(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に楕円形状または多角形状のコア領域を有する光ファイバ用母材の製造方法であって、四塩化けい素などのガラス原料の火炎加水分解反応で生成させた酸化けい素微粒子を出発ターゲット材上に堆積させることにより形成されたスート堆積体を振動させ、該振動がスート堆積体を含んで振動している系の固有振動によるものであり、スート堆積体の回転数と振動数とが整数倍の関係にあることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。
【請求項２】
円周方向に楕円形状または多角形状のコア領域を有する光ファイバ用母材の製造装置であって、出発ターゲット材を回転させる機構と、四塩化けい素などを火炎加水分解して酸化けい素微粒子を生成させるバーナと、出発ターゲット材とともに回転するスート堆積体を振動させる機構とを備え、該振動がスート堆積体を含んで振動している系の固有振動によるものであり、該スート堆積体を振動させる機構によりスート堆積体の酸化けい素微粒子の堆積位置と該バーナとの間隔を相対的に振動させることを特徴とする光ファイバ用母材の製造装置。
【請求項３】
前記スート堆積体の酸化けい素微粒子の堆積位置と酸化けい素微粒子を堆積させるバーナとの相対的な振動状態を検知する機構と、検知した振動状態の振動数と回転数との比を一定に制御する機構を有する請求項２に記載の光ファイバ用母材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ用母材に関し、特に、偏波面保存ファイバの製造に有用な光ファイバ用母材の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバを製造する方法として、回転しながら引き上げられる出発ターゲット材の先端に、四塩化けい素などの原料ガスを酸水素火炎で加水分解させて生成する酸化けい素微粒子を堆積させてスート堆積体を製造するＶＡＤ法（気相軸付け法）、回転する出発ターゲット材に、これと相対的に移動するバーナによって四塩化けい素などの原料ガスを酸水素火炎で加水分解させて生成する酸化けい素微粒子を堆積させてスート堆積体を製造するＯＶＤ法（外付け法）、および石英製チューブ等のクラッド部材内に原料ガスを供給し、反応により生成した酸化けい素微粒子を内周面に堆積させ、ガラス化させるＭＣＶＤ法などが知られている。
【０００３】
シングルモード光ファイバにおいては、コア内に応力が存在すると伝播する光は、速波軸と遅波軸に沿った二つの偏波モードに分かれ、異なる速度でコア内を伝播する。コア内の応力が伝播方向で変化しなければ、光は、この偏波モードを維持した状態で伝播する。この性質を積極的に利用したのが一部の光部品で使用される光ファイバ偏波面保存ファイバである。コア内に応力を与える方法として、光ファイバの線引きに使用する母材内に、材質の異なる応力付与部材を挿入する方法があるが、製造工程が煩雑であり、しかも、これらの工程中には、穴をあけるなどの品質を損なう要因となる工程が多く含まれるという問題があった。また、偏波面保存ファイバとして、その他にコア部の断面形状が楕円のものが提案されているが、そのようなコアを製造することは容易なことではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、偏波面保存ファイバの製造に有用な光ファイバ用母材を容易に製造する方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、偏波面保存ファイバに関する上記のような実状に鑑み、特に、長さ方向に垂直な断面において、円周方向に楕円形状のコア領域あるいは多角形状のコア領域を持つ光ファイバ用母材の製造方法について、スート堆積体の形成過程に着目して試作研究を行った結果、実用的に望ましい方法を見出したものである。本発明で得られる光ファイバ用母材は、円周方向に楕円形状のコア領域を有することを特徴とし、コア領域の長径と短径の比が制御された関係にある。
また、本発明で得られる光ファイバ用母材は、円周方向に多角形状コア領域を有することを特徴とし、該コア領域の多角形状の中心と頂点を結ぶ線分と、該中心と辺央を結ぶ線分との比が制御された関係にある。
【０００６】
本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、円周方向に楕円形状または多角形状のコア領域を有する光ファイバ用母材の製造方法であって、四塩化けい素などのガラス原料の火炎加水分解反応で生成させた酸化けい素微粒子を出発ターゲット材上に堆積させることにより形成されたスート堆積体を振動させ、該振動がスート堆積体を含んで振動している系の固有振動によるものであり、スート堆積体の回転数と振動数とが整数倍の関係にあることを特徴としている。
