(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外形及び内断面が円形の第１の容器内の中心に、外形が円形で内断面が四角形、又は外形が四角形で内断面が円形であり、内断面が外形に近接する近接部を少なくとも３個有する第２の容器を配置し、
前記第２の容器内の中心にコア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッドを配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記第１の容器と前記第２の容器の間、及び前記第２の容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記第１容器及び第２容器を脱離し、該固化体を乾燥、Ｈeガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱することにより光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項２】
請求項１において、
コア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッドの代わりにコア用金属ロッドを前記第２容器内の中心に配置して固化させ、その固化体から該金属ロッドを前記第１容器及び第２容器と共に脱離してコア挿入用空孔を形成し、該固化体を乾燥、Ｈeガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱することにより光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記第２容器内に、前記コア用金属ロッドの外径よりも大きい外径を有する２本の金属ロッドを、前記コア用金属ロッドの外径よりも小さい間隔で該コア用金属ロッドの両側に配置し、
前記容器内に硬化性樹脂、ＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後その固化体から前記コア用金属ロッド、前記金属ロッド、容器を脱離してコア挿入用空孔及び一対の空孔を形成し、該固化体を乾燥、Ｈeガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱することによりパンダファイバ用の光ファイバ母材を製造する方法。
【請求項４】
請求項３において、
さらに前記第２容器内の外周縁部に前記金属ロッドよりも外径寸法が小さい複数本の細径金属ロッドを所定の間隔をおいて配置し、
前記第２容器内に硬化性樹脂及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後その固化体から前記コア用金属ロッド、前記金属ロッド、及び容器を脱離してコア挿入用空孔、一対の空孔及び細径空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈeガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱することによりパンダファイバ用の光ファイバ母材を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長手方向に均一な空孔を有する光ファイバ母材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバの技術進歩に伴い、特殊な構造を有する光ファイバが実現されるようになって来た（特許文献１〜１１参照）。上記特殊な構造を有する光ファイバとして、図２５に示すものがある。同図（ａ）の空孔アシストファイバ、同図（ｂ）のフォトニック結晶型ファイバ、同図（ｃ）のマルチコアファイバ、そして同図（ｄ）のパンダファイバ（PANDA（Polarization-maintaining AND Absorption-reducing）ファイバ）である。これらの光ファイバは、光ファイバ母材を製造する工程が他の一般的な光ファイバに比して複雑で非常に手間とコストのかかる複数の加工処理工程から成る。
【０００３】
すなわち、上記空孔アシストファイバは次のように製造される。まずＶＡＤ法（気相軸付け法：Vapor phase Axial Deposition method）でコア３８と、その外周を覆うクラッド３９を形成することにより第１の母材が製造される。次いでその第１の母材のクラッド３９内に該母材の長手方向に延びる複数の貫通孔４０をドリルを用いて、あるいは超音波で切削することにより形成し、第２の母材（貫通孔付き第１の母材）が製造される。その後に上記第２の母材の洗浄、脱水、乾燥工程を経て空孔アシストファイバ母材を完成させ、その後に該母材を線引きして空孔アシストファイバを得る。
【０００４】
フォトニック結晶型ファイバも空孔アシストファイバと同様に、まずはＶＡＤ法でコア３８と、その外周を覆うクラッド３９を形成して第１の母材が製造される。次いでその第１母材のクラッド３９内に該母材の長手方向に延びる数十個以上の貫通孔４０をドリルを用いて、あるいは超音波で切削することによって形成し、第２の母材（貫通孔付き第１の母材）を製造する。その後に上記第２の母材の洗浄、脱水、乾燥、加熱工程を経てフォトニック結晶型ファイバ用母材とし、その後に該母材を線引きしてフォトニック結晶型ファイバを得る。フォトニック結晶型ファイバの別の製造方法として、複数本のガラス細管を束ねたものを線引きして一体化する方法も用いられている。
【０００５】
マルチコアファイバでは、まずＶＡＤ法でＳｉＯ２ロッドからなる第１の母材が製造される。次いで、その第１の母材に所望間隔をおいて長手方向に延びる複数の貫通孔を、上記したように、ドリルを用いて、あるいは超音波で切削することによって形成して第２の母材（貫通孔付きガラス成形体）を製造する。この第２の母材では第１の母材の部分がクラッド３９となる。その後に上記第２の母材の洗浄、脱水、乾燥、加熱工程を経て上記貫通孔の中に別の工程で製造しておいたコア母材３８−１〜３８−７を挿入後、融着してマルチコアファイバ用母材とし、この母材を線引きしてマルチコアファイバが製造される。
【０００６】
パンダファイバも、非特許文献１によればＶＡＤ法でコア３８と、その外周を覆うクラッド３９を形成して第１の母材が製造される。次いでその第１の母材のコア３８の両サイドに機械研削によって該母材の長手方向に延びる貫通孔を形成して第２の母材とし、その後に上記第２の母材の洗浄、脱水、乾燥、加熱工程を経た後に上記貫通孔内にあらかじめ製造しておいた、Ｂ２Ｏ３を添加したＳｉＯ２ガラスからなる応力付与部となるガラスロッド４１−１、４１−２を挿入し、高温加熱処理を施して上記第２の母材とロッドを融着、一体化してパンダファイバ用母材が製造される。その後に上記パンダファイバ用母材を線引きしてパンダファイバが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2003-040637号公報
【特許文献２】特開2003-342031号公報
【特許文献３】特開2003-342032号公報
【特許文献４】特開2004-339004号公報
【特許文献５】特開2005-263576号公報
【特許文献６】特開2006-044950号公報
【特許文献７】特開2006-069871号公報
【特許文献８】特開2007-072251号公報
【特許文献９】特開2008-310034号公報
【特許文献１０】特開2009-149470号公報
【特許文献１１】特開2010-173917号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】荒井、他：偏波保持光ファイバ、古川電工時報、Ｖｏｌ．１０９、pp.5-10、平成１４年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように上記光ファイバはいずれも光ファイバ母材の製造工程の段階において複雑で非常に手間とコストのかかる複数の加工工程を経なければならない。
更に難題は、光ファイバ母材の製造工程における上記加工工程で光損失要因が存在することである。また、第１の母材内に設けるコアを挿入するための貫通孔、クラッド内の屈折率を下げるための貫通孔、フォトニック結晶構造を実現するための貫通孔、応力付与部となるガラスロッドを挿入するための貫通孔、母材外径、の各寸法を高精度に制御して製造することが難しいという問題点がある。さらに、貫通孔の内面表面粗さが大きい、貫通孔の真円度、真直度が良くない、といった問題点もある。
【００１０】
また、長尺の光ファイバを実現するためにはできるだけ長い母材を用いることが望ましい。しかし、ドリルを用いて貫通孔を形成する従来の方法では、５０ｃｍ以上の長尺の光ファイバ母材（第１の母材）の長手方向に複数の貫通孔を精密に機械的に開けること、それら貫通孔の内面を研磨することは難しい。これは、５０ｃｍ以上の長さのドリルを寸法精度、真直度、真円度良く製造することは極めてが難しく、しかもドリルを回転させながら第１の母材に貫通孔を開けて行くので、ドリルの長さが長くなるほど回転むらが生じ易く、該ドリルの真直度、真円度が悪いと貫通孔の寸法精度が極めて悪くなるからである。結局のところ、従来は第１の母材の長さを短くして短いドリルで貫通孔を形成し、その代わりに第１の母材の外径を大きくしていた。
【００１１】
しかし、第１の母材の外径を大きくすると、貫通孔を形成した後の光ファイバ母材の線引き工程で大口径の炉心管を備えた高温電気炉を用いる必要がある。このような高温電気炉を用いることは現状では難しく、結局は線引き前に光ファイバ母材を延伸して外径を細くする工程を経なければならなかった。また一本の光ファイバ母材で長尺の光ファイバを実現することも難しかった。さらに付け加えるならば、ＶＡＤ法で製造した光ファイバ母材の端面は円錐形状をしているために、上記貫通孔を開ける際には第１の母材の上面及び下面を切断、研磨したフラットな面にしなければならず、この切断、研磨に多くの時間がかかり、コスト高になっていた。しかも、第１の母材の上面及び下面をフラットな面にしても貫通孔を高寸法精度でうまく開けることが難しかった。
【００１２】
