JP2013063890A - Method of producing optical fiber preform and method of producing optical fiber using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工数の増加を抑制して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる光ファイバ用母材の製造方法、及び、これを用いた光ファイバの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an optical fiber preform capable of manufacturing an optical fiber preform at a low cost while suppressing an increase in man-hours, and an optical fiber manufacturing method using the same.
光ファイバの一種として、光ファイバの長手方向に沿って、クラッドに複数の空孔が形成されているホーリーファイバが知られている。このホーリーファイバを製造するための光ファイバ用母材には、光ファイバ用母材の長手方向に沿ってホーリーファイバの空孔となる孔が形成さている。 As a kind of optical fiber, a holey fiber is known in which a plurality of holes are formed in a clad along the longitudinal direction of the optical fiber. In the optical fiber preform for manufacturing the holey fiber, holes serving as hole of the holey fiber are formed along the longitudinal direction of the optical fiber preform.
下記特許文献1には、このような光ファイバ用母材の製造方法が記載されている。この光ファイバの製造方法では、光ファイバ用母材の中間体であるガラスロッドに孔を形成する。この孔の形成においては、通常、粒度の粗い砥石が先端に設けられたドリルツールが用いられ、ガラスロッドの一方の端面から他方の端面に向かって孔が形成される。このドリルツールとしては、加工時間を短縮するために、一般的にパイプ状のドリルツールが用いられる。
近年、より長い光ファイバ用母材を用いて光ファイバを製造したいという要請がある。しかし、このように光ファイバ用母材が長い場合、上述のようにパイプ状のドリルツールを用いて光ファイバ用母材となるガラスロッドに孔を形成すると、孔の形成途中でドリルツールが曲がることにより、形成される孔が許容範囲を超えて曲がる場合がある。特にパイプ状のドリルツールを用いる場合、ドリルツールが曲がり易く、孔が許容範囲を超えて曲がって形成され易い。 In recent years, there is a demand for manufacturing an optical fiber using a longer optical fiber preform. However, when the optical fiber preform is long as described above, if the hole is formed in the glass rod as the optical fiber preform using the pipe-shaped drill tool as described above, the drill tool bends during the formation of the hole. As a result, the formed hole may bend beyond an allowable range. In particular, when a pipe-shaped drill tool is used, the drill tool is easily bent, and the hole is easily bent and formed beyond an allowable range.
このようなガラスロッドに形成された孔の曲がりを測定する方法として、ガラスロッドの両方の端面を観察する方法を挙げることができる。この方法は、ガラスロッドの両方の端面における孔の形成位置を観察し、一方の端面の孔の形成位置に対する他方の端面の孔の形成位置のずれ量から、孔の曲がりを測定するものである。 As a method of measuring the bending of the hole formed in such a glass rod, a method of observing both end faces of the glass rod can be mentioned. This method observes the hole formation position on both end faces of the glass rod, and measures the bending of the hole from the amount of deviation of the hole formation position on the other end face from the hole formation position on one end face. .
ところで、ガラスロッドに形成された孔が途中から曲がっている場合、孔のずれ量が許容範囲外である部分を切り捨てて、残りの部分を光ファイバ用母材として使用することができれば、ガラスロッドの無駄を低減することができ、安価に光ファイバ用母材を製造することができる。従って、孔が許容範囲を超えてずれる場所を特定したいという要請がある。しかし、上記の測定の方法を用いて、孔がどの位置から許容範囲を超えてずれているのかを特定する場合、ガラスロッドを他方の端面側から徐々に切断して、切断するごとに、切断面における孔の形成位置と一方の端面における孔の形成位置を比較して、これら形成位置から孔のずれ量を測定する必要がある。 By the way, if the hole formed in the glass rod is bent from the middle, if the hole deviation amount is outside the allowable range, the remaining part can be used as the optical fiber preform. Can be reduced, and the optical fiber preform can be manufactured at low cost. Therefore, there is a demand to specify the location where the hole deviates beyond the allowable range. However, when using the above measurement method to identify from which position the hole is displaced beyond the allowable range, cut the glass rod gradually from the other end face side, It is necessary to compare the hole formation position on the surface with the hole formation position on one end face and measure the amount of deviation of the hole from these formation positions.
このような方法は、孔の曲がりを測定するために、ガラスロッドを切断する工数や、複数回にわたり端面における孔の形成位置を測定する工数を要してしまい、却って、安価に光ファイバ用母材を安価に製造することができなくなる虞がある。さらに、上記の測定の方法では、孔が許容範囲を超えてずれているか否かにかかわらず、孔をガラスロッドの他方の端面まで形成するため、孔が途中から許容範囲を超えてずれている場合、不要な工数を要してしまい、やはり、安価に光ファイバ用母材を製造することができない虞がある。 Such a method requires man-hours for cutting the glass rod and man-hours for measuring the hole formation position on the end face several times in order to measure the bending of the hole. There is a possibility that the material cannot be manufactured at a low cost. Further, in the above measurement method, the hole is formed beyond the allowable range because the hole is formed up to the other end surface of the glass rod regardless of whether the hole is shifted beyond the allowable range. In this case, unnecessary man-hours are required, and there is a possibility that the optical fiber preform cannot be manufactured at low cost.
そこで、本発明は、工数の増加を抑制して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる光ファイバ用母材の製造方法、及び、これを用いた光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides an optical fiber preform manufacturing method capable of manufacturing an optical fiber preform inexpensively while suppressing an increase in man-hours, and an optical fiber manufacturing method using the same. For the purpose.
上記課題を解決するため、本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、ガラス体から成る中間母材を準備する準備工程と、前記中間母材にドリルツールにより孔を形成する穿孔工程と、を備え、前記穿孔工程において、前記ドリルツールの振動を検出し、検出した振動から前記孔のずれ量を測定することを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the optical fiber preform manufacturing method of the present invention includes a preparation step of preparing an intermediate preform made of a glass body, a drilling step of forming a hole in the intermediate preform with a drill tool, In the drilling step, vibration of the drill tool is detected, and a deviation amount of the hole is measured from the detected vibration.
ドリルツールは、回転しながら進行することで穿孔を行う。このようなツールは、途中で曲がった場合に、回転による振動が大きくなる傾向がある。そこで、本発明の光ファイバ用母材の製造方法においては、ドリルツールの振動を検出して、この振動の大きさや波形により孔のずれ量を測定する。このように孔のずれ量を測定することにより、ドリルツールにより形成された孔が、どこで許容範囲を越えてずれたかを穿孔中に容易に知ることができる。従って、中間母材を切断することなく、孔のずれ量が許容範囲内である部分を容易に特定することができる。このため、工数の増加を抑制して、中間母材における孔のずれ量が許容範囲内である部分を特定して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる。 The drill tool drills by moving while rotating. When such a tool is bent halfway, vibration due to rotation tends to increase. Therefore, in the optical fiber preform manufacturing method of the present invention, the vibration of the drill tool is detected, and the deviation of the hole is measured based on the magnitude and waveform of the vibration. By measuring the amount of deviation of the hole in this way, it can be easily known during drilling where the hole formed by the drill tool has shifted beyond the allowable range. Therefore, it is possible to easily identify the portion where the hole deviation amount is within the allowable range without cutting the intermediate base material. For this reason, it is possible to suppress the increase in the number of man-hours, specify the portion where the hole shift amount in the intermediate base material is within the allowable range, and manufacture the optical fiber base material at low cost.
また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲を超えた場合には、孔の形成を中断することが好ましい。 In the drilling step, it is preferable that the hole formation is interrupted when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole.
