JP5771227B2 - マルチコアファイバ用母材の製造方法、及び、マルチコアファイバの製造方法 - Google Patents

マルチコアファイバ用母材の製造方法、及び、マルチコアファイバの製造方法 Download PDF

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Description

本発明はマルチコアファイバ用母材の製造方法、及び、マルチコアファイバの製造方法に関し、複数のコアと、当該複数のコアそれぞれの外周を囲むクラッドとを有するマルチコアファイバを製造する場合に好適なものである。
マルチコアファイバの製造方法の１つとして、スタックアンドドロー法がある。このスタックアンドドロー法では、コアとなるべきロッド状の母材（以下、コア母材という）がクラッドとなるべき母材（以下、クラッド母材という）で囲まれ、当該コア母材とクラッド母材との隙間が埋められることによってマルチコアファイバ用母材が製造される。そして、このマルチコアファイバ用母材が線引きされることによってマルチコアファイバが製造される。
このスタックアンドドロー法を用いたマルチコアファイバの製造方法として、下記特許文献１が提案されている。
下記特許文献１では、４つのコア母材の中心部にクラッド母材が配置されるとともに、当該コア母材の外側にクラッド母材が配置される。中心部のクラッド母材及び外側のクラッド母材においてコア母材が接する部分には、当該コア母材の外周円にほぼ等しい曲率を持つ円弧面が形成される。また、外側のクラッド母材における外面部分には、４つのコア母材が同時に接する円にほぼ等しい曲率を持つ円弧面が形成される。
このような中心部のクラッド母材及び外側のクラッド母材を用いて４つのコア母材を集合させてマルチコアファイバ用母材が製造され、当該マルチコアファイバ用母材が線引きされることによってマルチコアファイバが製造される。
特開２００３−２０１１４０
ところで、上記特許文献１では、複数のクラッド母材に対して、コア母材外周円にほぼ等しい曲率を持つ円弧面を形成するといった加工処理を施すことが必須となるが、そのような円弧面を形成することは困難である。
また、仮に、コア母材外周円にほぼ等しい曲率を持つ円弧面を複数のクラッド母材に形成できた場合であっても、各クラッド母材における円弧面部分には少なからずばらつきが生じるものである。そして、このばらつきに起因してコア母材の配置位置の正確度が低下し、光損失が増大する問題がある。
そこで本発明は、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバ用母材の製造方法、及び、マルチコアファイバの製造方法を提供することを目的とする。
また、上記課題を解決するため本発明は、マルチコアファイバ用母材の製造方法であって、複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化する一体化工程とを備え、前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされることを特徴とするものである。
このような関係にある場合、当該関係が０．８４未満となる場合に比べて、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバにおけるコア間距離のばらつきが低減され、光損失を低減できることが分かった。また、クラッドロッド及びクラッドチューブに対してコアロッドの外周形状に合わせるといった特別な加工を施すことなく、マルチコアファイバの光損失を低減できる。こうして、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバ用母材の製造方法が実現される。
また、前記割合は、０．８４以上０．９６以下の範囲内とされるとされることが好ましい。
この割合が０．９６を超えた場合、コアロッド及びクラッドロッドをクラッドチューブに配置する際、コアロッド及びクラッドロッドの表面に傷が発生しやすくなる。そして、このような傷を有するマルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバは、当該傷に相当する箇所において気泡を含んだものとなってしまうことが分かった。したがって、当該割合が０．９６以下とされることで、コアロッド及びクラッドロッドの表面に傷が発生することを抑制し、当該傷から得られる気泡に起因する光損失を防止することができる。
また、少なくとも前記配置工程及び前記一体化工程は、粒子数濃度が１００００ｍ−３以下となるクリーンルームで行われることが好ましい。
このようにした場合、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバの光損失を、シングルコアファイバの損失レベルと同程度にまで低減することができることが分かった。したがって、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバにおける光損失をより一段と低減することができる。
また、前記準備工程では、前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドと、前記第１のクラッドロッドの直径よりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドとが準備され、前記配置工程では、前記複数のコアロッド及び前記第１のクラッドロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置されることが好ましい。
