JP7777669B2

JP7777669B2 - 光ファイバ用母材

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Publication number: JP7777669B2
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Inventors: 翔太梶川
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Description

本発明は、光ファイバ用母材に関する。

光ファイバを製造するための光ファイバ用母材の製造方法として、例えば、孔開法が知られており、下記特許文献１には、当該方法が開示されている。孔開法では、ドリル等を用いてクラッドとなるクラッドロッドに貫通孔を設け、当該貫通孔内にコアとなるコアロッドを挿入することで、光ファイバ用母材が製造される。この光ファイバ用母材は、両端部をそれぞれ溶断してクラッドロッドの両端部にコアロッドに溶着されて貫通孔の端を塞ぐ封止部をそれぞれ形成する溶断加工が施されたうえで、光ファイバの線引きに使用される。

特開２０１９－０３１４２７号公報

このような光ファイバ用母材の溶断加工は、例えば、クラッドロッドの中心軸が概ね水平の状態で光ファイバ用母材を中心軸周りに回転させながら端部を溶断する。また、溶断加工前にクラッドロッドの端面にガラス棒等を溶着することがあり、当該溶着も光ファイバ用母材を中心軸周りに回転させながら行うことがある。このように、光ファイバ用母材を回転させる場合、貫通孔に保持されるコアロッドがクラッドロッドに対して長手方向に移動することがある。クラッドロッドの貫通孔が光ファイバ用母材の長手方向に傾斜していない光ファイバ用母材であって、クラッドロッドの貫通孔内にコアロッドが傾斜して存在している場合において、このようにコアロッドが移動すると、コアロッドの一方側の端部はクラッドロッドの貫通孔から突出する場合がある。この場合、光ファイバ用母材におけるコアロッドが突出している側と反対側の溶断位置は、コアロッドの移動に伴って、コアロッドが突出している側にずれた位置となり、溶断加工後の光ファイバ用母材の長さが短くなる。溶断加工前にコアロッドが貫通孔から突出しないようにするためには、例えば、貫通孔の両端の開口を塞ぐことが考えられるが、加工工数が増加し加工効率が低下してしまう。このため、加工効率の低下を抑制し、光ファイバを効率よく生産可能な光ファイバ用母材を実現したいとの要望がある。

また、溶断加工後の光ファイバ用母材を一端部から線引きする場合、一端部には、クラッドロッドとコアロッドとが溶融し先細り形状の溶融部が形成され、当該溶融部によってクラッドロッドの孔の一端側が塞がれる。線引きが進むにつれて光ファイバ用母材は一端側から短くなり、孔内の空間であるクラッドロッドとコアロッドとの間の空間が小さくなる。当該空間が小さくなると当該空間内の気体の圧力が上昇して製造される光ファイバに気泡が含まれ易くなる。このため、光ファイバに気泡が含まれることを抑制して、光ファイバを効率よく生産可能な光ファイバ用母材を実現したいとの要望もある。

そこで、本発明は、効率よく光ファイバを生産可能な光ファイバ用母材を提供することを目的とする。

上記目的の達成のため、本発明の態様１は、長手方向に沿って延在し両端が開口する孔が設けられ、光ファイバにおけるクラッドの少なくとも一部となるクラッドガラス体を含むクラッドロッドと、前記光ファイバにおける前記クラッドと異なる所定部となる所定のガラス体を含み、前記孔に保持されるガラスロッドと、を備え、前記孔の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなることを特徴とする光ファバイ用母材である。

態様１の光ファイバ用母材は、溶断加工がなされたうえで線引きされる。態様１の光ファイバ用母材では、孔の直径が一端側から他端側に向かって大きくなる。このため、クラッドロッドの中心軸が概ね水平な状態で光ファイバ用母材をクラッドロッドの中心軸周りに回転する場合、自重によってガラスロッドが一端側から他端側に向かって下方側に傾き得る。このため、このような回転時に、一端側から他端側に向かう力がガラスロッドに加わり得る。従って、態様１の光ファイバ用母材によれば、ガラスロッドがクラッドロッドの孔から突出する方向を他端側と特定できる。このことから、溶断加工前に孔の両端の開口を塞がなくても、孔の開口のうち他端側の開口の少なくとも一部を閉塞部材等により塞ぐ場合において、閉塞部材がガラスロッドを塞き止める事ができる。以上により、ガラスロッドがクラッドロッドの孔から突出することを抑制し得、溶断加工前に孔の両端の開口を塞ぐ場合と比べて、加工効率の低下を抑制し得、効率よく光ファイバを生産可能な光ファイバ用母材を実現でき得る。

また、上記目的の達成のため、本発明の態様２は、長手方向に沿って延在する孔が設けられ、光ファイバにおけるクラッドの少なくとも一部となるクラッドガラス体を含むクラッドロッドと、前記光ファイバにおける前記クラッドと異なる所定部となる所定のガラス体を含み、前記孔に保持されるガラスロッドと、を備え、前記孔の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなり、前記クラッドロッドは、前記他端側の端部において前記ガラスロッドに溶着され前記孔の前記他端側の端を塞ぐ第１封止部と、前記一端側の端部において前記ガラスロッドに溶着され前記孔の前記一端側の端を塞ぐ第２封止部とを有することを特徴とする光ファバイ用母材である。

