JP2018052775A - マルチコアファイバ母材の製造方法及びマルチコアファイバの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコアファイバ母材の製造において、クラッド母材と円筒部材との接合強度を増加させつつ、クラッド母材と各コア母材との隙間を効率的に減圧させること。【解決手段】マルチコアファイバ母材の製造方法は、円柱状のガラス母材に、該ガラス母材の長手方向に延びる複数の貫通孔が形成されたクラッド母材を準備する準備工程と、前記クラッド母材の一方の端部に、該クラッド母材と同軸で円筒部材を接続する接続工程と、前記クラッド母材の複数の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入する挿入工程と、を含み、前記円筒部材の内径は、前記クラッド母材に形成された前記複数の貫通孔のうち最外周側に位置する貫通孔の外接円の直径よりも小さく、前記準備工程において、前記クラッド母材には、前記複数の貫通孔のうち上面視で前記円筒部材と少なくとも一部が重なる貫通孔と、前記円筒部材の内部と、を連通させるための連通構造が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、マルチコアファイバ母材の製造方法及びこれを用いたマルチコアファイバの製造方法に関するものである。

マルチコアファイバとは、長手方向の軸に沿って延びる複数のコア部を有する光ファイバである。マルチコアファイバの複数のコア部のそれぞれで信号光を伝送することで、空間多重伝送が実現される。この種のマルチコアファイバは、大容量伝送や、データセンタにおける高密度配線などへの適用が期待されている。

マルチコアファイバを製造するための光ファイバ母材であるマルチコアファイバ母材の製造方法として、穿孔法を用いるものが知られている。穿孔法を用いたマルチコアファイバ母材の製造方法では、たとえば、はじめに円柱状のガラス母材をドリル加工などによって穿孔することで、ガラス母材の長手方向に延びる複数の貫通孔を形成し、クラッド母材とする。つづいて、クラッド母材の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入し、加熱一体化させることにより、マルチコアファイバ母材を作製する。穿孔法のうち、線引炉により加熱一体化しながら線引きすることにより、マルチコアファイバを製造する方法は線引き一体化法とも呼ばれる。

ここで、製造歩留まりや製造性を向上させるため、クラッド母材の貫通孔の内径は、コア母材を確実に挿入できるようにコア母材の外径よりもわずかに大きく形成されている。その結果、マルチコアファイバ母材においてはコア母材とクラッド母材との間にわずかに隙間ができる。このような隙間に空気が残存していると、線引き後にマルチコアファイバ内に気泡が存在する等の不具合が生じる虞がある。そのため、通常、線引き一体化法においては、コア母材とクラッド母材とを一体化する際に、コア母材とクラッド母材との隙間を真空ポンプ等で吸引し、隙間内を真空又は減圧状態としている。

そこで、隙間の吸引をするために、クラッド母材の一端に円筒部材を溶着接続し、この円筒部材を介して各コア母材とクラッド母材との隙間を一括して吸引する技術が知られている（特許文献１参照）。なお、円筒部材は貫通孔を塞がないようにクラッド母材に溶着接続される。

特開２０１５−１５１２７９号公報

ところで、近年、光ファイバに対する長尺化、低コスト化等の要求に応じて、光ファイバ母材の大型化（直径や長さの増加）の要求が高まっている。

しかしながら、光ファイバ母材は大型化するほどその重量も増加する。特に、上記のようなマルチコアファイバ母材の場合、重量が増加するとクラッド母材と円筒部材との接合強度不足が懸念されるという問題がある。円筒部材の厚さ（すなわち外径と内径との差）を厚くすれば、クラッド母材と円筒部材との接合面積を増加させ、接合強度も増加させることはできる。しかしながら、従来技術では、円筒部材の厚さをあまり厚くすると、クラッド母材の貫通孔、特にクラッド母材の最外周側の貫通孔が、円筒部材によって一部又は全部が塞がれ、塞がれた貫通孔に対する吸引による隙間の減圧が効率的にできない又は不可能となる虞がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、クラッド母材と円筒部材との接合強度を増加させつつ、クラッド母材と各コア母材との隙間を効率的に減圧させることができるマルチコアファイバ母材の製造方法及びこれを用いたマルチコア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、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、円柱状のガラス母材に、該ガラス母材の長手方向に延びる複数の貫通孔が形成されたクラッド母材を準備する準備工程と、前記クラッド母材の一方の端部に、該クラッド母材と同軸で円筒部材を接続する接続工程と、前記クラッド母材の複数の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入する挿入工程と、を含むマルチコアファイバ母材の製造方法であって、前記円筒部材の内径は、前記クラッド母材に形成された前記複数の貫通孔のうち最外周側に位置する貫通孔の外接円の直径よりも小さく、前記準備工程において、前記クラッド母材には、前記複数の貫通孔のうち上面視で前記円筒部材と少なくとも一部が重なる貫通孔と、前記円筒部材の内部と、を連通させるための連通構造が形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記連通構造は、前記クラッド母材の前記一方の端部に形成された凹部により構成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記凹部は、環状の溝部であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記凹部は、円状の凹部であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記凹部は、上面視で前記円筒部材と少なくとも一部が重なる貫通孔と、上面視で前記円筒部材と重ならない貫通孔と、を連通する連通溝部により構成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記連通構造は、前記クラッド母材の前記一方の端部側に設けられた連通部により形成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記連通構造は、前記連通部において、前記円筒部材の内部に対して開放されるように設けられた開口部と、それぞれの一端が前記貫通孔のそれぞれと接続され、それぞれの他端が前記開口部に接続された複数の連通孔とにより構成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記連通構造は、前記連通部において、前記円筒部材の内部に対して開放されるように設けられた開口部と、前記複数の貫通孔と前記開口部とを一括して連通する連通空間と、により構成されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法は、前記連通部の外径が前記クラッド母材の外径より大きいことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、本発明の一態様に係るマルチコアファイバ母材の製造方法により製造されたマルチコアファイバ母材の前記貫通孔と前記クラッド母材との隙間を、前記円筒部材を介して減圧しながら、前記マルチコアファイバ母材の前記一方の端部とは反対に位置する他の端部を加熱溶融し、前記他の端部から、長手方向の軸に沿って延びる複数のコア部を有するマルチコアファイバを線引きすることを特徴とする。

