(57)【要約】【課題】低コストで製造でき、且つ、長尺化及び生産性の向上を両立できる光ファイバの製造方法を提供すること。【解決手段】配置工程では、コア部になるコア形成部を備えるコアロッドと、コア部に応力を付与する応力付与部になる高線膨張率ガラスロッドを備える応力付与部材とを、クラッド部の一部になるガラスパイプの内部に配置する。微粒子充填工程では、ガラスパイプとコアロッドと応力付与部材との隙間にガラス微粒子を充填する。線引工程では、ガラス微粒子を充填した隙間を減圧状態とし、ガラスパイプ、コアロッド、応力付与部材及びガラス微粒子を加熱溶融し、ガラス微粒子を焼結して光ファイバを線引きする。【選択図】図３
2019081682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスからなるコア部と、
前記コア部よりも屈折率が低いガラスからなり、前記コア部の外周に形成されたクラッド部と、
前記クラッド部よりも線膨張率が大きいガラスからなり、前記クラッド部内に配置されて前記コア部に応力を付与する応力付与部と、
を備える光ファイバの製造方法であって、
前記コア部になるコア形成部を備えるコアロッドと、前記応力付与部になる高線膨張率ガラスロッドを備える応力付与部材とを、前記クラッド部の一部になるガラスパイプの内部に配置する配置工程と、
前記ガラスパイプと前記コアロッドと前記応力付与部材との隙間にガラス微粒子を充填する微粒子充填工程と、
前記ガラス微粒子を充填した隙間を減圧状態とし、前記ガラスパイプ、前記コアロッド、前記応力付与部材及び前記ガラス微粒子を加熱溶融し、前記ガラス微粒子を焼結して光ファイバを線引きする線引工程と、
を含むことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項２】
前記配置工程は、前記クラッド部の一部になるガラスからなる外皮層によって前記高線膨張率ガラスロッドが覆われた構造の前記応力付与部材を配置することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記配置工程は、前記コアロッドを挟んで並ぶ複数の前記応力付与部材を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記コアロッド及び前記応力付与部材を位置決め部材に形成された穴に嵌合することで、前記コアロッド及び前記応力付与部材を位置決めする位置決め工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
前記微粒子充填工程は、平均粒子径が５０μｍ〜５００μｍの前記ガラス微粒子を充填することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光ファイバの製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、伝搬する光の偏波特性を保持する光ファイバとして、例えば、クラッド中に設けられた応力付与部によってコアに非軸対称な応力を付与する応力付与型の偏波保持光ファイバが開示されている（特許文献１参照）。このような応力付与部を設ける方法として、ＯＶＤ法等により製造された光ファイバ母材のコア形成部（光ファイバのコアになる部分）の両側に、この光ファイバ母材の長さ方向に沿って孔を開け、これら両側の各孔内に柱状の応力付与部材を挿入する方法が、一般に行われている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−１７８９０９号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０７５０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の方法を用いる場合、挿入する応力付与部材の数だけ光ファイバ母材を穿孔加工し、各孔の内面を表面処理する必要があるため、製造コストが高くなる。また、穿孔加工される光ファイバ母材の長さは、穿孔長さ、すなわち、穿孔加工を行うドリルの長さによって制約される。また、孔を長くすると孔の位置精度が低下するので、コアに対する応力付与部の位置精度も低下する。このため、光ファイバ母材又は光ファイバ（特に偏波保持光ファイバ）の長尺化の制約や生産性の低下が問題となる。さらには、穿孔長さが長くなるに伴い孔がコア形成部に接近すると、コア形成部近傍の歪の影響によって光ファイバ母材にクラックが発生する場合がある。このようなクラックの発生も、光ファイバの生産性を低下させる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで製造でき、且つ、長尺化及び生産性の向上を両立できる光ファイバの製造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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光ファイバの製造方法は、ガラスからなるコア部と、前記コア部よりも屈折率が低いガラスからなり、前記コア部の外周に形成されたクラッド部と、前記クラッド部よりも線膨張率が大きいガラスからなり、前記クラッド部内に配置されて前記コア部に応力を付与する応力付与部と、を備える光ファイバの製造方法であって、前記コア部になるコア形成部を備えるコアロッドと、前記応力付与部になる高線膨張率ガラスロッドを備える応力付与部材とを、前記クラッド部の一部になるガラスパイプの内部に配置する配置工程と、前記ガラスパイプと前記コアロッドと前記応力付与部材との隙間にガラス微粒子を充填する微粒子充填工程と、前記ガラス微粒子を充填した隙間を減圧状態とし、前記ガラスパイプ、前記コアロッド、前記応力付与部材及び前記ガラス微粒子を加熱溶融し、前記ガラス微粒子を焼結して光ファイバを線引きする線引工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記配置工程は、前記クラッド部の一部になるガラスからなる外皮層によって前記高線膨張率ガラスロッドが覆われた構造の前記応力付与部材を配置することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記配置工程は、前記コアロッドを挟んで並ぶ複数の前記応力付与部材を配置することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記コアロッド及び前記応力付与部材を位置決め部材に形成された穴に嵌合することで、前記コアロッド及び前記応力付与部材を位置決めする位置決め工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光ファイバの製造方法は、上記の発明において、前記微粒子充填工程は、平均粒子径が５０μｍ〜５００μｍの前記ガラス微粒子を充填することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光ファイバを低コストで製造でき、且つ、光ファイバの長尺化及び生産性の向上を両立できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される光ファイバの模式的な断面を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の配置工程、微粒子充填工程、及び位置決め工程を説明する模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１における応力付与部材の断面構造の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の微粒子充填工程及び位置決め工程を行った後に形成される中間体の一例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の線引工程を説明する模式図である。
【図７】図７は、本発明に対する比較例を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの製造方法を説明する模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態２に係る製造方法によって製造される光ファイバの模式的な断面を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態２に係る製造方法によって製造される光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される光ファイバの模式的な断面を示す図である。この光ファイバ１は、光の偏波特性を保持したまま光を伝搬させる偏波保持光ファイバの一例であり、図１に示すように、石英系ガラスからなるコア部１ａと、コア部１ａの外周に形成されたクラッド部１ｂと、コア部１ａに応力を付与する応力付与部１ｃとを備える。なお、特に図示しないが、クラッド部１ｂの外周には被覆が施されている。被覆は、光ファイバに通常用いられるものを使用している。
【００１５】
コア部１ａは、屈折率を高くするドーパントであるゲルマニア（ＧｅＯ２）が添加された石英ガラスからなる。クラッド部１ｂは、屈折率調整用のドーパントを添加していない純石英ガラスからなり、コア部１ａよりも屈折率が低い。応力付与部１ｃは、線膨張率を増大させるためのドーパントである酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）が添加された石英ガラスからなり、クラッド部１ｂよりも線膨張率が大きい。また、応力付与部１ｃの屈折率は、クラッド部１ｂよりも低い。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態１に係る製造方法によって製造される光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図２（ａ）には、図１に示す光ファイバ１のＡ−Ａ線断面における屈折率プロファイルが示されている。図２（ｂ）には、図１に示す光ファイバ１のＢ−Ｂ線断面における屈折率プロファイルが示されている。図２に示すように、クラッド部１ｂに対する比屈折率差Δｎが、コア部１ａでは正値の比屈折率差Δ１であり、応力付与部１ｃでは負値の比屈折率差Δ２である。本実施形態１において、比屈折率差Δ１は０．３８％であり、比屈折率差Δ２は−０．７３％である。但し、比屈折率差Δ１、Δ２の値は、これらの値に限定されない。
【００１７】
また、図１に示す光ファイバ１の断面（横断面）において、コア部１ａは、クラッド部１ｂの径方向の中心部に１つ配置されている。応力付与部１ｃは、コア部１ａの側方（すなわちコア部１ａの径方向）からコア部１ａを挟むように、クラッド部１ｂ内に２つ配置されている。具体的には、２つの応力付与部１ｃは、図１に示すＡ−Ａ線の方向においてコア部１ａを両側から挟むとともに、このＡ−Ａ線の方向に対し垂直な方向（図１に示すＢ−Ｂ線の方向）においてコア部１ａを挟まないように配置されている。これら２つの応力付与部１ｃは、コア部１ａを中心にして対称となるような対称性が高い位置に配置されている。
【００１８】
