WO2023135944A1

WO2023135944A1 - マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバ

Info

Publication number: WO2023135944A1
Application number: PCT/JP2022/043417
Authority: WO
Inventors: 拓志永島
Original assignee: 住友電気工業株式会社
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2023-07-20

Abstract

ＭＣＦの製造方法は、共通クラッドと、共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する複数のコアと、共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する屈折率変化部と、を備えるＭＣＦの製造方法である。ＭＣＦの製造方法は、第１ガラスロッドに軸方向に貫通する複数の第１孔、及び、第１孔と異なる直径を有する第２孔を設けることにより、共通クラッド管を形成する工程と、複数の第１孔の内面、及び、第２孔の内面を気相処理する工程と、気相処理された複数の第１孔の各々に複数のコアロッドのうちの１つをそれぞれ挿入すると共に、第２孔に屈折率変化部ロッドを挿入し、加熱一体化することにより第２ガラスロッドを形成する工程と、を含む。共通クラッド管は、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の４倍以下となるように形成される。

Description

マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバ

　本開示は、マルチコア光ファイバの製造方法及びマルチコア光ファイバに関する。本出願は、２０２２年１月１１日出願の日本出願第２０２２－００２５２６号に基づく優先権を主張し、日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

　マルチコア光ファイバ（以下、ＭＣＦ）では、１本のファイバに複数のコアが配置されるので、コア密度を向上できる。これにより、光ファイバケーブルの外径を一定に保ったままコア数を増加させることができる。また、光ファイバケーブルに内蔵するコア数を一定に保ったままケーブル外径を細くすることもできる。更に、従来の光ファイバを並べてファイバアレイにするよりもコア間距離を小さくすることができるので、高密度な光配線としての活用も期待される。

　ＭＣＦでは、コア以外に共通クラッドの屈折率と異なる屈折率を有する屈折率変化部が設けられる場合がある。特許文献１には、視認用マーカが設けられたＭＣＦが記載されている。特許文献２には、コア領域からの漏れ光を低減する漏洩低減部が設けられたＭＣＦが記載されている。このようなＭＣＦを製造するには、複数の孔が設けられた共通クラッド管を作製し、共通クラッド管の孔内面に対して気相処理（不純物の除去および平滑化）を行う。続いて、コア及び屈折率変化部となるガラスロッドを複数の孔に挿入し、共通クラッド管とガラスロッドとを加熱一体化した後、紡糸する。

特開２０１１－１７００９９号公報国際公開第２０１０／０８２６５６号公報

　本開示の一態様に係るＭＣＦの製造方法は、共通クラッドと、共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する複数のコアと、共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する屈折率変化部と、を備えるＭＣＦの製造方法である。ＭＣＦの製造方法は、第１ガラスロッドに軸方向に貫通する複数の第１孔、及び、第１孔と異なる直径を有する第２孔を設けることにより、共通クラッド管を形成する工程と、複数の第１孔の内面、及び、第２孔の内面を気相処理する工程と、気相処理された複数の第１孔の各々に複数のコアロッドのうちの１つをそれぞれ挿入すると共に、第２孔に屈折率変化部ロッドを挿入し、加熱一体化することにより第２ガラスロッドを形成する工程と、を含む。共通クラッド管は、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の４倍以下となるように形成される。

　本開示の一態様に係るＭＣＦは、複数のコアと、複数のコアを取り囲む複数の個別クラッドと、屈折率変化部と、複数の個別クラッドと屈折率変化部とを取り囲む共通クラッドと、を備える。複数のコアは、共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する。屈折率変化部は、共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する。複数の個別クラッドの直径は、屈折率変化部の直径の１倍より大きく４倍以下である。

図１は、第１実施形態に係るＭＣＦの断面図である。図２は、図１の矢印ｘに沿っての屈折率分布の例を示すグラフである。図３は、図１の矢印ｘに沿っての屈折率分布の例を示すグラフである。図４は、図１の矢印ｘに沿っての屈折率分布の例を示すグラフである。図５は、図１の矢印ｘに沿っての屈折率分布の例を示すグラフである。図６は、第１実施形態に係るＭＣＦの製造方法を示すフローチャートである。図７は、共通クラッド管の断面図である。図８は、気相処理について説明するための概念的な断面図である。図９は、第２ガラスロッドの断面図である。図１０は、比較例に係るＭＣＦの屈折率分布の例を示すグラフである。図１１は、比較例に係るＭＣＦの屈折率分布の例を示すグラフである。図１２は、第２実施形態に係るＭＣＦの断面図である。図１３は、共通クラッド管の断面図である。図１４は、第２ガラスロッドの断面図である。

