JP3513101B2 - フォトニッククリスタルファイバの製造方法 - Google Patents

フォトニッククリスタルファイバの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、中空コア部を有す
るフォトニッククリスタルファイバの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光ファイバは、SiO2を主体とするコ
ア部とクラッド部とからなり、光を伝搬する媒体として
非常によく知られている。そして、上記のようなコア部
とクラッド部とからなる光ファイバでは得ることができ
ないような大きな波長分散を発現するものとしてフォト
ニッククリスタルファイバが注目を集めている。このフ
ォトニッククリスタルファイバは、ファイバ中心を長手
方向に延びる中実又は中空に形成されたコア部と、コア
部に沿って延びる多数の細孔を有し且つコア部を囲うよ
うに設けられた多孔部とを備えている。
【0003】そして、かかるフォトニッククリスタルフ
ァイバのうちコア部が中空のものの製造方法としては、
筒状のサポート管に、多孔部となる多数のキャピラリ
(丸管)をサポート管の中心軸と平行に充填すると共
に、そのサポート管の中心軸部に中空コア部となる空間
を形成したプリフォームを作製し、そのプリフォームを
線引き加工により細径化するというものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そして、上記方法に従
って中空コア部を有するフォトニッククリスタルファイ
バを製造すべく、図6に示すように、サポート管3aに
多数のキャピラリ2a,2a,…を充填した後、その中
心部分の7本のキャピラリ2a,2a,…を抜き取って
中空コア部となる空間10を形成し、その空間10の崩
れが生じないように、図7に示すように、空間断面より
僅かに小さい石英ガラス製で円柱状のスペーサ9,9を
その両端に嵌め入れたプリフォーム4aを作製し、その
プリフォーム4aを線引き加工により細径化した。
【0005】ところが、得られたフォトニッククリスタ
ルファイバの断面を電子顕微鏡観察してみると、図8に
示すように、細孔の配列が中空コア部を押し潰そうとす
る方向に崩れているのが観察された。そして、その結
果、中空コア部の径が予想されるよりも小さいものとな
っていた。これでは、多数の細孔によって構成されるフ
ォトニッククリスタル構造が不均質なものとなって、フ
ォトニッククリスタルファイバとして適正な機能が果た
されないこととなる。
【0006】かかる現象が生じる原因としては、線引き
加工時にキャピラリが膨張し、それによって中空コア部
となる空間周辺のキャピラリが内方に押圧されるという
ことが考えられる。
【0007】そこで、これに対する対策として、スペー
サ間隔を短くして、すなわち、プリフォームの長さを短
くして、スペーサによる空間の形状保持力を高める方法
が考えられるが、この方法では、1つのプリフォームか
ら得ることができるファイバ長が短くなるため生産性が
悪く、また、ロスが多くなるため経済的でない。
【0008】また、線引き加工時にプリフォームに加え
る熱量を少なくすることにより空間の変形を抑制する方
法も考えられるが、この方法では、紡糸張力を下げるた
めに線引き速度を下げなければならず生産性が悪くな
る。
【0009】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、従来に比べて生産性
の低下やロスの増大を伴うことなく、設計通りの径の中
空コア部と、細孔が規則正しく配列した多孔部とを有す
るフォトニッククリスタルファイバを製造する方法を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、中空コア部と
なる空間にコアキャピラリを配置したプリフォームを作
製し、それを線引き加工により細径化するようにしたも
のである。
【0011】具体的には、本発明は、ファイバ中心を長
手方向に延びる中空コア部と、該中空コア部を囲うよう
に設けられ該中空コア部に沿って延びる多数の細孔を有
する多孔部と、を備えたフォトニッククリスタルファイ
バの製造方法であって、上記中空コア部となるコアキャ
ピラリの周囲に上記多孔部となる多数のキャピラリを該
コアキャピラリが中心軸位置に配置されるように最密状
に配設してなるプリフォームを作製し、該プリフォーム
を線引き加工により細径化することを特徴とする。
【0012】上記の構成によれば、中空コア部となる空
間にコアキャピラリが配置されたプリフォームが線引き
加工されることとなるので、キャピラリの膨張によって
コアキャピラリ周辺のキャピラリが内方に押圧されて
も、コアキャピラリがそれに抵抗することとなり、中空
コア部となる空間の形状及びキャピラリの配列の保持が
なされ、その結果、従来に比べて生産性の低下やロスの
増大を伴うことなく、設計通りの径の中空コア部と、細
孔が規則正しく配列した多孔部とを有するフォトニック
クリスタルファイバが製造されることとなる。なお、こ
のとき用いるコアキャピラリは、フォトニッククリスタ
