JP5579210B2 - 光ファイバ母材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のコアを有するマルチコア光ファイバ用の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技術に関する。

通信ネットワークにおける伝送容量は年々増加し、数年後には光ファイバ１芯において１０Ｔｂｉｔ／ｓ以上の大容量伝送を可能とすることが必要不可欠となってくる。このため、波長分割多重、時分割多重、偏波分割多重、並びに符号分割多重などにより、通常のシングルモード光ファイバの伝送容量を拡大する研究が進められている。一方、伝送容量を拡大する技術の一つである空間多重技術として、光ファイバ断面に複数のコアを有するマルチコア光ファイバがある。

マルチコア光ファイバ母材の製造方法としては、クラッド部となる石英柱に複数個の空孔を開け、空孔内にあらかじめ形成されたコア母材を挿入し、加熱合体することにより光ファイバ母材を製造する方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。また他の方法としては、複数個のコア母材を束ねてクラッド部となる石英管に挿入して光ファイバ母材を製造する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。

特開平９−０９０１４３号 特開平８−１１９６５６号

しかしながら、特許文献１に記載のマルチコア光ファイバ母材の製造方法では、石英ガラスが非常に硬いため、クラッド部となる石英柱に空孔を開ける際に超音波振動研削などの特殊な方法を用いる必要がある。しかし、孔を深く研削するために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。

他方、特許文献２に記載のマルチコア光ファイバ母材の製造方法では、コア部の表面にＯＨ基や不純物が付着するため、これら不純物による吸収損失が生じることにより低損失化が難しいという問題がある。また、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コア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もある。特に、コア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、積層数の増加とともにコア部の配列の精度も劣化するという問題がある。さらに、コア部間の隙間にクラッド部となる石英柱を積層するため、コストの低減が困難であるという問題もある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み提案されたものであって、光ファイバ断面に複数のコアを有するマルチコア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。

上記目的を達成するために本発明は、複数の柱体状の心棒や石英管又は柱体状の多孔質母材を光ファイバ母材の各コア部に対応するよう配置し、該心棒・石英管・多孔質母材にガラス粒子を堆積させることを特徴とする。より具体的には、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法、ＰＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition）法、これらの組合せをベースとして心棒・石英管・多孔質母材にガラス粒子を堆積させて光ファイバ母材を生成する。

すなわちＶＡＤ法をベースとする場合、クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、複数の柱体状の心棒を光ファイバ母材の各コア部に対応するよう長手方向が鉛直方向となるように配置する工程と、前記心棒の下方から光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス粒子を堆積させるとともに、堆積させた第１のガラス粒子の周囲に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス粒子を堆積させる工程を、光ファイバ母材が下方に成長するよう前記第１及び第２のガラス微粒子の堆積量に応じて前記心棒或いは第１のガラス粒子堆積位置及び第２のガラス粒子堆積位置を相対的に移動させながら実施することを含むことを特徴とする。

またＯＶＤ法をベースとする場合、クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、複数の柱体状の心棒を光ファイバ母材の各コア部に対応するよう長手方向が水平方向となるように配置する工程と、前記心棒の径方向から光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス粒子を心棒の周囲に堆積させる工程と、堆積させた第１のガラス粒子の周囲に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス粒子を堆積させる工程とを含むことを特徴とする。

またＭＣＶＤ法又はＰＣＶＤ法をベースとする場合、クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、光ファイバ母材の外形となる第１の石英管内に該第１の石英管の直径よりも小さい直径の複数の第２の石英管を光ファイバ母材の各コア部に対応するように配置する工程と、前記第１の石英管内面及び前記第２の石英管の外面に前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子を堆積する工程と、前記第２のガラス微粒子が外面に堆積された第２の石英管の内面に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子を堆積する工程とを含むことを特徴とする。

なお、上記各光ファイバ母材の製造方法において、ガラス粒子の堆積工程では、光ファイバ母材のコア部に対応する複数の心棒、又は石英管を、互いの相対的位置を維持しながら光ファイバ母材の軸を中心としてガラス微粒子堆積位置に対して相対的に同期回転させると好適である。

