(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を伝搬させる芯線と該芯線の外側に形成される被覆とからなる光ファイバにおいて、
一定間隔毎に所定の範囲内で、前記芯線に、ねじりの向きが１回毎に逆となるようにねじりを加えるとともに、前記被覆によって該芯線のねじり状態を維持し、
前記所定の範囲は該光ファイバが持つ残留複屈折により決まる光のビート長に比べて十分に短く、かつ、該光ファイバを破壊しない程度に長く、
前記一定間隔は、光ファイバの残留複屈折の特性が変化せずに持続する長さに比べて十分に短く、かつ、１０〜５０ｍの範囲で設定された長さであることを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
前記芯線を実効的に９０度の角度分ねじ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】
ねじり部分において前記被覆の強度を増して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４】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の厚さを厚くすることによって形成されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項５】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の材質を硬化させることによって形成されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項６】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の材質を変えることによって形成されることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ。
【請求項７】
光を伝搬させる芯線と該芯線の外側に形成される被覆とからなる光ファイバの製造方法において、
コアとクラッドからなる母材を加熱し、
前記母材を引き延ばして前記芯線を形成し、
光ファイバの残留複屈折の特性が変化せずに持続する長さに比べて十分に短く、かつ、１０〜５０ｍの範囲で設定された長さで一定の間隔をおいて、該光ファイバが持つ残留複屈折により決まる光のビート長に比べて十分に短く、かつ、該光ファイバを破壊しない程度に長い所定の範囲内で前記芯線にねじりを加え、
前記芯線の周囲に前記被覆を形成する、ことからなることを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項８】
前記芯線に前記被覆を形成する際に、前記被覆の形成装置は回転させずに前記芯線の支持装置のみを回転させることを特徴とする請求項７記載の光ファイバの製造方法。
【請求項９】
前記芯線を実効的に９０度の角度分ねじることを特徴とする請求項７または８記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１０】
ねじりの向きが１回毎に逆となることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１１】
ねじり部分において前記被覆の強度を増してあることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１つに記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１２】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の厚さを厚くすることによって形成されることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１３】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の材質を硬化させることによって形成されることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバの製造方法。
【請求項１４】
前記ねじり部分の被覆は、被覆の材質を変えることによって形成されることを特徴とする請求項１１記載の光ファイバの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光伝送路に使用される光ファイバに係り、特には、残留複屈折にともなう偏波分散を抑圧し、実効的に小さくすることのできる光ファイバに関する。更には、そのような光ファイバの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、光ファイバを使った光通信の研究開発が盛んに行われている。このような光通信において、長距離離れた送信機と受信機とを接続するのに長距離光ファイバは欠かせないものとなっている。
