JP5226623B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軸心に沿って連続的に存在する空洞部を包含する光ファイバ母材の製造方法に関し、特に、光ファイバの製造において長尺化を容易とする光ファイバ母材の製造方法に関する。

一般に、光ファイバを用いた光通信では、コア部とクラッド部の屈折率差による全反射により、光信号がコア部に閉じ込められた状態で光ファイバ中を伝搬する。近年、光ファイバの軸心に直交する断面に複数個の空洞部を設けることにより、空気とガラスの屈折率差を利用した全反射によって、光信号を伝搬する光ファイバの研究開発が進められている。前記複数個の空洞部を有する光ファイバは、従来の光ファイバと比べ、コア部と、空洞部を包含するクラッド部との比屈折率差を大きくすることが可能なため、従来の光ファイバでは実現不可能な特性を実現できる（例えば、特許文献１参照）。例えば、光ファイバの曲げが可能になること、すなわち、光ファイバを極端に曲げても通信可能であることが挙げられる。

このような空洞部を有する光ファイバの製造方法としては、キャピラリを束ねて線引きする方法（例えば、特許文献２参照）、及び光ファイバの多孔質ガラス母材をガラス透明化した後に孔を開けて線引きする方法が知られている。

再公表特許ＷＯ２００４／０９２７９３号公報 特開２００２-９７０３４号公報

しかしながら、特許文献２に記載のキャピラリを束ねて線引きする方法では、光ファイバの軸心に直交する断面において複数個形成される空洞部間の距離などを精密に制御することが困難であるという問題がある。特に、空洞部が光ファイバの軸心に直行する断面方向に積層される場合には積層数の増加と共に空洞部の配列の精度も劣化するという問題がある。また、キャピラリの表面にＯＨ基や不純物が付着し、これら不純物による吸収損失によって、低損失化が難しいという問題もある。さらに、形成される空洞部の数が少ない場合は、空洞を含まない部分、すなわち、空洞部同士の間も積層により形成する必要がありコストの低減が困難であるという問題もある。

他方、光ファイバの多孔質ガラス母材をガラス透明化した後に孔を開けて線引きする方法では、石英ガラスが非常に硬いため、超音波振動研削などの特殊な方法を用いる必要があるが、孔を深く研削するため研削工具の長さを長くすると、高速回転に伴う軸ずれが生じ、研削できなくなってしまう。そのため、母材サイズの大型化、つまり光ファイバの長尺化が困難であるといった問題がある。

従って、本発明は上記の事情に鑑み提案されたものであって、空洞部を包含する光ファイバを低損失かつ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる光ファイバ母材の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
軸心方向に沿って連続的に存在する空洞部を包含する光ファイバ母材の製造方法であって、
柱体状の心棒の周りに石英管が複数あらかじめ配置され、
前記心棒の周辺に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子が堆積されると共に、前記石英管の周辺に前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子が堆積されて、前記光ファイバ母材を得る
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
第１の発明に係る光ファイバ母材の製造方法であって、
前記心棒および前記石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積が、前記心棒および前記複数の石英管を当該心棒の軸心周りに同期回転させつつ行われる
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第３の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
第１または第２の発明に係る光ファイバ母材の製造方法であって、
前記心棒および前記複数の石英管の長手方向が垂直に配置され、
前記心棒および前記複数の石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積量に応じて、前記心棒が引き上げられる
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第４の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
第１または第２の発明に係る光ファイバ母材の製造方法であって、
前記心棒および前記複数の石英管の長手方向が垂直に配置され、
前記心棒および前記複数の石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積量に応じて、前記心棒の周辺への前記第１のガラス微粒子の堆積箇所および前記複数の石英管への前記第２のガラス微粒子の堆積箇所が下方へ移動させられる
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第５の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
軸心方向に沿って連続的に存在する空洞部を包含する光ファイバ母材の製造方法であって、
第１の石英管内に当該第１の石英管の直径よりも小さい直径である第２の石英管が複数配置され、
前記第１の石英管内および前記第２の石英管の周りに前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子が堆積された後、
前記ガラス微粒子が堆積された前記第１の石英管内に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子が堆積されて、
前記光ファイバ母材を得る
ことを特徴とする。

