JP5666848B2 - 空孔構造光ファイバの製造方法および加減圧用コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、空孔構造光ファイバの製造方法およびこれに用いる加減圧用コネクタに関するものである。

空孔構造を有する空孔構造光ファイバとして、ホーリーファイバ（Holey Fiber：ＨＦ）あるいはフォトニッククリスタルファイバ(Photonic Crystal Fiber：ＰＣＦ)と呼ばれるものや、フォトニックバンドギャップファイバ（Photonic BandGap Fiber：ＰＢＧＦ）や、ホールアシストファイバ（Hole Assisted Fiber：ＨＡＦ）等がある。

ＨＦとは、コア部の周囲のクラッド部に空孔を規則的に配列してクラッド部の平均屈折率を下げ、全反射の原理を用いて光の伝送を実現するタイプの光ファイバである。また、ＰＢＧＦは、クラッド部に空孔をフォトニック結晶を形成するように配列してフォトニックバンドギャップを形成し、そこに結晶欠陥としてのコア部を導入して、光の伝送を実現するというタイプの光ファイバである。なお、ＰＢＧＦは、コア部も空孔により形成される場合がある。また、ＨＡＦは、光の閉じ込めは、通常のソリッド型光ファイバと同じく、ゲルマニウム（Ｇｅ）などがドープされた中実のコア部とクラッド部とから形成され、全反射の原理で実現するが、クラッド部にさらに空孔を設けてクラッド部の平均屈折率を下げ、コア部への光の閉じ込め特性を向上させたタイプの光ファイバである。

これらの空孔構造光ファイバを製造する方法として以下のようなものがある。まず、母材にドリル装置などで空孔を形成する（特許文献１参照）か、空孔となる石英ガラス管の周囲をガラス材料で充填して（特許文献２参照）、空孔を有する母材を準備する。そして、この空孔を有する母材の空孔もしくは空孔となる石英ガラス管の内圧を制御しつつ線引きを行い、空孔構造光ファイバを製造する（特許文献３参照）。

しかし、特許文献１のようにドリル装置などで空孔を開ける場合には、ドリル装置の構造的な制約から、長さ４００ｍｍ程度の空孔を開けるのが限界であるため、これよりも長い母材を作製することが困難である。このように、母材の長さが制約されてしまうと、一度に線引きできる空孔構造光ファイバの長さも制約されてしまうため、製造コストの低減が難しくなる。また、特許文献２のように空孔となる石英ガラス管を用いる場合は、その周囲を充填するガラス材料の切削加工等に多大の負荷を要するため、やはり製造コストの低減が難しくなる。

そこで、これらの空孔の長さや切削加工等の負荷等の課題を解決する方法が開示されている（特許文献４、５参照）。この方法は、まず、光ファイバのコア部となる部分と、長手方向の軸にそって延びる少なくとも１つ以上の空孔とを有するガラス棒（空孔形成ガラス棒）を酸水素火炎バーナなどを用いて加熱延伸して長尺化する。つぎに、延伸した空孔形成ガラス棒を、クラッド部と同じ材料のガラス管（クラッド形成用ガラス管）の内部に挿入し、この空孔形成ガラス棒とクラッド形成用ガラス管との隙間を加熱によりうめることで両者を一体化しつつ空孔構造光ファイバに線引きする。

特開２００２−１４５６３４号公報 特開２００３−３４２０３２号公報 特開２００４−３０７２５０号公報 特開２００５−０２２９４５号公報 特開２００５−０５３７５６号公報

しかしながら、上述した空孔形成ガラス棒とクラッド形成用ガラス管とを加熱して一体化しつつ空孔構造光ファイバを線引きする方法を用いた場合、製造した空孔構造光ファイバのクラッド部の内部に気泡が残留し、これによって空孔構造光ファイバの長期信頼性が低下する場合があるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期信頼性が高い空孔構造光ファイバを製造できる空孔構造光ファイバの製造方法およびこれに用いる加減圧用コネクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、コア部と、前記コア部の外周に形成され、空孔を有するクラッド部とを備える空孔構造光ファイバの製造方法であって、コア部となる領域を有するとともに長手方向に伸びる空孔が形成された空孔形成ガラス棒を、クラッド部の一部を形成するためのクラッド形成用ガラス管の内部に挿入して母材を形成する母材形成工程と、前記形成した母材の前記空孔形成ガラス棒と前記クラッド形成用ガラス管との間に形成された空隙内を減圧するとともに前記空孔内を加圧しながら該母材を加熱し、前記空隙を消滅させながら空孔構造光ファイバを線引きする線引き工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記線引き工程において、前記母材に第一接続部材を嵌合し、前記第一接続部材を外側から押圧して係止し、第一シールリングによって前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と外気との間を遮蔽した状態で、前記空隙と連通するように前記第一接続部材に形成された減圧用連通孔を通して減圧を行なうとともに、前記母材に第二接続部材を嵌合し、前記第二接続部材を外側から押圧して係止し、第二シールリングによって前記第二接続部材と前記母材との間を気密にして前記空孔と外気との間を遮蔽した状態で、前記空孔と連通するように前記第二接続部材に形成された加圧用連通孔を通して加圧を行なう、ことを特徴とする。

