(57)【要約】【課題】  複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法を提供する。【解決手段】  代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材を加熱する加熱部と、代表光ファイバ用母材を加熱部に供給する第１供給部と、その他の光ファイバ用母材を加熱部に供給する第２供給部と、代表光ファイバ用母材から引き取られる代表光ファイバ及びその他の光ファイバ用母材から引き取られるその他の光ファイバを引き取る引き取り部と、代表光ファイバ及びその他の光ファイバの外径を測定する外径測定部と、外径測定部による測定結果に基づいて第１供給部及び引き取り部の少なくとも一方を制御すると共に第１供給部とは独立して第２供給部を制御する制御部と、を備える。【選択図】    図４
2019031418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材を加熱する加熱部と、
前記代表光ファイバ用母材を前記加熱部に供給する第１供給部と、
前記その他の光ファイバ用母材を前記加熱部に供給する第２供給部と、
前記代表光ファイバ用母材から引き取られる代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバ用母材から引き取られるその他の光ファイバを引き取る引き取り部と、
前記代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバの外径をそれぞれ測定する外径測定部と、
前記外径測定部による測定結果に基づいて、前記第１供給部による前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度、及び、前記引き取り部による前記代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方を制御すると共に、前記第２供給部による前記その他の光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度を前記第１供給部とは独立して制御する制御部と、
を備える
ことを特徴とする光ファイババンドルの製造装置。
【請求項２】
前記第１供給部は、前記代表光ファイバ用母材と共に前記第２供給部を移動させる
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイババンドルの製造装置。
【請求項３】
前記代表光ファイバは、活性元素が添加されたコア及び前記コアを囲うクラッドを有する増幅用光ファイバであり、
前記その他の光ファイバは、励起光ファイバである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイババンドルの製造装置。
【請求項４】
代表光ファイバ用母材及びその他の光ファイバ用母材を加熱部に供給して加熱する加熱工程と、
前記代表光ファイバ用母材から線引きされる代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバ用母材から線引きされるその他の光ファイバの外径をそれぞれ測定する外径測定工程と、
前記外径測定工程での測定結果に基づいて、前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度、及び、前記代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方を制御すると共に、前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度とは独立して前記その他の光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度を制御する制御工程と、
を備える
ことを特徴とする光ファイババンドルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファイバレーザ装置は、集光性に優れ、パワー密度が高く、小さなビームスポットとなる光が得られることから、レーザ加工分野、医療分野等の様々な分野において用いられている。このようなファイバレーザ装置では、活性元素がコアに添加された増幅用光ファイバが用いられる。
【０００３】
例えば下記特許文献１には、コアに活性元素が添加された増幅用光ファイバと励起光が伝搬する励起光ファイバとが互いに長手方向に沿うように整列され、これらが同一の樹脂で被覆された光ファイババンドルが記載されている。この光ファイババンドルによれば、励起光ファイバを伝搬する励起光が徐々に増幅用光ファイバへ移行する。また、下記特許文献１には、このような光ファイババンドルの製造方法として、二つの光ファイバ用母材から増幅用光ファイバと励起光ファイバとを同時に線引きし、これらを低屈折率樹脂で被覆して巻き取る方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８７４３４５４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ファイバを線引きする場合、光ファイバの外径が一定となるように、光ファイバを引き取る速度や光ファイバ用母材を加熱部に供給する速度が調整される。上記特許文献１に記載されている光ファイババンドルの製造方法のように複数の光ファイバ用母材から同時に複数の光ファイバを線引きして巻き取る場合、複数の光ファイバ用母材はそれぞれ同じ速度で加熱部へと供給され、複数の光ファイバ用母材のそれぞれから同じ速度で光ファイバが引き取られる。しかし、光ファイバ用母材の外径は長手方向に沿って一定ではない場合がある。