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、光ファイバ断面に複数のコアを有するマルチコア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。

光ファイバ母材の断面の一例を示す図 第１の実施の形態に係る光ファイバ母材を適用した製造装置における心棒の配置の一例を示す概略図 第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の変形例を説明する概略図 第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第５の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図 第５の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図

本発明に係る光ファイバ母材の製造方法について図面を参照して説明する。まず、本発明において製造対象となるマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材について図１を参照して説明する。図１は光ファイバ母材の断面の一例を示す図である。

光ファイバ母材１０は、図１に示すように、全体が断面円形となっており紙面を貫く方向に延在している。なお、光ファイバ母材の外形は、所望の光ファイバ外形を形成する形状であり、所望の光ファイバ外形を形成する形状であれば円形でなくてもよい。光ファイバ母材１０は、複数（図１では７個）の任意の屈折率分布（図１では円形）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からなる。クラッド部１２は前記コア部１１以外の部分を形成しており、したがって光ファイバ母材１０の外形はクラッド部１２の外形を形成する。複数のコア部１１のうちの１つは、光ファイバ母材１０の中心（軸心）に配置されている。他のコア部１１は、軸心のコア部１１の周囲に配置されている。図１では複数の周囲のコア部１１は、それぞれ軸心から所定の距離をとるように配置されるとともに、隣り合うコア部１１は互いに等間隔をとるように配置されている。換言すれば、７個のコア部１１は、正六角形の各頂点及びその中心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。なお、複数のコア部１１のうちの１つを中心（軸心）に配置しなくてもよい。また、複数の周囲のコア部１１は単に軸心を囲む位置に配置して、光ファイバ母材１０を非対称構造としてもよい。また、７個のコア部１１を有する光ファイバ母材１０としたが、７個に限らず２個以上の複数個のコア部１１を有する光ファイバ母材１０であればよい。

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よい。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。

本発明はこのような光ファイバ母材１０の製造方法に係るものである。以下にその実施形態を詳述する。
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図２〜図６を参照して説明する。図２は第１の実施の形態に係る光ファイバ母材を適用した製造装置における心棒の配置の一例を示す概略図、図３〜図６は第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図である。

本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法は、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法をベースとした光ファイバ母材の製造方法である。本実施の形態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、７本の柱体状の心棒２１が、図１で示した光ファイバ母材１０の各コア部１１の形成位置に対応するよう、その長手方向が鉛直方向（上下方向）に配置される。具体的には、１本の心棒２１は軸心Ｃ１０の位置に配置され、他の６本の心棒２１は軸心Ｃ１０を囲むように配置されるとともに、軸心Ｃ１０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。心棒２１は、軸心Ｃ１０を中心として各心棒２１の相対的な位置を維持しながら回転可能に、か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。心棒２１は光ファイバ母材のコア部を形成するものである。複数の心棒２１が軸心Ｃ１０を囲むように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よい。また、１本の心棒２１が軸心Ｃ１０の位置に配置されるものに限らず、心棒２１は軸心１０の周囲に配置されればよい。心棒２１の数量は７本に限らず、２本以上であればよい。例えば、複数の心棒２１を、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。また、複数の心棒２１の太さは同一のものに限らず、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの各コア径に合うように、異なる太さの心棒２１を用いてもよい。

次に、図２に示すように心棒を支持可能な製造装置を利用した光ファイバ母材の製造工程について図３〜図５を参照して説明する。

最初に、図３に示すように、７本の柱体状の心棒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）３２がそれぞれ配置される。これにより、心棒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３２ａを堆積させることができる。心棒３１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）３３が配置される。これにより、心棒３１に堆積した第１のガラス微粒子３２ａ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３３ａを堆積させることができる。

