(57)【要約】【課題】０℃よりも低温の条件下でも伝送光の損失が増加しない細孔を有した光ファイバを提供する。【解決手段】コア２のまわりに軸方向に延びる複数の孔３を備えた光ファイバ１を１００℃３時間で乾燥後、真空チャンバ内で１５時間真空乾燥をする。さらに真空チャンバ内を乾燥アルゴンガスで満たした後、光ファイバ１を真空チャンバから取り出して素早く両端に通常のシングルモードファイバを接合して孔３の両端を閉鎖する。このとき孔３内の水分量は４．８×１０−３ｇ／ｌ以下であって、この光ファイバ１を２０℃から−２０℃まで徐冷していっても伝送損失の増加はほとんど０である。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバであって、
上記孔内を乾燥処理し、乾燥状態を保持したまま該孔の両端を閉鎖してなることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
孔内が真空状態であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。
【請求項３】
軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバであって、
上記孔の両端が閉鎖されており、該孔内の水分量が４．８×１０−３ｇ／ｌ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【請求項４】
軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバであって、
上記孔の両端が閉鎖されており、−１０℃での伝送損失は２０℃での伝送損失に比べて増加量が０．１ｄＢ／１００ｍ以下であることを特徴とする光ファイバ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コア及びクラッドからなる通常の光ファイバでは得ることのできない大きな波長分散を発現するものとしてフォトニッククリスタルファイバが注目されている。このフォトニッククリスタルファイバは、コアの周囲に、光ファイバ軸方向に延びる多数の細孔が結晶状に配列されたクラッド部と、さらにクラッド部をサポートするためにクラッド部の周囲に設けられたオーバークラッド部とを備えている。また、フォトニッククリスタルファイバ以外にも偏波保存ファイバ等の光ファイバ軸方向に延びる複数の細孔を有する光ファイバが利用されるようになってきている。これらの細孔を有する光ファイバを含め一般に光ファイバは母材を線引きして製造した後、ボビンに巻き取って保管し、使用時には端部を接合して光機器に用いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フォトニッククリスタルファイバを他の光ファイバと接合して光機器等に用いる場合に、０℃よりも低温の条件で使用すると伝送する光の損失が増加してしまう。この現象は細孔内に存する水分が細孔内で氷となって生じると考えられる。つまり、フォトニッククリスタルファイバは製造後細孔の両端が開口したままで保存されているため大気中の水分が細孔内に入り込み、光機器に用いるときに両端を通常の光ファイバと接合すると、細孔の両端が閉鎖された状態となる。従って、細孔内に保存時の空気の水分が閉じこめられていて、これが氷になって伝送損失を増加させているのである。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、０℃よりも低温の条件下でも伝送光の損失が増加しない細孔を有した光ファイバを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、光ファイバを乾燥させて細孔内の水分を除去してから両端を閉鎖することとした。
【０００６】
具体的には、請求項１の発明は、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバを対象とする。
【０００７】
そして、上記孔内を乾燥処理し、乾燥状態を保持したまま該孔の両端を閉鎖してなるものとする。
【０００８】
ここで孔内を乾燥処理するというのは、孔の端部が開口している光ファイバを高温乾燥、真空乾燥、乾燥剤を用いた乾燥或いはこれらの組み合わせの乾燥等を行って孔内の水分量を４．８×１０−３ｇ／ｌ以下に、より好ましくは４．５×１０−４ｇ／ｌ以下にすることである。そして、このような水分量の状態を保持したまま孔の両端の開口部を閉鎖する。孔の両端の開口部を閉鎖する方法としては、光ファイバを溶融させて閉鎖する方法、孔を有しない中実な別の光ファイバを接合する方法又は樹脂等で開口を塞ぐ方法等を挙げることができる。なお、閉鎖する際に、乾燥状態にしていない通常の室内に、孔の両端部が開口した状態で光ファイバを１０分程度の短時間であれば放置しておいても、孔は径が１μｍ程度であって孔内の気体と大気との交換速度は非常に遅いため、孔内の乾燥状態は十分保持される。
