光ファイバ製造方法
【課題】ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを高歩留りで安価に製造することができる方法を提供する。
【解決手段】本発明の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。母材作成工程において、ジャケット管２０の内部にガラスロッド１０を挿入し、第１端側４１においてガラスロッド１０とジャケット管２０との間のジャケット管内空間２１を封止し、第２端側４２からジャケット管内空間２１を減圧しながら第１端側４１から第２端側４２へ熱源を移動させることでジャケット管２０を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する。
【解決手段】本発明の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。母材作成工程において、ジャケット管２０の内部にガラスロッド１０を挿入し、第１端側４１においてガラスロッド１０とジャケット管２０との間のジャケット管内空間２１を封止し、第２端側４２からジャケット管内空間２１を減圧しながら第１端側４１から第２端側４２へ熱源を移動させることでジャケット管２０を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈折率が高いガラスからなるコアと、屈折率が低いガラスからなりファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有するクラッドとを含む光ファイバ（ＨＡＦ: Hole-AssistedFiber）が知られている（特許文献１参照）。この光ファイバは、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面において複数の空孔がクラッド領域に円周上に配列されている。このような光ファイバは、特許文献２〜５に開示されている方法により製造され得る。
【０００３】
特許文献２に開示された光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備える概略円柱形状のガラス体に対しクラッド領域に穿孔加工をしたものを光ファイバ母材とし、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。特許文献３に開示された光ファイバ製造方法は、ガラスロッドの周囲に複数のガラスパイプをスタックしたものをジャケット管に挿入して光ファイバ母材とし、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。
【０００４】
特許文献４に開示された光ファイバ製造方法は、穿孔および延伸をしたガラスロッドの外周面上にジャケットスス付けを行って光ファイバ母材を作成して、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。或いは、穿孔および延伸をしたガラスロッドをジャケット管に挿入してロッドイン線引をすることで光ファイバを製造する。後者の場合、ガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を減圧し、ガラスロッドの空孔内空間を圧力調整しながら、ロッドイン線引をする。
【０００５】
特許文献５に開示された光ファイバ製造方法は、片端を封止した複数本のキャピラリおよび１本以上の中実棒をサポート管に詰め込み、封止された端の反対端においてキャピラリの空孔を潰さないようにキャピラリ間の隙間を一体化することで、サポート管内空間とキャピラリ空孔内空間とに分け、これを光ファイバ母材とする。そして、この光ファイバ母材を線引する際に、サポート管内空間を減圧し、キャピラリ空孔内空間を大気圧として、光ファイバを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００４／０９２７９３号
【特許文献２】特開２００２−１４５６３４号公報
【特許文献３】特開２００３−４０６３７号公報
【特許文献４】特開２００３−８１６５６号公報
【特許文献５】特開２００７−５１０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているような複数の空孔を有する光ファイバは、軸方向に沿って特性が一定であるためには、軸方向に沿って空孔径が均一であることが重要である。また、その為には、光ファイバ母材においても、軸方向に沿って空孔径が均一であることが重要である。しかしながら、これらの光ファイバ製造方法は、製造歩留りおよび製造コストの点で充分ではない。具体的には以下のとおりである。
【０００８】
特許文献２に開示された光ファイバ製造方法は、ガラス体に対し穿孔加工をしたものを光ファイバ母材とすることから、加工のコストが高い。また、軸方向に空孔を形成する穿孔加工は精度が悪化するので、長尺の光ファイバを製造することができず、生産性が悪い。
【０００９】
特許文献３に開示された光ファイバ製造方法は、ガラスロッドの周囲に複数のガラスパイプをスタックすることから、配列崩れに因る構造バラツキが生じ易く、所望の光学特性を得ることが容易ではない。所望の光学特性を得るには、ガラスロッドおよびガラスパイプそれぞれの寸法精度を高くした上でスタックを確実に行う必要があるが、それには多くの手間を必要とする。多くのガラス表面を内部に取り込むことになるので、異物や気泡が混入し易く、線引工程での断線や外径異常が起き易い。また、ＯＨ基や不純物の混入によって伝送損失が悪化する問題がある。
【００１０】
特許文献４に開示された光ファイバ製造方法、すなわち、穿孔および延伸をしたガラスロッドをジャケット管に挿入してロッドイン線引をする方法は、上記のような問題点を解消することができる。しかしながら、この製造方法は、特許文献４，５に記載されているように、線引時に、ガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を減圧する一方で、ガラスロッドの空孔内空間を加圧する必要があり、２種類の圧力を使用することから、線引装置の構成が複雑となる。
【００１１】
穿孔および延伸をしたガラスロッドに対しジャケットコラプスを行った後に空孔内空間を加圧しながら線引を行う方法が有効と考えられる。しかし、この場合、コラプス工程において軸方向の空孔径変動が生じ易いという問題がある。母材段階での軸方向の空孔径変動を線引工程の加圧制御により解消することは不可能ではないが、線引歩留まりが低下したり、或いは、専用の制御系を設けるため設備コストが高くなったりするなどの問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを高歩留りで安価に製造することができる方法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】
【００１３】
