(57)【要約】【課題】複雑な工程を含まずに複雑な構造の光ファイバを従来より容易に製造できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光ファイバ製造方法は、底部を閉じたジャケット管に１以上のコアロッド（ガラスロッド）もしくはキャピラリー管を入れ、該ジャケット管を加熱炉内へ導入しながらシリカ粉末をジャケット管内の隙間に徐々に吐出し、加熱炉内の加熱源によってジャケット管内のシリカ粉末を溶融してクラッドを形成すると同時に所望のファイバ外径まで延伸することとした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造方法であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを前記ジャケット管に入れる挿入工程と、
前記挿入工程後、前記ジャケット管を加熱炉内へ導入しながら、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給工程と、
前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給工程で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引工程と、
を行う光ファイバ製造方法。
【請求項２】
シリカ供給工程およびファイバ線引工程において、前記ジャケット管内を真空に保持することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項３】
前記ファイバ線引工程において、前記ジャケット管を長手方向に第１温度と第２温度で順に加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイバの製造方法。
【請求項４】
前記シリカ粉末が、前記ジャケット管および前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドより融点が低い組成のガラスであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項５】
ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造装置であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを挿入した前記ジャケット管を加熱炉内へ導入する導入手段と、
前記加熱炉内へ導入される前記ジャケット管の前記加熱炉と反対側の端から、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給手段と、
前記加熱炉で前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給手段で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引手段と、
を備える光ファイバ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの製造方法及び光ファイバ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、長距離用光ファイバ母材の製造方法は、気相法によるものが主流であり、ファイバの完成までの工程は大きく分けて、多孔質母材の製造、母材の焼結（透明化）、ファイバ線引の３工程から成る。
【０００３】
気相法による代表的な多孔質母材作製法として、以下の４つがある。
｛１｝ＯＶＤ法（Ｏｕｔｓｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）
｛２｝ＭＣＶＤ法（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）
｛３｝ＰＣＶＤ法（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）
｛４｝ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ  Ａｘｉａｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ）
【０００４】
ここでは現在の主流である｛４｝のＶＡＤ法を例にとって、光ファイバの製造方法を説明する（図１）。多孔質母材の作製は、原料供給系から供給される原料気体（ＳｉＣｌ４，ＧｅＣｌ４）は、酸水素バーナの炎の中に導かれ、燃焼で生成された水によってバーナ燃焼部で
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ  −＞  ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ
ＧｅＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ  −＞  ＧｅＯ２＋４ＨＣｌ