この光ファイバ１において、２つの応力付与部１ｃは、コア部１ａに非軸対称な応力を付与する。具体的には、これら２つの応力付与部１ｃに発生する応力によって、コア部１ａには、Ａ−Ａ線の方向に引っ張り応力が付与され、Ｂ−Ｂ線の方向に圧縮応力が付与される。これにより、コア部１ａに複屈折が誘起されることから、光ファイバ１は、これら２つの方向のうち一方における偏波モードと他方における偏波モードとで異なる屈折率構造を有することになる。この結果、光ファイバ１内を伝搬する光の偏波モード間での結合が抑制される。
【００１９】
つぎに、図３〜図６を参照して本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法を説明する。実施形態１に係る光ファイバの製造方法は、配置工程、微粒子充填工程、位置決め工程、及び線引工程を含む。
【００２０】
図３は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の配置工程、微粒子充填工程、及び位置決め工程を説明する模式図である。本実施形態１における配置工程では、図３に示すように、１本のコアロッド３と、２本の応力付与部材４とを、ガラスパイプ２の内部に配置する。
【００２１】
具体的には、ガラスパイプ２は、光ファイバ１のクラッド部１ｂの一部になるものであり、屈折率調整用のドーパントを添加していない高純度の合成石英パイプである。ガラスパイプ２の内径及び外径は、本実施形態１ではそれぞれ８５ｍｍ、９５ｍｍである。このガラスパイプ２のうち、これらの内径及び外径を有する円筒状部分の長さは、例えば１５００ｍｍである。また、ガラスパイプ２の一方の端部（図面下方）は封止されている。
【００２２】
コアロッド３は、コア形成部３ａ及びコア形成部３ａの外周に形成されたクラッド形成部３ｂを備える。コア形成部３ａは光ファイバ１のコア部１ａになり、クラッド形成部３ｂはクラッド部１ｂの一部になる。コア形成部３ａはコア部１ａの屈折率となるようにゲルマニアが添加された石英ガラスからなり、クラッド形成部３ｂは純石英ガラスからなる。また、クラッド形成部３ｂの外径（すなわちコアロッド３の直径）は、本実施形態１ではコア形成部３ａの直径の２倍である。コアロッド３の直径及び延伸長さは、本実施形態１ではそれぞれ１０．３ｍｍ、１５００ｍｍである。本実施形態１では、コアロッド３は、ＶＡＤ法により製造されたものであるが、ＯＶＤ法やＭＣＶＤ法等により製造されたものでもよい。
【００２３】
応力付与部材４は、光ファイバ１のクラッド部１ｂ内に応力付与部１ｃ（図１参照）を形成するための部材である。図４は、本発明の実施形態１における応力付与部材の断面構造の一例を示す図である。図４に示すように、応力付与部材４は、光ファイバ１の応力付与部１ｃになる高線膨張率ガラスロッド４ａと、光ファイバ１のクラッド部１ｂの一部になる外皮層４ｂとを備えるロッド状の部材である。応力付与部材４は、外皮層４ｂによって高線膨張率ガラスロッド４ａが覆われた構造となるように、ＭＣＶＤ法等により作製される。高線膨張率ガラスロッド４ａは、応力付与部１ｃの線膨張率となるように酸化ホウ素の添加によって線膨張率が調整された石英ガラスからなる。外皮層４ｂは、本実施形態では酸化ホウ素等のドーパントを添加していない純石英ガラスからなるが、少量の酸化ホウ素等のドーパントが添加された石英ガラスからなるものであってもよい。外皮層４ｂは、純石英ガラスよりも融点が低い高線膨張率ガラスロッド４ａが露出しないように、高線膨張率ガラスロッド４ａの外表面の全域を覆う。
【００２４】
この配置工程において、ガラスパイプ２の内部には、これらのコアロッド３及び応力付与部材４を配置する前に、位置決め部材５をガラスパイプ２の底部に配置しておく。位置決め部材５は、ガラスパイプ２の内径と略同じ外径を有する円板状の部材であり、高純度の合成石英ガラスからなる。続いて、図３に示すように、ガラスパイプ２の内部に、上述したコアロッド３及び応力付与部材４を挿入して配置する。本実施形態１では、１本のコアロッド３を挟んで並ぶように、２本の応力付与部材４が配置される。ガラスパイプ２の内部に挿入されたコアロッド３及び応力付与部材４は、これらの各下端部が位置決め部材５に形成された嵌合穴（図示せず）に嵌合される等して、位置決め部材５の上に配置される。これにより、ガラスパイプ２の内部におけるコアロッド３及び応力付与部材４の各下端部の位置が決定される。
【００２５】
続いて、微粒子充填工程を行う。本実施形態１における微粒子充填工程では、図３に示すように、ガラスパイプ２とコアロッド３と応力付与部材４との隙間にガラス微粒子７を投入し、充填する。ガラス微粒子７は、屈折率調整用のドーパントを添加していない高純度の合成石英ガラスからなる。ガラス微粒子７の平均粒子径は、５０μｍ〜５００μｍである。例えば、本実施形態１において、ガラス微粒子７の平均粒子径は２００μｍである。また、ガラス微粒子７が充填された部分の嵩密度は、本実施形態１では１．２５ｇ／ｃｍ３とする。
【００２６】
続いて、位置決め工程を行う。本実施形態１における位置決め工程では、図３に示すように、ガラスパイプ２内に位置決め部材６を挿入し、この位置決め部材６により、ガラスパイプ２内のコアロッド３及び応力付与部材４を位置決めする。位置決め部材６は、ガラスパイプ２の内径と略同じ外径を有する円板状の部材であり、高純度の合成石英ガラスからなる。位置決め部材６には、図３に示すように、嵌合穴６ａ、６ｂと通気孔６ｃとが形成されている。嵌合穴６ａは、コアロッド３の上端部が嵌合する部分であり、本実施形態１では位置決め部材６を貫通しているが、貫通していなくてもよい。嵌合穴６ｂは、応力付与部材４の上端部が嵌合する部分であり、本実施形態１では位置決め部材６を貫通しているが、貫通していなくてもよい。複数の通気孔６ｃは、外部とガラスパイプ２の内部との通気性を確保するものである。また、通気孔６ｃをガラス微粒子７が十分に通過する内径にすることによって、位置決め部材６をガラスパイプ２内に配置した後に、この位置決め部材６を介して上部からガラス微粒子７をガラスパイプ２内に充填することも可能である。