［本開示が解決しようとする課題］
　一般にコアの直径は、屈折率変化部の直径よりも大きく設計される。共通クラッド管の気相処理では、孔の大きさによって気相処理用ガスの流れ易さが異なる。屈折率変化部に対応する孔では、直径が小さいために気相処理用ガスが流れ難く、気相処理が進行し難い。よって、界面気泡や異物残留が生じ、クラッド径の変動を引き起こすおそれがある。この問題を解決するために全体のガス流量を増やすと、コアに対応する孔では、気相処理が進行し過ぎ、コアロッドと孔との間のクリアランスが大きくなる。その結果、コアの位置ずれが生じるおそれがある。

　本開示は、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能なＭＣＦの製造方法及びＭＣＦを提供することを目的とする。

［本開示の効果］
　本開示によれば、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能なＭＣＦの製造方法及びＭＣＦを提供することができる。

［本開示の実施形態の説明］
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。本開示の一態様に係るＭＣＦの製造方法は、共通クラッドと、共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する複数のコアと、共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する屈折率変化部と、を備えるＭＣＦの製造方法である。ＭＣＦの製造方法は、第１ガラスロッドに軸方向に貫通する複数の第１孔、及び、第１孔と異なる直径を有する第２孔を設けることにより、共通クラッド管を形成する工程と、複数の第１孔の内面、及び、第２孔の内面を気相処理する工程と、気相処理された複数の第１孔の各々に複数のコアロッドのうちの１つをそれぞれ挿入すると共に、第２孔に屈折率変化部ロッドを挿入し、加熱一体化することにより第２ガラスロッドを形成する工程と、を含む。共通クラッド管は、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の４倍以下となるように形成される。

　上記ＭＣＦの製造方法では、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の４倍の場合、直径が大きい第１孔の内面を気相処理により０．２ｍｍ削る際、第２孔の内面は３μｍ削られると試算できる。よって、界面気泡や異物残留を抑制可能な程度に第２孔の気相処理を進行させ、クラッド径の変動を抑制することができる。また、コアロッドと第１孔との間のクリアランスが大きくなることを抑制可能な程度に第１孔の気相処理の進行を抑制し、コアの位置ずれを抑制することができる。更に、第１孔の直径を小さくすることで孔同士が干渉しにくくなり、コア配置の自由度を増すことができる。なお、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の１倍より大きくてもよく、１．１倍以上であってもよい。

　共通クラッド管は、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の３．２倍以下となるように形成されてもよい。この場合、第１孔の内面を気相処理により０．２ｍｍ削る際、第２孔の内面は６μｍ削られると試算できる。したがって、第２孔の内面の表面粗さによっては、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能である。

　共通クラッド管は、複数の第１孔の直径が第２孔の直径の２．１倍以下となるように形成されてもよい。この場合、第１孔の内面を気相処理により０．２ｍｍ削る際、第２孔の内面は２０μｍ削られると試算できる。したがって、第２孔の内面の表面粗さによっては、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能である。

　共通クラッド管は、第２孔の内面の表面粗さが、複数の第１孔の内面の表面粗さよりも小さくなるように形成されてもよい。この場合、第２孔において気相処理の効果が薄かったとしても、気相処理後の第２孔の内面の表面粗さを第１孔の内面の表面粗さに近づけることができる。

　屈折率変化部ロッドの比屈折率の最大値と共通クラッド管の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きく、屈折率変化部ロッドの外周面における比屈折率と共通クラッド管の比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下であってもよい。この場合、屈折率変化部の視認性又はクロストーク（以下、ＸＴ）低減効果を確保すると共に、屈折率変化部の外周面と共通クラッドとの粘性差を低減し、界面気泡の発生を抑制することができる。なお、本明細書において、「比屈折率」とは、純シリカガラスの屈折率で規格化した対象物の屈折率を示す。

　屈折率変化部ロッドには、ドーパントが添加されており、屈折率変化部ロッドの外側領域におけるドーパントの濃度は、屈折率変化部ロッドの内側領域におけるドーパントの濃度よりも低くてもよい。この場合、屈折率変化部ロッドと共通クラッド管との間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できる。

　屈折率変化部ロッドの内側領域には、第１ドーパントが添加されており、屈折率変化部ロッドの外側領域には、第１ドーパントとは異なる第２ドーパントが添加されていてもよい。この場合、屈折率変化部ロッドと共通クラッド管との間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できる。

　屈折率変化部は、複数のコアの配置の対称性に対して非対称となる位置に配置されているマーカであってもよい。この場合、ＭＣＦの各コアを識別することができる。

　屈折率変化部は、隣り合うコア間に配置されるＸＴ低減部であってもよい。この場合、ＭＣＦの伝送損失が抑制される。

　上記ＭＣＦの製造方法は、第２ガラスロッドを線引きする工程を更に含み、線引きする工程は、第２ガラスロッドを形成する工程と同時に行われてもよい。この場合、共通クラッド管、コアロッド、及び屈折率変化部ロッドを加熱一体化することにより第２ガラスロッドを形成しながら、同時に線引きを行うので、効率的にＭＣＦを製造することができる。