などの火炎加水分解を受ける。この火炎加水分解を受けると、石英系ガラスの微粒子（スート）が形成される。この微粒子を出発材の先端に堆積させる。ガラス微粒子は軸方向に堆積するので、この成長速度に合わせて出発材を回転させながら上方に引き上げて行き、多孔質母材が形成される。次に多孔質母材を加熱炉に入れ高温にすると、焼結が進み、体積が収縮し、母材中の空隙は連結して、母材の外に達する。さらに温度が高くなると完全な透明ガラス体（母材）となる。さらに、この透明ガラス体を光ファイバ線引装置に挿入し、線引が実施される（非特許文献１）。
【０００５】
一般的な光ファイバの製造装置は非特許文献２に示すように、加熱炉、ファイバ外径測定器、ダイス（被覆（樹脂）塗布）、被覆（樹脂）硬化器（加熱炉、ＵＶ照射器等）、キャプスタン、巻き取り装置、線引母材を保持し線引量に応じて母材を加熱炉へ送り出す母材送り装置等から構成される。（図２）。透明ガラス母材は約２０００℃電気炉内にて加熱され、局所的に軟化したガラスは、所望のファイバ外径（一般的には１２５μｍ）まで細径化される。加熱炉の下端口から引き出された光ファイバは、外径測定器を通過し、樹脂塗布器で樹脂がファイバ表面をコーティングし、樹脂硬化器（ＵＶ光源）で樹脂が硬化される。さらに光ファイバはキャップスタンで引き出され、巻き取り装置でボビンに巻きつけられる。外径測定器の測定結果を基にファイバ外径が一定となるようにキャップスタンの速度が調整される。
【０００６】
一方、近年急速に研究開発が進んでいるマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）の製造方法においても光ファイバの線引工程については、上記に記載した従来のファイバと基本的には同様である。しかしながら、複数のコアを形成する必要があるため、母材の製造工程については、上記記載の従来方法よりも複雑な工程が必要になる。これらの母材の製造方法の例として、スタックアンドドロー法やロッドインチューブ法等がある。スタックアンドドロー法では気相法などで作製した複数のコア用ガラスロッドおよびクラッド用ガラスロッドをジャケット管に挿入して一体化させて母材を作製する。一方、ロッドインチューブ法は、ドリル等で穴あけ加工した太径のクラッド用ガラスロッドにコア用ガラスロッドを挿入し一体化させて母材を作製する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】川上彰二郎、白石和男、大橋正治著、「光ファイバとファイバ形デバイス」１９９６年７月１０日発行、ｐ．１１−１３
【非特許文献２】三木哲也、須藤昭一編、「光通信技術ハンドブック」、オプトロニクス社、平成１４年１月３０日発行、ｐ．２４４
【非特許文献３】Ｔ．  Ｙａｊｉｍａ  ｅｔ  ａｌ．，  “ＯＨ−Ｆｒｅｅ，  Ｌｏｗ  ｌｏｓｓ  ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ  ｆｉｂｅｒ  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｂｙ  ｓｌｕｒｒｙ  ｃａｓｔｉｎｇ／  Ｒｏｄ−ｉｎ−ｔｕｂｅ  ｍｅｔｈｏｄ”，  ＥＣＯＣ２０１４，  Ｔｈ．２．４．４，  ２０１４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、一般的な母材作製法である気相法では、クラッドの中に多数のコアを有する複雑な構造のＭＣＦの母材作製を、一連の工程で行うことは原理的に困難である。これを実現した場合も、工程数が多くなり、複雑な断面構造を有するＭＣＦ母材を高精度に作製することが難しく、経済性の観点からも難点がある。これらの困難を回避する方法として、前記のスタックアンドドロー法やロッドインチューブ法が用いられる。しかし、スタックアンドドロー法では多数のロッドを組み合わせることが必要で、コアの配置がロッドを細密にすきまなく充填できる構造にほぼ限られる点等が課題である。またロッドインチューブ法では穴あけ加工が必要である点等により、工程数の増加や穴あけ加工できる母材の長さに制限が生じる点、穴あけ時の母材の破壊や位置精度の悪化等が発生する可能性がある点が課題である。
【０００９】
これらの方法以外にも、クラッド材料として粉末材料を用いて母材の大型化を実現している検討例（非特許文献３）があるが、単一コアの母材検討に留まっており、ＭＣＦに適用した例は知られていない。また、文献に示されているように母材の作製に限定しても７段階に及ぶ非常に細分化された複雑な処理工程が必要となり、その後さらに光ファイバの線引工程が加わる。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、複雑な工程を含まずに複雑な構造の光ファイバを従来より容易に製造できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバ製造方法は、底部を閉じたジャケット管に１以上のコアロッド（ガラスロッド）もしくはキャピラリー管を入れ、該ジャケット管を加熱炉内へ導入しながらシリカ粉末をジャケット管内の隙間に徐々に吐出し、加熱炉内の加熱源によってジャケット管内のシリカ粉末を溶融してクラッドを形成すると同時に所望のファイバ外径まで延伸することとした。
【００１２】