また、本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記線引き工程において、前記母材に第一接続部材を嵌合し、前記第一接続部材を外側から押圧して係止し、第一シールリングによって前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と前記空孔との間の気体の流通を遮蔽した状態で、前記空隙と連通するように前記第一接続部材に形成された減圧用連通孔を通して減圧を行なうとともに前記空孔と連通するように前記第一接続部材に形成された加圧用連通孔を通して加圧を行なう、ことを特徴とする。

また、本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記線引き工程において、前記第一および第二接続部材の少なくともいずれか一つに冷却媒体を導入することを特徴とする。

また、本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記空孔形成ガラス棒と前記クラッド形成用ガラス管との間の空隙の平均の幅を５ｍｍ以下とすることを特徴とする。

また、本発明に係る加減圧用コネクタは、上記発明のいずれか一つに記載の空孔構造光ファイバの製造方法において用いる加減圧用コネクタであって、前記母材に嵌合させるための嵌合部と、前記空隙と連通するように形成された減圧用連通孔とを有する第一接続部材と、前記第一接続部材を外側から押圧して係止するための第一押圧部材と、前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と外気との間を遮蔽するための第一シールリングと、前記母材に嵌合させるための嵌合部と、前記空孔と連通するように形成された加圧用連通孔とを有する第二接続部材と、前記第二接続部材を外側から押圧して係止するための第二押圧部材と、前記第二接続部材と前記母材との間を気密にして前記空孔と外気との間を遮蔽するための第二シールリングと、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る加減圧用コネクタは、上記発明のいずれか一つに記載の空孔構造光ファイバの製造方法において用いる加減圧用コネクタであって、前記母材に嵌合させるための嵌合部と、前記空隙と連通するように形成された減圧用連通孔と、前記空孔と連通するように形成された加圧用連通孔とを有する第一接続部材と、前記第一接続部材を外側から押圧して係止するための第一押圧部材と、前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と前記空孔との間の気体の流通を遮蔽するための第一シールリングと、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る加減圧用コネクタは、上記の発明において、前記第一および第二接続部材の少なくともいずれか一つは、冷却媒体を導入する導入路を有することを特徴とする。

本発明によれば、クラッド部の内部に気泡が無い、長期信頼性が高い空孔構造光ファイバを製造できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る製造方法により製造する空孔構造光ファイバの一例の模式的な断面図である。 図２は、実施の形態１に係る空孔構造光ファイバの製造方法のフロー図である。 図３は、準備した空孔形成ガラス棒の模式図である。 図４は、空孔形成ガラス棒の延伸工程を説明する説明図である。 図５は、加圧用ガラス管の溶着工程を説明する説明図である。 図６は、減圧用ガラス管の溶着工程および先端部の形成工程を説明する説明図である。 図７は、クラッド形成用ガラス管への挿入工程を説明する説明図である。 図８は、図７に示す母材のクラッド形成用ガラス管の部分の模式的な断面図である。 図９は、加圧用コネクタ・減圧用コネクタの装着工程および線引き工程を説明する説明図である。 図１０は、母材に実施の形態２に係る減圧用コネクタ、加圧用コネクタを装着した状態を示す模式的な断面図である。 図１１は、変形例１に係る減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。 図１２は、変形例２に係る加圧用コネクタを示す模式的な断面図である。 図１３は、変形例３に係る減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。 図１４は、図１３に示す接続部材のＡ−Ａ線断面図である。 図１５は、変形例４に係る加圧用コネクタを示す模式的な断面図である。 図１６は、実施の形態２に係る加減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。 図１７は、変形例５に係る加減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る空孔構造光ファイバの製造方法および加減圧用コネクタの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図において、同一または対応する要素には適宜同一符号を付している。

（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１に係る空孔構造光ファイバの製造方法について説明する。以下では、まず本実施の形態１に係る製造方法により製造する空孔構造光ファイバの構造を説明し、つぎに本実施の形態１に係る製造方法を説明する。

図１は、本実施の形態１に係る製造方法により製造する空孔構造光ファイバの一例の模式的な断面図である。図１に示すように、この空孔構造光ファイバ１は、ホールアシストファイバ（ＨＡＦ）であって、コア部１ａと、コア部１ａの外周に形成されたクラッド部１ｂとを備える。

コア部１ａは、ゲルマニウム（Ｇｅ）などの屈折率を高めるためのドーパントが添加された石英系ガラスからなる。クラッド部１ｂは、コア部１ａよりも屈折率が低い石英系ガラス、たとえば屈折率調整用のドーパントを含まない純石英ガラスからなる。また、クラッド部１ｂは、コア部１ａを囲むように形成された、長手方向に沿って伸びる１０個の空孔１ｃを有している。

また、クラッド部１ｂは、内側領域１ｂａと外側領域１ｂｂとを有する。内側領域１ｂａは、コア部１ａとともに、空孔形成ガラス棒から形成された領域である。外側領域１ｂｂは、クラッド形成用ガラス管から形成された領域である。

この空孔構造光ファイバ１は、コア部１ａと、空孔１ｃが形成されて平均屈折率が低減されたクラッド部１ｂとの屈折率差によって、コア部１ａに光を強く閉じ込めて伝送するものである。

