JP2014139114A - 光ファイバ母材、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】空孔付き光ファイバの長手方向に垂直な断面において、空孔の位置ズレを抑制することが可能な光ファイバ母材、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法を提供する。
【解決手段】ガラス部３４に少なくとも１つ以上の空孔３３を有する光ファイバ母材３０Ａであって、光ファイバ母材３０Ａの長手方向に垂直な面において光ファイバ母材３０Ａの中心と空孔３３との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材３０Ａの外径が長手方向に変化し、かつ長手方向に沿って光ファイバ母材３０Ａの外径と空孔位置の比が一定であることを特徴とする。また、この光ファイバ母材３０Ａを線引きして、光ファイバ３００を製造する。
【選択図】図９

Description

本発明は、光ファイバ母材、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法に関する。

空孔付き光ファイバは、導波方向に対して連続した空孔を複数有する光ファイバであり、その空孔により、従来の光ファイバでは実現できない光学特性を有することが知られている。このような空孔付き光ファイバは、総称してホーリーファイバ（Ｈｏｌｅｙ Ｆｉｂｅｒ、ＨＦ）とも呼ばれている。ホーリーファイバは、その導波構造によって、フォトニック結晶ファイバ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ、ＰＣＦ）や空孔アシストファイバ（Ｈｏｌｅ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ、ＨＡＦ）などの種類がある。

空孔付き光ファイバは、空孔が設けられた光ファイバ母材（空孔付きプリフォーム）を線引きすることによって得られる。空孔付きプリフォームは、例えば、光ファイバ母材に対して、ドリルによる穿孔加工を行うことによって孔開するドリル法などの孔開方法によって得られる（例えば、特許文献１〜４参照）。
さらに、空孔付き光ファイバは、空孔内面の粗さや空孔中の洗浄度合いが損失に影響するため、空孔付きプリフォームの段階で、空孔内の平滑化処理、脱水処理、エッチング処理などが行われ、その後、線引き工程まで空孔内への水および不純物混入を防止するために、空孔末端が封止される。空孔付き光ファイバの線引きは、空孔付きプリフォームの一端から、空孔内を加圧し、その圧力を制御しながら行われる。これにより、所望の空孔径を有する空孔付き光ファイバが得られる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２９３５６２号公報 特開２００３−２０６１４９号公報 特開２０１０−１７３９１７号公報 米国特許第８１８１４８７号明細書

空孔付きプリフォームにおいて、長手方向と垂直な断面内における空孔の位置は、線引き後の光ファイバの光学特性に大きく影響することが知られている。したがって、所望の光学特性を有する空孔付き光ファイバを製造するためには、光ファイバ母材の断面において、予め定められた適正な位置であって、光ファイバ母材の長手方向に対して鉛直に、貫通孔を形成する必要がある。
光ファイバ母材に対する貫通孔の形成工程においては、ドリルによる穿孔加工により、穿孔工具であるドリルツールを回転させながら、光ファイバ母材の軸方向に沿って、貫通孔を形成する。
図１（ａ）に示すように、穿孔加工に用いられる穿孔装置４０は、回転体のスピンドル４１と、穿孔加工に用いられるドリルツール４２と、光ファイバ母材４３を把持する把持部４４とから概略構成されている。また、ドリルツール４２は、図１（ｂ）に示すように、中空のパイプ４５と、その先端部に設けられ、円筒状のダイヤモンド砥粒が付着している砥石部４６とを備えている。砥石部４６の外径は、光ファイバ母材４３の外径、線引き後の光ファイバの空孔の設計外径および光ファイバの外径に応じて決定されるが、約１．５〜１５ｍｍである。

空孔付き光ファイバの生産性の向上およびコストの低減を図るためには、より長い空孔付きプリフォームを作製する必要があり、光ファイバ母材の長さとドリルツールの長さも長くしなければならない。しかしながら、石英は脆性材料のため、硬いが非常に脆く、壊れやすい材料であるので、その加工長に制限がある。例えば、現状の穿孔装置では、直径２ｍｍの空孔を穿孔する場合は長さ２００ｍｍ程度、直径４ｍｍの空孔を穿孔する場合は長さ４００ｍｍ程度の加工長が限界であった（特許文献２、３）。空孔の加工長に限界が生じる理由は、空孔の直径が小さくなる程、穿孔加工に使用するドリルツール、例えば、先端にダイヤモンド粒子を埋め込んだ、パイプ状のドリルツールの剛性に限界があり、加工長が長くなると、空孔の直進性が失われ、そして、光ファイバ断面における空孔位置の設計からズレが生じてしまい、加工精度が保てなくなるからである。

また、特許文献３には、空孔付き光ファイバの低コスト化を図るため、ドリル法により、最初に１本の短い光ファイバ母材に空孔を形成し、次に、空孔を形成した母材を数本に延伸・切断し、次に、それぞれの延伸・切断した母材の外側に、ジャケット法やＯＶＤ法等により、石英ガラスを堆積して、数本の空孔付きプリフォームを作製し、最後に、それぞれの空孔付きプリフォームにダミー石英管を溶接し、空孔内を加圧しながら線引きする方法が記載されている。
しかしながら、この方法では、穿孔加工後に、空孔を形成した母材の延伸・切断工程、および、それぞれの空孔付きプリフォームとダミー石英管との溶接工程が必要となる。このため、１本の長尺母材から空孔形成と線引きを行う製造方法より低コスト化を図るのは難しいと思われる。

このような光ファイバ母材における空孔の加工ズレを低減するためには、加工条件を最適化する必要がある。しかしながら、加工条件を最適化するだけでは、光ファイバ母材の長手方向において、貫通孔の位置ズレがゼロにならない。例えば、光ファイバ母材の長手方向において、貫通孔の位置ズレが起きると、貫通孔を形成する光ファイバ母材の加工終了端面で、空孔位置が所望の位置からかけ離れ、所望の光学特性が得られなくなり、穿孔工程における製造歩留まりが悪くなってしまう。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、光ファイバ母材の長手方向に垂直な断面における屈折率プロファイルが異なることによって、穿孔加工した空孔位置が、光ファイバ母材の長手方向において、屈折率プロファイルが傾斜している領域にてずれる傾向があることを見出した。すなわち、加工条件を最適化するだけでは、空孔の位置ズレを改善するには限界があることを見出した。

ここで、光ファイバ母材の屈折率プロファイルと、光ファイバ母材における空孔の加工ズレとの関係を説明する。
例えば、図２に示す屈折率プロファイルを有する光ファイバ母材では、コア部１の周囲を囲むクラッド部２に、屈折率プロファイルが変化している領域（屈折率プロファイルが平坦でない領域）２ａが存在する。この領域２ａでは、図２に示すように、純粋石英ガラスに対するクラッド部２の比屈折率差Δは、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって（径方向において、半径Ｒが大きくなる方向に向かって）増加している。この領域２ａに対して、ドリルによる穿孔加工により空孔を形成すると、空孔の位置（孔開位置）が光ファイバ母材の長手方向において、屈折率が低い部分側から屈折率が高い部分側に、すなわち、光ファイバ母材の径方向において、光ファイバ母材の中心側よりも外側にずれる傾向にある。

