(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の円形状の空孔を備えたフォトニッククリスタル光ファイバを得るための母材において、軸心部にコアを備えた石英ガラスロッドと、この石英ガラスロッドの周囲を覆う石英ガラス管とからなると共に、その石英ガラスロッドと石英ガラス管との境界部に上記空孔を設けると共に、その空孔がその石英ガラスロッドの外周面及び石英ガラス管の内周面にそれぞれ研削加工した半円形状の溝からなることを特徴とするフォトニッククリスタル光ファイバ用母材。
【請求項２】
上記石英ガラス管が２つ以上に縦割り分割されていることを特徴とする請求項１に記載のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法において、石英ガラスロッドの外周部と石英ガラス管の内周部にそれぞれその長手方向に沿って複数の半円形状の溝を加工し、それぞれの溝が一致するように石英ガラスロッドと石英ガラス管とを組み合わせることを特徴とするフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において用いられる光ファイバのうち、さらなる大容量な通信を可能とするフォトニッククリスタル光ファイバ（ＰＣＦ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｆｉｂｅｒ）を得るための母材及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量、高速な通信を可能とする光ファイバは、光通信ネットワークを構築する上で欠くことができないものであるが、近年及び将来の光通信ネットワークにおける光信号の高速化、情報の増大化に伴ってさらなる大容量の光ファイバが要求されており、現在、この要求を満たす新たな光ファイバとして、いわゆるフォトニッククリスタル光ファイバと称される光ファイバが注目されている。
【０００３】
このフォトニッククリスタル光ファイバとは、コアを覆うクラッドとして、ファイバの長手方向に一様な二次元周期構造を持つフォトニック結晶（ＰＣ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を用いた光ファイバであり、その導波原理の違いから分類するとおおよそ２種類に大別される。すなわち、一つはクラッドに相当する領域にフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｂａｎｄ  Ｇａｐ）をあけ、ブラック反射によって光波をコア内に閉じ込める方式のものであり、もう一つは従来の光ファイバと同様に、コアとクラッドの屈折率差を利用し、全反射によって光波をコア内に閉じ込めるものである。
【０００４】
この後者の全反射を利用したフォトニッククリスタル光ファイバは、従来の光ファイバがコアにゲルマニウム等の添加物を入れてクラッドとの屈折率に差を付けているのに対し、コア近傍のクラッドに空孔を形成して実効屈折率を下げる方法で実現している。尚、このフォトニッククリスタル光ファイバはクラッド中の空孔のデザインより超広帯域単一モード伝送領域、大きな実効コア断面積、高屈折率差（Ｈｉｇｈ−△）、大きな構造分散など通常の光ファイバでは実現できない特性を備えている。
【０００５】
そして、このようなフォトニッククリスタル光ファイバは、図２に示すように添加物を添加した石英ガラスから成るコアａの周囲にＶＡＤ法等によりスート母材を堆積させてクラッドｂを形成した後、そのコアａ近傍のクラッドｂ内に空孔ｃを複数形成して長さ２００ｍｍ，外径２５〜５０ｍｍ程度の石英ガラス母材ｄを形成し、しかる後、この石英ガラス母材ｄを通常の光ファイバ線引工程と同様加熱・軟化させて所定のファイバ径である１００〜１５０μｍ程度に線引きして得られることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この石英ガラス母材ｄの空孔ｃは、機械的な研削方法や超音波加工法によってその端面側から形成しているため、石英ガラス母材ｄの長さが制限されてしまい、現状では最大２００ｍｍ程度が限界である。
【０００７】
そのため、その外径をφ５０ｍｍとすると１回の紡糸で約２０ｋｍしか取れなく、非常に製造コストが高いものとなるといった欠点がある。また、孔開け加工数箇所であれば特に問題がないが、今後さらに数十個以上に増やした場合やその孔径を小さくした場合、その作業に多くの手間や時間を要し、さらに製作コストがアップしてしまう。
【０００８】
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、その長さに制限が殆どない新規なフォトニッククリスタル光ファイバ用母材及びその製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、請求項１に示すように、コア近傍のクラッド内にその長手方向に延びる複数の円形状の空孔を備えたフォトニッククリスタル光ファイバを得るための母材において、軸心部にコアを備えた石英ガラスロッドと、この石英ガラスロッドの周囲を覆う石英ガラス管とからなると共に、その石英ガラスロッドと石英ガラス管との境界部に上記空孔を設けると共に、その空孔がその石英ガラスロッドの外周面及び石英ガラス管の内周面にそれぞれ研削加工した半円形状の溝からなるものである。
