(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の石英ガラスであって軸方向に延びる複数の孔を有する第一母材と中実な棒状石英ガラスであって該第一母材と略同径の第二母材とを中心軸を互いに一致させて接合しファイバ母材を形成する母材形成工程と、
上記母材形成工程で形成したファイバ母材を上記第二母材側の端部より加熱延伸する加熱延伸工程と、
上記加熱延伸工程で加熱延伸された光ファイバ表面に樹脂を被覆する被覆工程と、
上記加熱延伸工程で第二母材が加熱延伸されている間に、上記被覆工程における被覆厚みを光ファイバ周方向において略均一となるよう調節する被覆調節工程と、を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
被覆調節工程は、被覆を行う被覆機器の位置を移動させる被覆調節機構により行われる工程であることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項３】
中実な石英ガラスの棒に、一端のみに開口し該棒の軸方向に延びる複数の穴を未貫通な状態で形成してファイバ母材を形成する母材形成工程と、
上記母材形成工程で形成したファイバ母材を上記穴が未開口の端部より加熱延伸する加熱延伸工程と、
上記加熱延伸工程で加熱延伸された光ファイバ表面に樹脂を被覆する被覆工程と、
上記加熱延伸工程でファイバ母材の穴のある部分が加熱延伸される前に、上記被覆工程における被覆厚みを光ファイバ周方向において略均一となるように被覆厚みを調節する被覆調節工程と、を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
被覆調節工程は、被覆を行う被覆機器の位置を移動させる被覆調節機構により行われる工程であることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバの需要は、光通信用途や光エネルギー伝達用途を中心に増大している。なかでも石英ガラスファイバは、低損失であるため広く用いられ需要の増加も著しい。
【０００３】
この石英ガラス光ファイバは、脆性材料である石英ガラスより形成されているため、表面にウレタンアクリレート樹脂等の樹脂をコーティング（被覆）して、傷がつかないように表面を保護している。樹脂被覆は、光ファイバを母材より加熱延伸してボビンに巻き取る途中に、樹脂を入れたダイスを通過させ、その後に熱や紫外線等で樹脂を硬化させることにより行う。このとき、光ファイバの周方向に樹脂が均一な厚みで被覆されていないと、樹脂硬化時の収縮により光ファイバが曲がってしまったり、被覆の薄い部分が破損して光ファイバに傷がついたりするといった不具合が生じ品質不良となる。従って、光ファイバ周方向における被覆厚みを測定して、その厚み情報に従ってダイスの位置を調整して均一な被覆厚みとなるように被覆を調節している。
【０００４】
上記被覆厚み測定は、図２に示すように、被覆直後の光ファイバ２の横二方向から可視光レーザを照射して、その回折像２１をスクリーン１３に映して行っている。また、二つの可視光レーザは互いに直交している。図６及び図７に示すように、細孔を有しない通常の中実な光ファイバ２の回折像２１では、中心にレーザスポットが明点４１として観察され、そこから両側に明線４３が延びていって、その明線４３の途中にそれぞれ暗点４２が観察される。この明点４１と暗点４２との間の二つの距離が等しければ、レーザ光に垂直な光ファイバ２径方向において光ファイバ２の石英ガラス部分２６の両側の被覆２５の厚みが等しいということである（図６参照）。従って、これら明点４１と暗点４２との間の二つの距離が等しくなるようにダイスの位置を調整することにより、被覆２５厚みを均一に調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８のように、フォトニッククリスタルファイバ等のファイバ軸方向に複数の細孔２７が存する光ファイバ２では、回折像２１に多数の暗点４２が現れて、被覆２５厚みを確認することができない。このため、複数の細孔を有する光ファイバ２７を製造するときは、被覆２５厚みを調節しないまま製造を行わざるをえないため、上述の品質不良が生じていた。