また、図３に示す屈折率プロファイルを有する光ファイバ母材では、コア部１１の周囲を囲むクラッド部１２に、屈折率プロファイルが変化している領域（屈折率プロファイルが平坦でない領域）１２ａが存在する。この領域１２ａでは、図３に示すように、純粋石英ガラスに対するクラッド部１２の比屈折率差Δは、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって（径方向において、半径Ｒが大きくなる方向に向かって）減少している。この領域１２ａに対して、ドリルによる穿孔加工により空孔を形成すると、空孔の位置（孔開位置）が光ファイバ母材の長手方向において、屈折率が低い部分側から屈折率が高い部分側に、すなわち、光ファイバ母材の径方向において、光ファイバ母材の外側よりも中心側にずれる傾向にある。

なお、図２または図３に示すような屈折率プロファイルを有する光ファイバ母材において、クラッド部２，１２に、屈折率プロファイルが変化している領域２ａ，１２ａが存在する理由は、光ファイバ母材を製造する際に、クラッド部２，１２にフッ素または塩素を添加したことによって、クラッド部２，１２の屈折率が僅かに低下したからである。

そして、図４に示す屈折率プロファイルを有する光ファイバ母材では、コア２１の周囲を囲むクラッド部２２は、屈折率プロファイルが平坦になっている。本発明者等は、このように屈折率プロファイルが平坦なクラッド部２２に対して、ドリルによる穿孔加工により空孔を形成すると、空孔の位置が光ファイバ母材の長手方向に対して鉛直になることを見出した。
しかしながら、実際に光ファイバ母材を作製する際に、光ファイバの分散特性等の光学特性を調整するため、クラッド部にフッ素や塩素を添加することが多い。よって、クラッド部の屈折率が平坦な屈折率プロファイルを形成することが難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、空孔付き光ファイバの長手方向に垂直な断面において、空孔の位置ズレを抑制することが可能な光ファイバ母材、光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、ガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を有する光ファイバ母材であって、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が長手方向に変化し、かつ長手方向に沿って光ファイバ母材の外径と空孔位置の比が一定であることを特徴とする光ファイバ母材を提供する。
また、本発明は、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が、後工程で空孔を形成したときに長手方向に変化する空孔位置に比例する、所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するように、前記光ファイバ母材を延伸する延伸工程と、前記延伸工程により延伸された前記光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法を提供する。
また、本発明は、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が、後工程で空孔を形成したときに長手方向に変化する空孔位置に比例する、所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するように、前記光ファイバ母材を延伸する延伸工程と、前記延伸工程により延伸された前記光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、前記空孔形成工程を経た前記光ファイバ母材を線引きする線引き工程と、を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法を提供する。
また、本発明は、光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、前記空孔が形成された光ファイバ母材の外径が、長手方向に変化する空孔位置に比例して、長手方向にテーパ状に変化するように、前記光ファイバ母材の外周を研磨する外周研磨工程と、を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法を提供する。
また、本発明は、光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、前記空孔が形成された光ファイバ母材の外径が、長手方向に変化する空孔位置に比例して、長手方向にテーパ状に変化するように、前記光ファイバ母材の外周を研磨する外周研磨工程と、前記外周研磨工程を経た前記光ファイバ母材を線引きする線引き工程と、を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法を提供する。

本発明によれば、空孔付き光ファイバの長手方向に垂直な断面において、空孔の位置ズレを抑制することが可能になる。

（ａ）穿孔装置、及び（ｂ）ドリルツールの一例を示す概略図である。 傾斜率Ｋ＞０の屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。 傾斜率Ｋ＜０の屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。 傾斜率Ｋ＝０の屈折率プロファイルの一例を示す模式図である。 空孔付き光ファイバ母材の一例を示す断面図である。 傾斜率Ｋ＞０の場合に傾斜率Ｋの定義を説明する模式図である。 傾斜率Ｋ＜０の場合に傾斜率Ｋの定義を説明する模式図である。 空孔位置ズレ量と母材外径変化量の定義を説明する模式図である。 傾斜率Ｋ＞０の場合の製造方法の第１実施形態を説明する模式図である。 傾斜率Ｋ＜０の場合の製造方法の第１実施形態を説明する模式図である。 傾斜率Ｋ＞０の場合の製造方法の第２実施形態を説明する模式図である。 傾斜率Ｋ＜０の場合の製造方法の第２実施形態を説明する模式図である。 Ｋ＝＋０．１１％／ｍｍの場合の空孔位置ズレ量の一例を示すグラフである。 Ｋ＝−０．１１％／ｍｍの場合の空孔位置ズレ量の一例を示すグラフである。

本発明の光ファイバおよびその製造方法、光ファイバ母材の製造方法の実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。なお、以下の説明では、光ファイバ母材を単に「母材」ともいう。

本発明は、上記の問題点を解決することができ、空孔付き光ファイバの長手方向において、空孔を適正な位置に形成し、なおかつ均一に保つ方法を提供する。
本発明者らの検討によれば、光ファイバ母材の長手方向に垂直な断面における屈折率プロファイルが傾斜している領域に形成した空孔は、光ファイバ母材の長手方向において位置がずれる傾向があることが分かった。

そして、本発明は、少なくとも１つ以上の空孔を有する光ファイバ母材の外径が長手方向に変化し、かつ長手方向に沿って光ファイバ母材の外径と空孔位置の比が一定である（すなわち、光ファイバ母材の外径が、空孔位置に比例する）ことを特徴とする。また、この光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する。
光ファイバ母材の外径を長手方向に変化させることによって、空孔形成工程において、空孔位置が光ファイバ母材の長手方向に変化し、ズレが生じても、一定の光ファイバ径に線引きされた空孔付き光ファイバは、長手方向に空孔位置が均一で適正なものとすることができる。
光ファイバ母材の外径を長手方向に変化させる工程は、空孔形成工程の前と後のいずれにも行うことができる。光ファイバ母材の外径を長手方向に変化させる方法としては、光ファイバ母材を延伸する方法、光ファイバ母材の外周を研磨する方法等が挙げられる。

図５に示すように、空孔３３を有する光ファイバ母材３０Ａを製造するには、まず、中心部分にコア部３１を有し、その周囲にクラッド部３２を有する光ファイバ母材を作製した後、クラッド部３２に空孔３３を形成する。ここでは、６個の空孔３３を有する光ファイバ母材３０Ａを例示するが、本発明はこれに限定されるものではなく、空孔の数、空孔の配列は異なっていてもよい。

