光ファイバおよび光ファイバの製造方法
【課題】従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現でき、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる光ファイバを提供することにある。
【解決手段】コア部１１と、コア部１１を包囲するクラッド部１２と、クラッド部１２内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部１３とを備え、コア部１１はクラッド部１２の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、ロッド部１３はクラッド部１２の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される。
【解決手段】コア部１１と、コア部１１を包囲するクラッド部１２と、クラッド部１２内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部１３とを備え、コア部１１はクラッド部１２の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、ロッド部１３はクラッド部１２の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよび光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは高品質かつ高速な光伝送を可能とする単一モードファイバ（以下、ＳＭＦと呼称する）が広く用いられている。ＳＭＦの特性を決定する光学特性としては主に遮断波長、曲げ損失、モードフィールド径、波長分散が挙げられる。
【０００３】
しかしながら、遮断波長の短波長化、曲げ損失の低減、モードフィールド径の拡大はトレードオフの関係にあり、使用される伝送システムによって異なる特性の光ファイバが利用される。主にアクセス系では接続性、取り扱い性が重視され、曲げ損失および接続損失の低減が重視される。一方、長距離伝送系では伝送特性の改善が重視され、特に非線形効果による伝送特性劣化を抑制するためにモードフィールド径（実効断面積）の拡大が重視される傾向にある。
【０００４】
従来の充実型の光ファイバでは屈折率分布を最適化することにより、それぞれの伝送システムに対応した種々の光ファイバ構造が開発され、広く用いられている。また最近では光ファイバ中に空孔を有する空孔構造光ファイバが、従来の充実型の光ファイバでは実現できない様々な特性を有することから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。
【０００５】
例えば非特許文献１では、空孔構造光ファイバを用いた低非線形光伝送路を実現するために、光波が伝搬する面積である実効断面積を拡大した光ファイバが報告されている。また、特許文献１では、空孔構造を用いた低曲げ損失光ファイバが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】松井 隆 他著、”フォトニック結晶ファイバの実効断面積拡大に関する検討”、２００８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、p.275、Sep.2008年
【非特許文献２】C.K.Jen. et al., "Role of guided acoustic wave properties in single-mode optical fibre design", Electronics Letters, vol.24, no.23, pp.1419-1420,Nov.1998
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８５４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、空孔構造光ファイバを製造するためには空孔構造を制御するための工程が必要となり、製造歩留まりが低くコストが大きいという課題があった。
【０００９】
また、空孔構造光ファイバを接続するためには、端面における空孔封止や融着時の放電条件の調整など、特殊な接続が必要となり接続コストが高いという課題があった。
【００１０】
更に、空孔構造による導波路分散は正の値になる傾向が強いため、通信波長帯における波長分散は従来の充実型の光ファイバと比べて大きくなるという課題があった。
【００１１】
したがって、本発明は上述したような課題を解決するために為されたものであって、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現でき、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決する第１の発明に係る光ファイバは、
コア部と、前記コア部を包囲するクラッド部と、前記クラッド部内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部とを備え、
前記コア部は前記クラッド部の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、
前記ロッド部は前記クラッド部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第２の発明に係る光ファイバは、
第１の発明に係る光ファイバであって、
前記ロッド部は、光ファイバの軸心を中心として円環状または正多角形状に配置される
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第３の発明に係る光ファイバは、
第１または第２の発明に係る光ファイバであって、
前記ロッド部の前記クラッド部に対する占有率が７０％以下である
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第４の発明に係る光ファイバは、
第１乃至第３の発明の何れか１つに係る光ファイバであって、
前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差が０．３３３％以上である
ことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決する第５の発明に係る光ファイバは、
第１乃至第４の発明の何れか１つに係る光ファイバであって、
波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ〜９．５μｍであり、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲内であり、かつ零分散波長における分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下である
ことを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する第６の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第１の石英ロッドの周囲に、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第２の石英ロッドを複数配置しこれらを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【００１８】
上述した課題を解決する第７の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の当該純石英領域に穿孔によって複数の空孔を開け、前記複数の空孔のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【００１９】
上述した課題を解決する第８の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材の長手方向にて連続的に切削して切削領域を複数設け、前記複数の切削領域のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し、その周囲に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光ファイバによれば、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現できる。製造時の空孔制御や特殊な接続方法が不要となり、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる。