態様２の光ファイバ用母材を第２封止部側の端部から線引きする場合、当該端部には先細り形状の溶融部が形成され、当該溶融部は線引きが進むにつれて第１封止部側に近づく。態様２の光ファイバ用母材では、孔は第２封止部側から第１封止部側に向かって大きくなる。このため、態様２の光ファイバ用母材によれば、第２封止部側の端部から線引きすることで、孔の直径が長手方向において一定である場合と比べて、孔の最小径を大きくしなくても線引きが進んだ状態でのクラッドロッドとガラスロッドとの間の空間を大きくできる。このため、態様２の光ファイバ用母材によれば、上記の場合と比べて、所定部の位置ずれを抑制しつつ線引きが進んだ状態での空間内の気体の圧力の上昇量を小さくし得、光ファイバに気泡が含まれることを抑制し得る。従って、態様２の光ファイバ用母材によれば、効率よく光ファイバを生産可能な光ファイバ用母材を実現でき得る。

本発明の態様３は、前記孔の直径は、前記一端側から前記他端側に向かって段階的に大きくなることを特徴とする態様１または態様２の光ファイバ用母材である。また、本発明の態様４は、前記孔の直径は、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に大きくなることを特徴とする態様１または態様２の光ファイバ用母材である。

本発明の態様５は、前記ガラスロッドを複数備え、前記クラッドロッドに複数の前記ガラスロッドが個別に保持される複数の前記孔が設けられることを特徴とする態様１から態様４のいずれか１つの光ファイバ用母材である。上記の所定のガラス体がコアガラス体である場合にこのような構成にすることで、マルチコアファイバを製造できるようにし得る。

以上のように、本発明によれば、効率よく光ファイバを生産可能な光ファイバ用母材が提供される。

本発明の実施形態に係る光ファイバ用母材によって製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。図１に示す光ファイバを製造するための光ファイバ用母材の長手方向に沿った断面図である。図２に示す光ファイバ用母材の長手方向に垂直な断面図である。図２に示す光ファイバ用母材に溶断加工が施された状態を示す図である。本実施形態に係る光ファイバ用母材の製造方法を含む光ファイバの製造方法の工程を示すフローチャートである。ダミーガラス管溶着工程の様子を示す図である。エッチング工程の様子を示す図である。挿入工程後の様子を示す図である。閉塞工程の様子を示す図である。第１溶断工程の様子を示す図である。第１溶断工程後の様子を示す図である。第２溶断工程の様子を示す図である。線引工程の様子を示す図である。変形例における光ファイバ用母材を図２と同様に示す図である。図１４に示す光ファイバ用母材に溶断加工が施された状態を図４と同様に示す図である。

以下、本発明に係る光ファイバ用母材を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。また、本明細書では、理解を容易にするために、各部材の寸法が誇張して示されている場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る光ファイバ用母材によって製造される光ファイバの長手方向に垂直な断面図である。図１に示すように、本実施形態の光ファイバ１は、マルチコアファイバであり、複数のコア１０と、それぞれのコア１０の外周面を囲むクラッド２０と、クラッド２０の外周面を被覆する被覆層３０とを主な構成として備える。本実施形態では、コア１０の数は４つであり、それぞれのコア１０は、光ファイバ１の中心軸を中心とした円周上に概ね等間隔で配置されている。また、当該断面におけるコア１０の外形及びクラッド２０の外形は円形であるが、これらの外形は楕円形等の非円形であってもよい。また、コア１０の数は特に制限されるものではなく、例えば、光ファイバ１は、１つのコア１０を有するシングルコアファイバであってもよい。

コア１０の屈折率はクラッド２０の屈折率よりも高い。本実施形態では、コア１０はゲルマニウム等の屈折率が高くなるドーパントが添加されたシリカガラスから成り、クラッド２０は何ら添加物の無いシリカガラスから成る。なお、コア１０が何ら添加物の無いシリカガラスから成り、クラッド２０がフッ素（Ｆ）等の屈折率が低くなるドーパントが添加されたシリカガラスから成っていてもよく、屈折率を変化させるドーパントは特に制限されるものではない。

被覆層３０は、例えば熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等の樹脂から成る。

図２は、図１に示す光ファイバ１を製造するための光ファイバ用母材の長手方向に沿った断面図である。図２に示すように、光ファイバ用母材１Ｐは、複数のガラスロッドから成るロッド集合体であり、本実施形態では、コアロッド１０Ｒと、光ファイバ１のクラッド２０の少なくとも一部となるクラッドガラス体２０Ｐを含むクラッドロッド２０Ｒと、を主に備える。コアロッド１０Ｒの数は、光ファイバ１のコア１０の数と同じ４つである。

図３は、図２に示す光ファイバ用母材１Ｐの長手方向に垂直な断面図である。図３に示すように、それぞれのコアロッド１０Ｒは、互いに同様の構成であり、光ファイバ１におけるクラッド２０と異なる所定部としてのコア１０となるロッド状のコアガラス体１０Ｐを含む。本実施形態のコアロッド１０Ｒは、コアガラス体１０Ｐの外周面がクラッドガラス体２０Ｐと同じガラス体から成る被覆層１０ＲＬで被覆されたガラスロッドであり、コアロッド１０Ｒの直径は、長手方向において概ね一定である。

