(57)【要約】【課題】歩留まりの向上が図られた光ファイバの製造方法及びこの光ファイバを製造するための光ファイバ母材を提供する。【解決手段】断面がＵ字状である回転ブレードによってコア材ロッド１００Ａの側面に対して底面がＵ字状の溝１４０Ａが複数形成される。そして、この底面がＵ字状の溝１４０Ａが形成されたコア材ロッド１００Ａの側面を覆うようにジャケット管（第２の部材）を一体化して光ファイバ母材を形成した後にこれを線引することで、この複数の溝１４０Ａがクラッド領域１２０Ａの外周に沿って配置される複数の空孔となった光ファイバが製造される。したがって、Ｕ字状の溝１４０Ａを形成する際のコア材ロッド１００Ａの破損を防止することができる。また、溝１４０Ａの底面に砥粒材等のゴミが溜まることを防止することができ、光ファイバ母材を線引する際のスパイクや断線の発生が低減される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を覆うクラッド領域と、この光学クラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、当該クラッド領域の外周に沿って複数の空孔が設けられた光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する方法であって、
前記コア領域及び前記クラッド領域を構成する第１の部材の側面に、断面がＵ字状であるブレードを用いて、底面がＵ字状の溝を前記光軸に沿って複数形成し、
前記ジャケット領域を形成する円筒状の第２の部材の内部に前記第１の部材を挿入して一体化することにより光ファイバ母材を製造することを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記溝の深さは、前記溝の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記溝の幅に対する前記溝の深さの割合が１．５以上であることを特徴とする請求項２記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
光軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を覆うクラッド領域と、この光学クラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、当該クラッド領域の外周に沿って複数の空孔が設けられた光ファイバ母材であって、
前記光軸に垂直な断面において、前記空孔の断面形状は非円形状であり、前記クラッド領域側の内面がＵ字状であることを特徴とする光ファイバ母材。
【請求項５】
前記光軸に垂直な断面において、前記ジャケット領域側の前記空孔の内面は矩形状であることを特徴とする請求項４記載の光ファイバ母材。
【請求項６】
前記空孔は、その長軸が前記光ファイバ母材の径方向に沿って伸びると共に、短軸が前記光ファイバ母材の周方向に沿って伸びることを特徴とする請求項４記載の光ファイバ母材。
【請求項７】
前記短軸の長さに対する前記長軸の長さの割合が１．５以上であることを特徴とする請求項６記載の光ファイバ母材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの製造方法及び光ファイバ母材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光ファイバは、光ファイバ母材を線引することで製造される。また、光ファイバ母材は、ＯＶＤ（Outside  Vapor  Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified  Chemical  Vapor Deposition）法、ＶＡＤ（Vapor  phase  Axial  Deposition）法及びロッドインコラプス法などにより製造される。
【０００３】
ところで、単一モード光ファイバは、モード分散がないため、マルチモード光ファイバに比べて非常に大きな伝送容量を有する。しかしながら、単一モード光ファイバは許容曲げ半径が大きく、特に屋内のような曲がりの多いところでは使いにくい。また、屈折率分布を工夫して許容曲げ半径を小さくすることも可能だが、モードフィールド径が小さくなったり、マルチモード化しやすくなったりするという問題がある。これに対して、空孔アシスト光ファイバは、従来の単一モード光ファイバに空孔を設けた構造であり、空孔部によって光の閉じ込め効果を増強し、曲げ損失を小さくすることができることが知られている。