JP5577739B2 - マルチコア光ファイバ用母材製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法に関するものである。

１本のコアをクラッドが取り囲む通常の光ファイバ用の母材を製造する方法として、円柱形状の外形を有し軸方向に貫通する１つの孔部が設けられたクラッド材にコア材を挿入して両者を加熱し一体化するコラプス法が知られている。この通常のコラプス法では、クラッド材にコア材を挿入した後にクラッド材の一部を加熱し縮径することで両者を互いに仮固定し、その仮固定の後に両者を加熱し一体化する。このような仮固定をすることにより、加熱一体化の際のコア材の伸縮を抑制することができる。

一方、複数本のコアを共通のクラッドが取り囲むマルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法として、特許文献１に開示された方法が知られている。特許文献１に開示された製造方法は、クラッド材の複数の孔部それぞれにコア材を挿入して加熱一体化を行うものである。

特開昭６１−２０１６３３号公報

特許文献１には、クラッド材の複数の孔部それぞれにコア材を挿入した後に加熱一体化を行う迄の間に仮固定を行う旨の記載はない。仮固定を行わないとすれば、加熱一体化の際に複数本のコア材それぞれが伸縮して、所望の特性を有するマルチコア光ファイバを製造することができない。そこで、マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法においても、通常のコラプス法と同様にクラッド材の一部を加熱し縮径することで仮固定を行うことが考えられる。

しかし、マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法において、クラッド材の一部を加熱し縮径することで仮固定を行おうとしても、クラッド材の中央付近の加熱が不足して、複数本のコア材のうちの中央付近に位置するコア材がクラッド材に対して仮固定されない場合がある。このような場合、仮固定されなかったコア材は加熱一体化の際に伸縮して、母材を線引して得られるマルチコア光ファイバにおいて当該コアは所望の特性を有することができない。

逆に、複数本のコア材のうちの中央付近に位置するコア材がクラッド材に対して仮固定されるようにクラッド材を加熱すると、クラッド材の周辺部分の温度が高くなりすぎて、クラッド材の周辺部分にある孔部が完全に潰れ、その孔部にガスを通すことができなくなる。

このように、マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法において、通常のコラプス法と同様にクラッド材の一部を加熱し縮径することで仮固定を行うことは困難である。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、加熱一体化の前に複数本のコア材の仮固定を行うことができるマルチコア光ファイバ用母材製造方法を提供することを目的とする。

本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法であって、(1) 円柱形状の外形を有し軸方向に貫通する複数の孔部が設けられたガラスからなるクラッド材の第１端にガラスからなる第１パイプを接続するとともに、クラッド材の第２端にガラスからなる第２パイプを接続するパイプ接続工程と、(2) ガラスからなるコア材をクラッド材の複数の孔部それぞれに挿入し、ガラスからなる第１コマを第１パイプに挿入し、ガラスからなる第２コマを第２パイプに挿入し、コア材の両端をそれぞれ第１コマと第２コマに接触させた状態で、第１パイプの一部を加熱し縮径することで第１コマを固定し、第２パイプの一部を加熱し縮径することで第２コマを固定して、クラッド材の複数の孔部それぞれに挿入したコア材の両端を第１コマと第２コマとにより挟むことで固定するコア材固定工程と、(3) コア材とクラッド材とを加熱し一体化する加熱一体化工程と、を備えることを特徴とする。

本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法では、以下のようなパイプ接続工程，コア材固定工程および加熱一体化工程を経て、マルチコア光ファイバ用の母材が製造される。パイプ接続工程では、円柱形状の外形を有し軸方向に貫通する複数の孔部が設けられたクラッド材に対し、その第１端に第１パイプが接続されるとともに、その第２端に第２パイプが接続される。コア材固定工程では、コア材がクラッド材の複数の孔部それぞれに挿入され、第１コマが第１パイプに挿入され、第２コマが第２パイプに挿入され、第１パイプの一部が加熱され縮径されることで第１コマが固定され、第２パイプの一部が加熱され縮径されることで第２コマが固定されて、クラッド材の複数の孔部それぞれに挿入されたコア材の両端が第１コマと第２コマとにより挟まれることで固定される。そして、加熱一体化工程では、コア材とクラッド材とが加熱され一体化される。

