JP6690348B2 - マルチコア光ファイバ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、共通クラッド内に複数のコアが設けられたマルチコア光ファイバ（以下、「ＭＣＦ」と記す）を製造するためのＭＣＦ製造方法に関するものである。

特許文献１には、共通クラッド管と複数のコアロッドをコラプスすることでＭＣＦ用の光ファイバ母材を製造した後に該光ファイバ母材の線引きを行うか、または、ロッドイン線引き（複数のコアロッドと共通クラッド管を加熱により一体化しながら行われる線引き）を行うＭＣＦ製造方法が開示されている。なお、共通クラッド管の軟化点はコアロッドよりも低くなっている。

特開昭６１−２０１６３３号公報

発明者らは、従来のＭＣＦ製造方法について検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、従来のＭＣＦ製造方法に利用される複数のコアロッドそれぞれはシリカガラスからなるため、該複数のコアロッドそれぞれが、高い比屈折率差Δｎを有するコア領域（線引き後のファイバにおけるコアとなる領域）と、その外周面に設けられたクラッド層で構成された場合、該クラッド層により多くの不純物（屈折率調整剤）を添加する必要があった。特に、共通クラッド管と該共通クラッド管に設けられた複数の孔にそれぞれ挿入された複数のコアロッドを加熱により一体化する際（母材製造工程）、軟化点の関係で、共通クラッド管の各孔に挿入されたコアロッドの形状が歪み易くなる。上記特許文献１では、各コアロッドの変形、すなわち各コアロッドに含まれるコア領域の変形を抑制するため、共通クラッド管の軟化点を各コアロッドより低くしているが、この場合、各コアロッドがコア領域のみの構成に制限されるという課題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ＭＣＦ用の光ファイバ母材の一部を構成するコアロッドの変形、すなわち該コアロッドに含まれるコア領域の変形を効果的に抑制するための構造を備えたＭＣＦの製造方法を提供することを目的としている。

本実施形態に係るＭＣＦ製造方法は、それぞれが所定軸に沿って延びた複数のコアと、複数のコアそれぞれを覆う共通クラッドと、を備えたＭＣＦマルチコア光ファイバを製造する方法であって、共通クラッド管製造工程と、挿入工程と、母材製造工程と、線引き工程と、を備える。共通クラッド管製造工程では、所定軸に相当する中心軸に沿って延びた、共通クラッドの少なくとも一部となるべきガラスロッドに、該中心軸に沿って複数の孔を形成することにより、共通クラッド管が製造される。挿入工程では、共通クラッド管における複数の孔に、複数のコアロッドがそれぞれ挿入される。複数のコアロッドそれぞれは、その長手方向に沿って延びたコア領域と、該コア領域の外周面を取り囲むクラッド層と、該コア領域の外周面を取り囲むようにクラッド層内に設けられた高粘性層と、を有する。なお、高粘性層は、それぞれが複数の孔それぞれの内壁を含む共通クラッド管における孔周辺領域の粘性よりも高い粘性を有する。母材製造工程では、当該ＭＣＦ用の光ファイバ母材を製造するため、共通クラッド管と複数の孔それぞれに挿入された複数のコアロッドとが加熱される。これにより、共通クラッド管と複数のコアロッドとが一体化され、光ファイバ母材が得られる。線引き工程では、光ファイバ母材の一端を加熱しながら線引きすることにより、当該ＭＣＦが得られる。

本実施形態によれば、ＭＣＦ用の光ファイバ母材の一部を構成するコアロッドには、該コアロッドに含まれるコア領域の外側に高粘性層が設けられており、複数の孔が設けられた共通クラッド管と該複数の孔にそれぞれ挿入された複数のコアロッドとを一体化のために加熱する際に生じる可能性がある、該複数のコアロッドそれぞれにおけるコア領域の変形が効果的に抑制される。

本実施形態に係るＭＣＦの製造方法が適用される線引き装置の構成を示す図である。 本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第１構成例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第２構成例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第３構成例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第４構成例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 比較例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第５構成例として、共通クラッド管、コアロッド、およびコアロッドの屈折率分布の例を示す図である。 図７に示された第５構成例の共通クラッド管の製造方法を説明するための図である。

