JP7763178B2 - マルチコアファイバ - Google Patents

Description

本発明は、マルチコアファイバに関する。

従来、複数のコア部を有する光ファイバであるマルチコアファイバが知られている。一般に、マルチコアファイバを製造する際には、クラッド部になる円柱状のクラッドロッドと、コア部と該コア部の外周に形成されているクラッド部とを有する複数のコアロッドとを備えたマルチコアファイバ母材が用いられる。マルチコアファイバは、マルチコアファイバ母材を一体化して線引き（或いは一体化しながら線引き）することによって製造される。

このようなマルチコアファイバ母材の製造方法としては、例えば、円柱状のクラッドロッドにドリルを用いて複数の空孔を形成（穿孔）し、これら複数の空孔内に複数のコアロッドを各々挿入する穿孔法が知られている（特許文献１参照）。この穿孔法では、複数の空孔が穿孔加工されたクラッドロッドと、これら複数の空孔内に各々挿入された複数のコアロッドとが熱処理によって一体化される。この結果、マルチコアファイバ母材は、クラッド部と複数のコア部とが一体化された母材となる。

特開２０１１－２０９７０２号公報

しかしながら、穿孔法によって製造されたマルチコアファイバ母材では、穿孔加工後のクラッドロッドと複数の空孔内のコアロッドとを熱処理によって一体化した際、クラッド部の熱収縮等の影響により、複数のコア部の各々にクラッド部側への引っ張り応力が集中してしまう。この結果、マルチコアファイバ母材から線引きされたマルチコアファイバでは、クラッド部から複数のコア部の各々に引っ張り応力が加えられ、これに起因して、当該マルチコアファイバの伝送損失が増大するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、伝送損失の増大が抑制されたマルチコアファイバを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマルチコアファイバは、コア部と前記コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部とを有する複数の第１ガラス領域と、前記複数の第１ガラス領域の外周に形成されているクラッド領域と、を備えたマルチコアファイバであって、前記複数の第１ガラス領域には圧縮応力が掛かっていることを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記クラッド領域には引っ張り応力が掛かっていることを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、第１コア部と前記第１コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部とを有する複数の第１ガラス領域と、前記複数の第１ガラス領域の各々の前記第１クラッド部と接触する第２クラッド部を有し、前記複数の第１ガラス領域によって囲まれている第２ガラス領域と、前記複数の第１ガラス領域および前記第２ガラス領域の外周に形成されているクラッド領域と、を備え、前記第２ガラス領域を挟んで対向する前記複数の第１ガラス領域の前記第１コア部間で発生する応力分布において、前記第１ガラス領域での圧縮応力の平均値は、前記第２ガラス領域での圧縮応力の平均値よりも小さい、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記応力分布における応力の最大値と最小値との差が、３０ＭＰａ以下である、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記第２ガラス領域は、前記第２クラッド部の屈折率よりも最大屈折率が高い第２コア部を有する、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記第２クラッド部は、前記第１クラッド部よりも軟化点が低い低軟化点ガラスを含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記第１クラッド部から前記コア部に加えられる応力は、引っ張り応力の成分を含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記応力分布には、引っ張り応力と圧縮応力との反転が無い、ことを特徴とする。

また、本発明に係るマルチコアファイバは、上記の発明において、前記応力分布における応力の最大値は、８０ＭＰａ以下である、ことを特徴とする。

本発明によれば、伝送損失の増大が抑制されたマルチコアファイバを実現することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造に用いられるマルチコアファイバ母材の一構成例を示す横断面図である。 図２は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、本実施形態１の空孔形成工程によって空孔が形成されたクラッドの一例を示す横断面図である。 図４は、本実施形態１の挿入工程によってクラッドの空孔にガラスロッドが挿入された状態を例示する横断面図である。 図５は、本発明の実施形態１における線引工程を説明するための模式図である。 図６は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの一構成例を示す横断面図である。 図７は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの応力分布における最大値と最小値との差を説明する図である。 図８は、穿孔法によるマルチコアファイバ母材から製造された従来のマルチコアファイバの応力分布における最大値と最小値との差を説明する図である。 図９は、本発明の実施形態２に係るマルチコアファイバの一構成例を示す横断面図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書において、カットオフ波長とは、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５０．１で定義するケーブルカットオフ波長をいう。また、その他、本明細書で特に定義しない用語については、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５０．１およびＧ．６５０．２における定義、測定方法に従うものとする。

