(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバ中心を長手方向に延び且つ中実又は中空に形成されたコア部と、該コア部を囲うように設けられ且つ該コア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部と、を備えたフォトニッククリスタルファイバの製造方法であって、
横断面の内壁の輪郭が略正六角形に形成された筒状のサポート管内に、該サポート管の中心軸と平行に多数の円筒状のキャピラリを充填すると共に、上記中実のコア部となるコア部材を該サポート管の中心軸部に配置して又は上記中空のコア部となる空間を該サポート管の中心軸部に形成してプリフォームを作成し、該プリフォームを線引き加工により細径化することを特徴とするフォトニッククリスタルファイバの製造方法。
【請求項２】
上記サポート管の略正六角形の内壁輪郭形状は、上記サポート管内にキャピラリを最密充填して作成されたプリフォームを線引き加工により細径化する際に、該サポート管の内壁に臨む全てのキャピラリが該内壁に接するように寸法設定されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトニッククリスタルファイバの製造方法。
【請求項３】
上記サポート管の略正六角形の内壁輪郭形状は、相隣り合う辺が上記サポート管内に充填されるキャピラリの最大径の１／２以下の半径の円弧により連結されて角部が丸みを帯びて形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフォトニッククリスタル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、フォトニッククリスタルファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コア部及びクラッド部からなる光ファイバは、光を伝搬する媒体として非常によく知られている。また、近年、かかる構成の光ファイバでは得ることができない大きな波長分散を発現するものとして、フォトニッククリスタルファイバが注目を集めつつある。このフォトニッククリスタルファイバは、ファイバ中心を長手方向に延び且つ中実又は中空に形成されたコア部と、そのコア部を囲うように設けられ且つコア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部とを備えている。
【０００３】
そして、かかるフォトニッククリスタルファイバの製造方法としては、ＳｉＯ2を主体としてなる円柱体を準備し、その円柱体の中心軸部分周辺に中心軸方向に貫通する細穴を多数設けることによりプリフォームを作成し、そのプリフォームを線引き加工する方法がある。
【０００４】
また、多数のＳｉＯ2製のキャピラリを最密充填状態に束ね、隣接するキャピラリの外側面同士を融着一体化させることによりプリフォームを作成し、そのプリフォームを線引き加工する方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の製造方法では、円柱体に多数の細孔を近接させて設けるので、隣接する細穴同士の仕切部分は極めて薄く、加工中にその仕切部分が割れたりすることもあり、プリフォームの作成が極めて困難である。
【０００６】
また、上記後者の製造方法では、最密充填状態に束ねられた多数のキャピラリの形態を保持したまま融着一体化させる加工が極めて困難である。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記のような困難を伴うことのないフォトニッククリスタルファイバの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、サポート管内にキャピラリを充填してプリフォームを作成し、そのプリフォームを線引き加工するようにしたものである。
【０００９】
具体的には、本出願の発明は、ファイバ中心を長手方向に延び且つ中実又は中空に形成されたコア部と、該コア部を囲うように設けられ且つ該コア部に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部と、を備えたフォトニッククリスタルファイバの製造方法であって、