ここで、クラッド部１ｂは、内側領域１ｂａと外側領域１ｂｂとを有するが、従来のように、ガラス棒をクラッド形成用ガラス管の内部に挿入し、このガラス棒とクラット形成用ガラス管とを加熱して一体化しつつ、空孔構造光ファイバに線引する場合に、ガラス棒とクラッド形成用ガラス管との隙間を減圧しない場合は、クラッド部の内側領域と外側領域との境界面に、製造時に気泡が残留し、長期信頼性が低くなる場合がある。

これに対して、この空孔構造光ファイバ１は、以下に説明する本実施の形態１に係る方法によって製造したものであるため、内側領域１ｂａと外側領域１ｂｂとの境界面での気泡の残留が防止される。その結果、空孔構造光ファイバ１は、長期信頼性が高いものとなる。

以下、本実施の形態１に係る空孔構造光ファイバの製造方法について説明する。図２は、本実施の形態１に係る空孔構造光ファイバの製造方法のフロー図である。図２に示すように、本実施の形態１に係る空孔構造光ファイバの製造方法は、空孔形成ガラス棒の準備工程（ステップＳ１０１）と、空孔形成ガラス棒の延伸工程（ステップＳ１０２）と、加圧用ガラス管の溶着工程（ステップＳ１０３）と、減圧用ガラス管の溶着工程（ステップＳ１０４）と、先端部の形成工程（ステップＳ１０５）と、クラッド形成用ガラス管への挿入工程（ステップＳ１０６）と、加圧用コネクタ・減圧用コネクタの装着工程（ステップＳ１０７）と、線引き工程（ステップＳ１０８）とを含むものである。なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６は母材を形成するための工程であり、ステップＳ１０７は線引き工程において加減圧を行うための工程である。

以下、各工程について説明する。なお、各工程において示した数値は例示であり、本実施の形態１はこの数値に限定されるものではない。
（空孔形成ガラス棒の準備工程）
まず、ステップＳ１０１の空孔形成ガラス棒の準備工程について説明する。この準備工程では、はじめにたとえばＶＡＤ(Vapor-phase Axial Deposition)法によって、Ｇｅを添加した石英からなる多孔質母材を合成する。つぎに、この多孔質母材を塩素含有雰囲気中で脱水・透明ガラス化する。これによって、中心部にＧｅを含んだコア部１ａとなる領域と、その外周に形成された、クラッド部１ｂの内側領域１ｂａとなる領域とを有するガラス棒を形成する。つぎに、このガラス棒を横型加工旋盤の双方チャックにセットし、チャックを同一周期で回転させつつ移動させて、酸水素火炎バーナにより加熱して外径５０ｍｍに延伸し、長さが４００ｍｍのコアガラス棒とする。なお、ガラス棒の延伸は酸水素火炎バーナに限らず、電気炉での加熱による方法でも良い。また、ガラス棒の断面屈折率分布形状は略矩形（ステップインデックス）であるが、周辺領域に多少のすそ形状をもたせた疑似矩形（疑似ステップインデックス）やガウス分布形状（屈折率分布係数αが略２であるグレーデッドインデックス）でも良い。つぎに、このガラス棒の所定の位置に長手方向に沿って内径が３ｍｍの空孔を１０個、ドリル装置を用いて穿孔加工によって形成し、空孔形成ガラス棒を形成する。なお、本実施の形態１では、空孔は、長手方向の中心軸に垂直な断面において、中心角が等しくなるように配置して形成する。

図３は、準備した空孔形成ガラス棒の模式図である。図３に示すように、この空孔形成ガラス棒２は、クラッド部１ｂの内側領域１ｂａとなる領域に、長手方向に伸びる空孔２ａが１０個形成されたものである。なお、コア部１ａとなる領域は、空孔形成ガラス棒２の中心であり、空孔２ａに囲まれた領域内に位置しているが、図３、およびそれ以降の各図では記載を省略している。

（空孔形成ガラス棒の延伸工程）
つぎに、ステップＳ１０２の空孔形成ガラス棒の延伸工程について説明する。図４は、空孔形成ガラス棒の延伸工程を説明する説明図である。はじめに、空孔形成ガラス棒２の両端を横型加工旋盤の双方チャックにセットし、チャックを同一周期で回転させつつ移動させて、酸水素火炎バーナＢにて加熱し、空孔形成ガラス棒２を外径が２４ｍｍになるよう延伸し、長さを１５００ｍｍとする。つぎに、延伸した空孔形成ガラス棒２を、フッ酸水溶液、および硝酸と硫酸とからなる混酸水溶液で洗浄し、乾燥する。

なお、空孔形成ガラス棒２を効率よく延伸するために、空孔形成ガラス棒２の片端もしくは両端に、石英ガラスダミー棒や石英ガラスダミー管を溶着して、それらをチャックにセットしても良い。この場合、空孔形成ガラス棒２の少なくとも片端側では、石英ガラスダミー棒の溶着によって空孔２ａを封止しないようにし、石英ガラスダミー管などを用いて空孔２ａを外部に開放しておくことが望ましい。空孔形成ガラス棒２の両端で空孔２ａを封止状態にすると、封止された空孔２ａ内の空気が加熱により膨張するため、長手方向で均一な空孔径を得にくくなるため好ましくない。また、空孔２ａを外部開放とせずに、空気やＡｒ、Ｎ_２などの不活性ガスを、空孔径／ガラス棒外径の変動を考慮した一定圧力で空孔２ａに充填しながら、延伸を実施しても良い。