（実施形態１）
〔マルチコアファイバ母材の構成〕
まず、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造に用いられるマルチコアファイバ母材の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造に用いられるマルチコアファイバ母材の一構成例を示す横断面図である。図１に示すように、本実施形態１に係るマルチコアファイバ母材１は、複数（例えば４本）の第１ガラスロッド２と、第２ガラスロッド３と、クラッド４と、を備える。なお、図１に示すマルチコアファイバ母材１では、複数の第１ガラスロッド２と第２ガラスロッド３とクラッド４とが、後述する一体化工程によって一体化されている。

複数の第１ガラスロッド２の各々は、図１に示すように、コア部としての第１コア部２ａと第１クラッド部２ｂとを有する。第１コア部２ａは、例えば、屈折率を高くするためのドーパント（ゲルマニウムなど）が添加された石英系ガラスによって構成されている。第１クラッド部２ｂは、第１コア部２ａの最大屈折率よりも屈折率が低いガラスによって構成されている。例えば、第１クラッド部２ｂを構成する上記ガラスとして、屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラス等が挙げられる。また、図１に示すように、第１クラッド部２ｂは、第１コア部２ａの外周に形成されている。このような第１クラッド部２ｂの外周の一部には、第２ガラスロッド３と接触する平面である当接面２ｃが形成されている。

第２ガラスロッド３は、図１に示すように、第２クラッド部３ｂを有し、複数の第１ガラスロッド２によって囲まれている。詳細には、図１に示すように、第２クラッド部３ｂは、複数の第１ガラスロッド２の各々の第１クラッド部２ｂと接触している。この第２クラッド部３ｂの外周のうち、複数の第１ガラスロッド２の各々と対向する各部には、第１クラッド部２ｂと接触する平面である当接面３ｃが形成されている。すなわち、第１ガラスロッド２の当接面２ｃおよび第２ガラスロッド３の当接面３ｃは、互いに当接する平面である。

また、第２クラッド部３ｂは、上述した第１クラッド部２ｂと同様の石英系ガラスによって構成されてもよいが、第１クラッド部２ｂよりも軟化点が低い低軟化点ガラスを含むことが好ましい。例えば、低軟化点ガラスは、屈折率調整用のドーパントが添加されていない純石英ガラス等、第１コア部２ａの最大屈折率よりも屈折率が低いガラスに、カリウム（Ｋ）、リン（Ｐ）、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の軟化点を下げるためのドーパントを添加することによって構成される。なお、上記ドーパントとしてＦとＧｅとを共添加する場合、それぞれの添加量は、添加されたガラスの屈折率が純石英ガラスの屈折率（すなわち波長１５５０ｎｍにおいて約１．４４４）と同値またはこれに近い値になるように調整されてもよい。

クラッド４は、図１に示すように、複数の第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３の外周に形成されている。例えば、クラッド４は、上述した第１クラッド部２ｂと同様の石英系ガラスによって構成される。なお、上述した第１クラッド部２ｂ、第２クラッド部３ｂおよびクラッド４の各屈折率は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

また、本実施形態１では、例えば図１に示すように、複数の第１コア部２ａは、第２ガラスロッド３における第２クラッド部３ｂの中心軸Ａを挟んで互いに対向するように配置されている。この際、複数の第１コア部２ａの各中心軸と第２クラッド部３ｂの中心軸Ａとの各距離は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。また、第２クラッド部３ｂの中心軸Ａは、クラッド４の中心軸と一致していてもよいし、当該中心軸と一致していなくてもよい。本発明において、「中心軸」とは、対象とする要素の長手方向の中心軸を意味する。

〔マルチコアファイバの製造方法〕
つぎに、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法について説明する。図２は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの製造方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態１では、図２に示すステップＳ１０１～Ｓ１０６の各工程を行うことにより、まず、マルチコアファイバ母材１を製造し、このマルチコアファイバ母材１から目的とするマルチコアファイバを製造する。

詳細には、図２に示すように、まず、マルチコアファイバ母材１を製造するための部材を準備する準備工程が行われる（ステップＳ１０１）。このステップＳ１０１においては、上述した第１コア部２ａおよび第１クラッド部２ｂを有する円柱状の第１ガラスロッド２を複数（本実施形態１では４本）準備する。また、上述した第２クラッド部３ｂを有する円柱状の第２ガラスロッド３と、円柱状のクラッド４とを準備する。これらの第１ガラスロッド２、第２ガラスロッド３およびクラッド４は、それぞれ、ＶＡＤ（Vapor phase Axial Deposition）法、ＯＶＤ（Outside Vapor Deposition）法、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法などの周知の方法を用いて製造できる。

ステップＳ１０１の準備工程を実行後、複数の第１ガラスロッド２と第２ガラスロッド３を挿入するための空孔を円柱状のクラッド４に形成する空孔形成工程が行われる（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２においては、複数の第１ガラスロッド２を挿入するための複数の空孔と、第２ガラスロッドを挿入するための空孔とが円柱状のクラッド４に形成される。