一旦、孔が許容範囲を超えた場合、その後、孔のずれ量が許容範囲内となることは稀である。従って、孔のずれ量が許容範囲を超えた場合には、それ以後の孔の形成を中断することで、不要な工数を削減することができる。また、このようにして孔の形成を中断する場合においては、中間母材における孔のずれ量が許容範囲内の部分を切り離して、光ファイバ用母材とすると共に、孔が形成されていない部分に対して、正しい位置で再び穿孔を施し、ずれ量が許容範囲内の孔を形成して、光ファイバ用母材とすることができる。従って、無駄になる中間母材を低減して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる。 Once the hole exceeds the allowable range, it is rare that the deviation amount of the hole is within the allowable range thereafter. Therefore, when the amount of deviation of the hole exceeds the allowable range, unnecessary man-hours can be reduced by interrupting the formation of the subsequent holes. In addition, when the hole formation is interrupted in this way, a portion in which the deviation amount of the hole in the intermediate base material is within an allowable range is cut off to be an optical fiber base material, and a portion in which no hole is formed On the other hand, drilling is performed again at a correct position to form a hole whose deviation is within an allowable range, thereby forming an optical fiber preform. Therefore, the intermediate | middle base material which becomes useless can be reduced and the preform | base_material for optical fibers can be manufactured cheaply.
また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲内における所定範囲を超えた場合には、前記ドリルツールの送り速度を低下させることが好ましい。また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲内における所定範囲を超えた場合には、前記ドリルツールの単位時間当たりの回転数を上昇させることとしても好ましい。また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲内における所定範囲を超えた場合には、前記孔内に導入される切削水の圧力を上昇させることとしても好ましい。 Further, in the drilling step, when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined range within a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole, the feed rate of the drill tool is reduced. Is preferred. Further, in the drilling step, when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined range within a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole, the number of rotations per unit time of the drill tool It is also preferable to raise the value. In the drilling step, when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined range within a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole, cutting water introduced into the hole is introduced. It is also preferable to increase the pressure.
このようにドリルツールの送り速度を低下させたり、ドリルツールの単位時間当たりの回転数を上昇させたり、切削水の圧力を上昇させることにより、ドリルツールが曲がって進行し始めても、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、ドリルツールが曲がって進行し始めても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材を製造することができる。 By reducing the feed rate of the drill tool, increasing the number of revolutions per unit time of the drill tool, or increasing the pressure of the cutting water in this way, even if the drill tool begins to bend and advance, An increase in the amount can be suppressed. Therefore, even if the drill tool begins to bend and advance, the portion where the deviation amount of the formed hole is within the allowable range can be lengthened, and a long optical fiber preform can be manufactured.
また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲内における所定範囲を超えた場合には、前記ドリルツールにドレッシングを施こすことが好ましい。つまり、孔のずれ量が所定範囲を超えた場合には、ドリルツールを一旦取り出して、ドリルツールにドレッシングを施し、再び、穿孔をすることが好ましい。 Further, in the drilling step, when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined range within a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole, dressing may be performed on the drill tool. preferable. That is, when the deviation amount of the hole exceeds a predetermined range, it is preferable to take out the drill tool once, dress the drill tool, and drill again.
ドレッシングにより、ドリルツールの切削性能が、ドレッシング前よりも向上し、孔が曲がって形成された場合においても、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、ドリルツールが曲がって進行し始めても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材を製造することができる。 With the dressing, the cutting performance of the drill tool is improved as compared with that before the dressing, and even when the hole is bent, it is possible to suppress an increase in the amount of deviation of the hole. Therefore, even if the drill tool begins to bend and advance, the portion where the deviation amount of the formed hole is within the allowable range can be lengthened, and a long optical fiber preform can be manufactured.
また、前記穿孔工程において、測定された前記孔のずれ量が、予め定められた前記孔のずれ量の許容範囲内における所定範囲を超えた場合には、前記ドリルツールの先端と前記中間母材とが接する場合における前記中間母材の上面から前記ドリルツールがチャッキングされる部分までの距離を短くすることが好ましい。 Further, in the drilling step, when the measured deviation amount of the hole exceeds a predetermined range within a predetermined allowable range of the deviation amount of the hole, the tip of the drill tool and the intermediate base material It is preferable that the distance from the upper surface of the intermediate base material to the portion where the drill tool is chucked is shortened.
中間母材からドリルツールのチャッキングされる部分までの距離を短くすることにより、ドリルツールにおける中間母材の外に露出している部分の撓みを抑制することができ、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、ドリルツールが曲がって進行し始めても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材を製造することができる。 By shortening the distance from the intermediate base material to the chucked portion of the drill tool, it is possible to suppress the deflection of the portion exposed to the outside of the intermediate base material in the drill tool, and the amount of deviation of the hole is large It can be suppressed. Therefore, even if the drill tool begins to bend and advance, the portion where the deviation amount of the formed hole is within the allowable range can be lengthened, and a long optical fiber preform can be manufactured.
また、前記ドリルツールの振動は、前記中間母材に取り付けられた振動検知センサにより前記中間母材の振動を検知することで、検出することとしても良い。 The vibration of the drill tool may be detected by detecting the vibration of the intermediate base material by a vibration detection sensor attached to the intermediate base material.
振動センサを中間母材に取り付けることで、加工中のドリルツールが振動センサから影響を受けることを防止することができる。また、接触式の簡易な振動センサを使用することができるため、安価に振動を検出することができる。 By attaching the vibration sensor to the intermediate base material, it is possible to prevent the drill tool being processed from being affected by the vibration sensor. Moreover, since a contact-type simple vibration sensor can be used, vibration can be detected at low cost.
或いは、前記ドリルツールの振動は、前記ドリルツールの回転時における振れ量を非接触式変位センサにより検知することで、検出することとしても良い。 Alternatively, the vibration of the drill tool may be detected by detecting the amount of vibration during rotation of the drill tool using a non-contact displacement sensor.
ドリルツールの振れ量を直接検知することにより、より正確にドリルツールの振動を検出することができる。また非接触のセンサを用いることにより、加工中のドリルツールがセンサから影響を受けることを防止することができる。 By directly detecting the amount of deflection of the drill tool, the vibration of the drill tool can be detected more accurately. Moreover, by using a non-contact sensor, it is possible to prevent the drill tool being processed from being affected by the sensor.
また或いは、前記ドリルツールの振動は、前記ドリルツールを回転させる穿孔装置に取り付けられた振動検知センサにより前記穿孔装置の振動を検知することで、検出することとしても良い。 Alternatively, the vibration of the drill tool may be detected by detecting the vibration of the drilling device with a vibration detection sensor attached to the drilling device that rotates the drill tool.
振動センサを穿孔装置に取り付けることで、加工中のドリルツールが振動センサから影響を受けることを防止することができる。また、接触式の簡易な振動センサを使用することができるため、安価に振動を検出することができる。 By attaching the vibration sensor to the drilling device, it is possible to prevent the drill tool being processed from being affected by the vibration sensor. Moreover, since a contact-type simple vibration sensor can be used, vibration can be detected at low cost.
また、本発明の光ファイバの製造方法は、上記のいずれかの光ファイバ用母材の製造方法により製造される光ファイバ用母材を線引きする線引工程を備えることを特徴とするものである。 Moreover, the manufacturing method of the optical fiber of this invention is equipped with the drawing process which draws the preform | base_material for optical fibers manufactured by one of the manufacturing methods of the preform | base_material for optical fibers mentioned above. .
このような光ファイバの製造方法によれば、工数の増加が抑制され安価に製造される光ファイバ用母材を用いるため、光ファイバを安価に製造することができる。 According to such an optical fiber manufacturing method, an optical fiber can be manufactured at low cost because an optical fiber preform that is manufactured at low cost while suppressing an increase in man-hours is used.