上述した課題を解決する第６の発明に係る光ファイバ母材の製造方法は、
第５の発明に係る光ファイバ母材の製造方法であって、
前記第１の石英管内および前記第２の石英管の周りへの前記第２のガラス微粒子の堆積、および前記第２のガラス微粒子が堆積された前記第１の石英管内への前記第１のガラス微粒子の堆積が、前記第１の石英管および前記複数の第２の石英管を当該第１の石英管の軸心周りに同期回転させつつ行われる
ことを特徴とする。

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法により製造される光ファイバ母材の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法を適用した製造装置内における石英管の配置の一例を示す概略図である。 本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程における種棒および石英管の配置状態を示す概略図である。 本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にてガラス微粒子が堆積し始めた状態を示す概略図である。 本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて種棒を引き上げた状態を示す概略図である。 本発明の第２の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程における種棒および石英管の配置状態を示す概略図である。 本発明の第２の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にてガラス微粒子が堆積し始めた状態を示す概略図である。 本発明の第２の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて第１および第２の酸水素バーナーを下方へ移動した状態を示す概略図である。 本発明の参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて心棒に第１のガラス微粒子を堆積させた状態を示す概略図である。 本発明の参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて心棒の周りに複数の石英管を配置した状態を示す概略図である。 本発明の参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて心棒および複数の石英管の周りに第２のガラス微粒子を堆積させた状態を示す概略図である。 本発明の第３の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて第１および第２の石英管の配置状態を示す概略図である。 本発明の第３の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて光ファイバ母材のクラッド層を作製した状態を示す概略図である。 本発明の第３の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて光ファイバ母材のコア層を作製した状態を示す概略図である。 本発明の第４の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて第１および第２の石英管の配置状態を示す概略図である。 本発明の第４の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて光ファイバ母材のクラッド層を作製した状態を示す概略図である。 本発明の第４の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて光ファイバ母材のコア層を作製した状態を示す概略図である。 本発明の参考例２に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて多孔質母材および石英管の配置状態を示す概略図である。 本発明の参考例２に係る光ファイバ母材の製造方法による製造工程にて光ファイバ母材のクラッド層を作製した状態を示す概略図である。

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について、各実施例にて詳細に説明する。

本発明の第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法について、図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃを参照して説明する。
まず、光ファイバ母材の製造方法により製造される光ファイバ母材１０は、図１に示すように、任意の屈折率分布を有するコア部１１と、コア部１１よりも小さい屈折率を有するクラッド部１２からなり、クラッド部１２中に複数個（図示例では６個）の空洞部１３が存在する。コア部１１及びクラッド部１２により主たる光の導波構造が形成されている。

ここで、石英を主成分として用いる光ファイバにおいては、コア部１１及びクラッド部１２の何れかにドーパントを添加することにより、光の導波構造を形成することが可能である。また、コア部１１及びクラッド部１２の両方にドーパントを添加しても良い。なお、代表的なドーパントとしては酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂）やフッ素（Ｆ）が挙げられるが、これら以外の化学物質をドーパントとすることも可能である。

空洞部１３は光ファイバ母材１０の軸心に直交する断面にて円形であるが、空洞部１３の形状は円形だけに限らず、三角形や四角形などでも良い。６個の空洞部１３がコア部１１を中心とした正六角形の各頂点に設けられて光ファイバ母材１０は対称構造となっているが、複数の空洞部を単にコア部を囲む位置に設けて光ファイバ母材を非対称構造としても良い。また、６個の空洞部１３を有する光ファイバ母材１０としたが、６個に限らず２個以上の複数個の空洞部を有する光ファイバ母材であれば良い。

上述した光ファイバ母材１０を線引き法により得られた光ファイバを、極端に曲げても通信可能となる低曲げ損失ファイバに適用することができる。また、空洞部１３を同心円状に非対称に配置することにより、偏波保持ファイバに適用することもできる。ここで、空洞部１３に応力付与となるドーパントを添加した母材を挿入しても良い。さらに、数十個の空洞部１３を遠心方向（軸心から周壁へ向かう方向）に複数層に亘って設けることにより、材料添加型コアを有さないフォトニッククリスタルファイバや非全反射型の導波原理を有するフォトニックバンドギャップファイバに適用することもできる。

