JP2013072963A - マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法 - Google Patents

マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マルチコア光ファイバを大型化した場合であっても、コア部材を高精度に配置して製造することが可能である。
【解決手段】複数の棒状のコア部材１０を、複数のコア部材１０の長手方向に対して垂直な方向からコア配列把持部材２０及び外周把持部材３０により把持し、コア配列把持部材２０及び外周把持部材３０によりコア部材１０を把持した状態で一体化をする。コア配列把持部材２０及び外周配列把持部材３０によりコア部材１０を把持した状態でコア部材とクラッド部材とが一体化されるため、一体化時のコア部材１０の位置ズレが抑制され、コア部材１０の配置を高精度に保つことができる。また、ロッドイン法のようにクラッド部材に設けられた開孔に対してコア部材を挿入する方法と比較し、大型化した場合であっても容易に組み立てをすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法に関する。
複数のコアがクラッドに覆われた光ファイバであるマルチコア光ファイバを製造する方法として、例えば特許文献１，２に示す方法が知られている。特許文献１では、クラッド部材となるロッドの延在する方向に沿って、複数のコア部材を挿入するための穴を設けて、この穴にコア部材を挿入してマルチコア光ファイバ母材とするロッドイン法が示されている。また、特許文献２では、複数のコア部材及びクラッド部材からなるロッドを一つの孔の中に挿入し、これを一体化してマルチコア光ファイバ母材とするスタック法が示されている。
特開平９−９０１４３号公報 特開２００１−５１１５３８号公報
特許文献１記載のようなロッドイン法を用いて大型化、特に長尺化した母材を製造しようとすると、以下の問題が生じる。すなわち、クラッド部材に対して複数のコア部材を挿入するために長尺の母材に対して複数の孔を形成する必要があるが、複数の孔の位置精度を低下させることなく複数の孔を設けることは非常に困難である。また、形成された孔に対してコア部材を挿入することも困難であることから、コアの位置精度が高いマルチコア光ファイバを製造することが困難である。
一方、特許文献２記載のスタック法を用いる場合には、複数のコア部材やクラッド部材からなるロッドを挿入した状態で加熱一体化するため、一体化の段階でコアの位置が動いてしまう可能性が高く、一体化後のマルチコア光ファイバの母材においては、コアの位置が目標位置からずれてしまう可能性がある。このようにコアの位置ズレが起きたマルチコア光ファイバを用いる場合、このマルチコア光ファイバを用いて製造されたマルチコア光ファイバコネクタにおいてもコアの位置ズレが発生する可能性がある。
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、大型化をした場合であっても、コア部材を高精度に配置することが可能なマルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係るマルチコア光ファイバの製造方法は、複数の棒状のコア部材を、複数のコア部材の長手方向に対して垂直な方向から配列把持部材により把持し、配列把持部材により把持した状態で、複数のコア部材をクラッド部材と一体化して、マルチコア光ファイバ母材を製造し、マルチコア光ファイバ母材を線引してマルチコア光ファイバを製造することを特徴とする。
上記のマルチコア光ファイバの製造方法によれば、配列把持部材によりコア部材を把持した状態でコア部材とクラッド部材とが一体化される。したがって、一体化時のコア部材の位置ズレが抑制され、コア部材の配置を高精度に保つことができる。また、ロッドイン法のようにクラッド部材に設けられた開孔に対してコア部材を挿入する方法と比較し、大型化した場合であっても容易に組み立てをすることができる。
ここで、配列把持部材は、一体化した後にクラッド部材として機能する態様とすることができる。このようにクラッド部材として機能する材料でコア部材を把持する場合、コア部材の長手方向に沿ってコア部材を確実に把持することができ、位置ズレを抑制することができる。
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、配列把持部材には、コア部材の外周形状と一致する凹部を有し、コア部材は、配列把持部材の凹部により把持される態様が挙げられる。
また、配列把持部材は、コア部材の長手方向に対して垂直な面において異方性を有している態様とすることができる。
このとき、このマルチコア光ファイバの製造方法により製造されてコア部材の長手方向に対して垂直な面において異方性を有しているマルチコア光ファイバを、フェルールに設けられたマルチコア光ファイバの形状に応じた異方性を有している孔に挿入して、マルチコア光ファイバコネクタを製造することができる。
