JP6174092B2 - 光ファイバ製造装置、光ファイバ製造方法、および光ファイバ - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバを製造するための光ファイバ製造装置、その製造方法、及びその製造方法で製造した光ファイバに関する。

光ファイバの製造は、光ファイバ母材を光ファイバ線引装置に挿入し、線引が実施される（非特許文献１）。一般的な光ファイバの線引装置は非特許文献２に示すように、加熱炉、光ファイバ外径測定器、ダイス（被覆（樹脂）塗布）、被覆（樹脂）硬化器（加熱炉、ＵＶ照射器等）、キャプスタン、巻き取り装置、線引母材を保持し線引量に応じて母材を加熱炉へ送り出す母材送り装置等から構成される（図１）。透明ガラス母材は２０００℃前後の電気炉内にて加熱され、局所的に軟化したガラスは、所望の光ファイバ外径（一般的には１２５μｍ）まで細径化される。加熱炉の下端口から引き出された光ファイバは、外径測定器を通過し、樹脂塗布器で樹脂が光ファイバ表面をコーティングし、樹脂硬化器（ＵＶ光源）で樹脂が硬化される。外径測定器の測定結果を基に光ファイバ外径が一定となるようにキャップスタンの速度が調整される。

このようにして作製される石英系光ファイバについては、光学特性だけでなく、機械強度の向上が重要な課題である。特に近年、曲げ損失の小さい光ファイバの開発が急速に進展し、伝送用の装置内のボード上の配線など、極端に小さい曲げ半径などの過酷な条件での使用が検討されている。また、複数のコアを持つため次世代の大容量伝送用の光ファイバなどへの適用を目指して、マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）の研究も急速に進んでいる。ＭＣＦでは複数のコアを１本の光ファイバ中に用いるため、光ファイバの外径が増加する傾向がある。しかし、光ファイバの外径の増加は機械強度の劣化の大きな要因の一つとなる。このように光ファイバの機械強度の向上の重要性は増し続けている。

光ファイバの機械強度を改善する方法としてＴｉＯ_２添加ＳｉＯ_２ガラスやフッ素添加ＳｉＯ_２ガラスを母材の表面層（クラッド部の最外層）に用いる方法がある（特許文献１，２）。この光ファイバ母材を溶融線引きすると、線引き時において最外層の粘度がクラッド内部よりも小さいことから線引張力がクラッド内部に多くかかり、張力解放後に最外層に圧縮応力が残留する。その結果、この残留圧縮応力が光ファイバ表面にかかる引張応力を緩和し、その耐傷性、疲労特性が改善される。また一度固化した光ファイバを再加熱した上で急冷し表面に圧縮応力を印加する方法も考えられる。つまり、残留圧縮応力を発生させることで光ファイバの機械強度を改善させることができる。

一方、光ファイバの伝搬損失を改善する方法として、光ファイバ線引の過程で溶融した母材が延伸され所望の光ファイバ外径になった後、徐冷する方法が提案されている。本方法を適用した光ファイバは、石英ガラスの仮想温度が低減するためレイリー散乱の発生が抑制され、伝搬損失を低減することができる。

特開平４−６５３２７号公報 特開平５−１２４８３１号公報

川上彰二郎、白石和男、大橋正治著、「光ファイバと光ファイバ形デバイス」１９９６年７月１０日発行、Ｐ．１１ 三木哲也、須藤昭一編、「光通信技術ハンドブック」、オプトロニクス社、平成１４年１月３０日発行、ｐ．２４４