【０００３】
また、光通信においては従来の電気通信に比べ高速に大量の情報を送受信できることが望まれており、光ファイバの光信号伝達特性の向上が望まれている。
光ファイバはコアとクラッド及びこれらを保護する被覆とからなっているのが一般的である。コアは主に光信号を伝達する部分であり、クラッドはコアを外傷等から保護すると共に、光信号をコアに閉じ込める作用を持っている。すなわち、クラッドはコアよりも屈折率が低い材質で作られており、コア内の光信号が、クラッドとコアとの境界で全反射しながら伝搬できるよう構成されている。
【０００４】
このようにコアとクラッドからなる繊維状のファイバをナイロン等で被覆することにより、光ファイバケーブルを構成している。
通常、光ファイバの設計段階では、光ファイバの断面から見た場合、コアが真円となるようにしている。真円とすることで、コア内の屈折率分布や応力分布を等方的にして複屈折が生じないようにしている。
【０００５】
しかし、実際に光ファイバを製造する段階においては、コアの真円からのずれが生じたり、光ファイバ製造時に加わる応力などが光ファイバを製造した後にも残留しており、これらが原因となって微小な複屈折が生じる。これを残留複屈折という。
【０００６】
この残留複屈折の大きさは１０-7程度と考えられ、その複屈折はファイバ内で１〜５ｋｍ持続する可能性がある。すなわち、製造中にランダムに加わる、複屈折を生じる要因はある一定時間同じように光ファイバに加わると考えられるが、この間に光ファイバはこの一定時間に見合うだけの長さ製造される。次に、この要因の加わり方が変化し、また一定時間継続する。このように、光ファイバの製造中にランダムに一定時間加わる何らかの要因により、光ファイバには上記したような複屈折を生じる原因を、上記要因が加わった時間に見合う長さに渡って内包するようになる。従って、複屈折を生じる原因は、光ファイバのある長さ（持続距離）毎に変化すると考えられる。
【０００７】
図７は、光ファイバの断面を示しており、複屈折を説明するための図である。なお、ここでは、複屈折を生じる様々な要因のうちコアの形状のみを取り上げて説明する。
【０００８】
図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、光ファイバはコア６３とクラッド６４とからなっており、クラッド６４の外側に設けられる被覆は省略してある。
もし、図７（ａ）に示されるように、コアが完全に真円であったとすると、コア６３内部を伝搬する光にとってコア６３は等方的である。従って、コア６３内部を伝搬する光の、直交する２つの偏光状態（第１の偏光状態と第２の偏光状態）は互いに区別されることなく、それぞれの偏光状態をもつ光信号は光ファイバ内を同じ速度で伝搬する。従って、複屈折は存在しない。
【０００９】
一方、図７（ｂ）に示されているように、コアが楕円形をしていた場合には、コア６６内部を伝搬する光にとってコア６６は等方的ではなく、第１の偏光状態の光と第２の偏光状態の光とは互いに異なった条件で、すなわち異なった速度でコア６６内部を伝搬していく。すなわち、第１の偏光状態の偏光方向あるいは第２の偏光状態の偏光方向を２つの主軸とする複屈折が生じている。
【００１０】
例えば、図７（ｂ）に示されるような光ファイバへの入力光の偏光状態が同図６８に示されるものであった場合、入力光はコア６６に入ると第１の偏光状態の光と第２の偏光状態の光に分かれてコア６６内部を伝搬していく。
【００１１】
ところが、第１の偏光状態の光と第２の偏光状態の光の伝搬速度が異なるため、始め１つのパルス状であった光は、光ファイバから出力する時には到達時間の異なる２つの光のパルスとなってしまう。これを偏波分散という。
【００１２】
図８は、図７（ｂ）のような複屈折を有する光ファイバに光パルスが入力された場合、どのような出力光が得られるかを示す図である。同図の３つのグラフ（（ａ）、（ｂ）、（ｃ））はいずれも縦軸を光の強度とし、横軸を時間としてとっている。
【００１３】
