WO2023145835A1 - キャピラリ及びその製造方法 - Google Patents

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WO2023145835A1
WO2023145835A1 PCT/JP2023/002485 JP2023002485W WO2023145835A1 WO 2023145835 A1 WO2023145835 A1 WO 2023145835A1 JP 2023002485 W JP2023002485 W JP 2023002485W WO 2023145835 A1 WO2023145835 A1 WO 2023145835A1
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WO
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capillary
stress layer
capillary body
opening
face
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PCT/JP2023/002485
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English (en)
French (fr)
Inventor
外博 中島
智昭 川村
巧 村上
Original Assignee
日本電気硝子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気硝子株式会社 filed Critical 日本電気硝子株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means

Definitions

  • the present invention relates to, for example, a capillary for holding an optical fiber and a manufacturing method thereof.
  • optical devices such as optical multiplexers/demultiplexers, optical isolators, and optical circulators are used in optical communication systems that use optical fibers.
  • a capillary is attached to the end of the optical fiber in order to improve operability.
  • Patent Document 1 discloses a capillary composed of capillaries.
  • the end of the capillary has a tapered (flared) shape expanding outward in order to facilitate insertion of the optical fiber into the inner hole of the capillary (see paragraph 0002 of the same document).
  • the tapered shape of the capillary is filled with a liquid (e.g., water) that does not corrode the glass tube material and does not react with the corrosive liquid of the glass tube material.
  • a liquid e.g., water
  • a first step of immersing only one end surface in a corrosive liquid (etching liquid made of hydrofluoric acid) for a certain period of time and a second step of washing the inner hole of the glass tube after immersing it in the corrosive liquid are alternately performed multiple times.
  • the optical fiber is fixed to the capillary with an adhesive that fills the inner hole of the capillary.
  • an adhesive that fills the inner hole of the capillary.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its technical problem is to prevent the occurrence of cracks at the ends of capillaries.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems by providing a capillary for holding an optical fiber, which has an elongated glass capillary body, wherein the capillary body accommodates a part of the optical fiber.
  • the accommodating portion includes an opening formed in the first end face and for inserting the optical fiber, and the capillary body is formed in the opening and can be observed by a two-dimensional birefringence method a compressive stress layer, a tensile stress layer formed at a position away from the compressive stress layer on the second end face side and observable by the two-dimensional birefringence method, and between the compressive stress layer and the tensile stress layer a stress-neutral layer formed and observable by the two-dimensional birefringence method.
  • the portion where the tensile stress layer is formed in the capillary body is formed at a position separated from the compressive stress layer via the stress neutral layer, so that the maximum value of the tensile stress can be minimized. becomes.
  • even if a minute scratch is formed in the capillary body during processing of the capillary body it is less likely to be affected by this scratch. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks originating from the portion where the tensile stress layer is formed.
  • the portion of the capillary body where the tensile stress layer is formed is formed at a position away from the first end face by the amount of the stress neutral layer. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the state of the stress layer observed by the two-dimensional birefringence method or the stress value measured is at the position of the central axis of the capillary body (tube axis of the capillary body) when observing the side surface of the capillary body. It is.
  • the stress-neutral layer refers to a layer in which a compressive stress or tensile stress of 5.0 MPa or less exists.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems by providing a capillary for holding an optical fiber, which has an elongated glass capillary body, wherein the capillary body accommodates a part of the optical fiber.
  • the capillary body includes a compressive stress layer formed in the opening and observable by a two-dimensional birefringence method; a tensile stress layer formed at a position away from the compressive stress layer on the second end surface side and observable by the two-dimensional birefringence method, wherein the length of the compressive stress layer in the longitudinal direction of the capillary body is , longer than the length of the tensile stress layer in the longitudinal direction of the capillary body.
  • the range in which the tensile stress layer is formed in the capillary body is relatively smaller than the range in which the compressive stress is formed. , the occurrence of chipping and cracking at the end of the capillary body can be prevented.
  • the portion where the tensile stress layer is formed can be moved away from the first end surface by the length of the compressive stress layer. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems by providing a capillary for holding an optical fiber, which has an elongated glass capillary body, wherein the capillary body accommodates a part of the optical fiber.
  • the capillary body includes a compressive stress layer formed in the opening and observable by a two-dimensional birefringence method; a tensile stress layer formed at a position away from the compressive stress layer toward the second end surface and observable by the two-dimensional birefringence method, wherein the tensile stress layer is separated from the first end surface by 0.1 mm or more. It is characterized in that it exists along the longitudinal direction from the position.
  • the portion where the tensile stress layer is formed is formed at a position away from the first end surface. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the above-mentioned "position where the tensile stress layer is separated from the first end face by 0.1 mm or more" means that the distance from the end of the tensile stress layer closest to the first end face to the first end face is 0.1 mm or more. pointing to something
  • the maximum value of the tensile stress in the tensile stress layer determined by the two-dimensional birefringence method is preferably 20 MPa or less. This makes the tensile stress layer less susceptible to expansion/contraction of the adhesive used for the capillary body and expansion/contraction of the capillary body. Furthermore, even if a minute scratch is formed in the capillary body during processing of the capillary body, it is less likely to be affected by this scratch. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks originating from the portion where the tensile stress layer is formed.
  • the length of the stress neutral layer in the longitudinal direction of the capillary body is preferably 0.01 mm or more.
  • the tensile stress layer is formed at a position separated by 0.01 mm or more from the compressive stress layer, and is affected by expansion/contraction of the adhesive used for the capillary body and expansion/contraction of the capillary body. it gets harder. Furthermore, even if a minute scratch is formed in the capillary body during processing of the capillary body, it is less likely to be affected by this scratch.
  • the opening may have a tapered inner wall surface.
  • the inner wall surface facilitates the insertion of the optical fiber into the receiving portion of the capillary body.
  • the opening may be filled with an adhesive. This makes it possible to fix the optical fiber to the capillary body.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a capillary for holding an optical fiber, which includes an elongated glass capillary body. a first end surface formed at one longitudinal end of the capillary body; and a second end surface formed at the other longitudinal end of the capillary body.
  • the portion of the capillary body where the compressive stress layer is formed by the heating process is strengthened by this compressive stress layer. This can prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the portion of the capillary body where the tensile stress layer is formed by the heating process is formed at a position separated from the compressive stress layer via the stress neutral layer, thereby minimizing the maximum value of the tensile stress. becomes possible.
  • This makes the tensile stress layer less susceptible to expansion/contraction of the adhesive used for the capillary body and expansion/contraction of the capillary body.
  • even if a minute scratch is formed in the capillary body during processing of the capillary body it is less likely to be affected by this scratch. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks originating from the portion where the tensile stress layer is formed.
  • the portion where the tensile stress layer is formed in the capillary body is formed at a position separated from the compressive stress layer via the stress neutral layer, so that the maximum value of the tensile stress can be minimized. becomes.
  • even if a minute scratch is formed in the capillary body during processing of the capillary body it is less likely to be affected by this scratch. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of cracks originating from the portion where the tensile stress layer is formed.
  • the portion of the capillary body where the tensile stress layer is formed is formed at a position away from the first end face by the amount of the stress neutral layer. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a capillary for holding an optical fiber, which includes an elongated glass capillary body. a first end surface formed at one longitudinal end of the capillary body; and a second end surface formed at the other longitudinal end of the capillary body.
  • the range in which the tensile stress layer is formed is relatively smaller than the range in which the compressive stress is formed. , the occurrence of chipping and cracking at the end of the capillary body can be prevented.
  • the portion where the tensile stress layer is formed can be moved away from the first end surface by the length of the compressive stress layer. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the present invention is intended to solve the above-described problems, and provides a method for manufacturing a capillary for holding an optical fiber, which includes an elongated glass capillary body. a first end surface formed at one longitudinal end of the capillary body; and a second end surface formed at the other longitudinal end of the capillary body.
  • the portion where the tensile stress layer is formed is formed at a position away from the first end surface. Since the first end face of the capillary is frequently in contact with the outside, by keeping the tensile stress layer away from the first end face, it is possible to prevent chipping and cracking at the end of the capillary body.
  • the above-mentioned "position where the tensile stress layer is separated from the first end face by 0.1 mm or more" means that the distance from the end of the tensile stress layer closest to the first end face to the first end face is 0.1 mm or more. pointing to something
  • the capillary manufacturing method according to the present invention may include a cooling step of cooling the first end face and the opening at a cooling rate of 100°C/sec or less. Thereby, the maximum value of the tensile stress in the tensile stress layer formed in the capillary body can be reduced as much as possible.
  • the laser light may be CO 2 laser light.
  • cracks can be prevented from occurring at the end of the capillary.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical device;
  • FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a first capillary;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a second capillary; It is a cross-sectional view showing a capillary body.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the end of the capillary body;
  • FIG. 4 is a side view showing a device for measuring stress in a capillary body; It is a flow chart which shows a manufacturing method of a capillary. 4 is a flow chart showing preparation steps in the capillary manufacturing method.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a processing step in a capillary manufacturing method;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a processing step in a capillary manufacturing method;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a processing step in the capillary manufacturing method;
  • FIG. 4 is a side view showing a heating step in the capillary manufacturing method;
  • FIG. 12 is a plan view along the XII-XII arrow line of FIG. 11;
  • FIG. 10 is a plan view showing a method of heating a capillary body according to a comparative example;
  • 4 is a stress state diagram of a capillary body according to Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is a stress state diagram of a capillary body according to Example 2;
  • FIG. 11 is a stress state diagram of a capillary body according to Example 3;
  • FIG. 5 is a stress state diagram of a capillary body according to a comparative example;
  • FIG. 1 to 12 show an embodiment of a capillary and a manufacturing method thereof according to the present invention.
  • FIG. 1 shows an optical device using a capillary according to the present invention.