以上のように、本発明によれば、工数の増加を抑制して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる光ファイバ用母材の製造方法、及び、これを用いた光ファイバの製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the increase in the number of man-hours and to manufacture the optical fiber preform at a low cost, and to provide an optical fiber using the optical fiber preform. A manufacturing method is provided.
以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法、及び、これを用いた光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method for producing an optical fiber preform according to the present invention and a method for producing an optical fiber using the same will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a structure in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of an optical fiber according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態の光ファイバ10は、コア11、コア11を隙間なく囲むクラッド12と、クラッド12を被覆する第一被覆層16と、第一被覆層16を被覆する第二被覆層17とから構成されている。このようなクラッドが被覆層により被覆された光ファイバは、光ファイバ素線とも呼ばれる。そして、クラッド12の屈折率は、コア11の屈折率よりも低くされており、クラッド12には、コア11の周りにコア11を取り囲む複数の空孔13が形成されている。このように本実施形態の光ファイバ10は、クラッドに複数の空孔を有するホーリーファイバとされる。
As shown in FIG. 1, the
また、コア11の直径は、例えば、7μm〜10μmであり、クラッド12の外径は、例えば、125μmであり、空孔13の直径は3μm〜8μmとされ、コア11の中心から空孔13の中心までの距離は8μm〜20μmとされる。なお、上記の直径、外径、距離は例示であり、特に制限されない。
Further, the diameter of the
また、コア11を構成する材料としては、例えば、ゲルマニウム(Ge)等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英(SiO2)を挙げることができ、クラッド12を構成する材料としては、例えば、何もドーパントが添加されていない純粋石英や、屈折率を下げるフッ素(F)が添加された石英を挙げることができ、また、第一被覆層16及び第二被覆層17を構成する材料としては、例えば、互いに種類の異なる紫外線硬化樹脂を挙げることができる。なお、上記の材料は例示であり、特に制限されない。
Further, as is, for example, can be mentioned germanium quartz dopant to increase the refractive index of the (Ge) or the like is added (SiO 2), as a material for the clad 12 material constituting the
このような光ファイバ10は、ホーリーファイバの中でも特に空孔アシストファイバと呼ばれ、コア11に光が伝播すると空孔13により、光のコア11への閉じ込め効果が高められて、光のコア11からの漏えいを防止することができ、コア11を伝播する光の損失を抑制することができる。
Such an
図2は、図1の光ファイバ10を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な構造の様子を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state of the structure perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber preform for manufacturing the
図2に示すように、光ファイバ用母材10Pは、略円柱状の形状をしており、コア11となるロッド状のコアガラス体11Pと、コアガラス体11Pを囲みクラッド12となるロッド状のクラッドガラス体12P、とから構成されている。そして、クラッドガラス体12Pには、コアガラス体11Pの周りにコアガラス体11Pを取り囲む複数の貫通孔13Pが形成されている。このような光ファイバ用母材10Pが、後述の様に線引きされ、被覆されることにより、図1に示す光ファイバ10となる。
As shown in FIG. 2, the
次に、図2の光ファイバ用母材10P、及び、図1の光ファイバ10の製造方法について説明する。
Next, the
図3は、光ファイバ用母材10P、及び、光ファイバ10の製造方法の工程を示すフローチャートである。図3に示すように、光ファイバ用母材10Pの製造は、コアガラス体11Pと、貫通孔13Pが形成されていないクラッドガラス体12Pを備える中間母材を準備する準備工程P1と、中間母材のクラッドガラス体12Pに貫通孔を形成する穿孔工程P2とを備える。そして、光ファイバ10の製造方法は、このようにして製造された光ファイバ用母材を線引きする線引工程P3を更に備える。
FIG. 3 is a flowchart showing the steps of the
<準備工程P1>
図4は、準備工程P1により準備される中間母材の長手方向に垂直な構造の様子を示す図である。図4に示すように中間母材19Pは、図2に示すコアガラス体11Pと、コアガラス体11Pを囲むクラッドガラス体12Pとから構成される。ただし、中間母材19Pには、図2に示す光ファイバ用母材10Pの貫通孔13Pが形成されていない。
<Preparation process P1>
FIG. 4 is a diagram showing a state of the structure perpendicular to the longitudinal direction of the intermediate base material prepared by the preparation step P1. As shown in FIG. 4, the
中間母材19Pの準備においては、例えば、コアガラス体11Pと、クラッドガラス体12Pとを連続して形成する方法が挙げられる。このような方法としては、特に限定されないが、例えば、MCVD法、VAD法、OVD法等のスートプロセスを用いる方法を挙げることができる。このようにして、図4に示す中間母材19Pを得る。
In preparation of the intermediate |
<穿孔工程P2>
次に準備した中間母材19Pのクラッドガラス体12Pの長手方向に沿って貫通孔13Pを形成するための準備を行う。
<Punching process P2>
Next, preparation is made for forming the through
図5は、中間母材19Pに孔を形成するための穿孔装置にドリルツール50、及び、中間母材19Pがセットされた様子を示す図である。図5に示すように、穿孔装置70は、スピンドル71とスピンドル71により回転されるドリルチャック72とを備え、ドリルチャック72にドリルツール50がチャッキングされる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the
図6は、このドリルツール50を示す図である。図6に示すように、ドリルツール50は、パイプ52と、パイプ52の先端に設けられている切削部51とを主な構成として備える。
FIG. 6 is a view showing the
パイプ52は、円筒状の形状をしており、本工程において中間母材19Pに形成する貫通孔の直径よりも僅かに小さな外径を有している。パイプ52の外径は、中間母材19Pに形成する孔の直径より0.1〜0.3mm小さいことが好ましい。また、切削部51は、円筒状の形状をしており、本工程において中間母材19Pに形成する貫通孔の直径と同様の外径を有している。従って、切削部51は、パイプ52の外径よりも大きな外径を有している。なお、パイプ52の外径と、切削部51の外径との差が、0.3mm以下であれば、パイプ52の強度が弱くなることを防止できるため好ましく、この差が、0.1mm以上であれば、穿孔するときに、パイプ52が中間母材19Pに形成した空孔の中に詰まることを適切に防止することができるため好ましい。また、パイプ52及び切削部51の貫通孔は、それぞれ繋がっており、このためドリルツール50には、貫通孔53が形成されている。
The