本発明によれば、クラッド母材と円筒部材との接合強度を増加させつつ、クラッド母材と各コア母材との隙間を効率的に減圧させることができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法によって製造するマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図２は、実施形態１に係る製造方法のフロー図である。 図３は、クラッド母材を説明する模式図である。 図４は、接続工程を説明する模式図である。 図５は、コア母材の挿入工程を説明する模式図である。 図６は、線引工程を説明する模式図である。 図７は、挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。 図８は、変形例１における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。 図９は、変形例２における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。 図１０は、変形例３における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。 図１１は、変形例４における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。 図１２は、変形例５、６における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。
また、本明細書において特に定義しない用語については、ＩＴＵ−Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１及びＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造するマルチコアファイバの、長手方向と垂直な断面における模式的な断面図である。図１に示すように、被覆されたマルチコアファイバ１は、ガラスからなるマルチコアファイバ２の外周に樹脂などからなる被覆３が形成されたものである。マルチコアファイバ２は、断面が略円形の複数のコア部２ａと、コア部２ａの外周に形成された、断面が略円形のクラッド部２ｂとを備える。複数のコア部２ａは、正方格子状に配列しており、コア部２ａａ、２ａｂ、２ａｃからなる。コア部２ａａはマルチコアファイバ２において最外周側に位置し、マルチコアファイバ２の中心軸から等距離にある８個のコア部である。コア部２ａｂはコア部２ａａよりも少し内周側に位置し、マルチコアファイバ２の中心軸から等距離にある４個のコア部である。コア部２ａｃはコア部２ａｂよりもさらに内周側に位置する、正方格子状に配列した９個のコア部である。

コア部２ａは、いずれもゲルマニウム（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２ｂは、コア部２ａ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。

つぎに、本実施形態１に係る製造方法の概略を説明する。図２は、実施形態１に係る製造方法のフロー図である。本製造方法では、はじめに、クラッド母材を準備する準備工程を行う（ステップＳ１０１）。クラッド母材は、円柱状のガラス母材に、該ガラス母材の長手方向に延びる複数の貫通孔が形成されたものである。つづいて、クラッド母材の一方の端部に円筒部材を接続する接続工程を行う（ステップＳ１０２）。つづいて、クラッド母材の複数の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入する挿入工程を行う（ステップＳ１０３）。つづいて、クラッド母材の端部のうち円筒部材を接続した一方の端部とは反対に位置する他の端部を封止する封止工程を行う（ステップＳ１０４）。これによりマルチコアファイバ母材が作製される。つづいて、マルチコアファイバ母材の封止した他の端部を加熱溶融し、マルチコアファイバを線引きする線引工程を行う（ステップＳ１０５）。これによりマルチコアファイバ２が線引きされる。線引きされたマルチコアファイバ２に被覆３が形成され、被覆されたマルチコアファイバ１が製造される。

なお、本実施形態１では、取り扱い性の観点から、接続工程（ステップＳ１０２）後に挿入工程（ステップＳ１０３）を設けているが、挿入工程と接続工程の順序は逆にしてもよい。すなわち、クラッド母材の複数の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入した後、一方の端部に円筒部材を接続してもよい。

つぎに、本製造方法について具体的に説明する。図３は、ステップＳ１０１において準備するクラッド母材を説明する模式図である。クラッド母材４は以下のように準備される。まず、図３（ａ）に示す、クラッド部２ｂと同じガラス材料からなる円柱状のガラス材４´に、ドリルなどを用いて、図３（ｂ）に上面図を示すように、ガラス材４´の長手方向に延びる複数の貫通孔４ａを形成する。つづいて、図３（ｃ）に上面図、図３（ｄ）に斜視図を示すように、環状の溝部としての溝部４ｂをガラス材４´の一方の端部４ｃａに形成し、クラッド母材４とする。なお、溝部４ｂは端部４ｃａに対する機械的加工等で形成することができる。