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ファイバ軸方向に延びる複数の細孔を有する光ファイバを加熱延伸により製造している最中に被覆厚みを調節しなくても、周方向に均一な厚みの被覆を容易且つ簡単に形成することができる光ファイバの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、棒状の石英ガラスであって軸方向に延びる複数の孔を有する第一母材と中実な棒状石英ガラスであって該第一母材と略同径の第二母材とを中心軸を互いに一致させて接合しファイバ母材を形成する母材形成工程と、上記母材形成工程で形成したファイバ母材を上記第二母材側の端部より加熱延伸する加熱延伸工程と、上記加熱延伸工程で加熱延伸された光ファイバ表面に樹脂を被覆する被覆工程と、上記加熱延伸工程で第二母材が加熱延伸されている間に、上記被覆工程における被覆厚みを光ファイバ周方向において略均一となるよう調節する被覆調節工程と、を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法とした。
【０００８】
ここでいう石英ガラスとは、純粋な石英のガラス及び純粋石英ガラスに種々の添加物、例えばＢやＧｅ、Ｆ等が添加されているもののことである。また、中実とは、中空部が存せず、全て石英ガラスが詰まっていることである。
【０００９】
請求項１の製造方法であれば、ファイバ母材が軸方向において第一母材と第二母材との略同径で且つ中心軸が一致した二つの部分を有し、第二母材の部分から加熱延伸を開始して光ファイバとし、しかも、第二母材の部分を加熱延伸している間に樹脂の被覆厚みがファイバ周方向において略均一になるように調節をするので、同じ条件で加熱延伸をしていく限り樹脂の被覆厚みは略均一のまま光ファイバが製造され続ける。従って、第一母材の部分を加熱延伸して複数の細孔を有する光ファイバを製造するときにも、ファイバ周方向に略均一な厚みで被覆が行われるため、この間の被覆厚みを測定することができなくても問題はない。即ち、第一母材の部分を加熱延伸する工程では、被覆厚みを調節するための被覆調節機構を固定したまま、被覆厚みの調節を行わないで、光ファイバを製造する。さらに、孔を多数有する複雑な構成の光ファイバを製造するときは、例えば、大径の石英パイプの中空部に多数の石英キャピラリーを詰め込むことにより、容易に貫通孔を有する第一母材を製造することができ、これを第二母材と接合することで母材形成工程を簡単に行える。
【００１０】
次に、請求項２の発明は、請求項１において、被覆調節工程は、被覆を行う被覆機器の位置を移動させる被覆調節機構により行われる工程であることを特徴とする光ファイバの製造方法とした。
【００１１】
請求項２の製造方法であれば、被覆調節を容易に行うことができて、被覆厚みむらのある不良品の発生を少なくできる。
【００１２】
次に、請求項３の発明は、中実な石英ガラスの棒に、一端のみに開口し該棒の軸方向に延びる複数の穴を未貫通な状態で形成してファイバ母材を形成する母材形成工程と、上記母材形成工程で形成したファイバ母材を上記穴が未開口の端部より加熱延伸する加熱延伸工程と、上記加熱延伸工程で加熱延伸された光ファイバ表面に樹脂を被覆する被覆工程と、上記加熱延伸工程でファイバ母材の穴のある部分が加熱延伸される前に、上記被覆工程における被覆厚みを光ファイバ周方向において略均一となるように被覆厚みを調節する被覆調節工程と、を備えることを特徴とする光ファイバの製造方法とした。
【００１３】
請求項３の製造方法であれば、通常の中実なファイバ母材に複数の穴を開けることにより、容易に母材を製造することができ、母材形成工程を簡単に行える。他の点については、請求項１と同様である。
【００１４】
次に、請求項４の発明は請求項３において、被覆調節工程は、被覆を行う被覆機器の位置を移動させる被覆調節機構により行われる工程であることを特徴とする光ファイバの製造方法とした。
【００１５】
請求項４の製造方法であれば、被覆調節を容易に行うことができて、被覆厚みむらのある不良品の発生を少なくできる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第一の実施形態）
第一の実施形態の光ファイバ製造装置の模式図を図１に示す。ファイバ母材１を電気炉１４で加熱し、引き取りキャプスタン１６により延伸して光ファイバ２を作製し、巻き取りボビン１７に巻き取る。電気炉１４と引き取りキャプスタン１６との間には、被覆用樹脂が満たされたダイス１１（被覆機器）が設置されていて、光ファイバ２はダイス１１を通過して表面に樹脂を被覆され、この樹脂は硬化装置１５により硬化される。光ファイバ２がこの硬化装置１５に入る前に樹脂の被覆厚みが測定される。被覆厚みの測定は、光ファイバ２に横からレーザ光を当てて、その回折像をスクリーン１３に映し出して行う。なお、１２はレーザ出力装置である。
【００１８】