この空孔アシスト光ファイバは、光ファイバ母材に空孔部となる貫通孔を設けた後線引きする方法や、空孔部となる溝を設けたロッドを円筒状のジャケット部と一体化しこれを線引きする方法により製造される（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２１９３５号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／０９２７９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の空孔アシスト光ファイバのように空孔を設けた光ファイバは、加工が困難であり、歩留まりが低下しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、歩留まりの向上が図られた光ファイバの製造方法及びこの光ファイバを製造するための光ファイバ母材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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ファイバの製造方法は、光軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を覆うクラッド領域と、この光学クラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、当該クラッド領域の外周に沿って複数の空孔が設けられた光ファイバ母材を線引きして光ファイバを製造する方法であって、コア領域及びクラッド領域を構成する第１の部材の側面に、断面がＵ字状であるブレードを用いて、底面がＵ字状の溝を光軸に沿って複数形成し、ジャケット領域を形成する円筒状の第２の部材の内部に第１の部材を挿入して一体化することにより光ファイバ母材を製造することを特徴とする。
【０００８】
上記の光ファイバの製造方法によれば、断面がＵ字状であるブレードによって第１の部材の側面に底面がＵ字状の溝が複数形成される。そして、この底面がＵ字状の溝が形成された第１の部材の側面を覆うように第２の部材を一体化して光ファイバ母材を形成した後にこれを線引することで、この複数の溝がクラッド領域の外周に沿って配置される複数の空孔となった光ファイバが製造される。この製造方法によれば、Ｕ字状の溝を形成する際に第１の部材にひびが入ったり、又は欠けたりすること等第１の部材を加工する際の破損を防止することができる。また、溝の底面に角が設けられている場合と比較して、溝の底面にゴミが溜まることを防止することができ、光ファイバ母材を線引する際のスパイクや断線の発生を低減することができる。
【０００９】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、溝の深さは、溝の幅よりも大きい態様が挙げられる。
【００１０】
また、溝の幅に対する溝の深さの割合が１．５以上である態様とすることが好ましい。
【００１１】
このように、溝の幅に対して溝の深さを大きくし、その割合を特に１．５以上とした場合、第１の部材と第２の部材の一体化をする際に溝が変形することを防止することができ、歩留まりのさらなる向上を達成することができる。
【００１２】
また、本発明に係る光ファイバ母材は、光軸に沿って延びるコア領域と、このコア領域を覆うクラッド領域と、このクラッド領域を取り囲むジャケット領域とを備え、当該クラッド領域の外周に沿って複数の空孔が設けられた光ファイバ母材であって、光軸に垂直な断面において、空孔の断面形状は非円形状であり、クラッド領域側の内面がＵ字状であることを特徴とする。
【００１３】
上記の光ファイバ母材によれば、空孔の断面形状が非円形状であり、クラッド領域側の内面がＵ字状であることから、この空孔を形成する際の割れや欠けの発生を抑制することができる。
【００１４】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的に、光軸に垂直な断面において、ジャケット領域側の空孔の内面は矩形状である態様があげられる。
【００１５】
また、空孔は、その長軸が光ファイバ母材の径方向に沿って伸びると共に、短軸が光ファイバ母材の周方向に沿って伸びる態様とすることができる。
【００１６】
ここで、短軸の長さに対する長軸の長さの割合が１．５以上である態様とすることが好ましい。
【００１７】
このように、溝の幅に対して溝の深さの大きくし、その割合を特に１．５以上とした光ファイバ母材を用いて光ファイバを製造することで、歩留まりのさらなる向上を達成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、歩留まりの向上が図られた光ファイバの製造方法及びこの光ファイバを製造するための光ファイバ母材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る光ファイバの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る光ファイバの断面図である。
【図３】図１の光ファイバを製造するための光ファイバ母材を構成する第１の部材の断面図である。
【図４】図１の光ファイバを製造するための光ファイバ母材の断面図である。
【図５】比較例に係る光ファイバを製造するための光ファイバ母材を構成する第１の部材の断面図である。
