JP2022139016A - マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 - Google Patents
マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022139016A JP2022139016A JP2021039215A JP2021039215A JP2022139016A JP 2022139016 A JP2022139016 A JP 2022139016A JP 2021039215 A JP2021039215 A JP 2021039215A JP 2021039215 A JP2021039215 A JP 2021039215A JP 2022139016 A JP2022139016 A JP 2022139016A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- region
- clad
- fiber
- clad portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 138
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 21
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000002585 base Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01211—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube
- C03B37/01222—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments by inserting one or more rods or tubes into a tube for making preforms of multiple core optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
- C03B37/01225—Means for changing or stabilising the shape, e.g. diameter, of tubes or rods in general, e.g. collapsing
- C03B37/01228—Removal of preform material
- C03B37/01234—Removal of preform material to form longitudinal grooves, e.g. by chamfering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
- C03B37/027—Fibres composed of different sorts of glass, e.g. glass optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02057—Optical fibres with cladding with or without a coating comprising gratings
- G02B6/02061—Grating external to the fibre and in contact with the fibre, e.g. evanescently coupled, gratings applied to the fibre end
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/10—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
- C03B2201/12—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant doped with fluorine
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/30—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
- C03B2201/50—Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with alkali metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2203/00—Fibre product details, e.g. structure, shape
- C03B2203/10—Internal structure or shape details
- C03B2203/22—Radial profile of refractive index, composition or softening point
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