図３は、本実施形態１の空孔形成工程によって空孔が形成されたクラッドの一例を示す横断面図である。図３に示すように、複数の第１ガラスロッド２を挿入するための複数（本実施形態１では４つ）の第１空孔４ａと、第２ガラスロッド３を挿入するための第２空孔４ｂとが、円柱状のクラッド４の長手方向に沿って延在するように当該クラッド４の内部に形成される。この際、複数の第１空孔４ａは、クラッド４のうち複数の第１ガラスロッド２が配置される各位置に形成される。第２空孔４ｂは、クラッド４のうち第２ガラスロッド３が配置される位置に形成される。また、図３に示すように、これら複数の第１空孔４ａおよび第２空孔４ｂは、開口部４ｃを介して互いに連通するように形成される。

上記のような複数の第１空孔４ａおよび第２空孔４ｂは、例えば、非開削法を用い、円柱状のクラッド４に熱を加えることによって、同時に形成することができる。また、粉体成形法などにより、予め複数の第１空孔４ａおよび第２空孔４ｂが形成されたクラッド４を準備してもよい。

ステップＳ１０２の空孔形成工程を実行後、複数の第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３の外周に当接面を形成する当接面形成工程が行われる（ステップＳ１０３）。このステップＳ１０３においては、複数の第１ガラスロッド２の各々について、円柱状である第１ガラスロッド２の外周の一部（第２ガラスロッド３と対向する部分）を、当該第１ガラスロッド２の長手方向に沿って研削する。これにより、これら複数の第１ガラスロッド２の各々に当接面２ｃ（図１参照）が形成される。また、円柱状である第２ガラスロッド３の外周の一部（複数の第１ガラスロッド２と対向する各部分）を、当該第２ガラスロッド３の長手方向に沿って研削する。これにより、この第２ガラスロッド３に、第１ガラスロッド２と同数の当接面３ｃ（図１参照）が形成される。

なお、本発明においては、粉体成形法などにより、予め当接面２ｃおよび当接面３ｃが形成された第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３を準備してもよい。また、ステップＳ１０３の当接面形成工程は、上述したステップＳ１０２の空孔形成工程の前に行ってもよい。

続いて、クラッド４に形成された空孔に複数の第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３を挿入する挿入工程が行われる（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４においては、クラッド４に形成された複数の第１空孔４ａに複数の第１ガラスロッド２が各々挿入され、クラッド４に形成された第２空孔４ｂに第２ガラスロッド３が挿入される。

図４は、本実施形態１の挿入工程によってクラッドの空孔にガラスロッドが挿入された状態を例示する横断面図である。図４に示すように、複数（例えば４本）の第１ガラスロッド２は、クラッド４の第２空孔４ｂに挿入される第２ガラスロッド３の当接面３ｃと第１ガラスロッド２の当接面２ｃとが互いに当接するように、複数（例えば４つ）の第１空孔４ａに各々挿入される。なお、これらの第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３の挿入順序は、本発明において特に問われない。

ステップＳ１０４の挿入工程を実行後、上述した複数の第１ガラスロッド２と第２ガラスロッド３とクラッド４とを一体化する一体化工程が行われる（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５においては、上述した挿入工程によってクラッド４の各空孔に第１ガラスロッド２および第２ガラスロッド３を挿入してなる中間構造体（図４参照）が、例えば加熱炉によって加熱される。この加熱処理により、この中間構造体における複数の第１ガラスロッド２と第２ガラスロッド３とクラッド４との各隙間を塞いで（コラプスして）、これらの第１ガラスロッド２と第２ガラスロッド３とクラッド４とが、図１に示したように一体化される。

上述したステップＳ１０１～Ｓ１０５の各工程を行うことにより、目的とするマルチコアファイバ母材１が製造される。なお、本発明では、上記ステップＳ１０５の一体化工程を省略し、つぎに説明する線引工程において、上記中間構造体の一体化とマルチコアファイバ母材１の線引きとを同時に行ってもよい。

続いて、得られたマルチコアファイバ母材１を線引きして、目的とするマルチコアファイバを製造する線引工程が行われる（ステップＳ１０６）。図５は、本発明の実施形態１における線引工程を説明するための模式図である。図５には、マルチコアファイバ母材１を線引きして、目的とするマルチコアファイバ１５を製造するための光ファイバ製造装置１０の一例が図示されている。