しかし、クラッド表面層にＴｉＯ_２やフッ素を添加する方法では、製造工程数が増加するため、製造コストの増加が懸念される。また一度固化した光ファイバを再加熱した上で急冷する方法では圧縮応力が表面に残留する一方で、光ファイバ内部の光が伝搬するコア領域まで急冷されてしまい、仮想温度が高くなり、伝搬損失が高くなる可能性があった。さらに、上述した光ファイバ線引の過程で溶融し延伸された母材を徐冷する方法は、伝搬損失の改善に留まり、機械強度は改善されない。つまり、従来の方法では、機械強度の向上と伝搬損失の改善を両立することができないという課題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、簡易な手法で光ファイバの機械強度の向上と伝搬損失の改善を両立できる光ファイバ製造装置、及び光ファイバ製造方法を提供するとともに、機械強度と伝搬損失を改善した光ファイバを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光ファイバの製造装置は、加熱炉内もしくは加熱炉の出口付近で、母材から所望の光ファイバ外径になった直後に、光ファイバ固化する前に光ファイバの側面へ非常に狭い範囲で冷却ガスを吹き付ける機構を具備することとした。

具体的には、本発明に係る光ファイバ製造装置は、
加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、
を備える。

また、本発明に係る光ファイバ製造方法は、
加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、
を行う。

母材を延伸した光ファイバが固化する前に冷却ガスを短時間吹き付けることで、光ファイバ表面層のみを固化し、強い圧縮応力を発生させ、発生した強い歪の効果により光ファイバ内部と光ファイバ表面層の間に断熱構造を発生させる。これにより光ファイバ内部が徐冷して固化し仮想温度を低減することで低い伝搬損失が得られる。本発明は、母材を延伸した光ファイバ冷却ガスを吹き付けるだけという簡易な方法で、機械強度の向上と伝搬損失の改善を両立できる。

従って、本発明は、簡易な手法で光ファイバの機械強度の向上と伝搬損失の改善を両立できる光ファイバ製造装置、及び光ファイバ製造方法を提供することができる。

本発明に係る光ファイバ製造装置の前記急速冷却手段は、先端の尖ったノズル形状であり、前記冷却ガスの吐出方向が前記細径化された光ファイバ母材の長手方向の中心軸より外側へずれていることを特徴とする。冷却ガスの流動性が向上し、冷却効果を高めることができる。

本発明に係る光ファイバ製造装置の前記線引手段は、１００ｇ以上の張力で前記軟化した光ファイバ母材を細径化することを特徴とする。光ファイバ内部と光ファイバ表面層の間の断熱効果を高め、光ファイバの伝搬損失を改善することができる。

つまり、本発明に係る光ファイバ製造装置で製造した光ファイバは、前記光ファイバ製造方法で作製された光ファイバであって、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までのクラッド表面層と前記クラッド表面層以外の光ファイバ内部層との界面領域において前記クラッド表面層と前記光ファイバ内部層よりも熱伝導率が低いことを特徴とする。

また、本発明に係る光ファイバ製造装置で製造した光ファイバは、前記クラッド表面層に圧縮応力を有すること特徴とする。本光ファイバは機械強度が改善されている。

また、本発明に係る光ファイバ製造装置で製造した光ファイバは、前記光ファイバ製造方法で作製された光ファイバであって、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までをクラッド表面層とし、前記クラッド表面層以外を光ファイバ内部層としたとき、前記光ファイバ内部層の仮想温度が前記クラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低いことを特徴とする。本光ファイバは伝搬損失が改善されている。

また、本発明に係る光ファイバ製造装置で製造した光ファイバは、前記光ファイバ製造方法で作製された光ファイバであって、半径方向における引張応力のピークの位置が表面から１０μｍ以内にあることを特徴とする。本光ファイバは構造不正損失が光ファイバ表面層に集中するため、伝搬損失が改善されている。

以上のように、本発明に係る光ファイバ製造装置で製造することで、機械強度と伝搬損失を改善した光ファイバを提供することができる。

本発明は、簡易な手法で光ファイバの機械強度の向上と伝搬損失の改善を両立できる光ファイバ製造装置、及び光ファイバ製造方法を提供するとともに、機械強度と伝搬損失を改善した光ファイバを提供することができる。

一般的な光ファイバ製造装置の構成図である。 従来技術と本発明に係る光ファイバ製造方法との違いを説明する図である。 本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。 本発明に係る光ファイバと比較用光ファイバの残留応力に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバの圧縮応力に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバの残留応力に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバの残留応力に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバの疲労係数に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバの熱伝導率および仮想温度に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造方法で製造した光ファイバと比較用光ファイバの構造不整損失に関する説明図である。 本発明に係る光ファイバ製造装置の構成図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