【課題】破断強度が高いマルチコアファイバおよびその製造方法、ならびにマルチコアファイバ母材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】マルチコアファイバ１０は、ガラスからなる複数のコア部１と、ガラスからなり複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部２と、を備え、クラッド部は、コア部のうちクラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下である。領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含むものでもよい。
【選択図】図１
【解決手段】マルチコアファイバ１０は、ガラスからなる複数のコア部１と、ガラスからなり複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部２と、を備え、クラッド部は、コア部のうちクラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下である。領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含むものでもよい。
【選択図】図１
Description
本発明は、マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法に関する。
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を製造する方法として、穿孔法が知られている（特許文献１）。穿孔法では、まず、クラッド部の一部となる円柱状のガラスロッドにドリルを用いて複数の空孔を穿設し、クラッド母材とする。つぎに、これら複数の空孔のそれぞれにコア部を含むコア母材を挿入し、マルチコアファイバ母材を形成する。マルチコアファイバは、マルチコアファイバ母材からマルチコアファイバを線引きすることで製造することができる。
マルチコアファイバの実用上の課題として、破断強度が、たとえばＩＴＵ（国際通信連合）－Ｔ Ｇ．６５２で定義されるシングルコアのシングルモード光ファイバ（以下、標準ＳＭＦと記載する場合がある）と比較して低い場合があるという課題がある。特に、穿孔法を用いて製造されたマルチコアファイバは、破断強度が比較的低い場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、破断強度が高いマルチコアファイバおよびその製造方法、ならびにマルチコアファイバ母材およびその製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、ガラスからなる複数のコア部と、ガラスからなり前記複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部と、を備え、前記クラッド部は、前記コア部のうちクラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下であるマルチコアファイバである。
前記領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含むものでもよい。
前記領域よりも中心側には、前記領域における引張応力の最大値よりも引張応力の最大値が大きい領域を有するものでもよい。
前記複数のコア部は、前記マルチコアファイバの中心軸の周りに同心状に配置されるものでもよい。
本発明の一態様は、ガラスからなる複数のコア部と、ガラスからなり前記複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部と、を備え、前記クラッド部は、前記コア部のうちクラッドの外周に最も近いコア部よりも外周側に低軟化点領域を有し、前記低軟化点領域の軟化点は、該低軟化点領域よりも中心側の領域の軟化点よりも低いマルチコアファイバ母材である。
前記低軟化点領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含むものでもよい。
前記クラッド部は、第１クラッド部と、第２クラッド部と、第３クラッド部とを備え、前記第１クラッド部は、前記コア部の外周を取り囲む円筒形状であり、前記コア部とともにコア母材を構成し、前記第２クラッド部は、前記低軟化点領域を構成する円筒状であり、前記第３クラッド部は、複数の前記コア母材が収容される溝が長手方向に沿って側面に設けられた柱状であるものでもよい。
前記第３クラッド部は、各前記コア母材を支持して移動を規制するように構成されるものでもよい。
前記第３クラッド部の溝は、該溝の底面と、前記コア母材の外周面の略半分の領域とが内接する形状を有するものでもよい。
本発明の一態様は、前記マルチコアファイバ母材を加熱溶融してマルチコアファイバを線引するマルチコアファイバの製造方法である。
本発明の一態様は、コア部と該コア部の外周を取り囲む第１クラッド部とを備えた複数のコア母材のそれぞれを、複数の溝が長手方向に沿って表面に設けられた柱状の第２クラッド部の各溝に収容するステップと、前記第２クラッド部を前記複数のコア母材とともに円筒形状の第３クラッド部に挿入するステップと、を備え、前記第３クラッド部の軟化点は、前記コア母材および前記第２クラッド部の軟化点よりも低いマルチコアファイバ母材の製造方法である。
本発明によれば、破断強度が高いマルチコアファイバを実現することができる。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、本明細書においては、特に定義しない用語については、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。
（実施形態１）
［マルチコアファイバの構造］
