(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である石英系ガラス母材を線引して光ファイバを製造する方法であって、
線引後のガラスファイバの外周に樹脂を塗布して被覆部を形成する被覆工程と、
母材直下の鉛直方向の線引経路において、前記光ファイバの走通方向を巻き取り方向に変更する前に、前記長軸または前記短軸に平行であって前記被覆部が形成された前記光ファイバの軸周りの回転を抑制する胴部を有する回転ローラを含む回転抑制手段により前記光ファイバの軸周りの回転を抑制する回転抑制工程と、
を有する光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記回転抑制手段は、各々の胴部が前記光ファイバを挟んで対向して配置された２個の回転ローラを含む、請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
前記回転抑制手段は、３個以上の回転ローラを含み、そのうちの上下の回転ローラにより前記光ファイバの送通路が鉛直方向となるようにし、上下の回転ローラに挟まれた中間の回転ローラにより前記光ファイバの走通路が水平方向に移動した位置を経由するようにする、請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
前記被覆部は、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面を有し、
前記回転抑制手段は、前記ガラスファイバの長軸方向と前記被覆部の長軸方向とがなす角を９度以下とする、
請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記被覆工程において、アスペクト比が３以上である開口孔を有する被覆樹脂塗付ダイスを用いて前記ガラスファイバの外周に樹脂を塗布し被覆部を形成する、請求項１〜４の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバ製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
共通クラッド中に複数のコアが軸方向に延在するマルチコア光ファイバ（以下「ＭＣＦ」という。）を用いる際に、コア配列を確認することが重要である。特許文献１に開示されたＭＣＦは、ファイバ断面において複数のコアの配列の対称軸と共通クラッドの外郭形状の対称軸とが一致しておらず且つ複数のコアの配列および共通クラッドの外郭を含む形状が回転対称性を有さない構成とすることで、コア配列の確認の容易化を図っている。特許文献２に開示されたＭＣＦは、ファイバ断面においてクラッド外形を非円形状にするとともにクラッド外形の基準面にコアを配列した構成とすることで、コア配列の確認の容易化を図っている。また、特許文献２は、このようなＭＣＦを製造する方法をも開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０５２４１０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１４８４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多芯のＭＣＦをアレイ化またはコネクタ化する際に、各ＭＣＦの先端面を観察して各ＭＣＦを回転調心する必要がある。具体的には、各ＭＣＦの先端の一定範囲において被覆を除去してガラスファイバを露出させ、多芯のＭＣＦそれぞれの被覆部分を一括固定した後に、個々のＭＣＦの先端面を観察しガラス部分を回転調心して固定する。各ＭＣＦのガラス部分の回転調心の際にガラスファイバを捻回させることになり、その捻回の大きさによってはＭＣＦ寿命に悪影響を与えることになる。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、アレイ化またはコネクタ化の際に捻回の程度が小さく容易に回転調心して固定することができるＭＣＦを製造することができる光ファイバ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】
