JP6059128B2 - 光接続部品用ファイバ母材ユニット - Google Patents

Description

本発明は、マルチコアファイバとシングルモードファイバのコア同士を接続するために用いられる光接続部品用ファイバ母材ユニットおよび光接続部品並びにその製造方法に関する。

従来、光ファイバは１個の低屈折率のクラッド内の中心に屈折率の高いコアを1個有する構造が用いられてきた。ところが、最近になって、1個のクラッド内に屈折率の高いコアを複数個有する、いわゆるマルチコアファイバが大容量情報伝送、高速伝送を期待できることで注目されるようになってきた。マルチコアファイバはすでに提案されている構造である。

図１５および図１６に示すマルチコアファイバ５０は、それぞれクラッド５１内に高屈折率のコア５２（コア径ｄ：１０μｍ程度）が4個および7個を有する例を示している。このように、一般的なマルチコアファイバは、1個のクラッド内に4個から7個、あるいは13個程度のコアを有している。それぞれのコア間隔Ｓはお互いにコア内を伝搬している光信号が干渉しない程度の４０μｍから５０μｍに設定され、マルチコアファイバ５０の外径Ｄは１２０μｍから１８０μｍに設定されている。このようなマルチコアファイバ５０を用いて情報伝送を実現するためには、上記マルチコアファイバ５０内の複数個のコア５２にそれぞれ1個のシングルモードファイバ６０を接続して各シングルモードファイバ６０のコア６２内を伝搬してきた光情報をマルチコアファイバ５０を介して受光器で受信する、あるいは複数個の光送信器からの光信号をそれぞれ個別のシングルモードファイバ６０を介してマルチコアファイバ５０の複数個のコア内に送り込まなければならない。

ところが、このシングルモードファイバ６０はコア６３の径が１０μｍ程度で、ファイバ外径（クラッド６２の外径）が１２５μｍであり、上記マルチコアファイバ５０のそれぞれのコア５２にシングルモードファイバ６０を接続することは構造寸法上無理があった。そのために上記シングルモードファイバ６０の先端の外周をエッチングにより削ってその外径をマルチコアファイバ５０のコア５２の間隔程度まで、すなわち、その外径を４０μｍから５０μｍ程度に極めて細くエッチングしてマルチコアファイバ５０のそれぞれのコアに接続する方法が提案されている。しかし、シングルモードファイバ６０の外径が４０μｍから５０μｍ程度になると、あまりにも細径のため、機械的にもろくなり、取り扱いが極めて不安定になり、実用化までには至っていない。

特開2010-286548号公報 特開2010-286661号公報 特開2010-286718号公報

マルチコアファイバ５０の直径は最大でも３００μｍ程度であり、その中に有するコア数が多いほど大容量の情報を一度に伝送することができるが、上記マルチコアファイバ５０の断面積の制約、コア５２間の干渉などを考慮に入れると、コア数は4個から19個の範囲であることが望ましい。これに対して上記コア５２から出射した光を取り込むシングルモードファイバ６０は、通常、外径が１２５μｍ、コア径が１０μｍである（モードフィールド径は波長１３１０nmにおいて９．２μｍであり、コア径よりもわずかに小さい値である。）。このため、上記マルチコアファイバ５０の断面内に有するコア５２（例えばコア径が１０μｍとすると、この場合のモードフィールド径もコア径よりもわずかに小さい値である。）のそれぞれに光結合するように上記シングルモードファイバ６０を配置させると、上記シングルモードファイバ６０のほとんどが上記断面からはみ出してしまい、マルチコアファイバ５０の各コア５２とシングルモードファイバ６０のコア６３との間で良好な光結合を得ることが困難となってしまう。良好な光結合を得るために、シングルモードファイバ６０の外径が３０μｍから４０μｍになるように該ファイバ６０の外周をエッチングによって削り取った極細径の光ファイバを用いるようにしているが、あまりにも極細径であるために取り扱いが難しい、機械的にもろい、光結合のための位置合わせが難しい、という多くの課題があった。

本発明が解決しようとする課題は、前記した従来の課題を解決することができるマルチコアファイバとシングルモードファイバとの光接続部品用ファイバ母材ユニットおよび光接続部品ならびにその製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために成された本発明の第１態様はマルチコアファイバとシングルモードファイバを接続する光接続部品用のファイバ母材ユニットであって、
１個の低屈折率のクラッドの中にＮ個の高屈折率のコアを有するマルチコアファイバと、１個の低屈折率のクラッドの中に１個の高屈折率のコアを有し、そのモードフィールド径が前記マルチコアファイバのモードフィールド径と同じであるシングルモードファイバをＮ本束ねて成るシングルモードファイバ集合体とを接続するための光接続部品に用いられるＮ本のファイバ母材であって、そのファイバ母材のモードフィールド径が前記マルチコアファイバのモードフィールド径のＰ倍の大きさであるファイバ母材と、
前記Ｎ個のファイバ母材をそれぞれ保持するためのＮ個の貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記マルチコアファイバのコアの間隔のＰ倍となるように前記貫通孔が配置された第１保持部材と、
前記ファイバ母材を保持するための貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記シングルモードファイバ集合体のコアの間隔のＰ倍となるように配置された第２保持部材と
を備え、
所定の間隔を置いて配置された前記第１保持部材及び前記第２保持部材の各Ｎ個の貫通孔に前記Ｎ本のファイバ母材を挿入して成ることを特徴とする。