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的な断面図であって、長手方向に垂直な面での断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコア部としての４つのコア部１と、各コア部１の外周を取り囲むクラッド部２とを備える。各コア部１とクラッド部２とは、いずれも石英系ガラスからなる。
［マルチコアファイバの構造］
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバの模式的な断面図であって、長手方向に垂直な面での断面図である。マルチコアファイバ１０は、複数のコア部としての４つのコア部１と、各コア部１の外周を取り囲むクラッド部２とを備える。各コア部１とクラッド部２とは、いずれも石英系ガラスからなる。
４つのコア部１は、マルチコアファイバ１０の中心軸Ｘ１を中心とする円Ｃ上に配置されている。クラッド部２は、各コア部１の最大屈折率よりも低い屈折率を有する。
クラッド部２は、４つの第１領域２ａ、第２領域２ｂ、および第３領域２ｃを有する。各第１領域２ａは、各コア部１の外周を取り囲む、断面が円環状の領域である。第２領域２ｂは、全てのコア部１の外周側に位置する断面が円環状の領域である。第２領域２ｂの外縁はクラッド部２の外縁と一致する。第１領域２ａは、第２領域２ｂに内接する。第３領域２ｃは、第１領域２ａ、第２領域２ｂ以外の領域である。
各コア部１は、たとえばゲルマニウムなどの屈折率を高くするドーパントを含む石英系ガラスからなる。クラッド部２の各第１領域２ａおよび第３領域２ｃは、たとえば純石英ガラスからなる。純石英ガラスとは、屈折率を変化させるドーパントを実質的に含まず、波長１５５０ｎｍにおける屈折率が約１．４４４である、きわめて高純度の石英ガラスである。
第２領域２ｂは、たとえばハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含む。ハロゲンは、フッ素、塩素、または臭素などである。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、またはカリウムなどである。
ここで、クラッド部２は、クラッド部２の外周に最も近いコア部１よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下である。マルチコアファイバ１０では、４つのコア部１はクラッド部２の外周から同じ距離なので、外周に最も近いコア部１には、全てのコア部１が該当すし、第２領域２ｂ、第１領域２ａの一部、および第３領域２ｃの一部が、引張応力が２０ＭＰａ以下の領域に相当する。
本発明者らは、鋭意検討の結果、クラッド部２がこのような２０ＭＰａ以下の応力の領域を有する場合、そのマルチコアファイバ１０の破断強度は比較的高くなることを見出した。
たとえば、図２は、比較形態に係るマルチコアファイバの模式的な断面図である。このマルチコアファイバ１０Ａは、クラッド部２Ａが、第２領域２ｂが存在せずに第３領域２ｄがクラッド部２Ａの外縁まで広がっている点以外は、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０と同じ構成である。
図３は、マルチコアファイバ１０および１０Ａの、径方向における応力分布を示す図である。曲線Ｌ１がマルチコアファイバ１０の応力分布を示し、曲線Ｌ２がマルチコアファイバ１０Ａの応力分布を示している。図３では、応力が引張応力の場合は正の値、応力が圧縮応力の場合は負の値で示している。
図３に示すように、マルチコアファイバ１０Ａのクラッド部２Ａでは、コア部１よりも外周側に、引張応力が２０ＭＰａを超えるような大きさとなっている領域が存在する。これに対して、マルチコアファイバ１０のクラッド部２では、コア部１よりも外周側で、引張応力が２０ＭＰａを超えるような領域は存在せず、２０ＭＰａ以下となっている。
マルチコアファイバ１０Ａのクラッド部２Ａでは、コア部１よりも外周側で引張応力が２０ＭＰａを超えているので、クラッド部２Ａの外縁から亀裂が生じやすくなり、破断強度が低くなる。これに対して、マルチコアファイバ１０のクラッド部２では、コア部１よりも外周側で引張応力が２０ＭＰａ以下であるので、クラッド部２の外縁からの亀裂が生じにくくなり、破断強度が高くなる。
なお、マルチコアファイバ１０では、マルチコアファイバ１０Ａと比較して、コア部１の位置では比較的大きな圧縮応力が発生しており、クラッド部２の中心部の位置ではマルチコアファイバ１０Ａのクラッド部２Ａの中心部の位置よりも引張応力が高くなっている点でも異なっている。クラッド部２の中心部の領域は、コア部１よりも中心側でコア部１よりも外周側の領域における引張応力の最大値よりも引張応力の最大値が大きい領域の一例である。
［製造方法］
マルチコアファイバ１０の製造方法の一例について、図４～６を参照して説明する。
まず、図４に示すように、円柱状のガラスロッド１１０を準備する。ガラスロッド１１０は、マルチコアファイバ１０のクラッド部２の第３領域２ｃとなる部分であり、第３領域２ｃと同じガラス材料からなる。そして、このガラスロッド１１０の側面に、長手方向に沿って４本の溝１２１を切削などによって形成し、柱状の第３クラッド部１２０を作製する。各溝１２１は、第３クラッド部１２０の側面から途中の深さまでは略等幅であり、それより中心側では丸底の底面となっている。
マルチコアファイバ１０の製造方法の一例について、図４～６を参照して説明する。
まず、図４に示すように、円柱状のガラスロッド１１０を準備する。ガラスロッド１１０は、マルチコアファイバ１０のクラッド部２の第３領域２ｃとなる部分であり、第３領域２ｃと同じガラス材料からなる。そして、このガラスロッド１１０の側面に、長手方向に沿って４本の溝１２１を切削などによって形成し、柱状の第３クラッド部１２０を作製する。各溝１２１は、第３クラッド部１２０の側面から途中の深さまでは略等幅であり、それより中心側では丸底の底面となっている。