また、空孔構造光ファイバと比較して導波路分散が小さく、従来の充実型の光ファイバと同等の波長分散特性が得られる。
【００２１】
本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現できる光ファイバを得ることができる。特に、空孔構造光ファイバと比較して導波路分散が小さく、従来の充実型の光ファイバと同等の波長分散特性が得られる光ファイバを得ることができる。また、製造時の空孔構造を制御する工程が不要となり、製造歩留まりを高めることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの断面構造を示す概略図であって、図１（ａ）に６個のロッド部を有する場合を示し、図１（ｂ）に１０個のロッド部を有する場合を示す。
【図２】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバにおける、波長１２６０ｎｍ以上の波長帯で単一モード動作を得るための構造範囲を示した図であって、図２（ａ）に光ファイバのコア部の直径が８．５μｍの場合を示し、図２（ｂ）に光ファイバのコア部の直径が８．０μｍの場合を示し、図２（ｃ）に光ファイバのコア部の直径が７．５μｍの場合を示し、図２（ｄ）に光ファイバのコア部の直径が７．０μｍの場合を示す。
【図３】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの光学特性を表す図であって、図３（ａ）に比屈折率差Δcoreと零分散波長との関係を示し、図３（ｂ）に比屈折率差Δcoreと分散スロープとの関係を示す。
【図４】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバにおける、曲げ損失特性の一例を示す特性図である。
【図５】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図５（ａ）に光ファイバ母材を構成するロッド群を束ねた状態の一例を示し、図５（ｂ）に光ファイバ母材の一例を示す。
【図６】本発明の第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図６（ａ）に光ファイバ母材のコア部およびクラッド部を構成するロッドの一例を示し、図６（ｂ）に光ファイバ母材を構成するロッドの一例を示し、図６（ｃ）に光ファイバ母材を構成するロッドの他例を示す。
【図７】本発明の第三番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図７（ａ）に光ファイバ母材を構成するロッドのさらに他例を示し、図７（ｂ）にそれに石英ロッドおよび純石英のジャケットを外装した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る光ファイバおよび光ファイバの製造方法について、各実施形態で具体的に説明する。
【００２４】
［第一番目の実施形態］
本実施形態に係る光ファイバおよびその製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係る光ファイバは、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コア部１１と、コア部を包囲するクラッド部１２と、クラッド部１２中に設けられた複数のロッド部１３とを具備する。コア部１１は屈折率ｎ1の材料で構成される。コア部１１は光ファイバ軸心方向に延在する。クラッド部１２は屈折率ｎ2の材料で構成される。ロッド部１３は屈折率ｎrの材料で構成される。ロッド部１３は、光ファイバ軸心方向に連続し、且つ、光ファイバ軸心方向に直交する断面で離散的に、具体的には光ファイバの軸心を中心とした所定の距離に少なくとも３個以上設けられる。例えば、ロッド部１３は、光ファイバ軸心を中心として、図１（ａ）に示すように正六角形状や、図１（ｂ）に示すように円環状に設けられる。
【００２６】
ここで、上述したコア部１１の屈折率ｎ1、クラッド部１２の屈折率ｎ2、ロッド部１３の屈折率ｎrは以下に示す関係式（１）を満足する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
すなわち、コア部１１はクラッド部１２の屈折率ｎ2より高い屈折率ｎ1の材料で構成される。ロッド部１３（低屈折率領域）は、クラッド１２の屈折率ｎ2よりも低い屈折率ｎrの材料で構成される。上述したように離散的に配置されるロッド部１３は、クラッド部１２の屈折率ｎ2よりも屈折率が低いリング層と等価的に扱うことができる。したがって光ファイバに入射する光波は、コア部１１とクラッド部１２の境界における全反射、および複数のロッド部１３の内側で生じる全反射によって光ファイバ中を伝搬することができる。
【００２９】
よって、本実施形態に係る光ファイバによれば、コア部１１に対して複数のロッド部１３が離散的に配置されるため、例えば、特許文献１に示される空孔付き光ファイバと同等な効果が得られる。すなわち、遮断波長の短波長化、曲げ損失の低減、モードフィールド径の拡大のトレードオフの関係が、従来の充実型の光ファイバと比較して飛躍的に改善できる。
【００３０】
また、光ファイバは空孔を有せずに充実型の構造であり、製造時における空孔構造などの精密な制御工程が不要であるため、空孔構造光ファイバと比べて製造コストを低減できる。光ファイバの接続時においても特殊な接続法方が不要であり従来の充実型の光ファイバと同じ接続技術を用いることができる。これにより、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる。
【００３１】
上記では、ロッド部１３（低屈折率領域）の数量を６個および１０個とした光ファイバを用いて説明したが、複屈折率を抑圧するためにロッド部（低屈折率領域）の数量を少なくとも３個以上とした光ファイバとすることも可能である。
【００３２】
上記では、１０個のロッド部を１つの円環上に配置した光ファイバを用いて説明したが、複数のロッド部を複数の層状に配置した光ファイバとすることも可能である。
【００３３】
また、上記では、ロッド部を正六角形状に配置した光ファイバを用いて説明したが、ロッド部を正三角形や正方形や正八角形など正多角形状に配置した光ファイバとすることも可能である。
【００３４】
ここで、上述した構成の光ファイバにおける、波長１２６０ｎｍ以上の波長帯で単一モード動作を得るための構造範囲について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）にて、横軸に規格化ロッド位置Ｒ1／ａを示し、横軸にロッド部のクラッド部に対する占有率Ｓを示す。この占有率Ｓを次式（２）で定義する。ａはコア部の半径である。
【００３５】
【数２】
【００３６】
上述した式（２）にて、Ｒ1は各ロッド部と外接し、光ファイバ軸心を中心とする円の半径であり、Ｒ2は各ロッド部と内接し、光ファイバ軸心を中心とする円の半径である。ｄはロッド部の直径である。またＮはロッド部の数量であり図２では前記Ｎを６とし、ロッド部のクラッド部に対する比屈折率差を−０．７％とした。
【００３７】
図２（ａ）〜図２（ｄ）にて、図中の実線は遮断波長が１２６０ｎｍとなる構造を表し、実線より占有率が小さい領域において遮断波長は１２６０ｎｍ以下となる。図２（ａ）にて各実線はΔcore（コア部のクラッド部に対する比屈折率差）が０．３０％、０．３４％、０．３６％である場合を示し、図２（ｂ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．３５％、０．３９％、０．４０％、０．４１％である場合を示し、図２（ｃ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．４０％、０．４４％、０．４５％、０．４６％である場合を示し、図２（ｄ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．４６％、０．５０％、０．５２％である場合を示す。
【００３８】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、光ファイバのコア部の直径および屈折率、ロッド部の位置によって遮断波長特性は変化するが、１２６０ｎｍ以下の遮断波長を得るためにはどの構造であっても、大きくとも７０％以下の占有率である必要があることが分かる。
【００３９】
