JP6764346B2 - 光ファイバおよびプリフォーム形成方法 - Google Patents

Description

関連出願との相互参照

本出願は、米国特許法第１２０条の下、２０１４年４月２５日出願の米国特許出願第１４／２６１，７３４号の優先権の利益を主張するものであり、その内容は依拠され、全体として参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、概して、スートブランクおよびコアケインを用いて光ファイバを製作するための方法に関し、特に、線引きして光ファイバにするための光ファイバプリフォームの製作方法に関する。

データ転送は、シングルモード光ファイバ送信システムについての最終的な容量限界に急速に近づいている。光ファイバの容量をさらに増加させうる１つの解決策として、マルチコア光ファイバが使用されるようになった。マルチコア光ファイバは、空間分割多重化を用いた並列送信を可能にする。マルチコア光ファイバは、送信容量をＮ倍に増加させるものであり、但し、「Ｎ」は、マルチコア光ファイバ内のコアの数である。特に近距離ネットワークについて、マルチコア光ファイバによる空間分割多重化は、帯域幅密度を高めるのによく適した方法である。

現在のマルチコア光ファイバの生産方法の１つは、ガラスコアケインをスートブランク内に置くことと、次に、スートブランクおよびガラスコアケインを、ガラスプリフォームを形成するように固結させることとを含む。プリフォームは、光ファイバを製作するように線引きされる。しかしながら、プリフォームがこのように製作された場合には、プリフォームの固結に続いて、ガラスコアケインの表面近くに欠陥が生じることが多く、このような方法を用いて生産されたマルチコアファイバの品質を制限することになる。

一実施形態によれば、光ファイバ形成方法は、シリカ系スートブランクを、少なくとも１つのシリカ系スートコアケインが少なくとも部分的にスートブランク内に埋められた状態で形成する工程を有する。少なくとも１つのスートコアケインが中に置かれたスートブランクを、プリフォームを形成するように固結させる。次に、プリフォームを、光ファイバを形成するように線引きする。

他の実施形態によれば、光ファイバ形成方法は、シリカ系スートブランクを、少なくとも１つのコアケインが少なくとも部分的にスートブランク内に埋められた状態で形成する工程を有し、少なくとも１つのコアケインは、スートブランク内に置かれる前に完全には固結されていない外側部分を含む。少なくとも１つのコアケインの平均かさ密度は、スートブランクのかさ密度の１０％以内である。次に、少なくとも１つのコアケインが中に置かれたスートブランクを、プリフォームを形成するように固結させる。プリフォームを、光ファイバを形成するように線引きする。

さらに他の実施形態は、光ファイバ用プリフォームの形成方法を有する。シリカ系スート体が、少なくとも１つのシリカ系スートコアケインの周囲に押圧成形されるものであり、スートコアケインは、押圧成形の前に焼結ガラスを形成するように固結されていない。スート体を、スートコアケインが中に置かれた状態で、プリフォームを形成するように固結させる。

さらに他の特徴および利点は、次の詳細な記載で示されると共に、当業者には、その記載から容易に明らかであるか、次の詳細な記載、請求項だけではなく、添付された図面を含む、本明細書に記載された実施形態を実施することにより理解されるだろう。

本開示の方法は、固結中に発生する応力によるマルチコア光ファイバ内の欠陥の発生を減少させるものであり、経済的で、規模拡大が可能な生産方法である。

前記概略的な記載および次の詳細な記載の両方が、単に例示的なものであり、請求項の本質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図したものであると理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解のために含められたものであり、本明細書に組み込まれ、その部分を構成するものである。図面は、１つ以上の実施形態を示し、その記載と共に、様々な実施形態の原理および動作を説明する役割を果たす。

