(57)【要約】【課題】長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得るシングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】コア１０となるコア部１０Ｒを有するコアロッド２、及び、コアロッドの外周面に接して配置され、クラッド２０の一部となる複数のクラッドロッド３、を含む複数のガラスロッドを束ねるバンドル工程Ｐ１と、束ねられた複数のガラスロッドの外周面上にクラッドの他の一部となるスート５を堆積する外付工程Ｐ２と、スートが堆積した複数のガラスロッドを加熱してスートとそれぞれのガラスロッドとを一体のガラス体とする焼結工程Ｐ３と、を備え、バンドル工程において、複数のクラッドロッドは、コアロッドを囲う多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。【選択図】    図４
2019031423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとなるコア部を有するコアロッド、及び、クラッドの一部となる複数のクラッドロッド、を含む複数のガラスロッドを束ねるバンドル工程と、
束ねられた前記複数のガラスロッドの外周面上に前記クラッドの他の一部となるスートを堆積する外付工程と、
前記スートが堆積した前記複数のガラスロッドを加熱して前記スートとそれぞれの前記ガラスロッドとを一体のガラス体とする焼結工程と、
を備え、
前記バンドル工程において、それぞれの前記クラッドロッドは、前記コアロッドの外周面に接すると共に前記コアロッドを囲う多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される
ことを特徴とするシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
それぞれの前記クラッドロッドは互いに同じ直径とされ、
前記バンドル工程において、それぞれの前記クラッドロッドは、前記コアロッドの中心を中心とする正多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項３】
前記コアロッドは、前記コア部の外周面に前記クラッドの一部となるクラッドガラス層を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項４】
前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面が接する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項５】
前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面が離間する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項６】
前記バンドル工程において、前記コア部よりも屈折率が低く前記クラッドロッドよりも直径が小さい充填用ガラスロッドが、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面に接する接線によって前記複数のクラッドロッドを囲うように形成される多角形の内側に配置される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項７】
前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、少なくとも１本の前記クラッドロッドの外周面に接するように配置される
ことを特徴とする請求項６に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項８】
前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、前記コアロッドの外周面に接するように配置される
ことを特徴とする請求項６または７に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項９】
前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの間に複数の前記充填用ガラスロッドが配置され、互いに隣り合う前記充填用ガラスロッドの外周面が接する
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項１０】
前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、互いに隣り合う前記クラッドロッドのそれぞれの外周面に接するように配置される
ことを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項１１】
前記コア部に活性元素が添加される
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項１２】
前記焼結工程後に前記スートからなる前記クラッドの他の一部の屈折率が前記クラッドロッドの屈折率よりも低くされる
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法により製造されるシングルコア光ファイバ用母材を線引きする線引工程を備える
ことを特徴とするシングルコア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、シングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工機として使用されるファイバレーザ装置では、コアに希土類元素が添加されたシングルコア光ファイバが用いられる。また、このようなシングルコア光ファイバでは、コアにより多くの励起光を入射させるため、一般的にダブルクラッド構造が適用される。ダブルクラッド構造のシングルコア光ファイバは、一般的に、希土類元素が添加されたコアとコアを囲う内側クラッドと内側クラッドを囲う外側クラッドとを有し、外側クラッドは内側クラッドより屈折率が低い。内側クラッドに入射される励起光は、内側クラッドと外側クラッドとの界面においてコア側に反射されてコアに入射し、コアに添加される希土類元素を励起する。しかし、このようなダブルクラッド構造のシングルコア光ファイバにおいて、内側クラッドの長手方向に垂直な断面形状が円形である場合、励起光が内側クラッドと外側クラッドとの界面において一定の角度で反射し続け、励起光がコアに入射せずに内側クラッドを伝搬する場合がある。このように、コアを通過せずにクラッドを伝搬する光をスキュー光という。スキュー光が生じると、コアに入射する励起光が少なくなるため、コアに添加される希土類元素が励起され難くなる。
【０００３】