【００１０】
そして、このような構成をしたフォトニッククリスタル光ファイバ用母材は、請求項３に示すように、石英ガラスロッドの外周部と石英ガラス管の内周部にそれぞれその長手方向に沿って複数の半円形状の溝を加工し、それぞれの溝が一致するように石英ガラスロッドと石英ガラス管とを組み合わせることで容易に製造することができる。
【００１１】
すなわち、従来機械的な研削方法や超音波加工法によってその端面側から形成されていた空孔を、石英ガラスロッドと石英ガラス管との境界部に沿って研削加工した溝によって形成するようにしたことから、得られる母材の長さに限定がなくなり、長尺のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を容易に得ることができる。
【００１２】
また、請求項２に示すように、上記石英ガラス管を２つ以上に縦割り分割しておけば、その石英ガラス管への溝加工をより簡単に実施することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１及び図３は、本発明に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材（以下、単にファイバ用母材と称す）１の実施の一形態を示したものである。
【００１５】
図示するように、このファイバ用母材１は、軸心部にコア２を備えた石英ガラスロッド３と、この石英ガラスロッド３の周囲を覆う石英ガラス管４とからなると共に、その石英ガラスロッド３と石英ガラス管４との境界部Ｓに沿って複数の空孔５，５…（本実施の形態にあっては４つ）をその長手方向に備えたものである。すなわち、この石英ガラスロッド３の軸心部に位置するコア２が図２に示すような従来のファイバ用母材ｄのコアａに相当し、そのコア２周囲及び石英ガラス管４の部分が従来のファイバ用母材ｄのクラッドｂに相当するようになっており、そのコア２とコアａ、コア２周囲部及び石英ガラス管４とクラッドｂとがそれぞれ同じ成分の石英ガラスから成っている。
【００１６】
また、石英ガラスロッド３と石英ガラス管４との境界部Ｓに沿って設けられる空孔５はそれぞれ石英ガラスロッド３の外周面に形成された外周溝５ａと、石英ガラス管４の内周面に形成された内周溝５ｂとから構成されており、その外周溝５ａと内周溝５ｂの位置をそれぞれ一致させることで従来の空孔ｃと同じ位置に同じ断面形状・断面積の空孔５が形成されている。
【００１７】
また、この石英ガラス管４は石英ガラスロッド３の軸心部を中心として径方向に延びる分割線Ｓ２から縦割り状に二分割可能となっており、分割された一対の管部材４ａ，４ａを組み合わせることで内部中空の管状体に形成されるようになっている。
【００１８】
次に、このような構造をした本発明のファイバ用母材１を得るためには、先ず、石英ガラスロッド３と石英ガラス管４（管部材４ａ）を別々に製造してから、図４に示すように、球形ダイヤモンド砥石６等を用いて石英ガラス管４の内周面に対してその長手方向に内周溝５ｂを複数本、等間隔かつ平行（本実施の形態にあっては４本）に形成する。尚、この内周溝５ｂの加工に際しては、砥石６側を石英ガラス管４の長手方向に移動させても良いが、砥石６を固定し、石英ガラス管４側を移動させるようにしても良い。次に、この石英ガラス管４に対する外周溝５ａの加工と共に、図５に示すように、球形ダイヤモンド砥石６等を用いて石英ガラスロッド３の外周面に対してその長手方向に外周溝５ａを複数本、等間隔かつ平行（本実施の形態にあっては４本）に形成する。その後、例えばこの石英ガラス管４の一方の管部材４ａ内に石英ガラスロッド３を嵌め込むように組み合わせると共に、石英ガラスロッド３側を回転させるなどして外周溝５ａと内周溝５ｂとを精度良く位置決めしてから他方の管部材４ａを組み合わせることで図３に示すように石英ガラスロッド３と石英ガラス管４との境界部に沿って空孔５を等間隔に有する本発明のファイバ用母材１を容易に得ることができる。
【００１９】
そして、このような製造方法によれば、空孔５の長さを殆ど無制限に形成することが可能となるため、従来製法では得ることが不可能であった極めて長尺のファイバ用母材１を容易・かつ確実に得ることができる。この結果、１本のファイバ用母材１から長距離のフォトニッククリスタル光ファイバを連続して得ることが可能となり、優れた生産効率を発揮することができ、フォトニッククリスタル光ファイバの製造コストの削減に大いに貢献できる。また、空孔５の数が増えたり、その孔径が小さくなっても、砥石６の数を増やして同時に加工したり、その砥石６のサイズを変更することで容易に対応することができるため、その作業に要する手間や時間も大幅に増えることがなく、ファイバ用母材１自体の製造コストも従来製法に比べて安価となる。
【００２０】