[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容をそれぞれ個別に列挙して説明する。

（１）本実施形態に係るＭＣＦ製造方法は、それぞれが所定軸に沿って延びた複数のコアと、複数のコアそれぞれを覆う共通クラッドと、を備えたＭＣＦマルチコア光ファイバを製造する方法であって、共通クラッド管に設けられた複数の孔に複数のコアロッドをそれぞれ挿入した状態で、該共通クラッド管と複数のコアロッドを加熱により一体化することでＭＣＦ用の光ファイバ母材を得る。その際、各コアロッドに以下の特殊構造を採用することにより、各コアロッドに含まれるコア領域（線引き後に当該ＭＣＦの各コアとなる領域）の粘性が低くても、加熱によるコア領域の変形が抑制される。具体的に当該ＭＣＦ製造方法は、本実施形態の一態様として、共通クラッド管製造工程と、挿入工程と、母材製造工程と、線引き工程と、を備える。共通クラッド管製造工程では、所定軸に相当する中心軸に沿って延びた、共通クラッドの少なくとも一部となるべきガラスロッドに、該中心軸に沿って複数の孔を形成することにより、共通クラッド管が製造される。挿入工程では、共通クラッド管における複数の孔に、複数のコアロッドがそれぞれ挿入される。複数のコアロッドそれぞれは、その長手方向に沿って延びたコア領域と、該コア領域の外周面を取り囲むクラッド層と、該コア領域の外周面を取り囲むようにクラッド層内に設けられた高粘性層と、を有する。なお、高粘性層は、それぞれが複数の孔それぞれの内壁を含む共通クラッド管における孔周辺領域の粘性よりも高い粘性を有する。また、各コアロッドの変形を効果的に抑制するためには、高粘性層は、該コアロッドの外周面を含む、クラッド層の最外層または最外領域であるのが好ましい。母材製造工程では、当該ＭＣＦ用の光ファイバ母材を製造するため、共通クラッド管と複数の孔それぞれに挿入された複数のコアロッドとが加熱される。これにより、共通クラッド管と複数のコアロッドとが一体化され、光ファイバ母材が得られる。線引き工程では、光ファイバ母材の一端を加熱しながら線引きすることにより、当該ＭＣＦが得られる。

（２）本実施形態の一態様として、線引き工程により得られるマルチコア光ファイバにおいて、複数のコアロッドそれぞれにおける高粘性層に相当する領域の残留応力は、引っ張り応力であるのが好ましい。複数のコアロッドそれぞれにおけるコア領域に相当する領域の残留応力は、圧縮応力であるのが好ましい。共通クラッド管における孔周辺領域それぞれに相当する領域の残留応力は、引っ張り応力であり、かつ、該引っ張り応力の絶対値が高粘性層に相当する領域における引っ張り応力の絶対値以下であるのが好ましい。

（３）本実施形態の一態様として、共通クラッド管および複数のコアロッドを一体化することによりＭＣＦ用の光ファイバ母材を得る母材製造工程と、該光ファイバ母材を線引きする線引き工程とは、同時に実行されるのが好ましい。この場合、線引き工程が母材製造工程を兼ねるため、母材製造のための加熱工程を減らすことが可能になる（製造コストの低減）。

（４）本実施形態の一態様として、中心軸に直交する、共通クラッド管の断面形状は、非円形であってもよい。共通クラッド管の断面形状を非円形とすることで、複数のＭＣＦの向きを揃えて配列することが容易になる。また、上述のように母材製造工程と線引き工程を同時に実行することで（母材製造用の加熱工程の省略）、コアロッドにおける断面形状の変形を抑制する効果も得られる。

（５）本実施形態の一態様として、複数のコアロッドそれぞれにおけるクラッド層は、コア領域から当該クラッド層の外周面に向かって順に配置された、第１クラッド領域、第２クラッド領域、および第３クラッド領域を備えてもよい。第１クラッド領域は、コア領域の外周面を取り囲む領域である。第２クラッド領域は、第１クラッド領域の外周面を取り囲み、該第１クラッド領域の屈折率よりも低い屈折率を有する。第３クラッド領域は、第２クラッド領域の外周面を取り囲み、該第２クラッド領域の屈折率よりも低い屈折率を有する。特に、第３クラッド領域の粘性は、共通クラッド管における孔周辺領域それぞれの粘性以上に設定されている。各コアロッドにこのような構成が適用されることにより、曲げ耐性の強いファイバが得られる。

