JP3836731B2 - Manufacturing method of polarization maintaining photonic crystal fiber - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏波保存フォトニッククリスタルファイバ（以下「偏波保存ＰＣＦ」という）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトニッククリスタルファイバは、ファイバ中心をなす中実又は中空ののコアと、そのコアを被覆するように設けられファイバ横断面に所定格子を形成してファイバ半径方向にフォトニッククリスタル構造を構成するように配設された複数の細孔を有するクラッドとを備えた光ファイバであり、種々の分野での適用が提案されている。
【０００３】
その中の一つとして、フォトニッククリスタルファイバを偏波保存ファイバとすることが考えられる。
【０００４】
J.Lightwave Technol.,Vol.19,No.4,pp495-503,Apr,2001には、細孔のファイバ横断面外郭形状を楕円とした偏波保存ＰＣＦが開示されており、かかる構成の偏波保存ＰＣＦは、形状寸法を適切に設定すれば計算上１０-2程度の大きなモード複屈折率を示すとの内容が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本出願の課題は、ファイバ横断面外郭形状が楕円である細孔を有する偏波保存ＰＣＦを容易に製造することができる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プリフォームに円形孔を設け、線引き工程時にプリフォーム横断面内に作用する向心力が異方性を有するようにしたものである。
【０００７】
具体的には、本発明は、ファイバ中心をなす中実又は中空のコアと、該コアを被覆するように設けられファイバ横断面に所定格子を形成してファイバ半径方向にフォトニッククリスタル構造を構成するように配設された複数の細孔を有するクラッドと、を備え、ファイバ横断面において、該細孔の外郭形状が楕円に形成され且つ該楕円の細孔の長軸が一方向に配向していることにより、光伝搬領域であるモードフィールドが相互に直交し且つ伝搬定数が異なる２つの偏波モードを有するように構成された偏波保存フォトニッククリスタルファイバの製造方法であって、
上記ファイバ横断面の孔パターンに対応して設けられ、各々、両端が封止された複数の円形孔と、横断面において該複数の円形孔を挟むように設けられた少なくとも一対の未封止孔とを有するプリフォームを準備するプリフォーム準備工程と、
上記プリフォームを線引き加工により細径化する線引き工程と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
上記の方法によれば、プリフォームは、線引き工程時に、未封止孔の方が封止孔よりも大きく縮小し、中心から未封止孔側に向かって引張り力が作用しつつファイバー化される。そのとき、プリフォーム横断面内に作用する向心力は、上記引張り力が向心力に抵抗するため一対の未封止孔を結ぶ方向よりもそれに直交する方向の方が大きい、すなわち、異方性を有することとなる。その結果、線引き工程時に異方性を有する向心力がプリフォーム横断面内に作用し、プリフォームに設けられた円形孔が等方的に縮小せずに楕円形状の細孔に形成されてファイバー化され、しかも、楕円形状の細孔の長軸が一方向に配向することとなる。従って、プリフォームに楕円孔を設けるといった複雑な加工が不要であり、ファイバ横断面外郭形状が楕円である細孔を有する偏波保存ＰＣＦを容易に製造することができる。
【０００９】
【発明の効果】
上記の方法によれば、プリフォームに楕円孔を設けるといった複雑な加工が不要であり、ファイバ横断面外郭形状が楕円である細孔を有する偏波保存ＰＣＦを容易に製造することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下に実施形態１に係る偏波保存ＰＣＦの製造方法について工程を追って説明する。
【００１１】
＜キャピラリ作製工程＞
図１に示すように、円筒状の石英（ＳｉＯ2）管９を電気炉１０で加熱延伸することにより長尺のキャピラリ１を作製する。このとき、石英管９内及びキャピラリ１内に塩素ガスを流通させる。これによって、キャピラリ１内面の水酸基及び水分が塩素ガスによって除去されると共に空気が排除されて水分のキャピラリ１内面への付着が防止され、水酸基の吸収による伝送ロスが低減されることとなる。次に、得られた長尺のキャピラリ１の両端を封止してキャピラリ１内に塩素ガスを充填した状態とする。そして、この長尺のキャピラリ１をマイクロバーナー等を用いて所定長さに切り分けることにより、両端にキャピラリ封止部１ａ，１ａが形成され塩素ガスが充填されたキャピラリ１，１，…を作製する。このキャピラリ１内に塩素ガスが充填されていることによって、キャピラリ１内面への水分の接触がなくなり、これによっても水酸基の吸収による伝送ロスの低減が図られることとなる。