図２、図３に示すように、本実施形態のクラッドロッド２０Ｒは、クラッドガラス体２０Ｐから成る。クラッドロッド２０Ｒの断面の外形は円形であり、外径は長手方向において概ね一定である。また、クラッドロッド２０Ｒの長さは、コアロッド１０Ｒの長さと概ね同じある。クラッドロッド２０Ｒには、長手方向に沿って延在する４つの孔２５が設けられ、これら孔２５は４つのコアロッド１０Ｒに１対１で対応している。このため、コアロッド１０Ｒが１つの場合、クラッドロッド２０Ｒに設けられる孔２５の数は１つとされる。また、これら孔２５は両端がクラッドロッド２０Ｒの両端面に開口する貫通孔である。

それぞれの孔２５にはコアロッド１０Ｒが保持される。本実施形態では、クラッドロッド２０Ｒの一端側の端部がコアロッド１０Ｒの一端側の端部を囲い、クラッドロッド２０Ｒの他端側の端部がコアロッド１０Ｒの他端側の端部を囲っている。なお、以下では、一端側の端部を一端部、他端側の端部を他端部と呼ぶことがある。クラッドロッド２０Ｒの中心軸を基準とした孔２５の位置は、光ファイバ１の中心軸を基準としたコア１０の位置と概ね相似となる位置である。また、それぞれの孔２５の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなっており、本実施形態では、段階的に大きくなる。直径の変化の段数は制限されるものではなく、図２には２段階で直径が大きくなる例が示されている。

このような光ファイバ用母材１Ｐは、両端部を溶断してクラッドロッド２０Ｒの両端部のそれぞれに孔２５の端を塞ぐ封止部を形成する溶断加工がなされたうえで、使用される。

次に、この溶断加工が施された状態の光ファイバ用母材について説明する。

図４は、図２に示す光ファイバ用母材１Ｐに溶断加工が施された状態を示す図であり、溶断加工が施された状態の光ファイバ用母材の長手方向に沿った断面図である。以下では、溶断加工後の光ファイバ用母材１Ｐａと溶断加工前の光ファイバ用母材１Ｐとを区別し易くするため、溶断加工前の光ファイバ用母材１Ｐをロッド集合体と言い換えて説明する。

図４に示すように、光ファイバ用母材１Ｐａは、ロッド集合体１Ｐと同様に、４つのコアロッド１０Ｒａと、クラッドロッド２０Ｒａとを備える。

コアロッド１０Ｒａは、長さが短くされた点において、ロッド集合体１Ｐのコアロッド１０Ｒと主に異なり、ロッド集合体１Ｐのコアロッド１０Ｒの一部である。

クラッドロッド２０Ｒａは、長さが短くされた点、第１封止部２３、第２封止部２４、及び本体部２０ＲａＢを有する点において、ロッド集合体１Ｐのクラッドロッド２０Ｒと主に異なる。クラッドロッド２０Ｒａには、長手方向に沿って延在する４つの孔２５ａが設けられ、当該孔２５ａはロッド集合体１Ｐのクラッドロッド２０Ｒの孔２５の一部である。それぞれの孔２５ａには、コアロッド１０Ｒａが保持される。また、それぞれの孔２５ａの直径は、一端側から他端側に向かって大きくなっており、本実施形態では、段階的に大きくなり、変化の段数は２である。

クラッドロッド２０Ｒａは、孔２５ａの直径が大きい側である他端部に第１封止部２３を有し、孔２５ａの直径が小さい側である他端部に第２封止部２４を有し、第１封止部２３と第２封止部２４の間の部位が本体部２０ＲａＢである。本体部２０ＲａＢの断面の外形は円形であり、外径は長手方向において概ね一定である。

第１封止部２３は、一端側から他端側に向かって外径が縮径した先細り形状に形成され、それぞれのコアロッド１０Ｒａの他端部を囲って当該他端部に溶着されてそれぞれの孔２５ａの他端側の端を塞いでおり、コアロッド１０Ｒａが第１封止部２３に接続している。コアロッド１０Ｒａにおける第１封止部２３に囲われる部位は、一端側から他端側に向かって外径が縮径した先細り形状に形成されている。この第１封止部２３の先端部にはシリカガラスから成る支持棒４０の一端が溶着され、支持棒４０の中心軸とクラッドロッド２０Ｒａの中心軸とが概ね一致している。

第２封止部２４は、他端側から一端側に向かって外径が縮径した先細り形状に形成され、それぞれのコアロッド１０Ｒａの一端部を囲って当該一端部に溶着されてそれぞれの孔２５ａの一端側の端を塞いでおり、コアロッド１０Ｒａが第２封止部２４に接続している。コアロッド１０Ｒａにおける第２封止部２４に囲われる部位は、他端側から一端側に向かって外径が縮径した先細り形状に形成されている。このように、第１封止部２３と第２封止部２４によってそれぞれの孔２５ａの両端が塞がれており、それぞれの孔２５ａ内は閉空間である。これら孔２５ａ内の空間であるクラッドロッド２０Ｒａとコアロッド１０Ｒａとの間の空間の圧力は大気圧より低く、例えば、１０^－５Ｐａから１０^－８Ｐａ程度である。