また図２では、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍとなる構造を破線で表している。モードフィールド径はロッド部がコアから離れるほど大きくなるため、図中の破線より規格化ロッド位置が大きい構造で８．６μｍ以上のモードフィールド径が得られる。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２では標準的な単一モード光ファイバのモードフィールド径を８．６μｍ〜９．５μｍ、遮断波長を１２６０ｎｍと規定している。したがって、本実施形態に係る光ファイバにおいて、図２に示す占有率Ｓが実線より小さく、かつロッド部の位置が破線よりも大きい構造を設計することによって、標準的な単一モード光ファイバのモードフィールド径および遮断波長に準拠した光ファイバが得られ、好ましい。
【００４０】
上述した構成の光ファイバの光学特性、具体的にはコア部のクラッド部に対する比屈折率差Δcoreと零分散波長および零分散波長における分散スロープとの関係について図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）では、ロッド部の位置および占有率を、図２からモードフィールド径が８．６μｍとなり、かつ遮断波長が１２６０ｎｍとなるように設定した。図３（ａ）および図３（ｂ）にて、実線はコア部の直径が７．０μｍである場合、１点鎖線はコア部の直径が７．５μｍである場合、２点鎖線はコア部の直径が８．０μｍである場合を示す。
【００４１】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、コア部のクラッド部に対する比屈折率差Δcoreを大きくするほど、零分散波長は長波長側にシフトし、かつ分散スロープが小さくなることが分かる。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２では標準的な単一モード光ファイバの零分散波長を１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍ、零分散波長における分散スロープを０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下と規定している。したがって、図３に示すように、比屈折率差Δcoreを０．３３３％以上とすることで、前記規格に準拠した零分散波長および分散スロープを得られ、好ましい。
【００４２】
上述した構成の光ファイバの曲げ損失特性について図４を参照して説明する。図４では、光ファイバ構造は、コア直径７．０μｍ、コア部のクラッド部に対する比屈折率差０．３４％、Ｒ1を８．０μｍ、ロッド部の占有率を６４％とした。図４にて、実線は波長１６２５ｎｍの場合を示し、１点鎖線は波長１５５０ｎｍの場合を示し、２点鎖線は波長１３１０ｎｍの場合を示す。
【００４３】
図４に示すように、通信波長帯における曲げ損失は曲げ半径５．０ｍｍにおいて約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎであり、従来の充実型の光ファイバと比較して優れた曲げ損失特性が得られていることがわかる。このときのモードフィールド径、遮断波長、零分散波長および分散スロープは、図２および図３から標準的な単一モード光ファイバと同等の特性が得られることがわかる。
【００４４】
ここで、上述した構成の光ファイバの製造方法について、図５を参照して具体的に説明する。
最初に、図５（ａ）に示すように、ＧｅＯ2などの屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中の中央部分）に付与した領域（コア部に相当）を有する第１の石英ロッド２１と、Ｆ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）などの屈折率を減少させる添加物（不純物）を部分的（図中の中央部分）に付与した領域（ロッド部に相当）を有する第２の石英ロッド２２を予め作製しておく。第１の石英ロッド２１の周囲に複数、図示例では６個の第２の石英ロッド２２を束ねて配置する。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００４５】
続いて、束ねられたロッド２１，２２の外側に純石英のジャケット２３を装荷する。純石英のジャケット２３は、軸方向に延在する穴部２３ａを中心に有する筒状体（管体）である。束ねられたロッド２１，２２と純石英のジャケット２３の穴部２３ａとの間の隙間に細径の純石英２４を複数詰める。これにより空隙を小さくしている。これらロッド２１，２２，２４および純石英のジャケット２３を一括して溶融延伸することにより、本実施形態に係る光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、光ファイバのコア部に相当する領域３１と、この領域３１を包囲し、光ファイバのクラッド部に相当する領域３２と、この領域３２に設けられ、光ファイバのロッド部に相当する領域３３とを具備する光ファイバ母材３０が得られる。この光ファイバ母材３０を線引きする（溶融延伸する）ことによって、上述した構成の光ファイバが得られる。
【００４６】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、第１の石英ロッド２１と、第１の石英ロッド２１の周囲に複数配置した第２の石英ロッド２２とを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英のジャケット２３を装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材３０を作製し、光ファイバ母材３０を溶融延伸することによって、上述した構成の光ファイバを得ることができる。第１，第２の石英ロッド２１，２２および純石英のジャケット２３はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００４７】
［第二番目の実施形態］
本発明の第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図６を参照して具体的に説明する。
最初に、図６（ａ）に示すように、ＧｅＯ2などの屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域（コア部に相当）４１と純クラッド部を形成する純石英領域４２を有する石英ロッド４０（光ファイバのコア母材）の純石英領域４２に穿孔などの方法によって長手方向に一様な複数、図示例では６個の空孔４３を開ける。
【００４８】
ここで、Ｆ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）など屈折率を減少させる添加物（不純物）を付与した領域（ロッド部に相当）を部分的（図中にて中央部分）に有する石英ロッド４４を予め作製しておく。続いて、図６（ｂ）に示すように、６個の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４４を挿入する。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００４９】
続いて、これらロッド４０，４４を一括して溶融延伸することにより、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、上述した構成の光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られ、これを線引きする（溶融延伸する）ことによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部４１とクラッド部を形成する純石英領域４２とを有する光ファイバのコア母材４０の当該純石英領域４２に穿孔によって複数の空孔４３を開け、複数の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４４を挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって、上述した構成の光ファイバを得ることができる。よって、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様、光ファイバのコア母材４０および石英ロッド４３はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００５１】
さらに、光ファイバのコア部に相当する領域４１の近傍の領域が空気などに触れずに作製できるため、光ファイバの低損失化が可能となる。