本発明の光ファイバ製造方法は、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である石英系ガラス母材を線引して光ファイバを製造する方法であって、母材直下の鉛直方向の線引経路において、前記光ファイバの走通方向を巻き取り方向に変更する前に、回転抑制手段により前記光ファイバの軸周りの回転を抑制する回転抑制工程を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、アレイ化またはコネクタ化の際に捻回の程度が小さく容易に回転調心して固定することができるＭＣＦを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ファイバ断面においてガラスファイバの外形および被覆部の外形の双方が円形である多芯のＭＣＦをアレイ化する比較例１を説明する図である。
【図２】ファイバ断面においてガラスファイバの外形が矩形であって被覆部の外形が円形である多芯のＭＣＦをアレイ化する比較例２を説明する図である。
【図３】ファイバ断面においてガラスファイバの外形および被覆部の外形の双方が矩形である多芯のＭＣＦをアレイ化する比較例３を説明する図である。
【図４】光ファイバの捻り角と応力との関係を示すグラフである。
【図５】本実施形態の光ファイバ製造方法を実施するのに好適な光ファイバ製造装置１の構成を示す図である。
【図６】本実施形態の光ファイバ製造方法を実施するのに好適な光ファイバ製造装置１の構成を示す図である。
【図７】光ファイバの軸線方向に見た回転ローラ４５，４６の配置を示す図である。
【図８】光ファイバの軸線方向に見たダイス４３の配置を示す図である。
【図９】本実施形態の光ファイバ製造方法により製造されるＭＣＦの共通クラッドの断面形状の例を示す図である。
【図１０】本実施形態の光ファイバ製造方法により製造されるＭＣＦの被覆部の断面形状の例を示す図である。
【図１１】多芯のＭＣＦのアレイ化を説明する図である。
【図１２】多芯のＭＣＦのアレイ化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の光ファイバ製造方法は、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である石英系ガラス母材を線引して光ファイバを製造する方法であって、母材直下の鉛直方向の線引経路において、前記光ファイバの走通方向を巻き取り方向に変更する前に、回転抑制手段により前記光ファイバの軸周りの回転を抑制する回転抑制工程を有する。
【００１０】
前記回転抑制手段は、前記長軸または前記短軸に平行であって前記光ファイバの軸周りの回転を抑制する胴部を有する回転ローラを含むのが好適である。前記回転抑制手段は、各々の胴部が前記光ファイバを挟んで対向して配置された２個の回転ローラを含むのが好適である。前記回転抑制手段は、３個以上の回転ローラを含み、そのうちの上下の回転ローラにより前記光ファイバの送通路が鉛直方向となるようにし、上下の回転ローラに挟まれた中間の回転ローラにより前記光ファイバの走通路が水平方向に移動した位置を経由するようにするのが好適である。
【００１１】
前記回転抑制手段は、流体差圧手段を有し、流体の差圧を利用して前記光ファイバの軸周りの回転を抑制するのが好適である。線引後のガラスファイバの外周に樹脂を塗布して、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である被覆部を形成する被覆工程を有し、前記回転抑制手段は、前記ガラスファイバの長軸方向と前記被覆部の長軸方向とがなす角を所定の角度以下とするのが好適である。前記被覆工程において、アスペクト比が３以上である開口孔を有する被覆樹脂塗付ダイスを用いて前記ガラスファイバの外周に樹脂を塗布し被覆部を形成するのが好適である。前記流体差圧手段は、線引後のガラスファイバの外周に樹脂を塗布し被覆部を形成する被覆樹脂塗付ダイスを含み、この被覆樹脂塗付ダイスに樹脂を加圧注入するのが好適である。
【００１２】
本発明の光ファイバは、上記の本発明の光ファイバ製造方法により製造されたものである。ガラス部分の断面形状のアスペクト比が３以上であるのが好適である。
【００１３】
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同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１４】
先ず、比較例１〜３について説明する。
【００１５】