【００２７】
この位置決め工程では、図３に示すように、ガラスパイプ２内に位置決め部材６を挿入する。この位置決め部材６に形成されている嵌合穴６ａ、６ｂにそれぞれコアロッド３の上端部及び応力付与部材４の上端部を嵌合することで、ガラスパイプ２内におけるコアロッド３及び応力付与部材４の位置が位置決めされる。本実施形態１では、位置決め部材６は、図３に示すようにガラスパイプ２内の底部に配置された位置決め部材５と協同して、これらのコアロッド３及び応力付与部材４を位置決めする。
【００２８】
図５は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の微粒子充填工程及び位置決め工程を行った後に形成される中間体の一例を示す図である。図５に示すように、本実施形態１における中間体８は、上述したガラスパイプ２、コアロッド３、応力付与部材４、位置決め部材５、６、ガラス微粒子７とで構成される。この中間体８において、コアロッド３及び応力付与部材４の各上端部は、位置決め部材６の嵌合穴６ａ、６ｂにそれぞれ嵌合されている。しかし、この位置決め部材６には、図３に示すように、嵌合穴６ａ、６ｂの他に複数の通気孔６ｃが形成されているため、外部と中間体８の内部（すなわちガラスパイプ２の内部）との通気性は確保されている。
【００２９】
続いて、線引工程を行う。図６は、本発明の実施形態１に係る光ファイバの製造方法の線引工程を説明する模式図である。本実施形態１における線引工程では、ガラスパイプ２内におけるガラス微粒子７を充填した隙間を減圧状態とし、ガラスパイプ２、コアロッド３、応力付与部材４及びガラス微粒子７を加熱溶融し、ガラス微粒子７を焼結して光ファイバを線引きする。
【００３０】
具体的には、図６に示すように、線引工程では、中間体８の上端側に蓋１００を被せ、中間体８の内部を気密状態とする。蓋１００には、気密状態とした中間体８の内部に通じるガス導入管１０１とガス排気管１０２とが接続されている。ガス排気管１０２には、真空ポンプ１０３とガス排気管１０４とが順次接続されている。ガス導入管１０１からは、アルゴン（Ａｒ）ガスが中間体８の内部に供給される。また、蓋１００には、気密状態とした中間体８の内部の圧力を測定するための圧力計１０５が設けられている。圧力計１０５は、測定した圧力値の測定結果のデータを制御部１２０に送信する。制御部１２０は、圧力値の測定結果のデータに基づいて真空ポンプ１０３とアルゴンガスの投入とを制御して、線引工程前の気密された中間体８のパイプ内雰囲気（図５に示すガラスパイプ２の内部雰囲気）を露点の低いガス（例えばアルゴンガス）で置換した後に減圧状態にできるように構成されている。このように露点の低いガス（乾燥ガス）で中間体８の内部を置換することにより、中間体８内のガラスロッド表面（図５に示すコアロッド３及び応力付与部材４の各表面）や微粒子表面（図５に示すガラス微粒子７の表面）に吸着した水分の影響を減ずることが可能である。この乾燥ガスの露点は、−４０℃以下が好ましく、−６０℃以下がさらに好ましい。
【００３１】
中間体８の内部を低露点のアルゴンガスで置換した後に、中間体８の内部の圧力を減圧状態に保持しながら、光ファイバ線引炉１０６のヒータ１０６ａで中間体８の下端を例えば２２００℃に加熱する。これにより、中間体８を構成するガラスパイプ２、コアロッド３、応力付与部材４、位置決め部材５、６、及びガラス微粒子７を加熱溶融して、光ファイバＦ１を線引きする。このとき、ガラス微粒子７が緻密化焼結して透明なガラスとなる。この透明ガラスは、ガラスパイプ２、コアロッド３のクラッド形成部３ｂ、応力付与部材４の外皮層４ｂ及び位置決め部材５、６と一体化して光ファイバ１のクラッド部１ｂとなる。また、コアロッド３のコア形成部３ａは光ファイバ１のコア部１ａとなり、応力付与部材４の高線膨張率ガラスロッド４ａは光ファイバ１の応力付与部１ｃとなる。
【００３２】
ここで、応力付与部材４の高線膨張率ガラスロッド４ａは、ガラスパイプ２、コアロッド３のクラッド形成部３ｂ、位置決め部材５、６、及びガラス微粒子７（以下、これらを纏めて「高純度石英ガラス部材」と適宜いう）よりも軟化点が低いので、これらの高純度石英ガラス部材よりも先に軟化変形される。しかし、高線膨張率ガラスロッド４ａは、図４に示したように石英ガラスからなる外皮層４ｂによって覆われている。このため、高線膨張率ガラスロッド４ａは、上記のように先に加熱軟化されたとしても、ガラス微粒子７に高線膨張率ガラスロッド４ａ表面が押されることによってロッド形状を変化させる、ということもなければ、高純度石英ガラス部材の粒子間に軟化した高粘度高線膨張率ガラス（高線膨張率ガラスロッド４ａが軟化したもの）が流動することによってロッド形状を崩す、ということもない。すなわち、上記高純度石英ガラス部材を加熱溶融する過程において、高線膨張率ガラスロッド４ａは、高線膨張率ガラスロッド４ａよりも高い軟化温度と粘度を有する外皮層４ｂによって形状が維持されている。
【００３３】
その後、線引きされた光ファイバＦ１は、その外周に被覆形成装置１０７で被覆が施され、これにより、光ファイバＦ２（図１の光ファイバ１）となる。光ファイバＦ２は、キャプスタンローラ１０８によって引き取られ、ガイドロール１０９を介して巻取機構１１０によって巻き取られる。
【００３４】
なお、中間体８の内部の気体を吸引したことによって位置決め部材６が浮き上がらないようにするために、位置決め部材６の上に重りを載置してもよい。この重りは、位置決め部材６の通気孔６ｃを塞がない構造であり、純石英ガラスからなるものであることが好ましい。
【００３５】