このようにした場合、各コアロッドの外径寸法、各第１のクラッドロッドの外径寸法、及び、各第２のクラッドロッドの外寸法にばらつきがあったとしても、クラッドチューブの径方向及び周方向にコアロッドの位置がずれることを抑制することができる。したがって、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバにおける光損失をより一段と低減することができる。
また、前記準備工程では、前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドよりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドが準備され、前記配置工程では、前記複数のコアロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置されることが好ましい。
このようにした場合、各コアロッドの外径寸法、及び、各第２のクラッドロッドの外寸法にばらつきがあったとしても、クラッドチューブの径方向及び周方向にコアロッドの位置がずれることを抑制することができる。したがって、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバにおける光損失をより一段と低減することができる。
また、前記準備工程では、前記第２のクラッドロッドの直径よりも小さい直径を有する第３のクラッドロッドがさらに準備され、前記配置工程では、前記第３のクラッドロッドが各ロッド間の隙間に配置されることが好ましい。
このようにした場合、クラッドチューブのチューブ内に配置される複数のコアロッド、第１のクラッドロッド及び第２のクラッドロッドの位置の位置がずれることをより一段と抑制することができる。
また、本発明は、マルチコアファイバの製造方法であって、上記のいずれかに記載のマルチコアファイバ用母材の製造方法により製造されたマルチコアファイバ用母材を線引きする線引き工程を備える。
このような製造方法では、上述したように、クラッドロッド及びクラッドチューブに対してコアロッドの外周形状に合わせるといった特別な加工を施すことなく、マルチコアファイバの光損失を低減できる。こうして、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバの製造方法が実現される。
また、本発明は、マルチコアファイバの製造方法であって、複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化しながら線引きする線引き工程とを備え、前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされることを特徴とする。
上述したように、この割合が０．８４未満となる場合に比べて、マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバにおけるコア間距離のばらつきが低減され、光損失を低減できる。また、クラッドロッド及びクラッドチューブに対してコアロッドの外周形状に合わせるといった特別な加工を施すことなく、マルチコアファイバの光損失を低減できる。こうして、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバの製造方法が実現される。
以上のように本発明によれば、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバ用母材の製造方法、及び、マルチコアファイバの製造方法が提供される。
本実施形態におけるマルチコアファイバの製造方法により製造されるマルチコアファイバの様子を示す図である。 本実施形態におけるマルチコアファイバの製造方法を示すフローチャートである。 準備工程で準備すべき部材を示す図である。 配置工程の様子を示す図である。 マルチコアファイバ用母材における長さ方向の断面を示す図である。 実施形態とは異なるロッド配置形態（１）を図４の（Ｃ）と同じ視点で示す図である。 実施形態とは異なるロッド配置形態（２）を図４の（Ｃ）と同じ視点で示す図である。 コア間距離と充填率との関係を示すグラフである。 接続損失と充填率との関係を示すグラフである。 光損失と粒子数濃度との関係を示すグラフである。
＜マルチコアファイバの構成＞
図１は、本実施形態におけるマルチコアファイバの製造方法により製造されるマルチコアファイバ１の様子を示す図である。図１に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア１１と、複数のコア１１の外周面を隙間なく囲むクラッド１２と、クラッド１２を被覆する第１保護層１３と、第１保護層１３を被覆する第２保護層１４とを備える。
を備える。
複数のコア１１はそれぞれ同じ構成であり、隣接するコア同士のコア間距離（隣接するコアの中心軸間の距離）Λ１は均等とされる。また、各コア１１の屈折率はクラッド１２の屈折率よりも高くされる。
本実施形態の場合、コア数は１２つとされ、クラッド１２の中心軸ＣＡ１の周りに１２つのコア１１が配置される。これら１２つのコア１１は、クラッド１２の中心軸ＣＡ１から等距離とされる。
すなわち、マルチコアファイバ１の長さ方向に直交する断面では、６つのコア１１の中心とクラッド１２の中心を基準とする正六角形の頂点とが一致し、当該６つのコア１１において隣接するコア同士の中間にコアがそれぞれ配置される。なお、クラッド１２の中心軸ＣＡ１は、マルチコアファイバ１の中心軸でもある。
＜マルチコアファイバの製造方法＞
図２は、本実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法は、準備工程Ｐ１、配置工程Ｐ２、一体化工程Ｐ３及び線引き工程Ｐ４を主工程として備える。