図１は、比較例１を説明する図である。比較例１では、ファイバ断面においてガラスファイバの外形および被覆部の外形の双方が円形である多芯のＭＣＦをアレイ化する。同図は、４芯のＭＣＦ１０が基板２１の各Ｖ溝に配置され押え板２２により固定されている様子を示す。各ＭＣＦ１０は、共通クラッド１８中に軸方向に延在する７本のコア１１〜１７を有しており、共通クラッド１８の外周に被覆部１９が設けられている。共通クラッド１８の外形は円形であり、被覆部１９の外形も円形である。同図は、被覆部１９が残っている位置での断面図である。
【００１６】
図２は、比較例２を説明する図である。比較例２では、ファイバ断面においてガラスファイバの外形が矩形であって被覆部の外形が円形である多芯のＭＣＦをアレイ化する。同図は、４芯のＭＣＦ１０が基板２１の各Ｖ溝に配置され押え板２２により固定されている様子を示す。各ＭＣＦ１０は、共通クラッド１８中に軸方向に延在する７本のコア１１〜１７を有しており、共通クラッド１８の外周に被覆部１９が設けられている。共通クラッド１８の外形は矩形であり、被覆部１９の外形は円形である。同図は、被覆部１９が残っている位置での断面図である。
【００１７】
図３は、比較例３を説明する図である。比較例３では、ファイバ断面においてガラスファイバの外形および被覆部の外形の双方が矩形である多芯のＭＣＦをアレイ化する。同図は、４芯のＭＣＦ１０が基板２１上に配列され押え板２２により固定されている様子を示す。各ＭＣＦ１０は、共通クラッド１８中に軸方向に延在する７本のコア１１〜１７を有しており、共通クラッド１８の外周に被覆部１９が設けられている。共通クラッド１８の外形は矩形であり、被覆部１９の外形も矩形である。同図（ａ）は、被覆部１９が残っている位置での断面図であり、同図（ｃ）は、被覆部１９が除去されている位置での断面図であり、同図（ｂ）は平面図である。
【００１８】
比較例１，２では、各ＭＣＦの被覆部の外形が円形であることから、被覆部の形状からコア配列を把握することはできない、比較例２では、各ＭＣＦの共通クラッドの外形が矩形であって、その共通クラッドの断面形状とコア配列との間に一定の関係があることから、端面を観察してコア配列を確認することは比較例１より容易である。しかし、比較例１，２の何れの場合であっても、各ＭＣＦの端面を見てコア配列を確認する必要があり、また、被覆部分を固定した後にガラス部分を回転調心して固定する必要がある。
【００１９】
比較例３では、各ＭＣＦの共通クラッドの外形および被覆部の外形の双方が矩形であって、その共通クラッドの断面形状とコア配列との間に一定の関係があることから、各ＭＣＦの端面を見てコア配列を確認することは容易である。しかし、比較例１，２と同様に、被覆部分を固定した後にガラス部分を回転調心して固定する必要がある。共通クラッドの外形および被覆部の外形それぞれの長軸方向が互いにずれていると、そのズレ量に応じた量だけガラス部分を捻回して固定する必要があり、ＭＣＦに応力が残留するので信頼性が低下する。
【００２０】
図４は、光ファイバの捻り角と応力との関係を示すグラフである。光ファイバのクラッドの外形を円形とし、クラッドの直径を１２５μｍとし、被覆部を除去した長さ１０ｍｍの範囲に捻りを加えた。同図によれば、ガラスの一般的な捻れ破断応力の３０ＭＰａに到達する捻り角は凡そ９°となることから、共通クラッドの外形および被覆部の外形それぞれの長軸方向の角度ずれは９°未満でなければならない。安全率１０倍とすると角度ずれは０.９°以下でるのが好適であり、さらに半分の０.４５°であれば更に好適である。なお、捻れ破断応力は、ガラス部分の断面形状によるので、該当形状での実測値をもとに、検討するのが望ましい。
【００２１】
本実施形態の光ファイバ製造方法は、このような比較例１〜３が有する問題点を解消し得るものであり、アレイ化またはコネクタ化の際に捻回の程度が小さく容易に回転調心して固定することができるＭＣＦを製造することができる。先ず被覆形状のみで、ＭＣＦの概略のコア配列を特定し、被覆部分を先に固定することができる。ＭＣＦのガラス部分および被覆部分の形状の方向性が互いに合致していれば、そのままガラス部分を固定することができる。
【００２２】
図５は、本実施形態の光ファイバ製造方法を実施するのに好適な光ファイバ製造装置１の構成を示す図である。光ファイバ製造装置１は、母材３０の下端を加熱軟化させて紡糸しＭＣＦ１０を製造するものであって、加熱炉４０、外径モニタ装置４１，４２、ダイス４３，４４、回転ローラ４５〜４７、キャプスタン４８、回転ローラ５１〜５５およびボビン５６を備える。
