JP3848597B2 - Manufacturing method of plastic holey fiber - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア近傍のクラッドに多数の空孔を備えたプラスチックホーリーファイバの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
大容量,高速な通信を可能とする光ファイバは、光通信ネットワークを構築する上で欠くことができないものであるが、近年及び将来の光通信ネットワークにおける光信号の高速化、情報の増大化に伴ってさらなる大容量の光ファイバが要求されており、現在、この要求を満たす新たな光ファイバとして、いわゆるフォトニッククリスタル光ファイバ(Photonic Crystal Fiber、以下PCFと称す)と称される光ファイバが注目されている。
【0003】
このフォトニッククリスタル光ファイバは、コアを覆うクラッド内に、屈折率の周期構造であるフォトニック構造を備えたものであり、具体的にはコアを囲繞するように蜂の巣のようなハニカム構造の空間をクラッド部に設けることで光の禁制帯であるフォトニックバンドギャップ(Photonic Band Gap、以下PBGと称す)を発生させたものである。例えば、KnightらはScience282,1476,(1998)においてPBG構造を導波原理とするPCFの報告を行っており、また、CreganらはScience285,1537,(1999)においてPBG構造を導波原理とする中空コアのPCFの報告を行っている。この中空コアのPCFは光が伝播するコアに石英媒質がないため、損失の主要因となるレーリー散乱が非常に小さくなる超低損失ファイバの可能性を示すものである。また、特許第3072842号においても中空コアのPCFについて触れられており、0.01dB/km程度の低損失化が期待できる旨の記述がある。
【0004】
しかしながら、これら従来のPCFにおいては、そのPBG構造に僅かな構造的揺らぎがあると光の伝播条件が維持できなくなり、いわゆる構造不正損失を発生させることから、このPBG構造を精密に構成する必要があり、実現化には多くの課題が残っている。
【0005】
一方、最近では上記PCFのような完全なPBG構造を有するものではないが、従来のガラス組成の違いにより比屈折率差を持たせた光ファイバのコア近傍のクラッド内に空孔を存在させ、クラッドの実効的な屈折率を下げて、コアとクラッド間の比屈折率を拡大することで従来得られなかった特性を有する、いわゆるホーリーファイバと称される光ファイバが提案されている。例えば、OFC2001PD5-1において長谷川らは、通常のシングルモードファイバの構造を有するファイバのコア近傍のクラッド内に4つの空孔を設けたホーリーファイバで、コアとクラッド間の実効的な比屈折率差を拡大することで0.8μm帯にゼロ分散とシングルモード動作があるファイバを実現した報告を行っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来のホーリーファイバにあっては、石英ガラスを材質としていることから製造コストが高く、かつ可撓性に劣るといった問題点がある。
【0007】
すなわち、従来のホーリーファイバは、石英ガラスからなるガラスロッドを製作した後、そのガラスロッドに機械的な孔開け加工を施し、それを通常のガラスファイバと同様に加熱・溶融しながら所定径まで線引きし紡糸することで得られるようになっている。しかしながら、この機械的な孔開け加工を施すためには石英ガラスロッドの長さが制限されてしまい、また、材質も難削材であるため、現状では最大200mm程度が限界であり、ガラスロッドの外径をφ50mmとすると1回の紡糸で約20kmしか取れなく、非常に製造コストが高くなってしまう。また、孔開け箇所が数個であれば特に問題がないが、今後さらに数十個以上に増やした場合、その作業に多くの時間を要し、製作コストがアップしてしまう。さらに、従来の石英ガラスをベースとしたホーリーファイバーは可撓性に乏しく、例えば曲げ径がφ60mm以下での使用が困難であった。
【0008】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、製造コストが安価でかつ可撓性に優れた新規なプラスチックホーリーファイバの製造方法を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項1に示すように、コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の空孔を有するプラスチックホーリーファイバの製造方法において、コア用樹脂を押し出すためのコア用押出し機と、クラッド用樹脂を押し出すためのクラッド用押出し機との各ノズル先端をノズル部で合体、複合させた押出し装置を用い、コア用押出し機のノズル先端から押出されたコア用樹脂の周囲に、クラッド用押出し機のノズル先端からクラッド用樹脂を押出すと共に、上記コア用押出し機のノズル先端に、該ノズル先端の射出口を囲繞するように、押出し方向に延びる空孔成型用のピンが複数本設けられ、これにより上記クラッド内に空孔を連続して形成するものである。また、請求項2に示すように上記コア用樹脂としてポリメチルメタクリレートを、上記クラッド用樹脂としてフッ素系樹脂を用いるものである。
【0010】
すなわち、従来石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0013】
図1は、本発明に係る製造方法によって製造されたプラスチックホーリーファイバ1の実施の一形態を示したものである。
【0014】
図示するように、このプラスチックホーリーファイバ1は、直径が1.0mm程度のクラッド2の軸心部に直径が0.2mm程度のコア3がその長手方向に沿って備えられていると共に、そのコア3の近傍にこれを囲繞するように直径が30μm程度の空孔4が複数(本実施の形態にあっては8つ)その長手方向に沿って形成されている。
【0015】
また、このコア3は光学特性、特に透明性に優れた樹脂(プラスチック)であるポリメチルメタクリレートから形成されていると共に、クラッド2は屈折率をこのコア3よりも下げるためにフッ素系樹脂で形成されている。
【0016】
そして、このような構成をしたプラスチックホーリーファイバ1を製造するには、図2及び図3に示すような構成をした複合押出し装置を用いる。この押出し装置は、コア用樹脂(本実施の形態にあってはポリメチルメタクリレート)を押し出すためのコア用押出し機5と、クラッド用樹脂(本実施の形態にあってはフッ素樹脂)を押し出すためのクラッド用押出し機6との各ノズル5a,6a先端をノズル部7で合体させたものであり、コア用押出し機5からコア用樹脂を押し出すと同時にその周囲にクラッド用樹脂を押し出すことでコア3とクラッド2を同時に押出し成形するようにしたものである。さらに、図示するようにこのノズル部7のコア用押出し機のノズル5a先端にはその射出口を囲繞するようにその押出し方向に延びるピン8が複数本(本実施の形態では等間隔に8本)設けられている。そのため、このコア3とクラッド2を同時押出しするに際してそのピン8,8…の先端下流部分だけクラッド用樹脂が満たされなくなり、これによってクラッド用樹脂の押出しと同時にそのクラッド2内にコア3を囲繞するようにその長手方向に連続した空孔4,4…が形成されることになる。