これら工程Ｐ１〜Ｐ４のうち、少なくとも配置工程Ｐ２及び一体化工程Ｐ３は、粒子数濃度が１００００ｍ−３以下となるクリーンルームで行われる。
≪準備工程≫
図３は、準備工程Ｐ１で準備すべき部材を示す図である。図３に示すように、準備工程Ｐ１では、複数のコアロッド２０、複数のクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）及びクラッドチューブ４０が、マルチコアファイバ用母材の構成部材として準備される。
コアロッド２０は、クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入される円柱状の部材であり、コアエレメント層２１と、当該コアエレメント層２１の外周面を被覆するクラッドエレメント層２２との２層構造とされる。
コアエレメント層２１の屈折率は、コアエレメント層２１の屈折率がクラッドエレメント層２２の屈折率よりも高くされる。具体的には、ゲルマニウムがドーパントとして付加された石英でコアエレメント層２１を構成し、純粋な石英でクラッドエレメント層２２を構成する例が挙げられる。
クラッドロッド３０は、クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入される円柱状の部材であり、クラッドエレメント層２２と同じ材料で構成される。
本実施形態における準備工程Ｐ１では、互いに外径の異なる３種類のクラッドロッド３０Ａ〜３０Ｃがそれぞれ複数本ずつ準備される。具体的には、第１のクラッドロッド３０Ａは、コアロッド２０の直径Ｄｃと同程度の直径Ｄ１を有し、第２のクラッドロッド３０Ｂはクラッドロッド３０Ａの直径Ｄ１よりも小さい直径Ｄ２を有し、第３のクラッドロッド３０Ｃはクラッドロッド３０Ｂの直径Ｄ２よりも小さい直径Ｄ３を有している。
クラッドチューブ４０は、マルチコアファイバ用母材の外形部分の構成要素となる円管状の部材であり、クラッドエレメント層２２及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）と同じ材料で構成される。
これらコアロッド２０、クラッドロッド３０及びクラッドチューブ４０の長さはそれぞれ同程度とされる。また、クラッドチューブ４０のチューブ内断面積に対するコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の総断面積の割合は、０．８４以上０．９６以下の範囲内とされる。
なお、クラッドチューブ４０のチューブ内断面積は、クラッドチューブ４０の長さ方向に直交する断面のうち、クラッドチューブ４０の内側面で囲まれる領域の面積のことを意味しており、クラッドチューブ４０の内径をＤとした場合、π（Ｄ／２）２で表わされる。
一方、コアロッド２０及びクラッドロッド３０の総断面積は、クラッドチューブ内に挿入される各コアロッド２０それぞれの長さ方向に直交する断面積と、当該クラッドチューブ内に挿入される各クラッドロッド３０それぞれの長さ方向に直交する断面積との総和を意味している。
≪配置工程≫
配置工程Ｐ２では、準備工程Ｐ１にて準備された複数のコアロッド２０、複数のクラッドロッド３０及びクラッドチューブ４０に対して洗浄及び乾燥等の表面加工処理が前処理として施される。なお、この表面加工処理は準備工程Ｐ１にて施されても良い。
図４は、配置工程Ｐ２の様子を示す図である。図４に示すように、複数のコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）が、隣接するコアロッド同士のコア間距離Λ２が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、クラッドチューブ４０のチューブ内に配置される。なお、コア間距離Λ２は、隣接するコアロッドの中心軸間の距離を意味している。
具体的には、図４の（Ａ）に示すように、まず、複数のコアロッド２０及び第１のクラッドロッド３０Ａが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、複数のコアロッド２０のうちの一部のコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。
このように配置されることで、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド２０がクラッドチューブ４０の径方向に位置ずれすることが抑制される。
なお、本実施形態ではコア数が１２つの場合を例として示しているが、例えばコア数が６つの場合には複数のコアロッド２０におけるすべての外周面における一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。また、クラッドチューブ４０の中心に配置されるクラッドロッド３０Ａがコアロッド２０に変更されても良い。つまり、複数のコアロッド２０のうち少なくとも２以上のコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置されていれば良い。
次に、図４の（Ｂ）に示すように、第２のクラッドロッド３０Ｂが、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド２０における外周面の一部分と、クラッドチューブ４０における内周面の一部分と、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッド２０における外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される。
