JP2012137615A

JP2012137615A - 光ファイバ製造方法

Info

Publication number: JP2012137615A
Application number: JP2010289902A
Authority: JP
Inventors: Takushi Nagashima; 拓志永島; Masatoshi Wakaida; 雅稔若井田; Toshiki Taru; 稔樹樽
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】長手方向に空孔が延在し所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく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。
【解決手段】本発明の光ファイバ製造方法は、(1) コア材の外周に長手方向に延在する溝を形成するコア材外削工程と、(2) コア材外削工程後に、コア材をパイプ材に挿入し、コア材の第１端側を含む１箇所または複数箇所においてコア材とパイプ材とを互いに固定する固定工程と、(3) 固定工程後に、第１端側が上になるようにコア材およびパイプ材を保持し、コア材とパイプ材との間の空間を加圧しながらコア材およびパイプ材を第２端側から線引して光ファイバを製造する線引工程と、を備える。固定工程において、パイプ材の内径より大きい径を有するガラスブロックをコア材の第１端に固定し、コア材をパイプ材に挿入して、ガラスブロックを介してコア材とパイプ材とを互いに固定するのが好適である。
【選択図】図１１

Description

本発明は、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法に関するものである。

長手方向に空孔が延在する光ファイバは、中実の光ファイバが有し得ないような様々な特性を有することができる。このような光ファイバを製造する方法として、コア材外削法および母材穿孔法が知られている。コア材外削法は、コア材の外周に長手方向に延在する溝を形成し、このコア材をパイプ材に挿入して両者を加熱一体化してコラプスし、その後に線引を行うことで、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する（特許文献１，２を参照）。母材穿孔法は、母材に長手方向に延在する空孔を形成し、この母材を線引することで、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する。

特開２００２−３２１９３５号公報特開２００３−３４２０３１号公報

コア材外削法では、高い温度でコラプスを行うと母材に空孔が残らないので、空孔を残す為には低い温度でコラプスを行う必要がある。低い温度でコラプスを行うと、コア材とパイプ材との界面を充分に加熱することができず、この部分に歪みが残留し易く、母材割れの危険が高くなる。また、コラプス時に、加熱によりコア材が変形するので、母材において長手方向の空孔のサイズが安定しない。したがって、コア材外削法は、所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができない。

母材穿孔法では、母材に長尺の空孔を形成するためには、長尺の穴あけツールが必要となる。母材が長尺になるほどツールの剛性が不足するので、母材に対して真っ直ぐに穴をあけることが難しい。したがって、母材穿孔法も、所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができない。

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、長手方向に空孔が延在し所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく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。

本発明の光ファイバ製造方法は、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法であって、(1) コア材の外周に長手方向に延在する溝を形成するコア材外削工程と、(2) コア材外削工程後に、コア材をパイプ材に挿入し、コア材の第１端側を含む１箇所または複数箇所においてコア材とパイプ材とを互いに固定する固定工程と、(3) 固定工程後に、第１端側が上になるようにコア材およびパイプ材を保持し、コア材とパイプ材との間の空間を加圧しながらコア材およびパイプ材を第２端側から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。

本発明の光ファイバ製造方法は、固定工程において、パイプ材の内径より大きい径を有するガラスブロックをコア材の第１端に固定し、コア材をパイプ材に挿入して、ガラスブロックを介してコア材とパイプ材とを互いに固定するのが好適である。或いは、固定工程において、コア材とパイプ材とを第１端側において加熱一体化してコア材とパイプ材とを互いに固定するのも好適である。

本発明の光ファイバ製造方法は、コア材の粘性がパイプ材の粘性より低くてもよいし、コア材の粘性がパイプ材の粘性より高くてもよい。コア材の粘性がパイプ材の粘性より低ければ、線引工程の際に同じ線引張力でもファイバ空孔内面の粗さを低減することができる。コア材の粘性がパイプ材の粘性より高ければ、線引工程の際に内圧印加による空孔径の変化が小さくなり、空孔径の制御性が向上するというメリットが得られる。

