(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔構造の光ファイバの製造方法において、
出発物質と、脱イオン水と、添加剤と、を混合してゾルを形成するゾル形成過程と、
前記過程から生成されたゾルを円形枠に詰めるゾル充填過程と、
前記ゾルがゲル化した後、ゲルの中央に母材棒を設置する母材棒設置過程と、
前記ゲルの内に母材棒を中心として多数のガラス管を垂直に配列するガラス管配列過程と、
前記ゲルを円形枠から分離した後、乾燥させるゲル乾燥過程と、
前記過程で乾燥されたゲルに熱を加えてガラス化する焼結過程と、
前記焼結過程から生成された多孔構造の光ファイバの母材に、一端の空気孔を通してガスを供給しながら、他端に熱を加えて光ファイバを引き出すガス供給／光ファイバ引き出し過程と、を含むことを特徴とする多孔構造の光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記ゲルの乾燥過程の後は、乾燥が終わったゲルに含まれた不純物を除去するための低温熱処理過程を追加する請求項１記載の多孔構造の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記母材棒としては、エルビウムを添加したシリカからなった棒を使用する請求項１記載の多孔構造の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記母材棒としては、ゲルマニウムを添加したシリカからなった棒を使用する請求項１記載の多孔構造の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
多孔構造の光ファイバの製造裝置において、
多孔構造の光ファイバの母材の一端に密封設置される母材カバーと、
前記母材カバーの内にガスを供給するガス供給器と、
前記ガス供給器から供給されるガスの量を均一に調節する圧力調整器と、
前記多孔構造の光ファイバの母材の他端に設置されて、光ファイバの引き出しのための熱を提供する加熱器と、を含んで構成することを特徴とする多孔構造の光ファイバの製造裝置。
【請求項６】
前記母材カバーには、多孔構造の光ファイバの母材を固定するための装着棒が付着される請求項５記載の多孔構造の光ファイバの製造裝置。
【請求項７】
前記ガス供給器のガスとしては窒素を使用する請求項５記載の多孔構造の光ファイバの製造裝置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバに関し、特に、多数の空気孔を持つ多孔構造の光ファイバの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多孔構造の光ファイバ（Ｈｏｌｅｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ）は、クラッディング部分に多数の空気孔（Ａｉｒ  ｈｏｌｅ）を有する光ファイバで、分散補償光ファイバをはじめて、非線形光ファイバ素子、光ファイバ格子素子及び光ファイバ増幅器などまで、その応用範囲がだんだん広がっている。
【０００３】
前記多孔構造の光ファイバは、平面空間内で周期的に変わる屈折率を持つ絶縁構造（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を含む。前記絶縁構造は、ブラッグ回折（Ｂｒａｇｇ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）をもたらし、多孔構造の光ファイバが特定の波長や光波進行方向に対して光阻止帯域（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｓｔｏｐ  ｂａｎｄ）を持つようにする。
【０００４】
前記多孔構造の光ファイバ内の光の進行はフォトニックバンドギャップ効果（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｂａｎｄｇａｐ  Ｅｆｆｅｃｔ）と、有効屈折率効果（Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｅｆｆｅｃｔ）と、によって行われ、これに対しては、論文「Ｔ．Ａ．Ｂｉｒｋｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．３１（２２）  ｐ．１９４１（Ｏｃｔｏｂｅｒ  １９９５）」及び「Ｊ．Ｃ．Ｋｎｉｇｈｔ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ  ｏｆ  ＯＦＣ，  ＰＤ  ３−１（Ｆｅｂｒｕａｒｙ、１９９６）などに詳細に開示されたことがある。
【０００５】