本発明の光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、(1) コア領域およびクラッド領域となるべきガラス体に対しクラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って加熱延伸し一端側を封止してガラスロッドを作成するガラスロッド作成工程と、(2) ジャケット領域となるべきジャケット管の内部にガラスロッドを挿入し、ガラスロッドの一端側とは反対の第１端側においてガラスロッドとジャケット管とを互いに溶着してガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を封止し、第２端側からジャケット管内空間を減圧しながら第１端側から第２端側へ熱源を移動させることでジャケット管を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、(3) 第１端側からガラスロッドの空孔内空間を加圧しながら第２端側から光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光ファイバ製造方法は、母材作成工程において、ジャケット管内空間の内圧を１ｋＰａ以下とするのが好ましい。また、母材作成工程において、ジャケット管の内径とガラスロッドの外径との差を３ｍｍ以下とするのも好ましい。
【００１５】
本発明の光ファイバ製造方法は、母材形成工程において、ジャケット管を選択的にコラプスしながらジャケット管およびガラスロッドを延伸するのが好適である。このとき、ジャケット管の延伸前の内径IDj1，ジャケット管の延伸前の外径ODj1，ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たすのが好ましい。
【００１６】
本発明の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド作成工程において、クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って複数の空孔を形成する際に、円周上に配列された複数の空孔の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前のガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすように複数の空孔を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを高歩留りで安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】コラプス工程を説明する図である。
【図２】コラプス工程を説明する図である。
【図３】ガラスロッド１０の断面図である。
【図４】第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【図５】第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【図６】第２実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
本発明は、以下のような本発明者の知見に基づくものである。軸方向に延在する複数の空孔を有するガラスロッドに対してジャケットを付与する工程を公知のロッドインコラプス法で行って光ファイバ母材を作成し更に光ファイバを製造すると、光ファイバ母材および光ファイバにおいて軸方向の空孔径変動が生じる場合がある。この現象について更に調査を進めたところ、コラプスが進行していくプロセスにおける以下の相違に因り軸方向の空孔径変動の大きさが異なることが判った。
【００２１】
図１および図２は、コラプス工程を説明する図である。各図（ａ）は、コラプス工程途中の或る時刻におけるガラスロッド１０およびジャケット２０の断面を示す図である。各図（ｂ）は、同時刻における長手方向の温度分布を示す図である。ガラスロッド１０とジャケット管２０との間のジャケット管内空間２１を圧力Ｐ１に減圧し、ガラスロッド１０の空孔１１内の空間を圧力Ｐ２に加圧しながら、各図において熱源を右から左へ移動させてコラプスを行うものとする。本発明者が行った実験によれば、図１に示されるように、ジャケット管２０がコラプスされる前にガラスロッド１０が高温にさらされる場合には、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動が大きかった。逆に、図２に示されるように、ジャケット管２０がコラプスされた後にガラスロッド１０が高温にさらされる場合には、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動が小さかった。
【００２２】
本発明者が行った様々な実験によると、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動を小さく抑制するには、(a) ジャケット管内空間２１の圧力Ｐ１を空孔１１内の空間の圧力Ｐ２より充分に小さくするとともに、空孔１１内の空間の圧力Ｐ２をジャケット管２０の外部の圧力と同程度にすること、(b) ジャケット管２０の内径とガラスロッド１０の外径との間の初期クリアランスを小さくすること、(c) ガラスロッド１０に設ける空孔の径方向位置をコラプス界面から遠ざけること、(d) 熱源の移動速度を遅くすること、および、(e) 熱源の温度を下げること、が有効であることが判った。
【００２３】
ただし、上記のうち、熱源の移動速度を遅くすることは生産性の低下を招き、熱源の温度を下げることはコラプス界面に気泡が残り易くなり、何れも問題がある。本発明は、以上のような本発明者の知見および考察に基づいて為されたものである。以下、本発明の光ファイバ製造方法の実施形態について説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
【００２５】
第１実施形態の光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法である。第１実施形態の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。
【００２６】
ガラスロッド作成工程において、以下のようにしてガラスロッドを作成する。ＧｅＯ２が添加されている石英ガラスのコア（光ファイバのコア領域となるべき部分）およびＧｅＯ２が添加されていない石英ガラスの光学クラッド（光ファイバのクラッド領域となるべき部分）を含むガラス体を、公知のＶＡＤ法などを用い焼結してガラス化することで作成する。次に、当該ガラス体を延伸したり外周研削加工したりして、適切な形状を有するガラスロッドとし、このガラスロッドに対して穿孔加工を行う。例えば、ガラスロッドの外径を５０ｍｍΦとし、ガラスロッドの長さを３００ｍｍとする。また、コア領域の半径を５ｍｍとし、コアと光学クラッドとの比屈折率差を０.３５％とする。
【００２７】
次にこのガラスロッドに対して穿孔加工を行う。図３に穿孔加工後のガラスロッド１０の断面図を示す。ｄは空孔直径、aはコア半径、Ｒは空孔の内接円半径、Ｄはガラスロッド直径を示す。穿孔加工でのｄおよびＲは所望の光学特性を実現するための光ファイバ断面構造設計から求められる。例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５７Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ３の光学特性を全て満足する光ファイバを実現するには、クラッド領域３に対するコア領域２の比屈折率差を０.３５％とし、光ファイバの断面において ｄ＝３.６μｍ、ａ＝３.６μｍ、Ｒ＝１０.４μｍ 程度で設計すればよく、したがって本実施例の穿孔加工ではｄ＝５ｍｍ、Ｒ＝１４．５ｍｍとすればよい。
