JP4373250B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、中実のコアと、そのコアを被覆するように設けられコアに沿って延びる複数の細孔がコアを囲うように形成されたクラッドと、を備えた光ファイバの製造方法に関する。
広い波長域での使用が可能であり、また、通信用の波長域で良好な曲げ特性を有すると共に曲げによるロスの変化がなく、さらに、各種分散ファイバ(正・負・ゼロ)が製造可能であるということから、ＰＣＦに注目が集まっている。一般的な構造として、ＰＣＦは、中実のコアと、そのコアを被覆するように設けられたクラッドとを備え、そのクラッドには、コアに沿って延びる複数の細孔がコアを囲うように形成されている。そして、そのクラッドの複数の細孔によりファイバ半径方向にフォトニック結晶構造が構成されている。
かかるＰＣＦの製造方法として、特許文献１には、筒状のサポートパイプ内に多数のキャピラリを充填すると共に、コアを形成するコア部材をサポートパイプの中心軸部に配置したプリフォームを作成し、そのプリフォームを線引き加工により細径化することが開示されている。
また、ＰＣＦの特性として、非特許文献１には、高開口数（ＮＡ）を得ることができ、より高い開口数（ＮＡ）を得るためには、細孔ピッチ（Λ）を小さくすればよいということが開示されている。
特開２００２−９７０３４号公報
２００３年情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会 Ｃ−３−３６
ところで、コア径が１０μｍ程度のＰＣＦであれば、適宜のコアロッド及びキャピラリを選択してプリフォームを構成することで、特許文献１に記載された方法により、細孔ピッチ（Λ）が１μｍ程度である高開口数（ＮＡ）のものを製造することができる。
そして、上記の方法でコア径の大きなＰＣＦを製造しようとすれば、外径の大きいコアロッドを選択すればよい。ところが、単にコアロッドを大径のものに置換するということだけでは限界があり、同一外径のプリフォームによってはコア径が１００μｍ以上の大口径のマルチモードＰＣＦを製造することはできない。
そこで、そのようなマルチモードＰＣＦを製造するためには、プリフォームの外径を大きくすればよいということになる。しかも、プリフォームの外径を大きくすれば、プリフォームからＰＣＦまでの縮径率も大きくなるため、細孔ピッチ（Λ）がより小さくなり、一層の高開口数（ＮＡ）を得ることができる。しかしながら、プリフォームの外径を大きくすると、その内部まで昇温させるために線引き温度を高く設定する必要があり、そうすると、プリフォームの粘度が低くなって線引き時に細孔が消失してしまうという問題がある。特に、Λが小さくてｄ／Λの大きな構造においては、通常の線引き温度では、表面張力によりｄ／Λが設計された開口数（ＮＡ）よりも低くなることが見出されている。
また、細いキャピラリを用いればよいとも考えられるが、外径が２００μｍ以下のものでは、それ自体が曲がりやすく、プリフォームの形成が困難であるという問題がある。
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、大口径で且つ高開口数（ＮＡ）の光ファイバを製造することができる方法を提供することにある。
本発明は、コアロッド及びキャピラリを束ねてロッド材束とし、それを加熱及び延伸したものをプリフォームとし、さらに、それを線引きするようにしたものである。
具体的には、本発明は、
中実のコアと、該コアを被覆するように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられた被覆部と、を備えた光ファイバの製造方法であって、
コア形成のためのコアロッド、クラッド形成のための複数のキャピラリ、及び被覆部を形成するためのサポートパイプを準備する準備工程と、
上記準備工程で準備したサポートパイプにコアロッド及び複数のキャピラリを充填し、該コアロッドが該キャピラリで囲われるように束ねたロッド材束を形成するロッド材束形成工程と、
上記ロッド材束形成工程で形成したサポートパイプ内にロッド材束を配した構造体を加熱及び延伸して縮径させると共にサポートパイプ、コアロッド、及び複数のキャピラリを一体化させたプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
