JP4172440B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光軸方向に延びるファイバ孔を有する光ファイバを製造する方法に関するものである。

近年、光軸方向に沿って複数の空孔（ファイバ孔）が設けられた光ファイバ（ホーリーファイバ）が開発されつつある。ホーリーファイバは、複数のファイバ孔による、コア領域とクラッド領域との間の実効的な屈折率差や、或いはフォトニック結晶構造によるフォトニックバンドギャップを利用して光をコア領域内に閉じ込めて伝播させる。ホーリーファイバでは、光軸に直交する断面でのファイバ孔の配列や大きさを調整することによって、中実の光ファイバでは実現困難であったファイバ特性（例えば、大きな波長分散値など）を実現することができる。このようなホーリーファイバは、ファイバ孔となるべきファイバ母材孔を有する光ファイバ母材を線引きして製造されているが、線引きする際、非特許文献１に記載されているように、ファイバ母材孔を加圧しながら光ファイバ母材を線引きしてファイバ孔を潰さないようにしている。
Jonathan C. Knight, "Photonic crystal fibres.", NATURE, AUGUST 14 2003, VOL 424, pp847-851.

ところで、ホーリーファイバのファイバ特性は、ファイバ孔の大きさに影響を受けるため、所望のファイバ特性を得るためには、ファイバ孔の大きさを調整しなければならない。しかしながら、ファイバ母材孔を加圧してもすぐにはファイバ孔は拡大せず、所望の大きさのファイバ孔になるまで待つ必要がある。そして、このファイバ孔が所望の大きさになっていない部分の光ファイバは、期待するファイバ特性が得られないため廃棄しなければならない結果、良品の製造歩留まりが悪いという問題点があった。

そこで、本発明は、光軸方向に延びるファイバ孔を有する光ファイバを、良品の製造歩留まりよく製造する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、長手方向に延びるファイバ母材孔を有する光ファイバ母材のファイバ母材孔を加圧しながら、線引炉において光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きして、ファイバ母材孔に対応するファイバ孔を有する光ファイバを製造する方法であって、光ファイバの光軸方向に直交する断面におけるファイバ孔の大きさを所望の大きさにするための目標圧力Ｐ１より高い初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔を加圧しながら光ファイバ母材を線引きをした後に、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔を加圧しながら光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする。

この方法では、先ず、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔を加圧してファイバ孔を早く開かせた後に、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔を加圧しながら、線引炉で光ファイバ母材を線引きをする。その結果、所望の大きさのファイバ孔を有する光ファイバを得るまでの時間を短くすることができる。これによって、良品取りすることができる光ファイバの量が増加するので、良品の製造歩留まりが向上する。

更に、本発明に係る光ファイバの製造方法では、目標圧力Ｐ１が３．５ｋＰａ以上４．３ｋＰａ以下であることが好ましい。目標圧力Ｐ１が３．５ｋＰａより小さいとファイバ孔が十分に開かない一方、４．３ｋＰａより大きいとファイバ孔が膨らみすぎる傾向にある。そして、上記範囲で加圧することで、所望の大きさのファイバ孔を有する光ファイバを製造することができる。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法では、初期圧力Ｐ２が４．０ｋＰａ以上４．７ｋＰａ以下であることが好適である。はじめにこの範囲で加圧することによって、加圧によるファイバ孔の破裂を抑制しながらファイバ孔を早く開かせることができる。

更にまた、本発明に係る光ファイバの製造方法では、０．９８Ｎ以上の線引張力で光ファイバ母材を線引きすることが好適である。線引張力が低いと、ファイバ母材孔への加圧圧力に応じてファイバ孔が著しく変化するため、ファイバ孔が破裂する虞がある。そして、線引張力を０．９８Ｎ以上とすることで、ファイバ孔の破裂を抑制しつつファイバ母材孔を加圧することができる。