続いて、図４に示すように、７本の心棒３１を、軸心Ｃ１を中心として各心棒３１の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ１の周りに同期回転させつつ、第１の酸水素バーナー３２により心棒３１の下部に第１のガラス微粒子３２ａを堆積させて多孔質母材のコア部３４を形成させるとともに、第２の酸水素バーナー３３により心棒３１に堆積した第１のガラス微粒子３２ａの外側に第２のガラス微粒子３３ａを堆積させて多孔質母材のクラッド部３５を形成させる。

続いて、心棒３１に第１のガラス微粒子３２ａが所定量堆積するとともに、心棒３１に堆積した第１のガラス微粒子３２ａの周りに第２のガラス微粒子３３ａが所定量堆積すると、図５に示すように、心棒３１が矢印Ｄ１で示す方向である上方へ徐々に移動させられる。クラッド部３５はコア部３４と接続されており、心棒３１と一緒に上昇するコア部３４と共に上昇する。このように心棒３１を引き上げているときも、心棒３１の同期回転、第１，第２の酸素水素バーナー３２，３３による第１，第２のガラス微粒子３２ａ，３３ａの堆積が継続して行われる。そして、第１，第２のガラス微粒子３２ａ，３３ａの堆積が行われて、コア部３４、並びにクラッド部３５を有する多孔質母材が作製される。

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、複数のコア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、断面内に複数のコア部を包含する光ファイバを得ることができる。

このように本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、コア部の形成を目的とした心棒３１をあらかじめ配置して第１，第２のガラス微粒子３２ａ，３３ａを堆積させることとしたため、複数個のコア母材を束ねてクラッド部となる石英管に挿入して光ファイバ母材を製造する方法におけるコア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を奏する。

また、孔開け作業が不要であるため、複数のコア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、複数のコア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。

なお、本実施の形態では長尺の光ファイバ母材を得るためにガラス微粒子の堆積量に応じて心棒３１を徐々に上方に引き上げていたが、第１の酸水素バーナー３２及び第２の酸水素バーナー３３を下方に移動させることにより光ファイバ母材を成長させるようにしてもよい。

またなお、上記実施の形態では複数の心棒３１を同期回転しながらガラス微粒子を堆積させていたが、所望のガラス微粒子の堆積状態が得られる範囲内で各バーナーの個数・配置や回転形態等は不問である。例えば、上記実施の形態では複数の心棒３１を同期回転させていたが、第１の酸水素バーナー３２及び第２の酸水素バーナー３３を軸心Ｃ１を中心として回転させるようにしてもよい。また、複数の第１の酸水素バーナー３２をそれぞれ相対的な位置を維持しながら心棒３１の回転と同期させて軸心Ｃ１を中心として回転させるようにしてもよい。また、上記実施の形態では第２の酸水素バーナー３３を１つだけ用いているが複数の第２の酸水素バーナー３３を設けてもよい。特に多数の第２の酸水素バーナー３３を軸心Ｃ１を中心として周囲に配置すれば心棒３１や各バーナーを非回転とすることもできる。また、周囲に配置する第２の酸水素バーナー３３を軸心Ｃ１を中心として３か所、または４か所、または６か所配置することにより、それぞれ三角形、または四角形、または六角形に近い外形の光ファイバ母材を製造することも可能であり、任意の位置に第２の酸水素バーナー３３を配置することにより、任意の外形の光ファイバ母材を製造することが可能となる。

また、上記実施の形態ではクラッド部形成用の第２の酸水素バーナー３３は心棒３１に対して側方に配置していたが、該第２の酸水素バーナー３３に加えて、心棒３１の下方においてコア部形成用の第１の酸水素バーナー３２と並設するようにしてもよい。このような例について図６を参照して説明する。図６は酸水素バーナーの配置状態を説明する上面図である。図６に示すように、第１の酸水素バーナー３２はそれぞれ対応する心棒３１の下方に配置されている（同図では心棒３１の位置を点線で示している）。一方、第２の酸水素バーナー３３は第１の酸水素バーナー３２間の隙間を埋めるように等間隔に複数個配置されている。このような構成により、コア部とコア部の間における第２のガラス微粒子３３ａの堆積を確実に行うことができる。なお、心棒３１に対して側方に配置する第２の酸水素バーナー３３は、前述したように、心棒３１の周囲に複数設けてもよい。そしてこの場合には心棒３１や各バーナーを非回転とすることもできる。また、たとえば、複数の心棒３１及び第１の酸水素バーナー３２を、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。ここで、第２の酸水素バーナー３３は第１の酸水素バーナー３２間の隙間を埋めるように複数個配置されるとともに、該第１の酸水素バーナー３２間の隙間に最適となる大きさの第２の酸水素バーナー３３を用いることにより、コア部とコア部の間における第２のガラス微粒子３３ａの堆積を確実に行うことができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図７〜図９を参照して説明する。図７〜図９は第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図である。