ここで、上述した光ファイバ母材を製造する方法について説明する。この製造方法は、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法をベースとして用いた光ファイバ母材の製造方法である。

本実施例に係る光ファイバ母材の製造方法を適用した製造装置内には、図２に示すように、柱体状の種棒２１の長手方向が上下方向に配置される。種棒２１の周辺に６本の石英管２２が配置される。具体的には、石英管２２は種棒２１の周壁部２１ａを囲むように配置されるとともに、種棒２１を中心とした正六角形の各頂点をなす箇所に配置される。種棒２１は、軸心Ｃ１０を中心として回転可能に、且つ上方へ引き上げ可能な支持具（図示せず）により支持される。６本の石英管２２は、種棒２１の軸心Ｃ１０を中心とした軸心Ｃ１０周りに種棒２１と同期回転可能な支持具（図示せず）により支持される。種棒２１は光ファイバ母材のコア部を形成するものである。石英管２２は光ファイバ母材の空洞部を形成するものである。石英管２２は長手方向に直交する断面で円形状である。なお、石英管２２はその長手方向に直交する断面における形状が円形に限らず、四角形や三角形などでも良い。複数の石英管２２が種棒２１を中心として対称に配置されるものに限らず、非対称に配置されたものでも良い。石英管２２の数量は６本に限らず、２本以上であれば良い。

次に、図２に示すように種棒および６本の石英管を支持可能な装置を利用した光ファイバ母材の製造工程について説明する。

最初に、図３Ａに示すように、柱体状の種棒（心棒）３１の下方に第１の酸水素ガスバーナー（コア部原料供給手段）３３が配置される。これにより、種棒３１の下部に光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子３３ａを堆積させることができる。６本の石英管３２の外側には第２の酸水素ガスバーナー（クラッド部原料供給手段）３４が配置される。これにより、石英管３２の周りに光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子３４ａを堆積させることができる。

続いて、図３Ｂに示すように、種棒３１および６本の石英管３２を種棒３１の軸心Ｃ１を中心として軸心Ｃ１周りに同期回転させつつ、第１の酸水素バーナー３３により種棒３１の下部に第１のガラス微粒子３３ａを堆積させて多孔質母材のコア部３６を形成させると共に、第２の酸水素バーナー３４により石英管３２の外側に第２のガラス微粒子３４ａを堆積させて多孔質母材のクラッド部３７を形成させる。

続いて、種棒３１に第１のガラス微粒子３３ａが所定量堆積すると共に、石英管３２の周りに第２のガラス微粒子３４ａが所定量堆積すると、図３Ｃに示すように、６本の石英管３２が固定される一方、種棒３１が徐々に引き上げられる。クラッド部３７はコア部３６と接続されており、種棒３１と一緒に上昇するコア部３６と共に石英管３２の周囲をすべるように上昇する。このように種棒３１を引き上げているときも、種棒３１及び６本の石英管３２の同期回転、第１，第２の酸素水素バーナー３３，３４による第１，第２のガラス微粒子３３ａ，３４ａの堆積が継続して行われる。そして、所定の大きさになると、６本の石英管３２が引き抜かれて、空洞部３５、コア部３６、並びにクラッド部３７を有する多孔質母材が作製される。なお、６本の石英管３２が固定される一方、種棒３１が徐々に引き上げられる際に、種棒３１および６本の石英管３２の温度調整を行うことも可能である。これにより、種棒３１と一緒にコア部３６が上昇し、コア部３６と接続されたクラッド部３７も石英管３２の周囲をすべるように上昇することを容易にすることができる。

続いて、上述した多孔質母材は脱水・透明化処理される。これにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を有する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、種棒３１、および空洞部３５の形成を目的とした石英管３２をあらかじめ配置して第１，第２のガラス微粒子３３ａ，３４ａを堆積させることとしたため、キャピラリを束ねて線引きする方法による光ファイバ断面における空洞部の制御性の劣化を低減できる効果を奏する。また、空洞部が光ファイバの軸心に直交する断面方向に積層される場合の積層による加工精度の劣化、低損失化の困難性を低減できるといった効果も奏する。