また、本発明に係る光ファイバの製造方法では、ファイバ母材孔を初期圧力Ｐ２で加圧し始めた後に光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの線引長が１．２ｋｍ以上になったときに、ファイバ母材孔を加圧する圧力を目標圧力Ｐ１に下げることが好ましい。初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔を加圧しながら光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバの線引長が１．２ｋｍになったときには、ファイバ孔を所望の大きさ近くまで開かせることができる傾向にあるため、その線引長が１．２ｋｍ以上になった後に、光ファイバ母材を目標圧力Ｐ１で加圧しながら線引きすることで、所望の大きさのファイバ孔を有する光ファイバをより早く得ることができる。

更に、本発明に係る光ファイバの製造方法では、ファイバ母材孔を初期圧力Ｐ２で加圧し始めた後に光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの線引長が２．０ｋｍになる前に、ファイバ母材孔を加圧する圧力を目標圧力Ｐ１に下げることが好適である。この場合、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔を加圧しながら光ファイバ母材を線引きして得られる光ファイバの線引長を２．０ｋｍより短くすることで、ファイバ孔が所望の大きさよりも大きくなりすぎることを抑制できる。その結果、ファイバ母材孔への加圧圧力を初期圧力Ｐ２から目標圧力Ｐ１に下げたときに、所望の大きさのファイバ孔を有する光ファイバを得やすい。

本発明の光ファイバの製造方法によれば、光軸方向に延びるファイバ孔を有する光ファイバを、良品の製造歩留まりよく製造することができる。

以下、図面を参照しながら本発明による光ファイバの製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明による光ファイバの製造方法の一実施形態により製造された光ファイバ１０のファイバ断面の模式図である。光ファイバ１０は、紙面に略垂直な方向（光軸方向Ｌ）に延在する、ファイバ外径がＤ１の線状体である。光ファイバ１０は、光軸方向Ｌに延びる石英ガラスからなると共にコア径ｄ１が０．５〜５．０μｍであるコア領域１１を有する。そして、このコア領域１１の周囲には、コア領域１１内に光を閉じ込めて伝播させるために、石英ガラスからなると共に、光軸方向Ｌに延びる複数のファイバ孔１２を有するクラッド領域１３が設けられている。なお、クラッド領域１３の一部にはフッ素が添加されている。

このファイバ孔１２は、光軸方向Ｌに直交する断面であるファイバ断面１４において、コア領域１１の周囲に４層構造で配置されており、コア領域１１側から１層目に６個、２層目に１２個、３層目に１８個、４層目に２４個形成されている。各ファイバ孔１２の孔径ｄ２は約１．０〜５．０μｍである。そして、各層において、ファイバ孔１２は六角形状に配置されている結果、ファイバ孔１２が形成されている孔形成領域１５も六角形状であり、その対角線の長さｔは、約１２μｍ〜３０μｍである。以下では、対角線の長さｔを、孔形成領域長ｔと称す。

この複数のファイバ孔１２をクラッド領域１３が有することで、コア領域１１とクラッド領域１３との間に、より大きな屈折率差が生じる結果、その屈折率差によって、光をコア領域１１に閉じ込めて伝播させることができる。そして、ファイバ孔１２の大きさを調整することで、光ファイバ１０の分散値を制御できるため、中実の光ファイバ１０では実現できない分散特性を得ることができる。なお、コア領域１１に光をより確実に閉じ込めるために、孔形成領域長ｔは１５μｍ以上が好ましい。

次に、所望の分散値を有する光ファイバ１０を製造する方法について説明する。光ファイバ１０を製造するために、まず、図２に示す石英ガラスを主成分とする光ファイバ母材２０を用意する。光ファイバ母材２０は、紙面に略垂直な方向に延びる、母材外径がＤ２の円柱体であり、ファイバ孔１２に対応する空孔であって長手方向に延びた略円形のファイバ母材孔２１が６０個形成されている。ファイバ母材孔２１は、光ファイバ母材２０の長手方向に直交する断面である母材断面２２において、ファイバ孔１２の配置と対応するように４層構造で配置されている。光ファイバ母材２０の母材外径Ｄ２は、約１０〜４０ｍｍが例示され、ファイバ母材孔２１の孔径ｄ３は、約０．２〜１．５ｍｍが例示される。

