JP5242896B2 - イメージファイバ及びその光ファイバ母材 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態によるイメージファイバの断面図である。図示の通り、イメージファイバ10は、画像伝送用のイメージサークル12と、その外周を覆う石英ガラスジャケット14と、さらにその外周を覆う被覆層16とから構成されている。
n(r)=n1[1−2Δ(r/a)α]1/2 (0≦r≦a)
ただし、n(r)はガラスロッドの中心軸からの距離rにおける屈折率、n1はガラスロッドの中心軸における屈折率、Δはクラッドに対するガラスロッド中心軸での比屈折率差、aはガラスロッドの半径を表す。
以下、第1の実施形態で説明したイメージファイバ10について、その製造方法を含み、詳細に説明する。
まず、イメージファイバ10のコア1となるゲルマニウム添加石英ガラスロッドを用意した。このガラスロッドにおいて、ゲルマニウムの添加濃度は、純粋石英に対する比屈折率差が+2.6%〜3.0%となるように調整され、また、屈折率分布係数αが2.5となるよう調整されている。
次いで、上記のガラスロッドの外周に、プラズマ外付け法により、イメージファイバの第1クラッドとなる第1のガラス層を形成した。すなわち、原料としてのSiCl4ガスおよびO2ガスをプラズマ炎により分解してガラスロッドの外周にガラススートを堆積させると同時に、堆積したガラススートをプラズマ炎により透明ガラス化し、第1のガラス層を形成した。屈折率調整添加物を用いていないため、このガラス層は純粋石英であり、すなわち、純粋石英に対する比屈折率差は0.0%である。
また、第1のガラス層の厚さは、イメージファイバにおける第1クラッド2の外径bがそのコア1の直径aに対して1.10〜1.30倍となるよう調整した。
続けて、第1のガラス層の外周に、プラズマ外付け法により、イメージファイバの共通クラッドとなる第2のガラス層を形成した。ここでは、原料としてのSiCl4ガスおよびO2ガスに加えて、フッ素添加剤としてSF6、SiF4、C2F6 、CF4等のフッ素含有ガスを用いた。フッ素の添加量は、第2のガラス層(共通クラッド)の比屈折率差が純粋石英に対して−1.3%〜−0.7%となるよう調整した。
なお、本実施例では、プラズマ外付け法における原料としてSiCl4ガスを使用したが、これに代わりSi(OCH3)4ガス(テトラメトキシシラン)を使用することもできる。
以上の手順に従って、第1のガラス層(第1クラッド)の厚さが異なる5種類の光ファイバ母材を作製した。具体的には、第1のガラス層の厚さは、ガラスロッドの直径の1.10倍、1.15倍、1.20倍、1.25倍、および1.30倍である。
次に、上記のようにして得た光ファイバ母材を線引きし、外径が数百μmの光ファイバ素線を作製した。その後、作製した光ファイバ素線を所定の長さで切断し、10000本の光ファイバ素線を得た。これらを所定の石英管に挿入し、これを線引きすることにより、外径約500μmのマルチコア光ファイバを作製するとともに、その周囲に厚さ50μm程度の被覆層を形成することにより、イメージファイバを得た。
なお、5種類の光ファイバ母材のそれぞれを用いて5種類のイメージファイバを作製した。
実施例1との比較のため、実施例1で採用した製造方法と同じ製造方法により、第1クラッドの外径bがコアの直径aに対して1.05倍および1.35倍である2種類のイメージファイバを作製した。
以下、実施例1の5種類のイメージファイバと、比較例1の2種類のイメージファイバとの特性についての評価結果を説明する。
表1に、各イメージファイバの構成、画質評価結果、および検出された気泡の個数をまとめた。この表において、コア、第1クラッド、および共通クラッドの比屈折率差は、純粋石英に対する値であり、線引き前の光ファイバ母材について測定した結果に等しい。また、表1中の気泡数は、光ファイバ素線を1万本束ね、線引きして得たイメージファイバ素線の1000メートルあたりの気泡の個数である。また、カウントされる気泡は、イメージファイバ素線中で直径が数ミクロンから数十ミクロンで、長さが1メートルから数メートルのものであり、イメージファイバ素線の外径の変動に基づいて検出されたものである。
さらに、表1における画質評価については、各イメージファイバにより所定の被撮像対象を撮像して得た画像のコントラストおよび平均輝度(または透過光量)を基準とした。
続いて、上記の第1の実施形態で説明したイメージファイバ10を作製した他の例について説明する。実施例2のイメージファイバ10は、第1クラッドの純粋石英に対する比屈折率差δが−0.3%に変更されている点、およびコア1となるガラスロッドにおける屈折率分布係数αが2.6である点で、実施例1のイメージファイバ10と相違し、その他の点で同一である。すなわち、実施例1で説明した<工程2>において、SiCl4ガスおよびO2ガスに加えて、SF6、SiF4、C2F6 、CF4等のフッ素含有ガスを使用し、その流量を調整することにより、比屈折率差δが−0.3%である第1のガラス層を形成した。
また、実施例2においても、b/a比が1.10から1.30までの範囲で異なる5種類のイメージファイバ20を作製した。
実施例2との比較のため、実施例2で採用した製造方法と同じ製造方法により、第1クラッドの外径bがコアの直径aに対して1.05倍および1.35倍である2種類のイメージファイバを作製した。