次に、光ファイバ用母材１Ｐａの製造方法、及び、光ファイバ１の製造方法について説明する。

図５は、本実施形態に係る光ファイバ用母材１Ｐａの製造方法を含む光ファイバ１の製造方法の工程を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａの製造方法は、準備工程Ｐ１と、閉塞工程Ｐ２と、第１溶断工程Ｐ３と、第２溶断工程Ｐ４と、を備える。光ファイバ１の製造方法は、製造された光ファイバ用母材１Ｐａを線引きする線引工程Ｐ５を備える。

＜準備工程Ｐ１＞
本工程は、図２に示すロッド集合体１Ｐを準備する工程である。本実施形態の本工程は、ガラス部材準備工程Ｐ１１と、ダミーガラス管溶着工程Ｐ１２と、エッチング工程Ｐ１３と、挿入工程Ｐ１４と、を含む。

＜ガラス部材準備工程Ｐ１１＞
本工程は、複数のガラス部材を準備する工程である。本実施形態において準備する複数のガラス部材は、ロッド集合体１Ｐが備える４つのコアロッド１０Ｒ、及びクラッドロッド２０Ｒである。事前にこれら部材を、純水やエタノール、フッ酸等を用いて洗浄しておいても良い。

＜ダミーガラス管溶着工程Ｐ１２＞
本工程は、準備工程Ｐ１で準備したクラッドロッド２０Ｒの両端面のそれぞれにダミーガラス管を溶着する工程である。本実施形態のダミーガラス管は、外径がクラッドロッド２０Ｒの外径と概ね同じでシリカガラスから成る円筒状の管である。以下では、クラッドロッド２０Ｒの孔２５の径が大きい側である他端部側の端面に溶着されるダミーガラス管を第１ガラス管とし、孔２５の径が小さい側である一端部側の端面に溶着されるダミーガラス管を第２ガラス管として説明する。

図６は、本工程の様子を示す図である。不図示の旋盤によってクラッドロッド２０Ｒを当該クラッドロッド２０Ｒの中心軸が概ね水平となる状態で当該中心軸周りに回転させながらクラッドロッド２０Ｒの他端部を酸水素バーナによって加熱する。次に、クラッドロッド２０Ｒの他端部側の端面に一方の端面が所定の間隔をあけて対向するように配置される第１ガラス管４１を不図示の旋盤によって当該第１ガラス管４１の中心軸周りに回転させる。クラッドロッド２０Ｒと第１ガラス管４１との回転は同期されており、この状態で、クラッドロッド２０Ｒの他端部と第１ガラス管４１のクラッドロッド２０Ｒ側の端部とを酸水素バーナ５０によって加熱する。次に、クラッドロッド２０Ｒの他端部側の端面に第１ガラス管４１の一方の端面を突き合わせ、クラッドロッド２０Ｒと第１ガラス管４１とが概ね同軸となるように第１ガラス管４１をクラッドロッド２０Ｒの他端部側の端面に溶着させる。また、第１ガラス管４１と同様にして、クラッドロッド２０Ｒの一端部側の端面に第２ガラス管を溶着させる。第１ガラス管４１及び第２ガラス管が溶着された状態において、クラッドロッド２０Ｒのそれぞれの孔２５の他端側の端は第１ガラス管４１の内部空間に開口し、それぞれの孔２５の一端側の端は第２ガラス管の内部空間に開口している。

＜エッチング工程Ｐ１３＞
本工程は、クラッドロッド２０Ｒにおけるそれぞれの孔２５を規定する内周面をエッチングする工程である。図７は、本工程の様子を示す図である。本実施形態では、不図示の旋盤によってガラス管４１，４２が溶着されたクラッドロッド２０Ｒを中心軸が概ね水平となる状態で当該中心軸周りに回転させつつ、六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガス等のエッチングガスを第２ガラス管４２からクラッドロッド２０Ｒの孔２５内に流す。この際、酸水素バーナ５０をクラッドロッド２０Ｒの長手方向に沿ってトラバースさせてクラッドロッド２０Ｒを加熱する。このようにして、孔２５を規定する内周面をエッチングする。なお、エッチングの方法は特に制限されるものではなく、例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）等のエッチング液によってエッチングを行ってもよい。

＜挿入工程Ｐ１４＞
本工程は、ガラス部材準備工程Ｐ１１で準備したコアロッド１０Ｒをクラッドロッド２０Ｒの孔２５に挿入する工程である。図８は、本工程後の様子を示す図である。本実施形態では、まず、酸水素バーナ５０を用いて第１ガラス管４１の一部を溶断し、当該第１ガラス管４１を短くする。次に、それぞれのコアロッド１０Ｒを当該コアロッド１０Ｒに対応する孔２５内に挿入する。本実施形態では、コアロッド１０Ｒの他端部がクラッドロッド２０Ｒの他端部によって囲われるように、コアロッド１０Ｒを孔２５内に挿入する。こうして、図２に示すロッド集合体１Ｐを得る。なお、当該ロッド集合体１Ｐは、クラッドロッド２０Ｒに第１ガラス管４１及び第２ガラス管４２が溶着された状態である。また、クラッドロッド２０Ｒの長さとコアロッド１０Ｒの長さとが概ね同じため、コアロッド１０Ｒの一端部はクラッドロッド２０Ｒの一端部によって囲われる。