上記プリフォーム形成工程で形成したプリフォームを加熱及び延伸することによりファイバ状に線引きする線引き工程と、
を備え、
上記プリフォーム形成工程で加熱及び延伸して縮径させる構造体を、コアロッドの一方のロッド端に、該コアロッドよりも長尺の補助ロッドを同軸に設け、且つサポートパイプの一方の端に、内側に該補助ロッドを支持するロッド支持部が突設された補助パイプを同軸に設けた構造体とすることを特徴とする。
中実のコアと、該コアを被覆するように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられた被覆部と、を備えた光ファイバの製造方法であって、
コア形成のためのコアロッド、クラッド形成のための複数のキャピラリ、及び被覆部を形成するためのサポートパイプを準備する準備工程と、
上記準備工程で準備したサポートパイプにコアロッド及び複数のキャピラリを充填し、該コアロッドが該キャピラリで囲われるように束ねたロッド材束を形成するロッド材束形成工程と、
上記ロッド材束形成工程で形成したサポートパイプ内にロッド材束を配した構造体を加熱及び延伸して縮径させると共にサポートパイプ、コアロッド、及び複数のキャピラリを一体化させたプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
上記プリフォーム形成工程で形成したプリフォームを加熱及び延伸することによりファイバ状に線引きする線引き工程と、
を備え、
上記プリフォーム形成工程で加熱及び延伸して縮径させる構造体を、コアロッドの一方のロッド端に、該コアロッドよりも長尺の補助ロッドを同軸に設け、且つサポートパイプの一方の端に、内側に該補助ロッドを支持するロッド支持部が突設された補助パイプを同軸に設けた構造体とすることを特徴とする。
このような方法によれば、コアロッド及び複数のキャピラリを束ねたロッド材束をそのままプリフォームとするのではなく、それを一旦加熱及び延伸して一体化させたものをプリフォームとする。従って、細孔ピッチ（Λ）が例えば１μｍ程度と小さくなるように選択されたキャピラリを用い、大口径コア形成用の外径の大きいコアロッドを用いるためにロッド材束の外径が大きくなるような場合でも、プリフォームはそれより縮径したものとなるので、線引き温度を高温度に設定する必要がなく、あまり細孔を消失させずに大口径で且つ高開口数（ＮＡ）の光ファイバを製造することができる。
本発明の光ファイバの製造方法は、上記ロッド材束形成工程で、軸位置にコアロッドを保持した円筒状のサポートパイプに複数のキャピラリを充填することによりロッド材束を形成するものであってもよい。
コアロッド及び複数のキャピラリを束ねてロッド材束を形成する作業は、その束が大きくなればなるほどに困難を伴うが、上記のようにすれば、サポートパイプにキャピラリを充填するだけでよいので、コアロッドが中心軸位置に配置されたロッド材束を容易に形成することができる。
本発明の光ファイバの製造方法は、上記プリフォーム形成工程で、ロッド材束におけるコアロッド及び複数のキャピラリ相互間の空間を消失させるものであってもよい。
コアロッド及び複数のキャピラリ相互間の空間が、製造される光ファイバの状態でいわゆるインタースティシャルサイトとして残存してしまうと、そのインタースティシャルサイトの形状が均一である場合には問題がないものの、それが不均一である場合には、多孔構造に悪影響を及ぼす虞がある。しかしながら、上記のようにすれば、プリフォームを形成する段階でキャピラリ相互間の空間を消失させるので、インタースティシャルサイトのない光ファイバを製造することができる。
本発明の光ファイバの製造方法は、上記プリフォーム形成工程で、外径が３０ｍｍ以下のプリフォームを形成するものであってもよい。
上記のようにすれば、プリフォームの外径が３０ｍｍ以下であるので、線引き温度を比較的低く設定しても線引き加工が可能であり、従って、線引き時に細孔が消失するのを効果的に防止することができる。
本発明の光ファイバの製造方法は、上記線引き工程で、線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されたプリフォームを線引きするものであってもよい。