このため、線引きされる複数の光ファイバのうちいずれかの光ファイバの外径が一定となるように、光ファイバ用母材の加熱部への供給速度や光ファイバの引き取り速度を調整すると、その他の光ファイバの太さが許容範囲を超えて変化する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドル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、本発明の光ファイババンドルの製造装置は、代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材を加熱する加熱部と、前記代表光ファイバ用母材を前記加熱部に供給する第１供給部と、前記その他の光ファイバ用母材を前記加熱部に供給する第２供給部と、前記代表光ファイバ用母材から引き取られる代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバ用母材から引き取られるその他の光ファイバを引き取る引き取り部と、前記代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバの外径をそれぞれ測定する外径測定部と、前記外径測定部による測定結果に基づいて、前記第１供給部による前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度、及び、前記引き取り部による前記代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方を制御すると共に、前記第２供給部による前記その他の光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度を前記第１供給部とは独立して制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
上記本発明の光ファイババンドルの製造装置によれば、第１供給部による代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度及び引き取り部による代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方が制御されることによって、代表光ファイバの外径の変化が抑制され得る。また、代表光ファイバ及びその他の光ファイバは同じ速度で引き取られるが、第１供給部とは独立して第２供給部によるその他の光ファイバ用母材の加熱部への供給速度が制御されるため、代表光ファイバの外径変化の制御とは独立してその他の光ファイバの外径変化も抑制され得る。よって、代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材の少なくとも一方の外径が長手方向に沿って一定でない場合であっても、それぞれの光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径変化が抑制され得る。このように、上記本発明の光ファイババンドルの製造装置は、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る。なお、代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材は、一つの加熱部に供給されてもよく、加熱部が複数備えられることによって代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材がそれぞれ別の加熱部に供給されてもよい。
【０００９】
また、前記第１供給部は、前記代表光ファイバ用母材と共に前記第２供給部を移動させることが好ましい。
【００１０】
第１供給部が代表光ファイバ用母材と共に第２供給部を移動させることによって、第１供給部は代表光ファイバ用母材及びその他の光ファイバ用母材を移動させることができる。よって、第１供給部は、代表光ファイバ用母材及びその他の光ファイバ用母材を加熱部に供給することができる。この場合、代表光ファイバ用母材とその他の光ファイバ用母材とは同じ速度で加熱部に供給される。代表光ファイバ用母材の外径とその他の光ファイバ用母材の外径との差が許容される範囲内である通常時には、このように第１供給部を動作させることによって、代表光ファイバ及びその他の光ファイバの外径の変化を抑制し得る。また、第２供給部がその他の光ファイバ用母材を代表光ファイバ用母材に対して相対的に移動させることによって、代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度に対して相対的にその他の光ファイバ用母材の加熱部への供給速度を変化させることができる。代表光ファイバ用母材の外径とその他の光ファイバ用母材の外径とに差がある場合には、このように第２供給部を動作させることによって、代表光ファイバの外径とその他の光ファイバの外径との相対的な変化を抑制し得る。
【００１１】
また、前記代表光ファイバは、活性元素が添加されたコア及び前記コアを囲うクラッドを有する増幅用光ファイバであり、前記その他の光ファイバは、励起光ファイバであることが好ましい。
【００１２】
代表光ファイバを増幅用光ファイバとし、その他の光ファイバを励起光ファイバとすることによって、増幅用光ファイバと励起光ファイバとが束ねられた光ファイババンドルを製造することができる。また、上記本発明の光ファイババンドルの製造装置では、代表光ファイバとその他の光ファイバとを比較すると、代表光ファイバの方がより緻密に外径の変化を制御して製造され得る。よって、増幅用光ファイバは励起光ファイバよりも緻密に外径の変化が抑制され得る。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本発明の光ファイババンドルの製造方法は、代表光ファイバ用母材及びその他の光ファイバ用母材を加熱部に供給して加熱する加熱工程と、前記代表光ファイバ用母材から線引きされる代表光ファイバ及び前記その他の光ファイバ用母材から線引きされるその他の光ファイバの外径をそれぞれ測定する外径測定工程と、前記外径測定工程での測定結果に基づいて、前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度、及び、前記代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方を制御すると共に、前記代表光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度とは独立して前記その他の光ファイバ用母材の前記加熱部への供給速度を制御する制御工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明の光ファイババンドルの製造方法によれば、代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度及び代表光ファイバの引き取り速度の少なくとも一方を制御することによって、代表光ファイバの外径の変化が抑制され得る。