＜閉塞工程Ｐ２＞
本工程は、孔２５の他端側の開口の少なくとも一部を塞ぐように、クラッドロッド２０Ｒの他端側の端面に閉塞部材を取り付ける工程である。図９は、本工程の様子を示す図である。本実施形態では、閉塞部材はシリカガラスから成る円柱状のダミーロッド４３とされ、ダミーロッド４３の直径は、第１ガラス管４１の内径より小さい。図９に示すように、クラッドロッド２０Ｒの他端側の端面にダミーロッド４３の一方の端面が接するようにダミーロッド４３を第１ガラス管４１の内部空間に挿入する。クラッドロッド２０Ｒの中心軸とダミーロッド４３の中心軸とは概ね一致しており、本実施形態では、この状態においてそれぞれの孔２５の他端側の開口の全体がダミーロッド４３によって覆われている。次に、不図示の旋盤によってロッド集合体１Ｐ及びダミーロッド４３を中心軸が概ね水平となる状態で当該中心軸周りに同期回転させながらロッド集合体１Ｐの他端部とダミーロッド４３のロッド集合体１Ｐ側の端部と第１ガラス管４１とを酸水素バーナ５０によって加熱する。そして、第１ガラス管４１をダミーロッド４３に溶着させると共に、ロッド集合体１Ｐの他端にダミーロッド４３を溶着させる。こうして、クラッドロッド２０Ｒの他端側の端面にダミーロッド４３を取り付け、その結果、本実施形態では、クラッドロッド２０Ｒのそれぞれの孔２５の他端側の開口の全体がダミーロッド４３と第１ガラス管４１とによって塞がれる。

＜第１溶断工程Ｐ３＞
本工程は、ロッド集合体１Ｐの他端部を溶断し、クラッドロッド２０Ｒの他端部に孔２５の他端側を塞ぐ第１封止部２３を形成する工程である。図１０は、本工程の様子を示す図であり、図１１は、本工程後の様子を示す図である。図１０に示すように、第２ガラス管４２に接続される不図示の真空ポンプによってロッド集合体１Ｐのクラッドロッド２０Ｒのそれぞれの孔２５内を真空引きしつつ、不図示の旋盤によってロッド集合体１Ｐをクラッドロッド２０Ｒの中心軸が概ね水平となる状態で当該中心軸周りに回転させる。この状態において、ロッド集合体１Ｐの他端部を酸水素バーナ５０によって加熱してクラッドロッド２０Ｒの他端部を外周面側から蒸発させ、クラッドロッド２０Ｒの他端部に外径が小さくされたくびれ部２６を形成する。そして、第２ガラス管４２とダミーロッド４３とを長手方向に離れるように相対的に移動させ、くびれ部２６を起点にしてロッド集合体１Ｐの他端部を溶断し、図１１に示すように、第１封止部２３を形成する。本実施形態では、クラッドロッド２０Ｒの他端部がコアロッド１０Ｒの他端部を囲うため、溶断されるロッド集合体１Ｐの他端部には、コアロッド１０Ｒが位置し、形成される第１封止部２３はコアロッド１０Ｒに溶着される。そして、この第１封止部２３の先端に支持棒４０の一端を溶着させる。

＜第２溶断工程Ｐ４＞
本工程は、ロッド集合体１Ｐの一端部を溶断し、クラッドロッド２０Ｒの一端部に孔２５の一端側を塞ぐ第２封止部２４を形成する工程である。図１２は、本工程の様子を示す図である。図１２に示すように、第１溶断工程Ｐ３と同様に、不図示の真空ポンプによってそれぞれの孔２５内を真空引きしつつ、不図示の旋盤によってロッド集合体１Ｐを回転させる。この状態において、ロッド集合体１Ｐの一端部を酸水素バーナ５０によって加熱し、クラッドロッド２０Ｒの一端部に外径が小さくされたくびれ部２７を形成する。そして、第２ガラス管４２と支持棒４０とを長手方向に離れるように相対的に移動させ、くびれ部２７を起点にしてロッド集合体１Ｐの一端部を溶断し、第２封止部２４を形成する。本実施形態では、クラッドロッド２０Ｒの一端部がコアロッド１０Ｒの一端部を囲うため、形成される第２封止部２４はコアロッド１０Ｒに溶着される。

このように第２封止部２４が形成されることで、ロッド集合体１Ｐのクラッドロッド２０Ｒが光ファイバ用母材１Ｐａのクラッドロッド２０Ｒａとなり、ロッド集合体１Ｐのクラッドロッド２０Ｒの孔２５が光ファイバ用母材１Ｐａのクラッドロッド２０Ｒａの孔２５ａとなり、ロッド集合体１Ｐのコアロッド１０Ｒが光ファイバ用母材１Ｐのコアロッド１０Ｒａとなり、図４に示す光ファイバ用母材１Ｐを得る。