（加圧用ガラス管の溶着工程）
つぎに、ステップＳ１０３の加圧用ガラス管の溶着工程について説明する。図５は、加圧用ガラス管の溶着工程を説明する説明図である。この工程では、洗浄、乾燥した空孔形成ガラス棒２の一方の端部に、空孔２ａが開放状態となるよう設計した外径２４ｍｍ、内径１８ｍｍの石英ガラスからなる加圧用ガラス管３を溶着する。加圧用ガラス管３の長さに特に制限はない。

（減圧用ガラス管の溶着工程、先端部の形成工程）
つぎに、ステップＳ１０４の減圧用ガラス管の溶着工程およびステップＳ１０５の先端部の形成工程について説明する。図６は、減圧用ガラス管の溶着工程および先端部の形成工程を説明する説明図である。この工程では、はじめに、内径２５ｍｍ、外径５０ｍｍであり、長さが空孔形成ガラス棒２と同じ１５００ｍｍである高純度合成石英ガラスからなるクラッド形成用ガラス管４を準備する。このクラッド形成用ガラス管４は、クラッド部１ｂの外側領域１ｂｂを形成するためのものである。

つぎに、このクラッド形成用ガラス管４をフッ酸水溶液で洗浄、乾燥した後に、クラッド形成用ガラス管４の一方の端部に、孔４ａが開放状態となるように、外径５０ｍｍ、内径３５ｍｍの石英ガラスからなる減圧用ガラス管５を溶着する。減圧用ガラス管５の長さに特に制限はない。

そして、クラッド形成用ガラス管４のもう一方の端部に、石英ガラスからなるダミー棒を溶着し、先端部分を引き伸ばして溶断し、線引き開始時の先端部６を形成する。

上述したように、本実施の形態１では、クラッド形成用ガラス管４に減圧用ガラス管５を溶着している。しかしながら、減圧用ガラス管５を用いずに、クラッド形成用ガラス管４を長くして、空孔形成ガラス棒２の長さよりも長い部分を、減圧用ガラス管５の代わりとして使用することもできる。なお、クラッド形成用ガラス管４は高純度の石英ガラスであることが望ましいが、減圧用ガラス管５はクラッド形成用ガラス管４ほどには高純度である必要がないのでより安価である。したがって、クラッド形成用ガラス管４を長くするよりも、減圧用ガラス管５を用いたほうが製造コストを低減できる。同様に、加圧用ガラス管３を用いずに、空孔形成ガラス棒２を長くしてその一部を加圧用ガラス管３の代わりとして使用することもできるが、それほど高純度でなくてもよい加圧用ガラス管３を用いたほうが製造コストを低減できる。

（クラッド形成用ガラス管への挿入工程）
つぎに、ステップＳ１０６のクラッド形成用ガラス管への挿入工程について説明する。図７は、クラッド形成用ガラス管への挿入工程を説明する説明図である。この工程では、図５に示すように加圧用ガラス管３を溶着した空孔形成ガラス棒２を、クラッド形成用ガラス管４の孔４ａ内に挿入する。これによって、加圧用ガラス管３と減圧用ガラス管５とを備える母材７を形成する。

図８は、図７に示す母材７のクラッド形成用ガラス管４の部分の模式的な断面図である。なお、破線Ｌ１は、減圧用ガラス管５の内壁を示している。また、破線Ｌ２は、加圧用ガラス管３の内壁を示している。図８に示すように、空孔形成ガラス棒２の空孔２ａは、加圧用ガラス管３側において外部に開放されている。

また、上述したように、空孔形成ガラス棒２の外径は２４ｍｍであり、クラッド形成用ガラス管４の孔４ａの内径は２５ｍｍであるため、空孔形成ガラス棒２とクラッド形成用ガラス管４との間には平均の幅が０．５ｍｍの空隙Ｇが形成されている。なお、この空隙Ｇの平均の幅は、製造容易性および偏心防止の観点から５ｍｍ以下であることが望ましい。

（加圧用コネクタ・減圧用コネクタの装着工程、線引き工程）
つぎに、ステップＳ１０７の加圧用コネクタ・減圧用コネクタの装着工程およびステップＳ１０８の線引き工程について説明する。図９は、加圧用コネクタ・減圧用コネクタの装着工程および線引き工程を説明する説明図である。この工程では、加減圧用コネクタとして、別体として構成された減圧用コネクタ１０および加圧用コネクタ２０を用いる。そして、母材７の加圧用ガラス管３を減圧用コネクタ１０に挿通して、減圧用ガラス管５に減圧用コネクタ１０を嵌合させて係止する。つぎに、加圧用ガラス管３に加圧用コネクタ２０を嵌合させて係止する。