さらに、マルチコアファイバを製造するためには、光を伝播させるための重要なコア母材を前記貫通孔に挿入しなければならない。また、パンダファイバを製造するためには、応力付与部となるガラスロッドを前記貫通孔に挿入しなければならない。
機械的に開けた複数の貫通孔内にコア母材やガラスロッドを密着性良く挿入するためには該貫通孔を真直度、真円度良く形成しておかなければならない。特に、長尺の光ファイバの場合は、長尺のコア母材及びガラスロッドを長尺の貫通孔に挿入しなければならず、貫通孔をより高真直度、より高真円度に形成する必要がある。また、形成した貫通孔の内面は表面荒れが大きいので、この表面荒れを小さくするために機械的に貫通孔を開けた後にその貫通孔の内面の研磨工程、洗浄工程、脱水工程を行なわなければならない。そして、貫通孔内にコア母材、あるいはガラスロッドを挿入後に貫通孔と当該コア母材、あるいはガラスロッドとの隙間を無くして中実な光ファイバ母材にするために高温で加熱する融着工程を行なわなければならない。特にパンダファイバはファイバを小さな曲げ半径で曲げた場合に貫通孔内の表面荒れが大きな散乱損失を招くので、貫通孔を機械的に開けた後にその貫通孔の内面の研磨工程、洗浄工程、脱水工程を念入りに且つ徹底的に行なわなければならない。そして応力付与部を形成するためのガラスロッドを挿入後に貫通孔と該ガラスロッドとの隙間を無くして中実な母材にするために高温に加熱する融着工程を行なわなければならない。これらの複数の工程には多大な設備とコストがかかる。また、光損失要因を付加させないようにするための上記貫通孔の内面の研磨工程、洗浄工程、脱水工程、融着工程に多大の時間を要する。このようにしても上記洗浄工程でのＯＨ基のファイバへの残留が大きな損失増加の問題になっている。
【００１３】
その次に問題になるのは、各工程中に光損失要因（貫通孔の内面の荒れによる散乱損失の誘因、貫通孔の内面への貫通孔形成工程中に不純物の付着による吸収損失の誘因、コアロッド外周や応力付与部外周への不純物の付着による吸収損失の誘因など）が存在するため、光ファイバにした段階で光損失が増大することである。更に問題なことは、前述したように、５０ｃｍ以上の長尺の第１の母材にドリルや超音波により貫通孔を開けるには第１の母材の上面あるいは下面をフラットになるように切断、研磨しなければならず、しかも、上面あるいは下面をフラットにしてもその上面側あるいは下面側からドリルや超音波で高い真直度及び真円度、良好な表面平滑度、高い寸法精度の貫通孔を開けることは容易ではないことである。孔開けを行った後で、貫通孔の内面を研磨剤を用いた研磨や化学的なエッチングすることで該貫通孔の寸法精度を高めたり内面の荒れを小さくしたりすることも行われているが、孔径の小さな内面の研磨は極めて難しく、またエッチングでも良好な内面を実現することは難しく、しかもこのような作業も非常に手間がかかる。要するに、長尺の光ファイバ母材の長手方向に高寸法精度で面荒れが小さく、真直度及び真円度の良い貫通孔を開けることは難しく、結果的に低散乱損失で長尺の光ファイバを実現するのが難しい。
【００１４】
この他、上記ＶＡＤ法で製造した空孔アシストファイバ、フォトニック結晶型ファイバ、マルチコアファイバ、パンダファイバの各光ファイバ母材のコア径、応力付与部の外径、およびそれらの長手方向の形状を精度良く制御することが難しいといった問題点もある。このように従来の空孔アシストファイバ、フォトニック結晶型ファイバ、マルチコアファイバ、パンダファイバの各光ファイバ母材には散乱損失、表面粗さ、寸法精度の点で多くの課題があった。また、生産性が極めて低い製造方法であるため、製造した光ファイバの価格が非常に高価になっていた。さらに、外径、コア径、および外径とコア径の比、それぞれのコア間隔、空孔径、空孔間隔、応力付与部の位置、それらの間隔などの光ファイバにとって重要な構造パラメータを高寸法精度に制御することが難しく、再現性も低かった。また上記各光ファイバ母材の長尺のものを実現することは難しかった。
そこで、本発明の目的は前記した従来の種々の課題を解決することができる光ファイバ用ガラス成形体およびその製造方法、並びに光ファイバ母材の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明の第１の態様は光ファイバ用ガラス成形体の製造方法である。なお、「光ファイバ用ガラス成形体」は、上述の背景技術で述べた「第２の母材」に相当する。
具体的には、コア用金属ロッドを容器内の中心に配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッドを脱離してコア挿入用空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することにより光ファイバ用ガラス成形体を製造する方法である。
【００１６】
上記容器は、フラットな下面を有する上蓋、及びフラットな上面を有する下蓋を備えた、密閉できる構造の金属容器とすることが好ましい。上記製造方法は、種々の光ファイバに用いられるガラス成形体を製造する方法として利用できる。
【００１７】
これに対して、以下に示す製造方法は特殊な構造の光ファイバ用ガラス成形体の製造方法である。
具体的には、本発明の空孔アシストファイバ用ガラス成形体を製造する方法は、
コア用金属ロッドを容器内の中心に配置し、
該コア用金属ロッドを取り囲むように前記コア用金属ロッドよりも外径寸法が小さい、複数本の細径金属ロッドを前記容器内に配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッド並びに前記細径金属ロッドを脱離してコア挿入用空孔及び細径空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することにより空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体を製造する方法である。
【００１８】
また、本発明のマルチコア光ファイバ用ガラス成形体の製造方法は、
複数本のコア用金属ロッドを容器内に所定の間隔をおいて配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッドを脱離して複数のコア挿入用空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することによりマルチコア光ファイバ用ガラス成形体を製造する方法である。
【００１９】
さらにまた、本発明のフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体の製造方法は、
コア用金属ロッドを容器内の中心に配置し、
該コア用金属ロッドを取り囲むように前記コア用金属ロッドよりも外径寸法が小さい複数本の細径金属ロッドを所定の間隔をおいて前記容器内に配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッド並びに細径金属ロッドを脱離してコア挿入用空孔及び細径空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することによりフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体を製造する方法である。
【００２０】
さらにまた、本発明のパンダファイバ用ガラス成形体の製造方法は、
コア用金属ロッドを容器内の中心に配置し、
前記コア用金属ロッドと径の異なる２本の金属ロッドを前記コア用金属ロッドを挟んで両側の前記容器内に配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッド並びに前記金属ロッドを脱離してコア挿入用空孔及び一対の空孔を形成し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することによりパンダファイバ用ガラス成形体を製造する方法である。
【００２１】
本発明の第２の態様は光ファイバ母材の製造方法である。
具体的には、コア用金属ロッドを容器内の中心に配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記容器及び前記コア用金属ロッドを脱離してコア挿入用空孔を形成し、
該固化体を乾燥して多孔質ガラス成形体とし、
前記多孔質ガラス成形体のコア挿入用空孔にコア用ガラスロッドを挿入した後、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱することにより光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２２】
また、本願発明の別の光ファイバ母材の製造方法は、外形及び内断面が円形の第１の容器内の中心に、外形が円形で内断面が四角形、又は外形が四角形で内断面が円形であり、内断面が外形に近接する近接部を少なくとも３個有する第２の容器を配置し、
前記第２の容器内の中心にコア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッドを配置し、
硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記第１の容器と前記第２の容器の間、及び前記第２の容器内に注入し、
前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記第１の容器及び前記第２の容器を脱離し、
該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱することにより光ファイバ母材を製造する方法である。
【００２３】
本願発明の第３の態様は、少なくとも５０ｃｍ以上の長さを有し、その両端面がフラットな面から成る光ファイバ用ガラス成形体の発明である。
具体的には、ＳｉＯ２クラッド層の中心にコア挿入用空孔を有するガラス成形体であって、その両端面がフラットな面から成り、少なくとも５０ｃｍの長さを有する光ファイバ用ガラス成形体において、