　上記ＭＣＦの製造方法は、第２ガラスロッドを線引きする工程を更に含み、線引きする工程は、第２ガラスロッドを形成する工程とは別に行われてもよい。この場合、第２ガラスロッドを形成した後に第２ガラスロッドを再度加熱により溶融させて線引きを行うので、線引き温度の自由度を増すことができる。

　上記ＭＣＦでは、界面気泡や異物残留が抑制されていることにより、クラッド径の変動が抑制されている。コアの位置ずれが抑制されている。

　複数の個別クラッドの直径は、屈折率変化部の直径の３．２倍以下であってもよい。この場合であっても、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能である。

　複数の個別クラッドの直径は、屈折率変化部の直径の２．１倍以下であってもよい。この場合であっても、クラッド径の変動及びコアの位置ずれを抑制可能である。

　屈折率変化部の比屈折率と共通クラッドの比屈折率との差の絶対値の最大値は、０．３％よりも大きく、屈折率変化部の外周面における比屈折率と共通クラッドの比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下であってもよい。この場合、屈折率変化部の視認性又はＸＴ低減効果が確保されていると共に、界面気泡が抑制されることにより、クラッド径の変動が抑制されている。

　屈折率変化部には、ドーパントが添加されており、屈折率変化部の外側領域におけるドーパントの濃度は、屈折率変化部の内側領域におけるドーパントの濃度よりも低くてもよい。この場合、屈折率変化部と共通クラッドとの間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できる。

　屈折率変化部の内側領域には、第１ドーパントが添加されており、屈折率変化部の外側領域には、第１ドーパントとは異なる第２ドーパントが添加されてもよい。この場合、屈折率変化部と共通クラッドとの間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できる。

［本開示の実施形態の詳細］
　本開示のＭＣＦの製造方法及びＭＣＦの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及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。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態に係るＭＣＦの断面図である。図１に示されるように、第１実施形態に係るＭＣＦ１は、複数のコア２と、複数の個別クラッド３と、屈折率変化部４と、共通クラッド５と、を備える。本実施形態では、コア２の数、及び、個別クラッド３の数は、それぞれ４である。ＭＣＦ１は、シリカ系ガラス材料からなる。

　複数のコア２は、ＭＣＦ１の中心軸に沿って延在している。複数のコア２は、ＭＣＦ１の中心軸に直交する断面において、ＭＣＦ１の中心軸に対して回転対称をなす位置に配置されている。複数のコア２の断面形状は、互いに同じ円形状である。コア２の直径は、例えば、６μｍ以上１２μｍ以下である。コア２は、共通クラッド５の屈折率よりも高い屈折率を有する。コア２は、屈折率を調整するためのドーパントとして、例えば、ゲルマニウム等を含んでいる。あるいはコア２は屈折率を調整するためのドーパントを含まず、共通クラッド５が屈折率を下げるためのドーパント(例えば弗素等)を含んでいても良い。

　複数の個別クラッド３は、複数のコア２を取り囲んでいる。各個別クラッド３は、対応するコア２を取り囲んでいる。個別クラッド３は、コア２と接している。個別クラッド３の直径ｄ３は、例えば、２０μｍ以上４０μｍ以下である。個別クラッド３の厚さは、例えば、４μｍ以上１７μｍ以下である。個別クラッド３は、共通クラッド５の屈折率と同等もしくは異なる屈折率を有する。

　屈折率変化部４は、複数のコア２及び複数の個別クラッド３から離隔して設けられている。屈折率変化部４は、複数のコア２の配置の対称性に対して非対称となる位置、すなわち、複数のコア２の配置の対称性を崩す位置に配置されている。屈折率変化部４の直径ｄ４は、個別クラッド３の直径ｄ３よりも小さい。直径ｄ４に対する直径ｄ３の比ｄ３／ｄ４は、１倍より大きく４倍以下である。すなわち、直径ｄ３は、直径ｄ４の１倍より大きく４倍以下である。比ｄ３／ｄ４は、３．２倍以下であってもよく、２．１倍以下であってもよい。すなわち、直径ｄ３は、直径ｄ４の３．２倍以下であってもよく、２．１倍以下であってもよい。

　図２～図５は、図１の矢印ｘに沿っての屈折率分布の例を示すグラフである。図２～図５に示されるように、屈折率変化部４は、共通クラッド５の屈折率とは異なる屈折率を有している。屈折率変化部４は、外周面４ａと、外周面４ａを含む外側領域４ｂと、外側領域４ｂの内側に位置する内側領域４ｃと、を含む。外周面４ａは、共通クラッド５と接している。外側領域４ｂは、内側領域４ｃと接している。外側領域４ｂの厚さは、例えば、２μｍ以上５μｍ以下である。内側領域４ｃの直径は、例えば、２μｍ以上１５μｍ以下である。