本開示による光ファイバ形成方法の一実施形態を示す処理フローチャートである。 本開示による光ファイバ形成方法の他の実施形態を示す処理フローチャートである。 本開示による光ファイバ形成方法の一実施形態で使用するためのスートブランクの上部斜視図である。 スートブランク１０が、成形ロッド３８の周囲のスート材を押圧すること、および、次に複数の孔３６を有するブランク１０を形成するように成形ロッド３８を取り除くことによって形成される一実施形態を示している。 本開示によるコアケインの一実施形態の上部平面図である。 本開示によるスートブランクの上部斜視図であり、その中にスートコアケインが置かれた状態である。 図４に示されたスートブランクおよびスートコアケインを固結させて形成されたプリフォームの上部斜視図である。 図５に示されたプリフォームから線引きされた光ファイバの上部斜視図である。 本開示によるスートブランクの他の実施形態の上部平面図であり、その中にコアケインおよびマーカが置かれた状態である。 本開示によるスートブランクの上部平面図であり、４つの孔が正方形構成に配置された状態である。 本開示によるスートブランクの上部平面図であり、８つの孔が２×４構成に配置された状態である。 本開示によるスートブランクの上部平面図であり、７つの孔が六方格子構成に配置された状態である。 本開示によるスートブランクの上部平面図であり、１２の孔がリング状構成に配置された状態である。 本開示によるリボン状スートブランクの上部平面図であり、６つの孔が線状構成に配置された状態である。

ここで、添付の図面に例が示された本発明の好適な実施形態を詳細に記載する。全図面を通して、同じ、または、類似した部分を参照するには、可能な限り同じ参照番号を用いる。

図１Ａは、光ファイバ１６の形成方法の第１の実施形態を示している。図１Ａに示された実施形態において、その方法は、（１）シリカ系スートブランク１０を形成する工程と、（２）スートコアケイン１２を形成する工程とを有する。（３）スートコアケイン１２は、スートブランク１０内に置かれて、（４）スートブランク１０およびスートコアケイン１２は、プリフォーム１４を形成するように固結される。（５）次に、プリフォーム１４は、光ファイバ１６を形成するように線引きされる。

図１Ｂは、光ファイバ１６の形成方法の他の実施形態を示している。図１Ｂに示された実施形態において、その方法は、（６）スートコアケイン１２を形成する工程と、次に、（７）スートブランク１０を形成するように、スートコアケイン１２の周囲にスートを押圧成形する工程とを有する。（８）次に、スートブランク１０およびスートコアケイン１２は、プリフォーム１４を形成するように固結される。（９）次に、プリフォーム１４は、光ファイバ１６を形成するように線引きされる。

図１Ａおよび１Ｂの両方の図に示された方法において、シリカ系スートブランク１０は、少なくとも１つのシリカ系スートコアケイン１２が少なくとも部分的にスートブランク１０に埋められた状態で形成される。次に、スートブランク１０は、スートコアケイン１２が中に置かれた状態で、プリフォーム１４を形成するように固結される。次に、プリフォーム１４は、光ファイバ１６を形成するように線引きされる。本明細書に記載された方法は、一実施形態によれば、シングルコア光ファイバ１６を製作するように１つのコアケイン１２を用いて、または、他の実施形態によれば、マルチコア光ファイバ１６を製作するように複数のコアケイン１２を用いて、使用しうるものである。

図２および２Ａに実施形態が示されたスートブランク１０は、固結されていない、または、不完全に固結されたシリカ系材料から形成されるものであり、その材料は、光ファイバ１６のクラッドに適したものである。一実施形態において、スートブランク１０は、ＳｉＯ_２材料である。また他の実施形態においては、ＳｉＯ_２材料に、Ｆ、Ｂ、Ｇｅ、Ｅｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｎａ、Ｎｄ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｙｂ、または、それらの組合せなどの成分、もしくは、光ファイバ１６のクラッドでの使用が既知である他の成分がドープされていてもよい。本明細書に記載されたスートブランク１０は、スート押圧処理、外付け蒸着（「ＯＶＤ」）処理、または、スートブランク１０を用意するための任意の他の既知の方法により形成しうる。ここで使用されるスートブランク１０は、好ましくは、直径が１５０ｍｍから３００ｍｍまでの上面１８を有し、好ましくは、１ｍより長い長さを有し、さらに好ましくは、１ｍから２ｍの間の長さを有する。他の実施形態においては、スートブランク１０は、概して矩形または他の多角形形状の上面１８を有していてもよい。