前記ＳｉＯ２クラッド層が硬化性樹脂、及びＳｉＯ２粒子を含む、液体状態のクラッド層用混合液と硬化剤を固化して形成された層であり、前記コア挿入用空孔が前記両端面のうちの一方から他方まで貫通していることを特徴とする光ファイバ用ガラス成形体である。
上記光ファイバ用ガラス成形体においては、前記コア挿入用空孔の内面の表面粗さが３μｍよりも小さいことが好ましい。
【００２４】
上記光ファイバ用ガラス成形体は、前記コア挿入用空孔の外周を取り囲むように前記ＳｉＯ２クラッド層に配置された、型抜きにより形成された複数の空孔を有することが好ましい。
【００２５】
また、本発明の光ファイバ用ガラス成形体は、前記空孔が、金属ロッドを抜き型として形成されていることが好ましい。
【００２６】
さらに、本発明の光ファイバ用ガラス成形体は、前記ＳｉＯ２クラッド層の外周面の表面粗さが３μｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
さらにまた、本発明の光ファイバ用ガラス成形体は、前記ＳｉＯ２クラッド層が、前記クラッド層用混合液と硬化剤を自己硬化反応により固化させ、乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス中で高温加熱したものであると良い。
【００２８】
また、本発明の光ファイバ用ガラス成形体は、前記ＳｉＯ２クラッド層の外形形状が円形又は四角形であると良い。
【００２９】
また、本発明の光ファイバガラス成形体は、外形形状が円形で中空断面が円形又は四角形のＳｉＯ２ガラス管の該中空断面に、少なくとも３箇所で接するようにＳｉＯ２クラッド層の母材を配置して成り、該母材の中心に空孔を有する光ファイバ用ガラス成形体であって、前記ＳｉＯ２ガラス管及び前記母材が長手方向に少なくとも５０ｃｍの長さを有し、且つ前記ＳｉＯ２ガラス管及び前記母材の両端面がいずれもフラットな面から成ることを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明の光ファイバガラス成形体は、外形形状が円形で中空断面が円形又は四角形のＳｉＯ２ガラス管の該中空断面に、少なくとも３箇所で接するようにコア用ＳｉＯ２系ガラスを挿入する空孔を有する光ファイバ用ガラス成形体であって、前記ＳｉＯ２ガラス管が長手方向に少なくとも５０ｃｍ以上の長さを有し、その両端面がフラットな面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る製造方法では、高い真円度で、且つ鏡面研磨された、長手方向に少なくとも５０ｃｍ以上（１０００ｃｍでも実現可能）の長さを有するコア用金属ロッドをフラットな下面を有する上蓋、及びフラットな上面を有する下蓋を備えた、密閉できる構造の金属容器内の中心に両端で引っ張った状態で真っ直ぐ配置することにより、高い真円度のコア挿入用空孔を形成することができる。しかも、容器、金属ロッドの機械精度を高めることにより、ファイバ用ガラス成形体、コア挿入用空孔を高寸法精度に製造することができる。さらに本発明の製造方法によれば、上記容器のサイズ（円形容器の場合はその内径及び長さ（高さ））を大きくしておくことにより、大口径、長尺（少なくとも長手方向に５０ｃｍ以上）の光ファイバ用ガラス成形体を容易に製造することができ、これにより長尺の光ファイバを得ることができる。
【００３２】
さらに、コア挿入用空孔を形成するために容器内に配置したコア用金属ロッドの外周にクラッド層用混合液が液体の状態で接して固化することによりＳｉＯ２クラッド層が形成されるので、該コア用金属ロッドの外周面と前記ＳｉＯ２クラッド層が密着し、且つ、該コア用金属ロッドの外周に均一な成分のＳｉＯ２クラッド層を分厚く形成することができる。
【００３３】
ここで、上記コア用金属ロッドとして、その外周面が鏡面研磨されることによりその表面粗さが０．２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍから０．０３μｍで、かつ高真直度（０．１ｍｍ／１０００ｍｍ）、高真円度（０．０５ｍｍ／１０００ｍｍ）の少なくとも５０ｃｍのステンレス製のロッドを用いれば、容器内に該ロッドをその両端で引っ張った状態で真っ直ぐ配置してクラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化したときにコア挿入用空孔の内面の表面粗さを長手方向に少なくとも３μｍ以下にすることができると共に真直度と真円度の両方を優れたものとすることができる。
【００３４】
また容器として、内面が鏡面研磨されて表面粗さが０．２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍから０．０３μｍのステンレス製の長尺（少なくとも５０ｃｍ以上）な容器を用いることによって、ＳｉＯ２クラッド層の外周面の表面粗さも３μｍ以下の極めて滑らかな状態にすることができる。
これらの構成でフラットな下面を有する上蓋、及びフラットな上面を有する下蓋を備えた、密閉できる構造の金属容器の内径を大きくし、またコア用金属ロッドの外径を大きくすることにより、少なくとも５０ｃｍ以上の長尺の光ファイバ用ガラス成形体を容易に製造することができ、この光ファイバ用ガラス成形体を用いれば、両端面がフラットな面を有する長尺で且つ高寸法精度の光ファイバ母材を製造することができる。
さらに、コア挿入用空孔の内周面を極めて滑らかにすることができるので、この面での散乱損失の極めて小さい長尺の光ファイバを実現することができる。
【００３５】
また、容器の内形形状の寸法精度を高くすることにより、高寸法精度に保たれた外形形状のＳｉＯ２クラッド層を有する長尺の光ファイバ用ガラス成形体を得ることができ、しかも、高真直度で且つ高真円度の光ファイバ用成形体を製造することができる。
従って、この光ファイバ用ガラス成形体内にコア材を挿入して光ファイバ母材とし、これを線引きして得られる光ファイバは、長尺の光ファイバとすることができ、その機械的強度や寸法精度が極めて優れたものとなる。また、クラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入して固化させた後、その固化体を高温加熱することにより該固化体が加熱前に比してどの程度収縮するかが実験的にわかっていれば、この収縮率を考慮に入れて光ファイバ用ガラス成形体の外径を設計すればよい。なお、固化体が収縮しても、得られる光ファイバ用ガラス成形体（ＳｉＯ２クラッド層）の外周面の鏡面状態は保たれる。
【００３６】
また、外周面が鏡面研磨されて表面粗さが０．２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍから０．０３μｍで、かつ高真直度（０．１ｍｍ／１０００ｍｍ）で高真円度（０．０５ｍｍ／１０００ｍｍ）のステンレス製のロッドをコア用金属ロッドとすれば、該ロッドの外周にＳｉＯ２ガラス原料溶液が液体の状態で接して固化することにより均一な成分のＳｉＯ２クラッド層が形成されるので、散乱損失の極めて小さい光ファイバを得ることができる。このように本発明では、光ファイバ用ガラス成形体の内面や外面を鏡面状態に形成でき、しかも外径、コア径、などの構造パラメータを設計したとおりに形成することができる。また容器の長さを変えることによって、光ファイバ用ガラス成形体を２０ｃｍ程度から１００ｃｍ程度の長さのものまで容易に製造することができる。従って、いわゆる超大型サイズの光ファイバ用ガラス成形体を容易に製造することができる。しかも両端面がフラットで対称な形状である。これは従来のドリルや超音波による孔開けで実現した長尺の光ファイバ母材に比して格段に高寸法精度、真直度、真円度の長尺の光ファイバ母材とすることができる。
【００３７】
また、本発明では、容器の形状を変えるだけで、光ファイバ用ガラス成形体の外形形状を円形、四角形、あるいは多角形といった所望形状に容易にすることができるので、種々の用途（通信用、医療用、照明用、加工用、エネルギー伝送用、など）に適した光ファイバを製造することができる。
【００３８】
また、容器内の中心部に配置されたコア用金属ロッドの外周を取り囲むように複数本の細径金属ロッドを該容器内に配置して、クラッド層用混合液と硬化剤を前記容器内に注入し、前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から容器及び金属ロッドを脱離し、該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス中で加熱することにより、前記ＳｉＯ２クラッド層に複数の空孔を有する長尺の光ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。
【００３９】
つまり、本発明では、コア挿入用空孔及び細径空孔はコア用金属ロッド及び細径金属ロッドを抜き型とする型抜き加工により形成される。前述したように、表面が十分に鏡面研磨されて表面粗さが０．０３μｍ以下で寸法精度が高く、かつ高真直度で高真円度、長尺（少なくとも５０ｃｍ以上）の金属ロッドを用いれば、内面が鏡面状態のコア挿入用空孔及び細径空孔を形成することができる。このように、空孔内面の表面粗さが極めて小さいので、低散乱損失の空孔アシストファイバ、フォトニック結晶型ファイバ、マルチコア光ファイバ、パンダファイバ用の長尺（少なくとも５０ｃｍ以上）の光ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。
【００４０】
なお、金属ロッドの表面粗さが０．０３μｍ以下の場合、得られた光ファイバ母材の空孔内面の表面粗さを測定すると３μｍ以下であった。このように、高寸法精度、高真直度、高真円度の空孔を有する光ファイバ成形体を得ることができるので、優れた光学特性（カットオフ波長、モードフィールド径、開口数、ゼロ分散波長等）を有する光ファイバを再現性良く得ることができる。
【００４１】
