JP7809557B2 - Manufacturing method of multi-core fiber preform and manufacturing method of multi-core fiber - Google Patents
Manufacturing method of multi-core fiber preform and manufacturing method of multi-core fiberInfo
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Description
本発明は、マルチコアファイバ母材の製造方法およびマルチコアファイバの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a multicore fiber preform and a method for manufacturing a multicore fiber.
複数のコア部を有するマルチコアファイバを製造するためのマルチコアファイバ母材の製造方法として、様々な方法が盛んに検討されている。その中でも、火炎堆積法は、従来の光ファイバの製造方法として確立された低コスト技術という点でも最も魅力的である。しかしながら、マルチコアファイバには複数のコア部が存在しているため、火炎堆積法をマルチコアファイバに適用した場合には、スートを堆積しようとする際にコア部に干渉してしまう場合がある。この場合、特定のコア部の周囲には均一にスートが堆積されず、空隙が残ってしまうという問題が発生することが数多く報告されている。 Various methods are being actively investigated as methods for manufacturing multicore fiber preforms for producing multicore fibers with multiple cores. Among these, the flame deposition method is the most attractive, as it is a low-cost technology that has been established as a conventional method for manufacturing optical fibers. However, because multicore fibers have multiple cores, when the flame deposition method is applied to multicore fibers, there are cases where the soot interferes with the cores when attempting to deposit it. In such cases, there have been many reports of problems such as soot not being deposited uniformly around specific cores, leaving voids.
空隙が残らない技術として、特許文献1では、多角形のコア母材を用いる技術が開示されている。また、特許文献2では、マルチコアファイバのクラッド部の作製時に、中心ロッド付近に第一のクラッドを形成し、その外側に第二のクラッドを形成する技術が開示されている。 As a technique for eliminating voids, Patent Document 1 discloses a technique that uses a polygonal core preform. Furthermore, Patent Document 2 discloses a technique for forming a first cladding near the central rod and a second cladding outside of that when fabricating the cladding portion of a multicore fiber.
しかしながら、特許文献1の技術では、多角形のコア母材を準備する必要があるので、製造工程が煩雑になる。一方、特許文献2の技術は、製造工程の煩雑さはないが、空隙の形成の抑制という点からは改善の余地がある。 However, the technology in Patent Document 1 requires the preparation of a polygonal core base material, making the manufacturing process cumbersome. On the other hand, the technology in Patent Document 2 does not require such a cumbersome manufacturing process, but there is room for improvement in terms of suppressing the formation of voids.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡易な工程で空隙の形成が抑制されるマルチコアファイバ母材の製造方法およびマルチコアファイバの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in light of the above, and its purpose is to provide a method for manufacturing a multicore fiber preform and a method for manufacturing a multicore fiber that use simple processes to suppress the formation of voids.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、コア部とクラッド部とを有する複数の第2ガラスロッドを、互いに接しないように、かつ第1ガラスロッドに接して取り囲むように配置した状態にて、スート堆積バーナにて前記第1ガラスロッドの表面と前記第2ガラスロッドとの間にスートを堆積する第1堆積工程と、前記第1堆積工程で堆積させた前記スートに、スート堆積バーナにてさらにスートを堆積し前記第2ガラスロッドを埋め込む第2堆積工程と、前記第2堆積工程の後に、スート堆積バーナにて、前記複数の第2ガラスロッドを取り囲むようにスートを堆積させる第3堆積工程と、を備え、前記第1堆積工程では、前記スート堆積バーナが前記第1ガラスロッドの周りを、隣接する前記第2ガラスロッドの間の幅に応じて揺動角を徐々に小さくしながら相対的に揺動するようにするか相対的に揺動しないようにし、前記第2堆積工程では、前記スート堆積バーナが前記第1ガラスロッドの周りを、隣接する前記第2ガラスロッドの間の幅に応じて揺動角を徐々に大きくしながら相対的に揺動するようにするマルチコアファイバ母材の製造方法である。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, one aspect of the present invention includes a first deposition process in which a plurality of second glass rods having a core portion and a clad portion are arranged so as not to contact each other but to contact and surround a first glass rod, and soot is deposited between the surface of the first glass rod and the second glass rod using a soot deposition burner; a second deposition process in which further soot is deposited using the soot deposition burner on the soot deposited in the first deposition process to embed the second glass rod; and after the second deposition process, a second deposition process in which further soot is deposited using the soot deposition burner on the plurality of second glass rods. and a third deposition step of depositing soot so that the soot surrounds the second glass rod, wherein in the first deposition step, the soot deposition burner oscillates relatively around the first glass rod while gradually decreasing the oscillation angle depending on the width between adjacent second glass rods, or does not oscillate relatively, and in the second deposition step, the soot deposition burner oscillates relatively around the first glass rod while gradually increasing the oscillation angle depending on the width between adjacent second glass rods.