　外側領域４ｂの屈折率と内側領域４ｃの屈折率とは、互いに異なる。内側領域４ｃの比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、外側領域４ｂの比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値よりも大きい。内側領域４ｃの屈折率は、内側領域４ｃの全域にわたって均一である。内側領域４ｃの比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、屈折率変化部４の比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値の最大値である。屈折率変化部４の比屈折率の最大値と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きい。

　外側領域４ｂの屈折率は、外側領域４ｂの全域にわたって均一であってもよいし、変化していてもよい。屈折率変化部４の外周面４ａにおける比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下である。外側領域４ｂと共通クラッド５と間の界面では、屈折率が不連続的に変化している。

　屈折率変化部４には、屈折率を調整するためのドーパントが添加されている。屈折率変化部４には、例えば、単一のドーパントが添加されており、ドーパントの濃度が異なることにより、図２及び図３に示されるような屈折分布が実現されていてもよい。屈折率変化部４には、例えば、２種類のドーパントが添加されており、ドーパントの種類が異なることにより、図４及び図５に示されるような屈折率分布が実現されていてもよい。

　図２に示される例では、内側領域４ｃの屈折率は、共通クラッド５の屈折率及び外側領域４ｂの屈折率よりも高い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃの屈折率よりも低く、共通クラッド５の屈折率よりも高い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃから外周面４ａに向かうにつれて、共通クラッド５の屈折率に近づくように変化（減少）している。外側領域４ｂの屈折率の変化は、連続的である。外側領域４ｂの比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、外周面４ａで最も小さくなる。屈折率変化部４には、単一のドーパントが添加されている。ドーパントは、例えば、ゲルマニウム、塩素等である。外側領域４ｂにおけるドーパントの濃度は、内側領域４ｃにおけるドーパントの濃度よりも低い。外側領域４ｂにおけるドーパントの濃度は、内側領域４ｃから外周面４ａに向かうにつれて、変化（減少）している。

　図３に示される例では、内側領域４ｃの屈折率は、共通クラッド５の屈折率及び外側領域４ｂの屈折率よりも低い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃの屈折率よりも高く、共通クラッド５の屈折率よりも低い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃから外周面４ａに向かうにつれて、共通クラッド５の屈折率に近づくように変化（増加）している。外側領域４ｂの屈折率の変化は、連続的である。外側領域４ｂの比屈折率と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、外周面４ａで最も小さくなる。屈折率変化部４には、単一のドーパントが添加されている。ドーパントは、例えば、弗素等である。外側領域４ｂにおけるドーパントの濃度は、内側領域４ｃにおけるドーパントの濃度よりも低い。外側領域４ｂにおけるドーパントの濃度は、内側領域４ｃから外周面４ａに向かうにつれて、変化（減少）している。

　図４に示される例では、内側領域４ｃの屈折率は、共通クラッド５の屈折率及び外側領域４ｂの屈折率よりも高い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃの屈折率及び共通クラッド５の屈折率よりも低い。外側領域４ｂの屈折率は、外側領域４ｂの全域にわたって均一である。屈折率変化部４には、互いに異なる種類の第１ドーパント及び第２ドーパントが添加されている。内側領域４ｃには、第１ドーパントが添加されている。第１ドーパントは、例えば、ゲルマニウム、塩素等である。外側領域４ｂには、第２ドーパントが添加されている。第２ドーパントは、例えば、弗素等である。

　図５に示される例では、内側領域４ｃの屈折率は、共通クラッド５の屈折率及び外側領域４ｂの屈折率よりも低い。外側領域４ｂの屈折率は、内側領域４ｃの屈折率及び共通クラッド５の屈折率よりも高い。外側領域４ｂの屈折率は、外側領域４ｂの全域にわたって均一である。屈折率変化部４には、互いに異なる種類の第１ドーパント及び第２ドーパントが添加されている。内側領域４ｃには、第１ドーパントが添加されている。第１ドーパントは、例えば、弗素等である。外側領域４ｂには、第２ドーパントが添加されている。第２ドーパントは、例えば、ゲルマニウム、塩素等である。

　本実施形態では、屈折率変化部４は、複数のコア２の識別を可能にするマーカである。共通クラッド５は、複数の個別クラッド３と屈折率変化部４とを取り囲んでいる。共通クラッド５は、複数の個別クラッド３及び屈折率変化部４のそれぞれと接している。共通クラッド５の直径（クラッド径）は、例えば、１００μｍ以上３００μｍ以下である。

　図６は、第１実施形態に係るＭＣＦの製造方法を示すフローチャートである。図６に示されるように、ＭＣＦ１の製造方法は、工程Ｓ１から工程Ｓ４を含む。

　工程Ｓ１は、共通クラッド５となる共通クラッド管１０を形成する工程である。図７は、共通クラッド管の断面図である。図７に示されるように、工程Ｓ１では、第１ガラスロッド（不図示）に軸方向に貫通する複数の第１孔１１及び第１孔１１と異なる直径を有する第２孔１２を設けることにより、共通クラッド管１０が形成される。