さらに、配列把持部材によって、コア部材の一部を把持した状態で、クラッド部材をコア部材の周辺に配列し、複数のコア部材をクラッド部材と一体化する態様としてもよい。このように、コア部材の一部を把持した状態で、クラッド部材を配列させて一体化させる構成であっても、コア部材の配列を高精度で維持した状態で、マルチコア光ファイバを製造することができる。
本発明によれば、大型化をした場合であっても、コア部材を高精度に配置することが可能なマルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバコネクタの製造方法が提供される。
第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第２実施形態に係るマルチコア光ファイバコネクタの製造方法を説明する図である。 第２実施形態に係るマルチコア光ファイバコネクタの製造方法を説明する図である。 第３実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第３実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第３実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第３実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第４実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第４実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。 第４実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１〜３は、本発明の第１実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法を説明する図である。本実施形態に係る製造方法により製造されるマルチコア光ファイバは、内部にコア部材を１６個有し、その周囲にクラッド部材が設けられ、さらにその外周に外装部材（パイプ）が設けられたものである。
まず図１で示すように、純石英ガラスからなる１６本のコア部材１０と、このコア部材１０を配列するための４つのコア配列把持部材２０とを準備する。コア配列部材２０は、１６本のコア部材の外周形状と略同一の凹部２１を有し、純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．３５％となるように石英ガラスにフッ素が均一添加されている。そして、コア配列把持部材２０の凹部２１にそれぞれ１本ずつコア部材１０が配置される。より詳細には、図１に示すように、コア配列把持部材２０は、それぞれ一列に４本のコア部材１０が同一平面上等間隔で配列するように設けられた凹部を有している。そして、これが４層積み重ねられることにより、１６本のコア部材１０が縦４列、横４列に配置される。なお、上端及び下端のコア配列把持部材２０のうち、コア部材１０と接しない面には凹部２１は形成されていない。また、図１では、コア部材１０とコア配列把持部材２０が浮いているように示しているが、製造時にこれを組み合わせる。これにより、コア部材１０の長手方向に対して垂直な方向から、コア配列把持部材２０によりコア部材１０が把持される。
次に、図２に示すように、各凹部２１にコア部材１０を配置した状態で、４層に積層されたコア配列把持部材２０の外周に、４つの外周把持部材３０を配置する。これにより、断面構造（図１〜４で示した面で見た形状）が略円形となるようにする。なお、外周把持部材３０は、コア配列把持部材２０と同様の材料で形成されたものである。すなわち、純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．３５％となるように石英ガラスにフッ素が均一添加された材料が使用される。
続いて、図３に示すように、コア部材１０、コア配列把持部材２０、及び外周把持部材３０を石英ガラスからなるパイプ４０の貫通孔に挿入し、全体を加熱する。これにより、コア部材１０、コア配列把持部材２０、配列把持部材３０、及びパイプ４０が一体化され、マルチコア光ファイバの母材１とする。この母材１を適切な線引条件で線引を行うことでマルチコア光ファイバを製造することが可能となる。
上記の製造方法により得られるマルチコア光ファイバは、例えば、コアとクラッドとの間の比屈折率差が０．３５％とされ、コアの直径が８μｍ、隣接するコアの中心間の距離が３５μｍとすることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るマルチコア光ファイバコネクタの製造方法について、図４，５を用いて説明する。第２実施形態に係るマルチコア光ファイバコネクタは、第１実施形態のマルチコア光ファイバと同様にコア部材、コア配列把持部材及び外周把持部材を用いるが、外周把持部材の配置を変更することにより、マルチコア光ファイバの母材の形状に異方性を持たせ、この異方性を利用して、マルチコア光ファイバコネクタにおいてマルチコア光ファイバを所定の位置に配置させるものである。