【００２８】
穿孔加工の後に、その加工の際に付着した不純物をＨＦ洗浄などによって除去し、ガラスロッドを所定の外径に加熱延伸する。ここで、ガラスロッドの延伸後サイズは、外径を１７ｍｍΦとし、長さを６００ｍｍとする。この延伸工程においては、空孔径が長手方向で変動しないことが重要である。そのための条件として、ガラスロッド１０の外周面と１０個の空孔１１の外接円とにより囲まれる領域の厚みが大きい方が好適である。具体的には、１０個の空孔１１の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前のガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすのが望ましい。これにより、延伸後のガラスロッド１０における空孔径の長手変動を３％以下に抑圧することができる。
【００２９】
また、ガラスロッド１０の一端側を封止し、他端側を開放のままとする。一端側の封止は、加熱延伸後に封止したい特定箇所を加熱しながら引きちぎるなどの処理で容易に行える。
【００３０】
ガラスロッド作成工程に続く母材作成工程において、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して以下のようにして光ファイバ母材を作成する。図４および図５は、第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【００３１】
所定の外径／内径／長さ（例えば、外径６０ｍｍΦ、内径１８ｍｍΦ、長さ５００ｍｍ）を有するジャケット管２０を用意する。ジャケット管２０は、光ファイバのジャケット領域となるべきものである。第１端側４１においてジャケット管２０の端部に石英ガラスのダミーパイプ３１を接続するとともに、第２端側４２においてジャケット管２０の端部に石英ガラスのダミーパイプ３２を接続する。その後、ジャケット２０の内面に対して気相エッチングを行って不純物付着層を除去する。この気相エッチングは、ジャケット管２０の内部にＳＦ６ガスを流しながら外部から１８００℃以上に加熱することで行われる。また、ジャケット管２０の内部に同時に塩素を含むガスを流すことで、不純物の除去を行うことも可能である。例えば、ジャケット管２０内にＳＦ６ガス（１００sccm）およびＣｌ２ガス（５０sccm）を流した状態で温度２０００℃の熱源をトラバースさせ、ジャケット管２０の内面を厚み１ｍｍ程度エッチングする。
【００３２】
ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入する（図４（ａ））。このとき、ガラスロッド１０の封止した一端側を第２端側４２とし、ガラスロッド１０の開放した他端側を第１端側４１とする。次に、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間に塩素を含むガスを流しながら、外部から温度１０００℃以上に加熱することにより、空孔内表面およびジャケット界面の表層に付着している不純物をさらに除去する。例えば、ジャケット管２０内にＣｌ２ガス（５００sccm）を流した状態で温度１９００℃の熱源をトラバースさせる。
【００３３】
次に、第１端側４１において溶着封止を行う（図４（ｂ））。このとき、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間を大気圧未満に減圧し、第１端側４１において外部から熱源６１，６２により加熱することで、ガラスロッド１０の空孔１１を潰すことなく、ジャケット管内空間２１のみを潰して封止する。ガラスを外部から加熱するのでジャケット界面の溶着が先に進むことを利用すれば、このような加工は可能である。また、熱源に酸水素バーナを用いることでより容易に行うことができる。これにより、ジャケット管内空間２１と空孔１１内の空間とを互いに仕切ることができ、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間それぞれに互いに異なる圧力を付与することが可能となる。
【００３４】
次に、真空ポンプなどにより第２端側４２からジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧する。また、第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を大気開放するか、空孔１１内の空間に清浄な不活性ガスをパージするなどして、空孔１１内の空間を大気圧以上に維持する。そして、この状態で第１端側４１から第２端側４２へ熱源６１，６２を移動させることで、ジャケットコラプスを行う（図４（ｃ））。
【００３５】
空孔径の変動を防ぐため、コラプス前におけるコアロッド１０とジャケット管２０との間のクリアランスを管理する。具体的には、ジャケット管２０の内径（直径）とガラスロッド１０の外径（直径）との差を有効部において３ｍｍ以下とする。例えば、ガラスロッド１０の外径が１７ｍｍφであるとき、ジャケット管２０の内径を２０ｍｍφ以下とする。
【００３６】
その条件下で、ジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧し、熱源温度１９００〜２１００℃、熱源トラバース速度１０ｍｍ／分でコラプスを実施した。このとき、空孔１０に対しては開放している側をほぼ大気圧とした。また、コラプス中は空孔１０の開放端に対しては清浄なＮ２ガスをパージガスとして流し続けた。コラプス工程後の有効部における長手方向の空孔径変動を確認したところ、元々存在していたガラスロッド延伸体の変動を含めて５％であった。
【００３７】
ジャケットコラプス後の光ファイバ母材の空孔１１は、第１端側４１で開放され、第２端側４２で閉塞している。必要に応じて、コラプス用のダミーパイプ３１，３２を取り外し（図５（ａ））、線引用のダミーパイプ３３へ付け替える（図５（ｂ））。さらに火炎研磨などによって表面を清浄化する。尚、火炎研磨などによる光ファイバ母材を再加熱する工程においては、ジャケット界面の潰れ際を起点とするクラックが発生することを避けるため、徐々に加熱することが望ましい。例えば、酸水素バーナの火力を必要条件まで５分以上かけて徐々に増加させるなどの工夫により、割れを回避することができる。このようにして光ファイバ母材を作成する。
【００３８】
最後に、線引工程では、ダミーパイプ３３を通して第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を加圧しながら、第２端側４２から光ファイバ母材を線引して、光ファイバを製造する。或いは、必要に応じて、第２端側４２においてガラスロッド１０を一旦開放し、空孔１１の内面の清浄化工程（空孔１１の内面のＨＦ洗浄や塩素を含むガスを流しながらの加熱処理）などを追加してから、火研、線引することも可能である。
【００３９】