（６）本実施形態の一態様として、共通クラッド管の内部には、線引き後のＭＣＦにおける複数のコアを識別するためのマーカが設けられてもよい。このように予め共通クラッド管の内部にマーカを埋め込むことで、得られたＭＣＦにおける複数のコアの識別が可能になる。

以上、この[本願発明の実施形態の説明]の欄に列挙された各態様は、残りの全ての態様のそれぞれに対して、または、これら残りの態様の全ての組み合わせに対して適用可能である。

[本願発明の実施形態の詳細]
本願発明に係るＭＣＦ製造方法（マルチコア光ファイバ製造方法）の具体例を、以下に添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、これら例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。また、図面の説明において同一の要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係るＭＣＦ製造方法に用いられる線引き装置の構成を示す図である。図１の線引き装置は、光ファイバ母材を保持するための保持部３５を含む圧力調整装置３０、線引き炉４０を、少なくとも備えている。なお、図１の線引き装置において、共通クラッド管１０に設けられた複数の孔に複数のコアロッドがそれぞれ挿入された状態で（挿入工程後）、該共通クラッド管１０の下端が線引き炉４０にセットされる。このとき、共通クラッド管１０の上端は、圧力調整装置３０の保持部３５により保持されている。圧力調整装置３０は、共通クラッド管１０における複数の孔の内壁と、複数のコアロッド２０の外周面との間の空間を減圧状態（理想的には真空）に維持している。

また、図１の線引き装置では、複数のコアロッド２０がそれぞれ対応する孔に挿入された共通クラッド管１０の下端が、線引き炉４０内において加熱しながら矢印Ｓ１で示された方向に線引きされることにより、ＭＣＦ１００が製造される。この線引き工程では、線引き炉４０内での加熱により、共通クラッド管１０と複数のコアロッド２０とが一体化されながら該共通クラッド管１０の下端が線引きされるため、共通クラッド管１０および複数のコアロッド２０を一体化することによりＭＣＦ用の光ファイバ母材を得る母材製造工程と、該光ファイバ母材を線引きする線引き工程とが同時に実行される。なお、当然のことながら、線引き炉４０には、複数のコアロッド２０がそれぞれ対応する孔に挿入された共通クラッド管１０に替え、母材製造工程を経て得られた光ファイバ母材がセットされてもよい。

共通クラッド管１０（線引き後に得られるＭＣＦ１００の物理クラッドに相当する部分）に設けられた複数の孔に挿入されるコアロッド２０それぞれは、その長手方向に沿って延びたコア領域（線引き後に得られるＭＣＦ１００の各コアとなる部分）と、該コア領域の外周面を取り囲むクラッド層（線引き後に得られるＭＣＦ１００の光学クラッドに相当する部分）と、該コア領域の外周面を取り囲むようにクラッド層内に設けられた高粘性層と、を有する。高粘性層は、それぞれが複数の孔それぞれの内壁を含む共通クラッド管における孔周辺領域の粘性よりも高い粘性を有する。このような特殊構造を有するコアロッド２０が適用されることにより、線引き工程により得られるＭＣＦ１００の各部における残留応力分布には、以下のような特徴がある。すなわち、複数のコアロッド２０それぞれにおける高粘性層に相当する領域の残留応力は、引っ張り応力である。複数のコアロッド２０それぞれにおけるコア領域に相当する領域の残留応力は、圧縮応力である。また、共通クラッド管１０における孔周辺領域それぞれに相当する領域の残留応力は、引っ張り応力であり、かつ、該引っ張り応力の絶対値が高粘性層に相当する領域における引っ張り応力の絶対値以下である。

以下、図２〜図８を参照しながら本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の種々の構成例および比較例について説明する。なお、図２〜図５および図７は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第１〜第５構成例を示し、図６は、比較例を示す。また、図８は、図７に示された第５構成例の共通クラッド管の製造方法を説明するための図である。

（第１構成例）
図１は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第１構成例を示す図であり、図２（ａ）は共通クラッド製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図２（ｂ）はコアロッドの断面図、および図２（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。

第１構成例の共通クラッド管１０Ａの断面（図２（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような円形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ａは、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた７つの孔１５が形成されている。第１構成例のコアロッド２０Ａの断面（図２（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ａは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられたクラッド層２２を備える。このクラッド層２２は、線引き後に得られるＭＣＦ１００の光学クラッドに相当する領域であって、ＯＨ基濃度が低く設定されたガラス領域である。また、図２（ｃ）に示された屈折率分布２５Ａ１は、図２（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ａの各部の屈折率分布である。