前記光接続部品用ファイバ母材ユニットの前記第１保持部材と前記第２保持部材の間の前記ファイバ母材を加熱・延伸することにより、光接続部品用のファイバが得られる。

この場合、前記第１保持部材と前記第２保持部材とを所定の間隔をおいて繰り返し交互に配置し、これら複数の第１保持部材及び複数の第２保持部材の貫通孔にＮ本のファイバ母材を挿入するようにすると、一度に複数の光接続部品に用いられるファイバを得ることができる。

上記の光接続部品用ファイバ母材ユニットにおいては、
前記第１保持部材と前記第２保持部材との間には前記ファイバ母材を封入する封入部材が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、前記第１保持部材と前記第２保持部材の間の前記ファイバ母材を加熱・延伸する際にＮ本のファイバ母材の配置や間隔を維持することができる。

前記ファイバ母材が石英系材料から形成され、前記第１保持部材及び前記第２保持部材が石英ガラスから形成されているときは、前記封入部材が、硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液を硬化させたものであることが好ましい。

また、前記ファイバ母材がプラスチック材料から形成され、前記第１保持部材及び前記第２保持部材がプラスチック材料から形成されているときは、前記封入部材が、前記ファイバ母材よりも屈折率の低いプラスチック材料から形成されていることが好ましい。

Ｐの値は８から１００までの範囲が好ましい。
また、第１保持部材と第２保持部材は、１０ｍｍから１００ｍｍの距離をおいて配置されていることが好ましい。
前記ファイバ母材は石英系材料、又はプラスチック系材料から形成することができる。

本発明の第２態様は、上記の光接続部品用ファイバ母材ユニットの前記第１保持部材と前記第２保持部材の間の前記ファイバ母材を加熱し、延伸することにより得られる、前記ファイバ母材のコアの間隔の１／Ｐの間隔で配置され、且つ前記ファイバ母材のモードフィールド径の１／Ｐのモードフィールド径を有するＮ本のファイバの集合体から成る光接続部品である。

この場合、前記Ｎ本のファイバの長さがそれぞれ１００ｍｍから１００００ｍｍの範囲であることが好ましい。
また、前記Ｎ本のファイバの集合体の周りがプラスチック材料で被覆されていることが好ましい。

本発明の第３態様は、上記の光接続部品用ファイバ母材ユニットの第１保持部材と第２保持部材との間を加熱、延伸して得たＮ本のファイバ母材を樹脂で覆い、硬化させた後にその間隔を保持したまま切り出し、前記第１保持部材側の端面にマルチコアファイバを、前記第２保持部材側の端面にシングルモードファイバ集合体を接続したことを特徴とする高密度・大容量情報伝送用ファイバ伝送路である。

本発明の第４態様は、上記の光接続部品用ファイバ母材ユニットのうち少なくとも前記第１保持部材と前記第２保持部材の間の前記ファイバ母材の外周を、石英ガラス管で覆って該ファイバ母材を加熱、延伸することにより光接続部品を製造する方法である。

本発明によれば、マルチコアファイバのモードフィールド径及びコアの間隔のＰ倍となるように第１保持部材の貫通孔の径及び間隔を設定し、シングルモードファイバのモードフィールド径や該シングルモードファイバを束ねて集合体にしたときの各シングルモードファイバのコアの間隔のＰ倍となるように第２保持部材の貫通孔の径及び間隔を設定し、これら第１保持部材及び第２保持部材の貫通孔にマルチコアファイバのモードフィールド径及びシングルモードファイバのモードフィールド径のＰ倍の径のモードフィールド径を有するファイバ母材を挿入することにより、光接続部品用ファイバ母材ユニットを構成することができる。このため、光接続部品用ファイバ母材ユニットの寸法設計が容易になる。なお、上記のように、モードフィールド径で示したが、マルチコアファイバ、シングルモードファイバ、ファイバ母材の比屈折率差がほぼ等しい場合にはそれぞれのコア径が等しくなるように設定すればよい。以下に述べる実施例ではそれぞれのファイバの比屈折率差がほぼ等しいものとして、モードフィールド径の代りにそれぞれのコア径が等しくなるように保持部材の貫通孔、ファイバ母材のコア径を選ぶ。なお、モードフィールド径はコア径よりもわずかに小さい値である。

そして、このように設計された光接続部品用ファイバ母材ユニットの第１保持部材と第２保持部材の間のファイバ母材を加熱・延伸してファイバ母材のモードフィールド径を１／Ｐ、Ｎ本のファイバ母材の間隔を１／Ｐにすることにより、マルチコアファイバとシングルモードファイバ集合体とを接続する光接続部品用のファイバを容易に得ることができる。

上記の光接続部品用ファイバ母材ユニットにおいては、第１保持部材と第２保持部材の間隔を長くすることによりこれら第１及び第２保持部材の間に緩やかな傾斜でファイバ母材を保持することができる。このため、ファイバ母材の加熱・延伸時における該ファイバ母材の曲がりや軸折れを抑制でき、軸折れによる接続損失を低く抑えたり、ファイバ母材の加熱・延伸により得られたファイバ内を伝搬する光信号の放射損失を小さく抑えたりすることができるが、第１保持部材と第２保持部材の間隔は実用上、１０ｍｍから１００ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

第１及び第２保持部材に保持されたファイバ母材を加熱、延伸した後に得られるファイバの集合体の外周をプラスチック材料で被覆することにより、該ファイバ集合体を補強することができる。また、プラスチック材料で被覆されていることによりファイバ集合体の扱いが容易になり、さらにファイバ集合体の破断を防ぐことができる。プラスチック材料としてはシリコン樹脂、変性シリコン樹脂、ＵＶ硬化樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート系樹脂などを用いることができる。