　工程Ｓ２は、工程Ｓ１後に実施される。工程Ｓ２は、複数の第１孔１１の内面、及び、第２孔１２の内面を気相処理する工程である。図８に示されるように、共通クラッド管１０の複数の第１孔１１、及び、第２孔１２に気相処理用ガスを流しながら、共通クラッド管１０の外周面を外部熱源１３により加熱することで、気相処理が行われる。外部熱源１３として、例えば、誘導炉、抵抗炉、酸水素バーナー等が用いられる。気相処理用ガスは、共通クラッド管１０の一端に接続されたガラス管１４を介して共通クラッド管１０に導入され、共通クラッド管１０の他端に接続されたガラス管１４を介して共通クラッド管１０から排出される。

　気相処理は、例えば、共通クラッド管１０の内面（すなわち、複数の第１孔１１の内面、及び、第２孔１２の内面）を平滑化するためのエッチング処理である。この場合、気相処理用ガスとして、例えば、ＳＦ_６等のエッチングガスが用いられる。気相処理は、例えば、共通クラッド管１０の内面異物（すなわち、複数の第１孔１１の内面異物、及び、第２孔１２の内面異物）を除去するための清浄化処理である。この場合、気相処理用ガスとして、塩素や酸素等の清浄化処理用ガス（すなわち、空焼きガス）が用いられる。

　工程Ｓ３は、工程Ｓ２後に実施される。工程Ｓ３は、複数の第１孔１１に複数のコアロッド２１を挿入すると共に、第２孔１２に屈折率変化部ロッド２２を挿入し、加熱一体化することにより第２ガラスロッド２０を形成する工程である。図９は、第２ガラスロッドの断面図である。第２ガラスロッド２０は、ＭＣＦ母材である。工程Ｓ３で用いられるコアロッド２１は、コア２となるコア部２３と、個別クラッド３となる個別クラッド部２４と、を有している。屈折率変化部ロッド２２は、屈折率変化部４となる。屈折率変化部ロッド２２は、外周面４ａとなる外周面２２ａと、外側領域４ｂとなる外側領域２２ｂと、内側領域４ｃとなる内側領域２２ｃと、を含む。

　屈折率変化部ロッド２２の屈折率は、屈折率変化部４の屈折率と対応している。屈折率変化部ロッド２２の比屈折率の最大値と共通クラッド管１０の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きい。屈折率変化部ロッド２２の外周面２２ａにおける比屈折率と共通クラッド管１０の比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下である。

　屈折率変化部ロッド２２に添加されたドーパントは、屈折率変化部４に添加されたドーパントと対応している。すなわち、図２及び図３に示される例と対応している屈折率変化部ロッド２２には、単一のドーパントが添加されている。屈折率変化部ロッド２２の外側領域におけるドーパントの濃度は、屈折率変化部ロッド２２の内側領域におけるドーパントの濃度よりも低い。図４及び図５に示される例と対応している屈折率変化部ロッド２２には、互いに異なる種類の第１ドーパント及び第２ドーパントが添加されている。屈折率変化部ロッド２２の内側領域には、第１ドーパントが添加されている。屈折率変化部ロッド２２の外側領域には、第２ドーパントが添加されている。図４及び図５に示される例と対応している屈折率変化部ロッド２２は、例えば、ＶＡＤ（Vapor-phase　Axial　Deposition）法、ＯＶＤ（Outside　Vapor　Deposition）法、コラプス法等によって作製される。

　工程Ｓ４は、工程Ｓ３で形成された第２ガラスロッド２０を線引きする工程である。これにより、ＭＣＦ１が製造される。工程Ｓ４は、例えば、工程Ｓ３と同時に行われる。この場合、共通クラッド管１０、コアロッド２１、及び屈折率変化部ロッド２２を加熱一体化することにより第２ガラスロッド２０を形成しながら、同時に線引きを行う。つまり、第２ガラスロッド２０が加熱された状態のままで線引きを行うことができるので、効率的にＭＣＦを製造することができる。工程Ｓ４は、工程Ｓ３とは別に行われてもよい。この場合、第２ガラスロッド２０を形成した後に第２ガラスロッド２０を再度加熱により溶融させて線引きを行うので、線引き温度の自由度を増すことができる。

　上述のように、共通クラッド管の気相処理では、孔の大きさによって気相処理用ガスの流れ易さが異なる。そのため、直径の小さな孔の内面は平滑化され難く、また、異物除去の効果も得られ難い。一般に共通クラッド管の内面の平滑度が低い場合、気泡が残り易い。また、共通クラッド管の内面に異物が残留している場合、ファイバ強度の低下や伝送損失の悪化につながる。いずれの場合も、ファイバ化の際にクラッド径変動という品質不良が生じ易い。マーカは、コアよりも共通クラッドの外周部側に配置されることが多く、マーカと共通クラッドとの間の界面の気泡は、ファイバ化の際に膨らみ易いことが知られている。