線引き時には、プリフォームのネックダウン部分において、外側から中央に向かう力が作用し、その力によって細孔が収縮するか、或いは、押し潰される虞がある。しかしながら、上記のようにすれば、線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されたプリフォームを線引きするので、孔内の圧力が上記の外側から中央に向かう力に抵抗し、細孔の収縮や押し潰しを抑止することができる。
本発明の光ファイバの製造方法は、上記線引き工程で、プリフォームの孔内の圧力を所定の一定値に制御しながら線引きするものであってもよい。
プリフォームの孔内の圧力が線引き時に変動すると、それが製造される光ファイバの構成に影響を及ぼすこととなる。その影響は、ファイバ径が小さい場合にはほとんど無視することができるが、ファイバ径が大きい場合には無視することができない。しかしながら、上記のようにすれば、プリフォームの孔内の圧力を所定の一定値に制御しながら線引きするので、線引き開始から終了に至るまで、構成がほぼ均一である光ファイバを製造することができる。
以上のように、本発明によれば、線引き温度を高温度に設定する必要がなく、あまり細孔を消失させずに大口径で且つ高開口数（ＮＡ）の光ファイバを製造することができる。
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１として、マルチモードＰＣＦ４の製造方法を工程を追って説明する。
本発明の実施形態１として、マルチモードＰＣＦ４の製造方法を工程を追って説明する。
＜準備工程＞
円柱ロッド状の石英製のコアロッド１（例えば、外径１０〜４０ｍｍ）、複数の円筒ロッド状の石英製のキャピラリ２（例えば、外径２００〜５００μｍ、内径１８０〜４５０μｍ）、及び、円筒状の石英製のサポートパイプ３（例えば、外径３０〜７０ｍｍ、内径１５〜６０ｍｍ）を準備する。キャピラリ２は、ＰＣＦ４のファイバ横断面における細孔ピッチ（Λ）が１μｍ程度となるように選定する。ここで、コアロッド１は、ＰＣＦ４のコア４１を形成するものであり、複数のキャピラリ２は、クラッド４２を形成するものである。
円柱ロッド状の石英製のコアロッド１（例えば、外径１０〜４０ｍｍ）、複数の円筒ロッド状の石英製のキャピラリ２（例えば、外径２００〜５００μｍ、内径１８０〜４５０μｍ）、及び、円筒状の石英製のサポートパイプ３（例えば、外径３０〜７０ｍｍ、内径１５〜６０ｍｍ）を準備する。キャピラリ２は、ＰＣＦ４のファイバ横断面における細孔ピッチ（Λ）が１μｍ程度となるように選定する。ここで、コアロッド１は、ＰＣＦ４のコア４１を形成するものであり、複数のキャピラリ２は、クラッド４２を形成するものである。
なお、本実施形態では、コアロッド１及びキャピラリ２の長さを略同一とし、サポートパイプ３の長さをそれよりも短いものとするが、特にこれに限定されるものではない。
＜サポートパイプ加工工程＞
コアロッド１と同一径の細径パイプ５の端部近傍の側面に穴６をあけ、そして、その穴６の空いた方のパイプ端をコアロッド１の一方のロッド端に同軸となるように溶接する。
コアロッド１と同一径の細径パイプ５の端部近傍の側面に穴６をあけ、そして、その穴６の空いた方のパイプ端をコアロッド１の一方のロッド端に同軸となるように溶接する。
図１に示すように、細径パイプ５を溶接したコアロッド１を、サポートパイプ３の一方端から細径パイプ５が外側に引き出されるようにサポートパイプ３の軸位置に位置付け、そのサポートパイプ３の一方端と細径パイプ５とを溶接する。このとき、細径パイプ５の穴６がサポートパイプ３内に通じ、サポートパイプ３内が外部と連通するようにする。
以上のようにして、軸位置にコアロッド１を保持したサポートパイプ３を形成する。
＜ロッド材束形成工程＞
図２に示すように、軸位置にコアロッド１を保持したサポートパイプ３の開口側からコアロッド１と平行にキャピラリ２を充填してロッド材束７を形成する。このとき、図３に示すように、ロッド材束７の横断面において、キャピラリ孔２ａによって三角格子が形成される。コアロッド１及び複数のキャピラリ２を単に束ねてロッド材束７を形成する場合、その束が大きくなればなるほど作業に困難を伴うこととなるが、上記のように軸位置にコアロッド１を保持したサポートパイプ３を用いれば、サポートパイプ３にキャピラリ２を充填するだけでよいので、コアロッド１が中心軸位置に配置されたロッド材束７を容易に形成することができる。