このステップＳ１０６においては、図５に示すように、マルチコアファイバ母材１が光ファイバ製造装置１０の線引炉１１にセットされ、このセットされたマルチコアファイバ母材１の一端部を線引炉１１内のヒータ１１ａによって加熱溶融して、このマルチコアファイバ母材１一端部からガラス光ファイバ１２が鉛直方向下向きに引き出される。その後、ガラス光ファイバ１２の外周表面には、被覆装置１３によって紫外線硬化性樹脂が塗付され、この塗布された紫外線硬化性樹脂が、紫外線照射装置１４からの紫外線の照射によって硬化する。この結果、上記ガラス光ファイバ１２は、その外周表面を樹脂によって被覆したマルチコアファイバ１５となる。そして、ガイドローラ１６は、マルチコアファイバ１５を巻取機１７に案内し、巻取機１７が、マルチコアファイバ１５をボビンに巻き取る。このようにして、マルチコアファイバ１５が製造される。

なお、マルチコアファイバ母材１を光ファイバ製造装置１０にセットする前にマルチコアファイバ母材１の線引き開始端に、溶着部の外径がマルチコアファイバ母材１とほぼ等しいテーパ部材を溶着してもよい。これにより、マルチコアファイバ母材１の線引き開始時の製造ロスが小さくなる上、組立てたマルチコアファイバ母材１の多くを製品部として使用することができる。

〔マルチコアファイバの構成〕
つぎに、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの構成について説明する。図６は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの一構成例を示す横断面図である。図６には、上述したマルチコアファイバ母材１（図１参照）を用いて製造されたマルチコアファイバ１５の横断面の構成が例示されている。また、図６には、このマルチコアファイバ１５の横断面における径方向の位置と発生した応力との関係を示す応力分布Ｌ１が例示されている。この応力分布Ｌ１を示すＸＹ座標系において、Ｘ軸は、マルチコアファイバ１５の径方向の位置を示す座標軸である。Ｙ軸は、マルチコアファイバ１５の横断面における引っ張り応力および圧縮応力の各々の大きさを示す座標軸である。具体的には、Ｙ軸の正の値は引っ張り応力の値であり、Ｙ軸の負の値は圧縮応力の値である。この引っ張り応力の値はＹ軸の正方向に増大し、この圧縮応力の値はＹ軸の負方向に増大する。また、Ｙ軸の正方向に変化する応力は引っ張り応力の成分であり、Ｙ軸の負方向に変化する応力は圧縮応力の成分である。

また、図６には、マルチコアファイバ１５の応力分布Ｌ１と比較するための応力分布として、穿孔法によるマルチコアファイバ母材から製造された従来のマルチコアファイバの応力分布Ｌ２が例示されている。この従来のマルチコアファイバは、その母材が穿孔法によって製造されたこと以外、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５と同じである。

図６に示すように、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５は、複数（例えば４つ）の第１ガラス領域２２と、第２ガラス領域２３と、クラッド領域２４と、を備える。複数の第１ガラス領域２２は、上述したマルチコアファイバ母材１における複数の第１ガラスロッド２に対応するガラス領域である。複数の第１ガラス領域２２には、圧縮応力が掛かっている。第２ガラス領域２３は、上述したマルチコアファイバ母材１における第２ガラスロッド３に対応するガラス領域である。クラッド領域２４は、上述したマルチコアファイバ母材１におけるクラッド４に対応するガラス領域である。クラッド領域２４には、引張応力が掛かっている。なお、特に図示しないが、クラッド領域２４の外周には被覆が施されている。この被覆は、光ファイバに通常用いられるものを使用している。

詳細には、複数の第１ガラス領域２２の各々は、図６に示すように、第１コア部２２ａと、この第１コア部２２ａの最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部２２ｂとを有する。第１コア部２２ａは、上述したマルチコアファイバ母材１（図１参照）における第１ガラスロッド２の第１コア部２ａに対応するコア部であり、当該第１コア部２ａと寸法は異なるが、当該第１コア部２ａと同様の石英系ガラスによって構成されている。第１クラッド部２２ｂは、上述したマルチコアファイバ母材１における第１ガラスロッド２の第１クラッド部２ｂに対応するクラッド部であり、図６に示すように、第１クラッド部２２ｂは、第１コア部２２ａの外周に形成されている。第１クラッド部２２ｂは、マルチコアファイバ母材１の第１クラッド部２ｂと寸法は異なるが、当該第１クラッド部２ｂと同様の石英系ガラスによって構成されている。また、第１クラッド部２２ｂの外周の一部には、第２ガラス領域２３の第２クラッド部２３ｂと接触する平面である当接面２２ｃが形成されている。