このように配置されることで、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド２０がクラッドチューブ４０の周方向に位置ずれすることが抑制される。また、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッド２０がクラッドチューブ４０の径方向及び周方向に位置ずれすることが抑制される。
なお、本実施形態ではコア数が１２つの場合を例として示しているが、例えばコア数が６つの場合にはクラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッド２０はクラッドロッド３０Ａに変わる。
次に、図４の（Ｃ）に示すように、第３のクラッドロッド３０Ｃが各ロッド間の隙間に配置される。このように配置されることで、クラッドチューブ４０のチューブ内に配置される複数のコアロッド２０、クラッドロッド３０Ａ及び３０Ｂの位置ずれが抑制される。
≪一体化工程≫
一体化工程Ｐ３では、クラッドチューブ４０と、当該クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入されたコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）とが一体化される。
具体的には、クラッドチューブ４０と、当該クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入されたコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）とが真空中にて加熱される。
このようにすることで、クラッドチューブ４０、クラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）及びコアロッド２０のクラッドエレメント層２２のなかで互いに隣接するもの同士が融着され、当該クラッドチューブ４０がおおむね変形することなくチューブ内の隙間が埋まる。この結果、図５に示すマルチコアファイバ用母材５０が得られる。
≪線引き工程≫
線引き工程Ｐ４では、一体化工程Ｐ３にて得られたマルチコアファイバ用母材５０の一端を円錐状の凸部として形成する末端加工処理が前処理として施される。なお、この末端加工処理は一体化工程Ｐ３にて施されても良い。
そして、マルチコアファイバ用母材５０が、末端加工処理が施された一端側から線引きされる。具体的には、マルチコアファイバ用母材５０が紡糸炉に設置され、当該紡糸炉によってマルチコアファイバ用母材５０の凸部が溶融するまで真空中にて加熱される。そして、溶融状態にあるマルチコアファイバ用母材５０の凸部が線引きされ、当該線引きされた部分が冷却装置により適切な温度にまで冷却される。
この結果、線引きされた部分におけるにおけるコアロッド２０のコアエレメント層２１がコア１１として形成され、コアロッド２０のクラッドエレメント層２２、クラッドロッド３０及びクラッドチューブ４０がクラッド１２として形成される。
次に、クラッド１２の周りに保護層を形成する後工程が行われる。すなわち、クラッド１２の外周面が例えば紫外線硬化性樹脂で被覆され、当該紫外線硬化性樹脂に対して紫外線が照射されて第１保護層１３が形成される。この後、第１保護層１３の外周面が例えば紫外線硬化性樹脂で被覆され、当該紫外線硬化性樹脂に対して紫外線が照射されて第２保護層１４が形成される。こうして、図１に示すマルチコアファイバ１が製造される。
＜効果等＞
以上のとおり、本実施形態におけるマルチコアファイバ用母材５０及びマルチコアファイバ１の製造方法では、当該マルチコアファイバ用母材の構成部材として、コアロッド２０、クラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）及びクラッドチューブ４０が準備される。
そして、このクラッドチューブ４０のチューブ内断面積に対するコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の総断面積の割合は、０．８４以上とされる。
このような関係にある場合、当該関係が０．８４未満となる場合に比べて、マルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバ１におけるコア間距離Λ１のばらつきが低減され、光損失を低減できることが分かった。また、クラッドロッド３０及びクラッドチューブ４０に対してコアロッド２０の外周形状に合わせるといった特別な加工を施すことなく、光損失を低減できる。こうして、光損失を簡易に低減し得るマルチコアファイバ用母材５０の製造方法及びマルチコアファイバ１の製造方法が実現される。
また本実施形態の場合、クラッドチューブ４０のチューブ内断面積に対するコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の総断面積の割合は、０．９６以下とされる。
この割合が０．９６を超えた場合、コアロッド２０及びクラッドロッド３０をクラッドチューブ４０に配置する際、コアロッド２０及びクラッドロッド３０の表面に傷が発生しやすくなる。そして、このような傷を有するマルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバ１は、当該傷に相当する箇所において気泡を含んだものとなってしまうことが分かった。したがって、当該割合が０．９６以下とされることで、コアロッド２０及びクラッドロッド３０の表面に傷が発生することを抑制し、当該傷から得られる気泡に起因する光損失を防止することができる。
また本実施形態の場合、配置工程Ｐ２及び一体化工程Ｐ３は、粒子数濃度が１００００ｍ−３以下となるクリーンルームで行われる。