スキュー光の発生を抑制するための技術として、例えば下記特許文献１には、内側クラッドの長手方向に垂直な断面形状を多角形とするシングルコア光ファイバが開示されている。このように内側クラッドの断面形状が非円形とされることによって、内側クラッドを伝搬する励起光は内側クラッドの外周面において反射角を変えながら反射を繰り返し、コアに入射し易くなると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９−０２８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなクラッドの断面形状が非円形であるシングルコア光ファイバを製造する場合、当該シングルコア光ファイバを製造するためのシングルコア光ファイバ用母材は、長手方向に垂直な断面形状が非円形とされる必要がある。しかし、長手方向に垂直な断面形状が円形のガラスロッドを当該断面形状が非円形となるように切削してシングルコア光ファイバ用母材として用いる場合、機械でガラスロッドを切削可能な長さは制限される傾向にある。ところで、製造コスト低減等の要請により、１つのシングルコア光ファイバ用母材から長尺のシングルコア光ファイバを製造することが求められている。しかし、上記のように機械でガラスロッドを切削可能な長さは制限される傾向にあるため、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さの大きなシングルコア光ファイバ用母材を作製することは難しい。このため、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長尺のシングルコア光ファイバを作製することも難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得るシングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法は、コアとなるコア部を有するコアロッド、及び、クラッドの一部となる複数のクラッドロッド、を含む複数のガラスロッドを束ねるバンドル工程と、束ねられた前記複数のガラスロッドの外周面上に前記クラッドの他の一部となるスートを堆積する外付工程と、前記スートが堆積した前記複数のガラスロッドを加熱して前記スートとそれぞれの前記ガラスロッドとを一体のガラス体とする焼結工程と、を備え、前記バンドル工程において、それぞれの前記クラッドロッドは、前記コアロッドの外周面に接すると共に前記コアロッドを囲う多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置されることを特徴とする。
【０００８】
束ねられた複数のガラスロッドの外周面上にスートを堆積することによって、スートは複数のガラスロッドの束の外周面に沿って堆積し易い。このため、上記のようにコアロッドの周りに複数のクラッドロッドが配置された状態でスートを堆積させることにより、コアロッドの長手方向に垂直な断面において、スートが堆積した部分の外周形状はコアロッドを囲う多角形の角を丸めた形状と成り得る。すなわち、コアロッドの長手方向に垂直な断面において、スートはコアロッドを囲う非円形の領域に堆積され得る。また、このように堆積したスートを焼結させて複数のガラスロッドと一体化させることによって、長手方向に垂直な断面形状が非円形のシングルコア光ファイバ用母材を製造することができる。さらに、このシングルコア光ファイバ用母材の長さはガラスロッドの長さを調整することで調整され得るため、シングルコア光ファイバ用母材の長さを大きくし得る。よって、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得る。
【０００９】
また、それぞれの前記クラッドロッドは互いに同じ直径とされ、前記バンドル工程において、それぞれの前記クラッドロッドは、前記コアロッドの中心を中心とする正多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置されることが好ましい。
【００１０】
このように複数のクラッドロッドが配置された状態でスートを堆積させることにより、コアロッドの長手方向に垂直な断面において、スートはコアロッドを中心とする領域に堆積され得る。また、このように堆積したスートを焼結させて複数のガラスロッドと一体化させることによって、コアロッドのコア部からなる部位と中心軸とが一致するシングルコア光ファイバ用母材を製造し得る。このようなシングルコア光ファイバ用母材を用いることによって、クラッドの中心にコアが配置されたシングルコア光ファイバを製造し得る。
【００１１】
また、前記コアロッドは、前記コア部の外周面に前記クラッドの一部となるクラッドガラス層を有することが好ましい。
【００１２】
このようにコアロッドがクラッドガラス層を有することによって、バンドル工程においてコアロッドのコア部が傷つくことが抑制され得る。
【００１３】
また、前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面が接することが好ましい。
【００１４】
同じ数のクラッドロッドが用いられる場合において、上記のように複数のクラッドロッドが互いに接するように配置されると、複数のクラッドロッドが互いに離間するように配置される場合に比べてそれぞれのクラッドロッドの直径を大きくすることができる。そのため、厚いクラッドを有するシングルコア光ファイバが製造され得る。すなわち、コアの中心からクラッドの外周面までの距離が大きなシングルコア光ファイバが製造され得る。このようなシングルコア光ファイバでは、曲げ損失やマイクロベントによる損失が抑制され得る。
【００１５】
また、前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面が離間することが好ましい。
【００１６】
同じ数のクラッドロッドが用いられる場合において、上記のように複数のクラッドロッドが互いに離間するように配置されると、複数のクラッドロッドが互いに接するように配置される場合よりも直径が大きなコアロッドを用いることができる。そのため、同一のファイバ径で比較した場合にコアの直径が大きなシングルコア光ファイバが製造され得る。
【００１７】
また、前記バンドル工程において、前記コア部よりも屈折率が低く前記クラッドロッドよりも直径が小さい充填用ガラスロッドが、互いに隣り合う前記クラッドロッドの外周面に接する接線によって前記複数のクラッドロッドを囲うように形成される多角形の内側に配置されることが好ましい。
【００１８】
このように充填用ガラスロッドが配置されることによって、シングルコア光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面形状が多角形に近付けられ得る。
【００１９】