光ファイバ母材２０は、例えば、次のようにして製造される。先ず、石英ガラスロッドに、ファイバ母材孔２１となるべき孔をドリルを利用して６０個開けた後に旋盤に取り付ける。そして、回転させながら酸水素バーナーであぶりつつ引っ張って延伸し、延伸後のロッドをフッ素添加パイプに挿入した後、コラプスをして光ファイバ母材２０とする。

次に、この光ファイバ母材２０を図３に示す光ファイバ製造装置３０を利用して線引きする。以下の説明では、特に断らない限り、母材断面２２の断面形状と相似な断面形状を有する光ファイバ１０を製造するものとして説明する。

光ファイバ母材２０を線引きする際には、光ファイバ母材２０の一端を溶融してファイバ母材孔２１を閉じておき、他端はファイバ母材孔２１を開放して、そこにパイプＰを接続する。そして、その光ファイバ母材２０を、光ファイバ製造装置３０が有する母材昇降装置３０Ａに取り付け、光ファイバ母材２０のパイプＰに加圧装置３０Ｂを接続する。このとき、加圧装置３０ＢはパイプＰの上端部に取り付けられたキャップＣを介して接続される。なお、このキャップＣには、加圧装置３０Ｂからのガス（例えば、窒素などの不活性ガス）をパイプＰを介してファイバ母材孔２１内に導入するためのガス導入路が形成されている。

加圧装置３０Ｂに接続された光ファイバ母材２０は、母材昇降装置３０Ａによって線引炉３０Ｃに挿入され、その下端部が加熱・溶融される。加熱・溶融されれた光ファイバ母材２０から自重によって落下してきた線状のガラス（光ファイバ）を、外径測定器３０Ｄ、張力測定器３０Ｅ、第１の被覆塗布装置３０Ｆ及び第２の被覆塗布装置３０Ｇに通した後、ターンプーリ３０Ｈ、キャプスタン３０Ｉ及び巻き取り装置３０Ｊにセットしてから線引きを開始する。

光ファイバ母材２０の線引きを開始した後、線引きされた光ファイバの線速を上げていき、所定の目標線速でほぼ定常的に線引きする。線速が目標線速になるまでは、ファイバ孔１２の破裂を防止する観点からファイバ母材孔２１への加圧は行わず、目標線速で線引きする定常状態に以降した後に、ファイバ母材孔２１への加圧を開始する。そして、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を調整しながら光ファイバ母材２０を線引きして、ファイバ孔１２を有する光ファイバ１０を得る。

光ファイバ１０は、外径測定器３０Ｄ及び張力測定器３０Ｅを通過し、ファイバ外径及び線引張力がそれぞれ測定された後、第１及び第２の被覆塗布装置３０Ｆ，３０Ｇを順に通過することで、その外周に樹脂が被覆される。そして、樹脂で被覆された光ファイバ１０は、ターンプーリ３０Ｈ及びキャプスタン３０Ｉを経て、巻き取り装置３０Ｊにより巻き取られる。

前述した外径測定器３０Ｄの測定結果は、それと電気的に接続された制御部３０Ｋに通知される。この制御部３０Ｋは、母材昇降装置３０Ａ及びキャプスタン３０Ｉなどにも電気的に接続されており、光ファイバ母材２０の線引炉３０Ｃへの送り速度及び線引速度（線速）が制御される。線速は、キャプスタン３０Ｉの回転を調整することで制御される。また、線引張力は、張力測定器３０Ｅの測定結果に基づいて線引炉３０Ｃの炉温を調整することで制御される。

