(57)【要約】  本発明の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法であって、前記線引きにより得られた前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔つき光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて空孔径を算出する工程と、を有する。
2010116762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法であって、
前記線引きにより得られた前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、
前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、
検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて空孔径を算出する工程と、
を有することを特徴とする空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項２】
前記平行光線は、被覆が形成されていない空孔付き光ファイバ裸線に対して照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項３】
前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、
前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、
前記差分スペクトルと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔径を求める工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項４】
前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項５】
前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項６】
空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する装置であって、
前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する照射装置と、
前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を連続的に検出する検出部と、
検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の前記空孔径を演算および判定する演算部と、
を有することを特徴とする空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置。
【請求項７】
前記照射装置と前記検出部とを複数有する
ことを特徴とする請求項６に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置。
【請求項８】
前記検出部と前記光ファイバ裸線との距離を計測する光ファイバ検出器を更に有する
ことを特徴とする請求項６に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置。
【請求項９】
空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する空孔付き光ファイバの製造方法であって、
前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、
前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、
検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、
算出された前記空孔径に応じて前記空孔付き光ファイバ母材の空孔に供給されるガス流量を制御して前記空孔内の圧力を調整する工程と、
を有することを特徴とする空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項１０】
前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、
前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、
前記差分スペクトルと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔径を算出する工程と、を更に有する
ことを特徴とする請求項９に記載の空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項１１】
前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項９に記載の空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項１２】
前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出する工程を更に有する
ことを特徴とする請求項９に記載の空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項１３】
空孔付き光ファイバ母材を加熱する溶融炉と、
前記空孔付き光ファイバ母材の線引きにより得られた空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔径測定部と、
前記空孔径の測定値に基づいて前記光ファイバ母材の空孔内の圧力を調整する圧力制御部と、を備え、
前記空孔径測定部は、前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から平行光線を前記空孔付き光ファイバ裸線に連続して照射する照射装置と、この照射により発生する前方散乱光の散乱強度パターンを検出する検出部と、前記散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出および判定する演算部と、を有し、
前記圧力制御部は、前記演算部で算出された前記空孔径に基づいて、前記光ファイバ母材の前記空孔に供給するガス流量を制御して、前記空孔内の圧力を調整する
ことを特徴とする空孔付き光ファイバの製造装置。
【請求項１４】
前記空孔径測定部は、前記照射装置と前記検出部とを複数有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の空孔付き光ファイバの製造装置。
【請求項１５】
前記検出部と前記光ファイバ裸線との距離を計測する光ファイバ位置検出器を更に有する
ことを特徴とする請求項１３に記載の空孔付き光ファイバの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを構成する石英ガラス中に複数の空孔が形成されている空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法および装置、ならびにこの方法および装置を用いた空孔付き光ファイバの製造方法および装置に関する。
本願は、２００９年４月９日に、日本国に出願された特願２００９−０９４８５１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
空孔付き光ファイバとは、光ファイバを構成する石英ガラス中に、光ファイバの長手方向に沿って複数個の空孔が形成されたものである。このような光ファイバは、フォトニック結晶ファイバ（Photonic Crystal Fiber、略称ＰＣＦ）と呼ばれている。この空孔付き光ファイバは、空孔の存在によって、従来の光ファイバでは実現できない光学特性を有している。例えばこの空孔付き光ファイバでは、空孔が存在することで光ファイバの光閉じ込め効果が高められ、曲げ損失が低減される。
図３は、空孔付き光ファイバ裸線の一例を示す断面図である。図３に示す空孔付き光ファイバ裸線２２は、高屈折率のコアガラス層２３と、その周囲に配された低屈折率のクラッドガラス層２４とを有している。コアガラス層２３の近傍のクラッドガラス層２４には、空孔付き光ファイバ裸線２２の長手方向に沿って、複数個の空孔２２ａが形成されている。この種の空孔付き光ファイバ裸線２２は、低曲げ損失型の光ファイバとして、宅内における光通信網に実用化されている。【０００３】
空孔付き光ファイバは、空孔が形成された光ファイバ母材（プリフォーム）を線引きすることによって作製できる。光ファイバ母材に空孔を形成する方法としては、例えばドリルを用いて光ファイバ母材を穿孔加工するドリル法が挙げられる。