図２に示すように、軸位置にコアロッド１を保持したサポートパイプ３の開口側からコアロッド１と平行にキャピラリ２を充填してロッド材束７を形成する。このとき、図３に示すように、ロッド材束７の横断面において、キャピラリ孔２ａによって三角格子が形成される。コアロッド１及び複数のキャピラリ２を単に束ねてロッド材束７を形成する場合、その束が大きくなればなるほど作業に困難を伴うこととなるが、上記のように軸位置にコアロッド１を保持したサポートパイプ３を用いれば、サポートパイプ３にキャピラリ２を充填するだけでよいので、コアロッド１が中心軸位置に配置されたロッド材束７を容易に形成することができる。
コアロッド１及びキャピラリ２のサポートパイプ３から突出した部分の端面を揃え、それに火炎を放射して各キャピラリ２の一方端を封止する。
＜塩素処理工程＞
図４に示すように、ロッド材束７のコアロッド１のサポートパイプ３から突出した部分のロッド端にコアロッド１と略同一径で且つより長尺の補助ロッド８を同軸となるように溶接する。また、サポートパイプ３にそれと略同一径で且つより長尺の補助パイプ９を補助ロッド８を覆うように且つ同軸となるように溶接する。なお、補助パイプ９の内側には、補助ロッド８を点で支持するロッド支持部１０が突設されている。さらに、細径パイプ５にサポートパイプ３と略同一径の排気パイプ１１を溶接する。
図４に示すように、ロッド材束７のコアロッド１のサポートパイプ３から突出した部分のロッド端にコアロッド１と略同一径で且つより長尺の補助ロッド８を同軸となるように溶接する。また、サポートパイプ３にそれと略同一径で且つより長尺の補助パイプ９を補助ロッド８を覆うように且つ同軸となるように溶接する。なお、補助パイプ９の内側には、補助ロッド８を点で支持するロッド支持部１０が突設されている。さらに、細径パイプ５にサポートパイプ３と略同一径の排気パイプ１１を溶接する。
塩素ガスを補助パイプ９の開口側から流入させて細径パイプ５を介して排気パイプ１１から排出させると共に（例えば、３×１０-3ｍ3／ｈの流量で１時間）、サポートパイプ３の外周を水素火炎で加熱（例えば約１０００℃）する。このとき、コアロッド１表面、キャピラリ２の内外表面及びサポートパイプ３の内側表面が塩素処理され、表面の水酸基が除去される。そして、これにより、製造されるＰＣＦ４は水酸基の含有量が少ないものとなり、そのため水酸基に起因する所定波長の損失が小さく抑えられる。
塩素処理を行った後、内部をアルゴンガスでパージする。
次いで、図５に示すように、補助パイプ９の開口側に真空ポンプを接続して内部を減圧し（例えば、−１０ｋＰａで１０分間保持）、細径パイプ５が突出した側を加熱してサポートパイプ３及びキャピラリ２を封止する。これにより、各キャピラリ２は、内部が減圧された状態で両端封止されたものとなる。このキャピラリ２の内圧は、この後にロッド材束７を加熱延伸してプリフォーム１８を形成する際に孔１８ａを保持し、さらにその後に線引きする際にプリフォーム１８の孔内の圧力が正圧となるものである。なお、このとき、補助ロッド８が補助パイプ９のロッド支持部１０で支持されているので、コアロッド１が細径パイプ５から切り離されるものの、その軸ずれが防止される。
以上のようにして、コアロッド１及び各々が両端封止された複数のキャピラリ２がサポートパイプ３に充填されたロッド材束７、並びに、それに補助ロッド８及び補助パイプ９が取り付けられたものを形成する。
＜プリフォーム形成工程＞
補助パイプ９の開口側に減圧用パイプ１２を同軸に溶接すると共に、その反対側のロッド材束７端に延伸用ロッド１３を同軸に溶接する。そして、図６に示すように、延伸用ロッド１３を円筒状の電気炉ヒータ１４に挿通させてその下方に設けられた下側チャック１５に把持させ、減圧用パイプ１２を電気炉ヒータ１４の上方に設けられた上側チャック１６に把持させることにより、ロッド材束７をその軸方向が鉛直方向に一致するように加熱延伸機１７にセットする。また、減圧用パイプ１２を真空ポンプに接続する。
補助パイプ９の開口側に減圧用パイプ１２を同軸に溶接すると共に、その反対側のロッド材束７端に延伸用ロッド１３を同軸に溶接する。そして、図６に示すように、延伸用ロッド１３を円筒状の電気炉ヒータ１４に挿通させてその下方に設けられた下側チャック１５に把持させ、減圧用パイプ１２を電気炉ヒータ１４の上方に設けられた上側チャック１６に把持させることにより、ロッド材束７をその軸方向が鉛直方向に一致するように加熱延伸機１７にセットする。また、減圧用パイプ１２を真空ポンプに接続する。