このようにした場合、マルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバ１の光損失を、シングルコアファイバの損失レベルと同程度にまで低減することができることが分かった。したがって、マルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバ１における光損失をより一段と低減することができる。
また本実施の形態の場合、複数のコアロッド２０及び第１のクラッドロッド３０Ａが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、複数のコアロッド２０のうちの一部のコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。
また、第２のクラッドロッド３０Ｂが、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド２０における外周面の一部分と、クラッドチューブ４０における内周面の一部分と、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッド２０における外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される。
このようにした場合、各第１のクラッドロッド３０Ａの外径寸法、及び、各第２のクラッドロッド３０Ｂの外寸法にばらつきがあったとしても、クラッドチューブ４０の径方向及び周方向にコアロッド２０の位置がずれることを抑制することができる。したがって、マルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバ１における光損失をより一段と低減することができる。
また本実施の形態の場合、第３のクラッドロッド３０Ｃが各ロッド間の隙間に配置される。このようにした場合、クラッドチューブ４０のチューブ内に配置される複数のコアロッド２０、クラッドロッド３０Ａ及び３０Ｂの位置の位置がずれることをより一段と抑制することができる。
＜変形例＞
以上、実施形態が一例として説明されたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば上記実施形態では、クラッドチューブ４０の中心軸周りに１２つのコアロッド２０のコア間距離Λ２が均等になるよう各ロッドを配置する配置形態が適用された。しかしながら、各ロッドの配置態様は上記実施形態以外を適用可能である。
例えば、図４の（Ｃ）に示した上記実施形態における第１のクラッドロッド３０Ａをコアロッド２０に変更した配置形態が適用可能である。この配置形態を適用した場合、準備工程Ｐ１では、第１のクラッドロッド３０Ａを準備することが省略される。一方、配置工程Ｐ２では、１９つのコアロッド２０が、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、６つのコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。また、第２のクラッドロッド３０Ｂ及び３０Ｃは、上記実施形態の場合と同様にして配置される。
また、図６に示す配置形態が適用可能である。この図６における配置形態では、クラッドチューブ４０の中心軸周りに６つのコアロッド２０が配置され、当該６つのコアロッド２０の周りにさらに６つのコアロッド２０が配置される。これら１２つのコアロッド２０におけるコア間距離は均等とされる。このような配置形態を適用した場合、配置工程Ｐ２では、第１のクラッドロッド３０Ａがクラッドチューブ４０の中心に配置され、１２つのコアロッド２０が、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、６つのコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。また、５つの第２のクラッドロッド３０Ｂを単位として、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、クラッドチューブ４０における内周面の一部分と、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッド２０における外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で、第２のクラッドロッド３０Ｂが配置される。なお、この図６では、５つの第２のクラッドロッド３０Ｂが単位とされているが、単位とすべき第２のクラッドロッド３０Ｂの数は２以上の様々な数とすることができる。第３のクラッドロッド３０Ｃは、上記実施形態の場合と同様にして配置される。
さらに、図７に示す配置形態が適用可能である。この図７における配置形態では、クラッドチューブ４０の中心に１つのコアロッド２０が配置され、当該中心軸周りに６つのコアロッド２０が配置される。これら７つのコアロッド２０におけるコア間距離は均等とされる。このような配置形態を適用した場合、準備工程Ｐ１では、第１のクラッドロッド３０Ａを準備することが省略される。一方、配置工程Ｐ２では、７つのコアロッド２０が、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、６つのコアロッド２０における外周面の一部分がクラッドチューブ４０の内周面に接する状態で配置される。また、クラッドチューブ４０の内周面に接するコアロッド２０のなかで隣接するコアロッド２０それぞれにおける外周面の一部分と、クラッドチューブ４０における内周面の一部分とにそれぞれ接する状態で、第２のクラッドロッド３０Ｂが配置される。第３のクラッドロッド３０Ｃは、上記実施形態の場合と同様にして配置される。