従来に多孔構造の光ファイバを製造するためには、クラッディング部分に中の空いている部分はシリンダー形態のガラス管を所定の形態に配列し、その中心には、光ファイバの用途によって光増幅器用、光子格子用、または、非線形光ファイバ用のコア母材棒を入れた後、前記ガラス管の一端を封合して光ファイバ母材を作り、前記光ファイバ母材から光ファイバを引き出した。このように形成された光ファイバは、クラッディング部分に多数の空気孔を持つようになる。
【０００６】
しかしながら、従来の多孔構造の光ファイバは、光ファイバの母材から光ファイバを引き出す時、光ファイバの母材の内側と外側との熱伝導率の差により、外側のガラス管が溶ける速度が内側のガラス管が溶ける速度より速くて、外側の空気孔が内側の空気孔より顕著に小さくなるか詰まるようになって、相対的に大きくなった内側の空気孔は楕円形に変形される。このように、光ファイバの母材から光ファイバを引き出す時に発生する空気孔の変形によって、多孔構造の光ファイバの連続的な量産が難しかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、多孔構造の光ファイバを引き出す時、空気孔の変形現象を防ぐためにゲル内に多数のガラス管を垂直に配列する多孔構造の光ファイバの製造方法及び裝置を提供することにある。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために、本発明は、多孔構造の光ファイバの製造方法において、出発物質と、脱イオン水と、添加剤と、を混合してゾルを形成するゾル形成過程と、前記過程から生成されたゾルを円形枠に詰めるゾル充填過程と、前記ゾルがゲル化した後、ゲルの中央に母材棒（ｐｅｒｆｏｒｍ  ｒｏｄ）を設置する母材棒設置過程と、前記ゲルの内に母材棒を中心として多数のガラス管を垂直に配列するガラス管配列過程と、前記ゲルを円形枠から分離した後、乾燥させるゲル乾燥過程と、前記過程で乾燥されたゲルに熱を加えてガラス化する焼結過程と、前記焼結過程から生成された多孔構造の光ファイバの母材に、一端の空気孔を通してガスを供給しながら、他端に熱を加えて光ファイバを引き出すガス供給／光ファイバ引き出し過程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの母材を示す斜視図及び平面図である。図１に示すように、本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの母材１０は、クラッディング部１２と、コア部１４と、から構成され、前記クラッディング部１２は、多数の空気孔１６を備える。
【００１０】
前記クラッディング部１２は、コア部１４に比べて低い屈折率を持つ部分で、純粋なシリカで構成されたりフッ素などが添加されたりする。前記空気孔１６の配列は、図１のように蜂の巣の形態のような六角配列だけでなく、応用例によって多様な形態に変形できる。
【００１１】
前記コア部１４は、クラッディング部より高い屈折率を持つ部分で、実施形態によってはエルビウムあるいはゲルマニウムのような物質が添加される。
【００１２】
図２は、本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの製造方法を示すフローチャートである。図２に示すように、本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの製造方法は、大別してゾル形成過程１００と、ゾル充填過程２００と、母材棒設置過程３００と、ガラス管配列過程４００と、ゲル乾燥過程５００と、焼結過程６００と、ガス供給／光ファイバ引き出し過程７００と、を含む。
【００１３】
前記ゾル形成過程１００は、出発物質と、脱イオン水と、添加剤と、を混合してゾルを形成する過程である。前記出発物質としてはヒュームドシリカあるいはシリコンアルコキシドなどが使用でき、前記添加剤としては分散剤、触媒あるいは結合剤などを使用することができる。
【００１４】
前記ゾル充填過程２００は、前記ゾル形成過程１００から生成されたゾルを円形枠に詰める過程である。
【００１５】
前記母材棒設置過程３００は、前記ゾルがゲル化された後、ゲルの中央に母材棒を設置する過程である。前記母材棒は、純粋なシリカの以外にエルビウムあるいはゲルマニウムなど、光ファイバ特性を調節するための添加物をドーピングする。
【００１６】
前記ガラス管配列過程４００は、前記ゲル内に母材棒を中心として多数のガラス管を垂直に配列する過程である。前記ガラス管は、光ファイバ内に空気孔が形成できるようにクラッディング部の内で境界層を形成する。
【００１７】