空孔が形成された光ファイバ母材を線引きする際は、この光ファイバ母材の片側の空孔を加圧して行なう。この空孔を加圧する圧力を制御することで、線引き後の空孔付き光ファイバ裸線における空孔径の調整が可能となる。すなわち、圧力の制御によって、所望の空孔径を有する空孔付き光ファイバが得られる。【０００４】
図３に示す空孔付き光ファイバ裸線２２では、各空孔２２ａの内径である空孔径ｄと、空孔２２ａの位置ｐとが、光学特性上重要なパラメータである。例えば、空孔径ｄの大小および／または空孔２２ａの位置ｐによって、空孔付き光ファイバ裸線の曲げ損失が大きく変化する。すなわち、空孔径ｄと空孔２２ａの位置ｐとを適切な値とすることで、曲げ損失の小さな空孔付き光ファイバ裸線２２が得られる。
これらのパラメータのうち、空孔２２ａの位置ｐは光ファイバ母材に空孔を形成する孔開工程にてほぼ決定される。従って、空孔２２ａの位置ｐ、つまり光ファイバの中心から空孔２２ａまでの距離は、光ファイバ母材に空孔を形成する際、正確な位置に空孔の孔開加工を行なえば、製造される光ファイバ裸線間で一定にできる。【０００５】
これに対し、空孔径ｄは線引き工程における、空孔内圧力、炉内温度、線引き速度など、様々な要因によって変動する。よって、所望の空孔径ｄを有した空孔付き光ファイバ裸線２２を安定して製造するため、製造工程中にインラインで空孔径ｄを測定することが要望されている。
例えば、空孔径ｄをインラインで測定し、その測定結果に応じて、光ファイバ母材の空孔内圧力をフィードバック制御によって調整することができれば、空孔付き光ファイバの長手方向にわたって所望の空孔径ｄを有した空孔付き光ファイバ裸線２２が得られる。【０００６】
空孔付き光ファイバの製造工程においてインラインで空孔径を測定する技術としては、例えば特許文献１に記載された方法がある。この方法は、光ファイバの側方からレーザーダイオード（ＬＤ）により光を照射し、この光の照射で生じた前方散乱光の干渉パターンに基づいて空孔径を測定する。
特許文献２には、インライン中の光ファイバの一端から光を入射するとともにこの光ファイバに曲げを加え、曲げによって生じた後方散乱光の変化に基づいて空孔径を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特許第３４３３２３８号公報
【特許文献２】日本国特許第４０８４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、空孔付き光ファイバは、一般的に、図３に示したように４個以上の空孔２２ａを有する。そのため、特許文献１に記載されている方法のような干渉パターンを解析する方法では、複数個の空孔によって干渉パターンが複雑な形状となる。その結果、空孔径の解析が難しくなる。また、この方法においては、光を照射する方向によって干渉パターンが大きく変化する。そのため、常に同じ方向から光を光ファイバへと照射させる仕組みが必要である。通常、光ファイバ母材の線引き時には、光ファイバにある程度の回転、振動が起きている。そのため、常時同一方向から光ファイバへのＬＤ光の照射は、現実的に行なうことが困難である。
特許文献２に記載の方法では、光ファイバに曲げを加えるため、この曲げにより光ファイバが損傷を受けるのを防ぐ必要がある。また、曲げを加えることが必要なため、光ファイバの生産性が低下する。さらに、曲げ損失の空孔径依存度が大きい空孔付き光ファイバにしか適用できないという問題もある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバに損傷を与えず、かつ光ファイバの生産性を高めながら、光ファイバの空孔径を測定できる空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法および装置、ならびにこれらを用いた空孔付き光ファイバの製造方法および装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法であって、前記線引きにより得られた前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、  前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて空孔径を算出する工程と、を有する。
（２）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記平行光線は、被覆が形成されていない空孔付き光ファイバ裸線に対して照射するのが好ましい。
（３）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、前記差分スペクトルと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔径を求める工程と、を更に有していてもよい。
（４）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射してもよい。
（５）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出してもよい。【００１０】
（６）本発明の空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する装置であって、前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する照射装置と、前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を連続的に検出する検出部と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の前記空孔径を演算および判定する演算部と、を有する。
（７）上記（６）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置は、前記照射装置と前記検出部とを複数有していてもよい。
（８）上記（６）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置は、前記検出部と前記光ファイバ裸線との距離を計測する光ファイバ検出器を更に有していてもよい。【００１１】
（９）本発明の空孔付き光ファイバの製造方法は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する空孔付き光ファイバの製造方法であって、前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、算出された前記空孔径に応じて前記空孔付き光ファイバ母材の空孔に供給されるガス流量を制御して前記空孔内の圧力を調整する工程と、を有する。
（１０）上記（９）に記載の空孔付き光ファイバの製造方法は、前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、前記差分スペクトルと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔径を算出する工程と、を更に有していてもよい。
（１１）上記（９）に記載の空孔付き光ファイバの製造方法は、前記平行光線を、前記空孔付き光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射する工程を更に有していてもよい。
（１２）上記（９）に記載の空孔付き光ファイバの製造方法は、前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出する工程を更に有していてもよい。【００１２】
（１３）本発明の空孔付き光ファイバの製造装置は、空孔付き光ファイバ母材を加熱する溶融炉と、前記空孔付き光ファイバ母材の線引きにより得られた空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔径測定部と、前記空孔径の測定値に基づいて前記光ファイバ母材の空孔内の圧力を調整する圧力制御部と、を備え、  前記空孔径測定部は、前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する照射装置と、この照射により発生する前方散乱光の散乱強度パターンを検出する検出部と、前記散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出および判定する演算部と、を有し、前記圧力制御部は、前記演算部で算出された前記空孔径に基づいて、前記光ファイバ母材の前記空孔に供給するガス流量を制御して、前記空孔内の圧力を調整する。
（１４）上記（１３）に記載の空孔付き光ファイバの製造装置は、前記空孔径測定部は、前記照射装置と前記検出部とを複数有していてもよい。