また、前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、少なくとも１本の前記クラッドロッドの外周面に接するように配置されることが好ましい。
【００２０】
このように充填用ガラスロッド及びクラッドロッドが配置されることによって、焼結工程において充填用ガラスロッド及びクラッドロッドの変形が抑制され得る。
【００２１】
また、前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、前記コアロッドの外周面に接するように配置されることが好ましい。
【００２２】
このように充填用ガラスロッド及びコアロッドが配置されることによって、焼結工程において充填用ガラスロッド及びコアロッドの変形が抑制され得る。
【００２３】
また、前記バンドル工程において、互いに隣り合う前記クラッドロッドの間に複数の前記充填用ガラスロッドが配置され、互いに隣り合う前記充填用ガラスロッドの外周面が接することが好ましい。
【００２４】
このように充填用ガラスロッドが配置されることによって、焼結工程において充填用ガラスロッドの変形が抑制され得る。
【００２５】
また、前記バンドル工程において、前記充填用ガラスロッドは、互いに隣り合う前記クラッドロッドのそれぞれの外周面に接するように配置されることが好ましい。
【００２６】
このように充填用ガラスロッド及びクラッドロッドが配置されることによって、互いに隣り合うクラッドロッドの一方にのみ充填用ガラスロッドが接する場合に比べて、焼結工程において充填用ガラスロッド及びクラッドロッドの変形がより抑制され得る。
【００２７】
また、前記コア部に活性元素が添加されることが好ましい。
【００２８】
コア部に活性元素が添加されることによって、シングルコア光ファイバ用母材を用いて製造されるシングルコア光ファイバを増幅用光ファイバとして用いることができる。
【００２９】
また、前記焼結工程後に前記スートからなる前記クラッドの他の一部の屈折率が前記クラッドロッドの屈折率よりも低くされてもよい。
【００３０】
スートからなるクラッドの一部の屈折率がクラッドロッドの屈折率より低くされることによって、シングルコア光ファイバ用母材におけるクラッドロッドからなる部位を内側クラッドの一部となる部位とすると共にスートからなる部位を内側クラッドより屈折率が低い外側クラッドとなる部位とし得る。このようなシングルコア光ファイバ用母材を用いることによって、ダブルクラッド構造のシングルコア光ファイバを製造し得る。
【００３１】
また、上記課題を解決するための本発明のシングルコア光ファイバの製造方法は、上記本発明のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法により製造されるシングルコア光ファイバ用母材を線引きする線引工程を備えることを特徴とする。
【００３２】
上記のように、上記本発明のシングルコア光ファイバ用母材の製造方法によれば、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得る。よって、当該シングルコア光ファイバ用母材を用いることによって、クラッドの断面形状が非円形で長尺のシングルコア光ファイバを製造し得る。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明によれば、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得るシングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア光ファイバの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態に係るシングルコア光ファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図２】図１のシングルコア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】複数のガラスロッドの束を示す斜視図である。
【図４】複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図５】複数のガラスロッドの束の端面にダミーガラスロッドが固定された様子を示す斜視図である。
【図６】外付工程の様子を示す図である。
【図７】外付工程後の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係るシングルコア光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図９】線引工程の様子を示す図である。
【図１０】本発明の変形例に係るバンドル工程後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図１１】本発明の他の変形例に係るバンドル工程後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図１２】本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図１３】本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図１４】本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明に係るシングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア光ファイバの製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本発明の実施形態に係るシングルコア光ファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。図１に示すように、本実施形態のシングルコア光ファイバ１は、コア１０と、コア１０の外周面を隙間なく囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する保護層３０とを主な構成として備える。本実施形態のシングルコア光ファイバ１では、コア１０は、クラッド２０の中心に配置されている。また、クラッド２０は、コア１０の外周面を隙間なく囲む内側クラッド２１と内側クラッド２１の外周面を被覆する外側クラッド２２と、備え、シングルコア光ファイバ１は、いわゆるダブルクラッド構造とされている。内側クラッド２１の屈折率はコア１０の屈折率よりも低く、外側クラッド２２の屈折率は内側クラッド２１の屈折率よりも低くされている。
【００３７】