なお、図４の（Ｃ）に示した上記実施形態におけるロッドの配置形態と、図６及び図７に示したロッドの配置形態はあくまで例である。要するに、クラッドチューブ４０のチューブ内断面積に対するコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の総断面積の割合が０．８４以上となる条件を充足していれば、上記実施形態及び変形例以外の様々な配置形態を適用することができる。
また、上記条件を充足していれば、コアロッド２０及びクラッドロッド３０の本数を２以上の様々な本数とすることができ、当該コアロッド２０及びクラッドロッド３０の形状を上記実施形態及び変形例以外の様々な形状とすることができる。
さらに、上記条件を充足していれば、１種類のクラッドロッド３０Ａ、３０Ｂ又は３０Ｃだけを用いるようにしても良く、互いに外径が異なる複数種類のクラッドロッドを用いても良く、コアロッド２０の外径よりも大きい外径を有するクラッドロッドを用いても良い。さらに、上記条件を充足していれば、配置工程Ｐ２及び一体化工程Ｐ３が粒子数濃度が１００００ｍ−３を超えるクリーンルームで行われていても良い。
また上記実施形態では、一体化工程Ｐ３が行われた後に線引き工程Ｐ４が行われたが、当該一体化工程Ｐ３と線引き工程Ｐ４とが同時期に行われても良い。一体化工程Ｐ３と線引き工程Ｐ４とを同時期に行う場合、上記配置工程Ｐ２を経て得られるクラッドチューブ４０と、当該クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入されたコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）との一端を円錐状の凸部として形成する末端加工処理が施される。
その後、クラッドチューブ４０が紡糸炉に設置され、当該紡糸炉によってクラッドチューブ４０と、当該クラッドチューブ４０のチューブ内に挿入されたコアロッド２０及びクラッドロッド３０（３０Ａ〜３０Ｃ）との一端が一体化しながら線引きされる。
このようなマルチコアファイバの製造方法を適用した場合であっても、上記実施形態におけるマルチコアファイバの製造方法と同様に、光損失を簡易に低減することができる。
なお、上述のマルチコアファイバ用母材５０の製造方法及びマルチコアファイバ１の製造方法は、上記実施形態及び変形例に示された内容以外に、適宜、本願目的を逸脱しない範囲で組み合わせ、省略、変更、周知技術の付加などをすることができる。
以下、実施例・比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
上記実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法を用いて、図４の（Ｃ）に示す配置形態のクラッドチューブ４０と各コアロッド２０及びクラッドロッド３０とを一体化した１０種類のマルチコアファイバ用母材それぞれからマルチコアファイバを試作した。これらマルチコアファイバを実施例１〜実施例８及び比較例１〜比較例２として、当該マルチコアファイバの寸法及び特性を下記表１に示す。
Figure 0005771227
また、上記実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法を用いて、図６に示す配置形態のクラッドチューブ４０と各コアロッド２０及びクラッドロッド３０とを一体化した５種類のマルチコアファイバ用母材それぞれからマルチコアファイバを試作した。これらマルチコアファイバを実施例９〜実施例１３として、当該マルチコアファイバの寸法及び特性を下記表２に示す。
Figure 0005771227
さらに、上記実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法を用いて、図７に示す配置形態のクラッドチューブ４０と各コアロッド２０及びクラッドロッド３０とを一体化した５種類のマルチコアファイバ用母材それぞれからマルチコアファイバを試作した。これらマルチコアファイバを実施例１４〜実施例１６及び比較例３〜比較例４として、当該マルチコアファイバの寸法及び特性を下記表３に示す。
Figure 0005771227
なお、上記表１〜表３における充填率は、上述したクラッドチューブ４０のチューブ内断面積に対するコアロッド２０及びクラッドロッド３０の総断面積の割合を意味している。また、上記表１〜表３におけるコア間距離の標準偏差は、試作したマルチコアファイバにおいて隣接するすべてのコア同士のコア間距離に対する標準偏差であり、当該コア間距離Λ１は光学顕微鏡で測定している。
さらに、上記表１〜表３における接続損失は、波長１５５０ｎｍにおける接続損失であり、当該接続損失をＬｓとし、設計上のコア位置と、試作時のコア位置との偏差をｄとし、コア１１のモードフィールド径を２ωとした場合、次式
Figure 0005771227
 を用いて計算した値である。ただし、コア配置に起因する接続損失を評価するため上記（１）式におけるモードフィールド径２ωは一定の値としている。
また、上記表１〜表３におけるファイバ内泡は、試作したマルチコアファイバ内に含まれる気泡の有無の確認方法については、まず、試作したマルチコアファイバのすべてのコアについて、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）試験を実施して、ファイバ長手方向における損失データを得る。そして、この損失データから異常箇所を確認し、異常箇所がある場合、その異常箇所部をサンプリングして、顕微鏡によりファイバ内泡の有無を確認した。なお、ファイバ内泡が存在する場合、泡の存在によってコアの外径が大きく変動し、損失も変動するため、ＯＴＤＲ試験を用いることによって検出が可能となる。