コア部３１は、ゲルマニウム（Ｇｅ）などのドーパントが添加された石英ガラスから構成されている。また、クラッド部３２は、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）などのドーパントが添加されたドーパント添加領域を有する石英ガラスから構成されている。
光ファイバ母材では、コア部３１の屈折率をｎ_１、クラッド部３２の屈折率をｎ_２とすると、ｎ_２＜ｎ_１の関係をなしている。
光ファイバ母材の作製には、ＶＡＤ（Ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの一般的な光ファイバ母材の製造方法を適用することができる。ここで、作製した光ファイバ母材の段階では、空孔は形成されていない。

光ファイバ母材は、例えば、図６または図７に示すように、コア部３１の周囲を囲むクラッド部３２のドーパント添加領域に、屈折率プロファイルが僅かに変化している（屈折率プロファイルが平坦でない）領域３２ａが存在する屈折率プロファイルを有してもよい。
空孔３３を形成する孔開位置における光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋを、式（１）で定義する。

Ｋ＝（Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}−Δ_Ｒ＿ｉｎ）／Ｄ_１ （１）

ここで、Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}は、孔開位置の外側における光ファイバ母材の比屈折率差であり、Δ_Ｒ＿ｉｎは、孔開位置の内側における光ファイバ母材の比屈折率差であり、Ｄ_１は、光ファイバ母材の空孔直径である。孔開位置の外側および内側は、光ファイバ母材の半径方向により規定される。なお、以下の説明では、単に「傾斜率Ｋ」ともいうが、いずれも空孔位置（孔開位置）における値を意味する。

図６に示す屈折率プロファイルの場合、領域３２ａでは、純粋石英ガラスに対するクラッド部３２のドーパント添加領域の比屈折率差Δは、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって僅かに増加している。このとき、クラッド部３２のドーパントがフッ素などの屈折率を下げるドーパントである場合、ドーパント添加濃度が、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって僅かに減少していてもよい。
また、図７に示す屈折率プロファイルの場合、領域３２ａでは、純粋石英ガラスに対するクラッド部３２のドーパント添加領域の比屈折率差Δは、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって僅かに減少している。このとき、クラッド部３２のドーパントがフッ素などの屈折率を下げるドーパントである場合、クラッド部３２のドーパント添加濃度が、光ファイバ母材の中心側から外側に向かって僅かに増加していてもよい。

上述したように、本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、光ファイバ母材の長手方向に垂直な断面における屈折率プロファイルが異なることによって、穿孔加工した空孔位置が、光ファイバ母材の長手方向において、屈折率プロファイルが傾斜している領域にてずれる傾向があることを見出した。そこで、本発明では、光ファイバ母材に空孔を形成する前または後に、所定の工程を設ける。
その説明のため、ここで、空孔位置ズレ量ΔＲおよび母材外径変化量ΔＤを、図８に示すように定義する。図８では、光ファイバ母材の両端にある空孔形成開始側の端面と空孔形成終了側の端面をそれぞれ左右に並べて示す。実際の光ファイバ母材においては、２つの端面は互いに平行である。

空孔位置は、光ファイバ母材の中心位置（光ファイバ母材の長手方向に垂直な断面または端面の中心）と空孔の中心位置との距離と定義する。Ｒ_２１は空孔形成開始側の空孔位置であり、Ｒ_２２は空孔形成終了側の空孔位置である。
また、母材外径について、Ｄ_２１は空孔形成開始側の母材外径であり、Ｄ_２２は空孔形成終了側の母材外径である。
空孔位置ズレ量ΔＲおよび母材外径変化量ΔＤは、それぞれ式（２）および式（３）で定義する。

空孔位置ズレ量ΔＲ＝Ｒ_２２−Ｒ_２１ （２）
母材外径変化量ΔＤ＝Ｄ_２２−Ｄ_２１ （３）

傾斜率Ｋ＞０の場合は、空孔位置ズレ量ΔＲ＞０となる傾向がある。このため、母材外径変化量ΔＤ＞０となるような空孔付き光ファイバ母材を作製することが好ましい。
また、空孔位置ズレ量ΔＲは、光ファイバ母材が長いほど大きくなる傾向がある。しかも、空孔位置ズレ量ΔＲの変化傾向は二次関数的であり、例えば図９（ｃ）や図１１（ｃ）に示すように、空孔形成開始側（図の上側）では空孔がほぼ垂直に形成されても、空孔形成終了側（図の下側）では空孔の曲がりが大きくなる傾向がある。このため、光ファイバ母材３０Ａの外周面３５の形状は、円錐面（傾斜が一定で、光ファイバ母材の中心軸を含む断面が直線状）にするよりも、空孔位置のズレの変化に合わせた曲面とすることが好ましい。

傾斜率Ｋ＜０の場合は、空孔位置ズレ量ΔＲ＜０となる傾向がある。このため、母材外径変化量ΔＤ＜０となるような空孔付き光ファイバ母材を作製することが好ましい。
また、空孔位置ズレ量ΔＲは、光ファイバ母材が長いほど小さくなる（空孔位置ズレ量の絶対値｜ΔＲ｜が大きくなる）傾向がある。しかも、空孔位置ズレ量ΔＲの変化傾向は二次関数的であり、例えば図１０（ｃ）や図１２（ｃ）に示すように、空孔形成開始側（図の上側）では空孔がほぼ垂直に形成されても、空孔形成終了側（図の下側）では空孔の曲がりが大きくなる傾向がある。このため、光ファイバ母材３０Ａの外周面３５の形状は、円錐面（傾斜が一定で、光ファイバ母材の中心軸を含む断面が直線状）にするよりも、空孔位置のズレの変化に合わせた曲面とすることが好ましい。

なお、図９〜１２では、光ファイバ母材の径に対する長さ比を、実際に比べて短くするほか、光ファイバ母材の空孔位置のズレを実際よりも大きく強調して、模式的に図示している。このため、空孔やコアなどの径も、必ずしも実際の寸法を反映しているものではない。光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（断面および端面）において、母材の中心から空孔の中心までの距離が、母材径に比例して変化することが好ましい。空孔径は、母材径に比例しても比例しなくてもよい。例えば、図９（ｃ）、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）、図１２（ｃ）に示すような空孔付き光ファイバ母材３０Ａにおいて、空孔３３の直径が母材の長手方向で略一定でもよい。この場合、母材径が大きい部分ほど、線引きの際に延伸倍率が大きくなるので、図９（ｄ）、図１０（ｄ）、図１１（ｄ）、図１２（ｄ）に示すような空孔付き光ファイバ３００における空孔３０３の直径が母材の長手方向で一定でなくてもよい。

（第１実施形態）
第１実施形態においては、光ファイバ母材の外径が、後工程で空孔を形成したときに長手方向に変化する空孔位置に比例する、所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するように、光ファイバ母材を延伸した後、光ファイバ母材に空孔を形成する。こうして得られた空孔付き光ファイバ母材を線引きして、空孔付き光ファイバを製造する。
前述した光ファイバ母材の屈折率プロファイルにおける傾斜率Ｋの正負によって、空孔位置のズレ傾向が異なるため、それぞれ説明する。