また、シングルコア光ファイバ１の長手方向に垂直な断面において、内側クラッド２１の外形は非円形とされる。具体的には、内側クラッド２１の外形は、シングルコア光ファイバ１の長手方向に垂直な断面において、六角形の各頂点が丸みを帯びて面取りされると共にそれぞれの辺が内側に丸みを帯びて湾曲した形状とされる。このような内側クラッド２１を構成する材料としては、例えば、何らドーパントが添加されていない純粋石英を挙げることができる。なお、内側クラッド２１を構成する材料には、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等の元素が添加されてもよい。
【００３８】
本実施形態の外側クラッド２２は、樹脂から成り、樹脂としては例えば紫外線硬化性樹脂が挙げられる。
【００３９】
また、本実施形態のシングルコア光ファイバ１は、増幅用光ファイバとされる。よって、コア１０を構成する材料としては、例えば、イッテルビウム（Ｙｂ）等の活性元素が添加された石英が挙げられる。このような活性元素としては、希土類元素が挙げられ、希土類元素としては、上記Ｙｂの他にツリウム（Ｔｍ）、セリウム（Ｃｅ）、ネオジウム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、エルビウム（Ｅｒ）等が挙げられる。さらに活性元素として、希土類元素の他に、ビスマス（Ｂｉ）等を挙げることができる。また、コア１０を構成する材料には、屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素が添加されてもよい。
【００４０】
保護層３０を構成する材料としては、例えば、外側クラッド２２を構成する樹脂とは異なる紫外線硬化性樹脂が挙げられる。
【００４１】
次に、シングルコア光ファイバ１の製造方法について説明する。
【００４２】
図２は、図１のシングルコア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、シングルコア光ファイバ１の製造方法は、バンドル工程Ｐ１、外付工程Ｐ２、焼結工程Ｐ３、線引工程Ｐ４を主な工程として備える。
【００４３】
＜バンドル工程Ｐ１＞
本工程は、複数のガラスロッドを束ねる工程である。図３は、複数のガラスロッドの束を示す斜視図である。また、図４は、複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本実施形態において、当該複数のガラスロッドは、コアロッド２、複数のクラッドロッド３、及び複数の充填用ガラスロッド４である。
【００４４】
コアロッド２は、図１のシングルコア光ファイバ１のコア１０となるコア部１０Ｒとコア部１０Ｒの外周面を被覆する内側クラッド２１の一部となるクラッドガラス層２０Ｒとを有する円柱状のガラスロッドである。コアロッド２のコア部１０Ｒは、コア１０となるためコア１０と同じ材料から構成される。また、クラッドガラス層２０Ｒは内側クラッド２１の一部となるため内側クラッド２１と同じ材料から構成される。
【００４５】
複数のクラッドロッド３は、それぞれ内側クラッド２１の一部となる円柱状のガラスロッドである。本実施形態では、６本のクラッドロッド３が用意される。また、それぞれのクラッドロッド３は、互いに同じ直径とされる円柱状のガラスロッドであり、同じ材料で構成される。また、それぞれのクラッドロッド３は、内側クラッド２１の一部となるため、内側クラッド２１と同様の材料から構成される。したがって、それぞれのクラッドロッド３の屈折率は、コア部１０Ｒの屈折率よりも屈折率も低い。
【００４６】
複数の充填用ガラスロッド４は、それぞれ内側クラッド２１の一部となる円柱状のガラスロッドである。本実施形態では、６本の充填用ガラスロッド４が用意される。また、それぞれの充填用ガラスロッド４は、互いに同じ直径とされ、クラッドロッド３よりも小径の円柱状のガラスロッドである。また、それぞれの充填用ガラスロッド４は、同じ材料で構成され、内側クラッド２１の一部となるため内側クラッド２１と同様の材料から構成される。したがって、それぞれの充填用ガラスロッド４の屈折率は、コア部１０Ｒの屈折率よりも低い。また、本実施形態では、クラッドガラス層２０Ｒ、クラッドロッド３、及び、充填用ガラスロッド４は、同じシリカガラスから構成される。
【００４７】
上記複数のガラスロッドを用意し、次にこれらのガラスロッドを束ねる位置に配置する。図３及び図４に示すように、それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共に、コアロッド２の中心を中心としてコアロッド２を囲う正六角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３は外周面が離間しており、互いに隣り合うクラッドロッド３の間に充填用ガラスロッド４が配置される。このように配置されるそれぞれの充填用ガラスロッド４は、互いに隣り合うクラッドロッド３のそれぞれの外周面に接する接線で形成される正六角形の内側に収まるように配置される。当該正六角形は、図４において破線で示される。また、それぞれの充填用ガラスロッド４は、コアロッド２の外周面に接すると共に互いに隣り合うクラッドロッド３のそれぞれの外周面に接するように配置される。
【００４８】
そして、上記のように束ねられる位置に配置された複数のガラスロッドを結束バンド５１により結束する。結束バンド５１は、樹脂製であっても金属製であっても良いが、ガラスロッドの外周面に傷がつくことを抑制する観点では樹脂製であることが好ましく、耐熱性が高い点においては金属製であることが好ましい。こうして、図３に示すように複数のガラスロッドが結束された状態となる。
【００４９】
次に結束された複数のガラスロッドの両端部にダミーガラスロッドを固定する。図５は、このように複数のガラスロッドが固定された様子を示す図である。まず、複数のガラスロッドが結束バンド５１で結束された状態で、それぞれのガラスロッドの一方の端部に１つのダミーガラスロッド５２を固定する。次に、それぞれのガラスロッドの他方の端部に他の１つのダミーガラスロッド５２を固定する。ガラスロッドに不純物が付着することを抑制する観点からは、この固定は溶着によって行われることが好ましい。このようにそれぞれのガラスロッドの両端にダミーガラスロッド５２を固定することで、それぞれのガラスロッドが束ねられた状態を維持することができる。次に、それぞれのガラスロッドを結束していた結束バンド５１を外す。こうして、図５に示すように複数のガラスロッドが束ねられた状態となる。
【００５０】
なお、本工程は結束バンド５１を用いてそれぞれのガラスロッドを束ねた後、ダミーガラスロッド５２をそれぞれのガラスロッドに溶着したが、必ずしもこのような手順とする必要はない。例えば、１つのガラスロッドの両端にダミーガラスロッド５２を適切な位置に固定する。次に他の１つのガラスロッドを既にダミーガラスロッド５２に固定されているガラスロッドと隣り合うように配置して、配置された他の１つのガラスロッドの両端をそれぞれのダミーガラスロッド５２に固定する。これを繰り返して全てのガラスロッドを適切な位置でダミーガラスロッド５２に固定する。このようにそれぞれのガラスロッドをダミーガラスロッド５２に固定しても、図５に示すように複数のガラスロッドが束ねられた状態となる。
