JP6581877B2 - マルチコアファイバの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マルチコアファイバの製造方法に関するものである。

光ファイバとして、空間多重伝送用のマルチコアファイバが盛んに検討されている。この種のマルチコアファイバは、大容量伝送やデータセンタなどの高密度配線などに適用が期待されている。例えば、非特許文献１では、コア部の屈折率プロファイルが単峰型であり、かつ互いに異なる屈折率プロファイルを有するコア部を備えた、いわゆる異種コアマルチコアファイバに関する最適化設計が報告されている。また、非特許文献２や３では、コア部の屈折率プロファイルがトレンチ型であり、かつ各コア部の屈折率プロファイルが同一である同種コアマルチコアファイバに関する最適化設計が報告されている。

単峰型の屈折率プロファイルを有するマルチコアファイバは、製造性の面で優れているが、クロストークと光ファイバ径との間にトレードオフの関係があり、たとえばクロストークを改善しようとすると光ファイバ径が大きくなる。一方、トレンチ型の屈折率プロファイルを有するマルチコアファイバや異種コアのマルチコアファイバでは、トレードオフの関係が緩和され、これらの特性を同時に改善できる可能性がある。また、トレンチ型のマルチコアファイバでは、曲げ損失特性も改善できるため、最近ではその両者を組み合わせたトレンチ型異種コアマルチコアファイバなども報告されている。

K. Imamura, K. Mukasa, T. Yagi: "Effective Space Division Multiplexing by Multi-Core Fibers," Proc. 36th European Conf. on Opt. Commun., No. P1.09 (2010) T. Hayashi, T. Taru, O. Shimakawa, T. Sasaki, E. Sasaoka:"Low-Crosstalk and Low-Loss Multi-Core Fiber Utilizing Fiber Bend," The Optical Fiber Communion Conference and Exposition, No.OWJ3 (2011) K. Takenaga, Y. Arakawa, S. Tanigawa, N. Guan, S. Matsuo, K. Saitoh and M. Koshiba: "Reduction of Crosstalk by Trench-Assisted Multi-Core Fiber," The Optical Fiber Communion Conference and Exposition, No.OWJ4 (2011)

しかしながら、本発明者らの鋭意検討によれば、トレンチ型コアマルチコアファイバは製造性が低く、かつ所望の屈折率プロファイルを実現できない場合があるという問題があることを見出した。なお、本発明者らは、このような問題は、トレンチ型コアマルチコアファイバの製造に限らず、粘度が低い領域があるマルチコアファイバを製造する場合にも発生することを見出した。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高い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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、複数のコア部を有するマルチコアファイバの製造方法であって、前記複数のコア部のうち少なくともの一つのコア部の中心コア領域を形成するためのコア母材と、前記コア母材を収容できる内径を有する第１の管状部材と、前記管状部材を収容できる内径の孔を有し、クラッド部の少なくとも一部を形成するためのクラッド部形成部材と、を準備する部材準備工程と、前記コア母材を前記第１の管状部材に収容し、かつ前記管状部材を前記クラッド部形成部材の孔に収容し、光ファイバ母材を組み立てる光ファイバ母材組立工程と、前記組み立てた光ファイバ母材からマルチコアファイバを線引きする線引工程と、を含み、前記第１の管状部材は、前記組み立てた光ファイバ母材内において隣接する領域の粘度よりも低い粘度を有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、前記第１の管状部材を収容できる内径を有し、かつ前記クラッド部形成部材に収容できる外径を有する第２の管状部材を準備し、前記組立工程において、前記第１の管状部材を前記第２の管状部材に収容し、前記第２の管状部材を前記クラッド部形成部材の孔に収容することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、フッ素が添加された石英ガラス管である前記第１の管状部材を準備することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、内周側および外周側から気相によりフッ素を添加して形成した石英ガラス管である前記第１の管状部材を準備することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、前記コア母材として、中心コア部と、前記中心コア部の外周に形成されており、前記中心コア部の最大屈折率よりも低くかつ前記第１の管状部材の屈折率よりも高い屈折率を有する内周コア層を備えるコア母材を準備することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、互いに異なる屈折率を有する複数の前記第１の管状部材を準備することを特徴とする。

本発明の一態様に係るマルチコアファイバの製造方法は、前記準備工程において、一部の前記第１の管状部材として互いに異なる屈折率を有する２つの管状部材である内側管状部材と内側管状部材を収容可能な外側管状部材とを備える第１の管状部材を準備し、前記組立工程において、前記コア母材を前記内側管状部材に収容し、前記内側管状部材を前記外側管状部材に収容し、前記外側管状部材をクラッド部形成部材の孔に収容することを特徴とする。