本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法では、コア材固定工程は、(a) 第１コマを第１パイプに挿入して第１パイプの一部を加熱し縮径することで第１コマを固定する第１コマ固定工程と、(b) 第１コマ固定工程の後に、クラッド材の複数の孔部それぞれにコア材を挿入するコア材挿入工程と、(c) コア材挿入工程の後に、第２コマを第２パイプに挿入して第２パイプの一部を加熱し縮径することで第２コマを固定する第２コマ固定工程と、を含むのが好適である。また、コア材固定工程は、第１パイプの側からクラッド材の複数の孔部の内部へエッチングガスを流すことにより、クラッド材の複数の孔部の内壁面をエッチングするエッチング工程を更に含むのが好適である。

本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、第１コマおよび第２コマそれぞれが軸方向に貫通する孔部を有するのが好適であり、この場合、コア材固定工程において第１コマおよび第２コマを固定する際に第１コマおよび第２コマそれぞれの孔部とクラッド材の孔部とを一致させないのが好適である。また、コア材固定工程において、複数本のコア材を束ねた状態で複数本のコア材の両端を研削して複数本のコア材の長さを同一とした後、これらのコア材をクラッド材の複数の孔部それぞれに挿入するのが好適である。複数のコア材の長さは、同一であり、クラッド材の長さよりも僅かに長いのが好適である。本発明のマルチコア光ファイバは、上記の本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で製造されたマルチコア光ファイバ用母材を線引して製造されたものである。

本発明のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、加熱一体化の前に複数本のコア材の仮固定を行うことができる。

本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法により製造されるべきマルチコア光ファイバ１の断面図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられるクラッド材３０を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられる第１パイプ４０を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられる第１コマ６０を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のフローチャートである。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のパイプ接続工程Ｓ１０を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法の第１コマ固定工程Ｓ２１およびエッチング工程Ｓ２２を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のコア材挿入工程Ｓ２３を説明する図である。 本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法の第２コマ固定工程Ｓ２４を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法により製造されるべきマルチコア光ファイバ１の断面図である。この図は、ファイバ軸に垂直な断面を示している。マルチコア光ファイバ１は、ファイバ軸方向に延在する７個のコア２が共通のクラッド３で取り囲まれている。断面において、７個のコア２のうち１つのコアは中央に配置され、他の６個のコアは中央のコアを中心とする円の円周上に等間隔に配置されている。

コア２の屈折率はクラッド３の屈折率より高い。コア２の断面形状は円形である。コア２およびクラッド３それぞれは、石英ガラスを主成分として、必要に応じて屈折率調整用の不純物が添加される。例えば、コア２はＧｅＯ_２を添加された石英ガラスであって、クラッド３は純石英ガラスである。或いは、例えば、コア２は純石英ガラスであって、クラッド３はＦ元素を添加された石英ガラスである。

本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、上記のようなマルチコア光ファイバ１用の母材を製造する方法である。本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、コア２となるべきコア材２０およびクラッド３となるべきクラッド材３０を用いる他、第１パイプ４０，第２パイプ５０，第１コマ６０および第２コマ７０を用いる。

図２は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられるクラッド材３０を説明する図である。同図（ａ）は軸方向に垂直な断面を示す図であり、同図（ｂ）は中心軸を含む断面を示す図である。クラッド材３０は、石英ガラスからなり、円柱形状の外形を有しており、軸方向に貫通する７個の孔部３１が設けられたものである。クラッド材３０における７個の孔部３１の配置は、図１中の７個のコア２の配置と同様である。ドリルによる穿孔により７個の孔部３１を形成することができる。

図３は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられる第１パイプ４０を説明する図である。同図（ａ）は軸方向に垂直な断面を示す図であり、同図（ｂ）は中心軸を含む断面を示す図である。第１パイプ４０は石英ガラスからなる。第１パイプ４０の外径はクラッド材３０の外径と同程度である。第１パイプ４０の内径は、クラッド材３０に設けられた７個の孔部３１の全てが内部に位置する程度とされる。第２パイプ５０は第１パイプ４０と同様のものである。