また、代表光ファイバ及びその他の光ファイバは同じ速度で引き取られるが、代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度とは独立してその他の光ファイバ用母材の加熱部への供給速度が制御される。このため、代表光ファイバの外径変化の制御とは独立してその他の光ファイバの外径変化が抑制され得る。よって、代表光ファイバ用母材およびその他の光ファイバ用母材の少なくとも一方の外径が一定でない場合であっても、それぞれの光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径変化が抑制され得る。このように、上記本発明の光ファイババンドルの製造方法は、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ファイバレーザ装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示す光ファイババンドルの長手方向に垂直な断面を示す図である。
【図３】図１に示す光ファイババンドルの長手方向に平行な断面において、当該光ファイババンドルと他の光ファイバとの接続部の様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る光ファイババンドルの製造装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る光ファイババンドルの製造方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の変形例に係る光ファイババンドルの製造装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の他の変形例に係る光ファイババンドルの製造装置の構成を示す図である。
【図８】実施例に係る光ファイバの紡糸長とファイバ径偏差との関係を示す図である。
【図９】比較例に係る光ファイバの紡糸長とファイバ径偏差との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドル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。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができる。
【００１８】
まず、本発明の光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法によって製造される光ファイババンドルを備えるファイバレーザ装置について説明する。図１は、当該ファイバレーザ装置の構成を示す図である。図１に示すように、ファイバレーザ装置１は、共振器型のファイバレーザ装置とされ、レーザダイオード２１を備える励起光源２０と、レーザダイオード２１に接続される励起光ファイバ２５と、信号光ファイバ３０と、信号光ファイバ３０に設けられる第１ＦＢＧ３５と、信号光ファイバ４０と、信号光ファイバ４０に設けられる第２ＦＢＧ４５と、増幅用光ファイババンドル１０とを主な構成として備える。増幅用光ファイババンドル１０は、光ファイババンドルの一形態であり、後に詳述するように、本発明の光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法によって製造される。
【００１９】
本実施形態では、２つの励起光源２０が備えられる。それぞれの励起光源２０は、レーザダイオード２１から構成される。本実施形態では、レーザダイオード２１は、例えば、ＧａＡｓ系半導体を材料としたファブリペロー型半導体レーザであり中心波長が例えば９１５ｎｍの励起光を出射する。また、励起光源２０のレーザダイオード２１は励起光ファイバ２５の一端に接続されており、励起光ファイバ２５の他端は増幅用光ファイババンドル１０に接続されている。励起光ファイバ２５は、コアと、コアを被覆しコアよりも屈折率の低い被覆層とを主な構成として備える。
【００２０】
信号光ファイバ３０は、後述するように増幅用光ファイババンドル１０に接続されている。また、信号光ファイバ３０は、コアと、コアの外周面を隙間なく囲むクラッドと、クラッドを被覆する被覆層とを主な構成として備える。クラッドの屈折率はコアの屈折率よりも低くされている。このようなコアを構成する材料としては、例えば、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た石英が挙げられる。クラッド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、クラッドには、屈折率を低下させるフッ素（Ｆ）等の元素が添加されても良い。被覆層を構成する材料としては、例えば、紫外線硬化性樹脂が挙げられる。
【００２１】
また、信号光ファイバ３０のコアにはゲルマニウム等の感光性の元素が添加されており、信号光ファイバ３０のコアには、第１ＦＢＧ３５が設けられている。第１ＦＢＧ３５は、信号光ファイバ３０のコアの第１ＦＢＧ３５以外の部分よりも屈折率が高い高屈折率部と、当該コアの第１ＦＢＧ３５以外の部分と同様の屈折率である低屈折率部とが、当該コアの長手方向に沿って周期的に繰り返されている。この高屈折率部の繰り返しパターンは、例えば高屈折率部となる部位に紫外線が照射されて形成される。この様にして形成される第１ＦＢＧ３５は、後述する増幅用光ファイバ１１のコア１２に添加されている活性元素が励起状態とされた状態で放出する光のうち少なくとも一部の波長の光を反射するように構成されている。第１ＦＢＧ３５の反射率は、後述の第２ＦＢＧ４５の反射率よりも高く、上記活性元素が放出する光のうち所望の波長の光を９０％以上で反射することが好ましく、９９％以上で反射することがより好ましい。また第１ＦＢＧ３５が反射する光の波長は、上記活性元素がイッテルビウムである場合、例えば１０６０ｎｍとされる。