【００５１】
＜外付工程Ｐ２＞
図６は外付工程Ｐ２の様子を示す図である。外付工程Ｐ２は、例えば、ＯＶＤ（Outside vapor deposition method）法により行い、バンドル工程Ｐ１で束ねられた複数のガラスロッドの外周面上に内側クラッド２１の一部となるスートを堆積する。
【００５２】
まず、それぞれのダミーガラスロッド５２を不図示の旋盤のチャックに固定して、束ねられた複数のガラスロッドをダミーガラスロッド５２の軸中心に回転させる。そして、図６に示すように複数のガラスロッドを回転させながら、内側クラッド２１となるスートを堆積する。図７は、外付工程Ｐ２後の様子を示す図である。
【００５３】
本工程で堆積するスート５は、流量が制御されたキャリアガスにより、気化されたＳｉＣｌ４を酸水素バーナ５３の火炎中に導入してＳｉＣｌ４からＳｉＯ２（シリカガラス）とする。これと共に、酸水素バーナ５３をガラスロッドの長手方向に複数回往復移動させながら、ＳｉＯ２のスート５をそれぞれのガラスロッドの外周面を被覆するように堆積する。このスート５の堆積により、内側クラッド２１の一部となるガラス多孔体が形成される。なお、本実施形態では、スート５はクラッドガラス層２０Ｒ、クラッドロッド３、充填用ガラスロッド４と同様のシリカガラスから構成される。従って、内側クラッド２１が上記のように何らドーパントが添加されないシリカガラスにより構成される場合には、特にドーパントを加えずにスート５を堆積する。また、内側クラッド２１がドーパントが添加されたシリカガラスとされる場合には、スート５にドーパントを添加する。この場合、気化されたＳｉＣｌ４と共に添加量がコントロールされたドーパントを含有するガスを酸水素バーナの火炎内に導入する。上記のように内側クラッド２１がフッ素が添加されたシリカガラスにより構成され、スート５にもフッ素を添加する場合には、気化されたＳｉＣｌ４と共に気化されたＳｉＦ４を酸水素バーナの火炎内に導入する。
【００５４】
こうして図７に示すように束ねられた複数のガラスロッドの外周面上にスート５が堆積された状態となる。本実施形態では、スート５は、複数のガラスロッドの長手方向に垂直な断面において、コアロッド２の中心を中心とする正六角形の頂点が丸みを帯びて面取りされると共にそれぞれの辺が内側に丸みを帯びて湾曲した領域に堆積される。
【００５５】
＜焼結工程Ｐ３＞
図７に示すようにスート５が堆積した後、焼結工程Ｐ３に先立って、必要に応じて脱水処理を行う。当該脱水処理は、ヒータが設けられ、Ａｒ、Ｈｅ等のガスが充填された炉内で所定時間エージングされることで行われる。
【００５６】
次に焼結工程Ｐ３を行う。焼結工程Ｐ３は、外周面上にスート５が堆積した複数のガラスロッドを加熱してスート５とそれぞれのガラスロッドとを一体のガラス体とする工程である。焼結工程Ｐ３では、上記脱水処理を行う場合よりも炉内の温度を更に高くして堆積されたスート５から成るガラス多孔体が透明なガラス体となるまで焼結を行う。このとき用いる炉は上記脱水処理に用いる炉であっても良く、上記脱水処理に用いる炉と異なる炉であっても良い。こうして、図８に示すシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを得る。なお、コアロッド２、クラッドロッド３、充填用ガラスロッド４及びスート５がシングルコア光ファイバ用母材１Ｐになる際に、コアロッド２のコア部１０Ｒは殆ど変化することなくシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの母材コア部１０Ｐとなる。また、コアロッド２のクラッドガラス層２０Ｒ、複数のクラッドロッド３、複数の充填用ガラスロッド４及びスート５のそれぞれがシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの母材クラッド部２０Ｐの一部となる。
【００５７】
こうして得られたシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長手方向に垂直な断面の外形は非円形とされる。具体的には、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長手方向に垂直な断面の外形は、複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面の外形に起因する形状とされる。本実施形態では、複数のクラッドロッド３のそれぞれが正六角形の各頂点と重なる位置に配置されると共に複数の充填用ガラスロッド４のそれぞれが複数のクラッドロッド３を囲う正六角形の内側に配置される。そのため、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐの外形は、母材コア部１０Ｐの中心を中心とする正六角形の頂点が丸みを帯びて面取りされると共にそれぞれの辺が内側に丸みを帯びて湾曲した形状とされる。
【００５８】
なお、クラッドガラス層２０Ｒ、クラッドロッド３、充填用ガラスロッド４が上記のようにフッ素が添加されたシリカガラスから成る場合には、本工程をフッ素系ガスを含む雰囲気で行っても良い。具体的には、本工程を行う炉内にＳｉＦ４，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６等のフッ素系ガスを導入する。このような工程とすることで、スート５から成るガラス多孔体が粘性流動を起こす際にスート５内に由来するガラス体にフッ素が添加される傾向にある。
【００５９】
＜線引工程Ｐ４＞
図９は、線引工程Ｐ４の様子を示す図である。まず、線引工程Ｐ４を行う準備段階として、上記工程により製造されるシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを紡糸炉１１０に設置する。
【００６０】
次に、紡糸炉１１０の加熱部１１１を発熱させて、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐを加熱する。このときシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの下端は、例えば２０００℃に加熱され溶融状態となる。そして、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐからガラスが溶融して、ガラスが線引きされる。そして、線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、母材コア部１０Ｐがコア１０となり、母材クラッド部２０Ｐがクラッド２０となることで、コア１０とクラッド２０とから構成されるシングルコア光ファイバ素線となる。なお、図８には空隙が非形成のシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを例示しているが、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐに空隙が形成されている場合、本工程において減圧したり溶融ガラスの表面張力を利用したりして当該空隙が潰されることが好ましい。