本発明の製造方法のもう一つの特徴は、貫通孔を機械的に開ける工程と貫通孔の内面の研磨工程が全くないことである。従来のようにドリルで短尺（長さ１５ｃｍ）の光ファイバ母材内に貫通孔を開けた場合の該貫通孔内の表面粗さは平均で１５μｍ程度、最大で１７μｍ程度であり、このような表面粗さの貫通孔の内面を研磨してもせいぜい平均で４μｍ程度であり、最大で６μｍ程度になっていた。しかも上記した従来法による貫通孔の真直度と真円度は、該貫通孔が長くなればなるほど悪くなることがわかっており、そのため、得られる光ファイバの光学特性に悪影響を及ぼしていた。以上の点からもわかるように、本発明では簡易な工程で高性能な特性を有する空孔アシストファイバ、フォトニック結晶ファイバ、マルチコアファイバ、パンダファイバ用ガラス成形体を製造することができる。
【００４２】
また、本発明ではドリルや超音波による機械的な切削工程や研磨工程がないため、外部からの損失要因の混入を少なく抑えることができる。
具体的には、容器内の中心に配置されたコア用金属ロッドの外周を取り囲むように複数本の長尺の細径金属ロッドを配置することにより、上記コア用金属ロッド及び細径金属ロッドの周りにＳｉＯ２クラッド層を均一に形成できる。この結果、ＳｉＯ２クラッド層内に形成された空孔の内面の表面粗さが小さくなり、ここでの不要な散乱損失を抜本的に低減でき、これにより超低散乱損失光ファイバを得ることができる。
また、マルチコアファイバ内のコア形状、コア間隔、ファイバの外形を高寸法精度に保った状態で形成できるという利点もある。これらを高寸法精度で形成できることはマルチコアファイバ同士を接続する際、あるいはマルチコアファイバの端面にコネクタを接続する際に極めて有利になる。
【００４３】
また、本発明では、長尺（少なくとも５０ｃｍ以上）の容器内の中心とその周りに、表面が十分に鏡面研磨された鏡面状態（表面粗さが０．０３μｍ以下）であり、寸法精度が高く、真直度と真円度の優れた丸い長尺（少なくとも５０ｃｍ以上）の金属ロッドを配置した状態で硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤を容器内に注入して自己硬化反応により固化し、その後に該固化体から金属ロッドと容器を脱離する。そして、その後に該固化体の乾燥、高温加熱によってＳｉＯ２クラッド層内の中心及びその外周に所望間隔をおいて内面が鏡面状態（金属ロッドの表面粗さが０．０３μｍ以下の場合、得られた光ファイバ用ガラス成形体の空孔内面の表面粗さは０．４μｍ以下程度であった。）の空孔が複数個設けられている光ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。このため、散乱損失が極めて低く、寸法精度、損失以外の光学特性（カットオフ波長、モードフィールド径、開口数、ゼロ分散波長、など）の優れたフォトニックバンドギャップ型ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。
【００４４】
また、本発明では、外形及び内断面が円形の第１の容器内の中心に、外形が円形で内断面が四角形、又は外形が四角形で内断面が円形であり、内断面が外形に近接する近接部を少なくとも３個有する第２の容器を配置し、前記第２の容器内の中心にコア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッドを配置し、硬化性樹脂、ＳｉＯ２粒子を含むクラッド層用混合液と硬化剤を前記第１の容器と前記第２の容器の間、及び前記第２の容器内に注入する。そして、前記クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記第１の容器及び前記第２の容器を脱離し、該固化体を乾燥、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス中で加熱することにより、外形形状が円形で中空断面が円形又は四角形のＳｉＯ２ガラス管の内面に、少なくとも３箇所で接するコア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッドが配置された光ファイバ成形体を得ることができる。この方法では、内面が鏡面研磨されて表面粗さが０．２μｍ以下、好ましくは０．０１μｍから０．０３μｍのステンレス製の第１の容器及び第２の容器を用いることによって、ＳｉＯ２ガラス管の外周面及び内面の表面粗さが３μｍ以下の光ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。
【００４５】
また本発明は、光ファイバ母材を製造する上でも大きな特徴がある。すなわち、クラッド層用混合液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から金属容器および金属ロッドを脱離し、該固化体の乾燥後にその固化体のコア用空孔内にコア用ガラスロッドを挿入し、塩素ガス中で高温処理する。コア用空孔の断面は高温熱処理によって約８２％に縮小するので、その縮小によって空孔内面にコアガラスロッドが密着するようにコアガラスロッドの外径を設定する。これにより光ファイバ用ガラス成形体内にコア用ガラスロッドが一体的に密着した光ファイバ母材を製造することができる。
また、コア用ガラスロッドの外周にＳｉＯ２クラッド層が密着性良く均一に接した界面を形成することができるので、低散乱損失の光ファイバを製造することができる。
さらに、コア用ガラスロッドの熱伝導率が良いため、上記光ファイバ母材の透明ガラス化がコア用ガラスロッドからの熱伝達により該ガラスロッド側から進行し、ＳｉＯ２クラッド層の外周側からは輻射熱で進行する。そのため、透明ガラス化が促進されるので、透明な光ファイバ母材を容易に得ることができる。なお、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱して光ファイバ用ガラス成形体を得た後、このガラス成形体の空孔内にコア用ガラスロッドを挿入して融着により光ファイバ母材を得る方法では、コア用ガラスロッドとＳｉＯ２クラッド層の界面を一体化させることが難しく、その界面が不均一になる可能性が大きく、散乱損失の大きい光ファイバになりやすい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体の製造工程を示すフローチャート。
【図２】第１実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図（ａ）、側面図（ｂ）。
【図３】光ファイバ用ガラス成形体の製造中の金属容器の正面図（ａ）、平面図（ｂ）。
【図４】本発明の第２実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図（ａ）、側面図（ｂ）。
【図５】光ファイバ用ガラス成形体の製造中の金属容器の正面図（ａ）、平面図（ｂ）。
【図６】図４の光ファイバ用ガラス成形体を用いて製造した光ファイバ母材の正面断面図（ａ）、側面図（ｂ）。
【図７】本発明の第３実施例に係る光ファイバ母材の正面断面図（ａ）、側面図（ｂ）。
【図８】本発明の第４実施例に係るマルチコアファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図９】マルチコアファイバ用ガラス成形体の製造中の金属容器の正面図（ａ）、平面図（ｂ）。
【図１０】本発明の第５実施例に係るマルチコアファイバ母材の正面断面図。
【図１１】本発明の第６実施例に係るパンダファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図１２】パンダファイバ用ガラス成形体の製造中の成型金型容器の正面図（ａ）、平面図（ｂ）。
【図１３】パンダファイバ用光ファイバ母材の正面断面図。
【図１４】本発明の第７実施例に係るパンダファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図１５】パンダファイバ用光ファイバ母材の正面断面図。
【図１６】本発明の第８実施例に係るフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体の正面断面図、側面図（ｂ）。
【図１７】本発明の第９実施例に係るフォトニック結晶型光ファイバ母材の正面断面図、側面図（ｂ）。
【図１８】本発明の第１０実施例に係るフォトニック結晶型光ファイバ母材の正面断面図、側面図（ｂ）。
【図１９】本発明の第１１実施例に係る空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図２０】空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の製造中の金属容器の正面図（ａ）、平面図（ｂ）。
【図２１】本発明の第１２実施例に係る空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図２２】本発明の第１３実施例に係る空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図２３】本発明の第１４実施例に係る空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図。
【図２４】本発明の第１５実施例に係る光ファイバ母材の製造方法を説明するための図。
【図２５】従来のファイバの断面構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明のいくつかの実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００４８】
図１に本発明の第１実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体の製造方法を示す。この製造方法において、光ファイバ用ガラス成形体の構造の特性を支配する重要なものとして、空孔を形成するための金属ロッドを高寸法精度で製造することが挙げられる。すなわち、この金属ロッドの形状（外径の寸法精度、表面粗さ、真直度、真円度）が重要となる。そこで本実施例では、長さ１０００ｃｍの長尺の金属ロッドであって、外周表面が鏡面研磨されてその表面粗さが０．０１μｍから０．０３μｍ程度、真直度が０．０６／１０００ｍｍ、外径Ｄに対する公差が＋０／−０．００ｍｍ、真円度が５μｍ／２０００ｍｍのステンレス製の金属ロッドを使用した。
【００４９】
