(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在する空孔を有する光ファイバ母材を線引して、軸方向に延在する空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、
前記光ファイバ母材の空孔の表面積をＳとし、前記光ファイバ母材の半径をＲとし、空孔体積を含む前記光ファイバ母材の体積をＶとし、前記光ファイバの空孔の表面積をＳ’とし、前記光ファイバの半径をＲ’とし、空孔体積を含む前記光ファイバの体積をＶ’としたとき、（(Ｓ’／Ｖ’)／(Ｓ／Ｖ)）が２Ｒ／Ｒ’より大きくなるように前記光ファイバ母材を線引して前記光ファイバを製造する、
ことを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記光ファイバの断面において、動径方向の前記空孔の長さをａとし、角度方向の前記空孔の長さをｂとしたとき、ａ／ｂが０.８４以上となるように前記光ファイバ母材を線引して前記光ファイバを製造する、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
ａ／ｂが０.９０以上となるように前記光ファイバ母材を線引して前記光ファイバを製造する、ことを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバが知られている。このような光ファイバは、特許文献１〜５に記載されているように、軸方向に延在する空孔を有する光ファイバ母材を線引することで製造される。
【０００３】
特許文献１〜３に記載された光ファイバ製造方法では、Ｃｌガス等を光ファイバ母材の空孔内に導入して空孔内を加圧しながら該光ファイバ母材を線引する。これらの文献では、空孔内にＣｌガス等を導入することで、空孔壁面に付着したＯＨ基や空孔壁面近傍のガラス中に存在する水を除去することができ、伝送損失が低い光ファイバを製造することができるとしている。
【０００４】
特許文献４に記載された光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材の空孔内を乾燥させた後に空孔の両端を封止して、該光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する。この文献では、光ファイバ母材の封止された空孔内を乾燥させた状態のまま線引を行うことができ、伝送損失が低い光ファイバを製造することができるとしている。
【０００５】
特許文献５に記載された光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材の複数の空孔が線引後に所定の空孔径に縮小されるように、該光ファイバ母材の空孔内の圧力を制御しながら該光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２-１４５６３４号公報
【特許文献２】特開２００２-２４９３３５号公報
【特許文献３】特開２００３-３１３０４５号公報
【特許文献４】特開２００２-２１１９４１号公報
【特許文献５】特開２００３-８１６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１〜３に記載された光ファイバ製造方法では、有害なガスを使用するので、設備の管理コストが高い。特許文献４に記載された光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材の空孔の両端を封止して線引を行うので、光ファイバの空孔径の制御の自由度が低い。また、特許文献５に記載された光ファイバ製造方法では、線引時に空孔を縮径するので、光ファイバ母材の空孔径を大きく設計することになり、光ファイバ母材の空孔壁面に多くのＯＨ基が結合しやすくなり、したがって、線引して得られる光ファイバの伝送損失が大きくなり易い。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、線引時の有害ガス使用量を削減することができ、所望の空孔径を有し伝送損失が低い光ファイバを容易に製造することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光ファイバ製造方法は、軸方向に延在する空孔を有する光ファイバ母材を線引して、軸方向に延在する空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、光ファイバ母材の空孔の表面積をＳとし、光ファイバ母材の半径をＲとし、空孔体積を含む光ファイバ母材の体積をＶとし、光ファイバの空孔の表面積をＳ’とし、光ファイバの半径をＲ’とし、空孔体積を含む光ファイバの体積をＶ’としたとき、（(Ｓ’／Ｖ’)／(Ｓ／Ｖ)）がＲ／Ｒ’より大きくなるように光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造することを特徴とする。より好適には、（(Ｓ’／Ｖ’)／(Ｓ／Ｖ)）が２Ｒ／Ｒ’より大きくなるように光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する。