【００１２】
＜部材準備工程＞
キャピラリ作製工程で作製したキャピラリ１，１，…を多数本と、キャピラリ１の同外径で同長さの石英製のコアロッド２を１本と、キャピラリ１及びコアロッド２より短尺の石英円筒管を１本と、を準備する。
【００１３】
＜プリフォーム準備工程＞
−サポート管形成−
石英円筒管の外周面を研磨し、図２に示すように、横断面外郭形状を扁平に形成したサポート管３を作製する。
【００１４】
−キャピラリ及びコアロッド充填−
キャピラリ１，１，…及びコアロッド２をサポート管３内に貫通状態に充填する。このとき、図３に示すように、横断面においてキャピラリ孔が三角格子を形成するようにキャピラリ１，１，…を最密状に充填すると共に、中心軸位置にコアロッド２を配置する。これにより、各キャピラリ１及びコアロッド２の移動がサポート管３により規制される。また、キャピラリ１，１，…及びコアロッド２は断面円形であるため、サポート管３内にはキャピラリ１相互間等に断面略三角形状の空隙１１，１１，…が形成される。
【００１５】
次に、キャピラリ束の最外層とサポート管３の内壁との間に生じる間隙には石英粉等の充填材を充填し、各キャピラリ１の位置ずれが生じないようにする。
【００１６】
以上のようにして、キャピラリ束を形成する最密状に配設された多数のキャピラリ１，１，…と、その中心軸位置に配置されたコアロッド２と、それら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。
【００１７】
＜塩素ガスによる脱水処理工程＞
図４に示すように、プリフォーム４両端にサポート管３とほぼ同外径である石英製の補助パイプ１２，１２をそれぞれ溶接する。そして、一方の補助パイプ１２の開口部から塩素ガスを流し込み、その塩素ガスをサポート管３内に形成された空隙１１，１１，…に流通させ、最終的に他方の補助パイプ１２の開口部から排出するようにすると共に、火炎１３をプリフォーム４の長手方向に往復移動させるようにしてその外側を加熱する。これによって、キャピラリ１，１，…外面及びコアロッド２外面の水酸基及び水分が塩素ガスによって予め除去され、水酸基の吸収による伝送ロスの低減が図られることとなる。そして、キャピラリ１相互間の空隙１１，１１，…が減圧された状態となるようにサポート管３内を真空ポンプで減圧しながらその両端を加熱してサポート管封止部３ａ，３ａを形成する。このとき、その空隙１１，１１，…に空気が侵入しないようにし、空隙１１，１１，…に塩素ガスが充填された状態となるようにする。
【００１８】
＜線引き工程＞
プリフォーム４から一方の補助パイプ１２を取り外し、図５に示すように、残った他方の補助パイプ１２が上側になるようにしてプリフォーム４を線引き加工機にセットする。そして、プリフォーム４に線引き炉１４で加熱延伸する線引き加工（例えば、線引き炉温度２２５０℃、線引速度２０ｍ／ｍｉｎ）を施すことにより細径化（ファイバー化）する。このとき、非円形の扁平形状であるプリフォーム４横断面外郭形状が表面張力の作用により円形化しつつプリフォーム４が細径化（ファイバー化）される。また、プリフォーム４横断面内に作用する向心力は扁平の短径方向よりも長径方向の方が大きくなる、すなわち、異方性を有することとなる。そのため、プリフォーム４に設けられた円形孔は長軸が一方向に配向した横断面楕円形に形成される。さらに、サポート管３内に形成された空隙１１，１１，…が減圧された状態で封止され、しかも塩素ガスが充填されていることによって、キャピラリ１外面及びコアロッド２外面への水分の接触が防止されると共に、減圧されたそれらの空隙１１，１１，…が加熱によって内部圧力の高まったキャピラリ１，１，…によってスムーズに押し潰されることとなる。そして、隣接するキャピラリ１同士、キャピラリ１とコアロッド２、及びキャピラリ１とサポート管３は相互に融着一体化することとなる。
【００１９】
そうして、図６に示すように、ファイバ中心をなす中実のコア５と、コア５を被覆するように設けられファイバ横断面に所定格子を形成してファイバ半径方向にフォトニッククリスタル構造を構成するように配設された複数の細孔６ａ，６ａ，…を有するクラッド６と、クラッド６をさらに被覆するように設けられた被覆部７とを備え、ファイバ横断面において、細孔６ａ，６ａ，…の外郭形状が楕円に形成され且つ楕円の細孔６ａ，６ａ，…の長軸が一方向に配向した横断面円形の偏波保存ＰＣＦ８が製造される。かかる偏波保存ＰＣＦ８は、光伝搬領域であるモードフィールドがファイバ横断面において相互に直交し且つ伝搬定数が異なる２つの偏波モードを有するように構成されたものとなる。
【００２０】