概して、スート押圧処理において、微粒子スート材が、金型キャビティ内に堆積され、次に、スートブランク１０を形成するように金型内の微粒子スート材に対して圧力が印加される。スート押圧処理は、中まで詰まったスートブランク１０を形成する工程、若しくは、コアケイン１２の周囲または取り除き自在な成形ロッド３８の周囲にスート材を押圧することによって、所定の位置に孔を有するスートブランク１０を形成する工程を含んでもよい。スート押圧処理は、通常、２５ｐｓｉｇ（約１７２．４ｋＰａＧ）から２５０ｐｓｉｇ（約１７２４．１ｋＰａＧ）の圧力で行われ、微粒子スート材は、スートブランク１０を形成するように、放射状に圧縮されても、軸方向に圧縮されても、横方向に圧縮されても、または、任意の他の方法で圧縮されてもよい。好ましくは、１５０ｐｓｉｇ（約１０３４．５ｋＰａＧ）の最大圧力で、１ｐｓｉｇ／分（毎分約６．９ｋＰａＧ）から１０ｐｓｉｇ／分（毎分約６９．０ｋＰａＧ）の加圧速度で、放射状に圧力が印加され、スート材は、その最大圧力で、３０分間から２時間、保持される。この好ましい方法において、次に、スートブランク１０は、１ｐｓｉｇ／分（毎分約６．９ｋＰａＧ）から１０ｐｓｉｇ／分（毎分約６９．０ｋＰａＧ）の減圧速度で、周囲の室圧に達するまで減圧される。押圧成形により形成された圧縮スート材は、任意で、更なる処理について望ましい密度を有するスートブランク１０を形成するように不完全に固結される。若しくは、スートブラン１０は、その形成に応じては、不完全に固結されることなく、更なる処理について十分な密度を有しうる。

概して、ＯＶＤ処理において、不活性のロッドは、その周縁に付着させられたシリカ系スート微粒子で積層される。スート微粒子は、塩化ケイ素などの超高純度蒸気を、バーナーに通すことによって形成されるものであり、その際、蒸気は、細かなシリカ系スート微粒子を形成するように炎中で反応し、次に、その微粒子が、不活性のロッド上に堆積される。堆積される間、不活性のロッドは回転され、その結果、不活性のロッドの周囲に均一なスートブランク１０を形成する。堆積完了後に、不活性のロッドは、スートブランク１０から取り除かれることが好ましく、結果として、スートブランク１０の中心軸に沿った中心孔２０を残す。ＯＶＤ処理後のスート密度は、典型的には、約０．５ｇ／ｃｍ^３である。ＯＶＤ処理により形成されたスートブランク１０は、任意で、更なる処理について望ましい密度を有するスートブランクを形成するように不完全に固結される。若しくは、スートブラン１０は、その形成に応じては、不完全にも固結されなくても、更なる処理について十分な密度を有しうる。

図３に一実施形態が示されたコアケイン１２も、シリカ系材料から形成される。コアケイン１２は、スートブランク１０のように、押圧成形方法、ＯＶＤ処理方法、押圧成形方法とＯＶＤ処理方法の組合せ、または、他のスート材生産処理によって形成されうる。本開示において使用するためのコアケイン１２は、マルチモードファイバ用、偏波保持ファイバ用、フォトニック結晶ファイバ用だけではなく、シングルモードマルチコアファイバ用およびシングルコアファイバ用に設計されうる。

図３に示されたコアケイン１２の実施形態は、内側部分３０および外側部分３２を含み、内側部分３０は、第１のスート材で形成され、外側部分３２は、第２のスート材で形成されている。少なくとも内側部分３０は、最終的には光ファイバ１６の透過性部分になるので、ドープされたシリカ系材料で形成されるのが好ましい。透過率を上げるための任意の既知のドーパントが、内側部分３０で使用されてもよく、それには、ゲルマニウムおよび他の既知のドーパントが含まれる。一実施形態において、コアケイン１２の内側部分３０は、完全に固結されたガラス材である。他の実施形態において、コアケイン１２の内側部分３０は、固結されていない、または、不完全にのみ固結されたスート材である。

図３に図示された実施形態に示されているようなコアケイン１２の外側部分３２は、シリカ系スート材であり、コアケイン１２の内側部分３０とは異なる組成を有するものであり、異なるドーパントを含むか、または、ドーパントを全く含まないものである。ある実施形態においては、外側部分３２は、内側部分３０とは異なる密度を有する。内側部分３０は、また任意で外側部分３２とは異なる程度に固結される。ある実施形態においては、内側部分３０の組成と外側部分３２の組成とは、同じである。コアケイン１２の外側部分３２の材料が、内側部分３０と同じ場合には、両方の部分が、コアケイン１２を通して信号を送信するのに使用される。

他の実施形態において、スートブランク１０内に埋められたコアケイン１２は、実質的に固結された少なくとも部分を有し、それは、好ましくは、内側部分３０である。そのようなコアケイン１２は、図１Ａで開示された方法でも、図１Ｂで開示された方法でも使用されうる。

図３に示されたようなコアケイン１２を形成するには、内側部分３０は、押圧成形されるか、または、ＯＶＤ処理方法によって形成される。次に、内側部分３０は、任意で、不完全に、または、完全に固結される。次に、外側部分３２が、内側部分３０の周縁部３４の周囲に付着され、それは、内側部分３０の周囲の第２のスート材を押圧することによって、または、ＯＶＤ処理方法中に、内側部分３０を不活性のロッドとして用いて、第２のスート材を内側部分３０の周囲に付着させることによって行われる。コアケイン１２についてのスート押圧条件は、本明細書に記載されたスートブランク１０についてのスート押圧条件と概して同様である。

本明細書で「コアケイン」という用語が使われる場合には、スートコアケイン１２、および、完全に固結された内側部分３０を有するコアケイン１２の両方を包含する。コアケイン１２が、固結されていない、または、不完全に固結された内側部分３０、および、固結されていない、または、不完全に固結された外側部分３２を有する場合には、本明細書において、コアケイン１２を、「スートコアケイン」とも称す。

本明細書で使われているように、完全に固結されたとは、スート材がガラス材を形成するように実質的に完全に焼結されたことを意味し、それは、スート材をガラス材に変えるのに十分な時間、材料を焼結温度で保持することによって行われる。不完全に固結とは、焼結処理が不十分であり、スート材の密度は向上したが、スート材がガラス材に完全には変わらなかったことを意味する。不完全に固結とは、コアケイン１２若しくはスートブランク１０の全体または部分について、別々に、若しくは、コアケイン１２がスートブランク１０に埋められた後に用いられうる。概して、コアケイン１２またはスートブランク１０を不完全に固結するには、コアケイン１２またはスートブランク１０は、その材料の通常の焼結ピーク温度より低い温度まで加熱され、その温度で所定時間、保持され、それは任意でヘリウム雰囲気下で行われる。その暴露時間および温度は、スートブランク１０またはコアケイン１２のサイズに応じて、および、スートブランク１０若しくはコアケイン１２のシリカ系スート材の組成またはドーパントの有無に応じて変わるであろう。スート材が不完全に固結された結果、スート材の個々の微粒子間でのガラスネックの形成によって強化された多孔質スート材が得られる。いくつかの実施形態においては、スートブランク１０またはコアケイン１２を不完全固結温度で所定時間、保持した後に、スートブランク１０またはコアケイン１２がさらに固結されうると共に、スートブランク１０またはコアケイン１２が直ちに室温に戻された場合よりゆっくり冷却されうるように、スートブランク１０またはコアケイン１２を、室温よりは高められたが不完全固結温度より低い温度で、さらなる時間、保持してもよい。

図１Ａに示された光ファイバ形成方法の実施形態において、スートブランク１０は、スートコアケイン１２の挿入前に形成される。図１Ａに示された処理で使用されるようなスートブランク１０は、スート押圧方法、ＯＶＤ処理方法、または、他の既知のスートブランク形成方法によって製造されうる。１つのスート押圧方法において、スート材は、上面１８を有するスートブランク１０を形成するように押圧される。スートブランク１０は、任意で、望ましい密度に達するように不完全に固結される。次に、図２に図示された実施形態に示されているように、スートブランク１０内にスートコアケイン１２を置くための空間を提供するために、スートブランク１０の上面１８に複数の孔３６があけられる。図２Ａに図示された実施形態に示されたような他のスート押圧方法においては、成形ロッド３８の周囲のスート材を押圧し、次に、スートコアケイン１２を配置するために所定の位置で貫通する複数の孔３６を有するスートブランク１０を形成するように成形ロッド３８を取り除くことによって、複数の孔３６が形成される。

ＯＶＤ処理も、任意で望ましい密度に不完全に固結されたスートブランク１０を形成するのに使用しうる。上記のように、ＯＶＤによるスートブランク１０の形成後に、その上面１８に複数の孔３６があけられる。ＯＶＤ処理方法で形成された場合には、不活性なロッドの取り除き後に、スートブランク１０も、図４に示されるように中心孔２０も有する。スートブランク１０が、ＯＶＤ処理により形成される場合には、周囲にスートブランク１０が形成された不活性のロッドの取り除き後に残る中心孔２０に、任意で、さらに他のガラスロッド４０が挿入される。ガラスロッド４０は、スートブランク１０を形成するのに用いたスート材と同じ材料から形成されるのが好ましい。ガラスロッド４０は、スートブランク１０を構成するクラッド材の充填材として働き、コアケイン１２とは概して同じ材料でも構造でもないが、必要に応じて、中心孔２０は、さらに他のコアケイン１２を挿入するのに使用しうる。