孔開け作業が不要であるため、空洞部を包含する光ファイバを低損失かつ長尺に製造するための光ファイバ母材を母材サイズの制限を受けることなく製造することが可能になり、空洞部を包含する光ファイバの大量生産が可能となるといった効果を奏する。

さらに、あらかじめ配置された石英管３２によって空洞部が形成されるため、石英管３２の大きさや配置構成を選定することにより、所望の大きさや配置構成の空洞部を得ることが可能であり、空洞部の大きさや配置構造における自由度が向上とするといった効果を奏する。

なお、第１，第２の酸水素バーナー３３，３４による第１，第２のガラス微粒子３３ａ，３４ａの堆積を行っているときに、石英管３２の上部より排気を行うことも可能である。これにより、石英管３２の内部に侵入した第２のガラス微粒子３４ａが石英管３２の内部に付着することを抑制できる。さらに、石英管３２の内部にガラス微粒子が付着しないように石英管３２の下部を予め封止することも可能である。また、予め封止された石英管の代わりに、柱体状（中実型）の種棒を用いることも可能である。

本発明の第２の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法について、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃを参照して説明する。
本実施例では、ＶＡＤ法をベースとした光ファイバ母材の製造方法において、第１の実施例におけるガラス微粒子の連続的な堆積の手法を変更した製造方法について説明する。

最初に、所望の長さの光ファイバ母材を得るために必要となる長さとほぼ同じ長さの石英管を用意する。続いて、図４Ａに示すように、柱体状の種棒４１の軸心Ｃ２を中心として種棒４１の周りに６本の石英管４２が配置される。６本の石英管４２の長手方向は種棒４１の軸心Ｃ２と平行に配置される。６本の石英管４２の一方の端部４２ａ側は略同一平面上に配置される。種棒４１の下方には第１の酸水素ガスバーナー（コア部原料供給手段）４３が配置される。これにより、種棒４１の下部に光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子４３ａを堆積させることができる。６本の石英管４２の外側には第２の酸水素ガスバーナー（クラッド部原料供給手段）４４が配置される。これにより、石英管４２の周りに光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子４４ａを堆積させることができる。

続いて、図４Ｂに示すように、種棒４１および６本の石英管４２を種棒４１の軸心Ｃ２を中心として軸心Ｃ２周りに同期回転させつつ、第１の酸水素バーナー４３により種棒４１の下部に第１のガラス微粒子４３ａを堆積させて多孔質母材のコア部４６を形成させると共に、第２の酸水素バーナー４４により石英管４２の外側に第２のガラス微粒子４４ａを堆積させて多孔質母材のクラッド部４７を形成させる。

続いて、種棒４１に第１のガラス微粒子４３ａが所定量堆積すると共に、石英管４２の周りに第２のガラス微粒子４４ａが所定量堆積すると、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、第１の酸水素バーナー４３および第２の酸水素バーナー４４が、矢印Ｄ２で示す方向である下方へ徐々に移動させられる。このように第１，第２の酸水素バーナー４３，４４を下方へ移動させているときも、種棒３１及び６本の石英管３２の同期回転、第１，第２の酸素水素バーナー４３，４４による第１，第２のガラス微粒子４３ａ，４４ａの堆積が継続して行われる。そして、石英管４２の他方の端部４２ｂ近傍まで第１，第２のガラス微粒子４３ａ，４４ａの堆積が行われて、空洞部４５、コア部４６、並びにクラッド部４７を有する多孔質母材が作製される。すなわち、石英管４２の内部が空洞部４５をなしている。

続いて、上述した多孔質母材は脱水・透明化処理される。これにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材（例えば図１参照）が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を包含する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、第１の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

なお、第１，第２の酸水素バーナー４３，４４による第１，第２のガラス微粒子４３ａ，４４ａの堆積を行っているときに、石英管４２の上部より排気を行うことも可能である。これにより、石英管４２の内部に侵入した第２のガラス微粒子４４ａが石英管４２の内部に付着することを抑制できる。

参考例１

本発明の参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法について、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して説明する。
本実施例では、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法をベースとした光ファイバ母材の製造方法について説明する。