［定義］
本発明での光ファイバ表面層は、光ファイバ表面から深さ３〜５μｍまでの範囲と定義する。

［原理］
図２を用いて、一度固化した光ファイバを表面だけ溶融して再冷却することで圧縮応力を光ファイバ表面に印加する方法（強化ガラス等で一般的に使用されている方法）と本発明の違いについて説明する。

前者の方法では母材から所望の光ファイバ外径になった後、表面から比較的早い速度で冷却される（図２（ａ）参照。）。その後、表面を再加熱して表面のみを溶融状態にして（図２（ｂ）参照。）、自然急冷する（図２（ｃ）参照。）。この結果、光ファイバ表面に圧縮応力を印加可能となるが、図２（ｂ）の過程での光ファイバ半径方向の温度傾斜が大きいこともあり、光ファイバ内部に高い引張応力が生じ、構造不整損失が付加される可能性が発生する。さらに図２（ａ）の過程において比較的早い速度で冷却されるため（そのため温度傾斜が発生する）、仮想温度が上昇しレイリー散乱が増加し、伝搬損失が増加することが懸念される。

一方、本発明に係る光ファイバ製造方法では、母材を加熱延伸した直後に光ファイバ表面層のみを急冷するため、上記で述べた光ファイバ表面付近の断熱構造の形成により、図２（ｄ）のような温度プロファイルとなる。そして、光ファイバ内部では徐冷されるため、仮想温度が下がり伝搬損失の低減が実現される。加えて光ファイバ内部では残留応力の発生は最小限に抑制され（図２（ｅ）参照。）、構造不整損失の付加も低減される。さらに光ファイバ表面の強い圧縮応力により光ファイバの機械強度も大幅に改善可能となる。

［光ファイバ製造装置の特徴］
（１）吹き付ける冷却ガスの導入手段が先端の尖ったノズル形状であることを特徴とする。
（２）先端が尖ったノズルの吐出方向が光ファイバ長手方向の中心軸より外側へずれていることを特徴とする。
（３）１００ｇ以上の高張力で行う機構を具備することを特徴とする。ただし、これは一般的なファイバ外径である１２５μｍの場合で、その他のファイバ外径の場合の張力はファイバの断面積に概ね比例する。

［光ファイバの特徴］
また上記光ファイバの製造装置で製造された光ファイバは、
（１）クラッド表面層と光ファイバ内部層（クラッド表面層以外）の界面領域に高い歪が印加されクラッド表面層と光ファイバ内部層の間の領域が周辺の光ファイバ領域よりも熱伝導率が低いことを特徴とする。
（２）クラッド表面層に高い圧縮応力を有すること特徴とする。
（３）クラッド表面層と光ファイバ内部層の間の熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。
（４）内部層の仮想温度がクラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低いことを特徴とする。
（５）光ファイバ半径方向における引張応力のピークの位置が光ファイバ表面から１０μｍ以内にあることを特徴とする。
（６）クラッド表面層を含むクラッド部が同一組成のガラス材料で構成されていることを特徴とする。

（実施形態１）
本実施形態の光ファイバ製造装置３０１の加熱炉１３の構成を図３に示す。光ファイバ製造装置３０１は、
加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段１２と、
を備える。
なお、線引手段の構造は図１の通りである。

急速冷却手段１２は、冷却ガス導入ノズルであり、加熱炉１３の出口の直近に２系統設置する。冷却ガス導入ノズルは先端が細くなったノズル形状である。今回使用したノズルの穴の直径は３ｍｍであったが、ガスの導入量と吐出範囲の関係から０．１〜５ｍｍの範囲で設定するのが望ましい。また吐出ノズルの形状は、円形、三角形、楕円、四角形等が使用可能であるが、本例は円形を用いた。ノズルから光ファイバまでの距離は５ｍｍであったが、０．２〜３０ｍｍの範囲で設置するのが望ましい。導入するガスはＮ_２，Ａｒ，Ｈｅ等が使用可能であるが、本例ではＡｒを使用した。また本稿では母材の状態から溶融延伸されて所望の光ファイバ外径になる加熱炉内における位置を「ネックダウン終了位置」とする（図３）。本例では冷却ガスの導入ノズルは、ネックダウン終了位置から鉛直下方向へ１５ｃｍの位置に設置し、吐出方向は光ファイバ長手方向における中心軸である。