本実施形態１の製造方法によれば、光ファイバ母材の穿孔加工を行うことなく光ファイバ１を製造するので、製造コストの増大に繋がる孔内面の表面処理を行う必要がなく、また、穿孔加工を行うドリルの長さによる制約や穿孔加工による孔の位置精度の問題等がない。このため、穿孔の長さや位置精度に制約されることなく、低コストで光ファイバ（特に偏波保持光ファイバ）を製造することができ、且つ、この光ファイバの長尺化及び生産性の向上を両立することができる。さらには、穿孔加工による光ファイバ母材の破損を回避することができる。
【００３６】
また、光ファイバ１の応力付与部１ｃとなる高線膨張率ガラスロッド４ａを、クラッド部１ｂの一部になるガラス（具体的には純石英ガラス）からなる外皮層４ｂによって覆うように構成している。このため、中間体８を構成する高純度石英ガラス部材を加熱溶融する過程において、高線膨張率ガラスロッド４ａがガラス微粒子７中に溶け出る事態を防止するとともに、高線膨張率ガラスロッド４ａの形状を外皮層４ｂによって維持することができる。この結果、光ファイバ１の応力付与部１ｃの形成を確保することができる。
【００３７】
また、ガラスパイプ２の内部に配置されるコアロッド３及び応力付与部材４を位置決め部材６に形成された穴に嵌合することで、これらコアロッド３及び応力付与部材４の各位置を位置決めしている。このため、光ファイバ１におけるコア部１ａ及び応力付与部１ｃの位置精度の低下を抑制することができ、これにより、光ファイバ１の長尺化及び生産性の向上を促進することができる。
【００３８】
なお、微粒子充填工程及び位置決め工程を行った後の中間体８に対して超音波振動等によって加振を行えば、ガラス微粒子７の充填状態の均一性が向上し、コア部１ａや応力付与部１ｃの位置精度の低下がさらに抑制されるので好ましい。
【００３９】
（比較例）
つぎに、本発明に対する比較例を説明する。図７は、本発明に対する比較例を説明する図である。本比較例では、応力付与部材４（図４参照）を挿入するための挿入孔を形成する穿孔加工を光ファイバ母材に施した場合の問題点について検証した。
【００４０】
具体的には、図７に示すように、本比較例のサンプルとして、シングルモード（ＳＭ）光ファイバ製造用の光ファイバ母材であるＳＭ光ファイバ母材１５を準備した。ＳＭ光ファイバ母材１５は、線引工程によって光ファイバのコア部になるコア形成部１５ａとクラッド部になるクラッド形成部１５ｂとを備える円柱状の部材である。コア形成部１５ａは、上述した実施形態１におけるコア形成部３ａと同様に、ゲルマニアが添加された石英ガラスからなる。クラッド形成部１５ｂは、上述した実施形態１におけるクラッド形成部３ｂと同様に、純石英ガラスからなり、このコア形成部１５ａの外周に形成されている。本比較例において、ＳＭ光ファイバ母材１５は、ＶＡＤ法等によって製造されたものである。例えば、ＳＭ光ファイバ母材１５の外径及び母材長さ（長手方向の長さ）は、それぞれ６０ｍｍ、１０００ｍｍである。
【００４１】
このようなＳＭ光ファイバ母材１５に対しては、図７に示すように、挿入孔１５ｃを形成するための穿孔加工を行った。挿入孔１５ｃは、応力付与部材（図示せず）を挿入して配置するための孔である。本比較例において、この応力付与部材は、上述した実施形態１における応力付与部材４と同様の製法によって準備した。例えば、この応力付与部材の外径及び延伸長さはそれぞれ１８．８ｍｍ、１０００ｍｍであり、この応力付与部材の外皮層の厚さは１ｍｍである。上記のような応力付与部材を挿入する挿入孔１５ｃは、内径及び穿孔長さがそれぞれ１９ｍｍ、１０００ｍｍである孔とした。本比較例における穿孔加工は、図７に示すように、ドリル１６を用い、ＳＭ光ファイバ母材１５のクラッド形成部１５ｂのうちコア形成部１５ａを両側方から挟む部分に、上記寸法の挿入孔１５ｃを２つ形成するものとした。
【００４２】
ここで、１０本のＳＭ光ファイバ母材１５に対して、本比較例における穿孔加工をそれぞれ行った。この結果、１０本のＳＭ光ファイバ母材１５のうちの３本において、図７に示すように、挿入孔１５ｃの穿孔加工の途中で、ＳＭ光ファイバ母材１５の下部であってコア形成部１５ａの近傍にクラック１７が発生した。このため、クラック１７が発生したＳＭ光ファイバ母材１５については、その母材長さ（＝１０００ｍｍ）の全域のうちクラック１７が発生した部分を光ファイバの製造に使用することができなくなった。このように、本比較例では、光ファイバ母材の穿孔加工を行った場合、穿孔加工による光ファイバ母材の破損や穿孔加工を行うドリル１６の長さによる制約等の問題点があることを確認することができた。
【００４３】
（ガラス微粒子の平均粒子径に関する実験）
つぎに、上記実施形態１に係る光ファイバの製造方法で用いるガラス微粒子７の平均粒子径（以下、平均粒子径Ｄａという）に関する実験について説明する。本実験では、上述した実施形態１に係る光ファイバの製造方法において、平均粒子径Ｄａを種々に変更してガラスパイプ２の内部にガラス微粒子７を充填し、得られた中間体８を用いて光ファイバ１のサンプル＃１〜＃６（クラッド径１２５μｍ、被覆外径２５０μｍ）を製造した。
【００４４】
サンプル＃１は、平均粒子径Ｄａが３０μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。サンプル＃２は、平均粒子径Ｄａが５０μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。サンプル＃３は、平均粒子径Ｄａが１５０μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。サンプル＃４は、平均粒子径Ｄａが２００μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。サンプル＃５は、平均粒子径Ｄａが５００μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。サンプル＃６は、平均粒子径Ｄａが７００μｍのガラス微粒子７を用いて製造した光ファイバ１のサンプルである。