複数の貫通孔４ａは、図１に示すマルチコアファイバ２におけるコア部２ａａ、２ａｂ、２ａｃの配列と同じ、正方格子状の配列で形成される。複数の貫通孔４ａは、貫通孔４ａａ、４ａｂ、４ａｃからなる。貫通孔４ａａはクラッド母材４において最外周側に位置し、クラッド母材４の中心軸から等距離にある８個の貫通孔である。貫通孔４ａｂは貫通孔４ａａよりも少し内周側に位置し、クラッド母材４の中心軸から等距離にある４個の貫通孔である。貫通孔４ａｃは貫通孔４ａｂよりもさらに内周側に位置する、正方格子状に配列した９個の貫通孔である。

溝部４ｂは、クラッド母材４と略同軸に形成される。
また、図３（ｃ）に示す外接円Ｃ１は、複数の貫通孔４ａのうち最外周側に位置する貫通孔４ａａの外接円を示している。外接円Ｃ１もクラッド母材４と略同軸である。溝部４ｂの外径は外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さくなっているが、これについては後ほど詳述する。

図４は、ステップＳ１０２の接続工程を説明する模式図である。この工程では、図４に示すように、クラッド母材４の、溝部４ｂが形成された一方の端部４ｃａに、クラッド母材４と略同軸で円筒部材５を接続する。接続はたとえば溶着接続によって行うことができる。溶着によって接続を行う場合は、円筒部材５はクラッド母材４と同じガラス材料からなるものであることが好ましい。また、円筒部材５は、外径がクラッド母材４の外径と略等しいものであるが、クラッド母材４の外径よりも大きい外径を有していてもよい。ここで、円筒部材５の内径をＤ２とする。

図５は、ステップＳ１０３の挿入工程を説明する模式図である。この工程では、図５に示すように、クラッド母材４の複数の貫通孔４ａのそれぞれにコア母材６を挿入する。なお、図５では図面の簡略化のために貫通孔４ａ及び挿入されるコア母材６のうちそれぞれ一つのみ示している。コア母材６は、本実施形態１では、マルチコアファイバ２においてコア部２ａとなるコア形成部と、コア形成部の外周に形成され、マルチコアファイバ２においてクラッド部２ｂの一部となるクラッド形成部とを備えるものである。このようなコア母材６は、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作製できるものである。その後、クラッド母材４の端部のうち円筒部材５を接続した一方の端部４ｃａとは反対に位置する他の端部４ｃｂを加熱溶融して封止する。これによりマルチコアファイバ母材１０が作製される。

つぎに、このマルチコアファイバ母材１０からマルチコアファイバ２を線引きする。図６は、線引工程を説明する模式図である。図６に示す線引装置１００は、ヒータ１０１ａを有する線引加熱炉１０１と、吸引機構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とを備える。なお、線引装置１００は、マルチコアファイバ母材１０の回転昇降機構（図示せず）も備えている。吸引機構１０２は、吸引用コネクタ１０２ａと、吸引用コネクタ１０２ａに接続した吸引路１０２ｂと、吸引路１０２ｂに接続した吸引装置１０２ｃとを備える。吸引装置１０２ｃはたとえば真空ポンプで構成される。

以下、マルチコアファイバ２の線引工程をより具体的に説明する。
はじめに、マルチコアファイバ母材１０を線引加熱炉１０１にセットし、マルチコアファイバ母材１０の上端にある円筒部材５に吸引用コネクタ１０２ａを接続する。つぎに、マルチコアファイバ母材１０の下端（端部４ｃｂ側）をヒータ１０１ａにて加熱溶融して、線引きする。これによって、マルチコアファイバ母材１０からマルチコアファイバ２が線引きされる。

線引きの間、マルチコアファイバ母材１０のコア母材とクラッド母材との隙間は減圧状態とされる。減圧は、吸引装置１０２ｃが吸引路１０２ｂ、吸引用コネクタ１０２ａ、円筒部材５を介して、矢印Ｙ１の方向に隙間内の気体を吸引することにより実現される。吸引装置１０２ｃの動作は制御器Ｃによって制御される。

線引きされたマルチコアファイバ２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て、被覆されたマルチコアファイバ１となる。被覆されたマルチコアファイバ１は、その後、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マルチコアファイバ２の外径が所望の値になるようにキャプスタンローラ１０６の回転速度（すなわちマルチコアファイバ２の線引き速度）及び回転昇降機構によるマルチコアファイバ母材１０の昇降速度を制御する。

ここで、本製造方法では、円筒部材５の内径Ｄ２が、クラッド母材４の最外周側に位置する貫通孔４ａａの外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さいので、従来技術のように内径Ｄ２が直径Ｄ１以上の場合と比較して、円筒部材５とクラッド母材４との接合面積が大きい。その結果、円筒部材５とクラッド母材４との接合強度を増加させることができる。したがって、クラッド母材４を大型化できる。

さらに、本製造方法では、クラッド母材４には、複数の貫通孔４ａのうち上面視で円筒部材５と少なくとも一部が重なる貫通孔４ａａと、円筒部材５の内部と、を連通させるための連通構造を構成する凹部としての溝部４ｂが、クラッド母材４の端部４ｃａに形成されている。その結果、クラッド母材４と各コア母材６との隙間を効率的に減圧させることができる。
ここで、上面視とは、クラッド母材４を、その中心軸に沿って、円筒部材５を接続する端部側から視ることを意味する。