図４は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法で用いられる第１コマ６０を説明する図である。同図（ａ）は軸方向に垂直な断面を示す図であり、同図（ｂ）は中心軸を含む断面を示す図である。第１コマ６０は、石英ガラスからなり、円柱形状の外形を有しており、軸方向に貫通する孔部６１が設けられたものである。なお、孔部６１は必須ではなく、また、孔部６１に替えて外周に溝が設けられたものであってもよい。第１コマ６０の外径は第１パイプ４０の内径より僅かに小さい。第２コマ７０は第１コマ６０と同様のものである。

図５は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のフローチャートである。本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、パイプ接続工程Ｓ１０，コア材固定工程Ｓ２０および加熱一体化工程Ｓ３０を備える。また、コア材固定工程Ｓ２０は、第１コマ固定工程Ｓ２１，エッチング工程Ｓ２２，コア材挿入工程Ｓ２３および第２コマ固定工程Ｓ２４を含む。

図６は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のパイプ接続工程Ｓ１０を説明する図である。図７は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法の第１コマ固定工程Ｓ２１およびエッチング工程Ｓ２２を説明する図である。図８は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法のコア材挿入工程Ｓ２３を説明する図である。また、図９は、本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法の第２コマ固定工程Ｓ２４を説明する図である。図６〜図９それぞれは中心軸を含む断面を示す。

パイプ接続工程Ｓ１０では、クラッド材３０の第１端に第１パイプ４０が融着接続されるとともに、クラッド材３０の第２端に第２パイプ５０が融着接続される（図６）。

パイプ接続工程Ｓ１０に続くコア材固定工程Ｓ２０では、コア材２０がクラッド材３０の孔部３１に挿入され、第１コマ６０が第１パイプ４０に挿入され、第２コマ７０が第２パイプ５０に挿入される。第１パイプ４０の一部が加熱され縮径されることで第１コマ６０が固定され、第２パイプ５０の一部が加熱され縮径されることで第２コマ７０が固定される。これにより、クラッド材３０の孔部３１に挿入されたコア材２０の両端は、第１コマ６０と第２コマ７０とにより挟まれて固定される。

コア材固定工程Ｓ２０に続く加熱一体化工程Ｓ３０では、コア材２０とクラッド材３０とが加熱され一体化される。

コア材固定工程Ｓ２０は様々な手順が可能である。一例として、コア材固定工程Ｓ２０は、第１コマ固定工程Ｓ２１，エッチング工程Ｓ２２，コア材挿入工程Ｓ２３および第２コマ固定工程Ｓ２４を含む。

第１コマ固定工程Ｓ２１では、第１パイプ４０および第２パイプ５０が両端に接続されたクラッド材３０がガラス旋盤に取り付けられる。そして、第１コマ６０が第１パイプ４０に挿入されて、第１パイプ４０の一部が加熱されて縮径されることで、第１コマ６０が固定される（図７）。図示のように第１コマ６０の端部位置で第１パイプ４０が縮径されることで第１コマ６０が固定されてもよいし、第１コマ６０が存在する位置で第１パイプ４０が縮径されることで第１コマ６０の外面と第１パイプ４０の内面とが互いに融着されて固定されてもよい。

第１コマ固定工程Ｓ２１に続くエッチング工程Ｓ２２では、第１パイプ４０の側からクラッド材３０の孔部３１の内部へエッチングガスが流されて、クラッド材３０の孔部３１の内壁面がエッチングされる。エッチングガスとして例えばＳＦ_６ガスが用いられる。このエッチング工程Ｓ２２では、孔部６１が設けられた第１コマ６０が用いられることで、エッチングガスの流れがスムーズになり、クラッド材３０の全ての孔部３１の内壁面が均等にエッチングされ得る。

エッチング工程Ｓ２２に続くコア材挿入工程Ｓ２３では、クラッド材３０の各孔部３１にコア材２０が挿入される（図８）。コア材２０は、石英ガラスからなり、円柱形状の外形を有している。コア材２０の外径はクラッド材３０の孔部３１の内径より僅かに小さい。コア材２０の長さはクラッド材３０の軸方向の長さより僅かに長い。

コア材挿入工程Ｓ２３に続く第２コマ固定工程Ｓ２４では、第２コマ７０が第２パイプ５０に挿入されて、第２パイプ５０の一部が加熱されて縮径されることで、第２コマ７０が固定される（図９）。図示のように第２コマ７０が存在する位置で第２パイプ５０が縮径されることで第２コマ７０の外面と第２パイプ５０の内面とが互いに融着されて固定されてもよいし、第２コマ７０の端部位置で第２パイプ５０が縮径されることで第２コマ７０が固定されてもよい。