  • an optical demultiplexer/multiplexer is shown as an example of an optical device.
  • the optical device 1 includes a plurality of optical fibers 2a to 2c, a first capillary 3a and a second capillary 3b for holding the optical fibers 2a to 2c, lenses 4a and 4b, an optical filter 5, and a housing member 6. , is mainly provided.
  • the optical fibers 2a-2c include a first optical fiber 2a and a second optical fiber 2b held by the first capillary 3a, and a third optical fiber 2c held by the second capillary 3b.
  • Each of the optical fibers 2a-2c has a clad 7 and a coating portion 8 that coats the clad 7. As shown in FIG. The clad 7 is exposed from the covering portion 8 at the tip of each of the optical fibers 2a to 2c.
  • the first capillary 3a and the second capillary 3b are provided with an elongated capillary body 9 made of glass.
  • the capillary body 9 is preferably made of borosilicate glass, but is not limited to this and may be made of various types of glass such as quartz glass, soda lime glass, crystallized glass, and the like.
  • the thermal expansion coefficient of the capillary body 9 is preferably ⁇ 3 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. or higher, more preferably 0 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. or higher, and preferably 100 ⁇ 10 ⁇ 7 in a temperature range of 30 to 380° C., for example. /° C. or less, more preferably 80 ⁇ 10 ⁇ 7 /° C. or less.
  • the capillary body 9 is composed of a cylindrical capillary tube, the shape of the capillary body 9 is not limited to this embodiment.
  • the length dimension L1 (see FIG. 2) of the capillary body 9 is preferably 3 to 15 mm.
  • the outer diameter of the capillary body 9 is preferably 0.5 to 3 mm.
  • the capillary body 9 of the first capillary 3a has an accommodating portion (hereinafter referred to as "first accommodating portion") that accommodates a portion of the first optical fiber 2a and a portion of the second optical fiber 2b. ) 10, a first end face 9a formed at one longitudinal end of the capillary body 9, and a second end face 9b formed at the other longitudinal end of the capillary body 9.
  • first accommodating portion that accommodates a portion of the first optical fiber 2a and a portion of the second optical fiber 2b.
  • the first accommodating portion 10 includes an opening (tapered) 11 into which the clad 7 of the first optical fiber 2a and the second optical fiber 2b can be inserted, and the clad 7 of the first optical fiber 2a and the clad of the second optical fiber 2b. 7 and a through hole 12 that can accommodate the .
  • the clad 7 of the first optical fiber 2a and the clad 7 of the second optical fiber 2b are inserted into one through-hole 12 formed in the first accommodating portion 10.
  • FIG. The through-hole 12 can be configured in various shapes such as a circular shape and a rectangular shape when viewed in cross section.
  • the through hole 12 has a curvature radius so as to hold the outer surface of each clad 7. Different concave curved surfaces may be provided.
  • the hole size of the through holes 12 is preferably 0.05 to 1.0 mm.
  • a plurality of (may be three or more) through-holes are formed in the first housing portion 10, and a plurality of (may be three or more) claddings of the optical fibers are individually separated. It may be inserted into each through hole.
  • the opening 11 is a guide for making it easier to insert the clad 7 of the first optical fiber 2 a and the clad 7 of the second optical fiber 2 b into the through hole 12 .
  • the opening 11 is formed on the first end surface 9a side of the capillary body 9 .
  • the opening 11 is preferably configured to communicate with all the through holes 12 .
  • the opening 11 has an inner wall surface 11a that is tapered.
  • the inner wall surface 11a is a surface whose diameter gradually increases from the side of the second end surface 9b of the capillary body 9 toward the first end surface 9a.
  • the length L2 (see FIG. 2) of the opening 11 in the longitudinal direction of the capillary body 9 is preferably 0.5 to 7 mm.
  • the maximum diameter of the opening 11 is preferably 0.5 to 1.5 mm.
  • the minimum diameter of the opening 11 is preferably 0.3-1.3 mm.
  • the opening 11 is filled with an adhesive 13 to fix a portion of the first optical fiber 2a and a portion of the second optical fiber 2b accommodated in the first accommodating portion 10. That is, the space formed by the inner wall surface 11a of the opening 11 functions as a filling portion in which the adhesive 13 is filled.
  • the adhesive 13 filled in the opening 11 is interposed between the first optical fiber 2a and the second optical fiber 2b and the inner wall surface 11a, thereby fixing the respective optical fibers 2a and 2b to the first capillary 3a.
  • the adhesive 13 is also filled in the through hole 12 (between the inner surface of the through hole 12 and the outer surface of the clad 7).
  • an epoxy-based adhesive is used, but not limited to this, a silicone-based adhesive, an acrylic-based adhesive, a photocurable adhesive (for example, an ultraviolet curable adhesive), or the like may be used.
  • the thermal expansion coefficient of the adhesive 13 is 10 ⁇ 10 -6 /°C to 100 ⁇ 10 -6 /°C.
  • the first end surface 9a of the capillary body 9 is a surface formed perpendicular to the longitudinal direction of the capillary body 9.
  • the second end surface 9 b of the capillary body 9 is a surface that is inclined with respect to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the capillary body 9 .
  • the inclination angle ⁇ (see FIG. 2) of the second end surface 9b is preferably 3 to 10°.
  • the tips of the clads 7 of the first optical fiber 2a and the second optical fiber 2b inserted into the through hole 12 are inclined so as to be flush with the second end surface 9b.
  • the capillary body 9 of the second capillary 3b includes an accommodating portion (hereinafter referred to as "second accommodating portion") 14 for accommodating a portion of the third optical fiber 2c.
  • the second accommodating portion 14 includes an opening 11 into which the third optical fiber 2c can be inserted, and a through hole 12 into which the clad 7 of the third optical fiber 2c is inserted.
  • Other configurations of the second capillary 3b are the same as those of the first capillary 3a. Elements of the second capillary 3b that are common to the first capillary 3a are denoted by common reference numerals.
  • the capillary body 9 includes a compressive stress layer CSL formed on the first end surface 9a and the opening 11, a tensile stress layer TSL formed at a position away from the compressive stress layer CSL toward the second end surface 9b, a compressive stress layer a stress neutral layer NSL formed between the CSL and the tensile stress layer TSL.
  • FIG. 6 shows a measuring device capable of performing a two-dimensional refraction method.
  • the measurement device MD a commercially available device (for example, a two-dimensional birefringence evaluation system WPA-100 manufactured by Photonic Lattice) can be used.
  • the measurement apparatus MD includes a stage S on which a capillary body 9 as an object to be measured is installed, a light source LS provided below the stage S, a polarizing member P provided between the light source LS and the stage S, and the stage S. and a measurement unit H provided above.
  • the measurement device MD includes an arithmetic device that performs arithmetic processing on data measured by the measurement unit H, and a display device that displays the measurement results.
  • the stage S has an opening Sa, and the light emitted from the light source LS can pass upward through this opening Sa.
  • the capillary body 9 is mounted on the stage S so as to overlap the opening Sa of the stage S. As shown in FIG.
  • the capillary body 9 is mounted on the stage S so that its side surfaces are in contact with the stage S, that is, so that the central axis O of the capillary body 9 is parallel to the mounting surface of the stage S.
  • the measurement unit H is composed of, for example, a polarization imaging camera.
  • the measuring unit H has, for example, an objective lens, a polarizing array for capturing an image formed by the objective lens, a CCD device, and the like.
  • the light emitted from the light source LS is applied to the capillary body 9 after passing through the polarizing member P. After that, this light reaches the measurement section H through the capillary body 9 . In this case, the light passes through the lower portion 9c of the capillary body 9, passes through the opening 11, which is a hollow portion, and then passes through the upper portion 9d of the capillary body 9.
  • FIG. 1 The light emitted from the light source LS is applied to the capillary body 9 after passing through the polarizing member P. After that, this light reaches the measurement section H through the capillary body 9 . In this case, the light passes through the lower portion 9c of the capillary body 9, passes through the opening 11, which is a hollow portion, and then passes through the upper portion 9d of the capillary body 9.
  • the calculation device performs a predetermined calculation process on the data regarding the polarization measured by the measurement unit H, thereby calculating the phase difference regarding the polarization. Further, the computing device calculates the stress value of the capillary body 9 based on this phase difference.
  • the relationship between phase difference and stress is represented by the following formula (1).
  • ⁇ is the phase difference (nm)
  • ⁇ is the photoelastic constant (10 ⁇ 12 /Pa)
  • F is the stress (10 5 Pa)
  • d is the thickness of the capillary body 9 (cm).
  • the measurement of stress by the measuring device MD is performed only on the lower portion 9c of the capillary body 9 or only on the upper portion 9d.
  • the structure of the measuring device MD and the shape of the capillary body 9 as described above it is difficult to perform such measurements. Therefore, the polarized light transmitted through the lower part 9c and the upper part 9d of the capillary body 9 placed on the stage S is measured by the measurement unit H from above the capillary body 9.
  • the thickness d of the capillary body in the above equation (1) is the sum of the thickness of the lower portion 9c and the thickness of the upper portion 9d, that is, the thickness d of the capillary body 9 twice that value (2d) is used to calculate the phase difference ⁇ .
  • the wall thickness d of the capillary body 9 can be calculated from the difference between the outer diameter and the inner diameter of the capillary body 9 .
  • the phase difference ⁇ is calculated by fixing the values of the outer diameter and inner diameter of the capillary body 9 at the first end face 9a.
  • the arithmetic processing device can display a diagram showing the stress distribution state in the capillary body 9 (hereinafter referred to as "stress state diagram") on the display device. Based on the stress state diagram displayed by the display device, the lengths L3 to L5 of each stress layer CSL, TSL, NSL in the longitudinal direction of the capillary body 9 can be measured.
  • the compressive stress layer CSL is formed on the first end face 9a of the capillary body 9 and its surface layer.