【００５２】
上記では、光ファイバのコア母材４０の複数の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４３を挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、これを溶融延伸することにより光ファイバを製造する光ファイバの製造方法を用いて説明したが、コア部周辺の母材と純石英のジャケットとの２つの部材で構成することも可能である。具体的には、図５（ｃ）に示すように、コア部５１と、コア部５１を包囲するクラッド部５２と、軸方向に連続し、且つ軸方向に直交する断面でコア部５１を中心とした正六角形状に設けられたロッド部５４とを備えたコア部周辺の母材と、このコア部周辺の母材の周囲に、中心部に長手方向に延在する穴部５５ａを有する筒状体（管状）の純石英のジャケット５５を装荷し溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、これを溶融延伸することにより光ファイバを製造する光ファイバの製造方法とすることも可能である。このような光ファイバの製造方法であっても、上述した第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
［第三番目の実施形態］
本発明の第三番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図７を参照して具体的に説明する。
最初に、図７（ａ）に示すように、ＧｅＯ2など屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域７１（コア部に相当）と純クラッド部を形成する純石英領域７２を有しコア部の半径ａとロッド部の外接円半径Ｒ2とが相似となる石英ロッド７０（光ファイバのコア母材）を予め用意する。石英ロッド７０の周囲を部分的に且つ石英ロッド７０の長手方向にて一様に（連続的に）切削を行って石英ロッド７０の外周部分に切削領域７３を複数、図示例では６個設ける。
【００５４】
ここでＦ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）などの屈折率を減少させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域（ロッド部に相当）を有する石英ロッド７４を予め作製しておく。続いて、図７（ｂ）に示すように、石英ロッド７０の複数の切削領域７３のそれぞれに石英ロッド７４を挿入し、この周囲に純石英のジャケット７５を装荷する。純石英のジャケット７５は、中心部に長手方向に延在する穴部７５ａを有する筒状体（管状）である。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００５５】
続いて、これらロッド７０，７４および純石英のジャケット７５を一括して溶融延伸することにより、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、上述した構成の光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られ、これを線引きする（溶融延伸する）ことによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。
【００５６】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部７１と純クラッド部を形成する純石英領域７２を有する光ファイバのコア母材７０の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材７０の長手方向にて連続的に切削して切削領域７３を複数設け、複数の切削領域７３のそれぞれに石英ロッド７４を挿入し、その周囲に純石英のジャケット７５を装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、光ファイバ母材を溶融延伸することによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。よって、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様、光ファイバのコア母材７０、石英ロッド７３、純石英のジャケット７５はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００５７】
さらに、第二の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、光ファイバのコア部に相当する領域７１の近傍の領域が空気に触れない上に、微小なドリルなどが不要であり大型なコア母材であってもロッド部を形成できるため、１つの光ファイバ母材から低損失かつ長距離の光ファイバを作製することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光伝送システムにおける伝送媒体として利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ ロッド部（低屈折率領域）
２１ 第１の石英ロッド（ＧｅＯ2等添加石英ロッド）
２２ 第２の石英ロッド（Ｆ等添加石英ロッド）
２３ 純石英のジャケット
２４ 細径の純石英ロッド
３１ 光ファイバのコア部に相当する領域
３２ 光ファイバのクラッド部に相当する領域
３３ 光ファイバのロッド部に相当する領域
４０ 石英ロッド（光ファイバのコア母材）
４１ ＧｅＯ2等添加領域
４２ 純石英領域
４３ 空孔（穿孔領域）
４４ 石英ロッド（Ｆ等添加石英ロッド）
５１ コア部（ＧｅＯ2等添加領域）
５２ クラッド部（純石英領域）
５４ ロッド部（Ｆ等添加石英ロッド）
５５ 純石英のジャケット
７０ 石英ロッド（光ファイバのコア母材）
７１ コア部（ＧｅＯ2等添加領域）
７２ 純石英領域
７３ 切削領域
７４ Ｆ等添加石英ロッド
７５ 純石英のジャケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバおよび光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは高品質かつ高速な光伝送を可能とする単一モードファイバ（以下、ＳＭＦと呼称する）が広く用いられている。ＳＭＦの特性を決定する光学特性としては主に遮断波長、曲げ損失、モードフィールド径、波長分散が挙げられる。
【０００３】
しかしながら、遮断波長の短波長化、曲げ損失の低減、モードフィールド径の拡大はトレードオフの関係にあり、使用される伝送システムによって異なる特性の光ファイバが利用される。主にアクセス系では接続性、取り扱い性が重視され、曲げ損失および接続損失の低減が重視される。一方、長距離伝送系では伝送特性の改善が重視され、特に非線形効果による伝送特性劣化を抑制するためにモードフィールド径（実効断面積）の拡大が重視される傾向にある。
【０００４】
従来の充実型の光ファイバでは屈折率分布を最適化することにより、それぞれの伝送システムに対応した種々の光ファイバ構造が開発され、広く用いられている。また最近では光ファイバ中に空孔を有する空孔構造光ファイバが、従来の充実型の光ファイバでは実現できない様々な特性を有することから、新しい光伝送媒体として高い関心を集めている。
【０００５】
例えば非特許文献１では、空孔構造光ファイバを用いた低非線形光伝送路を実現するために、光波が伝搬する面積である実効断面積を拡大した光ファイバが報告されている。また、特許文献１では、空孔構造を用いた低曲げ損失光ファイバが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】松井 隆 他著、”フォトニック結晶ファイバの実効断面積拡大に関する検討”、２００８年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会、p.275、Sep.2008年
【非特許文献２】C.K.Jen. et al., "Role of guided acoustic wave properties in single-mode optical fibre design", Electronics Letters, vol.24, no.23, pp.1419-1420,Nov.1998
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８５４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、空孔構造光ファイバを製造するためには空孔構造を制御するための工程が必要となり、製造歩留まりが低くコストが大きいという課題があった。