つぎに、母材７を公知の線引き炉にセットする。そして、真空ポンプに接続した減圧用コネクタ１０の吸気管１０ａから、母材７の空孔形成ガラス棒２とクラッド形成用ガラス管４との間に形成された空隙Ｇ内のガスＧＡＳ１を吸気して、空隙Ｇ内を減圧する。これとともに、ガス供給管に接続した加圧用コネクタ２０の供給管２０ａから加圧用のガスＧＡＳ２を供給して、空孔形成ガラス棒２の空孔２ａ内を加圧する。なお、加圧用のガスＧＡＳ２としては、たとえばＡｒ、Ｎ_２などの不活性ガスが好ましい。そして、これらの加減圧とともに、線引き炉のヒータＨによって母材７を加熱溶融する。この加熱溶融によって空隙Ｇを消滅させながら、空孔形成ガラス棒２とクラッド形成用ガラス管４とを溶融一体化して、この一体化した部分から空孔構造光ファイバ１を線引きする。

このように、空隙Ｇ内を減圧するとともに空孔２ａ内を加圧しながら母材７を加熱溶融し、空隙Ｇを消滅させながら空孔構造光ファイバ１を線引きすることによって、空孔２ａの形状を維持しつつ、空隙Ｇ内に存在したガスＧＡＳ１が気泡として残留することが防止される。その結果、製造した空孔構造光ファイバ１は、クラッド部１ｂの内側領域１ｂａと外側領域１ｂｂとの境界面で気泡の無い、長期信頼性が高いものとなる。

以上説明したように、本実施の形態１に係る製造方法によれば、長期信頼性が高い空孔構造光ファイバを製造できる。

（減圧用コネクタ、加圧用コネクタの構成）
つぎに、本発明の実施の形態２として、実施の形態１で用いる減圧用コネクタ１０、加圧用コネクタ２０の具体的構成の一例について説明する。図１０は、母材７に本実施の形態２に係る減圧用コネクタ１０、加圧用コネクタ２０を装着した状態を示す模式的な断面図である。

はじめに、減圧用コネクタ１０について説明する。この減圧用コネクタ１０は、接続部材１１と、押圧部材としての袋ナット１２、１３と、シールリング１４、１５とを備えている。

接続部材１１は、減圧用ガラス管５に嵌合させるための嵌合部１１ａと、吸気管１０ａに連通するとともに減圧用ガラス管５と加圧用ガラス管３との間の空隙を介して空隙Ｇと連通するように形成された減圧用連通孔１１ｂ、１１ｃと、加圧用ガラス管３を挿通させるための挿通孔１１ｄとを有する。さらに、接続部材１１は、袋ナット１２、１３をそれぞれ螺合するための螺旋部１１ｅ、１１ｆと、シールリング１４、１５をそれぞれ配置するための凹部１１ｇ、１１ｈとを有している。また、接続部材１１は、外側から加わる力により弾性変形するよう適度な硬度を有する材料、たとえばテフロン（登録商標）を含むプラスティック材料からなることが好ましい。また、接続部材１１は、線引き炉や石英ガラス管からの輻射熱や熱伝導により高温になる場合があるため、耐熱性の高い材料、たとえばバイトンなどの高分子化合物材料からなるものとすることがさらに好ましい。

袋ナット１２、１３は、シールリング１４、１５を押圧するための円環状突起部１２ａ、１３ａをそれぞれ有している。なお、袋ナット１２、１３は、線引き炉や石英ガラス管からの輻射熱や熱伝導により高温になる場合があるため、耐熱性の高い材料からなるものが好ましい。

シールリング１４、１５は、平板形状である。また、シールリング１４、１５は、気密性を確保するために、必要な弾性変形や塑性変形を生じ得る程度の材料硬度を備えることが必要である。また、耐熱性の高い材料であることが好ましい。これらを実現できる材料として、テフロン（登録商標）を含むプラスティック材料やバイトン（登録商標）などの高分子化合物材料、あるいはアルミニウムなどの比較的柔らかい金属材料が適用可能である。

この減圧用コネクタ１０は、以下のように使用する。まず、接続部材１１の凹部１１ｇ、１１ｈに、シールリング１４、１５をそれぞれ配置し、減圧用ガラス管５に接続部材１１を嵌合部１１ａによって嵌合する。つぎに、接続部材１１の螺旋部１１ｅ、１１ｆに袋ナット１２、１３をそれぞれ螺合することによって接続部材１１を外側から押圧して、減圧用ガラス管５と加圧用ガラス管３とに、接続部材１１を係止する。また、袋ナット１２、１３をそれぞれ螺合することによって、円環状突起部１２ａ、１３ａがシールリング１４、１５をそれぞれ押圧する。これによって、シールリング１４、１５が減圧用ガラス管５、加圧用ガラス管３にそれぞれ密着するので、接続部材１１と減圧用ガラス管５との間、および接続部材１１と加圧用ガラス管３との間を気密にし、空隙Ｇと外気との間を遮蔽することができる。そして、減圧用連通孔１１ｂ、１１ｃを通して、図９に示すように、真空ポンプに接続した吸気管１０ａから空隙Ｇ内のガスＧＡＳ１を吸気することによって、空隙Ｇ内を減圧することができる。

なお、この減圧用コネクタ１０は、母材の線引きの度に着脱して、何度も使用することが可能である。この場合、減圧用コネクタ１０を着脱する度に、袋ナット１２、１３の円環状突起部１２ａ、１３ａは押圧と開放による変形を受けるために、形状変形や材質劣化、傷などが発生しやすく、使用するにつれて気密性が十分に保てなくなる可能性がある。そこで、円環状突起部１２ａ、１３ａの代わりに円環状のスペーサなどの別部材を用いて、このスペーサを交換できるようにしても良い。