この第１構成例のコアロッド２０Ａは、ＯＶＤ（Outside Vaper-phase Deposition）法により製造可能であり、クラッド層２２は純シリカガラスからなる。まり、係るクラッド層２２は、高粘性層として、孔１５の内壁を含む、共通クラッド管１０Ａの周辺領域の粘性よりも高い粘性を有する。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ａおよびコアロッド２０Ａを、図１の線引き装置において母材製造工程（加熱により、共通クラッド管１０Ａとコアロッド２０Ａを一体化する工程）および線引き工程を同時に行うことにより（ロッドイン線引き）、コアの変形が抑制されたＭＣＦ１００が得られる。なお、図１の例では母材製造工程と線引き工程が同時に実行される線引き装置が開示されているが、母材製造工程と線引き工程は別別に実行されてもよい（以下に説明する種々の構成例も同様）。

なお、上記特許文献１に開示された従来のＭＣＦ製造方法も、図２（ａ）および図２（ｂ）と同様の断面構造を有する共通クラッド管およびコアロッドを用いてＭＣＦ用の光ファイバ母材を製造している。ただし、従来のＭＣＦ製造方法に適用されるコアロッドでは、コア領域の外周面上に設けられたクラッド層の粘性が、共通クラッド管の粘性よりも低くなっている。すなわち、図２（ｃ）に示された、コアロッドの屈折率分布２５Ａ２のように、当該コアロッドのクラッド層には、コア領域の比屈折率差を相対的に高く設定するため、屈折率低下剤などの当該クラッド層の粘性を低下させる不純物が添加されている。したがって、共通クラッド管とコアロッドを加熱一体化する際、コアロッド表面が共通クラッド管内面に対して相対的に軟らかいため、従来のＭＣＦ製造方法では、コアロッドに変形が避けられない。

これに対し、上述の第１構成例では、共通クラッド管１０Ａの粘性よりもクラッド層２２の粘性が高ければよい。

（第２構成例）
図３は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第２構成例を示す図であり、図３（ａ）は共通クラッド製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図３（ｂ）はコアロッドの断面図、および図３（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。

第２構成例の共通クラッド管１０Ｂの断面（図３（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような円形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ｂにも、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた７つの孔１５が形成されている。第２構成例のコアロッド２０Ｂの断面（図３（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ｂは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられた第１クラッド領域２２ａと、第１クラッド領域２２ａの外周面上に設けられた第２クラッド領域２２ｂを備える。なお、第１および第２クラッド領域２２ａ、２２ｂによりコア領域２１の外周面を覆うクラッド層（光学クラッド）が構成されている。また、図３（ｃ）に示された屈折率分布２５Ｂは、図３（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ｂの各部の屈折率分布である。なお、第２構成例のコアロッド２０Ｂおよび共通クラッド管１０Ｂのガラス粘性に関して、共通クラッド管１０Ｂの粘性は、第１クラッド領域２２ａの粘性よりも高く、第２クラッド領域２２ｂの粘性よりも低く設定されている。したがって、この第２構成例では、クラッド層の最外領域に位置する第２クラッド領域２２ｂが高粘性層となっている。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ｂおよびコアロッド２０Ｂを、図１の線引き装置において母材製造工程および線引き工程を同時に行うことにより（ロッドイン線引き）、コアの変形が抑制されたＭＣＦ１００が得られる。加熱により共通クラッド管１０Ｂとコアロッド２０Ｂを一体化する際、コアロッド２０Ｂの表面は、共通クラッド管１０Ｂの孔１５の内壁に対して相対的に硬いか同等であるため、コアロッド２０Ｂの変形が効果的に抑止され得る。なお、母材製造工程（加熱による一体化）の際のガラス粘性の大小は、線引き後に得られるＭＣＦ１００内の残留応力を調べることで確認できる。すなわち、相対的に硬い部分（高粘性領域）では残留応力は引っ張り応力となり、軟らかい部分（低粘性領域）では残留応力が圧縮応力となる。

（第３構成例）
図４は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第３構成例を示す図であり、図４（ａ）は共通クラッド製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図４（ｂ）はコアロッドの断面図、および図４（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。なお、この第３構成例の共通クラッド管１０Ｃの断面は矩形形状を有する。