さらに、前記スート堆積バーナの向きが前記第1ガラスロッドの中心軸から逸れるように揺動させ、前記第1ガラスロッドと前記第2ガラスロッドとの間にスートを堆積するものでもよい。 Furthermore, the soot deposition burner may be swung so that its orientation deviates from the central axis of the first glass rod, and soot may be deposited between the first glass rod and the second glass rod.
前記第1堆積工程および前記第2堆積工程において、前記スート堆積バーナを、前記複数の第2ガラスロッドの数だけ配置するものでもよい。 In the first deposition process and the second deposition process, the soot deposition burners may be arranged in the same number as the plurality of second glass rods.
本発明の一態様は、前記製造方法によって製造したマルチコアファイバ母材を線引きする線引工程を備えるマルチコアファイバの製造方法である。 One aspect of the present invention is a method for manufacturing a multicore fiber, which includes a drawing step of drawing a multicore fiber preform manufactured by the above-described manufacturing method.
本発明によれは、簡易な工程で空隙の形成が抑制されるという効果を奏する。 This invention has the effect of suppressing the formation of voids through a simple process.
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below. Furthermore, in each drawing, identical or corresponding components will be appropriately designated by the same reference numerals, and duplicate descriptions will be omitted where appropriate.
(実施形態)
図1は、実施形態の製造方法によって製造されるマルチコアファイバの長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。マルチコアファイバ10は、石英系ガラスからなり、第1ガラス体1と、4つの第2ガラス体2と、4つの内側クラッド部3と、外側クラッド部4とを備えている。
(Embodiment)
1 is a schematic cross-sectional view of a multicore fiber 10 in a plane perpendicular to the longitudinal direction thereof, the multicore fiber 10 being made of silica-based glass and including a first glass body 1, four second glass bodies 2, four inner cladding portions 3, and an outer cladding portion 4.
第1ガラス体1は、長手方向に垂直な断面が略円形であり、所定の屈折率の石英系ガラスからなる。第1ガラス体1の外径はたとえば26μmである。 The first glass body 1 has a substantially circular cross section perpendicular to the longitudinal direction and is made of silica-based glass with a predetermined refractive index. The outer diameter of the first glass body 1 is, for example, 26 μm.
4つの第2ガラス体2は、第1ガラス体1を取り囲み、かつ第1ガラス体1に接するように配置されている。また、4つの第2ガラス体2は、互いに接しないように配置されている。 The four second glass bodies 2 are arranged so as to surround the first glass body 1 and to be in contact with the first glass body 1. The four second glass bodies 2 are also arranged so as not to be in contact with each other.
第2ガラス体2は、それぞれ、長手方向に垂直な断面が略円形であり、コア部2aと、コア部2aの最大屈折率よりも屈折率が低く、コア部2aの外周を取り囲むクラッド部2bと、を有している。コア部2aのコア径はたとえば9μmであり、クラッド部2bのクラッド径はたとえば32μmである。 Each second glass body 2 has a substantially circular cross section perpendicular to the longitudinal direction, and includes a core portion 2a and a cladding portion 2b that has a refractive index lower than the maximum refractive index of the core portion 2a and surrounds the outer periphery of the core portion 2a. The core diameter of the core portion 2a is, for example, 9 μm, and the cladding diameter of the cladding portion 2b is, for example, 32 μm.
隣接する第2ガラス体2におけるコア部2aの中心同士の距離であるコアピッチPは、たとえば40μmである。 The core pitch P, which is the distance between the centers of the core portions 2a in adjacent second glass bodies 2, is, for example, 40 μm.
第1ガラス体1の屈折率はクラッド部2bの屈折率以上である。すなわち、第1ガラス体1の、クラッド部2bと接している部分の屈折率は、クラッド部2bの屈折率以上であると言える。 The refractive index of the first glass body 1 is equal to or greater than the refractive index of the cladding portion 2b. In other words, the refractive index of the portion of the first glass body 1 that is in contact with the cladding portion 2b is equal to or greater than the refractive index of the cladding portion 2b.
4つの内側クラッド部3は、隣接する第2ガラス体2の間を埋めるように設けられている。内側クラッド部3は、それぞれ、隣接する第2ガラス体2のコア部2aの間に介在し、長手方向に垂直な断面が、4つの円弧で囲まれた形状となっている。内側クラッド部3は、たとえば第1ガラス体1と屈折率が同じ石英系ガラスからなる。また、内側クラッド部3は、第2ガラス体2におけるクラッド部2bよりも屈折率が低い石英系ガラスからなるものでもよい。 The four inner cladding portions 3 are arranged to fill the spaces between adjacent second glass bodies 2. Each inner cladding portion 3 is interposed between the core portions 2a of adjacent second glass bodies 2, and its cross section perpendicular to the longitudinal direction has a shape surrounded by four arcs. The inner cladding portions 3 are made of, for example, silica-based glass with the same refractive index as the first glass body 1. The inner cladding portions 3 may also be made of silica-based glass with a lower refractive index than the cladding portions 2b in the second glass body 2.