【０００９】
また、空孔構造光ファイバを接続するためには、端面における空孔封止や融着時の放電条件の調整など、特殊な接続が必要となり接続コストが高いという課題があった。
【００１０】
更に、空孔構造による導波路分散は正の値になる傾向が強いため、通信波長帯における波長分散は従来の充実型の光ファイバと比べて大きくなるという課題があった。
【００１１】
したがって、本発明は上述したような課題を解決するために為されたものであって、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現でき、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる光ファイバおよび光ファイバの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決する第１の発明に係る光ファイバは、
コア部と、前記コア部を包囲するクラッド部と、前記クラッド部内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部とを備え、
前記コア部は前記クラッド部の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、
前記ロッド部は前記クラッド部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される
ことを特徴とする。
【００１３】
上述した課題を解決する第２の発明に係る光ファイバは、
第１の発明に係る光ファイバであって、
前記ロッド部は、光ファイバの軸心を中心として円環状または正多角形状に配置される
ことを特徴とする。
【００１４】
上述した課題を解決する第３の発明に係る光ファイバは、
第１または第２の発明に係る光ファイバであって、
前記ロッド部の前記クラッド部に対する占有率が７０％以下である
ことを特徴とする。
【００１５】
上述した課題を解決する第４の発明に係る光ファイバは、
第１乃至第３の発明の何れか１つに係る光ファイバであって、
前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差が０．３３３％以上である
ことを特徴とする。
【００１６】
上述した課題を解決する第５の発明に係る光ファイバは、
第１乃至第４の発明の何れか１つに係る光ファイバであって、
波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ〜９．５μｍであり、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲内であり、かつ零分散波長における分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下である
ことを特徴とする。
【００１７】
上述した課題を解決する第６の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第１の石英ロッドの周囲に、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第２の石英ロッドを複数配置しこれらを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【００１８】
上述した課題を解決する第７の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の当該純石英領域に穿孔によって複数の空孔を開け、前記複数の空孔のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【００１９】
上述した課題を解決する第８の発明に係る光ファイバの製造方法は、
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材の長手方向にて連続的に切削して切削領域を複数設け、前記複数の切削領域のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し、その周囲に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって第１乃至第５の発明の何れか１つに係る光ファイバを得る
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る光ファイバによれば、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現できる。製造時の空孔制御や特殊な接続方法が不要となり、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる。
また、空孔構造光ファイバと比較して導波路分散が小さく、従来の充実型の光ファイバと同等の波長分散特性が得られる。
【００２１】
本発明に係る光ファイバの製造方法によれば、従来の空孔構造光ファイバと同等以上の光学特性を実現できる光ファイバを得ることができる。特に、空孔構造光ファイバと比較して導波路分散が小さく、従来の充実型の光ファイバと同等の波長分散特性が得られる光ファイバを得ることができる。また、製造時の空孔構造を制御する工程が不要となり、製造歩留まりを高めることができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの断面構造を示す概略図であって、図１（ａ）に６個のロッド部を有する場合を示し、図１（ｂ）に１０個のロッド部を有する場合を示す。
【図２】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバにおける、波長１２６０ｎｍ以上の波長帯で単一モード動作を得るための構造範囲を示した図であって、図２（ａ）に光ファイバのコア部の直径が８．５μｍの場合を示し、図２（ｂ）に光ファイバのコア部の直径が８．０μｍの場合を示し、図２（ｃ）に光ファイバのコア部の直径が７．５μｍの場合を示し、図２（ｄ）に光ファイバのコア部の直径が７．０μｍの場合を示す。
【図３】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの光学特性を表す図であって、図３（ａ）に比屈折率差Δcoreと零分散波長との関係を示し、図３（ｂ）に比屈折率差Δcoreと分散スロープとの関係を示す。
【図４】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバにおける、曲げ損失特性の一例を示す特性図である。
【図５】本発明の第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図５（ａ）に光ファイバ母材を構成するロッド群を束ねた状態の一例を示し、図５（ｂ）に光ファイバ母材の一例を示す。
【図６】本発明の第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図６（ａ）に光ファイバ母材のコア部およびクラッド部を構成するロッドの一例を示し、図６（ｂ）に光ファイバ母材を構成するロッドの一例を示し、図６（ｃ）に光ファイバ母材を構成するロッドの他例を示す。
【図７】本発明の第三番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法の説明図であって、図７（ａ）に光ファイバ母材を構成するロッドのさらに他例を示し、図７（ｂ）にそれに石英ロッドおよび純石英のジャケットを外装した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る光ファイバおよび光ファイバの製造方法について、各実施形態で具体的に説明する。
【００２４】
［第一番目の実施形態］
本実施形態に係る光ファイバおよびその製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。
【００２５】
本実施形態に係る光ファイバは、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、コア部１１と、コア部を包囲するクラッド部１２と、クラッド部１２中に設けられた複数のロッド部１３とを具備する。コア部１１は屈折率ｎ1の材料で構成される。コア部１１は光ファイバ軸心方向に延在する。クラッド部１２は屈折率ｎ2の材料で構成される。ロッド部１３は屈折率ｎrの材料で構成される。ロッド部１３は、光ファイバ軸心方向に連続し、且つ、光ファイバ軸心方向に直交する断面で離散的に、具体的には光ファイバの軸心を中心とした所定の距離に少なくとも３個以上設けられる。例えば、ロッド部１３は、光ファイバ軸心を中心として、図１（ａ）に示すように正六角形状や、図１（ｂ）に示すように円環状に設けられる。