【００２２】
光の出射側の信号光ファイバ４０の一端は、後述するように増幅用光ファイババンドル１０に接続されている。信号光ファイバ４０は、第１ＦＢＧ３５にかえて第２ＦＢＧ４５がコアに設けられている点を除き信号光ファイバ３０と同様の構成とされる。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５と同様に高屈折率部と低屈折率部とが周期的に繰り返されて形成されている。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５が反射する光を第１ＦＢＧ３５よりも低い反射率で反射するように構成されている。第２ＦＢＧ４５は、第１ＦＢＧ３５が反射する光が入射する場合に、この光を例えば１０％程度の反射率で反射する。また、本実施形態では信号光ファイバ４０の増幅用光ファイババンドル１０側と反対側の他端には特に何も接続されていないが、ガラスロッド等が接続されても良い。
【００２３】
増幅用光ファイババンドル１０は、図１に示すように、一方の端部に信号光ファイバ３０及び励起光ファイバ２５が接続され、他方の端部に信号光ファイバ４０及び他の励起光ファイバ２５が接続される。
【００２４】
図２は、図１に示す増幅用光ファイババンドル１０の長手方向に垂直な断面を示す図である。図３は、図１に示す増幅用光ファイババンドル１０の長手方向に平行な断面において、増幅用光ファイババンドル１０と他の光ファイバとの接続部の様子を示す図である。
【００２５】
図２及び図３に示すように、増幅用光ファイババンドル１０は、増幅用光ファイバ１１、励起光ファイバ１４及びこれらの外周面を囲う共通被膜１５を有する。図３に示すように、信号光ファイバ３０、信号光ファイバ４０及び励起光ファイバ２５が接続される増幅用光ファイババンドル１０の一方の端部及び他方の端部では共通被膜１５が剥がされており、増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４の端部は共通被膜１５から露出している。また、信号光ファイバ３０、信号光ファイバ４０及び励起光ファイバ２５もそれぞれの端部において被覆層が剥がされている。
【００２６】
増幅用光ファイバ１１は、活性元素が添加されたコア１２とコア１２を囲うクラッド１３とを有する。増幅用光ファイバ１１のコア１２は、例えば、屈折率を上昇させるゲルマニウム（Ｇｅ）等の元素、及び、励起光源２０から出射される励起光により励起されるイッテルビウム（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。クラッド１３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、クラッド１３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良い。
【００２７】
増幅用光ファイバ１１のコア１２は、一端が信号光ファイバ４０のコア４１に接続され、他端が信号光ファイバ３０のコア３１に接続される。よって、第１ＦＢＧ３５は、増幅用光ファイバ１１の一方側に配置され、増幅用光ファイバ１１のコア１２と光学的に結合する。また、第２ＦＢＧ４５は、増幅用光ファイバ１１の他方側に配置され、増幅用光ファイバ１１のコア１２と光学的に結合する。こうして、第１ＦＢＧ３５と増幅用光ファイバ１１と第２ＦＢＧ４５とで、光共振器が構成されている。また、増幅用光ファイバ１１のクラッド１３は、一端が信号光ファイバ４０のクラッド４２に接続され、他端が信号光ファイバ３０のクラッド３２に接続される。
【００２８】
本実施形態の励起光ファイバ１４は、単一のガラスからなる光ファイバ素線によって構成される部位である。励起光ファイバ１４は励起光ファイバ２５と同様の構成とされる。励起光ファイバ１４は、一端が励起光ファイバ２５に接続され、他端が他の励起光ファイバ２５に接続される。従って、それぞれのレーザダイオード２１が出射する励起光は、それぞれの励起光ファイバ２５を介して励起光ファイバ１４に入射する。なお、必要に応じて、複数のレーザダイオードからの励起光を伝搬する複数の励起光ファイバを束ねることができるコンバイナを介して、複数のレーザダイオードからの励起光が励起光ファイバ１４に入射されても良い。
【００２９】
共通被膜１５は屈折率がクラッド１３及び励起光ファイバ１４よりも低く、例えばフッ素系の紫外線硬化性樹脂で構成される。
【００３０】
次に、ファイバレーザ装置１の動作について説明する。
【００３１】
まず、それぞれの励起光源２０のレーザダイオード２１から励起光が出射される。この励起光は励起光ファイバ２５を介して、増幅用光ファイババンドル１０の励起光ファイバ１４に入射する。増幅用光ファイババンドル１０の励起光ファイバ１４に入射した励起光は、励起光ファイバ１４を伝搬している間に徐々に増幅用光ファイバ１１に移行する。増幅用光ファイバ１１のクラッド１３へと移行した励起光は、主にクラッド１３を伝搬する。このようして増幅用光ファイバ１１のクラッド１３を伝搬する励起光は、増幅用光ファイバ１１のコア１２を通過する際に、コア１２に添加されている活性元素を励起する。励起状態とされた活性元素は、特定の波長帯域の自然放出光を放出する。この自然放出光を起点として、第１ＦＢＧ３５及び第２ＦＢＧ４５で共通して反射される波長の光を含む信号光が、第１ＦＢＧ３５と第２ＦＢＧ４５との間を共振する。共振する信号光がコア１２を伝搬するときに、励起状態の活性元素が誘導放出を起こして、共振する信号光が増幅される。そして、第１ＦＢＧ３５と増幅用光ファイバ１１と第２ＦＢＧ４５とを含む光共振器内における利得と損失が等しくなったところでレーザ発振状態となり、共振する信号光のうち一部の光が第２ＦＢＧ４５を透過して、信号光ファイバ４０の端部から出射する。