第２ガラス領域２３は、図６に示すように、上述したマルチコアファイバ母材１における第２ガラスロッド３の第２クラッド部３ｂに対応する第２クラッド部２３ｂを有し、複数（本実施形態１では４つ）の第１ガラス領域２２によって囲まれている。詳細には、図６に示すように、第２クラッド部２３ｂは、複数の第１ガラス領域２２の各々の第１クラッド部２２ｂと接触している。この第２クラッド部２３ｂの外周のうち、複数の第１ガラス領域２２の各々と対向する各部には、第１クラッド部２２ｂと接触する平面である当接面２３ｃが形成されている。すなわち、第１クラッド部２２ｂの当接面２２ｃおよび第２クラッド部２３ｂの当接面２３ｃは、互いに当接する平面である。

また、第２クラッド部２３ｂは、マルチコアファイバ母材１の第２クラッド部３ｂと寸法は異なるが、当該第２クラッド部３ｂと同様の石英系ガラスによって構成されている。例えば、第２クラッド部２３ｂは、第１ガラス領域２２の第１クラッド部２２ｂと同様の石英系ガラスによって構成されてもよいが、第１クラッド部２２ｂよりも軟化点が低い低軟化点ガラスを含むことが好ましい。さらに、第２クラッド部２３ｂは、低軟化点ガラスからなることがより好ましい。この低軟化点ガラスは、上述したマルチコアファイバ母材１の第２クラッド部３ｂにおけるものと同じである。

クラッド領域２４は、図６に示すように、複数の第１ガラス領域２２および第２ガラス領域２３の外周に形成されている。クラッド領域２４は、上述したマルチコアファイバ母材１のクラッド４に対応するものであり、当該クラッド４と寸法は異なるが、当該クラッド４と同様の石英系ガラスによって構成されている。例えば、クラッド領域２４は、上述した第１クラッド部２２ｂと同様の石英系ガラスによって構成される。なお、上述した第１クラッド部２２ｂ、第２クラッド部２３ｂおよびクラッド領域２４の各屈折率は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。

また、本実施形態１では、例えば図６に示すように、複数の第１コア部２２ａは、第２ガラス領域２３における第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａを挟んで互いに対向するように配置されている。この際、複数の第１コア部２２ａの各中心軸と第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａとの各距離は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。また、第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａは、クラッド領域２４の中心軸と一致していてもよいし、当該中心軸と一致していなくてもよい。なお、第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａは、上述したマルチコアファイバ母材１における第２ガラスロッド３の中心軸と同じである。

上述したような構成を有するマルチコアファイバ１５では、例えば図６に示すように、径方向（Ｘ軸方向）に沿って応力分布Ｌ１が発生する。マルチコアファイバ１５の応力分布Ｌ１は、第１コア部２２ａ、第１クラッド部２２ｂ、第２クラッド部２３ｂおよびクラッド領域２４に生じる引っ張り応力と圧縮応力とを含んでいる。この応力分布Ｌ１において、引っ張り応力の成分が圧縮応力の成分よりも大きい位置の応力は引っ張り応力となり、引っ張り応力の成分が圧縮応力の成分よりも小さい部位の応力は圧縮応力となる。具体的には、図６の応力分布Ｌ１によって示すように、クラッド領域２４には引っ張り応力が発生し、複数の第１ガラス領域２２および第２ガラス領域２３には圧縮応力が発生している。

また、複数の第１ガラス領域２２の各々において、第１コア部２２ａには、第１クラッド部２２ｂから応力が加えられている。この第１クラッド部２２ｂから第１コア部２２ａに加えられる応力は、第１コア部２２ａ側から第１クラッド部２２ｂ側への引っ張り応力の成分を含んでいる。

ここで、マルチコアファイバ１５が穿孔法によるマルチコアファイバ母材から製造されたものである場合、図６の応力分布Ｌ２に例示されるように、第１コア部２２ａでの応力が引っ張り応力側（Ｙ軸の正方向側）に増大している。すなわち、この第１コア部２２ａには、その周囲のクラッド部から過度に大きな引っ張り応力の成分が加えられている。

これに対し、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５では、大きな引っ張り応力が掛かる複数の第１クラッド部２２ｂの各々が第２クラッド部２３ｂと接触するように、複数の第１ガラス領域２２および第２ガラス領域２３が構成されている。これにより、第１コア部２２ａへの応力の集中を緩和して、第１クラッド部２２ｂから第１コア部２２ａに加えられる引っ張り応力の成分を低減することができる。この結果、これら複数の第１ガラス領域２２の各々においては、圧縮応力が掛かることから、引っ張り応力の成分と圧縮応力の成分との大小関係が反転しない。また、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５では、上記第１コア部２２ａに加えられる引っ張り応力の成分を低減するという観点から、第２ガラス領域２３の第２クラッド部２３ｂは、低軟化点ガラスを含むことが好ましい。