この線引張力は、目標線速で線引きを開始した後、すなわち、定常状態に移行した後は、０．９８Ｎ（１００ｇｆ）以上に調整されることが好ましい。線引張力が低いと、ファイバ母材孔２１に加える圧力変化に応じてファイバ孔１２の大きさが著しく変わるために、ファイバ孔１２が破裂し光ファイバ１０が断線する場合がある。これに対して、線引張力を０．９８Ｎ以上とすることで、所望の孔径ｄ２のファイバ孔１２を得るように加圧圧力を制御しても、ファイバ孔１２の破裂が抑制されている。

また、ファイバ母材孔２１への加圧圧力は、加圧装置３０Ｂを調整することで制御される。このファイバ母材孔２１へ加える圧力の制御方法について説明する。

前述したように、線速が目標線速になるまでの間は、ファイバ孔１２が破裂することを防止するために、ファイバ母材孔２１への加圧を実施しない。そして、線速が上がって、ファイバ母材孔２１を加圧しつつファイバ孔１２の大きさを制御できる目標線速になった後にファイバ母材孔２１への加圧を開始する。なお、この加圧を開始するまではファイバ孔１２は潰れた状態であり、加圧を開始しても、すぐにはファイバ孔１２は開かないので、所望の分散値を実現可能な大きさ（すなわち、孔径ｄ２）のファイバ孔１２が形成されるまでの光ファイバ１０は廃棄することになる。

本実施形態に係る光ファイバの製造方法では、加圧開始時に、ファイバ孔１２を所望の孔径ｄ２とするための目標圧力Ｐ１よりも高い初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧してファイバ孔１２を早く開かせた後に、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧しながら線引きする。図４を利用して具体的に説明する。

図４（ａ）は、加圧開始時からの線引長と、本実施形態の光ファイバの製造方法によるファイバ母材孔２１への加圧圧力の変化を示すグラフであり、横軸は加圧開始してからの線引長を表し、縦軸は、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を表している。また、図４（ｂ）は、加圧開始時からの線引長と孔形成領域１５（図１参照）の大きさとの関係を示すグラフであり、横軸は加圧開始してからの線引長を表し、縦軸は、孔形成領域１５の孔形成領域長ｔを表している。

図４（ｂ）中のＩ線は、図４（ａ）に示すように、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を初期圧力Ｐ２から目標圧力Ｐ１に変化させた場合を示している。また、ＩＩ線及びＩＩＩ線は、比較のためのものであり、ＩＩ線は、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧しつづけた場合を示し、ＩＩＩ線は、加圧開始時から目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧した場合を示している。孔形成領域１５は、ファイバ孔１２の孔径ｄ２に応じて変わるので、孔形成領域１５の変化は、ファイバ孔１２の孔径ｄ２の変化に対応している。

図４（ａ）に示すように、加圧開始時には、目標圧力Ｐ１よりも高い初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧しながら線引きする。この目標圧力Ｐ１は、所望の分散値を実現するためのファイバ孔１２の孔径ｄ２に応じて変わるが、３．５ｋＰａ以上４．３ｋＰａ以下であることが好適である。３．５ｋＰａより低いとファイバ孔１２が開きにくい傾向がある一方、４．３ｋＰａより大きいとファイバ孔１２が膨らみすぎる傾向にあるからである。特に、この範囲は、孔径ｄ２が約１．０〜３．５μｍであるときに好ましい。また、初期圧力Ｐ２も、高すぎるとファイバ孔１２が膨らみすぎる一方、低すぎるとファイバ孔１２が開きにくいため４．０ｋＰａ以上４．７ｋＰａ以下が好ましい。

初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧したとき、図４（ｂ）のＩ線及びＩＩＩ線に示すように、加圧を開始してもファイバ孔１２は直ぐには開かないが、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧することによって、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧し始める場合より早くファイバ孔１２を開かせることができる。なお、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧して線引きしながら、適宜、ファイバ孔１２の形成状態を調べて加圧圧力を調整することは、ファイバ孔１２を早く所望の大きさ（言い換えれば、所望の分散値を実現可能な大きさ）にする観点から好ましい。