第１保持部材及び第２保持部材を石英ガラス材料かプラスチック材料で構成し、ファイバ母材に石英系ファイバを用いれば、光接続部品用ファイバ母材ユニットの材質がマルチコアファイバ及びシングルモードファイバと類似する。このため、光接続部品用ファイバ母材ユニットとマルチコアファイバ及びシングルモードファイバの整合性がよくなり、両者を低反射損失、低放射損失で結合させることができる。
また、ファイバ母材にプラスチック系ファイバを用いれば、より簡単に低温で加熱、延伸することができ、低コストで実現することができる。なお、プラスチック系ファイバを用いた場合にはこのプラスチック系ファイバ集合体の外周全体を被覆材で覆った状態で加熱、延伸してもよい。この被覆材には前記のプラスチック材料を用いることができる。

加熱、延伸は第１および第２保持部材の一部も行ない、該加熱、延伸部を樹脂で覆った後、ファイバ母材の間隔を保持したまま延伸部を切断して取り出してその一方の端面に該マルチコアファイバを、他方の端面にシングルモードファイバの束を接続するようにすれば、上記接続部の保持が容易になり、該マルチコアファイバ、該シングルモードファイバとの接続箇所をフェルールやＶ溝などを使ってしっかりと固定することができる。

ファイバ母材に石英系ファイバを用いれば該マルチコアファイバ、該シングルモードファイバとの整合性がよくなり、低反射損失、低放射損失で結合させることができる。また、ファイバ母材にプラスチック系ファイバを用いれば、より簡単に低温で加熱、延伸することができ、低コストで光接続部品用のファイバを製造することができる。

光接続部品用ファイバ母材ユニットを加熱、延伸する際にファイバ母材の外周を石英ガラス管で囲って加熱、延伸するようにすれば、石英ガラス管の中のファイバ母材を輻射熱によって一様に加熱することができるので、均一に延伸することができる。また、熱源からの熱が石英ガラス管を介してファイバ母材に伝わるため、安定して加工ができる。

本発明の第１実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニットの構成を示す図であり、（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 大口径ファイバの構成を示す図であり、（a）は正面図、（b）は側面断面図。 光接続部品用ファイバ母材ユニットの大口径ファイバをガラス旋盤で加熱、延伸する方法を説明するための図。 光接続用部品用ファイバ母材ユニットの大口径ファイバを延伸した後の状態を示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 光接続部品用ファイバ母材ユニットの延伸後の大口径ファイバの外周をシリコン樹脂で被覆した状態を示す正面図。 光接続部品の両端にマルチコアファイバとシングルモードファイバ集合体を接続して成る、高密度・大容量情報伝送用ファイバ伝送路を示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 光接続部品用ファイバ母材ユニットの大口径ファイバを加熱・延伸するガラス旋盤の別の例を示す図。 石英ガラス管で覆った状態の光接続部品用ファイバ母材ユニットを示す図。 本発明の第２実施例に係る光接続部品を示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 本発明の第３実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニットを示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 本発明の第４実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニットを示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 本発明の第５実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニットの製造方法を説明するための図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 第５実施例の光接続部品用ファイバ母材ユニットを示す図であり、同図（a）は正面図、（b）はＡ−Ａ断面図、（c）はＢ−Ｂ断面図。 図光接続部品用ファイバ母材ユニットを高温で加熱、延伸する方法の説明図。 マルチコアファイバとシングルモードファイバの断面の一例。 マルチコアファイバとシングルモードファイバの断面の別の例。

以下、本発明のマルチコアファイバ用接続用部品に関するいくつかの実施例について図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニットの構成図を示す。同図（a）は光接続部品用ファイバ母材ユニットの正面図、同図（b）は同図（a）のＡ−Ａ断面図、同図（c）は同図（a）のＢ−Ｂ断面図を示したものである。

ファイバ母材ユニット１０は、互いに平行な７個の孔１１１を有する第１保持部材１１と、互いに平行な７個の孔１２１を有する第２保持部材１２と、これら第１保持部材１１の７個の孔１１１および第２保持部材１２の７個の孔１２１に両端が挿入された７本の大口径ファイバ１３から成る。大口径ファイバ１３が本発明のファイバ母材に相当する。
上記第１及び第２保持部材１１及び１２の貫通孔の孔１１１及び１２１の互いに平行な部分の長さは長い方が好ましい。その理由は加熱、延伸して実現したファイバ集合体の両端に接続するファイバとの平行接続が可能になり、接続損失を低減することができるからである。上記互いに平行な長さは１０ｍｍから６０ｍｍ程度が好ましい。

図２は大口径ファイバ１３を示す図である。大口径ファイバ１３には、コア１３１の材料がＧｅＯ_２を添加したＳｉＯ_２であり、その外周のクラッド１３２の材料がＳｉＯ_２である石英系ファイバが用いられる。なお、クラッド１３２の中のコア１３１の周りにＦを添加したＳｉＯ_２を形成した層を用いても良い。コア１３１とクラッド１３２の比屈折率差は０．５％よりも大きいことが好ましく、３％程度まで大きくすることができるので、その範囲でコア、クラッド材料を選択すると良い。すなわち、コア材料には、ＳｉＯ_２に屈折率制御用添加物（Ｇｅ、Ｔｉ、Ｐ、Ｓｎ、など）を少なくとも１種添加した材料を用い、モードフィールド径は、マルチコアファイバのモードフィールド径（シングルモードファイバのモードフィールド径）の径のＰ倍になる値のものを用い、クラッドは基本的には無くても良いが、コア内に光を伝搬させる程度の層があれば良く、その材料にはＳｉＯ_２、あるいはＳｉＯ_２にＢ、Ｆを少なくとも１種添加した材料を選ぶことができる。