本発明によれば、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現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マルチコアファイバの模式的な断面およびコア部の屈折率プロファイルを示す図である。 図２は、実施の形態１に係る製造方法のフロー図である。 図３は、実施の形態１に係る製造方法の説明図である。 図４は、実施の形態１に係る製造方法の説明図である。 図５は、屈折率プロファイルの説明図である。 図６は、実施の形態２に係る製造方法の説明図である。 図７は、実施の形態２に係る製造方法の説明図である。 図８は、実施の形態３に係る製造方法の説明図である。 図９は、実施の形態３に係る製造方法の説明図である。 図１０は、実施の形態３に係る製造方法により製造したマルチコアファイバの模式的な断面図である。 図１１は、実施の形態４に係る製造方法の説明およびこれにより製造したマルチコアファイバの模式的な断面を示す図である。 図１２は、実施の形態５に係る製造方法の説明およびこれにより製造したマルチコアファイバの模式的な断面を示す図である。 図１３は、実施の形態６に係る製造方法の説明図である。 図１４は、実施の形態７に係る製造方法の説明図である。 図１５は、実施の形態８に係る製造方法の説明図である。

以下に、図面を参照して本発明に係るマルチコアファイバの製造方法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、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

トレンチ型プロファイルを有するマルチコアファイバは、中心コア部と、中心コア部の外周に形成されており、中心コア部の最大屈折率よりも低い屈折率を有する内周コア層と、内周コア層の外周に形成されており、内周コア層よりも屈折率が低い外周コア層を備えるコア部を有する。通常、中心コア部はゲルマニアなどの屈折率を高めるドーパントが添加された石英系ガラスからなり、内周コア層は屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラスからなり、外周コア層はフッ素などの屈折率を低めるドーパントが添加された石英系ガラスからなる。なお、コア部の外周には純石英ガラスからなり、中心コア部の最大屈折率よりも低く外周コア層よりも高い屈折率を有するクラッド部が形成されている。

また、マルチコアファイバを製造する場合には、スタックアンドドロー法と穿孔法とがよく用いられる。スタックアンドドロー法は、コア部を形成するためのコア母材と、クラッド部の一部を形成するためのガラス棒を、クラッド部の一部を形成するためのガラス管(ジャケット管)内に束ねることで複雑な構造を有する光ファイバ母材を形成し、その光ファイバ母材を線引きすることでマルチコアファイバを得る製造方法である。また、穿孔法は、クラッド部を形成するためのクラッド母材に孔を穿設し、そこにコア母材を挿入して光ファイバ母材を形成し、その光ファイバ母材を線引きすることでマルチコアファイバを得る製造方法である。

ここで、従来技術では、内周コア層の外周にＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法やＯＶＤ法（Outside Vapor phase Deposition）やＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法などを用いて多孔質ガラス層を形成し、これをガラス化することで外周コア層を形成していた。以下、説明を簡易にするためにこの多孔質ガラス層も外周コア層と記載する場合がある。しかし、この場合、外周コア層はフッ素が添加されるため粘度が低くなるので、内周コア層と外周コア層とでは粘度が異なる。その結果、以下の問題が発生する場合がある。（１）外周コア層は、隣接する層とは粘度が異なるため、母材加工時や線引時に発生する歪み等で光ファイバ母材やマルチコアファイバが割れてしまう。（２）外周コア層を形成する際には、外周コア層となる多孔質ガラス層をＯＶＤ法等により堆積させてからその後のガラス化工程などでフッ素を気相で導入する場合は、フッ素を導入するのが外周面または内周面からだけになるので、フッ素を径方向で均一にドープできない、あるいは均一にドープするためには多孔質ガラス層の密度制御が必要であったり、時間をかけてフッ素の導入とをしなくてはならない。そのため、所望の屈折率プロファイルを得るのが困難である。（３）異種コアマルチコアファイバを作製する場合は、異種コアの種類の数だけ製造の条件だしを行わなければならない。特に光ファイバ母材が大型化してきた際には、（１）や（２）の問題はより大きな問題となる。

これに対して、以下で説明する本発明の実施の形態では、コア母材の他に別途外周コア層を形成するための外周コア層形成管を準備し、コア母材を外周コア層形成管に収容することで光ファイバ母材を組み立てるので、上記課題を解決できることとなる。

(実施の形態１)
図１は、本発明の実施の形態１に係る製造方法により製造するマルチコアファイバの模式的な断面（図１（ａ）)およびコア部の屈折率プロファイル（図１（ｂ））を示す図である。マルチコアファイバ１０は、石英系ガラスからなり、複数(本実施の形態１では７つ)のコア部１と、複数のコア部１の外周に形成されているクラッド部２とを備えている。７つのコア部１は、マルチコアファイバ１０の長手方向に垂直な断面において、正六角形の各頂点および中心に位置するように配置されている。また、マルチコアファイバ１０は、各コア部１の屈折率プロファイルが同一である同種コアマルチコアファイバである。