【００３２】
次に、上記増幅用光ファイババンドル１０を製造する本発明の光ファイババンドルの製造装置について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る光ファイババンドルの製造装置の構成を示す図である。
【００３３】
図４に示す光ファイババンドルの製造装置１００は、加熱部１０１と、第１供給部１１０と、第２供給部１２０と、外径測定部１０２と、コーター１０３と、引き取り部１０５と、制御部１０７と、を主な構成として備える。図４では、光ファイババンドルの製造装置１００の構成の理解を容易にするため、代表光ファイバ用母材１１Ｐの長さとその他の光ファイバ用母材１４Ｐの長さとを変えて示している。
【００３４】
加熱部１０１は、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを加熱する炉である。以下の本実施形態の説明では、代表光ファイバ用母材１１Ｐから線引きされる代表光ファイバを増幅用光ファイバ１１とし、その他の光ファイバ用母材１４Ｐから線引きされるその他の光ファイバを励起光ファイバ１４として説明する。したがって、代表光ファイバ用母材１１Ｐは、増幅用光ファイバ１１を構成するガラスの所望の屈折率分布と同様の屈折率分布を持つガラスで構成される。また、その他の光ファイバ用母材１４Ｐは、励起光ファイバ１４を構成するガラスの所望の屈折率分布と同様の屈折率分布を持つガラスで構成される。
【００３５】
第１供給部１１０は、代表光ファイバ用母材１１Ｐを下方向に移動させることによって、代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部を加熱部１０１に供給することができる。本実施形態の第１供給部１１０は、代表光ファイバ用母材１１Ｐを掴むチャック１１１と、チャック１１１を先端に有するアーム１１２と、アーム１１２の一部に螺合して上下方向に延在するネジ部１１４と、ネジ部を軸心周りに回転可能に設けられるモータ１１３とを有する。モータ１１３がネジ部１１４を回転させることによって、ネジ部１１４に螺合するアーム１１２が上下動し、アーム１１２の先端に設けられるチャック１１１に掴まれた代表光ファイバ用母材１１Ｐも上下動する。
【００３６】
第２供給部１２０は、その他の光ファイバ用母材１４Ｐを下方向に移動させることによって、その他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部を加熱部１０１に供給することができる。本実施形態の第２供給部１２０は、その他の光ファイバ用母材１４Ｐを掴むチャック１２１と、チャック１２１を先端に有するアーム１２２と、アーム１２２の一部に螺合して上下方向に延在するネジ部１２４と、ネジ部を軸心周りに回転可能に設けられるモータ１２３とを有する。モータ１２３がネジ部１２４を回転させることによって、ネジ部１２４に螺合するアーム１２２が上下動し、アーム１２２の先端に設けられるチャック１２１に掴まれたその他の光ファイバ用母材１４Ｐも上下動する。
【００３７】
また、本実施形態では、第１供給部１１０は、代表光ファイバ用母材１１Ｐと共に第２供給部１２０を移動させる。具体的には、本実施形態の第２供給部１２０のモータ１２３が第１供給部１１０のアーム１１２に固定されているため、第１供給部１１０のモータ１１３を動作させてアーム１１２を上下動させると、第２供給部１２０のモータ１２３と共にアーム１２２も上下動する。よって、第１供給部１１０は、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを上下方向に移動させることができる。一方、第２供給部１２０のモータ１２３を動作させても第１供給部１１０のアーム１１２の動作には影響しない。よって、第２供給部１２０は、その他の光ファイバ用母材１４Ｐを代表光ファイバ用母材１１Ｐに対して相対的に上下方向に移動させることができる。
【００３８】
外径測定部１０２は、加熱部１０１において代表光ファイバ用母材１１Ｐから線引きされる増幅用光ファイバ１１及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐから線引きされる励起光ファイバ１４の外径を測定することができる。外径測定部１０２での測定結果のデータは、制御部１０７へと送られる。
【００３９】
加熱部１０１において代表光ファイバ用母材１１Ｐから線引きされる増幅用光ファイバ１１及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐから線引きされる励起光ファイバ１４は、コーター１０３に通されることによって、共通被膜１５となるフッ素系の紫外線硬化性樹脂が外周面に塗布される。また、このように塗布された紫外線硬化性樹脂が不図示の紫外線照射装置から照射される紫外線によって硬化されることにより、共通被膜１５が形成される。
【００４０】
引き取り部１０５は、代表光ファイバ用母材１１Ｐから引き取られる増幅用光ファイバ１１及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐから引き取られる励起光ファイバ１４を所定の速度で引き取る。本実施形態の引き取り部１０５は、３つのローラ１０５ａと、これら３つのローラ１０５ａの外周面に架けられるベルト１０５ｂと、ベルト１０５ｂに対向して設けられるローラ１０５ｃと、を有する。上記のように共通被膜１５で被覆された増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は、ターンプーリー１０４によって向きを変えられ、ベルト１０５ｂとローラ１０５ｃとに挟まれる。ベルト１０５ｂは３つのローラ１０５ａが回転することによって動かされ、増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は、このように動くベルト１０５ｂと回転するローラ１０５ｃとに挟まれることによって、引き取られる。このように引き取られる増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は、巻き取り機１０６に巻き取られる。