【０００９】
請求項１の発明の構成であれば、孔内に水分がほとんど存在しない状態で孔の両端を閉鎖しているため、０℃以下に光ファイバの温度が下がっても孔内に現れる氷はほとんどなく、従って０℃以下に光ファイバの温度が下がっても伝送損失は増大しない。
【００１０】
次に、請求項２の発明は、孔内が真空状態であることを特徴とする請求項１記載の光ファイバである。
【００１１】
請求項２の発明の構成であれば、孔内を真空乾燥した光ファイバを、そのまま両端を溶融させる等して閉鎖させればよいので、製造が容易である。
【００１２】
次に、請求項３の発明は、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバを対象とする。
【００１３】
そして、上記孔の両端が閉鎖されており、該孔内の水分量が４．８×１０−３ｇ／ｌ以下であるものとする。
【００１４】
請求項３の発明の構成であれば、孔内には水分がほとんど存在しないため、０℃以下に光ファイバの温度が下がっても孔内に現れる氷はほとんどなく、従って０℃以下に光ファイバの温度が下がっても伝送損失は増大しない。光ファイバの孔内の水分量を４．８×１０−３ｇ／ｌ以下とするには、ファイバ母材を線引きした直後の光ファイバの端部を溶融して閉鎖させたり、孔の両端が開口した光ファイバを水分量が４．８×１０−３ｇ／ｌ以下になるように乾燥した後で両端を閉鎖する方法等を挙げることができる。また、０℃以下での伝送損失増加の抑止がより確実になるために、水分量を４．５×１０−４ｇ／ｌ以下にすることが好ましい。
【００１５】
次に、請求項４の発明は、軸方向に延びる複数の孔を有する光ファイバを対象とする。
【００１６】
そして、上記孔の両端が閉鎖されており、−１０℃での伝送損失は２０℃での伝送損失に比べて増加量が０．１ｄＢ／１００ｍ以下であるものとする。
【００１７】
請求項４の発明の構成であれば、０℃よりも光ファイバの温度を低くしたときに伝送損失が増加しないので、氷点下以下の低温環境においても損失の低い状態で使用することができる。このような光ファイバは、孔内の水分量を４．８×１０−３ｇ／ｌ以下と少なくすることによって得ることができる。ここで、−１０℃における光ファイバの伝送光の損失の測定は、光ファイバを−１０℃の状態で１時間以上静置して伝送損失の値に変化がなくなってから測定するものとする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１は本実施形態に係る光ファイバ１の拡大斜視図である。光ファイバ１横断面の中心部はコア２であり、この部分を光が伝送していく。コア２のまわりにはファイバ軸方向に延びる複数の孔３，３，…（以下、複数の孔を示すときも符号３は一つのみにする）がコア２を幾重にも取り巻いてクラッド部４を形成している。このクラッド部４全体の屈折率がコア２の屈折率よりも低いため、伝送光はコア２の中に閉じこめられる。複数の孔３が存するクラッド部４の外周は、中実な石英からなるオーバークラッド部５である。
【００２０】
この光ファイバ１は、大径の石英パイプの中空部の中に石英キャピラリーと石英ロッドとを該光ファイバ１と同様の構造となるように詰め込んでから溶融延伸する方法により作製しているが、この方法以外にも光ファイバ母材の石英棒にドリル等により複数の孔をあけて光ファイバ１と同様の構造としてから溶融延伸する方法などを作製方法として挙げることができる。
【００２１】
次に、上記光ファイバ１の孔３内を乾燥させる。本実施形態では、孔３の両端が開口した状態の光ファイバ１をオーブンに入れて、１００℃の条件で３時間乾燥させる。さらにこの乾燥直後に光ファイバ１を真空チャンバに入れて、常温で１５時間真空乾燥を行う。それから、真空チャンバに乾燥アルゴンガスを導入し、大気圧に戻す。そして、真空チャンバから光ファイバ１を取り出して、その直後に孔を有していない通常のシングルモードファイバを該光ファイバ１の両端に溶融接合して、該光ファイバ１の孔３の両端を閉鎖する。
【００２２】
このようにして乾燥処理をして両端を閉鎖した有孔の光ファイバ１では、孔３内の水分量は４．８×１０−３ｇ／ｌ以下である。この光ファイバ１の両端を伝送損失測定装置に接続し、光ファイバ１自体は恒温槽に入れて、２０℃から−１０℃まで徐冷して伝送損失を測定すると、２０℃における伝送損失に比べて−１０℃になっても損失増加は０．１ｄＢ／１００ｍ以下という優れた低温特性を有している。なお、−１０℃での伝送損失の値は、−１０℃に達してから１時間以上置いて、伝送損失の時間的な変化がなくなってから測定するものである。さらに、孔内の水分が非常に少ないので、疲労係数が悪化せず、結果として光ファイバ１自体の機械強度の長期信頼性が向上する。
【００２３】
このような光ファイバは、両端を閉鎖した状態でリールに巻かれて、或いはシート上に布線されて光部品として光通信機器等に組み込まれる。