また、大口径ファイバ１３としてプラスチック材料から成るファイバを用いる場合には、コア材料にはＰＭＭＡ系の材料、クラッド材料にはフッ素系樹脂材料を用いることができる。さらに、クラッド１３２の外周にポリエチレンやポリ塩化ビニルから成る被覆材が被覆されていてもよい。さらにプラスチック材料から成るファイバとして、全フッ素化ポリマ系ファイバを用いてもよい。なお、加熱、延伸した大口径ファイバはマルチコアファイバ、シングルモードファイバのモードフィールド径と等しい外径のモードフィールド径を有していれば良く、その外周のクラッドは数μｍから３０μｍ程度の薄い層でもよい。

第１保持部材１１は石英系材料からなり、その７個の孔１１１は、１個の低屈折率のクラッド２１の中に７個の高屈折率のコア２２を有するマルチコアファイバ２３（図４参照）の前記コア２２に対応しており、前記孔１１１同士の間隔が、前記マルチコアファイバ２３の断面をＰ倍にしたときのコア２２同士の間隔とほぼ同じになるように構成されている。

第２保持部材１２は石英系材料からなり、その７個の孔１２１は、１個の低屈折率のクラッド３１の中に１個の高屈折率のコア３２を有するシングルモードファイバ３３を７本束ねたシングルモードファイバ集合体３４（図４参照）の各シングルモードファイバ３３のコア３２に対応しており、前記孔１２１同士の間隔が、前記シングルモードファイバ集合体３４の断面をＰ倍にしたときのコア３２の間隔とほぼ同じになるように構成されている。

例えばコア径を等しくするために、マルチコアファイバ２３が、コア径Ｄｍ：１０μｍ、屈折率ｎｍ：１．４８１（波長０．６３μｍでの値、波長１３１０ｎｍでのモードフィールド径はコア径とほぼ同じ値であるので、ここではコア径で示す。)、コア間隔Ｓｍ：４０μｍ）のとき、該マルチコアファイバの断面を一様にＰ倍に大きくしたとすると、第１保持部材１１の７個の孔１１１の径は、Ｐ・Ｄｍ（Ｐ＝１０のとき１００μｍ）であり、孔１１１同士の間隔はＰ・Ｓｍ（Ｐ＝１０のとき４００μｍ）となる。また、例えばシングルモードファイバ３３が、コア径Ｄｓ：１０μｍ（Ｄｓ≒Ｄｍ)、屈折率ｎｓ≒ｎｍ、であり、シングルモードファイバ集合体３４のコア間隔Ｓｓ：１２５μｍ＞Ｓｍのとき、該シングルモードファイバ集合体３４の断面を一様にＰ倍に大きくしたとすると、第２保持部材１２の７個の孔１２１の径は、Ｐ・Ｄｓ（Ｐ＝１０のとき１００μｍ）であり、孔１２１の間隔はＰ・Ｓｓ（Ｐ＝１０のとき１２５０μｍ）となる。

このような第１保持部材１１の孔１１１および第２保持部材１２の孔１２１に対して、コア径がＤｆ（Ｄｆ：１００μｍ≒Ｐ・Ｄｓ≒Ｐ・Ｄｍ）、クラッド径が１５０μｍの大口径ファイバ１３の両端をそれぞれ差し込んで固定する。これにより、第１保持部材１１側における大口径ファイバ１３の間隔は４００μｍとなり、第２保持部材１２側における大口径ファイバ１３の間隔は１２５０μｍとなる。

第１保持部材１１と第２保持部材１２の間隔Ｌｔは、１０ｍｍから１００ｍｍが好ましいが、この実施例では延伸したファイバからの放射損失を低減させるために長く取り、５０ｍｍとした。

なお、上記説明ではＰの値を１０にしたが、８から１００までの任意の値とすることができる。従ってマルチコアファイバのコア径が１０μｍのとき、Ｐの値に応じて大口径ファイバ１３のコア１３１の径は８０μｍから１０００μｍの範囲から選ぶことができる。また、大口径ファイバ１３のクラッド１３２はその厚みが５μｍから３０μｍ程度あればよい。したがって、コア１３１の径が８０μｍから１０００μｍの範囲とすると、クラッド１３２の径は９０μｍから１０６０μｍの範囲から選べばよい。

図３は、光接続部品４０を得るために、図１に示す光接続部品用ファイバ母材１０の第１保持部材１１と第２保持部材１２の間の７本の大口径ファイバ１３を加熱しながら延伸する様子を、図４は、大口径ファイバ１３を延伸後の光接続部品用ファイバ母材１０を、図５は延伸後の大口径ファイバ１３の周りが被覆部で被覆された光接続部品用ファイバ母材１０をそれぞれ示している。

大口径ファイバ１３の加熱・延伸は、延伸後の外径が延伸前の外径の１／Ｐとなるように行われる。ここでは、Ｐの値を１０とする。なお、延伸前の大口径ファイバ１３と区別するため、延伸後の大口径ファイバであって第１保持部材１１と第２保持部材１２の間から切り出す前のファイバに「１３Ａ」の符号を付し、第１保持部材１１と第２保持部材１２の間から切り出したファイバに「１３Ｐ」の符号を付すとともに「小口径ファイバ」と呼ぶ。後述するように、光接続部品４０は７本の小口径ファイバ１３Ｐから構成される。

図３に示すように、大口径ファイバ１３の加熱、延伸処理はガラス旋盤５１を用いて行われる。ガラス旋盤５１は、基台５１１と、該基台５１１上に所定の距離をおいて固定された回転部５１２および移動部５１３と、回転部５１２と移動部５１３の間に配置された石英ガラス管５１４と、石英ガラス管５１４の下部に配置された熱源５１５とを備えている。熱源５１５としてはアセチレンガスバーナ、酸水素バーナ、アーク放電加工、高周波加熱源、電気炉などを用いることができる。