【００２３】
母材３０は、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である石英系ガラスからなる。母材３０の非円形断面は、長軸および短軸それぞれについて対称性を有する。具体的には、母材３０の非円形断面形状は、楕円形、矩形、長方形、正偶数多角形を含む。長軸方向の外径と短軸方向の外径との比をアスペクト比とする。母材３０を線引して製造されるＭＣＦ１０の共通クラッドの断面は、母材３０の断面と相似形の形状を有する。
【００２４】
母材３０の下端部は加熱炉４０により加熱されて軟化し紡糸されてガラスファイバ１０Ａとなる。そのガラスファイバ１０Ａは、外径モニタ装置４１，４２により互いに直交する２方向（長軸方向および短軸方向）の外径が測定され、ダイス４３，４４により樹脂が塗布され硬化されて被覆部が形成され（被覆工程）、これにより被覆部付きのＭＣＦ１０となる。このＭＣＦ１０は、回転ローラ４５〜４７、キャプスタン４８および回転ローラ５１〜５５を順に経て、ボビン５６により巻き取られる。外径モニタ装置４１，４２により測定されるガラスファイバ１０Ａの外径が所定値となるように、線引張力，母材３０の送り速度および加熱炉４０の加熱温度が調整される。
【００２５】
回転ローラ４５〜４７は、母材直下の鉛直方向の線引経路において、光ファイバの走通方向を巻き取り方向に変更する前（キャプスタン４８前）に設けられており、光ファイバの軸周りの回転を抑制する回転抑制手段として作用する（回転抑制工程）。回転抑制手段としての回転ローラ４５〜４７は、樹脂が硬化して被覆部が形成された光ファイバの回転を抑制する。回転ローラ４５〜４７は、光ファイバの軸線に対して直角な２方向以上から光ファイバに接触し、長軸または短軸に平行であって光ファイバの軸周りの回転を抑制する胴部を有する。
【００２６】
回転抑制手段は、各々の胴部が光ファイバを挟んで対向して配置された２個の回転ローラを含む構成としてもよい。また、回転抑制手段は、３個以上の回転ローラを含み、そのうちの上下の回転ローラ４５，４７により光ファイバの送通路が鉛直方向となるようにし、上下の回転ローラ４５，４７に挟まれた中間の回転ローラ４６により光ファイバの走通路が水平方向に移動した位置を経由するようにする構成としてもよい（図６）。
【００２７】
回転ローラ４５〜４７は、回転抑制の際に光ファイバが横すべりしない形状およびサイズの鍔を有してもよい。回転ローラ４５〜４７の配置は、光ファイバの線通路が直線を保持できるように、光ファイバ送通路の両側に対向配置してもよい。回転抑制手段により、下部の巻取り機側からの回転が被覆塗布部に伝搬するのを抑制することが可能となる。
【００２８】
図７は、図５において、光ファイバの軸線方向に見た回転ローラ４５，４６の配置を示す図である。この例では、共通クラッドの外形および被覆部の外形の双方が矩形であり、被覆部の長軸方向の辺が回転ローラの胴部に接することで、光ファイバの回転が抑制される。また、この例のように、回転ローラが鍔を有していることにより、回転抑制の際に光ファイバが横すべりすることが抑制される。
【００２９】
このように、回転抑制手段としての回転ローラにより光ファイバの回転を抑制することで、外径モニタ装置４１，４２によりガラスファイバ１０Ａの長軸方向および短軸方向ぞれぞれの外径を安定して測定することができる。
【００３０】
回転抑制手段は、流体差圧手段を有し、流体の差圧を利用して光ファイバの軸周りの回転を抑制してもよい。すなわち、線引後のガラスファイバ１０Ａの外周に樹脂を塗布する被覆工程において、互いに直交する長軸と短軸とを有する非円形断面である被覆部を形成する。このとき、流体差圧手段は、ガラスファイバ１０Ａの長軸方向と被覆部の長軸方向とがなす角を所定の角度以下とする。ダイス４３，４４の孔形状をガラスファイバ１０Ａの断面形状と相似形とする。ガラス部分周囲の樹脂流により差圧が生じない方向にガラスファイバが自己調芯されることによって回転が抑制される。
【００３１】
被覆工程において、アスペクト比が３以上である開口孔を有する被覆樹脂塗付ダイスを用いてガラスファイバの外周に樹脂を塗布し被覆部を形成する。また、流体差圧手段は、線引後のガラスファイバの外周に樹脂を塗布し被覆部を形成する被覆樹脂塗付ダイスを含み、この被覆樹脂塗付ダイスに樹脂を加圧注入することで光ファイバの軸周りの回転を抑制する。