次に重要なのは金型容器である。本実施例では、上蓋、下蓋付きの長さ６０ｃｍの円筒状金型容器であって、上蓋及び下蓋並びに容器の内面が超鏡面研磨されて表面粗さが０．０１μｍから０．０３μｍ程度、内径公差が＋０．００８／−０．０１０ｍｍのステンレス製の容器を用いた。
このような長尺の円筒状の金属容器の内部に長手方向（軸方向）に上記金属ロッドを配置する。この金属ロッドは、金属容器の両端で引っ張って真っ直ぐした状態に配置して固定する。これにより金属ロッドの真直度が一層良くなる。
【００５０】
その後で上記金属容器内に硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤を注入する。その結果、石英ガラス溶液が自己硬化反応により固化する。その後に固化体から上記金属ロッドおよび金型容器を脱離して空孔を有する多孔質母材を得る。得られた多孔質母材は、その上面と下面がフラットな面で、且つ対称な形状を有しており、真直度および真円度の良い空孔を持った円柱母材となる。
ついで上記多孔質母材を乾燥させる。その後、上記母材の高温加熱、Ｈｅガスを流しながら塩素雰囲気での脱水処理を経て光ファイバ用ガラス成形体を得る。こうして得られた光ファイバ用ガラス成形体は上下面がフラットで且つ対称な形状の円柱状のガラス成形体となるため、上面及び下面のどちらから線引きしても良い。また上記ガラス成形体の空孔の真直度、真円度を、該ガラス成形体の上面側或いは下面側からの写真撮影による形状観察や平行ビームのレーザー光を空孔内に透過させることによる観測及び測定をすることができる。上記真直度、真円度を測定した結果、空孔の真直度は０．１／５００ｍｍ未満、真円度は１．６μｍ／５００ｍｍ未満であった。
【００５１】
図２（ａ）は本実施例に係る製造方法により得られる光ファイバ用ガラス成形体の側面断面図、同図（ｂ）は光ファイバ用ガラス成形体の側面図である。この光ファイバ用ガラス成形体は、コア用ＳｉＯ２系ガラスを含んだロッド（以下、「ガラスロッド」ともいう）を挿入するための空孔１とその外周を覆うＳｉＯ２クラッド層３からなる。ガラスロッドを挿入するための空孔１は真円度、真直度に優れ、またその内面２の表面粗さも極めて小さく形成されていることを特徴とする。また、この光ファイバ用ガラス成形体の外周４は金型容器の内面の表面粗さに比例した表面粗さを有する。従って、実施例１に示すような金型容器を用いることにより、光ファイバ用ガラス成形体の外周４は極めて小さい表面粗さとなり、かつその外径Ｄの公差も良好となる。この外周４の外径Ｄを金型金属容器の形状によって精密に制御できることが本実施例の特徴である。
【００５２】
図３は光ファイバ用ガラス成形体の製造途中の金属容器内の状態を示す。図３に示すように、金属容器７は内面８が鏡面研磨されて表面粗さが０．０１μｍから０．０３μｍである、ステンレス製の容器から成る。また、上面と下面がフラットで対称な形状の光ファイバ用ガラス成形体を得るために上蓋の下面と下蓋の上面がフラットな金属容器７である。金属容器７の内径Ｄ０は１５２ｍｍ、円筒の長さＬ０は６５０ｍｍであり、混合液６を固化させた後に固化体を取り出せるように半割構造になっている。
【００５３】
このような金属容器７の中心に、直径Ｄｃが１２ｍｍの金属ロッド５を配置する。その後、硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤の混合液６を上記金属容器７内に注入して自己硬化反応により固化した後に該金属容器７と金属ロッド５を脱離し、その後に該固化体の乾燥、高温加熱によって図２の光ファイバ用ガラス成形体を得た。ここで硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液の固化体は、乾燥及び塩素ガス中での高温加熱によるガラス化により、乾燥、加熱前の形状に比して縮小する。
【００５４】
そこで、本実施例では、８２％程度のわずかな形状縮小に抑えるため、及び形状縮小時の割れやクラックの発生を抑えるために、粒径が２μｍ以下（好ましくは１μｍ以下）のシリカ粉末を分散剤（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド溶液）と蒸留水の混合液に入れたものを石英ガラス溶液として用いた。硬化性樹脂には液体樹脂であるデナコールＥＸ５１２（ナガセケムテックス株式会社）を用いた。また硬化剤としてトリエチレンテトラミンを用いた。さらに上記収縮率を得るために、石英ガラス溶液と硬化剤の材料の調合量（重量％）を、シリカ粉末８７％、蒸留水２１．２％、分散剤２．７％、硬化性樹脂１０．１％とした。このように、シリカ粉末の調合量を圧倒的に多くすることにより、収縮率を高くすることができ、割れやクラックをなくすことができた。また、得られる光ファイバ用ガラス成形体に含まれるＣＨ基やＯＨ基などの不純物の量を低減することができた。
【００５５】
次に、上記光ファイバ用ガラス成形体を用いて光ファイバ母材を製造する方法を説明する。光ファイバ母材を製造するには２つの方法がある。一つの方法は、光ファイバ用ガラス成形体の空孔内にコア用ガラスロッドを挿入し、光ファイバ用ガラス成形体の外周から高温加熱して、コア用ガラスロッドを光ファイバ用ガラス成形体に融着させる方法である。
【００５６】
もう一つの方法は、光ファイバ用ガラス成形体の製造途中で得られる多孔質母材（固化体）を乾燥させた後に、この多孔質母材の空孔内にコア用ガラスロッドを挿入し、この状態で高温加熱し、塩素雰囲気での脱水処理を経て光ファイバ母材を得る方法である。この場合、高温加熱処理によって多孔質母材は約８２％縮小し、それに伴い空孔も縮小するため、この縮小分を考慮してコア用ガラスロッドの外径を選ぶ。この方法では、空孔内に挿入したコア用ガラスロッドの外周にＳｉＯ２クラッド層が均一に密着するため、コア用ガラスロッドとＳｉＯ２クラッド層の界面の不均一な乱れが無く、散乱損失の低い光ファイバを得ることができる。また、高温加熱時におけるコア用ガラスロッド側からの熱伝達、及びＳｉＯ２クラッド層の外周側からの輻射熱によって光ファイバ母材の透明ガラス化が促進されるため、透明な光ファイバ母材を容易に得ることができる。
【００５７】
ところで、光ファイバ母材の製造方法の一つにゾルゲル法がある。ゾルゲル法では、液体状の原料物質（ゾル）を金型容器に注入し、ゲル状態を作った後に乾燥・焼結してガラス化することによって光ファイバ母材を製造する。液体状の原料物質を金型容器に注入する点で本実施例に係る製造方法と類似する。
しかし、ゾルゲル法では有機オキシシラン（例えば、テトラエトキシシラン）溶液と純水による加水分解反応により石英ガラスを生成しており、形状の制御が難しい。これに対して、本実施例では、上述したように、硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液を用いているため、ゾルゲル法に比して極めて形状の制御が容易であり、割れやクラックの発生がほとんど無い。
【００５８】
また、ゾルゲル法は加水分解反応で石英ガラスを生成しており、該石英ガラスの生成率が低い。さらに、ゾルゲル法では、焼結による光ファイバ母材の径方向及び軸方向の収縮率の差が３０％から６０％と大きく異なるので、割れやクラックが発生しやすい。そのため、大型の光ファイバ母材の製造が難しい。さらに、ゾルゲル法では、１日以上の長時間をかけて加水分解反応を起こさせないと割れやクラックが起き易く、かつ乾燥及び高温加熱も１０日以上の長時間をかけて行わないと割れやクラックが起きる。
【００５９】
それに対して本実施例ではシリカ粉末を上記液体を用いて固化させ、この固化体を乾燥、加熱しているので、乾燥・加熱時の径方向及び軸方向の収縮率の差が小さく、また、収縮率も約８２％と小さいため、割れやクラックの発生がほとんど無い。そのためにゾルゲル法の１／１０以下の時間で固化させることができ、乾燥もゾルゲル法の１／２以下の時間で且つ５０℃から１２０℃の低温でよい。なお、金属容器に上記溶液を真空脱法して入れることにより気泡の混入がほとんど無くなり、固化したガラス母材内に空隙がほとんど形成されない。
【００６０】
また、ゾルゲル法では通常、オルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）やオルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）を水と反応させてシリカゲルにするが、このシリカゲル中にヒドロキシ基（ＯＨ基）が含まれてしまう。この他、ＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基もＯＨ基と同様にシリカゲル中に含まれる。シリカゲルを乾燥・焼結してガラス化するまでの過程でＯＨ基、ＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基を取り除くことは難しいため、ゾルゲル法により得られた光ファイバ母材はＯＨ基、ＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基を含み、このような光ファイバ母材から作られる光ファイバは、光通信で使用する波長帯における損失が大きくなる。
【００６１】
これに対して、本実施例では、光ファイバ母材の中から不要な物を蒸発、除去するために、固化体の高温加熱を１３００℃から１６００℃の範囲でＨｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で行なう。このため、光ファイバ母材中にＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基、ＯＨ基がほとんど含まれず、これらによる光損失はほとんど無い。
【００６２】