本発明の光ファイバ用母材の製造方法によれば、様々な形状のコア領域を形成することができる。例えば、三角形状のコア領域は、スート堆積体の一回転に対して、スート堆積体をバーナに対して相対的に三回振動させることで得られる。また、四角形状のコア領域は四回振動させることで、五角形状のコア領域は五回振動させることで得られる。
【０００７】
本発明の光ファイバ用母材の製造装置は、円周方向に楕円形状または多角形状のコア領域を有する光ファイバ用母材の製造装置であって、出発ターゲット材を回転させる機構と、四塩化けい素などを火炎加水分解して酸化けい素微粒子を生成させるバーナと、出発ターゲット材とともに回転するスート堆積体を振動させる機構とを備え、該振動がスート堆積体を含んで振動している系の固有振動によるものであり、該スート堆積体を振動させる機構によりスート堆積体の酸化けい素微粒子の堆積位置と該バーナとの間隔を相対的に振動させることを特徴としている。
ＶＡＤ法、ＯＶＤ法またはＭＣＶＤ法によりスート堆積体を形成する装置には、出発ターゲット材とともに回転するスート堆積体の酸化けい素微粒子の堆積位置と酸化けい素微粒子を堆積させるバーナとの相対的な振動状態を検知する機構と、検知した振動状態の振動数と回転数との比を一定に制御する機構が設けられる。
なお、ＭＣＶＤ法及びＯＶＤ法による装置の場合は、光ファイバ用母材のコア部を製造する間のみ、相対的に振動させ、振動数と回転数との比が一定に制御される。
【０００８】
本発明は、回転するスート堆積体の軸を回転チャックを支点として揺動（振動）させ、酸化けい素微粒子堆積位置でのスート堆積体の回転数と振動数とが整数倍の関係を満たすように振動状態を制御して、所望の複数組の長径方向と短径方向とで異なる厚さの堆積層からなるコア領域を、光ファイバ用母材の長さ方向に連続的に形成して、断面形状で、楕円状コア領域や多角形状コア領域を有するスート堆積体を形成することに技術的特徴がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の光ファイバ用母材の製造方法について、以下に詳細に説明する。
図１は、コア１とクラッド２からなる本発明の光ファイバ用母材３を示し、コア１は一組の長径と短径を有する楕円状の断面形状を有している。なお、コア１は三角形、四角形等の多角形であってもよい。本発明の光ファイバ用母材３の製造方法を用いれば、楕円状又は多角形状コア領域を形成することができる。
【００１０】
図２は、四塩化けい素などのガラス原料をバーナ４からの火炎で加水分解させ、生成した酸化けい素微粒子を回転する出発ターゲット材上に堆積させてスート堆積体５を形成した後、ガラス化して光ファイバ用母材を製造する様子を示している。光ファイバ用母材に楕円状コア領域を形成するには、楕円の長径方向にスート堆積体５をバーナ４に対して相対的に振動させる必要があり、図２（ａ）は、バーナ４に対してスート堆積体５を振動させるものであり、出発ターゲット材を回転させる回転軸を重力方向からずらした機構とし、出発ターゲット材をバーナに対して揺動（振動）させるものであり、スート堆積体５の振動はこの振動系の固有振動によるものである。振動の状態はカメラによりモニタし、回転機構に所定の回転数としてフィードバックすることで、この回転数は振動数の整数分の１になるよう決定されている。
【００１１】
図２（ｂ）は、スート堆積体５に対してバーナ４を図における左右方向に振動つまり往復動させるケースを示している。いずれも振動方向がコアの長径方向となる。
本発明においては、スート堆積体の回転数と振動数との関係は整数倍とされる。この関係はコアの垂直断面形状を楕円状とする上で極めて重要である。また、コアの長径と短径の比は、上記振動幅を制御することで任意に設定することができる。
【００１２】
図３は、ＯＶＤ法（外付け法）により本発明の構成を有する光ファイバ用母材を製造する様子を示し、棒状ターゲット材６を回転させ、バーナ４を相対的に移動させつつ酸化けい素微粒子をこの上に堆積させてスート堆積体５を形成している。図３に示す例においては、棒状ターゲット材６を定位置で回転させ、棒状ターゲット材６に向かってバーナ４を接近、離間させながら酸化けい素微粒子を堆積させるものであり、この間、スート堆積体５の回転数とバーナ４の往復動（振動数）との関係は整数倍に制御される。
【００１３】
図４は、ＭＣＶＤ法により光ファイバ用母材を製造する様子を示し、管状ターゲット材７を回転させ、バーナ４を相対的に移動させつつ酸化けい素微粒子を管状ターゲット材７の内周面に堆積させて母材を形成している。図４に示す例においては、管状ターゲット材７を定位置で回転させ、管状ターゲット材７に向かってバーナ４を接近、離間させながら酸化けい素微粒子を堆積させるものであり、この間、スート堆積体の回転数とバーナ４の往復動（振動数）との関係は整数倍に制御される。
【００１４】
ＶＡＤ法やＯＶＤ法において、火炎加水分解反応により生成した酸化けい素微粒子を回転する出発ターゲット材上に堆積する堆積効率は、製造条件に敏感で、火炎を形成するガスの流量はもとより、バーナの火炎との距離によっても大きく影響を受ける。