【００２６】
ここで、上述したコア部１１の屈折率ｎ1、クラッド部１２の屈折率ｎ2、ロッド部１３の屈折率ｎrは以下に示す関係式（１）を満足する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
すなわち、コア部１１はクラッド部１２の屈折率ｎ2より高い屈折率ｎ1の材料で構成される。ロッド部１３（低屈折率領域）は、クラッド１２の屈折率ｎ2よりも低い屈折率ｎrの材料で構成される。上述したように離散的に配置されるロッド部１３は、クラッド部１２の屈折率ｎ2よりも屈折率が低いリング層と等価的に扱うことができる。したがって光ファイバに入射する光波は、コア部１１とクラッド部１２の境界における全反射、および複数のロッド部１３の内側で生じる全反射によって光ファイバ中を伝搬することができる。
【００２９】
よって、本実施形態に係る光ファイバによれば、コア部１１に対して複数のロッド部１３が離散的に配置されるため、例えば、特許文献１に示される空孔付き光ファイバと同等な効果が得られる。すなわち、遮断波長の短波長化、曲げ損失の低減、モードフィールド径の拡大のトレードオフの関係が、従来の充実型の光ファイバと比較して飛躍的に改善できる。
【００３０】
また、光ファイバは空孔を有せずに充実型の構造であり、製造時における空孔構造などの精密な制御工程が不要であるため、空孔構造光ファイバと比べて製造コストを低減できる。光ファイバの接続時においても特殊な接続法方が不要であり従来の充実型の光ファイバと同じ接続技術を用いることができる。これにより、光ファイバの接続作業時の工程の歩留まりを高めることができるとともに、接続工程やコストを低減できる。
【００３１】
上記では、ロッド部１３（低屈折率領域）の数量を６個および１０個とした光ファイバを用いて説明したが、複屈折率を抑圧するためにロッド部（低屈折率領域）の数量を少なくとも３個以上とした光ファイバとすることも可能である。
【００３２】
上記では、１０個のロッド部を１つの円環上に配置した光ファイバを用いて説明したが、複数のロッド部を複数の層状に配置した光ファイバとすることも可能である。
【００３３】
また、上記では、ロッド部を正六角形状に配置した光ファイバを用いて説明したが、ロッド部を正三角形や正方形や正八角形など正多角形状に配置した光ファイバとすることも可能である。
【００３４】
ここで、上述した構成の光ファイバにおける、波長１２６０ｎｍ以上の波長帯で単一モード動作を得るための構造範囲について、図２（ａ）〜図２（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）にて、横軸に規格化ロッド位置Ｒ1／ａを示し、横軸にロッド部のクラッド部に対する占有率Ｓを示す。この占有率Ｓを次式（２）で定義する。ａはコア部の半径である。
【００３５】
【数２】
【００３６】
上述した式（２）にて、Ｒ1は各ロッド部と外接し、光ファイバ軸心を中心とする円の半径であり、Ｒ2は各ロッド部と内接し、光ファイバ軸心を中心とする円の半径である。ｄはロッド部の直径である。またＮはロッド部の数量であり図２では前記Ｎを６とし、ロッド部のクラッド部に対する比屈折率差を−０．７％とした。
【００３７】
図２（ａ）〜図２（ｄ）にて、図中の実線は遮断波長が１２６０ｎｍとなる構造を表し、実線より占有率が小さい領域において遮断波長は１２６０ｎｍ以下となる。図２（ａ）にて各実線はΔcore（コア部のクラッド部に対する比屈折率差）が０．３０％、０．３４％、０．３６％である場合を示し、図２（ｂ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．３５％、０．３９％、０．４０％、０．４１％である場合を示し、図２（ｃ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．４０％、０．４４％、０．４５％、０．４６％である場合を示し、図２（ｄ）にて各実線はΔcoreが０．３０％、０．４６％、０．５０％、０．５２％である場合を示す。
【００３８】
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、光ファイバのコア部の直径および屈折率、ロッド部の位置によって遮断波長特性は変化するが、１２６０ｎｍ以下の遮断波長を得るためにはどの構造であっても、大きくとも７０％以下の占有率である必要があることが分かる。
【００３９】
また図２では、波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍとなる構造を破線で表している。モードフィールド径はロッド部がコアから離れるほど大きくなるため、図中の破線より規格化ロッド位置が大きい構造で８．６μｍ以上のモードフィールド径が得られる。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２では標準的な単一モード光ファイバのモードフィールド径を８．６μｍ〜９．５μｍ、遮断波長を１２６０ｎｍと規定している。したがって、本実施形態に係る光ファイバにおいて、図２に示す占有率Ｓが実線より小さく、かつロッド部の位置が破線よりも大きい構造を設計することによって、標準的な単一モード光ファイバのモードフィールド径および遮断波長に準拠した光ファイバが得られ、好ましい。
【００４０】
上述した構成の光ファイバの光学特性、具体的にはコア部のクラッド部に対する比屈折率差Δcoreと零分散波長および零分散波長における分散スロープとの関係について図３（ａ）および図３（ｂ）を参照して説明する。図３（ａ）および図３（ｂ）では、ロッド部の位置および占有率を、図２からモードフィールド径が８．６μｍとなり、かつ遮断波長が１２６０ｎｍとなるように設定した。図３（ａ）および図３（ｂ）にて、実線はコア部の直径が７．０μｍである場合、１点鎖線はコア部の直径が７．５μｍである場合、２点鎖線はコア部の直径が８．０μｍである場合を示す。
【００４１】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、コア部のクラッド部に対する比屈折率差Δcoreを大きくするほど、零分散波長は長波長側にシフトし、かつ分散スロープが小さくなることが分かる。ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２では標準的な単一モード光ファイバの零分散波長を１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍ、零分散波長における分散スロープを０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下と規定している。したがって、図３に示すように、比屈折率差Δcoreを０．３３３％以上とすることで、前記規格に準拠した零分散波長および分散スロープを得られ、好ましい。
【００４２】
上述した構成の光ファイバの曲げ損失特性について図４を参照して説明する。図４では、光ファイバ構造は、コア直径７．０μｍ、コア部のクラッド部に対する比屈折率差０．３４％、Ｒ1を８．０μｍ、ロッド部の占有率を６４％とした。図４にて、実線は波長１６２５ｎｍの場合を示し、１点鎖線は波長１５５０ｎｍの場合を示し、２点鎖線は波長１３１０ｎｍの場合を示す。
【００４３】
図４に示すように、通信波長帯における曲げ損失は曲げ半径５．０ｍｍにおいて約０．１ｄＢ／ｔｕｒｎであり、従来の充実型の光ファイバと比較して優れた曲げ損失特性が得られていることがわかる。このときのモードフィールド径、遮断波長、零分散波長および分散スロープは、図２および図３から標準的な単一モード光ファイバと同等の特性が得られることがわかる。
【００４４】
ここで、上述した構成の光ファイバの製造方法について、図５を参照して具体的に説明する。
最初に、図５（ａ）に示すように、ＧｅＯ2などの屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中の中央部分）に付与した領域（コア部に相当）を有する第１の石英ロッド２１と、Ｆ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）などの屈折率を減少させる添加物（不純物）を部分的（図中の中央部分）に付与した領域（ロッド部に相当）を有する第２の石英ロッド２２を予め作製しておく。第１の石英ロッド２１の周囲に複数、図示例では６個の第２の石英ロッド２２を束ねて配置する。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００４５】