図１Ｂに示された処理に示されているような光ファイバ形成方法の実施形態において、スートブランク１０は、スートコアケイン１０の周囲に形成される。図１Ｂで開示されたスートブランク１０は、スート押圧方法で製造されるのが好ましい。任意で不完全に固結されたスートコアケイン１２は、所定の配置に置かれ、次に、圧縮されたスートブランク１０内にスートコアケイン１２が埋められるように、スートコアケイン１２の周囲のスート材が押圧される。スートブランク１０およびスートコアケイン１２は、密度を高めるように、任意で不完全に固結される。

図４および７に図示された実施形態に示されているようなスートブランク１０の他の実施形態は、コアケイン１２の他に、応力ロッド、金属ロッド、マーカ、導電性または遮蔽ワイヤ若しくはパウダー、半導電ロッド若しくはパウダー、あるいは、インデックスムート（ｉｎｄｅｘ ｍｏｏｔｓ）等のさらに他の構成要素４２を収容しうる。概して、さらに他の構成要素４２は、細長い形状を有すると共に、スートブランク１０内の少なくとも１つの孔４４の中に位置している。ここに記載されたようなスート孔あけ方法は、スートブランク１０に、さらに他の構成要素４２用にさらに他の孔４４をあけるのに使用しうるものであるか、成形ロッドが、さらに他の構成要素４２用の孔４４を形成するのに使用しうるものであるか、または、スートブランク１０が、さらに他の構成要素４２の周囲に押圧成形されうるものである。

本明細書に記載されたスートブランク１０についての好ましいかさ密度は、０．５ｇ／ｃｍ³と１．６ｇ／ｃｍ³の間である。スートブランク１０内に孔３６、４４があけられる場合には、好ましいかさ密度は、０．５ｇ／ｃｍ³から１．６ｇ／ｃｍ³までであるか、より好ましくは、１．０ｇ／ｃｍ³から１．６ｇ／ｃｍ³までであるか、さらに好ましくは、１．２ｇ／ｃｍ³と１．５ｇ／ｃｍ³の間のかさ密度である。スートブランク１０が、成形ロッドの周囲に、または、コアケイン１２の周囲に押圧成形されるなら、スートブランク１０についての好ましいかさ密度は、０．７ｇ／ｃｍ³と１．０ｇ／ｃｍ³の間である。スートブランク１０の形成処理を通して、または、スートブランク１０が不完全に固結されることを通して、これらの好適な密度に達しうる。

本明細書に記載された方法において、プリフォーム１４および光ファイバ１６を製作するために使用されるコアケイン１２は、好ましくは、スートブランク１０のかさ密度の１０％以内の平均かさ密度を有し、より好ましくは、スートブランク１０のかさ密度の５％以内の平均かさ密度を有する。コアケイン１２の平均かさ密度を計算するには、以下の式が用いられる。

Ｄ_ｃ＝（Ａ×Ｄ_ｏｐ）＋（Ｂ×Ｄ_ｉｐ）、
但し、Ｄ_ｃは、コアケイン１２の平均かさ密度であり、Ｄ_ｏｐは、コアケイン１２の外側部分３２のかさ密度であり、Ｄ_ｉｐは、コアケイン１２の内側部分３０のかさ密度である。Ａの値は、Ａ＝Ｒ_２／（Ｒ_１＋Ｒ_２）^２の式で計算され、Ｂの値は、Ｂ＝Ｒ_１／（Ｒ_１＋Ｒ_２）^２の式で計算される。図３に図示された実施形態に示されているように、Ｒ_１は、内側部分３０の半径であり、Ｒ_２は、外側部分３２の半径である。コアケイン１２、または、その任意の部分（例えば、内側部分３０）は、コアケイン１２についての望ましい密度に達するように、不完全に固結されるか、または、完全に固結されてもよい。

コアケイン１２が中に埋められた状態のスートブランク１０の一実施形態が、図４に示されている。スートブランク１０またはコアケイン１２について個々に記載したように、コアケイン１２が中に埋められた状態のスートブランク１０は、最終的に固結される前に、任意で不完全に固結される。図４に示されたスートブランク１０の実施形態は、正方形の４コア構成を有し、４つのコアケイン１２が、スートブランク１０に埋められている。

