JP5342674B1 - 細径化光ファイバ、その製造方法及びその製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定の間隔で取り付けられた光ファイバ10をその光ファイバ10の長手方向Xに往復移動させる移動装置11,12と、往復移動する光ファイバ10を固定箇所Oで加熱する加熱装置13とを備え、移動装置13が、往復移動させながら光ファイバ10の取り付け間隔(L1+L2)を拡げることができる拡間手段を備える細径化光ファイバの製造装置1により、上記課題を解決する。このとき、移動装置11,12は、光ファイバ10を固定する少なくとも2つの取り付け手段を備え、拡間手段は、少なくとも2つの取り付け手段を独立又は連動して制御できるように構成されている。制御は、取り付け手段に固定された光ファイバ10の往復移動幅、往復移動速度及び拡開幅から選ばれる1又は2以上を可変できる。
【選択図】図1
Description
本発明に係る細径化光ファイバ10’の製造装置1は、図1〜図3に示すように、所定の間隔(L1+L2)で取り付けられた光ファイバ10を該光ファイバ10の長手方向Xに往復移動(A方向,B方向)させる移動装置11,12と、往復移動する光ファイバ10を固定箇所Oで加熱する加熱装置13とを備えている。そして、移動装置11,12が、往復移動させながら光ファイバ10の取り付け間隔(L1+L2)を拡げることができる拡間手段を備えることを特徴とする。
光ファイバ10は、この製造装置1で延伸されて細径化光ファイバ10’に加工される原材料として準備される。準備される光ファイバ10は、光を伝送する芯線にガラスを用いたガラス光ファイバが適用される。このうち、石英を用いた石英光ファイバが好ましく適用される。石英ファイバ以外のガラス光ファイバで使用されているガラスが多成分であるのに対し、石英光ファイバは超高純度の石英ガラスを利用しており、ガラスファイバよりも光透過性が良く、長距離にわたって正確に光情報を伝送できる。
移動装置11,12は、図1及び図2に示すように、所定の間隔(L1+L2)で取り付けられた光ファイバ10を、その光ファイバ10の長手方向Xに往復移動(A方向,B方向)させるための装置である。この移動装置11,12は、光ファイバ10を固定する少なくとも2つの取り付け手段17,18を備え、さらにその取り付け手段17,18を長手方向Xに直線状に往復移動させるためのリニアガイド19,20を備えている。
取り付け手段17,18は、光ファイバ10を固定する固定手段である。図1及び図2に示す2つの取り付け手段17,18を、それぞれ「第1クランプ17」、「第2クランプ18」ともいう。なお、「少なくとも2つの取り付け手段17,18」としたのは、光ファイバ10の長手方向Xの一方の側(第1移動装置11の側)と他方の側(第2移動装置12の側)にそれぞれ1つずつ取り付け手段17,18が設けられていればよく、図2に示すようにそれぞれの側に2以上の取り付け手段(17,17,18,18)が設けられていてもよいことを意味している。具体的には、図2の例では、第1移動装置11で往復移動する第1ステージ23の表面と、第2移動装置12で往復移動する第2ステージ24の表面とに、光ファイバ10を装着するためのV溝25a(図3参照)がそれぞれ設けられており、光ファイバ10は、それぞれのステージ23,24に設けられたV溝25a,25aでガイドされ、上方から挟み込む固定ジグ21,22でステージ23,24に固定される。
リニアガイド19,20は、光ファイバ10の長手方向Xに取り付け手段17,18を往復移動させるためのガイドであり、その取り付け手段17,18を直線的な往復移動を実現させるための装置である。このリニアガイドは特に限定されず、レール式のリニアモーションガイドや、ボールネジ等を任意に用いることができる。
A方向とB方向の往復移動は、図1及び図2に示すように、それぞれ独立に制御可能な第1移動装置11と第2移動装置12とで行われる。第1移動装置11は、第1駆動モータ15と、取り付け手段17と、リニアガイド19とを備えており、第2移動装置12は、第2駆動モータ16と、取り付け手段18と、リニアガイド20とを備えている。第1駆動モータ15と第2駆動モータ16は、図1に示すように同一の仮想軸上に配置されていてもよいし、図2に示すように異なる仮想軸(2軸)上に配置されていてもよい。第1駆動モータ15と第2駆動モータ16は、独立してプログラム制御可能なモータが用いられ、例えばステッピングモータ等が好ましく用いられる。