具体的には、本発明に係る光ファイバ製造方法は、ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造方法であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを前記ジャケット管に入れる挿入工程と、
前記挿入工程後、前記ジャケット管を加熱炉内へ導入しながら、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給工程と、
前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給工程で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引工程と、
を行う。
【００１３】
本光ファイバ製造方法は、ジャケット管内の所望の位置にキャピラリ管又はガラスロッドを配置し、シリカ粉末を供給しつつ加熱し、母材形成から線引までを一括で行うことができる。このため、本発明は、複雑な工程を含まずに複雑な構造の光ファイバを従来より容易に製造できる光ファイバ製造方法を提供することができる。
【００１４】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、シリカ供給工程およびファイバ線引工程において、前記ジャケット管内を真空に保持することを特徴とする。ジャケット管内に何らかの気体が存在する場合、製造された光ファイバに気泡として残留する可能性がある。本光ファイバ製造方法は、ジャケット管内を真空状態にすることでこの問題を解消する。
【００１５】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記ファイバ線引工程において、前記ジャケット管を長手方向に第１温度と第２温度で順に加熱することを特徴とする。上側の加熱源の温度を比較的に低温にし、シリカ粉末を少し溶融させ多孔質状態にしてクラッドの形状を形成し、下側の高温の加熱源で多孔質部位を完全に溶融させ完全なガラスにすることができる。
【００１６】
本発明に係る光ファイバ製造方法は、前記シリカ粉末が、前記ジャケット管および前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドより融点が低い組成のガラスであることを特徴とする。投入したシリカ粉末だけが先に溶融し、ジャケット管およびガラスロッドおよびキャピラリー管が構造を保持したまま、その隙間に溶融したシリカ融液をムラなく行きわたせることができる。
【００１７】
上記の光ファイバ製造方法を実現できる光ファイバ製造装置は、ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造装置であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを挿入した前記ジャケット管を加熱炉内へ導入する導入手段と、
前記加熱炉内へ導入される前記ジャケット管の前記加熱炉と反対側の端から、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給手段と、
前記加熱炉で前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給手段で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引手段と、
を備える。
【００１８】
従って、本発明は、複雑な工程を含まずに複雑な構造の光ファイバを従来より容易に製造できる光ファイバ製造装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、複雑な工程を含まずに複雑な構造の光ファイバを従来より容易に製造できる光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】母材作製に関する説明図である。
【図２】一般的な光ファイバ製造装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る線引装置に関する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る線引装置に関する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る線引装置に関する説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る線引装置に関する説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る線引装置に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２２】
（実施形態の概要）
以下の実施形態で説明する光ファイバ製造方法は、
底部を閉じたジャケット管に少なくとも１つ以上のコアロッド（ガラスロッド）もしくはキャピラリー管を入れる工程と、
前記工程で作製したジャケット管を線引装置の加熱炉内へ徐々に導入しながら、シリカ粉末をジャケット管とガラスロッドもしくはキャピラリー管の隙間に徐々に吐出する工程と、
加熱炉内の加熱源が導入したシリカ粉末を溶融し、光ファイバのクラッドを形成すると同時に所望のファイバ外径まで細径化し、ファイバ線引までを一括で行う工程と