図５に示されたプリフォーム１４の実施形態は、図４に示されたスートブランク１０から形成されたものである固結されたガラスプリフォーム１４である。スートブランク１０およびコアケイン１２を固結させるには、スートブランク１０およびコアケイン１２を、最終焼結温度まで加熱し、スートブランク１０およびコアケイン１２をガラス焼結させるのに十分な時間、その温度で保持する。焼結温度は、好ましくは、１４００℃から１６００℃の範囲であり、スートブランク１０およびコアケイン１２は、好ましくは、これらの温度で、１０分から１２０分の間、保持される。固結は、任意でヘリウムガス流下で行われ、ガス流は、毎分１０標準立方リットル（「ｓｃｌｍ」）から５０ｓｃｌｍであることが好ましい。ある実施形態においては、スートブランク１０を焼結温度まで加熱する前に、スートブランク１０のヘリウムパージおよび／または塩素乾燥などの予備工程が行われる。例えば、塩素乾燥は、１１００℃から１２００℃の間の温度で６０分間から２４０分間、２ｓｃｌｍの塩素ガス流で行われてもよい。ヘリウムガス流は、塩素ガス流と同時に発生されてもよく、毎分１０標準立方フィート（「ｓｃｆｍ」）（約０．３ｍ^３／分）から５０ｓｃｆｍ（約１．４ｍ^３／分）の流速であることが好ましい。さらに、ある実施形態においては、固結されたプリフォーム１４は、焼結後に、高められた温度（室温より高いが、焼結温度より低い温度）で保持され、それにより、固結されたプリフォーム１４の冷却が遅くなる。

図６に示された実施形態は、リドロー炉内でのプリフォーム１４の延伸などの既知のファイバ線引き方法を用いて、図５に示されたプリフォーム１４から線引きされた光ファイバ１６である。結果として得られた光ファイバ１６は、４つの透過性コア５０がオーバークラッド５２内に埋められた状態のマルチコア光ファイバ１６である。ファイバを長くするための線引き処理で、プリフォーム１４の直径が小さくなり、透過性コア５０を形成するための線引き処理を通して、プリフォーム１４内のコアケイン１２の直径が小さくなる。コアケイン１２がＯＶＤ処理で形成される場合には、ファイバの線引き後でさえ、不活性なロッドの取り除き後に孔が残ることがある。他の実施形態において、コアケイン１２内の中心線孔は、固結、および、それに続くファイバ線引きの間、閉じられていてもよい。中心線孔が、線引きの間、閉じられていることは、中央線孔が、真空状態でのリドローの間、閉じられていることに対し、いくつかの利点を有し、それは、真空状態ではなく中央線孔が閉じられることは、コアケイン１２の中心近くにおいて、より低い非軸対象性を有すると共に、より低い偏光モード分散を有するからである。

図７は、本開示によるプリフォーム１４から線引きされた光ファイバ１６の他の実施形態の断面図を示している。図７に示された実施形態は、さらに他の構成要素４２を含んでおり、それは、多数の光ファイバ１６の端同士を位置合わせするために使用しうるマーカである。

スートブランク１０内のコアケイン１２の配置について、多数の構成が可能であり、図８Ａ〜８Ｅに、様々な構成が示されている。図８Ａは、４つのコアケイン１２を有する正方形構成を示している。図８Ｂは、８つのコアケイン１２を有する２×４構成を示している。図８Ｃは、７つのコアケイン１２を有する六方格子構成を示している。図８Ｄは、１２のコアケイン１２を有するリング状構成を示している。図８Ｅは、６つのコアケイン１２を有するリボン状ファイバ構成を示している。望ましい光ファイバ１６の働きに対して決められるような、他の構成も可能である。

本明細書に記載されたコアケイン１２とスートブランク１０とが同様の密度を有する場合には、固結中のスートブランク１０とコアケイン１２との収縮の差による歪みを減少させる。収縮の差が減少されることによって、ガラスプリフォーム１４内の欠陥が減少される。本明細書に記載されたようなスートブランク１０およびコアケイン１２を使用することによって、マルチコア光ファイバ１６の精密な製造を可能にするものである、コアケイン１２の配置の柔軟性、および、規模拡大性を提供する。さらに、プリフォーム１４の生産での精密さの向上は、マルチコア光ファイバ１６についての最終的マルチコア形状への縮小率、および、マルチコア光ファイバ１６内の透過性コア５０の位置合わせの精密さにおいて、その効果が高められうるものである。