【0017】
従って、このような製造方法によりコア3とクラッド2及び空孔4,4…を同時かつ連続的に形成することができることから、各樹脂が供給され続ける限り長距離に亘って中断することなくプラスチックホーリーファイバ1を製造することができ、優れた量産性を発揮することが可能となる。また、このように材料として樹脂を用い、押出し成形に用いて製造することが可能となることから従来のような煩わしい機械的な孔開け加工も不要となる。
【0018】
また、その全体を樹脂で形成することにより、可撓性が大幅に向上し、小さな半径でファイバを曲げて設置することができるため、構造が複雑な光加工に設置する場合や、狭いスペースでも容易に設置することが可能となる。
【0019】
尚、空孔4の設置位置やその数は、ピン8の配置や数を変えることで容易に変更することが可能となる。また、クラッド2等を保護すべくさらにその周囲にジャケットを被覆形成するようにしても良い。
【0020】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、従来の石英ガラス等のガラス原料に代えて樹脂を用いることにより、押出し成形によって効率良く得ることができるため、量産性が向上し、製造コストを大幅に低減することが可能となる。また、全体が樹脂から成るため、従来のようにガラスを原料とするファイバに比べて可撓性も大幅に向上し、狭いスペースや複雑なスペースに対しても容易・確実に設置することが可能となる、等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る製造方法によって製造されたプラスチックホーリーファイバの実施の一形態を示す拡大断面図である。
【図2】 図1のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置を示す構成図である。
【図3】 図1のプラスチックホーリーファイバを得るための複合押出し装置のノズル部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 プラスチックホーリーファイバ
2 クラッド
3 コア
4 空孔
5 コア用押出し機
6 クラッド用押出し機
7 ノズル部
8 ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method for a plastic Horley Fiber having a large number of pores in the cladding of the core near.
[0002]
[Prior art]
An optical fiber that enables high-capacity and high-speed communication is indispensable for constructing an optical communication network. However, in recent and future optical communication networks, optical signals have been increased in speed and information. Along with this, an optical fiber having a larger capacity has been demanded, and an optical fiber called a so-called photonic crystal fiber (hereinafter referred to as a PCF) is attracting attention as a new optical fiber that satisfies this demand. Has been.
[0003]
This photonic crystal optical fiber is provided with a photonic structure, which is a periodic structure of refractive index, in a clad covering a core, and specifically, a honeycomb structure space such as a honeycomb so as to surround the core. Is provided in the cladding to generate a photonic band gap (hereinafter referred to as PBG) which is a forbidden band of light. For example, Knight et al. Reported a PCF based on the PBG structure in Science 282, 1476, (1998), and Cregan et al., Based on the PBG structure in Science 285, 1537, (1999). We report on hollow core PCF. This hollow-core PCF shows the possibility of an ultra-low loss fiber in which Rayleigh scattering, which is a main factor of loss, is extremely small because there is no quartz medium in the core through which light propagates. Japanese Patent No. 3072842 also mentions a hollow core PCF and there is a description that a reduction in loss of about 0.01 dB / km can be expected.
[0004]
However, in these conventional PCFs, if there is a slight structural fluctuation in the PBG structure, the light propagation condition cannot be maintained, and so-called structural loss is generated. Therefore, it is necessary to precisely configure the PBG structure. Yes, there are still many challenges for realization.