まず、石英ガラス管５１４内にＮ本の大口径ファイバ１３を配置した状態で回転部５１２および移動部５１３に第１保持部材１１および第２保持部材１２をそれぞれ取り付ける。続いて、石英ガラス管５１４を通して大口径ファイバ１３を熱源２３で加熱しながら移動部５１３を矢印Ｄ１方向に移動させて延伸する。このとき、回転部５１２により矢印Ｄ２方向に光接続部品用ファイバ母材１０を回転させながら熱源２３を延伸方向Ｄ１とは逆の方向Ｄ３に一定速度で移動させる。

例えば、第１保持部材１１および第２保持部材１２を２０ｒｐｍで回転させながら、矢印Ｄ１方向に１５ｍｍ/secで移動させ、かつ熱源は１ｍｍ/secで移動させることにより、大口径ファイバ１３を加熱・延伸する。これにより、容易に且つ簡便な方法で、大口径ファイバ１３から光接続部品４０用の小口径ファイバ１３Ｐを得ることができる。

上記のガラス旋盤５１で延伸した結果、延伸後の大口径ファイバ１３ＡのＡ−Ｂ間の長さＬｅは、延伸前の大口径ファイバ１３のＡ−Ｂ間の長さＬｔのＰ^２倍となる。従ってＰの値を１０とすると、Ｌｔが１０ｍｍの場合は、Ｌｅは１０００ｍｍとなり、Ｌｔが１００ｍｍの場合にはＬｅは１００００ｍｍとなる。
一方、大口径ファイバ１３の外径が１５０μｍ（コア径は１００μｍ）の場合、Ａ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面における延伸後ファイバの外径は１５μｍ（コア径は１０μｍ）となる。

また、Ａ−Ａ断面における延伸後ファイバ１３Ａの間隔は第１保持部材１１の孔１１１の間隔の１／１０の４０μｍとなり、マルチコアファイバ２３のコア２２の間隔とほぼ同じになる。さらに、Ｂ−Ｂ断面における延伸後ファイバ１３Ａの間隔は第２保持部材１２の孔１２１の間隔の１／１０の１２５μｍとなり、シングルモードファイバ３３を７本束ねたシングルモードファイバ集合体３４のファイバ間隔（コア間隔）とほぼ同じになる。

次に、図５に示すように、延伸後ファイバ１３ＡのＡ−Ｂ間の周りを被覆部１７で覆う。被覆部１７は、延伸後ファイバ１３ＡのＡ−Ｂ間の周りに円筒状の成形型（図示せず）を被せ、この成形型内にプラスチック材料を注入し、固化した後、成形型を取り外すことにより形成される。プラスチック材料としては、例えばシリコン樹脂、変性シリコン樹脂、ＵＶ硬化樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート系樹脂などを用いることができる。このように被覆部１７で覆うことにより、延伸後ファイバ１３ＡのＡ−Ａ断面およびＢ−Ｂ断面におけるファイバ同士の間隔が保持される。この状態で、延伸後の大口径ファイバ１３ＡのＡ−Ｂ間を切り出すことにより、Ｎ本（７本）の小口径ファイバ１３Ｐを有する光接続部品４０が得られる。

続いて、図６に示すように、光接続部品４０のＡ−Ａ側の端面にマルチコアファイバ２３を、Ｂ−Ｂ側の端面にシングルモードファイバ集合体３４を接続する。以上により、高密度・大容量情報伝送用ファイバ伝送路が形成される。なお、光接続部品４０の小口径ファイバ１３Ｐとマルチコアファイバ２３及びシングルモードファイバ集合体３４との接続は融着接続、あるいはフェルールを用いた対向接続とする。なお、上記接続の際に目印があれば容易に接続できるので、保持部材に刻みや凹凸を設けておいても良い。また、光接続部品４０小口径ファイバ１３Ｐとマルチコアファイバ２３及びシングルモードファイバ集合体３４の各コアの間には、屈折率整合用のマッチングオイルを介在させると良い。

なお、本実施例では、図３に示すガラス旋盤５１を用いたが、これに限らず、図７に示すようなガラス旋盤５３を用いても良い。このガラス旋盤５３では、第１保持部材１１及び第２保持部材１２の一部と、第１保持部材１１と第２保持部材１２の間の大口径ファイバ１３の全体を覆うことができる長さの石英ガラス管５３４を用いている。その他の構成はガラス旋盤５１と同じである。
図８に示すように、大口径ファイバ１３の加熱・延伸の際に第１および第２保持部材１１、１２を回転したり、移動させたりすることができるように、石英ガラス管５３４は第１および第２保持部材１１、１２とわずかに離間している。
石英ガラス管５３４は炉心管のように作用する。このため、加熱源５１３で加熱したときに、第１保持部材１１及び第２保持部材１２の一部と大口径ファイバ１３は輻射熱によって一様に加熱されるので、均一に引き伸ばすことができる。

また、本実施例では、延伸後ファイバ１３Ａの間隔を保持するためにＡ−Ｂ間の該ファイバ１３Ａの周り全体をプラスチック材料からなる被覆部１７で覆ったが、延伸後ファイバ１３ＡのＡ側端面付近及びＢ側端面付近の周りのみを被覆部で被覆するようにしても良い。要は、延伸後ファイバ１３Ａを切り出す際、および、光接続部品４０とマルチコアファイバ２３およびシングルモードファイバ集合体３４とを接続する際に延伸後ファイバ１３ＡのＡ側端面付近及びＢ側端面におけるファイバの間隔が保持されていれば良い。