（１）傾斜率Ｋ＞０の場合（空孔位置が空孔形成終了側で外側にずれている場合）
傾斜率Ｋ＞０の場合、図９（ｃ）に示すように、空孔を形成したときに、空孔位置が空孔形成開始側（図の上側）と比べて、空孔形成終了側（図の下側）では光ファイバ母材の半径方向の外側に向かってずれている。この場合、外径が均一である別の光ファイバ母材（試験用の光ファイバ母材）を用いて、光ファイバ母材の長手方向における空孔位置のズレ変化曲線を測定する。ズレ変化曲線は、外径が均一の空孔付き光ファイバ母材に対し、サイドビュア測定法等の空孔位置測定方法により求めることができる。試験用の光ファイバ母材は、製造用の光ファイバ母材と同一の材料から形成され、同一の屈折率プロファイルを有する。両者の長さ及び外径も同一であることが好ましい。
次に、図９（ａ）に示すように、外径が均一である製造用の光ファイバ母材３０を延伸して、外径が長手方向に変化するように、テーパ状に延伸する（延伸工程１Ａ）。延伸後の光ファイバ母材は、長手方向における空孔位置のズレ変化曲線と比例する外径変化曲線を有する。
図９（ｂ）に示す延伸後の光ファイバ母材３０Ｂの場合、上から下に向かって延伸することにより、下側で外径が細くなる外径変化曲線を有する。この光ファイバ母材３０Ｂを上下逆さまにすることにより、上側で外径が細くなる外径変化曲線を有する光ファイバ母材が得られる。
図９（ｃ）に示すように、光ファイバ母材の外径が小さい端面から外径が大きい端面に向けて、光ファイバ母材のガラス部３４に空孔３３を形成する（空孔形成工程１Ｂ）。こうして形成された空孔付き光ファイバ母材３０Ａは、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。
最後に、テーパ形状の空孔付き光ファイバ母材３０Ａを全長で一定の光ファイバ径に線引きする（線引き工程１Ｃ）。これにより、図９（ｄ）に示すように、線引き後の空孔付き光ファイバ３００において、空孔３０３の位置が光ファイバの長手方向で一定になることができる。

（２）傾斜率Ｋ＜０の場合（空孔位置が空孔形成終了側で内側にずれている場合）
傾斜率Ｋ＜０の場合、図１０（ｃ）に示すように、空孔を形成したときに、空孔位置が空孔形成開始側（図の上側）と比べて、空孔形成終了側（図の下側）では光ファイバ母材の半径方向の内側（中心側）に向かってずれている。この場合、外径が均一である別の光ファイバ母材（試験用の光ファイバ母材）を用いて、光ファイバ母材の長手方向における空孔位置のズレ変化曲線を測定する。ズレ変化曲線は、外径が均一の空孔付き光ファイバ母材に対し、サイドビュア測定法等の空孔位置測定方法により求めることができる。試験用の光ファイバ母材は、製造用の光ファイバ母材と同一の材料から形成され、同一の屈折率プロファイルを有する。両者の長さ及び外径も同一であることが好ましい。
次に、図１０（ａ）に示すように、外径が均一である製造用の光ファイバ母材３０を延伸して、外径が長手方向に変化するように、テーパ状に延伸する（延伸工程１Ａ）。延伸後の光ファイバ母材は、長手方向における空孔位置のズレ変化曲線と比例する外径変化曲線を有する。
図１０（ｂ）に示す延伸後の光ファイバ母材３０Ｂの場合、上から下に向かって延伸することにより、下側で外径が細くなる外径変化曲線を有する。
図１０（ｃ）に示すように、光ファイバ母材の外径が大きい端面から外径が小さい端面に向けて、光ファイバ母材のガラス部３４に空孔３３を形成する（空孔形成工程１Ｂ）。こうして形成された空孔付き光ファイバ母材３０Ａは、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。
最後に、テーパ形状の空孔付き光ファイバ母材３０Ａを全長で一定の光ファイバ径に線引きする（線引き工程１Ｃ）。これにより、図１０（ｄ）に示すように、線引き後の空孔付き光ファイバ３００において、空孔３０３の位置が光ファイバの長手方向で一定になることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態においては、光ファイバ母材に空孔を形成した後、空孔が形成された光ファイバ母材の外径が、長手方向に変化する空孔位置に比例して、長手方向にテーパ状に変化するように、光ファイバ母材の外周を研磨する。こうして得られた空孔付き光ファイバ母材を線引きして、空孔付き光ファイバを製造する。
前述した光ファイバ母材の屈折率プロファイルにおける傾斜率Ｋの正負によって、空孔位置のズレ傾向が異なるため、それぞれ説明する。

（１）傾斜率Ｋ＞０の場合（空孔位置が空孔形成終了側で外側にずれている場合）
傾斜率Ｋ＞０の場合、図１１（ａ）に示す光ファイバ母材３０に空孔を形成したとき（空孔形成工程２Ａ）に、図１１（ｂ）に示すように、空孔位置が空孔形成開始側（図の上側）と比べて、空孔形成終了側（図の下側）では光ファイバ母材の半径方向の外側に向かってずれている。
ガラス部３４に空孔３３を形成した光ファイバ母材３０Ｃの長手方向における空孔位置のズレ変化曲線を求める。ズレ変化曲線は、外径が均一の空孔付き光ファイバ母材３０Ｃに対し、サイドビュア測定法等の空孔位置測定方法により求めることができる。
次に、光ファイバ母材の外周面３５に対し、円筒外削やファイアーポリッシュ等の火炎研磨や機械研磨等の方法により、図１１（ｃ）に示すように、空孔付光ファイバ母材の長手方向で、空孔形成開始側の光ファイバ母材の外径が、空孔形成終了側の光ファイバ母材の外径よりも小さくなるテーパ状に、変化させる（外周研磨工程２Ｂ）。こうして形成された空孔付き光ファイバ母材３０Ａは、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。
最後に、テーパ形状の空孔付き光ファイバ母材３０Ａを全長で一定の光ファイバ径に線引きする（線引き工程２Ｃ）。これにより、図１１（ｄ）に示すように、線引き後の空孔付き光ファイバ３００において、空孔３０３の位置が光ファイバの長手方向で一定になることができる。