【００４１】
制御部１０７は、外径測定部１０２による測定結果に基づいて、第１供給部１１０による代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度及び引き取り部１０５による増幅用光ファイバ１１の引き取り速度の少なくとも一方を制御する。なお、増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は同時に引き取られるため、増幅用光ファイバ１１の引き取り速度が制御される場合、励起光ファイバ１４の引き取り速度も同様に制御される。また、制御部１０７は、第２供給部１２０による加熱部１０１へのその他の光ファイバ用母材１４Ｐの供給速度を第１供給部１１０とは独立して制御する。すなわち、第２供給部１２０によるその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度を、第１供給部１１０による代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度に対して相対的に変化させることができる。
【００４２】
次に、上記増幅用光ファイババンドル１０の製造方法について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る光ファイババンドルの製造方法を示すフローチャートである。
【００４３】
図５に示すように、本実施形態の光ファイババンドルの製造方法は、加熱工程Ｐ１、外径測定工程Ｐ２、制御工程Ｐ３、共通被膜形成工程Ｐ４、及び巻き取り工程Ｐ５を備える。本実施形態の光ファイババンドルの製造方法では、上記光ファイババンドルの製造装置１００を用いる。
【００４４】
＜加熱工程Ｐ１＞
本工程は、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを加熱部１０１に供給して加熱する工程である。加熱工程Ｐ１では、まず、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを、長手方向が垂直となるように懸架する。そして、第１供給部１１０によって代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部を加熱部１０１に供給すると共に、第２供給部１２０によってその他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部を加熱部１０１に供給する。そして、代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部を加熱部１０１によって加熱する。このとき代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部は、例えば２０００℃に加熱されて溶融状態となる。そして、加熱された代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部からは代表光ファイバである増幅用光ファイバ１１が線引きされ、その他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部からはその他の光ファイバである励起光ファイバ１４が線引きされる。
【００４５】
＜外径測定工程Ｐ２＞
本工程は、上記のように加熱部１０１において代表光ファイバ用母材１１Ｐから線引きされる増幅用光ファイバ１１及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐから線引きされる励起光ファイバ１４の外径をそれぞれ測定する工程である。増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４の外径は、加熱部１０１の下方に設けられる外径測定部１０２によって測定される。
【００４６】
＜制御工程Ｐ３＞
本工程は、上記外径測定工程Ｐ２での測定結果に基づいて、代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度及び増幅用光ファイバ１１の引き取り速度の少なくとも一方を制御する工程である。また、当該制御と共に、制御工程Ｐ３では、上記外径測定工程Ｐ２での測定結果に基づいて、代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度とは独立してその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度を制御する。
【００４７】
光ファイバ用母材から線引きされる光ファイバの外径は、加熱部に供給される光ファイバ用母材の量に比例すると共に、光ファイバが引き取られる速度に反比例する。よって、例えば、外径測定部１０２で測定される増幅用光ファイバ１１の外径が目標値より太い場合、制御部１０７は、増幅用光ファイバ１１の引き取り速度を速めるように引き取り部１０５を制御する。外径測定部１０２で測定される増幅用光ファイバ１１の外径が目標値より細い場合、制御部１０７は、増幅用光ファイバ１１の引き取り速度を遅くするように引き取り部１０５を制御する。制御部１０７がこのように制御することによって、増幅用光ファイバ１１の外径を所定の目標値の範囲内に収め得る。また、外径測定部１０２で測定される増幅用光ファイバ１１の外径が目標値の範囲内であると共に励起光ファイバ１４の外径が目標値より太い場合、制御部１０７は、第２供給部１２０によるその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度を遅くするように制御する。外径測定部１０２で測定される増幅用光ファイバ１１の外径が目標値の範囲内であると共に励起光ファイバ１４の外径が目標値より細い場合、制御部１０７は、第２供給部１２０によるその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度を速くするように制御する。このように制御工程Ｐ３は、外径測定工程Ｐ２での測定結果に基づいてフィードバック制御する工程である。