以上のような偏波保存ＰＣＦ８の製造方法によれば、プリフォーム４は、線引き工程時に、扁平である横断面外郭形状が表面張力の作用により円形化しつつファイバー化される。そのとき、プリフォーム４横断面内に作用する向心力は、扁平の短径方向よりも長径方向の方が大きい、すなわち、異方性を有することとなる。そのため、プリフォーム４の横断面円形のキャピラリ孔が等方的に縮小せずに楕円形状の細孔に形成されてファイバー化され、しかも、楕円形状の細孔６ａ，６ａ，…の長軸が一方向に配向することとなる。従って、プリフォームに楕円孔を設けるといった複雑な加工が不要であり、ファイバ横断面外郭形状が楕円である細孔６ａ，６ａ，…を有する偏波保存ＰＣＦ８を容易に製造することができる。
【００２１】
（実施形態２）
以下に実施形態２に係る偏波保存ＰＣＦの製造方法について工程を追って説明する。なお、実施形態１と同一部位及び同一部材は同一符号で示す。
【００２２】
＜キャピラリ作製工程＞
実施形態１と同様の方法でキャピラリ１を作製する。このとき、両端が封止されていない未封止キャピラリ２１も同様に作製する。
【００２３】
＜部材準備工程＞
キャピラリ作製工程で作製した封止したキャピラリ１，１，…を多数本と、キャピラリ１の同外径で同長さの石英製の未封止キャピラリ２１，２１，…を所定本と、キャピラリ１の同外径で同長さの石英製のコアロッド２を１本と、キャピラリ１，未封止キャピラリ２１及びコアロッド２よりも短尺で石英製の円筒状のサポート管３を１本と、を準備する。
【００２４】
＜プリフォーム準備工程＞
キャピラリ１，１，…、未封止キャピラリ２１，２１，…及びコアロッド２を貫通状態にサポート管３内に充填する。このとき、図７に示すように、横断面においてキャピラリ孔が三角格子を形成するようにキャピラリ１，１，…及び未封止キャピラリ２１，２１…を最密状に充填すると共に、中心軸位置にコアロッド２が配置し、また、横断面において、キャピラリ１，１，…の束を一対の未封止キャピラリ２１，２１，…の束で挟むように、キャピラリ１，１，…及び未封止キャピラリ２１，２１…を配設する。これにより、各キャピラリ１、各未封止キャピラリ２１及びコアロッド２の移動がサポート管３により規制される。また、キャピラリ１，１，…、未封止キャピラリ２１及びコアロッド２は断面円形であるため、サポート管３内にはキャピラリ１及び未封止キャピラリ２１相互間等に断面略三角形状の空隙１１，１１，…が形成される。
【００２５】
次に、キャピラリ束の最外層とサポート管３の内壁との間に生じる間隙に石英粉等の充填材を充填し、各キャピラリ１の位置ずれが生じないようにする。
【００２６】
以上のようにして、最密状に配設された多数のキャピラリ１，１，…の束と、その束を挟むように設けられた未封止キャピラリ２１の束と、それらの中心軸位置に配置されたコアロッド２と、それら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。
【００２７】
＜塩素ガスによる脱水処理工程＞
実施形態１と同様にして塩素ガスによるプリフォーム４の脱水処理を行う。
【００２８】
＜線引き工程＞
実施形態１と同様に、プリフォーム４を線引き加工機にセットする。そして、プリフォーム４に線引き炉で加熱延伸すると共に未封止キャピラリ２１内を減圧しつつ線引き加工を施すことにより細径化（ファイバー化）する。このとき、プリフォーム４が細径化する際に、未封止キャピラリ２１の方が両端封止したキャピラリ１よりもキャピラリ孔の縮小が速い。そのため、未封止キャピラリ２１のキャピラリ孔を埋め合わせるべくプリフォーム４横断面内に中心から未封止キャピラリ２１の束側に向かって引張り力が作用する。その引張り力は、線引き加工時のプリフォーム４横断面内に作用する向心力に抗するので、その向心力は、未封止キャピラリ２１の孔により構成された一対の未封止孔群を結ぶ方向よりもそれに直交する方向の方が大きい、すなわち、異方性を有することとなる。それによって、プリフォーム４に設けられた円形孔は長軸が一方向に配向した横断面楕円形となる。また、サポート管３内に形成された空隙１１，１１，…が減圧された状態で封止され、しかも塩素ガスが充填されていることによって、キャピラリ１外面及びコアロッド２外面への水分の接触が防止されると共に、減圧されたそれらの空隙１１，１１，…が加熱によって内部圧力の高まったキャピラリ１，１，…によってスムーズに押し潰されることとなる。そして、隣接するキャピラリ１同士、キャピラリ１とコアロッド２、及びキャピラリ１とサポート管３は相互に融着一体化すると共に未封止キャピラリ２１のキャピラリ孔が消滅することとなる。
【００２９】
そうして、図８に示すように、ファイバ中心をなす中実のコア５と、コア５を被覆するように設けられファイバ横断面に三角格子を形成してファイバ半径方向にフォトニッククリスタル構造を構成するように配設された複数の細孔６ａ，６ａ，…を有するクラッド６と、クラッド６をさらに被覆するように設けられた被覆部７とを備え、ファイバ横断面において、細孔６ａ，６ａ，…の外郭形状が楕円に形成され且つ楕円の細孔６ａ，６ａ，…の長軸が一方向に配向した横断面円形の偏波保存ＰＣＦ８が製造される。かかる偏波保存ＰＣＦ８は、光伝搬領域であるモードフィールドがファイバ横断面において相互に直交し且つ伝搬定数が異なる２つの偏波モードを有するように構成されたものとなる。