このようなドリルツール50が、上述のようにドリルチャック72によりチャッキングされる。なお、穿孔装置70は、図示せぬ機構により、ドリルツール50が長尺であっても、ドリルツール50のパイプ52における任意の場所でチャッキングできるように構成されている。そして、図5に示すように、穿孔が施される前においては、ドリルツール50の先端からドリルチャック72によりチャッキングされるまでの長さは、中間母材19Pの長さより十分に短くされることが好ましい。ここでドリルツール50の先端と中間母材19Pとが接する場合において、中間母材19Pの上面からドリルツール50がチャッキングされる部分まで距離をフリー把持長Lと定義する。穿孔を施す前においては、中間母材19Pに孔が形成されていないため、フリー把持長Lは、ドリルツール50の先端からドリルチャック72の先端までの距離に等しい。フリー把持長Lが短くされることにより、ドリルツール50のパイプ52が曲がることを低減することができる。このようにしてパイプ52が曲がることが低減されることにより、中間母材19Pに形成される孔が曲がることを低減することができる。例えば、穿孔開始時においては、フリー把持長Lをドリルツール50の切削部51の長さとして、パイプ52を露出させないこととしても良い。なお、ドリルツール50をドリルチャック72にチャッキングする最中において、ドリルツール50の先端とクラッドガラス体12Pとが接している必要はない。
Such a
ドリルツール50がドリルチャック72にチャッキングされた状態において、ドリルツール50のドリルチャック72から15mm離れた場所における振れ量は、40μm以下であることが好ましい。ドリルツール50の振れ量を測定するには、ドリルツール50がドリルチャック72にチャッキングされた後において、ドリルチャック72と共にドリルツール50をゆっくりと回転させて、例えば、ダイヤルゲージを用いてドリルツール50の切削部51近傍におけるパイプ52の振れ量を測定すれば良い。ドリルツール50の振れ量が40μm以下であることにより、穿孔により形成する孔の位置のずれ量を低減することができる。また、このようにドリルツール50の振れ量が40μm以下であることにより、穿孔時にドリルツール50の振れに起因する振動を抑制することができる。
In a state where the
さらに、本工程においては、穿孔を施す前の中間母材19Pに振動検知センサ81を取り付ける。この振動検知センサ81は、中間母材19Pが振動する場合に、その振動を検知して出力する。振動検知センサ81としては、AEセンサ(Acoustic Emission sensor),加速度センサと挙げることができる。加速度センサとしては、静電容量検出方式や、ピエゾ抵抗方式や、熱検知方式や、半導体方式等の加速度センサを用いることができる。中でも、静電容量検出方式の加速度センサが、センサ素子部がシリコンやガラスなどの安定した物質で構成されるため、温度特性に優れる観点から好ましい。なお、振動検知センサ81の取り付けは、弾性変形が小さな接着材により取り付けることが、中間母材19Pの振動を検知しやすい観点から好ましい。
Further, in this step, the
振動検知センサ81は、制御部80に電気的に接続されており、制御部80は、振動検知センサ81から出力される中間母材19Pの振動に関する情報を受け付けるとともに、後述のように、中間母材19Pに形成される孔のズレ量を算出する。
The
こうして、中間母材19Pに貫通孔13Pを形成するための準備が整う。
Thus, preparation for forming the through
次に、中間母材19Pに孔を形成する。図7は、孔を形成するための穿孔の様子を示す図である。図7に示すように、本工程においては、ドリルツール50を軸中心に回転させながら、クラッドガラス体12Pの長手方向に沿ってドリルツール50を押し進めると共に、貫通孔53のパイプ52側から切削水を導入する。このドリルツール50の単位時間当たりの回転数は、例えば、3000rpmとされ、また、ドリルツール50が進行する送り速度は、例えば、30mm/minとされ、切削水の圧力は、例えば、1.0MPaとされる。なお、切削水としては、例えば、水溶性切削液を挙げることができる。
Next, a hole is formed in the
このように導入された切削水は、貫通孔53を通り、切削部51の先端から流出する。切削部51がクラッドガラス体12Pの途中まで進んでいる状態においては、クラッドガラス体12Pの孔が貫通していないため、切削部51の先端から流出する切削水は、行き場を失い切削部51とクラッドガラス体12Pの内壁面との間を逆流して、ドリルツール50により形成された孔のドリルツール50が挿入されている側から排出される。従って、中間母材19Pに形成する孔が貫通するまでは、切削部51とクラッドガラス体12Pとの摩擦によりクラッドガラス体12Pの温度が過度に上昇することが、切削部51とクラッドガラス体12Pの内壁面との間を流れる切削水により防止され、さらに穿孔により生じるガラス屑が切削水と共にドリルツール50が挿入されている側から排出される。
The cutting water introduced in this way flows through the through
上述のように、初期のフリー把持長Lが、中間母材19Pの長さより短くされる場合、穿孔によりドリルチャック72が中間母材19Pの端面に近づき、フリー把持長Lが徐々に短くなるため、ドリルチャック72が中間母材19Pに接触する前に、穿孔を一旦停止する。そして、ドリルツール50の先端からチャッキングされる部分までの距離が、初期の状態より長くなるようにチャッキングをし直す。このとき、フリー把持長Lが初期のフリー把持長よりも長くなるようにチャッキングすることが好ましい。ただし、一定の穿孔が施され、一定の長さの孔が形成された状態におけるフリー把持長Lとは、形成された孔の奥側の端部において、ドリルツール50の先端が中間母材19Pとが接する場合において、中間母材19Pの上面からドリルツール50がチャッキングされる部分まで距離を指す。そして、ドリルツール50がチャッキングし直された後、再び中間母材19Pに穿孔を施す。このように、フリー把持長Lが中間母材19Pの長さよりも短くされる場合、ドリルツール50のチャッキングと穿孔とを繰り返して、中間母材19Pに形成される孔を深く形成してゆく。
As described above, when the initial free gripping length L is shorter than the length of the
このような穿孔の最中においては、ドリルツール50の回転に起因する振動が発生する。この振動は、中間母材19Pに伝播するので、振動検知センサ81により中間母材19Pの振動が検知される。検知された中間母材19Pの振動に関する情報は、制御部80に送られて、制御部80は、この情報を受け付ける。次に、制御部80は、振動検知センサ81からの情報に基づいて、ドリルツール50の振動の大きさや波形を計算により求める。具体的には、制御部80は、中間母材19Pの振動の大きさと、ドリルツール50の振動の大きさとの関係を示すテーブルを有しており、このテーブルを用いて、ドリルツール50の振動の大きさと波形を計算により求める。こうしてドリルツール50の振動が検出される。
During such drilling, vibration due to rotation of the
さらに制御部80は、ドリルツール50の振動の大きさや波形に基づいて、ドリルツール50の曲がり具合を計算により求める。図8は、ドリルツール50が曲がって進行している状態を示す図である。ただし、図8においては、理解の容易のため、各部分の比率を実際のスケールと変えている。ドリルツール50が直進し、本来形成されるべき孔の位置に孔が形成される場合、ドリルツール50の振動は小さく、波形も一定の周期の形状となる。しかし、図8に示すように、ドリルツール50が途中から曲がり、形成される孔が、図中点線で示す本来形成されるべき孔の位置ARcからずれる場合、形成された孔のずれ量が大きくなるに従い、ドリルツール50の振動が大きくなると共に波形が乱れる。制御部80は、制御部80は、ドリルツール50の振動の大きさや波形の形状と、孔のずれ量との関係を示すテーブルをさらに有しており、このテーブルを用いて、孔のずれ量を計算により求める。こうして孔のずれ量が測定される。なお、上述のように、ドリルツール50のドリルチャック72から15mm離れた場所における振れ量が40μm以下であれば、穿孔時にドリルツール50の振れに起因する振動を抑制することができるので、振動検知センサ81へのノイズを抑制することができる。従って、穿孔時におけるドリルツール50の曲がり具合をより精度良く求めることができる。また、上記のテーブルには、ドリルツール50の振れ量と、孔のずれ量との関係と更に有していれば、ドリルツール50の振れ量を加味して、孔のずれ量を求めることができるため好ましい。例えば、テーブルは、振動の大きさ及びドリルツール50の振れ量と、孔のずれ量との関係を有しており、このテーブルを用いて孔のずれ量を求めるといった具合である。
Further, the
なお、中間母材19Pの振動の大きさと、ドリルツール50の振動の大きさとの関係を示すテーブルや、ドリルツール50の振動の大きさや波形の形状と、孔のずれ量との関係を示すテーブルは、予め実験等により求められてテーブルに格納されている。
A table showing the relationship between the magnitude of the vibration of the
そして、孔のずれ量が、図8に示す予め定められた孔のずれ量の許容範囲ARaよりも小さい場合においては、穿孔により孔をさらに深く形成し、最終的に孔を貫通させる。こうして、中間母材19Pに貫通孔13Pを形成し、貫通孔13Pが所定数形成された状態において、必要に応じて、それぞれの貫通孔13P形成する内壁を研磨し、中間母材19Pは、図2に示す光ファイバ用母材10Pとされる。
When the hole deviation amount is smaller than the predetermined hole deviation amount allowable range ARa shown in FIG. 8, the hole is formed deeper by drilling and finally penetrated. Thus, in the state where the through