第３構成例の共通クラッド管１０Ｃの断面（図４（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような矩形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ｃには、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた３つの孔１５が形成されている。第３構成例のコアロッド２０Ｃの断面（図４（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ｃは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられた第１クラッド領域２２ａと、第１クラッド領域２２ａの外周面上に設けられた第２クラッド領域２２ｂを備える。なお、第１および第２クラッド領域２２ａ、２２ｂによりコア領域２１の外周面を覆うクラッド層（光学クラッド）が構成されている。また、図４（ｃ）に示された屈折率分布２５Ｃは、図４（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ｃの各部の屈折率分布である。なお、第３構成例のコアロッド２０Ｃおよび共通クラッド管１０Ｃのガラス粘性に関して、共通クラッド管１０Ｃの粘性は、第１クラッド領域２２ａの粘性よりも高く、第２クラッド領域２２ｂの粘性よりも低く設定されている。したがって、この第３構成例でも、クラッド層の最外領域に位置する第２クラッド領域２２ｂが高粘性層となっている。

なお、この第３構成例において、共通クラッド管１０Ｃの断面は、図４（ａ）に示されたように非円形の断面形状を有する。これにより、線引き後に得られるＭＣＦ１００の端面を特定の角度に調整することが容易になり、複数のＭＣＦの整列や接続が容易になる。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ｃおよびコアロッド２０Ｃを、図１の線引き装置において母材製造工程および線引き工程を同時に行うことにより（ロッドイン線引き）、コアの変形が抑制されたＭＣＦ１００が得られる。また、加熱により共通クラッド管１０Ｃとコアロッド２０Ｃを一体化する際、コアロッド２０Ｃの表面は、共通クラッド管１０Ｃの孔１５の内壁に対して相対的に硬いか同等であるため、コアロッド２０Ｃの変形が効果的に抑止され得る。なお、母材製造工程（加熱による一体化）の際のガラス粘性の大小は、線引き後に得られるＭＣＦ１００内の残留応力を調べることで確認できる。すなわち、相対的に硬い部分（高粘性領域）では残留応力は引っ張り応力となり、軟らかい部分（低粘性領域）では残留応力が圧縮応力となる。

上述のように、この第３構成例によれば、共通クラッド管１０Ｃの断面として非円形を採用しているため、共通クラッド管１０Ｃおよびコアロッド２０Ｃを加熱により一体化する際、共通クラッド管１０Ｃの断面形状が変形し易くなるが、コアロッド２０Ｃの変形は効果的に抑制される。また、この第３構成例も図１の線引き装置により母材製造工程（加熱による一体化）と線引き工程が同時に実行されるため、共通クラッド管１０Ｃの断面形状の変形を抑制することも可能になる。さらに、共通クラッド管１０Ｃの断面形状が非円形の場合、共通クラッド管１０Ｃを加熱した際、該共通クラッド管１０Ｃの外周部とその内部とで温度分布が生じ易くなるが、当該共通クラッド管１０Ｃの外周部の変形を抑制するため、同一温度における粘度分布は、中心軸ＡＸ１から当該共通クラッド管１０Ｃの外周面に向かって粘性が高くなるよう設定されるのが好適である。

（第４構成例）
図５は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第４構成例を示す図であり、図５（ａ）は共通クラッド製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図５（ｂ）はコアロッドの断面図、および図５（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。

第４構成例の共通クラッド管１０Ｄの断面（図５（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような円形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ｄには、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた７つの孔１５が形成されている。第４構成例のコアロッド２０Ｄの断面（図５（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ｄは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられた第１クラッド領域２２ａと、第１クラッド領域２２ａの外周面上に設けられた第２クラッド領域２２ｂと、第２クラッド領域２２ｂの外周面上に設けられた第３クラッド領域２２ｃを備える。なお、第１〜第３クラッド領域２２ａ〜２２ｃによりコア領域２１の外周面を覆うクラッド層（光学クラッド）が構成されている。また、図５（ｃ）に示された屈折率分布２５Ｄは、図５（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ｄの各部の屈折率分布である。

