JP6303747B2 - 接続構造および光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続する接続構造および光ファイバの製造方法に関する。
光ファイバには、クラッド部分にファイバ軸方向に沿う複数の空孔を設けた構造（空孔構造ともいう）が知られており、例えば、ＨＡＦ（Hole Assisted Fiber）やＰＢＧＦ（Photonic Band Gap Fiber）などと呼ばれている。この空孔構造によれば、光信号の閉じ込め効果が高く、曲げ損失を低減できるため、光ファイバの取り扱いが容易になるという効果がある。
空孔構造の光ファイバは、中空の光ファイバ母材（以下、ガラス母材という）を加圧状態で線引きして製造される。例えば、特許文献１，２には、ガラス母材に連通する中空のシード棒を用い、このシード棒を経由してガラス母材の内部を窒素ガスで加圧する技術が開示されている。
ところで、中空のシード棒とガラス母材とを連通させる場合、シード棒の下端とガラス母材の上部に設けられた中空の首部の上端とを、融着することによって一体に形成すれば良いが、ガラス母材が大型化してきた場合、ガラス母材の取り回しが難しくなる。また、例えば、ガラス母材運搬用のエレベータや、保管ケースなどの各種装置も大型化する必要が出てくる。
一方、シード棒の下端とガラス母材の首部の上端との接続に接続治具などを用いると、接続部の気密状態を保つのが難しい。
一方、シード棒の下端とガラス母材の首部の上端との接続に接続治具などを用いると、接続部の気密状態を保つのが難しい。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、中空のシード棒とガラス母材との気密状態を保持しつつ、シード棒とガラス母材とを容易に接続できる接続構造および光ファイバの製造方法の提供を目的とする。
本発明の一態様に係る接続構造は、中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続する接続構造であって、前記シード棒を気密状態で受け入れるシード棒用開口部を有した上部接続部材と、前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を気密状態で受け入れる首部用開口部を有する下部接続部材とを備え、前記上部接続部材は、前記シード棒用開口部の反対側にて前記首部を受け入れる母材用開口部を有し、前記上部接続部材の下面が前記下部接続部材の上面と気密に接続されることにより、前記シード棒と前記光ファイバ母材とを気密に接続する。
上記によれば、中空のシード棒とガラス母材との気密状態を保持しつつ、シード棒とガラス母材とを容易に接続することができる。
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る接続構造は、（１）中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続する接続構造であって、前記シード棒を気密状態で受け入れるシード棒用開口部を有した上部接続部材と、前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を気密状態で受け入れる首部用開口部を有する下部接続部材とを備え、前記上部接続部材は、前記シード棒用開口部の反対側にて前記首部を受け入れる母材用開口部を有し、前記上部接続部材の下面が前記下部接続部材の上面と気密に接続されることにより、前記シード棒と前記光ファイバ母材とを気密に接続する。このような構造とすることで、中空のシード棒と光ファイバ母材との気密状態を保持しつつ、シード棒と光ファイバ母材とを容易に接続することができる。
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係る接続構造は、（１）中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続する接続構造であって、前記シード棒を気密状態で受け入れるシード棒用開口部を有した上部接続部材と、前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を気密状態で受け入れる首部用開口部を有する下部接続部材とを備え、前記上部接続部材は、前記シード棒用開口部の反対側にて前記首部を受け入れる母材用開口部を有し、前記上部接続部材の下面が前記下部接続部材の上面と気密に接続されることにより、前記シード棒と前記光ファイバ母材とを気密に接続する。このような構造とすることで、中空のシード棒と光ファイバ母材との気密状態を保持しつつ、シード棒と光ファイバ母材とを容易に接続することができる。