＜線引工程Ｐ５＞
本工程は、光ファイバ用母材１Ｐａを線引きして光ファイバ１を得る工程である。図１３は、本工程の様子を示す図である。図１３に示すように、本工程では、光ファイバ用母材１Ｐａにおける第１封止部２３側と反対側の端部を紡糸炉６０で加熱して、当該端部にクラッドロッド２０Ｒａとコアロッド１０Ｒａとが溶融して一体化された先細り形状の溶融部ＮＤを形成し、当該溶融部ＮＤの先端からガラスを線引きする。この溶融部ＮＤは、クラッドロッド２０Ｒａの孔２５ａの第１封止部２３側と反対側の端を塞いでいる。溶融部ＮＤから線引きされたガラスは、すぐに固化して、コアガラス体１０Ｐがコア１０となり、クラッドガラス体２０Ｐがクラッド２０となり、コア１０とクラッド２０とから構成される光ファイバ裸線１Ｎとなる。被覆装置７０によってこの光ファイバ裸線１Ｎの外周面上に被覆層３０を設けて、図１に示す光ファイバ１が得られる。

以上説明したように、本実施形態の光ファイバ用母材であるロッド集合体１Ｐは、クラッドロッド２０Ｒと、ガラスロッドとしてのコアロッド１０Ｒとを備える。クラッドロッド２０Ｒには長手方向に沿って延在し両端が開口する孔２５が設けられ、当該孔２５にコアロッド１０Ｒが保持される。クラッドロッド２０Ｒの孔２５の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなる。このため、クラッドロッド２０Ｒの中心軸が概ね水平な状態でロッド集合体１Ｐをクラッドロッド２０Ｒの中心軸周りに回転する場合、自重によってコアロッド１０Ｒが一端側から他端側に向かって下方側に傾き得る。このため、このような回転時に、一端側から他端側に向かう力がコアロッド１０Ｒに加わり得る。従って、本実施形態のロッド集合体１Ｐによれば、コアロッド１０Ｒがクラッドロッド２０Ｒの孔２５から突出方向を他端側と特定できる。このことから、前述の閉塞工程Ｐ２や第１溶断工程Ｐ３のように、溶断加工前に孔２５の両端の開口を塞がなくても、孔２５の開口のうち他端側の開口を塞ぐ場合において、閉塞部材がコアロッド１０Ｒと塞ぎ止めることができる。以上により、コアロッド１０Ｒが孔２５から突出することを抑制し得、溶断加工前に両端の開口を塞ぐ場合と比べて、加工効率の低下を抑制し得、効率よく光ファイバ１を生産可能なロッド集合体１Ｐを実現でき得る。なお、前述の閉塞工程Ｐ２や第１溶断工程Ｐ３では、孔２５の他端側の開口の全体を塞いでいたが、コアロッド１０Ｒが孔２５から突出することを抑制する観点では、孔２５の他端側の開口の少なくとも一部を塞げばよい。

なお、クラッドロッド２０Ｒの中心軸が水平な状態におけるクラッドロッド２０Ｒの中心軸に対するコアロッド１０Ｒの傾き角は、例えば、０°以上０．１°以下であることが好ましい。また、本実施形態では、孔２５の直径が一端側から他端側に向かって段階的に大きくなるが、孔２５における直径が一定である部位の長さ２５Ｌ１，２５Ｌ２，２５Ｌ３は、例えば、２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であることが好ましい。なお、図２では、孔２５における直径が一定となる部位は３箇所となっているが、本実施形態では、３箇所に限定されない。また、このように孔２５が段階的に大きくなる場合、当該孔２５における直径が大きくなる部位での当該孔２５の直径の増加量は、例えば、０．０１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。

また、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａは、クラッドロッド２０Ｒａと、ガラスロッドとしてのコアロッド１０Ｒａとを備える。クラッドロッド２０Ｒａには、長手方向に沿って延在する孔２５ａが設けられ、当該孔２５ａにコアロッド１０Ｒａが保持される。孔２５ａの直径は、一端側から他端側に向かって大きくなる。クラッドロッド２０Ｒａは、他端側の端部において孔２５ａの他端側の端を塞ぐ第１封止部２３と、一端側の端部においてコアロッド１０Ｒａに溶着され孔２５ａの一端側の端を塞ぐ第２封止部２４とを有する。本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａを第２封止部２４側の端部から線引きする場合、図１３に示すように、当該端部には、溶融部ＮＤが形成される。溶融部ＮＤは、孔２５ａの他端側を塞ぐと共に、線引きが進むにつれて第１封止部２３側に近くづく。本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａでは、孔２５ａは第２封止部２４側から第１封止部２３側に向かって大きくなる。このため、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、第２封止部２４側の端部から線引きすることで、孔２５ａの直径が長手方向において一定である場合と比べて、孔２５ａの最小径を大きくしなくても線引きが進んだ状態でのクラッドロッド２０Ｒａとコアロッド１０Ｒとの間の空間を大きくできる。このため、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、上記の場合と比べて、所定部としてのコア１０の位置ずれを抑制しつつ線引きが進んだ状態での空間内の気体の圧力の上昇量を小さくし得、光ファイバ１に気泡が含まれることを抑制し得る。このため、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、効率よく光ファイバ１を生産し得る。