上記ファイバ母材１は、図３に示すように、軸方向に延びる複数の孔３を有する第一母材３１とこの第一母材３１と略同径の中実な第二母材３２とを中心軸を互いに一致させて接合したものである。この接合は、図５に示す母材形成工程で行われる。即ち、第一母材３１及び第二母材３２の端面を加熱して突き合わせ接合する。加熱は火炎により行ってもよいし、ヒータやレーザ加熱等で行ってもよいし、これらを組み合わせても良い。また、第一母材３１は、例えば、図１１に示すように、大径の石英パイプ５２の内側の中空部分５３に多数の石英キャピラリー５４を詰め込んで作製すればよい。なお、中心部には、キャピラリー５４の代わりにコアとなる石英ロッド５１が配置されている。
【００１９】
このファイバ母材１を加熱延伸工程にて加熱延伸し、光ファイバ２とする（図４参照）。なお、加熱は電気炉１４にて行い、延伸は引き取りキャプスタン１６にて行う。このとき、加熱延伸を開始するのは、中実な第二母材３２側の端部からである。中実な光ファイバ２をまず製造することにより、被覆２５厚みを略均一となるように被覆調節工程にて被覆の調節ができる。これは、上述のように、細孔を有する光ファイバ２では、被覆２５厚みを確認することができず、厚み調節ができないからである。
【００２０】
この樹脂の被覆は、ダイス１１を用いて被覆工程において行われる。被覆調節工程は、樹脂を塗布された光ファイバ２の被覆２５厚みをダイス１１から出たところで測定して、この情報を基にダイス１１の位置を図９に示す調節装置２８（被覆調節機構）で調節して行う。被覆２５厚みの測定方法は、上述の通りである。この調節装置２８は、基板２３とその上に設置された台２４と基板２３を光ファイバ２に垂直な面内で移動させるＸＹステージ２２とからなる。ダイス１１は、台２４の上に設置されている。被覆２５厚みのむらの情報よりＸＹステージ２２を作動させてダイス１１の位置を微調節することにより、被覆２５厚みを光ファイバ２の周方向において略均一にする。なお、ダイス１１は、樹脂を満たした逆円錐形状をしていて、先端に孔が開いていてそこに光ファイバ２が通されている。この孔と光ファイバ２との相対位置を調節することで、被覆２５の厚みが調節される。この被覆２５厚みの調節は、第一母材３１の部分が加熱延伸されるようになる前に終了させる。第一母材３１の部分が加熱延伸されているときは、被覆２５厚みの調節は上述のようにできないが、第二母材３２の部分と同じ条件で加熱延伸する限りは、被覆の条件も変わらないので、被覆２５厚みは略均一のまま第一母材３１の部分も加熱延伸及び被覆されて光ファイバ２となる。つまり、第一母材３１の部分を加熱延伸しているときは、調節装置２８は固定しておいて動かさない。
【００２１】
今まで説明してきたように、本実施形態では、軸方向に延びる複数の孔を有する第一母材３１と中実な第二母材３２とを接合して光ファイバ母材１として、第二母材３２側の端部から加熱延伸を開始して光ファイバ２とし、その表面に樹脂を被覆し、第二母材３２部分が加熱延伸されている間に被覆２５厚みを略均一となるように調節してしまうので、第一母材３１の部分を加熱延伸して製造される軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバ２もファイバ２周方向において略均一な厚みの被覆２５を備えることとなる。従って、軸方向に延びる複数の孔を有し且つ被覆２５厚みが均一な光ファイバ２を容易に製造することができる。また、第一母材３１と第二母材３２とを接合させてファイバ母材１を形成するので、複雑な構成の軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバ２であっても容易に作製できる。さらに、第二母材３２から加熱延伸することで、延伸し始めに発生する不良部分は全て中実な光ファイバ２となり、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバ２は第一母材３１を無駄にすることなく作製することができ、歩留まりが向上する。
【００２２】
（第二の実施形態）
第二の実施形態は、ファイバ母材１として、中実な石英ガラスの棒の一端から途中まで棒の軸方向に延びる複数の穴５を開けたものを用いる（図１０参照）。即ち、複数の穴を開けた部分３３が第一の実施形態の第一母材３１の部分に当たり、穴の開いていない部分３４が第一の実施形態の第二母材３２に当たる。
【００２３】
このファイバ母材１は、中実な石英ガラスの棒にドリル等で穴５を開けて形成すればよい。これが、母材形成工程となる。これ以降の工程は、第一の実施形態と同じである。
【００２４】