本実施形態の光ファイバ製造方法によれば、ジャケットコラプスの際に、ジャケット管内空間２１の圧力を１ｋＰａ以下とする一方、コアロッド１０の空孔１１内の圧力を大気圧レベルとすることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、空孔１１が付与されたガラスロッド１０に対しジャケットコラプスを行いつつも、光ファイバ母材の長手方向の空孔径変動を５％以下に抑制することができる。実際に上記で例示した条件の下で空孔１１内の空間を一定値で加圧して光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造したところ、光ファイバの空孔径の長手方向変動は０.５μｍ以下であった。このレベルの変動であれば光ファイバの光学特性の変動は小さく、ほぼ全長において所望の光学特性を持つ空孔付き光ファイバが得られた。また、本実施形態では、ジャケット界面を全長に亘って完全にコラプスするので、光ファイバ母材割れのリスクを回避できるメリットがある。
【００４１】
本実施形態の光ファイバ製造方法は、光ファイバ母材に対して直接に穿孔する方法に比べ、低コスト化を実現することができる。本実施形態の光ファイバ製造方法は、スタック法に比べ、構造ばらつきが小さく、不純物の混入が少ない。線引しながら空孔内空間を加圧する一方でジャケット管内空間を減圧する方法に比べ、本実施形態の光ファイバ製造方法は、線引時に空孔内空間を加圧するのみでよいので、設備を簡素化でき、設備コストを下げることができる。また、本実施形態の光ファイバ製造方法は、ジャケット界面を全長に亘って完全にコラプスするので、光ファイバ母材の火炎研磨工程などにおいて母材割れのリスクを回避できる。
【００４２】
（第２実施形態）
【００４３】
第２実施形態の光ファイバ製造方法も、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法である。第２実施形態の光ファイバ製造方法も、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。
【００４４】
第２実施形態におけるガラスロッド作成工程は、第１実施形態におけるガラスロッド作成工程と同様である。
【００４５】
図６は、第２実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。第２実施形態における母材作成工程は、第１実施形態における母材作成工程と略同様であるが、ジャケットコラプス時に僅かに延伸を行う点で相違する。同図に示されるように、真空ポンプなどにより第２端側４２からジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧する。また、第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を大気開放するか、空孔１１内の空間に清浄な不活性ガスをパージするなどして、空孔１１内の空間を大気圧以上に維持する。そして、この状態で第１端側４１から第２端側４２へ熱源６１，６２を移動させることでジャケットコラプスを行うと同時に、ダミーパイプ３１を保持するテールチャックを移動させることでダミーパイプ３１とダミーパイプ３２との距離を次第に大きくしていき延伸を行う。
【００４６】
例えば、ガラスロッド１０の外径を１７ｍｍφ、コラプス前のジャケット管２０の内径を２１ｍｍφとして、このときのクリアランスを４ｍｍとした。この条件において、コラプス時の熱源のトラバース速度を１０ｍｍ／分とし、テールチャックのトラバース速度を１.９ｍｍ／分として、延伸しながらコラプスした。このとき、光ファイバ母材の仕上がり外径は５５ｍｍφ程度であった。コラプスの潰れ状況を観察すると、潰れ界面と熱源温度分布との位置関係は図１に示される関係を維持できていた。
【００４７】
本実施形態では、延伸しながらコラプスを行うので、コラプス直前のクリアランスが実質的に狭くなり、コラプスの潰れ界面が熱源の温度ピークより前に進みやすい。よって、第１実施形態のように初期クリアランスを３ｍｍ以下とせずとも、空孔径変動を抑えたコラプスを実現することができる。本実施例形態の初期クリアランスについて、具体的に検討した結果、ジャケット管の延伸前の内径IDj1，ジャケット管の延伸前の外径ODj1，ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たせば、第１実施形態と同様レベルで空孔径変動を抑圧できることが判った。
【符号の説明】
【００４８】
１０…ガラスロッド、１１…空孔、１２…コア、１３…光学クラッド、２０…ジャケット管、２１…ジャケット管内空間、３１，３２，３３…ダミーパイプ、４１…第１端側、４２…第２端側、６１．６２…熱源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屈折率が高いガラスからなるコアと、屈折率が低いガラスからなりファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有するクラッドとを含む光ファイバ（ＨＡＦ: Hole-AssistedFiber）が知られている（特許文献１参照）。この光ファイバは、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面において複数の空孔がクラッド領域に円周上に配列されている。このような光ファイバは、特許文献２〜５に開示されている方法により製造され得る。
【０００３】
特許文献２に開示された光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備える概略円柱形状のガラス体に対しクラッド領域に穿孔加工をしたものを光ファイバ母材とし、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。特許文献３に開示された光ファイバ製造方法は、ガラスロッドの周囲に複数のガラスパイプをスタックしたものをジャケット管に挿入して光ファイバ母材とし、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。
【０００４】
特許文献４に開示された光ファイバ製造方法は、穿孔および延伸をしたガラスロッドの外周面上にジャケットスス付けを行って光ファイバ母材を作成して、この光ファイバ母材を線引することで光ファイバを製造する。或いは、穿孔および延伸をしたガラスロッドをジャケット管に挿入してロッドイン線引をすることで光ファイバを製造する。後者の場合、ガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を減圧し、ガラスロッドの空孔内空間を圧力調整しながら、ロッドイン線引をする。
【０００５】
特許文献５に開示された光ファイバ製造方法は、片端を封止した複数本のキャピラリおよび１本以上の中実棒をサポート管に詰め込み、封止された端の反対端においてキャピラリの空孔を潰さないようにキャピラリ間の隙間を一体化することで、サポート管内空間とキャピラリ空孔内空間とに分け、これを光ファイバ母材とする。そして、この光ファイバ母材を線引する際に、サポート管内空間を減圧し、キャピラリ空孔内空間を大気圧として、光ファイバを製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開２００４／０９２７９３号