一方、図8に示すように、ドリルツール50が途中から曲がり、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARaを超える場合、例えば、制御部80は、図示しない手段によりアラームを鳴らす。この場合、穿孔装置70の操作者は、穿孔装置70を止めて、孔の形成を中止する。或いは、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARaを超える場合、制御部80により、穿孔装置70が自動停止して、孔の形成が自動的に中止されても良い。このように一旦、孔が許容範囲ARaを超えた場合、その後、孔のずれ量が許容範囲ARa内に戻ることは稀である。従って、孔のずれ量が許容範囲ARaを超える場合には、上記のようにそれ以後の孔の形成を中断することで、不要な穿孔を行わず、不要な工数を削減することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, when the
この場合においては、孔の形成を中断したのち、ドリルツール50を孔から抜き取り、中間母材19Pにおける孔のずれ量が許容範囲ARa内とされる部分と孔の形成が完了していない部分とを切り離す。切り離された中間母材19Pのうち、孔が許容範囲ARa内とされる側は、必要に応じて他の孔を形成し、さらに、それぞれの孔を形成する内壁を必要に応じて研磨して、図2に示す光ファイバ用母材10Pとされる。
In this case, after the formation of the hole is interrupted, the
一方、切り離された中間母材19Pのうち、穿孔の中断により、孔が適切に形成されていない部分については、必要に応じて不適切に孔が形成された部分が切り離される。そして、残りの部分に対して、上述の中間母材19Pへの穿孔と同様にして、再び穿孔を行う。そして、全ての貫通孔13Pが適切に形成された後、それぞれの貫通孔13Pを形成する内壁を必要に応じて研磨し、図2に示す光ファイバ用母材10Pとされる。
On the other hand, in the separated
このようにして孔の形成を中断する場合においては、上記のように、中間母材19Pにおける孔のずれ量が許容範囲ARa内の部分を切り離して、必要な他の孔を形成の後、光ファイバ用母材とすると共に、切り離された穿孔が未完了の部分に正しい位置で再び穿孔を施すことで孔を形成し、光ファイバ用母材とする。こうすることで、無駄になる中間母材を低減して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる。
When the formation of the hole is interrupted in this way, as described above, the hole deviation amount in the
また、図8に示すように、ドリルツール50が途中から曲がる場合において、孔のずれ量が、許容範囲ARaに達するまでの距離が長くなるような手段を施しても良い。具体的には、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、ドリルツール50を進める速度である送り速度を低下させる。例えば、上記のように、ドリルツール50が進行する送り速度が、30mm/minとされる場合、この速度を、例えば、15mm/minと低下させる。このように、送り速度を低下させることにより、単位回転あたりにドリルツール50の切削部51が、中間母材を切削する量が低減し、切削部51の先端の表面にあるダイヤモンド砥石等へのダメージが低減する。このためドリルツールが曲がって進行し始めても、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、ドリルツールが曲がって進行しても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材10Pを製造することができる。
Moreover, as shown in FIG. 8, when the
また、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、ドリルツール50の単位時間当たりの回転数を上昇させても良い。例えば、上記のように、ドリルツール50の単位時間当たりの回転数が、3000rpmとされる場合、この回転数を、例えば、4000rpmと上昇させる。ドリルツール50の単位時間当たりの回転数が上昇することにより、単位回転あたりにドリルツール50の切削部51が、中間母材を切削する量が低減し、切削部51の先端の表面にあるダイヤモンド砥石等へのダメージが低減する。このためドリルツールが曲がって進行し始めても、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、この場合においても、ドリルツールが曲がって進行しても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材10Pを製造することができる。
Moreover, when the deviation | shift amount of the hole measured by the
また、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、孔内に導入される切削水の圧力を上昇させても良い。例えば、上記のように、孔内に導入される切削水の圧力が、0.7MPaとされる場合、この圧力を、例えば、1.4MPaまで上昇させる。切削水の圧力を上昇させることにより、切削を妨害するような穿孔に伴う中間母材の切りくずが孔から排出しやすくなり、また、ドリルツール50の先端部の表面へ冷却効果が増加するので、ドリルツールが曲がって進行し始めても、孔のずれ量が大きくなることを抑制することができる。従って、この場合においても、ドリルツールが曲がって進行しても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材10Pを製造することができる。
Moreover, when the deviation | shift amount of the hole measured by the
また、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、ドリルツール50にドレッシングを施しても良い。具体的には、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、一旦、穿孔を止めて、ドリルツール50を孔から抜き出して、切削部51にドレッシングを施す。ドレッシングを施すことにより、切削部51表面の鈍化した砥粒を取り除いて、新しい砥粒を表面に出現させる。こうして、ドリルツール50の切削力を向上させる。このように切削力が向上したドリルツール50により、ドリルツールが曲がって進行しても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材10Pを製造することができる。
Further, when the hole deviation amount measured by the
また、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、ドリルツール50のフリー把持長Lを短くしても良い。具体的には、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、一旦、穿孔を止めて、ドリルツール50の先端と中間母材19Pとが接する場合における中間母材19Pの上面からドリルツール50がチャッキングされる部分までの距離が短くなるようにチャッキングをし直す。このようにフリー把持長Lが短くなることにより、中間母材19Pの上面からドリルツール50がチャッキングされる部分の間において、パイプ52が撓むことを抑制することができ、ドリルツールが曲がって進行しても、形成される孔のずれ量が許容範囲内となる部分を長くすることができ、少しでも長い光ファイバ用母材10Pを製造することができる。
Moreover, when the deviation | shift amount of the hole measured by the
なお、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARa内における所定範囲ARpを超えた場合、上述のドリルツール50の送り速度の低下と、ドリルツール50の単位時間当たりの回転数の上昇と、切削水の圧力の上昇と、ドリルツール50のドレッシングと、フリー把持長Lの短尺化とを、適宜組み合わせても良い。
In addition, when the deviation | shift amount of the hole measured by the
そして、これらの手段を施した後、制御部80により測定される孔のずれ量が、孔のずれ量の許容範囲ARaを超える場合、上述の場合と同様にして孔の形成を中止すればよい。そして、上述と同様にして、中間母材19Pにおける孔のずれ量が許容範囲ARa内とされる部分と孔の形成が完了していない部分とを切り離し、切り離されたそれぞれの部分に、必要な孔を形成したり、それぞれの貫通孔13P形成する内壁を研磨する等して、切り離されたそれぞれの部分を光ファイバ用母材10Pとすれば良い。
Then, after applying these means, if the hole deviation measured by the
<線引工程P3>
図9は、線引工程P3の様子を示す図である。
<Drawing process P3>
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of the drawing process P3.