以下、具体的に説明する。図７は、挿入工程後のマルチコアファイバ母材１０の構成を示す模式図である。図７（ａ）は端部４ｃａ側からみた上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線一部断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線一部断面図である。図７（ａ）において、符号４ｂａは溝部４ｂの外径を規定する内壁、符号４ｂｂは溝部４ｂの内径を規定する内壁を示している。したがって、溝部４ｂの幅ｗ１は、（溝部４ｂの外径−溝部４ｂの内径）／２、すなわち内壁４ｂａと内壁４ｂｂとの距離となる。また、溝部４ｂは、最外周側に位置する貫通孔４ａａと一部が重なり、貫通孔４ａａよりも少し内周側に位置する貫通孔４ａｂと完全に重なり、貫通孔４ａｂよりもさらに内周側に位置する貫通孔４ａｃとは重ならないように形成されている。また、符号５ａは円筒部材５の内壁を示している。本実施形態１では、溝部４ｂの内壁４ｂａと円筒部材の内壁５ａが図７（ｃ）において一致しており、溝部４ｂの外径と円筒部材５の内径Ｄ２とが同じである。また、図７（ｂ）に示すように、貫通孔４ａを含め、複数の貫通孔４ａの直径はそれぞれｄである。また、図７（ｃ）では貫通孔４ａの外接円Ｃ１の位置も示してある。

図７（ａ）、（ｃ）に示すように、円筒部材５の内径Ｄ２は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。したがって、内径Ｄ２と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ２）／２の幅である幅Ｗ１の環状領域から、貫通孔４ａａと重なる部分を除いた領域（図７（ａ）において斜線を付した領域）の面積だけ、円筒部材５とクラッド母材４との接合面積が増加し、接合強度も増加する。

しかし、内径Ｄ２が直径Ｄ１よりも小さい場合、図７（ｂ）に示すように、貫通孔４ａａの一部が円筒部材５によって塞がれてしまう。これに対して、本実施形態１では、クラッド母材４には、貫通孔４ａａと円筒部材５の内部とを連通させる溝部４ｂが形成されている。また、貫通孔４ａａは溝部４ｂを介して、円筒部材５で塞がれていない貫通孔４ａｂとも連通している。その結果、溝部４ｂや貫通孔４ａｂを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４と各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。また、その他の貫通孔４ａｂ、４ａｃは、円筒部材５で塞がれることなくクラッド母材４と各コア母材６との隙間が効率的に減圧される。このようにして、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

なお、溝部４ｂについては、その外径が外接円Ｃ１の直径Ｄ１より小さく、かつその内径が円筒部材５の内径Ｄ２より小さいと、接合面積及び接合強度の増加と、効率的な減圧とを両立できるので好ましい。

（変形例１）
つぎに、上記実施形態１に係る製造方法の変形例１〜６について説明する。まず、変形例１に係る製造方法について説明する。実施形態１の製造方法と変形例１に係る製造方法とでは、準備工程において準備するクラッド母材の構成が異なり、それ以外の接続工程、挿入工程、封止工程及び線引工程は同じである。

図８は、変形例１における挿入工程後のマルチコアファイバ母材１０Ａの構成を示す模式図である。図８（ａ）は端部４ｃａ側からみた上面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線一部断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＤ−Ｄ線一部断面図である。図８に示すように、変形例１に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ａでは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４の溝部４ｂと比較して、連通構造を構成する凹部としての環状の溝部である溝部４Ａｂの外径及び内径が大きく形成されている。具体的には、溝部４Ａｂの外径は、円筒部材５の内径Ｄ２よりも大きい。ただし、（溝部４Ａｂの外径−溝部４Ａｂの内径）／２、すなわち溝部４Ａｂの内壁４Ａｂａと内壁４Ａｂｂとの距離である溝部４Ａｂの幅は、溝部４ｂと同じｗ１である。

本変形例１においても、図８（ａ）、（ｃ）に示すように、円筒部材５の内径Ｄ２は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。したがって、内径Ｄ２と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−溝部４Ａｂの外径）／２の幅である幅Ｗ２の環状領域から、貫通孔４ａａと重なる部分を除いた領域（図８（ａ）において斜線を付した領域）の面積だけ、円筒部材５とクラッド母材４Ａとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。したがって、クラッド母材４Ａを大型化できる。

また、クラッド母材４Ａには、貫通孔４ａａと円筒部材５の内部とを連通させる溝部４Ａｂが形成されている。貫通孔４ａａは溝部４Ａｂを介して、円筒部材５で塞がれていない貫通孔４ａｂとも連通している。その結果、溝部４Ａｂや貫通孔４ａｂを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４Ａと各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。また、実施形態１の場合と同様に、その他の貫通孔４ａｂ、４ａｃについても隙間が効率的に減圧される。このようにして、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

（変形例２）
実施形態１の製造方法と変形例２に係る製造方法とでは、準備工程において準備するクラッド母材の構成が異なり、それ以外の接続工程、挿入工程、封止工程及び線引工程は同じである。