まず、柱体状の心棒５１の軸心Ｃ３が略水平となるように心棒５１が配置される。心棒５１は、軸心Ｃ３を中心として回転可能に支持される。心棒５１の下方には、心棒５１の軸心Ｃ３と平行な矢印Ｌ３で示す方向へ移動可能に第１の酸水素バーナー（コア部原料供給手段）５３が配置される。心棒５１の軸心Ｃ３を中心として心棒５１を回転させる一方、第１の酸水素バーナー５３を矢印Ｌ３の方向に移動させると共に、酸水素バーナー５３により光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子５３ａを心棒５１に堆積させる。これにより、多孔質母材のコア部５６が作製される。

続いて、心棒５１の周りに石英管５２が複数（図示例では６本）配置されると共に、これら石英管５２の長手方向が心棒５１の軸心Ｃ３と平行に配置される。石英管５２の下方には第２の酸水素ガスバーナー（クラッド部原料供給手段）５４が配置される。

続いて、心棒５１および６本の石英管５２を心棒５１の軸心Ｃ３を中心として軸心Ｃ３周りに同期回転させる一方、第２の酸水素バーナー５４を矢印Ｌ３の方向に移動させると共に、第２の酸水素バーナー５４により光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子５４ａをコア部５６および石英管５２の周囲に堆積させる。これにより、図５Ｃに示すように、空洞部５５、コア部５６、クラッド部５７を有する多孔質母材が作製される。すなわち、石英管５２の内部が空洞部５５をなしている。

続いて、上述した多孔質母材から心棒５１が引き抜かれて、脱水・透明化・コア部５６の中実化処理される。これにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材（例えば図１参照）が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を包含する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、第１，第２の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

なお、多孔質母材のコア部５６が形成された心棒５１として、予めＶＡＤ法やＯＶＤ法などにより形成されたガラス微粒子からなる柱体状の心棒、またはガラス微粒子を脱水・加熱透明化処理して作製された円柱体状の心棒を用いることも可能である。

光ファイバ母材のクラッド部を作製する工程にて、多孔質母材のコア部５６の周壁部に石英管５２を外接させて配置することも可能である。また、多孔質母材のコア部５６と石英管５２との間隔を調整することも可能である。

多孔質母材の脱水・透明化・コア部５６の中実化処理工程において、加熱温度や空洞部５５の中の圧力を調整することにより、空洞部５５の内径を長手方向に均一に保つことも可能である。

本発明の第３の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法について、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して説明する。
本実施例では、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法をベースとした光ファイバ母材の製造方法について説明する。

最初に、光ファイバ母材とほぼ同じ大きさ（外径、長さ）である第１の石英管６１を１本用意し、光ファイバ母材とほぼ同じ大きさ（長さ）であり、光ファイバ母材の空洞部をなす第２の石英管６２を６本用意する。第２の石英管６２は、第１の石英管６１の直径よりも小さい直径を有する。石英管６１の軸心Ｃ４が略水平となるように石英管６１が配置される。石英管６１の内部に６本の石英管６２が石英管６１の軸心Ｃ４を中心とした同心円上に配置される。石英管６２の長手方向が石英管６１の軸心Ｃ４と平行になるように配置される。さらに、石英管６１の端部と石英管６２の端部とが略同一平面上に配置される。石英管６１および６本の石英管６２は、石英管６１の軸心Ｃ４を中心として軸心Ｃ４周りに同期回転可能に支持される。石英管６１の下方には、石英管６１の軸心Ｃ４と平行な矢印Ｌ４で示す方向へ移動可能に酸水素バーナー（加熱手段）６９が配置される。石英管６１および６本の石英管６２を石英管６１の軸心Ｃ４を中心として軸心Ｃ４周りに同期回転させる一方、酸水素バーナー６９を矢印Ｌ４の方向に移動させると共に、酸水素バーナー６９により石英管６１に対して火炎研磨処理が行われる。

続いて、図６Ｂに示すように、石英管６１の軸方向端部側近傍に第２の酸水素バーナー（クラッド部原料供給手段）６４が配置される。

続いて、石英管６１および６本の石英管６２を石英管６１の軸心Ｃ４を中心として軸心Ｃ４周りに同期回転させる一方、第２の酸水素バーナー６４により、石英管６１の内部、および６本の石英管６２の外部に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子６４ａを堆積させる。上述したように酸水素バーナー６９により石英管６１が加熱されているため、熱酸化により光ファイバ母材のクラッド部のガラス層６７が形成される。