続いて、束ねられたロッド２１，２２の外側に純石英のジャケット２３を装荷する。純石英のジャケット２３は、軸方向に延在する穴部２３ａを中心に有する筒状体（管体）である。束ねられたロッド２１，２２と純石英のジャケット２３の穴部２３ａとの間の隙間に細径の純石英２４を複数詰める。これにより空隙を小さくしている。これらロッド２１，２２，２４および純石英のジャケット２３を一括して溶融延伸することにより、本実施形態に係る光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られる。すなわち、図５（ｂ）に示すように、光ファイバのコア部に相当する領域３１と、この領域３１を包囲し、光ファイバのクラッド部に相当する領域３２と、この領域３２に設けられ、光ファイバのロッド部に相当する領域３３とを具備する光ファイバ母材３０が得られる。この光ファイバ母材３０を線引きする（溶融延伸する）ことによって、上述した構成の光ファイバが得られる。
【００４６】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、第１の石英ロッド２１と、第１の石英ロッド２１の周囲に複数配置した第２の石英ロッド２２とを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英のジャケット２３を装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材３０を作製し、光ファイバ母材３０を溶融延伸することによって、上述した構成の光ファイバを得ることができる。第１，第２の石英ロッド２１，２２および純石英のジャケット２３はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００４７】
［第二番目の実施形態］
本発明の第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図６を参照して具体的に説明する。
最初に、図６（ａ）に示すように、ＧｅＯ2などの屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域（コア部に相当）４１と純クラッド部を形成する純石英領域４２を有する石英ロッド４０（光ファイバのコア母材）の純石英領域４２に穿孔などの方法によって長手方向に一様な複数、図示例では６個の空孔４３を開ける。
【００４８】
ここで、Ｆ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）など屈折率を減少させる添加物（不純物）を付与した領域（ロッド部に相当）を部分的（図中にて中央部分）に有する石英ロッド４４を予め作製しておく。続いて、図６（ｂ）に示すように、６個の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４４を挿入する。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００４９】
続いて、これらロッド４０，４４を一括して溶融延伸することにより、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、上述した構成の光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られ、これを線引きする（溶融延伸する）ことによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。
【００５０】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部４１とクラッド部を形成する純石英領域４２とを有する光ファイバのコア母材４０の当該純石英領域４２に穿孔によって複数の空孔４３を開け、複数の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４４を挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって、上述した構成の光ファイバを得ることができる。よって、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様、光ファイバのコア母材４０および石英ロッド４３はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００５１】
さらに、光ファイバのコア部に相当する領域４１の近傍の領域が空気などに触れずに作製できるため、光ファイバの低損失化が可能となる。
【００５２】
上記では、光ファイバのコア母材４０の複数の空孔４３のそれぞれに石英ロッド４３を挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、これを溶融延伸することにより光ファイバを製造する光ファイバの製造方法を用いて説明したが、コア部周辺の母材と純石英のジャケットとの２つの部材で構成することも可能である。具体的には、図５（ｃ）に示すように、コア部５１と、コア部５１を包囲するクラッド部５２と、軸方向に連続し、且つ軸方向に直交する断面でコア部５１を中心とした正六角形状に設けられたロッド部５４とを備えたコア部周辺の母材と、このコア部周辺の母材の周囲に、中心部に長手方向に延在する穴部５５ａを有する筒状体（管状）の純石英のジャケット５５を装荷し溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、これを溶融延伸することにより光ファイバを製造する光ファイバの製造方法とすることも可能である。このような光ファイバの製造方法であっても、上述した第二番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様な作用効果を奏する。
【００５３】
［第三番目の実施形態］
本発明の第三番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法について、図７を参照して具体的に説明する。
最初に、図７（ａ）に示すように、ＧｅＯ2など屈折率を増加させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域７１（コア部に相当）と純クラッド部を形成する純石英領域７２を有しコア部の半径ａとロッド部の外接円半径Ｒ2とが相似となる石英ロッド７０（光ファイバのコア母材）を予め用意する。石英ロッド７０の周囲を部分的に且つ石英ロッド７０の長手方向にて一様に（連続的に）切削を行って石英ロッド７０の外周部分に切削領域７３を複数、図示例では６個設ける。
【００５４】
ここでＦ（フッ素）やＢ（ホウ素）やＰ（リン）などの屈折率を減少させる添加物（不純物）を部分的（図中にて中央部分）に付与した領域（ロッド部に相当）を有する石英ロッド７４を予め作製しておく。続いて、図７（ｂ）に示すように、石英ロッド７０の複数の切削領域７３のそれぞれに石英ロッド７４を挿入し、この周囲に純石英のジャケット７５を装荷する。純石英のジャケット７５は、中心部に長手方向に延在する穴部７５ａを有する筒状体（管状）である。上述した屈折率を増減させる働きをする添加物は、代表的なものが非特許文献２に示されているが、ここに記載されている物質に限定されず、屈折率を増減させる働きをする物質であれば良い。
【００５５】
続いて、これらロッド７０，７４および純石英のジャケット７５を一括して溶融延伸することにより、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、上述した構成の光ファイバに対応する光ファイバ母材が得られ、これを線引きする（溶融延伸する）ことによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。
【００５６】