図９は、変形例２における挿入工程後のマルチコアファイバ母材１０Ｂの構成を示す模式図である。図９（ａ）は端部４ｃａ側からみた上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ−Ｅ線一部断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のＦ−Ｆ線一部断面図である。図９に示すように、変形例２に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ｂでは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４の溝部４ｂと比較して、連通構造を構成する凹部としての環状の溝部である溝部４Ｂｂの外径が小さく、かつ内径が大きく形成されている。具体的には、溝部４Ｂｂの外径は、円筒部材５の内径Ｄ２よりも小さい。さらには、図９（ａ）に示すように溝部４Ｂｂの内壁４Ｂｂａ、４Ｂｂｂ間の距離である幅ｗ２が、貫通孔４ａａの直径ｄよりも小さくなっている（図９（ｂ）も参照）。

本変形例２においても、図９（ａ）、（ｃ）に示すように、円筒部材５の内径Ｄ２は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。したがって、内径Ｄ２と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ２）／２の幅である幅Ｗ３の環状領域から、貫通孔４ａａと重なる部分を除いた領域（図９（ａ）において斜線を付した領域）の面積だけ、円筒部材５とクラッド母材４Ｂとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。したがって、クラッド母材４Ｂを大型化できる。

また、クラッド母材４Ｂには、貫通孔４ａａと円筒部材５の内部とを連通させる溝部４Ｂｂが形成されている。また、貫通孔４ａａは溝部４Ｂｂを介して、円筒部材５で塞がれていない貫通孔４ａｂとも連通している。その結果、溝部４Ｂｂや貫通孔４ａｂを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４Ｂと各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。また、実施形態１の場合と同様に、その他の貫通孔４ａｂ、４ａｃについても隙間が効率的に吸引される。このようにして、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

（変形例３）
実施形態１の製造方法と変形例３に係る製造方法とでは、準備工程において準備するクラッド母材の構成が異なり、それ以外の接続工程、挿入工程、封止工程及び線引工程は同じである。

図１０は、変形例３における挿入工程後のマルチコアファイバ母材１０Ｃの構成を示す模式図である。図１０（ａ）は端部４ｃａ側からみた上面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＧ−Ｇ線一部断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＨ−Ｈ線一部断面図である。図１０に示すように、変形例３に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ｃでは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４と比較して、端部４ｃａにおいて溝部４ｂの代わりに凹部４Ｃｂが形成されている。凹部４Ｃｂは、連通構造を構成する凹部であって、上面視で円状であり、直径が深さ方向にわたって略一定の凹部である。凹部４Ｃｂの直径は本変形例３では円筒部材５の内径Ｄ２と同じであるが、凹部４Ｃｂの直径は外接円Ｃ１の直径Ｄ１より小さく、貫通孔４ａａと連通できる程度の直径であることが好ましい。なお、凹部４Ｃｂは端部４ｃａに対する機械的加工等で形成することができる。

本変形例３においても、図１０（ａ）、（ｃ）に示すように、円筒部材５の内径Ｄ２は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。したがって、内径Ｄ２と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ２）／２の幅である幅Ｗ４の環状領域から、貫通孔４ａａと重なる部分を除いた領域（図１０（ａ）において斜線を付した領域）の面積だけ、円筒部材５とクラッド母材４Ｃとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。したがって、クラッド母材４Ｃを大型化できる。

また、クラッド母材４Ｃには、貫通孔４ａａと円筒部材５の内部とを連通させる凹部４Ｃｂが形成されている。また、貫通孔４ａａは凹部４Ｃｂを介して、円筒部材５で塞がれていない貫通孔４ａｂ、４ａｃとも連通している。その結果、凹部４Ｃｂや貫通孔４ａｂ、４ａｃを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４Ｃと各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。また、実施形態１の場合と同様に、その他の貫通孔４ａｂ、４ａｃについても隙間が効率的に吸引される。このようにして、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

（変形例４）
実施形態１の製造方法と変形例４に係る製造方法とでは、準備工程において準備するクラッド母材の構成及び円筒部材の構成が異なり、それ以外の接続工程、挿入工程、封止工程及び線引工程は同じである。

図１１は、変形例４における挿入工程後のマルチコアファイバ母材１０Ｄの構成を示す模式図である。図１１（ａ）は端部４ｃａ側からみた上面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＩ−Ｉ線一部断面図である。図１１に示すように、変形例４に係る製造方法において準備する円筒部材５Ｄは、内径Ｄ３が円筒部材５の内径Ｄ２より小さい点で異なるが、外径及び構成材料は円筒部材５と同じものである。変形例４に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ｄでは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４と比較して、端部４ｃａにおいて溝部４ｂの代わりに、連通構造を構成する凹部としての溝部である複数の連通溝部４Ｄｂが形成されている。