  • the compressive stress layer CSL is formed on the edge of the opening 11 (the boundary between the inner wall surface 11a and the first end surface 9a) and part of the inner wall surface 11a of the opening 11 in the vicinity of the first end surface 9a. be.
  • the compressive stress layer CSL may have its end portion (the end portion on the side of the first end surface 9a) located away from the first end surface 9a.
  • the distance between the first end face 9a and the end of the compressive stress layer CSL is preferably 0 mm to 0.5 mm, more preferably 0 mm to 0.1 mm.
  • the length (width) dimension L3 (see FIG. 5) of the compressive stress layer CSL in the longitudinal direction of the capillary body 9 is preferably 0.01 to 2 mm, more preferably 0.1 to 1.5 mm. , 0.4 to 1.2 mm.
  • the maximum value of compressive stress in the compressive stress layer CSL is preferably more than 5 MPa and not more than 15 MPa.
  • the tensile stress layer TSL is formed in a region (inside the capillary body 9) between the inner wall surface 11a of the opening 11 and the outer surface of the capillary body 9 at a position away from the compressive stress layer CSL toward the second end face 9b. be.
  • the length (width) dimension L4 (see FIG. 5) of the tensile stress layer TSL in the longitudinal direction of the capillary body 9 is preferably 0.1 to 1 mm, more preferably 0.1 to 0.7 mm. , 0.2 to 0.5 mm.
  • the maximum value of the tensile stress layer TSL is preferably more than 5 MPa and 20 MPa or less.
  • the stress-neutral layer NSL is a layer in which a compressive stress or tensile stress of 5 MPa or less exists between the compressive stress layer CSL and the tensile stress layer TSL.
  • the length (width) dimension L5 (see FIG. 5) of the stress neutral layer NSL in the longitudinal direction of the capillary body 9, that is, the separation distance between the compressive stress layer CSL and the tensile stress layer TSL is preferably 0.01 to 1 mm. It is preferably 0.05 to 0.5 mm, and even more preferably 0.05 to 0.1 mm.
  • the second end surface 9b of the capillary body 9 before the optical fibers 2a to 2c are fixed is configured as a flat surface perpendicular to the longitudinal direction of the capillary body 9, as indicated by the solid line in FIG.
  • the second end face 9b is polished after the clads 7 of the optical fibers 2a-2c are inserted into the through-holes 12 and the respective optical fibers 2a-2c are fixed to the through-holes 12 with the adhesive 13.
  • FIG. As a result, the second end surface 9b becomes a surface that is inclined with respect to the direction orthogonal to the longitudinal direction of the capillary body 9, as indicated by the two-dot chain line in FIG.
  • the lenses 4a, 4b include a first lens 4a arranged between the first capillary 3a and the optical filter 5 and a second lens 4b arranged between the second capillary 3b and the optical filter 5.
  • Each of the lenses 4a and 4b is composed of, for example, a uniform refractive index cylindrical lens (so-called C lens) having a partially spherical lens surface at one end, or a refractive index distribution type cylindrical lens (so-called GRIN lens).
  • C lens uniform refractive index cylindrical lens
  • GRIN lens refractive index distribution type cylindrical lens
  • it is not limited to this, and various lenses such as a uniform refractive index lens (a so-called drum lens) having two partially spherical lens surfaces having the same center of curvature at both ends may be used.
  • the first lens 4a is held by a first support member 15a arranged inside the housing member 6.
  • the first support member 15a is configured by a cylindrical member made of glass. A portion of the first lens 4a is inserted into one end of the first support member 15a. A part of the capillary body 9 of the first capillary 3a is inserted into the other end of the first support member 15a.
  • the second lens 4 b is held by a second support member 15 b arranged inside the housing member 6 .
  • the second support member 15b is configured by a cylindrical member made of glass. A portion of the second lens 4b is inserted into one end of the second support member 15b. A part of the capillary body 9 of the second capillary 3b is inserted into the other end of the second support member 15b.
  • Each support member 15a, 15b is fixed inside the housing member 6 by an adhesive (not shown).
  • the optical filter 5 is composed of, for example, a WDM filter, but is not limited to this and may be another optical element.
  • the optical filter 5 is arranged inside the housing member 6 between the first lens 4a and the second lens 4b.
  • the optical filter 5 is fixed to one end of the first lens 4a with an adhesive (not shown).
  • the housing member 6 is configured in a cylindrical shape, it is not limited to this shape.
  • the housing member 6 houses therein the first lens 4a, the second lens 4b, the optical filter 5, the first support member 15a and the second support member 15b, the first capillary 3a and the second capillary 3b.
  • the optical device 1 having the above configuration has two usage modes.
  • the first mode of use for example, when multiplexed light of two wavelengths is emitted from the first optical fiber 2a, the light of one wavelength is reflected by one end face of the optical filter 5 and enters the second optical fiber 2b.
  • it is a demultiplexing mode in which light of other wavelengths is transmitted through the optical filter 5 and is incident on the third optical fiber 2c.
  • the second mode of use when single lights with different wavelengths are respectively emitted from the first optical fiber 2a and the third optical fiber 2c, both of these two kinds of single lights are sent to the second optical fiber 2b. This is a mode of multiplexing for incidence.
  • the method comprises a preparation step S1, a heating step S2 and a cooling step S3.
  • the preparation step S1 is a step of preparing the capillary body 9. As shown in FIG. 8, the preparation step S1 includes a forming step S11, a cutting step S12, a polishing step S13, and a processing step S14.
  • a glass tube (capillary tube) is formed by, for example, a redraw method.
  • a glass preform is partially drawn by heating to form a glass tube having a desired diameter.
  • the cutting step S12 the glass tube formed in the forming step S11 is cut into a predetermined length. After that, a plurality of cut glass tubes are bundled, and the bundle of these glass tubes is further cut into shorter pieces.
  • each end face in the longitudinal direction of the glass tube formed in the cutting step S12 is polished with a polishing tool such as a whetstone.
  • a polishing tool such as a whetstone.
  • a bundle of glass tubes G is formed by holding a plurality of glass tubes G with a holding member 16 such as a binding band.
  • the bundle of glass tubes G is immersed in an etchant ES such as hydrofluoric acid contained in an etching bath ET.
  • an etchant ES such as hydrofluoric acid contained in an etching bath ET.
  • the end surface and the inner surface of the glass tube G are etched.
  • an opening 11 having a tapered shape is formed at one end of the glass tube G by this etching process.
  • the length of the holding member 16 may be the same as the length of the glass tube G.
  • the holding member 16 holds the glass tube G so that the end of the glass tube G is aligned with the end of the glass tube G, thereby preventing unnecessary etching of the side surface of the glass tube G. can.
  • the capillary body 9 having the opening 11 formed in the first end face 9a is prepared.
  • the opening 11 (the inner wall surface 11a) may be formed at one end of the glass tube G not only by the etching process described above but also by machining (for example, grinding using a drill or the like).
  • the heating step S2 the first end surface 9a and the opening 11 of the capillary body 9 are heated by irradiating the first end surface 9a and the opening 11 with the laser beam L.
  • the capillary body 9 is supported by the supporting device 17 so that the first end surface 9a of the capillary body 9 faces upward.
  • a laser beam L is irradiated (spot irradiation) toward the first end surface 9a of the capillary body 9 from the laser irradiation device 18 stopped above the support device 17 .
  • the laser beam L with which the capillary body 9 is irradiated is preferably a CO 2 laser beam, but the type of the laser beam L is not limited to this embodiment.
  • the output of the laser irradiation device 18 is preferably 3-50W.
  • the irradiation time of the laser light L is preferably 1 to 10 seconds.
  • the diameter of the beam diameter BD is preferably 1.1 to 2.5 times the diameter of the first end surface 9a.
  • the entire surface of the first end surface 9a is softened, and the microcracks remaining in the first end surface 9a and the opening 11 disappear.
  • the irradiation of the laser beam L softens the peripheral portion of the first end surface 9a (boundary portion between the first end surface 9a and the outer peripheral surface), the edge portion of the opening 11, and part of the inner wall surface 11a. is chamfered.
  • the laser irradiation device 18 stops the irradiation of the laser light L after the spot irradiation of the laser light L to the first end surface 9a of the capillary body 9 is completed. Thereafter, by relatively moving the laser irradiation device 18 and the support device 17, the next capillary body 9 is arranged below the laser irradiation device 18 as indicated by the two-dot chain line in FIG. After that, while the laser irradiation device 18 is stopped, the laser light L is spot-irradiated toward the first end face 9 a of the next capillary body 9 . In this way, the laser irradiation device 18 repeats the heating step S ⁇ b>2 on each of the plurality of capillary bodies 9 supported by the support device 17 while remaining stationary.
  • the compressive stress layer CSL, the tensile stress layer TSL, and the stress neutral layer NSL can be formed in the capillary body 9 by the heating step S2 and the cooling step S3, which will be described later.
  • the cooling step S3 it is preferable to slowly cool the capillary body 9 in order to form the compressive stress layer CSL, the tensile stress layer TSL and the stress neutral layer NSL in the capillary body 9.
  • the cooling rate for slow cooling of the capillary body 9 is preferably 10° C./second to 100° C./second, more preferably 20° C./second to 80° C./second, still more preferably 30° C./second to 70° C./second. be.
  • the stress-neutral layer NSL can be formed between the compressive stress layer CSL and the tensile stress layer TSL, and the maximum value of the tensile stress in the tensile stress layer TSL is set to 20 MPa or less. Furthermore, the length of the stress neutral layer NSL can be made 0.01 mm or more. Moreover, if the lower limit of the cooling rate is within the above range, it is possible to avoid a decrease in production efficiency. In addition, if the irradiation method of the laser beam L is spot irradiation, it is possible to control the cooling rate within the above range.