電気炉ヒータ１４でロッド材束７を加熱し（例えば、炉設定温度１８００〜１９００℃）、下側チャック１５を上側チャック１６よりも高速に下方に移動させることにより（例えば、上側チャック１６を８ｍｍ／ｍｉｎ及び下側チャック１５を１８ｍｍ／ｍｉｎでそれぞれ下方に移動させる。）、加熱したロッド材束７を外径が２０〜３０ｍｍとなるように延伸して縮径させる。このとき、コアロッド１とそれに隣接するキャピラリ２、隣接するキャピラリ２同士、及び、キャピラリ２とサポートパイプ３は相互に融着一体化する。また、コアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間は減圧された状態である一方、キャピラリ２内部は加熱により加圧されるので、そのコアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間は押し潰されて消失する。
加熱延伸後、補助パイプ９及び減圧用パイプ１２、補助ロッド８、並びに、延伸用ロッド１３を取り外す。
以上のようにして、ロッド材束７を構成するコアロッド１、複数のキャピラリ２及びサポートパイプ３を一体化させたプリフォーム１８を形成する。このプリフォーム１８には、図７に示すように、キャピラリ孔２ａに対応する孔１８ａが複数形成されるが、それらのそれぞれは両端封止されたものとなる。また、孔内の圧力は、後の線引き時に正圧となるようになっている。
＜線引き工程＞
図８に示すように、プリフォーム１８をその軸方向が鉛直方向に一致するように線引き機１９にセットし、下方に設けられた円筒状の線引き炉２０に挿入されるようにプリフォーム１８を下方に移動させ、線引き炉２０により加熱されて軟化した部分を高速で延伸してファイバ状に加工して巻き取る。このとき、ロッド材束７を縮径して外径が２０〜３０ｍｍのプリフォーム１８に形成しており、線引き温度を比較的低く設定しても線引き加工が可能であるので、線引き温度を、線引き時に細孔４２ａが消失するのを回避しうる温度に設定する（例えば、炉設定温度１９００〜２１００℃）。また、プリフォーム１８のネックダウン部分においては、外側から中央に向かう力が作用し、その力によって細孔４２ａが収縮するか、或いは、押し潰される虞があるが、プリフォーム１８が線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されているので、孔内の圧力が上記の外側から中央に向かう力に抵抗し、細孔４２ａの収縮や押し潰しが抑止される。
図８に示すように、プリフォーム１８をその軸方向が鉛直方向に一致するように線引き機１９にセットし、下方に設けられた円筒状の線引き炉２０に挿入されるようにプリフォーム１８を下方に移動させ、線引き炉２０により加熱されて軟化した部分を高速で延伸してファイバ状に加工して巻き取る。このとき、ロッド材束７を縮径して外径が２０〜３０ｍｍのプリフォーム１８に形成しており、線引き温度を比較的低く設定しても線引き加工が可能であるので、線引き温度を、線引き時に細孔４２ａが消失するのを回避しうる温度に設定する（例えば、炉設定温度１９００〜２１００℃）。また、プリフォーム１８のネックダウン部分においては、外側から中央に向かう力が作用し、その力によって細孔４２ａが収縮するか、或いは、押し潰される虞があるが、プリフォーム１８が線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されているので、孔内の圧力が上記の外側から中央に向かう力に抵抗し、細孔４２ａの収縮や押し潰しが抑止される。
以上のようにして、中実のコア４１（例えば、コア径３００〜１０００μｍ）と、コア４１を被覆するように設けられコア４１に沿って延びる複数の細孔４２ａがコア４１を囲うように形成されたクラッド４２と、さらにその外側を被覆する被覆部４３と、を備え、そのクラッド４２の複数の細孔４２ａにより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結晶構造が構成された図９に示すようなＰＣＦ４（例えば、ファイバ径５００〜３０００μｍ）を製造する。
このようなＰＣＦ４の製造方法によれば、コアロッド１及び複数のキャピラリ２を束ねたロッド材束７をそのままプリフォーム１８とするのではなく、それを一旦加熱及び延伸して一体化させたものをプリフォーム１８とする。従って、細孔ピッチ（Λ）が１μｍ程度と小さくなるようなキャピラリ２が選択され、大口径コア形成用の外径の大きいコアロッド１を用いるためにロッド材束７の外径が大きくなるものの、プリフォーム１８はロッド材束７よりも縮径したものとなるので、線引き温度を高温度に設定する必要がなく、あまり細孔４２ａを消失させずに大口径で且つ高開口数（ＮＡ）のマルチモードＰＣＦ４を製造することができる。