【特許文献２】特開２００２−１４５６３４号公報
【特許文献３】特開２００３−４０６３７号公報
【特許文献４】特開２００３−８１６５６号公報
【特許文献５】特開２００７−５１０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているような複数の空孔を有する光ファイバは、軸方向に沿って特性が一定であるためには、軸方向に沿って空孔径が均一であることが重要である。また、その為には、光ファイバ母材においても、軸方向に沿って空孔径が均一であることが重要である。しかしながら、これらの光ファイバ製造方法は、製造歩留りおよび製造コストの点で充分ではない。具体的には以下のとおりである。
【０００８】
特許文献２に開示された光ファイバ製造方法は、ガラス体に対し穿孔加工をしたものを光ファイバ母材とすることから、加工のコストが高い。また、軸方向に空孔を形成する穿孔加工は精度が悪化するので、長尺の光ファイバを製造することができず、生産性が悪い。
【０００９】
特許文献３に開示された光ファイバ製造方法は、ガラスロッドの周囲に複数のガラスパイプをスタックすることから、配列崩れに因る構造バラツキが生じ易く、所望の光学特性を得ることが容易ではない。所望の光学特性を得るには、ガラスロッドおよびガラスパイプそれぞれの寸法精度を高くした上でスタックを確実に行う必要があるが、それには多くの手間を必要とする。多くのガラス表面を内部に取り込むことになるので、異物や気泡が混入し易く、線引工程での断線や外径異常が起き易い。また、ＯＨ基や不純物の混入によって伝送損失が悪化する問題がある。
【００１０】
特許文献４に開示された光ファイバ製造方法、すなわち、穿孔および延伸をしたガラスロッドをジャケット管に挿入してロッドイン線引をする方法は、上記のような問題点を解消することができる。しかしながら、この製造方法は、特許文献４，５に記載されているように、線引時に、ガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を減圧する一方で、ガラスロッドの空孔内空間を加圧する必要があり、２種類の圧力を使用することから、線引装置の構成が複雑となる。
【００１１】
穿孔および延伸をしたガラスロッドに対しジャケットコラプスを行った後に空孔内空間を加圧しながら線引を行う方法が有効と考えられる。しかし、この場合、コラプス工程において軸方向の空孔径変動が生じ易いという問題がある。母材段階での軸方向の空孔径変動を線引工程の加圧制御により解消することは不可能ではないが、線引歩留まりが低下したり、或いは、専用の制御系を設けるため設備コストが高くなったりするなどの問題がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを高歩留りで安価に製造することができる方法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】
【００１３】
本発明の光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、(1) コア領域およびクラッド領域となるべきガラス体に対しクラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って加熱延伸し一端側を封止してガラスロッドを作成するガラスロッド作成工程と、(2) ジャケット領域となるべきジャケット管の内部にガラスロッドを挿入し、ガラスロッドの一端側とは反対の第１端側においてガラスロッドとジャケット管とを互いに溶着してガラスロッドとジャケット管との間のジャケット管内空間を封止し、第２端側からジャケット管内空間を減圧しながら第１端側から第２端側へ熱源を移動させることでジャケット管を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、(3) 第１端側からガラスロッドの空孔内空間を加圧しながら第２端側から光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光ファイバ製造方法は、母材作成工程において、ジャケット管内空間の内圧を１ｋＰａ以下とするのが好ましい。また、母材作成工程において、ジャケット管の内径とガラスロッドの外径との差を３ｍｍ以下とするのも好ましい。
【００１５】
本発明の光ファイバ製造方法は、母材形成工程において、ジャケット管を選択的にコラプスしながらジャケット管およびガラスロッドを延伸するのが好適である。このとき、ジャケット管の延伸前の内径IDj1，ジャケット管の延伸前の外径ODj1，ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たすのが好ましい。
【００１６】
本発明の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド作成工程において、クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って複数の空孔を形成する際に、円周上に配列された複数の空孔の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前のガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすように複数の空孔を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを高歩留りで安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】コラプス工程を説明する図である。
【図２】コラプス工程を説明する図である。
【図３】ガラスロッド１０の断面図である。
【図４】第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【図５】第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【図６】第２実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
本発明は、以下のような本発明者の知見に基づくものである。軸方向に延在する複数の空孔を有するガラスロッドに対してジャケットを付与する工程を公知のロッドインコラプス法で行って光ファイバ母材を作成し更に光ファイバを製造すると、光ファイバ母材および光ファイバにおいて軸方向の空孔径変動が生じる場合がある。この現象について更に調査を進めたところ、コラプスが進行していくプロセスにおける以下の相違に因り軸方向の空孔径変動の大きさが異なることが判った。
【００２１】