上述したように固化体のガラス化による収縮率は約８２％であることから、得られる光ファイバ用ガラス成形体の外径は１２５ｍｍ、長さは５３３ｍｍ、空孔の内径は１０ｍｍであった。また、この光ファイバ用ガラス成形体の外形変動は０．５％以下で、かつその表面粗さは０．５μｍ以下であった。外形変動の低さ、言い換えると外形の均一性は、内面８が鏡面研磨されて表面粗さが０．０１μｍから０．０３μｍのステンレス製の容器７を用いて光ファイバ用ガラス成形体を製造したことにより得られたものである。この光ファイバ用ガラス成形体の外形の均一性は形状の均一な光ファイバを実現する上で極めて有効である。また表面粗さが小さいことは光ファイバの機械的強度を向上させる上で極めて有効である。さらに光ファイバの構造パラメータ（コア径、外径など）を精確に設定することができる。すなわち、本実施例の光ファイバ用ガラス成形体では、径方向および軸方向のいずれもほとんど一様にわずかに縮小するだけであるので、構造パラメータの設計が容易である。
【００６３】
次に、上記光ファイバ母材を高温電気炉内に所望速度で送り込みながら線引きして外径が１２５μｍ、コア径が１０μｍ、長さが約１０ｋｍの光ファイバとし、この光ファイバの散乱損失を測定した。なお、上記光ファイバ母材を線引きすることにより最大約８００ｋｍの長さの光ファイバを得ることができるが、ここでは散乱損失の測定を目的とするため、約１０ｋｍの長さとした。
【００６４】
その結果、波長１．５５μｍにおいて、０．２７ｄＢ／ｋｍの損失であった。その損失の内訳を調べたところ、レーリー散乱損失が０．１６ｄＢ／ｋｍ、構造不整による散乱損失が０．０３ｄＢ／ｋｍ、赤外部、紫外部における固有吸収と不純物による吸収が０．０８ｄＢ／ｋｍであった。このように構造不整による散乱損失が極めて低いという結果は、空孔１内に挿入したガラスロッドとＳｉＯ２クラッド層との界面２が均一であることを裏付ける結果であった。またＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基による損失は無いことが確認できた。
このように、本実施例では、ゾルゲル法では実現が困難な良好な結果を得ることができた。また、光ファイバ用ガラス成形体の外形寸法を金属容器の寸法で容易に制御することができることが分かる。
【実施例２】
【００６５】
図４に本発明の第２実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体を示す。同図（ａ）は上記光ファイバ用ガラス成形体の側面断面図、（ｂ）は上記光ファイバ用ガラス成形体の側面図である。
この光ファイバ用ガラス成形体は、空孔アシストファイバ用ガラス成形体の実施例であり、ＳｉＯ２クラッド層３の中心部にコア挿入用空孔１を設け、その空孔１の外周に該空孔１よりも内径が小さい細径空孔９を８個設けた構造である。空孔アシストファイバはファイバ内に多くの空孔を高寸法精度でかつ均一な形状、内面粗さで形成しなければならないが、第１実施例で説明した製造方法を用いれば、これらの課題を十分に克服することができる。すなわち、コア挿入用空孔１及び細径空孔９のいずれの形状も高寸法精度で、かつ高真円度、高真直度にすることができる。また、空孔１及び９の内面粗さも極めて小さくすることができる。さらに、光ファイバ用ガラス成形体全体の形状も高寸法精度で、かつ高真円度、高真直度にすることができ、その外周の表面粗さも小さくすることができる。
【００６６】
本実施例では、図５に示す金属容器７を用いて光ファイバ用ガラス成形体を製造した。図５に示すように、金属容器７は、その内面８が鏡面研磨されて表面粗さが０．０１μｍから０．０３μｍのステンレス製の容器であり、該金属容器７内の中心部にコア用金属ロッド５を配置し、その外周に細径空孔９を形成するための細径金属ロッド１０を所望の間隔で８個配置されている。コア用金属ロッド５及び細径金属ロッド１０はいずれもステンレス製である。
この状態で硬化性樹脂を含んだＳｉＯ２のガラス原料溶液と硬化剤の混合液６を上記容器７内に注入して自己硬化反応により固化後に該金属ロッド５、１０と金属容器７を脱離する。その後、該固化体の乾燥、塩素ガス中での高温加熱を経て図４の光ファイバ用ガラス成形体が形成される。この光ファイバ用ガラス成形体の特徴は、非常に小さな８個の空孔９を、その空孔径、空孔間隔を高寸法精度で形成できること、かつ空孔９の真円度、真直度ともに良好で、その空孔９の内面および光ファイバ用ガラス成形体の外周の表面粗さも小さくすることができることである。なお、図５において、金属容器７の内径Ｄｏは３０．５ｍｍ、長さＬｏは６１０ｍｍ、コア用金属ロッド５の外径Ｄｉは１１ｍｍ、細径金属ロッド１０の外径は７．４ｍｍとし、細径金属ロッド１０を金属容器７の中心部から径方向に９ｍｍのところに４５°間隔で配置して光ファイバ用ガラス成形体を製造した。
【００６７】
図６に本実施例に係る空孔アシスト光ファイバ母材を示す。同図（ａ）は本実施例に係る光ファイバ母材の正面断面図、（ｂ）は該光ファイバ母材の側面図である。この光ファイバ母材は、金属ロッド５、１０及び金属容器７を脱離して得られる固化体を乾燥した後に中心の空孔１内に外径が１．８ｍｍのコア用ガラスロッド１１を挿入し、塩素ガス雰囲気中で高温熱処理（熱処理温度１５５０℃）して得た光ファイバ母材である。コア用ガラスロッド１１は、ＶＡＤ法で製造されたもので、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加することにより、ＳｉＯ２クラッド層との比屈折率差が１％のガラスロッドである。光ファイバ母材のＳｉＯ２クラッド層３の外径は２５ｍｍ、細径金属ロッド１０を引き抜いて得られた細径空孔９の空孔径は１．４６ｍｍであった。また、ＳｉＯ２クラッド層３の表面４の荒れは１μｍ以下であった。さらに、光ファイバ母材の真直度は長さ５００ｍｍに対して０．０８ｍｍ以下、真円度は０．１ｍｍ以下であった。
本実施例の最大の特徴は、従来のように、光ファイバ母材を長手方向にドリルによって切削したり、超音波を用いて切削したりすることによって貫通孔をこじ開けていないことである。すなわち、従来のような機械的な加工を用いないで内面荒れのきわめて小さい空孔を実現することができることである。
また、加工時にコア用空孔１及び細径空孔９のいずれもわずかに収縮するだけである点も本実施例の特徴である。このため、空孔１、空孔９それぞれの内径、空孔間隔を精度良く製造することができる。これは得られる光ファイバの光学特性を所望の特性に、且つ再現性良く実現する上で極めて有利である。
【実施例３】
【００６８】
図７に本発明の空孔アシスト光ファイバ母材の別の実施例を示す。同図（ａ）は本実施例に係る光ファイバ母材の正面断面図、（ｂ）は該光ファイバ母材の側面図である。この光ファイバ母材は、実施例１で得られる固化体を乾燥した後に、中心の空孔１内に、実施例２とは別の外径が１.８ｍｍのコア用ガラスロッド１０１を挿入し、塩素ガス雰囲気中で高温熱処理（熱処理温度１５５０℃）して得られたものである。このコア用ガラスロッド１０１は、ＶＡＤ法で製造したもので、中心部にＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加したコア用ガラスロッド１１、その外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２を有している。Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２は、空孔１内にコア用ガラスロッド１１を挿入して塩素ガス雰囲気中で高温熱処理を行なう際に該コア用ガラスロッド１１の表面に不純物が付着して損失増加を招くのを防ぐために設けたものである。
【実施例４】
【００６９】
図８に本発明のマルチコアファイバ用ガラス成形体の実施例を示す。同図（ａ）は本実施例に係る光ファイバ用ガラス成形体の正面断面図、（ｂ）は上記光ファイバ用ガラス成形体の側面図である。この光ファイバ用成形体はＳｉＯ２クラッド層３内の中心部にコア用空孔１−１に設け、該空孔１−１の周りにも複数の空孔１−２、１−３、１−４、１−５、１−６、１−７を所望間隔で設けた構造を有している。上記マルチコアファイバ用ガラス成形体の空孔１−１内にコア用ガラスロッドを挿入、一体化することにより光ファイバ母材を得ることができる。
このマルチコアファイバ用ガラス成形体の特徴は、金型材料(金属容器、金属ロッド）の機械精度を高めることにより、それぞれの空孔の内径、空孔間隔を高寸法精度で形成できること、空孔内面の表面粗さを小さくできること、空孔の真直度、真円度が良好であること、ガラス成形体の表面４の表面粗さが小さいこと、そして大口径、長尺のガラス成形体を製造できることである。なお、本実施例は複数の空孔が同径であっても異径であっても容易に実現することができる。
【００７０】
図９を参照して、本実施例のマルチコアファイバ用ガラス成形体の製造方法を説明する。
金属容器７内にコア用ガラスロッドに相当するコア用金属ロッド５−１、５−２、５−３、５−４、５−５、５−６、５−７を所定の間隔を置いて複数本配置し、この状態で硬化性樹脂を含んだクラッド層用ＳｉＯ２ガラス原料溶液と硬化剤を含んだ混合液６を前記容器７内に注入する。そして、前記ガラス原料溶液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記金属ロッド５−１〜５−７および容器７を脱離し、該固化体を乾燥させ、その後にＨｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱（１４５０℃から１６００℃の範囲）することによりＳｉＯ２クラッド層の中心と該中心の周りに空孔を有するマルチコア光ファイバ用ガラス成形体を製造する。この製造方法の特徴は、前述したように、金型、金属ロッドの機械寸法精度で、空孔内径、空孔内面の表面粗さ、空孔間隔、ガラス成形体の外径およびその外面の表面粗さなどが決まることである。また、本実施例によれば、大口径、長尺のガラス成形体を容易に実現することができる。
【実施例５】
【００７１】