また、マルチコアファイバ１５が穿孔法によるマルチコアファイバ母材から製造されたものである場合、図６の応力分布Ｌ２に例示されるように、マルチコアファイバ１５の径方向に対向する第１コア部２２ａ－１、２２ａ－２間の領域Ｒ１において、引っ張り応力と圧縮応力とが反転してしまう（図６中の領域Ｒ２参照）。これに対し、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５では、図６の応力分布Ｌ１に例示されるように、第２ガラス領域２３を挟んで対向する複数の第１ガラス領域２２の第１コア部２２ａ－１、２２ａ－２間で発生する応力分布には、引っ張り応力と圧縮応力との反転が無い。当該応力分布は、マルチコアファイバ１５の応力分布Ｌ１全体のうち、上記第１コア部２２ａ－１、２２ａ－２間の領域Ｒ１で発生するものである。

図７は、本発明の実施形態１に係るマルチコアファイバの応力分布における最大値と最小値との差を説明する図である。図７に示すように、本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５では、応力分布Ｌ１全体のうち上述した領域Ｒ１（図６参照）で発生する応力分布において、第１ガラス領域２２での圧縮応力の平均値は、第２ガラス領域２３での圧縮応力の平均値よりも小さい。また、当該応力分布における応力の最大値と最小値との差△Ｓ１は、３０ＭＰａ以下であることが好ましい。当該差△Ｓ１は、２０ＭＰａ以下であることがより好ましい。また、上記応力の最大値は、８０ＭＰａ以下であることが好ましい。

本実施形態１において、上記応力分布は、第２ガラス領域２３を挟んで対向する複数の第１ガラス領域２２の第１コア部２２ａ－１、２２ａ－２間で発生する応力分布である。また、上記応力分布における最大値は圧縮応力の最大値Ｓａであり、上記応力分布における最小値は圧縮応力の最小値Ｓｂである（図７参照）。

図８は、穿孔法によるマルチコアファイバ母材から製造された従来のマルチコアファイバの応力分布における最大値と最小値との差を説明する図である。図８に示すように、この従来のマルチコアファイバ１１５では、応力分布Ｌ２全体のうち本実施形態１に係るマルチコアファイバ１５と同じ領域Ｒ１で発生する応力分布における応力の最大値と最小値との差△Ｓ２が、３０ＭＰａより大きい。すなわち、従来のマルチコアファイバ１１５では、上述した実施形態１に係るマルチコアファイバ１５に比べて、コア部に集中する応力を低減することが困難である。

つぎに、本発明の実施例について説明する。本実施例では、図５に示した光ファイバ製造装置１０を用い、上述した実施形態１に係るマルチコアファイバ母材１を線引きする等して、マルチコアファイバ１５のサンプル（以下、実施例サンプルという）を作製した。この作製した実施例サンプルの構造および光学特性は、以下に示す通りである。

具体的には、実施例サンプルにおいて、第１コア部２２ａのコア形状は単峰型とし、第１クラッド部２２ｂに対する第１コア部２２ａの比屈折率差Δは０．３５％とした。第１コア部２２ａのコア径は８．１μｍとし、クラッド領域２４の直径（クラッド径）は１２５．０μｍとした。第１コア部２２ａの配置数（コア数）は４つとし、第１コア部２２ａ同士の間隔（コアピッチ）は４０．１μｍとした。また、カットオフ波長は１２６７ｎｍとし、波長１５５０ｎｍにおけるモードフィールド径（ＭＦＤ）は１０．６μｍとした。

また、本実施例に対する比較例として、穿孔法によるマルチコアファイバ母材からマルチコアファイバのサンプル（以下、比較例サンプルという）を作製した。この比較例サンプルは、穿孔法によるマルチコアファイバ母材を用いたこと以外、上述した実施例サンプルと同様である。

上述したように作製した実施例サンプルおよび比較例サンプルについて、光の伝搬損失の評価を行った。これら実施例サンプルおよび比較例サンプルの構造、光学特性および伝搬損失の評価結果は、表１に纏めた。

表１に示すように、実施例サンプルの伝搬損失は、０．１９０ｄＢ／ｋｍであった。この伝搬損失の値は、実施例サンプルと同様のコア部を１つ備える単一コア光ファイバと同程度である。すなわち、実施例サンプルでは、光の伝搬損失を、単一コア光ファイバと同程度の伝搬損失に抑えることができた。一方、比較例サンプルの伝搬損失は、０．２０５ｄＢ／ｋｍであった。この評価結果から、比較例サンプルでは、実施例サンプルに比べて光の伝搬損失が増大してしまい、当該伝搬損失の増大を抑制することが困難であることが確認できた。