また、コア部１は、中心コア部１ａａと、中心コア部１ａａの外周に形成されている内周コア層１ａｂとからなる中心コア領域１ａと、中心コア領域１ａの外周に形成されている外周コア層１ｂとを有している。図１（ｂ）の屈折率プロファイルＰ１が示すように、外周コア層１ｂは中心コア領域１ａの最大屈折率よりも低い屈折率を有する。また、内周コア層１ａｂは中心コア部１ａａの最大屈折率よりも低くかつ外周コア層１ｂの屈折率よりも高い屈折率を有する。クラッド部２はコア部１の最大屈折率よりも低い屈折率を有する。また、内周コア層１ａｂとクラッド部２の屈折率は略等しい。このように、コア部はトレンチ型の屈折率プロファイルＰ１を有する。外周コア層１ｂはトレンチ層とも呼ばれる。中心コア部１ａａの直径はａであり、内周コア層１ａｂの外径はｂであり、外周コア層１ｂの外径はｃである。また、Δ１はクラッド部２に対する中心コア部１ａａの最大屈折率の部分の比屈折率差であり、Δ３はクラッド部２に対する外周コア層１ｂの最小比屈折率差である。

中心コア部１ａａは屈折率を高めるドーパントであるゲルマニアが添加された石英系ガラスからなり、内周コア層１ａｂおよびクラッド部２は屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラスからなり、外周コア層１ｂは屈折率を低めるドーパントであるフッ素が添加された石英系ガラスからなる。なお、フッ素は石英ガラスの粘度を低下させる作用を有するため、外周コア層１ｂは外周コア層１ｂに隣接する領域（内周コア層１ａｂおよびクラッド部２）の粘度よりも低い粘度を有する。

つぎに、本実施の形態１に係るマルチコア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に係る製造方法のフロー図である。本実施の形態１に係るマルチコアファイバの製造方法は、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含む。

まず、ステップＳ１０１において、部材準備工程を行う。図３は、部材準備工程の説明図である。部材準備工程では、図３（ａ）に示すように、中心コア領域１ａを形成するための円柱形状のコア母材１０１と、コア母材１０１を収容できる内径を有する、外周コア層１ｂを形成するための外周コア層形成管１０２（第１の管状部材）と、外周コア層形成管１０２を収容できる内径の孔(内部)を有する、クラッド部２の少なくとも一部を形成するための管状のクラッド部形成部材１０３と、外周コア層形成管１０２を収容できる内径を有し、かつクラッド部形成部材１０３に収容できる外径を有し、クラッド部の少なくとも他の一部を形成するためのクラッド部形成管１０４（第２の管状部材）と、クラッド部２のさらに他の一部を形成するとともに隙間を埋めるためのガラスロッド１０５と、を準備する。クラッド部形成部材１０３はいわゆるジャケット管とも呼ばれる部材である。

外周コア層形成管１０２については、内周側および外周側から気相によりフッ素を添加して形成した石英ガラス管を準備する。コア母材１０１、外周コア層形成管１０２、クラッド部形成管１０４はそれぞれ７つ準備し、クラッド部形成部材１０３は１つ準備し、ガラスロッド１０５は外径が異なるものを複数準備する。なお、準備する各部材は、形成すべき対象と同じ材料からなる。たとえば、クラッド部２の一部を形成するためのクラッド部形成管１０４は純石英ガラスからなる。

また、図３（ｂ）に示すように、コア母材１０１は、中心コア部１ａａを形成するための中心コア部１０１ａと、内周コア層１ａｂを形成するためのコア層１０１ｂとを備えている。コア母材１０１の屈折率プロファイルＰ１ａはコア部１の中心コア領域１ａの屈折率プロファイルＰ１と同じに設定されており、単峰型である。

つづいて、ステップＳ１０２において、光ファイバ母材組立工程を行う。図４は、光ファイバ母材組立工程の説明図である。光ファイバ母材組立工程では、コア母材１０１を外周コア層形成管１０２に収容し、外周コア層形成管１０２をクラッド部形成管１０４に収容し、収容体を形成する。この収容体を７つ用意して六方最密状に束ね、クラッド部形成部材１０３の孔（内部）に収容する。そして、クラッド部形成部材１０３の孔（内部）の隙間を埋めるように適当な外径、個数のガラスロッド１０５を挿入する。これにより、光ファイバ母材１１０が組み立てられる。すなわち、本光ファイバ母材組立工程では、スタックアンドドロー法のスタック工程により光ファイバ母材１１０を組み立てる。なお、組立の順番は上記に記載の順番に限られない。