本発明によれば、長手方向に空孔が延在し所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができる。

第１比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。外削前のコア材１０の形状を示す図である。外削後のコア材１０の形状を示す図である。パイプ材２０の断面形状を示す図である。第１比較例の光ファイバ製造方法においてコア材１０およびパイプ材２０を加熱一体化した後の母材１の断面形状を示す図である。第２比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第２比較例の光ファイバ製造方法における穿孔前の母材２Ａの断面形状を示す図である。第２比較例の光ファイバ製造方法における穿孔後の母材２の断面形状を示す図である第３比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第３比較例の光ファイバ製造方法における母材３の断面形状を示す図である。第１実施形態の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第１実施形態の光ファイバ製造方法の固定工程を説明する図である。第１実施形態の光ファイバ製造方法の固定工程を説明する図である。第１実施形態の光ファイバ製造方法の線引工程を説明する図である。第２実施形態の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第２実施形態の光ファイバ製造方法の固定工程を説明する図である。第２実施形態の光ファイバ製造方法の線引工程を説明する図である。

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の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、初めに比較例の光ファイバ製造方法について説明し、その後に本実施形態の光ファイバ製造方法について説明する。

先ず、第１比較例の光ファイバ製造方法について説明する。図１は、第１比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第１比較例の光ファイバ製造方法は、コア材外削法に拠って、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法である。

第１比較例の光ファイバ製造方法では、先ず、石英ガラス製のコア材１０が用意される。外削前のコア材１０は、図２に示されるように、光ファイバのコアとなるべき第１コア部１１と、この第１コア部１１を取り囲む第２コア部１２とを含む。図２（ａ）は外削前のコア材１０の断面を示し、同図（ｂ）は外削前のコア材１０の外形を示す。

このコア材１０の外周に長手方向に延在する溝３０が形成される。図３（ａ）は外削後のコア材１０の断面を示し、同図（ｂ）は外削後のコア材１０の外形を示す。溝３０の深さは第１コア部１１に達しない程度とされる。

また、石英ガラス製のパイプ材２０が用意される。このパイプ材２０の内径は、コア材１０の外径より僅かに大きい。図４は、パイプ材２０の断面形状を示す図である。

そして、外削後のコア材１０がパイプ材２０内に挿入され、両者が加熱一体化されコラプスされて母材１が作製される。図５は、母材１の断面形状を示す図である。外削後のコア材１０において長手方向に延在する溝３０は、母材１において長手方向に延在する空孔３１となる。この母材１が線引されることで、長手方向に空孔が延在する光ファイバが製造される。

第１比較例の光ファイバ製造方法（コア材外削法）は、長尺化が容易というメリットを有する。しかし、第１比較例の光ファイバ製造方法は、空孔を残す為には低い温度でコラプスを行う必要がある。低い温度でコラプスを行うと、コア材とパイプ材との界面を充分に加熱することができず、この部分に歪みが残留し易く、母材割れの危険が高くなる。また、コラプス時に、加熱によりコア材が変形するので、母材において長手方向の空孔のサイズが安定しない。したがって、第１比較例の光ファイバ製造方法は、所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができない。

次に、第２比較例の光ファイバ製造方法について説明する。図６は、第２比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第２比較例の光ファイバ製造方法は、母材穿孔法に拠って、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法である。

第２比較例の光ファイバ製造方法では、先ず、石英ガラス製のコア材１０（図２）および石英ガラス製のパイプ材２０（図４）が準備される。そして、コア材１０がパイプ材２０内に挿入され、両者が加熱一体化されコラプスされて母材２Ａが作製される。図７は、母材２Ａの断面形状を示す図である。さらに、この母材２Ａにおいて長手方向に延在する空孔３２が形成されて、母材２が作製される。図８は、母材２の断面形状を示す図である。この母材２が線引されることで、長手方向に空孔が延在する光ファイバが製造される。

第２比較例の光ファイバ製造方法（母材穿孔法）は、母材に長尺の空孔を形成するためには、長尺の穴あけツールが必要となる。母材が長尺になるほどツールの剛性が不足するので、母材に対して真っ直ぐに穴をあけることが難しい。したがって、第２比較例の光ファイバ製造方法も、所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができない。

次に、第３比較例の光ファイバ製造方法について説明する。図９は、第３比較例の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第３比較例の光ファイバ製造方法は、ロッドイン線引に拠って、長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法である。