（２）傾斜率Ｋ＜０の場合（空孔位置が空孔形成終了側で内側にずれている場合）
傾斜率Ｋ＜０の場合、図１２（ａ）に示す光ファイバ母材３０に空孔を形成したとき（空孔形成工程２Ａ）に、図１２（ｂ）に示すように、空孔位置が空孔形成開始側（図の上側）と比べて、空孔形成終了側（図の下側）では光ファイバ母材の半径方向の内側（中心側）に向かってずれている。
ガラス部３４に空孔３３を形成した光ファイバ母材３０Ｃの長手方向における空孔位置のズレ変化曲線を求める。ズレ変化曲線は、外径が均一の空孔付き光ファイバ母材３０Ｃに対し、サイドビュア測定法等の空孔位置測定方法により求めることができる。
次に、光ファイバ母材の外周面３５に対し、円筒外削やファイアーポリッシュ等の火炎研磨や機械研磨等の方法により、図１２（ｃ）に示すように、空孔付光ファイバ母材の長手方向で、空孔形成開始側の光ファイバ母材の外径が、空孔形成終了側の光ファイバ母材の外径よりも大きくなるテーパ状に、変化させる（外周研磨工程２Ｂ）。こうして形成された空孔付き光ファイバ母材３０Ａは、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。
最後に、テーパ形状の空孔付き光ファイバ母材３０Ａを全長で一定の光ファイバ径に線引きする（線引き工程２Ｃ）。これにより、図１２（ｄ）に示すように、線引き後の空孔付き光ファイバ３００において、空孔３０３の位置が光ファイバの長手方向で一定になることができる。

（空孔を形成する方法）
光ファイバ母材の軸方向に、ドリル法等により光ファイバ母材を貫通する空孔を形成する方法について、より詳しく説明する。
穿孔加工に用いられる穿孔装置４０およびドリルツール４２としては、上述したように、図１に示すものが例示できる。
ドリルツール４２は、中空のパイプ４５と、パイプ４５の先端に設けられた切削部（砥石部）４６とから概略構成されている。パイプ４５は円筒状の形状をしており、パイプ４５の外径は、空孔の直径よりも僅かに小さくなっている。また、パイプ４５の貫通孔と切削部４６の貫通孔は繋がっている。これにより、ドリルツール４２の貫通孔を通じて、切削部４６の先端から空孔内に液体を導入することができる。
切削部４６がガラス部の途中まで進んでいる状態では、ガラス部の空孔が貫通していないため、切削部４６の先端から流出する液体は、行き場を失って、切削部４６と空孔の内壁面との間を逆流して、空孔の空孔形成開始側から排出される。したがって、空孔が光ファイバ母材を貫通するまでは、切削部とガラス部との摩擦により温度が過度に上昇することが、この液体の流れにより防止され、さらに穿孔により生じるガラス屑が液体と共に空孔形成開始側から排出される。
空孔の形成後は、空孔の内表面に対して、公知の方法により、研磨やエッチング加工を施すことにより、空孔の内表面を平滑化することが好ましい。

（空孔付き光ファイバ）
図９〜１２の（ｄ）に示すような空孔付き光ファイバ３００は、空孔付き光ファイバ母材３０Ａを線引きすることにより、製造される。空孔付き光ファイバ母材３０Ａを線引きする方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法が用いられる。ガラス部３０４に配置される空孔３０３の直径を制御するため、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことが好ましい。また、線引き後の空孔付き光ファイバ３００は、公知の手法により、外周面３０５の上を各種樹脂で被覆することが好ましい。

空孔付き光ファイバ３００は、中心部分にコア３０１を有し、その周囲にクラッド３０２を有し、クラッド３０２内に、コア３０１と平行に設けられた空孔３０３を有する。空孔付き光ファイバ３００におけるコア３０１および空孔３０３の配置は、空孔付き光ファイバ母材３０Ａにおけるコア部３１および空孔３３の配置と同様である。図９〜１２に示す例では、コア３０１を中心とする同心円上に、６個の空孔３０３が等間隔に配置されている。
また、クラッド３０２は、ドーパントが添加されたドーパント添加領域を有し、クラッド３０２のドーパント添加領域における、屈折率プロファイルが平坦あるいは僅かに変化している領域において、光ファイバの長手方向に沿在するとともに、コア３０１を中心とする同心円上に、ほぼ等間隔に配置されるように、複数の空孔３０３が設けられている。
空孔付き光ファイバ３００では、空孔付き光ファイバ母材３０Ａの屈折率プロファイルが維持されるので、コア３０１の屈折率をｎ_１１、クラッド３０２の屈折率をｎ_１２とすると、ｎ_１２＜ｎ_１１の関係をなしている。

以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
上述の実施形態では、空孔付き光ファイバの一例として、空孔アシストファイバ（Ｈｏｌｅ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｆｉｂｅｒ、ＨＡＦ）を説明したが、他には、マルチコアファイバ、パンダファイバ等のドリル孔開法による空孔形成がある光ファイバ母材、光ファイバ母材の製造方法、光ファイバの製造方法にも、本発明を適用することができる。
また、本発明は、他のホーリーファイバ（Ｈｏｌｅｙ Ｆｉｂｅｒ、ＨＦ）として、フォトニック結晶ファイバ（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｆｉｂｅｒ、ＰＣＦ）等にも適用することができる。
また、本発明は、中心部分にコア部を有しない光ファイバ母材や、中心部分にコアを有しない空孔付き光ファイバにも適用することができる。

また、第１実施形態において、光ファイバ母材の外径が所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するようにする工程としては、光ファイバ母材を延伸する延伸工程に限られない。
空孔を有しない光ファイバ母材の外径が長手方向にテーパ状に変化するように、光ファイバ母材の外周を研磨する外周研磨工程を、延伸工程の代わりに行い、その後、外径が長手方向に変化した光ファイバ母材のガラス部に空孔を形成する空孔形成工程を行うことができる。
これにより、上述の実施形態と同様に、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。また、線引き後の空孔付き光ファイバにおいて、空孔の位置が光ファイバの長手方向で一定になることができる。

空孔付き光ファイバ母材を得た後、その母材外径から光ファイバの外径まで１工程で線引きにより外径を縮小する代わりに、２工程以上をかけて外径を段階的に縮小することもできる。
例えば、光ファイバ母材の外径が長手方向に変化し、かつ長手方向に沿って光ファイバ母材の外径と空孔位置の比が一定である空孔付き光ファイバ母材を延伸することにより、外径が均一の空孔付き光ファイバ母材とし、さらに線引きして外径が均一の空孔付き光ファイバを製造することができる。例えば、空孔付き光ファイバ母材の外径が大きい場合、一度に線引きする代わりに、より小さい適当な外径まで延伸した後に線引きを行うことで、線引きが容易になる。

上述の実施形態では、傾斜率Ｋ＞０の場合は、空孔位置ズレ量ΔＲ＞０となる傾向があるから、母材外径変化量ΔＤ＞０とし、傾斜率Ｋ＜０の場合は、空孔位置ズレ量ΔＲ＜０となる傾向があるから、母材外径変化量ΔＤ＜０とすることについて説明した。空孔の位置ズレが起きる要因としては、ガラスに含まれるドーパント等の不純物の影響などにより、材料の切削されやすさが相違することなどが考えられる。もし、条件により、傾斜率Ｋと空孔位置ズレ量ΔＲとの関係が、上述の実施形態とは反対であったとしても、空孔位置ズレ量ΔＲと母材外径変化量ΔＤとの関係を上述の実施形態と同様にすればよい。これにより、上述の実施形態と同じく、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面（端面または断面）における空孔の中心位置と母材外径との比を、光ファイバ母材の長手方向で一定に保つことができる。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（第１実施形態の実施例および比較例）
ＶＡＤ法等を用いて光ファイバ母材を作製する工程において、ガラス母材のコア付近から外周側まで、クラッド部にフッ素や塩素の添加により、クラッド部における比屈折率差の傾斜率Ｋが正と負の母材をそれぞれ２本作製した。
傾斜率Ｋが正の光ファイバ母材を用いて実施例１および比較例１を実施し、傾斜率Ｋが負の光ファイバ母材を用いて実施例２および比較例２を実施した。
実施例１，２と比較例１，２のまとめを表１に示す。