図１および図２は、コラプス工程を説明する図である。各図（ａ）は、コラプス工程途中の或る時刻におけるガラスロッド１０およびジャケット２０の断面を示す図である。各図（ｂ）は、同時刻における長手方向の温度分布を示す図である。ガラスロッド１０とジャケット管２０との間のジャケット管内空間２１を圧力Ｐ１に減圧し、ガラスロッド１０の空孔１１内の空間を圧力Ｐ２に加圧しながら、各図において熱源を右から左へ移動させてコラプスを行うものとする。本発明者が行った実験によれば、図１に示されるように、ジャケット管２０がコラプスされる前にガラスロッド１０が高温にさらされる場合には、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動が大きかった。逆に、図２に示されるように、ジャケット管２０がコラプスされた後にガラスロッド１０が高温にさらされる場合には、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動が小さかった。
【００２２】
本発明者が行った様々な実験によると、光ファイバ母材における軸方向の空孔径変動を小さく抑制するには、(a) ジャケット管内空間２１の圧力Ｐ１を空孔１１内の空間の圧力Ｐ２より充分に小さくするとともに、空孔１１内の空間の圧力Ｐ２をジャケット管２０の外部の圧力と同程度にすること、(b) ジャケット管２０の内径とガラスロッド１０の外径との間の初期クリアランスを小さくすること、(c) ガラスロッド１０に設ける空孔の径方向位置をコラプス界面から遠ざけること、(d) 熱源の移動速度を遅くすること、および、(e) 熱源の温度を下げること、が有効であることが判った。
【００２３】
ただし、上記のうち、熱源の移動速度を遅くすることは生産性の低下を招き、熱源の温度を下げることはコラプス界面に気泡が残り易くなり、何れも問題がある。本発明は、以上のような本発明者の知見および考察に基づいて為されたものである。以下、本発明の光ファイバ製造方法の実施形態について説明する。
【００２４】
（第１実施形態）
【００２５】
第１実施形態の光ファイバ製造方法は、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法である。第１実施形態の光ファイバ製造方法は、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。
【００２６】
ガラスロッド作成工程において、以下のようにしてガラスロッドを作成する。ＧｅＯ２が添加されている石英ガラスのコア（光ファイバのコア領域となるべき部分）およびＧｅＯ２が添加されていない石英ガラスの光学クラッド（光ファイバのクラッド領域となるべき部分）を含むガラス体を、公知のＶＡＤ法などを用い焼結してガラス化することで作成する。次に、当該ガラス体を延伸したり外周研削加工したりして、適切な形状を有するガラスロッドとし、このガラスロッドに対して穿孔加工を行う。例えば、ガラスロッドの外径を５０ｍｍΦとし、ガラスロッドの長さを３００ｍｍとする。また、コア領域の半径を５ｍｍとし、コアと光学クラッドとの比屈折率差を０.３５％とする。
【００２７】
次にこのガラスロッドに対して穿孔加工を行う。図３に穿孔加工後のガラスロッド１０の断面図を示す。ｄは空孔直径、aはコア半径、Ｒは空孔の内接円半径、Ｄはガラスロッド直径を示す。穿孔加工でのｄおよびＲは所望の光学特性を実現するための光ファイバ断面構造設計から求められる。例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．６５７Ａ１、Ａ２、Ｂ２、Ｂ３の光学特性を全て満足する光ファイバを実現するには、クラッド領域３に対するコア領域２の比屈折率差を０.３５％とし、光ファイバの断面において ｄ＝３.６μｍ、ａ＝３.６μｍ、Ｒ＝１０.４μｍ 程度で設計すればよく、したがって本実施例の穿孔加工ではｄ＝５ｍｍ、Ｒ＝１４．５ｍｍとすればよい。
【００２８】
穿孔加工の後に、その加工の際に付着した不純物をＨＦ洗浄などによって除去し、ガラスロッドを所定の外径に加熱延伸する。ここで、ガラスロッドの延伸後サイズは、外径を１７ｍｍΦとし、長さを６００ｍｍとする。この延伸工程においては、空孔径が長手方向で変動しないことが重要である。そのための条件として、ガラスロッド１０の外周面と１０個の空孔１１の外接円とにより囲まれる領域の厚みが大きい方が好適である。具体的には、１０個の空孔１１の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前のガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすのが望ましい。これにより、延伸後のガラスロッド１０における空孔径の長手変動を３％以下に抑圧することができる。
【００２９】
また、ガラスロッド１０の一端側を封止し、他端側を開放のままとする。一端側の封止は、加熱延伸後に封止したい特定箇所を加熱しながら引きちぎるなどの処理で容易に行える。
【００３０】
ガラスロッド作成工程に続く母材作成工程において、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して以下のようにして光ファイバ母材を作成する。図４および図５は、第１実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。
【００３１】
所定の外径／内径／長さ（例えば、外径６０ｍｍΦ、内径１８ｍｍΦ、長さ５００ｍｍ）を有するジャケット管２０を用意する。ジャケット管２０は、光ファイバのジャケット領域となるべきものである。第１端側４１においてジャケット管２０の端部に石英ガラスのダミーパイプ３１を接続するとともに、第２端側４２においてジャケット管２０の端部に石英ガラスのダミーパイプ３２を接続する。その後、ジャケット２０の内面に対して気相エッチングを行って不純物付着層を除去する。この気相エッチングは、ジャケット管２０の内部にＳＦ６ガスを流しながら外部から１８００℃以上に加熱することで行われる。また、ジャケット管２０の内部に同時に塩素を含むガスを流すことで、不純物の除去を行うことも可能である。例えば、ジャケット管２０内にＳＦ６ガス（１００sccm）およびＣｌ２ガス（５０sccm）を流した状態で温度２０００℃の熱源をトラバースさせ、ジャケット管２０の内面を厚み１ｍｍ程度エッチングする。
【００３２】
ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入する（図４（ａ））。このとき、ガラスロッド１０の封止した一端側を第２端側４２とし、ガラスロッド１０の開放した他端側を第１端側４１とする。次に、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間に塩素を含むガスを流しながら、外部から温度１０００℃以上に加熱することにより、空孔内表面およびジャケット界面の表層に付着している不純物をさらに除去する。例えば、ジャケット管２０内にＣｌ２ガス（５００sccm）を流した状態で温度１９００℃の熱源をトラバースさせる。
【００３３】
次に、第１端側４１において溶着封止を行う（図４（ｂ））。このとき、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間を大気圧未満に減圧し、第１端側４１において外部から熱源６１，６２により加熱することで、ガラスロッド１０の空孔１１を潰すことなく、ジャケット管内空間２１のみを潰して封止する。ガラスを外部から加熱するのでジャケット界面の溶着が先に進むことを利用すれば、このような加工は可能である。また、熱源に酸水素バーナを用いることでより容易に行うことができる。これにより、ジャケット管内空間２１と空孔１１内の空間とを互いに仕切ることができ、ジャケット管内空間２１および空孔１１内の空間それぞれに互いに異なる圧力を付与することが可能となる。