前記ゲル乾燥過程５００は、前記ゲルを円形枠から分離した後、乾燥させる過程である。前記ゲル乾燥過程５００は、一定温度及び相対湿度を維持する恒温恒湿室などで行われる。前記ゲル乾燥過程５００の以後は低温熱処理過程を経るのが望ましい。前記低温熱処理過程は、乾燥が終わったゲルを低温熱処理設備に入れて、塩素、ヘリウム、酸素などのガスを供給しながら熱処理して、前記乾燥ゲル内の残留水分及び結合剤などの有機物を分解して、金属性不純物や水酸基（ＯＨ）などを除去する過程である。
【００１８】
前記焼結過程６００は、前記ゲル乾燥過程５００で乾燥されたゲルに熱を加えてガラス化する過程である。前記焼結過程６００は、ゲル乾燥過程５００（あるいは、低温熱処理過程）を経たゲルを高温で焼結させてガラス化することによって多孔構造光ファイバ母材を生産する工程である。前記焼結過程６００は、ヘリウムガス雰囲気下の焼結炉の中で上下に移動する炉（ｆｕｒｎａｃｅ）などを利用して１３００℃以上の温度で加熱することによって行われる。
【００１９】
前記ガス供給／光ファイバ引き出し過程７００は、前記焼結過程６００から生成された多孔構造の光ファイバの母材に、一端の空気孔を通してガスを供給しながら、他端に熱を加えて光ファイバを引き出す過程である。前記ガス供給／光ファイバ引き出し過程７００で、多孔構造の光ファイバ母材１０の空気孔を通して一定の量のガスを供給することによって、多孔構造の光ファイバ母材の外側と内側に位置した空気孔は歪まなく、一定の比率で大きさだけが縮小されながら、光ファイバの内部に空気孔として残る。前記ガス供給／光ファイバ引き出し過程７００は、下記の本発明の実施形態による多孔構造の光ファイバの製造裝置などによって行われる。
【００２０】
図３は、本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの製造裝置を示す概略図である。図３に示すように、本発明の望ましい実施形態による多孔構造光ファイバの製造裝置は、母材カバー２０と、ガス供給器３０と、圧力調整器４０と、加熱器６０と装着棒５０と、から構成される。
【００２１】
前記母材カバー２０は、多孔構造の光ファイバ母材の一端に設置されて、多孔構造の光ファイバ母材に供給されるガスが外部に漏洩されないように多孔構造の光ファイバ母材の一端を密封する。前記母材カバー２０の上端には装着棒５０が付着される。前記装着棒５０は、示していない光ファイバの引き出し設備に設置されたチャック（ｃｈｕｃｋ）によって固定されて、光ファイバを引き出す時に多孔構造光ファイバ母材１０を固定する役割をする。
【００２２】
前記ガス供給器３０は、前記母材カバー２０の内にガスを供給することによって、多孔構造の光ファイバ母材１０の空気孔１６の内部にガスが供給されるようにする。前記ガスとしては窒素を使用する。前記ガス供給器３０と母材カバー２０との間はガス連結管５２によって連結される。
【００２３】
前記圧力調整器４０は、ガス供給器３０から供給されるガスの量が均一に維持できるように調節する役割を行う。前記圧力調整器４０は、圧力調整管４２によってガス連結管５２と導通するようになる。前記圧力調整器４０及びガス供給器３０によって供給されたガスは、光ファイバを引き出す時に、多孔構造の光ファイバ母材１０の内部の空気孔１６を連続的に通過しながら、母材の外側と内側に位置した空気孔１６の誤差を無くすだけでなく空気孔１６の変形を防止する。
前記加熱器６０は、多孔構造の光ファイバ母材１０の他端に設置されて光ファイバの引き出しのための熱を提供する。前記加熱器６０の下段には、示していないワインダ及びスプールが設置されて、引き出された光ファイバが連続的に収集される。
【００２４】
【発明の効果】
前記のように本発明の実施形態による多孔構造の光ファイバ母材の製造方法及び製造裝置は、多孔構造の光ファイバ母材から光ファイバを引き出す時に、多孔構造の光ファイバ母材の空気孔内部に一定にガスを供給して空気孔の変形を防止することによって均一な特性を有する多孔構造の光ファイバの量産ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバ母材を示す斜視図である。（ｂ）（ａ）に示した多孔構造の光ファイバ母材を示す平面図である。
【図２】本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の望ましい実施形態による多孔構造の光ファイバの製造裝置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  光ファイバ母材
１２  クラッディング部
１４  コア部
１６  空気孔
２０  母材カバー
３０  ガス供給器
４０  圧力調整器
４２  圧力調整管
５０  装着棒
５２  連結管
６０  加熱器
【図１】
0003564403.tif 000002
【図２】
0003564403.tif 000003
【図３】
0003564403.tif 000004