つづいて、ステップＳ１０３において、線引工程を行う。線引工程は、スタックアンドドロー法のドロー工程に相当する。線引工程は、従来公知のように、光ファイバ母材１１０を線引炉にセットし、光ファイバ母材１１０の下端を加熱溶融し、光ファイバ母材１１０からマルチコアファイバを引き出すことにより行うことができる。これにより、図１に示すマルチコアファイバ１０を製造することができる。

本実施の形態１に係る製造方法では、外周コア層をコア母材の部分に対して多孔質ガラス層の堆積により形成するのではなく、外周コア層形成管１０２を準備し、コア母材１０１を外周コア層形成管１０２に収容するようにしている。さらに、外周コア層形成管１０２をクラッド部形成管１０４に収容するようにしている。これにより、光ファイバ母材１１０において、外周コア層形成管１０２と光ファイバ母材１１０内で外周コア層形成管１０２に隣接する領域（コア母材１０１、クラッド部形成管１０４）とは密着せず、間隙が形成される。そのため、線引時には粘度の低い外周コア層形成管１０２がその内周側にも外周側にも流動的に動くことができるので、従来のように堆積させるよりも、線引時の熱による形状の歪みが抑制される。その結果、マルチコアファイバ１０の割れが防止または抑制される。また、粘度の低い外周コア層形成管１０２が粘度の高い層に挟まれているので、変形が抑制される。その結果、マルチコアファイバ１０の良品率が向上し、製造性が高くなる。

特に、図１における比屈折率差Δ２が−０．２％以下となるように外周コア層形成管１０２にフッ素が添加されているときに、クラッド部形成管１０４の厚さを、コア母材１０１の外径と外周コア層形成管１０２の厚さとの合計の１．２倍以上とすることで、クラッド部形成管１０４が、光ファイバ母材１１０の構造が崩れるのを抑制する役割を果たし、粘度の低い外周コア層１ｂに起因して線引時に発生するおそれのある構造の歪みをさらに緩和できる。なお、クラッド部形成管１０４の厚さは比屈折率差Δ２を小さくするときほど大きくすることが好ましい。実現可能なフッ素のドープ量を勘案すると、比屈折率差Δ２の下限は−０．７％程度である。

また、外周コア層形成管１０２は別途準備するので、その製造時に、管の外周側及び内周側の両方からフッ素を導入できる。そのため、従来のようにたとえば外周側だけからフッ素を導入する場合には、図５に破線で示すように、外周コア層１ｂにおいて外周側ではフッ素添加量が多いために屈折率が低いが、内周側に向かって添加量が少なくなるので屈折率が徐々に高くなる屈折率プロファイルとなる場合がある。これに対して、本実施の形態１によれば、外周コア層１ｂにおけるフッ素添加量および屈折率が径方向で均一となり、所望の屈折率プロファイルを容易に実現できる。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。

(実施の形態２)
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態１と同様に、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含むが、穿孔法を用いている点が異なる。

図６は、実施の形態２における部材準備工程の説明図である。部材準備工程では、コア母材１０１と、外周コア層形成管１０２と、クラッド部形成部材１０３Ａと、を準備する。クラッド部形成部材１０３Ａは、純石英ガラスからなる円柱状の部材に、長手方向にそって外周コア層形成管１０２を収容できる内径を有する円形の７つの孔１０３Ａａを形成したものである。なお、７つの孔１０３Ａａはクラッド部形成部材１０３Ａの長手方向に垂直な断面において、正六角形の各頂点および中心に位置するように配置されている。このような孔１０３Ａａは穿孔法により形成することができる。

図７は、光ファイバ母材組立工程の説明図である。光ファイバ母材組立工程では、コア母材１０１を外周コア層形成管１０２に収容し、収容体を形成する。この収容体を７つ用意して、それぞれを、クラッド部形成部材１０３Ａの各孔１０３Ａａに収容する。これにより、光ファイバ母材１１０Ａが組み立てられる。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ａに対して線引工程を行うことにより、図１に示すマルチコアファイバ１０を製造することができる。

本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。

(実施の形態３)
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態１と同様に、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含み、スタックアンドドロー法を用いるが、クラッド部形成管１０４を用いない点が異なる。

図８は、実施の形態３における部材準備工程の説明図である。部材準備工程では、コア母材１０１と、外周コア層形成管１０２Ｂと、クラッド部形成部材１０３と、ガラスロッド１０５と、を準備する。ここで、外周コア層形成管１０２Ｂとして、たとえば内径が外周コア層形成管１０２と同じで外径がクラッド部形成管１０４と同じものを準備する。