図８（ａ）はパルス幅Ｗ1 の入力光信号を示している。このような光信号が図７（ｂ）のような残留複屈折を有する光ファイバに入力されると、第１の偏光状態の光と第２の偏光状態の光とに分かれて異なる速度で伝搬するため、図８（ｂ）に示されるように、それぞれの光の到達時間に差が出来る。このような光を受信側で検出すると、図８（ｃ）のようにパルス幅Ｗ2 が広がった光信号として検出される。このように、入力時パルス幅Ｗ1 の鋭いパルスであったものが、残留複屈折を有する光ファイバを通ることにより、パルス幅がＷ2 のような鈍いパルスになってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、複屈折が１０-7でその持続距離が３ｋｍの光ファイバを光が伝搬すると考えると、光がその距離（３ｋｍ）伝搬することにより生じる偏波間の到達時間差は１ｐｓ程度となる。
【００１５】
このようなファイバを光がＬｋｍ伝搬する場合には、複屈折の持続距離毎に複屈折の２つの主軸が独立である（ランダムに変化する）と考えると、統計的な考察によりファイバの総分散は√（Ｌ／３）ｐｓとなることが知られている。ここで、総分散が光の伝搬する距離の平方根に比例していることから、ファイバの偏波分散を現す係数は総分散を距離の平方根で割った値を採用するのが一般的である。すなわち、このファイバは０．５８ｐｓ／√ｋｍの分散があるといえる。
【００１６】
ファイバの全長を１０００ｋｍとすると、ファイバによる信号の総分散は１８．３ｐｓとなる。従って、例えば１０Ｇｂ／ｓの信号を伝送する場合には１ビットあたり１００ｐｓの信号幅であるので、分散が信号の約２割に達してしまい、信号を正確に読み取れなくなるなどの大きな悪影響がある。
【００１７】
このように、偏波による分散は光通信において大きな悪影響を与えうるものであるが、現在のところ、これを解決する手段は提供されていない。
従って、本発明は光ファイバを使って光伝送を行う際に、光ファイバの残留複屈折によって生じる光の偏波分散が信号を劣化させることを防ぐため、光ファイバの偏波分散を実効的に小さくすること、及び上記効果を有する光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであり、第１の発明による光ファイバは、光を伝搬させる芯線と該芯線の外側に形成される被覆とからなる光ファイバにおいて、
一定間隔毎に所定の範囲内で、前記芯線に、ねじりの向きが１回毎に逆となるようにねじりを加えるとともに、前記被覆によって該芯線のねじり状態を維持し、
前記所定の範囲は該光ファイバが持つ残留複屈折により決まる光のビート長に比べて十分に短く、かつ、該光ファイバを破壊しない程度に長いことを特徴とする光ファイバ。
第２の発明による光ファイバは、第１の発明による光ファイバであって、前記芯線を実効的に９０度の角度分ねじることを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
図１は、本発明の原理を説明する図である。
図１（ａ）は光通信システムの概略を示す図である。
同図には、光ファイバ１０によって接続された送信機１２と受信機１４が図示されている。
一般には、このような光通信システムにおいては、光ファイバ１０の途中に中継器等が設けられているが、本発明の原理を説明する上で必要がないので特に図示していない。
また、その他、光ファイバ１０に設けられるであろう装置も全て省略している。
前記したように、光ファイバ１０は残留複屈折を有しており、複屈折の状態、例えば複屈折の２つの主軸の方向は、ある持続距離毎に変化していると考えられる。
図１（ａ）は、これをモデル化して描いたものであって、光ファイバ１０の有する複屈折はいずれも等しい持続距離ｌを持っており、光ファイバ１０全体はそれぞれ長さｌを持った部分に分割できるとしている。
ここで、光ファイバ１０の全長をＬとし、ｎ個の部分に分割されているとする。
【００２０】
分割された光ファイバ１０の１つの部分１６に着目すると、この中では複屈折の２つの主軸は一定で、光信号はこの部分１６を通過する間は、同じ影響を受け続ける。従って、送信機１２から１つのパルスとして出力された光信号は、この部分１６を通り過ぎる時には、持続距離ｌに比例した偏波分散を受けることになる。
【００２１】
このことは、分割された光ファイバ１０のいずれの部分にも言えることである。
分割された光ファイバ１０のそれぞれの部分の複屈折の２つの主軸の向きが互いに独立で、ランダムに変化すると考えると、光ファイバ１０の全長Ｌを伝搬した光の偏波分散は、ゆらぎの分散として知られているように√ｎに比例すると考えられる。
【００２２】
以上より、送信機１２から出射され、光ファイバ１０全体を通過して受信機１４に入射する光信号の受ける偏波分散をｔとするとｔ∝ｌ√ｎと表すことが出来る。ここで、ｎ＝Ｌ／ｌであるから、
ｔ∝√（ｌＬ）            ・・・・・（１）