移動装置11,12は、拡開手段を備えている。拡間手段は、少なくとも2つの取り付け手段17,18を独立又は連動して制御し、取り付け間隔(L1+L2)を拡大して光ファイバ10を延伸できるように構成されている。具体的には、第1駆動モータ15と第2駆動モータ16とをプログラム制御することによって行われる。本発明の装置1では、光ファイバ10の長手方向Xの両側は移動装置11,12が備える少なくとも2つの取り付け手段17,18で光ファイバ10が固定されており、拡間手段はその取り付け手段17,18を独立又は連動して制御している。
ながら、その固定箇所Oを中心にして光ファイバ10をA方向とB方向に往復移動させることにより、細径化領域Sで任意の外径プロファイルを持つ細径化光ファイバ10’を製造することができる。
以下、本発明に係る細径化光ファイバの製造装置を用いて細径化光ファイバを製造する例を説明する。
第1実験例を図1〜図3を参照しつつ説明する。(1)先ず、光ファイバ10を取り付け手段17,18により第1ステージ23と第2ステージ24とに固定する。(2)光ファイバ10を往復移動させる基準点(中心点)Oに、加熱手段となるトーチ13bを近づけ、光ファイバ10を加熱する。このとき、トーチ13bは、先端に外径0.8mmのノズル13aを備えており、ガス導入部13cから導入した水素と酸素の混合ガスを燃焼させた炎13bをそのノズル13aで生じさせている。
第2実験例も図1〜図3を参照しつつ、上記した第1実験例と同様に説明する。(1)先ず、光ファイバ10を取り付け手段17,18により第1ステージ23と第2ステージ24とに固定する。(2)光ファイバ10を往復移動させる基準点(中心点)Oに、加熱手段となるトーチ13bを近づけ、光ファイバ10を加熱する。このとき、トーチ13bは、先端に外径0.8mmのノズル13aを備えており、ガス導入部13cから導入した水素と酸素の混合ガスを燃焼させた炎13bをそのノズル13aで生じさせている。
<細径化光ファイバ>
本発明に係る細径化光ファイバ10’は、上記した本発明に係る細径化光ファイバの製造装置(例えば図1〜図3を参照)又は製造方法によって細径化された継ぎ目のない光ファイバであって、図4(B)に示すように、長手方向Xに最小外径200nm以上800nm以下の細径化領域Sを有し、その細径化領域Sの外径プロファイルが長手方向でコントロールされた対称形又は非対称形であることに特徴がある。こうした細径化光ファイバ10’は、外径精度がよく、再現性が高い。その結果、光の透過損失を低減でき、光透過率を高めることができる。
本発明に係る光ファイバモジュール51,61は、図8及び図9で例示する2つの実施形態に示すように、本発明に係る細径化光ファイバ10’と、細径化光ファイバ10’を内部に収容する枠体54,63とを少なくとも備えている。こうした光ファイバモジュール51,61は、量子通信等の光ファイバモジュールとして利用できる。
図8(A)は、図8(B)のA−Aで切断したときの断面図であり、図8(B)は、図8(A)のB−Bで切断したときの断面図である。この光ファイバモジュール51は、所定長さの細径化光ファイバ10’と、細径化光ファイバ10’の両端に接続された光ファイバコネクタ52,53と、細径化光ファイバ10’を収容するとともに、光ファイバコネクタ52,53を介して細径化光ファイバ10’を固定する枠体54とを備えている。この光ファイバモジュール51では、枠体54の長手方向の両端には、光ファイバコネクタ52,53に外部端子を接続する接続端子ボックス55,56が設けられている。この接続端子ボックス55,56は任意に設けることができる。なお、符号57は光ファイバ固定板であり、符号58は光ファイバ固定板57の中間くり貫き部である。細径化光ファイバ10’は、光ファイバ固定板57に接着剤等で固定されていることが好ましい。
図9は、細径化光ファイバ10’を備えた光ファイバモジュール61の一部切り欠き斜視図である。この光ファイバモジュール61は、細径化光ファイバ10’と、細径化光ファイバ10’を内部に収容するとともに、細径化光ファイバ10’の両側に設けられた接着剤64,65を介して細径化光ファイバ10’を固定する枠体63とを備えている。
10 光ファイバ
10’ 細径化光ファイバ
11 第1移動装置
12 第2移動装置
13 加熱装置
13a 先端ノズル
13b 炎(トーチ)
13c ガス導入部
14 加熱装置の移動ステージ
14a 上下駆動装置
14b 前後駆動装置
15 第1駆動モータ
16 第2駆動モータ