（１５）上記（１３）に記載の空孔付き光ファイバの製造装置は、前記検出部と前記光ファイバ裸線との距離を計測する光ファイバ位置検出器を更に有していてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、空孔付き光ファイバ裸線の側方から平行光線を連続して照射し、この照射により発生する前方散乱光の光量に基づいて空孔径を算出する。そのため、光ファイバに曲げなどを加えることなく空孔付き光ファイバの空孔径を測定できる。その結果、光ファイバに損傷を与えるおそれはなく、生産性に悪影響が及ぶこともない。また、上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて空孔径を演算する。そのため、複数の空孔が存在した場合においても、空孔径を精確に測定できる。特に上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、インラインで空孔径を測定できる。そのため、製造された光ファイバの全長にわたって、空孔径のバラつきを低減でき、かつ光学特性を保障できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空孔径測定装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る空孔付き光ファイバの製造装置を示す概略構成図である。
【図３】同実施形態の空孔付き光ファイバの製造装置により得られる空孔付き光ファイバ裸線の一例を示す断面図である。
【図４Ａ】空孔を有しない光ファイバに対して平行光線を照射した際の、前方散乱光および散乱強度パターンを示す図であり、マスクが配されていない場合の様子を示す図である。
【図４Ｂ】空孔を有しない光ファイバに対して平行光線を照射した際の、前方散乱光および散乱強度パターンを示す図であり、マスクが検出部の中央部前方に配されている場合の様子を示す図である。
【図５】本発明の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法の一実施形態を模式的に示す図であり、空孔付き光ファイバに対して平行光線を照射した際の、前方散乱光および散乱強度パターンを示す図である。
【図６】空孔付き光ファイバに平行光線を照射した際に、中央暗部の幅Ｗが広がる現象を示す模式図である。
【図７Ａ】空孔付き光ファイバ母材の断面図である。
【図７Ｂ】空孔付き光ファイバ裸線の断面図である。
【図８Ａ】空孔径が設計範囲外となった場合の空孔付き光ファイバの断面図である。
【図８Ｂ】空孔径が設計範囲外となった場合の空孔付き光ファイバの断面図である。
【図９Ａ】空孔径が比較的大きい空孔付き光ファイバに平行光線を照射して得られた散乱強度パターンを示す図である。
【図９Ｂ】図９Ａの散乱強度パターンと空孔無し光ファイバで得られた散乱強度パターンとを示す図である。
【図９Ｃ】図９Ａの散乱強度パターンと空孔無し光ファイバで得られた散乱強度パターンとの差分スペクトルを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る空孔径測定装置の概略構成図である。
【図１１】平行光線の向きにより中央暗部の幅が変化する原理を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る空孔径測定装置の概略構成図である。
【図１３Ａ】空孔付き光ファイバに対して平行光線を照射した際の、前方散乱光および散乱強度パターンを示す図であり、光ファイバ裸線から検出部までの距離がＬ１の場合の様子を示す図である。
【図１３Ｂ】空孔付き光ファイバに対して平行光線を照射した際の、前方散乱光および散乱強度パターンを示す図であり、光ファイバ裸線から検出部までの距離がＬ１＋ΔＬの場合の様子を示す図である。
【図１４】空孔付き光ファイバの一例を示す断面図である。
【図１５Ａ】空孔付き光ファイバ（試験例１）の散乱強度パターンを示す図である。
【図１５Ｂ】空孔付き光ファイバ（試験例２）の散乱強度パターンを示す図である。
【図１５Ｃ】空孔付き光ファイバ（試験例３）の散乱強度パターンを示す図である。
【図１５Ｄ】空孔を有しない光ファイバの散乱強度パターンを示す図である。
【図１６】試験例１〜３における中央暗部の幅と空孔径との関係を示すグラフである。
【図１７】試験例４〜１６における中央暗部の幅と空孔径との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
（空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置および空孔付き光ファイバの製造装置）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置および空孔付き光ファイバの製造装置について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る空孔付き光ファイバの空孔径の測定装置３０Ａ（３０）（以下、単に空孔径の測定装置ということがある）を示す概略構成図である。図２は、本発明の一実施形態に係る空孔付き光ファイバの製造装置１（以下、単に光ファイバの製造装置ということがある）を示す概略構成図である。本実施形態の光ファイバの製造装置１は、図１に示す空孔径の測定装置３０Ａを備え、本発明の空孔付き光ファイバの製造方法が実施可能である。
この光ファイバの製造装置１は、空孔２１ａを有する光ファイバ母材２１を加熱し溶融させる溶融炉２と；光ファイバ母材２１の線引きで得られた空孔付き光ファイバ裸線２２の空孔径を算出する空孔径測定装置３０と；光ファイバ裸線２２の外径を測定する外径測定部４と；算出された空孔径に応じて光ファイバ母材２１の空孔２１ａに供給するガス流量を制御する圧力制御部６と；光ファイバ裸線２２に第１被覆層を形成する第１被覆コーティング部７と；この第１被覆層を硬化させる第１被覆硬化部８と；第１被覆層上に第２被覆層を形成する第２被覆コーティング部９と；この第２被覆層を硬化させる第２被覆硬化部１０と；これら第１被覆層と第２被覆層とが形成された空孔付き光ファイバ２５を巻き取る巻き取り部１１と；を備えている。
【００１６】
空孔径の測定装置３０は、線引きされた空孔付き光ファイバ裸線２２に対して側方から平行光線を連続して照射し、これにより発生した前方散乱光の散乱強度パターンから空孔径を算出する。空孔径の測定装置３０に関する詳細は後述する。
【００１７】
外径測定部４は、空孔付き光ファイバ裸線２２の側方から光を照射する光源（ＬＥＤ、ＬＤなど）と；この光源と対向して設置された検知器と；を有する。検知器は、光源から光ファイバ裸線２２ａへと出射された光の前方散乱光を受光し、そのパターンまたは強度を解析する。これにより、光ファイバ裸線２２の外径が測定される。外径測定部４は、複数方向から光を照射可能であることが望ましい。
【００１８】
圧力制御部６は、空孔径の測定装置３０で算出された空孔径に基づいて、光ファイバ母材２１に送られるガスの流量を弁などで制御する。このガスは、図示せぬ供給源からガス供給経路６ａを通して光ファイバ母材２１に送られる。これによって、光ファイバ母材２１の空孔２１ａ内の圧力が調整される。
【００１９】
次に、空孔径の測定装置３０について詳しく説明する。  図１に示すように、本実施形態の空孔径の測定装置３０Ａ（３０）は、平行光線３７を照射する照射装置３１と；この平行光線３７が空孔付き光ファイバ裸線２２に照射されることによって生じる前方散乱光３８を連続的に検出し、電気信号に変換する検出部３２と；検出されたこの電気信号を処理する信号処理部３３と；適正なサイズの空孔が形成されているか演算および判定を行う演算部３４と；信号処理部３３によって得られた散乱強度パターンを表示するモニタ部３６と；演算部３４にて演算された空孔径および空孔位置を表示する表示部３５と；を有している。
【００２０】
照射装置３１は、平行光線３７の光源（例えばＬＥＤやＬＤ）と、この光源から発せられた光線を平行光線とする例えばコリメータレンズと、を有している。この照射装置３１は、平行光線３７が空孔付き光ファイバ裸線２２の側方から、空孔付き光ファイバ裸線２２の進行方向に対して垂直に照射されるように配置されている。
検出部３２は、平行光線３７が空孔付き光ファイバ裸線２２に照射されることによって生じる前方散乱光３８を連続的に検出し、電気信号に変換する。この検出部３２としては、例えばＣＣＤラインセンサなどが挙げられる。検出部３２は、平行光線３７が空孔付き光ファイバ裸線２２に照射された際に生じる前方散乱光３８を検出するのに十分な幅を有する。検出部３２は、前方散乱光３８を検出するのに適切な位置に配置される。
【００２１】
本実施形態の光ファイバの製造装置１では、空孔径の測定装置３０Ａによって空孔付き光ファイバ裸線２２の空孔径が所望の空孔径か否かが後述の方法により判定される。空孔径が所望の値から外れた場合、演算部３４からの信号に基づいて圧力制御部６がフィードバック制御され、光ファイバ母材２１の空孔２１ａ内の圧力が調整される。これにより、本実施形態の光ファイバの製造装置１では、所望の空孔径を有する空孔付き光ファイバ裸線２２が得られる。