つぎに、加圧用コネクタ２０について説明する。この加圧用コネクタ２０は、接続部材２１と、押圧部材としての袋ナット２２と、シールリング２４とを備えている。

接続部材２１は、加圧用ガラス管３に嵌合させるための嵌合部２１ａと、供給管２０ａに連通するとともに加圧用ガラス管３を介して空孔２ａと連通するように形成された加圧用連通孔２１ｂとを有する。さらに、接続部材２１は、袋ナット２２を螺合するための螺旋部２１ｅと、シールリング２４を配置するための凹部２１ｇとを有している。なお、接続部材２１の好ましい材質は、接続部材１１と同様である。

袋ナット２２は、シールリング２４を押圧するための円環状突起部２２ａを有している。また、シールリング２４は平板形状である。なお、袋ナット２２、シールリング２４の好ましい材質は、それぞれ袋ナット１２、シールリング１４と同様である。

この加圧用コネクタ２０は、以下のように使用する。まず、接続部材２１の凹部２１ｇに、シールリング２４を配置し、加圧用ガラス管３に接続部材２１を嵌合部２１ａによって嵌合する。つぎに、接続部材２１の螺旋部２１ｅに袋ナット２２を螺合することによって接続部材２１を外側から押圧して、加圧用ガラス管３に接続部材２１を係止する。また、袋ナット２２を螺合することによって、円環状突起部２２ａがシールリング２４を押圧する。これによって、シールリング２４が加圧用ガラス管３に密着するので、接続部材２１と加圧用ガラス管３との間を気密にし、空孔２ａと外気との間を遮蔽することができる。そして、加圧用連通孔２１ｂを通して、図９に示すように、ガス供給管に接続した供給管２０ａから空孔２ａ内にガスＧＡＳ２を供給することによって、空孔２ａ内を加圧することができる。

なお、この加圧用コネクタ２０は、母材の線引きの度に着脱して、何度も使用することが可能である。したがって、減圧用コネクタ１０の場合と同様に、円環状突起部２２ａの代わりに円環状のスペーサなどの別部材を用いて、このスペーサを交換できるようにしても良い。

また、本実施の形態１では、減圧用コネクタ１０と加圧用コネクタ２０とを別体にしているので、たとえば空孔形成ガラス棒２とクラッド形成用ガラス管４との中心軸がずれていた場合でも、この軸ずれを調整する調整代があるため、調整が容易である。

（変形例）
つぎに、実施の形態１で用いることができる減圧用コネクタ、加圧用コネクタの変形例について説明する。

（変形例１）
図１１は、変形例１に係る減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。この変形例１に係る減圧用コネクタ３０は、図１０に示す減圧用コネクタ１０とは、接続部材３１の凹部３１ｇ、３１ｈおよびシールリング３４、３５の形状が相違するので、以下ではその相違点について説明する。

図１１に示すように、シールリング３４、３５は、径方向の外側に向かって厚さが減少している傾斜部を有している。また、凹部３１ｇ、３１ｈは、シールリング３４、３５の形状に合わせて、径方向の外側に向かって深さが減少している傾斜部を有している。これによって、接続部材３１に袋ナット１２を螺合して、シールリング３４を押圧すると、傾斜部においては、シールリング３４は凹部３１ｇから、減圧用ガラス管５に押し付ける方向に応力を受ける。したがって、接続部材３１と減圧用ガラス管５との気密性を一層高くすることができる。同様に、接続部材３１に袋ナット１３を螺合すると、シールリング３５は凹部３１ｈから、加圧用ガラス管３に押し付ける方向に応力を受けるため、接続部材３１と加圧用ガラス管３との気密性を一層高くすることができる。

（変形例２）
図１２は、変形例２に係る加圧用コネクタを示す模式的な断面図である。この変形例２に係る加圧用コネクタ４０は、図１０に示す加圧用コネクタ２０とは、接続部材４１の凹部４１ｇおよびシールリング４４の形状が相違する。すなわち、図１２に示すように、シールリング４４は、径方向の外側に向かって厚さが減少している傾斜部を有している。また、凹部４１ｇは、シールリング４４の形状に合わせて、径方向の外側に向かって深さが減少している傾斜部を有している。したがって、この加圧用コネクタ４０は、変形例１に係る減圧用コネクタ３０の場合と同様に、接続部材４１に袋ナット２２を螺合して、シールリング４４を押圧すると、傾斜部においては、シールリング４４は凹部４１ｇから加圧用ガラス管３に押し付ける方向に応力を受ける。その結果、接続部材４１と加圧用ガラス管３との気密性を一層高くすることができる。

（変形例３）
図１３は、変形例３に係る減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。この変形例３に係る減圧用コネクタ５０は、図１１に示す減圧用コネクタ３０とは、接続部材５１が冷却媒体を導入する導入路５１ｉを有する点が相違するので、以下ではその相違点について説明する。