  • the cooling rate is a temperature range in which the entire surface of the first end surface 9a is softened by heating and then reaches the strain point by cooling. It should be noted that the cooling step S3 is preferably performed in a temperature-controlled space. The cooling step S3 can also be performed by gradually decreasing the output of the laser light L.
  • the capillary body 9 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment described above by forming the compressive stress layer CSL in the capillary body 9 by the heating step S2 and the cooling step S3, the first end surface 9a of the capillary body 9 and the The opening 11 can be strengthened by this compressive stress layer CSL. As a result, it is possible to prevent chipping and cracking at the ends of the capillary body 9 (the first end surface 9a and the opening 11).
  • the adhesive 13 filling the opening 11 tries to expand and contract.
  • the inner wall surface 11 a of the opening 11 expands following the expansion of the adhesive 13 .
  • cracks may occur in the opening 11 starting from microcracks existing in the opening 11 .
  • the tensile stress value (maximum value) in the tensile stress layer TSL was large, this phenomenon was remarkable.
  • the tensile stress layer TSL is formed at a position apart from the compressive stress layer CSL, that is, the stress neutral layer NSL is formed between the compressive stress layer CSL and the tensile stress layer TSL. was able to reduce the value (maximum value) of the tensile stress in the tensile stress layer TSL as much as possible. As a result, even when the tensile stress layer TSL is formed so as to overlap the opening 11, it is possible to prevent cracks at the ends of the capillary body 9 due to expansion and contraction of the adhesive 13. rice field.
  • a rectangular tapered glass capillary body having a length of 8 mm, an outer diameter of 1.8 mm, and a through hole of 0.51 ⁇ 0.51 mm was obtained through the process shown in FIG. rice field.
  • the glass used was SiO2 70%, B2O3 15 %, Al2O3 5 %, CaO 1%, BaO 1%, Na2O 7%, and K2O 1% in terms of mass%. of borosilicate glass.
  • the capillary bodies according to Examples 1 to 3 were obtained through the process of FIG. 7 by the manufacturing method of the above embodiment using spot irradiation as a laser beam irradiation method.
  • the capillary body according to the comparative example was obtained by using scanning irradiation as a method of irradiating the laser light, although it went through the process of FIG. 7 (see FIG. 13).
  • a linear laser beam L having a length L6 greater than the diameter of the first end face 9a of the capillary body 9 was used.
  • the laser beam L was linearly moved without being stopped and passed over the end of the capillary body 9.
  • FIG. 13 in the scanning irradiation, a linear laser beam L having a length L6 greater than the diameter of the first end face 9a of the capillary body 9 was used.
  • the laser beam L was linearly moved without being stopped and passed over the end of the capillary body 9.
  • FIGS. 14 to 17 show the test results of Examples 1 to 3 and Comparative Example.
  • 14 is a stress state diagram according to Example 1
  • FIG. 15 is a stress state diagram according to Example 2
  • FIG. 16 is a stress state diagram according to Example 3
  • FIG. 17 is a stress state diagram according to a comparative example. is. Observation and measurement of the stress of each sample were performed using a measurement apparatus (WPA-100 model manufactured by Photonic Lattice) capable of performing a two-dimensional birefringence method.
  • WPA-100 model manufactured by Photonic Lattice capable of performing a two-dimensional birefringence method.
  • a stress-neutral layer of 0.01 mm or more was formed between the compressive stress layer and the tensile stress layer.
  • the length was longer than the length of the tensile stress layer, and the tensile stress layer was present at a position separated by 0.1 mm or more from the first end surface.
  • the maximum value of the tensile stress of the tensile stress layer was 20 MPa or less. As a result, the occurrence of breakage at the end of the capillary body was remarkably low.
  • the stress-neutral layer was not formed between the compressive stress layer and the tensile stress layer, and the maximum tensile stress of the tensile stress layer was 20 MPa. exceeded. Also, the distance from the first end surface of the tensile stress layer was as short as 0.05 mm. As a result, the occurrence of cracks at the end of the capillary body was remarkably high.
  • a plurality of capillary bodies 9 may be bundled so that their first end surfaces 9a are aligned, and the first end surfaces 9a and openings 11 of the plurality of capillary bodies 9 may be heated by the laser beam L.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the length dimension L3 of the compressive stress layer CSL is made longer than the length dimension L4 of the tensile stress layer TSL so that the end of the tensile stress layer TSL (boundary with the compressive stress layer CSL) portion) may be separated from the first end surface 9a.
  • the length L3 of the compressive stress layer CSL is preferably 1.1 to 4 times, more preferably 1.2 to 3 times, the length L4 of the tensile stress layer TSL. Preferably, it is more preferably 2 to 3 times.
  • the length dimension L3 of the compressive stress layer CSL may be longer than the length dimension L4 of the tensile stress layer TSL.