ただし、第３クラッド部１２０は、円柱状のガラスロッド１１０を加工して準備するのに限られず、成型によって準備してもよい。
つづいて、図５に示すように、第３クラッド部１２０を、円筒状の第２クラッド部１３０の中空部に挿入するステップを行う。第２クラッド部１３０は、マルチコアファイバ１０のクラッド部２の第２領域２ｂとなる部分であり、第２領域２ｂと同じガラス材料からなる。
つづいて、図６に示すように、第３クラッド部１２０の各溝１２１に、コア母材１４０を収容するステップを行う。コア母材１４０は、コア部１４１とコア部の外周を取り囲む円筒形状の第１クラッド部１４２とで構成されている。コア部１４１は、マルチコアファイバ１０のコア部１となる部分であり、コア部１と同じガラス材料からなる。第１クラッド部１４２は、マルチコアファイバ１０のクラッド部２の第１領域２ａとなる部分であり、第１領域２ａと同じガラス材料からなる。これにより、マルチコアファイバ母材１００が製造される。
なお、４つのコア部１は、第３クラッド部１２０の中心軸かつ第２クラッド部１３０の中心軸である中心軸Ｘ２から等距離になるように配置される。第３クラッド部１２０の各溝１２１は、４つのコア部１が中心軸Ｘ２から等距離になるように、コア母材１４０を位置決めする形状とされている。
このマルチコアファイバ母材１００を加熱溶融してマルチコアファイバを線引きすることによって、マルチコアファイバ１０を製造することができる。なお、線引きの前にコア母材１４０と第３クラッド部１２０と第２クラッド部１３０とを一体化するためにマルチコアファイバ母材１００を加熱してもよい。
マルチコアファイバ母材１００について、図６を参照してより具体的に説明する。マルチコアファイバ母材１００は、複数である４つのコア部１４１と、４つのコア部１４１の外周を取り囲むクラッド部１５０とを備える。クラッド部１５０は、第１クラッド部１４２と、第２クラッド部１３０と、第３クラッド部１２０とを備えている。
第２クラッド部１３０は、クラッド部１５０においてコア部１４１よりも外周側に位置する低軟化点領域を構成する。この低軟化点領域の軟化点は、該低軟化点領域よりも中心側の領域の軟化点よりも低い。具体的には、第２クラッド部１３０の軟化点は、第２クラッド部１３０よりも中心側（中心軸Ｘ２側）にある領域であるコア部１４１、第１クラッド部１４２、および第３クラッド部１２０の軟化点よりも低い。このような軟化点の関係は、以下のようにして実現することができる。すなわち、第１クラッド部１４２および第３クラッド部１２０を純石英ガラスで構成し、コア部１４１よりも軟化点が低くなるように石英ガラス系の第２クラッド部１３０におけるハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素の添加量を調整する。
第２クラッド部１３０の軟化点が、コア部１４１、第１クラッド部１４２、および第３クラッド部１２０の軟化点よりも低いことによって、マルチコアファイバ母材１００を加熱溶融して線引きする際に、第３クラッド部１２０の流動性はその内側よりも低くなる。その結果、線引きされたマルチコアファイバ１０の外周側には引張応力が２０ＭＰａ以下の領域が形成されると考えられる。
ここで、穿孔法を用いてマルチコアファイバ母材を作製する場合、コア母材とクラッド母材の空孔との間に挿入のためのクリアランスが必要である。そのため、空孔の内径はコア母材の外径よりも大きく形成される。このようにクリアランスが有る結果、加熱溶融の線引き時に空孔内でコア母材が中心に向かって移動する場合があるので、４つのコア部の相対的な位置関係が設計からずれる場合がある。
これに対して、第３クラッド部１２０の各溝１２１は、各溝１２１の底面１２１ａと、各コア母材１４０の外周面の略半分の領域とが内接する形状を有している。すなわち、各溝１２１の底面１２１ａは、各コア母材１４０の外周面の形状に沿った丸底形状である。これによって、各コア母材１４０は、第３クラッド部１２０で支持されて径方向中心向きおよび周方向への移動が規制される。したがって、加熱溶融の線引き時に溝１２１内でコア母材１４０を中心に向かって移動させる力が働いたとしても、相対位置の変化が規制される。その結果、４つのコア部１４１の相対的な位置関係が維持されるので、マルチコアファイバ１０における４つのコア部１の相対的な位置関係を設計に対して高精度に維持することができる。
また、穿孔法以外でマルチコアファイバ母材を作製する方法の一つであるスタック法では、コア母材はコア母材同士やガラスロッドからの拘束を受けて位置決めがされるため、コア母材が位置ずれし易く比較的コア部の位置関係の精度が低くなる傾向にある。さらには、スタック法では、コア部は格子点に配置される必要があるので、コア部の位置の設計にも制約がある。したがって本例の製造方法は穿孔法やスタック法に対してコア部の配置の自由度や位置精度の点でメリットがある。
また、マルチコアファイバ母材１００では、第３クラッド部１２０の各溝１２１はガラスロッド１１０の側面の切削加工などによって形成できるので、穿孔法のようにドリルの長さによってクラッド母材の長さの制約が生じることもない。その結果、マルチコアファイバ母材１００は大型化しやすいものであり、マルチコアファイバ１０の低コスト化の面でメリットがある。