【００２２】
（空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法）
次に、本発明の第１実施形態に係る空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法（以下、単に空孔径の測定方法ということがある）について説明する。本実施形態の空孔径の測定方法は、上記第１実施形態の空孔径の測定装置３０Ａを用いて行う。
まず、散乱強度パターンから空孔径を算出するのに必要な、算出方法の原理について図４Ａ〜図６を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態の空孔径の測定方法では、光ファイバ裸線２２に平行光線３７を照射し、この照射によって生じた前方散乱光３８を検出し、その散乱強度パターンを解析することにより、空孔径が測定できる。まず、平行光線３７と散乱強度パターンとの関係を理解するために、空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎに平行光線３７を照射した場合の散乱強度パターン４１について説明する。
【００２４】
図４Ａ，４Ｂは空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎに対して平行光線３７を照射した際の、前方散乱光３８および散乱強度パターン４１，４２を示す図である。空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎに、図４Ａに示すような装置構成で、光ファイバ裸線２２ｎの側方から平行光線３７を照射し、前方散乱光３８を検出した場合、得られる前方散乱光３８の散乱強度パターンは符号４１のような形となる。この散乱強度パターン４１は、光強度の高い中央部４１ａと、この中央部４１ａの端部から検出部３２の外側の方向へと光強度が弱くなっていく側部４１ｂと、からなる。検出部３２の中央には平行光線３７が直接入射されるため、散乱強度パターン４１の中央部４１ａの光強度が高くなっている。散乱強度パターン４１の側部４１ｂは、平行光線３７が光ファイバ裸線２２ｎを通過することによって生じた前方散乱光３８による。
上記のように検出部３２の中央部には平行光線３７が直接入射されるため、検出部３２のセンサ（例えば、ＣＣＤラインセンサ）がチャージアップするおそれがある。このチャージアップを防ぐため、図４Ｂに示すように、検出部３２の中央前方に光遮断板からなるマスク３２ａを設ける。このマスク３２ａを設けることによって、前方散乱光３８は、符号４２に示すような散乱強度パターンを示す。この散乱強度パターン４２の中央部には、マスク３２ａと同じ幅Ｗを有する中央暗部が形成される。
【００２５】
次に、空孔付き光ファイバ裸線２２における散乱強度パターン４３について説明する。図５は、空孔付き光ファイバ裸線２２に対して平行光線３７を照射した際の、前方散乱光３８および散乱強度パターン４３を示す図である。
空孔付き光ファイバ裸線２２の場合、図５に示すような装置構成によって得られる前方散乱光３８の散乱強度パターンは符号４３のようになる。この散乱強度パターン４３は、空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎから得られる散乱強度パターン４２と比較すると、中央暗部の幅Ｗが広くなっている。つまり、空孔のない光ファイバ裸線２２ｎの場合、散乱強度パターン４１の中央暗部の幅Ｗはマスク３２ａの幅と同じになる一方、空孔付き光ファイバ裸線２２の場合では、マスク３２ａの幅より中央暗部の幅Ｗが広くなる。
【００２６】
空孔付光ファイバ裸線２２に平行光線３７を照射した際に、中央暗部の幅Ｗが広がる現象について、図６を用いて説明する。
図６は、平行光線３７を空孔付き光ファイバ裸線２２に照射した時に、平行光線３７を構成する光線３７ａ、３７ｂ、３８ｃがどのように屈折して空孔付き光ファイバ裸線２２の断面中を透過し、散乱されるかを模式的に示した図である。
光線３７ａや光線３７ｂのように、空孔２２ａが存在する領域を通過しない光線の場合、光ファイバ２２の外径境界２２ｂのみでこれらの光線３７ａ，３７ｂの屈折および反射が起こり、前方散乱光３８ａ、３８ｂが生じて、検出部３２にて検出される。つまり、光線３７ａと光線３７ｂは、空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎの場合と同様の経路をたどる。光線３７ｂは、複数の空孔２２ａの外側に接する空孔外接円２２ｃと接するように（空孔２２ａとクラッド２４との境界に接するように）クラッド２４を通過している。従って、この光線３７ｂより内側（光ファイバの中心側）に入射する光線は、後述するように、空孔外接円２２ｃの領域内を通過する（少なくとも１つの空孔２２内を通過する）ことになる。
【００２７】
空孔２２ａが存在する領域（空孔外接円２２ｃ内）を通過する光線３７ｃは、光ファイバ２２の外径境界２２ｂだけでなく、空孔２２ａとクラッド２４との境界部でも屈折および反射が起こる。そのため、この光線３７ｃで生じる前方散乱光３８ｃは、検出部３２の測定領域から大きく外れた光となる。この結果、検出部３２によって検知される前方散乱光３８のうち、空孔２２ａ内を通過した前方散乱光３８ｃの強度が極端に小さくなる。前記理由により、光線３７ｂよりも光ファイバの中心側に照射された平行光線から得られる前方散乱光はほぼ検出されない。なお、光線３７ｃは、空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎに照射された場合、その前方散乱光は、符号３８ｂで示す光よりも検知部３２の中央側に入射していた光でもある。従って、これらの理由により、散乱強度パターン４３の中央暗部の幅Ｗは、空孔を有しない光ファイバ裸線２２ｎの散乱強度パターン４２の中央暗部の幅Ｗと比較して広くなる。
【００２８】
以上より、空孔外接円２２ｃの直径が大きくなるに従って散乱強度パターン４３の中央暗部の幅Ｗも広がる。すなわち、中央暗部の幅Ｗは、空孔２２ａが存在する領域である空孔外接円２２ｃの直径（以下、空孔外接円径２ｒ）と相関関係がある。ここで、マスク３２ａの幅および設置位置は、空孔２２ａの存在によって広がった中央暗部の幅Ｗに干渉しないように設定しておく必要がある。
【００２９】
空孔径ｄは、空孔２２ａの位置ｐと空孔外接円径２ｒとにより、以下に示す数式（１）で算出できる。
ｄ＝（２ｒ−ｐ）・・・（１）
上述したように、空孔２２ａの位置ｐは、光ファイバ母材２１に空孔２１ａを形成した段階で決定し、線引き条件には殆ど影響を受けない。従って、上記のように空孔外接円径２ｒと中央暗部の幅Ｗとの相関関係が成立することはすなわち、空孔径ｄと中央暗部の幅Ｗとが相関関係を有していることになる。
以上より、中央暗部の幅Ｗと空孔径ｄとは相関関係を有していることがわかる。
従って、中央暗部の幅Ｗと空孔径ｄとの相関関係を予め求めておけば、測定された中央暗部の幅Ｗに基づいて空孔径ｄの算出が可能となる。
【００３０】
被覆（第１被覆及び第２被覆）が光ファイバ裸線２２に形成された後に、空孔径ｄを測定することも可能である。しかし、被覆が形成された後に平行光線を照射すると、被覆とクラッドとの境界、及び第１被覆と第２被覆との境界においても平行光線の屈折・反射が生じる。すなわち、得られる前方散乱光の散乱強度パターンには被覆の影響が発生する。この場合、クラッド外径、空孔位置ｐ、及び空孔径ｄが同一の光ファイバ同士であっても、被覆の厚さや材質が異なっていれば、同一の相関式を用いて空孔径ｄを求めるのができなくなる。従って、予め被覆の厚さや材質に応じた相関式をそれぞれ求めておく必要が生じ、手間がかかる。これに対して、本実施形態の空孔径の測定方法では、被覆（第１被覆及び第２被覆）が光ファイバ裸線２２にコーティングされる前に、空孔径の測定を行なう。従って、被覆が形成された後に空孔径を測定する場合と比べ簡便に測定が行なえる。更に、得られる前方散乱光には被覆の影響がないことから、より精確に空孔径ｄの測定が可能である。
【００３１】
（空孔付き光ファイバの製造方法）
次に、本発明の第１実施形態に関る空孔付き光ファイバ２５の製造方法について説明する。
まず、製造準備段階において、中央暗部の幅Ｗと空孔径ｄとの相関式を求める。
空孔位置ｐが同一の光ファイバ同士であれば、空孔径ｄと中央暗部の幅Ｗとの相関関係も、これらの光ファイバ間で同一となる。よって、空孔径ｄが既知であるいくつかの空孔付き光ファイバ裸線２２の空孔径ｄを光学顕微鏡など用いて測定し、併せて測定した中央暗部の幅Ｗとの相関式を得る。この相関式を使用して計算することで、中央暗部の幅Ｗの測定値より、空孔径ｄを算出できる。
【００３２】
次に、光ファイバ母材２１に形成する空孔２１ａの空孔径Ｄと空孔外接円径２Ｒを決定し、光ファイバ母材２１に孔開加工を行う。以下、その手順を述べる。