【００３２】
図８は、光ファイバの軸線方向に見たダイス４３の配置を示す図である。この例では、ガラスファイバ１０Ａの外形は矩形であり、ダイス４３の孔形状も矩形であり、両者は略相似である。但し、長軸方向と短軸方向とで被覆部の厚みは互いに異なってもよい。同図（ｂ）に示されるように、線引中に外乱によって光ファイバが回転しようとしても、光ファイバの周囲の樹脂の流れが乱されることに起因して、光ファイバの回転を抑制する力が働き、同図（ａ）に示されるように、被覆とクラッドとの角度ずれを抑えることができる。回転抑制力を十分に働かせるためには、樹脂圧は０.０５ＭＰａ以上とするのが望ましい。
【００３３】
なお、流体による回転抑制という意味では、樹脂塗付ダイスには限定されず、別のダイスと気体の流れで、光ファイバの回転を抑制してもよい。一般に、ダイス内の樹脂流の差圧により、クラッド断面形状のアスペクト比が大きくなるほど、ダイス内でファイバの回転を抑制する力が強く働く。ダイスの開口のアスペクト比は３以上であるのが好ましい。樹脂流の差圧が高くなるほど、回転が抑制される。
【００３４】
図９は、本実施形態の光ファイバ製造方法により製造されるＭＣＦの共通クラッドの断面形状の例を示す図である。図９（ａ）の例では共通クラッド１８の外形は楕円形であり、図９（ｂ）の例では共通クラッド１８の外形は正六角形である。図９（ｃ）の例では共通クラッド１８の外形は正方形であり、図９（ｄ）の例では共通クラッド１８の外形は長方形である。図９（ｅ）の例では、共通クラッド１８の外形は、２本の長辺と２本の円弧とからなる形状である。
【００３５】
図１０は、本実施形態の光ファイバ製造方法により製造されるＭＣＦの被覆部の断面形状の例を示す図である。被覆部１９の外形の形状は、共通クラッド１８の外形の形状に対し略相似である。角の部分は、丸みを帯びた形状でもよい。被覆部１９の断面形状において、長軸方向に伸びた部分の厚さは略均一である。これにより、被覆断面の長軸方向に伸びた部分が直線状である場合は、平坦性が担保され、アレイの平坦面に被覆が存在する状態で固定しやすくなる。なお、被覆部の長軸方向に伸びた部分の両側に存在する部分の厚さは、必要に応じて、多少異なってもよい。
【００３６】
被覆部１９の形状を共通クラッド１８の形状と概略合わせることによって、コアの配列方向を被覆形状により確認することが可能となる。アレイ化またはコネクタ化の際、コア配列方向を直接確認することなく、被覆部の形状の確認で対応が可能である。コア配置の調心の際は、前述した回転抑制をすれば、光ファイバのガラス部分を捻回する度合いを低減することが可能となる。
【００３７】
各ＭＣＦにおいて、コア配列の中心位置は、共通クラッドの中心位置と一致していてもよいし（図１１）、異なっていてもよい（図１２）。図１１（ａ），（ｂ）に示されるように、コア配列の中心位置と共通クラッド１８の中心位置とが一致している場合、コア配置や共通クラッド断面形状に回転対称性があれば、光ファイバ端面が回転して整列されても、コア配置がずれないので、調芯が容易となる。図１２（ａ），（ｂ）に示されるように、コア配列の中心位置が共通クラッド１８の中心位置に対して長軸方向に平行移動してずれている場合は、光ファイバが回転するとコア位置がずれていることを確認できる。コア識別用のマーカがなくとも、各コアの識別が可能となる。
【符号の説明】
【００３８】
１…光ファイバ製造装置、１０…ＭＣＦ、１０Ａ…ガラスファイバ、１１〜１７…コア、１８…共通クラッド、１９…被覆部、２１…基板、２２…押え板、３０…母材、４０…加熱炉、４１，４２…外径モニタ装置、４３，４４…ダイス、４５〜４７…回転ローラ、４８…キャプスタン、５１〜５５…回転ローラ、５６…ボビン。
【図１】
0006380179.tif 000002
【図２】
0006380179.tif 000003
【図３】
0006380179.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0006380179.tif 000011
【図１１】
0006380179.tif 000012
【図１２】
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