図９は、本発明の第２実施例に係る光接続部品４０Ａを示している。この光接続部品４０Ａは、被覆材１７のＡ側端面（マルチコアファイバ２３の接続側端面）の外周縁に筒状部１７１を有している。この筒状部１７１はマルチコアファイバ２３の外径よりもやや大きい内径寸法を有しており、光接続部品４０ＡのＡ側端面にマルチコアファイバ２３を接続したときに該マルチコアファイバ２３の端部が、筒状部１７１内に入り込むように構成されている。
なお、この実施例では、被覆材１７は、Ａ−Ａ端面に接続されるマルチコアファイバ２３の一部の外周を覆うようにしたが、Ｂ−Ｂ端面に接続されるシングルモードファイバ集合体３４の周りを覆うようにしても良く、マルチコアファイバ及びシングルモードファイバの両方の周りを覆うようにしても良い。

なお、上記の光接続部品４０Ａの一方の端面に該マルチコアファイバ１３を、他方の端面にシングルモードファイバ集合体３４の各シングルモードファイバ３３を接続する方法は第１実施例と同様である。

図１０は本発明の第３実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニット１０を示す。この実施例は、第１保持部材１１、第２保持部材１２、および大口径ファイバ１３が全てプラスチック材料を用いて構成された例である。具体的には、大口径ファイバ１３のコア１３１にはポリメタクリル酸メチルを、クラッド１３２にはフッ素系樹脂をそれぞれ用いた。また、第１保持部材１１および第２保持部材１２にはポリメタクリル酸メチル材料を用いた。
この場合も第１及び第２保持部材の互いに平行な長さは６０ｍｍ程度まで長くしても良い。

第１保持部材１１および第２保持部材１２をポリメタクリル酸メチル材料で製造したことにより、孔１１１、１２１を容易に形成することができ、該孔１１１、１２１に大口径ファイバ１３を通して固定することができる。
なお、第１保持部材１１および第２保持部材１２をポリメタクリル酸メチル材料で製造したため、大口径ファイバ１３と共に第１保持部材１１および第２保持部材１２も加熱・延伸することができる。

第１実施例では第１保持部材１１および第２保持部材１２を石英系材料から作製した。このため、大口径ファイバ１３を延伸する際に孔１１１、１２１の端部で大口径ファイバ１３が破断しないように、延伸後のファイバ１３Ａを切り出す箇所（Ａ−Ａ端面、Ｂ−Ｂ端面）を第１および第２保持部材１１、１２から離間させ、第１保持部材１１からＡ−Ａ端面までの間、第２保持部材１２とＢ−Ｂ端面の間は、保持部材１１、１２の孔１１１、１２１と平行に大口径ファイバ１３を引き延ばすようにした。
これに対して、本実施例では、第１保持部材１１および第２保持部材１２を大口径ファイバ１３と同じプラスチック材料としたため、上記した破断のおそれが小さい。このため、保持部材１１、１２の端面付近を延伸後のファイバ１３Ａを切り出す箇所（Ａ−Ａ端面、Ｂ−Ｂ端面）にすることができる。従って、延伸後ファイバ１３Ａのほぼ全体を光接続部品４０の小口径ファイバ１３Ｐとして有効に利用することができる。
この場合にも第１及び第２保持部材の互いに平行な長さは６０ｍｍ程度まで長くしても良い。

図１１は本発明の第４実施例に係る光接続部品用ファイバ母材ユニット１０を示している。この実施例では、第１保持部材１１の孔１１１のうち大口径ファイバ１３の挿入側端部（Ａ端面）に他の部分よりも径の大きな径大部１１２を設けた。同様に、第２保持部材１２の孔１２１のうち大口径ファイバ１３の挿入側端部（Ｂ端面）に他の部分よりも径の大きな径大部１２２を設けた。その他の構成は、第１実施例と同様である。

このような構成により、本実施例では、第１および第２保持部材１１、１２の孔１１１、１２１に対して大口径ファイバ１３を挿入し易くなる。
また、径大部１１２、１２２を設けたことにより、大口径ファイバ１３の延伸時に孔１１１、１２１の端部における大口径ファイバ１３の破損を低減することができる。なお、孔１１１、１２１の径が１５０μｍであるとき、径大部の径は２００μｍから２５０μｍが好ましい。

図１２〜図１４は本発明の第５実施例を示す。この実施例は、一度に複数の光接続部品用ファイバ集合体を得ることができる光接続部品用ファイバ母材ユニット６０の例である。まず、図１２を参照して光接続部品用ファイバ母材ユニット６０の製造方法を説明する。

中空管６１の内部に複数の第１保持部材１１および複数の第２保持部材１２を交互に繰り返し配置し、これら第１保持部材１１の孔１１１および第２保持部材１２の孔１２１の全てにわたってＮ本の大口径ファイバ１３を挿入する。大口径ファイバ１３には例えば石英系ファイバを用いることができる。図１２では、中空管６１の両端部に第１保持部材１１を配置しているが、両端部に第２保持部材１２を配置しても良く、一方の端部に第１保持部材１１を、他方の端部に第２保持部材１２を配置しても良い。

続いて、第１保持部材１１と第２保持部材１２の間の空間に、硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液６２Ａを注入し、その後、硬化性樹脂と硬化剤の反応により自己硬化反応を生じさせて上記該原料溶液を固化させ、次いで乾燥、脱脂、加熱して多孔質ガラス材６２（図１３参照）を形成する。
図では示していないが、硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液６２Ａは第１保持部材１１と第２保持部材１２を覆うように注入して全体を多硬質ガラス材６２で覆うようにしても良い。そしてガラス化させて一体型の光接続部品用ファイバ母材ユニットを製造するようにしても良い。このように一体型の光接続部品用ファイバ母材ユニットにするのは多硬質ガラス材が燒結時に収縮してガラス化した光接続部品用ファイバ母材ユニット内に空隙が発生するのを抑えることができるからである。