そして、石英管６１内に第２のガラス微粒子６４ａが所定量堆積すると、図６Ｃに示すように、第２の酸水素バーナー６４に代わって第１の酸水素バーナー（コア部原料供給手段）６３が配置される。続いて、石英管６１および６本の石英管６２を石英管６１の軸心Ｃ４を中心として軸心Ｃ４周りに同期回転させる一方、第１の酸水素バーナー６３により、石英管６１の内部のクラッド部６７の内側に第１のガラス微粒子６３ａを堆積させる。上述したように酸水素バーナー６９により石英管６１が加熱されているため、熱酸化により光ファイバ母材のコア部のガラス層６６が形成される。そして、石英管６１内に第１のガラス微粒子６３ａを所定量堆積させて、クラッド部のガラス層６７、コア部のガラス層６６が形成された石英管６１を中実化処理することにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材（例えば図１参照）が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を包含する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第２の実施例及び、参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

本発明の第４の実施例に係る光ファイバ母材の製造方法について、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃを参照して説明する。
本実施例では、ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法をベースとした光ファイバ母材の製造方法について説明する。

最初に、第３の実施例と同様に、光ファイバ母材とほぼ同じ大きさ（外径、長さ）である第１の石英管７１を１本用意し、光ファイバ母材とほぼ同じ大きさ（長さ）であり、光ファイバ母材の空洞部をなす第２の石英管７２を６本用意する。第２の石英管７２は、第１の石英管７１の直径よりも小さい直径を有する。石英管７１の軸心Ｃ５が略水平となるように石英管７１が配置される。石英管７１の内部に６本の石英管７２が第１の石英管７１の軸心Ｃ５を中心とした同心円上に配置される。石英管７２の長手方向が石英管７１の軸心Ｃ５と平行になるように配置される。さらに、石英管７１の端部と石英管７２の端部とが略同一平面上に配置される。石英管７１および６本の石英管７２は、石英管７１の軸心Ｃ５を中心として軸心Ｃ５周りに同期回転可能に支持される。石英管７１の外周部７１ａには、矢印Ｌ５の方向に移動可能に、マイクロ波プラズマを発生させるキャビティ（加熱手段）７９ｂが取り付けられる。キャビティ７９ｂと、マイクロ波プラズマの発生源７９ａとでマイクロ波プラズマの発生器７９を構成している。石英管７１の軸方向端部近傍に第２の酸水素バーナー（クラッド部原料供給手段）７４が配置される。石英管７１および６本の石英管７２を石英管７１の軸心Ｃ５を中心にして軸心Ｃ５周りに同期回転させる一方、キャビティ７９ｂを矢印Ｌ５の方向に移動させると共に、第２の酸水素バーナー７４により、石英管７１の内部、および６本の石英管７２の外部に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子７４ａを堆積させる。上述したようにキャビティ７９ｂにより石英管７１が加熱されているため、熱酸化により光ファイバ母材のクラッド部のガラス層７７が形成される。

そして、石英管７１内に第２のガラス微粒子７４ａが所定量堆積すると、図７Ｃに示すように、第２の酸水素バーナー７４に代わって第１の酸水素バーナー（コア部原料供給手段）７３が配置される。石英管７１および６本の石英管７２を石英管７１の軸心Ｃ５を中心にして軸心Ｃ５周りに同期回転させる一方、第１の酸水素バーナー７３により、石英管７１の内部のクラッド部７７の内側に光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子７３ａを堆積させる。上述したようにキャビティ７９ｂにより石英管７１が加熱されているため、熱酸化により光ファイバ母材のコア部のガラス層７６が形成される。そして、石英管７１内に第１のガラス微粒子７３ａを所定量堆積させて、クラッド部のガラス層７７、コア部のガラス層７６が形成された石英管７１を中実化処理することにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材（例えば図１参照）が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を包含する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第３の実施例及び参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