本実施例で使用した母材は、外径５０ｍｍ，ＧｅＯ_２添加ＳｉＯ_２コア、ＳｉＯ_２クラッドで比屈折率差０．３５％、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の光ファイバ母材である。また線引条件は、電気炉の加熱温度が１９５０℃、線引速度が３０ｍ／ｍｉｎ、張力が８０ｇ、光ファイバ外径が１２５μｍであった。

作製した光ファイバは、伝搬損失が０．２０５ｄＢ／ｋｍ（波長：１５５０ｎｍ）であり、冷却ガスを導入しない場合と比較し、０．０１３ｄＢ／ｋｍ低減することに成功した。また図４に冷却ガスが有無の場合の光ファイバ断面方向の残留応力分布を示す。図から分かるように冷却ガスを用いない場合は、光ファイバ表面でほとんど圧縮応力が発生していないのに対し、冷却ガスを使用した場合は、高い圧縮応力が発生していることが分かる。作製した光ファイバを動的引張破断試験で評価した結果、圧縮応力の印加の効果により冷却ガスを導入しない場合と比較し疲労係数ｎ_ｄが１．１ほど改善していることが確認され、本手法により光ファイバが高強度化することを実証した。本発明は、クラッド表面層を含むクラッド部が同一組成のガラス材料で構成されている場合であっても大きな効果を発揮する。

（実施形態２）
本実施形態の光ファイバの製造装置３０２の加熱炉１３の構成を図５に示す。加熱炉１３の内部に急速冷却手段１２として冷却ガスの導入ラインを２系統設置する。冷却ガス導入ノズルは先端が細くなったノズル形状である。今回使用したノズルの穴直径は１ｍｍであったが、ガスの導入量と吐出範囲の関係から０．１〜５ｍｍの範囲で設定するのが望ましい。また吐出ノズルの形状は、円形・三角形、楕円、四角形等が使用可能であるが、本例は楕円形（長い方が鉛直方向）を用いた。ノズルから光ファイバまでの距離は１ｍｍであったが、０．２〜３０ｍｍの範囲で設置するのが望ましい。導入するガスはＮ_２，Ａｒ，Ｈｅ等が使用可能であるが、本例ではＨｅを使用した。本例では冷却ガスの導入ノズルは、ネックダウン終了位置から鉛直下方向へ０．３ｃｍの位置に設置し、吐出方向は光ファイバ長手方向における中心軸である。

本実施例で使用した母材は、外径５０ｍｍ，ＧｅＯ_２添加ＳｉＯ_２コア、ＳｉＯ_２クラッドで比屈折率差０．３５％、ＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠の光ファイバ母材である。また線引条件は、電気炉の加熱温度が１９００℃、線引速度が３５ｍ／ｍｉｎ、線引張力が１２０ｇ、光ファイバ外径が１２５μｍであった。

作製した光ファイバは、伝搬損失が０．１８４ｄＢ／ｋｍ（波長：１５５０ｎｍ）であり、冷却ガスを導入しない場合と比較し、０．０３２ｄＢ／ｋｍ低減することに成功した。また図６に冷却ノズルのネックダウン終了位置から鉛直下方向への距離に対して光ファイバ外周部に発生した圧縮応力をプロットした図である。ネックダウン終了位置から遠ざかるに従い、急速に圧縮応力が低下しており、冷却ノズルをネックダウン終了位置に近い位置に設置した方が高い圧縮応力を得ることができる。作製した光ファイバを動的引張破断試験で評価した結果、圧縮応力の印加の効果により冷却ガスを導入しない場合と比較し疲労係数ｎ_ｄが３．１ほど改善していることが確認され、本手法により光ファイバが高強度化することを実証した。