から構成されることを特徴とする。
【００２３】
シリカ粉末はファイバの製造速度に合わせて、ジャケット管内へ導入することが可能なため、気相堆積と比較し生産性を大幅に向上させることができる。また気相堆積で必要であった焼結工程が無く、クラッド形成から線引工程まで一括で行うため、気相堆積法よりも工程数が減少する。また非特許文献３で提案されている粉末材料を使用する方法に対しても、脱脂工程および焼結工程が不要となる利点を有する。
【００２４】
また本発明の光ファイバの製造方法の吐出工程および線引工程において、ジャケット管内が真空に保持されていることを特徴とする。ジャケット管内に何らかの気体が存在する場合、製造された光ファイバに気泡として残留する可能性があるが、ジャケット管内を真空状態にすることでこの問題は解消する。
【００２５】
また本発明の光ファイバ製造方法の加熱炉において、加熱炉内の上下に２つの加熱源を有し異なる温度で加熱することを特徴とする。上側の加熱源の温度を比較的低温にし、シリカ粉を少し溶融させ多孔質状態にしてクラッドの形状を形成し、下側の高温の加熱源で多孔質部位を完全に溶融させ完全なガラスにする。
【００２６】
また本発明の光ファイバ製造方法のシリカ粉末において、ジャケット管およびガラスロッドおよびキャピラリー管より融点が低い組成のガラスを用いていることを特徴とする。融点の低いシリカ粉末を使用する理由は、投入したシリカ粉末だけが先に溶融し、ジャケット管およびガラスロッドおよびキャピラリー管が構造を保持したまま、その隙間に溶融したシリカ融液がムラなく行きわたるようにするためである。融点が低いシリカガラスとしては、臭素添加ガラス、塩素添加ガラス、リン添加ガラス等がある。
【００２７】
（実施形態１）
図２は、本実施形態の光ファイバ製造方法を実現する光ファイバ製造装置でもある。本光ファイバ製造装置は、ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造装置であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを挿入した前記ジャケット管を加熱炉内へ導入する導入手段と、
前記加熱炉内へ導入される前記ジャケット管の前記加熱炉と反対側の端から、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給手段と、
前記加熱炉で前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給手段で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引手段と、
を備える。
【００２８】
本光ファイバ製造装置が行う光ファイバ製造方法は、ガラス管の一端を閉じた、光ファイバのクラッド部の最外周となるジャケット管、及び光ファイバの空孔となるキャピラリー管もしくは光ファイバのコア部となるガラスロッドを用いて光ファイバを製造する光ファイバ製造方法であって、
少なくとも１つ以上の前記キャピラリー管もしくは少なくとも１つ以上の前記ガラスロッドを前記ジャケット管に入れる挿入工程と、
前記挿入工程後、前記ジャケット管を加熱炉内へ導入しながら、前記キャピラリー管同士もしくは前記ガラスロッド同士の隙間、及び前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間の隙間に、光ファイバのクラッド部の原料となるシリカ粉末を供給するシリカ供給工程と、
前記ジャケット管を加熱し、前記シリカ供給工程で供給された前記シリカ粉末を溶融するとともに、前記ジャケット管を所望の外径まで延伸して細径化を行うファイバ線引工程と、
を行う。
【００２９】
図２に図示はしていないが導入手段は挿入工程を行う。ファイバ線引手段はファイバ線引工程を行う。図２において、加熱炉、外径測定器、樹脂塗布器、樹脂硬化器、張力測定器、キャプスタン、スクリーニング、ボビン、及び線引速度検出器がファイバ線引手段である。シリカ供給手段はシリカ供給工程を行う。図３は、図２の光ファイバ製造装置の加熱炉近傍を説明する図であり、シリカ供給手段及びファイバ線引手段の加熱炉を説明する図である。
【００３０】
図３では、簡略化のため１コアの単一モードファイバを作製する場合を示している。加熱炉は、ガスバーナーを有する。シリカ供給手段１０１は、数〜数十μｍ径オーダーのシリカ粉末を吐出管から重力によりジャケット管へ吐出する。キャリアガスを用いて吐出する場合と比較してシリカ粉末の拡散が小さく、ジャケット管の底部に高精度にシリカ粉末を到達させることができる。ジャケット管の内の側面部に付着してしまうと、母材の外径ムラに発展してしまう可能性があり、できるだけジャケット管の底部へ直接到達するのが望ましい。また本実施形態ではジャケット管およびガラスロッドは純石英ガラスを使用し、シリカ粉末は臭素を１．４ｗｔ％添加したものを使用した。
【００３１】
シリカ粉末の投入は数〜数十ｍｇ単位で断続的に行ったが、連続供給しても可能である。単位時間の投入量は線引で単位時間あたりに消費されるガラス量と同じもしくは比例関係を保持するように調節される。線引を実施した結果、光伝搬損失は０．２０ｄＢ／ｋｍ（λ＝１５５０ｎｍ）であった。また作製した光ファイバの断面を顕微鏡で確認した結果、特に空隙および脈理等の発生は無く、シリカ粉末に低融点の臭素添加石英ガラスを使用した効果が表れたものと思われる。