第二実施形態では、中実な石英ガラスの棒に穴５を開けることでファイバ母材１を形成できるので、母材形成工程が短時間で容易に行える。特に、２〜４０個のように穴５の数が少ない場合に本実施形態を好ましく適用できる。この母材形成工程以外の作用効果は、第一の実施形態と同様である。
【００２５】
（その他の実施形態）
今まで説明した二つの実施形態は例であって、本発明はこれらの例に限定されない。例えば、ファイバ母材１のコアとなる部分にのみＧｅ等を添加してもよいし、ファイバ母材１の任意の場所に任意の添加物を添加して分散補償や偏波保持等の機能を有する光ファイバ２を製造してもよい。被覆する材料もウレタンアクリレート樹脂等どのようなものでもよい。また、ファイバ母材１における孔３又は穴５の配置も任意であって、例えば、コアとなる中心部を六個の孔３又は穴５で六角形に囲む配置や、さらにその外側に同心上に六角形に孔３又は穴５を配置してコアとなる部分を幾重かに囲んでも構わない。また、孔３又は穴５の形状は、断面が円形、楕円形、多角形等どのようなものでも構わないし、これらが混在していてもよい。また、孔３又は穴５の大きさも全て同じであってもよいし、孔径又は穴径が複数あっても構わない。孔３又は穴５の数は、２個以上あればよいが、コアの部分を一重以上に取り巻くよう６個以上あれば好ましい。また、フォトニッククリスタルファイバとして機能するように６０個以上あればより好ましい。
【００２６】
また、加熱延伸を開始する第二母材３２又は穴の開いていない部分３４の長さは、ファイバ母材１の径が２０ｍｍ以上６０ｍｍ未満のときは３〜８ｃｍ、ファイバ母材１の径が６０ｍｍ以上１２０ｍｍ未満のときは５〜２０ｃｍ、ファイバ母材１の径が１２０ｍｍ以上のときは１０〜５０ｃｍであれば、第一母材３１又は穴を開けた部分３３を加熱延伸する前に被覆２５厚みを略均一に調節できる必要にして十分な長さであるため好ましい。
【００２７】
製造工程も、予備加熱や清浄化等の他の工程を加えてもよい。第一の実施形態において第一母材３１を石英棒材への穿孔加工により形成してもよいし、第二の実施形態においてファイバ母材１の複数の未貫通の穴５は、石英ガラスの棒に大径の穴を開けてそこにキャピラリーを詰め込むことにより形成してもよい。ダイス１１は、逆円錐形状に限定されずどのような形状でも構わない。また、ダイス１１として加圧式ダイスを用いてもよい。また、被覆の作製はダイス１１以外の方法、例えばスプレー等で行ってもよい。被覆厚みの測定もレーザ光による回折像の観察によるものに限定されず、電気的測定法等どのようなものでもよい。加熱延伸工程の加熱は電気炉以外の例えばレーザ等によるものでもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００２９】
ファイバ母材を軸方向において、穴が存せず中実な部分と軸方向に延びる複数の穴の存する部分との二つの部分より構成し、中実な部分から加熱延伸して表面を被覆し、その被覆厚みをファイバ周方向で略均一になるように中実な部分を延伸中に調節してしまうので、穴の存する部分を加熱延伸中は被覆厚みを調節しなくても略均一な厚みで被覆が行われ、軸方向に延びる複数の細孔を有する高品質の光ファイバを簡単で安価な方法で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光ファイバの製造装置の模式図である。
【図２】レーザによる被覆厚みの測定を示す図である。
【図３】第一の実施形態に係るファイバ母材を示す図である。
【図４】第一の実施形態に係るファイバ母材を加熱延伸している図である。
【図５】第一の実施形態に係るファイバ母材の接合を示す図である。
【図６】均一な被覆厚みを有する中実な光ファイバ及びその回折像を示す図である。
【図７】不均一な被覆厚みを有する中実な光ファイバ及びその回折像を示す図である。
【図８】均一な被覆厚みを有するフォトニッククリスタルファイバ及びその回折像を示す図である。
【図９】ダイスの調節装置を示す図である。
【図１０】第二の実施形態に係るファイバ母材を示す図である。
【図１１】第一の実施形態に係る第一母材の端面図である。
【符号の説明】
１        ファイバ母材
２        光ファイバ
３        孔
５        穴
２５      被覆
２８      被覆調節装置
３１      第一母材
３２      第二母材
３３      光ファイバ母材の穴のない部分
３４      光ファイバ母材の穴のある部分
【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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