図７Ａに空孔付き光ファイバ母材２１の断面図を、図７Ｂに空孔付き光ファイバ裸線２２の断面図をそれぞれ示す。
空孔付き光ファイバ母材２１を線引きして、空孔付き光ファイバ裸線２２を製造する場合、光ファイバ母材２１の空孔２１ａへの加圧圧力や光ファイバ母材２１の線引き速度などが適正であると仮定し、光ファイバ母材２１の直径をＡ、光ファイバ母材２１の空孔径をＤ、線引き後の光ファイバ裸線２２の直径をａ、空孔径をｄとすると、以下の数式（２）の関係が保持される。
Ａ：Ｄ＝ａ：ｄ  ・・・（２）
同様に、光ファイバ母材２１の直径をＡ、光ファイバ母材２１の空孔外接円径を２Ｒ、線引き後の光ファイバ裸線２２の直径をａ、空孔外接円径２ｒとすると、以下の数式（３）の関係が保持される。
Ａ：２Ｒ＝ａ：２ｒ  ・・・（３）
よって、空孔付き光ファイバ裸線２２の作製にあたって、所望の空孔径をｄ、所望の空孔外接円径を２ｒと定めた場合、空孔付き光ファイバ母材２１の空孔径Ｄと空孔外接円径２Ｒとは、それぞれ式（４）と（５）より求めることができる。
Ｄ＝ｄ×Ａ÷ａ  ・・・（４）
２Ｒ＝２ｒ×Ａ÷ａ  ・・・（５）
上記式（４）、（５）より求められた空孔径Ｄ、空孔外接円径２Ｒを用いて、光ファイバ母材への孔開を行ない、空孔付き光ファイバ母材２１を得る。
【００３３】
次に、空孔付き光ファイバ母材２１の空孔２１ａを加圧しながら、この空孔付き光ファイバ母材２１を線引きする。これにより、空孔付き光ファイバ裸線２２が作製される。
この空孔付き光ファイバ母材２１を線引きする際に、線引き時の加圧圧力が適正であると、作製される空孔付き光ファイバ２２の空孔径と空孔外接円径とが設計通りの空孔径ｄ、および空孔外接円径２ｒを有する。しかし、加圧圧力が適正で無い揚合、設計範囲内の空孔径ｄが得られない。また、経時的な加圧圧力の変動や線引き温度などの変動によって、光ファイバの長手方向で空孔径ｄが安定しなくなる。
【００３４】
図８Ａ，８Ｂに、空孔径ｄが設計範囲外となった場合の空孔付き光ファイバ裸線２２の断面図を示す。図８Ａに示すように、空孔径ｄが所望の径よりも大きく作製された場合、その空孔外接円径２ｒａも設計通りの空孔外接円径２ｒよりも大きくなる。この場合、平行光線の照射によって得られる前方散乱光の強度ピークは、その中央暗部の幅Ｗが所定の値よりも広くなる。逆に、図８Ｂに示すように、空孔径ｄが小さく作製された場合、空孔外接円径２ｒｂは設計通りの空孔外接円径２ｒよりも小さくなる。この場合、平行光線の照射によって得られる前方散乱光の強度ピークは、その中央暗部の幅Ｗが所定の値よりも狭くなる。
上述したように、空孔付き光ファイバ母材２１の母材空孔２１ａに供給されるガス流量に関わらず、線引き後の空孔付き光ファイバ裸線２２の空孔位置ｐは同一である。このことから、空孔付き光ファイバ２２の空孔外接円径２ｒが所望の数値からずれていた場合は、空孔径ｄが所望の値となっていないことを示し、空孔付き光ファイバ２２の空孔外接円径２ｒが所望の数値となっていれば、空孔径ｄも所望の数値となっていることを示す。
本実施形態の空孔付き光ファイバの製造装置１では、得られた散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗから上記で求めた相関式に基づいた空孔径ｄの算出が、演算部３４にて随時行なわれている。上記のように空孔径ｄの数値が所望の値からずれだすと、演算部３４が圧力制御部６をフィードバック制御して、光ファイバ母材２１に送られるガス流量を制御する。従って、光ファイバ母材２１の線引きで得られる空孔付き光ファイバ裸線２２では、その空孔径ｄが設計値の許容範囲から外れることがなく、光ファイバの長手方向にわたって空孔径ｄが安定した空孔付き光ファイバ裸線２２が得られる。
【００３５】
上述した方法においては、中央暗部の幅Ｗから空孔径ｄを算出し、算出された空孔径ｄに基づいて圧力制御を行った。しかしながら、最初に所望の空孔外接円径２ｒが分かっていれば、この空孔外接円径２ｒから適正な散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗを算出することができる。よって、空孔径ｄを算出することなく、直接的に中央暗部の幅Ｗが適正な中央暗部の幅Ｗとなるように圧力制御を行うことも可能である。
【００３６】
次いで、適切な空孔径ｄを有する空孔付き光ファイバ裸線２２の外径を、外径測定部４で測定する。ここで、測定された空孔付き光ファイバ裸線２２の外径に応じて、線引き速度などを制御することも可能である。
次いで、第１被覆コーティング部７及び第１被覆硬化部８と、第２被覆コーティング部９及び第２被覆硬化部１０とによって、空孔付き光ファイバ裸線２２に順に第１被覆層と第２被覆層とを施す。これにより、空孔付き光ファイバ２５が得られる。この空孔付き光ファイバ２５は巻き取り部によって、巻き取られる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
図９Ｃは、本発明の第２実施形態に係る空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法で得られた散乱強度パターンの一例を示す図である。
本実施形態の空孔径の測定方法が第１実施形態の空孔径の測定方法と異なる点は、中央暗部の幅Ｗを、空孔付き光ファイバで得られた散乱強度パターンと空孔無し光ファイバで得られた散乱強度パターンとの差分スペクトルを用いて求める点である。
なお、空孔付き光ファイバを製造する際には、差分スペクトルを用いて中央暗部の幅Ｗを求めること以外は、上記の第１実施系形態と同様である。この際、空孔径の測定装置３０における演算部３４では、差分スペクトルを用いて中央暗部の幅Ｗが求められるようにプログラムされている。空孔径の測定装置３０の他の構成、及び空孔付き光ファイバの製造装置に関しては、第１実施形態と同様である。
【００３８】
空孔付き光ファイバでは、例えば、形成された空孔の数が多い場合や空孔径が比較的大きい場合、前方散乱光の強度ピークの判別が困難な場合がある。これは、以下の理由による。空孔の数が多い場合や空孔径が比較的大きい場合、空孔全体の周の長さが長くなり、空気とシリカガラスとの境界部が増える。このような空孔付き光ファイバに対して平行線を照射した場合、空気とシリカガラスとの境界部が増えたことで、得られる前方散乱光に干渉が生じやすくなる。この干渉によって、前方散乱光の強度ピークの判断が困難となる。
図９Ａは、空孔径が比較的大きい空孔付き光ファイバ（空孔径が７．４μｍ、空孔数が８個）に平行光線を照射して得られた散乱強度パターンを示している。図９Ａ中に丸で囲った範囲に示すように、上記干渉の影響により、前方散乱光の強度ピークの判断が困難となっている。
【００３９】
本実施形態の空孔径の測定方法では、まず、予め空孔が付与されていない空孔無し光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンを得る。次いで、空孔付き光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンを得る。図９Ｂには、空孔無し光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンと、空孔付き光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンとを示している。次いで、これらの散乱強度パターンの差分スペクトルを求める（図９Ｃ参照）。中央暗部の幅Ｗは、差分スペクトルの値がゼロとなる左右間の距離ＷＤとする。このように差分スペクトルから中央暗部の幅Ｗ（ＷＤ）を求めることで、図９Ａに示すような前方散乱光の散乱強度パターンが得られるような空孔付き光ファイバであっても、図９Ｃに示すように明確に中央暗部の幅Ｗが求められ、測定誤差が少なくなる。また、第１実施形態と比較し、より多くの空孔を有した空孔付き光ファイバや、空孔径が大きな空孔付き光ファイバであっても、その空孔径の測定が可能となる。
【００４０】
空孔無し光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンは、第１実施形態の空孔径の測定装置３０Ａにて計測が可能である。空孔付き光ファイバの紡糸開始直後では、光ファイバ裸線は空孔が塞がった状態にて作製される。この空孔が塞がった状態の光ファイバ裸線に平行光線を照射してその前方散乱光の散乱強度パターンを得ておけば、空孔付き光ファイバと同一の製造過程・製造装置・製造条件にて本実施形態の空孔径の測定方法が行なえる。
【００４１】
＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る空孔径の測定方法を行なうのに用いる空孔径の測定装置３０Ｂ（３０）を模式的に示した図である。本実施形態の空孔径の測定装置３０Ｂが第１実施形態と異なる点は、複数の照射装置３１（３１Ａ，３１Ｂ）と検出部３２（３２Ａ，３２Ｂ）とが設けられている点である。これらの検出部３２Ａ，３２Ｂは、同一の信号処理部３３に接続されている。図示例では、照射装置３１と検出部３２とがそれぞれ２つ設けられた場合を示しているが、特にこの数に限られるものではない。