第３比較例の光ファイバ製造方法は、第１比較例の光ファイバ製造方法と類似しているが、線引前にはコア材１０とパイプ材２０とを加熱一体化しない。線引の際の母材３は、図１０に示されるように、コア材１０がパイプ材２０内に挿入されただけのものである。

第３比較例の光ファイバ製造方法（ロッドイン線引）は、母材３が割れるリスクは極めて低くなる。しかし、第３比較例の光ファイバ製造方法は、線引の際にコア材１０がパイプ材２０の中で融け落ちたり、コア材１０がパイプ材２０から押し出されたりするといった意図せぬ変形をしやすいというデメリットがある。

以下に説明する第１実施形態または第２実施形態の光ファイバ製造方法は、上記の第１〜第３の比較例の光ファイバ製造方法が有する問題点を解消し得るものである。

次に、第１実施形態の光ファイバ製造方法について説明する。図１１は、第１実施形態の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第１実施形態の光ファイバ製造方法は、コア材外削工程，固定工程および線引工程を備える。コア材外削工程では、第１比較例および第３比較例と同様に、コア材１０の外周に長手方向に延在する溝３０が形成される（図２，図３）。

コア材外削工程に続く固定工程において、コア材１０がパイプ材２０に挿入され、コア材１０の第１端側においてコア材１０とパイプ材２０とが互いに固定される。固定工程は具体的には以下のとおりである。図１２および図１３それぞれは、第１実施形態の光ファイバ製造方法の固定工程を説明する図である。

図１２（ａ），（ｂ）に示されるように、パイプ材２０の内径より大きい径を有するガラスブロック４０がコア材１０の第１端に固定される。また、図１３（ａ）に示されるように、パイプ２０の第１端にダミーパイプ５０が同軸となるように接続され、また、パイプ２０の第２端にダミーロッド６０が同軸となるように接続される。図１３（ｂ），（ｃ）に示されるように、コア材１０がダミーパイプ５０を経てパイプ材２０に挿入される。このとき、パイプ２０の第１端にガラスブロック４０が接する。そして、図１３（ｄ）に示されるように、ダミーパイプ５０の一部が縮径されて、当該縮径部５１によりガラスブロック５０を介してコア材１０とパイプ材２０とが第１端側において互いに固定される。これにより母材４が作製される。

固定工程に続く線引工程では、図１４に示されるように、第１端側が上になるようにコア材１０およびパイプ材２０を含む母材４が保持され、コア材１０とパイプ材２０との間の空間が加圧されながら、コア材１０およびパイプ材２０が第２端側から線引される。これにより、長手方向に空孔が延在する光ファイバ９が製造される。

第１実施形態の光ファイバ製造方法では、線引工程の際に、コア材１０とパイプ材２０とが互いに固定された第１端が上になるように母材４が保持され、コア材１０は上端である第１端でパイプ材２０に固定されるとともに、下端でダミーロッドに支持される。したがって、線引工程の際に、コア材１０が自重で融け落ちたり、逆にコア材１０がパイプ２０から押し出されたりするといった不具合が回避され得る。また、第１実施形態の光ファイバ製造方法では、第１比較例の光ファイバ製造方法（コア材外削法）が有する母材割れの危険や長手方向の空孔サイズの不均一の問題が解消される。したがって、第１実施形態の光ファイバ製造方法は、長手方向に空孔が延在し所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができる。

特に、コア材１０の粘性をパイプ材２０より小さくすれば、同じ線引張力でもファイバ空孔内面の粗さを低減することができるので、伝送損失の低減につながる。また、逆にコア材１０の粘性をパイプ材２０より大きくすれば、内圧印加による空孔径の変化が小さくなり、空孔径の制御性が向上するというメリットが得られる。

次に、第２実施形態の光ファイバ製造方法について説明する。図１５は、第２実施形態の光ファイバ製造方法のフローを示す図である。第２実施形態の光ファイバ製造方法は、コア材外削工程，固定工程および線引工程を備える。コア材外削工程では、第１比較例および第３比較例と同様に、コア材１０の外周に長手方向に延在する溝３０が形成される（図２，図３）。