図５（ｃ）の屈折率分布２５Ｄに示されたように、第１クラッド領域２２ａの屈折率は、コア領域２１の屈折率よりも低く、かつ、第２クラッド領域２２ｂの屈折率よりも高い。また、第２クラッド領域２２ｂの屈折率は、第３クラッド領域２２ｃおよび共通クラッド管１０Ｄの各屈折率よりも低い。第３クラッド領域２２ｃの粘性は、共通クラッド管１０Ｄと同等以上である。第２クラッド領域２２ｂは、共通クラッド管１０Ｄよりも屈折率を低下させるための屈折率低下剤を多く含み、共通クラッド管１０Ｄの粘性よりも低い粘性を有する。第３クラッド領域２２ｃの粘性を共通クラッド管１０Ｄの粘性よりも高くすることで、コアロッド２０Ｄの変形を抑制することが可能になる。コア領域２１、第１クラッド領域２２ａ、第２クラッド領域２２ｂ、および第３クラッド領域２２ａ〜２２ｃからなる屈折率分布は、曲げ強化ファイバの構造としてよく知られており、本実施形態により、曲げ強化ファイバにおいても、コアロッド２０Ｄの歪みを抑制することが期待できる。

なお、第３クラッド領域２２ｃの粘性が、光学設計上、共通クラッド管１０Ｄよりも低くなる場合は、第３クラッド領域２２ｃの外周面上に、共通クラッド管１０Ｄの粘性よりも高い粘性を有する第４クラッド領域が設けられてもよい。この場合、それぞれがコア領域２１を取り囲む第１〜第４クラッド領域によりクラッド層（光学クラッド）が構成される。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ｄおよびコアロッド２０Ｄを、図１の線引き装置において母材製造工程および線引き工程を同時に行うことにより、コアの変形が抑制されたＭＣＦ１００が得られる。加熱により共通クラッド管１０Ｄとコアロッド２０Ｄを一体化する際、コアロッド２０Ｄの表面は、共通クラッド管１０Ｄの孔１５の内壁に対して相対的に硬いか同等であるため、コアロッド２０Ｄの変形が効果的に抑止され得る。なお、母材製造工程（加熱による一体化）の際のガラス粘性の大小は、線引き後に得られるＭＣＦ１００内の残留応力を調べることで確認できる。すなわち、相対的に硬い部分（高粘性領域）では残留応力は引っ張り応力となり、軟らかい部分（低粘性領域）では残留応力が圧縮応力となる。

（比較例）
図６は、比較例を示す図であり、図６（ａ）は共通クラッド製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図６（ｂ）はコアロッドの断面図、および図６（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。この比較例の共通クラッド管１０Ｅの断面は矩形形状を有する。

比較例の共通クラッド管１０Ｅの断面（図６（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような矩形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ｅには、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた３つの孔１５が形成されるとともに、コア位置を認識するためのマーカ（マーカロッド）５０が挿入される孔（図８参照）も形成されている。比較例のコアロッド２０Ｅの断面（図６（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ｅは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられた第１クラッド領域２２ａと、第１クラッド領域２２ａの外周面上に設けられた第２クラッド領域２２ｂを備える。なお、第１および第２クラッド領域２２ａ、２２ｂによりコア領域２１の外周面を覆うクラッド層（光学クラッド）が構成されている。また、図６（ｃ）に示された屈折率分布２５Ｅは、図６（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ｅの各部の屈折率分布である。なお、比較例のコアロッド２０Ｅおよび共通クラッド管１０Ｅのガラス粘性に関して、共通クラッド管１０Ｅの粘性は、第１クラッド領域２２ａの粘性よりも高く、第２クラッド領域２２ｂの粘性よりも低く設定されている。したがって、この比較例でも、クラッド層の最外領域に位置する第２クラッド領域２２ｂが高粘性層となっている。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ｅ、コアロッド２０Ｅ、およびマーカ５０を、図１の線引き装置において母材製造工程および線引き工程を同時に行うことにより（ロッドイン線引き）、非円形断面を有するＭＣＦが得られる。なお、共通クラッド管１０Ｅにはコアロッド２０Ｅが挿入される孔１５の他、線引き後に得られるＭＣＦの各コアを識別するためのマーカ５０が挿入される孔も設けられている。マーカ５０用の孔は、共通クラッド管１０Ｅの断面形状が対称性を失うように配置される。ここで、コアロッド２０Ｅおよびマーカ５０を共通クラッド管１０Ｅと同時に加熱一体化すると、該共通クラッド管１０Ｅの断面に対してマーカ５０が非対称な位置に配置されていることから、線引き後に得られるＭＣＦのクラッド断面の形状に歪みが生じることが懸念される。