そして、加圧開始時から光ファイバ母材２０を所定の距離（例えば、１．２ｋｍ）線引きした後、ファイバ孔１２の形成状態を調べて、孔形成領域長ｔが、約１１μｍ以上であることを確認した後に、図４（ａ）に示すように、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧する。図４（ｂ）に示すように、加圧圧力をＰ１に変更しても孔形成領域長ｔはすぐに数μｍは増加し、その後一定になる。その結果、孔形成領域長ｔが、光がコア領域１１に閉じ込めることがより確実な約１５μｍを越える。このように、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を初期圧力Ｐ２から目標圧力Ｐ１に変えなければ、ＩＩ線に示すようにファイバ孔１２が急激に膨張し続ける結果、ファイバ孔１２が破裂して光ファイバ１０の製造ができなくなる虞がある。これに対して、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧しながら光ファイバ母材２０を線引きすることで、ファイバ孔１２の膨張が抑制され良品取りを行うことができる。

この初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧開始してから目標圧力Ｐ１に下げるまで（すなわち、初期圧力Ｐ２で加圧しているときの）光ファイバ１０の線引長は、１．２ｋｍ以上が好ましい。この線引長が１．２ｋｍより短いと、ファイバ孔１２が十分開いていない傾向があり、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧しながら光ファイバ母材２０を線引きしても、ファイバ孔１２が所望の孔径ｄ２になるまで更に時間を要するからである。

また、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧しながら光ファイバ母材２０を線引きして得られる光ファイバ１０の線引長が、２．０ｋｍになるよりも前に目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧して光ファイバ母材２０を線引きすることが更に好ましい。この線引長が２．０ｋｍ以上になるとファイバ孔１２が膨らみすぎる傾向があり、膨らみすぎたファイバ孔１２が所望の孔径ｄ２になるまで待たなければならないからである。ただし、初期圧力Ｐ２での線引長は、初期圧力Ｐ２の大きさに依存しており、上記範囲に限定されない。

図４（ｂ）に示すＩ線とＩＩＩ線とを比較すると、孔形成領域長ｔが約１５μｍになるまでの加圧開始時からの光ファイバ１０の線引長は、初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１への加圧を開始した場合、約１．２ｋｍを少し越えたあたりであるが、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１への加圧開始した場合、約２．３ｋｍを要している。その結果、例えば、初期圧力Ｐ２で加圧を開始した場合（Ｉ線の場合）、１．６ｋｍあたりから良品取りを実施することが可能である。このように、ＩＩＩ線で示す場合よりも、Ｉ線で示す場合の方が、長さｔが１５μｍ程度になるまでに要する線引長が短くなる結果、良品取りをするための光ファイバ１０の量を増やすことができている。

次に、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を目標圧力Ｐ１に下げた後の工程であって、所望の分散値を有する良品としての光ファイバ１０を得るための線引き方法について説明する。

光ファイバ１０の分散値は、例えば、コア径ｄ１が１０ｎｍ変化すれば約１２ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ変化するが、コア径ｄ１を１０ｎｍの精度で制御することは難しいため、ファイバ外径Ｄ１を変化させることによってコア径ｄ１を変えるようにする。すなわち、図５に示すように、光ファイバ１０の分散値を変化させるために、所定の線引長（例えば、３５０ｍ）を１水準Ｕとして、ファイバ外径Ｄ１を、例えば、良品取り実施開始時のファイバ外径Ｄ１であるＤ１_０から１μｍずつ変化させながら線引きをして巻き取り装置３０Ｊでボビンに巻き取る。このファイバ外径Ｄ１の変化に応じてコア径ｄ１が変化する結果、各水準Ｕの光ファイバ１０で異なる分散値が得られる。そして、線引して得られた光ファイバ１０を、各水準Ｕの光ファイバ１０に分割した後、それぞれについて分散値を測定し、所望の分散値を有する水準Ｕの光ファイバ１０を良品とする。