  • the embodiment of the capillary body 9 having the stress-neutral layer NSL and the embodiment in which the length dimension L3 of the compressive stress layer CSL is longer than the length dimension L4 of the tensile stress layer TSL have been described. These embodiments are not limiting. Regardless of the length L3 of the compressive stress layer CSL, the end of the tensile stress layer TSL corresponding to the compressive stress layer CSL (the end on the side of the first end surface 9a) is 0.1 mm from the first end surface 9a.
  • the capillary body 9 may be separated as above.
  • the end of the tensile stress layer TSL is preferably separated from the first end face 9a by 0.1 mm or more, more preferably 0.5 mm or more, and preferably 1 mm or more. More preferred.
  • the distance between the first end surface 9a and the end of the tensile stress layer TSL is preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less.

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Abstract

キャピラリ３ａは、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体９を備える。キャピラリ本体９は、光ファイバ２ａ、２ｂの一部を収容するための収容部１０を含む。収容部１０は、キャピラリ本体９の第一端面９ａに形成されるとともに光ファイバ２ａ、２ｂを挿入するための開口部１１を含む。キャピラリ本体９は、開口部１１に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層ＣＳＬと、圧縮応力層ＣＳＬからキャピラリ本体９の第二端面９ｂ側に離れた位置に形成され、二次元複屈折法により観察できる引張応力層ＴＳＬと、圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの間に形成され、二次元複屈折法により観察できる応力中立層ＮＳＬと、を含む。

Description

キャピラリ及びその製造方法
　本発明は、例えば光ファイバ保持用のキャピラリ及びその製造方法に関する。
　光ファイバを用いる光通信システムには、光合分波器、光アイソレータ、光サーキュレータ等の各種光デバイスが利用されている。このような光デバイスに光ファイバを接続する場合、操作性を高めるために、光ファイバの端部にキャピラリが取り付けられる。
　例えば特許文献１には、毛細管により構成されるキャピラリが開示されている。キャピラリの端部は、光ファイバをキャピラリの内孔に挿入し易くするために、外方に向かって拡開するテーパ（フレア）状となっている（同文献の段落０００２参照）。
　このキャピラリにおけるテーパ状は、ガラス管の微小径の内孔に、ガラス管材料を浸蝕せずかつ該ガラス管材料の浸蝕性液体と反応しない液体（例えば水）を充満させた後、ガラス管の一端面のみを浸蝕性液体（フッ酸からなるエッチング液）に一定時間浸す第一の工程と、浸蝕性液体に浸した後にガラス管の内孔を洗浄する第二の工程とをそれぞれ交互に複数回繰り返すことによって形成される（同文献の請求項１、段落００１７～００１９参照）。
特開２００３－１６７１６１号公報
　光ファイバは、キャピラリの内孔に充填された接着剤によってキャピラリに固定される。この場合において、キャピラリは、テーパ状に構成される端部の肉厚が他の部分よりも薄くなっているという強度的な問題に加え、この端部にマイクロクラックが存在する場合、光デバイスが使用される環境の温度変化による接着剤の膨張又は収縮によって、このマイクロクラックを起点にして、この端部に割れが発生するおそれがあった。
　本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、キャピラリの端部における割れの発生を防止することを技術的課題とする。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手（管ガラスの管長）方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、前記圧縮応力層と前記引張応力層との間に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる応力中立層と、を含むことを特徴とする。
　かかる構成によれば、キャピラリ本体において圧縮応力層が形成された部分は、この圧縮応力層によって強化されることになる。これにより、キャピラリ本体の第一端面及び開口部（以下、これらを併せて「端部」とする）におけるチッピングや割れの発生を防止することができる。
　また、キャピラリ本体において引張応力層が形成された部分は、応力中立層を介して圧縮応力層から離れた位置に形成されることで、引張応力の最大値を可及的に小さくすることが可能となる。これにより、引張応力層は、キャピラリ本体に使用される接着剤の膨張・収縮やキャピラリ本体の膨張・収縮の影響を受け難くなる。さらに、キャピラリ本体を加工する際にキャピラリ本体に微小な傷が形成された場合であっても、この傷の影響を受け難くなる。したがって、引張応力層が形成された部分を起点とする割れの発生を防止することが可能となる。加えて、応力中立層を形成することにより、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分が、応力中立層の分だけ第一端面から遠ざかる位置に形成される。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。
　以下、本発明において、二次元複屈折法により観察する応力層の状態または測定する応力値は、キャピラリ本体の側面を観察した場合の、キャピラリ本体の中心軸（キャピラリ本体の管軸）の位置におけるものである。また、応力中立層とは、５．０ＭＰａ以下の圧縮応力または引張応力が存在する層をいう。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、を含み、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記圧縮応力層の長さが、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記引張応力層の長さよりも長いことを特徴とする。
　かかる構成によれば、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される範囲は、圧縮応力が形成される範囲よりも相対的に少ないため、引張応力層が形成された部分に外力が作用した際に、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れの発生を防止することができる。加えて、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分は、圧縮応力層を長く形成した分だけ第一端面から遠ざけることができる。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、を含み、前記引張応力層が前記第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置から前記長手方向に沿って存在することを特徴とする。
　かかる構成によれば、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分は、第一端面から遠ざかる位置に形成される。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。なお、前述の「引張応力層が第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置」とは、第一端面に最も近い引張応力層の端部から第一端面までの距離が、０．１ｍｍ以上であることを指す。
　本発明のキャピラリにおいて、前記引張応力層における前記二次元複屈折法による引張応力の最大値は２０ＭＰａ以下が好ましい。これにより、引張応力層は、キャピラリ本体に使用される接着剤の膨張・収縮やキャピラリ本体の膨張・収縮の影響を受け難くなる。さらに、キャピラリ本体を加工する際にキャピラリ本体に微小な傷が形成された場合であっても、この傷の影響を受け難くなる。したがって、引張応力層が形成された部分を起点とする割れの発生を防止することが可能となる。
　本発明のキャピラリにおいて、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記応力中立層の長さは０．０１ｍｍ以上が好ましい。これにより、引張応力層は、圧縮応力層から０．０１ｍｍ以上離れた位置に形成されることになり、キャピラリ本体に使用される接着剤の膨張・収縮やキャピラリ本体の膨張・収縮の影響を受け難くなる。さらに、キャピラリ本体を加工する際にキャピラリ本体に微小な傷が形成された場合であっても、この傷の影響を受け難くなる。
　本発明のキャピラリにおいて、前記開口部は、テーパ状に構成される内壁面を有してもよい。かかる構成によれば、内壁面によって光ファイバをキャピラリ本体の収容部に挿入しやすくなる。
　本発明のキャピラリにおいて、前記開口部には、接着剤が充填されてもよい。これにより、光ファイバをキャピラリ本体に固定することが可能となる。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、かつ前記圧縮応力層と前記引張応力層との間に前記二次元複屈折法により観察できる応力中立層を形成することを特徴とする。
　かかる構成によれば、加熱工程によりキャピラリ本体において圧縮応力層が形成された部分は、この圧縮応力層によって強化されることになる。これにより、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れの発生を防止することができる。
　また、加熱工程によりキャピラリ本体において引張応力層が形成された部分は、応力中立層を介して圧縮応力層から離れた位置に形成されることで、引張応力の最大値を可及的に小さくすることが可能となる。これにより、引張応力層は、キャピラリ本体に使用される接着剤の膨張・収縮やキャピラリ本体の膨張・収縮の影響を受け難くなる。さらに、キャピラリ本体を加工する際にキャピラリ本体に微小な傷が形成された場合であっても、この傷の影響を受け難くなる。したがって、引張応力層が形成された部分を起点とする割れの発生を防止することが可能となる。
　また、キャピラリ本体において引張応力層が形成された部分は、応力中立層を介して圧縮応力層から離れた位置に形成されることで、引張応力の最大値を可及的に小さくすることが可能となる。これにより、引張応力層は、キャピラリ本体に使用される接着剤の膨張・収縮やキャピラリ本体の膨張・収縮の影響を受け難くなる。さらに、キャピラリ本体を加工する際にキャピラリ本体に微小な傷が形成された場合であっても、この傷の影響を受け難くなる。したがって、引張応力層が形成された部分を起点とする割れの発生を防止することが可能となる。加えて、応力中立層を形成することにより、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分が、応力中立層の分だけ第一端面から遠ざかる位置に形成される。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記圧縮応力層の長さが、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記引張応力層の長さよりも長いことを特徴とする。