横断面の内壁の輪郭が略正六角形に形成された筒状のサポート管内に、該サポート管の中心軸と平行に多数の円筒状のキャピラリを充填すると共に、上記中実のコア部となるコア部材を該サポート管の中心軸部に配置して又は上記中空のコア部となる空間を該サポート管の中心軸部に形成してプリフォームを作成し、該プリフォームを線引き加工により細径化することを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、多数の円筒状のキャピラリがサポート管で束ねられた状態にプリフォームが作成され、そのプリフォームを線引き加工して細径化（ファイバー化）することとなるので、円柱体に穴開け加工を施すことによりプリフォームを作成する場合のように、隣接する細穴間の仕切部分が加工中に割れるといった問題は生じず、また、キャピラリはサポート管によって保持されることとなるので、キャピラリを相互に融着一体化させてプリフォームを作成する場合のような困難さも伴わず、容易にフォトニッククリスタルファイバを製造することができる。
【００１１】
ところで、サポート管の横断面における内壁の輪郭が円形である場合、コア部材又はコア部となる空間周辺の光の伝搬に関与する部分が最密充填となるようにキャピラリを配置し、コア部から遠い部分（特にサポート管の内壁付近）のキャピラリはサポート管の隙間を埋めるように充填率が低い状態に配置されることとなる。そのため、充填されたキャピラリのうち、最密充填されて線引き加工後にフォトニッククリスタルとして機能する割合は７割以下となる。例えば、１００本のキャピラリを充填しても、そのうち有効に利用できるのは７０本程度である。また、サポート管の内壁付近はキャピラリの充填率が低いため、線引き加工時の収縮量がコア部周辺よりも大きく、その結果、キャピラリ束内に隙間（格子欠陥）が形成されることとなる。そして、その隙間に起因して充填されたキャピラリに配置のずれ（相転移）が生じることとなる。
【００１２】
しかしながら、上記の構成によれば、サポート管の横断面における内壁の輪郭が略正六角形に形成されているので、ほとんど全てのキャピラリを最密充填状態でサポート管内に充填することができ、充填されたキャピラリのほぼ１００％が線引き加工後にフォトニッククリスタルとして機能することとなる。また、サポート管の内壁付近のキャピラリ充填率がコア部周辺と変わらないので、線引き加工時のキャピラリ束の収縮は均一となり、キャピラリ束内に形成される隙間（格子欠陥）は最小限に抑えられる。さらに、キャピラリ束の収縮が均一に生じるため、キャピラリの配置のずれ（相転移）も生じにくいものとなる。そして、サポート管の内壁付近から順次キャピラリを最密に充填していくだけでよいので、サポート管内にキャピラリを充填する作業において、コア部周辺の配列が乱れないように配慮する必要がほとんどなく作業効率が高められることとなる。
【００１３】
そして、この場合、サポート管の略正六角形の内壁輪郭形状は、サポート管内にキャピラリを最密充填して作成されたプリフォームを線引き加工により細径化する際に、サポート管の内壁に臨む全てのキャピラリがその内壁に接するように寸法設定されていることが好ましい。かかる構成によれば、線引き加工時におけるキャピラリの自由度が極めて低くなるので、キャピラリの配置のずれ（相転移）がより有効に抑止されることとなる。また、プリフォーム作成時にサポート管の内壁とキャピラリとの間に形成される隙間は極めて小さく設定されることとなり、サポート管の内壁付近から順次キャピラリを充填していくことにより最密充填状態となるので、キャピラリの配列が乱れないように配慮する必要がほとんどなく、サポート管内へのキャピラリの充填作業がより効率的なものとなる。
【００１４】
以上において、サポート管の略正六角形の内壁輪郭形状は、いわゆる正六角形のほか、例えば、相隣り合う辺が円弧により連結されたような角部が丸みを帯びたものをも含む。ここで、相隣り合う辺を円弧により連結して略正六角形を形成する場合、その半径をキャピラリの最大径の１／２以下とすることが好ましい。キャピラリの最大径の１／２よりも大きくすると、角部に配置されるキャピラリの収まりが悪くなり、その部分からキャピラリの最密充填性が損なわれることとなるからである。
【００１５】
【発明の効果】
上記説明したように、本出願の発明によれば、多数の円筒状のキャピラリがサポート管で束ねられた状態にプリフォームが作成され、そのプリフォームを線引き加工して細径化（ファイバー化）することとなるので、円柱体に穴開け加工を施すことによりプリフォームを作成する場合のように、隣接する細穴間の仕切部分が加工中に割れるといった問題は生じず、また、キャピラリはサポート管によって保持されることとなるので、キャピラリを相互に融着一体化させてプリフォームを作成する場合のような困難さも伴わず、容易にフォトニッククリスタルファイバを製造することができる。
【００１６】
また、サポート管の横断面における内壁の輪郭を略正六角形に形成しているので、ほとんど全てのキャピラリを最密充填状態でサポート管内に充填することができ、充填されたキャピラリのほぼ１００％を線引き加工後にフォトニッククリスタルとして機能させることができる。また、サポート管の内壁付近のキャピラリ充填率がコア部周辺と変わらないので、線引き加工時のキャピラリ束の収縮は均一となり、キャピラリ束内に形成される隙間（格子欠陥）を最小限に抑えることができる。さらに、キャピラリ束の収縮が均一に生じるため、キャピラリの配置のずれ（相転移）も生じにくいものとすることができる。そして、サポート管の内壁付近から順次キャピラリを最密に充填していくだけでよいので、サポート管内にキャピラリを充填する作業において、コア部周辺の配列が乱れないように配慮する必要がほとんどなく、作業効率を高めることができる。