[0005]
On the other hand, recently, although it does not have a complete PBG structure like the above PCF, there is a void in the cladding near the core of the optical fiber having a relative refractive index difference due to the difference in the conventional glass composition, An optical fiber referred to as a so-called holey fiber has been proposed which has a characteristic not conventionally obtained by lowering the effective refractive index of the clad and increasing the relative refractive index between the core and the clad. For example, in OFC2001PD5-1, Hasegawa et al. Used a holey fiber with four holes in the cladding near the core of a fiber having a normal single-mode fiber structure. Has been reported to realize a fiber with zero dispersion and single mode operation in the 0.8 μm band.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, such a conventional holey fiber has a problem that the manufacturing cost is high and the flexibility is inferior because quartz glass is used as a material.
[0007]
In other words, a conventional holey fiber is manufactured by manufacturing a glass rod made of quartz glass, then mechanically perforating the glass rod, and drawing it to a predetermined diameter while heating and melting in the same way as a normal glass fiber. It can be obtained by spinning and spinning. However, the length of the quartz glass rod is limited in order to perform this mechanical drilling process, and the material is also a difficult-to-cut material, so at present, the maximum is about 200 mm. If the outer diameter is φ50 mm, only about 20 km can be obtained by one spinning, and the manufacturing cost becomes very high. Further, there are no particular problems if the number of holes is several, but if the number is further increased to several tens or more in the future, the work takes a lot of time and the production cost increases. Furthermore, conventional holey fibers based on quartz glass have poor flexibility, and are difficult to use when the bending diameter is, for example, φ60 mm or less.
[0008]
The present invention has been made to effectively solve the above problems, its object is a method for producing a novel plastic Horley Fiber manufacturing cost with excellent inexpensive flexible It is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method for extruding a core resin in a method for producing a plastic holey fiber having a plurality of holes extending in a longitudinal direction in a cladding near a core, as shown in
[0010]
That is, by using the resin instead of the glass material of the conventional quartz glass or the like, it is possible to efficiently obtain the push-out molding, and mass productivity is improved, it becomes possible to greatly reduce the manufacturing cost. Further, since the whole is made of resin, the flexibility is greatly improved as compared with the conventional fiber made of glass.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a preferred embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 shows an embodiment of a
[0014]
As shown in the figure, this
[0015]
The core 3 is made of polymethyl methacrylate which is a resin (plastic) excellent in optical properties, particularly transparency, and the clad 2 is made of a fluorine-based resin in order to lower the refractive index than the core 3. Has been.
[0016]
Then, in order to produce the plus tics
[0017]
Therefore, since it is possible to form the core 3 and the cladding 2, and the
[0018]
Also, by forming the whole with resin, the flexibility is greatly improved and the fiber can be bent and installed with a small radius, so it can be installed in optical processing with a complicated structure, or even in a narrow space It can be easily installed.
[0019]
It should be noted that the installation position and the number of the
[0020]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, by using a resin instead of a conventional glass raw material such as quartz glass, it can be efficiently obtained by extrusion molding, so that mass productivity is improved and manufacturing cost is greatly reduced. Is possible. In addition, since the whole is made of resin, the flexibility is greatly improved compared to the conventional fiber made of glass, and it can be installed easily and reliably even in narrow and complex spaces. Excellent effects such as become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an embodiment of a plastic holey fiber manufactured by a manufacturing method according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a composite extrusion apparatus for obtaining the plastic holey fiber of FIG . 1 ;
3 is a cross-sectional view showing a configuration of a nozzle portion of a composite extrusion apparatus for obtaining the plastic holey fiber of FIG . 1 ;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
コア用樹脂を押し出すためのコア用押出し機と、クラッド用樹脂を押し出すためのクラッド用押出し機との各ノズル先端をノズル部で合体、複合させた押出し装置を用い、
コア用押出し機のノズル先端から押出されたコア用樹脂の周囲に、クラッド用押出し機のノズル先端からクラッド用樹脂を押出すと共に、
上記コア用押出し機のノズル先端に、該ノズル先端の射出口を囲繞するように、押出し方向に延びる空孔成型用のピンが複数本設けられ、これにより上記クラッド内に空孔を連続して形成することを特徴とするプラスチックホーリーファイバの製造方法。In the manufacturing method of the plastic holey fiber having a plurality of holes extending in the longitudinal direction in the cladding near the core,
Using an extrusion apparatus in which the nozzle tips of the core extruder for extruding the core resin and the clad extruder for extruding the clad resin are combined and combined at the nozzle part,
While extruding the cladding resin from the nozzle tip of the clad extruder around the core resin extruded from the nozzle tip of the core extruder,
A plurality of hole forming pins extending in the extruding direction are provided at the nozzle tip of the core extruder so as to surround the injection port at the nozzle tip, whereby the holes are continuously formed in the cladding. A method for producing a plastic holey fiber, comprising: forming a plastic holey fiber.
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