第2の実施形態によるイメージファイバは、第1の実施形態のイメージファイバ10に比べ、共通クラッド3が屈折率の異なる3つの部分から構成される点で相違し、これを除き同一である。以下、相違点を中心に第2の実施形態によるイメージファイバを説明する。
次に、第2の実施形態で説明したイメージファイバ20を作製した一例について説明する。
実施例3のイメージファイバ20は、以下に説明するように<工程3>を変更したものの、基本的に実施例1の製造方法と同一の製造方法により製造した。具体的には、<工程1>および<工程2>の後、<工程3>において、第1の部分31となるフッ素添加ガラス層を堆積した後、フッ素含有ガスの供給量を漸減しながら第2の部分32となるガラス層を形成し、その後、フッ素含有ガスの供給を停止して第3の部分33となるガラス層を形成した。なお、<工程1>で用意したガラスロッドは、屈折率分布係数αが2.5のものであった。
このようにして、実施例1と同様に、5種類の光ファイバ母材を作製した。その後、<工程4>の手順に従って、各光ファイバ母材に対応した5種類のイメージファイバ20を作製した。
実施例3との比較のため、実施例3で採用した製造方法と同じ製造方法により、第1クラッドの外径がコアの直径に対して1.05倍および1.35倍である2種類のイメージファイバを作製した。
続いて、実施例3の5種類のイメージファイバと、比較例3の2種類のイメージファイバとの特性についての評価結果を説明する。
第2の実施形態において、共通クラッド3が第1の部分31、第2の部分32、および第3の部分33から構成される場合を説明したが、共通クラッド3は、第3の部分33が省かれて、第1の部分31および第2の部分32のみから構成されてもよい。また、第3の部分33の有無によらず、第2の部分32の屈折率分布は、図4に示すように直線的に変化するのに限定されず、径方向の外向きにフッ素添加量が減少する限りにおいて、たとえば、二次曲線的に変化してもよく、指数関数的に変化してもよい。
また、第2の実施形態において、共通クラッド3は、第2の部分32が省かれて、第1の部分31および第3の部分33のみから構成されてもよい。
Claims (6)
- 屈折率上昇剤である酸化ゲルマニウムが添加された石英で構成され、純粋石英に対する比屈折率差が2.6%以上3.0%以下である複数のコアと、
前記複数のコアそれぞれの外周を覆い、前記複数のコアの直径に対して1.10倍以上1.30倍以下の外径を有し、純粋石英に対して−0.3%以上0.0%以下の比屈折率差を有する第1クラッドと、
前記第1クラッドを囲み、屈折率降下剤であるフッ素が添加された石英で構成され、前記複数のコアの直径に対して、0.2倍以上0.4倍以下の互いに隣接する前記第1クラッドの外径間の最短距離を有し、純粋石英に対する比屈折率差が−1.3%以上−1.1%以下である共通クラッドと、を備える、溶融一体化されたイメージファイバ。 - 屈折率上昇剤である酸化ゲルマニウムが添加された石英で構成され、純粋石英に対する比屈折率差が2.6%以上3.0%以下である複数のコアと、
前記複数のコアそれぞれの外周を覆い、前記複数のコアの直径に対して1.10倍以上1.30倍以下の外径を有し、純粋石英に対して−0.1%以上0.0%以下の比屈折率差を有する第1クラッドと、
前記第1クラッドを囲み、屈折率降下剤であるフッ素が添加された石英で構成され、前記複数のコアの直径に対して、0.2倍以上0.4倍以下の互いに隣接する前記第1クラッドの外径間の最短距離を有し、純粋石英に対する比屈折率差が−1.3%以上−1.1%以下である共通クラッドと、を備える、溶融一体化されたイメージファイバ。 - 前記共通クラッドが第1クラッドの屈折率よりも低い屈折率を有する内周部と、前記内周部を囲み前記内周部の屈折率よりも高い屈折率を有する外周部とを有する、請求項1又は2に記載のイメージファイバ。
- 前記外周部の純粋石英に対する比屈折率差が−0.2%以上0.2%以下である、請求項3に記載のイメージファイバ。
- 屈折率上昇剤である酸化ゲルマニウムが添加された石英で構成され、純粋石英に対する比屈折率差が2.6%以上3.0%以下である、イメージファイバのコアとなる複数のコア部と、
前記複数のコア部それぞれの外周を覆い、前記複数のコア部の直径に対して1.10倍以上1.30倍以下の外径、および純粋石英に対して−0.3%以上0.0%以下の比屈折率差を有し、イメージファイバの第1クラッドとなる第1クラッド部と、
前記第1クラッド部を囲み、屈折率降下剤であるフッ素が添加された石英で構成され、前記複数のコアの直径に対して、0.2倍以上0.4倍以下の互いに隣接する前記第1クラッドの外径間の最短距離を有し、純粋石英に対する比屈折率差が−1.3%以上−1.1%以下である、イメージファイバの共通クラッドとなる共通クラッド部と、を備える、溶融一体化により形成されるイメージファイバ用の光ファイバ母材。 - 前記第1クラッド部が、前記第1クラッド部の屈折率よりも低い屈折率を有する内周部分と、前記内周部分を囲み前記内周部分の屈折率よりも高い屈折率を有する外周部分とを有する、請求項5に記載の光ファイバ母材。
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