【図６】比較例に係る光ファイバを製造するための光ファイバ母材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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は同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバの概略構成図である。また、図２は、本実施形態に係る光ファイバの断面図である。図１に示す光ファイバ１００は、光軸ＡＸに沿って延びるコア１１０と、このコア１１０の周辺を覆うクラッド１２０と、クラッド１２０を覆うジャケット１３０と、クラッド１２０の外周に沿って設けられた複数の空孔１４０と、を含んで構成される。すなわち、本実施形態に係る光ファイバ１００は、シングルモードの光ファイバであって、空孔アシスト型光ファイバ（ＨＡＦ：Hole-Assisted  Fiber）と呼ばれているものである。この光ファイバ１００では、入射したレーザ光は基本的にコア１１０とクラッド１２０との屈折率差によって主にコア１１０内を伝搬する。また、コア１１０の周囲に形成された空孔１４０によって曲げ損失特性が改善される。
【００２２】
この光ファイバ１００を構成するコア１１０、クラッド１２０、及びジャケット１３０は、それぞれ石英ガラスから構成されるが、それぞれ屈折率が異なり、クラッド１２０に対する中心のコア領域１１０の比屈折率が０．３５％となるように調整されていて、ジャケット１３０に対するクラッド１２０の比屈折率が略同一となるように調整されている。また、クラッド１２０とジャケット１３０との間に設けられる空孔１４０は、図２に示すように、光軸に対して垂直な断面の形状が略円形状であり、クラッド１２０の外周に沿って１０個設けられている。
【００２３】
上記の光ファイバ１００の製造方法を以下に説明する。まず、図１及び図２に示すコア１１０とクラッド１２０とを形成するコア材ロッド（第１の部材）１００Ａを準備する。このコア材ロッドは、石英ガラスからなりコア１１０となるコア領域１１０Ａを中心とし、その周囲が石英ガラスからなりクラッド１２０となるクラッド領域１２０Ａにより覆われたものであり、例えばＶＡＤ法により製造されたものが用いられる。このコア材ロッドは、具体的には、クラッド材に対する中心のコア領域１１０Ａの比屈折率が０．３５％であり、コア領域１１０Ａの外径に対してクラッド領域１２０Ａの外径が４．３倍とされている。
【００２４】
次に、このコア材ロッド１００Ａの側面に、光軸に沿って複数本の溝を形成する。具体的には、コア材ロッド１００Ａに対し回転ブレードを側面から当てトラバースさせることで切削し、コア材ロッド１００Ａの側面に対して均等間隔で１０本の溝を表面に形成する。このとき、回転ブレードの先端形状は断面がＵ字型のものが好適に用いられる。図３は、この回転ブレードにより溝が形成されたコア材ロッド１００Ａにおいて光軸に垂直な断面を示す。図３に示すように、コア材ロッド１００Ａのうち、クラッド１２０となるクラッド領域１２０Ａには、回転ブレードによる溝１４０Ａが１０箇所形成される。
【００２５】
この溝１４０Ａの形状は、回転ブレードの形状を反映したものであり、その断面形状がＵ字状となっている。また、回転ブレードにより形成される溝１４０Ａは、その幅Ｗと深さＤとの関係が、Ｄ＞Ｗとされている。より具体的には、Ｗ：Ｄ＝１：１．５となるように溝１４０Ａが形成されている。この幅Ｗに対する深さＤの比は、１．５以上であることが好ましい。
【００２６】
次に、回転ブレードによる溝１４０Ａの加工が完了したコア材ロッド１００Ａは、次工程の前に研削加工で付着した不純物を取り除くため、ＨＦ水溶液中に浸漬し表層のエッチングが行われる。
【００２７】
次に、光ファイバ１００においてジャケット１３０となるジャケット管（第２の部材、ジャケット領域）１３０Ａを用意し、１０本の溝１４０Ａが設けられたコア材ロッド１００Ａを中心ロッドとしてジャケットコラプスを行う。このコラプス工程では、コア材ロッド１００Ａとジャケット管１３０Ａの加熱一体化が行われる。なお、この加熱一体化前に、コア材ロッド１００Ａの表面に残留する可能性のある不純物を取り除くため、塩素加熱処理を施すこともできる。
【００２８】
このジャケットコラプスを行った後得られる光ファイバ母材の断面図を図４に示す。図４に示すように、光ファイバ母材１００Ｂでは、クラッド領域１２０Ａの表面に設けられた溝１４０Ａは、開口とされていた領域がジャケット１３０となるジャケット領域１３０Ａによって覆われることで、空孔１４０Ｂとして残る。この結果、空孔１４０Ｂの形状は、非円形状となり、クラッド１２０を形成するクラッド領域１２０Ａ側の内面はＵ字状となる一方で、ジャケット領域１３０Ａ側の内面は矩形状となる。そして、光ファイバ母材１００Ｂの空孔１４０Ｂの形状は、溝１４０Ａの形状に基づいたものであるので、長軸が光ファイバ母材１００Ｂの径方向（すなわち、図３のコア材ロッド１００Ａにおける溝の深さＤに相当する方向）であり、短軸が光ファイバ母材１００Ｂの周方向（すなわち、図３のコア材ロッド１００Ａにおける溝の幅Ｗに相当する方向）となり、長軸のほうが短軸と比較して長い構成とされる。
【００２９】
そして、この光ファイバ母材１００Ｂを線引することで、図１及び図２に示す光ファイバ１００が得られる。この線引工程では、空孔１４０Ｂの表面に働く表面張力の影響で、空孔１４０Ｂの内面のうち角が設けられた領域は完全に消滅し、光ファイバ１００では空孔１４０の形状がほぼ真円となる。なお、光ファイバ母材の形状をやや反映して楕円形状の空孔が得られる場合もあるが、光ファイバの特性には影響を与えない程度である。
【００３０】
