光ファイバ製造方法
【課題】押し出し成型法以外の方法によってエアクラッド型光ファイバを製造する方法の提供。
【解決手段】中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔１１が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッド１０を、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法。
【解決手段】中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔１１が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッド１０を、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空ガラスファイバの中空部中央に軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソリトン自己周波数シフト効果を有しパルス圧縮が可能な異常分散高非線形性鉛ケイ酸塩ホーリーファイバが開示されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このホーリーファイバは中空ガラスファイバの中空部中央に軸方向に延びる光伝送ガラス（直径：約１．７μｍ）が３個の板状ガラス（直径方向の長さは約５．５μｍ、厚みは２５０ｎｍ以下）で保持されている光ファイバであり、押し出し成型法によって作製され、波長１５５０ｎｍでの非線形係数は６４０Ｗ−１ｋｍ−１であると報告されている。なお、中空部は前記３個の板状ガラスで仕切られ、中空部の直径は約１２．７μｍ（＝１．７μｍ＋５．５μｍ×２）である。
【０００４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｐｅｔｒｏｐｏｕｌｏｓ他、‘Ｓｏｌｉｔｏｎ−ｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｅｎｃｙ−ｓｈｉｆｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ａｎ ａｎｏｍａｌｏｕｓｌｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｈｉｇｈ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｌｅａｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒ’，ＯＦＣ２００３，２００３，ＰＤ３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１で開示されている光ファイバは中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されているもの（以下、このような光ファイバをエアクラッド型光ファイバということがある。）であり、非線形係数の大きいものが得られる。
【０００６】
しかし、エアクラッド型光ファイバを押し出し成型法によって作製しようとすると、成型時にガラスが結晶化しやすくなる、成型金型が空孔を形成するガラス表面に接触するのでその表面に傷がつきまたはその表面部分のガラスが還元されるなどして伝播損失が大きくなるまたは光ファイバの強度が低下するおそれがある、作製された光ファイバのうち設計通りの構造を有する部分の割合を大きくするのが容易ではない、などの問題の発生が懸念される。
本発明は、押し出し成型法以外の方法によってエアクラッド型光ファイバを製造する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッドを、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、押し出し成型法を用いることなくエアクラッド型光ファイバを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係るエアクラッド型光ファイバは、その波長１５５０ｎｍの光に対する非線形係数（γ）が４７０Ｗ−１ｋｍ−１以上であることが好ましい。４７０Ｗ−１ｋｍ−１未満では、非線形性を大きくしようとするとファイバ長が長くなり、温度変動、振動等の外乱の影響を受けやすくなる。より好ましくは６２５Ｗ−１ｋｍ−１以上である。
また、同じ光に対する群速度分散の絶対値（Ｄ）は５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ超では位相整合条件を満たす波長帯域が小さくなるおそれがある。より好ましくは１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。
【００１０】
図３はエアクラッド型光ファイバの１例の横断面の概念図である。
図３に例示するエアクラッド型光ファイバ３０は、６個の空孔３１、光伝送ガラス３２、中空ガラスファイバ３３および板状ガラス３４からなる。
中空ガラスファイバ３３の中空部はその軸方向（紙面に垂直の方向）に延びる６個の空孔３１からなり、隣り合う空孔３１同士はそれらの間に存在する板状ガラス３４によって仕切られている。
【００１１】
空孔３１の数は６個に限定されないが、３個以上であることが好ましい。２個ではエアクラッド型光ファイバにおける光の閉じ込めが不十分になるおそれがある。また、その数は好ましくは１２個以下、より好ましくは９個以下である。
【００１２】
光伝送ガラス３２は１種類のガラスからなるものであってもよいし、横断面における境界が同心円状である２種類以上のガラスからなるものであってもよい。
前者の場合、光伝送ガラス３２は光ファイバ３０のコアそのものである。
後者の場合の例としては、光伝送ガラス３２が内部の高屈折率ガラスとそれを取り囲む低屈折率ガラスからなるものなど、その中央に屈折率がより高い部分を有するものが挙げられる。光伝送ガラス３２をこのような構造とすることにより前記γやＤを調整すること、または、この光ファイバと石英ファイバとを融着接続する際に導波路構造が消失したり接続損失が大きくなることを防止もしくは抑制することが可能になる。
【００１３】
中空ガラスファイバ３３は、空孔３１によって形成される中空部の中央に板状ガラス３４を介して光伝送ガラス３２を保持するものであり、そのガラス内部を光が伝播することは予定されていない。
【００１４】
板状ガラス３４は光伝送ガラス３２を中空部中央に保持するものであり、その厚みは好ましくは０．０５〜１．５μｍである。０．０５μｍ未満では光ファイバ３０を切断したときに板状ガラス３４が破損し光伝送ガラス３２を保持できなくなるおそれがある。典型的には０．１μｍ以上である。１．５μｍ超では光伝送ガラス３２から板状ガラス３４への光の漏れが大きくなって光の閉じ込めが不十分になるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以下である。
【００１５】
空孔３１は光伝送ガラス３２、中空ガラスファイバ３３および板状ガラス３４によって画されているが、少なくとも光伝送ガラス３２の空孔３１と接する部分、中空ガラスファイバ３３の空孔３１と接する部分および板状ガラス３４は同一組成のガラスからなる。