（第５構成例）
図７は、本実施形態に係るＭＣＦの製造方法の第５構成例を示す図であり、図７（ａ）は共通クラッド管製造工程を経て得られた、複数の孔が設けられた共通クラッド管の断面図、図７（ｂ）はコアロッドの断面図、および図７（ｃ）はコアロッドの屈折率分布の例をそれぞれ示す。この第５構成例の共通クラッド管１０Ｆの断面も矩形形状を有する。

この第５構成例も、上述の比較例と同様の断面構造を有する共通クラッド管１０Ｆおよびコアロッド２０Ｆが適用されるが、コアロッド２０Ｆが挿入される孔１５が共通クラッド管１０Ｆに形成される前に、マーカ（マーカロッド）５０と共通クラッド管１０Ｆが加熱により一体化されている点で、比較例（図６（ａ）〜図６（ｃ））とは異なる。

すなわち、第５構成例の共通クラッド管１０Ｆの断面（図７（ａ））は、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。このような矩形の断面形状を有する共通クラッド管１０Ｆには、中心軸ＡＸ１を中心にそれぞれがＺ方向に沿って延びた３つの孔１５が形成されるとともに、コア位置を認識するためのマーカ（マーカロッド）５０が一体化されている。第５構成例のコアロッド２０Ｆの断面（図７（ｂ））も同様に、図１中のＸ−Ｙ平面に相当する断面である。コアロッド２０Ｆは、中心軸ＡＸ２を含みＺ軸に沿って延びたコア領域２１と、コア領域２１の外周面上に設けられた第１クラッド領域２２ａと、第１クラッド領域２２ａの外周面上に設けられた第２クラッド領域２２ｂを備える。なお、第１および第２クラッド領域２２ａ、２２ｂによりコア領域２１の外周面を覆うクラッド層（光学クラッド）が構成されている。また、図７（ｃ）に示された屈折率分布２５Ｆは、図７（ａ）に示された線Ｌに沿ったコアロッド２０Ｆの各部の屈折率分布である。なお、第５構成例のコアロッド２０Ｆおよび共通クラッド管１０Ｆのガラス粘性に関して、共通クラッド管１０Ｆの粘性は、第１クラッド領域２２ａの粘性よりも高く、第２クラッド領域２２ｂの粘性よりも低く設定されている。したがって、この第５構成例でも、クラッド層の最外領域に位置する第２クラッド領域２２ｂが高粘性層となっている。

なお、この第５構成例の共通クラッド管１０Ｆは、非円形断面を有するとともに、孔１５の形成前に予めマーカ５０が埋め込まれている。このような断面構造を有する共通クラッド管１０Ｆは、図８に示された各工程を得られる。すなわち、ステップＳＴ１０（マーカ用孔開け）において、円形の断面形状を有するガラスロッド１５０に、その長手方向に沿ってマーカ（マーカロッド）５０が挿入される孔１６が形成される。続いて、ステップＳＴ２０（マーカ挿入）において、ガラスロッド１５０に形成された孔１６内にマーカ５０が挿入される。ステップＳＴ３０（加熱による一体化）では、ガラスロッド１５０と孔１６に挿入されたマーカ５０を加熱することにより、これらガラスロッド１５０およびマーカ５０が一体化される。そして、ステップＳＴ３０により得られた円形の断面形状を有するガラスロッド１５０（マーカ５０が埋め込まれている）は、ステップＳＴ４０（非円形加工）において、その断面形状が矩形になるように加工され、非円形の断面形状を有するガラスロッド１５１が得られる。このステップＳＴ４０を経て得られたガラスロッド１５１には、マーカ５０が既に埋め込まれており、ステップＳＴ５０（孔開け）では、このガラスロッド１５１に対してコアロッド挿入用の孔１５を形成することにより、図７（ａ）に示された断面形状を有する共通クラッド管１０Ｆが得られる。