連通溝部４Ｄｂは、貫通孔４ａのうち、上面視で円筒部材５Ｄと少なくとも一部が重なる貫通孔と、上面視で円筒部材５Ｄと重ならない貫通孔と、を連通する溝である。具体的には、連通溝部４Ｄｂは、図１１（ａ）に示すように、円筒部材５Ｄと完全に重なる貫通孔４ａａと、円筒部材５Ｄと重ならない貫通孔４ａｃと、を連通する溝、又は、円筒部材５Ｄと一部が重なる貫通孔４ａｂと、円筒部材５Ｄと重ならない貫通孔４ａｃと、を連通する溝である。なお、連通溝部４Ｄｂは端部４ｃａに対する機械的加工等で形成することができる。

本変形例４においても、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒部材５Ｄの内径Ｄ３は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。したがって、内径Ｄ３と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ３）／２の幅である幅Ｗ５の環状領域から、貫通孔４ａａ、４ａｂと重なる部分を除いた領域（図１１（ａ）において斜線を付した領域）の面積だけ、円筒部材５Ｄとクラッド母材４Ｄとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。したがって、クラッド母材４Ｄを大型化できる。

また、クラッド母材４Ｄに形成された連通溝部４Ｄｂは、円筒部材５Ｄによって完全に塞がれる貫通孔４ａａと貫通孔４ａｃとを連通している、又は、円筒部材５Ｄによって一部が塞がれる貫通孔４ａｂと貫通孔４ａｃとを連通している。その結果、図１１（ｂ）に貫通孔４ａａに関して示すように、矢印Ｙ２のように、連通溝部４Ｄｂ及び貫通孔４ａｃを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４Ｄと各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。同様にして、連通溝部４Ｄｂ及び貫通孔４ａｃを介して、貫通孔４ａｂにおけるクラッド母材４Ｄと各コア母材６との隙間も効率的に吸引され、減圧される。また、実施形態１の場合と同様に、貫通孔４ａｃについても隙間が効率的に吸引される。このようにして、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

（変形例５、６）
実施形態１の製造方法と変形例５、６に係る製造方法とでは、準備工程において準備するクラッド母材の構成及び円筒部材の構成が異なり、それ以外の接続工程、挿入工程、封止工程及び線引工程は同じである。

図１２は、変形例５、６における挿入工程後のマルチコアファイバ母材の構成を示す模式図である。図１２（ａ）は変形例５のマルチコアファイバ母材１０Ｅについて、図１２（ｂ）は変形例６のマルチコアファイバ母材１０Ｆについて、クラッド母材４の中心軸と貫通孔４ａａの中心軸とを通る面における断面図を示す。変形例５、６は、クラッド母材の一方の端部側に連通部が設けられており、連通構造がその連通部により形成されている点で共通している。

はじめに、変形例５について説明する。図１２（ａ）に示すように、変形例５に係る製造方法において準備する円筒部材５Ｅは、内径Ｄ４が円筒部材５の内径Ｄ２より小さく、外径が円筒部材５の外径よりも大きい点で異なるが、構成材料は円筒部材５と同じものである。変形例５に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ｅは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４の一方の端部４ｃａ側に、外径が円柱状の連通部４Ｅｄを設けたものである。連通部４Ｅｄは、たとえばクラッド母材４と同一のガラス材料からなるガラス体を機械加工して作製したものをクラッド母材４に溶着接続することで設けることができる。また、円筒部材５Ｅはクラッド母材４Ｅの一方の端部である端部４Ｅｃａに接続される。ここで、連通部４Ｅｄの外径はクラッド母材４の外径よりも大きい。また円筒部材５Ｅの外径は連通部４Ｅｄの外径と同じである。

連通部４Ｅｄにおいては、連通構造は、開口部４Ｅｄａと複数の連通孔４Ｅｄｂとにより構成されている。開口部４Ｅｄａは、円筒部材５Ｅの内部に対して開放されるように設けられている。複数の連通孔４Ｅｄｂは、それぞれの一端が貫通孔４ａａ、図１２（ａ）では不図示の貫通孔４ａｂ、又は貫通孔４ａｃとそれぞれ接続され、それぞれの他端が開口部４Ｅｄａに接続されている。連通孔４Ｅｄｂは、端部４Ｅｃａに近づく程、互いの距離が小さくなる形状とされており、やがて合流して開口部４Ｅｄａに接続している。開口部４Ｅｄａの形状は本変形例５では円形であるが、特に限定はされない。なお、連通部４Ｅｄとクラッド母材４との接合面積は、クラッド母材４の端部４ｃａにおいて貫通孔４ａａ、４ａｂ、４ａｃを除いた部分の面積となる。したがって、連通部４Ｅｄとクラッド母材４との接合面積及び接合強度は十分に大きい。

本変形例５においても、図１２（ａ）に示すように、円筒部材５Ｅの内径Ｄ４は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。さらに、連通部４Ｅｄ及び円筒部材５Ｅの外径はクラッド母材４の外径よりも大きい。したがって、内径Ｄ４と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ４）／２の幅の環状領域の面積と、（連通部４Ｅｄの端部４Ｅｃａにおける外径−クラッド母材４の外径）／２の幅の環状領域の面積とを加算した分だけ、円筒部材５Ｅとクラッド母材４Ｅとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。また、上述したように、連通部４Ｅｄとクラッド母材４との接合面積及び接合強度は十分に大きい。したがって、クラッド母材４Ｅを大型化できる。