【００１６】
板状ガラス３４は、下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３ ４０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ １２〜４５％、Ｇａ２Ｏ３ １〜２０％、Ｉｎ２Ｏ３ １〜２０％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ ０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ ０〜１５％、ＳｎＯ２＋ＴｅＯ２＋ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｙ２Ｏ３＋ＷＯ３ ０〜１０％、ＣｅＯ２ ０〜５％、から本質的になり、Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３＋ＺｎＯが５％以上であるガラスであることが好ましく、光伝送ガラス３２についても同様である。なお、上記ガラスにおいてＢｉ２Ｏ３は４５〜７５％が典型的である。
光伝送ガラス３２がこのようなガラスでないと、γを大きくし、Ｄを小さくすることが困難になるおそれがある。
【００１７】
光伝送ガラス３２の横断面の内接円の直径（ｄ）は通常０．２〜１０μｍであり、典型的には０．５〜４μｍである。
中空ガラスファイバ３３の中空部の横断面の外接円の直径（ｄ’）は、（１＋２１／２）ｄ以上であることが好ましい。（１＋２１／２）ｄ未満では光の閉じ込めが不十分になり伝播損失が大きくなるおそれがある。より好ましくは３ｄ以上、特に好ましくは４ｄ以上である。一方、ｄ’は１６ｄ以下であることが好ましい。１６ｄ超では、光ファイバ３０の強度が低下する、空孔３１に異物が混入しやすくなる、光ファイバ３０を切断しようとしたときに板状ガラス３４を破壊するおそれがある、などの問題の発生が懸念される。
【００１８】
中空ガラスファイバ３３の外径は、光ファイバ３０をＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５２で標準化された石英光ファイバ（ＳＭＦ）と融着する場合、１２５±２μｍであることが好ましい。
【００１９】
次に、図１、２を用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１は、中心軸の周りにその軸方向に延びる６個の直径が互いに等しい孔１１が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が光伝送ガラス３２となるべき部分となるように形成されているガラスロッド１０の平面図および側面図である。
なお、平面図では前記中心軸を中心とする円を点線で示し、その円の上に６個の孔１１の各軸が等間隔で並んでいることを示す。
ガラスロッド１０は、ドリル、超音波加工機などを用いて所定の数の孔が軸方向に貫通して形成されたガラス棒を加熱延伸するなどして作製される。
【００２０】
図２は、ガラスロッド１０の一端を封じて６個の孔１１を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を説明するための概略図である。
一端が封止部１０Ａによって封じられているガラスロッド１０を、その封止部１０Ａを下にしてガラス管２０の中に入れ、その後ガラス管２０の下端を封止部２０Ａによって封じる。
【００２１】
次に、ガラスロッド１０とガラス管２０の間の空間を減圧し、かつ孔１１を加圧して膨張させるようにしながらガラス管２０を加熱延伸し、ガラスロッド１０とガラス管２０を融着しガラスロッド１０−１（図示せず）とする。このガラスロッド１０−１の製造方法はロッドインチューブ法の一種と言えるが、孔１１を加圧して膨張させる点で通常のロッドインチューブ法とは異なる。
ガラスロッド１０−１の断面には加熱延伸されたガラスロッド１０の外周の痕跡が認められるがその外周痕跡の直径と加熱延伸される前のガラスロッド１０の直径の比の二乗すなわち面積縮尺率αは１未満であるが、本発明でいう「孔１１を加圧して膨張させる」とは、孔１１のガラスロッド横断面方向面積の縮尺率を前記αで除して得られるβが１よりも大きいことをいう。
このガラスロッド１０−１の製造方法はロッドインチューブ法の一種と言えるが、孔１１を加圧して膨張させる点で通常のロッドインチューブ法とは異なる。
【００２２】
ガラス管２０の加熱延伸は、ガラスの粘度が１０４．５〜１０９．５ポアズとなる温度で行うことが典型的である。
孔１１を加圧する際の圧力は適切に選ばれるべきであるが、典型的には１〜１００ｋＰａであり、また、加熱延伸中に圧力は一定である必要はなく、延伸中に次第に減少していくガラスロッド１０未延伸部分の熱容量がガラスの粘性に与える影響を考慮に入れて適切に変化させてもよい。
【００２３】
ガラスロッド１０とガラス管２０の間の空間の減圧は−１００〜−１ｋＰａで行うことが好ましい。−１００ｋＰａ未満ではガラスロッド１０−１が変形し、光の導波路が歪むまたは偏心するおそれがある。−１ｋＰａ超ではガラスロッド１０とガラス管２０の融着が困難になるおそれがある。典型的には−１０ｋＰａ以下である。
【００２４】
ガラスロッド１０−１の光伝送ガラス３２となるべき部分の横断面内接円直径が所望の値になっていない場合、または、円周方向に隣り合う孔の間に存在するガラスが所望の厚みの板状になっていない場合には、上記ガラスロッド１０−１の製造方法をガラスロッド１０−１に適用してガラスロッド１０−２とし、なお所望のプリフォームが得られない場合にはこれを繰り返す。
【００２５】
所望のプリフォームとはそれを線引きして製造されるべき光ファイバの形状、寸法などから決められるべきものであるが、光ファイバの外径が１２５μｍ、ｄが０．２〜１０μｍ、板状ガラスの厚みが０．０５〜１．５μｍである場合には、プリフォームの外径をＤｐとして前記横断面内接円直径が０．００１６Ｄｐ〜０．０８Ｄｐ、円周方向に隣り合う孔の間に存在するガラスが板状であってその厚みが０．０００４Ｄｐ〜０．０１２Ｄｐであることが好ましい。なお、Ｄｐは典型的には１〜３０ｍｍである。
【００２６】
このようにして得られたプリフォームは通常、次のようにして線引きされ光ファイバとされる。
まず、光ファイバの強度信頼性向上を目的としてプリフォームのエッチングおよび洗浄を行う。
エッチングはガラス表層から１μｍ以上にわたるように行うことが好ましい。１μｍ未満ではプリフォーム作製時に生成した傷を除去することが困難である。より好ましくは２μｍ以上である。
【００２７】
エッチングまたは洗浄を行う際には、プリフォームの孔にエッチング液または洗浄液が入ることを防止するためにプリフォームの両端を封止した上で行うことが好ましい。
封止は、たとえば先球を作製する方法によって行えばよい。すなわち、プリフォームを回転させながらその端面をバーナーに近づけて溶融させ、表面張力によってその端面を丸める。
【００２８】
エッチング後、すぐに純水でリンスし、乾燥する。
乾燥後、プリフォームの片端の封止を外し、封止を外した端面を上にして線引き治具に装着し、線引きを行う。
【００２９】