さらに線引張力を変化させた時の光ファイバ半径方向の残留応力分布の結果を図７に示す。光ファイバ表面から０〜３μｍくらいの深さの位置に圧縮応力のピーク、光ファイバ表面から３〜１０μｍくらいの深さの位置に引張応力のピークが発生しており、張力が大きくなるに従い、各残留応力が増加していることが確認できる。図８は線引張力に対して、引張応力および圧縮応力のピーク値をプロットした図である。引張応力および圧縮応力は線引張力に対して線形的に増加しており、張力を増加させることで本発明の効果を増強することが確認できる。図９にｎ_ｄの線引張力依存性の結果を示す。張力の増加に伴い、ｎ_ｄが増加しており高張力線引により光ファイバ表面の圧縮応力が増加し、高強度化していることを確認した。

図１０はクラッド表面層とクラッド内部層の間の熱伝導率、およびクラッド内部層の仮想温度を線引張力に対してプロットした図である。ここでの熱伝導率は引張応力のピーク位置から光ファイバ半径の小さい方向へ１０μｍの位置とクラッド表面の間の熱伝導率の平均値である。張力が増加するに従い熱伝導率が減少しており、クラッド内部層とクラッド表面層の間の断熱性が向上していることが分かる。仮想温度は張力の増加に伴い減少しており、断熱による徐冷効果を裏付ける結果が得られている。仮想温度（Ｔ_ｆ）の低下量に対する光伝搬損失係数（α）の低減量の比（ｄα／ｄＴ_ｆ）は波長１５５０ｎｍで約０．０１ｄＢ／ｋｍ／１００℃であり、仮想温度を１００℃下げる毎に、光伝搬損失を０．０１ｄＢ／ｋｍ低減することが期待できる。また張力０〜１００ｇの範囲で熱伝導率が大きく変化（１．４→１．２Ｗ／ｍ・Ｋ）しており、張力を１００ｇ以上にするのが望ましい。

次に図１１に光ファイバ外径１２５μｍの光ファイバにおいて、引張応力がピーク値で２０ＭＰａ発生した場合の構造不整損失を、光ファイバ半径方向における引張応力のピーク位置に対してプロットした図（実線，左縦軸）である。構造不整損失とは、コアとクラッドの境界面の構造的な揺らぎによって発生する散乱損失であり、一般には波長に依存しない定数である。また、その大きさは残留応力が増大すると増加することが知られている。応力ピークがコアの中心から遠ざかるに従い、構造不整損失が減少しており、光ファイバ半径５２μｍで構造不整損失がほぼゼロまで減少している。従って５２μｍ以上（光ファイバ表面から１０μｍ以下）で引張応力のピーク値があるのが望ましい。構造不整損失は損失の波長スペクトルを波長の−４乗でプロットし、その縦軸（損失）の切片の値から見積もった。また右軸側に本発明の方法で作製した各線引張力条件における引張張力のピーク値をプロットした結果（白丸）を示す。いずれの結果も５２μｍ以上であり、構造不整損失にほとんど影響しないことが分かる。比較例として一度固化した光ファイバを表面だけ溶融して再冷却することで圧縮応力を光ファイバ表面に印加する方法（強化ガラス等で一般的に使用されている方法）（黒丸）を併記する。クラッド内部側の光ファイバ半径４０μｍ以内に引張応力のピーク値が分布しており、引張張力による構造不整損失の影響を受けるものと思われる。

（実施形態３）
本実施形態の光ファイバの製造装置３０３の加熱炉１３の構成を図１２に示す。光ファイバの製造装置３０３の急速冷却手段１２は、先端の尖ったノズル形状であり、冷却ガスの吐出方向が細径化された光ファイバ母材の長手方向の中心軸より外側へずれている。

加熱炉１３の内部に急速冷却手段１２として冷却ガス導入ノズルを３系統設置する。冷却ガス導入ノズルは先端が細くなったノズル形状である。さらにガスの吐出方向が光ファイバ長手方向の中心軸により外側へ０．５ｍｍ程度ずれている。図１２内の［Ａ］図は、装置上面から見た光ファイバおよびノズルの位置関係を表したものである。吐出方向を光ファイバ長手方向の中心軸より外側へずらして設置することで、冷却ガスが、赤矢印のように光ファイバの周りに沿って流れ、やがて吐出方向の面内に沿って外側へ拡散される。