ルファイバとしての特性低下を抑止するため、できるだ
け薄肉のものであることが好ましい。
【0013】ここで、プリフォームは、筒状のサポート
管内にコアキャピラリ及び多数のキャピラリを充填して
形成されるようにしてもよい。かかる構成によれば、コ
アキャピラリ及びその周囲の多数のキャピラリがサポー
ト管で束ねられた状態にプリフォームが作製されること
となるので、それらの移動がサポート管により規制され
ることとなり、線引き加工の加工性が良好なものとなる
と共に、得られるフォトニッククリスタルファイバが長
手方向に均質なものとなる。
【0014】また、コアキャピラリは、その両端が封止
されているものを用いることが好ましい。かかる構成に
よれば、線引き加工時にコアキャピラリの内圧が上昇
し、これによって周辺のキャピラリの押圧力に対するコ
アキャピラリの抵抗力が向上し、その形状保持効果がよ
り高められることとなるからである。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
中空コア部となる空間にコアキャピラリが配置されたプ
リフォームが線引き加工されることとなるので、キャピ
ラリの膨張によってコアキャピラリ周辺のキャピラリが
内方に押圧されても、コアキャピラリがそれに抵抗する
こととなり、中空コア部となる空間の形状及びキャピラ
リの配列の保持がなされ、その結果、従来に比べて生産
性の低下やロスの増大を伴うことなく、設計通りの径の
中空コア部と、細孔が規則正しく配列した多孔部とを有
するフォトニッククリスタルファイバを製造することが
できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るフ
ォトニッククリスタルファイバの製造方法について工程
を追って説明する。
【0017】<準備工程>SiO2製の円筒状のサポー
ト管を1本と、SiO2製の円筒キャピラリを多数本
と、キャピラリの外径の3倍よりも僅かに小さい外径を
有し且つ両端が封止されたSiO2製のコアキャピラリ
を1本とを準備する。
【0018】<キャピラリ充填工程>サポート管内にキ
ャピラリを充填する。このとき、1本のキャピラリの周
囲に6本のキャピラリが配設されるように、すなわち、
サポート管内にキャピラリが最密状に充填されるように
する。また、キャピラリ束の最外層とサポート管の内壁
との間に生じる間隙にはSiO2粉等の充填材を充填
し、各キャピラリの位置ずれが生じないようにする。
【0019】<コアキャピラリ挿入工程>サポート管内
に形成されたキャピラリ束の中心位置の1本のキャピラ
リ及びその周囲の6本のキャピラリの一端部にコアキャ
ピラリの一端部を当接させ、それら7本のキャピラリを
サポート管から押し出すようにコアキャピラリをサポー
ト管内に挿入する。このとき、コアキャピラリの外径が
キャピラリの外径の約3倍であることから、キャピラリ
の最密状の配列は崩れずに保持されることとなる。そし
て、それらの7本のキャピラリをコアキャピラリで置換
することにより、図1〜3に示すように、中心軸位置に
配置されたコアキャピラリ1と、そのコアキャピラリ1
の周囲にそれに沿って配設された多数のキャピラリ2,
2,…と、コアキャピラリ1及び多数のキャピラリ2,
2,…よりなるキャピラリ束を保持するサポート管3と
からなるプリフォーム4を作製する。
【0020】<線引き工程>サポート管内にコアキャピ
ラリ及びキャピラリを充填して作製したプリフォームに
加熱して延伸する線引き加工を施して細径化(ファイバ
ー化)する。このとき、隣接するキャピラリ同士、キャ
ピラリとコアキャピラリ及びキャピラリとサポート管は
相互に融着一体化することとなる。そうして、図4に示
すように、ファイバ中心を長手方向に延びる中空コア部
5と、中空コア部5を囲うように設けられ且つ中空コア
部5に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部6と、こ
れらを被覆するように設けられた被覆部7とからなるフ
ォトニッククリスタルファイバファイバ8が製造され
る。
【0021】図5は、このようにして製造したフォトニ
ッククリスタルファイバの横断面の電子顕微鏡観察写真
を示す。同図によれば、このフォトニッククリスタルフ
ァイバは、コアキャピラリを用いずに製造したもの(図
8参照)に比べて中空コア部の径が大きく、また、中空
コア部周囲の多孔部の細孔の配列にも乱れが見られな
い。
【0022】上記構成のフォトニッククリスタルファイ
バの製造方法によれば、中空コア部5となる空間にコア
キャピラリ1が配置されたプリフォーム4が線引き加工
されることとなるので、キャピラリ2,2,…の膨張に
よってコアキャピラリ1周辺のキャピラリ2,2,…が
内方に押圧されても、コアキャピラリ1がその押圧に抵
抗することとなり、中空コア部5となる空間の形状及び
キャピラリ2,2,…の配列の保持がなされ、その結
果、設計通りの径の中空コア部5と、細孔が規則正しく
配列した多孔部6とを有するフォトニッククリスタルフ
ァイバ8が製造されることとなる。しかも、コアキャピ