線引きを行うに際して、プリフォームの孔が表面張力の影響で潰れてしまうのを防ぐために孔の大きさに応じてプリフォームの孔を加圧することが好ましい場合がある。
すなわち、プリフォームの孔の断面積ｓが１ｍｍ２超であれば、加圧する必要はないが加圧してもよい。加圧する場合はその圧力Ｐｆは１０ｋＰａ以下であることが好ましい。１０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、孔が膨張しすぎる等のおそれがある。
ｓが０．２ｍｍ２＜ｓ＜１ｍｍ２である場合、加圧は必須ではないが、ファイバ構造を精密に設計通りに作製したい場合には加圧することが好ましい。加圧する場合、Ｐｆは６０ｋＰａ以下であることが好ましい。６０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、空孔が膨張しすぎる等のおそれがある。好ましくは２０ｋＰａ以下、さらに好ましくは１０ｋＰａ以下である。
ｓが０．２ｍｍ２以下である場合、加圧することが好ましいまたは必須である。Ｐｆは、１〜６０ｋＰａであることが好ましい。１ｋＰａ未満では孔が潰れるおそれがある。６０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、空孔が膨張しすぎる等のおそれがある。より好ましくは２０ｋＰａ以下、さらに好ましくは１０ｋＰａ以下である。
【００３０】
線引き速度は、線引き炉の加熱温度、プリフォームの外径、プリフォームの母材送り速度、線引き後の光ファイバの外径などによって適切に決定されるべきであるが、通常は３〜３０ｍ／ｍｉｎである。３ｍ／ｍｉｎ未満では、母材送り速度が遅くなってプリフォームが高温に保持される時間が長くなり、ガラスが結晶化しやすくなる。３０ｍ／ｍｉｎ超では、プリフォームの高温に保持される時間が短くなってガラスの粘度が大きくなり、線引き途中で断線するおそれが生じる。
【実施例】
【００３１】
（例１）
モル％表示の組成が、Ｂｉ２Ｏ３ ５３．２３％、Ｂ２Ｏ３ ２７．６１％、Ｇａ２Ｏ３ ８．９６％、Ｉｎ２Ｏ３ １％、ＺｎＯ ４．４８％、ＢａＯ ４．２３％、ＣｅＯ２ ０．５％、であるガラスが得られるように原料を調合、混合して２５０ｇの調合原料を作製した。この調合原料を白金ルツボに入れ大気雰囲気中で１０００℃に２時間保持して溶解し、得られた溶融ガラスを板状に流し出し、引続き３７０℃に４時間保持後常温まで冷却する徐冷を行った。
【００３２】
このようにして得られたガラスから厚み１ｍｍ、大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍのガラス板を作製し、その両面を鏡面研磨して得られたサンプル板について、波長１５５０ｎｍの光に対する屈折率をメトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラを用いて測定したところ２．１１１であった。
【００３３】
また、前記ガラスから斜辺が４０ｍｍ、短辺が２０ｍｍ、斜辺と短辺の間の角度が６０°である厚み１０ｍｍの直角三角形のプリズムを作製し、斜辺面と長辺面を鏡面研磨したサンプルブロックについて、次のようにしてガラスの材料分散Ｄｍ（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を算出した。すなわち、サンプルブロックの波長（λ）４９２〜１７１０ｎｍにおける屈折率ｎλを、カルニュー光学工業社製精密屈折率測定装置ＧＭＲ−１を用いて最小偏角法により求めた。このｎλを（１）式のセルマイヤーの多項式にフィッテングさせ、フィッテングパラメータｐ１、ｐ２、ｐ３およびｐ４を決めた。
ｎλ２＝ｐ１＋ｐ２・λ２／（λ２−ｐ３）＋ｐ４・λ２ （１）
（１）式で表されるｎλを用いて（２）式からＤｍを算出したところ−１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
Ｄｍ＝−１０１５（λ／ｃ）・ｄ２ｎλ／ｄλ２ （２）。
【００３４】
先に述べたと同様にして得られた溶融ガラスを、内径が２８ｍｍ、高さが１２０ｍｍであるＳＵＳ３１０Ｓ製の茶筒状モールド（底面を有する円筒状モールド）に流し出し、徐冷してガラス棒を得た。
このガラス棒にプロソニック社製超音波加工機ＵＳＭ−３ＣＮＣを用いて内径４ｍｍの貫通孔６個を形成した。なお、これら６個の孔の中心軸はガラス棒の中心軸から５ｍｍ離れ、また隣り合う孔同士の間隔が１ｍｍとなるようにした。
【００３５】
次に、この６個の孔が形成されたガラス棒を４４４℃でリドローすなわち加熱延伸して直径７．５ｍｍのロッドガラスを得、これを４分割して長さ１３０ｍｍのロッドガラスとした。
このロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径４．７ｍｍのガラスロッドを得た。
【００３６】
一方、このロッドガラスと同じガラスからなり、外径が１５ｍｍ、高さが１３０ｍｍであるガラス棒を４本作製し、各ガラス棒の中心に前記超音波加工機を用いて直径６ｍｍの孔をあけ、４本のガラス管を作製した。
【００３７】
次に、前記直径４．７ｍｍのガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍの前記ガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を５０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときの前記βは３．８であった。
【００３８】
このプリフォームを、孔を加圧することなく線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが３．６μｍ、前記ｄ’が３５．８μｍ、中空ガラスファイバ外径すなわちファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．３５μｍである光ファイバ１を得た。
【００３９】
光ファイバ１の波長１５５０ｎｍの光に対する群速度分散ＧＶＤを、Ａｇｉｌｅｎｔ社製８１９１０Ａを用いてホモダイン干渉法により測定したところ−７０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
【００４０】
（例２）
ガラスとしては例１と同じガラスを用い、次のようにして光ファイバ２を作製した。
すなわち、例１で得た６個の孔が形成され直径が７．５ｍｍ、長さが１３０ｍｍのロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径３．５ｍｍのガラスロッドを得た。
【００４１】
次に、このガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が６ｍｍの例１で用いたものと同様のガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を３０〜４０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときのβは３．９であった。
【００４２】
このプリフォームを、孔を５ｋＰａで加圧しながら線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが２．８μｍ、前記ｄ’が１７．３μｍ、ファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．２５μｍである光ファイバ２を得た。