本実施の形態に係る光ファイバの製造方法は、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法をベースとした光ファイバ母材の製造方法である。本実施の形態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７に示すように、７本の柱体状の心棒５１が、図１で示した光ファイバ母材１０の各コア部１１の形成位置に対応するよう、その長手方向が軸心Ｃ３と水平となるように配置される。具体的には、１本の心棒５１は軸心Ｃ３の位置に配置され、他の６本の心棒５１は軸心Ｃ３を囲むように配置されるとともに、軸心Ｃ３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。複数の心棒５１が軸心Ｃ３を囲むように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よい。また、１本の心棒５１が軸心Ｃ３の位置に配置されるものに限らず、心棒５１は軸心Ｃ３の周囲に配置されればよい。心棒５１の数量は７本に限らず、２本以上であればよい。例えば、複数の心棒５１を、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５４の中実化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。また心棒５１は、軸心Ｃ３を中心として各心棒５１の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ３の周りに同期回転できるよう所定の支持具（図示省略）により支持される。

続いて、図８に示すように、心棒５１の下方に、第１の酸水素バーナー（コア部原料供給手段）５２を配置する。そして、７本の心棒５１を、軸心Ｃ３を中心として各心棒５１の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ３の周りに同期回転させつつ、第１の酸水素バーナー５２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５２ａを心棒５１に堆積させる。ここで、第１の酸水素バーナー５２を矢印Ｌ３の方向に移動させてもよい。これにより、多孔質母材のコア部５４が作製される。

続いて、図９に示すように、多孔質母材のコア部５４の下方に、第２の酸水素バーナー（クラッド部原料供給手段）５３を配置する。そして、周囲にコア部５４が形成された７本の心棒５１を、軸心Ｃ３を中心として各心棒５１の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ３の周りに同期回転させつつ、第２の酸水素バーナー５３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５３ａをコア部５４の周囲に堆積させる。ここで、第２の酸水素バーナー５３を矢印Ｌ３の方向に移動させてもよい。これにより、コア部５４、クラッド部５５を有する多孔質母材が作製される。

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５４の中実化処理される。これにより、光ファイバ断面に複数個のコア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、断面内に複数個のコア部を包含する光ファイバを得ることができる。

このように本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、上記第１の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、複数個のコア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。

なお、心棒５１として、予めＶＡＤ法やＯＶＤ法などにより多孔質母材のコア部５４が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した円柱体状の心棒を用いることも可能である。この場合、多孔質母材の脱水・透明化処理において、心棒５１を引き抜く作業は不要となる。なお、任意の屈折率分布（例えば、ステップ型、階段型、トレンチ型など）を有するコア部５４を形成する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した円柱体状の心棒を用いることにより、任意の屈折率分布（例えば、ステップ型、階段型、トレンチ型など）を有するコアを包含するマルチコア光ファイバを作製することが可能である。また、心棒５１として用いる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の太さは同一のものに限らず、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの各コア径に合うように、異なる太さの心棒を用いてもよい。また、例えば、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコアの屈折率分布がトレンチ型である場合、予めＶＡＤ法やＯＶＤ法などにより多孔質母材のコア部５４が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した円柱体状の心棒を、マルチコア光ファイバのコア間距離が３８μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。