上記のようにして製造される光ファイバ１０は、光軸方向Ｌに延びるファイバ孔１２を有する、いわゆるホーリーファイバである。このホーリファイバを製造する場合、孔径ｄ２を維持するために、中実の光ファイバを製造する場合よりも光ファイバ母材２０の母材外径Ｄ２は小さい。その結果、１つの光ファイバ母材２０を線引きして得られる光ファイバ１０の全長も短くなる。更に、所望の分散値を有する良品としての光ファイバ１０を得るためには、ファイバ外径Ｄ１を、例えば１μｍずつ変化させながら線引きする必要がある。そのため、良品取りを実施するための光ファイバ１０の全長が長くなることは、良品の製造歩留まりを向上させるために有効である。

本実施形態の光ファイバの製造方法では、加圧開始時に目標圧力Ｐ１よりも高い初期圧力Ｐ２でファイバ母材孔２１を加圧してファイバ孔１２を早く開かせた後に、目標圧力Ｐ１でファイバ母材孔２１を加圧して光ファイバ母材２０を線引きしているので、所望のファイバ孔１２を得るまでの時間を短くできる結果、廃棄しなければならない光ファイバ１０の量が減少する。従って、良品取りを実施するための線引長がより長くなり、良品の製造歩留まりが向上する。

なお、より多くの良品を得るための方法としては、例えば、（１）１水準Ｕあたりの線引長を長くしたり、（２）水準Ｕの数を増やすことで良品取り開始時と線引終了時とのファイバ外径Ｄ１の変化の幅を大きくしたり、（３）所望のファイバ特性が得られると推測されるファイバ外径Ｄ１付近の水準Ｕの線引長をより長くすることなどが考えられる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。例えば、ファイバ孔１２は、６０個とし、ファイバ断面１４において六角形状に配置しているが、ファイバ孔１２の個数及びファイバ断面１４での配置状態は、光ファイバ１０で実現すべきファイバ特性に応じて変えればよい。

また、ファイバ断面１４の断面形状と母材断面２２の断面形状とは相似形としているが、相似形に限らない。例えば、ファイバ孔１２の大きさが、断面形状を相似形とした場合のファイバ孔１２よりも大きくなっていてもよく、また、ファイバ孔１２がファイバ断面１４の径方向に延びる長円形状に変形していてもよい。なお、このようにファイバ孔１２が長円形状になっている場合には、ファイバ孔１２の孔径は、例えば、径方向の長さとすればよい。更に、所望の分散値を得るためにファイバ外径Ｄ１を変化させるときの変化率は１μｍに限らない。

更にまた、上記実施形態では、孔形成領域長ｔが約１１μｍを越えたところでファイバ母材孔２１への加圧圧力をＰ２からＰ１に変化させているが、このファイバ母材孔２１への加圧圧力の切り替えのタイミングは、光ファイバ１０で実現すべきファイバ特性を得るためのファイバ孔１２の大きさに応じて変えれば良い。

以下に、本発明に係る光ファイバの製造方法を、実施例及び比較例に基づいてより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
先ず、光ファイバ母材２０を次のようにして製造した。すなわち、直径約５８ｍｍ、長さ約３５０ｍｍの石英ガラスロッドに直径約３ｍｍの孔をドリルで６０個開けた。この際、孔は、４層構造で配置し、内側から１層目は６個、２層目は１２個、３層目は１８個、４層目は２４個とした。この石英ガラスロッドを旋盤に取り付け、回転させながら酸水素バーナーであぶり、引っ張りながら延伸した。延伸後のロッドの直径は約４ｍｍであった。