【００１０】
本発明の光ファイバ製造方法は、光ファイバの断面において、動径方向の空孔の長さをａとし、角度方向の空孔の長さをｂとしたとき、ａ／ｂが０.８４以上となるように光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造するのが好適である。ａ／ｂが０.９０以上となるように光ファイバ母材を線引して前記光ファイバを製造するのが更に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光ファイバ製造方法は、線引時の有害ガス使用量を削減することができ、所望の空孔径を有し伝送損失が低い光ファイバを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】比較例の光ファイバ製造方法における光ファイバ母材１０および光ファイバ２０それぞれの断面構造を示す図である。
【図２】本実施形態の光ファイバ製造方法における光ファイバ母材１０および光ファイバ２０それぞれの断面構造を示す図である。
【図３】光ファイバのＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38と空孔膨張率との関係を示すグラフである。
【図４】光ファイバ２０の断面構造の模式図および写真である。
【図５】光ファイバ２０の断面構造の模式図および写真である。
【図６】光ファイバ２０の断面構造の模式図および一部拡大図である。
【図７】光ファイバのＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38と光ファイバの空孔の楕円率ａ／ｂ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】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、比較例の光ファイバ製造方法における光ファイバ母材１０および光ファイバ２０それぞれの断面構造を示す図である。同図（ａ）に示されるように、光ファイバ母材１０は、ガラスからなるコア１１と、このコア１１の周囲を取り囲むガラスからなるクラッド１２と、このクラッド１２中に形成され軸方向に延在する複数の空孔１３とを備える。複数の空孔１３は、コア１１を中心とする円の周上に一定間隔で設けられ、断面が略円形状である。
【００１５】
同図（ｂ）に示されるように、光ファイバ２０は、ガラスからなるコア２１と、このコア２１の周囲を取り囲むガラスからなるクラッド２２と、このクラッド２２中に形成され軸方向に延在する複数の空孔３３とを備える。複数の空孔２３は、コア２１を中心とする円の周上に一定間隔で設けられ、断面が略円形状である。
【００１６】
コア１１，２１は、ＧｅＯ２が添加された石英ガラスであってもよい。クラッド１２，２２は、ハロゲン元素が添加された石英ガラスであってもよい。光ファイバ母材１０の空孔１３の個数および光ファイバ２０の空孔２３の個数は図では１０個であるが、これに限られない。このような光ファイバ２０はＨＡＦ（Hole-Assisted Fiber）と呼ばれる。
【００１７】
光ファイバ母材１０を線引することで光ファイバ２０を製造することができる。比較例の光ファイバ製造方法では、光ファイバ母材１０の断面と光ファイバ２０の断面とは互いに相似形である。これに対して、本実施形態の光ファイバ製造方法では、図２に示されるように、光ファイバ母材１０の断面と光ファイバ２０の断面とは互いに相似形ではない。
【００１８】
図２は、本実施形態の光ファイバ製造方法における光ファイバ母材１０および光ファイバ２０それぞれの断面構造を示す図である。本実施形態の光ファイバ製造方法では、線引時にクラッド径に対する空孔径の比を大きくする。具体的には以下のとおりである。
【００１９】