前記中空管６１には金属製、あるいはガラス製かプラスチック製の半割管構造を接合した中空管を用い、ＳｉＯ_２ガラス原料溶液を固化させた後に中空管６１を脱着する。その後、固化体を乾燥、脱脂、加熱させることにより、図１３に示す光接続部品用ファイバ母材ユニット６０が得られる。

なお、上記ＳｉＯ_２ガラス原料溶液６２Ａに代えて、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４と水、酸からなる液体を多孔質ガラス材６２の原料溶液としても良い。この場合は、加水分解反応により多孔質ガラス材６２が形成される。この他、Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４に代えて、他のアルキル化物、例えば、Ｓｉ（ＯＣＨ_３）_４を用いることができる。

図１４に示すように、上記の光接続部品用ファイバ母材ユニット６０は、所定速度Ｖｐで電気炉７０内に送り込みながら、溶融した光接続部品用ファイバ母材ユニット６０を電気炉７０から所定速度Ｖｆで引っ張って線引きする。そして、ポリマ溶液７１の入ったルツボ７２内を通過させて外周にポリマ材を塗布し、その後に低温電気炉７３で加熱してポリマ材を硬化させ、硬化ポリマ材で被覆された接続部品連結体６５を得る。その後に、接続部品連結体６５を切り出すことにより複数の接続部品が得られる。
ここで、Ｖｆは次式（１）で求められる。
Ｖｆ＝ＰＶｐ ・・・・（１）

光接続部品用ファイバ母材ユニット６０が石英系ファイバを用いたものであるときの電気炉７０の温度は１９５０℃から２０００℃までの範囲であり、プラスチックファイバを用いたものであるときの電気炉７０の温度は１９０℃から２５０℃までの範囲である。

また、光接続部品用ファイバ母材ユニット６０がプラスチックファイバを用いたものであるときは、中空管６１をプラスチック管とする。プラスチック管としては、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン系、シリコン系、重水素化ポリマ、ポリイミド系、ポリエステル系、ポリアクリレート系、フッ素系、ポリエチレン、塩化ビニル、塩素ポリエチレン、ナイロン、プロピレンなどのプラスチック管を用いることができる。

プラスチックファイバのコアには、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、ポリカーボネート、シリコン系、ポリイミド系、ポリアクリレート系などを用いることができ、クラッドにはコアよりも低屈折率のフッ素樹脂、フッ化ビニリデン／テトラフルオロエチレン共重合体、トリッフルオロ/ビニリデンフルオライド共重合体、（メタ）アクリル酸フッ素化エステルポリマーなどを用いることができる。代表的なプラスチックファイバとして、コアにＰＭＭＡ、クラッドにフッ素樹脂を用い、コア径が２００μｍから１０００μｍ、クラッドの厚みが５μｍから２０μｍのファイバが挙げられる。このようなプラスチックファイバは、石英系ファイバを用いる場合よりもＰの値を１０倍程度大きくすることができる。Ｐの値を大きくすると、得られる光接続部品連結体や光接続部品が長くなるが、光接続部品用ファイバ母材ユニットの構造設計や製作が容易になる。

光接続部品用ファイバ母材ユニットがプラスチックファイバを用いたものであるときは、第１保持部材及び第２保持部材も上記したプラスチック材料を用いる。また、第１及び第２保持部材の間のスペースに注入する原料溶液としては、上記したプラスチック材料の液体を用いることができる。代表的な液体としてシリコン樹脂やＵＶ（紫外線）硬化樹脂が挙げられる。ＵＶ硬化樹脂を用いた場合は、該硬化樹脂の液体を塗布後にＵＶ光を短時間照射するだけで硬化させることができ、開口数ＮＡが大きく（ＮＡ：０．６５）、折れにくく、曲げに強く、取り扱いが容易な光接続部品連結体が得られる。したがって、小さい曲げ半径で円形に巻いて扱うことができる。

またプラスチックファイバの比屈折率差（たとえば、ＰＭＭＡコアの屈折率１．４８、フッ素化樹脂クラッドの屈折率１．４２の材料を用いると比屈折率差を４程度に大きくすることができる。）も大きく取ることができるので、光接続部品への光の閉じ込めも強くすることができる。なお、第１及び第２保持部材とマルチコアファイバ及びシングモードファイバとの接続部で屈折率の違いによる反射光の発生があるが、この接続部にマッチングオイルを介在させることにより、反射光の発生を低く抑えることが出来る。

さらに、プラスチックファイバの場合は接続部を融着できないが、ＵＶ接着剤を用いて固定することができる。このようなプラスチックファイバを用いて光接続部品用ファイバ母材ユニットを製造する場合、スペースの間にプラスチック樹脂を予め形成しておいてから全体を中空管で覆うようにしても良い。あるいは中空管は無くても良い。

本発明は上記実施例に限定されない。加熱、延伸方法は縦型の装置を用い、母材を縦方向に設置し、熱源で加熱、延伸する方法でも良い。マルチコアファイバのコア数は３個以上、１４個程度までに対応する接続部品を実現することができる。またマルチコアファイバのコア間隔も２０μｍから７０μｍまでに適用できる。シングルモードファイバのコア径も５μｍから１５μｍ程度のものまで対応でき、またその外径を化学的なエッチングにより１２５μｍｍよりも小さくした５０μｍの外径のファイバに対しては本発明はより好適である。またシングルモードファイバを束にした場合のそれぞれのコア間隔も１２５μｍよりも狭くなればなるほど本発明は好適である。本発明の接続部品の外周にプラスチック以外に金属材料や磁性材料で覆っても良い。