まず、線引工程P3を行う準備段階として、準備工程P1,穿孔工程P2により製造された光ファイバ用母材10Pに複数のガラス管を接続する。この複数のガラス管は、それぞれのガラス管の貫通孔と、光ファイバ用母材10Pのそれぞれの貫通孔13Pとが互いに連通するようにして、光ファイバ用母材10Pに接続される。次に、貫通孔13Pの内部をエッチング処理する。このエッチング処理においては、貫通孔13P内の小さな凹凸の除去や、貫通孔13Pの内壁から水酸基等の不純物を除去するものである。エッチング処理に用いるエッチング液は、光ファイバ用母材10Pに接続されたガラス管の貫通孔を通じて、光ファイバ用母材10Pのそれぞれの貫通孔13Pに導入される。
First, as a preparation stage for performing the drawing process P3, a plurality of glass tubes are connected to the
次にエッチング処理された光ファイバ用母材10Pを紡糸炉110に設置する。なお、図10において、ガラス管は省略している。そして、紡糸炉110の加熱部111を発熱させて、光ファイバ用母材10Pを加熱する。このとき光ファイバ用母材10Pの下端は、例えば2000℃に加熱され溶融状態となる。そして、光ファイバ用母材10Pからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉110から出ると、すぐに固化して、コアガラス体11Pがコア11となり、クラッドガラス体12Pがクラッド12となり、コア11とクラッド12とから構成される光ファイバとなる。その後、この光ファイバは、冷却装置120を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置120に入る際、光ファイバの温度は、例えば1800℃程度であるが、冷却装置120を出る際には、光ファイバの温度は、例えば40℃〜50℃となる。なお、線引工程P3においては、先に光ファイバ用母材10Pに接続された複数のガラス管から光ファイバ用母材10Pのそれぞれの貫通孔13Pに、圧力制御用の不活性ガス等の気体が導入される。このようにして、光ファイバ用母材10Pのそれぞれの貫通孔13P内の圧力が調整されながら線引きされることにより、線引後の光ファイバの空孔13の直径がばらつくことが防止できる。
Next, the
次に、光ファイバは、第一被覆層16となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置131を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置132を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第一被覆層16が形成される。次に光ファイバは、第二被覆層17となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置133を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置134を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して第二被覆層17が形成され、図1に示す光ファイバ10となる。
Next, the optical fiber passes through the
そして、光ファイバ10は、ターンプーリー141により方向が変換され、リール142により巻取られる。
Then, the direction of the
こうして図1に示すホーリーファイバである光ファイバ10が製造される。
Thus, the
以上説明したように、本実施形態による光ファイバ用母材10Pの製造方法によれば、ドリルツール50の振動を検出して、この振動の大きさにより孔のずれ量を測定する。このように孔のずれ量を測定することにより、ドリルツール50により形成された孔が、どこで許容範囲ARaを越えてずれたかを穿孔中に容易に知ることができる。従って、中間母材19Pを切断することなく、孔のずれ量が許容範囲ARa内である部分を容易に特定することができる。このため、全体として、工数の増加を抑制して、中間母材19Pにおける孔のずれ量が許容範囲ARa内である部分を特定して、安価に光ファイバ用母材10Pを製造することができる。そして、この光ファイバ用母材10Pを用いることで、光ファイバ10を安価に製造することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について図10〜図12を参照して詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一又は同等の構成要素については、同一の参照符号を付して特に説明する場合を除き重複する説明は省略する。図10は、本発明の第2実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な構造の様子を示す図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In addition, about the component which is the same as that of 1st Embodiment, or an equivalent component, the overlapping description is abbreviate | omitted except the case where it attaches | subjects the same referential mark and demonstrates in particular. FIG. 10 is a view showing a state of the structure perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber according to the second embodiment of the present invention.
図10に示すように、本実施形態の光ファイバ20は、コア21、コア21を被覆するクラッド22と、クラッド22を被覆する第一被覆層26と、第一被覆層26を被覆する第二被覆層27とから構成されている。そして、クラッド22には、コア21を取り囲む複数の高屈折率部24が設けられており、この複数の高屈折率部24によりバンドギャップ領域28が形成されている。具体的には、一部の高屈折率部24がコア21を取り囲むように六角形状に並んでいる。そして、六角形状に並んだ高屈折率部24を基準として、他の高屈折率部24が、三角格子状に配列されている。この高屈折率部24が、配列する領域がバンドギャップ領域28である。このように本実施形態の光ファイバ20は、フォトニックバンドギャップファイバとされている。なお、本実施形態においては、図10に示すようにバンドギャップ領域28における高屈折率部24の周期構造を4層としているが、周期構造は4層以外であっても良い。
As shown in FIG. 10, the optical fiber 20 of the present embodiment includes a core 21, a
コア21の直径や材料は、特に制限されないが、例えば、第1実施形態の光ファイバ10のコア11と同様とされている。
The diameter and material of the core 21 are not particularly limited, but are the same as the
クラッド22の外径や、クラッド22の高屈折率部24以外における屈折率や材料は、特に制限されないが、例えば、第1実施形態の光ファイバ10のクラッド12の外径、屈折率、材料と同様とされている。また、それぞれの高屈折率部24の屈折率は、クラッド22の高屈折率部24以外の部分よりも高くされている。このような高屈折率部24の材料としては、例えば、ゲルマニウム(Ge)等の屈折率を上げるドーパントが添加された石英(SiO2)を挙げることができる。
The outer diameter of the
また、第一被覆層26、及び、第二被覆層27の外径、屈折率、材料は、特に制限されないが、例えば、第1実施形態の光ファイバ10の第一被覆層16及び第二被覆層17の屈折率や材料と同様とされている。
The outer diameter, refractive index, and material of the
このような光ファイバ20は、コア21に光が伝播するとバンドギャップ領域28により、例えば光の閉じ込め効果が高められて、光がコア21から漏えいすることを防止でき、例えばコア21を伝播する光の損失を抑制することができる。
In such an optical fiber 20, when light propagates to the
図11は、図10の光ファイバ20を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面における構造の様子を示す図である。 FIG. 11 is a view showing a structure in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber preform for manufacturing the optical fiber 20 of FIG.
図11に示すように、光ファイバ用母材20Pは、略円柱状の形状をしており、コア21となるロッド状のコアガラス体21Pと、コアガラス体21Pを被覆するロッド状のクラッドガラス体22Pと、クラッドガラス体22Pにおいてコアガラス体21Pを取り囲むように設けられており、高屈折率部24となるロッド状の高屈折率ガラス体24Pとから構成されている。このような光ファイバ用母材20Pが、後述の様に線引きされ、被覆されることにより、図11に示す光ファイバ20となる。
As shown in FIG. 11, the
次に、図11の光ファイバ用母材20P、及び、図10の光ファイバ20の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、第1実施形態と同様にして準備工程P1を行い、クラッドガラス体に貫通孔が形成されていない中間母材を準備する。次に、第1実施形態と同様にして穿孔工程P2を行う。ただし、穿孔工程P2においては、図12に示す高屈折率ガラス体24Pに相当する場所に貫通孔23Pを形成する。なお、本実施形態における穿孔工程P2においても、第1実施形態における穿孔工程P2と同様にして、形成された孔のずれ量が許容範囲を超える場合には、それ以後の孔の形成を中断して、必要に応じて、形成された孔のずれ量が許容範囲内の部分と許容範囲外の部分とを切り離しても良い。また、第1実施形態と同様にして、ドリルツールが途中から曲がる場合において、孔のずれ量が、許容範囲に達するまでの距離が長くなるような手段を施しても良い。こうして図11に示すように貫通孔23Pが形成された中間母材29Pを得る。
First, as in the first embodiment, the preparation step P1 is performed to prepare an intermediate base material in which no through-hole is formed in the clad glass body. Next, the punching process P2 is performed in the same manner as in the first embodiment. However, in the punching step P2, the through
<挿入工程>
次に、本実施形態においては、クラッドガラス体の屈折率よりも高い屈折率を有するガラスロッドをそれぞれの貫通孔23Pに挿入する。このときガラスロッドの直径を貫通孔23Pの直径よりも小さくして、挿入時にガラスロッドがクラッドガラス体22Pの内壁面と擦れないようにする。こうして、中間母材29Pは、それぞれの貫通孔23Pに高屈折率のガラスロッドが挿入された状態となる。
<Insertion process>
Next, in the present embodiment, glass rods having a refractive index higher than that of the clad glass body are inserted into the respective through
<コラプス工程>
次に、それぞれの貫通孔23Pにガラスロッドが挿入された中間母材29Pを真空炉に投入してコラプスする。すなわち、ガラスロッドとクラッドガラス体22Pの内壁面との間における貫通孔23Pの不要な空間を潰して、ガラスロッドとクラッドガラス体22Pとを一体化する。こうして、ガラスロッドは図11に示す高屈折率ガラス体24Pとされ、図11に示す光ファイバ用母材20Pを得る。
<Collapse process>
Next, the
次に、第1実施形態と同様にして、線引工程P3を行うことにより、コアガラス体21Pがコア21となり、クラッドガラス体22Pがクラッド22となり、高屈折率ガラス体24Pが高屈折率部24となる。そして、第1実施形態において第一被覆層16及び第二被覆層17でクラッド12を被覆したのと同様にして、第一被覆層26及び第二被覆層27でクラッド22を被覆して、図11に示す光ファイバ20を得る。
Next, the
本実施形態による光ファイバ用母材の製造方法のように、形成された貫通孔にガラスロッドが挿入される場合においても、ドリルツール50により形成された孔が、どこで許容範囲ARaを越えてずれたかを穿孔中に容易に知ることができるので、全体として、工数の増加を抑制して、安価に光ファイバ用母材20Pを製造することができる。そして、この光ファイバ用母材20Pを用いることで、光ファイバ10を安価に製造することができる。
Even when the glass rod is inserted into the formed through hole as in the method of manufacturing the optical fiber preform according to the present embodiment, the hole formed by the
以上、本発明について、第1、第2実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The present invention has been described above by taking the first and second embodiments as examples, but the present invention is not limited to these.