【００２４】
（実施形態２）
本実施形態の光ファイバ１は、真空乾燥を行った後、乾燥アルゴンガスを導入せずに、孔３内が真空状態のまま両端にシングルモードファイバを溶融接合して両端を閉鎖したものである。それ以外の点は実施形態１と同じである。
【００２５】
本実施形態の光ファイバ１は、実施形態１の作用効果に加えて、乾燥アルゴンガスを導入する必要がないので、製造工程が少なく、製造が容易であり、コストも低くできる。
【００２６】
（他の実施形態）
上記の実施形態は例示であって本発明はこれらの例に限定されない。孔３の数はもっと多くても少なくても構わないし、コア２の部分に孔が開いていても良い。また、コア２の部分にＧｅ等をドープしてもよい。光ファイバ１の孔３内を乾燥させる方法は、高温乾燥のみ或いは真空乾燥のみでも構わないし、塩素ガスのような脱水作用のある乾燥剤を用いた乾燥を行ってもよい。また、真空乾燥後に導入する乾燥ガスは、窒素ガスや空気、ヘリウムガス等どのようなガスでも構わない。孔３内の乾燥状態を保持する方法は、光ファイバ１の両端に無孔の通常の光ファイバを溶融接合する以外にも、光ファイバ１の両端或いは中間部分の２箇所を加熱して孔３を塞いだり、ウレタンアクリル樹脂等で孔３を塞ぐ方法を採用しても構わない。中間部分の２箇所で孔３を閉鎖したときには、機器等に組み込んで実際の使用する時に閉鎖部分の近傍で光ファイバ１を切断して接合し直せば、孔３内の乾燥状態を保つことができる。また、実施形態１において、孔３を塞ぐときに、短時間のみ大気中に出して作業をしてもよいが、乾燥ガスを満たしたグローブボックスの中等で作業を行ってもよい。また、孔３内の水分量は４．５×１０−４ｇ／ｌ以下であると、氷点下以下における伝送損失の増加を確実に抑止できて好ましい。このときには、−１０℃での伝送損失は２０℃での伝送損失に比べて増加量が０．０１ｄＢ／１００ｍ以下となる。
【００２７】
【実施例】
（実施例）
上記実施の形態に記載されたのと同じ方法で径１２５μｍ、長さ１００ｍの光ファイバを作製した。孔内を乾燥させた光ファイバの両端には、孔のないシングルモードファイバを溶融接合した。このとき、両端が閉鎖された孔内の水分量は４×１０−４ｇ／ｌであった。該光ファイバを伝送損失測定装置に接続し、光ファイバ自体は恒温槽に入れて、７０℃で２時間保持し、−３０℃まで１時間で冷却し、−３０℃で２時間保持し、７０℃まで１時間で昇温する、を１サイクルとしたヒートサイクルを３回行った。このときの伝送損失の測定結果を図２に示す。また、２０℃から−２０℃まで約３０時間かけて徐冷したときの伝送損失の変化の結果を図４に示す。
【００２８】
（比較例）
高温及び真空の乾燥処理を行わないこと以外は、実施例と同様にして光ファイバを作製した。このとき、両端が閉鎖された孔内の水分量は６×１０−３ｇ／ｌであった。実施例と同様にヒートサイクル試験と２０℃から−２０℃までの徐冷試験を行った。これらの結果を図３、図５に示す。
【００２９】
ヒートサイクル試験の結果は、比較例では−３０℃にすることによって伝送損失が最大約１．５ｄＢ／１００ｍ増加しているが、実施例では伝送損失の増加は０．０１ｄＢ／１００ｍ以下でありほとんど０といえる。また、２０℃から−２０℃までの徐冷試験の結果は、比較例では伝送損失が１ｄＢ／１００ｍ増加しているが、実施例では伝送損失の増加はやはり０．０１ｄＢ／１００ｍ以下でほとんど０といえる。そして、−１０℃においても実施例では伝送損失の増加はやはり０．０１ｄＢ／１００ｍ以下でほとんど０といえる。このように実施例では−２０〜−３０℃にまで冷却しても伝送損失の増加はほぼ０であり、非常に優れた光ファイバとなっている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に述べる効果を奏する。
【００３１】
乾燥処理等を行って孔内の水分量を４．８×１０−３ｇ／ｌ以下にしているので、０℃以下の温度にしても伝送損失が増加せず、氷点下以下の低温領域でも常温近傍とほぼ同じ伝送損失となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ファイバの拡大斜視図である。
【図２】実施例のヒートサイクル試験における伝送損失の変化を示す図である。
【図３】比較例のヒートサイクル試験における伝送損失の変化を示す図である。
【図４】実施例の徐冷試験における伝送損失の変化を示す図である。
【図５】比較例の徐冷試験における伝送損失の変化を示す図である。
【符号の説明】
１　　光ファイバ
２　　コア
３　　孔
４　　クラッド部
５　　オーバークラッド部
【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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