図４に光ファイバ２の横断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。挿入写真は中空部の拡大写真である。
【００４３】
光ファイバ２のＧＶＤを例１と同様にして測定したところ−１０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
【００４４】
また、光ファイバ２について４光波混合により次のようにしてγを測定した。すなわち、長さが１ｍである光ファイバ２を用意し、波長が１５５０ｎｍである光をポンプ光とし、１５４９．５ｎｍ、１５４９ｎｍ、１５４８．５ｎｍと０．５ｎｍ刻みでポンプ光波長から離れた波長を有する信号光をカプラを通して同時に光ファイバ２に入射し、その出力を光スペクトラムアナライザで観察し、この時のアイドラー光と信号光の比ｒを計測した。
このようにして得られたｒと（３）式とからγを算出したところ、７００±９０Ｗ−１ｋｍ−１であった。なお、（３）式におけるＰは光ファイバ中を通る平均のポンプパワー、ｚは光ファイバの長さである。
ｒ＝（γ×Ｐ×ｚ）２ （３）。
【００４５】
（例３）
ガラスとしては例１と同じガラスを用い、次のようにして光ファイバ３を作製した。
すなわち、例１で得た６個の孔が形成され直径が７．５ｍｍ、長さが１３０ｍｍのロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径３．１ｍｍのガラスロッドを得た。
一方、同じガラスからなり、外径が１５ｍｍ、高さが１３０ｍｍであるガラス棒を作製し、このガラス棒の中心に前記超音波加工機を用いて直径４ｍｍの孔をあけ、ガラス管を作製した。
【００４６】
次に、前記直径３．１ｍｍのガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が４ｍｍの前記ガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を３０〜４０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径３ｍｍの１次プリフォームを得た。なお、このときのβは３．７であった。
【００４７】
この１次プリフォームの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が４ｍｍのガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
１次プリフォームとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、１次プリフォームの６個の孔を２０〜３０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときのβは３．０であった。
【００４８】
このプリフォームを、孔を３ｋＰａで加圧しながら線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが２．１μｍ、前記ｄ’が１１μｍ、ファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．２μｍである光ファイバ３を得た。
光ファイバ３のＧＶＤを例１と同様にして測定したところ−７０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
また、光ファイバ３のγを例２に同様にして測定したところ１０５０±１５０Ｗ−１ｋｍ−１であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
γが大きくＤの小さな光ファイバの製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ガラスロッドの平面図および側面図である。
【図２】ガラスロッドの一端を封じて６個の孔を膨張させるように加圧しながら加熱延伸する工程を説明するための概略図である。
【図３】エアクラッド型光ファイバの１例の横断面の概念図である。
【図４】エアクラッド型光ファイバの横断面のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：ガラスロッド
１１：孔
２０：ガラス管
３０：光ファイバ
３１：空孔
３２：光伝送ガラス
３３：中空ガラスファイバ
３４：板状ガラス
【技術分野】
【０００１】
本発明は中空ガラスファイバの中空部中央に軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソリトン自己周波数シフト効果を有しパルス圧縮が可能な異常分散高非線形性鉛ケイ酸塩ホーリーファイバが開示されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このホーリーファイバは中空ガラスファイバの中空部中央に軸方向に延びる光伝送ガラス（直径：約１．７μｍ）が３個の板状ガラス（直径方向の長さは約５．５μｍ、厚みは２５０ｎｍ以下）で保持されている光ファイバであり、押し出し成型法によって作製され、波長１５５０ｎｍでの非線形係数は６４０Ｗ−１ｋｍ−１であると報告されている。なお、中空部は前記３個の板状ガラスで仕切られ、中空部の直径は約１２．７μｍ（＝１．７μｍ＋５．５μｍ×２）である。
【０００４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｐｅｔｒｏｐｏｕｌｏｓ他、‘Ｓｏｌｉｔｏｎ−ｓｅｌｆ−ｆｒｅｑｅｎｃｙ−ｓｈｉｆｔ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｐｕｌｓｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ａｎ ａｎｏｍａｌｏｕｓｌｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｈｉｇｈ ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ ｌｅａｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｈｏｌｅｙ ｆｉｂｅｒ’，ＯＦＣ２００３，２００３，ＰＤ３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１で開示されている光ファイバは中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されているもの（以下、このような光ファイバをエアクラッド型光ファイバということがある。）であり、非線形係数の大きいものが得られる。
【０００６】
しかし、エアクラッド型光ファイバを押し出し成型法によって作製しようとすると、成型時にガラスが結晶化しやすくなる、成型金型が空孔を形成するガラス表面に接触するのでその表面に傷がつきまたはその表面部分のガラスが還元されるなどして伝播損失が大きくなるまたは光ファイバの強度が低下するおそれがある、作製された光ファイバのうち設計通りの構造を有する部分の割合を大きくするのが容易ではない、などの問題の発生が懸念される。