また、プリフォーム１８を形成する段階でコアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間を消失させるので、インタースティシャルサイトのないＰＣＦ４を製造することができる。従って、コアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間が、製造されるＰＣＦ４の状態でインタースティシャルサイトとして残存してしまい、その形状が不均一である場合には、フォトニック結晶構造に悪影響を及ぼす虞があるが、かかる事態を回避することができる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２のマルチモードＰＣＦ４の製造方法を説明する。
本発明の実施形態２のマルチモードＰＣＦ４の製造方法を説明する。
準備工程、サポートパイプ加工工程、ロッド材束形成工程、塩素処理工程、プリフォーム形成工程は実施形態１と同一であるので説明を省略する。以下、線引き工程について説明する。
＜線引き工程＞
孔１８ａの両端が封止されたプリフォーム１８の一方の端部を除去して孔１８ａの一方を開口させ、プリフォーム１８の孔１８ａの開口した側にプリフォーム１８よりもやや外径の小さい調圧用パイプ２１を同軸となるように溶接する。
孔１８ａの両端が封止されたプリフォーム１８の一方の端部を除去して孔１８ａの一方を開口させ、プリフォーム１８の孔１８ａの開口した側にプリフォーム１８よりもやや外径の小さい調圧用パイプ２１を同軸となるように溶接する。
図１０に示すように、調圧用パイプ２１を上側チャック１６に把持させてプリフォーム１８をその軸方向が鉛直方向に一致するように線引き機１９にセットすると共に、調圧用パイプ２１を減圧ポンプ及び加圧ガス源により大気圧よりも正圧の所定の一定値に制御された圧力調整室２２に接続する。
プリフォーム１８を下方に設けられた円筒状の線引き炉２０に挿入されるように移動させ、線引き炉２０により加熱されて軟化した部分を高速で延伸してファイバ状に加工して巻き取る。このとき、ロッド材束７を縮径して外径が２０〜３０ｍｍのプリフォーム１８に形成しており、線引き温度を比較的低く設定しても線引き加工が可能であるので、線引き温度を、線引き時に細孔４２ａが消失するのを回避しうる温度に設定する（例えば、１９５０〜２０５０℃）。
以上のようにして、中実のコア４１（例えば、コア径４００〜６００μｍ）と、コア４１を被覆するように設けられコア４１に沿って延びる複数の細孔４２ａがコア４１を囲うように形成されたクラッド４２と、さらにその外側を被覆する被覆部４３と、を備え、そのクラッド４２の複数の細孔４２ａにより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結晶構造が構成されたマルチモードＰＣＦ４（例えば、ファイバ径５００〜１０００μｍ）を製造する。
このようなＰＣＦ４の製造方法によれば、プリフォーム１８の孔内の圧力を圧力調整室２２内の圧力と同一の所定の一定値に制御しながら線引きするので、線引き開始から終了に至るまで、構成がほぼ均一であるＰＣＦ４を製造することができる。
その他の作用効果は、実施形態１と同一である。
（その他の実施形態）
上記実施形態１及び２では、ロッド材束７を加熱及び延伸してプリフォーム１８を形成する際に、コアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間を消失させるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、製造されるＰＣＦ４にインタースティシャルサイトを形成させるように、その空間を残存させるようにしてもよい。
上記実施形態１及び２では、ロッド材束７を加熱及び延伸してプリフォーム１８を形成する際に、コアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間を消失させるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、製造されるＰＣＦ４にインタースティシャルサイトを形成させるように、その空間を残存させるようにしてもよい。