本発明は上記した実施例に限定されず、適宜の変更が可能である。
例えば、第１実施例においては、光接続部品用ファイバ母材ユニットを横置きにして加熱、延伸したが、縦置きにして加熱、遠心しても良い。この場合は、縦型のガラス旋盤を用いる。

本発明は、コア数が３個以上、１９個程度までのマルチコアファイバとシングルモードファイバ集合体とを接続する光接続部品用ファイバ母材ユニットに適用可能である。また、コア間隔が２０μｍから７０μｍまでのマルチコアファイバに適用できる。さらに、シコア径が５μｍから１５μｍ程度のシングルモードファイバに適用できる。さらに、外周を化学的なエッチングにより１２５μｍｍよりも小さくした例えば５０μｍ程度の外径のシングルモードファイバに対して本発明はより好適である。また、シングルモードファイバを束にした場合のそれぞれのコア間隔が１２５μｍよりも狭くなればなるほど本発明は好適である。本発明の接続部品の外周にプラスチック以外に金属材料や磁性材料で覆っても良い。

また、シングルモードファイバの代わりに偏波面保存ファイバ（例えばパンダファイバ）を用いてもよい。またマルチコアファイバはクラッドの中に空孔やＦを添加した低屈折率層を含んでいるものや励起光伝搬用のコア層を含んでいても良い。さらにコアの中に希土類元素を含んでいても良い。

１０…光接続部品用ファイバ母材ユニット
１１…第１保持部材
１１１…孔（貫通孔）
１１２…径大部
１２…第２保持部材
１２１…孔（貫通孔）
１２２…径大部
１３…大口径ファイバ（ファイバ母材）
１３１…コア
１３２…クラッド
１７…被覆材
２１…クラッド
２２…コア
２３…マルチコアファイバ
３１…クラッド
３２…コア
３３…シングルモードファイバ
３４…シングルモードファイバ集合体
４０…光接続部品
５１、５３…ガラス旋盤

Claims (5)

1. １個の低屈折率のクラッドの中にＮ個の高屈折率のコアを有するマルチコアファイバと、１個の低屈折率のクラッドの中に１個の高屈折率のコアを有し、そのモードフィールド径が前記マルチコアファイバのモードフィールド径と同じであるシングルモードファイバをＮ本束ねて成るシングルモードファイバ集合体とを接続するための光接続部品に用いられるＮ本のファイバ母材であって、そのモードフィールド径が前記マルチコアファイバのコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさであるファイバ母材と、
   前記Ｎ本のファイバ母材をそれぞれ保持するためのＮ個の貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記マルチコアファイバのコアの間隔のＰ倍となるように前記貫通孔が配置された第１保持部材と、
   前記Ｎ本のファイバ母材を保持するためのＮ個の貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記シングルモードファイバ集合体のコアの間隔のＰ倍となるように配置された第２保持部材と
   を備え、
   所定の間隔を置いて配置された前記第１保持部材及び前記第２保持部材の各Ｎ個の貫通孔に前記Ｎ本のファイバ母材を挿入して成る光接続部品用ファイバ母材ユニットであって、
   前記ファイバ母材が石英系材料から形成され、
   前記第１保持部材及び前記第２保持部材が石英ガラスから形成され、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材との間には、硬化性樹脂及び硬化剤を含んだＳｉＯ_２ガラス原料溶液を硬化させたものから成る、前記ファイバ母材を封入する封入部材が形成されていることを特徴とする光接続部品用ファイバ母材ユニット。
2. １個の低屈折率のクラッドの中にＮ個の高屈折率のコアを有するマルチコアファイバと、１個の低屈折率のクラッドの中に１個の高屈折率のコアを有し、そのモードフィールド径が前記マルチコアファイバのモードフィールド径と同じであるシングルモードファイバをＮ本束ねて成るシングルモードファイバ集合体とを接続するための光接続部品に用いられるＮ本のファイバ母材であって、そのモードフィールド径が前記マルチコアファイバのコアのモードフィールド径のＰ倍の大きさであるファイバ母材と、
   前記Ｎ本のファイバ母材をそれぞれ保持するためのＮ個の貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記マルチコアファイバのコアの間隔のＰ倍となるように前記貫通孔が配置された第１保持部材と、
   前記Ｎ本のファイバ母材を保持するためのＮ個の貫通孔を有し、該貫通孔に保持された前記ファイバ母材のコアの間隔が、前記シングルモードファイバ集合体のコアの間隔のＰ倍となるように配置された第２保持部材と
   を備え、
   所定の間隔を置いて配置された前記第１保持部材及び前記第２保持部材の各Ｎ個の貫通孔に前記Ｎ本のファイバ母材を挿入して成る光接続部品用ファイバ母材ユニットであって、
   前記ファイバ母材がプラスチック材料から形成され、
   前記第１保持部材及び前記第２保持部材がプラスチック材料から形成され、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材との間には、前記ファイバ母材よりも屈折率の低いプラスチック材料から成る、前記ファイバ母材を封入する封入部材が形成されていることを特徴とする光接続部品用ファイバ母材ユニット。
3. 前記第１保持部材と前記第２保持部材とが所定の間隔をおいて繰り返し交互に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光接続部品用ファイバ母材ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   Ｐの値が８から１００までである光接続部品用ファイバ母材ユニット。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記第１保持部材と前記第２保持部材が、１０ｍｍから１００ｍｍの距離をおいて配置されていることを特徴とする光接続部品用ファイバ母材ユニット。

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