　かかる構成によれば、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される範囲は、圧縮応力が形成された範囲よりも相対的に少ないため、引張応力層が形成される部分に外力が作用した際に、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れの発生を防止することができる。加えて、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分は、圧縮応力層を長く形成した分だけ第一端面から遠ざけることができる。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。
　本発明は上記の課題を解決するためのものであり、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、前記引張応力層が前記第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置から前記長手方向に沿って存在するように形成することを特徴とする。
　かかる構成によれば、キャピラリ本体において、引張応力層が形成される部分は、第一端面から遠ざかる位置に形成される。キャピラリにとって第一端面は外的な接触が多い箇所であるため、引張応力層を第一端面から遠ざけることで、キャピラリ本体の端部におけるチッピングや割れが発生することを防止することができる。なお、前述の「引張応力層が第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置」とは、第一端面に最も近い引張応力層の端部から第一端面までの距離が、０．１ｍｍ以上であることを指す。
　本発明に係るキャピラリの製造方法は、前記第一端面及び前記開口部を、１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程を備えてもよい。これにより、キャピラリ本体に形成された引張応力層における引張応力の最大値を可及的に低下させることができる。
　本発明に係るキャピラリの製造方法において、前記レーザ光は、ＣＯ2レーザ光であってもよい。
　本発明によれば、キャピラリの端部における割れの発生を防止することができる。
光デバイスの断面図である。 第一キャピラリの断面図である。 第二キャピラリの断面図である。 キャピラリ本体を示す断面図である。 キャピラリ本体における端部の断面図である。 キャピラリ本体の応力を測定する装置を示す側面図である。 キャピラリの製造方法を示すフローチャートである。 キャピラリの製造方法における準備工程を示すフローチャートである。 キャピラリの製造方法における加工工程を示す断面図である。 キャピラリの製造方法における加工工程を示す断面図である。 キャピラリの製造方法における加熱工程を示す側面図である。 図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ矢視線に係る平面図である。 比較例に係るキャピラリ本体の加熱方法を示す平面図である。 実施例１に係るキャピラリ本体の応力状態図である。 実施例２に係るキャピラリ本体の応力状態図である。 実施例３に係るキャピラリ本体の応力状態図である。 比較例に係るキャピラリ本体の応力状態図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。図１乃至図１２は、本発明に係るキャピラリ及びその製造方法の一実施形態を示す。
　図１は、本発明に係るキャピラリが使用されてなる光デバイスを示す。本実施形態では、光デバイスの一例として光分波合波器を示す。光デバイス１は、複数の光ファイバ２ａ～２ｃと、光ファイバ２ａ～２ｃを保持するための第一キャピラリ３ａ及び第二キャピラリ３ｂと、レンズ４ａ、４ｂと、光学フィルタ５と、収容部材６と、を主に備える。
　光ファイバ２ａ～２ｃは、第一キャピラリ３ａに保持される第一光ファイバ２ａ及び第二光ファイバ２ｂと、第二キャピラリ３ｂに保持される第三光ファイバ２ｃとを含む。各光ファイバ２ａ～２ｃは、クラッド７と、クラッド７を被覆する被覆部８とを備える。各光ファイバ２ａ～２ｃの先端部では、クラッド７が被覆部８から露出した状態となっている。
　図１乃至図３に示すように、第一キャピラリ３ａ及び第二キャピラリ３ｂは、長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体９を備える。具体的には、キャピラリ本体９は、ホウケイ酸ガラスにより構成されることが好ましいが、これに限らず石英ガラス、ソーダライムガラス、結晶化ガラスその他の各種ガラスにより構成されてもよい。キャピラリ本体９の熱膨張係数は、例えば３０～３８０℃の温度範囲において、好ましくは－３×１０-7／℃以上、より好ましくは０×１０-7／℃以上、好ましくは１００×１０-7／℃以下、より好ましくは８０×１０-7／℃以下である。
　キャピラリ本体９は円筒状の毛細管により構成されるが、キャピラリ本体９の形状は、本実施形態に限定されない。キャピラリ本体９の長さ寸法Ｌ１（図２参照）は、３～１５ｍｍであることが好ましい。キャピラリ本体９の外径は、０．５～３ｍｍであることが好ましい。
　図１及び図２に示すように、第一キャピラリ３ａのキャピラリ本体９は、第一光ファイバ２ａの一部及び第二光ファイバ２ｂの一部を収容する収容部（以下「第一収容部」という）１０と、キャピラリ本体９の長手方向の一端部に形成される第一端面９ａと、キャピラリ本体９の長手方向の他端部に形成される第二端面９ｂと、を含む。
　第一収容部１０は、第一光ファイバ２ａ及び第二光ファイバ２ｂのクラッド７を挿入可能な開口部（テーパ状）１１と、第一光ファイバ２ａのクラッド７及び第二光ファイバ２ｂのクラッド７を収容可能な貫通孔１２とを含む。
　本実施形態では、第一収容部１０に形成された一つの貫通孔１２に第一光ファイバ２ａのクラッド７及び第二光ファイバ２ｂのクラッド７が挿入されている。貫通孔１２は、断面視円形状、矩形状など各種の形状により構成することができる。第一光ファイバ２ａのクラッド７の外径と、第二光ファイバ２ｂのクラッド７の外径とが異なる場合には、貫通孔１２は、各クラッド７の外面を保持するように、曲率半径の異なる凹状曲面を備えてもよい。貫通孔１２の孔寸法は、０．０５～１．０ｍｍであることが好ましい。
　上記の構成に限らず、例えば、第一収容部１０に複数（三以上であってもよい）の貫通孔を形成し、複数（三以上であってもよい）の光ファイバのクラッドを個別に各貫通孔に挿入してもよい。
　開口部１１は、第一光ファイバ２ａのクラッド７及び第二光ファイバ２ｂのクラッド７を貫通孔１２に挿入しやくするための案内部である。開口部１１は、キャピラリ本体９の第一端面９ａ側に形成されている。なお、キャピラリ本体９に複数の貫通孔１２が形成される場合には、開口部１１は、全ての貫通孔１２と連通するように構成されることが好ましい。
　開口部１１は、テーパ状に構成される内壁面１１ａを有する。この内壁面１１ａは、キャピラリ本体９の第二端面９ｂ側から第一端面９ａに向かうにつれて徐々に拡径する面である。
　キャピラリ本体９の長手方向における開口部１１の長さ寸法Ｌ２（図２参照）は、０．５～７ｍｍであることが好ましい。開口部１１の最大口径は０．５～１．５ｍｍであることが好ましい。開口部１１の最小口径は、０．３～１．３ｍｍであることが好ましい。
　開口部１１には、第一収容部１０に収容された第一光ファイバ２ａの一部及び第二光ファイバ２ｂの一部を固定するために、接着剤１３が充填されている。すなわち、開口部１１の内壁面１１ａによって形成される空間は、接着剤１３が充填される充填部として機能する。開口部１１に充填された接着剤１３は、第一光ファイバ２ａ及び第二光ファイバ２ｂと内壁面１１ａとの間に介在することで、各光ファイバ２ａ、２ｂを第一キャピラリ３ａに固定する。なお、図示していないが、この接着剤１３は、貫通孔１２（貫通孔１２の内面とクラッド７の外面との間）にも充填されている。
　接着剤１３としては、例えばエポキシ系接着剤が使用されるが、これに限らずシリコーン系、アクリル系の接着剤、光硬化型接着剤（例えば紫外線硬化型接着剤）等を使用してもよい。接着剤１３の熱膨張係数は、１０×１０-6／℃～１００×１０-6／℃である。
　キャピラリ本体９の第一端面９ａは、キャピラリ本体９の長手方向に対して直交するように形成される面である。キャピラリ本体９の第二端面９ｂは、キャピラリ本体９の長手方向に直交する方向に対して傾斜する面である。第二端面９ｂの傾斜角度θ（図２参照）は、３～１０°であることが好ましい。
　貫通孔１２に挿入された第一光ファイバ２ａ及び第二光ファイバ２ｂのクラッド７の先端部は、第二端面９ｂと面一となるように傾斜面となっている。
　図１及び図３に示すように、第二キャピラリ３ｂのキャピラリ本体９は、第三光ファイバ２ｃの一部を収容するための収容部（以下「第二収容部」という）１４を含む。第二収容部１４は、第三光ファイバ２ｃを挿入可能な開口部１１と、第三光ファイバ２ｃのクラッド７が挿入される貫通孔１２とを含む。第二キャピラリ３ｂにおけるその他の構成は、第一キャピラリ３ａと同じである。第二キャピラリ３ｂにおいて第一キャピラリ３ａと共通する構成要素には、共通の符号を付している。
　図４及び図５は、光ファイバ２ａ～２ｃが取り付けられる前のキャピラリ本体９を示す。キャピラリ本体９は、第一端面９ａ及び開口部１１に形成される圧縮応力層ＣＳＬと、圧縮応力層ＣＳＬから第二端面９ｂ側に離れた位置に形成される引張応力層ＴＳＬと、圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの間に形成される応力中立層ＮＳＬと、を含む。
　圧縮応力層ＣＳＬ、引張応力層ＴＳＬ、及び、応力中立層ＮＳＬの応力の方向の観察、応力の値の測定は、二次元複屈折法により行う。図６は、二次元屈折法を実行可能な測定装置を示す。測定装置ＭＤとしては、市販の装置（例えばフォトニックラティス社製の二次元複屈折評価システムＷＰＡ－１００型）を使用できる。
　測定装置ＭＤは、測定対象物であるキャピラリ本体９を設置するステージＳと、ステージＳの下方に設けられる光源ＬＳと、光源ＬＳとステージＳとの間に設けられる偏光部材Ｐと、ステージＳの上方に設けられる測定部Ｈと、を備える。この他、測定装置ＭＤは、測定部Ｈによって測定されたデータを演算処理する演算装置と、測定結果を表示する表示装置と、を備える。
　ステージＳは、開口部Ｓａを有しており、光源ＬＳから照射された光をこの開口部Ｓａを通じて上方に通過させることができる。キャピラリ本体９は、ステージＳの開口部Ｓａに重なるように当該ステージＳに載置される。キャピラリ本体９は、その側面がステージＳに接触するように、すなわちキャピラリ本体９の中心軸ＯがステージＳの載置面と平行となるように、当該ステージＳに載置される。
　測定部Ｈは、例えば偏光イメージングカメラにより構成される。測定部Ｈは、例えば対物レンズ、対物レンズによって結像された像を撮像する偏光アレイ、ＣＣＤデバイス等を有する。
　光源ＬＳから照射された光は、偏光部材Ｐを透過した後に、キャピラリ本体９に照射される。その後、この光は、キャピラリ本体９を透過して測定部Ｈに到達する。この場合において、光は、キャピラリ本体９の下側部分９ｃを透過し、空洞部分である開口部１１を通過した後に、キャピラリ本体９の上側部分９ｄを透過する。
　演算装置は、測定部Ｈによって測定された偏光に係るデータに所定の演算処理を施すことで、偏光に係る位相差を算出する。さらに演算装置は、この位相差に基づいて、キャピラリ本体９の応力値を算出する。位相差と応力の関係は、以下の式（１）により表される。
δ＝β×Ｆ×ｄ　　　・・・（１）
　ここで、δは位相差（ｎｍ）、βは光弾性定数（１０-12／Ｐａ）、Ｆは応力（１０5Ｐａ）、ｄは、キャピラリ本体９の肉厚（ｃｍ）である。