となる。この式より、光ファイバ１０の全長が長くなるにつれて偏波分散は大きくなるものの、複屈折の持続距離を小さくすることによって偏波分散を抑圧することができることが分かる。
【００２３】
さらに、分割された光ファイバ１０の部分のうち、隣合う１６と１７で複屈折の２つの主軸を入れ換えるようにすれば、部分１６内での偏波分散と部分１７内での偏波分散を打ち消すことができるので、光ファイバ１０全体の偏波分散をより抑圧することができる。
【００２４】
そこで、本発明では一定間隔毎に所定の範囲内で、少なくとも芯線にねじりを加えた構成としてある。より好ましくは、図１（ｂ）に図示されているように、光ファイバ１０の製造過程において、コア及びクラッドからなるファイバを複屈折の持続距離ｌよりも短い所定の長さｌ1 毎に９０度づつ左右にねじり、この上から被覆を設けるようにする。同図のＲ、Ｌは、それぞれ矢印で示される部分で光ファイバが右あるいは左にねじられていることを示す。また、９０度づつねじるとは、ねじられている部分の前の部分と後ろの部分とが互いに９０度ねじれているということを意味する。左右にねじるとは、光ファイバの軸方向から見て左回り、あるいは右回りにねじるという意味である。
【００２５】
同図に示されるように、ねじりを入れることによって、偏波の持続距離を実効的にｌ1 とすることができる。従って式（１）は、ｔ∝√（ｌ1 Ｌ）となり、ｌ＞ｌ1 であることから偏波分散を抑圧することが出来る。この式（１）より導かれる結果は、ファイバを左右に９０度づつねじる場合に限らず、一般に複屈折の持続距離を短くするのみで偏波分散を抑圧することができることを示している。本発明においては、この複屈折の持続距離の短縮をファイバをねじることのみにより行っているので、同じ偏波分散の抑圧効果を得るための他のファイバに比べてファイバの製造が容易となる。このような製造方法は、特に、長距離用の光ファイバを製造する場合に有力である。
【００２６】
また、ファイバを左右に９０度づつねじっていることにより、ねじった前の部分のファイバの複屈折の２つの主軸とねじった後の部分のファイバの複屈折の２つの主軸とが互いに入れ代わってお互いの偏波分散を打ち消し合うので、偏波分散の抑圧作用をより強めることが出来る。このような作用は、ファイバが９０度ねじられていることにより得られるものであるが、ねじれの角度が必ずしも９０度でなくても上記に近い作用が得られる。
【００２７】
すなわち、複屈折の持続距離を実効的に短くするだけで偏波分散の抑圧作用を得られるからである。これは、式（１）に支持されており、ねじりの角度が９０度でないばあいも本発明の要旨に含まれるべきものである。
【００２８】
図２は、本発明の偏波分散抑圧光ファイバの一実施例の斜視図である。
図２の光ファイバは、コア２０と、これを取り囲むクラッド２２とを芯線２８とし、この周囲に被覆２４が形成される構成となっている。
なお、同図では、芯線２８の構造を明確に示すために、被覆２４の一部を切り開いて芯線２８を露出させた状態を示しているが実際には芯線２８の全体が被覆２４によって覆われている。
【００２９】
ファイバの芯線２８に被覆２４を形成する際に、所定の長さ、例えば３０ｍ毎に芯線を９０度回転する（ねじる）。このねじりの角度は正確に９０度でなくても実用的には４５度〜１３５度の範囲の角度でよい。ここで、この所定の長さは図１（ｂ）のｌ1 に対応し、１０〜５０ｍの範囲で適切に設定されるべきものである。これにより、芯線２８にはねじり部分２６を生じており、芯線２８内部には、ねじりによる応力が働いている。
【００３０】
９０度の回転によって生じるねじり部分２６の長さは１ｍ以下、望ましくは数ｍｍ〜数十ｃｍのファイバ長の範囲に入るように、比較的急峻とする。そして、この周囲に被覆２４を形成する。ねじりあるいは回転によって生じるファイバの回転方向の応力が被覆２４によって保持されるように構成することによって、外観や取扱いの上では通常のファイバと全く同様である。
【００３１】
なお、ねじり部分２６は芯線２８がねじられて既に応力が働いているところであるので、外部から更なる応力が加わってファイバが破損しないように、保護するのもよい。例えば、ねじり部分２６の被覆２４を他の部分より厚くするとか、被覆２４の材質によっては焼き入れ等をすることによって硬化させる、あるいはねじり部分２６の被覆２４のみ材質を変える等をするのもよい。
【００３２】
回転が上記した範囲内で急峻に行われるとその間での偏光状態の変化はなく、光ファイバの複屈折の２つの主軸は交換することになる。
