の差は１０％以内であった。したがって、実施例３の光ファイバは、実施例１、２、比較例１の光ファイバと略同等の特性を有するものであった。

実施例３のガラス母材は、実施例１、２のガラス母材よりもさらに長いので、１本のガラス母材から、実施例１、２よりもより長い光ファイバを得られた。したがって、実施例３の光ファイバはさらに製造コストが低いものとなった。なお、実施例３の光ファイバの場合は、比（Ｘ／Ｙ）を実施例１、２の光ファイバよりも小さくしており、光ファイバの長手方向での空孔径変動は、比較例１の場合の２倍程度であったが、使用上は問題ない値であった。

なお、上記実施例１〜３のように、ガラス母材に形成する空孔径を３ｍｍ以上とすると、ガラス母材の長さを十分に長くでき、製造コストを十分に低減できるので好ましい。

（実施例４）
実施例１、比較例１と同様の構造を有する外径７０ｍｍのガラス母材を１本作製し、ドリルを用いた穿孔加工を行い、長手方向の軸に沿って直径２．５ｍｍの空孔を１０個形成した。このとき用いたドリルは、比較例１の場合よりも直径が太く、ドリルの剛性が高いため、ガラス母材の長さを４８０ｍｍにできた。これによって、実施例４のガラス母材を準備した。

つぎに、実施例１、比較例１と同様に、上記実施例４のガラス母材の空孔内を加圧しながら光ファイバを線引きし、実施例４の光ファイバを製造した。この際、光ファイバの１０個の空孔の平均空孔径が３．５μｍになるよう空孔内加圧量の調整をおこなった。製造した光ファイバの平均空孔径は３．５４μｍであった。また、光ファイバの外径が１２５μｍになるようにした。したがって、実施例４の場合は比（Ｘ／Ｙ）が０．７９であった。

つぎに、製造した実施例４の光ファイバの特性を測定した。波長１５５０ｎｍにおいて、実施例４の光ファイバの伝送損失は０．１９５ｄＢ／ｋｍであり、実施例１、比較例１と略同一であった。また、その他のカットオフ波長や、波長分散等の特性についても、実施例４の光ファイバと、実施例１、比較例１の光ファイバとでの値の差は１０％以内であった。したがって、実施例４の光ファイバは、実施例１、比較例１の光ファイバと略同等の特性を有するものであった。

実施例４のガラス母材も、比較例１のガラス母材よりも長いので、１本のガラス母材から、より長い光ファイバを得られた。したがって、実施例４の光ファイバはより製造コストが低いものとなった。また、実施例４の光ファイバの場合は、比（Ｘ／Ｙ）を実施例２の光ファイバよりも大きくしたため、光ファイバの長手方向での空孔径変動が実施例２の場合よりもさらに小さく抑えられていた。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る製造方法は、光ファイバを線引きする際に、ガラス母材の空孔内の圧力を空孔によって異なる値とし、互いに異なる空孔径を有する空孔を備えた光ファイバを製造するものである。

図６は、本実施の形態２に係る製造方法によって製造する光ファイバの模式的な断面図である。図６に示すように、光ファイバ３は、長手方向の軸に沿って延びる空孔３ａ、３ｂを有している。

光ファイバ３はたとえば純石英ガラスなどの材料からなる。空孔３ａ、３ｂは光ファイバ３の長手方向の軸に垂直な断面において三角格子状に規則正しく配列している。ただし、空孔３ａ、３ｂが配列された領域内に空孔が無い領域がある。この空孔が無い領域がコア部３ｃとして機能し、コア部３ｃの周囲がクラッド部として機能する。すなわち、この光ファイバ３はＨＦである。なお、２個の空孔３ｂはコア部３ｃを挟んだ両側に位置している。

１６個の空孔３ａは同一の空孔径を有している。空孔３ａの空孔径はｄ３１である。２個の空孔３ｂは同一の空孔径を有している。空孔３ｂの空孔径はｄ３２である。空孔径ｄ３２は空孔径ｄ３１よりも大きく設定されている。また、光ファイバ３の外径はＤ３である。空孔３ａの直径ｄ３１と光ファイバ３の外径Ｄ３との比を第２の比Ｘ２とすると、Ｘ２＝ｄ３１／Ｄ３である。また、空孔３ｂの直径ｄ３２と光ファイバ３の外径Ｄ３との比を第２の比Ｘ３とすると、Ｘ３＝ｄ３２／Ｄ３である。

この光ファイバ３は、空孔３ｂによってコア部３ｃの屈折率分布に異方性が発生するために、偏波保持光ファイバとして使用できる。

つぎに、本実施の形態２に係る製造方法について具体的に説明する。はじめに、光ファイバ３を製造するためのガラス母材を準備する。図７は、光ファイバ３を製造するためのガラス母材の模式的な斜視図である。図７に示すように、ガラス母材４は、石英系ガラスからなる円柱状であり、光ファイバ３の空孔３ａ、３ｂを形成するための空孔４ａを有している。空孔４ａはガラス母材４の長手方向の軸に沿って延びている。