　本実施形態では、上述の問題を解決するため、共通クラッド管１０の第２孔１２の直径ｄ１２に対する複数の第１孔１１の直径ｄ１１の比ｄ１１／ｄ１２の範囲を規定する。一般に管内のガスの流れが層流の場合、圧力損失ΔＰは、管内の平均流速に比例し、孔の直径の自乗に反比例する。共通クラッド管１０の上流及び下流（すなわち、共通クラッド管１０の両端）の圧力差が一定であることから、各孔１１，１２の圧力損失が等しいと考えると、各孔１１，１２内を流れるガスの平均流速は、各孔１１，１２の直径ｄ１１，ｄ１２の自乗に比例する。（流量）＝（流速）×（断面積）であるから、ガスの密度がほぼ一定であると仮定すると、各孔に流れるガスの流量は、各孔１１，１２の直径ｄ１１，ｄ１２の４乗に比例する。

　気相処理用ガスが十分に反応したとすると、各孔１１，１２で反応するガラスの体積は、各孔１１，１２を流れるガスの流量に比例する。同じ体積が削られた場合、内表面積が大きな（すなわち、直径が大きな）孔ほど削られる厚みが小さくなる（具体的には各孔１１，１２で削られる厚みは直径ｄ１１，ｄ１２に反比例する）ことを考慮すると、各孔１１，１２で削られる厚みの比が計算できる。

　第１孔１１の直径が大きくなり過ぎると、加熱一体化の際にコアロッド２１と第１孔１１との間のクリアランスが大きくなる。その結果、コア２の位置ずれが生じるおそれがある。孔の内面のエッチング厚さは、孔の直径の３乗に比例するから、第１孔１１の内面のエッチング厚さを０．２ｍｍ以下に抑えるという前提をつけると、以下のように試算できる。
・比ｄ１１／ｄ１２が４．０の場合、第２孔１２の内面のエッチング厚さは３μｍ。
・比ｄ１１／ｄ１２が３．２の場合、第２孔１２の内面のエッチング厚さは６μｍ。
・比ｄ１１／ｄ１２が２．１の場合、第２孔１２の内面のエッチング厚さは２０μｍ。

　機械加工で共通クラッド管１０に孔を開けた場合でも、内面の表面粗さはμｍオーダである。したがって、工程Ｓ１において、共通クラッド管１０は、比ｄ１１／ｄ１２が４倍以下、すなわち、直径ｄ１１が直径ｄ１２の４倍以下となるように、形成される。共通クラッド管１０は、第２孔１２の内面の表面粗さによっては、比ｄ１１／ｄ１２が３．２倍以下、すなわち、直径ｄ１１が直径ｄ１２の３．２倍以下となるように形成されてもよく、比ｄ１１／ｄ１２が２．１倍以下、すなわち、直径ｄ１１が直径ｄ１２の２．１倍以下となるように形成されてもよい。

　以上説明したように、ＭＣＦ１の製造方法では、工程Ｓ１において、共通クラッド管１０は、比ｄ１１／ｄ１２が４倍以下となるように形成される。このため、界面気泡や異物残留を抑制可能な程度に、第２孔１２の気相処理を進行させ、クラッド径の変動を抑制することができる。また、コアロッド２１と第１孔１１との間のクリアランスが大きくなることを抑制可能な程度に、第１孔１１の気相処理の進行を抑制し、コア２の位置ずれを抑制することができる。

　気相処理の進行のばらつきを抑制するため、共通クラッド管１０の各孔１１，１２の大きさを揃えることも考えられる。しかしながら、一般にＭＣＦではコアの設計が優先され、屈折率変化部はコアよりも小さく設計される。ＭＣＦの光学特性は、コアの設計によって大きく変化する。これに対し、屈折率変化部は、マーカであれば、識別さえできればよく、ＸＴ低減部であれば、ＸＴが低減できればよい。特に、伝送損失低減のため、コア径を大きくしたり、ＸＴ低減のためにコアにトレンチを設けたりすると、複数のコアが共通クラッド内に占める割合が大きくなるので、屈折率変化部を配置できる領域が限られる。また、屈折率変化部がマーカである場合、コア配置の対称性を崩すために屈折率変化部をオフセットさせて配置する必要がある。屈折率変化部が大きいと、オフセット量を大きくすることができず、マーカとしての役割を果たし難くなる。

　屈折率変化部ロッド２２の比屈折率の最大値と共通クラッド管１０の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きい。これにより、屈折率変化部４の視認性を確保することができる。屈折率変化部ロッド２２の外周面２２ａにおける比屈折率と共通クラッド管１０Ａの比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下である。これにより、屈折率変化部４と共通クラッド５とのコラプス界面における粘性差を低減し、界面気泡の発生を抑制することができる。