【００３２】
（実施形態２）
図４は、図２の光ファイバ製造装置の加熱炉近傍を説明する図であり、シリカ供給手段及びファイバ線引手段の加熱炉を説明する図である。本実施形態は６コアの単一モードマルチコアファイバを作製する一例である。
【００３３】
本実施形態では、シリカ供給工程およびファイバ線引工程において、前記ジャケット管内を真空に保持することを特徴とする。
本実施形態では加熱炉は電気炉であり、カーボンヒータを有する。本光ファイバ製造装置と実施形態１の光ファイバ製造装置との違いは、加熱炉が電気炉であること以外に、シリカ供給手段から電気炉までを覆う気密キャップ１０２と、ジャケット管内及び吐出管を真空に保持する真空ポンプ１０３と、を備えたことである。
【００３４】
シリカ供給手段１０１は、数〜数十μｍ径オーダーのシリカ粉末を吐出管から重力によりジャケット管へ吐出する。シリカ粉末の投入は数ｇ／ｍｉｎの一定量で連続的に行った。また本実施形態ではジャケット管からシリカ供給手段１０１までが気密キャップ１０２で気密化され、真空ポンプ１０３で真空状態にされている。これにより吐出されたシリカ粉末はジャケット管の底部に到達するまで空気抵抗を受けないので拡散し難く、ジャケット管の底部へピンポイントで吐出することが可能となる。また真空状態にする場合のもう１つの利点として、初期のシリカ粉末の溶融時に溶融液が隙間に十分行きわたらず、空隙が発生したとしても、母材がさらに溶融しファイバ径に近づいていく過程で空隙を消滅させることが可能である。また本実施形態ではジャケット管およびガラスロッドは純石英ガラスを使用し、シリカ粉末は純石英を使用した。作製した光ファイバの光伝搬損失は、６コアの平均値で０．２２ｄＢ／ｋｍ（λ＝１５５０ｎｍ）であった。
【００３５】
（実施形態３）
図５は、図２の光ファイバ製造装置の加熱炉近傍を説明する図であり、シリカ供給手段及びファイバ線引手段の加熱炉を説明する図である。本実施形態は６コアの単一モードマルチコアファイバを作製する一例である。
【００３６】
本実施形態では、前記ファイバ線引工程において、前記ジャケット管を長手方向に第１温度と第２温度で順に加熱することを特徴とする。そして、前記シリカ粉末が、前記ジャケット管および前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドより融点が低い組成のガラスであることを特徴とする。
本実施形態の光ファイバ製造装置と実施形態２の光ファイバ製造装置との違いは、電気炉においてカーボンヒータを２段有する点である。このカーボンヒータは、下部側のヒータの方が高温で加熱する。
【００３７】
導入手段がジャケット管を徐々に電気炉内へ導入し、それと同時にシリカ供給手段１０１がシリカ粉末を徐々に導入する。ジャケット管の下端が上側のカーボンヒータ（低温、１０００〜１５００℃）を通過するとジャケット管及びガラスロッドより融点が低いシリカ粉末が少し溶融し、多孔質状態を形成する。さらにジャケット管の下端が、下側のカーボンヒータ（高温、１６００〜２１００℃）まで達すると、多孔質化したシリカ粉が完全に溶融し、さらに延伸され所望のファイバ外径まで細径化される。一旦多孔質化させる理由は、加熱によりジャケット管の外径が変化する前にガラスロッドとジャケット管の間の空隙を埋める多孔質ガラスを形成することで、マルチコア母材を支持・固定するためであり、マルチコア母材の位置精度を大幅に改善可能となる。
【００３８】
本実施形態ではジャケット管およびガラスロッドは純石英ガラスを使用し、シリカ粉末は臭素を１．２ｗｔ％添加したものを使用した。作製した単一モードの６コアのマルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）で、光伝搬損失は６コアの平均値で０．２０ｄＢ／ｋｍ（λ＝１５５０ｎｍ）であり、コア間距離の設計値に対するずれは全てのコアで０．１μｍ以下であった。実施形態２の光ファイバ製造装置で同様の６コアの単一モードマルチコアファイバを作製した場合、コア間距離のずれの平均値は０．２５μｍであったので、本実施形態の光ファイバ製造装置は大幅な位置精度の改善に成功した。
【００３９】
（実施形態４）
図６は、図２の光ファイバ製造装置の加熱炉近傍を説明する図であり、シリカ供給手段及びファイバ線引手段の加熱炉を説明する図である。本実施形態は６孔のフォトニック結晶ファイバを作製する一例である。
【００４０】
本実施形態の光ファイバ製造装置の構成は実施形態３の光ファイバ製造装置の構成と同じである。実施形態３と異なるのは、ジャケット管に挿入されている要素がガラスロッドではなくキャピラリー管である点である。キャピラリー管は１．１気圧のＡｒガス封入し上下の開口部を閉じたものを用意した。これはジャケット管内を真空状態にする時に、空孔内を若干加圧した状態にするためである。空孔型ファイバは、母材時の空孔の形状およびファイバ断面積に対する空孔面積の割合を保持したまま線引する場合が多く、線引の際にキャピラリー管の容積が小さくなっても破裂することはない。
【００４１】