ここで、空孔４ａはいずれも同一の空孔径を有している。空孔４ａの空孔径はｄ４である。また、ガラス母材４の外径はＤ４である。空孔４ａの直径ｄ４とガラス母材４の外径Ｄ４との比を第１の比Ｙ２とすると、Ｙ２＝ｄ４／Ｄ４である。本実施の形態２では、Ｘ２がＹ２より小さくなり、かつＸ３がＹ２と等しくなるようにｄ４、Ｄ４を設定する。すなわち、（Ｘ２／Ｙ２）＝（ｄ３１／Ｄ３）／（ｄ４／Ｄ４）＜１．０、かつ（Ｘ３／Ｙ２）＝（ｄ３２／Ｄ３）／（ｄ４／Ｄ４）＝１．０である。なお、ガラス母材４の長さはＬ２である。

本実施の形態２に係る製造方法では、ガラス母材４において、空孔径が互いに異なる光ファイバ３の空孔３ａと空孔３ｂとを形成するために、同一の空孔径の空孔４ａを形成している。その結果、穿孔加工において空孔４ａの形成に必要なドリルが一種類でよく、またドリル装置に太さの異なるドリルを付け替える作業も不要である。したがって、穿孔加工の作業が簡略化されるので、製造コストを低減できる。

また、ガラス母材に形成する空孔の空孔径が異なる場合は、空孔径が最も小さい空孔を形成するためのドリルの長さが最も短くなる。この場合、ガラス母材の長さも最も短いドリルの長さによって制限される。これに対して、本実施の形態２では、形成する空孔４ａの空孔径は同一であるので、上記のような制限を受けることなくガラス母材４の長さＬ２を長くできる。

本実施の形態２に係る製造方法では、はじめに実施の形態１のガラス母材２と同様に、ＶＡＤ法などの周知の方法を用いてガラス母材を形成し、その後ドリルを用いてガラス母材の長手方向の軸に沿って空孔４ａを形成する。これによって、図７に示すガラス母材４を準備できる。

つぎに、このガラス母材４から、図３に示すような線引装置１００を用いて光ファイバ３を線引きする。ここで、本実施の形態２では、ガラス母材４の同一の空孔径を有する空孔４ａから、光ファイバ３の異なる空孔径を有する空孔３ａ、３ｂを形成する必要がある。そのため、空孔３ａを形成するための空孔４ａと、空孔３ｂを形成するための空孔４ａとで、内部の圧力を別々に制御することが好ましい。

図８は、本実施の形態２に係る製造方法において用いる加圧機構の模式図である。本実施の形態２では、図３に示した加圧機構１０２に代えて図８に示す加圧機構１１０を用いる。図８に示すように、加圧機構１１０は、加圧用コネクタ１１１と、加圧用コネクタ１１１に接続したガス供給路１１２、１１３と、ガス供給路１１２、１１３のそれぞれに接続した圧力調整部１１４、１１５とを備える。圧力調整部１１４、１１５は制御器Ｃに接続している。圧力調整部１１４、１１５にはガスＧが供給される。

加圧用コネクタ１１１は、第１加圧部１１１ａと第２加圧部１１１ｂとを有している。第１加圧部１１１ａは、ガラス母材４の空孔４ａのうち、光ファイバ３の空孔３ａを形成するための空孔４ａにのみガスＧを供給するように構成されている。第２加圧部１１１ｂは、空孔３ｂを形成するための空孔４ａにのみガスＧを供給するように構成されている。空孔３ａを形成するための空孔４ａに供給されるガスＧは、ガス供給路１１２を介して第１加圧部１１１ａに供給され、かつ制御部Ｃによって制御された圧力調整部１１４によって圧力が調整される。空孔３ｂを形成するための空孔４ａに供給されるガスＧは、ガス供給路１１３を介して第２加圧部１１１ｂに供給され、かつ制御部Ｃによって制御された圧力調整部１１５によって圧力が調整される。したがって、この加圧機構１１０を使用することによって、各空孔４ａ内の圧力を別々に制御することができる。具体的には、空孔３ｂを形成するための空孔４ａ内の圧力が、空孔３ａを形成するための空孔４ａ内の圧力よりも高くなるように、各空孔４ａ内の圧力が制御される。

なお、本実施の形態２では、比（Ｘ２／Ｙ２）を１．０より小さくし、比（Ｘ３／Ｙ２）は１．０となるようにしている。しかしながら、比（Ｘ２／Ｙ２）および比（Ｘ３／Ｙ２）の両方を１．０より小さくなるようにしてもよい。両方を１．０よりも小さくすることによって、ガラス母材をより長くすることができる。

図９は、本実施の形態２に係る製造方法によって製造できる他の光ファイバの模式的な断面図である。図９に示すように、光ファイバ５は、長手方向の軸に沿って延びる空孔５ａ、５ｂを有している。