本明細書に記載された光ファイバ１６および光ファイバプリフォーム１４の例示的製作方法は、１つのコア５０を有する、若しくは、多数のコア５０をする、若しくは、マーカ、インデックスムート、応力ロッド、または、本明細書にさらに記載されたか、当技術分野で周知である他の特徴物などの他の構成要素６２を有する光ファイバ１６を製作するために使用しうる。これらの方法を用いて製作されうる光ファイバ１６は、シングル偏光ファイバ、偏光保持ファイバ、低曲げ損失ファイバ、マルチコアファイバ、マルチコアファイバリボン、および、フォトニック結晶ファイバを含む。

請求項の精神または範囲から逸脱することなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

実施形態１
シリカ系スートブランクを、少なくとも１つのシリカ系スートコアケインが少なくとも部分的に前記スートブランク内に埋められた状態で形成する工程と、
前記少なくとも１つのスートコアケインが中に置かれた前記スートブランクを、プリフォームを形成するように固結させる工程と、
前記プリフォームを、光ファイバを形成するように線引きする工程とを有することを特徴とする光ファイバ形成方法。

実施形態２
複数のシリカ系スートコアケインが、マルチコア光ファイバを形成するように、少なくとも部分的に前記スートブランク内に埋められることを特徴とする実施形態１記載の方法。

実施形態３
前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
前記複数のスートコアケインを、所定の向きに置く工程と、
シリカ系スート材を、前記スートブランクを形成するように、前記複数のスートコアケインの周囲に押圧成形する工程とを有することを特徴とする実施形態２記載の方法。

実施形態４
前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
複数の成形ロッドを、所定の向きに置く工程と、
シリカ系スート材を、スートブランクを形成するように、前記複数の成形ロッドの周囲に押圧成形する工程と、
前記複数の成形ロッドを、前記スートブランクから取り除いて、該スートブランク内に複数の孔を残す工程と、
前記複数のスートコアケインを、前記スートブランク内の前記複数の孔に挿入する工程とを有することを特徴とする実施形態２または３記載の方法。

実施形態５
前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
上面と、０．５ｇ／ｃｍ³から１．６ｇ／ｃｍ³の間のかさ密度とを有するシリカ系材料のスートブランクを形成する工程と、
前記スートブランクの前記上面に、複数の孔をあける工程と、
スートコアケイン部材を、各前記複数の孔の中に置く工程とを有することを特徴とする実施形態２から４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態６
前記少なくとも１つのスートコアケインの密度が、前記プリフォームを形成するように前記スートブランクおよび該スートコアケインを固結させる前の該スートブランクの密度の１０％以内であることを特徴とする実施形態１から５のいずれか１つに記載の方法。

実施形態７
前記少なくとも１つのスートコアケインの密度が、前記プリフォームを形成するように前記スートブランクおよび該スートコアケインを固結させる前の該スートブランクの密度の５％以内であることを特徴とする実施形態１から６のいずれか１つに記載の方法。

実施形態８
前記スートブランクまたは前記少なくとも１つのスートコアケインのうちの、少なくとも１つが、該スートブランクと該少なくとも１つのスートコアケインとを組み立てる前に前記望ましい密度に達するように、予め固結されることを特徴とする実施形態７記載の方法。

実施形態９
前記少なくとも１つのスートコアケインが、押圧成形処理により形成されることを特徴とする実施形態１から８のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１０
前記少なくとも１つのスートコアケインが、外付け蒸着処理により形成されることを特徴とする実施形態１から９のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１１
前記少なくとも１つのスートコアケインの内側部分が、該少なくとも１つのスートコアケインの外側部分とは異なる化学組成を有することを特徴とする実施形態１から１０のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１２
シリカ系スートブランクを、少なくとも１つのコアケインが少なくとも部分的に前記スートブランク内に埋められた状態で形成する工程であって、前記少なくとも１つのコアケインは、該スートブランク内に置かれる前に完全には固結されていない外側部分を含むと共に、該少なくとも１つのコアケインの平均かさ密度が、該スートブランクのかさ密度の１０％以内であるものである工程と、
前記少なくとも１つのコアケインが中に置かれた前記スートブランクを、プリフォームを形成するように固結させる工程と、
前記プリフォームを、光ファイバを形成するように線引きする工程とを有することを特徴とする光ファイバ形成方法。