図１４は、図１３に示す接続部材５１のＡ−Ａ線断面図である。図１３、１４に示すように、この減圧用コネクタ５０は、接続部材５１が、気体や液体等の冷却媒体を導入する導入路５１ｉと、導入口５１ｊ、排出口５１ｋとを有する。この減圧用コネクタ５０は、冷却媒体を導入口５１ｊから導入し、導入路５１ｉに流通させ、排出口５１ｋから排出させることによって、線引き炉や石英ガラス管からの輻射熱や熱伝導により接続部材５１が温度上昇することが抑制される。その結果、接続部材５１やシールリングの熱による変形劣化が抑制される。

（変形例４）
図１５は、変形例４に係る加圧用コネクタを示す模式的な断面図である。この変形例４に係る加圧用コネクタ６０は、図１２に示す加圧用コネクタ４０とは、接続部材６１が冷却媒体を導入する導入路６１ｉを有する点が相違する。すなわち、図１５に示すように、この加圧用コネクタ６０は、接続部材６１が、冷却媒体を導入する導入路６１ｉと、不図示の導入口、排出口とを有する。したがって、この加圧用コネクタ６０は、変形例３に係る減圧用コネクタ５０の場合と同様に、冷却媒体を導入路６１ｉに流通させることによって、接続部材６１やシールリングの熱による変形劣化が抑制される。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３に係る加減圧用コネクタについて説明する。本実施の形態３に係る加減圧用コネクタは、加圧と減圧を１つのコネクタで行うことができるものである。

図１６は、実施の形態２に係る加減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。図１６に示すように、この加減圧用コネクタ７０は、接続部材７１と、押圧部材としての袋ナット７２と、シールリング７４とを備えている。なお、図１６に示すように、加圧用ガラス管３と減圧用ガラス管５とは、その端部がほぼ一致するような長さに設定されているが、一致していなくてもよい。

接続部材７１は、減圧用ガラス管５に嵌合させるための嵌合部７１ａと、吸気管７０ａに連通するとともに減圧用ガラス管５と加圧用ガラス管３との間の空隙を介して空隙Ｇと連通するように形成された減圧用連通孔７１ｂ、７１ｃと、供給管７０ｂに連通するとともに加圧用ガラス管３を介して空孔２ａと連通するように形成された加圧用連通孔７１ｍとを有する。さらに、接続部材７１は、袋ナット７２をそれぞれ螺合するための螺旋部７１ｅと、シールリング７４を配置するための凹部７１ｇとを有している。また、接続部材７１の好ましい材質は、実施の形態１の接続部材１１と同様である。

シールリング７４は、実施の形態１のシールリング１４と同様に平板形状である。また、袋ナット７２、シールリング７４の好ましい材質は、それぞれ実施の形態１の袋ナット１２、シールリング１４と同様である。

この加減圧用コネクタ７０は、以下のように使用する。まず、接続部材７１の凹部７１ｇに、シールリング７４を配置し、減圧用ガラス管５に接続部材７１を嵌合部７１ａによって嵌合する。つぎに、接続部材７１の螺旋部７１ｅに袋ナット７２を螺合することによって接続部材７１を外側から押圧して、減圧用ガラス管５に接続部材７１を係止する。また、袋ナット７２を螺合することによって、接続部材７１がシールリング７４を押圧する。これによって、シールリング７４が加圧用ガラス管３に密着するので、接続部材７１と加圧用ガラス管３との間を気密にし、空隙Ｇと空孔２ａとの間の気体の流通を遮蔽することができる。そして、減圧用連通孔７１ｂ、７１ｃを通して、真空ポンプに接続した吸気管７０ａから空隙Ｇ内のガスＧＡＳ１を吸気することによって、空隙Ｇ内を減圧することができる。また、これと同時に、加圧用連通孔７１ｍを通して、ガス供給管に接続した供給管７０ａから空孔２ａ内にガスＧＡＳ２を供給することによって、空孔２ａ内を加圧することができる。

（変形例５）
図１７は、変形例５に係る減圧用コネクタを示す模式的な断面図である。この変形例５に係る加減圧用コネクタ８０は、図１６に示す加減圧用コネクタ７０とは、接続部材８１が冷却媒体を導入する導入路８１ｉを有する点が相違する。すなわち、図１７に示すように、この加減圧用コネクタ８０は、接続部材８１が、冷却媒体を導入する導入路８１ｉと、不図示の導入口、排出口とを有する。したがって、この加減圧用コネクタ８０は、変形例３に係る減圧用コネクタ５０の場合と同様に、冷却媒体を導入路８１ｉに流通させることによって、接続部材８１やシールリングの変形劣化が防止される。

なお、上記実施の形態では、製造する空孔構造光ファイバがＨＡＦである場合について説明したが、本発明は他の空孔構造光ファイバの製造にも適用できるものである。

また、上記実施の形態において、接続部材の構造は、母材や加圧、減圧用ガラス管の形状に応じて適宜設計することができる。

また、上記実施の形態において、延伸工程を行わずに、または延伸工程と組み合わせて、たとえば特許文献４、５と同様に複数の空孔形成ガラス棒を縦列接続して、より長い空孔形成ガラス棒を形成してもよい。