このようなコア材固定工程Ｓ２０により、コア材２０の両端が第１コマ６０と第２コマ７０とにより挟まれて固定される。全てのコア材２０が確実に固定されるためには、７本のコア材２０の長さは同一である必要がある。そこで、コア材固定工程Ｓ２０において、束ねられた状態で両端が研削されて長さを同一とされた７本のコア材がクラッド材３０の孔部３１に挿入されるのが好ましい。また、コア材固定工程Ｓ２０において、全てのコア材２０が確実に固定されるためには、第１コマ６０の孔部６１および第２コマ７０の孔部７１それぞれとクラッド材３０の孔部３１とが一致しないようにするのが好ましい。

本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法では、以上のようなパイプ接続工程Ｓ１０，コア材固定工程Ｓ２０および加熱一体化工程Ｓ３０を経て、マルチコア光ファイバ用の母材が製造される。そして、この母材の一端が加熱されて軟化され線引されることによりマルチコア光ファイバ１が製造される。

本実施形態のマルチコア光ファイバ用母材製造方法は、加熱一体化の前に複数本のコア材の仮固定を確実に行うことができるので、製造された母材を線引して得られるマルチコア光ファイバにおいて当該コアが所望の特性を有することができる。

１…マルチコア光ファイバ、２…コア、３…クラッド、２０…コア材、３０…クラッド材、３１…孔部、４０…第１パイプ、５０…第２パイプ、６０…第１コマ、６１…孔部、７０…第２コマ、７１…孔部。

Claims (7)

1. マルチコア光ファイバ用の母材を製造する方法であって、
   円柱形状の外形を有し軸方向に貫通する複数の孔部が設けられたガラスからなるクラッド材の第１端にガラスからなる第１パイプを接続するとともに、前記クラッド材の第２端にガラスからなる第２パイプを接続するパイプ接続工程と、
   ガラスからなるコア材を前記クラッド材の複数の孔部それぞれに挿入し、ガラスからなる第１コマを前記第１パイプに挿入し、ガラスからなる第２コマを前記第２パイプに挿入し、前記コア材の両端をそれぞれ前記第１コマと前記第２コマに接触させた状態で、前記第１パイプの一部を加熱し縮径することで前記第１コマを固定し、前記第２パイプの一部を加熱し縮径することで前記第２コマを固定して、前記クラッド材の複数の孔部それぞれに挿入した前記コア材の両端を前記第１コマと前記第２コマとにより挟むことで固定するコア材固定工程と、
   前記コア材と前記クラッド材とを加熱し一体化する加熱一体化工程と、
   を備えることを特徴とするマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
2. 前記コア材固定工程が、
   前記第１コマを前記第１パイプに挿入して前記第１パイプの一部を加熱し縮径することで前記第１コマを固定する第１コマ固定工程と、
   前記第１コマ固定工程の後に、前記クラッド材の複数の孔部それぞれに前記コア材を挿入するコア材挿入工程と、
   前記コア材挿入工程の後に、前記第２コマを前記第２パイプに挿入して前記第２パイプの一部を加熱し縮径することで前記第２コマを固定する第２コマ固定工程と、
   を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
3. 前記コア材固定工程が、前記第１パイプの側から前記クラッド材の複数の孔部の内部へエッチングガスを流すことにより、前記クラッド材の複数の孔部の内壁面をエッチングするエッチング工程を更に含むことを特徴とする請求項２に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
4. 前記第１コマが軸方向に貫通する孔部を有し、前記第２コマが軸方向に貫通する孔部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
5. 前記コア材固定工程において前記第１コマおよび前記第２コマを固定する際に前記第１コマおよび前記第２コマそれぞれの孔部と前記クラッド材の孔部とを一致させない、
   ことを特徴とする請求項４に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
6. 前記コア材固定工程において、複数本のコア材を束ねた状態で複数本のコア材の両端を研削して複数本のコア材の長さを同一とした後、これらのコア材を前記クラッド材の複数の孔部それぞれに挿入する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
7. 前記複数のコア材の長さは、同一であり、前記クラッド材の長さよりも僅かに長い、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ用母材製造方法。
   

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