　上記の測定装置ＭＤによる応力の測定は、キャピラリ本体９の下側部分９ｃのみ、又は上側部分９ｄのみに対して行うことが望ましい。しかし、上記のような測定装置ＭＤの構造及びキャピラリ本体９の形状では、このような測定を行うことが困難である。そこで、ステージＳに載置されたキャピラリ本体９の下側部分９ｃと上側部分９ｄとを透過した偏光を、キャピラリ本体９の上方から測定部Ｈによって測定することとした。すなわち、測定部Ｈは、キャピラリ本体９の上方において、下側部分９ｃと上側部分９ｄとが重なった部分を測定することになる。このため、本実施形態では、上記の式（１）におけるキャピラリ本体の肉厚ｄを、下側部分９ｃの肉厚と、上側部分９ｄの肉厚との和、すなわちキャピラリ本体９の肉厚ｄのその二倍（２ｄ）の値を使用して、位相差δを算出する。換言すると、キャピラリ本体９の肉厚ｄは、キャピラリ本体９の外径と内径との差により算出することができる。なお、開口部１１の内壁面１１ａがテーパ状に形成される場合、厳密には測定箇所に応じてキャピラリ本体９の肉厚ｄが随時変化することとなるが、測定箇所に応じて肉厚ｄの値を設定しなおすのは煩雑であるため、便宜上、本発明においては、第一端面９ａにおけるキャピラリ本体９の外径と内径の値で固定して、位相差δを算出することとする。
　演算処理装置は、キャピラリ本体９における応力の分布状態を示す図（以下「応力状態図」という）を表示装置に表示させることができる。表示装置により表示された応力状態図に基づき、キャピラリ本体９の長手方向における各応力層ＣＳＬ、ＴＳＬ、ＮＳＬの長さＬ３～Ｌ５を測定することができる。
　圧縮応力層ＣＳＬは、キャピラリ本体９の第一端面９ａとその表層部分に形成される。また、圧縮応力層ＣＳＬは、開口部１１の縁部（内壁面１１ａと第一端面９ａとの境界部）と、第一端面９ａの近傍における開口部１１の内壁面１１ａの一部に形成される。圧縮応力層ＣＳＬは、その端部（第一端面９ａ側の端部）が第一端面９ａから離れた位置にあってもよい。この場合、第一端面９ａと圧縮応力層ＣＳＬの端部との離間距離は、０ｍｍ～０．５ｍｍであることが好ましく、０ｍｍ～０．１ｍｍであることがより好ましい。
　キャピラリ本体９の長手方向における圧縮応力層ＣＳＬの長さ（幅）寸法Ｌ３（図５参照）は、０．０１～２ｍｍであることが好ましく、０．１～１．５ｍｍであることがより好ましく、０．４～１．２ｍｍであることが更に好ましい。圧縮応力層ＣＳＬにおける圧縮応力の最大値は、５ＭＰａを超え１５ＭＰａ以下であることが好ましい。
　引張応力層ＴＳＬは、圧縮応力層ＣＳＬから第二端面９ｂ側に離れた位置において、開口部１１の内壁面１１ａとキャピラリ本体９の外面との間の領域（キャピラリ本体９の内部）に形成される。
　キャピラリ本体９の長手方向における引張応力層ＴＳＬの長さ（幅）寸法Ｌ４（図５参照）は、０．１～１ｍｍであることが好ましく、０．１～０．７ｍｍであることがより好ましく、０．２～０．５ｍｍであることが更に好ましい。引張応力層ＴＳＬの最大値は、５ＭＰａを超え２０ＭＰａ以下であることが好ましい。
　応力中立層ＮＳＬは、圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの間において、５ＭＰａ以下の圧縮応力または引張応力が存在する層である。
　キャピラリ本体９の長手方向における応力中立層ＮＳＬの長さ（幅）寸法Ｌ５（図５参照）、すなわち圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの離間距離は、０．０１～１ｍｍであることが好ましく、０．０５～０．５ｍｍであることがより好ましく、０．０５～０．１ｍｍであることが更に好ましい。
　光ファイバ２ａ～２ｃが固定される前のキャピラリ本体９の第二端面９ｂは、図４において実線で示すように、キャピラリ本体９の長手方向に直交する平坦面として構成されている。第二端面９ｂは、光ファイバ２ａ～２ｃのクラッド７が貫通孔１２に挿入され、各光ファイバ２ａ～２ｃが接着剤１３によって貫通孔１２に固定された後に、研磨される。これにより、第二端面９ｂは、図４において二点鎖線で示すように、キャピラリ本体９の長手方向に直交する方向に対して傾斜する面となる。
　レンズ４ａ、４ｂは、第一キャピラリ３ａと光学フィルタ５との間に配置される第一レンズ４ａと、第二キャピラリ３ｂと光学フィルタ５との間に配置される第二レンズ４ｂと、を含む。各レンズ４ａ、４ｂは、例えば部分球面状のレンズ面を一端部に設けてなる均一屈折率の円柱状レンズ（いわゆるＣレンズ）や、屈折率分布型の円柱状レンズ（いわゆるＧＲＩＮレンズ）により構成されるが、これに限定されず、同一の曲率中心を有する二つの部分球面状のレンズ面を両端に設けた均一屈折率のレンズ（いわゆるドラムレンズ）等の各種レンズを用いてもよい。
　図１に示すように、第一レンズ４ａは、収容部材６の内部に配置される第一支持部材１５ａに保持されている。第一支持部材１５ａはガラス製の円筒部材により構成される。第一レンズ４ａの一部は、第一支持部材１５ａの一端部に挿入されている。第一支持部材１５ａの他端部には、第一キャピラリ３ａのキャピラリ本体９の一部が挿入されている。第二レンズ４ｂは、収容部材６の内部に配置される第二支持部材１５ｂに保持されている。第二支持部材１５ｂは、ガラス製の円筒部材により構成される。第二レンズ４ｂの一部は、第二支持部材１５ｂの一端部に挿入されている。第二支持部材１５ｂの他端部には、第二キャピラリ３ｂのキャピラリ本体９の一部が挿入されている。各支持部材１５ａ、１５ｂは、接着剤（図示せず）によって収容部材６の内部に固定されている。
　光学フィルタ５は、例えばＷＤＭフィルタにより構成されるが、これに限らず他の光学素子であってもよい。光学フィルタ５は、収容部材６の内部において第一レンズ４ａと第二レンズ４ｂとの間に配置されている。光学フィルタ５は、接着剤（図示せず）によって第一レンズ４ａの一端部に固定されている。
　収容部材６は、円筒状に構成されるが、この形状に限定されない。収容部材６は、その内部に、第一レンズ４ａ、第二レンズ４ｂ、光学フィルタ５、第一支持部材１５ａ及び第二支持部材１５ｂ、第一キャピラリ３ａ及び第二キャピラリ３ｂを収容している。
　上記構成を有する光デバイス１には、二種類の使用態様がある。第一の使用態様は、第一光ファイバ２ａから例えば二波長の多重光が出射された場合に、一の波長の光が光学フィルタ５の一端面で反射されて第二光ファイバ２ｂに入射され且つ他の波長の光が光学フィルタ５を透過して第三光ファイバ２ｃに入射される分波の態様である。第二の使用態様は、第一光ファイバ２ａと第三光ファイバ２ｃとから異なる波長の単一光がそれぞれ出射された場合に、この二種の単一光を何れも第二光ファイバ２ｂに入射させる合波の態様である。
　以下、上記構成のキャピラリ本体９を製造する方法について説明する。図７に示すように、本方法は、準備工程Ｓ１と、加熱工程Ｓ２と、冷却工程Ｓ３と、を備える。
　準備工程Ｓ１は、キャピラリ本体９を用意する工程である。図８に示すように、準備工程Ｓ１は、成形工程Ｓ１１と、切断工程Ｓ１２と、研磨工程Ｓ１３と、加工工程Ｓ１４と、を含む。
　成形工程Ｓ１１では、例えばリドロー法によって、ガラス管（毛細管）を成形する。リドロー法では、ガラスプリフォームを加熱することでその一部を延伸させ、所望の径のガラス管を成形する。切断工程Ｓ１２では、成形工程Ｓ１１によって成形されたガラス管を所定の長さに切断する。その後、切断された複数のガラス管を束ね、これらのガラス管の束をさらに短く切断する。
　研磨工程Ｓ１３では、切断工程Ｓ１２によって形成されたガラス管の長手方向における各端面を砥石等の研磨具により研磨する。これにより、切断工程Ｓ１２によってガラス管の端面に形成されたクラック等を除去することができる。なお、ガラス管の端面のクラックが少ない状態であれば、研磨工程Ｓ１３を省略することができる。
　加工工程Ｓ１４では、図９に示すように複数のガラス管Ｇを結束バンド等の保持部材１６によって保持することで、ガラス管Ｇの束を構成する。その後、図１０に示すように、エッチング槽ＥＴに収容されたフッ酸等によるエッチング液ＥＳに、ガラス管Ｇの束を浸漬する。これにより、ガラス管Ｇの端面及び内面にエッチング処理が施される。また、このエッチング処理によって、ガラス管Ｇの一端部にテーパ状を有する開口部１１が形成される。保持部材１６の長さはガラス管Ｇの長さと同じであってもよい。保持部材１６は、その端部とガラス管Ｇの端部とが一致するようにガラス管Ｇを保持することで、ガラス管Ｇの側面に対して不要なエッチング処理が行われることを防ぐことができる。
　以上により、第一端面９ａに開口部１１が形成されるキャピラリ本体９が用意される。
　なお、加工工程Ｓ１４では、上記のエッチング加工に限らず、機械加工（例えばドリル等による研削加工）によってガラス管Ｇの一端部に開口部１１（内壁面１１ａ）を形成してもよい。
　次に、加熱工程Ｓ２では、レーザ光Ｌをキャピラリ本体９の第一端面９ａ及び開口部１１に照射することで、この第一端面９ａ及び開口部１１を加熱する。
　具体的には、図１１に示すように、キャピラリ本体９の第一端面９ａが上方を向くように、キャピラリ本体９を支持装置１７によって支持する。その後、支持装置１７の上方に停止しているレーザ照射装置１８からキャピラリ本体９の第一端面９ａに向かってレーザ光Ｌを照射（スポット照射）する。キャピラリ本体９に照射されるレーザ光Ｌは、ＣＯ2レーザ光であることが好ましいが、レーザ光Ｌの種別は、本実施形態に限定されない。
　加熱工程Ｓ２において、レーザ照射装置１８の出力は、３～５０Ｗとすることが好ましい。レーザ光Ｌの照射時間は、１～１０秒とすることが好ましい。図１２に示すように、加熱工程Ｓ２では、第一端面９ａの直径よりも大きなビーム径ＢＤを有するレーザ光Ｌを第一端面９ａ及び開口部１１に照射することが好ましい。ビーム径ＢＤの直径は、第一端面９ａの直径の１．１倍～２．５倍であることが好ましい。
　上記のようなレーザ光Ｌの照射によって、第一端面９ａの全面が軟化し、第一端面９ａと開口部１１に残存していたマイクロクラックが消失する。また、レーザ光Ｌの照射によって、第一端面９ａの周縁部（第一端面９ａと外周面との境界部）と開口部１１の縁部及び内壁面１１ａの一部が軟化し、これらの部位に面取り処理が施される。
　レーザ照射装置１８は、キャピラリ本体９の第一端面９ａに対してレーザ光Ｌのスポット照射の終了後に、レーザ光Ｌの照射を中止する。その後、レーザ照射装置１８と支持装置１７とを相対移動させることで、図１１において二点鎖線で示すように、次のキャピラリ本体９がレーザ照射装置１８の下方に配置される。その後、レーザ照射装置１８は停止した状態で、次のキャピラリ本体９の第一端面９ａに向かってレーザ光Ｌをスポット照射する。このように、レーザ照射装置１８は、支持装置１７に支持されている複数のキャピラリ本体９のそれぞれに対し、移動することなく停止した状態で、加熱工程Ｓ２を繰り返し行う。
　また、本方法では、この加熱工程Ｓ２及び後述する冷却工程Ｓ３によって、キャピラリ本体９に圧縮応力層ＣＳＬ、引張応力層ＴＳＬ及び応力中立層ＮＳＬを形成することができる。
　冷却工程Ｓ３では、キャピラリ本体９に圧縮応力層ＣＳＬ、引張応力層ＴＳＬ及び応力中立層ＮＳＬを形成するために、キャピラリ本体９を徐冷することが好ましい。キャピラリ本体９の徐冷に係る冷却速度は、好ましくは１０℃／秒～１００℃／秒、より好ましくは２０℃／秒～８０℃／秒、更に好ましくは３０℃／秒～７０℃／秒である。冷却速度の上限が上記範囲であれば、圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの間に応力中立層ＮＳＬを形成することができ、更に引張応力層ＴＳＬにおける引張応力の最大値を２０ＭＰａ以下にでき、更に応力中立層ＮＳＬの長さを０．０１ｍｍ以上にすることが可能になる。また、冷却速度の下限が上記範囲であれば、生産効率が低下することを回避できる。なお、レーザ光Ｌの照射方法がスポット照射であれば、冷却速度を上記範囲に制御することが可能である。ここで冷却速度とは、第一端面９ａの全面が、加熱により軟化した後、冷却により歪点に至る温度範囲でのものである。なお、冷却工程Ｓ３は、温度管理がなされた空間内で行われることが好ましい。冷却工程Ｓ３は、レーザ光Ｌの出力を徐々に低下させることによっても実施することが可能である。
　以上説明した本実施形態に係るキャピラリ本体９及びその製造方法によれば、加熱工程Ｓ２及び冷却工程Ｓ３によってキャピラリ本体９に圧縮応力層ＣＳＬを形成することで、キャピラリ本体９の第一端面９ａ及び開口部１１をこの圧縮応力層ＣＳＬによって強化することができる。これにより、キャピラリ本体９の端部（第一端面９ａ及び開口部１１）におけるチッピングや割れの発生を防止することができる。