内側クラッド部3の幅を、マルチコアファイバ10の径方向に垂直な方向での内側クラッド部3の長さとすると、内側クラッド部3の幅は、マルチコアファイバ10の径方向において、まず中心から離れるにしたがって徐々に狭くなり、その後さらに離れると広がる。内側クラッド部3の最小幅Wは、隣接する第2ガラス体2のコア部2aの中心同士を結んだ線上における内側クラッド部3の幅である。最小幅Wはたとえば約14μmである。 If the width of the inner cladding portion 3 is defined as the length of the inner cladding portion 3 in a direction perpendicular to the radial direction of the multicore fiber 10, the width of the inner cladding portion 3 first gradually narrows as one moves away from the center in the radial direction of the multicore fiber 10, and then widens as one moves further away. The minimum width W of the inner cladding portion 3 is the width of the inner cladding portion 3 on a line connecting the centers of the core portions 2a of adjacent second glass bodies 2. The minimum width W is, for example, approximately 14 μm.
外側クラッド部4は、4つの第2ガラス体2および4つの内側クラッド部3を取り囲む。また、外側クラッド部4は、4つの第2ガラス体2および4つの内側クラッド部3と接している。外側クラッド部4は、屈折率がクラッド部2bの屈折率以上である石英系ガラスからなる。 The outer cladding portion 4 surrounds the four second glass bodies 2 and the four inner cladding portions 3. The outer cladding portion 4 also contacts the four second glass bodies 2 and the four inner cladding portions 3. The outer cladding portion 4 is made of silica-based glass whose refractive index is equal to or greater than that of the cladding portion 2b.
第1ガラス体1、第2ガラス体2、内側クラッド部3、外側クラッド部4の構成材料について例示する。第1ガラス体1、第2ガラス体2、内側クラッド部3、外側クラッド部4の構成材料は、上述の屈折率の関係を満たせば特に限定されないが、たとえば、第1ガラス体1は、純石英ガラスや、塩素以外に実質的にドーパントを含まない石英系ガラスからなる。ここで、塩素は、マルチコアファイバ10の製造工程において含まれるドーパントであり、意図的に添加したものではない。また、純石英ガラスとは、波長1550nmにおける屈折率が約1.444である、きわめて高純度の石英ガラスである。また、第1ガラス体1は、フッ素を含む石英系ガラスからなるものでもよい。 Examples of materials for the first glass body 1, second glass body 2, inner cladding 3, and outer cladding 4 are given below. The materials for the first glass body 1, second glass body 2, inner cladding 3, and outer cladding 4 are not particularly limited as long as they satisfy the refractive index relationship described above. For example, the first glass body 1 may be made of pure silica glass or silica-based glass that contains substantially no dopants other than chlorine. Here, chlorine is a dopant added during the manufacturing process of the multi-core fiber 10 and is not intentionally added. Furthermore, pure silica glass is extremely high-purity silica glass with a refractive index of approximately 1.444 at a wavelength of 1550 nm. The first glass body 1 may also be made of silica-based glass containing fluorine.
また、たとえば、第2ガラス体2のコア部2aは、ゲルマニウム、フッ素、塩素、カリウム、ナトリウムの少なくとも一つを含む石英系ガラスからなる。ゲルマニウムは、石英系ガラスの屈折率を上昇させるドーパントである。フッ素は、石英系ガラスの屈折率を低下させるドーパントである。塩素、カリウム、ナトリウムは、石英系ガラスの屈折率を上昇させ、かつ粘度を低下させるドーパントである。また、たとえば、第2ガラス体2のクラッド部2bや外側クラッド部4は、純石英ガラスや、塩素以外に実質的にドーパントを含まない石英系ガラスや、フッ素を含む石英系ガラスからなる。 Furthermore, for example, the core portion 2a of the second glass body 2 is made of silica-based glass containing at least one of germanium, fluorine, chlorine, potassium, and sodium. Germanium is a dopant that increases the refractive index of silica-based glass. Fluorine is a dopant that decreases the refractive index of silica-based glass. Chlorine, potassium, and sodium are dopants that increase the refractive index and decrease the viscosity of silica-based glass. Furthermore, for example, the cladding portion 2b and outer cladding portion 4 of the second glass body 2 are made of pure silica glass, silica-based glass that contains substantially no dopants other than chlorine, or silica-based glass that contains fluorine.
(製造方法)
つぎに、実施形態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。マルチコアファイバ10の製造方法は、図2にフロー図を示すように、ステップS101の第1堆積工程と、ステップS102の第2堆積工程と、ステップS103の第3堆積工程と、ステップS104の線引工程を含む。
(Manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the multicore fiber according to the embodiment will be described. As shown in the flow chart of Fig. 2, the method for manufacturing the multicore fiber 10 includes a first deposition step in step S101, a second deposition step in step S102, a third deposition step in step S103, and a drawing step in step S104.