また、本発明は上記実施の形態に限られない。上記各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせたものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態２の加減圧コネクタにおいて、シールリングおよび接続部材を、変形例１、２のような傾斜部を有するものに置き換えてもよい。また、実施の形態１および変形例１〜４の減圧用コネクタ、加圧用コネクタを適宜組み合わせて、加減圧コネクタを構成してもよい。

１ 空孔構造光ファイバ
１ａ コア部
１ｂ クラッド部
１ｂａ 内側領域
１ｂｂ 外側領域
１ｃ、２ａ 空孔
２ 空孔形成ガラス棒
３ 加圧用ガラス管
４ クラッド形成用ガラス管
４ａ 孔
５ 減圧用ガラス管
６ 先端部
７ 母材
１０、３０、５０ 減圧用コネクタ
１０ａ、７０ａ 吸気管
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１ 接続部材
１１ａ、２１ａ、７１ａ 嵌合部
１１ｂ、１１ｃ、７１ｂ 減圧用連通孔
１１ｄ 挿通孔
１１ｅ、１１ｆ、２１ｅ、７１ｅ 螺旋部
１１ｇ、１１ｈ、２１ｇ、３１ｇ、３１ｈ、４１ｇ、７１ｇ 凹部
１２、１３、２２、７２ 袋ナット
１２ａ、１３ａ、２２ａ 円環状突起部
１４、１５、２４、３４、３５、４４、７４ シールリング
２０、４０、６０ 加圧用コネクタ
２０ａ、７０ｂ 供給管
２１ｂ、７１ｍ 加圧用連通孔
５１ｉ、６１ｉ、８１ｉ 導入路
５１ｊ 導入口
５１ｋ 排出口
７０、８０ 加減圧用コネクタ
Ｂ 酸水素火炎バーナ
Ｇ 空隙
ＧＡＳ１、ＧＡＳ２ ガス
Ｈ ヒータ
Ｌ１、Ｌ２ 破線
Ｓ１０１〜Ｓ１０８ ステップ

Claims (7)

1. コア部と、前記コア部の外周に形成され、空孔を有するクラッド部とを備える空孔構造光ファイバの製造方法であって、
   コア部となる領域を有するとともに長手方向に伸びる空孔が形成された空孔形成ガラス棒を、クラッド部の一部を形成するためのクラッド形成用ガラス管の内部に挿入して母材を形成する母材形成工程と、
   前記形成した母材の前記空孔形成ガラス棒と前記クラッド形成用ガラス管との間に形成された空隙内を減圧するとともに前記空孔内を加圧しながら該母材を加熱し、前記空隙を消滅させながら空孔構造光ファイバを線引きする線引き工程と、
   を含み、
   前記線引き工程において、前記空隙内を減圧する第一接続部材と前記空孔内を加圧する第二接続部材とが別体で構成され、前記第一接続部材および前記第二接続部材は前記母材の長手方向において互いに異なる位置に設けられる
   ことを特徴とする空孔構造光ファイバの製造方法。
2. 前記線引き工程において、
   前記母材に前記第一接続部材を嵌合し、前記第一接続部材を外側から押圧して係止し、第一シールリングによって前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と外気との間を遮蔽した状態で、前記空隙と連通するように前記第一接続部材に形成された減圧用連通孔を通して減圧を行なうとともに、
   前記母材に前記第二接続部材を嵌合し、前記第二接続部材を外側から押圧して係止し、第二シールリングによって前記第二接続部材と前記母材との間を気密にして前記空孔と外気との間を遮蔽した状態で、前記空孔と連通するように前記第二接続部材に形成された加圧用連通孔を通して加圧を行なう、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空孔構造光ファイバの製造方法。
3. 前記母材形成工程は、前記空孔形成ガラス棒の一端に、前記母材を構成し前記空孔内を加圧するための加圧用ガラス管を溶着する加圧用ガラス管溶着工程を含み、
   前記線引き工程において、前記第一接続部材の上部および前記第二接続部材の下部において前記加圧用ガラス管との間を気密にすることを特徴とする請求項１または２に記載の空孔構造光ファイバの製造方法。
4. 前記線引き工程において、前記第一および第二接続部材の少なくともいずれか一つに冷却媒体を導入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の空孔構造光ファイバの製造方法。
5. 前記空孔形成ガラス棒と前記クラッド形成用ガラス管との間の空隙の平均の幅を５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の空孔構造光ファイバの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の空孔構造光ファイバの製造方法において用いる加減圧用コネクタであって、
   前記母材に嵌合させるための嵌合部と、前記空隙と連通するように形成された減圧用連通孔とを有する第一接続部材と、
   前記第一接続部材を外側から押圧して係止するための第一押圧部材と、
   前記第一接続部材と前記母材との間を気密にして前記空隙と外気との間を遮蔽するための第一シールリングと、
   前記母材に嵌合させるための嵌合部と、前記空孔と連通するように形成された加圧用連通孔とを有する第二接続部材と、
   前記第二接続部材を外側から押圧して係止するための第二押圧部材と、
   前記第二接続部材と前記母材との間を気密にして前記空孔と外気との間を遮蔽するための第二シールリングと、
   を備えることを特徴とする加減圧用コネクタ。
7. 前記第一および第二接続部材の少なくともいずれか一つは、冷却媒体を導入する導入路を有することを特徴とする請求項６に記載の加減圧用コネクタ。

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