【００３４】
次に、真空ポンプなどにより第２端側４２からジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧する。また、第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を大気開放するか、空孔１１内の空間に清浄な不活性ガスをパージするなどして、空孔１１内の空間を大気圧以上に維持する。そして、この状態で第１端側４１から第２端側４２へ熱源６１，６２を移動させることで、ジャケットコラプスを行う（図４（ｃ））。
【００３５】
空孔径の変動を防ぐため、コラプス前におけるコアロッド１０とジャケット管２０との間のクリアランスを管理する。具体的には、ジャケット管２０の内径（直径）とガラスロッド１０の外径（直径）との差を有効部において３ｍｍ以下とする。例えば、ガラスロッド１０の外径が１７ｍｍφであるとき、ジャケット管２０の内径を２０ｍｍφ以下とする。
【００３６】
その条件下で、ジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧し、熱源温度１９００〜２１００℃、熱源トラバース速度１０ｍｍ／分でコラプスを実施した。このとき、空孔１０に対しては開放している側をほぼ大気圧とした。また、コラプス中は空孔１０の開放端に対しては清浄なＮ２ガスをパージガスとして流し続けた。コラプス工程後の有効部における長手方向の空孔径変動を確認したところ、元々存在していたガラスロッド延伸体の変動を含めて５％であった。
【００３７】
ジャケットコラプス後の光ファイバ母材の空孔１１は、第１端側４１で開放され、第２端側４２で閉塞している。必要に応じて、コラプス用のダミーパイプ３１，３２を取り外し（図５（ａ））、線引用のダミーパイプ３３へ付け替える（図５（ｂ））。さらに火炎研磨などによって表面を清浄化する。尚、火炎研磨などによる光ファイバ母材を再加熱する工程においては、ジャケット界面の潰れ際を起点とするクラックが発生することを避けるため、徐々に加熱することが望ましい。例えば、酸水素バーナの火力を必要条件まで５分以上かけて徐々に増加させるなどの工夫により、割れを回避することができる。このようにして光ファイバ母材を作成する。
【００３８】
最後に、線引工程では、ダミーパイプ３３を通して第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を加圧しながら、第２端側４２から光ファイバ母材を線引して、光ファイバを製造する。或いは、必要に応じて、第２端側４２においてガラスロッド１０を一旦開放し、空孔１１の内面の清浄化工程（空孔１１の内面のＨＦ洗浄や塩素を含むガスを流しながらの加熱処理）などを追加してから、火研、線引することも可能である。
【００３９】
本実施形態の光ファイバ製造方法によれば、ジャケットコラプスの際に、ジャケット管内空間２１の圧力を１ｋＰａ以下とする一方、コアロッド１０の空孔１１内の圧力を大気圧レベルとすることができる。
【００４０】
本実施形態によれば、空孔１１が付与されたガラスロッド１０に対しジャケットコラプスを行いつつも、光ファイバ母材の長手方向の空孔径変動を５％以下に抑制することができる。実際に上記で例示した条件の下で空孔１１内の空間を一定値で加圧して光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造したところ、光ファイバの空孔径の長手方向変動は０.５μｍ以下であった。このレベルの変動であれば光ファイバの光学特性の変動は小さく、ほぼ全長において所望の光学特性を持つ空孔付き光ファイバが得られた。また、本実施形態では、ジャケット界面を全長に亘って完全にコラプスするので、光ファイバ母材割れのリスクを回避できるメリットがある。
【００４１】
本実施形態の光ファイバ製造方法は、光ファイバ母材に対して直接に穿孔する方法に比べ、低コスト化を実現することができる。本実施形態の光ファイバ製造方法は、スタック法に比べ、構造ばらつきが小さく、不純物の混入が少ない。線引しながら空孔内空間を加圧する一方でジャケット管内空間を減圧する方法に比べ、本実施形態の光ファイバ製造方法は、線引時に空孔内空間を加圧するのみでよいので、設備を簡素化でき、設備コストを下げることができる。また、本実施形態の光ファイバ製造方法は、ジャケット界面を全長に亘って完全にコラプスするので、光ファイバ母材の火炎研磨工程などにおいて母材割れのリスクを回避できる。
【００４２】
（第２実施形態）
【００４３】
第２実施形態の光ファイバ製造方法も、コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面においてクラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法である。第２実施形態の光ファイバ製造方法も、ガラスロッド１０を作成するガラスロッド作成工程と、ガラスロッド１０をジャケット管２０に挿入して光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程とを備える。
【００４４】
第２実施形態におけるガラスロッド作成工程は、第１実施形態におけるガラスロッド作成工程と同様である。
【００４５】
図６は、第２実施形態の光ファイバ製造方法の母材作成工程を説明する図である。第２実施形態における母材作成工程は、第１実施形態における母材作成工程と略同様であるが、ジャケットコラプス時に僅かに延伸を行う点で相違する。同図に示されるように、真空ポンプなどにより第２端側４２からジャケット管内空間２１を１ｋＰａ以下に減圧する。また、第１端側４１からガラスロッド１０の空孔１１内の空間を大気開放するか、空孔１１内の空間に清浄な不活性ガスをパージするなどして、空孔１１内の空間を大気圧以上に維持する。そして、この状態で第１端側４１から第２端側４２へ熱源６１，６２を移動させることでジャケットコラプスを行うと同時に、ダミーパイプ３１を保持するテールチャックを移動させることでダミーパイプ３１とダミーパイプ３２との距離を次第に大きくしていき延伸を行う。
【００４６】
例えば、ガラスロッド１０の外径を１７ｍｍφ、コラプス前のジャケット管２０の内径を２１ｍｍφとして、このときのクリアランスを４ｍｍとした。この条件において、コラプス時の熱源のトラバース速度を１０ｍｍ／分とし、テールチャックのトラバース速度を１.９ｍｍ／分として、延伸しながらコラプスした。このとき、光ファイバ母材の仕上がり外径は５５ｍｍφ程度であった。コラプスの潰れ状況を観察すると、潰れ界面と熱源温度分布との位置関係は図１に示される関係を維持できていた。
【００４７】