コア材外削工程に続く固定工程において、コア材１０がパイプ材２０に挿入され、コア材１０の少なくとも第１端側においてコア材１０とパイプ材２０とが互いに固定される。固定工程は具体的には以下のとおりである。図１６は、第２実施形態の光ファイバ製造方法の固定工程を説明する図である。

図１６（ａ）に示されるように、パイプ２０の第１端にダミーパイプ５０が同軸となるように接続され、また、パイプ２０の第２端にダミーロッド６０が同軸となるように接続される。図１６（ｂ）に示されるように、コア材１０がダミーパイプ５０を経てパイプ材２０に挿入される。そして、図１６（ｃ）に示されるように、コア材１０とパイプ材２０とは第１端側において加熱源７１による加熱により加熱一体化されて互いに固定される。このとき、固定部分において溝３０が完全に潰れない限り、溝３０（空孔３１）の変形は問題にならない。また、コア材１０とパイプ材２０とは第２端側においても加熱源７２による加熱により加熱一体化されて互いに固定されてもよい。（さらに、コア材１０のサイズが大きい場合は、コア材１０とパイプ材２０とを中間部分の一箇所または複数箇所においても加熱源７２による加熱により加熱一体化して互いに固定してもよい。）これにより母材５が作製される。

固定工程に続く線引工程では、図１７に示されるように、第１端側が上になるようにコア材１０およびパイプ材２０を含む母材５が保持され、コア材１０とパイプ材２０との間の空間が加圧されながら、コア材１０およびパイプ材２０が第２端側から線引される。これにより、長手方向に空孔が延在する光ファイバ９が製造される。

第２実施形態の光ファイバ製造方法では、線引工程の際に、コア材１０とパイプ材２０とが互いに固定された第１端が上になるように母材５が保持され、コア材１０は上端である第１端でパイプ材２０に固定されるとともに、下端でダミーロッドに支持される。（または、下端でもパイプ材２０に固定される。）。したがって、線引工程の際に、コア材１０が自重で融け落ちたり、逆にコア材１０がパイプ２０から押し出されたりするといった不具合が回避され得る。また、第２実施形態の光ファイバ製造方法では、第１比較例の光ファイバ製造方法（コア材外削法）が有する母材割れの危険や長手方向の空孔サイズの不均一の問題が解消される。したがって、第２実施形態の光ファイバ製造方法は、長手方向に空孔が延在し所望の特性を有する光ファイバを歩留りよく製造することができる。

第２実施形態においても、コア材１０の粘性をパイプ材２０より小さくすれば、同じ線引張力でもファイバ空孔内面の粗さを低減することができるので、伝送損失の低減につながる。また、逆にコア材１０の粘性をパイプ材２０より大きくすれば、内圧印加による空孔径の変化が小さくなり、空孔径の制御性が向上するというメリットが得られる。

１〜５…母材、９…光ファイバ、１０…コア材、２０…パイプ材、３０…溝、３１，３２…空孔、４０…ガラスブロック、５０…ダミーパイプ、６０…ダミーロッド。

Claims

長手方向に空孔が延在する光ファイバを製造する方法であって、
コア材の外周に長手方向に延在する溝を形成するコア材外削工程と、
前記コア材外削工程後に、前記コア材をパイプ材に挿入し、前記コア材の第１端側を含む１箇所または複数箇所において前記コア材と前記パイプ材とを互いに固定する固定工程と、
前記固定工程後に、前記第１端側が上になるように前記コア材および前記パイプ材を保持し、前記コア材と前記パイプ材との間の空間を加圧しながら前記コア材および前記パイプ材を第２端側から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。
前記固定工程において、前記パイプ材の内径より大きい径を有するガラスブロックを前記コア材の前記第１端に固定し、前記コア材を前記パイプ材に挿入して、前記ガラスブロックを介して前記コア材と前記パイプ材とを互いに固定する、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。
前記固定工程において、前記コア材と前記パイプ材とを前記第１端側において加熱一体化して前記コア材と前記パイプ材とを互いに固定する、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。
前記コア材の粘性が前記パイプ材の粘性より低い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。
前記コア材の粘性が前記パイプ材の粘性より高い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。