【００３０】
以上のような偏波保存ＰＣＦ８の製造方法によれば、プリフォーム４は、線引き工程時に、未封止キャピラリ２１の方が両端封止したキャピラリ１よりもキャピラリ孔が大きく縮小し、横断面において中心から未封止キャピラリ２１の束側に向かって引張り力が作用しつつファイバー化される。そのとき、プリフォーム４横断面内に作用する向心力は、上記引張り力が向心力に抗して作用するため一対の未封止キャピラリ２１の束を結ぶ方向よりもそれに直交する方向の方が大きい、すなわち、異方性を有することとなる。そのため、プリフォーム４の横断面円形のキャピラリ孔が等方的に縮小せずに楕円形状の細孔に形成されてファイバー化され、しかも、楕円形状の細孔６ａ，６ａ，…の長軸が一方向に配向することとなる。従って、プリフォームに楕円孔を設けるといった複雑な加工が不要であり、ファイバ横断面外郭形状が楕円である細孔を有する偏波保存ＰＣＦ８を容易に製造することができる。
【００３１】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態１及び２では、サポート管３にキャピラリを充填する偏波保存ＰＣＦ８の製造方法としたが、特にこれに限定されるものではなく、石英のロッド材に孔を穿孔したプリフォーム４を作製し、それを線引き加工するようにしてもよい。その場合、例えば、実施形態１に対応するものとしては、図９に示すように、扁平断面のロッド材に所定孔パターンで孔２２，２２，…を形成したプリフォーム４を準備すればよい。また、実施形態２に対応するものとしては、横断面円形のロッド材に所定パターンの封止孔２３，２３，…を形成すると共に、その封止孔群を挟むように未封止孔２４，２４，…を形成したプリフォーム４を準備すればよい。
【００３２】
また、上記実施形態１では、石英パイプの側面を研磨することにより扁平横断面のサポート管３を形成したが、特にこれに限定されるものではなく、図１１（ａ）に示すように、横断面外郭が楕円で且つ横断面孔形状が円形に形成されたサポート管３であってもよく、また、図１１（ｂ）に示すように、石英円筒管を側方に圧縮して横断面外郭及び横断面孔形状が楕円に形成されたサポート管３であってもよい。
【００３３】
また、上記実施形態２では、サポート管３に両端を封止したキャピラリ１，１，…と未封止キャピラリ２１，２１，…とを充填し、それによって線引き加工時にプリフォーム４横断面内に作用する向心力が異方性を発現するようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、サポート管に未封止キャピラリを充填し、キャピラリ内を加圧する領域と、それを挟むキャピラリ内を加圧する領域とを設けることによって線引き加工時にプリフォーム横断面内に作用する向心力が異方性を有するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態１及び２では、中実のコア５を有する偏波保存ＰＣＦ８を製造するものとしたが、特にこれに限定されるものではなく、中空のコアを有する偏波保存ＰＣＦを製造するものであってもいよい。その場合、プリフォームの中心軸位置にコアロッド２を配置する代わりに、その中心軸位置にコア空間を形成するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態１に係るキャピラリ作製工程を示す説明図である。
【図２】 実施形態１に係るサポート管の横断面図である。
【図３】 実施形態１に係るプリフォームの横断面図である。
【図４】 実施形態１に係る塩素ガスによる脱水処理工程を示す説明図である。
【図５】 実施形態１に係る線引き工程の説明図である。
【図６】 実施形態１に係る偏波保存ＰＣＦの斜視図である。
【図７】 実施形態２に係るプリフォームの横断面図である。
【図８】 実施形態２に係る偏波保存ＰＣＦの斜視図である。
【図９】 その他の実施形態に係るプリフォームの横断面図である。
【図１０】 その他の別の実施形態に係るプリフォームの横断面図である。
【図１１】 その他の実施形態に係るサポート管の横断面図である。
【符号の説明】
１ キャピラリ
１ａ キャピラリ封止部
２ コアロッド
３ サポート管
３ａ サポート管封止部
４ プリフォーム
５ コア
６ クラッド
６ａ 細孔
７ 被覆部
８ 偏波保存ＰＣＦ
９ 石英管
１０ 電気炉
１１ 空隙
１２ 補助パイプ
１３ 火炎
１４ 線引き炉
２１ 未封止キャピラリ
２２ 孔
２３ 封止孔
２４ 未封止孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a polarization maintaining photonic crystal fiber (hereinafter referred to as “polarization maintaining PCF”).