本発明は、押し出し成型法以外の方法によってエアクラッド型光ファイバを製造する方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッドを、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、押し出し成型法を用いることなくエアクラッド型光ファイバを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係るエアクラッド型光ファイバは、その波長１５５０ｎｍの光に対する非線形係数（γ）が４７０Ｗ−１ｋｍ−１以上であることが好ましい。４７０Ｗ−１ｋｍ−１未満では、非線形性を大きくしようとするとファイバ長が長くなり、温度変動、振動等の外乱の影響を受けやすくなる。より好ましくは６２５Ｗ−１ｋｍ−１以上である。
また、同じ光に対する群速度分散の絶対値（Ｄ）は５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下であることが好ましい。５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ超では位相整合条件を満たす波長帯域が小さくなるおそれがある。より好ましくは１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である。
【００１０】
図３はエアクラッド型光ファイバの１例の横断面の概念図である。
図３に例示するエアクラッド型光ファイバ３０は、６個の空孔３１、光伝送ガラス３２、中空ガラスファイバ３３および板状ガラス３４からなる。
中空ガラスファイバ３３の中空部はその軸方向（紙面に垂直の方向）に延びる６個の空孔３１からなり、隣り合う空孔３１同士はそれらの間に存在する板状ガラス３４によって仕切られている。
【００１１】
空孔３１の数は６個に限定されないが、３個以上であることが好ましい。２個ではエアクラッド型光ファイバにおける光の閉じ込めが不十分になるおそれがある。また、その数は好ましくは１２個以下、より好ましくは９個以下である。
【００１２】
光伝送ガラス３２は１種類のガラスからなるものであってもよいし、横断面における境界が同心円状である２種類以上のガラスからなるものであってもよい。
前者の場合、光伝送ガラス３２は光ファイバ３０のコアそのものである。
後者の場合の例としては、光伝送ガラス３２が内部の高屈折率ガラスとそれを取り囲む低屈折率ガラスからなるものなど、その中央に屈折率がより高い部分を有するものが挙げられる。光伝送ガラス３２をこのような構造とすることにより前記γやＤを調整すること、または、この光ファイバと石英ファイバとを融着接続する際に導波路構造が消失したり接続損失が大きくなることを防止もしくは抑制することが可能になる。
【００１３】
中空ガラスファイバ３３は、空孔３１によって形成される中空部の中央に板状ガラス３４を介して光伝送ガラス３２を保持するものであり、そのガラス内部を光が伝播することは予定されていない。
【００１４】
板状ガラス３４は光伝送ガラス３２を中空部中央に保持するものであり、その厚みは好ましくは０．０５〜１．５μｍである。０．０５μｍ未満では光ファイバ３０を切断したときに板状ガラス３４が破損し光伝送ガラス３２を保持できなくなるおそれがある。典型的には０．１μｍ以上である。１．５μｍ超では光伝送ガラス３２から板状ガラス３４への光の漏れが大きくなって光の閉じ込めが不十分になるおそれがある。好ましくは０．５μｍ以下である。
【００１５】
空孔３１は光伝送ガラス３２、中空ガラスファイバ３３および板状ガラス３４によって画されているが、少なくとも光伝送ガラス３２の空孔３１と接する部分、中空ガラスファイバ３３の空孔３１と接する部分および板状ガラス３４は同一組成のガラスからなる。
【００１６】
板状ガラス３４は、下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３ ４０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ １２〜４５％、Ｇａ２Ｏ３ １〜２０％、Ｉｎ２Ｏ３ １〜２０％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ ０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ ０〜１５％、ＳｎＯ２＋ＴｅＯ２＋ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｙ２Ｏ３＋ＷＯ３ ０〜１０％、ＣｅＯ２ ０〜５％、から本質的になり、Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３＋ＺｎＯが５％以上であるガラスであることが好ましく、光伝送ガラス３２についても同様である。なお、上記ガラスにおいてＢｉ２Ｏ３は４５〜７５％が典型的である。
光伝送ガラス３２がこのようなガラスでないと、γを大きくし、Ｄを小さくすることが困難になるおそれがある。
【００１７】
光伝送ガラス３２の横断面の内接円の直径（ｄ）は通常０．２〜１０μｍであり、典型的には０．５〜４μｍである。
中空ガラスファイバ３３の中空部の横断面の外接円の直径（ｄ’）は、（１＋２１／２）ｄ以上であることが好ましい。（１＋２１／２）ｄ未満では光の閉じ込めが不十分になり伝播損失が大きくなるおそれがある。より好ましくは３ｄ以上、特に好ましくは４ｄ以上である。一方、ｄ’は１６ｄ以下であることが好ましい。１６ｄ超では、光ファイバ３０の強度が低下する、空孔３１に異物が混入しやすくなる、光ファイバ３０を切断しようとしたときに板状ガラス３４を破壊するおそれがある、などの問題の発生が懸念される。
【００１８】
中空ガラスファイバ３３の外径は、光ファイバ３０をＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５２で標準化された石英光ファイバ（ＳＭＦ）と融着する場合、１２５±２μｍであることが好ましい。
【００１９】
次に、図１、２を用いて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されない。
図１は、中心軸の周りにその軸方向に延びる６個の直径が互いに等しい孔１１が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が光伝送ガラス３２となるべき部分となるように形成されているガラスロッド１０の平面図および側面図である。
なお、平面図では前記中心軸を中心とする円を点線で示し、その円の上に６個の孔１１の各軸が等間隔で並んでいることを示す。
ガラスロッド１０は、ドリル、超音波加工機などを用いて所定の数の孔が軸方向に貫通して形成されたガラス棒を加熱延伸するなどして作製される。
【００２０】
図２は、ガラスロッド１０の一端を封じて６個の孔１１を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を説明するための概略図である。
一端が封止部１０Ａによって封じられているガラスロッド１０を、その封止部１０Ａを下にしてガラス管２０の中に入れ、その後ガラス管２０の下端を封止部２０Ａによって封じる。