ステップS101の第1堆積工程では、図3に示すように、第2ガラス体2の母材である4つの第2ガラスロッド12を、第1ガラス体1の母材である第1ガラスロッド11に接し、かつ第1ガラスロッド11を取り囲むように配置した状態とする。そして、これら第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12の両端を支持して相対位置を固定する。なお、第2ガラスロッド12は、コア部2aの母材であるコア部12aと、クラッド部2bの母材であるクラッド部12bと、を有している。第2ガラスロッド12は、たとえばVAD法(Vapor-phase Axial Deposition)によって作製する。 In the first deposition process of step S101, as shown in FIG. 3, four second glass rods 12, which are the base material of the second glass body 2, are placed in contact with and surrounding the first glass rod 11, which is the base material of the first glass body 1. Both ends of these first and second glass rods 11 and 12 are supported to fix their relative positions. The second glass rod 12 has a core portion 12a, which is the base material of the core portion 2a, and a clad portion 12b, which is the base material of the clad portion 2b. The second glass rods 12 are fabricated, for example, by the VAD (Vapor-Phase Axial Deposition) method.
そして、図3に示すように、隣接する第2ガラスロッド12の間から第1ガラスロッド11の中心軸O1に向くようにスート堆積バーナである4つのバーナBを配置する。この4つのバーナBの数は、第2ガラスロッド12の数に対応させている。バーナBは、バーナBの管が軸X1に沿うように配置する。、軸X1は、第1ガラスロッド11の中心軸O1から隣接する第2ガラスロッド12の間の隙間の中心を通って径方向に延びる軸である。そして、バーナBにガラス原料ガスおよび可燃ガスであるH2ガスと助燃ガスであるO2ガスとを供給し、噴出させる。ガラス原料ガスとしてはたとえばSiCl4ガス等を用いることができる。図4に示すように、これらのバーナBは、H2ガスおよびO2ガスによって形成される火炎F中でガラス原料ガスを火炎加水分解させてガラス微粒子からなる内側スート13を合成し、第1ガラスロッド11の表面と隣接する第2ガラスロッド12の間とに、内側スート13を堆積させる(火炎堆積)。内側スート13は、内側クラッド部3の母材の元となる部分である。そして、第1ガラスロッド11の径方向にバーナBを退避させながら内側スート13を堆積させることで、内側スート13の堆積する厚さは徐々に厚くなり、第2ガラスロッド12の間が埋められていく。 As shown in Fig. 3, four burners B, which are soot deposition burners, are arranged between adjacent second glass rods 12 so as to face the central axis O1 of the first glass rod 11. The number of these four burners B corresponds to the number of second glass rods 12. The burners B are arranged so that their tubes are aligned along an axis X1. The axis X1 extends radially from the central axis O1 of the first glass rod 11 through the center of the gap between adjacent second glass rods 12. Then, glass raw material gas, combustible gas H2 gas, and combustion supporting gas O2 gas are supplied to the burners B and ejected. For example, SiCl4 gas or the like can be used as the glass raw material gas. As shown in Fig. 4, these burners B flame hydrolyze glass raw material gases in a flame F formed by H2 gas and O2 gas to synthesize inner soot 13 consisting of glass particles, and deposit the inner soot 13 on the surface of the first glass rod 11 and between the adjacent second glass rods 12 (flame deposition). The inner soot 13 is the source of the base material for the inner cladding portion 3. Then, by depositing the inner soot 13 while retracting the burners B in the radial direction of the first glass rod 11, the thickness of the deposited inner soot 13 gradually increases, filling the gaps between the second glass rods 12.
ここで、図3に示すように、第1堆積工程では、バーナBは、第1ガラスロッド11の周りを、隣接する第2ガラスロッド12の間の幅に応じて揺動角を徐々に小さくしながら相対的に揺動するようにするか相対的に揺動しないようにする。揺動角とは、バーナBの管が第1ガラスロッド11の中心軸O1回りに軸X1を中心として揺動する角度であるθ1を意味する。内側スート13の堆積の初期には隣接する第2ガラスロッド12の間の幅が広いので揺動角θ1を大きくするが、内側スート13が厚くなるにつれて内側スート13の表面での隣接する第2ガラスロッド12の間の幅は徐々に狭くなっていくので、揺動角θ1を徐々に小さくしていく。これにより、内側スート13に空隙ができることが抑制される。なお、隣接する第2ガラスロッド12の間の幅が比較的狭い場合は、バーナBを揺動させなくてもよい。 As shown in FIG. 3 , in the first deposition step, burner B oscillates around the first glass rod 11 while gradually decreasing the oscillation angle depending on the width between adjacent second glass rods 12, or does not oscillate relatively. The oscillation angle refers to the angle θ1 at which the tube of burner B oscillates around the central axis O1 of the first glass rod 11, centered on axis X1. At the beginning of the deposition of the inner soot 13, the width between adjacent second glass rods 12 is wide, so the oscillation angle θ1 is increased. However, as the inner soot 13 thickens, the width between adjacent second glass rods 12 on the surface of the inner soot 13 gradually narrows, so the oscillation angle θ1 is gradually decreased. This prevents voids from forming in the inner soot 13. Note that if the width between adjacent second glass rods 12 is relatively narrow, burner B does not need to oscillate.