以上のように構成された実施形態１に係るマルチコアファイバ１０は、破断強度が高く、たとえば標準ＳＭＦと同等の破断強度を実現できる。また、マルチコアファイバ１０は、コア部１の位置精度や配置の自由度も高い。また、以上のように構成されたマルチコアファイバ母材１００は、マルチコアファイバ１０の製造に使用できるとともに、大型化しやすい。
具体的には、本例の製造方法によれば、穿孔法と比較して、マルチコアファイバ母材を、長さおよび外径のいずれについても大型化しやすい。たとえば、穿孔法では、１０００ｍｍ程度が穿孔できる長さの上限となるが、本例の製造方法では第３クラッド部１２０は外削で加工可能なため、長さの制約が少ない。
また、穿孔法ではマルチコアファイバ母材の外径が太くなって穿孔径が太くなると、穿孔ツール（ドリル等）にかかる負荷が大きくなり、加工の難易度が上がる。これに対して、本例の製造方法によれば、第３クラッド部１２０は外削により加工することができるため、外削する部分が大きくなっても加工工程の難易度は高くなりにくい。さらには、第２クラッド部１３０については、外径、長さいずれも既に大型の部材が実用化されており、大型化に対しての制約は少ない。
本発明の実施例として、上記製造方法を用いて実施形態１に係るマルチコアファイバ１０の構成を有するマルチコアファイバを製造した。製造した実施例のマルチコアファイバの４つのコア部の伝送損失は、いずれも０．２１ｄＢ／ｋｍ以下であり、コア間クロストークも１００ｋｍ当たりで－２７ｄＢ以下であった。
また、比較例として、比較形態に係るマルチコアファイバ１０Ａの構成を有するマルチコアファイバを製造した。実施例のマルチコアファイバと比較例のマルチコアファイバの応力分布を、応力分布測定器（ＩＮＴＥＲＦＩＢＥＲ ＡＮＡＬＹＳＩＳ社製、型式：ＩＦＡ－１００）で測定した。すると、比較例のマルチコアファイバではコア部の外周側に引張応力が３０ＭＰａ以上の領域が存在したが、実施例のマルチコアファイバではコア部の外周側には引張応力が２０ＭＰａを超える領域は存在せず、２０ＭＰａ以下であった。
また、設計値に対するコア部の位置精度については、比較例のマルチコアファイバでは最大で０．３μｍのずれがあったが、実施例のマルチコアファイバでは最大のずれが０．２μｍであった。
また、マルチコアファイバに１％の伸びが掛かる応力を印加したプルーフテストを行ったところ、実施例のマルチコアファイバの場合は比較例のマルチコアファイバの場合よりも平均生存長が３０％以上向上した。
（実施形態２）
［マルチコアファイバの構造］
図２は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的な断面図であって、長手方向に垂直な面での断面図である。マルチコアファイバ１０Ｂは、複数のコア部としての４つのコア部１と、各コア部１の外周を取り囲むクラッド部２Ｂとを備える。各コア部１とクラッド部２Ｂとは、いずれも石英系ガラスからなる。
［マルチコアファイバの構造］
図２は、実施形態２に係るマルチコアファイバの模式的な断面図であって、長手方向に垂直な面での断面図である。マルチコアファイバ１０Ｂは、複数のコア部としての４つのコア部１と、各コア部１の外周を取り囲むクラッド部２Ｂとを備える。各コア部１とクラッド部２Ｂとは、いずれも石英系ガラスからなる。
４つのコア部１は、マルチコアファイバ１０Ｂの中心軸Ｘ３を中心とする円上に配置されている。クラッド部２Ｂは、各コア部１の最大屈折率よりも低い屈折率を有する。
クラッド部２は、複数の第１領域２ａ、第２領域２Ｂｂ、および第３領域２Ｂｃを有する。各第１領域２ａは、各コア部１の外周を取り囲む、断面が円環状の領域である。第２領域２Ｂｂは、全てのコア部１の外周側に位置する断面が円環状の領域である。第２領域２Ｂｂの外縁はクラッド部２Ｂの外縁と一致する。第１領域２ａは、第２領域２ｂに内接せず、所定の間隔を空けて配置されている。第３領域２Ｂｃは、第１領域２ａ、第２領域２Ｂｂ以外の領域である。
各コア部１、各第１領域２ａ、第２領域２Ｂｂ、第３領域２Ｂｃの構成材料は、それぞれ、実施形態１に係るマルチコアファイバ１０の対応する要素である第１領域２ａ、第２領域２ｂ、第３領域２ｃの構成材料と同じでもよい。
マルチコアファイバ１０Ｂにおいても、クラッド部２Ｂは、クラッド部２Ｂの外周に最も近いコア部１よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下である。
図８は、マルチコアファイバ１０Ａおよび１０Ｂの、径方向における応力分布を示す図である。曲線Ｌ３がマルチコアファイバ１０Ｂの応力分布を示し、曲線Ｌ２が比較形態であるマルチコアファイバ１０Ａの応力分布を示している。図８では、応力が引張応力の場合は正の値、応力が圧縮応力の場合は負の値で示している。
図８に示すように、マルチコアファイバ１０Ｂのクラッド部２Ｂでは、コア部１よりも外周側に、引張応力が２０ＭＰａを超えるような領域は存在せず、２０ＭＰａ以下となっている。
マルチコアファイバ１０Ｂのクラッド部２Ｂでは、コア部１よりも外周側で引張応力が２０ＭＰａ以下であるので、クラッド部２Ｂの外縁からの亀裂が生じにくくなり、破断強度が高くなる。
なお、マルチコアファイバ１０Ｂでは、マルチコアファイバ１０Ａと比較して、コア部１の位置では応力が略ゼロである点は同じだが、クラッド部２Ｂの中心部の位置ではマルチコアファイバ１０Ａのクラッド部２Ａの中心部の位置よりも引張応力が高くなっている点で異なっている。クラッド部２Ｂの中心部の領域は、コア部１よりも中心側でコア部１よりも外周側の領域における引張応力の最大値よりも引張応力の最大値が大きい領域の一例である。
以上のように構成されたマルチコアファイバ１０Ｂは、マルチコアファイバ１０と同様に、破断強度が高く、たとえば標準ＳＭＦと同等の破断強度を実現できる。