　上記の効果に加え、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、本発明について以下のような効果を見出した。
　光デバイス１の使用環境における温度変化によって、開口部１１に充填されている接着剤１３が膨張及び収縮しようとする。この場合、開口部１１の内壁面１１ａは、接着剤１３の膨張に追随する形で膨張する。これにより開口部１１に内在するマイクロクラックを起点にして開口部１１に割れが発生する場合があった。特に、引張応力層ＴＳＬにおける引張応力の値（最大値）が大きい場合、この現象は顕著であった。
　このようなキャピラリ本体９の割れを防止するために、圧縮応力層ＣＳＬから離れた位置に引張応力層ＴＳＬを形成すること、すなわち圧縮応力層ＣＳＬと引張応力層ＴＳＬとの間に応力中立層ＮＳＬを形成することで、引張応力層ＴＳＬにおける引張応力の値（最大値）を可及的に低下させることができた。これにより、開口部１１に重なるように引張応力層ＴＳＬが形成された場合であっても、接着剤１３の膨張及び収縮に起因するキャピラリ本体９の端部における割れを防止することが可能となった。
　本発明者等は、本発明の効果を確認するため、検証試験をおこなった。以下、本発明に係る実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
　まず、図８の工程を経て作製した長さが８ｍｍ、外径が１．８ｍｍ、貫通孔の孔寸法が０．５１×０．５１ｍｍの矩形、のテーパ状を有するガラス製のキャピラリ本体を得た。なお、用いたガラスは、質量％表記で、ＳｉＯ2　７０％、Ｂ2Ｏ3　１５％、Ａｌ2Ｏ3　５％、ＣａＯ　１％、ＢａＯ　１％、Ｎａ2Ｏ　７％、Ｋ2Ｏ　１％のホウケイ酸ガラスであった。
　実施例１～３に係るキャピラリ本体は、図７の工程を経て、レーザ光の照射方法としてスポット照射を用いた上記実施形態の製造方法によって得た。一方、比較例に係るキャピラリ本体は、図７の工程を経るものの、レーザ光の照射方法として走査型照射を用いて得た（図１３参照）。図１３に示すように、走査型照射では、キャピラリ本体９における第一端面９ａの直径よりも大きな長さＬ６を有する線状のレーザ光Ｌを使用した。この場合において、図１３において矢印Ａ１、Ａ２で示すように、レーザ光Ｌを停止させることなく直線的に移動させ、キャピラリ本体９の端部上を通過させた。
　その後、開口部から貫通孔に向けて１６本の光ファイバを挿入し、その後、開口部に接着剤を充填することで、光ファイバ保持用キャピラリを作製した。
　実施例１～３及び比較例で得たサンプル各１０００本を用い、温度サイクル試験（温度範囲－４０℃～８５℃を２４回繰り返す）を行った。その後、光学顕微鏡を用い、端部（第一端面及び開口部）の割れの発生の有無を確認した。
　実施例１～３及び比較例における試験結果を表１、図１４乃至図１７に示す。図１４は、実施例１に係る応力状態図、図１５は、実施例２に係る応力状態図、図１６は、実施例３に係る応力状態図、図１７は、比較例に係る応力状態図である。なお、各サンプルの応力の観察と測定は、二次元複屈折法を実行可能な測定装置（フォトニックラティス社製のＷＰＡ－１００型）により行った。
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　表１、図１４乃至図１６に示すように、実施例１～３に係るサンプルは、圧縮応力層と引張応力層との間に０．０１ｍｍ以上の応力中立層が形成され、圧縮応力層の長さは引張応力層の長さよりも長く、引張応力層は第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置から存在していた。また、引張応力層の引張応力の最大値が２０ＭＰａ以下であった。これにより、キャピラリ本体の端部に破損の発生が顕著に低かった。
　一方、表１、図１７に示すように、比較例に係るサンプルは、圧縮応力層と引張応力層との間に応力中立層が形成されず、引張応力層の引張応力の最大値が２０ＭＰａを超過した。また、引張応力層の第一端面からの距離も０．０５ｍｍと短かった。これにより、キャピラリ本体の端部に割れの発生が顕著に高かった。
　なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　上記の実施形態では、加熱工程Ｓ２においてキャピラリ本体９を一つずつ加熱する例を示したが、本発明はこの構成に限定されない。加熱工程Ｓ２では、複数のキャピラリ本体９を各第一端面９ａが一致するように束ね、これら複数のキャピラリ本体９の第一端面９ａ及び開口部１１をレーザ光Ｌにより加熱してもよい。
　上記では、応力中立層ＮＳＬを有するキャピラリ本体９の実施形態で説明を行ったが、本発明はこの形態には限定されない。応力中立層ＮＳＬを設ける代わりに、圧縮応力層ＣＳＬの長さ寸法Ｌ３を引張応力層ＴＳＬの長さ寸法Ｌ４よりも長くすることで、引張応力層ＴＳＬの端部（圧縮応力層ＣＳＬとの境界部分）を第一端面９ａから離しても良い。この形態において、圧縮応力層ＣＳＬの長さ寸法Ｌ３は、引張応力層ＴＳＬの長さ寸法Ｌ４の１．１倍～４倍であることが好ましく、１．２倍～３倍であることがより好ましく、２倍～３倍であることが更に好ましい。また、応力中立層ＮＳＬを設けた上で、圧縮応力層ＣＳＬの長さ寸法Ｌ３を引張応力層ＴＳＬの長さ寸法Ｌ４よりも長くしてもよい。
　上記では、応力中立層ＮＳＬを有するキャピラリ本体９の実施形態や圧縮応力層ＣＳＬの長さ寸法Ｌ３が引張応力層ＴＳＬの長さ寸法Ｌ４よりも長い実施形態で説明を行ったが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。圧縮応力層ＣＳＬの長さ寸法Ｌ３の長さに関わらず、圧縮応力層ＣＳＬに対応する引張応力層ＴＳＬの端部（第一端面９ａ側の端部）を、第一端面９ａから０．１ｍｍ以上離したキャピラリ本体９としてもよい。この実施形態の場合、引張応力層ＴＳＬの端部は、第一端面９ａから０．１ｍｍ以上離れていることが好ましく、０．５ｍｍ以上離れていることがより好ましく、１ｍｍ以上離れていることが更に好ましい。一方、第一端面９ａと引張応力層ＴＳＬの端部との離間距離は、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましい。
　２ａ　　　　　第一光ファイバ
　２ｂ　　　　　第二光ファイバ
　２ｃ　　　　　第三光ファイバ
　３ａ　　　　　第一キャピラリ
　３ｂ　　　　　第二キャピラリ
　９　　　　　　キャピラリ本体
　９ａ　　　　　キャピラリ本体の第一端面
　９ｂ　　　　　キャピラリ本体の第二端面
１０　　　　　　キャピラリ本体の第一収容部
１１　　　　　　キャピラリ本体の開口部
１１ａ　　　　　開口部の内壁面
１２　　　　　　貫通孔
１３　　　　　　接着剤
１４　　　　　　キャピラリ本体の第二収容部
　ＢＤ　　　　　レーザ光のビーム径
　ＣＳＬ　　　　圧縮応力層
　Ｌ　　　　　　レーザ光
　ＮＳＬ　　　　応力中立層
　Ｓ１　　　　　準備工程
　Ｓ２　　　　　加熱工程
　Ｓ３　　　　　冷却工程
　ＴＳＬ　　　　引張応力層
　Ａ１　　　　　レーザ光の進行方向
　Ａ２　　　　　レーザ光の進行方向

Claims (12)

  1. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、前記圧縮応力層と前記引張応力層との間に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる応力中立層と、を含むことを特徴とするキャピラリ。
  2. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、を含み、
    　前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記圧縮応力層の長さが、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記引張応力層の長さよりも長いことを特徴とするキャピラリ。
  3. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリにおいて、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体は、前記開口部に形成され、二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層と、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に形成され、前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層と、を含み、
    　前記引張応力層が前記第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置から前記長手方向に沿って存在することを特徴とするキャピラリ。
  4. 　前記引張応力層における前記二次元複屈折法による引張応力の最大値が２０ＭＰａ以下である請求項１から３のいずれか一項に記載のキャピラリ。
  5. 　前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記応力中立層の長さが０．０１ｍｍ以上である請求項１に記載のキャピラリ。
  6. 　前記開口部は、テーパ状に構成される内壁面を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のキャピラリ。
  7. 　前記開口部には、接着剤が充填される請求項１から３のいずれか一項に記載のキャピラリ。
  8. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、
    　前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、
    　前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、かつ前記圧縮応力層と前記引張応力層との間に前記二次元複屈折法により観察できる応力中立層を形成することを特徴とするキャピラリの製造方法。
  9. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、
    　前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、
    　前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、
    　前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記圧縮応力層の長さが、前記キャピラリ本体の前記長手方向における前記引張応力層の長さよりも長いことを特徴とするキャピラリの製造方法。
  10. 　長尺状に構成されるガラス製のキャピラリ本体を備える光ファイバ保持用のキャピラリを製造する方法において、
    　前記キャピラリ本体は、光ファイバの一部を収容するための収容部と、前記キャピラリ本体の長手方向の一端部に形成される第一端面と、前記キャピラリ本体の前記長手方向の他端部に形成される第二端面と、を含み、
    　前記収容部は、前記第一端面に形成されるとともに前記光ファイバを挿入するための開口部を含み、
    　前記キャピラリ本体を準備する準備工程と、前記キャピラリ本体の前記第一端面及び前記開口部を加熱する加熱工程と、を備え、
    　前記加熱工程では、前記第一端面よりも大きなビーム径を有するレーザ光を前記第一端面及び前記開口部に照射し、
    　前記加熱工程では、前記第一端面及び前記開口部を加熱することにより、前記開口部に二次元複屈折法により観察できる圧縮応力層を形成し、前記圧縮応力層から前記第二端面側に離れた位置に前記二次元複屈折法により観察できる引張応力層を形成し、
    　前記引張応力層が前記第一端面から０．１ｍｍ以上離れた位置から前記長手方向に沿って存在するように形成することを特徴とするキャピラリの製造方法。
  11. 　前記第一端面及び前記開口部を、１００℃／秒以下の冷却速度で冷却する冷却工程を備える請求項８から１０のいずれか一項に記載のキャピラリの製造方法。
  12. 　前記レーザ光は、ＣＯ2レーザ光である請求項８から１０のいずれか一項に記載のキャピラリの製造方法。
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