尚、本実施の形態では、ファイバ用母材１を石英ガラスロッド３とその周囲に組み合わされる石英ガラス管４との２つの部材で構成したが、図６（Ａ）に示すように、さらにこの石英ガラス管４を内周管４ｂと外周管４ｃとで構成し、図６（Ｂ）に示すようにこの内周管４ｂ側に内周溝５ｂを形成するようにしても良い。そして、本実施の形態によれば、外周管４ｃが最外周に位置してその内側の各部材をホールドするように作用することから、特別な拘束手段を用いる必要がなくなる。
【００２１】
また、図７に示すように、この内周管４ｂをさらに細かく分割（本実施の形態にあっては４つ）すれば、より簡単に溝加工を施すことが可能となる。
【００２２】
【実施例】
先ず、上述したコア２にドーパンドとしてゲルマニウムを添加し、そのコア２上にＶＡＤ法によりシングルモード光ファイバ用のスート母材を堆積した後、堆積したスート母材を焼結炉により透明ガラス化して外径φ７０ｍｍのガラスロッドを製造し、その後、このガラスロッドをガラス旋盤によりφ７０ｍｍからφ１５ｍｍに延伸してから６００ｍｍに切断し、プリフォームアナライザによりコア２の径を確認した。次いで、その長さ６００ｍｍのガラスロッドの外周をフッ酸処理して外径をφ１５ｍｍよりも僅かに減らしてから、図５に示したようにそのガラスロッドの外周にＲ１．５ｍｍの球形ダイヤモンド砥石６で外周溝５ａを４本等間隔に研削加工した。
【００２３】
一方、外径φ４０ｍｍ，内径φ１５ｍｍの石英ガラス管をダイヤモンドカッターにより縦割り二分割してから、図６（Ｂ）に示すようにそれぞれの管部材４ａ，４ａの内周面にＲ１．５ｍｍの球形ダイヤモンド砥石６で内周溝５ｂをそれぞれ２本ずつ等間隔に研削加工してからその加工面をフッ酸処理して整えた後、図６（Ａ）に示すように、外径φ８０ｍｍ，内径φ４０ｍｍの石英ガラス製の外周管４ｃ内にそれぞれの溝５ａ，５ｂが一致するように挿入してから、これを外径φ６０ｍｍまで延伸して長さ１０００ｍｍの本発明ファイバ用母材１を製作した。
【００２４】
そして、このようにして得られたファイバ用母材１を従来のガラス母材と同様な方法で線引きしたところ、空孔５の径が５μｍのフォトニッククリスタル光ファイバを長さ約２００ｋｍに亘って連続して得ることができた。
【００２５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、クラッドに相当する部分を石英ガラスロッドと石英ガラス管とで形成すると共に、空孔に相当する部分をその石英ガラスロッドと石英ガラス管の境界部に沿って研削加工した溝で形成したことから、空孔の長さに限定がなくなり、長尺のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材を容易に得ることができる。この結果、１本当たりのファイバ用母材から長距離のフォトニッククリスタル光ファイバを連続して得ることが可能となり、優れた生産効率を発揮することができ、フォトニッククリスタル光ファイバの製造コストの削減に大いに貢献できる、等といった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の実施の一形態を示す断面図である。
【図２】従来のフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の実施の一形態を示す断面図である。
【図３】本発明に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の実施の一形態を示す斜視図である。
【図４】石英ガラス管の内周面に内周溝を研削加工している状態を示す概念図である。
【図５】石英ガラスロッドの外周面に外周溝を研削加工している状態を示す概念図である。
【図６】（Ａ）は本発明に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の他の実施の形態を示す斜視図である。
（Ｂ）は石英ガラス管を構成する内周管の内周面に内周溝を研削加工している状態を示す概念図である。
【図７】（Ａ）は本発明に係るフォトニッククリスタル光ファイバ用母材の他の実施の形態を示す斜視図である。
（Ｂ）は石英ガラス管を構成する内周管の内周面に内周溝を研削加工している状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１  フォトニッククリスタル光ファイバ用母材
２  コア
３  石英ガラスロッド
４  石英ガラス管
4a  管部材
4b  内周管
4c  外周管
５  空孔
5a  外周溝
5b  内周溝
６  砥石
S1  境界部
S2  分割線
【図１】
0004005845.tif 000002
【図２】
0004005845.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004005845.tif 000005
【図５】
0004005845.tif 000006
【図６】
0004005845.tif 000007
【図７】
0004005845.tif 000008