次に、比較例として、光ファイバ母材に設けられた空孔が正方形である光ファイバ母材を製造し、これを線引することにより光ファイバを製造する場合について説明する。
【００３１】
空孔が正方形である光ファイバ母材を製造する方法としては、上記実施形態と同様にコア材ロッドの表面に１０本の溝を形成する際に、断面形状がＵ字型のブレードに代えて角型のブレードを用いる方法がある。これにより、図５に示すように、コア材ロッド２００Ａの側面に矩形の溝１４１Ａが形成される。そして、このコア材ロッド２００Ａをジャケット管の内部に挿入してジャケットコラプスを行うことにより、図６に示す光ファイバ母材２００Ｂが得られる。この光ファイバ母材２００Ｂにおいて、空孔１４１Ｂは、クラッド領域１２０Ａ側（光ファイバ母材１００Ｂの内側）の内面と、ジャケット領域１３０Ａ側（光ファイバ母材１００Ｂの外側）の内面の双方が角型となる。
【００３２】
上記のような光ファイバ母材２００Ｂを製造する場合には、コア材ロッド２００Ａに対して溝を形成する加工を施す際に、溝の底面に形成された角等からコア材ロッド２００Ａに対してひびが入って割れたり、コア材ロッド２００Ａが欠けたりし、コア材ロッド２００Ａの破損が多く発生することが確認された。さらに、溝の底面に研削加工時に用いられるセラミックス系の砥粒材が溜まりやすく、溝を加工した後のＨＦ水溶液への浸漬によるエッチングや、ジャケットコラプス前に行われる塩素処理工程において、溝に溜まった砥粒材を完全に除去するのが困難である。そして、この溝に滞留した砥粒材等の異物が、線引工程におけるスパイクや断線を導くことが確認された。
【００３３】
また、同一構造の光ファイバを実現するため、溝を加工した後のコア材ロッドの溝の底面とコア領域との距離が互いに等しく、かつコア領域１１０Ａ及びクラッド領域１２０Ａの断面積が互いに等しくなるようにコア材ロッド１００Ａ及びコア材ロッド２００Ａを加工し（その場合、コア材ロッド１００Ａの径はコア材ロッド２００Ａよりも太くなっている）、ジャケットコラップス工程を実施した場合、溝１４１Ａの形状が角型であるコア材ロッド２００Ａは、コア材ロッド１００Ａと比較してジャケットコラプス工程における溝１４１Ａ（空孔１４１Ｂ）の形状の変形が大きかった。これは、コア材ロッド１００Ａと比較して、コア材ロッド２００Ａでは、空孔間にありジャケット領域１３０Ａと接するクラッド領域１２０Ａの幅が溝１４１Ａの幅に対して小さいため、ジャケットコラプス工程においてコア材ロッド２００Ａが加熱された場合に、その形状維持が相対的に困難になるためである。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係る光ファイバ１００の製造方法によれば、断面がＵ字状である回転ブレードによってコア材ロッド（第１の部材）１００Ａの側面に対して底面がＵ字状の溝１４０Ａが複数形成される。そして、この底面がＵ字状の溝１４０Ａが形成されたコア材ロッド１００Ａの側面を覆うようにジャケット管（第２の部材）１３０Ａを一体化して光ファイバ母材１００Ｂを形成した後にこれを線引することで、この複数の溝１４０Ａがクラッド領域１２０Ａの外周に沿って配置される複数の空孔１４０Ｂとなった光ファイバ１００が製造される。この製造方法によれば、Ｕ字状の溝１４０Ａを形成する際に溝からコア材ロッド１００Ａにひびが入ったり、コア材ロッド１００Ａが欠けたりするために、コア材ロッド１００Ａが破損することを防止することができる。また、溝１４０Ａの底面がＵ字状であることで、底面に角が設けられている場合と比較して、溝１４０Ａの底面に砥粒材等のゴミが溜まることを防止することができ、光ファイバ母材１００Ｂを線引する際のスパイクや断線の発生を低減することができる。
【００３５】
また、溝１４０Ａの幅Ｗに対して深さＤを大きくし、その割合を特に１．５以上とした場合、コア材ロッド１００Ａとジャケット管１３０Ａとの一体化をする際に溝が変形することを防止することができ、歩留まりのさらなる向上を達成することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係る光ファイバ母材１００Ｂによれば、空孔１４０Ｂの断面形状が非円形状であり、クラッド領域１２０Ａ側の内面がＵ字状であることから、この空孔を形成する際の割れや欠けの発生を抑制することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る光ファイバの製造方法及び光ファイバ母材は上記の態様に限定されず種々の変更が可能である。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、空孔アシスト型光ファイバへの適用について説明したが、他の光ファイバへの適用も可能である。他の光ファイバへの適用として、例えば、ホーリーファイバが挙げられる。
【符号の説明】
【００３９】
１００…光ファイバ、１００Ａ…コア材ロッド（第１の部材）、１００Ｂ…光ファイバ母材、１１０Ａ…コア領域、１２０Ａ…クラッド領域、１３０Ａ…ジャケット領域（第２の部材）、１４０…空孔、１４０Ａ…溝。
【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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