【００４５】
続いて、本実験におけるサンプル＃１〜＃６の各々について、偏波クロストーク特性を評価した。本実験におけるガラス微粒子７の平均粒子径Ｄａとサンプル＃１〜＃６の偏波クロストーク特性の評価結果との関係は、表１に示す。なお、表１において、「○」は、偏波クロストーク特性の評価結果が「良好」であることを意味する。「◎」は、偏波クロストーク特性の評価結果が「優良（より良好）」であることを意味する。
【００４６】
【表１】
2019081682.tif 000003
【００４７】
ガラス微粒子７の平均粒子径Ｄａが５０μｍ〜５００μｍの範囲内である場合、光ファイバ１（サンプル＃２〜＃５）の偏波クロストークを測定したところ、波長１５５０ｎｍで−３０ｄＢ／１００ｍ以下であった。この測定結果から、サンプル＃２〜＃５では、光ファイバ１の十分な偏波保持特性が得られたと考えられ、表１に示すように、偏波クロストーク特性は優良であることが確認された。
【００４８】
一方、平均粒子径Ｄａが３０μｍであるガラス微粒子７を用いた光ファイバ１（サンプル＃１）では、偏波クロストークを測定したところ、波長１５５０ｎｍで−２１ｄＢ／１００ｍであった。この測定結果から、サンプル＃１では、表１に示すように良好な偏波クロストーク特性が得られたものの、上記サンプル＃２〜＃５と比較すれば、偏波クロストーク特性は低いことが確認された。このサンプル＃１の光ファイバ断面の形状を確認した結果、光ファイバ１の長手方向に沿って光ファイバ断面の形状が変化しており、これに伴い、光ファイバ１の断面におけるコア部１ａの位置やコア部１ａと応力付与部１ｃとの間隔が変化していた。この原因としては、ガラス微粒子７の平均粒子径Ｄａが過度に小さいことから、ガラスパイプ２の内部において、ガラス微粒子７が充填された部分の嵩密度にムラが生じたために、光ファイバ１の長手方向に沿って上記光ファイバ断面の形状が変化したからと推測される。また、平均粒子径Ｄａが３０μｍ以下のガラス微粒子７をガラスパイプ２の内部に充填した後、得られた中間体８（図５参照）に対して加振を行ったとしても、上記嵩密度のムラは解消されない場合がある。したがって、サンプル＃１では、上記のように光ファイバ断面の形状が変化して、コア部１ａに印加される応力が不均一となり、この結果、偏波クロストーク特性がサンプル＃２〜＃５よりも低かったと考えられる。
【００４９】
また、平均粒子径Ｄａが７００μｍであるガラス微粒子７を用いた光ファイバ１（サンプル＃６）では、偏波クロストークを測定したところ、波長１５５０ｎｍで−２２ｄＢ／１００ｍであった。この測定結果から、サンプル＃６においても、表１に示すように良好な偏波クロストーク特性が得られたものの、上記サンプル＃２〜＃５と比較すれば、偏波クロストーク特性は低いことが確認された。このサンプル＃６の光ファイバ断面を確認した結果、クラッド部１ｂの断面の所々に微細な空孔が存在していた。このようにクラッド部１ｂ内に存在する空孔により、コア部１ａに印加されるべき応力が抜けてしまうと推測されることから、サンプル＃６では、サンプル＃２〜＃５に比べて光ファイバ１の偏波保持特性が低下して偏波クロストーク特性が低かったと考えられる。
【００５０】
（実施形態２）
つぎに、本発明の実施形態２について説明する。上述した実施形態１に係る光ファイバの製造方法では、単一のコアを有するシングルコアタイプの偏波保持光ファイバ（光ファイバ１）を製造していたが、本実施形態２に係る光ファイバの製造方法では、複数のコアを有するマルチコアタイプの偏波保持光ファイバを製造している。
【００５１】
図８は、本発明の実施形態２に係る光ファイバの製造方法を説明する模式図である。本実施形態２に係る光ファイバの製造方法は、配置工程、微粒子充填工程、位置決め工程、及び線引工程を含む。
【００５２】
本実施形態２における配置工程では、図８に示すように、４本のコアロッド３と、４本の応力付与部材４とを、ガラスパイプ２の内部に配置する。具体的には、この配置工程において、ガラスパイプ２の内部には、これらのコアロッド３及び応力付与部材４を配置する前に、位置決め部材１１をガラスパイプ２の底部に配置しておく。位置決め部材１１は、図３に示す位置決め部材５と同じ材料からなり、同様の形状を有するが、コアロッド３及び応力付与部材４の各下端部が嵌合される嵌合穴（図示せず）の形成数が位置決め部材５と異なる。続いて、ガラスパイプ２の内部に、上述したコアロッド３及び応力付与部材４を挿入して配置する。本実施形態２では、４本のコアロッド３の各々を挟んで並ぶように、４本の応力付与部材４が配置される。例えば図８に示すように、４本の応力付与部材４は、１本の応力付与部材４が２本のコアロッド３を各々挟む部材として共用されるように配置される。ガラスパイプ２の内部に挿入された４本のコアロッド３及び４本の応力付与部材４は、これらの各下端部が位置決め部材１１に形成された嵌合穴に嵌合される等して、位置決め部材１１の上に配置される。これにより、ガラスパイプ２の内部における４本のコアロッド３及び４本の応力付与部材４の各下端部の位置が決定される。
【００５３】
続いて、微粒子充填工程を行う。本実施形態２における微粒子充填工程では、図８に示すように、ガラスパイプ２と４本のコアロッド３と４本の応力付与部材４との隙間にガラス微粒子７を投入し、実施形態１と同様の嵩密度となるように充填する。
【００５４】