なお、図８中に示されたステップＳＴ５０は、上述の第１〜第５構成例における共通クラッド管１０Ａ〜１０Ｄ、１０Ｆの製造工程（共通クラッド管製造工程）に相当する。

上述のような構造を有する共通クラッド管１０Ｆ（マーカ５０は埋め込み済み）およびコアロッド２０Ｆを、図１の線引き装置において母材製造工程および線引き工程を同時に行うことにより、コアの変形が抑制されたＭＣＦ１００が得られる。加熱により共通クラッド管１０Ｆとコアロッド２０Ｆを一体化する際、コアロッド２０Ｆの表面は、共通クラッド管１０Ｆの孔１５の内壁に対して相対的に硬いか同等であるため、コアロッド２０Ｆの変形が効果的に抑止され得る。また、これにより、マーカ５０と共通クラッド管１０Ｆの一体化に起因する、線引き後に得られるＭＣＦにおけるクラッドの断面形状の歪を修正することができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ…共通クラッド管、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｆ…コアロッド、２１…コア領域、２２…クラッド層、２２ａ…第１クラッド領域、２２ｂ…第２クラッド領域、２２ｃ…第３クラッド領域、５０…マーカ（マーカロッド）、１００…ＭＣＦ（マルチコア光ファイバ）。

Claims (7)

1. それぞれが所定軸に沿って延びた複数のコアと、前記複数のコアそれぞれを覆う共通クラッドと、を備えたマルチコア光ファイバを製造するためのマルチコア光ファイバ製造方法であって、
   前記所定軸に相当する中心軸に沿って延びた、前記共通クラッドの少なくとも一部となるべきガラスロッドに、前記中心軸に沿って複数の孔を形成することにより、共通クラッド管を製造する共通クラッド管製造工程と、
   前記共通クラッド管における前記複数の孔それぞれに、その長手方向に沿って延びたコア領域と、前記コア領域の外周面を取り囲むクラッド層と、前記コア領域の外周面を取り囲むとともに前記コア領域の外周面から離間した状態で前記クラッド層内に設けられ、それぞれが前記複数の孔それぞれの内壁を含む前記共通クラッド管における孔周辺領域の粘性よりも高い粘性を有する高粘性層と、をそれぞれが有する複数のコアロッドを挿入する挿入工程と、
   前記共通クラッド管と前記複数の孔それぞれに挿入された前記複数のコアロッドとを加熱により一体化することで、光ファイバ母材を製造する母材製造工程と、
   前記光ファイバ母材の一端を加熱しながら線引きすることにより、前記マルチコア光ファイバを得る線引き工程と、
   を備えたマルチコア光ファイバ製造方法。
2. 前記線引き工程により得られるマルチコア光ファイバにおいて、
   前記複数のコアロッドそれぞれにおける前記高粘性層に相当する領域の残留応力が引っ張り応力であり、
   前記複数のコアロッドそれぞれにおける前記コア領域に相当する領域の残留応力が圧縮応力であり、
   前記共通クラッド管における前記孔周辺領域それぞれに相当する領域の残留応力が引っ張り応力であり、かつ、前記引っ張り応力の絶対値が前記高粘性層に相当する領域における引っ張り応力の絶対値以下であることを特徴とする請求項１に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。
3. 前記共通クラッド管および前記複数のコアロッドを一体化することにより前記光ファイバ母材を得る前記母材製造工程と、前記光ファイバ母材を線引きする線引き工程とを、同時に実行することを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。
4. 前記中心軸に直交する、前記共通クラッド管の断面形状が非円形であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。
5. 前記中心軸に直交する、前記共通クラッド管の断面において、同一温度に対する前記共通クラッド管の粘度分布が、前記中心軸から前記断面の外周に向かって粘性が高くなる形状を有することを特徴とする、請求項４に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。
6. 前記複数のコアロッドそれぞれにおける前記クラッド層が、前記コア領域の外周面を取り囲む第１クラッド領域と、前記第１クラッド領域の外周面を取り囲み、前記第１クラッド領域の屈折率よりも低い屈折率を有する第２クラッド領域と、前記第２クラッド領域の外周面を取り囲み、前記第２クラッド領域の屈折率よりも低い屈折率を有する第３クラッド領域と、を有し、
   前記第３クラッド領域の粘性が、前記共通クラッド管における前記孔周辺領域それぞれの粘性以上であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。
7. 前記共通クラッド管の内部には、前記線引き工程により得られるマルチコア光ファイバにおける前記複数のコアを識別するためのマーカが設けられていることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のマルチコア光ファイバ製造方法。

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