（２）前記上部接続部材は、前記シード棒および前記首部を取り付けるためのピン孔を有し、前記シード棒および前記首部に設けられた各ピン孔の位置と合わせてピンを通すことにより、前記シード棒および前記首部と接続される。ピンを利用すれば、シード棒および光ファイバ母材の双方を上部接続部材に容易に取り付けることができる。（３）前記首部は、前記下部接続部材を載置可能な載置台を有する。載置台を設ければ、下部接続部材を載置した状態で、首部を上部接続部材に接続することができるので、下部接続部材を把持し続けなくて済み、作業性向上に寄与する。（４）中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続し、加圧しながら線引きすることにより空孔のある光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を、下部接続部材に設けられた首部用開口部に気密状態を保ちつつ通し、前記シード棒を、上部接続部材に設けられたシード棒用開口部に気密状態を保ちつつ通し、前記首部を、前記上部接続部材の前記シード棒用開口部の反対側に設けられた母材用開口部に通し、前記上部接続部材に、前記シード棒と前記首部を接続し、前記上部接続部材の下面と前記下部接続部材の上面とを気密に接続し、前記シード棒内を加圧しながら線引きすることにより、空孔のある光ファイバを製造する光ファイバの製造方法である。上記と同様に、このようにすることで、中空のシード棒と光ファイバ母材との気密状態を保持しつつ、シード棒と光ファイバ母材とを容易に接続することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係る接続構造および光ファイバの製造方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一態様に係る線引き装置の概略構成図であり、線引き装置１は、ヒータ２、ガス供給路３、圧力計４、制御部５、およびバルブ６を備える。
中空の光ファイバ母材（以下、ガラス母材という）１０はヒータ２で加熱溶融される直胴部１１を有し、光ファイバは直胴部１１の下端から下方に向けて線引きされる。
以下、本発明の実施形態に係る接続構造および光ファイバの製造方法の具体例を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一態様に係る線引き装置の概略構成図であり、線引き装置１は、ヒータ２、ガス供給路３、圧力計４、制御部５、およびバルブ６を備える。
中空の光ファイバ母材（以下、ガラス母材という）１０はヒータ２で加熱溶融される直胴部１１を有し、光ファイバは直胴部１１の下端から下方に向けて線引きされる。
直胴部１１の上方には、首部１３が形成され、シード棒９と首部１３とが上部接続部材２１および下部接続部材３１からなる接続構造で連結される。
また、首部１３と直胴部１１との間には、下部接続部材３１を載置可能な載置台１２や、ガラス母材１０を持ち上げるためのハンドリング用ピンやピン孔（図示省略）が設けられていても良い。なお、当該ハンドリング用ピンはガラス母材１０から取り外し可能である。
また、首部１３と直胴部１１との間には、下部接続部材３１を載置可能な載置台１２や、ガラス母材１０を持ち上げるためのハンドリング用ピンやピン孔（図示省略）が設けられていても良い。なお、当該ハンドリング用ピンはガラス母材１０から取り外し可能である。
ガス供給路３はシード棒９の例えば上端に連結され、シード棒９内に例えば窒素ガスを供給できる。シード棒９内に供給される窒素ガスの圧力は圧力計４で検知され、制御部５は、圧力計４で検知された圧力が所定値になるようにバルブ６の開度を調整する。これにより、所定圧力の窒素ガスが、ガス供給路３およびシード棒９内を経由してガラス母材１０の内部に供給される。
図２は、図１の接続構造の分解斜視図である。本発明の一形態に係る接続構造は、例えば石英製の上部接続部材２１および下部接続部材３１からなる。なお、上部接続部材２１と下部接続部材３１の間には、例えばカーボン製のパッキン５０等を配しても良い。
上部接続部材２１は、例えば円筒形状の上筒状部２２と、この上筒状部２２と同心であるが上筒状部２２の外径よりも例えば大きな外径の上鍔状部２６とを有し、上筒状部２２が上鍔状部２６の上に設けられている。
上部接続部材２１は、例えば円筒形状の上筒状部２２と、この上筒状部２２と同心であるが上筒状部２２の外径よりも例えば大きな外径の上鍔状部２６とを有し、上筒状部２２が上鍔状部２６の上に設けられている。
上筒状部２２の上端にはシード棒用開口部２３が形成されている。シード棒用開口部２３の口径とシード棒９の外径とは、例えば０より大きい、０．２ｍｍ程度の隙間を形成できるように設計され、シード棒用開口部２３はシード棒９を気密状態で受け入れる。また、上筒状部２２の側面には、ピン孔２４，２５が上筒状部２２を貫通して設けられている。なお、シード棒９と接続するためのピン孔２４がガラス母材１０と接続するためのピン孔２５の上側に配置される。
上鍔状部２６の下端には、シード棒用開口部２３に連通する母材用開口部２７が形成されている。シード棒用開口部２３と母材用開口部２７とは例えば同一口径であっても良いが、ガラス母材１０の首部１３の外径よりも大きな口径で形成されていれば、異なる径（段差構造）であっても良い。なお、首部１３と母材用開口部２７とは、気密状態を保持する必要は無く、ある程度の隙間があっても良い。