具体的には、本発明の光ファイバ用母材の製造方法、及び、光ファイバの製造方法は、上述の形態に限らず、光ファイバ用母材を製造する過程において孔を形成する工程を有する光ファイバ用母材の製造方法や光ファイバの製造方法ならば、他の構造の光ファイバ用母材の製造方法にも適用することができる。 Specifically, the optical fiber preform manufacturing method and the optical fiber manufacturing method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and include a step of forming holes in the process of manufacturing the optical fiber preform. The optical fiber preform manufacturing method and optical fiber manufacturing method can also be applied to optical fiber preform manufacturing methods having other structures.
例えば、上記の実施形態においては、穿孔工程P2において、貫通孔13P、23Pを形成したが、孔は必ずしも貫通孔でなくても良い。
For example, in the above embodiment, the through
また、第1実施形態のホーリーファイバである光ファイバ10において、コアの周りに複数の空孔を有する光ファイバであれば、孔の大きさ、数、配置を変更しても良い。例えば、空孔の大きさや配置を第2実施形態の光ファイバの高屈折率部24と同じにして、フォトニックバンドギャップファイバとしてのホーリーファイバとしても良い。
Further, in the
また、例えば、第2実施形態のフォトニックバンドギャップファイバとしての光ファイバ20は、コア21を有しているが、コア21は必須の構成ではなく、例えば、コア21を有さず、バンドギャップ領域28により、コア領域が形成されている形態であっても良い。或いは、バンドギャップ領域28がコア21を囲まずに、高屈折率部24が複数集まった2つのバンドギャップ領域が一組形成されて、コア21を挟むように配置されても良い。
Further, for example, the optical fiber 20 as the photonic band gap fiber of the second embodiment has a core 21, but the
また、第2実施形態のフォトニックバンドギャップファイバにおいて、高屈折率部24の代わりにクラッド22の高屈折率部24以外の部分よりも屈折率の低い低屈折率部とすることもできる。
Further, in the photonic band gap fiber of the second embodiment, a low refractive index portion having a refractive index lower than that of the portion other than the high
また、穿孔工程P2において、貫通孔53が設けられたドリルツール50を用いたが、他のドリルツールであっても良い。
In the drilling step P2, the
また、上記実施形態においては、それぞれの光ファイバが第一被覆層、及び、第二被覆層を有しているが、第一被覆層、第二被覆層は必須の構成ではなく、第一被覆層、第二被覆層の内、少なくとも一方が無くても良い。 Moreover, in the said embodiment, although each optical fiber has a 1st coating layer and a 2nd coating layer, a 1st coating layer is not an essential structure but a 1st coating layer and a 2nd coating layer. At least one of the layer and the second coating layer may be absent.
また、上記実施形態においては、中間母材に振動検知センサを接続したが、本発明は、他の場所に振動検知センサを接続しても良い。図13は、このような他の場所に振動検知センサを接続した図である。図13に示すように、本変形例では、振動検知センサ81が穿孔装置70に接続された変形例である。この場合においても、ドリルツール50が途中から曲がり、形成される孔が、本来形成されるべき孔の位置からずれるに従い、ドリルツール50の振動が大きくなり、振動の波形が乱れる。この振動は、穿孔装置70に伝わり、振動検知センサ81により検知されて出力される。そして、第1実施形態と同様にして、制御部80により、ドリルツール50の振動の大きさと波形が求められて、この振動の大きさと波形から孔のずれ量が求められる。ただし、ドリルツール50の振動が中間母材19Pに伝わる場合と、穿孔装置70に伝わる場合とでは、振動の伝わり方が異なるため、本変形例において制御部80が有するテーブルは第1実施形態の場合と異なる。
Moreover, in the said embodiment, although the vibration detection sensor was connected to the intermediate | middle base material, you may connect a vibration detection sensor to another place in this invention. FIG. 13 is a diagram in which vibration detection sensors are connected to such other places. As shown in FIG. 13, this modification is a modification in which the
このような変形例によれば、振動検知センサ81を穿孔装置70に取り付けることで、加工中のドリルツール50が振動検知センサ81から影響を受けることを防止することができる。また、接触式の簡易な振動センサを使用することができるため、安価に振動を検出することができる。
According to such a modification, it is possible to prevent the
また、ドリルツール50の振動を非接触で検出しても良い。図14は、このような非接触でドリルツール50の振動を検出する変形例を示す図である。図14に示すように、本変形例では、非接触式変位センサ82により、ドリルツール50の変位を検知する。このような非接触式変位センサ82としては、渦電流方式、光学方式、超音波方式、レーザフォーカス方式を用いたものを挙げることができる。このような非接触式変位センサ82により検知され、制御部80で受け付けられるドリルツールの変位の大きさから、ドリルツール50の振動の大きさや波形が求められて、この振動の大きさや波形から孔のずれ量が求められる。なお、この場合においても、制御部80は、非接触式変位センサ82に合わせられたテーブルを有する。
Further, the vibration of the
このような変形例によれば、ドリルツール50の振れ量を直接検知することにより、より正確にドリルツール50の振動を検出することができる。また非接触のセンサを用いることにより、加工中のドリルツール50がセンサから影響を受けることを防止することができる。
According to such a modification, the vibration of the
また、上記実施形態や変形例においては、ドリルツールの振動の大きさや振動の波形から、孔のずれ量を測定したが、ドリルツールの振動の大きさのみ、或いは、振動の波形のみから孔のずれ量を測定しても良い。 Further, in the above-described embodiment and modification, the amount of deviation of the hole is measured from the magnitude of vibration of the drill tool and the waveform of the vibration, but only the magnitude of the vibration of the drill tool or only the waveform of the vibration is used to measure the hole. The amount of deviation may be measured.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。 Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
(実施例1)
円柱状であり、直径が100mm、長さが1000mmである石英からなる中間母材を準備した。この中間母材を図5に示すように穿孔装置にセットするとともに、中間母材にAEセンサを接続した。そして、長さ1100mmで切削部の外径が3.0mmのドリルツールを用いて、孔が貫通するまで穿孔を施した。
Example 1
An intermediate base material made of quartz having a cylindrical shape and a diameter of 100 mm and a length of 1000 mm was prepared. As shown in FIG. 5, the intermediate base material was set in a perforating apparatus, and an AE sensor was connected to the intermediate base material. Then, drilling was performed using a drill tool having a length of 1100 mm and an outer diameter of the cutting portion of 3.0 mm until the hole penetrated.