本実施形態では、延伸しながらコラプスを行うので、コラプス直前のクリアランスが実質的に狭くなり、コラプスの潰れ界面が熱源の温度ピークより前に進みやすい。よって、第１実施形態のように初期クリアランスを３ｍｍ以下とせずとも、空孔径変動を抑えたコラプスを実現することができる。本実施例形態の初期クリアランスについて、具体的に検討した結果、ジャケット管の延伸前の内径IDj1，ジャケット管の延伸前の外径ODj1，ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たせば、第１実施形態と同様レベルで空孔径変動を抑圧できることが判った。
【符号の説明】
【００４８】
１０…ガラスロッド、１１…空孔、１２…コア、１３…光学クラッド、２０…ジャケット管、２１…ジャケット管内空間、３１，３２，３３…ダミーパイプ、４１…第１端側、４２…第２端側、６１．６２…熱源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面において前記クラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、
前記コア領域および前記クラッド領域となるべきガラス体に対し前記クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って加熱延伸し一端側を封止してガラスロッドを作成するガラスロッド作成工程と、
前記ジャケット領域となるべきジャケット管の内部に前記ガラスロッドを挿入し、前記ガラスロッドの前記一端側とは反対の第１端側において前記ガラスロッドと前記ジャケット管とを互いに溶着して前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間のジャケット管内空間を封止し、第２端側から前記ジャケット管内空間を減圧しながら前記第１端側から前記第２端側へ熱源を移動させることで前記ジャケット管を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、
前記第１端側から前記ガラスロッドの空孔内空間を加圧しながら前記第２端側から前記光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程と、
を備えることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管内空間の内圧を１ｋＰａ以下とする、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管の内径と前記ガラスロッドの外径との差を３ｍｍ以下とする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
前記母材形成工程において、前記ジャケット管を選択的にコラプスしながら前記ジャケット管および前記ガラスロッドを延伸する、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管の延伸前の内径IDj1，前記ジャケット管の延伸前の外径ODj1，前記ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および 前記ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
前記ガラスロッド作成工程において、前記クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って複数の空孔を形成する際に、円周上に配列された前記複数の空孔の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前の前記ガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすように前記複数の空孔を形成する、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項１】
コア領域，クラッド領域およびジャケット領域を備え、ファイバ軸方向に垂直な断面において前記クラッド領域に円周上に配列されファイバ軸方向に延在する複数の空孔を有する光ファイバを製造する方法であって、
前記コア領域および前記クラッド領域となるべきガラス体に対し前記クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って加熱延伸し一端側を封止してガラスロッドを作成するガラスロッド作成工程と、
前記ジャケット領域となるべきジャケット管の内部に前記ガラスロッドを挿入し、前記ガラスロッドの前記一端側とは反対の第１端側において前記ガラスロッドと前記ジャケット管とを互いに溶着して前記ガラスロッドと前記ジャケット管との間のジャケット管内空間を封止し、第２端側から前記ジャケット管内空間を減圧しながら前記第１端側から前記第２端側へ熱源を移動させることで前記ジャケット管を選択的にコラプスして、光ファイバ母材を作成する母材作成工程と、
前記第１端側から前記ガラスロッドの空孔内空間を加圧しながら前記第２端側から前記光ファイバ母材を線引して光ファイバを製造する線引工程と、
を備えることを特徴とする光ファイバ製造方法。
【請求項２】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管内空間の内圧を１ｋＰａ以下とする、ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項３】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管の内径と前記ガラスロッドの外径との差を３ｍｍ以下とする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項４】
前記母材形成工程において、前記ジャケット管を選択的にコラプスしながら前記ジャケット管および前記ガラスロッドを延伸する、ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項５】
前記母材作成工程において、前記ジャケット管の延伸前の内径IDj1，前記ジャケット管の延伸前の外径ODj1，前記ジャケット管の延伸後の外径ODj2 および 前記ガラスロッドの延伸前の外径ODr1 の間に IDj1×ODj2／ODj1−ODr2≦３ｍｍ なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバ製造方法。
【請求項６】
前記ガラスロッド作成工程において、前記クラッド領域となるべき部分に穿孔加工を行って複数の空孔を形成する際に、円周上に配列された前記複数の空孔の外接円の半径Ｒｃと加熱延伸前の前記ガラスロッドの外径Ｄとの間に２Ｒｃ≦０.９Ｄ なる関係を満たすように前記複数の空孔を形成する、ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光ファイバ製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１６２９（Ｐ２０１３−１６２９Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３７４９０（Ｐ２０１１−１３７４９０）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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