図９に、マルチコアファイバ１０Ｂを製造するためのマルチコアファイバ母材２００の製造方法の一例を示す。まず、円柱状のガラスロッドに空孔２２１を穿設した柱状の第３クラッド部２２０を作製する。
ただし、第３クラッド部２２０は、円柱状のガラスロッドを加工して準備するのに限られず、成型によって準備してもよい。
つづいて、第３クラッド部２２０を、円筒状の第２クラッド部２３０の中空部に挿入する。つづいて、第３クラッド部２２０の各空孔２２１に、コア母材１４０を挿入する。なお、これらの２つの挿入工程の順序は任意である。これにより、マルチコアファイバ母材２００が製造される。
このマルチコアファイバ母材２００を加熱溶融してマルチコアファイバを線引きすることによって、マルチコアファイバ１０Ｂを製造することができる。なお、線引きの前にコア母材１４０と第３クラッド部２２０と第２クラッド部２３０とを一体化するためにマルチコアファイバ母材２００を加熱してもよい。
なお、上記実施形態のマルチコアファイバ１０、１０Ｂにおいて、コア部１はいずれも４つであるが、コア部の数には特に限定はない。また、たとえば、コア部１はマルチコアファイバ１０、１０Ｂの中心軸を中心とする円上に配置されているが、配置も特に限定はされない。また、たとえば、コア部の数がさらに多いたとえば８以上の場合は、コア部は、マルチコアファイバの中心軸の周りに同心状に配置されていてもよい。この場合にも、クラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下となっている。
また、たとえば、コア部や第１領域や第３領域が、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含んでいてもよい。その場合、クラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下となるように、第２領域におけるハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素の含有量を調整してもよい。
また、上記実施形態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、１４１ ：コア部
２、２Ａ、２Ｂ、１５０ ：クラッド部
２ａ ：第１領域
２ｂ、２Ｂｂ ：第２領域
２ｃ、２Ｂｃ、２ｄ ：第３領域
１０、１０Ａ、１０Ｂ ：マルチコアファイバ
１００、２００ ：マルチコアファイバ母材
１１０ ：ガラスロッド
１２０、２２０ ：第３クラッド部
１２１ ：溝
１２１ａ ：底面
１３０、２３０ ：第２クラッド部
１４０ ：コア母材
１４２ ：第１クラッド部
２２１ ：空孔
Ｃ ：円
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３ ：中心軸
２、２Ａ、２Ｂ、１５０ ：クラッド部
２ａ ：第１領域
２ｂ、２Ｂｂ ：第２領域
２ｃ、２Ｂｃ、２ｄ ：第３領域
１０、１０Ａ、１０Ｂ ：マルチコアファイバ
１００、２００ ：マルチコアファイバ母材
１１０ ：ガラスロッド
１２０、２２０ ：第３クラッド部
１２１ ：溝
１２１ａ ：底面
１３０、２３０ ：第２クラッド部
１４０ ：コア母材
１４２ ：第１クラッド部
２２１ ：空孔
Ｃ ：円
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３ ：中心軸
Claims (11)
- ガラスからなる複数のコア部と、
ガラスからなり前記複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部と、
を備え、
前記クラッド部は、前記コア部のうちクラッド部の外周に最も近いコア部よりも外周側の領域で、引張応力が２０ＭＰａ以下である
マルチコアファイバ。 - 前記領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含む
請求項１に記載のマルチコアファイバ。 - 前記領域よりも中心側には、前記領域における引張応力の最大値よりも引張応力の最大値が大きい領域を有する
請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。 - 前記複数のコア部は、前記マルチコアファイバの中心軸の周りに同心状に配置される
請求項１～３のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ。 - ガラスからなる複数のコア部と、
ガラスからなり前記複数のコア部の外周を取り囲むクラッド部と、
を備え、
前記クラッド部は、前記コア部のうちクラッドの外周に最も近いコア部よりも外周側に低軟化点領域を有し、
前記低軟化点領域の軟化点は、該低軟化点領域よりも中心側の領域の軟化点よりも低い
マルチコアファイバ母材。 - 前記低軟化点領域は、ハロゲン、アルカリ金属、およびボロンのうち少なくとも一つの元素を含む
請求項５に記載のマルチコアファイバ母材。 - 前記クラッド部は、第１クラッド部と、第２クラッド部と、第３クラッド部とを備え、
前記第１クラッド部は、前記コア部の外周を取り囲む円筒形状であり、前記コア部とともにコア母材を構成し、
前記第２クラッド部は、前記低軟化点領域を構成する円筒状であり、
前記第３クラッド部は、複数の前記コア母材が収容される溝が長手方向に沿って側面に設けられた柱状である
請求項５または６に記載のマルチコアファイバ母材。 - 前記第３クラッド部は、各前記コア母材を支持して移動を規制するように構成される
請求項７に記載のマルチコアファイバ母材。 - 前記第３クラッド部の溝は、該溝の底面と、前記コア母材の外周面の略半分の領域とが内接する形状を有する