ここで、孔のずれ量の規定値を0.20mmに設定した。なお、孔のずれ量は、実際に形成した孔の位置と、設計上の孔の位置との差である。また、この規定値は、本発明の効果を検証するために用いた量であり、この規定値を超えるずれ量であっても、許容範囲を超えない限り問題とはならない。 Here, the specified value of the hole displacement was set to 0.20 mm. Note that the amount of deviation of the hole is the difference between the position of the actually formed hole and the position of the designed hole. Further, the specified value is an amount used for verifying the effect of the present invention, and even a deviation amount exceeding the specified value is not a problem as long as it does not exceed the allowable range.
穿孔中に、AEセンサから得られる中間母材の振動に基づいて、ドリルツールの振動を検出した。この結果を図15に示す。 During drilling, the vibration of the drill tool was detected based on the vibration of the intermediate base material obtained from the AE sensor. The result is shown in FIG.
図15に示すように、孔の長さ(穿孔長)が700mmを超えると、ドリルツールの振動は、予め孔のずれ量の規定値を超える場合におけるドリルツールの振動の大きさとして設定した閾値を、超えて大きくなることが示された。 As shown in FIG. 15, when the length of the hole (drilling length) exceeds 700 mm, the vibration of the drill tool is a threshold set in advance as the magnitude of the vibration of the drill tool when exceeding the specified value of the deviation amount of the hole. It has been shown that it grows beyond.
次に、孔を貫通させた上記中間母材を複数個所で切断して、切断された中間母材の端面における孔の位置を光学顕微鏡で観察して、孔のずれ量を測定した。その結果を表1に示す。
表1に示すように孔の長さが700mmを超えると孔のずれ量が0.20mmを超えていることが示された。 As shown in Table 1, it was shown that when the hole length exceeded 700 mm, the displacement amount of the hole exceeded 0.20 mm.
以上より、図15に示す本発明による孔のずれ量の測定結果と、光学顕微鏡を用いた孔のずれ量の測定結果が一致することが分かった。 From the above, it was found that the measurement result of the hole deviation amount according to the present invention shown in FIG. 15 coincides with the measurement result of the hole deviation amount using the optical microscope.
これより、本実施例における規定値を孔のずれの許容範囲の上限とすることで、本発明によれば、母材を切断することなく、孔が許容範囲を超えることを計測できることが分った。従って、本発明を用いることにより、工数の増加が抑制して、安価に光ファイバ用母材を製造することができると考えられる。 From this, it can be seen that, according to the present invention, it is possible to measure that the hole exceeds the allowable range without cutting the base material by setting the specified value in the present example as the upper limit of the allowable range of the deviation of the hole. It was. Therefore, by using the present invention, it is considered that the increase in the number of man-hours is suppressed and the optical fiber preform can be manufactured at a low cost.
(実施例2)
円柱状であり、直径が150mm、長さが900mmである石英からなる中間母材を準備した。次に、長さ1000mmで切削部の外径が3.0mmであるドリルツールをドリルチャックから15mm離れた場所における振れ量が10μmとなるようにチャッキングした。そして、この振れ量を維持しつつ、フリー把持長が55mmとなるようにチャッキングを繰り返し、回転速度が4000rpmで、ドリルツールの送り速度が30mm/minで、中間母材に孔が貫通するまで穿孔を施した。
(Example 2)
An intermediate base material made of quartz having a cylindrical shape with a diameter of 150 mm and a length of 900 mm was prepared. Next, a drill tool having a length of 1000 mm and an outer diameter of the cutting portion of 3.0 mm was chucked so that the amount of deflection at a location 15 mm away from the drill chuck was 10 μm. Then, while maintaining this deflection, the chucking is repeated so that the free grip length becomes 55 mm, until the rotation speed is 4000 rpm, the feed speed of the drill tool is 30 mm / min, and the hole penetrates the intermediate base material. Perforated.
その結果、孔のずれ量の最大値が0.21mmとなった。上記のようにAEセンサを用いて計測する孔のずれ量の規定値を0.20mmに設定すれば、孔のずれ量が規定値を超えるドリルツールの振動の閾値を超えるものの、ずれ量は極めて小さいものとなった。 As a result, the maximum value of the hole displacement amount was 0.21 mm. As described above, if the specified value of the deviation amount of the hole measured using the AE sensor is set to 0.20 mm, the deviation amount of the drill tool exceeds the threshold value of the drill tool exceeding the specified value. It became small.
次に、上記と同様の条件で、振れ量が表2となるようにチャッキングをして、それぞれの振れ量のドリルツールにより、上記と同様に穿孔した。その結果を表2に示す。
表2に示す通り、ドリルツールのドリルチャックから15mm離れた場所における振れ量が40μm以下であれば、長さが900mmの中間母材に貫通孔を形成しても、孔のずれ量が0.60より小さく、通常の母材のずれ量として許容範囲であることが分かった。 As shown in Table 2, if the amount of deflection at a location 15 mm away from the drill chuck of the drill tool is 40 μm or less, even if the through hole is formed in the intermediate base material having a length of 900 mm, the amount of displacement of the hole is 0. It was found to be smaller than 60 and within an allowable range as a deviation amount of a normal base material.
以上のように、本発明によれば、工数の増加を抑制して、安価に光ファイバ用母材を製造することができる光ファイバ用母材の製造方法、及び、これを用いた光ファイバの製造方法が提供され、ホーリーファイバの製造に特に有用である。 As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the increase in the number of man-hours and to manufacture the optical fiber preform at a low cost, and to provide an optical fiber using the optical fiber preform. A manufacturing method is provided and is particularly useful in the manufacture of holey fibers.
10・・・光ファイバ(ホーリーファイバ)
11、21・・・コア
12、22・・・クラッド
13・・・空孔
16、26・・・第一被覆層
17、27・・・第二被覆層
10P、20P・・・光ファイバ用母材
11P、21P・・・コアガラス体
12P、22P・・・クラッドガラス体
13P、23P・・・貫通孔
19P、29P・・・中間母材
20・・・光ファイバ(フォトニックバンドギャップファイバ)
24・・・高屈折率部
28・・・バンドギャップ領域
24P・・・高屈折率ガラス体
50・・・ドリルツール
51・・・切削部
52・・・パイプ
53・・・貫通孔
70・・・穿孔装置
71・・・スピンドル
72・・・ドリルチャック
80・・・制御部
81・・・振動検知センサ
82・・・非接触式変位センサ
110・・・紡糸炉
111・・・加熱部
120・・・冷却装置
131・・・コーティング装置
132・・・紫外線照射装置
133・・・コーティング装置
134・・・紫外線照射装置
141・・・ターンプーリー
142・・・リール
P1・・・準備工程
P2・・・穿孔工程
P3・・・線引工程
10 ... Optical fiber (Holy fiber)
DESCRIPTION OF
24 ... High
Claims (11)
前記中間母材にドリルツールにより孔を形成する穿孔工程と、
を備え、
前記穿孔工程において、前記ドリルツールの振動を検出し、検出した振動から前記孔のずれ量を測定する
ことを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。 A preparation step of preparing an intermediate base material made of a glass body;
A drilling step of forming a hole in the intermediate base material with a drill tool;
With
In the drilling step, a vibration of the drill tool is detected, and a deviation amount of the hole is measured from the detected vibration.
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