図９は、光ファイバ母材組立工程の説明図である。光ファイバ母材組立工程では、コア母材１０１を外周コア層形成管１０２Ｂに収容し、収容体を形成する。この収容体を７つ用意して六方最密状に束ね、クラッド部形成部材１０３の孔（内部）に収容する。そして、クラッド部形成部材１０３の孔（内部）の隙間を埋めるように適当な外径、個数のガラスロッド１０５を挿入する。これにより、光ファイバ母材１１０Ｂが組み立てられる。このように、光ファイバ母材１１０Ｂでは、７つの外周コア層形成管１０２Ｂが互いに隣接するように配置される。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ｂに対して線引工程を行うことにより、図１０に示す構造のマルチコアファイバ１０Ｂを製造することができる。

マルチコアファイバ１０Ｂは、石英系ガラスからなり、複数(７つ)のコア部１Ｂと、複数のコア部１Ｂの外周に形成されているクラッド部２とを備えている。７つのコア部１Ｂは、マルチコアファイバ１０Ｂの長手方向に垂直な断面において、正六角形の各頂点および中心に位置するように配置されている。また、マルチコアファイバ１０Ｂは、各コア部１Ｂの屈折率プロファイルが同一である同種コアマルチコアファイバである。

また、コア部１Ｂは、中心コア部１ａａと、中心コア部１ａａの外周に形成されている内周コア層１ａｂとからなる中心コア領域１ａと、中心コア領域１ａの外周に形成されている外周コア層１Ｂｂとを有している。図１、１０を比較してわかるように、マルチコアファイバ１０Ｂは、７つの外周コア層１Ｂｂが互いに隣接している点で、マルチコアファイバ１０とは異なる。

本実施の形態３によれば、実施の形態１、２と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。

(実施の形態４)
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態４に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態２と同様に、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含み、穿孔法を用いるが、屈折率が互いに異なる外周クラッド層形成管を用いて異種コアマルチコアファイバを製造する点が異なる。

図１１は、本実施の形態４に係る製造方法の説明（図１１（ａ））およびこれにより製造したマルチコアファイバの模式的な断面（図１１（ｂ））を示す図である。

図１１（ａ）に示すように、部材準備工程では、７つのコア母材１０１と、互いにフッ素の添加量が異なることにより屈折率（および粘度）が異なる３種類の外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ、１０２Ｃｃ（それぞれ２つ、３つ、１つ）と、クラッド部形成部材１０３Ａと、を準備する。そして、コア母材１０１を各外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ、１０２Ｃｃに収容し、収容体を形成する。この収容体のそれぞれを、クラッド部形成部材１０３Ａの各孔１０３Ａａに収容する。このとき、外周コア層形成管１０２Ｃｃを用いた収容体をクラッド部形成部材１０３Ａの中心の孔１０３Ａａに収容し、外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂを用いた収容体は、外周の各孔１０３Ａａに交互に収容する。これにより、光ファイバ母材１１０Ｃが組み立てられる。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ｃに対して線引工程を行うことにより、図１０（ｂ）に示す構造のマルチコアファイバ１０Ｃを製造することができる。

マルチコアファイバ１０Ｃは、石英系ガラスからなり、複数のコア部１Ｃａ、１Ｃｂ、１Ｃｃと、その外周に形成されているクラッド部２とを備えている。コア部１Ｃａ、１Ｃｂ、１Ｃｃは、マルチコアファイバ１０Ｃの長手方向に垂直な断面において、正六角形の各頂点および中心に位置するように配置されており、特に、コア部１Ｃｃが中心、コア部１Ｃａ、１Ｃｂが交互に正六角形の各頂点に配置されている。ここで、コア部１Ｃａ、１Ｃｂ、１Ｃｃはいずれもトレンチ型の屈折率プロファイルを有するが、上述したようにそれぞれ屈折率が互いに異なる外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ、１０２Ｃｃを用いているため、比屈折率差Δ２の値が異なる。このように、マルチコアファイバ１０Ｃは、コア部１Ｃａ、コア部１Ｃｂ、コア部１Ｃｃの屈折率プロファイルが互いに異なる異種コアマルチコアファイバである。

本実施の形態４によれば、実施の形態１〜３と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。
さらに、本実施の形態４では、コア母材１０１としては１種類のコア母材を準備しておき、屈折率が互いに異なる外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ、１０２Ｃｃを準備するだけで、容易に異種コアマルチコアファイバを製造できる。なお上述したように、従来この種の異種コアマルチコアファイバを製造する場合には、異種の外周コア層を形成するために、製造の条件だしを異種コアの種類の数だけ行わなければならなかったが、本実施の形態４によれば、従来と比較してきわめて容易に異種コアマルチコアファイバを製造できる。

(実施の形態５)
つぎに、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態２と同様に、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含み、穿孔法を用いるが、中心に位置するコア部だけが単峰型屈折率プロファイルを有する異種コアマルチコアファイバを製造する点が異なる。