（実施例１）
中心部分にコアを有し、その周囲にクラッド部を有し、傾斜率Ｋが正の値である光ファイバ母材を作製した。光ファイバ母材の外径は１２０ｍｍ、長さは７００ｍｍであった。また、コア部は、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスから構成され、クラッド部は、フッ素（Ｆ）が添加されたドーパント添加領域を有する石英ガラスから構成されていた。
光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋは、上述した式（１）により求めた。ここでは、後述するように外径が１００ｍｍ程度に延伸したとき（空孔形成時）の空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２８２５％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を０．０４８５％とした。その結果、傾斜率Ｋは０．１１％／ｍｍであった。

図１３のグラフは、Ｋ＝＋０．１１％／ｍｍの光ファイバ母材の長手方向における空孔位置ズレ量の変化を実測した一例を示す。
図１３に示す近似多項式は、ｙ＝６×１０^−７ｘ^２−０．０００２ｘ＋０．０１３８、決定係数（相関係数Ｒの２乗）Ｒ^２＝０．９９である。ここで、ｙは空孔位置ズレ量［ｍｍ］を表し、ｘは加工長［ｍｍ］を表す。
空孔位置ズレ量は、長さ（加工長）がそれぞれ２００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍ、８００ｍｍ、１０００ｍｍの光ファイバ母材を用意して所定の位置に空孔を形成し、上述した式（２）の空孔位置ズレ量ΔＲに従って、空孔形成開始側と空孔形成終了側との間で空孔位置の差（Ｒ_２２−Ｒ_２１）を測定することにより求めることができる。別の方法としては、長さが１０００ｍｍの光ファイバ母材を用意して所定の位置に空孔を形成し、光ファイバ母材の長手方向における空孔形成開始端からの距離が２００ｍｍ、４００ｍｍ、６００ｍｍ、８００ｍｍであるそれぞれの位置で光ファイバ母材を切断して、空孔形成開始側と切断面との間で空孔位置の差を測定することにより求めてもよい。
空孔位置は、母材中心および空孔の位置を、光学顕微鏡等の測定器を用いて測定した。加工長が０ｍｍの場合は、空孔位置ズレ量も０ｍｍである。

空孔が形成されていない光ファイバ母材を加熱炉にて加熱し、図１３に示す空孔位置ズレ量を考慮して、光ファイバ母材の外周面がテーパ状に変化するように延伸した。延伸開始側の光ファイバ母材の外径は１０６．３ｍｍ、延伸終了側の光ファイバ母材の外径は１００．０ｍｍ、延伸後の光ファイバ母材の長さは１０００ｍｍであった。表２に、テーパ延伸後の光ファイバ母材の外径を示す。

テーパ延伸の母材外径を決める手順を、以下のように説明する。
１）光ファイバ母材の傾斜率Ｋが正の値であることから、図９に示す工程で行う。つまり、延伸終了端の母材端面を、空孔形成開始端とする。
２）延伸終了端の母材外径を１００ｍｍ、空孔形成開始端の空孔位置を８．０ｍｍに設定する場合、母材外径と空孔位置の比として、１００／８．０により１２．５を得る。
３）図１３に示す空孔位置ズレ量を考慮して、各母材長での空孔位置を推測する。
４）各母材長で母材外径と空孔位置の比が空孔形成開始端と同じになるように、各母材長での母材外径を計算して、延伸した母材の外径とする。

次に、テーパ延伸した光ファイバ母材の外径が小さい端（テーパ延伸の終了端）を空孔形成開始端とし、外径が大きい端（テーパ延伸の開始端）を空孔形成終了端として、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表３に、実施例１で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。テーパ延伸によって、母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、母材外径と空孔位置の比が同じに保たれることが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表４に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）がほぼ０であることが分かった。

（比較例１）
実施例１と同様にして、クラッド部の空孔位置における比屈折率差の傾斜率Ｋが正の値である光ファイバ母材（空孔無し、外径１２０ｍｍ、長さ７００ｍｍ）を得た。
光ファイバ母材を加熱炉にて通常の延伸方法で、つまり母材全長において一定の母材外径となるように加熱延伸した。延伸後の光ファイバ母材の外径は１００ｍｍ、長さは１０００ｍｍであった。
実施例１と同様にして、光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋを算出した。外径が１００ｍｍ程度に延伸した後（空孔形成時）の空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２８２５％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を０．０４８５％とした。その結果、傾斜率Ｋは０．１１％／ｍｍであった。

次に、均一外径で延伸した光ファイバ母材を、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表５に、比較例１で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。通常延伸では、母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、空孔位置の加工ズレにより、母材外径と空孔位置の比が大きく変わってしまったことが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表６に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）が０．６５μｍであり、許容範囲を大きく超えてしまったことが分かった。

空孔付き光ファイバにおける空孔位置ズレ量Δｒの許容範囲は、−０．４μｍ以上＋０．４μｍ以下の範囲内としている。Δｒが＋０．４μｍを超えた場合、空孔付き光ファイバの線引き終了端における零分散波長が設計値よりも長波長側にシフトしていて、国際規格ＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を満たさなくなってしまう。一方、Δｒが−０．４μｍ未満の場合、空孔付き光ファイバの線引き終了端における零分散スロープが国際規格ＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を超えてしまう。
すなわち、実施例１の場合は、空孔付き光ファイバにおける空孔位置ズレ量Δｒが−０．４μｍ以上＋０．４μｍ以下の許容範囲内となり、空孔付き光ファイバの波長分散特性がＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を満たすことが確認された。

（実施例２）
中心部分にコアを有し、その周囲にクラッド部を有し、傾斜率Ｋが負の値である光ファイバ母材を作製した。光ファイバ母材の外径は１２０ｍｍ、長さは７００ｍｍであった。また、コア部は、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスから構成され、クラッド部は、フッ素（Ｆ）が添加されたドーパント添加領域を有する石英ガラスから構成されていた。
光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋは、上述した式（１）により求めた。ここでは、後述するように外径が１００ｍｍ程度に延伸したとき（空孔形成時）の空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２７６１％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を−０．６０１２％とした。その結果、傾斜率Ｋは−０．１１％／ｍｍであった。