請求項７または８に記載のマルチコアファイバ母材。 - 請求項５～９のいずれか一つに記載のマルチコアファイバ母材を加熱溶融してマルチコアファイバを線引する
マルチコアファイバの製造方法。 - コア部と該コア部の外周を取り囲む第１クラッド部とを備えた複数のコア母材のそれぞれを、複数の溝が長手方向に沿って表面に設けられた柱状の第２クラッド部の各溝に収容するステップと、
前記第２クラッド部を前記複数のコア母材とともに円筒形状の第３クラッド部に挿入するステップと、
を備え、前記第３クラッド部の軟化点は、前記コア母材および前記第２クラッド部の軟化点よりも低い
マルチコアファイバ母材の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021039215A JP2022139016A (ja) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 |
| PCT/JP2022/008012 WO2022190912A1 (ja) | 2021-03-11 | 2022-02-25 | マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 |
| CN202280019611.3A CN117063103A (zh) | 2021-03-11 | 2022-02-25 | 多芯光纤、多芯光纤的制造方法、多芯光纤母材以及多芯光纤母材的制造方法 |
| EP22766871.2A EP4307022A1 (en) | 2021-03-11 | 2022-02-25 | Multicore fiber, method for manufacturing multicore fiber, multicore fiber base material, and method for manufacturing multicore fiber base material |
| US18/461,054 US20230408759A1 (en) | 2021-03-11 | 2023-09-05 | Multicore fiber, manufacturing method for multicore fiber, multicore fiber preform, and manufacturing method for multicore fiber preform |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021039215A JP2022139016A (ja) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022139016A true JP2022139016A (ja) | 2022-09-26 |
Family
ID=83226820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021039215A Pending JP2022139016A (ja) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230408759A1 (ja) |
| EP (1) | EP4307022A1 (ja) |
| JP (1) | JP2022139016A (ja) |
| CN (1) | CN117063103A (ja) |
| WO (1) | WO2022190912A1 (ja) |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4459720B2 (ja) * | 2004-05-31 | 2010-04-28 | 株式会社フジクラ | 光ファイバ素線の製造方法 |
| US20070201793A1 (en) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Charles Askins | Multi-core optical fiber and method of making and using same |
| JP2011209702A (ja) | 2010-03-10 | 2011-10-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マルチコア光ファイバ |
| JP5831189B2 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-12-09 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバおよび光伝送システム |
| WO2014178293A1 (ja) * | 2013-05-01 | 2014-11-06 | 古河電気工業株式会社 | 光ファイバ母材の製造方法、及び光ファイバの製造方法 |
| US9470841B2 (en) * | 2013-12-06 | 2016-10-18 | Cornning Incorporated | Multicore optical fiber with multimode cores |
| JP6668833B2 (ja) * | 2016-03-09 | 2020-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 結合型マルチコア光ファイバ |
| JP6690348B2 (ja) * | 2016-03-25 | 2020-04-28 | 住友電気工業株式会社 | マルチコア光ファイバ製造方法 |