またなお、上記実施の形態では複数の心棒５１を同期回転しながらガラス微粒子を堆積させていたが、所望のガラス微粒子の堆積状態が得られる範囲内で各バーナーの個数・配置や回転形態等は不問である。例えば、上記実施の形態では複数の心棒５１を同期回転させていたが、第１の酸水素バーナー５２及び第２の酸水素バーナー５３を軸心Ｃ３を中心として回転させるようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では第１の酸水素バーナー５２及び第２の酸水素バーナー５３をそれぞれ１つだけ用いているが複数の第１の酸水素バーナー５２及び第２の酸水素バーナー５３を設けてもよい。特に多数の第１の酸水素バーナー５２及び第２の酸水素バーナー５３を軸心Ｃ３を中心として周囲に配置すれば心棒５１や各バーナーを非回転とすることもできる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０〜図１２は第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図である。

本実施の形態に係る光ファイバの製造方法は、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である。まず最初に、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、光ファイバ母材のコア部をなす第２の石英管６２を７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。図１０に示すように、第１の石英管６１及び７本の第２の石英管６２が、その長手方向が軸心Ｃ４と水平となるように配置される。具体的には、第２の石英管６２は、図１で示した光ファイバ母材１０の各コア部１１の形成位置に対応するよう、１本の第２の石英管６２が軸心Ｃ４の位置に配置され、第１の石英管６１の軸心Ｃ４を囲むように他の６本の第２の石英管６２が配置されるとともに、第１の石英管６１の内部に第２の石英管６２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。複数の第２の石英管６２が軸心Ｃ４を囲むように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よい。また、１本の第２の石英管６２が軸心Ｃ４の位置に配置されるものに限らず、第２の石英管６２は軸心Ｃ４の周囲に配置されればよい。第２の石英管６２の数量は７本に限らず、２本以上であればよい。例えば、複数の第２の石英管６２を、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。また、複数の第２の石英管６２の太さは同一のものに限らず、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの各コア径に合うように、異なる太さの第２の石英管６２を用いてもよい。さらに、第１の石英管６１の端部と第２の石英管６２の端部とが略同一平面上に配置される。また、各石英管６１及び６２は、軸心Ｃ４を中心として石英管６１及び６２の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ４の周りに同期回転できるよう所定の支持具（図示省略）により支持される。

また、第１の石英管６１の下方には、酸水素バーナー（加熱手段）６９が配置される。酸水素バーナー６９により第１の石英管６１に対して火炎研磨処理が行われる。ここで、酸水素バーナー６９を矢印Ｌ４の方向に移動させてもよい。

続いて、図１１に示すように、第１の石英管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、第１の石英管６１及び７本の第２の石英管６２を第１の石英管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、第１の石英管６１の内部、および７本の第２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により第１の石英管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６７のガラス層が形成される。

そして、第１の石英管６１内に第２のガラス微粒子６４ａが所定量堆積すると、図１２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、第１の石英管６１及び７本の第２の石英管６２を第１の石英管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、第１の石英管６１の内部のクラッド部６７の内側６５（すなわち第２の石英管６２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により第１の石英管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６６のガラス層が形成される。なお、第１の酸水素バーナー６３の原料ガス及び流量を調整することにより任意の屈折率分布（例えば、ステップ型、階段型、トレンチ型など）を有するコア部６６を作製することが可能である。そして、第１の石英管６１の内部のクラッド部６７の内側６５（すなわち第２の石英管６２の内側）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６７のガラス層、コア部６６のガラス層が形成された第１の石英管６１を中実化処理することにより、複数個のコア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、断面内に複数個のコア部を包含する光ファイバを得ることができる。例えば、コア部６６のガラス層が形成された第１の石英管６１を中実化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコアの屈折率分布がトレンチ型である場合、複数の第２の石英管６２を、マルチコア光ファイバのコア間距離が３８μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。

このように本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第２の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、複数個のコア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。