まず、第１実施形態と同様に、コア部材１０、および、コア配列把持部材２０を用いて図１に示す構成とする。その後、外周把持部材３０を図４に示すように配置する。図２に示す第１実施形態と相違するのは、コア配列把持部材２０の外側に配置する外周把持部材３０を１つ減らすことにより、コア配列把持部材２０及び外周把持部材３０により形成される外周形状に異方性を作ることである。次に、これを加熱することで、コア部材１０・コア配列把持部材２０及び外周把持部材３０を一体化させてマルチコア光ファイバの母材とし、母材から適切な線引条件で線引を行うことでマルチコア光ファイバが製造される
このとき、線引後のマルチコア光ファイバは、母材形状に基づき、断面形状に異方性があり、具体的には、外周把持部材３０が設けられなかった一端が略平坦化される。また、略平坦化されている面は、コア配列把持部材２０により形成されている面であるため、平坦化された面はコアが配列する面と平行となる。このため、マルチコア光ファイバ５０の断面構造と整合したフェルール６０を準備すると、マルチコア光ファイバ５０のコア配列方向（ここでは、１つのコア配列把持部材２０により把持されたコア部材が配列された面を言う）とフェルールの向きが整合したマルチコア光ファイバコネクタを作製することが可能となる。一例として、４本のマルチコア光ファイバ５０のコア配列方向を揃えてフェルール６０の貫通孔６１にそれぞれ挿入し、さらにこれをハウジング７０に取り付けたマルチコア光ファイバコネクタ８０を図５に示す。このマルチコア光ファイバコネクタ８０では、コネクタ接続により４本のマルチコア光ファイバ５０が取り付けられているので、４本のマルチコア光ファイバに含まれる合計６４個のコアを一括に接続することが可能となる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法について、図６〜９を用いて説明する。第３実施形態に係るマルチコア光ファイバが、第１実施形態のマルチコア光ファイバと異なる点は以下の点である。すなわち、コア配列把持部材は、クラッド部材として用いられるものではない点である。したがって、コア配列把持部材は、例えばコア部材の一端側でコア部材を把持することにより、コア部材の配列を維持する。
まず、図６に示すように、純石英ガラスからなるコア部材１０を２本準備し、これらの一方の端部を２つのコア配列把持部材２０によって固定する。図６（Ａ）は、コア部材１０を把持した状態を説明する斜視図であり、図６（Ｂ）は、コア部材１０の長手方向から見た図である。コア配列把持部材２０には、コア部材１０の大きさに応じた凹部が設けられている。ここで用いられるコア配列把持部材２０の材料は特に限定されない。
次に、図７に示すように、石英ガラスにフッ素を添加することにより純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．７％となるように調整されたパイプ４０を準備し、コア配列把持部材２０が固定された端部とは逆の端部側から２本のコア部材１０をパイプ４０内に挿入する。
次に、図８に示すように、パイプ４０内の隙間にクラッド部材２５を挿入する。クラッド部材２５としては、例えば石英ガラスにフッ素を添加することにより純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．７となる様に調整された材料が用いられ、コア部材２５よりも小径なロッド、あるいは、粉体等の形態が考えられる。
次に、コア配列把持部材２０が固定された端部とは逆側の端部においてもコア配列把持部材２０によりコア部材１０を固定する。これにより、コア部材１０の位置がコア部材１０の両端においてコア配列把持部材２０により把持される。この状態で、パイプ４０により覆われた位置を加熱することで、コア部材１０、パイプ４０及びクラッド部材２５が一体化され、マルチコア光ファイバの母材が得られる。なお、図中には記載していないが、一体化の過程において、両端のコア部材把持部材２０とパイプ４０との間の相対的な位置関係が安定に保たれるように、治具等により保持してもよい。
パイプ４０及びクラッド部材２５はフッ素が添加された石英ガラスであり、加熱一体化の際、純石英ガラスのコア部材よりも粘度が低くされる。さらに、コア部材１０は両端をコア配列把持部材により固定されている。このため、加熱することにより、クラッド部材２５の隙間が埋まり、コア部材１０とクラッド部材２５が一体化する際、コアの配列及び形状は安定に保たれる。その結果、高精度でコアが配列されたマルチコア光ファイバを得ることができる。
なお、上記の製造方法により得られるマルチコア光ファイバは、例えば、コアとクラッドとの間の比屈折率差が０．７％、コア直径が５μｍ、各コアの中心間の間隔が２５μｍとされる。なお、第３実施形態では、２本のコア部材により構成されるマルチコア光ファイバについて説明したが、コア部材の本数は適宜変更することができる。
（第４実施形態）
次に図１０〜１３を用いて、第４実施形態に係るマルチコア光ファイバの製造方法について説明する。
コア部材をコア配列把持部材で把持する方法は、上記第１実施形態のように、一つの平面上にコア部材を配列する方法に限られず、例えば、円形状にしてもよい。第４実施形態では、コア部材を円周上に配置する場合について説明する。