参考例２

本発明の参考例２に係る光ファイバ母材の製造方法について、図８Ａ、図８Ｂを参照して説明する。
本実施例では、ＶＡＤ法とＯＶＤ法を組み合わせた光ファイバ母材の製造方法について説明する。

まず、ＶＡＤ法により、コア部８１およびクラッド部８２のガラス微粒子を堆積して作製された柱体状の多孔質母材８３を１本用意し、多孔質母材８３とほぼ同じ大きさ（長さ）であり光ファイバ母材の空洞部をなす石英管８４を６本用意する。

多孔質母材８３の軸心Ｃ６が略水平となるように多孔質母材８３が配置される。多孔質母材８３の周壁部８３ａに６本の石英管８４の周壁部８４ａを接触させて６本の石英管８４が配置される。石英管８４の長手方向が多孔質母材８３の軸心Ｃ６と平行になるように石英管８４が配置される。さらに、多孔質母材８３の端部と石英管８４の端部とが略同一平面上に配置される。多孔質母材８３および６本の石英管８４は、多孔質母材８３の軸心Ｃ６を中心として軸心Ｃ６周りに同期回転可能に支持される。石英管８４の下方には、矢印Ｌ６の方向に移動可能に、第２の酸水素バーナー（クラッド部原料供給手段）８５が配置される。

多孔質母材８３および６本の石英管８４を多孔質母材８３の軸心Ｃ６を中心にして軸心Ｃ６周りに同期回転させる一方、第２の酸水素バーナー８５を矢印Ｌ６の方向に移動させると共に、第２の酸水素バーナー８５により、多孔質母材８３および６本の石英管８４の外部に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子８５ａを堆積させる。そして、第２のガラス微粒子８５ａを所定量堆積させて、空洞部８６、コア部８１、並びにクラッド部８２を有する多孔質母材が作製される。この多孔質母材を脱水・透明化処理することにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材（例えば図１参照）が得られる。この光ファイバ母材を線引きすることにより、断面内に空洞部を包含する光ファイバを得ることができる。

よって、上述した光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第４の実施例及び参考例１に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を容易に得ることができる。

なお、光ファイバの紡糸は、外径寸法やコア構造寸法を維持するため、紡糸前の光ファイバ母材に対し、断面形状が相似形となるよう行うが、上述した第１〜第４の実施例及び参考例１、２にて、紡糸時の空洞部への加圧条件を調整することにより、紡糸後の空洞部の寸法割合を変えることもできる。

上述した第１〜第４の実施例及び参考例１、２にて、第１，第２の酸水素バーナーをそれぞれ１つ用いた光ファイバ母材の製造方法について説明したが、これら第１，第２の酸水素バーナーをそれぞれ１つに限らず複数個用いた光ファイバ母材の製造方法とすることも可能である。また、第１〜第４の実施例及び参考例１、２にて、種棒または心棒および石英管を、軸心を中心として軸心周りに同期回転させつつ、第１，第２の酸水素バーナーにより、第１，第２のガラス微粒子を堆積させて多孔質母材のコア部およびクラッド部を形成させることとしたが、第１，第２の酸水素バーナーを軸心を中心とした軸心周りに同期回転可能な支持具により支持し、軸心を中心として軸心周りに同期回転させて、第１，第２のガラス微粒子を堆積させて多孔質母材のコア部およびクラッド部を形成することも可能である。

上述した第１，第２の実施例及び参考例２にて、多孔質母材の脱水・透明化処理工程において、加熱温度や空洞部の中の圧力を調整することにより、空洞部の内径を長手方向に均一に保つことも可能である。

上述した第３〜第４の実施例及び参考例１、２にて、空洞部となる石英管の内部にガラス微粒子が付着しないように端部を予め封止した石英管を用いた光ファイバ母材の製造方法とすることも可能である。酸水素バーナーによるガラス微粒子の堆積を行っているときに、石英管の内部を排気することも可能である。これにより、石英管の内部に侵入したガラス微粒子が石英管の内部に付着することを抑制できる。

上述した第２〜第４の実施例及び参考例１、２にて、径方向の断面が円形状である石英管を用いた光ファイバ母材の製造方法を説明したが、石英管の径方向の断面が円形状に限らず、楕円形や四角形など他の形状の石英管を用いた光ファイバ母材の製造方法とすることも可能である。