[0002]
[Prior art]
The photonic crystal fiber is a solid or hollow core that forms the center of the fiber, and a photonic crystal structure is formed in the fiber radial direction by forming a predetermined grating on the cross section of the fiber and covering the core. An optical fiber provided with a clad having a plurality of pores arranged in the above, and application in various fields has been proposed.
[0003]
One of them is to use a photonic crystal fiber as a polarization maintaining fiber.
[0004]
J. Lightwave Technol., Vol. 19, No. 4, pp 495-503, Apr, 2001 discloses a polarization preserving PCF in which the outer shape of the cross section of the pore fiber is an ellipse. It is described that the wave-preserving PCF exhibits a large mode birefringence of about 10 −2 in calculation if the shape dimension is appropriately set.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present application is to provide a method capable of easily manufacturing a polarization-maintaining PCF having pores having an elliptical fiber cross-sectional outer shape.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, circular holes are provided in the preform so that the centripetal force acting in the preform cross section during the drawing process has anisotropy.
[0007]
Specifically, the present invention provides a photonic crystal structure in the fiber radial direction by forming a solid or hollow core forming the center of the fiber, and forming a predetermined lattice in the cross section of the fiber provided to cover the core. A clad having a plurality of pores arranged so that the outer shape of the pores is formed into an ellipse and the major axis of the pores of the ellipse is oriented in one direction in the cross section of the fiber. Thus, a method of manufacturing a polarization-maintaining photonic crystal fiber configured to have two polarization modes in which mode fields that are light propagation regions are orthogonal to each other and have different propagation constants,
A plurality of circular holes provided corresponding to the hole pattern in the fiber cross section, each sealed at both ends, and at least a pair of unsealed holes provided so as to sandwich the plurality of circular holes in the cross section A preform preparation step for preparing a preform having:
A drawing process for reducing the diameter of the preform by drawing;
It is provided with.
[0008]
According to the above method, the preform is made into a fiber while the unsealed hole is contracted to be larger than the sealed hole during the drawing process, and a tensile force acts from the center toward the unsealed hole side. The At that time, the centripetal force acting in the preform cross section is larger in the direction perpendicular to the direction connecting the pair of unsealed holes, that is, has anisotropy because the tensile force resists the centripetal force. It will be. As a result, an anisotropic centripetal force acts in the preform cross-section during the drawing process, and the circular holes provided in the preform are formed into elliptical pores without isotropic shrinkage. In addition, the major axis of the elliptical pore is oriented in one direction. Therefore, complicated processing such as providing an elliptical hole in the preform is unnecessary, and a polarization-maintaining PCF having pores having an elliptical fiber cross-sectional outer shape can be easily manufactured.
[0009]
【The invention's effect】
According to the above method, a complicated process such as providing an elliptical hole in the preform is unnecessary, and a polarization-maintaining PCF having a pore whose outer shape of the fiber cross section is an ellipse can be easily manufactured.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
It will be described step by step a method for manufacturing a polarization maintaining PCF according to implementation embodiments 1 below.
[0011]
<Capillary production process>
As illustrated in FIG. 1, a long capillary 1 is manufactured by heating and stretching a cylindrical quartz (SiO 2 ) tube 9 in an electric furnace 10. At this time, chlorine gas is circulated in the quartz tube 9 and the capillary 1. As a result, the hydroxyl group and moisture on the inner surface of the capillary 1 are removed by chlorine gas, and air is excluded to prevent the moisture from adhering to the inner surface of the capillary 1 and transmission loss due to absorption of the hydroxyl group is reduced. Next, both ends of the obtained long capillary 1 are sealed, and the capillary 1 is filled with chlorine gas. Then, the long capillary 1 is cut into a predetermined length using a micro burner or the like, thereby forming capillaries 1, 1,... With capillary sealing portions 1a, 1a formed at both ends and filled with chlorine gas. . By filling the capillary 1 with chlorine gas, there is no contact of moisture with the inner surface of the capillary 1, thereby reducing transmission loss due to absorption of hydroxyl groups.
[0012]
<Component preparation process>
A large number of capillaries 1, 1,... Produced in the capillary production process, a quartz core rod 2 having the same outer diameter and the same length as the capillary 1, and a quartz cylindrical tube shorter than the capillaries 1 and 2. Prepare one.
[0013]
<Preform preparation process>
-Support tube formation-
The outer peripheral surface of the quartz cylindrical tube is polished, and as shown in FIG. 2, a support tube 3 having a flat cross section is formed.
[0014]
-Capillary and core rod filling-
The capillaries 1, 1,... And the core rod 2 are filled into the support tube 3 in a penetrating state. At this time, as shown in FIG. 3, the capillaries 1, 1,... Are packed in a close-packed manner so that the capillary holes form a triangular lattice in the cross section, and the core rod 2 is disposed at the center axis position. Thereby, the movement of each capillary 1 and the core rod 2 is regulated by the support tube 3. Since the capillaries 1, 1,... And the core rod 2 have a circular cross section, voids 11, 11,... Having a substantially triangular cross section are formed in the support tube 3 between the capillaries 1 and the like.