　図１０及び図１１は、比較例に係るＭＣＦの屈折率分布の例を示すグラフである。図１０及び図１１に示されるように、比較例に係るＭＣＦでは、屈折率変化部４の全域にわたって単一のドーパントが均一に添加され、屈折率変化部４の屈折率は、屈折率変化部４の全域にわたって均一である点で、第１実施形態に係るＭＣＦ１と相違している。このため、比較例では、本実施形態のような屈折率変化部４と共通クラッド５との間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できない。すなわち、屈折率変化部４と共通クラッド５との間で比屈折率に大きな差をつければ、屈折率変化部４と共通クラッド５との粘性差が増し、界面気泡が発生しやすい。一方、屈折率変化部４と共通クラッド５との間で比屈折率の差を小さくすれば、屈折率変化部４の視認性を確保することができない。

　本実施形態では、例えば、屈折率変化部ロッド２２には、単一のドーパントが添加されており、外側領域２２ｂにおけるドーパントの濃度は、内側領域２２ｃにおけるドーパントの濃度よりも低い。これにより、図２及び図３に示されるように、屈折率変化部４と共通クラッド５との間の上記屈折率及び比屈折率の関係が実現される。また例えば、内側領域２２ｃには、第１ドーパントが添加されており、外側領域２２ｂには、第１ドーパントとは異なる第２ドーパントが添加されている。これにより、図４及び図５に示されるように、屈折率変化部４と共通クラッド５との間の上記屈折率及び比屈折率の関係を実現できる。

（第２実施形態）
　図１２は、第２実施形態に係るＭＣＦの断面図である。図１２に示される第２実施形態に係るＭＣＦ１Ａは、屈折率変化部４の代わりに屈折率変化部４Ａを備える点で、ＭＣＦ１と相違している。屈折率変化部４Ａは、隣り合うコア２間に配置され、ＸＴ低減用の障壁となるＸＴ低減部である。ＭＣＦ１Ａにおいても、屈折率変化部４Ａの比屈折率の最大値と共通クラッド５の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きい。これにより、屈折率変化部４ＡによるＸＴ低減効果が確保される。

　ＭＣＦ１Ａは、例えば、複数の屈折率変化部４Ａを備え、複数箇所に屈折率変化部４Ａが配置されている。本実施形態では、ＭＣＦ１Ａは４つの屈折率変化部４Ａを備える。

　第２実施形態に係るＭＣＦ１Ａの製造方法は、工程Ｓ１において、図１３に示される共通クラッド管１０Ａが形成される。共通クラッド管１０Ａは、第２孔１２の代わりに第２孔１２Ａが設けられている点で、共通クラッド管１０と相違している。共通クラッド管１０Ａには、例えば、複数の第２孔１２Ａが設けられている。本実施形態では、共通クラッド管１０Ａには、４つの第２孔１２Ａが設けられている。工程Ｓ２は、ＭＣＦ１の製造方法の工程Ｓ２と同様に行われる。

　ＭＣＦ１Ａの製造方法では、工程Ｓ３において、共通クラッド管１０Ａにコアロッド２１及び屈折率変化部ロッド２２Ａを挿入し、加熱一体化することにより、図１４に示される第２ガラスロッド２０Ａが形成される。第２ガラスロッド２０Ａは、共通クラッド管１０及び屈折率変化部ロッド２２の代わりに、共通クラッド管１０Ａ及び屈折率変化部ロッド２２Ａを備える点で、第２ガラスロッド２０と相違している。工程Ｓ４は、ＭＣＦ１の製造方法の工程Ｓ４と同様に行われる。

　第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、クラッド径の変動及びコア２の位置ずれ抑制することができる。

　以上、実施形態について説明してきたが、本開示は必ずしも上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

　工程Ｓ１において、共通クラッド管１０は、第２孔１２の内面の表面粗さが、複数の第１孔１１の内面の表面粗さよりも小さくなるように形成されてもよい。これにより、工程Ｓ２において、第２孔１２の気相処理効果が薄かったとしても、気相処理後の第２孔１２の内面の表面粗さを第１孔１１の内面の表面粗さに近づけることができる。第２孔１２の内面の表面粗さを変える方法として、孔開け加工に用いるドリルの番手を変える方法、加工速度を遅くする方法、及び、孔開け後に内面を研磨する方法等が考えられる。

　表面粗さは、市販の表面粗さ測定器で測定できる。表面粗さは、例えば、算術平均粗さである。表面粗さは、５ｍｍ程度の範囲を測定すれば、確認できる。

　上記実施形態及び変形例は、適宜組み合わせられてもよい。

１，１Ａ…ＭＣＦ
２…コア
３…個別クラッド
４…屈折率変化部
４ａ…外周面
４ｂ…外側領域
４ｃ…内側領域
５…共通クラッド
１０…共通クラッド管
１１…第１孔
１２…第２孔
１３…外部熱源
１４…ガラス管
２０…第２ガラスロッド
２１…コアロッド
２２…屈折率変化部ロッド
２２ａ…外周面
２２ｂ…外側領域
２２ｃ…内側領域
２３…コア部
２４…個別クラッド部
ｄ３…直径
ｄ４…直径
ｄ１１…直径
ｄ１２…直径