【００４８】
＜共通被膜形成工程Ｐ４＞
本工程は、増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４の外周面側を囲う共通被膜１５を形成する工程である。共通被膜形成工程Ｐ４では、共通被膜１５となるフッ素系の紫外線硬化性樹脂をコーター１０３によって増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４の外周面側に塗布する。その後、不図示の紫外線照射装置において当該紫外線硬化性樹脂に紫外線が照射され、当該紫外線硬化性樹脂が硬化されることによって、共通被膜１５が形成される。
【００４９】
＜巻き取り工程Ｐ５＞
本工程は、上記共通被膜形成工程Ｐ４を経て共通被膜１５で被覆された増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４を巻き取る工程である。共通被膜１５で被覆された増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は、ターンプーリー１０４により方向が変換され、巻き取り機１０６により巻取られる。このようにして巻き取られた線材を適切な長さに切りだすことによって、増幅用光ファイババンドル１０とすることができる。
【００５０】
以上の説明のように、本実施形態の光ファイババンドルの製造装置１００及び光ファイババンドルの製造方法によれば、第１供給部１１０による代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度及び引き取り部１０５による増幅用光ファイバ１１の引き取り速度の少なくとも一方が制御される。このため、増幅用光ファイバ１１の外径の変化が抑制され得る。また、増幅用光ファイバ１１及び励起光ファイバ１４は同じ速度で引き取られるが、第１供給部１１０とは独立して第２供給部１２０によるその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度が制御される。このため、増幅用光ファイバ１１の外径変化の制御とは独立して励起光ファイバ１４の外径変化も抑制され得る。よって、代表光ファイバ用母材１１Ｐおよびその他の光ファイバ用母材１４Ｐの少なくとも一方の外径が長手方向に沿って一定でない場合であっても、それぞれの光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径変化が抑制され得る。このように、本実施形態の光ファイババンドルの製造装置１００は、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る。
【００５１】
また、本実施形態では、代表光ファイバを増幅用光ファイバ１１とし、その他の光ファイバを励起光ファイバ１４とすることによって、増幅用光ファイバ１１と励起光ファイバ１４とが束ねられた光ファイババンドルを製造することができる。また、本実施形態の光ファイババンドルの製造装置１００では、代表光ファイバとその他の光ファイバとを比較すると、代表光ファイバの方がより緻密に外径の変化を制御して製造され得る。よって、増幅用光ファイバ１１は励起光ファイバ１４よりも緻密に外径の変化が抑制され得る。
【００５２】
また、本実施形態では、第１供給部１１０が代表光ファイバ用母材１１Ｐと共に第２供給部１２０を移動させることによって、第１供給部１１０は代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを移動させることができる。よって、第１供給部１１０は、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐを加熱部１０１に供給することができる。この場合、代表光ファイバ用母材１１Ｐとその他の光ファイバ用母材１４Ｐとは同じ速度で加熱部１０１に供給される。代表光ファイバ用母材１１Ｐの外径とその他の光ファイバ用母材１４Ｐの外径との差が許容される範囲内である通常時には、このように第１供給部１１０を動作させることによって、増幅用光ファイバ１１の外径と励起光ファイバ１４の外径との変化を抑制し得る。また、第２供給部１２０がその他の光ファイバ用母材１４Ｐを代表光ファイバ用母材１１Ｐに対して相対的に移動させることによって、代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１への供給速度に対して相対的にその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度を変化させることができる。代表光ファイバ用母材１１Ｐの外径とその他の光ファイバ用母材１４Ｐの外径とに差がある場合には、このように第２供給部１２０を動作させることによって、増幅用光ファイバ１１の外径と励起光ファイバ１４の外径との相対的な変化を抑制し得る。
【００５３】
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。
【００５４】
例えば、上記実施形態では、第１供給部１１０が代表光ファイバ用母材１１Ｐと共に第２供給部１２０を移動させる例を挙げて説明したが、第１供給部１１０は、第２供給部１２０を移動させずに代表光ファイバ用母材１１Ｐを移動させてもよい。図６は、本発明の変形例に係る光ファイババンドルの製造装置の構成を示す図である。図６に示す光ファイババンドルの製造装置１００ａは、第２供給部１２０のモータ１２３が第１供給部１１０のアーム１１２に固定されていない点において、上記実施形態の光ファイババンドルの製造装置１００と異なる。本変形例の光ファイババンドルの製造装置１００ａでは、第２供給部１２０のモータ１２３が第１供給部１１０のアーム１１２に固定されていないため、第１供給部１１０のモータ１１３を動作させても第２供給部１２０の動作には影響しない。よって、第１供給部１１０及び第２供給部１２０は、それぞれ互いに独立して制御される。
【００５５】