図１２は、本実施の形態５に係る製造方法の説明（図１２（ａ））およびこれにより製造したマルチコアファイバの模式的な断面（図１２（ｂ））を示す図である。

図１２（ａ）に示すように、部材準備工程では、７つのコア母材１０１と、６つの外周コア層形成管１０２と、クラッド部形成部材１０３Ｄと、を準備する。クラッド部形成部材１０３Ｄは、純石英ガラスからなる円柱状の部材に、長手方向にそって外周コア層形成管１０２を収容できる内径を有する円形の６つの孔１０３Ｄａと、コア母材１０１を収容できる内径を有する円形の１つの孔１０３Ｄｂを形成したものである。孔１０３Ｄａ、Ｄｂは、クラッド部形成部材１０３Ｄの長手方向に垂直な断面において、孔１０３Ｄａが正六角形の各頂点、孔１０３Ｄｂが正六角形の中心に位置するように配置されている。そして、６つのコア母材１０１を外周コア層形成管１０２に収容し、収容体を形成する。この収容体のそれぞれを、クラッド部形成部材１０３Ｄの各孔１０３Ｄａに収容する。また、残りのコア母材１０１は外周コア層形成管１０２に収容することなく孔１０３Ｄｂに収容する。これにより、コア母材１０１の外周を囲むようにコア母材１０１および外周コア層形成管１０２が配置され、光ファイバ母材１１０Ｄが組み立てられる。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ｄに対して線引工程を行うことにより、図１２（ｂ）に示す構造のマルチコアファイバ１０Ｄを製造することができる。

マルチコアファイバ１０Ｄは、石英系ガラスからなり、複数のコア部１Ｄａ、１Ｄｂと、その外周に形成されているクラッド部２とを備えている。コア部１Ｄａ、Ｄｂは、マルチコアファイバ１０Ｄの長手方向に垂直な断面において、正六角形の各頂点および中心に位置するように配置されており、特に、コア部１Ｄｂが中心、コア部１Ｄａが正六角形の各頂点に配置されている。ここで、コア部１Ｄａはいずれもトレンチ型の屈折率プロファイルを有するが、中心のコア部１Ｄｂは単峰型の屈折率プロファイルを有している（図３（ｂ）参照）。このように、マルチコアファイバ１０Ｄは、コア部１Ｄａ、コア部１Ｄｂの屈折率プロファイルが互いに異なる異種コアマルチコアファイバである。

本実施の形態５によれば、実施の形態１〜４と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。さらに、本実施の形態５では、コア母材１０１としては１種類のコア母材を準備しておくことで、容易に１つのコア部だけが単峰型屈折率プロファイルを有する異種コアマルチコアファイバを製造できる。なお、本実施の形態５では、中心に単峰型の屈折率プロファイルを有するコア部が配置されているが、単峰型の屈折率プロファイルを有するコア部の配置位置は特に限定されない。

また、図１３に実施の形態６として示すように、図１２（ｂ）に示すマルチコアファイバ１０Ｄは、純石英ガラスからなる円柱状の部材の中心に単峰型の屈折率プロファイルを有するコア部１０３Ｅｂが形成され、かつその外周を囲むように長手方向にそって外周コア層形成管１０２を収容できる内径を有する円形の６つの孔１０３Ｅａとが形成されたクラッド部形成部材１０３Ｅを準備し、この各孔１０３Ｅａにコア母材１０１と外周コア層形成管１０２とからなる収容体を収容し、光ファイバ母材１１０Ｅを組立て、これを線引きすることによっても製造することができる。

(実施の形態７)
つぎに、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態７に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態２と同様に、部材準備工程と、光ファイバ母材組立工程と、線引工程とを含み、穿孔法を用いるが、外周コア層の屈折率が他のコア部とは異なるコア部を含むようにして、マーカとして用いる点が異なる。

図１４は、本実施の形態７に係る製造方法の説明図である。図１４に示すように、部材準備工程では、７つのコア母材１０１と、互いにフッ素の添加量が異なることにより屈折率（および粘度）が異なる２種類の外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ（それぞれ１つ、６つ）と、クラッド部形成部材１０３Ａと、を準備する。そして、コア母材１０１を各外周コア層形成管１０２Ｃａ、１０２Ｃｂに収容し、収容体を形成する。この収容体のそれぞれを、クラッド部形成部材１０３Ａの各孔１０３Ａａに収容する。このとき、外周コア層形成管１０２Ｃａを用いた収容体をクラッド部形成部材１０３Ａの外周の孔１０３Ａａの一つに収容する。これにより、光ファイバ母材１１０Ｆが組み立てられる。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ｆに対して線引工程を行うことにより、マルチコアファイバを製造することができる。