バーナBと第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12は、第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12の長手方向(図面奥行方向)に相対的に往復移動が可能であり、第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12の長手方向に均一に内側スート13を堆積させることができる。なお、本製造例では、バーナBを移動させて内側スート13を堆積させているが、バーナBを固定して、第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12を移動させてもよい。 Burner B and the first and second glass rods 11 and 12 can move back and forth relative to each other in the longitudinal direction of the first and second glass rods 11 and 12 (depth direction in the drawing), allowing the inner soot 13 to be deposited uniformly in the longitudinal direction of the first and second glass rods 11 and 12. In this manufacturing example, burner B is moved to deposit the inner soot 13, but burner B may be fixed and the first and second glass rods 11 and 12 may be moved.
内側スート13の厚みが第2ガラスロッド12の半径程度となり、内側スート13の表面での、隣接する第2ガラスロッド12の間の幅が最小幅程度になったら、ステップS102の第2堆積工程を開始する。第2堆積工程では、第1堆積工程で堆積させた内側スート13に、さらにスートを堆積させて第2ガラスロッド12を埋め込む。 When the thickness of the inner soot 13 reaches approximately the radius of the second glass rod 12 and the width between adjacent second glass rods 12 on the surface of the inner soot 13 reaches approximately the minimum width, the second deposition process of step S102 begins. In the second deposition process, further soot is deposited on the inner soot 13 deposited in the first deposition process to embed the second glass rod 12.
第2堆積工程では、バーナBが第1ガラスロッド11の中心軸O1を向いたまま、第1ガラスロッド11の周りを、隣接する第2ガラスロッド12の間の幅に応じて揺動角θ1を徐々に大きくしながら相対的に揺動するようにする。これにより、内側スート13に空隙ができることが抑制される。 In the second deposition process, the burner B remains oriented toward the central axis O1 of the first glass rod 11 and oscillates relatively around the first glass rod 11 while gradually increasing the oscillation angle θ1 according to the width between adjacent second glass rods 12. This prevents voids from forming in the inner soot 13.
内側スート13が第2ガラスロッド12を所定の程度まで埋め込んだら、または完全に埋め込んだら、第2堆積工程を終了する。なお、第2堆積工程の終了のタイミングは、内側スート13の堆積厚みを測定するセンサや、目視により、知ることができる。その後、ステップS103の第3堆積工程を開始する(図5)。第3堆積工程では、図5に示すように、たとえばバーナBを第1ガラスロッド11の周方向に回転させながら、外側クラッド部4の母材の元となる外側スート14を堆積する(図6)。なお、バーナBを固定して第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12および内側スート13を回転させてもよい。 The second deposition process is terminated when the inner soot 13 has embedded the second glass rod 12 to a predetermined extent or completely embedded it. The timing of the end of the second deposition process can be determined by a sensor that measures the deposition thickness of the inner soot 13 or by visual inspection. Then, the third deposition process of step S103 is initiated (Figure 5). In the third deposition process, as shown in Figure 5, for example, burner B is rotated in the circumferential direction of the first glass rod 11 to deposit outer soot 14, which will serve as the base material for the outer cladding portion 4 (Figure 6). Alternatively, burner B may be fixed while the first glass rod 11, second glass rod 12, and inner soot 13 are rotated.
外側スート14の堆積が完了した後、第3堆積工程を終了する。その後、内側スート13、外側スート14を焼結し、全体をマルチコアファイバ母材とする。なお、内側スート13については、内側スート13の堆積完了後、外側スート14の堆積前に焼結させてもよい。 After the deposition of the outer soot 14 is complete, the third deposition process is terminated. The inner soot 13 and outer soot 14 are then sintered to form the entire multi-core fiber preform. Note that the inner soot 13 may be sintered after the deposition of the inner soot 13 is complete and before the deposition of the outer soot 14.
その後、マルチコアファイバ母材を公知の線引き装置を用いて加熱溶融し、ステップS104の線引きを行うことで、マルチコアファイバ10を製造することができる。 Then, the multi-core fiber preform is heated and melted using a known drawing device, and drawing is performed in step S104, thereby producing the multi-core fiber 10.
以上説明した製造方法によれば、マルチコアファイバ母材およびマルチコアファイバ10を容易に製造することができる。そして、内側スート13における空隙の形成が抑制されるので、マルチコアファイバ10においても空隙が抑制される。 The manufacturing method described above makes it possible to easily manufacture a multicore fiber preform and a multicore fiber 10. Furthermore, because the formation of voids in the inner soot 13 is suppressed, voids are also suppressed in the multicore fiber 10.