また、上記実施形態では、代表光ファイバ用母材１１Ｐ及びその他の光ファイバ用母材１４Ｐが一つの加熱部１０１で加熱される例を挙げて説明したが、加熱部は複数備えられていてもよい。図７は、本発明の他の変形例に係る光ファイババンドルの製造装置１００ｂの構成を示す図である。図７に示す光ファイババンドルの製造装置１００ｂは、代表光ファイバ用母材１１Ｐの下端部を加熱する加熱部１０１ａとその他の光ファイバ用母材１４Ｐの下端部を加熱する加熱部１０１ｂとを有する。すなわち、本変形例では、２つの加熱部１０１ａ，１０１ｂを、代表光ファイバ用母材１１Ｐおよびその他の光ファイバ用母材１４Ｐを加熱する加熱部とみなすことができる。また、光ファイババンドルの製造装置１００ｂは、増幅用光ファイバ１１の外径を測定する外径測定部１０２ａと、外径測定部１０２ａでの測定結果を受信する制御部１０７ａと、励起光ファイバ１４の外径を測定する外径測定部１０２ｂと、外径測定部１０２ｂでの測定結果を受信する制御部１０７ｂと、を備える。制御部１０７ａは、外径測定部１０２ａでの測定結果に基づいて、第１供給部１１０による代表光ファイバ用母材１１Ｐの加熱部１０１ａへの供給速度及び引き取り部１０５による増幅用光ファイバ１１の引き取り速度の少なくとも一方を制御する。制御部１０７ｂは、外径測定部１０２ｂでの測定結果に基づいて、第２供給部１２０によるその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１ｂへの供給速度を第１供給部１１０とは独立して制御する。
【００５６】
また、これまでの説明では、その他の光ファイバ用母材１４Ｐが一つである例を挙げて説明したが、その他の光ファイバ用母材１４Ｐの数は特に限定されず二つ以上であっても良い。その他の光ファイバ用母材１４Ｐの数が二つ以上の場合、それぞれのその他の光ファイバ用母材１４Ｐの加熱部１０１への供給速度が互いに独立して制御されることによって、それぞれのその他の光ファイバ用母材１４Ｐから引き取られるその他の光ファイバの外径の変化を抑制し得る。
【００５７】
また、これまでの説明では、代表光ファイバを増幅用光ファイバ１１とし、その他の光ファイバを励起光ファイバ１４とする例を挙げて説明したが、代表光ファイバ及びその他の光ファイバは、それぞれどのような光ファイバであっても良い。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００５９】
（実施例）
外径が１９ｍｍ〜２０ｍｍの範囲で長手方向に沿って変化している代表光ファイバ用母材及びその他の光ファイバ用母材を用意した。これらの光ファイバ用母材及び上記光ファイババンドルの製造装置１００を用いて、目標外径が３００μｍの増幅用光ファイバ及び目標外径が３００μｍの励起光ファイバが共通被膜で覆われた光ファイバを製造した。増幅用光ファイバの原料は代表光ファイバ用母材であり、励起光ファイバの原料はその他の光ファイバ用母材である。加熱部の温度は２０００℃とし、増幅用光ファイバ及び励起光ファイバの引き取り速度は１５ｍ／分〜３０ｍ／分の範囲で制御した。このようにして製造した光ファイバにおける紡糸長と外径の偏差との関係を図８に示す。図８には、増幅用光ファイバの外径の偏差と励起光ファイバの外径の偏差とを示しているが、両者が概ね一致しており、図８からは両者の差を読み取り難くなっている。増幅用光ファイバの外径の偏差及び励起光ファイバの外径の偏差は、ともに約３００μｍ±２μｍであった。
【００６０】
（比較例）
代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度とその他の光ファイバ用母材の供給速度とが同じになるように制御した以外は実施例と同様にして、比較例に係る光ファイバを製造した。比較例では、増幅用光ファイバの外径が一定となるように、増幅用光ファイバの引き取り速度及び代表光ファイバ用母材の加熱部への供給速度を制御した。このようにして製造した光ファイバにおける紡糸長と外径の偏差との関係を図９に示す。図９に示すようには、増幅用光ファイバの外径の偏差は３００μｍ±２μｍであったのに対して、励起光ファイバの外径は、目標の３００μｍから大きく外れている部位があった。
【００６１】
上記実施例及び比較例より、本発明の光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法によれば、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得ることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、複数の光ファイバ用母材から線引きされるそれぞれの光ファイバの外径の変化を抑制し得る光ファイババンドルの製造装置及び光ファイババンドルの製造方法が提供され、ファイバレーザ装置や光ファイバ通信等の分野で利用することが期待される。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・ファイバレーザ装置
１０・・・増幅用光ファイババンドル
１１・・・増幅用光ファイバ
１１Ｐ・・・代表光ファイバ用母材
１２・・・コア
１３・・・クラッド
１４・・・励起光ファイバ
１４Ｐ・・・その他の光ファイバ用母材
１５・・・共通被膜
１００，１００ａ，１００ｂ・・・光ファイババンドルの製造装置
１０１，１０１ａ，１０１ｂ・・・加熱部
１０２，１０２ａ，１０２ｂ・・・外径測定部
１０５・・・引き取り部
１０７，１０７ａ，１０７ｂ・・・制御部
１１０・・・第１供給部
１２０・・・第２供給部
Ｐ１・・・加熱工程
Ｐ２・・・外径測定工程
Ｐ３・・・制御工程
Ｐ４・・・共通被膜形成工程
Ｐ５・・・巻き取り工程
【図１】
2019031418.tif 000003
【図２】
2019031418.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019031418.tif 000009
【図８】
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【図９】
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