実施形態３の場合と同様にジャケット管内は減圧され真空状態となっている。シリカ供給手段１０１は、数〜数十μｍ径オーダーのシリカ粉末を吐出管から重力により吐出する。シリカ粉末の投入は数ｇ／ｍｉｎの一定量で連続的に行った。また本実施形態ではジャケット管およびキャピラリー管は純石英ガラスを使用し、シリカ粉末は臭素を１．０ｗｔ％添加したものを使用した。作製した光ファイバの光伝搬損失は、ＬＰ０１モードが０．２５ｄＢ／ｋｍ（λ＝１５５０ｎｍ）であった。
【００４２】
（実施形態５）
図７は、図２の光ファイバ製造装置の加熱炉近傍を説明する図であり、シリカ供給手段及びファイバ線引手段の加熱炉を説明する図である。本実施形態は６孔の空孔と中心に単一モード伝搬が可能なコアを有するファイバ（ホールアシストファイバ、ＨＡＦ）を作製する一例である。
【００４３】
本実施形態の光ファイバ製造装置の構成は実施形態３の光ファイバ製造装置の構成と同じである。実施形態３と異なるのは、ジャケット管に挿入されている要素が１本のガラスロッドとその周りの６本のキャピラリー管である点である。キャピラリー管は１．０５気圧のＡｒガス封入し上下の開口部を閉じたものを用意した。これはジャケット管内を真空状態にする時に、空孔内を若干加圧した状態にするためである。空孔型ファイバは、母材時の空孔の形状およびファイバ断面積に対する空孔面積の割合を保持したまま線引する場合が多く、線引の際にキャピラリー管の容積が小さくなっても破裂することはない。ガラスロッドは比屈折率差０．３５％の物を使用した。
【００４４】
実施形態３の場合と同様にジャケット管内は減圧され真空状態となっている。シリカ供給手段１０１は、数〜数十μｍ径オーダーのシリカ粉末を吐出管から重力により吐出する。シリカ粉末の投入は数ｇ／ｍｉｎの一定量で連続的に行った。また本実施形態ではジャケット管およびガラスロッドおよびキャピラリー管は純石英ガラスを使用し、シリカ粉末は臭素を１．０ｗｔ％添加したものを使用した。作製した光ファイバの光伝搬損失は、ＬＰ０１モードが０．２１ｄＢ／ｋｍ（λ＝１５５０ｎｍ）であった。
【００４５】
［付記］
以下は、本実施形態の光ファイバ製造方法及び光ファイバ製造装置を説明したものである。
【００４６】
（目的）
クラッド部へのシリカ材料の充填を容易にする（シリカ材料を充填しながら直接溶融することで堆積と焼結の工程を簡略化し、更に紡糸までを一工程で実施する）と共に、ＭＣＦ等の複雑な構造の光ファイバの製造において、製造工程を少なくし高精度に母材形成（シリカ材料を充填しながら溶融することでクラッド領域を一括で形成し、充填から、焼結までを一工程にする）から線引までを一括で行うことを目的とする。
【００４７】
（１）：
底部を閉じたジャケット管に少なくとも１つ以上のガラスロッドもしくはキャピラリー管を入れる工程と、
前記工程で作製したジャケット管を線引装置の加熱炉内へ導入しながら、シリカ粉末をジャケット管とガラスロッドもしくはキャピラリー管の隙間に徐々に吐出する工程と、
加熱炉内の加熱源が導入したシリカ粉末を溶融し、光ファイバのクラッドを形成すると同時に所望のファイバ外径まで細径化し、ファイバ線引までを一括で行う工程と
から構成される、光ファイバの製造方法。
【００４８】
（２）：
吐出工程および線引工程において、ジャケット管内が真空に保持されていることを特徴とする上記（１）に記載の光ファイバの製造方法。
【００４９】
（３）：
加熱炉内の上下に２つの加熱源を有し異なる温度で加熱することを特徴とする上記（１）または（２）に記載の光ファイバの製造方法。
【００５０】
（４）：
シリカ粉末として、ジャケット管およびガラスロッドおよびキャピラリー管より融点が低い組成のガラスを用いることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の光ファイバの製造方法。
【００５１】
（５）：
上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の吐出工程と線引工程を行うことを特徴とする光ファイバの製造装置。
【００５２】
（効果）
本発明によれば、クラッド部へのシリカ材料の充填を容易にすると共に、製造工程を少なくし高精度に母材形成から線引までを一括で行うことが可能となる。またクラッド材料の充填が容易であることから、大型母材を作製するのが容易となる。
【符号の説明】
【００５３】
１０１：シリカ供給手段
１０２：気密キャップ
１０３：真空ポンプ
【図１】
2017019676.tif 000003
【図２】
2017019676.tif 000004
【図３】
2017019676.tif 000005
【図４】
2017019676.tif 000006
【図５】
2017019676.tif 000007
【図６】
2017019676.tif 000008
【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記ファイバ線引工程は、前記ジャケット管および前記キャピラリー管もしくは前記ガラスロッドの構造を保持したまま、前記シリカ粉末だけを先に溶融させる過程を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ファイバの製造方法。