このロッドを直径約２５ｍｍのフッ素添加パイプに挿入し、コラプスをして光ファイバ母材２０とした。フッ素の添加量は、石英ガラスとの比屈折率差の絶対値で０．３５％とした。光ファイバ母材２０の一端は溶融させてファイバ母材孔２１を封じ、他端はファイバ母材孔２１を開放しておき、直径約２５ｍｍのパイプＰを接続した。

この光ファイバ母材２０を母材昇降装置３０Ａに取り付け、加圧装置３０Ｂを接続した後、光ファイバ母材２０の先端を線引炉３０Ｃ内に挿入して約１９００℃で加熱した。この加熱によって光ファイバ母材２０の先端が自重でガラスの糸をひきながら落下してきたので、塊を取り除いたのち、光ファイバを外径測定器３０Ｄ、張力測定器３０Ｅ、第１及び第２の被覆塗布装置３０Ｆ，３０Ｇ、ターンプーリ３０Ｈ、キャプスタン３０Ｉ、巻き取り装置３０Ｊにセットした。ただし、この段階ではまだ加圧を行っていない。ここでファイバ外径Ｄ１を９５μｍ（Ｄ１_０）に合わせた。

この後、線引炉３０Ｃの炉温を約１６５０℃まで低下させて線速を上げて目標線速とした。この目標線速は約１．１７ｍ／ｓ（７０ｍ／ｍｉｎ）であり、線引張力は１．３７Ｎ（１４０ｇ）とした。ここで、ファイバ母材孔２１への加圧を開始した。図６（ａ）にファイバ母材孔２１への加圧圧力の変化を示す。また、図６（ｂ）は、孔形成領域長ｔの変化を示しており、図６（ｂ）中のＩＶ線が実施例に対応する孔形成領域長ｔの変化である。なお、図６（ａ），（ｂ）の横軸及び縦軸は、図４（ａ），（ｂ）の横軸及び縦軸と同様である。

実施例では、図６（ａ）に示すように、ファイバ母材孔２１への加圧圧力を初期圧力Ｐ２の好適な範囲内である４．５ｋＰａで加圧を開始した。そして、加圧開始からの線引長が１．２ｋｍになったところでサンプリングを行い、ファイバ断面１４を観察したところ、ファイバ孔１２があいていた。ファイバ断面１４を光学顕微鏡で観察すると、孔形成領域長ｔが１１μｍであった。この孔形成領域長ｔに対応するファイバ孔１２のサイズなら光を閉じ込められると判断し、目標圧力Ｐ１の好適な範囲内の４．２ｋＰａでファイバ母材孔２１を加圧し、初期圧力Ｐ２の好適な範囲内である４．５ｋＰａで加圧開始した後の光ファイバ１０の線引長が１．６ｋｍになったところから良品取りを行った。

そして、ファイバ外径Ｄ１を９５μｍ（Ｄ１_０）から１０４μｍまで１μｍ毎に変化させて１水準Ｕあたりの線引長を３５０ｍとして良品取りを行った。この良品取り実施後の光ファイバ１０の全長を３．５ｋｍ確保できたので、これを３５０ｍ×１０本に分割した。それぞれの光ファイバ１０の分散値を測定したところ、ファイバ外径Ｄ１が１０１μｍの光ファイバ１０が所望の分散値を有していることがわかり、結果として、３５０ｍの良品がとれた。

（比較例）
上記実施例と同様の光ファイバ母材２０を用意し、線引炉３０Ｃにセットして線引きを行った。この線引きにおいて、線速を上げて目標線速に移行するまでは実施例と同様の手順で線引きした。そして、目標線速に移行した後に、ファイバ母材孔２１への加圧を開始した。図６（ｂ）において、Ｖ線が比較例における加圧開始時からの孔形成領域長ｔの変化を示している。

この比較例では、はじめから、目標圧力Ｐ１の好適範囲内である圧力４．３ｋＰａでファイバ母材孔２１を加圧し、光ファイバ母材２０を２．３ｋｍ線引きしたところでサンプリングして、ファイバ断面１４を観察した。このとき、孔形成領域１５の孔形成領域長ｔが約１５μｍであったため、光を閉じ込めることができると判断した。