図１０に本発明のマルチコアファイバ用光ファイバ母材の別の実施例を示す。この図は本実施例に係る光ファイバ母材の正面断面図である。この光ファイバ母材は、ＳｉＯ２クラッド層３の外径が２５ｍｍであり、実施例４の製造途中で得られる固化体を乾燥した後に、空孔１−１〜１−７内に外径が１．８ｍｍのコア用ガラスロッド１０１−１〜１０１−７を挿入し、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温熱処理（熱処理温度１５５０℃）して得たものである。前記コア用ガラスロッド１０１−１〜１０１−７は、ＶＡＤ法で製造したもので、中心部に、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加したコア用ガラスロッド１１その外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２を有している。空孔１−２〜１−７に挿入されるコア用ガラスロッド１０１−１〜１０１−７は６ｍｍ間隔で配置されている。なお上記Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２は、実施例３と同様に、塩素ガス雰囲気中で高温熱処理を行なう際にコア用ガラスロッド１１の表面に不純物が付着して損失増加を招くのを防ぐために設けたものである。マルチコアファイバではそれぞれのコアの寸法、コア間隔を精密に制御して製造することが最も重要であるが、本実施例ではマルチコアファイバ内のコア（即ち、コア用ガラスロッド１０１−１〜１０１−７）の形状、コア間隔、ファイバの外形を高寸法精度に保った状態で製造することができるという利点もある。なお、本実施例のマルチコアファイバ用光ファイバ母材の複数の空孔の外周に、空孔アシスト光ファイバ母材のような細径空孔を複数設けて、マルチコアファイバのコア間の干渉を少なくするようにしても良い。
【００７２】
また、従来のマルチコアファイバの製造方法では、複数の貫通孔を機械的に開ける工程と、その貫通孔の内面の研磨工程と、貫通孔内にコアロッド材料を挿入する工程と、高温で加熱して貫通孔とコアロッド材料との隙間を無くして中実な母材にするための融着工程が必要であった。本発明ではこれらの工程が不要であり、これによって高寸法精度で低損失な光ファイバを再現性良く低価格で製造することができる。
【実施例６】
【００７３】
図１１に本発明のパンダファイバ用ガラス成形体の実施例を示す。この図は本実施例に係るパンダファイバ用ガラス成形体の正面断面図である。このガラス成形体は、ＳｉＯ２クラッド層３内の中心部にコア用ガラスロッドを挿入するための空孔１を有し、その両側に応力付与部を形成するガラスロッドを挿入するための空孔１３−１、１３−２を有する。パンダファイバの良好な偏波保持特性を実現するためには、複屈折率を高くすることが重要であり、そのためには応力付与部を形成するガラスロッドを挿入する空孔１３−１、１３−２をコア用ガラスロッドを挿入する空孔１に近づけるのが望ましい。しかし、機械研削によって母材の長手方向に貫通孔を開ける従来の方法では、貫通孔の真円度、真直度が悪く、貫通孔の形状を高寸法精度で制御することが難しい。このため、従来は応力付与部にＢ２Ｏ３を高濃度にドープしたＳｉＯ２層を用いて高複屈折率を実現している。しかし、上記Ｂ２Ｏ３を高濃度にドープしたＳｉＯ２層は赤外領域に大きな吸収ピークを持ち、またそれと共にＯＨ基の増加による光吸収の影響がでてきて伝送損失を増加させるという問題があった。
【００７４】
これに対して本実施例の方法では、高機械寸法精度の長尺の金属容器および金属ロッド高を用いることにより、型抜きで高寸法精度の空孔を開けることができる。また、空孔の間隔も高寸法精度で制御でき、しかも真円度、真直度共に良好であるので、空孔１３−１、１３−２をコアガラスを挿入する空孔１に近ずけることができるため、高複屈折率特性を得ることができる。そのために応力付与部にＢ２Ｏ３を低濃度にドープしたＳｉＯ２層を用いることができ、伝送損失を増大させることが極めて少ない。結果として、低損失・長尺のパンダファイバ母材を得ることができる。
【００７５】
図１２を参照して本実施例のパンダファイバ用ガラス成形体の製造方法を説明する。金属容器７内の中心にコア用ガラスロッドに相当する金属ロッド５を配置し、その両側に応力付与部材を挿入するための空孔形成用の金属ロッド１４−１、１４−２を配置した状態で硬化性樹脂を含んだクラッド層用ＳｉＯ２ガラス原料溶液と硬化剤を含んだ混合液６を前記容器７内に注入する。そして、前記ガラス原料溶液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から前記金属ロッド５、１４−１、１４−２および容器７を脱離し、該固化体を乾燥させ、その後にＨｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温加熱（１４５０℃から１６００℃の範囲）することによりＳｉＯ２クラッド層の中心とその両側に空孔を有するパンダファイバ用ガラス成形体が得られる。
【００７６】
図１３は図１２に示すパンダファイバ用ガラス成形体を用いて得られるパンダファイバ用光ファイバ母材の正面断面図を示す。この光ファイバ母材は、ＳｉＯ２クラッド層３の直径が２５ｍｍであり、固化体を乾燥した後に該固化体の中心部の空孔１内に外径が１．８ｍｍのコア用ガラスロッド１０１を挿入し、両側の空孔１３−１、１３−２に外径が７ｍｍのガラスロッド１５−１、１５−２を挿入し、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温熱処理（熱処理温度１５５０℃）して得られる。コア用ガラスロッド１０１はＶＡＤ法で製造したもので、中心部にＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加したコア用ガラスロッド１１を有し、その外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２を有する。Ｆを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２は、上記した実施例と同様に、塩素ガス雰囲気中で高温熱処理を行なう際にコア用ガラスロッド１１の表面に不純物が付着して損失増加を招くのを防ぐために設けたものである。また、本実施例では、応力付与部（ガラスロッド１５−１、１５−２）とコア用ガラスロッド１０１との間隔Ｓを２ｍｍに接近させることができた。
【実施例７】
【００７７】
図１４に本発明のパンダファイバ用ガラス成形体の別の実施例を示す。この図は本実施例に係るパンダファイバ用ガラス成形体の正面断面図である。このパンダファイバ用ガラス成形体は、ＳｉＯ２クラッド層３内の外周縁部に微細な空孔１６を複数個設けた構造である。これらの空孔１６はパンダファイバの曲げによる損失増加を抑制するために設けたものである。すなわち、ＳｉＯ２クラッド層３の等価屈折率を上記空孔１６を設けることによって下げることによってファイバの等価屈折率差を大きくとり、ファイバの曲げによる損失増加を低減するようにした構造である。
【００７８】
図１５に図１４に示すパンダファイバ用ガラス成形体を用いて形成されたパンダファイバ用光ファイバ母材の正面断面図を示す。当該パンダファイバ用光ファイバ母材側面は図１４に示すパンダファイバ用ガラス成形体の製造途中で得られる固化体を乾燥した後に上記固化体の中心部の空孔１内にコア用ガラスロッド１０１を挿入し、両側の空孔１３−１、１３−２内に応力付与部となるガラスロッド１５−１、１５−２を挿入し、この状態でＨｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温熱処理（温度１５５０℃）することにより形成される。
【実施例８】
【００７９】
図１６に本発明のフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体の実施例を示す。同図（ａ）は本実施例に係るフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体の正面断面図、（ｂ）は当該ガラス成形体の側面図である。このガラス成形体はＳｉＯ２ガラス層３内の中心部に空孔１が、その周りに複数の空孔１７が設けられた構造である。
このガラス成形体は、表面が十分に鏡面研磨された鏡面状態（表面粗さが０．０３μｍ以下）であり、寸法精度が高く、且つ真直度と真円度の優れた丸い金属ロッドを丸い金属容器の中心部に配置し、その金属ロッドの外周にさらに表面が十分に鏡面研磨された鏡面状態（表面粗さが０．０３μｍ以下）であり、寸法精度が高く、真直度と真円度の優れた複数本の丸い金属ロッドを所望の間隔で配置した状態で硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤の混合液を金属容器内に注入して自己硬化反応により固化後に固化体から金属ロッドと金属容器を脱離し、その後に該固化体の乾燥、高温加熱を経て製造される。
【００８０】
以上によって、ＳｉＯ２クラッド層３の中心部に空孔１を有し、その外周のＳｉＯ２クラッド層３内に所望間隔をおいて内面が鏡面状態の空孔１７が複数個設けられた長尺のフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体を得ることができる。なお、実際に製造したガラス成形体の空孔１の内面の表面粗さは０．５μｍ以下程度であった。また、空孔１７内面の表面粗さは０．１μｍ以下程度であった。
【００８１】
このフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体は、中心部の空孔１内の表面粗さが極めて小さいので、光信号をこの空孔１内に無駄な放射損を生じないように閉じ込めて低損失で伝送させることができる。また散乱損失も極めて低くすることができる。さらに、寸法精度、損失以外の光学特性の優れたフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体が得られる。さらにまた上記方法で得たフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体を高温加熱しながら線引きして得られる光ファイバのＳｉＯ２クラッド層３内にはＣＨ基、ＯＨ基、遷移金属などの不純物がほとんど無いので、より一層の低損失光ファイバを実現することができた。
【００８２】