また、上記実施形態１及び２では、コアロッド１及び複数のキャピラリ２相互間の空間を減圧することによりその空間を消失させるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、加熱温度条件や延伸条件の設定によってその空間を消失させるようにしてもよい。
上記実施形態１及び２では、クラッド４２の複数の細孔４２ａにより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結晶構造が構成されたマルチモードＰＣＦ４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、ファイバ横断面においてクラッドの細孔が規則的な配列を構成するものでない、つまり、ファイバ半径方向にフォトニック結晶構造を構成しない光ファイバを製造するものであってもよい。
−例１−
上記実施形態１において、外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を１８５０℃としてロッド材束を外径３０ｍｍのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を２１２５℃として線引きして製造したＰＣＦを例１とした。例１では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の７０％であった。
上記実施形態１において、外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を１８５０℃としてロッド材束を外径３０ｍｍのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を２１２５℃として線引きして製造したＰＣＦを例１とした。例１では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の７０％であった。
−例２−
上記実施形態１において、外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を１８２０℃としてロッド材束を外径２０ｍｍのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を２０５０℃として線引きして製造したＰＣＦを例２とした。例２では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の８０％であった。
上記実施形態１において、外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を１８２０℃としてロッド材束を外径２０ｍｍのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を２０５０℃として線引きして製造したＰＣＦを例２とした。例２では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の８０％であった。
−例３−
外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、ロッド材束をそのままプリフォームとし、線引き炉の炉設定温度を２０３０℃として線引きして製造したＰＣＦを例３とした。例３では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の４０％であった。
外径が３２．５ｍｍのコアロッド、外径が４５ｍｍで且つ内径が３９ｍｍのサポートパイプを用い、ロッド材束をそのままプリフォームとし、線引き炉の炉設定温度を２０３０℃として線引きして製造したＰＣＦを例３とした。例３では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の４０％であった。
以上の結果より、ロッド材束を一旦加熱及び延伸して一体化させたものをプリフォームとした例１及び２では、クラッドの細孔の残存率が高いのに対し、ロッド材束をそのままプリフォームとした例３では、クラッドの細孔の残存率が低いことが分かる。従って、マルチモードＰＣＦを製造する場合のようにロッド材束の外径が大きくなってしまうような場合には、そのロッド材束を一旦加熱及び延伸して一体化させたものをプリフォームとし、それを線引きしてＰＣＦを製造することが好ましい。