【００１７】
また、サポート管の略正六角形の内壁輪郭形状を、サポート管内にキャピラリを最密充填して作成されたプリフォームを線引き加工により細径化する際に、サポート管の内壁に臨む全てのキャピラリがその内壁に接するように寸法設定することにより、線引き加工時におけるキャピラリの自由度が極めて低くなり、キャピラリの配置のずれ（相転移）をより有効に抑止することができる。加えて、プリフォーム作成時にサポート管の内壁とキャピラリとの間に形成される隙間は極めて小さく設定されることとなり、サポート管の内壁付近から順次キャピラリを充填していくことにより最密充填状態となるので、キャピラリの配列が乱れないように配慮する必要がほとんどなく、サポート管内へのキャピラリの充填作業をより効率的なものとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に実施形態について説明する。
【００１９】
（実施形態１）
実施形態１に係るフォトニッククリスタルファイバの製造方法について工程を追って説明する。
【００２０】
＜準備工程＞
ＳｉＯ2製の円柱体に断面正６角形の穴を中心軸に沿って設けたサポート管と、円筒状のＳｉＯ2製キャピラリを９０本と、そのキャピラリと同じ太さの円柱状のＳｉＯ2製コア部材とを準備する。ここで、サポート管に設けられた断面正六角形の穴は、９０本のキャピラリ（及びコア部材）をサポート管内に最密充填して作成されるプリフォームを線引き加工により細径化する際に、サポート管の内壁に臨む全てのキャピラリがその内壁に接するように寸法設定されている。すなわち、その寸法設定は、サポート管にキャピラリ（及びコア部材）を最密充填する際において、後述の第１１層のキャピラリを充填する際には、キャピラリが第１０層のキャピラリとサポート管の内壁との間で摩擦により充填不可とならない程度の空間を形成し、且つ第１１層を充填した後には、第１１層のキャピラリとサポート管の内壁との間に極めて小さい隙間を形成するものである。
【００２１】
＜キャピラリ充填工程＞
サポート管内にキャピラリを充填していく。このとき、サポート管の内壁の一つの面を敷きつめるようにして６本のキャピラリを並列に並べて第１層を形成し、形成された第１層における一対のキャピラリの間に配置されるようにキャピラリを載せてゆき第２層を形成する（第２層は７本のキャピラリで構成される）。このようにして第５層までキャピラリを充填する。そして、第６層も第５層までと同様にしてキャピラリの充填を行うが、真ん中に配置される第６番目だけはキャピラリではなくコア部材を配置する。続いて、第１１層までキャピラリを充填する。
【００２２】
以上のようにして、図１に示すように、サポート管１内に９０本のキャピラリ２，２，…が充填されると共に、コア部材３が中心軸の位置に配置されたフォトニッククリスタルファイバのプリフォーム４を作成する。
【００２３】
＜線引き工程＞
サポート管内にキャピラリ及びコア部材を充填して作成したプリフォームを加熱して延伸する線引き加工を施して細径化（ファイバー化）する。このとき、隣接するキャピラリ同士、キャピラリとサポート管、キャピラリとコア部材は相互に融着一体化することとなる。そうして、図２に示すように、ファイバ中心を長手方向に延び且つ中実に形成されたコア部５と、コア部５を囲うように設けられ且つコア部５に沿って延びる多数の細孔を有する多孔部６と、これらを被覆するように設けられたサポート部７とを備えたフォトニッククリスタルファイバファイバ８が製造される。
【００２４】
上記構成のフォトニッククリスタルファイバ８の製造方法によれば、多数のキャピラリ２，２，…がサポート管１で束ねられた状態にプリフォーム４が作成され、そのプリフォーム４を線引き加工して細径化（ファイバー化）することとなるので、円柱体に穴開け加工を施すことによりプリフォームを作成する場合のように、隣接する細穴間の仕切部分が加工中に割れるといった問題は生じず、また、キャピラリ２，２，…はサポート管１によって保持されることとなるので、キャピラリを相互に融着一体化させてプリフォームを作成する場合のような困難さもなく、容易にフォトニッククリスタルファイバを製造することができる。
【００２５】