また、上鍔状部２６には、例えば６個の貫通孔２８が上鍔状部２６の周方向に沿って等間隔に設けられ、上部接続部材２１と下部接続部材３１とを気密に連結する際には、例えばカーボン製のボルト６０を貫通孔２８に通すことにより、連結することができる。
また、上鍔状部２６には、例えば６個の貫通孔２８が上鍔状部２６の周方向に沿って等間隔に設けられ、上部接続部材２１と下部接続部材３１とを気密に連結する際には、例えばカーボン製のボルト６０を貫通孔２８に通すことにより、連結することができる。
一方、下部接続部材３１は、例えば円板形状の下鍔状部３２と、この下鍔状部３２と同心であるが下鍔状部３２の外径よりも例えば小さな外径の下筒状部３４とを有し、下鍔状部３２が下筒状部３４の上に設けられている。
下鍔状部３２は、例えば円板状のパッキン５０や上記ボルト６０等を用いて上鍔状部２６に気密状態で連結可能となるように構成されている。
下鍔状部３２は、例えば円板状のパッキン５０や上記ボルト６０等を用いて上鍔状部２６に気密状態で連結可能となるように構成されている。
下鍔状部３２の上端には上方開口部３３が形成される。上方開口部３３の口径とガラス母材１０の首部１３の外径とは、例えば０より大きい、０．２ｍｍ程度の隙間を形成できるように設計され、上方開口部３３は首部１３を気密状態で受け入れる。また、下鍔状部３２にも、上鍔状部２６の各貫通孔２８に一致する例えば６個の貫通孔３６が設けられている。
下筒状部３４の下端には、後述する下方開口部３５が形成され、下方開口部３５は上方開口部３３に連通している。上方開口部３３と下方開口部３５の口径は例えば同じ大きさであっても良いが、どちらかの開口部と首部１３との間で気密が取れていれば、異なる径であっても良い。なお、上方開口部３３および下方開口部３５のいずれか、若しくは両方が本発明の首部用開口部に相当する。
下筒状部３４の下端には、後述する下方開口部３５が形成され、下方開口部３５は上方開口部３３に連通している。上方開口部３３と下方開口部３５の口径は例えば同じ大きさであっても良いが、どちらかの開口部と首部１３との間で気密が取れていれば、異なる径であっても良い。なお、上方開口部３３および下方開口部３５のいずれか、若しくは両方が本発明の首部用開口部に相当する。
図３Ａ〜図３Ｅは、シード棒とガラス母材との接続構造を説明するための図である。
詳しくは、まず、図３Ａに示すように、上部接続部材２１をシード棒９の下方に準備し、下部接続部材３１をガラス母材１０の上方に準備する。次いで、シード棒９とシード棒用開口部２３とを気密に係合させ、図３Ｂに示すように、例えばカーボン製のピン４０をピン孔２４に挿入してシード棒９を突き通し、シード棒９と上部接続部材２１を係合する。ピン４０を利用すれば、シード棒９を上部接続部材２１に容易に取り付け可能である。なお、ピン４０の両端を例えばカーボン製のナットやワッシャ（図示省略）で締結してもよい。
詳しくは、まず、図３Ａに示すように、上部接続部材２１をシード棒９の下方に準備し、下部接続部材３１をガラス母材１０の上方に準備する。次いで、シード棒９とシード棒用開口部２３とを気密に係合させ、図３Ｂに示すように、例えばカーボン製のピン４０をピン孔２４に挿入してシード棒９を突き通し、シード棒９と上部接続部材２１を係合する。ピン４０を利用すれば、シード棒９を上部接続部材２１に容易に取り付け可能である。なお、ピン４０の両端を例えばカーボン製のナットやワッシャ（図示省略）で締結してもよい。
次に、図３Ｂ，３Ｃに示すように、ガラス母材１０の首部１３を下方開口部３５、上方開口部３３のいずれか、若しくは両方に気密に係合させ、図３Ｃに示すように、下部接続部材３１をガラス母材１０の載置台１２上に載せる。なお、下部接続部材３１が直胴部１１と接触しないように、下部接続部材３１を首部１３付近に留めておける場合には、載置部１２は省略可能である。
中央に貫通孔を有したパッキン５０をガラス母材１０の上方に準備した後、上記のハンドリング用ピンを利用してガラス母材１０を持ち上げ、首部１３をこの首部１３よりも大口径の母材用開口部２７に挿入する。
中央に貫通孔を有したパッキン５０をガラス母材１０の上方に準備した後、上記のハンドリング用ピンを利用してガラス母材１０を持ち上げ、首部１３をこの首部１３よりも大口径の母材用開口部２７に挿入する。
首部１３を上部接続部材２１の内部に配置し、図３Ｄに示すように、上部接続部材２１の上鍔状部２６と下部接続部材３１の下鍔状部３２とを突き合わせ、例えばカーボン製のピン４１をピン孔２５に挿入してガラス母材１０の首部１３を突き通し、首部１３と上部接続部材２１を係合する。ピン４１を利用すれば、ガラス母材１０を上部接続部材２１に容易に取り付け可能である。なお、ピン４１の両端も例えばカーボン製のナットやワッシャ（図示省略）で締結してもよい。
続いて、下部接続部材３１を載置部１２から離して持ち上げた後、図２で説明した各貫通孔２８，３６にボルト６０をそれぞれ挿入し、各貫通孔３６の下側に突出したボルト部分を例えばカーボン製のナット６１やワッシャ（図示省略）等を用いてそれぞれ締結すれば、図３Ｅに示すように、上部接続部材２１と下部接続部材３１とを気密に接続することができる。