【００４２】
上述の第１実施形態に係る空孔径の測定方法（空孔径の測定装置３０Ａ）においては、平行光線３７が照射される方向によって、散乱強度パターン４３の中央暗部の幅Ｗが変化してしまうことがある。図１１は、平行光線の向きにより中央暗部の幅Ｗが変化する原理を示す図である。図１１の左側より平行光線３７ａが照射された場合、算出される空孔外接円径は２ｒである。一方、図１１の上側より平行光線３７ｂが照射された場合、算出される空孔外接円径は２ｒ’であり、２ｒより小さくなる。このように、一方向からの平行光線の照射では、得られる空孔径ｄの値に誤差が生じることがある。この誤差は、空孔径ｄが大きく、かつ空孔数が小さいほど顕著となる。
【００４３】
これに対し、本実施形態の空孔径の測定方法では、図１１に示すように、少なくとも２つ以上設置した照射装置３１Ａ，３１Ｂから平行光線３７ａ，３７ｂを光ファイバ裸線２２に照射して、複数の散乱強度パターンを得る。これらの散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗのうち、最大となる値を用いて空孔径ｄを算出する。これによって、得られる空孔径ｄの誤差が低減でき、より精確に空孔径ｄの測定が可能となる。そして、本実施形態の空孔径の測定方法により算出された空孔径ｄに基づいて、光ファイバ母材２１の空孔２１ａに供給されるガスの圧力を制御しながら空孔付き光ファイバを作製すれば、光ファイバの長手方向にわたって空孔径ｄがより安定した空孔付き光ファイバ裸線２２が得られる。この場合、空孔付き光ファイバの製造装置は、その空孔径の測定装置が図１０に示す構成であること以外は、上記の第１実施形態で示した空孔付き光ファイバの製造装置１と同様である。
本実施形態の空孔径の測定方法及び空孔径の測定３０Ｂ装置では、２方向から平行光線３７ａ，３７ｂを照射して散乱強度パターンを得る場合を示した。しかしながら、１方向から平行光線３７を照射する場合でも、光ファイバ裸線２２自体に少なくとも９０°以上の回転運動を加えることによって、本実施形態と同様に適正な中央暗部の幅Ｗが得られる。
【００４４】
本実施形態においても、上述の第２実施形態と同様に、空孔付き光ファイバで得られる前方散乱光の散乱強度パターンと空孔無し光ファイバで得られる前方散乱光の散乱強度パターンとの差分スペクトルを求めて、中央暗部の幅Ｗを決定してもよい。上述の場合と同様に、多くの空孔を有した空孔付き光ファイバや、空孔径が大きな空孔付き光ファイバであっても、その空孔径の測定が可能となる。
【００４５】
＜第４実施形態＞
図１２は、本発明の第４実施形態に係る空孔径の測定方法を行なうのに用いられる空孔径の測定装置３０Ｃ（３０）を模式的に示した図である。本実施形態の空孔径の測定装置３０Ｃが第１実施形態と異なる点は、検知部３２から光ファイバ裸線２２までの距離を計測する光ファイバ位置検出器３９が更に設けられている点である。
【００４６】
散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗは、同一の空孔外接円径を有する空孔付き光ファイバであっても、光ファイバ裸線２２と検出部３２との相対位置に応じて変化する。この光ファイバ裸線２２と検出部３２との相対位置の変化の要因としては、例えば紡糸中や紡糸作業毎における光ファイバのパスラインの変化が挙げられる。図１３Ａに示すように、空孔付きの光ファイバ裸線２２から距離Ｌ１の位置に検出部３２を配置した場合、得られる散乱強度パターン４４の中央暗部の幅をＷ１とする。図１３Ｂに示すように、検出部３２を図１３Ａに示す位置から更にΔＬだけ光ファイバ裸線２２から離した位置に配置した場合、得られる散乱強度パターン４５の中央暗部の幅Ｗ２が、図１３Ａの場合に得られる中央暗部の幅Ｗ１よりも大きな値となる。このように、検知部３２から光ファイバ裸線２２までの距離に応じて散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗが変化するため、これが測定誤差の要因となる。
【００４７】
本実施形態の空孔径の測定方法では、図１２に示すように検出部３２と垂直方向に光ファイバ位置検出器３９を設けて、常時光ファイバ裸線２２の位置を検出する。光ファイバ裸線２２の位置が変化した場合には、光ファイバ裸線２２と検出部３２との相対位置が適正に（一定に）保たれるように、検出部３２の位置を微調整する。この際、本実施形態の空孔径の測定装置３０Ｃは、光ファイバ位置検出器３９からの信号に応じて検出部３２の位置を移動させる移動機構（図１２中、不図示）を更に備えるのが好ましい。
このように、本実施形態の空孔径の測定方法によれば、光ファイバ裸線２２と検知部３２との位置を一定に保った状態で空孔径の測定が行なえる。そのため、散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗから空孔径ｄを、より精確に、かつ誤差なく算出できる。そして、本実施形態の空孔径の測定方法により算出された空孔径ｄに基づいて、光ファイバ母材２１の空孔２１ａに供給されるガスの圧力を制御しながら空孔付き光ファイバを作製すれば、光ファイバの長手方向にわたって空孔径ｄがより安定した空孔付き光ファイバ２５が得られる。この場合、空孔付き光ファイバの製造装置は、その空孔径の測定装置３０が図１２に示す構成であること意外は、上記の第１実施形態で示した空孔付き光ファイバの製造装置１と同様である。
光ファイバ裸線２２と検出部３２との相対位置の変化は、空孔付き光ファイバの製造装置間の違いによっても起こる。この場合は、光ファイバ裸線２２と検出部３２との相対位置が適正な位置となるように、検出部３２を配置すればよい。
【００４８】
光ファイバ位置検出器３９としては、光ファイバ裸線２２と検出部３２との距離を常時検出できれば特に限定されるものではない。この光ファイバ位置検出器３９は、光ファイバ裸線２２から検出部３２までの位置が変化した場合、この変化量に応じた信号を上述の移動機構に送信できるのが好ましい。
【００４９】
本実施形態においても、上述の第２実施形態と同様に空孔付き光ファイバで得られる前方散乱光の散乱強度パターンと空孔無し光ファイバで得られる前方散乱光の散乱強度パターンとの差分スペクトルを求めて、中央暗部の幅Ｗを決定してもよい。上述の場合と同様に、多くの空孔を有した空孔付き光ファイバや、空孔径が大きな空孔を有した空孔付き光ファイバであっても、その空孔径の測定が可能となる。
また、上述の第３実施形態と同様に、空孔径の測定装置３０Ｃに複数の照射装置３１（３１Ａ，３１Ｂ）と検出部３２（３２Ａ，３２Ｂ）とを設けて、光ファイバ裸線２２の複数の方向から中央暗部の幅Ｗを測定してもよい。上述の場合と同様に、適正な中央暗部の幅Ｗを得ることができ、精度良く空孔径の測定が行なえる。この場合、同一の装置に照射装置３１と光ファイバ位置検出器３９との機能を付与することもできる。この場合、空孔径の測定装置の小型化が図れる。
【実施例】
【００５０】
（試験例１〜３）
本発明の第３実施形態に係る空孔径の測定方法、及びこの測定方法で用いられる図１０に示す空孔径の測定装置３０Ｂ、並びにこの空孔径の測定装置３０Ｂを有した光ファイバの製造装置１を用いて、図１４に示す空孔付き光ファイバ２５を作製した。
空孔付き光ファイバ２５は、コアガラス層２３の近傍のクラッド２４に、周方向に沿って等間隔で配列された８つの空孔２２ａを有する。これらの空孔２２ａは、光ファイバ２５の長さ方向に沿って形成されている。８つの空孔の空孔径ｄはすべて同じである。クラッド２４の周囲には、第１被覆層及び第２被覆層からなる被覆層２６が配されている。
空孔径測定装置３０Ｂには、照射装置３１として２つのＬＥＤを設けた。これらの照射装置３１（３１Ａ，３１Ｂ）を、それぞれのＬＥＤから照射される平行光線３７が直交するように配置した。光ファイバ裸線２２を挟んで各照射装置３１（３１Ａ，３１Ｂ）に対向する位置に、検出部３２（３２Ａ，３２Ｂ）としてＣＣＤラインセンサをそれぞれ設置した。検出部３２中央の直前には、空孔存在領域には干渉しないように予め設定したマスク３２ａを設置した。
信号処理部３３においては、２つの検出部３２Ａ，３２Ｂより得られた２つの散乱強度パターン４３の中央暗部の幅Ｗのうち、大きい方の数値を中央暗部の幅Ｗとして採用するように設定した。そして、この値を空孔外接円径２ｒおよび／または空孔径ｄの演算処理に使用した。
光ファイバ裸線２２の外径は１２５．０μｍとした。空孔位置ｐは１９．５μｍとした。【００５１】
本試験例においては、空孔径ｄが異なる３種類のサンプル（試験例１〜３）について測定を実施した。また、空孔２２ａが形成されていない光ファイバ裸線についても測定を行なった。