なお、上記実施の形態では各石英管６１及び６２を同期回転しながらガラス微粒子を堆積させていたが、所望のガラス微粒子の堆積状態が得られる範囲内で各バーナーの個数・配置や回転形態等は不問である。例えば、上記実施の形態では複数の石英管６１及び６２を同期回転させていたが、第１の酸水素バーナー６３及び第２の酸水素バーナー６４並びに酸水素バーナー６９を軸心Ｃ４を中心として回転させるようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では第１の酸水素バーナー６３及び第２の酸水素バーナー６４をそれぞれ１つだけ用いているが複数の第１の酸水素バーナー６３及び第２の酸水素バーナー６４並びに酸水素バーナー６９を設けてもよい。特に多数の第１の酸水素バーナー６３及び第２の酸水素バーナー６４並びに酸水素バーナー６９を軸心Ｃ４を中心として周囲に配置すれば石英管や各バーナーを非回転とすることもできる。

（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図１３〜図１５を参照して説明する。図１３〜図１５は第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図である。

本実施の形態に係る光ファイバの製造方法は、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である。まず最初に、上記第３の実施の形態と同様に、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、光ファイバ母材のコア部をなす第２の石英管７２を７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。図１３に示すように、第１の石英管７１及び７本の第２の石英管７２が、その長手方向が軸心Ｃ５と水平となるように配置される。具体的には、第２の石英管７２は、図１で示した光ファイバ母材１０の各コア部１１の形成位置に対応するよう、１本の第２の石英管７２が軸心Ｃ５の位置に配置され、第１の石英管７１の軸心Ｃ５を囲むように他の６本の第２の石英管７２が配置されるとともに、石英管７１の内部に軸心Ｃ５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。複数の第２の石英管７２が軸心Ｃ５を囲むように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よい。また、１本の第２の石英管７２が軸心Ｃ５の位置に配置されるものに限らず、第２の石英管７２は軸心Ｃ５の周囲に配置されればよい。第２の石英管７２の数量は７本に限らず、２本以上であればよい。例えば、複数の第２の石英管７２を、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。また、複数の第２の石英管７２の太さは同一のものに限らず、多孔質母材を脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの各コア径に合うように、異なる太さの第２の石英管７２を用いてもよい。さらに、第１の石英管７１の端部と第２の石英管７２の端部とが略同一平面上に配置される。また、各石英管７１及び７２は、軸心Ｃ５を中心として石英管７１及び７２の相対的位置を維持しながら軸心Ｃ５の周りに同期回転できるよう所定の支持具（図示省略）により支持される。

第１の石英管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。第１の石英管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。そして、図１４に示すように、第１の石英管７１及び６本の第２の石英管７２を第１の石英管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ともに、第２の酸水素バーナー７４により、第１の石英管７１の内部、および７本の第２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により第１の石英管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７７のガラス層が形成される。

そして、第１の石英管７１内に第２のガラス微粒子７４ａが所定量堆積すると、図１５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。第１の石英管７１及び７本の第２の石英管７２を第１の石英管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、第１の石英管７１の内部のクラッド部７７の内側７５（すなわち第２の石英管７２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により第１の石英管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７６のガラス層が形成される。なお、第１の酸水素バーナー７３の原料ガス及び流量を調整することにより任意の屈折率分布（例えば、ステップ型、階段型、トレンチ型など）を有するコア部７６を作製することが可能である。そして、第１の石英管７１の内部のクラッド部７７の内側７５（すなわち第２の石英管７２の内側）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７７のガラス層、コア部７６のガラス層が形成された第１の石英管７１を中実化処理することにより、複数個のコア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、断面内に複数個のコア部を包含する光ファイバを得ることができる。例えば、コア部７６のガラス層が形成された第１の石英管７１を中実化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコアの屈折率分布がトレンチ型である場合、複数の第２の石英管７２を、マルチコア光ファイバのコア間距離が３８μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。

このように本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第３の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、複数個のコア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。