上述した第２〜第４の実施例及び参考例１、２にて、６本の石英管を用いた光ファイバ母材の製造方法について説明したが、石英管の数量は６本に限らず２本以上の複数本の石英管を用いた光ファイバ母材の製造方法とすることも可能である。

上述した第３および第４の実施例にて、コア部及びクラッド部のガラス微粒子を堆積した後、熱酸化によりガラス層を形成する工程において、加熱温度や空洞部の中の圧力を調整することにより、空洞部の内径を長手方向に均一に保つことも可能である。

上述した参考例１、２にて、中空の石英管の代わりに柱体状（中実型）の心棒を用いることも可能である。すなわち、クラッド部が形成された多孔質母材から全ての心棒を引き抜き、脱水・透明化処理を行い、空洞部の内径を長手方向に均一に保つように加熱温度や空洞部の中の圧力を調整し、コア部の中実化処理することにより、空洞部を包含する光ファイバを製造するための光ファイバ母材を得ることができる。

上述した参考例２にて、予め作製されたコア部８１およびクラッド部８２を有する多孔質母材８３の代わりに、多孔質母材を脱水・加熱透明化処理して作製したコア部およびクラッド部を有する透明ガラスを用いることも可能である。

上述した参考例２にて、多孔質母材８３と石英管８４との間隔を調整することも可能である。

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、空洞部を包含する光ファイバを低損失、且つ長尺に製造可能な光ファイバ母材を得ることができる。その結果、通信産業などで有益に利用することができる。

１０ 光ファイバ母材
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ 空洞部
２１ 種棒
２２ 石英管
３１，４１ 種棒
３２，４２，５２，８４ 石英管
３３，４３，５３，６３，７３ 第１の酸水素バーナー
３４，４４，５４，６４，７４，８５ 第２の酸水素バーナー
５１ 心棒
６１，７１ 第１の石英管
６２，７２ 第２の石英管
６９ 酸水素バーナー
７９ マイクロ波プラズマの発生器
８３ 多孔質母材

Claims (6)

1. 軸心方向に沿って連続的に存在する空洞部を包含する光ファイバ母材の製造方法であって、
   柱体状の心棒の周りに石英管が複数あらかじめ配置され、
   前記心棒の周辺に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子が堆積されると共に、前記石英管の周辺に前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子が堆積されて、前記光ファイバ母材を得る
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
2. 請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法であって、
   前記心棒および前記石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積が、前記心棒および前記複数の石英管を当該心棒の軸心周りに同期回転させつつ行われる
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
3. 請求項１または請求項２記載の光ファイバ母材の製造方法であって、
   前記心棒および前記複数の石英管の長手方向が垂直に配置され、
   前記心棒および前記複数の石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積量に応じて、前記心棒が引き上げられる
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
4. 請求項１または請求項２記載の光ファイバ母材の製造方法であって、
   前記心棒および前記複数の石英管の長手方向が垂直に配置され、
   前記心棒および前記複数の石英管への前記第１および第２のガラス微粒子の堆積量に応じて、前記心棒の周辺への前記第１のガラス微粒子の堆積箇所および前記複数の石英管への前記第２のガラス微粒子の堆積箇所が下方へ移動させられる
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
5. 軸心方向に沿って連続的に存在する空洞部を包含する光ファイバ母材の製造方法であって、
   第１の石英管内に当該第１の石英管の直径よりも小さい直径である第２の石英管が複数配置され、
   前記第１の石英管内および前記第２の石英管の周りに前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子が堆積された後、
   前記ガラス微粒子が堆積された前記第１の石英管内に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子が堆積されて、
   前記光ファイバ母材を得る
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
6. 請求項５記載の光ファイバ母材の製造方法であって、
   前記第１の石英管内および前記第２の石英管の周りへの前記第２のガラス微粒子の堆積、および前記第２のガラス微粒子が堆積された前記第１の石英管内への前記第１のガラス微粒子の堆積が、前記第１の石英管および前記複数の第２の石英管を当該第１の石英管の軸心周りに同期回転させつつ行われる
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。

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