本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａでは、第１封止部２３はコアロッド１０Ｒａに溶着される。コアロッド１０Ｒａに第１封止部２３が溶着されていない場合に第２封止部２４側の端部から線引きすると、線引き中にコアロッド１０Ｒａの第１封止部２３側の端と第１封止部２３との距離が変動することがある。この場合、コアガラス体１０Ｐが単位時間あたりに引き出される量が変化しており、光ファイバ１のコア１０の直径が長手方向に変動する。しかし、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、上記の場合と比べて、コア１０の直径が長手方向に変動することを抑制できる。

本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａでは、孔２５ａ内の圧力は大気圧より低い。このため、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、孔２５ａ内の圧力が大気圧以上である場合と比べて、線引きが進んだ状態でのクラッドロッド２０Ｒａとコアロッド１０Ｒａとの間の空間の圧力を低くし得、光ファイバ１に気泡が含まれることを抑制し得る。なお、孔２５ａ内の圧力は大気圧以上であってもよい。

本実施形態のロッド集合体１Ｐ及び光ファイバ用母材１Ｐａは、コアロッド１０Ｒ，１０Ｒａを複数備え、クラッドロッド２０Ｒ，２０Ｒａに複数のコアロッド１０Ｒ，１０Ｒａが個別に保持される複数の孔２５，２５ａが設けられる。このため、上記のように、本実施形態のロッド集合体１Ｐ及び光ファイバ用母材１Ｐａによれば、マルチコアファイバである光ファイバ１を製造できるようにし得る。

また、本実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａの製造方法は、準備工程Ｐ１と、第１溶断工程Ｐ３と、を備える。準備工程Ｐ１では、ロッド集合体１Ｐを準備する。第１溶断工程Ｐ３では、孔２５の他端側の開口の少なくとも一部が塞がれクラッドロッド２０Ｒの中心軸が概ね水平な状態でロッド集合体１Ｐをクラッドロッド２０Ｒの中心軸周りに回転させならロッド集合体１Ｐの他端側の端部を加熱して溶断する。本実施形態の製造方法では、クラッドロッド２０Ｒの孔２５の直径が一端側から他端側に向かって大きくなるため、第１溶断工程Ｐ３において孔２５の一端側の開口を塞がなくても、コアロッド１０Ｒが孔２５から突出することを抑制し得る。このため、本実施形態の製造方法によれば、第１溶断工程Ｐ３において孔２５の両端の開口を塞ぐ場合と比べて、加工効率の低下を抑制し得る。

以上、本発明について上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、孔２５，２５ａの直径が一端側から他端側に向かって段階的に大きくなるクラッドロッド２０Ｒ，２０Ｒａを例に説明した。しかし、孔２５，２５ａの直径は、一端側から他端側に向かって大きくなっていればよい。例えば、図１４、及び図１５に示すように、孔２５，２５ａの直径は、一端側から他端側に向かって徐々に大きくなっていてもよく、この場合、孔２５，２５ａを規定する内周面が一端側から他端側に向かって孔２５，２５ａの中心軸側と反対側に傾く。なお、図１４は、変形例における光ファイバ用母材１Ｐを図２と同様に示す図であり、図１４に示される光ファイバ用母材１Ｐは溶断加工前のロッド集合体１Ｐである。また、図１５は、図１４に示す光ファイバ用母材１Ｐに溶断加工が施された状態を図４と同様に示す図である。本変形例のロッド集合体１Ｐによれば、上記実施形態と同様に、クラッドロッド２０Ｒの中心軸が概ね水平な状態でロッド集合体１Ｐをクラッドロッド２０Ｒの中心軸周りに回転させる際に孔２５の開口のうち他端側の開口を塞ぐことでコアロッド１０Ｒが孔２５から突出することを抑制し得る。また、本変形例の光ファイバ用母材１Ｐａによれば、上記実施形態と同様に、光ファイバ１に気泡が含まれることを抑制し得る。

また、上記実施形態では、クラッドガラス体２０Ｐから成るクラッドロッド２０Ｒ，２０Ｒａを例に説明した。しかし、クラッドロッド２０Ｒ，２０Ｒａは、クラッドガラス体２０Ｐを含んでいればよく、光ファイバ１におけるクラッド２０と異なる所定部となる所定のガラス体を更に含んでいてもよい。このような所定部としては、コア１０、マーカー、コア１０に応力を付与する応力付与部等が挙げられる。また、クラッドロッド２０Ｒには、ガラスロッドが収容されない長手方向に沿って延在する空孔が設けられてもよい。