まず、純石英ガラスからなるコア部材１０を８本と、コア部材１０の外周形状と略同一の凹部２１Ａを有し、純石英ガラスに対する比屈折率差が−０．３５％となるように石英ガラスにフッ素が均一添加された内側コア配列把持部材２０Ａと、外側コア配列把持部材２０Ｂ，２０Ｃと、を準備する。この内側コア配列部材２０Ａは、外形が略円柱状であり、周囲に凹部２１が設けられている。また、外側コア配列把持部材２０Ｂ，２０Ｃは、外形が略円弧状であり、内側（短周縁側）に凹部２１が設けられている。
具体的な組み立て方法としては、図１０に記載の通り、下方の外側コア配列把持部材２０Ｂに設けられた凹部２１に４本のコア部材１０を配置した後に、内側コア配列把持部材２０Ａをその上に配置する。このとき、内側コア配列把持部材２０Ａの凹部２１が４本のコア部材を覆うように、内側コア配列把持部材２０Ａを配置する。その後、内側コア配列把持部材２０Ａの上部に４本のコア部材１０を配置した後に、上方の外側コア配列把持部材２０Ｃを配置することにより、８本のコア部材１０が配置されて断面が略円形の部材を得ることが出来る。
その後、コア部材１０及びコア配列把持部材２０Ａ〜２０Ｃを石英ガラスからなるパイプ４０中に挿入し、全体を加熱することで、コア部材１０、コア配列把持部材２０Ａ〜２０Ｃ及びパイプ４０を一体化させたマルチコア光ファイバの母材が得られる。この母材から適切な線引条件で線引を行うことでマルチコア光ファイバを製造することが可能となる。
なお、上記の製造方法により得られるマルチコア光ファイバは、例えば、コアとクラッドとの間の比屈折率差が０．３５％、コア直径が８μｍ、各コアの中心間の間隔が４０μｍ、クラッドの直径が１５０μｍとされる。
さらに図１０に示すマルチコア光ファイバでは８本のコア部材が用いられているが、隣接するコア部材の間にそれぞれ中空パイプを配置することもできる。この構成の例を図１１に示す。図１１に示すように、コア配列把持部材２０における凹部を増やすことにより、８本のコア部材１０の中間にそれぞれ中空パイプ９０を配置可能とし、コア部材１０、コア配列把持部材２０Ａ〜２０Ｃ、中空パイプ９０、及びパイプ４０を一体化し、マルチコア光ファイバの母材を得る。さらにこの母材を線引する際に中空パイプ９０を加圧すれば、中空パイプ９０の穴部分をファイバ化後も維持することが可能となる。このようにして製造することにより得られるマルチコア光ファイバは、屈折率が大きく低下した中空部が隣接するコア間に存在するため、コア間のクロストークが低減するという効果が奏される。
また、図１２に示すように、凹部２１を有し、クラッド部材の材料からなる略円柱状のコア配列把持部材２０Ｄのみを用い、これをパイプ４０に挿入して一体化することで、マルチコア光ファイバの母材を得ることも可能である。図１２で示す方法によれば、部品点数が少なくかつ作製が容易なコア部材把持部材を用いて、図１０に示すマルチコア光ファイバを製造することが可能となる。このように、コア配列把持部材の形状は適宜変更することができる。
１０…コア部材、２０…コア配列把持部材、２１…凹部、２５…クラッド部材、３０…外周配列把持部材、４０…パイプ、５０…マルチコア光ファイバ、６０…フェルール、７０…ハウジング、８０…マルチコア光ファイバコネクタ、９０…中空パイプ。

Claims (6)

  1. 複数の棒状のコア部材を、前記複数のコア部材の長手方向に対して垂直な方向から配列把持部材により把持し、
    前記配列把持部材により把持した状態で、前記複数のコア部材をクラッド部材と一体化して、マルチコア光ファイバ母材を製造し、
    前記マルチコア光ファイバ母材を線引してマルチコア光ファイバを製造する
    ことを特徴とするマルチコア光ファイバの製造方法。
  2. 前記配列把持部材は、前記クラッド部材として機能することを特徴とする請求項１記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  3. 前記配列把持部材には、前記コア部材の外周形状と一致する凹部を有し、
    前記コア部材は、前記配列把持部材の前記凹部により把持されることを特徴とする請求項２記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  4. 前記配列把持部材は、前記コア部材の長手方向に対して垂直な面において異方性を有していることを特徴とする請求項２記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
  5. 請求項４記載のマルチコア光ファイバの製造方法により製造されて前記コア部材の長手方向に対して垂直な面において異方性を有しているマルチコア光ファイバを、フェルールに設けられた前記マルチコア光ファイバの形状に応じた異方性を有している孔に挿入して、マルチコア光ファイバコネクタを製造することを特徴とするマルチコア光ファイバコネクタの製造方法。
  6. 前記配列把持部材によって、前記コア部材の一部を把持した状態で、クラッド部材を前記コア部材の周辺に配列し、前記複数のコア部材を前記クラッド部材と一体化することを特徴とする請求項１記載のマルチコア光ファイバの製造方法。

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