図１５Ａ〜１５Ｃに、光学顕微鏡により測定した３種類の空孔径ｄの値、および各ＣＣＤラインセンサで得られた散乱強度パターンの波形を示す。また図１５Ｄに、空孔２２ａが形成されていない光ファイバ裸線で得られた散乱強度パターンを示す。また、表１に結果をまとめて示す。【００５２】
【表１】
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【００５３】
図１５Ａ〜１５Ｃに示す中央暗部の幅Ｗは、各散乱強度パターンの２つの最大ピーク間の距離とした。空孔付き光ファイバ裸線２２の中央暗部の幅Ｗは空孔径ｄによって異なっていた。空孔径ｄが大きいほど、中央暗部の幅Ｗが広くなっていた。空孔２２ａが形成されていない光ファイバ裸線の散乱強度パターンには、検出部３２中央の直前に設置されたマスク３２ａによって、中央暗部が形成されていた。この中央暗部の幅Ｗは、空孔付き光ファイバ裸線２２によって形成される中央暗部の幅Ｗと比較して小さくなっていた。また、図１５Ｄに示すデータから、マスク３２ａによって空孔２２ａの存在する領域に干渉が生じていないことが確認された。【００５４】
図１６は、試験例１〜３における中央暗部の幅Ｗ（ｘ軸）と空孔径ｄ（ｙ軸）との関係を示すグラフである。
図１６に示すように、空孔付き光ファイバ２２の空孔径ｄと中央暗部の幅Ｗとの間には、直線的な相関関係が見られた。散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗ（ｘ軸）と空孔径ｄの実測値（ｙ軸）とから得られた近似式は概略ｙ＝２．０８ｘ−１６．９であり、回帰係数は（Ｒ２）は約１であった。
以上の結果より、同一の空孔位置ｐであれば、前方散乱光３８の散乱強度パターンから得られる中央暗部の幅Ｗと実際の空孔径ｄとに相関関係が見られることがわかった。このことから、前方散乱光３８の中央暗部の幅Ｗを測定することによって、空孔径ｄを算出できることが確認できた。【００５５】
試験例１〜３と同装置にて、空孔径の異なる試験例４〜１６の空孔付き光ファイバを作製した。本試験例４〜１６では、空孔径ｄが試験例１〜３よりも大きいものを含んでいること以外は、試験例１〜３と同様である。これらの試験例４〜１６では、上述の第２実施形態に示したように、空孔付き光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンと、空孔無し光ファイバの前方散乱光の散乱強度パターンとの差分スペクトルを用いて中央暗部の幅Ｗを求めた。
図１７に、試験例４〜１６で得られた中央暗部の幅Ｗ（ｘ軸）と空孔径ｄの実測値（ｙ軸）との関係を示す。
図１７に示すように、空孔付き光ファイバ２２の空孔径ｄと、中央暗部の幅Ｗとの間には直線的な相関関係が見られた。差分スペクトルから求めた中央暗部の幅Ｗ（ｘ軸）と空孔径ｄの実測値（ｙ軸）とから得られた近似式は概略ｙ＝１．２０ｘ−８．１２であり、回帰係数は（Ｒ２）は約１であった。また、試験例１〜３では中央暗部の幅Ｗの測定が１０．３程度であったのに対し、上記第２実施形態の測定方法を採用した試験例４〜１６では、中央暗部の幅Ｗが１５．５程度まで測定できた。
以上の結果より、同一の空孔位置ｐであれば、前方散乱光３８の散乱強度パターンの差分スペクトルから得られる中央暗部の幅Ｗと実際の空孔径ｄとに相関関係が見られることがわかった。このことから、前方散乱光３８の中央暗部の幅Ｗを差分スペクトルを用いて測定することによって、空孔径ｄを算出できることが確認できた。さらに、上記第２実施形態の空孔径の測定方法を採用することで、空孔径が大きいものや空孔数が多い空孔付き光ファイバであっても、その空孔径を精度良く測定できることが確認できた。【００５６】
（実施例）
試験例１〜３と同条件・同装置にて、図１４に示す空孔付き光ファイバ２５を作製した。この際、空孔径の測定装置３０Ｂで得られた散乱強度パターンの中央暗部の幅Ｗに基づいて、光ファイバ母材２１の空孔２１ａに送られるガスの流量を、圧力制御部６によってフィードバック制御し、空孔付き光ファイバ母材の線引きを行なった。得られた空孔付き光ファイバ２２の空孔径ｄと曲げ損失とを測定した。測定結果を表２に示す。サンプル数は２２であり、その平均値等を測定結果として示す。
曲げ損失は、ＩＥＣ６０７９３−１−４７に準拠した方法で測定した。測定波長は１５５０ｎｍ、曲げ直径は１０ｍｍとした。【００５７】
（比較例）
インラインでの空孔径の演算（測定）、及びこの測定に基づいた圧力制御部６によるガス流量のフィードバック制御を行なわないこと以外は、実施例と同様にして空孔付き光ファイバ２５を作製した。また、実施例と同様にして空孔径ｄと曲げ損失とを測定した。測定結果を表２に示す。比較例のサンプル数は２２であり、その平均値等を測定結果として示す。【００５８】
【表２】
2010116762.tif 000004
【００５９】
表２により、実施例で得られた光ファイバの空孔は、その全長に渡って安定した空孔径を有していた。そのため、低曲げ損失の光ファイバが得られることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の空孔付き光ファイバの測定方法によれば、光ファイバに曲げなどを加えることなく空孔付き光ファイバの空孔径を測定できる。その結果、光ファイバに損傷を与えるおそれがなく、生産性に悪影響が及ぶこともない。また、前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて空孔径を演算する。そのため、複数の空孔が存在した場合においても、空孔径を精確に測定できる。特にインラインで空孔径を測定できるため、光ファイバの長手方向の空孔径のバラつきを低減でき、製造された光ファイバの光学特性を、その全長にわたって保障できる。
【符号の説明】
【００６１】
１  空孔付き光ファイバの製造装置
２  溶融炉
４  外径測定部
６  圧力制御部
２１  空孔付き光ファイバ母材
２１ａ  光ファイバ母材の空孔
２２  空孔付き光ファイバ裸線
２２ａ  空孔
３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）空孔径の測定装置
３１（３１Ａ，３１Ｂ）  照射装置
３２（３２Ａ，３２Ｂ）  検出部
３２ａ  マスク
３３  信号処理部
３４  演算部
３７  平行光線
３８  前方散乱光
３９  光ファイバ位置検出器
４３，４４，４５  散乱強度パターン
【図１】
2010116762.tif 000005
【図２】
2010116762.tif 000006
【図３】
2010116762.tif 000007
【図４Ａ】
2010116762.tif 000008
【図４Ｂ】
2010116762.tif 000009
【図５】
2010116762.tif 000010
【図６】
2010116762.tif 000011
【図７Ａ】
2010116762.tif 000012
【図７Ｂ】
2010116762.tif 000013
【図８Ａ】
2010116762.tif 000014
【図８Ｂ】
2010116762.tif 000015
【図９Ａ】
2010116762.tif 000016
【図９Ｂ】
2010116762.tif 000017
【図９Ｃ】
2010116762.tif 000018
【図１０】
2010116762.tif 000019
【図１１】
2010116762.tif 000020
【図１２】
2010116762.tif 000021
【図１３Ａ】
2010116762.tif 000022
【図１３Ｂ】
2010116762.tif 000023
【図１４】
2010116762.tif 000024
【図１５Ａ】
2010116762.tif 000025
【図１５Ｂ】
2010116762.tif 000026
【図１５Ｃ】
2010116762.tif 000027
【図１５Ｄ】
2010116762.tif 000028
【図１６】
2010116762.tif 000029
【図１７】
2010116762.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月5日(2012.4.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法であって、
前記線引きにより得られた前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、
前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、
検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと前記光ファイバ裸線の空孔径との相関関係を用いて空孔径を算出する工程と、
前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、