光ファイバ母材１０の空孔１３の表面積をＳとし、光ファイバ母材１０の半径をＲとし、空孔１３の体積を含む光ファイバ母材１０の体積をＶとする。また、光ファイバ２０の空孔２３の表面積をＳ’とし、光ファイバ２０の半径をＲ’とし、空孔２３の体積を含む光ファイバ２０の体積をＶ’とする。このとき、（(Ｓ’／Ｖ’)／(Ｓ／Ｖ)）がＲ／Ｒ’より大きくなるように光ファイバ母材１０を線引して光ファイバ２０を製造する。より好適には、（(Ｓ’／Ｖ’)／(Ｓ／Ｖ)）が２Ｒ／Ｒ’より大きくなるように光ファイバ母材１０を線引して光ファイバ２０を製造する。
【００２０】
図３は、光ファイバのＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38と空孔膨張率との関係を示すグラフである。空孔膨張率とは、線引によるクラッド径に対する空孔径の比の変化率である。同図から判るように、空孔膨張率が大きいほど、光ファイバの伝送損失Δα1.38は小さい。
【００２１】
比較例の光ファイバ製造方法と比べて、本実施形態の光ファイバ製造方法では、同一の断面構造を有する光ファイバ２０を製造する場合に、光ファイバ母材１０の空孔１３の壁面の面積が小さく、空孔１３の壁面に取り込まれるＯＨ基の量を少なくすることができる。空孔膨張率が大きいほど、光ファイバ２０の空孔２３の壁面に取り込まれるＯＨ基の量を少なくすることができる。したがって、本実施形態の光ファイバ製造方法では、所望の空孔径を有し伝送損失が低い光ファイバ２０を容易に製造することができる。また、本実施形態の光ファイバ製造方法では、比較例の光ファイバ製造方法で製造される光ファイバと同程度の伝送損失を有する光ファイバ２０を製造する場合には、線引時の有害ガス使用量を削減することができる。
【００２２】
図４および図５それぞれは、光ファイバ２０の断面構造の模式図および写真である。各図（ａ）は模式図であり、各図（ｂ）は模式図中の破線矩形領域の写真である。図４に示される光ファイバ２０の断面では、空孔２３は略真円形状を有している。これに対して、図５に示される光ファイバ２０の断面では、空孔２３は略楕円形状を有している。
【００２３】
図６は、光ファイバ２０の断面構造の模式図および一部拡大図である。動径方向の空孔２３の長さをａとし、角度方向の空孔２３の長さをｂとする。空孔２３の楕円率ａ／ｂが小さいほど、コア２１を伝搬する光のパワーの径方向の広がりは空孔２３により遮られ易くなり、コア２１を伝搬する光のパワー分布と空孔２３の表面との重なりが大きくなって、ＯＨ基による光吸収の影響を受け易い。また、光ファイバ母材１０の空孔１３の壁面の粗度Ｒａが大きいほど、空孔１３の壁面の実質的な表面積が広くなるので、光ファイバ２０の空孔２３の壁面に取り込まれるＯＨ基が多くなって、ＯＨ基による光吸収の影響を受け易い。
【００２４】
そこで、本実施形態では、光ファイバ２０の空孔２３の楕円率ａ／ｂが０.８４以上であるのが好ましく、楕円率ａ／ｂが０.９０以上であるのが更に好ましい。図７は、光ファイバのＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38と光ファイバの空孔の楕円率ａ／ｂとの関係を示すグラフである。同図には、光ファイバ母材１０の空孔１３の壁面の粗度Ｒａが０.６μｍおよび１５μｍそれぞれの場合について、伝送損失Δα1.38と空孔２３の楕円率ａ／ｂとの関係が示されている。
【００２５】
同図から判るように、光ファイバ母材１０の空孔１３の壁面の粗度Ｒａが０.６μｍである場合、光ファイバ２０の空孔２３の楕円率ａ／ｂが０.８４以上であれば、光ファイバ２０のＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38は０.０６ｄＢ／ｋｍ以下となり、この光ファイバ２０はＩＴＵ-Ｔ Ｇ６５２Ｄに規定される国際標準を満たすことができる。また、光ファイバ母材１０の空孔１３の壁面の粗度Ｒａが１５μｍである場合、光ファイバ２０の空孔２３の楕円率ａ／ｂが０.９０以上であれば、光ファイバ２０のＯＨ基による波長１.３８μｍにおける伝送損失Δα1.38は０.０６ｄＢ／ｋｍ以下となり、この光ファイバ２０はＩＴＵ-Ｔ Ｇ６５２Ｄに規定される国際標準を満たすことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０…光ファイバ母材、１１…コア、１２…クラッド、１３…空孔、２０…光ファイバ、２１…コア、２２…クラッド、２３…空孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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