複屈折の主軸には、光の伝搬速度が相対的に速いファースト軸ｆと光の伝搬速度が相対的に遅いスロー軸ｓとがある。後部分２１では、ファースト軸ｆは横向き、スロー軸ｓは縦向きとなっている。しかし、芯線２８がねじり部分で矢印の方向に９０度ねじられていたとすると、前部分２３内における複屈折の主軸は、ファースト軸ｆが縦方向で、スロー軸ｓが横方向となっている。従って、後部分２１をファースト軸ｆに沿って偏光していた光は、ねじり部分２６を通り過ぎるとスロー軸ｓに平行に進むことになる。同様に、後部分２１をスロー軸ｓに沿って偏光していた光は、ねじり部分２６を通り過ぎるとファースト軸ｆに平行に進むことになる。このように、後部分２１で速く伝搬していた光は前部分２３で遅く、後部分２１で遅く伝搬していた光は前部分２３で速く伝搬することになり、２つの偏光の間の伝搬速度の差が打ち消され、偏波分散が抑圧されることになる。
【００３３】
ファイバのねじり方が理想的であった場合は、ねじりにより生じる応力はファイバの中心軸に関し等方的であるので、偏光への影響はないが、一般に光の偏波状態は、芯線２８内の応力やひずみの変化が十分に緩やかに行われるならば、これらの変化を追随して変化していく。
【００３４】
従って、ねじり部分２６の長さが長いと、偏光状態は変化してしまう。すなわち、後部分２１でファースト軸ｆに沿って偏光していた光は、ねじり部分２６で偏光状態を変化させ、前部分２３においても、ファースト軸ｆに平行な偏光として伝搬していく。
【００３５】
従って、ねじり部分２６の長さは、光の偏光状態が変わらない程度に短くしなければならない。すなわち、普通の光ファイバの場合は、ビート長が１〜数ｍ程度であるので、ねじり部分２６の長さとしては、このビート長よりも短いことが好ましい。従って、このようなねじり部分２６の長さとしては１ｍ以下であれば十分であり、より好ましくは数ｍｍ〜数十ｃｍ程度である。
【００３６】
このようにねじり部分２６の長さを十分短くすることにより、コア２０内を伝搬する光にとっては、複屈折の２つの主軸のいれかえは急峻に行われるので、この主軸のいれかえに偏光状態が追随することが出来ない。したがって、光の偏光状態は前部分２３と後部分２１とで同じに保たれ、ファイバの複屈折の主軸だけが変化することになる。
【００３７】
ここで、ビート長とは、光ファイバ内での偏光の変化の長さ方向の周期である。つまり、ファイバ内を伝搬する光は２つの主軸に沿った偏光に分かれて伝搬すると考えることができるが、実際の光は２つの偏光の合成したものである。ファースト軸ｆに沿った偏光は位相が進み、スロー軸ｓに沿った偏光は位相が遅れることになる。従って、これらを合成した光の偏光は、例えば後部分２１の内部においても直線偏光から円偏光へ、円偏光から直線偏光へというように変化している。この直線偏光から次の直線偏光になるまでに光の進む距離がビート長である。
【００３８】
実際の光ファイバの場合、ねじり部分２６の長さは１ｍ以下であればどんなに短くても良いというわけではない。すなわち、あまり短くするとファイバが破損してしまうので、ファイバが破損しない程度に長く設定する必要がある。
【００３９】
ねじり部分２６を長めに設定した場合には、比較的ビート長の長い、すなわちより均質性のよいファイバを使用する必要がある。逆に、均質性の良くないファイバを使用する場合には、それだけビート長が短くなるので、ねじり部分２６の長さを短く設定する必要がある。
【００４０】
本発明のようにねじりをいれたファイバと入れないファイバとの比較を式（１）を用いて行ってみる。
もし、ねじらない状態でのファイバの複屈折の持続距離が３ｋｍで、これに３０ｍ毎にねじりを入れたとすると、ファイバの複屈折の持続距離が実質的に３０ｍになったと考えることができる。従って式（１）を用いると、分散の値はねじりを入れない場合の１／１０となり、０．０６ｐｓ／√ｋｍであるため、長距離伝送での影響は無視できる。この値は３０ｍ毎に複屈折の主軸方向が独立であることを仮定したものである。従って、本実施例においては、上記のようにファイバを左右に９０度づつねじるという方法を取らなくても、任意の角度でねじるだけで偏波分散の抑圧効果を得ることができる。
【００４１】
これに加え、本実施例ではファイバを左右に９０度づつねじることにより、実際には複屈折の主軸が交換すると考えれば複屈折が相殺されることになるので分散はさらに小さくなると期待できる。
【００４２】
ただし、実際のファイバにおいては、たとえ芯線２８を９０度に回転させて（ねじって）この上に被覆を形成して固定したとしても、芯線２８のねじりすぎや、ねじりもどり等が生ずるため、完全に複屈折の主軸が交換するとは言えない。よって、このようなねじりすぎやねじりもどり等を考慮して、最終的に芯線２８のねじりの角度がなるべく正確に９０度に落ち着くようにするのが望ましい。もっともねじりの角度が９０度からある程度ずれていても、９０度の場合に近い効果が得られるので、このようなファイバも本発明の範囲内である。