[0015]
Next, a gap formed between the outermost layer of the capillary bundle and the inner wall of the support tube 3 is filled with a filler such as quartz powder so that the position of each capillary 1 does not shift.
[0016]
As described above, the plurality of capillaries 1, 1,... Arranged in a close-packed manner to form a capillary bundle, the core rod 2 arranged at the center axis position, and the support tube 3 holding them. A preform 4 is prepared.
[0017]
<Dehydration process with chlorine gas>
As shown in FIG. 4, quartz auxiliary pipes 12, 12 having substantially the same outer diameter as the support pipe 3 are welded to both ends of the preform 4. Then, chlorine gas is introduced from the opening of one auxiliary pipe 12, and the chlorine gas is circulated through the gaps 11, 11,... Formed in the support pipe 3, and finally from the opening of the other auxiliary pipe 12. While discharging, the flame 13 is reciprocated in the longitudinal direction of the preform 4 to heat the outside. Accordingly, the hydroxyl groups and moisture on the outer surfaces of the capillaries 1, 1,... And the outer surface of the core rod 2 are removed in advance by the chlorine gas, and transmission loss due to absorption of the hydroxyl groups is reduced. Then, both ends of the support tube 3 are heated by a vacuum pump so that the gaps 11, 11,... Between the capillaries 1 are decompressed, and the support tube sealing portions 3a, 3a are formed. . At this time, air is prevented from entering the gaps 11, 11,... So that the gaps 11, 11,.
[0018]
<Drawing process>
One auxiliary pipe 12 is removed from the preform 4 and, as shown in FIG. 5, the preform 4 is set on a drawing machine so that the remaining auxiliary pipe 12 is on the upper side. Then, the preform 4 is subjected to a drawing process (for example, a drawing furnace temperature of 2250 ° C. and a drawing speed of 20 m / min) that is heated and stretched in the drawing furnace 14 to reduce the diameter (fiber). At this time, the preform 4 is reduced in diameter (fibre) while the outer shape of the cross section of the preform 4 which is a non-circular flat shape is circularized by the action of surface tension. Further, the centripetal force acting in the cross section of the preform 4 becomes larger in the major axis direction than the flat minor axis direction, that is, has anisotropy. Therefore, the circular hole provided in the preform 4 is formed in an elliptical cross section whose major axis is oriented in one direction. Further, the voids 11, 11,... Formed in the support tube 3 are sealed in a decompressed state and filled with chlorine gas, so that moisture contacts the outer surface of the capillary 1 and the outer surface of the core rod 2. The air gaps 11, 11,... That are prevented and reduced in pressure are smoothly crushed by the capillaries 1, 1,. Adjacent capillaries 1, capillary 1 and core rod 2, and capillary 1 and support tube 3 are fused and integrated with each other.
[0019]
Then, as shown in FIG. 6, a solid core 5 forming the center of the fiber, and a predetermined lattice is formed on the cross section of the fiber so as to cover the core 5, and a photonic crystal structure is formed in the radial direction of the fiber. Is provided with a clad 6 having a plurality of pores 6a, 6a,..., And a coating portion 7 provided so as to further coat the clad 6. The outer shape of 6a,... Is formed into an ellipse, and a polarization maintaining PCF 8 having a circular cross section in which the long axes of the elliptical pores 6a, 6a,. Such a polarization preserving PCF 8 is configured such that the mode field which is the light propagation region has two polarization modes which are orthogonal to each other in the cross section of the fiber and have different propagation constants.
[0020]
According to the manufacturing method of the polarization preserving PCF 8 as described above, the preform 4 is made into a fiber while the flat cross-sectional outline shape is circularized by the action of surface tension during the drawing process. At that time, the centripetal force acting in the cross section of the preform 4 is larger in the major axis direction than the flat minor axis direction, that is, has anisotropy. For this reason, the capillary hole having a circular cross section of the preform 4 is formed into an elliptical pore without being isotropically reduced and is made into a fiber, and the major axis of the elliptical pores 6a, 6a,. It will be oriented in one direction. Therefore, it is not necessary to perform complicated processing such as providing an elliptical hole in the preform, and the polarization-maintaining PCF 8 having the pores 6a, 6a,.
[0021]
(Embodiment 2)
It will be described step by step a method for manufacturing a polarization maintaining PCF according to implementation embodiments 2 below. In addition, the same site | part and the same member as Embodiment 1 are shown with the same code | symbol.
[0022]
<Capillary production process>
The capillary 1 is produced by the same method as in the first embodiment. At this time, the unsealed capillary 21 whose both ends are not sealed is produced in the same manner.