実施形態１３
前記少なくとも１つのコアケインの平均かさ密度が、前記スートブランクのかさ密度の５％以内であることを特徴とする実施形態１２記載の方法。

実施形態１４
前記少なくとも１つのコアケインが、０．５ｇ／ｃｍ³から１．６ｇ／ｃｍ³の間の平均かさ密度を有することを特徴とする実施形態１２または１３記載の方法。

実施形態１５
前記少なくとも１つのコアケインの内側部分を、第１のシリカ系スート材を用いて形成する工程であって、各内側部分は外周壁を有するものである工程と、
第２のシリカ系スート材を、前記コアケインの外側部分を形成するように前記外周壁の周囲に付着させる工程とをさらに有することを特徴とする実施形態１２から１４のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１６
前記第１のシリカ系スート材と、前記第２のシリカ系スート材とが、異なる化学組成を有することを特徴とする実施形態１５に記載の方法。

実施形態１７
前記少なくとも１つのコアケインの前記内側部分を、前記第２のシリカ系スート材を付着される前に、少なくとも不完全に固結させる工程をさらに有することを特徴とする実施形態１５または１６記載の方法。

実施形態１８
前記シリカ系スートブランクを、前記少なくとも１つのコアケインが少なくとも部分的に中に埋められた状態で形成する前記工程が、
複数のコアケインを、所定の相対的向きに置く工程と、
シリカ系スート材を、前記シリカ系スートブランクを形成するように、前記複数の置かれたコアケインの周囲に押圧成形する工程とを有することを特徴とする実施形態１２から１７のいずれか１つに記載の方法。

実施形態１９
成形ロッドまたはインデックスムートの少なくとも１つを、前記シリカ系スート材を押圧成形する前に、前記複数のコアケインに対して所定の位置に置く工程をさらに有することを特徴とする実施形態１８記載の方法。

実施形態２０
シリカ系スート体を、少なくとも１つのシリカ系スートコアケインの周囲に押圧成形する工程であって、前記スートコアケインは、前記押圧成形の前に焼結ガラスを形成するように固結されていないものである工程と、
前記スートコアケインが中に置かれた前記スート体を、プリフォームを形成するように固結させる工程とを有する光ファイバ用プリフォームの形成方法。

１０ スートブランク
１２ スートコアケイン
１４ プリフォーム
１６ 光ファイバ
３０ 内側部分
３２ 外側部分
４４ 孔
５０ コア

Claims (5)

1. シリカ系スートブランクを、少なくとも１つのシリカ系スートコアケインが少なくとも部分的に前記スートブランク内に埋められた状態で形成する工程と、
   前記少なくとも１つのスートコアケインが中に置かれた前記スートブランクを、プリフォームを形成するように固結させる工程と、
   前記プリフォームを、光ファイバを形成するように線引きする工程とを含み、
   前記スートコアケインの平均かさ密度値は、前記スートブランクのかさ密度値の１０％以内であることを特徴とする光ファイバ形成方法。
2. 複数のシリカ系スートコアケインが、マルチコア光ファイバを形成するように、少なくとも部分的に前記スートブランク内に埋められることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
   前記複数のスートコアケインを、所定の向きに置く工程と、
   シリカ系スート材を、前記スートブランクを形成するように、前記複数のスートコアケインの周囲に押圧成形する工程とを含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
   複数の成形ロッドを、所定の向きに置く工程と、
   シリカ系スート材を、スートブランクを形成するように、前記複数の成形ロッドの周囲に押圧成形する工程と、
   前記複数の成形ロッドを、前記スートブランクから取り除いて、該スートブランク内に複数の孔を残す工程と、
   前記複数のスートコアケインを、前記スートブランク内の前記複数の孔に挿入する工程とを含むことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
5. 前記スートブランクを、複数のスートコアケインが少なくとも部分的に該スートブランク内に埋められた状態で形成する前記工程が、
   上面と、０．５ｇ／ｃｍ³から１．６ｇ／ｃｍ³の間のかさ密度とを有するシリカ系材料のスートブランクを形成する工程と、
   前記スートブランクの前記上面に、複数の孔をあける工程と、
   スートコアケイン部材を、前記複数の孔の各々の中に置く工程とを含むことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の方法。

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