【００４３】
図２に示した構成からなるファイバを製造するには、芯線に被覆を形成する際に被覆の形成装置を固定して、ねじりを与える所定の範囲において芯線の支持装置を＋θ度と−θ度に交互に回転する。このねじりは芯線の支持部とその後距離ｄの位置にあるケーブル支持部との間で与えられる。このようにして被覆が形成されたファイバでは、芯線がθ／ｄの割合で長さ方向にねじれる。従って、このねじりの割合とねじりを与える範囲（長さ）の積がねじりの総量であり、これが９０度となるようにねじりの範囲（長さ）からθを定める。実際には被覆形成後に芯線に９０度の回転が得られるように、被覆の回転力保持強度に応じて回転角θを決める。
【００４４】
図３は、偏波分散が、複屈折の主軸を入れ換えることによって抑圧されることを模式的に説明する図である。
図３（ａ）はねじり部分を通過する前の状態、図３（ｂ）はねじり部分を通過した後の状態を示している。
【００４５】
図３（ａ）の状態の場合には、偏光１が複屈折のファースト軸ｆに平行に偏光しており、偏光２はスロー軸ｓに平行に偏光している。従って、偏光１はコア２０内をより速い速度で、偏光２はコア２０内をより遅い速度で伝搬することになる。従って、偏光２は偏光１よりも遅れるようになり、偏光１と偏光２との間の分散は開く一方である。
【００４６】
次に、光がねじり部分を通過したとすると、ねじり部分は十分短く形成されているので、急峻にファースト軸ｆとスロー軸ｓの入れ換えが起こる。このとき、光の偏光状態は急峻な主軸の入れ換えに追随できずにねじり部分を通過する前と同じ状態である。すなわち、偏光１は図３の図面に対して横方向のままであり、偏光２は図３の図面に対して縦方向のままである。
【００４７】
光がねじり部分を通過すると、ファイバの複屈折の主軸が回転して、入れ替わる。すなわち、図３（ｂ）に示されるように、スロー軸ｓが横方向に、ファースト軸ｆが縦方向になっている。一方、偏光１と偏光２は図３（ａ）と同じである。
【００４８】
従って、今度は偏光１がスロー軸ｓに平行に、偏光２がファースト軸ｆに平行になっており、偏光１はより遅く、偏光２はより速く伝搬することになる。これにより、図３（ａ）で偏光１より遅れていく一方だった偏光２は、今度は偏光１を追い上げるようになり、偏光１に追いつくあるいは偏光１を追い抜いてしまう。
【００４９】
以上述べたようにねじられたファイバ内を伝搬する光は、ファイバの複屈折の２つの主軸に平行な成分に分割され、それぞれの成分が追いつ追われつしながら伝搬していく。従って、偏波分散はファイバを伝搬する間に蓄積され続けず、適度に打ち消し合わせられて、抑圧されることになる。
【００５０】
図４は、このような本発明のファイバを製造するための装置の外観を示す図である。
図４に図示されている製造装置は、光ファイバ３６を線引きという方法で製造するためのものであり、ファイバ３６の芯線４０の材料となる母材３０、母材３０を精度よく位置設定する精密マウント３１、ファイバ３６を伸延できるように母材３０を加熱する線引き炉３８、芯線４０を被覆するための被覆材取り付け部４１、母材３０からファイバ３６を引っ張って伸延させる送りドラム３３、完成したファイバ３６を巻き取る巻取りドラム３４、芯線４０の直径を測定するファイバ径測定器３５、芯線４０の直径の測定結果に基づいてファイバ３６を引っ張る速度を調節するファイバ径制御装置３２、芯線４０を固定し、ねじりを加えるねじり治具３９、及びねじり治具３９のねじり具合を制御するねじり制御部３７からなっている。
【００５１】
母材３０は、芯線４０のもとになる材料であって、既に内部のコアと外部のクラッドが形成されたものである。これを線引き炉３８で加熱し、柔らかくなったところを引き延ばして細い芯線４０にする。
【００５２】
引き延ばされてできた芯線４０はねじり治具３９に支持されており、ねじり制御部３７の制御によって、一定時間間隔で芯線４０を回転させ、ねじる前と後とでは芯線４０が互いに９０度ねじられるようにする。この一定時間間隔は、ファイバ３６の引っ張り速度との関係を考慮しつつ、前述したような複屈折の持続距離よりも小さい長さとなるように調整する。なお、ねじり治具３９と被覆材取り付け部４１のケーブル支持部４２との間で芯線４０はねじられるが、同様に母材３０とねじり治具４０との間でもねじられることになる。このために、ねじり治具４０と同期して母材３０を回転させるようにしてもよいが、母材３０とねじり治具３９との間は比較的長い距離がとられているので、芯線４０が、この長さに渡って受けるねじりの応力は平均されて小さくなり、ねじり治具３９と被覆材取り付け部４１のケーブル支持部４２との間のねじり作用に影響を及ぼすことはない。