また、図１２（ａ）からもわかるように、上面視で円筒部材５Ｅと貫通孔４ａａとは完全に重なるが、貫通孔４ａａと接続された連通孔４Ｅｄｂと開口部４Ｅｄａとを介して、貫通孔４ａａにおけるクラッド母材４Ｅと各コア母材６との隙間が効率的に吸引され、減圧される。また、その他の貫通孔４ａｂ、４ａｃについても連通孔４Ｅｄｂと開口部４Ｅｄａとを介して隙間が効率的に吸引される。このような構成により、いずれの貫通孔も塞がれず、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

なお、本変形例５では、複数の連通孔４Ｅｄｂが合流して１つの開口部４Ｅｄａに接続しているが、複数の連通孔４Ｅｄｂが合流せずに、円筒部材５Ｅの内部に対して開放されるように各連通孔４Ｅｄｂに対して個別に設けられた開口部に接続していてもよい。さらには、開口部４Ｅｄａ及び連通孔４Ｅｄｂは、各貫通孔４ａｂ、４ａｃが円筒部材５Ｅの内部に対して、円筒部材５Ｅで塞がれない状態で開放されるように構成されていれば、その形状は特に限定はされない。

つぎに、変形例６について説明する。図１２（ｂ）に示すように、変形例６に係る製造方法において準備する円筒部材５Ｆは、内径Ｄ５が円筒部材５の内径Ｄ２より小さく、外径が円筒部材５の外径よりも大きい点で異なるが、構成材料は円筒部材５と同じものである。変形例６に係る製造方法において準備するクラッド母材４Ｆは、実施形態１に係る製造方法におけるクラッド母材４の一方の端部側に、外径が円柱状の連通部４Ｆｄを設けたものである。連通部４Ｆｄは、たとえばクラッド母材４と同一のガラス材料からなるガラス体を機械加工して作製したものをクラッド母材４に溶着接続することで設けることができる。また、円筒部材５Ｆはクラッド母材４Ｆの一方の端部である端部４Ｆｃａに接続される。ここで、連通部４Ｆｄの外径はクラッド母材４の外径よりも大きい。また円筒部材５Ｆの外径は連通部４Ｆｄの外径と同じである。

連通部４Ｆｄにおいては、連通構造は、開口部４Ｆｄａと連通空間４Ｆｄｂとにより構成されている。開口部４Ｆｄａは、円筒部材５Ｆの内部に対して開放されるように設けられている。連通空間４Ｆｄｂは、貫通孔４ａａ、図１２（ｂ）では不図示の貫通孔４ａｂ、及び貫通孔４ａｃと開口部４Ｆｄａとを一括して連通するように構成されている。開口部４Ｆｄａの形状は本変形例６では円形であるが、特に限定はされない。また、連通空間４Ｆｄｂの形状は本変形例６では円柱形状であるが、特に限定はされない。連通空間４Ｆｄｂの直径は、連通部４Ｆｄによって最外周側の貫通孔４ａａが塞がれないように、外接円Ｃ１の直径Ｄ１と同じ程度であることが好ましい。なお、連通部４Ｆｄとクラッド母材４との接合面積は、クラッド母材４の端部４ｃａにおいて貫通孔４ａａ、４ａｂ、４ａｃを除いた部分の面積となる。したがって、連通部４Ｆｄとクラッド母材４との接合面積及び接合強度は十分に大きい。

本変形例６においても、図１２（ｂ）に示すように、円筒部材５Ｆの内径Ｄ５は、外接円Ｃ１の直径Ｄ１よりも小さい。さらに、連通部４Ｆｄ及び円筒部材５Ｆの外径はクラッド母材４の外径よりも大きい。したがって、内径Ｄ５と直径Ｄ１とが等しい場合と比較して、（直径Ｄ１−内径Ｄ５）／２の幅の環状領域の面積と、（連通部４Ｆｄの端部４Ｆｃａにおける外径−クラッド母材４の外径）／２の幅の環状領域の面積とを加算した分だけ、円筒部材５Ｆとクラッド母材４Ｆとの接合面積が増加し、接合強度も増加する。また、上述したように、連通部４Ｆｄとクラッド母材４との接合面積及び接合強度は十分に大きい。したがって、クラッド母材４Ｆを大型化できる。

また、図１２（ｂ）からもわかるように、上面視で円筒部材５Ｆと貫通孔４ａａとは完全に重なるが、連通空間４Ｆｄｂと開口部４Ｆｄａとを介して貫通孔４ａａ、４ａｂ、４ａｃにおけるクラッド母材４Ｆと各コア母材６との隙間が一括して効率的に吸引され、減圧される。このような構成により、いずれの貫通孔も塞がれず、全ての隙間が効率的に減圧されるので、線引き後にマルチコアファイバ１内に気泡が存在する等の不具合を抑制又は防止できる。さらに、隙間が効率的に減圧されることにより、線引き時の母材破損、変形等抑制又は防止にも寄与する。