このように、シード棒９とガラス母材１０との接続構造は上部接続部材２１と下部接続部材３１とに２分割されており、上部接続部材２１がシード棒９を気密状態で受け入れるとともに、下部接続部材３１がガラス母材１０を気密状態で受け入れる。そして、上部接続部材２１にシード棒９とガラス母材１０を係合させた状態で、下部接続部材３１だけを上部接続部材２１へ持ち上げて上鍔状部２６に連結することで、上部接続部材２１と下部接続部材３１とを、ひいてはシード棒９とガラス母材１０とを、気密を保持した状態で容易に接続できる。
そして、シード棒９と上部接続部材２１との気密は上部接続部材２１の上筒状部２２で確保し、上部接続部材２１の上鍔状部２６と下部接続部材３１の下鍔状部３２とは気密に連結され、ガラス母材１０の首部１３と下部接続部材３１との気密は下部接続部材３１の下筒状部３４で確保するので、中空のシード棒９とガラス母材１０との気密状態を保持できる。
なお、上部接続部材２１に、シード棒９および首部１３を接続するためのピン孔２４，２５を設け、ピンで接続するようにすれば、シード棒９およびガラス母材１０の双方を上部接続部材２１に容易に取り付けることができる。
また、ガラス母材１０の首部１３に載置台１２を設ければ、下部接続部材３１を載置した状態で、首部１３を上部接続部材２１に接続することができるので、下部接続部材３１を把持し続けなくて済み、作業性向上に寄与する。
なお、上部接続部材２１に、シード棒９および首部１３を接続するためのピン孔２４，２５を設け、ピンで接続するようにすれば、シード棒９およびガラス母材１０の双方を上部接続部材２１に容易に取り付けることができる。
また、ガラス母材１０の首部１３に載置台１２を設ければ、下部接続部材３１を載置した状態で、首部１３を上部接続部材２１に接続することができるので、下部接続部材３１を把持し続けなくて済み、作業性向上に寄与する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施例では、上部接続部材２１や下部接続部材３１をいずれも筒状部と鍔状部とで構成された例を挙げて説明したが、筒状部は多角形であっても良いし、鍔状部が無い（筒状部と同じ径）であっても良い。下部接続部材についても同様である。
例えば、上記実施例では、上部接続部材２１や下部接続部材３１をいずれも筒状部と鍔状部とで構成された例を挙げて説明したが、筒状部は多角形であっても良いし、鍔状部が無い（筒状部と同じ径）であっても良い。下部接続部材についても同様である。
１…線引き装置、２…ヒータ、３…ガス供給路、４…圧力計、５…制御部、６…バルブ、９…シード棒、１０…光ファイバ母材、１１…直胴部、１２…載置台、１３…首部、２１…上部接続部材、２２…上筒状部、２３…シード棒用開口部、２４，２５…ピン孔、２６…上鍔状部、２７…母材用開口部、２８，３６…貫通孔、３１…下部接続部材、３２…下鍔状部、３３…上方開口部、３４…下筒状部、３５…下方開口部、４０，４１…ピン、５０…パッキン、６０…ボルト、６１…ナット。
Claims (4)
- 中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続する接続構造であって、
前記シード棒を気密状態で受け入れるシード棒用開口部を有した上部接続部材と、前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を気密状態で受け入れる首部用開口部を有する下部接続部材とを備え、
前記上部接続部材は、前記シード棒用開口部の反対側にて前記首部を受け入れる母材用開口部を有し、前記上部接続部材の下面が前記下部接続部材の上面と気密に接続されることにより、前記シード棒と前記光ファイバ母材とを気密に接続する、接続構造。 - 前記上部接続部材は、前記シード棒および前記首部を取り付けるためのピン孔を有し、前記シード棒および前記首部に設けられた各ピン孔の位置と合わせてピンを通すことにより、前記シード棒および前記首部と接続される、請求項１に記載の接続構造。
- 前記首部は、前記下部接続部材を載置可能な載置台を有する、請求項１又は２に記載の接続構造。
- 中空のシード棒と空孔を有する光ファイバ母材とを接続し、加圧しながら線引きすることにより空孔のある光ファイバを製造する光ファイバの製造方法であって、
前記光ファイバ母材の上部に形成された中空の首部を、下部接続部材に設けられた首部用開口部に気密状態を保ちつつ通し、
前記シード棒を、上部接続部材に設けられたシード棒用開口部に気密状態を保ちつつ通し、
前記首部を、前記上部接続部材の前記シード棒用開口部の反対側に設けられた母材用開口部に通し、
前記上部接続部材に、前記シード棒と前記首部を接続し、
前記上部接続部材の下面と前記下部接続部材の上面とを気密に接続し、
前記シード棒内を加圧しながら線引きすることにより、空孔のある光ファイバを製造する光ファイバの製造方法。
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