ラリ1は、その両端が封止されており、線引き加工時に
コアキャピラリ1の内圧が上昇するので、キャピラリ
2,2,…から受ける押圧に対するコアキャピラリ1の
抵抗力は非常に大きく、その形状保持効果は極めて高い
ものとなる。
【0023】また、コアキャピラリ1及びその周囲の多
数のキャピラリ2,2,…がサポート管3で束ねられた
状態にプリフォーム4が作製されることとなるので、そ
れらの移動がサポート管3により規制され、線引き加工
の加工性が良好なものとなり、また、得られるフォトニ
ッククリスタルファイバ8が長手方向に均質なものとな
る。
【0024】なお、上記実施形態では、サポート管3に
キャピラリ2,2,…を充填した後、キャピラリ束中心
のキャピラリを押し出すようにコアキャピラリ1を挿入
したが、特にこれに限定されるものではなく、コアキャ
ピラリをサポート管の中心軸位置に配置してそれらの間
に生じる隙間にキャピラリを充填するようにしてもよ
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る製造方法に用いるフォ
トニッククリスタルファイバのプリフォームの斜視図で
ある。
【図2】本発明の実施形態に係る製造方法に用いるフォ
トニッククリスタルファイバのプリフォームの縦断面図
である。
【図3】本発明の実施形態に係る製造方法に用いるフォ
トニッククリスタルファイバのプリフォームの横断面の
中心部分の拡大図である。
【図4】フォトニッククリスタルファイバの斜視図であ
る。
【図5】本発明の実施形態に係る製造方法によって製造
したフォトニッククリスタルファイバの横断面の顕微鏡
観察写真である。
【図6】従来の製造方法に用いるフォトニッククリスタ
ルファイバのプリフォームの横断面の中心部分の拡大図
である。
【図7】従来の製造方法に用いるフォトニッククリスタ
ルファイバのプリフォームの縦断面図である。
【図8】従来の製造方法によって製造したフォトニック
クリスタルファイバの横断面の顕微鏡観察写真である。
【符号の説明】 1 コアキャピラリ 2,2a キャピラリ 3,3a サポート管 4,4a プリフォーム 5 中空コア部 6 多孔部 7 被覆部 8 フォトニッククリスタルファイバ 9 スペーサ 10 中空部
フロントページの続き (72)発明者 小柳 繁樹 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電 線工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 藤田 盛行 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電 線工業株式会社 伊丹製作所内 (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 久保田 寛和 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 川西 悟基 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開2002−97034(JP,A) 特開2002−55241(JP,A) 特開2002−55239(JP,A) 特開2002−55242(JP,A) 特開2001−220165(JP,A) 特開2001−220164(JP,A) 特開2000−356719(JP,A) 特開 平10−95628(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 37/00 - 37/16 G02B 6/00 G02B 6/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファイバ中心を長手方向に延びる中空コ
    ア部と、該中空コア部を囲うように設けられ該中空コア
    部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部と、を備え
    たフォトニッククリスタルファイバの製造方法であっ
    て、 上記中空コア部となるコアキャピラリの周囲に上記多孔
    部となる多数のキャピラリを該コアキャピラリが中心軸
    位置に配置されるように最密状に配設してなるプリフォ
    ームを作製し、該プリフォームを線引き加工により細径
    化することを特徴とするフォトニッククリスタルファイ
    バの製造方法。
  2. 【請求項2】 筒状のサポート管内に上記コアキャピラ
    リ及び上記多数のキャピラリを充填して上記プリフォー
    ムを形成することを特徴とする請求項1に記載のフォト
    ニッククリスタルファイバの製造方法。
  3. 【請求項3】 上記コアキャピラリは、その両端が封止
    されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のフ
    ォトニッククリスタルファイバの製造方法。
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