製造されたマルチコアファイバは、図１に示すマルチコアファイバ１０と同様の構成を有するが、外周コア層形成管１０２Ｃａを用いて形成したコア部については、たとえばマルチコアファイバの断面を顕微鏡等で観測したときに、屈折率の差異により、外周コア層形成管１０２Ｃｂを用いて形成した他のコア部とは異なる見え方をする。その結果、外周コア層形成管１０２Ｃａを用いて形成したコア部は、マルチコアファイバにおいてコア部の位置関係を特定するマーカの機能を有するものとなる。

本実施の形態７によれば、実施の形態１〜６と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。さらに、本実施の形態７では、特定の外周コア層をマーカとして利用できるので、マーカを形成するための別の部材を使用しなくてよいので、使用部材点数を減らすことができ、製造性のさらなる向上と低コスト化が可能になる。

(実施の形態８)
つぎに、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態８に係るマルチコアファイバの製造方法は、実施の形態７と同様に、外周コア層の屈折率が他のコア部とは異なるコア部を含むようにして、マーカとして用いるが、屈折率が互いに異なる２層構造からなるコア部を含むように、外周コア層形成管が２重の管で構成されている点が異なる。

図１５は、本実施の形態８に係る製造方法の説明図である。図１５に示すように、部材準備工程では、７つのコア母材１０１と、外周コア層形成管１０２Ｃｂ（６つ）と、コア母材１０１を収容できる内径を有する第１外周コア層形成管１０２Ｆａ（内側管状部材）と、第１外周コア層形成管１０２Ｆａを収容できる内径を有し、第１外周コア層形成管１０２Ｆａとは異なる屈折率を有する第２外周コア層形成管１０２Ｆｂ（外側管状部材）と、クラッド部形成部材１０３Ａと、を準備する。すなわち、本実施の形態８では、一部の第１の管状部材（第１外周コア層形成管）として、互いに異なる屈折率を有する２つの管状部材である第１外周コア層形成管１０２Ｆａと第２外周コア層形成管１０２Ｆｂとを備える第１外周コア層形成管を準備する。そして、コア母材１０１を各外周コア層形成管１０２Ｃｂ、第１外周コア層形成管１０２Ｆａに収容し、さらに第１外周コア層形成管１０２Ｆａは第２外周コア層形成管１０２Ｆｂに収容し、収容体を形成する。なお、このとき第２外周コア層形成管１０２Ｆｂの外径を外周コア層形成管１０２Ｃｂの外径と同じとすると、製造が容易である。この収容体のそれぞれを、クラッド部形成部材１０３Ａの各孔１０３Ａａに収容する。このとき、第１外周コア層形成管１０２Ｆａ、第２外周コア層形成管１０２Ｆｂを用いた収容体をクラッド部形成部材１０３Ａの外周の孔１０３Ａａの一つに収容する。これにより、光ファイバ母材１１０Ｆが組み立てられる。その後、実施の形態１と同様に光ファイバ母材１１０Ｆに対して線引工程を行うことにより、マルチコアファイバを製造することができる。

製造されたマルチコアファイバは、図１に示すマルチコアファイバと同様の構成を有するが、第１外周コア層形成管１０２Ｆａ、第２外周コア層形成管１０２Ｆｂを用いて形成したコア部については、たとえばマルチコアファイバの断面を顕微鏡等で観測したときに、屈折率の差異により外周コア層形成管１０２Ｃｂを用いて形成した他のコア部とは異なる見え方をする。その結果、第１外周コア層形成管１０２Ｆａ、第２外周コア層形成管１０２Ｆｂを用いて形成したコア部は、マルチコアファイバにおいてコア部の位置関係を特定するマーカの機能を有するものとなる。
なお、このとき第１外周コア層形成管１０２Ｆａの屈折率を他の外周コア層形成管１０２Ｃｂと同じにすることで、他のコア部により近い特性を有するコア部とすることができる。

本実施の形態８によれば、実施の形態１〜７と同様に、所望の屈折率プロファイルを容易に実現でき、かつ製造性が高いマルチコアファイバの製造方法を実現できる。さらに、本実施の形態８では、特定の外周コア層をマーカとして利用できるので、マーカを形成するための別の部材を使用しなくてよいので、使用部材点数を減らすことができ、製造性のさらなる向上と低コスト化が可能になる。さらに、第１外周コア層形成管１０２Ｆａ、第２外周コア層形成管１０２Ｆｂを用いているので、これらの厚さや屈折率の関係の調整により、外周コア層形成管１０２Ｃｂを用いた場合と同様の特性を有するコア部とすることもできる。

なお、上記実施の形態では、コア部の数はいずれも７つであるが、コア部の数は特に限定されず、たとえば４や１９でもよい。
また、ステップＳ１０２の光ファイバ母材組立工程の後であって、ステップＳ１０３の線引き工程の前に、組み立てられた光ファイバ母材加熱して一体化する一体化工程を設けてもよい。