【００６１】
上記のようにシングルコア光ファイバ素線が作製された後、このシングルコア光ファイバ素線は、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却装置１２０に入る際、シングルコア光ファイバ素線の温度は、例えば１８００℃程度であるが、冷却装置１２０を出る際には、シングルコア光ファイバ素線の温度は、例えば４０℃〜５０℃となる。
【００６２】
冷却装置１２０から出たシングルコア光ファイバ素線は、外側クラッド２２となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３１を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３２を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して外側クラッド２２が形成される。次に外側クラッド２２で被覆されたマルチコアファイバは、保護層３０となる紫外線硬化性樹脂が入ったコーティング装置１３３を通過し、この紫外線硬化性樹脂で被覆される。更に紫外線照射装置１３４を通過し、紫外線が照射されることで、紫外線硬化性樹脂が硬化して保護層３０が形成され、図１に示すシングルコア光ファイバ１となる。
【００６３】
そして、シングルコア光ファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。
【００６４】
このようにして、図１に示すシングルコア光ファイバ１が製造される。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態のシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、コア１０となるコア部１０Ｒを有するコアロッド２、及び、クラッド２０の一部である内側クラッド２１の一部となる複数のクラッドロッド３、を含む複数のガラスロッドを束ねるバンドル工程Ｐ１と、束ねられた複数のガラスロッドの外周面上に内側クラッド２１の他の一部となるスート５を堆積する外付工程Ｐ２と、スート５が堆積した複数のガラスロッドを加熱してスート５とそれぞれのガラスロッドとを一体のガラス体とする焼結工程Ｐ３と、を備える。また、バンドル工程Ｐ１において、複数のクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正六角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。
【００６６】
束ねられた複数のガラスロッドの外周面上にスート５を堆積することによって、スート５は複数のガラスロッドの束の外周面に沿って堆積し易い。このため、上記のようにコアロッド２の周りに複数のクラッドロッド３が配置された状態でスート５を堆積させることにより、コアロッド２の長手方向に垂直な断面において、スート５が堆積した部分の外周形状はコアロッド２を囲う正六角形の角を丸めた形状と成り得る。すなわち、コアロッド２の長手方向に垂直な断面において、スート５はコアロッド２を囲う非円形の領域に堆積され得る。また、このように堆積したスート５を焼結させて複数のガラスロッドと一体化させることによって、長手方向に垂直な断面形状が非円形のシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを製造することができる。さらに、このシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長さはガラスロッドの長さを調整することで調整され得るため、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長さを大きくし得る。よって、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを製造し得る。
【００６７】
また、本実施形態では、それぞれのクラッドロッド３は互いに同じ直径とされ、バンドル工程Ｐ１において、それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の中心を中心とする正六角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。このように複数のクラッドロッド３が配置された状態でスート５を堆積させることにより、コアロッド２の長手方向に垂直な断面において、スート５はコアロッド２を中心とする領域に堆積され得る。また、このように堆積したスート５を焼結させて複数のガラスロッドと一体化させることによって、コアロッド２のコア部１０Ｒからなる母材コア部１０Ｐと中心軸とが一致するシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを製造し得る。このようなシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを用いることによって、クラッド２０の中心にコア１０が配置されたシングルコア光ファイバ１を製造し得る。
【００６８】
また、本実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面が離間するように配置される。同じ数のクラッドロッド３が用いられる場合において、このように複数のクラッドロッド３が互いに離間するように配置されると、複数のクラッドロッド３が互いに接するように配置される場合よりも直径が大きなコアロッド２を用いることができる。そのため、同一のファイバ径で比較した場合にコア１０の直径が大きなシングルコア光ファイバ１が製造され得る。
【００６９】
また、本実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、充填用ガラスロッド４がクラッドロッド３の外周面に接するように配置される。このように充填用ガラスロッド４が少なくとも１本のクラッドロッド３の外周面に接するように配置されることによって、焼結工程Ｐ３において充填用ガラスロッド４及びクラッドロッド３の変形が抑制され得る。
【００７０】