[0023]
<Component preparation process>
A large number of sealed capillaries 1, 1,... Manufactured in the capillary manufacturing step, a predetermined number of unsealed capillaries 21, 21,. And one quartz core rod 2 having the same outer diameter and the same length, and one cylindrical support tube 3 made of quartz and shorter than the capillary 1, the unsealed capillary 21 and the core rod 2 are prepared. To do.
[0024]
<Preform preparation process>
The capillaries 1, 1,..., The unsealed capillaries 21, 21,. At this time, as shown in FIG. 7, the capillaries 1, 1,... And unsealed capillaries 21, 21,. Are arranged in a cross section, and the capillaries 1, 1,... And unsealed so that a bundle of capillaries 1, 1,. Capillaries 21, 21... Are arranged. Thereby, the movement of each capillary 1, each unsealed capillary 21, and the core rod 2 is regulated by the support tube 3. Further, since the capillaries 1, 1,..., The unsealed capillaries 21 and the core rod 2 have a circular cross section, the support pipe 3 has a substantially triangular gap 11 between the capillaries 1 and the unsealed capillaries 21 and the like. 11,... Are formed.
[0025]
Next, a gap formed between the outermost layer of the capillary bundle and the inner wall of the support tube 3 is filled with a filler such as quartz powder so that the position of each capillary 1 does not shift.
[0026]
As described above, a bundle of a large number of capillaries 1, 1,... Arranged in a close-packed manner, a bundle of unsealed capillaries 21 provided so as to sandwich the bundle, and their central axis positions. A preform 4 including the arranged core rods 2 and a support tube 3 that holds them is produced.
[0027]
<Dehydration process with chlorine gas>
The preform 4 is dehydrated with chlorine gas in the same manner as in the first embodiment.
[0028]
<Drawing process>
As in the first embodiment, the preform 4 is set on a drawing machine. Then, the preform 4 is heated and stretched in a drawing furnace, and the inside of the unsealed capillary 21 is reduced in pressure to reduce the diameter (fiber). At this time, when the preform 4 is reduced in diameter, the unsealed capillaries 21 shrink the capillary holes faster than the capillaries 1 sealed at both ends. Therefore, a tensile force acts from the center toward the bundle side of the unsealed capillaries 21 in the cross section of the preform 4 in order to fill the capillary holes of the unsealed capillaries 21. Since the tensile force resists the centripetal force acting in the cross section of the preform 4 during the drawing process, the centripetal force is from the direction connecting the pair of unsealed holes formed by the holes of the unsealed capillaries 21. Also, the direction perpendicular to it is larger, that is, it has anisotropy. Thereby, the circular hole provided in the preform 4 has an elliptical cross section with the major axis oriented in one direction. Further, the voids 11, 11,... Formed in the support tube 3 are sealed in a decompressed state and filled with chlorine gas, so that moisture contacts the outer surface of the capillary 1 and the outer surface of the core rod 2. The air gaps 11, 11,... That are prevented and reduced in pressure are smoothly crushed by the capillaries 1, 1,. The adjacent capillaries 1, the capillaries 1 and the core rods 2, and the capillaries 1 and the support tube 3 are fused and integrated with each other, and the capillary holes of the unsealed capillaries 21 disappear.
[0029]
Then, as shown in FIG. 8, a solid core 5 forming the center of the fiber, and a triangular lattice is formed on the cross section of the fiber so as to cover the core 5, and a photonic crystal structure is formed in the radial direction of the fiber. Is provided with a clad 6 having a plurality of pores 6a, 6a,..., And a coating portion 7 provided so as to further coat the clad 6. The outer shape of 6a,... Is formed into an ellipse, and a polarization maintaining PCF 8 having a circular cross section in which the long axes of the elliptical pores 6a, 6a,. Such a polarization preserving PCF 8 is configured such that the mode field which is the light propagation region has two polarization modes which are orthogonal to each other in the cross section of the fiber and have different propagation constants.
[0030]
According to the method of manufacturing the polarization-maintaining PCF 8 as described above, the preform 4 has a smaller capillary hole than the capillary 1 with both ends sealed in the drawing process, and the cross section in the drawing process. The fiber is formed while a tensile force acts from the center toward the bundle side of the unsealed capillary 21. At that time, the centripetal force acting in the cross section of the preform 4 is larger in the direction perpendicular to the direction in which the bundle of the pair of unsealed capillaries 21 is connected because the tensile force acts against the centripetal force. That is, it has anisotropy. For this reason, the capillary hole having a circular cross section of the preform 4 is formed into an elliptical pore without being isotropically reduced and is made into a fiber, and the major axis of the elliptical pores 6a, 6a,. It will be oriented in one direction. Therefore, complicated processing such as providing an elliptical hole in the preform is not required, and the polarization maintaining PCF8 having a fine hole whose outer shape of the fiber cross section is an ellipse can be easily manufactured.