【００２１】
次に、ガラスロッド１０とガラス管２０の間の空間を減圧し、かつ孔１１を加圧して膨張させるようにしながらガラス管２０を加熱延伸し、ガラスロッド１０とガラス管２０を融着しガラスロッド１０−１（図示せず）とする。このガラスロッド１０−１の製造方法はロッドインチューブ法の一種と言えるが、孔１１を加圧して膨張させる点で通常のロッドインチューブ法とは異なる。
ガラスロッド１０−１の断面には加熱延伸されたガラスロッド１０の外周の痕跡が認められるがその外周痕跡の直径と加熱延伸される前のガラスロッド１０の直径の比の二乗すなわち面積縮尺率αは１未満であるが、本発明でいう「孔１１を加圧して膨張させる」とは、孔１１のガラスロッド横断面方向面積の縮尺率を前記αで除して得られるβが１よりも大きいことをいう。
このガラスロッド１０−１の製造方法はロッドインチューブ法の一種と言えるが、孔１１を加圧して膨張させる点で通常のロッドインチューブ法とは異なる。
【００２２】
ガラス管２０の加熱延伸は、ガラスの粘度が１０４．５〜１０９．５ポアズとなる温度で行うことが典型的である。
孔１１を加圧する際の圧力は適切に選ばれるべきであるが、典型的には１〜１００ｋＰａであり、また、加熱延伸中に圧力は一定である必要はなく、延伸中に次第に減少していくガラスロッド１０未延伸部分の熱容量がガラスの粘性に与える影響を考慮に入れて適切に変化させてもよい。
【００２３】
ガラスロッド１０とガラス管２０の間の空間の減圧は−１００〜−１ｋＰａで行うことが好ましい。−１００ｋＰａ未満ではガラスロッド１０−１が変形し、光の導波路が歪むまたは偏心するおそれがある。−１ｋＰａ超ではガラスロッド１０とガラス管２０の融着が困難になるおそれがある。典型的には−１０ｋＰａ以下である。
【００２４】
ガラスロッド１０−１の光伝送ガラス３２となるべき部分の横断面内接円直径が所望の値になっていない場合、または、円周方向に隣り合う孔の間に存在するガラスが所望の厚みの板状になっていない場合には、上記ガラスロッド１０−１の製造方法をガラスロッド１０−１に適用してガラスロッド１０−２とし、なお所望のプリフォームが得られない場合にはこれを繰り返す。
【００２５】
所望のプリフォームとはそれを線引きして製造されるべき光ファイバの形状、寸法などから決められるべきものであるが、光ファイバの外径が１２５μｍ、ｄが０．２〜１０μｍ、板状ガラスの厚みが０．０５〜１．５μｍである場合には、プリフォームの外径をＤｐとして前記横断面内接円直径が０．００１６Ｄｐ〜０．０８Ｄｐ、円周方向に隣り合う孔の間に存在するガラスが板状であってその厚みが０．０００４Ｄｐ〜０．０１２Ｄｐであることが好ましい。なお、Ｄｐは典型的には１〜３０ｍｍである。
【００２６】
このようにして得られたプリフォームは通常、次のようにして線引きされ光ファイバとされる。
まず、光ファイバの強度信頼性向上を目的としてプリフォームのエッチングおよび洗浄を行う。
エッチングはガラス表層から１μｍ以上にわたるように行うことが好ましい。１μｍ未満ではプリフォーム作製時に生成した傷を除去することが困難である。より好ましくは２μｍ以上である。
【００２７】
エッチングまたは洗浄を行う際には、プリフォームの孔にエッチング液または洗浄液が入ることを防止するためにプリフォームの両端を封止した上で行うことが好ましい。
封止は、たとえば先球を作製する方法によって行えばよい。すなわち、プリフォームを回転させながらその端面をバーナーに近づけて溶融させ、表面張力によってその端面を丸める。
【００２８】
エッチング後、すぐに純水でリンスし、乾燥する。
乾燥後、プリフォームの片端の封止を外し、封止を外した端面を上にして線引き治具に装着し、線引きを行う。
【００２９】
線引きを行うに際して、プリフォームの孔が表面張力の影響で潰れてしまうのを防ぐために孔の大きさに応じてプリフォームの孔を加圧することが好ましい場合がある。
すなわち、プリフォームの孔の断面積ｓが１ｍｍ２超であれば、加圧する必要はないが加圧してもよい。加圧する場合はその圧力Ｐｆは１０ｋＰａ以下であることが好ましい。１０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、孔が膨張しすぎる等のおそれがある。
ｓが０．２ｍｍ２＜ｓ＜１ｍｍ２である場合、加圧は必須ではないが、ファイバ構造を精密に設計通りに作製したい場合には加圧することが好ましい。加圧する場合、Ｐｆは６０ｋＰａ以下であることが好ましい。６０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、空孔が膨張しすぎる等のおそれがある。好ましくは２０ｋＰａ以下、さらに好ましくは１０ｋＰａ以下である。
ｓが０．２ｍｍ２以下である場合、加圧することが好ましいまたは必須である。Ｐｆは、１〜６０ｋＰａであることが好ましい。１ｋＰａ未満では孔が潰れるおそれがある。６０ｋＰａ超では線引き時にファイバの線径が乱れる、空孔が膨張しすぎる等のおそれがある。より好ましくは２０ｋＰａ以下、さらに好ましくは１０ｋＰａ以下である。
【００３０】
線引き速度は、線引き炉の加熱温度、プリフォームの外径、プリフォームの母材送り速度、線引き後の光ファイバの外径などによって適切に決定されるべきであるが、通常は３〜３０ｍ／ｍｉｎである。３ｍ／ｍｉｎ未満では、母材送り速度が遅くなってプリフォームが高温に保持される時間が長くなり、ガラスが結晶化しやすくなる。３０ｍ／ｍｉｎ超では、プリフォームの高温に保持される時間が短くなってガラスの粘度が大きくなり、線引き途中で断線するおそれが生じる。
【実施例】
【００３１】
（例１）
モル％表示の組成が、Ｂｉ２Ｏ３ ５３．２３％、Ｂ２Ｏ３ ２７．６１％、Ｇａ２Ｏ３ ８．９６％、Ｉｎ２Ｏ３ １％、ＺｎＯ ４．４８％、ＢａＯ ４．２３％、ＣｅＯ２ ０．５％、であるガラスが得られるように原料を調合、混合して２５０ｇの調合原料を作製した。この調合原料を白金ルツボに入れ大気雰囲気中で１０００℃に２時間保持して溶解し、得られた溶融ガラスを板状に流し出し、引続き３７０℃に４時間保持後常温まで冷却する徐冷を行った。
【００３２】
このようにして得られたガラスから厚み１ｍｍ、大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍのガラス板を作製し、その両面を鏡面研磨して得られたサンプル板について、波長１５５０ｎｍの光に対する屈折率をメトリコン社製モデル２０１０プリズムカプラを用いて測定したところ２．１１１であった。
【００３３】
また、前記ガラスから斜辺が４０ｍｍ、短辺が２０ｍｍ、斜辺と短辺の間の角度が６０°である厚み１０ｍｍの直角三角形のプリズムを作製し、斜辺面と長辺面を鏡面研磨したサンプルブロックについて、次のようにしてガラスの材料分散Ｄｍ（単位：ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）を算出した。すなわち、サンプルブロックの波長（λ）４９２〜１７１０ｎｍにおける屈折率ｎλを、カルニュー光学工業社製精密屈折率測定装置ＧＭＲ−１を用いて最小偏角法により求めた。このｎλを（１）式のセルマイヤーの多項式にフィッテングさせ、フィッテングパラメータｐ１、ｐ２、ｐ３およびｐ４を決めた。
ｎλ２＝ｐ１＋ｐ２・λ２／（λ２−ｐ３）＋ｐ４・λ２ （１）