また、本実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、充填用ガラスロッド４はコアロッド２の外周面に接するように配置される。このように充填用ガラスロッド４及びコアロッド２が配置されることによって、焼結工程Ｐ３において充填用ガラスロッド４及びコアロッド２の変形が抑制され得る。
【００７１】
また、本実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、充填用ガラスロッド４は互いに隣り合うクラッドロッド３のそれぞれの外周面に接するように配置される。このように充填用ガラスロッド４及びクラッドロッド３が配置されることによって、互いに隣り合うクラッドロッド３の一方にのみ充填用ガラスロッド４が接する場合に比べて、焼結工程Ｐ３において充填用ガラスロッド４及びクラッドロッド３の変形がより抑制され得る。
【００７２】
また、本実施形態では、コアロッド２は、コア部１０Ｒの外周面にクラッド２０の一部となるクラッドガラス層２０Ｒを有する。このようにコアロッド２がクラッドガラス層２０Ｒを有することによって、バンドル工程Ｐ１においてコアロッド２のコア部１０Ｒが傷つくことが抑制され得る。ただし、クラッドガラス層２０Ｒは必須の構成ではない。
【００７３】
また、本実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、コア部１０Ｒよりも屈折率が低くクラッドロッド３よりも直径が小さい充填用ガラスロッド４が、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面に接する接線によって複数のクラッドロッド３を囲うように形成される正六角形の内側に配置される。このように充填用ガラスロッド４が配置されることによって、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長手方向に垂直な断面形状が正六角形に近付けられ得る。
【００７４】
また、本実施形態のシングルコア光ファイバ１の製造方法は、上記実施形態のシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの製造方法により製造されるシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを線引きする線引工程Ｐ４を備える。上記のように、本実施形態のシングルコア光ファイバ用母材１Ｐの製造方法によれば、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを製造し得る。よって、当該シングルコア光ファイバ用母材１Ｐを用いることによって、上記のように内側クラッド２１の断面形状が非円形で長尺のシングルコア光ファイバ１を製造し得る。
【００７５】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７６】
例えば、上記実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、それぞれのクラッドロッド３がコアロッド２の中心を中心とする正六角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。複数のクラッドロッド３は、コアロッド２を囲う多角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置されればよく、クラッドロッド３の数は３本以上であれば特に限定されない。すなわち、バンドル工程Ｐ１において、それぞれのクラッドロッド３は、クラッドロッド３の数と同じ数の角を有してコアロッド２を囲う多角形の各頂点と重なる位置に配置されればよい。ただし、当該多角形は、コアロッド２の中心を中心とする多角形であることが好ましく、また当該多角形は正多角形であることが好ましい。なお、クラッドロッド３の数が増えると当該多角形は円形に近付くこととなる。そのため、コアロッド２の長手方向に垂直な断面においてスート５が堆積される領域が円形に近付き、内側クラッド２１の断面形状も円形に近付く。内側クラッド２１の形状をスキュー光の発生を抑制するために効果的な形状とする観点から、クラッドロッド３の数は８本以下であることが好ましい。すなわち、上記多角形は、角の数が８以下の多角形であることが好ましい。
【００７７】
図１０は、本発明の変形例に係るバンドル工程Ｐ１後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本変形例では、コアロッド２の周りに３本のクラッドロッド３が配置される。それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正三角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３の間には２本の充填用ガラスロッド４が配置される。それぞれの充填用ガラスロッド４は、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面に接する接線によって複数のクラッドロッド３を囲うように形成される正三角形の内側に配置される。当該正三角形は、図１０において破線で示される。また、互いに隣り合う充填用ガラスロッド４は、外周面が接するように配置される。このように互いに隣り合うクラッドロッド３の間に複数の充填用ガラスロッド４が配置されることによって、互いに隣り合うクラッドロッド３の間の隙間が大きい場合でも当該隙間を充填用ガラスロッド４で埋めることができる。そのため、シングルコア光ファイバ用母材１Ｐの長手方向に垂直な断面形状が多角形に近付けられ得る。また、このようにバンドル工程Ｐ１において互いに隣り合うクラッドロッド３の間に複数の充填用ガラスロッド４が配置され、互いに隣り合う充填用ガラスロッド４の外周面が接することによって、焼結工程Ｐ３において充填用ガラスロッド４の変形が抑制され得る。
【００７８】
図１１は、本発明の他の変形例に係るバンドル工程Ｐ１後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本変形例では、コアロッド２の周りに４本のクラッドロッド３が配置される。それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正方形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３の間には１本の充填用ガラスロッド４が配置される。それぞれの充填用ガラスロッド４は、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面に接する接線によって複数のクラッドロッド３を囲うように形成される正方形の内側に配置される。当該正方形は、図１１において破線で示される。
【００７９】