前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、
前記差分スペクトルと前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を求める工程と、
を有することを特徴とする空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項２】
前記平行光線は、被覆が形成されていない空孔付き光ファイバ裸線に対して照射することを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項３】
前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射することを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項４】
前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出することを特徴とする請求項１に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法。
【請求項５】
空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する空孔付き光ファイバの製造方法であって、
前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、
前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、
検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、
算出された前記空孔径に応じて前記空孔付き光ファイバ母材の空孔に供給されるガス流量を制御して前記空孔内の圧力を調整する工程と、
前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、
前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、
前記差分スペクトルと前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、
を有することを特徴とする空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項６】
前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射する工程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の空孔付き光ファイバの製造方法。
【請求項７】
前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出する工程を更に有することを特徴とする請求項５に記載の空孔付き光ファイバの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光ファイバを構成する石英ガラス中に複数の空孔が形成されている空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法、ならびにこの方法を用いた空孔付き光ファイバの製造方法に関する。
本願は、２００９年４月９日に、日本国に出願された特願２００９−０９４８５１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ところで、空孔付き光ファイバは、一般的に、図３に示したように４個以上の空孔２２ａを有する。そのため、特許文献１に記載されている方法のような干渉パターンを解析する方法では、複数個の空孔によって干渉パターンが複雑な形状となる。その結果、空孔径の解析が難しくなる。また、この方法においては、光を照射する方向によって干渉パターンが大きく変化する。そのため、常に同じ方向から光を光ファイバへと照射させる仕組みが必要である。通常、光ファイバ母材の線引き時には、光ファイバにある程度の回転、振動が起きている。そのため、常時同一方向から光ファイバへのＬＤ光の照射は、現実的に行なうことが困難である。
特許文献２に記載の方法では、光ファイバに曲げを加えるため、この曲げにより光ファイバが損傷を受けるのを防ぐ必要がある。また、曲げを加えることが必要なため、光ファイバの生産性が低下する。さらに、曲げ損失の空孔径依存度が大きい空孔付き光ファイバにしか適用できないという問題もある。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、光ファイバに損傷を与えず、かつ光ファイバの生産性を高めながら、光ファイバの空孔径を測定できる空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法、ならびにこれを用いた空孔付き光ファイバの製造方法の提供を目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（１）本発明の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する時に、前記光ファイバ裸線の空孔径を測定する空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法であって、前記線引きにより得られた前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、  前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと前記空孔径との相関関係を用いて空孔径を算出する工程と、前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、前記差分スペクトルと前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を求める工程と、を有する。
（２）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記平行光線は、被覆が形成されていない空孔付き光ファイバ裸線に対して照射するのが好ましい。
（３）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記平行光線を、前記光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射してもよい。
（４）上記（１）に記載の空孔付き光ファイバの空孔径の測定方法では、前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（５）本発明の空孔付き光ファイバの製造方法は、空孔付き光ファイバ母材を加熱し溶融させて線引きして空孔付き光ファイバ裸線を製造する空孔付き光ファイバの製造方法であって、前記空孔付き光ファイバ裸線の側方から前記空孔付き光ファイバ裸線に平行光線を連続して照射する工程と、前記平行光線の照射により発生した前方散乱光を検出部にて連続的に検出する工程と、検出された前記前方散乱光の散乱強度パターンと空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、算出された前記空孔径に応じて前記空孔付き光ファイバ母材の空孔に供給されるガス流量を制御して前記空孔内の圧力を調整する工程と、前記平行光線を空孔無し光ファイバ裸線の側方から前記空孔無し光ファイバ裸線に照射して前方散乱光を発生させ、この前方散乱光の散乱強度パターンを得る工程と、前記空孔無し光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンと前記空孔付き光ファイバ裸線で得られた前記散乱強度パターンとの差分スペクトルを求める工程と、前記差分スペクトルと前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径との相関関係を用いて前記空孔付き光ファイバ裸線の空孔径を算出する工程と、を有する。
（６）上記（５）に記載の空孔付き光ファイバの製造方法は、前記平行光線を、前記空孔付き光ファイバ裸線に少なくとも２方向から照射する工程を更に有していてもよい。
（７）上記（５）に記載の空孔付き光ファイバの製造方法は、前記空孔付き光ファイバ裸線と前記検出部との距離を測定し、この測定結果に基づいて前記距離が一定となるように前記検出部の位置を調節しながら前記前方散乱光を連続的に検出する工程を更に有していてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2010116762.tif 000031
2010116762.tif 000032
2010116762.tif 000033
2010116762.tif 000034