| JP7213000B2 (ja) * | 2019-02-04 | 2023-01-26 | 株式会社フジクラ | マルチコア光ファイバ形成用ロッド集合体の製造方法、これを用いたマルチコア光ファイバ母材の製造方法及びマルチコア光ファイバの製造方法 |
-
2021
- 2021-03-11 JP JP2021039215A patent/JP2022139016A/ja active Pending
-
2022
- 2022-02-25 EP EP22766871.2A patent/EP4307022A1/en active Pending
- 2022-02-25 WO PCT/JP2022/008012 patent/WO2022190912A1/ja active Application Filing
- 2022-02-25 CN CN202280019611.3A patent/CN117063103A/zh active Pending
-
2023
- 2023-09-05 US US18/461,054 patent/US20230408759A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117063103A (zh) | 2023-11-14 |
| US20230408759A1 (en) | 2023-12-21 |
| WO2022190912A1 (ja) | 2022-09-15 |
| EP4307022A1 (en) | 2024-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0193921B1 (en) | Method for producing multi-core optical fiber | |
| RU2489741C2 (ru) | Многосердцевинный волоконный световод (варианты) | |
| WO2011114795A1 (ja) | マルチコア光ファイバおよびその製造方法 | |
| JP2008277582A (ja) | 光ポンピングデバイス用マルチコアファイバとその製造方法、光ポンピングデバイス、ファイバレーザ及びファイバ増幅器 | |
| JPH09127354A (ja) | 分散補償ファイバ | |
| CN111290075B (zh) | 一种单模式光纤及多芯光纤耦合器 | |
| JP2009211066A (ja) | フォトニックバンドギャップ光ファイバ及びその製造方法 | |
| CN111796361B (zh) | 一种宽带平坦透过的多芯光纤耦合器的制备方法及其应用 | |
| CN113461324B (zh) | 多芯光纤的预制件的制造方法以及多芯光纤的制造方法 | |
| WO2013140688A1 (ja) | 光ファイバの製造方法 | |
| JP6151310B2 (ja) | 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 | |
| WO2022190912A1 (ja) | マルチコアファイバ、マルチコアファイバの製造方法、マルチコアファイバ母材、およびマルチコアファイバ母材の製造方法 | |
| JP2019152866A (ja) | マルチコアファイバ、光コネクタ、ファンイン／ファンアウトデバイス | |
| WO2018138736A2 (en) | Optical fiber draw assembly and fabricated optical fiber thereof | |
| EP2314549B1 (en) | Method for manufacturing a birefringent optical fiber and its preform | |
| JP2020019680A (ja) | マルチコアファイバ用母材の製造方法およびマルチコアファイバの製造方法 | |
| RU2301782C1 (ru) | Способ изготовления одномодового волоконного световода, сохраняющего поляризацию излучения | |
| US11940648B2 (en) | Methods for producing a hollow-core fiber and for producing a preform for a hollow-core fiber | |
| CN114355505A (zh) | 一种激光整形光纤、其制备方法及应用 | |
| JP7495299B2 (ja) | マルチコアファイバおよびその製造方法 | |
| EP2498109A2 (en) | Methods of manufacturing optical devices | |
| WO2022059699A1 (ja) | マルチコアファイバ | |
| KR100782475B1 (ko) | 광섬유 모재의 제조 방법 및 광섬유 모재 | |
| WO2023090174A1 (ja) | マルチコアファイバおよびその製造方法 | |
| RU2164698C2 (ru) | Способ получения одномодового волоконного световода |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210319 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231026 |