なお、マルチコアファイバ10において、内側クラッド部3がクラッド部2bよりも屈折率が低い石英系ガラスからなるものであれば、内側クラッド部3がトレンチ部となるトレンチ型の屈折率プロファイルが実現される。この場合、隣接するコア部2aの間に、屈折率が低いトレンチ部が介在するので、コア間クロストークが抑制される。また、コア部2aの伝搬する光のうち高次モードの光は、屈折率がクラッド部2bの屈折率以上でありかつクラッド部2bと接触する第1ガラス体1および外側クラッド部4から、容易に漏洩する。そのため、マルチコアファイバ10では、コア部を囲むようにトレンチ層を設ける場合と比較して、使用波長(たとえば1550nm)でのシングルモード光ファイバとしてのシングルモード特性を、内側クラッド部3の幅や比屈折率差などの緻密な制御なく実現することができる。ここで、使用波長とは、マルチコアファイバ10を伝送路として使用する際の信号光の波長である。 In the multicore fiber 10, if the inner cladding portion 3 is made of silica-based glass with a refractive index lower than that of the cladding portion 2b, a trench-type refractive index profile is achieved in which the inner cladding portion 3 serves as a trench portion. In this case, a trench portion with a low refractive index is interposed between adjacent core portions 2a, thereby suppressing inter-core crosstalk. Furthermore, higher-order mode light propagating through the core portions 2a easily leaks from the first glass body 1 and outer cladding portion 4, which have a refractive index equal to or higher than that of the cladding portion 2b and are in contact with the cladding portion 2b. Therefore, compared to a case in which a trench layer is provided to surround the core portions, the multicore fiber 10 can achieve single-mode characteristics as a single-mode optical fiber at the operating wavelength (e.g., 1550 nm) without precise control of the width or relative refractive index difference of the inner cladding portion 3. Here, the operating wavelength refers to the wavelength of the signal light when the multicore fiber 10 is used as a transmission line.
内側クラッド部3にフッ素を含有させる場合は、内側スート13の堆積時にガラス原料ガスとともにフッ素ガスを供給してもよいし、内側スート13の焼結時にフッ素を気相でドープしてもよい。 When the inner cladding portion 3 contains fluorine, fluorine gas may be supplied together with the glass raw material gas during deposition of the inner soot 13, or fluorine may be doped in the gas phase during sintering of the inner soot 13.
(製造方法の変形例)
上記実施形態では、バーナBは第1ガラスロッド11の中心軸O1を向いたまま揺動角θ1で揺動するが、バーナBを、向きが第1ガラスロッド11の中心軸O1から逸れるように揺動させてもよい。
(Modification of manufacturing method)
In the above embodiment, the burner B oscillates at an oscillation angle θ1 while facing the central axis O1 of the first glass rod 11, but the burner B may also be oscillated so that its orientation deviates from the central axis O1 of the first glass rod 11.
図7は、バーナの揺動を説明する図である。図7では、バーナBは、軸X1(図3も参照)上の点O2を支点として揺動角θ2で揺動する。 Figure 7 is a diagram illustrating the oscillation of a burner. In Figure 7, burner B oscillates at an oscillation angle θ2 with point O2 on axis X1 (see also Figure 3) as the fulcrum.
図8は、第1堆積工程におけるスートの堆積の初期を説明する図である。まず図8(a)では、揺動角θ1、θ2をどちらもゼロとした状態としている。この場合、内側スート13は主に第1ガラスロッド11の表面に堆積する。つづいて、図8(a)の状態から、バーナBを、矢印Ar1に示すように時計回りに揺動させて揺動角θ1を増加させるとともに、矢印Ar2に示すように時計回りに揺動させて揺動角θ2を増加させ、図8(b)の状態とする。つづいて、図8(b)の状態からさらに揺動角θ1、θ2を増加させ、図8(c)の状態とすると、火炎Fが第1ガラスロッド11と第2ガラスロッド12との間の狭い隙間に入り込み、当該隙間に内側スート13を堆積させることができる。 Figure 8 is a diagram illustrating the initial stage of soot deposition in the first deposition step. First, in Figure 8(a), both the oscillation angles θ1 and θ2 are set to zero. In this case, the inner soot 13 is deposited mainly on the surface of the first glass rod 11. Next, from the state shown in Figure 8(a), the burner B is oscillated clockwise as indicated by arrow Ar1 to increase the oscillation angle θ1, and then oscillated clockwise as indicated by arrow Ar2 to increase the oscillation angle θ2, resulting in the state shown in Figure 8(b). Next, by further increasing the oscillation angles θ1 and θ2 from the state shown in Figure 8(b) to the state shown in Figure 8(c), the flame F penetrates into the narrow gap between the first glass rod 11 and the second glass rod 12, and the inner soot 13 is deposited in the gap.