【００５３】
被覆材取り付け部４１では、芯線４０の外側に被覆となる物質が付着される。被覆材としては、ナイロンやＵＶ硬化樹脂等が一般的である。ＵＶ硬化樹脂は芯線に付着させたあと、紫外線をあてることにより硬化するものである。このようにして、コア、クラッド、被覆から構成されるファイバ３６は、送りドラム３３によって引っ張られ、送り出される。送り出されたファイバ３６は、完成品として巻き取りドラム３４に巻き付けられる。
【００５４】
図４の装置には、ファイバ径制御装置３２が設けられている。ファイバ径制御装置３２はファイバ径測定器３５に接続されており、芯線４０の直径を測定して、結果をファイバ径制御装置３２に出力する。ファイバ径測定器３５は、例えばレーザマイクロメータ等であり、芯線４０の直径を測定することが出来るものであれば装置は特別なものを用いる必要はない。
【００５５】
ファイバ径制御装置３２は、ファイバ径測定器３５の測定値から芯線４０の直径の変化を読み取り、送りドラム３３の回転数を制御して、芯線４０の直径が一定となるように制御する。例えば、送りドラム３３の回転数を多くするとファイバ３６の引っ張り速度が速くなり、母材３０から引き出される芯線４０は細くなる。また、送りドラム３３の回転数を少なくすると、ファイバ３６の引っ張り速度が遅くなり、母材３０から引き出される芯線４０は太くなる。
【００５６】
このように、ファイバ径制御装置３２の制御により、出来るだけ均一なファイバ３６を製造することができる。しかしながら、それでもなお僅かな不均一性が残る。これは、前述したように偏波分散を生じさせる原因となるので、本発明においてはねじり制御部３７及びねじり治具３９を設けて、所定の間隔で芯線４０をねじるように構成されている。
【００５７】
図５は、芯線４０をねじるための構成を拡大した図である。
図５（ａ）に示されるように、母材３０から引き出されてきた芯線４０は、ねじり治具３９で支持されるとともに、所定の間隔で左右に一定角度にねじられる。ねじり制御部３７は、ねじり治具３９の回転するタイミングや角度を制御する。
【００５８】
ねじり治具３９の内部にある不図示の芯線支持部で芯線４０を支持しており、ねじり治具３９の芯線支持部と被覆材取り付け部４１の後方にあるケーブル支持部４２との間で芯線４０がねじられるようになっている。ケーブル支持部４２の直前では、芯線４０に被覆が形成され、ねじられた状態をすばやく固定する。
【００５９】
ねじり治具３９の芯線支持部とケーブル支持部４２との間は、図２のねじり部分２６に対応する。従って、ねじり治具３９の芯線支持部とケーブル支持部４２との間の距離は多くとも１ｍ以内で、好ましくは数ｍｍ〜数十ｃｍである。
【００６０】
図５（ｂ）は、ねじり治具の一構成例の概略図である。ねじり治具３９は同図に示すような構成には限られず、芯線４０を支持すると共に芯線４０をねじることができる構成であればどのようなものでもよい。
【００６１】
図５（ｂ）のねじり治具は芯線４０を、回転可能な芯線支持輪４８、５０で上下から挟むように支持している。芯線支持輪４８、５０は、芯線４０が滑らないように支持しており、芯線４０の送り方向（芯線４０を引っ張る方向）には、それぞれの輪の回転によって送り出す構成となっている。
【００６２】
芯線支持輪４８、５０は収納部４６に収納され、芯線４０は収納部４６に開けられた穴を通って延びている。収納部４６は回転可能なように治具支持体４４に取り付けられており、ねじり制御部３７からの信号によって制御される不図示の駆動部によって、芯線４０が延びている方向と垂直に設けられたレール５２上を滑るように回転させられる。従って、芯線支持輪４８、５０は収納部４６とともに回転する。
【００６３】
芯線支持輪４８、５０は、芯線４０を滑らないように支持しているので、上記回転により芯線４０は芯線支持輪４８、５０の回転方向にねじられる。
回転の角度は左右に一定の角度で回転させ、ねじりの総量が９０度かあるいは９０度よりやや大きい角度となるようにする。ねじりの総量を９０度よりやや大きくするのは、ねじり治具でねじられた後、被覆が固着されるまでの間により戻しが起こりうるからである。
【００６４】
図６は、ねじり治具の別の構成例の概略図である。
図６（ａ）に示されるように、本構成例のねじり治具は、芯線４０を支持する芯線支持輪５６、芯線支持輪５６を収納する収納部５４、収納部５４を支持する収納部支持体５８、及び収納部５４と収納部支持体５８とをつなぎとめる支持具６０よりなっている。
【００６５】
本構成例のねじり治具は、図６（ｂ）に示されるように、芯線４０を芯線支持輪５６に巻き付けるように支持する。芯線４０が線引きの方法により矢印方向に引っ張られるときは、芯線支持輪５６が回転軸６２の回りに、矢印の方向に回転することによって、芯線４０を送り出す。