光ファイバ５はたとえば純石英ガラスなどの材料からなる。空孔５ａ、５ｂは光ファイバ５の長手方向の軸に垂直な断面において三角格子状に規則正しく配列している。空孔５ａ、５ｂが配列された領域内の空孔が無い領域がコア部５ｃとして機能し、コア部５ｃの周囲がクラッド部として機能する。すなわち、この光ファイバ５はＨＦである。なお、６個の空孔５ｂはコア部５ｃを囲むように位置している。

１２個の空孔５ａは同一の空孔径を有している。空孔５ａの空孔径はｄ５１である。６個の空孔５ｂは同一の空孔径を有している。空孔５ｂの空孔径はｄ５２である。なお、空孔径ｄ５２は空孔径ｄ５１よりも大きく設定されている。また、光ファイバ５の外径はＤ５である。空孔５ａの直径ｄ５１と光ファイバ５の外径Ｄ５との比を第２の比Ｘ４とすると、Ｘ４＝ｄ５１／Ｄ５である。また、空孔５ｂの直径ｄ５２と光ファイバ５の外径Ｄ５との比を第２の比Ｘ５とすると、Ｘ５＝ｄ５２／Ｄ５である。

この光ファイバ５は、空孔径が大きい空孔５ｂによってコア部５ｃの周囲に屈折率が低い領域が形成され、いわゆるＷ型の断面屈折率分布形状となるため、有効コア断面積が大きい光ファイバとして使用できる。

この光ファイバ５も、本実施の形態２に係る製造方法を用いて、図７に示した同一の空孔径の空孔４ａを有するガラス母材４から、各空孔４ａによって異なる内部圧力に制御しながら線引きを行うことによって製造できる。具体的には、光ファイバ５の空孔５ｂを形成するためのガラス母材４の空孔４ａ内の圧力が、空孔５ａを形成するための空孔４ａ内の圧力よりも高くなるように、各空孔４ａ内の圧力を制御すればよい。

なお、上記実施の形態では、ガラス母材はドリルにより空孔を形成したものである。しかしながら、本発明は、空孔となるガラス管を用いて母材を準備する場合にも適用できる。本発明によれば、より外径および内径が大きいガラス管を使用できるので、ガラス管を長くすることができる。したがって、より長いガラス管を用いて、より長い大型のガラス母材を準備することができる。また、空孔径が互いに異なる空孔を有する光ファイバを製造する場合でも、内径が異なるガラス管を準備する必要が無いので、部品コストを低減することができる。

また、上記実施の形態では、ガラス母材の複数の空孔の一部または全部に対して、比（Ｘ／Ｙ）＜１．０が成り立つような圧力制御を行っている。しかしながら、本発明では、少なくとも１つの空孔に対して比（Ｘ／Ｙ）＜１．０が成り立つような圧力制御を行えばよい。

また、上記実施の形態のガラス母材に公知のジャケット法を適用してガラス母材の外径を調整してもよい。ジャケット法とは、ガラス母材を、内径がガラス母材の外径と略同一である石英ガラス管に挿入し、より外径が大きいガラス母材を形成する方法である。

また、本発明は、ＰＢＧＦ等の長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する種々の光ファイバの製造に適用できる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。

１、３、５ 光ファイバ
１ａ、２ａ、３ｃ、５ｃ コア部
１ｂ、２ｂ クラッド部
１ｃ、２ｃ、３ａ、３ｂ、４ａ、５ａ、５ｂ 空孔
２、４ ガラス母材
１００ 線引装置
１０１ 線引加熱炉
１０１ａ ヒータ
１０２、１１０ 加圧機構
１０２ａ、１１１ 加圧用コネクタ
１０２ｂ、１１２、１１３ ガス供給路
１０２ｃ、１１４、１１５ 圧力調整部
１０３ 外径測定器
１０４ 被覆樹脂塗布装置
１０５ 樹脂硬化装置
１０６ キャプスタンローラ
１０７ ガイドロール
１１１ａ 加圧部
１１１ｂ 加圧部
Ｇ ガス

Claims (4)

1. 長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有するガラス母材であって、前記空孔の直径と当該ガラス母材の外径との比が第１の比であるガラス母材を準備する準備工程と、
   前記ガラス母材の前記複数の空孔内を加圧しつつ当該ガラス母材の一端を加熱溶融して、長手方向の軸に沿って延びる複数の空孔を有する光ファイバを線引きする線引き工程と、
   を含み、前記光ファイバの前記空孔の少なくとも一つの直径と当該光ファイバの外径との比を第２の比とすると、前記第２の比と前記第１の比との比が１．０よりも小さくなるように前記ガラス母材の前記少なくとも一つの空孔内の圧力を調整して前記線引きを行うことを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 前記第２の比と前記第１の比との比が０．５以上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。
3. 前記ガラス母材の前記複数の空孔を互いに異なる圧力で加圧することを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。
4. 前記ガラス母材の前記複数の空孔の直径を３ｍｍ以上にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法。

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