図１４のグラフは、Ｋ＝−０．１１％／ｍｍの光ファイバ母材の長手方向における空孔位置ズレ量の変化を実測した一例を示す。測定方法は実施例１と同様である。
図１４に示す近似多項式は、ｙ＝−６×１０^−７ｘ^２＋０．０００１ｘ−０．００８２、決定係数（相関係数Ｒの２乗）Ｒ^２＝０．９９である。ここで、ｙは空孔位置ズレ量［ｍｍ］を表し、ｘは加工長［ｍｍ］を表す。

空孔が形成されていない光ファイバ母材を加熱炉にて加熱し、図１４に示す空孔位置ズレ量を考慮して、光ファイバ母材の外周面がテーパ状に変化するように延伸した。延伸開始側の光ファイバ母材の外径は１００．０ｍｍ、延伸終了側の光ファイバ母材の外径は９３．９ｍｍ、延伸後の光ファイバ母材の長さは１０００ｍｍであった。表７に、テーパ延伸後の光ファイバ母材の外径を示す。

テーパ延伸の母材外径を決める手順を、以下のように説明する。
１）光ファイバ母材の傾斜率Ｋが負の値であることから、図１０に示す工程で行う。つまり、延伸開始端の母材端面を、空孔形成開始端とする。
２）延伸開始端の母材外径を１００ｍｍ、空孔形成開始端の空孔位置を８．０ｍｍに設定する場合、母材外径と空孔位置の比として、１００／８．０により１２．５を得る。
３）図１４に示す空孔位置ズレ量を考慮して、各母材長での空孔位置を推測する。
４）各母材長で母材外径と空孔位置の比が空孔形成開始端と同じになるように、各母材長での母材外径を計算して、延伸した母材の外径とする。

次に、テーパ延伸した光ファイバ母材の外径が大きい端（テーパ延伸の開始端）を空孔形成開始端とし、外径が小さい端（テーパ延伸の終了端）を空孔形成終了端として、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表８に、実施例２で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。テーパ延伸によって、母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、母材外径と空孔位置の比が同じに保たれることが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表９に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）がほぼ０であることが分かった。

（比較例２）
実施例２と同様にして、クラッド部の空孔位置における比屈折率差の傾斜率Ｋが負の値である光ファイバ母材（空孔無し、外径１２０ｍｍ、長さ７００ｍｍ）を得た。
光ファイバ母材を加熱炉にて通常の延伸方法で、つまり母材全長において一定の母材外径となるように加熱延伸した。延伸後の光ファイバ母材の外径は１００ｍｍ、長さは１０００ｍｍであった。
実施例２と同様にして、光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋを算出した。外径が１００ｍｍ程度に延伸した後（空孔形成時）の空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２７６１％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を−０．６０１２％とした。その結果、傾斜率Ｋは−０．１１％／ｍｍであった。

次に、均一外径で延伸した光ファイバ母材を、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表１０に、比較例２で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。通常延伸では、母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、空孔位置の加工ズレにより、母材外径と空孔位置の比が大きく変わってしまったことが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表１１に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）が−０．７０μｍであり、許容範囲を大きく超えてしまったことが分かった。

実施例１，２および比較例１，２の結果により、実施例１，２のように光ファイバ母材の長手方向における母材外径をテーパ状に延伸することによって、空孔形成工程で空孔位置のズレが生じても、線引きした光ファイバの長手方向で空孔位置が一定な位置を保つことが確認された。

（第２実施形態の実施例および比較例）
ＶＡＤ法等を用いて光ファイバ母材を作製する工程において、ガラス母材のコア付近から外周側まで、クラッド部にフッ素や塩素の添加により、クラッド部における比屈折率差の傾斜率Ｋが正と負の母材をそれぞれ２本作製した。
傾斜率Ｋが正の光ファイバ母材を用いて実施例３および比較例３を実施し、傾斜率Ｋが負の光ファイバ母材を用いて実施例４および比較例４を実施した。
実施例３，４と比較例３，４のまとめを表１２に示す。

（実施例３）
中心部分にコアを有し、その周囲にクラッド部を有し、傾斜率Ｋが正の値である光ファイバ母材を作製した。光ファイバ母材の外径は１００ｍｍ、長さは１０００ｍｍであった。また、コア部は、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスから構成され、クラッド部は、フッ素（Ｆ）が添加されたドーパント添加領域を有する石英ガラスから構成されていた。

光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋは、上述した式（１）により求めた。クラッド部のドーパント領域形成部に形成する空孔の直径Ｄ１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２８２５％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を０．０４８５％とした。その結果、傾斜率Ｋは０．１１％／ｍｍであった。

次に、光ファイバ母材の傾斜率Ｋが正の値であることから、空孔位置が母材外側にずれることを予測して、空孔形成開始端の空孔位置を７．５ｍｍに設定する。ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。

図１３のグラフは、Ｋ＝＋０．１１％／ｍｍの光ファイバ母材の長手方向における空孔位置ズレ量の変化を実測した一例を示す。
図１３に示す近似多項式は、ｙ＝６×１０^−７ｘ^２−０．０００２ｘ＋０．０１３８、決定係数（相関係数Ｒの２乗）Ｒ^２＝０．９９である。ここで、ｙは空孔位置ズレ量［ｍｍ］を表し、ｘは加工長［ｍｍ］を表す。
空孔位置ズレ量は、空孔を形成した後に、母材を切断することなく、サイドビュア測定方法により、母材の途中の位置の空孔位置を測定ことにより求めた。

この光ファイバ母材を、外周研磨装置にて、図１３に示す空孔位置ズレ量を考慮して、光ファイバ母材の外周面がテーパ状に変化するように外周研磨した。外周研磨後の空孔形成開始側の光ファイバ母材の外径は９３．８ｍｍ、空孔形成終了側の光ファイバ母材の外径は１００．０ｍｍであった。表１３に、外周研磨後の光ファイバ母材の外径を示す。

こうして、外周研磨によって、光ファイバ母材の長手方向において、母材外径と空孔位置の比が同じに保つことができた。
この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表１４に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）がほぼ０であることが分かった。

（比較例３）
実施例３と同様にして、クラッド部の空孔位置における比屈折率差の傾斜率Ｋが正の値である光ファイバ母材（空孔無し、外径１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を得た。
実施例３と同様にして、光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋを算出した。実施例３と同じく、空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２８２５％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を０．０４８５％とした。その結果、傾斜率Ｋは０．１１％／ｍｍであった。

次に、実施例３と同様に、空孔形成開始端の空孔位置を７．５ｍｍに設定し、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表１５に、比較例３で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、空孔位置の加工ズレにより、母材外径と空孔位置の比が大きく変わってしまったことが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表１６に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）が０．６５μｍであり、許容範囲を大きく超えてしまったことが分かった。