[0031]
(Other embodiments)
In the first and second embodiments, the method of manufacturing the polarization maintaining PCF 8 in which the support tube 3 is filled with the capillary is used. However, the present invention is not particularly limited to this, and a preform in which holes are drilled in a quartz rod material is used. 4 may be produced and drawn. In that case, for example, as shown in FIG. 9, a preform 4 in which holes 22, 22,... Are formed in a rod material having a flat cross section with a predetermined hole pattern may be prepared. Moreover, as what corresponds to Embodiment 2, while forming the sealing hole 23,23, ... of a predetermined pattern in the rod material of a cross section circular, unsealed hole 24, so that the sealing hole group may be pinched | interposed What is necessary is just to prepare the preform 4 which formed 24, ....
[0032]
In the first embodiment, the support pipe 3 having a flat cross section is formed by polishing the side surface of the quartz pipe. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. The support tube 3 may have an elliptical outer surface and a circular cross-sectional hole shape. Alternatively, as shown in FIG. The support tube 3 having a cross-sectional hole shape formed in an ellipse may be used.
[0033]
In the second embodiment, the support tube 3 is filled with capillaries 1, 1,... Sealed at both ends and unsealed capillaries 21, 21,. The acting centripetal force exhibits anisotropy. However, the present invention is not particularly limited to this. For example, a region where the support tube is filled with an unsealed capillary and the inside of the capillary is pressurized, and a capillary sandwiching the region By providing a region for pressurizing the inside, the centripetal force acting in the preform cross section during the drawing process may have anisotropy.
[0034]
In the first and second embodiments, the polarization maintaining PCF 8 having the solid core 5 is manufactured. However, the present invention is not particularly limited thereto, and the polarization maintaining PCF having a hollow core is manufactured. It may be what you do. In that case, instead of disposing the core rod 2 at the center axis position of the preform, a core space may be formed at the center axis position.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a capillary manufacturing process according to the implementation form 1.
2 is a cross-sectional view of the support tube according to implementation embodiments 1.
3 is a cross-sectional view of a preform according to the implementation form 1.
4 is an explanatory diagram showing a dehydration step with chlorine gas according to the implementation form 1.
5 is an explanatory view of a drawing process according to the implementation form 1.
6 is a perspective view of a polarization maintaining PCF according to implementation embodiments 1.
7 is a cross-sectional view of a preform according to the implementation form 2.
8 is a perspective view of a polarization maintaining PCF according to implementation embodiments 2.
9 is a cross-sectional view of a preform according to another embodiment of that.
10 is a cross-sectional view of a preform according to another alternative embodiment of that.
11 is a cross-sectional view of the support tube according to another embodiment of that.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capillary 1a Capillary sealing part 2 Core rod 3 Support pipe 3a Support pipe sealing part 4 Preform 5 Core 6 Clad 6a Pore 7 Covering part 8 Polarization preserving PCF
9 Quartz tube 10 Electric furnace 11 Void 12 Auxiliary pipe 13 Flame 14 Drawing furnace 21 Unsealed capillary 22 Hole 23 Sealed hole 24 Unsealed hole

Claims (1)

ファイバ中心をなす中実又は中空のコアと、該コアを被覆するように設けられファイバ横断面に所定格子を形成してファイバ半径方向にフォトニッククリスタル構造を構成するように配設された複数の細孔を有するクラッドと、を備え、ファイバ横断面において、該細孔の外郭形状が楕円に形成され且つ該楕円の細孔の長軸が一方向に配向していることにより、光伝搬領域であるモードフィールドが相互に直交し且つ伝搬定数が異なる２つの偏波モードを有するように構成された偏波保存フォトニッククリスタルファイバの製造方法であって、
上記ファイバ横断面の孔パターンに対応して設けられ、各々、両端が封止された複数の円形孔と、横断面において該複数の円形孔を挟むように設けられた少なくとも一対の未封止孔とを有するプリフォームを準備するプリフォーム準備工程と、
上記プリフォームを線引き加工により細径化する線引き工程と、
を備えたことを特徴とする偏波保存フォトニッククリスタルファイバの製造方法。A solid or hollow core that forms the center of the fiber, and a plurality of cores that are provided so as to cover the core and that form a predetermined lattice in the cross section of the fiber to form a photonic crystal structure in the fiber radial direction. The outer shape of the pore is formed in an ellipse and the major axis of the pore in the ellipse is oriented in one direction in the cross section of the fiber. A method of manufacturing a polarization-maintaining photonic crystal fiber configured such that a mode field has two polarization modes orthogonal to each other and having different propagation constants,
A plurality of circular holes provided corresponding to the hole pattern in the fiber cross section, each sealed at both ends, and at least a pair of unsealed holes provided so as to sandwich the plurality of circular holes in the cross section A preform preparation step for preparing a preform having:
A drawing process for reducing the diameter of the preform by drawing;
A method of manufacturing a polarization-maintaining photonic crystal fiber, comprising:
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