17 取り付け手段(第1クランプ)
18 取り付け手段(第2クランプ)
19,20 リニアガイド
21,22 固定ジグ(磁石)
23 第1ステージ
24 第2ステージ
25a,25b V溝
52,53 光ファイバコネクタ
54 枠体(箱形枠体)
55,56 接続端子ボックス
57 光ファイバ固定板
58 光ファイバ固定板の中間くり貫き部
61 光ファイバモジュール
62 半割石英部材
63 枠体(パイプ形枠体)
64,65 接着剤
71 シングルモード光ファイバ
72,73 光コネクタ
74 光源
75 光パワーメータ
B 右移動
L1 基準点から第1クランプまでの距離
L2 基準点から第2クランプまでの距離
O 基準点(中心点)
P 第1クランプ位置
Q 第2クランプ位置
S 細径化領域
T 変曲領域
W 往復移動幅
W1 A方向の移動幅
W2 B方向の移動幅
ΔW 拡間幅(拡大させる幅)
X 光ファイバの長手方向
Claims (4)
- 光ファイバの長手方向に所定の間隔を空けて配置され、前記光ファイバを固定する取り付け手段と、
前記取り付け手段を前記光ファイバの長手方向にそれぞれ往復移動させることにより、該光ファイバを該光ファイの長手方向に往復移動させる移動装置と、
前記往復移動する光ファイバを前記取り付け手段同士の間に位置する固定箇所で加熱する加熱装置と、
前記取り付け手段の前記往復移動を制御するためのプログラムを実行する制御装置と、を備え、
前記移動装置は、前記取り付け手段を前記光ファイバの長手方向に移動させるガイドと、前記ガイドを駆動させる駆動モータとを有し、
前記制御装置は、前記駆動モータを制御することによって、前記取り付け手段の往復移動速度、前記取り付け手段の往復移動幅及び前記取り付け手段の拡開幅から選ばれる前記取り付け手段の往復移動幅及び前記取り付け手段の拡開幅の少なくとも一方の制御を行い、
前記往復移動速度の制御は、1mm/秒以上30mm/秒以下の移動速度の範囲内で、前記取り付け手段の往路の速度と復路の速度とを同じ速度か又は異なる速度になるよう行われ、
前記往復移動幅の制御は、前記往復移動幅を経時的に変化させるように行われ、
前記取り付け手段の拡開幅の制御は、前記取り付け手段同士の間隔の変化率を段階的に変化させるように行われることを特徴とする細径化光ファイバの製造装置。 - 光ファイバを、その長手方向に所定の間隔を空けて配置された取り付け手段で取り付け、該取り付け手段を該光ファイバの長手方向に往復移動させることにより、該光ファイバの長手方向に往復移動させる往復移動工程と、
前記往復移動する光ファイバを前記取り付け手段同士の間に位置する固定箇所で加熱する加熱工程と、を備え、
前記往復移動工程では、前記光ファイバを往復移動させながら行う加熱途中で、前記取り付け手段に固定された光ファイバの往復移動幅、往復移動速度及び拡開幅から選ばれる前記光ファイバの往復移動幅及び前記拡開幅の少なくとも一方が制御され、
前記往復移動速度の制御は、1mm/秒以上30mm/秒以下の移動速度の範囲内で、前記取り付け手段の往路の速度と復路の速度とを同じ速度か又は異なる速度になるよう行われ、
前記往復移動幅の制御は、前記往復移動幅を経時的に変化させるように行われ、
前記取り付け手段の拡開幅の制御は、前記取り付け手段同士の間隔の変化率を段階的に変化させるように行われることによって、前記光ファイバを延伸させることを特徴とする細径化光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載の細径化光ファイバの製造装置又は請求項2に記載の細径化光ファイバの製造方法で製造された継ぎ目のない光ファイバであって、長手方向に最小外径200nm以上800nm以下の細径化領域を有し、該細径化領域の外径プロファイルが長手方向で対称又は非対称であり、
前記光ファイバの外径が125μmであり、
前記細径化領域の外径プロファイルが、最小外径を構成している前記細径化領域から外径が20μmまでの範囲は細り方の傾きが10mrad以下、外径が20μmから30μmまでの範囲は細り方の傾きが1mrad以下、外径が30μmから125μmまでの範囲は細り方の傾きが10mrad以下となる変曲領域を1又は2以上有することを特徴とする細径化光ファイバ。 - 請求項3に記載の細径化光ファイバと、該細径化光ファイバを内部に収容する枠体とを少なくとも備えることを特徴とする細径化光ファイバモジュール。
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