また、上記実施形態では、ガラスロッドとしてのコアロッド１０Ｒを備えるロッド集合体１Ｐ及びコアロッド１０Ｒａを備える光ファイバ用母材１Ｐａを例に説明した。しかし、ロッド集合体１Ｐ及び光ファイバ用母材１Ｐａが備えるガラスロッドは、光ファイバ１におけるクラッド２０と異なる所定部となる所定のガラス体を含むガラスロッドであればよい。例えば、ガラスロッドが含む所定のガラス体は、所定部としてのマーカーとなるガラス体、所定部としての応力付与部となるガラス体であってもよい。また、ガラスロッドは、コア１０となるコアガラス体がコア１０を囲う低屈折率層となるガラス体で覆われたガラスロッドであってもよい。また、ガラスロッドが複数である場合、複数のガラスロッドにおける少なくとも１つのガラスロッドが含む所定のガラス体は、少なくとも１つの他のガラスロッドが含む所定のガラス体と異なっていてもよい。

また、上記実施形態では、ガラス部材の加熱に酸水素バーナ５０を用いていた。しかし、ガラス部材を加熱する加熱装置は、特に制限されるものではなく、例えば、電気炉等であってもよい。なお、加工無駄を低減する観点では、第１溶断工程Ｐ３及び第２溶断工程Ｐ４におけるロッド集合体１Ｐの溶断は、酸水素バーナ５０で行うことが好ましい。一般的に、酸水素バーナのヒートスポットは、電気炉のヒートスポットより狭い。このため、酸水素バーナを用いることで、電気炉を用いる場合と比べて、第１溶断工程Ｐ３及び第２溶断工程Ｐ４において形成するくびれ部２６，２７を小さくし得、第１封止部２３及び第２封止部２４の長さを短くし得、加工無駄を低減し得る。加熱源はCO2レーザーのようなガラスの吸収率が高い光でも良い。レーザーを熱源にする場合、ヒートスポットを任意の分布にすることが可能であり、母材のサイズや材質に最適な加熱を実現することが可能となる。

また、上記実施形態では、クラッドロッド２０Ｒの両端部がそれぞれコアロッド１０Ｒの端部を囲うロッド集合体１Ｐを例に説明した。しかし、クラッドロッド２０Ｒの両端部の少なくとも一方はコアロッド１０Ｒを囲わなくてもよい。しかし、加工無駄を低減する観点では、クラッドロッド２０Ｒの一端部がコアロッド１０Ｒの一端部を囲い、クラッドロッド２０Ｒの他端部がコアロッド１０Ｒの他端部を囲うことが好ましい。

また、上記実施形態の光ファイバ用母材１Ｐａの製造方法では、ガラス部材準備工程Ｐ１１と、ダミーガラス管溶着工程Ｐ１２と、エッチング工程Ｐ１３と、挿入工程Ｐ１４とを含む準備工程Ｐ１を例に説明した。しかし、準備工程Ｐ１はロッド集合体１Ｐを準備できればよく、特に制限されるものではない。例えば、孔２５を規定する内周面がエッチングされたクラッドロッド２０Ｒを準備する場合、エッチング工程Ｐ１３を省略してもよい。また、閉塞部材としてのダミーロッド４３によってクラッドロッド２０Ｒの孔２５の一端部側の開口の全体を塞ぐ閉塞工程Ｐ２を例に説明した。しかし、閉塞工程Ｐ２では、孔２５の一端側の開口の少なくとも一部を塞げばよく、閉塞部材は制限されない。

本発明によれば、効率よく光ファイバを生産可能な光ファイバ用母材が提供され、光ファイバに関連する種々の分野において利用可能である。

Claims

長手方向に沿って延在し両端が開口する孔が設けられ、光ファイバにおけるクラッドの少なくとも一部となるクラッドガラス体を含むクラッドロッドと、
前記光ファイバにおける前記クラッドと異なる所定部となる所定のガラス体を含み、前記孔に保持されるガラスロッドと、
を備え、
前記孔の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなり、
前記クラッドロッドの内周面と前記ガラスロッドの外周面との隙間が、前記一端側から前記他端側に向かって大きくなる
ことを特徴とする光ファイバ用母材。
長手方向に沿って延在する孔が設けられ、光ファイバにおけるクラッドの少なくとも一部となるクラッドガラス体を含むクラッドロッドと、
前記光ファイバにおける前記クラッドと異なる所定部となる所定のガラス体を含み、前記孔に保持されるガラスロッドと、
を備え、
前記孔の直径は、一端側から他端側に向かって大きくなり、
前記クラッドロッドの内周面と前記ガラスロッドの外周面との隙間が、前記一端側から前記他端側に向かって大きくなり、
前記クラッドロッドは、前記他端側の端部において前記ガラスロッドに溶着され前記孔の前記他端側の端を塞ぐ第１封止部と、前記一端側の端部において前記ガラスロッドに溶着され前記孔の前記一端側の端を塞ぐ第２封止部とを有する
ことを特徴とする光ファイバ用母材。
前記孔の直径は、前記一端側から前記他端側に向かって段階的に大きくなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用母材。
前記孔の直径は、前記一端側から前記他端側に向かって徐々に大きくなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用母材。
前記ガラスロッドを複数備え、
前記クラッドロッドに複数の前記ガラスロッドが個別に保持される複数の前記孔が設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバ用母材。