【００６６】
図６（ａ）から分かるように、収納部５４は収納部支持体５８に支持具６０で取り付けられており、収納部５４が支持具６０を支点にして回転できるようになっている。そして、図５（ａ）のねじり制御部３７によって出力される信号によって制御される不図示の駆動部により所定の回転の角度、タイミング、方向で駆動される。
【００６７】
なお、以上の実施例ではファイバの芯線を左右交互に９０度ずつねじった構成についてだけ示しており、この構成は確かに好ましい一例ではあるが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。すなわち、ねじりの角度は必ずしも９０度である必要はなく、様々な角度に設定可能である。また、ねじりの方向も左右交互であることが好ましくはあるが、常に左か右のいずれか一方向にのみねじるようにすることも可能である。
【００６８】
また、単に芯線だけをねじるのではなく、芯線と被覆とを一緒にねじり、何らかの外力によりそのねじりの状態を維持するようにしたものも、本発明の範囲内であり、このような構成であっても同様な偏波分散の抑圧効果が得られる。
【００６９】
【発明の効果】
光ファイバの芯線に所定の間隔でねじりを加えることにより、偏波の持続距離を実効的に短くすることができるので、長距離に渡る光ファイバの全体を光信号が伝搬することにより生じる偏波分散を抑圧することができる。
【００７０】
また、回転角あるいはねじる角度をほぼ９０度とすることにより、ねじられた部分の前部と後部のファイバの複屈折の２つの主軸がほぼ入れ代わったようにすることができる。そして、ねじられた部分の長さを十分短くすることにより、光信号が通過する時に感じる複屈折の２つの主軸の入れ代わりを急峻にすることができるので、光の偏光状態には変化が生じず、従って、ねじられた部分の前後のファイバで偏波分散を打ち消す作用を得ることが出来る。このことにより、光ファイバ全体の偏波分散を、更に抑圧することが出来る。
【００７１】
また、光ファイバの製造にあたっては、ファイバの芯線にねじりを加えながら、この上から被覆を形成することにより簡単に製造することが出来るので、製造コストを抑え、偏波分散を抑圧した長距離用の伝送特性の良い光ファイバを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】本発明の光ファイバの一実施例を示す図である。
【図３】複屈折の２つの主軸が入れ替わることによる偏波分散の抑圧作用を説明する図である。
【図４】本発明の光ファイバを製造する装置及びその工程を説明する図である。
【図５】光ファイバの芯線をねじるための構成とねじり治具の一構成例を示す図である。
【図６】ねじり治具の他の構成例を示す図である。
【図７】偏波分散を説明するための図（その１）である。
【図８】偏波分散を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
１０          光ファイバ
１２          送信機
１４          受信機
２０          コア
２１          後部分
２２          クラッド
２３          前部分
２４          被覆
２６          ねじり部分
２８          芯線
３０          母材
３１          精密マウント
３２          ファイバ径制御装置
３３          送りドラム
３４          巻き取りドラム
３５          ファイバ径測定器
３６          ファイバ
３７          ねじり制御部
３８          線引き炉
３９          ねじり治具
４０          芯線
４１          被覆材取り付け部
４２          ケーブル支持部
４４          治具支持体
４６          収納部
４８、５０    芯線支持輪
５２          レール
５４          収納部
５６          芯線支持輪
５８          収納部支持体
６０          支持具
６２          回転軸
６３、６６    コア
６４          クラッド
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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