なお、図示しないが、光ファイバ用ガラス成形体の中心部の空孔１を中実にしたフォトニック結晶型ファイバ母材を製造し、これを線引きして光ファイバを得た。この光ファイバの構造は、外径１２３μｍ、空孔１７の数４０個、空孔１７の径３μｍ、空孔１７の間隔５．９μｍであり、空孔１７の内面の表面粗さは平均で０．２μｍ以下、外径の表面粗さ０．２μｍ以下であり、波長１．５５μｍにおける損失０．８ｄＢ／ｋｍ、波長１．３１μｍにおける損失１．２ｄＢ／ｋｍ、波長１．０７μｍにおける損失２ｄＢ／ｋｍであった。この結果により、本実施例の光ファイバは、ＳｉＯ２クラッド層２内にＣＨ基、Ｓｉ−Ｈ基がほとんど無く、ＯＨ基も極めて少ないことが実証された。
【００８３】
また、得られたフォトニック結晶型ファイバの散乱損失特性、光損失特性が低いことから、空孔１、１７の内面の表面粗さが小さいことを検証することができた。上記特性はＶＡＤ法で製造した従来の光ファイバの特性とほとんど変わらない特性であった。本実施例の製造方法は、ＶＡＤ法による製造方法に比して、圧倒的に低価格で、再現性が良く、また製造が容易であり、高寸法精度の構造が得られるという利点がある。
さらに、本実施例では、機械的な加工を用いないため、内面粗さがきわめて小さい空孔を精度良く形成することができるため、フォトニック結晶型ファイバを、その分散値、零分散波長などの光学特性を精度良く制御して製造することができる。
【実施例９】
【００８４】
図１７は本発明のフォトニック結晶型光ファイバ母材の別の実施例を示す。同図（ａ）は上記光ファイバ母材の正面断面図、（ｂ）は上記光ファイバ母材の側面図である。この光ファイバ母材は、実施例８に示したフォトニック結晶型ファイバ用ガラス成形体の中心にＧｅＯ２添加物を添加したＳｉＯ２ガラスから成るコア用ガラスロッド１１を有し、その外周にＳｉＯ２クラッド層３を有し、該ＳｉＯ２クラッド層３内に所望の間隔で配置された空孔１７を設けたものである。
【００８５】
この光ファイバ母材はクラッドであるＳｉＯ２クラッド層３の中に配置された複数個の空孔１７によって、コアであるガラスロッド１１とＳｉＯ２クラッド層３の比屈折率差を大きく取れるので、高開口数を実現することができる。また、この実施例でも、機械的な加工を用いないため、コア用ガラスロッド１１とＳｉＯ２クラッド層３との界面を均一に製造することができ、かつ空孔１７の内面の表面粗さを小さくすることができるので、低散乱損失特性を実現することができる。
【実施例１０】
【００８６】
図１８は、本発明のフォトニック結晶型光ファイバ母材のさらに別の実施例を示す。同図（ａ）は上記光ファイバ母材の正面断面図、（ｂ）は上記光ファイバ母材の側面図である。この光ファイバ母材は、空孔１内に、中心部にＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加したコア用ガラスロッド１１、その外周にＦを添加したＳｉＯ２ガラス薄層１２を有するガラスロッド１０１を配置した構造である。実施例１０に係るフォトニック結晶型光ファイバ母材のその他の構成は実施例９とほぼ同じであるため、説明を省略する。
【実施例１１】
【００８７】
図１９に本発明の空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の別の実施例を示す。このガラス成形体は、外形が矩形の母材１８を、外形が円形で内断面が円形のＳｉＯ２ガラス管２１の中に４箇所（１９−１、１９−２、１９−３、１９−４）で接するように配置した構造を有している。このような構造により、母材１８とＳｉＯ２ガラス管２１との間に空隙２０が形成される。これによりＳｉＯ２クラッド層３の屈折率が等価的に低くなり、開口数の大きい光ファイバ用ガラス成形体を実現できる。
【００８８】
この光ファイバ用ガラス成形体は図２０に示したような金属容器７を用いて製造した。すなわち、まず丸い金属容器７内に該金属容器７の内径よりも小さい外径の金属管２３を配置させる。この金属管２３は外形が円形で内部に断面形状が四角形の空間２４がある。そしてコア用金属ロッド５を金属管２３内の中心部に配置させ、その外周に細径金属ロッド１０を８本を配置させる。そして金属容器７と金属管２３の間、及び金属管２３の空間２４内に硬化性樹脂を含んだＳｉＯ２ガラス原料溶液と硬化剤の混合液２２及び混合液６をそれぞれ注入して自己硬化反応により固化させる。その後に固化体からコア用金属ロッド５、細径金属ロッド１０、金属容器７、金属管２３を脱離し、該固化体を乾燥させた後、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気で高温加熱（温度１５５０℃）することによって上記光ファイバ母材が得られる。
【実施例１２】
【００８９】
図２１は本発明の空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の別の実施例を示す。この光ファイバ用ガラス成形体は、外形が円形の母材２８を、外形が円形で内断面が四角形のＳｉＯ２ガラス管２７の中に４箇所（２６−１、２６−２、２６−３、２６−４）で接するように配置した構造としたものである。これにより、母材２８とＳｉＯ２ガラス管２７との間に空隙２０が形成される。この結果、ＳｉＯ２クラッド層３の屈折率が等価的に低くなり、開口数の大きい光ファイバ用ガラス成形体を実現できる。
【実施例１３】
【００９０】
図２２は本発明の空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の別の実施例を示す。これは外形が矩形の母材２９を、外形が円形で内断面２８が四角形のＳｉＯ２ガラス管２７の中に４箇所（３０−１、３０−２、３０−３、３０−４）で接するように配置した構造である。このような構造により、母材２９とＳｉＯ２ガラス管２７との間に空隙２０が形成される。これによりクラッドの屈折率が等価的に低くなり、開口数の大きい光ファイバ用ガラス成形体を実現できる。
【実施例１４】
【００９１】
図２３は本発明の空孔アシスト光ファイバ用ガラス成形体の別の実施例を示す。これは外形が多角形（六角形）の母材３１を、外形が円形で内断面が円形のＳｉＯ２ガラス管２１の中に６箇所（３２−１、３２−２、３２−３、３２−４、３２−５、３２−６）で接するように配置した構造である。このような構造により、母材３１とＳｉＯ２ガラス管２１との間に空隙２０が形成される。これによりＳｉＯ２クラッド層３の屈折率が等価的に低くなり、開口数の大きい光ファイバ用ガラス成形体を実現できる。
【実施例１５】
【００９２】
図２４は、図５に示す金属容器７を用いた光ファイバ用ガラス成形体の製造方法の他の実施例を示す。ここでは、ガラス原料溶液が自己硬化反応により固化した後、その固化体から金属容器７および金属ロッド５、１０を脱離し、該固化体を乾燥させて得られる多孔質ガラス成形体３３のコア用空孔（空孔内径Di）３４内に、該空孔３４の内径よりも小さい外径のコア用ガラスロッド１１（外径Ｄｃ：0.82Di）を挿入する(図２４(ａ)、（ｂ））。そして、Ｈｅガスを流しながら塩素ガス雰囲気中で高温（１５５０℃）処理することにより、ガラス成形体３３が縮小（約８２％）してコア用ガラスロッド１１が空孔３４の内面に密着し、ガラス成形体３３とコア用ガラスロッド１１が一体化し、透明ガラス化した光ファイバ母材を製造することができる。この方法を用いると、コア用ガラスロッド１１とＳｉＯ２クラッド層３の界面を均一に形成することができる。その結果、散乱損失の低い光ファイバを実現することができる。
【００９３】
本発明は上記実施例に限定されない。例えば、コア用ガラスロッド１１の中心部に高屈折率の添加物と希土類元素を共添加したものを用いてもよい。上記希土類元素として、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｙｂなどを用いることができる。なお、上記中心部内には希土類元素以外の共添加材料として、Ａｌ、Ｇｅなどを用いてもよい。このように希土類元素やＡｌ、Ｇｅを添加することにより光増幅器やレーザーを実現可能な光ファイバ母材を得ることができる。
【００９４】
金属容器、金属ロッド、金属管の材質はステンレス以外に、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕなどの材質でもよい。
硬化性樹脂を含んだＳｉＯ２のガラス原料溶液の調合量は上記した実施例（シリカ粉末８７％、蒸留水２１．２％、分散剤２．７％、硬化性樹脂１０．１％）に限定されるものではない。本発明はシリカ粉末の調合量を圧倒的に多くしたことを特徴とするもので、この調合量は８０％以上であれば良く、９２％程度にまで多くすることができる。
【００９５】
コア用ガラスロッドにはＧｅＯ２以外に、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２、などのＳｉＯ２の屈折率を高める添加物を添加しても良い。金属容器７の内径Ｄｏ、長さＬｏは上記値に限定されない。これらの内径Ｄｏ、長さＬｏが大きいほど長尺の光ファイバを実現することができるので、Ｄｏは３０ｍｍ程度から３００ｍｍ程度の大きさでも良い。Ｌｏは２０ｍｍ程度から１０００ｍｍ程度でも良い。
【００９６】
コア用空孔およびコア用ガラスロッドの直径Ｄｃは１０ｍｍ程度から１００ｍｍ程度にすることができる。また、空孔アシストファイバ用、フォトニック結晶型ファイバ用、マルチコアファイバ用、パンダファイバ用のいずれのガラス成形体の中心部周辺に設ける空孔の数量は限定されず、４個から３０個の範囲から選ぶことができる。また、空孔の内径は０．５μｍから５μｍの範囲が好ましい。空孔の間隔も１μｍから６μｍの範囲から選ぶことができる。さらに、複数の空孔が同径であっても異径であってもよい。
本発明の光ファイバ用ガラス成形体の外径寸法は特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００９７】
１…コア用空孔
２…空孔内面
３…ＳｉＯ２クラッド層
４…ＳｉＯ２クラッド層の外周部
５…金属ロッド
６…硬化性樹脂を含んだ石英ガラス溶液と硬化剤の混合液
７…金属容器
８…金属容器の内面
９…細径空孔
１０…細径金属ロッド
１１…コア用ガラスロッド
１２…ＳｉＯ２ガラス薄層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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