続いて、位置決め工程を行う。本実施形態２における位置決め工程では、図８に示すように、ガラスパイプ２内に位置決め部材１２を挿入し、この位置決め部材１２により、ガラスパイプ２内の４本のコアロッド３及び４本の応力付与部材４を位置決めする。位置決め部材１２は、ガラスパイプ２の内径と略同じ外径を有する円板状の部材であり、高純度の合成石英ガラスからなる。位置決め部材１２には、図８に示すように、嵌合穴１２ａ、１２ｂと通気孔１２ｃとが形成されている。４つの嵌合穴１２ａは、４本のコアロッド３の上端部が各々嵌合する部分であり、本実施形態２では位置決め部材１２を貫通しているが、貫通していなくてもよい。４つの嵌合穴１２ｂは、４本の応力付与部材４の上端部が各々嵌合する部分であり、本実施形態２では位置決め部材１２を貫通しているが、貫通していなくてもよい。複数の通気孔１２ｃは、外部とガラスパイプ２の内部との通気性を確保するものである。また、通気孔１２ｃをガラス微粒子７が十分に通過する内径にすることによって、位置決め部材１２をガラスパイプ２内に配置した後に、この位置決め部材１２を介して上部からガラス微粒子７をガラスパイプ２内に充填することも可能である。
【００５５】
この位置決め工程では、図８に示すように、ガラスパイプ２内に位置決め部材１２を挿入する。この位置決め部材１２に形成されている各嵌合穴１２ａ、１２ｂに４本のコアロッド３の上端部及び４本の応力付与部材４の上端部を各々嵌合することで、ガラスパイプ２内における４本のコアロッド３及び４本の応力付与部材４の位置が位置決めされる。本実施形態２では、位置決め部材１２は、図８に示すようにガラスパイプ２内の底部に配置された位置決め部材１１と協同して、これらのコアロッド３及び応力付与部材４を位置決めする。
【００５６】
上述した配置工程、微粒子充填工程、及び位置決め工程を順次行うことによって、本実施形態２における中間体が作製される。特に図示しないが、この中間体は、ガラスパイプ２の内部に配置するコアロッド３及び応力付与部材４の各本数や位置決め部材１１、１２に形成される嵌合穴１２ａ、１２ｂの数が異なること以外、実施形態１における中間体８（図５参照）と同様である。
【００５７】
続いて、線引工程を行う。この線引工程では、本実施形態２における中間体に対して、上述した実施形態１と同様に線引工程を行うことにより、本実施形態２における光ファイバ（後述する図９に示す光ファイバ１Ａ）が製造される。この際、４本のコアロッド３のコア形成部３ａは、この光ファイバの４つのコア部になる。４本の応力付与部材４の高線膨張率ガラスロッド４ａは、この光ファイバの４つの応力付与部になる。また、ガラスパイプ２、４本のコアロッド３のクラッド形成部３ｂ、４本の応力付与部材４の外皮層４ｂ、位置決め部材１１、１２、及びガラス微粒子７は、この光ファイバのクラッド部になる。なお、本実施形態２においても、位置決め部材１２が浮き上がらないように、位置決め部材１２の上に重りを載置してもよい。
【００５８】
図９は、本発明の実施形態２に係る製造方法によって製造される光ファイバの模式的な断面を示す図である。この光ファイバ１Ａは、光の偏波特性を保持したまま光を伝搬させるマルチコアタイプの偏波保持光ファイバの一例であり、図９に示すように、４つのコア部１Ａａと、コア部１Ａａの外周に形成されたクラッド部１Ａｂと、４つのコア部１Ａａに応力を各々付与する４つの応力付与部１Ａｃとを備える。なお、特に図示しないが、クラッド部１Ａｂの外周には被覆が施されている。被覆は、光ファイバに通常用いられるものを使用している。
【００５９】
４つのコア部１Ａａの各々は、実施形態１におけるコア部１ａと同様の石英ガラスからなる。クラッド部１Ａｂは、実施形態１におけるクラッド部１ｂと同様の純石英ガラスからなり、これらのコア部１Ａａよりも屈折率が低い。４つの応力付与部１Ａｃの各々は、実施形態１における応力付与部１ｃと同様の石英ガラスからなり、クラッド部１Ａｂよりも線膨張率が大きい。また、これらの応力付与部１Ａｃの屈折率は、クラッド部１Ａｂよりも低い。
【００６０】
図１０は、本発明の実施形態２に係る製造方法によって製造される光ファイバの屈折率プロファイルを示す図である。図１０（ａ）には、図９に示す光ファイバ１ＡのＣ−Ｃ線断面における屈折率プロファイルが示されている。図１０（ｂ）には、図９に示す光ファイバ１ＡのＤ−Ｄ線断面における屈折率プロファイルが示されている。図１０に示すように、クラッド部１Ａｂに対する比屈折率差Δｎが、コア部１Ａａでは正値の比屈折率差Δ１であり、応力付与部１Ａｃでは負値の比屈折率差Δ２である。本実施形態２において、比屈折率差Δ１は０．３８％であり、比屈折率差Δ２は−０．７３％である。但し、比屈折率差Δ１、Δ２の値は、これらの値に限定されない。
【００６１】
また、図９に示す光ファイバ１Ａの断面（横断面）において、４つのコア部１Ａａは、それぞれ正方形の頂点に位置するように配置されている。４つの応力付与部１Ａｃは、４つのコア部１Ａａをその側方（すなわちコア部１Ａａの径方向）からそれぞれ挟むように、クラッド部１Ａｂ内に配置されている。例えば、４つの応力付与部１Ａｃのうちの２つは、４つのコア部１Ａａのうちの１つを介して互いに対向する方向（例えば図９に示すＣ−Ｃ線の方向）において、この１つのコア部１Ａａを両側から挟み、コア部１Ａａを介さずに対向する方向においてコア部１Ａａを挟んでいない。この際、４つの応力付与部１Ａｃは、１つの応力付与部１Ａｃが２つのコア部１Ａａを各々挟む部分として共用されるように配置されている。具体的には、図９に示すように、４つの応力付与部１Ａｃのうちの１つの応力付与部１Ａｃ−１は、４つのコア部１Ａａのうちの１つのコア部１Ａａ−１と別のコア部１Ａａ−２とを挟む部分として共用されている。本実施形態２において、これらのコア部１Ａａ及び応力付与部１Ａｃは、光ファイバ１Ａの中心軸に対して４回回転対称となるような対称性が高い位置に配置されている。
【００６２】