したがって、本実施形態に係る光ファイバの製造方法によれば、コア部７１と純クラッド部を形成する純石英領域７２を有する光ファイバのコア母材７０の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材７０の長手方向にて連続的に切削して切削領域７３を複数設け、複数の切削領域７３のそれぞれに石英ロッド７４を挿入し、その周囲に純石英のジャケット７５を装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、光ファイバ母材を溶融延伸することによって上述した構成の光ファイバを得ることができる。よって、第一番目の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様、光ファイバのコア母材７０、石英ロッド７３、純石英のジャケット７５はそれぞれ簡易な屈折率分布となっており、製造工程において複雑な屈折率分布の制御が不要である。その結果、光ファイバの母材を容易に大型化できるとともに、製造時の歩留まりを高めることができる。
【００５７】
さらに、第二の実施形態に係る光ファイバの製造方法と同様に、光ファイバのコア部に相当する領域７１の近傍の領域が空気に触れない上に、微小なドリルなどが不要であり大型なコア母材であってもロッド部を形成できるため、１つの光ファイバ母材から低損失かつ長距離の光ファイバを作製することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、光伝送システムにおける伝送媒体として利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１１ コア部
１２ クラッド部
１３ ロッド部（低屈折率領域）
２１ 第１の石英ロッド（ＧｅＯ2等添加石英ロッド）
２２ 第２の石英ロッド（Ｆ等添加石英ロッド）
２３ 純石英のジャケット
２４ 細径の純石英ロッド
３１ 光ファイバのコア部に相当する領域
３２ 光ファイバのクラッド部に相当する領域
３３ 光ファイバのロッド部に相当する領域
４０ 石英ロッド（光ファイバのコア母材）
４１ ＧｅＯ2等添加領域
４２ 純石英領域
４３ 空孔（穿孔領域）
４４ 石英ロッド（Ｆ等添加石英ロッド）
５１ コア部（ＧｅＯ2等添加領域）
５２ クラッド部（純石英領域）
５４ ロッド部（Ｆ等添加石英ロッド）
５５ 純石英のジャケット
７０ 石英ロッド（光ファイバのコア母材）
７１ コア部（ＧｅＯ2等添加領域）
７２ 純石英領域
７３ 切削領域
７４ Ｆ等添加石英ロッド
７５ 純石英のジャケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部と、前記コア部を包囲するクラッド部と、前記クラッド部内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部とを備え、
前記コア部は前記クラッド部の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、
前記ロッド部は前記クラッド部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバであって、
前記ロッド部は、光ファイバ軸心を中心として円環状または正多角形状に配置される
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ファイバであって、
前記ロッド部の前記クラッド部に対する占有率が７０％以下である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光ファイバであって、
前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差が０．３３３％以上である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光ファイバであって、
波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ〜９．５μｍであり、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲内であり、かつ零分散波長における分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項６】
屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第１の石英ロッドの周囲に、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第２の石英ロッドを複数配置しこれらを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の当該純石英領域に穿孔によって複数の空孔を開け、前記複数の空孔のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項８】
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材の長手方向にて連続的に切削して切削領域を複数設け、前記複数の切削領域のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し、その周囲に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項１】
コア部と、前記コア部を包囲するクラッド部と、前記クラッド部内にて、光ファイバ軸心方向に連続的に、且つ光ファイバ軸方向に直交する断面で離散的に設けられるロッド部とを備え、
前記コア部は前記クラッド部の屈折率より高い屈折率の材料で構成され、
前記ロッド部は前記クラッド部の屈折率よりも低い屈折率の材料で構成される
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ファイバであって、
前記ロッド部は、光ファイバ軸心を中心として円環状または正多角形状に配置される
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光ファイバであって、
前記ロッド部の前記クラッド部に対する占有率が７０％以下である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の光ファイバであって、
前記コア部の前記クラッド部に対する比屈折率差が０．３３３％以上である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の光ファイバであって、
波長１３１０ｎｍにおけるモードフィールド径が８．６μｍ〜９．５μｍであり、零分散波長が１３００ｎｍ〜１３２４ｎｍの範囲内であり、かつ零分散波長における分散スロープが０．０９２ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ以下である
ことを特徴とする光ファイバ。
【請求項６】
屈折率を増加させる不純物を部分的に添加した第１の石英ロッドの周囲に、屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した第２の石英ロッドを複数配置しこれらを束ね、さらに、前記束ねられたロッド群に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項７】
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の当該純石英領域に穿孔によって複数の空孔を開け、前記複数の空孔のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【請求項８】
屈折率を増加させる不純物を添加することで形成されるコア部と純クラッド部を形成する純石英領域を有する光ファイバのコア母材の周囲を部分的に且つ当該光ファイバのコア母材の長手方向にて連続的に切削して切削領域を複数設け、前記複数の切削領域のそれぞれに屈折率を減少させる不純物を部分的に添加した石英ロッドを挿入し、その周囲に純石英ジャケットを装荷し一括して溶融延伸することで光ファイバ母材を作製し、前記光ファイバ母材を溶融延伸することによって請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の光ファイバを得る
ことを特徴とする光ファイバの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７００６１（Ｐ２０１１−１７００６１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３３１８６（Ｐ２０１０−３３１８６）
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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