（１）式で表されるｎλを用いて（２）式からＤｍを算出したところ−１７０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
Ｄｍ＝−１０１５（λ／ｃ）・ｄ２ｎλ／ｄλ２ （２）。
【００３４】
先に述べたと同様にして得られた溶融ガラスを、内径が２８ｍｍ、高さが１２０ｍｍであるＳＵＳ３１０Ｓ製の茶筒状モールド（底面を有する円筒状モールド）に流し出し、徐冷してガラス棒を得た。
このガラス棒にプロソニック社製超音波加工機ＵＳＭ−３ＣＮＣを用いて内径４ｍｍの貫通孔６個を形成した。なお、これら６個の孔の中心軸はガラス棒の中心軸から５ｍｍ離れ、また隣り合う孔同士の間隔が１ｍｍとなるようにした。
【００３５】
次に、この６個の孔が形成されたガラス棒を４４４℃でリドローすなわち加熱延伸して直径７．５ｍｍのロッドガラスを得、これを４分割して長さ１３０ｍｍのロッドガラスとした。
このロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径４．７ｍｍのガラスロッドを得た。
【００３６】
一方、このロッドガラスと同じガラスからなり、外径が１５ｍｍ、高さが１３０ｍｍであるガラス棒を４本作製し、各ガラス棒の中心に前記超音波加工機を用いて直径６ｍｍの孔をあけ、４本のガラス管を作製した。
【００３７】
次に、前記直径４．７ｍｍのガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍの前記ガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を５０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときの前記βは３．８であった。
【００３８】
このプリフォームを、孔を加圧することなく線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが３．６μｍ、前記ｄ’が３５．８μｍ、中空ガラスファイバ外径すなわちファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．３５μｍである光ファイバ１を得た。
【００３９】
光ファイバ１の波長１５５０ｎｍの光に対する群速度分散ＧＶＤを、Ａｇｉｌｅｎｔ社製８１９１０Ａを用いてホモダイン干渉法により測定したところ−７０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
【００４０】
（例２）
ガラスとしては例１と同じガラスを用い、次のようにして光ファイバ２を作製した。
すなわち、例１で得た６個の孔が形成され直径が７．５ｍｍ、長さが１３０ｍｍのロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径３．５ｍｍのガラスロッドを得た。
【００４１】
次に、このガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が６ｍｍの例１で用いたものと同様のガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を３０〜４０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときのβは３．９であった。
【００４２】
このプリフォームを、孔を５ｋＰａで加圧しながら線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが２．８μｍ、前記ｄ’が１７．３μｍ、ファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．２５μｍである光ファイバ２を得た。
図４に光ファイバ２の横断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す。挿入写真は中空部の拡大写真である。
【００４３】
光ファイバ２のＧＶＤを例１と同様にして測定したところ−１０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
【００４４】
また、光ファイバ２について４光波混合により次のようにしてγを測定した。すなわち、長さが１ｍである光ファイバ２を用意し、波長が１５５０ｎｍである光をポンプ光とし、１５４９．５ｎｍ、１５４９ｎｍ、１５４８．５ｎｍと０．５ｎｍ刻みでポンプ光波長から離れた波長を有する信号光をカプラを通して同時に光ファイバ２に入射し、その出力を光スペクトラムアナライザで観察し、この時のアイドラー光と信号光の比ｒを計測した。
このようにして得られたｒと（３）式とからγを算出したところ、７００±９０Ｗ−１ｋｍ−１であった。なお、（３）式におけるＰは光ファイバ中を通る平均のポンプパワー、ｚは光ファイバの長さである。
ｒ＝（γ×Ｐ×ｚ）２ （３）。
【００４５】
（例３）
ガラスとしては例１と同じガラスを用い、次のようにして光ファイバ３を作製した。
すなわち、例１で得た６個の孔が形成され直径が７．５ｍｍ、長さが１３０ｍｍのロッドガラスを４１８℃でリドローし、直径３．１ｍｍのガラスロッドを得た。
一方、同じガラスからなり、外径が１５ｍｍ、高さが１３０ｍｍであるガラス棒を作製し、このガラス棒の中心に前記超音波加工機を用いて直径４ｍｍの孔をあけ、ガラス管を作製した。
【００４６】
次に、前記直径３．１ｍｍのガラスロッドの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が４ｍｍの前記ガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
ガラスロッドとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、ガラスロッドの６個の孔を３０〜４０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径３ｍｍの１次プリフォームを得た。なお、このときのβは３．７であった。
【００４７】
この１次プリフォームの一端を封じ、その封止部を下にして外径が１５ｍｍ、内径が４ｍｍのガラス管の中に入れ、その後ガラス管の下端を封じた。
１次プリフォームとガラス管の間の空間を−６０ｋＰａで減圧し、１次プリフォームの６個の孔を２０〜３０ｋＰａで加圧して膨張させるようにしながら４２５℃に加熱してガラスロッドとガラス管とを同時にリドローし、直径５ｍｍのプリフォームを得た。なお、このときのβは３．０であった。
【００４８】
このプリフォームを、孔を３ｋＰａで加圧しながら線引き温度４２５℃、線引き速度６ｍｍ／ｍｉｎの条件で線引きし、前記ｄが２．１μｍ、前記ｄ’が１１μｍ、ファイバ径が１２５μｍ、前記板状ガラスの厚みが０．２μｍである光ファイバ３を得た。
光ファイバ３のＧＶＤを例１と同様にして測定したところ−７０±２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであった。
また、光ファイバ３のγを例２に同様にして測定したところ１０５０±１５０Ｗ−１ｋｍ−１であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