つづいて、図8(d)で矢印Ar1に示すように、バーナBを反時計回りに揺動させて揺動角θ1を減少させてゼロにするとともに、矢印Ar2に示すように反時計回りに揺動させて揺動角θ2を減少させてゼロにして、図8(e)の状態とする。 Next, as shown by arrow Ar1 in Figure 8(d), burner B is swung counterclockwise to reduce the swing angle θ1 to zero, and then swung counterclockwise as shown by arrow Ar2 to reduce the swing angle θ2 to zero, resulting in the state shown in Figure 8(e).
つづいて、図8(e)で矢印Ar1に示すように、バーナBを反時計回りに揺動させて揺動角θ1を増加させるとともに、矢印Ar2に示すように反時計回りに揺動させて揺動角θ2を増加させ、図8(f)の状態を経て図8(g)の状態とする。すると、火炎Fが第1ガラスロッド11と第2ガラスロッド12との間の狭い隙間に入り込み、当該隙間に内側スート13を堆積させることができる。 Next, as shown by arrow Ar1 in Figure 8(e), burner B is oscillated counterclockwise to increase the oscillation angle θ1, and then oscillated counterclockwise as shown by arrow Ar2 to increase the oscillation angle θ2, thereby reaching the state shown in Figure 8(f) and then the state shown in Figure 8(g). This allows flame F to penetrate into the narrow gap between the first glass rod 11 and the second glass rod 12, depositing inner soot 13 in the gap.
つづいて、図8(h)で矢印Ar1に示すように時計回りに揺動させて揺動角θ1を減少させるとともに、矢印Ar2に示すように時計回りに揺動させて揺動角θ2を減少させ、揺動角θ1、θ2をどちらもゼロに戻す。 Next, in Figure 8(h), the oscillation angle θ1 is reduced by swinging it clockwise as indicated by arrow Ar1, and the oscillation angle θ2 is reduced by swinging it clockwise as indicated by arrow Ar2, returning both oscillation angles θ1 and θ2 to zero.
以上のように、バーナBを揺動角θ1、θ2で揺動させることによって、第1ガラスロッド11と第2ガラスロッド12との間の狭い隙間に内側スート13をより確実に堆積させることができる。これにより、内側スート13における空隙の形成がより確実に抑制されるので、マルチコアファイバ母材およびマルチコアファイバ10においても空隙がより確実に抑制される。 As described above, by oscillating burner B at oscillation angles θ1 and θ2, the inner soot 13 can be more reliably deposited in the narrow gap between the first glass rod 11 and the second glass rod 12. This more reliably suppresses the formation of voids in the inner soot 13, and therefore more reliably suppresses voids in the multicore fiber preform and the multicore fiber 10.
なお、図8ではバーナBを揺動角θ1で揺動させる場合を説明したが、バーナBに対して第1ガラスロッド11、第2ガラスロッド12を揺動角θ1で揺動させてもよい。また、揺動角θ1での揺動は行わずに、揺動角θ2での揺動だけを行ってもよい。また、揺動角θ2での揺動は、第2堆積工程においても行ってもよい。 Note that while Figure 8 illustrates the case where burner B is oscillated at an oscillation angle θ1, the first glass rod 11 and the second glass rod 12 may also be oscillated at an oscillation angle θ1 relative to burner B. Furthermore, oscillation at an oscillation angle θ1 may not be performed, and only oscillation at an oscillation angle θ2 may be performed. Furthermore, oscillation at an oscillation angle θ2 may also be performed in the second deposition step.
(実施例)
実施例として、図3~図8を参照して説明した製造方法によって、マルチコアファイバ母材を作製した。このとき、第1ガラスロッド、第2ガラスロッドのクラッド部、内側スート、および外側スートは、同じ屈折率の石英系ガラスで作製した。第1ガラスロッドの外径は32mmとした。第2ガラスロッドのクラッド径は26mmとした。内側スートは合計の厚みが26mmとなるように堆積した。外側スートは合計の厚み21.5mmとなるように堆積した。
(Example)
As an example, a multicore fiber preform was produced by the manufacturing method described with reference to Figures 3 to 8. At this time, the first glass rod, the cladding portion of the second glass rod, the inner soot, and the outer soot were made of silica-based glass having the same refractive index. The outer diameter of the first glass rod was 32 mm. The cladding diameter of the second glass rod was 26 mm. The inner soot was deposited to a total thickness of 26 mm. The outer soot was deposited to a total thickness of 21.5 mm.