ここで、上記表１〜表３における実施例１〜実施例１６及び比較例１〜比較例４のコア間距離の標準偏差と充填率との関係を図８に示す。また、上記表１〜表３における実施例１〜実施例１６及び比較例１〜比較例４の接続損失と充填率との関係を図９に示す。なお、図８及び図９における「構造１」は上記表１のマルチコアファイバに対応し、「構造２」は上記表２のマルチコアファイバに対応し、「構造３」は上記表３のマルチコアファイバに対応している。
図８に示すように、充填率が大きいほどコア間距離の標準偏差が小さくなった。このことから、充填率が大きいほどマルチコアファイバにおけるコア位置のばらつきを抑えることができていることが分かった。
一方、図９に示すように、充填率が大きいほど接続損失が低減されており、当該充填率が０．８４以上とされた場合には実質的な接続損失がおおむねなかった。このことから、上記実施形態におけるマルチコアファイバ１の製造方法を用いて、０．８４以上の充填率となるマルチコアファイバ用母材からマルチコアファイバを製造した場合、当該マルチコアファイバの接続損失を低減できることが分かった。加えて、マルチコアファイバ用母材におけるロッドの配置形態が異なっていても、当該マルチコアファイバ用母材から製造されるマルチコアファイバの接続損失を低減できることが分かった。
他方、上記表１〜表３に示すように、充填率が０．９６を超えるマルチコアファイバ用母材からマルチコアファイバを製造した場合には、当該マルチコアファイバ内に気泡が確認された。このことから、０．９６以下の充填率となるマルチコアファイバ用母材からマルチコアファイバを製造した場合には、マルチコアファイバ用母材におけるコアロッド及びクラッドロッドの表面に生じる傷に起因する気泡を抑制し、光損失を防止することができる。なお、図９において、充填率が０．９６を超えるマルチコアファイバ用母材からマルチコアファイバの接続損失が小さくなっている理由は、当該マルチコアファイバに気泡がないものと仮定して上記（１）式により接続損失を計算しているからである。
次に、上記表に示す実施例１〜実施例６及び実施例１０〜実施例１３のマルチコアファイバにおける光損失と、当該マルチコアファイバを試作するときの配置工程Ｐ２及び一体化工程Ｐ３でのクリーンルームの粒子数濃度との関係を図１０に示す。具体的に図１０の（Ａ）は上記表に示す実施例１〜実施例６に対応し、図１０の（Ｂ）は上記表に示す実施例１０〜実施例１３に対応している。
なお、図１０に示すプロットは、マルチコアファイバにおけるすべてのコアそれぞれについて測定した波長１５５０ｎｍにおける光損失の平均値である。また、図１０に示す粒子数濃度は、市販のパーティクルカウンターを用いて、粒子径が０．５μｍ以上の大気中の粒子を対象として測定した。
図１０に示すように、粒子数濃度が高いほど光損失が増加していることが分かる。ところで、実施例１〜実施例６で用いたコアロッド２０からシングルコアファイバを試作し、当該シングルコアファイバにおける光損失を測定したところ、０．１９６ｄＢ／ｋｍであった。また、実施例１０〜実施例１３で用いたコアロッド２０からシングルコアファイバを試作し、当該シングルコアファイバにおける光損失を測定したところ、０．１８８ｄＢ／ｋｍであった。
したがって、粒子数濃度が１００００ｍ−３以下となるクリーンルームで配置工程Ｐ２及び一体化工程Ｐ３を行って、上記実施形態におけるマルチコアファイバの製造方法を用いれば、マルチコアファイバ用母材５０から製造されるマルチコアファイバの光損失を、シングルコアファイバの損失レベルと同程度にまで低減することができることが分かった。
本発明に係るマルチコアファイバは、光ファイバを取り扱う分野において利用可能性がある。
１・・・マルチコアファイバ
１１・・・コア
１２・・・クラッド
１３・・・第１保護層
１４・・・第２保護層
２０・・・コアロッド
２１・・・コアエレメント層
２２・・・クラッドエレメント層
３０（３０Ａ〜３０Ｃ）・・・クラッドロッド
４０・・・クラッドチューブ
５０・・・マルチコアファイバ用母材
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・配置工程
Ｐ３・・・一体化工程
Ｐ４・・・線引き工程

Claims (8)

  1. 複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、
    前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、
    前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化する一体化工程と
    を備え、
    前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされ、
    前記準備工程では、
    前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドと、前記第１のクラッドロッドの直径よりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドとが準備され、
    前記配置工程では、
    前記複数のコアロッド及び前記第１のクラッドロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、
    前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される
    ことを特徴とするマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  2. 複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、