本発明は、中実のコアと、そのコアを被覆するように設けられコアに沿って延びる複数の細孔がコアを囲うように形成されたクラッドと、を備えた光ファイバの製造方法に有用である。
１ コアロッド
２ キャピラリ
２ａ キャピラリ孔
３ サポートパイプ
４ ＰＣＦ
５ 細径パイプ
６ 穴
７ ロッド材束
８ 補助ロッド
９ 補助パイプ
１０ ロッド支持部
１１ 排気パイプ
１２ 減圧用パイプ
１３ 延伸用ロッド
１４ 電気炉ヒータ
１５ 下側チャック
１６ 上側チャック
１７ 加熱延伸機
１８ プリフォーム
１８ａ 孔
１９ 線引き機
２０ 線引き炉
２１ 調圧用パイプ
２２ 圧力調整室
４１ コア
４２ クラッド
４２ａ 細孔
４３ 被覆部
２ キャピラリ
２ａ キャピラリ孔
３ サポートパイプ
４ ＰＣＦ
５ 細径パイプ
６ 穴
７ ロッド材束
８ 補助ロッド
９ 補助パイプ
１０ ロッド支持部
１１ 排気パイプ
１２ 減圧用パイプ
１３ 延伸用ロッド
１４ 電気炉ヒータ
１５ 下側チャック
１６ 上側チャック
１７ 加熱延伸機
１８ プリフォーム
１８ａ 孔
１９ 線引き機
２０ 線引き炉
２１ 調圧用パイプ
２２ 圧力調整室
４１ コア
４２ クラッド
４２ａ 細孔
４３ 被覆部
Claims (6)
- 中実のコアと、該コアを被覆するように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられた被覆部と、を備えた光ファイバの製造方法であって、
コア形成のためのコアロッド、クラッド形成のための複数のキャピラリ、及び被覆部を形成するためのサポートパイプを準備する準備工程と、
上記準備工程で準備したサポートパイプにコアロッド及び複数のキャピラリを充填し、該コアロッドが該キャピラリで囲われるように束ねたロッド材束を形成するロッド材束形成工程と、
上記ロッド材束形成工程で形成したサポートパイプ内にロッド材束を配した構造体を加熱及び延伸して縮径させると共にサポートパイプ、コアロッド、及び複数のキャピラリを一体化させたプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
上記プリフォーム形成工程で形成したプリフォームを加熱及び延伸することによりファイバ状に線引きする線引き工程と、
を備え、
上記プリフォーム形成工程で加熱及び延伸して縮径させる構造体を、コアロッドの一方のロッド端に、該コアロッドよりも長尺の補助ロッドを同軸に設け、且つサポートパイプの一方の端に、内側に該補助ロッドを支持するロッド支持部が突設された補助パイプを同軸に設けた構造体とすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された光ファイバの製造方法において、
上記ロッド材束形成工程で、軸位置にコアロッドを保持した円筒状のサポートパイプに複数のキャピラリを充填することによりロッド材束を形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された光ファイバの製造方法において、
上記プリフォーム形成工程で、ロッド材束におけるコアロッド及び複数のキャピラリ相互間の空間を消失させることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された光ファイバの製造方法において、
上記プリフォーム形成工程で、外径が３０ｍｍ以下のプリフォームを形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された光ファイバの製造方法において、
上記線引き工程で、線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されたプリフォームを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項１に記載された光ファイバの製造方法において、
上記線引き工程で、プリフォームの孔内の圧力を所定の一定値に制御しながら線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
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