以上、説明したように、本発明の実施形態１では、第１コア部と前記第１コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部とを有する複数の第１ガラス領域と、前記複数の第１ガラス領域の各々の前記第１クラッド部と接触する第２クラッド部を有し、前記複数の第１ガラス領域によって囲まれている第２ガラス領域と、前記複数の第１ガラス領域および前記第２ガラス領域の外周に形成されているクラッド領域と、を備えるマルチコアファイバを構成している。また、このマルチコアファイバにおいて、前記第２ガラス領域を挟んで対向する前記複数の第１ガラス領域の前記第１コア部間で発生する応力分布では、前記第１ガラス領域での圧縮応力の平均値は、前記第２ガラス領域での圧縮応力の平均値よりも小さくしている。この際、当該応力分布における応力の最大値と最小値との差は、例えば、３０ＭＰａ以下となるようにしている。

このため、複数の第１コア部の各々に対する応力の集中を緩和して、第１クラッド部側から第１コア部に加えられる引っ張り応力の成分を低減することができる。これにより、マルチコアファイバの伝送損失の増大を抑制することができ、この結果、光の伝搬損失を単一コア光ファイバと同程度の伝搬損失に低減可能なマルチコアファイバを実現することができる。

また、本発明の実施形態１では、前記第２クラッド部を、前記第１クラッド部よりも軟化点が低い低軟化点ガラスを含むように構成している。このため、複数の第１コア部の各々に対する応力の集中をより容易に緩和して、第１クラッド部側から第１コア部に加えられる引っ張り応力の成分をより一層低減することができる。これにより、マルチコアファイバの伝送損失の増大をより一層抑制することができることから、光の伝搬損失を単一コア光ファイバと同程度の伝搬損失に低減可能なマルチコアファイバを容易に実現することができる。

（実施形態２）
つぎに、本発明の実施形態２について説明する。図９は、本発明の実施形態２に係るマルチコアファイバの一構成例を示す横断面図である。図９に示すように、本実施形態２に係るマルチコアファイバ１５Ａは、上述した実施形態１に係るマルチコアファイバ１５（図６参照）の第２ガラス領域２３に代えて第２ガラス領域２３Ａを備える。その他の構成は実施形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

第２ガラス領域２３Ａは、図９に示すように、上述した実施形態１と同様の第２クラッド部２３ｂと、この第２クラッド部２３ｂの屈折率よりも最大屈折率が高い第２コア部２３ａとを有する。また、第２ガラス領域２３Ａは、上述した実施形態１と同様に、複数（例えば４つ）の第１ガラス領域２２によって囲まれている。

第２コア部２３ａは、例えば、屈折率を高くするためのドーパント（ゲルマニウムなど）が添加された石英系ガラスによって構成されている。図９に示すように、第２コア部２３ａは、第２ガラス領域２３Ａにおける第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａと同じ位置に配置されている。なお、第２コア部２３ａの屈折率は、複数の第１ガラス領域２２における第１コア部２２ａの屈折率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第２コア部２３ａの中心軸は、第２クラッド部２３ｂの中心軸Ａと一致していてもよいし、一致していなくてもよい。

特に図示しないが、本実施形態２に係るマルチコアファイバ母材は、上述した実施形態１に係るマルチコアファイバ母材１（図１参照）の第２ガラスロッド３内に、上記第２コア部２３ａになるコア部を備えており、この構成以外、実施形態１と同じである。また、マルチコアファイバ１５Ａは、上述した実施形態１の場合と同様に、光ファイバ製造装置１０（図５）を用い、本実施形態２におけるマルチコアファイバ母材から製造される。

以上、説明したように、本発明の実施形態２では、マルチコアファイバにおける第２ガラス領域を、第２クラッド部の屈折率よりも最大屈折率が高い第２コア部を有するものとし、その他を実施形態１と同様に構成している。このため、複数の第１コア部によって囲まれる内側の領域に第２コア部を備えるマルチコアファイバにおいて、上述した実施形態１と同様の作用効果を享受することができる。

なお、上述した実施形態１、２では、第１コア部と第１クラッド部とを有する第１ガラス領域を４つ有するマルチコアファイバを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明に係るマルチコアファイバにおいて、上記第１ガラス領域の配置数（第１コア部および第１クラッド部の配置数）は、２つ以上であってもよい。

また、上述した実施形態２では、複数の第１ガラス領域に囲まれる第２ガラス領域に１つのコア部（第２コア部２３ａ）が配置されているマルチコアファイバを例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明に係るマルチコアファイバにおいて、上記第２ガラス領域にコア部を配置する場合、その配置数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。