また、サポート管１の横断面における内壁の輪郭を、正六角形に形成しているので、全てのキャピラリ２，２，…を最密充填状態でサポート管１内に充填することができ、充填されたキャピラリ２，２，…の１００％が線引き加工後にフォトニッククリスタルとして機能することとなる。加えて、サポート管１内壁付近のキャピラリ充填率がコア部周辺と変わらないので、線引き加工時のキャピラリ束の収縮は均一となり、キャピラリ束内に形成される隙間（格子欠陥）は最小限に抑えられる。
【００２６】
さらに、サポート管１の正六角形の内壁輪郭形状は、サポート管１内にキャピラリ２，２，…を最密充填して作成されたプリフォーム４を線引き加工により細径化する際に、サポート管１の内壁に臨む全てのキャピラリ２，２，…がその内壁に接するように寸法設定されているので、線引き加工時におけるキャピラリ２，２，…の自由度が極めて低くなり、キャピラリ２，２，…の配置のずれ（相転移）がより有効に抑止されることとなる。また、プリフォーム４作成時にサポート管１の内壁とキャピラリ２，２，…との間に形成される隙間は極めて小さく設定されることとなり、サポート管１の内壁付近から順次キャピラリ２，２，…を充填していくことにより最密充填状態となるので、キャピラリ２，２，…の配列が乱れないように配慮する必要がほとんどなく、サポート管１内へのキャピラリ２，２，…の充填作業がより効率的なものとなる。
【００２７】
（実施形態２）
実施形態２に係るフォトニッククリスタルファイバの製造方法について工程を追って説明する。
【００２８】
＜準備工程＞
ＳｉＯ2製の円柱体に断面正６角形の穴を中心軸に沿って設けたサポート管と、断面外郭形状が正六角形状であって且つ中心に断面円形の細穴が設けられたＳｉＯ2製キャピラリを１６８本と、そのキャピラリと同じ形状の六角柱状のＳｉＯ2製コア部材とを準備する。ここで、サポート管に設けられた断面正六角形の穴は、１６８本のキャピラリ（及びコア部材）をサポート管内に最密充填して作成されるプリフォームを線引き加工により細径化する際に、サポート管の内壁に臨む全てのキャピラリがその内壁に接するように寸法設定されている。その寸法設定は、実施形態１と同様である。
【００２９】
＜キャピラリ充填工程＞
サポート管の内壁の一つの面を敷きつめるようにして８本のキャピラリを並列に並べて第１層を形成し、形成された第１層における一対のキャピラリの間に配置されるようにキャピラリを載せてゆき第２層を形成する（第２層は９本のキャピラリで構成される）。このようにして第７層までキャピラリを充填する。そして、第８層も第７層までと同様にしてキャピラリの充填を行うが、真ん中に配置される第８番目だけはキャピラリではなくコア部材を配置する。続いて、第１５層までキャピラリを充填する。
【００３０】
以上のようにして、図３に示すように、サポート管１内に１６８本のキャピラリ２，２，…が充填されると共に、コア部材３が中心軸の位置に配置されたフォトニッククリスタルファイバのプリフォーム４を作成する。
【００３１】
線引き工程の構成、作用及び効果については、実施形態１と同一である。
【００３２】
（その他の実施形態）
上記実施形態１及び２では、コア部材を用いることにより中実のコア部を有するフォトニッククリスタルファイバを製造したが、特にこれに限定されるものではなく、プリフォームの作成時に中心軸部分に空間を形成しておくことにより、中空のコア部を有するものを製造することもできる。
【００３３】
また、上記実施形態１及び２では、断面正六角形の穴が設けられたサポート管が用いられたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、相隣り合う辺が円弧により連結されたような角部が丸みを帯びた略正六角形のものであってもよい。但し、その場合、円弧の半径をキャピラリの最大径の１／２以下とすることが好ましい。キャピラリの最大径の１／２よりも大きくすると、角部に配置されるキャピラリの収まりが悪くなり、その部分からキャピラリの最密充填性が損なわれることとなるからである。また、正六角形に限らず、正三角形、正四角形又は円形であってもよい。
【００３４】
また、プリフォームを作成する際には、サポート管の内壁とそれに臨むキャピラリとの間に形成される空間に石英製細径ロッドや石英粉等の充填材を充填するようにしてもよい。そうすることにより、線引き工程においてキャピラリ束外周部の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るプリフォームの断面図である。
【図２】実施形態１に係るフォトニッククリスタルファイバの斜視図である。
【図３】実施形態２に係るプリフォームの断面図である。
【符号の説明】
１  サポート管
２  キャピラリ
３  コア部材
４  プリフォーム
５  コア部
６  多孔部
７  サポート部
８  フォトニッククリスタルファイバ
【図１】
0003576947.tif 000002
【図２】
0003576947.tif 000003
【図３】
0003576947.tif 000004