本方法は吐出方向を光ファイバ中心軸とするよりもガス流動性が向上し冷却効率が上昇する。さらに中心軸へ吐出する場合は光ファイバが壁となるため光ファイバ長手方向にも冷却ガスが拡散し微小領域での急冷が難しくなる。一方、本発明では冷却ガスを吐出方向と同一平面内で拡散されるので、ガスが放射される光ファイバ表面おける領域を微小にすることが可能である。

上記の２つの効果を効率よく発揮するためには、吐出方向を中心軸からずらす量を０．１〜３．０ｍｍの範囲で設定するのが望ましい。今回使用したノズルの穴直径は０．３ｍｍであったが、ガスの導入量と吐出範囲の関係から０．１〜５ｍｍの範囲で設定するのが望ましい。また吐出ノズルの形状は、円形・三角形、楕円、四角形等が使用可能であるが、本例は楕円形（長い方が鉛直方向）を用いた。ノズルから光ファイバまでの距離は１ｍｍであったが、０．２〜３０ｍｍの範囲で設置するのが望ましい。導入するガスはＮ_２，Ａｒ，Ｈｅ等が使用可能であるが、本例ではＡｒを使用した。本例では冷却ガスの導入ノズルは、ネックダウン終了位置から鉛直下方向へ０．７ｃｍの位置に設置した。

本実施例で使用した母材は、外径５０ｍｍ，ＧｅＯ_２添加ＳｉＯ_２コアを７つ有し、ＳｉＯ_２クラッドで比屈折率差０．７％、のマルチコア光ファイバ母材である。また線引条件は、電気炉の加熱温度が１９１０℃、線引速度が２５ｍ／ｍｉｎ、線引張力が２００ｇ、光ファイバ外径が１５０μｍであった。作製した光ファイバは、７つのコアの平均の伝搬損失が０．１９８ｄＢ／ｋｍ（波長：１５５０ｎｍ）であり、冷却ガスを導入しない場合と比較し、０．０３５ｄＢ／ｋｍ低減することに成功した。

［付記］
以下は、本実施形態の光ファイバ製造装置及び光ファイバを説明したものである。本実施形態の光ファイバ製造装置は、製造工程数を増加させることなく、低伝搬損失かつ高強度な光ファイバを製造できるという効果がある。

（１）： 少なくとも加熱炉、外径測定器、樹脂塗布器、張力測定器、キャプスタンから構成される光ファイバの製造装置において、
加熱炉内もしくは加熱炉の出口付近で、母材から所望の光ファイバ外径になった直後に、光ファイバの側面から冷却ガスを吹き付ける機構を具備すること特徴とする光ファイバの製造装置。

（２）： 上記（１）に記載の光ファイバ製造装置において、前記冷却ガスを吹き付ける機構は、先端の尖ったノズル形状であり、該ノズルの吐出方向が光ファイバ長手方向の中心軸より外側へずれていることを特徴とする光ファイバの製造装置。

（３）： 上記（１）または（２）に記載の光ファイバ製造装置において、１００ｇ以上の高張力で行う機構を具備することを特徴とする光ファイバの製造装置。

（４）： 上記（１）から（３）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置により作製された光ファイバにおいて、クラッド表面層と光ファイバ内部層（クラッド表面層以外）の界面領域に高い歪が印加されクラッド表面層と光ファイバ内部層の界面領域が周辺のガラス層よりも熱伝導率が低いことを特徴とする光ファイバ。

（５）： 上記（４）に記載の光ファイバにおいて、クラッド表面層に圧縮応力を有すること特徴とする光ファイバ。

（６）： 上記（４）に記載の光ファイバにおいて、クラッド表面層と光ファイバ内部層の間の熱伝導率が１．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする光ファイバ。