なお、上記実施形態及びその変形例における溝の内外径、凹部の直径、及び円筒部材の内径、連通部における開口部、連通孔及び連通空間の形状、サイズは、クラッド母材の重量及び貫通孔の直径、数、及び配列等を考慮して、円筒部材とクラッド母材との間で所望の接合強度が得られ、かつ隙間に対する吸引、減圧が所望の効率で実現できるように適宜設定すればよい。吸引、減圧の効率は、たとえば、図６における吸引装置１０２ｃの動作開始時刻から吸引路１０２ｂ内が所望の気圧まで減圧される時刻までの時間を指標とすることができる。

また、上記実施形態及びその変形例では、コア部が正方格子状に配列しているが、本発明はコア部の配列にかかわらず適用できる。たとえば、本発明は、コア部が円状、同心円状、三角格子状などの規則的な配列、又は不規則な配列をしているマルチコアファイバ母材又はマルチコアファイバを製造する際にも適用できる。また、上記実施形態及びその変形例では、コア部の数は２１個であるが、本発明はコア部の数にかかわらず適用できる。たとえば、本発明は、コア部の数が４、５、６、７、８、９、１２、１６、１９、２４、２５・・・等公知のマルチコアファイバ母材又はマルチコアファイバを製造する際にも適用できる（当然、例示したコア部の数に限定されるものではない。）。

また、上記実施形態及びその変形例により本発明が限定されるものではない。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。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 被覆されたマルチコアファイバ
２ マルチコアファイバ
２ａ、２ａａ、２ａｂ、２ａｃ コア部
２ｂ クラッド部
３ 被覆
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ クラッド母材
４ｂ、４Ａｂ、４Ｂｂ 溝部
４ｂａ、４ｂｂ、４Ａｂａ、４Ａｂｂ、４Ｂｂａ、４Ｂｂｂ、５ａ 内壁
４Ｃｂ 凹部
４Ｄｂ 連通溝部
４Ｅｄ、４Ｆｄ 連通部
４ｃａ、４ｃｂ、４Ｅｃａ、４Ｆｃａ 端部
４Ｅｄａ、４Ｆｄａ 開口部
４Ｅｄｂ 連通孔
４Ｆｄｂ 連通空間
４ａ、４ａａ、４ａｂ、４ａｃ 貫通孔
４´ ガラス材
５、５Ｄ、５Ｅ、５Ｆ 円筒部材
６ コア母材
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ マルチコアファイバ母材
１００ 線引装置
１０１ 線引加熱炉
１０１ａ ヒータ
１０２ 吸引機構
１０２ａ 吸引用コネクタ
１０２ｂ 吸引路
１０２ｃ 吸引装置
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
Ｃ 制御器
Ｃ１ 外接円
Ｙ１、Ｙ２ 矢印

Claims (10)

1. 円柱状のガラス母材に、該ガラス母材の長手方向に延びる複数の貫通孔が形成されたクラッド母材を準備する準備工程と、
   前記クラッド母材の一方の端部に、該クラッド母材と同軸で円筒部材を接続する接続工程と、
   前記クラッド母材の複数の貫通孔のそれぞれにコア母材を挿入する挿入工程と、
   を含むマルチコアファイバ母材の製造方法であって、
   前記円筒部材の内径は、前記クラッド母材に形成された前記複数の貫通孔のうち最外周側に位置する貫通孔の外接円の直径よりも小さく、
   前記準備工程において、前記クラッド母材には、前記複数の貫通孔のうち上面視で前記円筒部材と少なくとも一部が重なる貫通孔と、前記円筒部材の内部と、を連通させるための連通構造が形成されている
   ことを特徴とするマルチコアファイバ母材の製造方法。
2. 前記連通構造は、前記クラッド母材の前記一方の端部に形成された凹部により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
3. 前記凹部は、環状の溝部であることを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
4. 前記凹部は、円状の凹部であることを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
5. 前記凹部は、上面視で前記円筒部材と少なくとも一部が重なる貫通孔と、上面視で前記円筒部材と重ならない貫通孔と、を連通する連通溝部により構成されていることを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
6. 前記連通構造は、前記クラッド母材の前記一方の端部側に設けられた連通部により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
7. 前記連通構造は、前記連通部において、前記円筒部材の内部に対して開放されるように設けられた開口部と、それぞれの一端が前記貫通孔のそれぞれと接続され、それぞれの他端が前記開口部に接続された複数の連通孔とにより構成されていることを特徴とする請求項６に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
8. 前記連通構造は、前記連通部において、前記円筒部材の内部に対して開放されるように設けられた開口部と、前記複数の貫通孔と前記開口部とを一括して連通する連通空間と、により構成されていることを特徴とする請求項６に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
9. 前記連通部の外径が前記クラッド母材の外径より大きいことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
10. 請求項１〜９のいずれか一つに記載の製造方法により製造されたマルチコアファイバ母材の前記貫通孔と前記クラッド母材との隙間を、前記円筒部材を介して減圧しながら、前記マルチコアファイバ母材の前記一方の端部とは反対に位置する他の端部を加熱溶融し、前記他の端部から、長手方向の軸に沿って延びる複数のコア部を有するマルチコアファイバを線引きすることを特徴とするマルチコアファイバの製造方法。

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