図１２は、本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程Ｐ１後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本変形例では、コアロッド２の周りに４本のクラッドロッド３が配置される。それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正方形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面が接している。同じ数のクラッドロッド３が用いられる場合において、このように複数のクラッドロッド３が互いに接するように配置されると、複数のクラッドロッド３が互いに離間するように配置される場合に比べてそれぞれのクラッドロッド３の直径を大きくすることができる。そのため、厚いクラッド２０を有するシングルコア光ファイバ１が製造され得る。すなわち、コア１０の中心からクラッド２０の外周面までの距離が大きなシングルコア光ファイバ１が製造され得る。このようなシングルコア光ファイバ１では、曲げ損失やマイクロベントによる損失が抑制され得る。
【００８０】
図１３は、本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程Ｐ１後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本変形例では、コアロッド２の周りに５本のクラッドロッド３が配置される。それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正五角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３の間には１本の充填用ガラスロッド４が配置される。それぞれの充填用ガラスロッド４は、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面に接する接線によって複数のクラッドロッド３を囲うように形成される正五角形の内側に配置される。当該正五角形は、図１３において破線で示される。
【００８１】
図１４は、本発明のさらに他の変形例に係るバンドル工程Ｐ１後における複数のガラスロッドの束の長手方向に垂直な断面を示す図である。本変形例では、コアロッド２の周りに６本のクラッドロッド３が配置される。それぞれのクラッドロッド３は、コアロッド２の外周面に接すると共にコアロッド２を囲う正六角形のそれぞれの頂点と重なる位置に配置される。また、互いに隣り合うクラッドロッド３の外周面が接している。
【００８２】
また、上記実施形態では、バンドル工程Ｐ１において、充填用ガラスロッド４が互いに隣り合うクラッドロッド３のそれぞれの外周面に接する例を挙げて説明した。しかし、充填用ガラスロッド４は、クラッドロッド３の外周面から離間していてもよい。ただし、バンドル工程Ｐ１において、充填用ガラスロッド４は、少なくとも１本のクラッドロッド３の外周面に接するように配置されることが好ましい。
【００８３】
また、上記実施形態では、それぞれのクラッドロッド３は互いに同じ直径とされる例を挙げて説明したが、それぞれのクラッドロッド３の直径は互いに異なっていてもよい。また、上記実施形態では、それぞれの充填用ガラスロッド４は互いに同じ直径とされる例を挙げて説明したが、それぞれの充填用ガラスロッド４の直径は互いに異なっていてもよい。
【００８４】
また、上記実施形態では、外側クラッド２２が樹脂からなる例を挙げて説明したが、外側クラッド２２はシリカガラスで構成されてもよい。この場合、例えば、スート５からなるクラッド２０の一部の屈折率をクラッドロッド３の屈折率よりも低くすることによって、スート５によって外側クラッド２２を形成することができる。スート５からなるクラッド２０の一部の屈折率がクラッドロッド３の屈折率より低くされることによって、クラッドロッド３からなる部位が内側クラッド２１の一部となる部位とされ、スート５からなる部位が内側クラッド２１より屈折率が低い外側クラッド２２となる部位とされるシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを製造し得る。このようにスート５によって外側クラッド２２を形成する場合、外付工程Ｐ２は複数回行われることが好ましい。すなわち、最初の１回または最初から数回の外付工程Ｐ２では内側クラッド２１となるスート５を堆積させ、残りの外付工程Ｐ２では外側クラッド２２となるスート５を堆積させることが好ましい。このようして製造されるシングルコア光ファイバ用母材１Ｐを用いることによって、増幅用光ファイバに好適なダブルクラッド構造のシングルコア光ファイバ１を製造し得る。
【００８５】
また、上記実施形態では、シングルコア光ファイバ１が増幅用光ファイバである例を挙げて説明したが、シングルコア光ファイバ１は、コア１０に活性元素が添加されていない光ファイバとされてもよい。例えば、コア１０に活性元素が添加されていない場合、シングルコア光ファイバ１は、上記実施形態のシングルコア光ファイバ１のような増幅用光ファイバに接続されるデリバリファイバとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明によれば、長手方向に垂直な断面形状が非円形で長さが大きなシングルコア光ファイバ用母材を製造し得るシングルコア光ファイバ用母材の製造方法、及び、シングルコア光ファイバの製造方法が提供され、ファイバレーザ装置等の分野で利用することが期待される。
【符号の説明】
【００８７】
１・・・シングルコア光ファイバ
１Ｐ・・・シングルコア光ファイバ用母材
２・・・コアロッド
３・・・クラッドロッド
４・・・充填用ガラスロッド
５・・・スート
１０・・・コア
１０Ｒ・・・コア部
２０・・・クラッド
２０Ｒ・・・クラッドガラス層
２１・・・内側クラッド
２２・・・外側クラッド
Ｐ１・・・バンドル工程
Ｐ２・・・外付工程
Ｐ３・・・焼結工程
Ｐ４・・・線引工程
【図１】
2019031423.tif 000003
【図２】
2019031423.tif 000004
【図３】
2019031423.tif 000005
【図４】
2019031423.tif 000006
【図５】
2019031423.tif 000007
【図６】
2019031423.tif 000008
【図７】
2019031423.tif 000009
【図８】
2019031423.tif 000010
【図９】
2019031423.tif 000011
【図１０】
2019031423.tif 000012
【図１１】
2019031423.tif 000013
【図１２】
2019031423.tif 000014
【図１３】
2019031423.tif 000015
【図１４】
2019031423.tif 000016