Claims

　共通クラッドと、前記共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有する複数のコアと、前記共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有する屈折率変化部と、を備えるマルチコア光ファイバの製造方法であって、
　第１ガラスロッドに軸方向に貫通する複数の第１孔、及び、前記第１孔と異なる直径を有する第２孔を設けることにより、共通クラッド管を形成する工程と、
　前記複数の第１孔の内面、及び、前記第２孔の内面を気相処理する工程と、
　前記気相処理された前記複数の第１孔の各々に複数のコアロッドのうちの１つをそれぞれ挿入すると共に、前記第２孔に屈折率変化部ロッドを挿入し、加熱一体化することにより第２ガラスロッドを形成する工程と、を含み、
　前記共通クラッド管は、前記複数の第１孔の直径が前記第２孔の直径の４倍以下となるように形成される、
　マルチコア光ファイバの製造方法。
　前記共通クラッド管は、前記複数の第１孔の直径が前記第２孔の直径の３．２倍以下となるように形成される、
　請求項１に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記共通クラッド管は、前記複数の第１孔の直径が前記第２孔の直径の２．１倍以下となるように形成される、
　請求項１または請求項２に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記共通クラッド管は、前記第２孔の内面の表面粗さが、前記複数の第１孔の内面の表面粗さよりも小さくなるように形成される、
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記屈折率変化部ロッドの比屈折率の最大値と前記共通クラッド管の比屈折率との差の絶対値は、０．３％よりも大きく、
　前記屈折率変化部ロッドの外周面における比屈折率と前記共通クラッド管の比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下である、
　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記屈折率変化部ロッドには、ドーパントが添加されており、
　前記屈折率変化部ロッドの外側領域における前記ドーパントの濃度は、前記屈折率変化部ロッドの内側領域における前記ドーパントの濃度よりも低い、
　請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記屈折率変化部ロッドの内側領域には、第１ドーパントが添加されており、
　前記屈折率変化部ロッドの外側領域には、前記第１ドーパントとは異なる第２ドーパントが添加されている、
　請求項５に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記屈折率変化部は、前記複数のコアの配置の対称性に対して非対称となる位置に配置されている、
　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記屈折率変化部は、隣り合うコア間に配置されるクロストーク低減部である、
　請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記第２ガラスロッドを線引きする工程を更に含み、
　前記線引きする工程は、前記第２ガラスロッドを形成する工程と同時に行われる、
　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　前記第２ガラスロッドを線引きする工程を更に含み、
　前記線引きする工程は、前記第２ガラスロッドを形成する工程とは別に行われる、
　請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバの製造方法。
　複数のコアと、
　前記複数のコアを取り囲む複数の個別クラッドと、
　屈折率変化部と、
　前記複数の個別クラッドと前記屈折率変化部とを取り囲む共通クラッドと、を備え、
　前記複数のコアは、前記共通クラッドの屈折率よりも高い屈折率を有し、
　前記屈折率変化部は、前記共通クラッドの屈折率とは異なる屈折率を有し、
　前記複数の個別クラッドの直径は、前記屈折率変化部の直径の１倍より大きく４倍以下である、
　マルチコア光ファイバ。
　前記複数の個別クラッドの直径は、前記屈折率変化部の直径の３．２倍以下である、
　請求項１２に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記複数の個別クラッドの直径は、前記屈折率変化部の直径の２．１倍以下である、
　請求項１２または請求項１３に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記屈折率変化部の比屈折率と前記共通クラッドの比屈折率との差の絶対値の最大値は、０．３％よりも大きく、
　前記屈折率変化部の外周面における比屈折率と前記共通クラッドの比屈折率との差の絶対値は、０．２％以下である、
　請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記屈折率変化部には、ドーパントが添加されており、
　前記屈折率変化部の外側領域における前記ドーパントの濃度は、前記屈折率変化部の内側領域における前記ドーパントの濃度よりも低い、
　請求項１５に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記屈折率変化部の内側領域には、第１ドーパントが添加されており、
　前記屈折率変化部の外側領域には、前記第１ドーパントとは異なる第２ドーパントが添加されている、
　請求項１５に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記屈折率変化部は、前記複数のコアの配置の対称性に対して非対称となる位置に配置されている、
　請求項１２から請求項１７のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバ。
　前記屈折率変化部は、隣り合うコア間に配置されるクロストーク低減部である、
　請求項１２から請求項１７のいずれか一項に記載のマルチコア光ファイバ。