（７）： 上記（１）から（３）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置により作製された光ファイバにおいて、光ファイバ内部層の仮想温度がクラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低いことを特徴とする光ファイバ。

（８）： 上記（１）から（３）のいずれかに記載の光ファイバ製造装置により作製された光ファイバにおいて、光ファイバ半径方向における引張応力のピークの位置が光ファイバ表面から１０μｍ以内にあることを特徴とする光ファイバ。

１２：急速冷却手段
１３：加熱炉
３０１〜３０３：光ファイバ製造装置

Claims (13)

1. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
   前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、を備え、
   前記急速冷却手段は、先端が尖った形状の複数のノズルからなり、前記冷却ガスが前記細径化された光ファイバ母材の周りに沿って流れるように、前記複数のノズルからの前記冷却ガスの吐出方向が全て、前記細径化された光ファイバ母材の長手方向の中心軸より外側へ左右いずれかの同一方向にずれていることを特徴とする光ファイバ製造装置。
2. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
   前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、を備え、
   前記線引手段は、１００ｇ以上の張力で前記軟化した光ファイバ母材を細径化することを特徴とする光ファイバの製造装置。
3. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
   前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までのクラッド表面層と前記クラッド表面層以外の光ファイバ内部層との界面領域において前記クラッド表面層と前記光ファイバ内部層よりも熱伝導率が低くなるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ製造装置。
4. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
   前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までをクラッド表面層とし、前記クラッド表面層以外を光ファイバ内部層としたとき、前記光ファイバ内部層の仮想温度が前記クラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低くなるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ製造装置。
5. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手段と、
   前記線引手段で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、半径方向における引張応力のピークの位置が表面から１０μｍ以内となるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手段と、
   を備えることを特徴とする光ファイバ製造装置。
6. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
   前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、を行い、
   前記急速冷却手順では、先端が尖った形状の複数のノズルを用い、前記冷却ガスが前記細径化された光ファイバ母材の周りに沿って流れるように、前記複数のノズルからの前記冷却ガスの吐出方向を全て、前記細径化された光ファイバ母材の長手方向の中心軸より外側へ左右いずれかの同一方向にずらすことを特徴とする光ファイバ製造方法。
7. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
   前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、を行い、
   前記線引手順では、１００ｇ以上の張力で前記軟化した光ファイバ母材を細径化することを特徴とする光ファイバ製造方法。
8. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
   前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までのクラッド表面層と前記クラッド表面層以外の光ファイバ内部層との界面領域において前記クラッド表面層と前記光ファイバ内部層よりも熱伝導率が低くなるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、
   を行うことを特徴とする光ファイバ製造方法。
9. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
   前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までをクラッド表面層とし、前記クラッド表面層以外を光ファイバ内部層としたとき、前記光ファイバ内部層の仮想温度が前記クラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低くなるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、
   を行うことを特徴とする光ファイバ製造方法。
10. 加熱して軟化した光ファイバ母材を引き出して所望の外径まで細径化する線引手順と、
    前記線引手順で、軟化状態にある前記所望の外径まで細径化された光ファイバ母材の側面に冷却ガスを吹き付け、半径方向における引張応力のピークの位置が表面から１０μｍ以内となるように、前記細径化された光ファイバ母材の表面を急速冷却する急速冷却手順と、
    を行うことを特徴とする光ファイバ製造方法。
11. 表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までのクラッド表面層と前記クラッド表面層以外の光ファイバ内部層との界面領域において前記クラッド表面層と前記光ファイバ内部層よりも熱伝導率が低く、且つ前記クラッド表面層に圧縮応力を有することを特徴とする光ファイバ。
12. 表面から中心軸方向に３μｍ以上５μｍ以下までをクラッド表面層とし、前記クラッド表面層以外を光ファイバ内部層としたとき、前記光ファイバ内部層の仮想温度が前記クラッド表面層の仮想温度より１００℃以上低く、且つ前記クラッド表面層に圧縮応力を有することを特徴とする光ファイバ。
13. 半径方向における引張応力のピークの位置が表面から１０μｍ以内にあることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光ファイバ。

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