なお、上記実施の形態では各石英管７１及び７２を同期回転しながらガラス微粒子を堆積させていたが、所望のガラス微粒子の堆積状態が得られる範囲内で各バーナーの個数・配置や回転形態等は不問である。例えば、上記実施の形態では複数の石英管７１及び７２を同期回転させていたが、第１の酸水素バーナー７３及び第２の酸水素バーナー７４を軸心Ｃ５を中心として回転させるようにしてもよい。さらに、上記実施の形態では第１の酸水素バーナー７３及び第２の酸水素バーナー７４をそれぞれ１つだけ用いているが複数の第１の酸水素バーナー７３及び第２の酸水素バーナー７４を設けてもよい。特に多数の第１の酸水素バーナー７３及び第２の酸水素バーナー７４を軸心Ｃ５を中心として周囲に配置すれば石英管や各バーナーを非回転とすることもできる。

（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法について、図１６〜図１７を参照して説明する。図１６〜図１７は第５の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造工程の一例を説明する概略図である。

本実施の形態に係る光ファイバの製造方法は、ＶＡＤ法とＯＶＤ法を組み合わせた光ファイバ母材の製造方法である。まず、ＶＡＤ法によりコア部８１及びクラッド部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７本用意する。

そして、図１６に示すように、多孔質母材８３の軸心Ｃ６が略水平となるように７本の多孔質母材８３が配置される。具体的には、各多孔質母材８３は、そのコア部８１が図１で示した光ファイバ母材１０の各コア部１１の形成位置に対応するよう、中心に配置された多孔質母材８３の周壁部８３ａに６本の多孔質母材８３の周壁部８３ａを接触させて６本の多孔質母材８３が配置される。複数の多孔質母材８３が軸心Ｃ６を囲むように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よい。また、１本の多孔質母材８３が軸心Ｃ６の位置に配置されるものに限らず、多孔質母材８３は軸心６の周囲に配置されればよい。また、多孔質母材８３の数量は７本に限らず、２本以上であればよい。例えば、コア部８１を包含する複数の多孔質母材８３を、脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバのコア間距離が４５μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることが可能となる。また、コア部８１を包含する複数の多孔質母材８３におけるコア部８１及び多孔質母材８３の太さは同一のものに限らず、脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの各コア径に合うように、異なる太さのコア部８１及び多孔質母材８３を用いてもよい。また、例えば、脱水・透明化処理後に得られる光ファイバ母材を線引きして最終的に得られるマルチコア光ファイバの屈折率分布がトレンチ型である場合、コア部８１を包含する複数の多孔質母材８３を、マルチコア光ファイバのコア間距離が３８μｍ以上となるように配置することにより、該マルチコア光ファイバを１００ｋｍ伝送後の該コア間におけるクロストークを−３０ｄＢ以下とすることも可能となる。さらに、周囲の多孔質母材８３は、長手方向が中心の多孔質母材８３の軸心Ｃ６と平行になるように配置される。さらに、７本の多孔質母材８３は、それぞれの端部と端部とが略同一平面上に配置される。また、７本の多孔質母材８３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所定の支持具（図示省略）により支持される。

また、多孔質母材８３の下方には、第２の酸水素バーナー（クラッド部原料供給手段）８４が配置される。続いて、図１７に示すように、７本の多孔質母材８３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８４により、多孔質母材８３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８４ａを堆積させる。ここで、第２の酸水素バーナー８４を矢印Ｌ６の方向に移動させてもよい。そして、第２のガラス微粒子８４ａを所定量堆積させて、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、複数個のコア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、断面内に複数個のコア部を包含する光ファイバを得ることができる。

このように本実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法によれば、第１〜第４の実施の形態に係る光ファイバ母材の製造方法と同様、複数個のコア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。

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。

以上本発明の実施の形態について詳述したが本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した各実施の形態において、第１，第２の酸水素バーナー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、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、上記実施の形態において、心棒、石英管、或いは多孔質母材を、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及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及びクラッド部を形成することも可能である。

また、上述した各実施の形態において、７本の心棒、石英管、並びに多孔質母材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、心棒、石英管、並びに多孔質母材の数量は７本に限らず２本以上とすることにより、複数個のコア部を包含する光ファイバ母材の製造方法とすることも可能である。