この光ファイバ１Ａにおいて、４つの応力付与部１Ａｃは、４つのコア部１Ａａに非軸対称な応力をそれぞれ付与する。具体的には、これら４つの応力付与部１Ａｃに発生する応力によって、４つのコア部１Ａａの各々には、応力付与部１Ａｃ同士がコア部１Ａａを介して対向する方向に引っ張り応力が付与され、この引っ張り応力が付与される方向に対して垂直な方向に圧縮応力が付与される。これにより、４つのコア部１Ａａの各々に複屈折が誘起されることから、光ファイバ１Ａは、２つの偏波モード間で異なる屈折率構造を有することになる。この結果、光ファイバ１Ａ内を伝搬する光の偏波モード間での結合が抑制される。
【００６３】
本実施形態２の製造方法によれば、ガラスパイプ２の内部に配置するコアロッド３及び応力付与部材４の数を双方とも複数（２本以上）とし、その他の構成を実施形態１と同様にしている。このため、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受するとともに、マルチコアタイプの光ファイバ（特に偏波保持光ファイバ）を低コストで製造することができ、且つ、この光ファイバの長尺化及び生産性の向上を両立することができる。
【００６４】
なお、実施形態１、２では、コア部をゲルマニアが添加された石英ガラスで構成し、クラッド部を純石英ガラスで構成しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、コア部を純石英ガラスで構成し、クラッド部を、屈折率を低下させるドーパント（例えばフッ素）が添加された石英ガラスで構成してもよい。また、コア部にイットリウムやエルビウム等の希土類元素を添加した光ファイバにも適用可能である。
【００６５】
また、実施形態１、２では、コアロッドを複数の応力付与部材によって挟み、光ファイバの断面において、コア部を複数の応力付与部によって挟んでいたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、コア部に非軸対称な応力を付与する応力付与部は、光ファイバの断面においてコア部の両側方のうち少なくとも一方（片側）に位置するようクラッド部内に配置されてもよい。
【００６６】
また、実施形態１、２は、微粒子充填工程を行った後に位置決め工程を行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、位置決め工程を行った後に、位置決め部材の通気孔等の貫通孔を通じてガラスパイプ内部にガラス微粒子を投入し、充填する微粒子充填工程を行ってもよい。
【００６７】
また、実施形態１、２では、ガラスパイプ内に配置するコアロッド及び応力付与部材の位置決めを、上下両側の位置決め部材が協同して行っていたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、これらコアロッド及び応力付与部材の位置決めは、上下両側の位置決め部材のうち一方の位置決め部材によって行われてもよい。
【００６８】
また、実施形態２では、ガラスパイプ内に４本のコアロッド及び４本の応力付与部材を配置して、４つのコア部及び４つの応力付与部をクラッド部内に備える偏波保持光ファイバを製造していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、実施形態２においてガラスパイプ内に配置するコアロッド及び応力付与部材の本数は、４本に限らず、各々複数であってもよい。実施形態２において製造されるマルチコアタイプの偏波保持光ファイバのコア部及び応力付与部の配置数は、４つに限らず、各々複数であってもよい。
【００６９】
また、実施形態２では、複数のコア部を複数の応力付与部によって挟むように構成していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、複数のコア部のうち、応力付与部を介さずに対向する各コア部同士の間に、クラッド部よりも屈折率が低い低屈折率部をさらに配置し、これにより、複数のコア部間におけるクロストークを低減してもよい。
【００７０】
また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００７１】
１、１Ａ  光ファイバ
１ａ、１Ａａ、１Ａａ−１、１Ａａ−２  コア部
１ｂ、１Ａｂ  クラッド部
１ｃ、１Ａｃ、１Ａｃ−１  応力付与部
２  ガラスパイプ
３  コアロッド
３ａ  コア形成部
３ｂ  クラッド形成部
４  応力付与部材
４ａ  高線膨張率ガラスロッド
４ｂ  外皮層
５、６、１１、１２  位置決め部材
６ａ、６ｂ、１２ａ、１２ｂ  嵌合穴
６ｃ、１２ｃ  通気孔
７  ガラス微粒子
８  中間体
１５  ＳＭ光ファイバ母材
１５ａ  コア形成部
１５ｂ  クラッド形成部
１５ｃ  挿入孔
１６  ドリル
１７  クラック
１００  蓋
１０１  ガス導入管
１０２、１０４  ガス排気管
１０３  真空ポンプ
１０５  圧力計
１０６  光ファイバ線引炉
１０６ａ  ヒータ
１０７  被覆形成装置
１０８  キャプスタンローラ
１０９  ガイドロール
１１０  巻取機構
１２０  制御部
Ｆ１、Ｆ２  光ファイバ
【図１】
2019081682.tif 000004
【図２】
2019081682.tif 000005
【図３】
2019081682.tif 000006
【図４】
2019081682.tif 000007
【図５】
2019081682.tif 000008
【図６】
2019081682.tif 000009
【図７】
2019081682.tif 000010
【図８】
2019081682.tif 000011
【図９】
2019081682.tif 000012
【図１０】
2019081682.tif 000013