また、上述した実施形態１、２では、コア部（第１コア部、第２コア部）をゲルマニウム等のドーパントが添加された石英系ガラスで構成し、クラッド部（第１クラッド部、第２クラッド部、クラッド領域）を純石英ガラスで構成しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記コア部を純石英ガラスで構成し、上記クラッド部を、屈折率を低下させるドーパント（例えばフッ素）が添加された石英系ガラスで構成してもよい。

また、上述した実施形態１、２では、マルチコアファイバ母材を構成する円柱状のクラッドに、ガラスロッドを挿入するための空孔を非開削法によって形成していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、円形の空孔を有するガラス管の内側に複数のガラスロッドを配置するスタック法によって、マルチコアファイバ母材を製造してもよい。或いは、粉体成形法等によって空孔が形成されたクラッドを準備し、このクラッドの空孔に複数のガラスロッドを挿入してマルチコアファイバ母材を製造してもよい。

また、上述した実施形態１、２では、複数の第１クラッド部と当該複数の第１クラッド部に囲まれる第２クラッド部とが互いに面接触していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上述した複数の第１クラッド部と第２クラッド部とは、互いに線接触していてもよい。

また、上述した実施形態１、２により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態１、２に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

以上のように、本発明に係るマルチコアファイバは、複数のコア部を有する光ファイバに有用である。

１ マルチコアファイバ母材
２ 第１ガラスロッド
２ａ 第１コア部
２ｂ 第１クラッド部
２ｃ 当接面
３ 第２ガラスロッド
３ｂ 第２クラッド部
３ｃ 当接面
４ クラッド
４ａ 第１空孔
４ｂ 第２空孔
４ｃ 開口部
１０ 光ファイバ製造装置
１１ 線引炉
１１ａ ヒータ
１２ ガラス光ファイバ
１３ 被覆装置
１４ 紫外線照射装置
１５、１５Ａ マルチコアファイバ
１６ ガイドローラ
１７ 巻取機
２２ 第１ガラス領域
２２ａ、２２ａ－１、２２ａ－２ 第１コア部
２２ｂ 第１クラッド部
２２ｃ 当接面
２３、２３Ａ 第２ガラス領域
２３ａ 第２コア部
２３ｂ 第２クラッド部
２３ｃ 当接面
２４ クラッド領域
１１５ 従来のマルチコアファイバ
Ａ 中心軸
Ｌ１、Ｌ２ 応力分布
Ｒ１、Ｒ２ 領域

Claims (8)

1. 第１コア部と前記第１コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部とを有する複数の第１ガラス領域と、
   前記複数の第１ガラス領域の各々の前記第１クラッド部と接触する第２クラッド部を有し、前記複数の第１ガラス領域によって囲まれている第２ガラス領域と、
   前記複数の第１ガラス領域および前記第２ガラス領域の外周に形成されているクラッド領域と、
   を備え、
   前記第２ガラス領域を挟んで対向する前記複数の第１ガラス領域の前記第１コア部間で発生する応力分布において、前記第１ガラス領域での圧縮応力の平均値は、前記第２ガラス領域での圧縮応力の平均値よりも小さく、
   前記応力分布の全域に圧縮応力が掛かっている
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
2. 第１コア部と前記第１コア部の最大屈折率よりも屈折率が低い第１クラッド部とを有する複数の第１ガラス領域と、
   前記複数の第１ガラス領域の各々の前記第１クラッド部と接触する第２クラッド部を有し、前記複数の第１ガラス領域によって囲まれている第２ガラス領域と、
   前記複数の第１ガラス領域および前記第２ガラス領域の外周に形成されているクラッド領域と、
   を備え、
   前記第２ガラス領域を挟んで対向する前記複数の第１ガラス領域の前記第１コア部間で発生する応力分布において、前記第１ガラス領域での圧縮応力の平均値は、前記第２ガラス領域での圧縮応力の平均値よりも小さく、
   前記応力分布には、引っ張り応力と圧縮応力との反転が無い
   ことを特徴とするマルチコアファイバ。
3. 前記応力分布における応力の最大値と最小値との差が、３０ＭＰａ以下である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のマルチコアファイバ。
4. 前記第２ガラス領域は、前記第２クラッド部の屈折率よりも最大屈折率が高い第２コア部を有する、
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
5. 前記第２クラッド部は、前記第１クラッド部よりも軟化点が低い低軟化点ガラスを含む、
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
6. 前記第１クラッド部から前記第１コア部に加えられる応力は、引っ張り応力の成分を含む、
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
7. 前記応力分布には、引っ張り応力と圧縮応力との反転が無い、
   ことを特徴とする請求項１，３，４，５，６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。
8. 前記応力分布における応力の最大値は、８０ＭＰａ以下である、
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載のマルチコアファイバ。