さらに、上述した第３及び第４の実施の形態において、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、空洞部に酸水素バーナーにてコア部を形成するガラス微粒子を堆積し、コア部の中実化処理することにより、複数個のコア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。

さらに、上述した第５の実施の形態において、予め作製されたコア部及びクラッド部を有する多孔質母材の代わりに、多孔質母材を脱水・加熱透明化処理して作製したコア部及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。

さらに、上述した第５の実施の形態において、中心に配置された多孔質母材と中心に配置された多孔質母材を囲むようにして配置される６本の多孔質母材との間隔を調整することも可能である。

さらに、上述した第５の実施の形態において、予め作製されたコア部及びクラッド部を有する多孔質母材の代わりに、コア部のみを形成する多孔質母材を、中心に配置された多孔質母材と中心に配置された多孔質母材を囲むようにして配置される６本の多孔質母材との間隔を調整して用い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、複数個のコア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、２１，３１，５１…心棒、３２，５２，６３，７３…第１の酸水素バーナー、３３，５３，６４，７４，８４…第２の酸水素バーナー、３４，５４，６６，７６，８１…コア部、３５，５５，６７，７７，８２…クラッド部、６１，７１…第１の石英管、６２，７２…第２の石英管、６５，７５…空洞部、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. クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、
   複数の柱体状の心棒を光ファイバ母材の各コア部に対応するよう長手方向が鉛直方向となるように配置する工程と、
   前記心棒の下方から光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス粒子を堆積させるとともに、堆積させた第１のガラス粒子の周囲に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス粒子を堆積させる工程を、光ファイバ母材が下方に成長するよう前記第１及び第２のガラス微粒子の堆積量に応じて前記心棒或いは第１のガラス粒子堆積位置及び第２のガラス粒子堆積位置を相対的に移動させながら実施することを含む
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
2. 前記第１及び第２のガラス粒子の堆積工程では、前記複数の心棒を、互いの相対的位置を維持しながら光ファイバ母材の軸を中心として少なくとも第２のガラス微粒子堆積位置に対して相対的に同期回転させる
   ことを特徴とする請求項１記載の光ファイバ母材の製造方法。
3. クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、
   複数の柱体状の心棒を光ファイバ母材の各コア部に対応するよう長手方向が水平方向となるように配置する工程と、
   前記心棒の径方向から光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス粒子を心棒の周囲に堆積させる工程と、
   堆積させた第１のガラス粒子の周囲に光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス粒子を堆積させる工程とを含む
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
4. 前記第１及び第２のガラス粒子の堆積工程では、前記複数の心棒を、互いの相対的位置を維持しながら光ファイバ母材の軸を中心として第１及び第２のガラス微粒子堆積位置に対して相対的に同期回転させる
   ことを特徴とする請求項３記載の光ファイバ母材の製造方法。
5. クラッド内に複数のコアを包含したマルチコア光ファイバ用の光ファイバ母材の製造方法であって、
   光ファイバ母材の外形となる第１の石英管内に該第１の石英管の直径よりも小さい直径の複数の第２の石英管を光ファイバ母材の各コア部に対応するように配置する工程と、
   前記第１の石英管内面及び前記第２の石英管の外面に前記光ファイバ母材のクラッド部となる第２のガラス微粒子を堆積する工程と、
   前記第２のガラス微粒子が外面に堆積された第２の石英管の内面に前記光ファイバ母材のコア部となる第１のガラス微粒子を堆積する工程とを含む
   ことを特徴とする光ファイバ母材の製造方法。
6. 前記第１及び第２のガラス粒子の堆積工程では、前記第１の石英管及び第２の石英管を、互いの相対的位置を維持しながら光ファイバ母材の軸を中心として第１及び第２のガラス微粒子堆積位置に対して相対的に同期回転させる
   ことを特徴とする請求項５記載の光ファイバ母材の製造方法。

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