【００１５】
ＭＣＶＤ法においては、管状ターゲット材にガラス原料ガスを含む燃焼ガスを管内に供給し、管状ターゲット材に対して相対的に平行移動するバーナで加熱され、この加熱位置では、すでに堆積したスート堆積体のガラス化と酸化けい素微粒子の生成反応が起こり、加熱位置よりやや離れた比較的低温部ではサーモフォレシス効果により、先に生成した酸化けい素微粒子の堆積が起こる。このときの堆積量は堆積位置の温度に大きく依存している。
【００１６】
図５は、スート堆積体とバーナとの位置関係を説明する図である。具体的に説明すると、スート堆積体５の円周上のある位置Ａでのバーナ４との距離をｄ、位置Ａより９０度回転した位置Ｂでのバーナ４との距離をｄ'、位置Ａより１８０度回転した位置Ａ'でのバーナ４との距離をｄ、位置Ｂより１８０度回転した位置Ｂ'でのバーナ４との距離をｄ'とし、ｄをｄ'より大とするとき、Ａ−Ａ'側でのスート堆積厚さとＢ−Ｂ'側でのスート堆積厚さとが異なるものとなり、楕円状コア領域を有する光ファイバ用母材が得られる。
【００１７】
ＯＶＤ法の場合、コア部の形成時にのみ振動を与えればよい。ＶＡＤ法では、コア部の形成はクラッド部の形成に比べて、バーナとスート堆積部の距離の変動に敏感であるため、コア部のみ楕円状となり都合がよい。
【００１８】
ＭＣＶＤ法においても、スート堆積体とバーナとの間隔を規則的に変化させることにより、ＶＡＤ法やＯＶＤ法で図５を用いて説明したように、Ａ−Ａ'側でのスート堆積厚さとＢ−Ｂ'側でのスート堆積厚さとが異なるものとなり、楕円状コア領域を有する光ファイバ用母材が得られる。
【００１９】
スート堆積体とバーナとの間隔を規則的に変化させるには、ＶＡＤ法では、バーナを固定してスート堆積体を揺らして振動させることにより、また、ＯＶＤ法では、バーナを近付けたり遠ざけたりして、好都合に行うことができる。
【００２０】
本発明においては、スート堆積体の一回転当たりの振動数を整数倍とするもので、スート堆積体の一回転の間に、スート堆積体とバーナとが相対的に接近、離間する振動運動を整数回与えて、厚手の堆積層をスート堆積体の長さ方向に複数列形成することで、多角形状のコア領域を形成することができる。
なお、本発明において、スート堆積体とバーナとの位置関係を検知する手段は任意であり、例えば、スート堆積体の酸化けい素微粒子の堆積位置は、カメラより取り込んだ画像を処理することによって検知することができる。
【００２１】
【実施例】
（実施例１）
ＶＡＤ法によりスート堆積体を形成する装置を用い、四塩化けい素などのガラス原料をバーナからの火炎で加水分解させ、反応で生成した酸化けい素微粒子を出発ターゲット材上に堆積させてスート堆積体を形成した。使用した装置は、出発ターゲット材を回転させる回転軸を重力方向からずらした機構とし、出発ターゲット材をバーナに対して揺動（振動）させた（図２（ａ）の態様）。この振動回数は、スート堆積体を含む系の固有振動数となる。堆積が進むにつれて、この振動系の重量が変化するため、装置にスート堆積体の振動を検知する機構を付設し、振動数の変化をモニターして回転数にフィードバックし、回転数が振動数のちょうど１／２になるように制御して、楕円状コア領域を有する光ファイバ用母材を製作した。
なお、楕円状コア領域を有する光ファイバ用母材を製造する例について説明したが、本発明によれば、回転数と振動数の関係を変えることで、楕円状コア領域あるいは辺数が任意の多角形状コア領域を有する光ファイバ用母材を製造することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の断面円形コアを製造する装置を改良して、容易に断面楕円状あるいは多角形状コア領域を有する光ファイバ用母材を製造することができ、工業的にも実用的にも極めて望ましいものであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ファイバ用母材を示す断面図である。
【図２】  （ａ）は、本発明の光ファイバ用母材を製造する様子を示す概略説明図であり、スート堆積体を振動させバーナを固定した態様を示し、（ｂ）は、スート堆積体を固定しバーナを振動させる例を示している。
【図３】  光ファイバ用母材をＯＶＤ法により製造する様子を示す概略説明図である。
【図４】  光ファイバ用母材をＭＣＶＤ法により製造する様子を示す概略説明図である。
【図５】  スート堆積体とバーナとの位置関係を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ コア
２ クラッド
３ 光ファイバ用母材
４ バーナ
５ スート堆積体
６ 棒状ターゲット材
７ 管状ターゲット材
【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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