また、上記実施の形態では、外周コア層形成管をトレンチ型屈折率プロファイルのコア部におけるトレンチ層を形成するために使用しているが、本発明の適用範囲はトレンチ型屈折率プロファイルに限られない。たとえば、外周コア層形成管をＷ型屈折率プロファイルのコア部におけるフッ素をドープしたディプレスト層や、セグメント型屈折率プロファイルのコア部におけるゲルマニアをドープしたセグメント層を形成するために利用できる。ディプレスト層やセグメント層は、これに隣接する領域よりも粘度が低い場合があるので、これらの層に本発明の外周コア層形成管を適用することで、線引時の熱による形状の歪みの抑制効果が得られる。また、外周コア層形成管に添加されるドーパントは、フッ素やゲルマニアに限らず、石英ガラスの粘性を低下させるものであればよく、たとえばアルカリ金属でもよい。また、上記実施の形態に係るマルチコアファイバでは、外周コア層形成管を用いて形成したコア部が複数あるが、少なくとも一つそのようなコア部があればよい。さらには、第１の管状部材はコア部を形成するコア層を形成する場合だけでなく、マルチコアファイバ内において隣接する領域の粘度よりも低い粘度を有する領域を形成する場合にも使用できる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１、１Ｂ、１Ｃａ、１Ｃｂ、１Ｃｃ、１Ｄａ、１Ｄｂ コア部
１ｂ、１Ｂｂ 外周コア層
１ａ 中心コア領域
１ａａ、１０１ａ 中心コア部
１ａｂ 内周コア層
２ クラッド部
１０、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ マルチコアファイバ
１０１ コア母材
１０１ｂ コア層
１０２、１０２Ｂ、１０２Ｃａ、１０２Ｃｂ、１０２Ｃｃ 外周コア層形成管
１０２Ｆａ 第１外周コア層形成管
１０２Ｆｂ 第２外周コア層形成管
１０３、１０３Ａ、１０３Ｄ、１０３Ｅ クラッド部形成部材
１０３Ａａ、１０３Ｄａ、１０３Ｄｂ、１０３Ｅａ 孔
１０３Ｅｂ コア部
１０４ クラッド部形成管
１０５ ガラスロッド
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ、１１０Ｆ 光ファイバ母材

Claims (6)

1. 複数のコア部を有するマルチコアファイバの製造方法であって、
   前記複数のコア部のうち少なくともの一つのコア部の中心コア領域を形成するための、中心コア部と前記中心コア部の外周に形成されている内周コア層との２層構造を備えるコア母材と、前記コア母材を収容できる内径を有する第１の管状部材と、前記管状部材を収容できる内径の孔を有し、クラッド部の少なくとも一部を形成するためのクラッド部形成部材と、前記第１の管状部材を収容できる内径を有し、かつ前記クラッド部形成部材に収容できる外径を有する第２の管状部材と、を準備する部材準備工程と、
   前記コア母材を前記第１の管状部材に収容し、前記第１の管状部材を前記第２の管状部材に収容し、前記第２の管状部材を前記クラッド部形成部材の孔に収容し、光ファイバ母材を組み立てる光ファイバ母材組立工程と、
   前記組み立てた光ファイバ母材からマルチコアファイバを線引きする線引工程と、
   を含み、
   前記第１の管状部材は、前記組み立てた光ファイバ母材内において隣接する領域の粘度よりも低い粘度を有することを特徴とするマルチコアファイバの製造方法。
2. 前記準備工程において、フッ素が添加された石英ガラス管である前記第１の管状部材を準備することを特徴とする請求項１に記載のマルチコアファイバの製造方法。
3. 前記準備工程において、内周側および外周側から気相によりフッ素を添加して形成した石英ガラス管である前記第１の管状部材を準備することを特徴とする請求項２に記載のマルチコアファイバの製造方法。
4. 前記準備工程において、前記コア母材として、前記中心コア部と、前記中心コア部の最大屈折率よりも低くかつ前記第１の管状部材の屈折率よりも高い屈折率を有する前記内周コア層とを備えるコア母材を準備することを特徴とする請求項２または３に記載のマルチコアファイバの製造方法。
5. 前記準備工程において、互いに異なる屈折率を有する複数の前記第１の管状部材を準備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マルチコアファイバの製造方法。
6. 前記準備工程において、一部の前記第１の管状部材として互いに異なる屈折率を有する２つの管状部材である内側管状部材と前記内側管状部材を収容可能な外側管状部材とを備える第１の管状部材を準備し、
   前記組立工程において、前記コア母材を前記内側管状部材に収容し、前記内側管状部材を前記外側管状部材に収容し、前記外側管状部材を前記クラッド部形成部材の孔に収容することを特徴とする請求項５に記載のマルチコアファイバの製造方法。

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