γが大きくＤの小さな光ファイバの製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ガラスロッドの平面図および側面図である。
【図２】ガラスロッドの一端を封じて６個の孔を膨張させるように加圧しながら加熱延伸する工程を説明するための概略図である。
【図３】エアクラッド型光ファイバの１例の横断面の概念図である。
【図４】エアクラッド型光ファイバの横断面のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００５１】
１０：ガラスロッド
１１：孔
２０：ガラス管
３０：光ファイバ
３１：空孔
３２：光伝送ガラス
３３：中空ガラスファイバ
３４：板状ガラス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、
中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッドを、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
ガラスロッドをプリフォームとするときに、前記工程またはそれ以外の工程においてロッドインチューブ法を用いる請求項１の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
光伝送ガラスの横断面の内接円の直径が０．２〜１０μｍである請求項１または２の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
中空ガラスファイバの中空部の横断面の外接円の直径が、光伝送ガラスの横断面の内接円の直径の（１＋２１／２）倍以上である請求項１、２または３の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
光伝送ガラスを保持する各板状ガラスの厚みが１．５μｍ以下である請求項１、２、３または４の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
光伝送ガラスがその中央に屈折率がより高い部分を有するものである請求項１〜５のいずれかの光ファイバ製造方法。
【請求項７】
光伝送ガラスが下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３ ４０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ １２〜４５％、Ｇａ２Ｏ３ １〜２０％、Ｉｎ２Ｏ３ １〜２０％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ ０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ ０〜１５％、ＳｎＯ２＋ＴｅＯ２＋ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｙ２Ｏ３＋ＷＯ３ ０〜１０％、ＣｅＯ２ ０〜５％、から本質的になり、Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３＋ＺｎＯが５％以上である請求項１〜６のいずれかの光ファイバ製造方法。
【請求項８】
光ファイバの、波長１５５０ｎｍの光に対する非線形係数が４７０Ｗ−１ｋｍ−１以上かつ同光に対する群速度分散の絶対値が５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である請求項１〜７のいずれかの光ファイバ製造方法。
【請求項１】
中空ガラスファイバの中央にその軸方向に延びる光伝送ガラスが保持されている光ファイバの製造方法であって、
中心軸の周りにその軸方向に延びる３個以上の直径が互いに等しい孔が、各孔の軸と前記中心軸との距離が等しくなるように、また各孔の軸間の距離が等しくなるように、かつこれら孔によって囲まれている部分が前記光伝送ガラスとなるべき部分となるように形成されているガラスロッドを、その一端を封じて前記孔を膨張させるように加圧しながら加熱して引き伸ばす工程を経て、前記各孔の間のガラスが板状であるプリフォームとし、このプリフォームを線引きして、前記光伝送ガラスが板状ガラスによって保持されている光ファイバとする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
ガラスロッドをプリフォームとするときに、前記工程またはそれ以外の工程においてロッドインチューブ法を用いる請求項１の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
光伝送ガラスの横断面の内接円の直径が０．２〜１０μｍである請求項１または２の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
中空ガラスファイバの中空部の横断面の外接円の直径が、光伝送ガラスの横断面の内接円の直径の（１＋２１／２）倍以上である請求項１、２または３の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
光伝送ガラスを保持する各板状ガラスの厚みが１．５μｍ以下である請求項１、２、３または４の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
光伝送ガラスがその中央に屈折率がより高い部分を有するものである請求項１〜５のいずれかの光ファイバ製造方法。
【請求項７】
光伝送ガラスが下記酸化物基準のモル％表示で、Ｂｉ２Ｏ３ ４０〜７５％、Ｂ２Ｏ３ １２〜４５％、Ｇａ２Ｏ３ １〜２０％、Ｉｎ２Ｏ３ １〜２０％、ＺｎＯ ０〜２０％、ＢａＯ ０〜１５％、ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３＋ＧｅＯ２ ０〜１５％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ ０〜１５％、ＳｎＯ２＋ＴｅＯ２＋ＴｉＯ２＋ＺｒＯ２＋Ｔａ２Ｏ５＋Ｙ２Ｏ３＋ＷＯ３ ０〜１０％、ＣｅＯ２ ０〜５％、から本質的になり、Ｇａ２Ｏ３＋Ｉｎ２Ｏ３＋ＺｎＯが５％以上である請求項１〜６のいずれかの光ファイバ製造方法。
【請求項８】
光ファイバの、波長１５５０ｎｍの光に対する非線形係数が４７０Ｗ−１ｋｍ−１以上かつ同光に対する群速度分散の絶対値が５０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以下である請求項１〜７のいずれかの光ファイバ製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−３０８３２３（Ｐ２００７−３０８３２３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３７９１４（Ｐ２００６−１３７９１４）
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１７日（２００６．５．１７）
【出願人】（０００００００４４）旭硝子株式会社 (2,665)
【Ｆターム（参考）】
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