空孔付き光ファイバにおける空孔位置ズレ量Δｒの許容範囲は、−０．４μｍ以上＋０．４μｍ以下の範囲内としている。Δｒが＋０．４μｍを超えた場合、空孔付き光ファイバの線引き終了端における零分散波長が設計値よりも長波長側にシフトしていて、国際規格ＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を満たさなくなってしまう。一方、Δｒが−０．４μｍ未満の場合、空孔付き光ファイバの線引き終了端における零分散スロープが国際規格ＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を超えてしまう。
すなわち、実施例３の場合は、空孔付き光ファイバにおける空孔位置ズレ量Δｒが−０．４μｍ以上＋０．４μｍ以下の許容範囲内となり、空孔付き光ファイバの波長分散特性がＩＴＵ−Ｔ Ｇ６５７の規格値を満たすことが確認された。

（実施例４）
中心部分にコアを有し、その周囲にクラッド部を有し、傾斜率Ｋが負の値である光ファイバ母材を作製した。光ファイバ母材の外径は１００ｍｍ、長さは１０００ｍｍであった。また、コア部は、ゲルマニウム（Ｇｅ）が添加された石英ガラスから構成され、クラッド部は、フッ素（Ｆ）が添加されたドーパント添加領域を有する石英ガラスから構成されていた。

光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋは、上述した式（１）により求めた。クラッド部のドーパント領域形成部に形成する空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２７６１％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を−０．６０１２％とした。その結果、傾斜率Ｋは−０．１１％／ｍｍであった。

次に、光ファイバ母材の傾斜率Ｋが負の値であることから、空孔位置が母材内側にずれることを予測して、空孔形成開始端の空孔位置を８．０ｍｍに設定する。ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。

図１４のグラフは、Ｋ＝−０．１１％／ｍｍの光ファイバ母材の長手方向における空孔位置ズレ量の変化を実測した一例を示す。測定方法は実施例３と同様である。
図１４に示す近似多項式は、ｙ＝−６×１０^−７ｘ^２＋０．０００１ｘ−０．００８２、決定係数（相関係数Ｒの２乗）Ｒ^２＝０．９９である。ここで、ｙは空孔位置ズレ量［ｍｍ］を表し、ｘは加工長［ｍｍ］を表す。

この光ファイバ母材を、外周研磨装置にて、図１４に示す空孔位置ズレ量を考慮して、光ファイバ母材の外周面がテーパ状に変化するように外周研磨した。外周研磨後の空孔形成開始側の光ファイバ母材の外径は１００．０ｍｍ、空孔形成終了側の光ファイバ母材の外径は９３．９ｍｍであった。表１７に、外周研磨後の光ファイバ母材の外径を示す。

こうして、外周研磨によって、光ファイバ母材の長手方向において、母材外径と空孔位置の比が同じに保つことができた。
この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表１８に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）がほぼ０であることが分かった。

（比較例４）
実施例４と同様にして、クラッド部の空孔位置における比屈折率差の傾斜率Ｋが負の値である光ファイバ母材（空孔無し、外径１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を得た。
実施例４と同様にして、光ファイバ母材の屈折率プロファイル（半径方向の屈折率分布）の傾斜率Ｋを算出した。実施例４と同じく、空孔の直径Ｄ_１を３．０ｍｍ、孔開位置の内側における比屈折率差Δ_Ｒ＿ｉｎを−０．２７６１％、孔開位置の外側における比屈折率差Δ_{Ｒ＿ｏｕｔ}を−０．６０１２％とした。その結果、傾斜率Ｋは−０．１１％／ｍｍであった。

次に、実施例４と同様に、空孔形成開始端の空孔位置を８．０ｍｍに設定し、ドリルによる穿孔加工により、光ファイバ母材の長手方向に沿って、コア部を中心とする円周上に、図５に示すように等間隔に６個の空孔（空孔直径３．０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を貫通孔として形成し、空孔付き光ファイバ母材を得た。
表１９に、比較例４で空孔形成後に実測した空孔位置の測定結果を示す。母材の空孔形成開始端と空孔形成終了端において、空孔位置の加工ズレにより、母材外径と空孔位置の比が大きく変わってしまったことが分かった。

この空孔付き光ファイバ母材を一定のファイバ径（光ファイバの外径）に線引きした。ここでファイバ径は１２５μｍとした。線引きする際に、空孔内に不活性ガス等のガスを流すことにより、一定の空孔直径を制御することができた。線引き開始端と線引き終了端の空孔中心位置の測定結果を表２０に示す。光ファイバの線引き開始端と線引き終了端の空孔位置ズレ量（空孔中心位置の差）が−０．７０μｍであり、許容範囲を大きく超えてしまったことが分かった。

実施例３，４および比較例３，４の結果により、空孔形成工程で空孔位置のズレが生じても、実施例３，４のように外周研磨により、光ファイバ母材の長手方向における母材外径をテーパ状に変化させることによって、線引きした光ファイバの長手方向で空孔位置が一定な位置を保つことが確認された。

１Ａ…延伸工程、１Ｂ…空孔形成工程、１Ｃ…線引き工程、２Ａ…空孔形成工程、２Ｂ…外周研磨工程、２Ｃ…線引き工程、３０…空孔無し光ファイバ母材、３０Ａ…空孔付き光ファイバ母材、３１…コア部、３２…クラッド部、３３…空孔、３４…ガラス部、３５…光ファイバ母材の外周面、３００…空孔付き光ファイバ、３０１…コア、３０２…クラッド、３０３…空孔、３０４…ガラス部、３０５…光ファイバの外周面。

Claims (5)

1. ガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を有する光ファイバ母材であって、光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が長手方向に変化し、かつ長手方向に沿って光ファイバ母材の外径と空孔位置の比が一定であることを特徴とする光ファイバ母材。
2. 光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が、後工程で空孔を形成したときに長手方向に変化する空孔位置に比例する、所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するように、前記光ファイバ母材を延伸する延伸工程と、
   前記延伸工程により延伸された前記光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
3. 光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、光ファイバ母材の外径が、後工程で空孔を形成したときに長手方向に変化する空孔位置に比例する、所定の変化曲線に沿って長手方向に変化するように、前記光ファイバ母材を延伸する延伸工程と、
   前記延伸工程により延伸された前記光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、
   前記空孔形成工程を経た前記光ファイバ母材を線引きする線引き工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
4. 光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、
   光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、前記空孔が形成された光ファイバ母材の外径が、長手方向に変化する空孔位置に比例して、長手方向にテーパ状に変化するように、前記光ファイバ母材の外周を研磨する外周研磨工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
5. 光ファイバ母材のガラス部に少なくとも１つ以上の空孔を形成する空孔形成工程と、
   光ファイバ母材の長手方向に垂直な面において光ファイバ母材の中心と空孔との距離を空孔位置と定義するとき、前記空孔が形成された光ファイバ母材の外径が、長手方向に変化する空孔位置に比例して、長手方向にテーパ状に変化するように、前記光ファイバ母材の外周を研磨する外周研磨工程と、
   前記外周研磨工程を経た前記光ファイバ母材を線引きする線引き工程と、
   を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。

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