図9は、堆積後のスートの厚みと揺動角θ1、θ2との関係の一例を示す図である。横軸は、内側スートと外側スートとの合計の厚みを示す。まず、堆積の開始時はθ1を12°程度とし、θ2を60°程度とする。その後は、厚みが大きくなるにしたがってθ1、θ2を減少させた。その後、内側スートの厚さが線L1に示す13mm、すなわち第2ガラスロッドのクラッド径の半分となり、第2ガラスロッドの半分が内側スートで埋まったら、その後はθ1を増加させた。厚みが線L2で示す26mmになったら、その後は外側スートの作製のためにバーナを回転させた(すなわちθ1=360°)。 Figure 9 shows an example of the relationship between the soot thickness after deposition and the oscillation angles θ1 and θ2. The horizontal axis shows the total thickness of the inner and outer soot. First, at the start of deposition, θ1 was set to approximately 12° and θ2 to approximately 60°. Thereafter, θ1 and θ2 were decreased as the thickness increased. After that, when the thickness of the inner soot reached 13 mm, as shown by line L1, i.e., half the cladding diameter of the second glass rod, and half of the second glass rod was filled with inner soot, θ1 was then increased. When the thickness reached 26 mm, as shown by line L2, the burner was rotated to produce outer soot (i.e., θ1 = 360°).
そして、外側スートの堆積が終了した後、焼結を行ってマルチコアファイバ母材を作製した。これにより、マルチコアファイバ母材では空隙の形成が抑制されることを確認した。 After the deposition of the outer soot was completed, sintering was performed to produce a multi-core fiber preform. This confirmed that the formation of voids in the multi-core fiber preform was suppressed.
なお、上記実施形態または実施例では、第2ガラス体の数は4であるが、2、3、または5以上であってもよい。 In the above embodiment or example, the number of second glass bodies is four, but it may be two, three, five or more.
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。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。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention also includes configurations that appropriately combine the above-described components. Furthermore, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.
1 :第1ガラス体
2 :第2ガラス体
2a、12a:コア部
2b、12b:クラッド部
3 :内側クラッド部
4 :外側クラッド部
10 :マルチコアファイバ
11 :第1ガラスロッド
12 :第2ガラスロッド
13 :内側スート
14 :外側スート
Ar1、Ar2:矢印
B :バーナ
F :火炎
O1 :中心軸
O2 :点
P :コアピッチ
W :最小幅
X1 :軸
1: First glass body 2: Second glass body 2a, 12a: Core portion 2b, 12b: Cladding portion 3: Inner cladding portion 4: Outer cladding portion 10: Multicore fiber 11: First glass rod 12: Second glass rod 13: Inner soot 14: Outer soot Ar1, Ar2: Arrow B: Burner F: Flame O1: Central axis O2: Point P: Core pitch W: Minimum width X1: Axis
Claims (4)
前記第1堆積工程で堆積させた前記スートに、スート堆積バーナにてさらにスートを堆積して前記第2ガラスロッドを埋め込む第2堆積工程と、
前記第2堆積工程の後に、スート堆積バーナにて、前記複数の第2ガラスロッドを取り囲むようにスートを堆積させる第3堆積工程と、
を備え、
前記第1堆積工程では、前記スート堆積バーナが前記第1ガラスロッドの周りを、隣接する前記第2ガラスロッドの間の幅が小さくなるにつれて揺動角を徐々に小さくしながら相対的に揺動するようにするか相対的に揺動しないようにし、
前記第2堆積工程では、前記スート堆積バーナが前記第1ガラスロッドの周りを、隣接する前記第2ガラスロッドの間の幅が大きくなるにつれて揺動角を徐々に大きくしながら相対的に揺動するようにする
マルチコアファイバ母材の製造方法。 a first deposition step of depositing soot between a surface of the first glass rod and the second glass rod by a soot deposition burner, in a state in which a plurality of second glass rods each having a core portion and a clad portion are arranged so as not to contact each other but to contact and surround the first glass rod;
a second deposition step of further depositing soot on the soot deposited in the first deposition step using a soot deposition burner to embed the second glass rod;
a third deposition step of depositing soot by a soot deposition burner so as to surround the plurality of second glass rods after the second deposition step;
Equipped with
In the first deposition step, the soot deposition burner is oscillated around the first glass rod with a oscillating angle gradually decreasing as the width between the adjacent second glass rods decreases , or is not oscillated relatively;
In the second deposition step, the soot deposition burner is oscillated relatively around the first glass rod while the oscillation angle gradually increases as the width between adjacent second glass rods increases .
請求項1に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。 The method for manufacturing a multicore fiber preform according to claim 1 , further comprising: swinging the soot deposition burner so that the direction of the soot deposition burner deviates from the central axis of the first glass rod, and depositing soot between the first glass rod and the second glass rod.
請求項1または2に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。 The method for manufacturing a multi-core fiber preform according to claim 1 or 2, wherein in the first deposition step and the second deposition step, the number of soot deposition burners arranged is equal to the number of the second glass rods.
マルチコアファイバの製造方法。 A method for manufacturing a multicore fiber, comprising: a drawing step of drawing a multicore fiber preform manufactured by the method for manufacturing a multicore fiber preform according to claim 1 or 2.
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