そして、ファイバ外径Ｄ１を９５μｍ（Ｄ１_０）から１０４μｍの範囲で、１水準Ｕの線引長を３００ｍとして、１水準Ｕ毎に１μｍずつ上げながら線引きをした。そして、良品取りを行った光ファイバ１０の全長を３．０ｋｍ確保できたので、その得られた光ファイバ１０を３００ｍ×１０本に分割して、それぞれについて分散値を測定したところ、ファイバ外径Ｄ１が１００μｍの光ファイバ１０が所望の分散値を有していた結果、３００ｍの良品がとれた。

上記実施例と比較例とを比較すると、目標圧力Ｐ１より高い初期圧力Ｐ２で加圧を開始した実施例の方が、良品取りできる光ファイバ１０の全長が５００ｍ延びている。そのため、所望の分散特性を得る前にファイバ外径Ｄ１を１μｍ毎にかた各水準Ｕの長さをより５０ｍずつ長くすることができる結果、良品として得られる光ファイバ１０の量が増えており、良品の製造歩留まりが向上している。

本発明に係る光ファイバの製造方法で製造された光ファイバのファイバ断面の模式図である。 図１に示した光ファイバを製造するための光ファイバ母材の母材断面の模式図である。 図１に示した光ファイバを製造するための光ファイバ製造装置の構成を示す概略図である。 （ａ）は、線引長と加圧圧力との関係を示す図である。（ｂ）は、線引長と孔形成領域の大きさとの関係を示す図である。 良品取りを実施する線引工程で得られる光ファイバの模式図である。 （ａ）は、実施例における線引長と加圧圧力との関係を示す図である。（ｂ）は、実施例及び比較例における線引長と孔形成領域の大きさとの関係を示す図である。

符号の説明

１０…光ファイバ、１２…ファイバ孔、１４…ファイバ断面、２０…光ファイバ母材、２１…ファイバ母材孔、２２…母材断面、３０Ｃ…線引炉、Ｄ１…ファイバ外径、ｄ２…ファイバ孔の孔径、Ｌ…光軸方向、Ｐ１…目標圧力、Ｐ２…初期圧力。

Claims (6)

1. 長手方向に延びるファイバ母材孔を有する光ファイバ母材の前記ファイバ母材孔を加圧しながら、線引炉において前記光ファイバ母材を加熱・軟化し線引きして、前記ファイバ母材孔に対応するファイバ孔を有する光ファイバを製造する方法であって、
   前記光ファイバの光軸方向に直交する断面における前記ファイバ孔の大きさを所望の大きさにするための目標圧力Ｐ１より高い初期圧力Ｐ２で前記ファイバ母材孔を加圧しながら前記光ファイバ母材を線引きをした後に、前記目標圧力Ｐ１で前記ファイバ母材孔を加圧しながら前記光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
2. 前記目標圧力Ｐ１が３．５ｋＰａ以上４．３ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
3. 前記初期圧力Ｐ２が４．０ｋＰａ以上４．７ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
4. ０．９８Ｎ以上の線引張力で前記光ファイバ母材を線引きすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバの製造方法。
5. 前記ファイバ母材孔を前記初期圧力Ｐ２で加圧し始めた後に前記光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの線引長が１．２ｋｍ以上になったときに、前記ファイバ母材孔を加圧する圧力を前記目標圧力Ｐ１に下げることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバの製造方法。
6. 前記ファイバ母材孔を前記初期圧力Ｐ２で加圧し始めた後に前記光ファイバ母材から線引きされた光ファイバの線引長が２．０ｋｍになる前に、前記ファイバ母材孔を加圧する圧力を前記目標圧力Ｐ１に下げることを特徴とする請求項５に記載の光ファイバの製造方法。

Images