    前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、
    前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化する一体化工程と
    を備え、
    前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされ、
    前記準備工程では、
    前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドよりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドが準備され、
    前記配置工程では、
    前記複数のコアロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、
    前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される
    ことを特徴とするマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  3. 前記割合は、０．８４以上０．９６以下の範囲内とされる
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  4. 少なくとも前記配置工程及び前記一体化工程は、粒子数濃度が１００００ｍ−３以下となるクリーンルームで行われる
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  5. 前記準備工程では、
    前記第２のクラッドロッドの直径よりも小さい直径を有する第３のクラッドロッドがさらに準備され、
    前記配置工程では、
    前記第３のクラッドロッドが各ロッド間の隙間に配置される
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  6. 請求項１〜請求項５いずれか１項に記載のマルチコアファイバ用母材の製造方法により製造されたマルチコアファイバ用母材を線引きする線引き工程を備える
    ことを特徴とするマルチコアファイバの製造方法。
  7. 複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、
    前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、
    前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化しながら線引きする線引き工程と
    を備え、
    前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされ、
    前記準備工程では、
    前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドと、前記第１のクラッドロッドの直径よりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドとが準備され、
    前記配置工程では、
    前記複数のコアロッド及び前記第１のクラッドロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、
    前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される
    ことを特徴とするマルチコアファイバ用母材の製造方法。
  8. 複数のコアロッド、複数のクラッドロッド及びクラッドチューブを準備する準備工程と、
    前記クラッドチューブのチューブ内に、隣接するコアロッド同士の中心軸間距離が同程度となる状態、かつ、隣接するロッドにおける外周面の一部分同士が接する状態で、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドを配置する配置工程と、
    前記クラッドチューブと、前記チューブ内に配置された複数のコアロッド及び複数のクラッドロッドとを一体化しながら線引きする線引き工程と
    を備え、
    前記クラッドチューブにおける長さ方向に直交する方向のチューブ内断面積に対する、前記複数のコアロッド及び前記複数のクラッドロッドにおける長さ方向に直交する方向の総断面積の割合は、０．８４以上とされ、
    前記準備工程では、
    前記コアロッドの直径と同程度の直径を有する第１のクラッドロッドよりも小さい直径を有する第２のクラッドロッドが準備され、
    前記配置工程では、
    前記複数のコアロッドが、隣接する３つのロッドの中心を結ぶ断面形状が三角形となる状態、かつ、前記複数のコアロッドのうちの少なくとも２以上のコアロッドにおける外周面の一部分が前記クラッドチューブの内周面に接する状態で配置され、
    前記第２のクラッドロッドが、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッドにおける外周面の一部分と、前記クラッドチューブにおける内周面の一部分と、前記クラッドチューブの内周面に接するコアロッド間に挟まれるコアロッドにおける外周面の一部分とにそれぞれ接する状態で配置される
    ことを特徴とするマルチコアファイバ用母材の製造方法。
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