JP4373250B2 - 光ファイバの製造方法 - Google Patents
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Description
中実のコアと、該コアを被覆するように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられた被覆部と、を備えた光ファイバの製造方法であって、
コア形成のためのコアロッド、クラッド形成のための複数のキャピラリ、及び被覆部を形成するためのサポートパイプを準備する準備工程と、
上記準備工程で準備したサポートパイプにコアロッド及び複数のキャピラリを充填し、該コアロッドが該キャピラリで囲われるように束ねたロッド材束を形成するロッド材束形成工程と、
上記ロッド材束形成工程で形成したサポートパイプ内にロッド材束を配した構造体を加熱及び延伸して縮径させると共にサポートパイプ、コアロッド、及び複数のキャピラリを一体化させたプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
上記プリフォーム形成工程で形成したプリフォームを加熱及び延伸することによりファイバ状に線引きする線引き工程と、
を備え、
上記プリフォーム形成工程で加熱及び延伸して縮径させる構造体を、コアロッドの一方のロッド端に、該コアロッドよりも長尺の補助ロッドを同軸に設け、且つサポートパイプの一方の端に、内側に該補助ロッドを支持するロッド支持部が突設された補助パイプを同軸に設けた構造体とすることを特徴とする。
本発明の実施形態1として、マルチモードPCF4の製造方法を工程を追って説明する。
円柱ロッド状の石英製のコアロッド1(例えば、外径10〜40mm)、複数の円筒ロッド状の石英製のキャピラリ2(例えば、外径200〜500μm、内径180〜450μm)、及び、円筒状の石英製のサポートパイプ3(例えば、外径30〜70mm、内径15〜60mm)を準備する。キャピラリ2は、PCF4のファイバ横断面における細孔ピッチ(Λ)が1μm程度となるように選定する。ここで、コアロッド1は、PCF4のコア41を形成するものであり、複数のキャピラリ2は、クラッド42を形成するものである。
コアロッド1と同一径の細径パイプ5の端部近傍の側面に穴6をあけ、そして、その穴6の空いた方のパイプ端をコアロッド1の一方のロッド端に同軸となるように溶接する。
図2に示すように、軸位置にコアロッド1を保持したサポートパイプ3の開口側からコアロッド1と平行にキャピラリ2を充填してロッド材束7を形成する。このとき、図3に示すように、ロッド材束7の横断面において、キャピラリ孔2aによって三角格子が形成される。コアロッド1及び複数のキャピラリ2を単に束ねてロッド材束7を形成する場合、その束が大きくなればなるほど作業に困難を伴うこととなるが、上記のように軸位置にコアロッド1を保持したサポートパイプ3を用いれば、サポートパイプ3にキャピラリ2を充填するだけでよいので、コアロッド1が中心軸位置に配置されたロッド材束7を容易に形成することができる。
図4に示すように、ロッド材束7のコアロッド1のサポートパイプ3から突出した部分のロッド端にコアロッド1と略同一径で且つより長尺の補助ロッド8を同軸となるように溶接する。また、サポートパイプ3にそれと略同一径で且つより長尺の補助パイプ9を補助ロッド8を覆うように且つ同軸となるように溶接する。なお、補助パイプ9の内側には、補助ロッド8を点で支持するロッド支持部10が突設されている。さらに、細径パイプ5にサポートパイプ3と略同一径の排気パイプ11を溶接する。
補助パイプ9の開口側に減圧用パイプ12を同軸に溶接すると共に、その反対側のロッド材束7端に延伸用ロッド13を同軸に溶接する。そして、図6に示すように、延伸用ロッド13を円筒状の電気炉ヒータ14に挿通させてその下方に設けられた下側チャック15に把持させ、減圧用パイプ12を電気炉ヒータ14の上方に設けられた上側チャック16に把持させることにより、ロッド材束7をその軸方向が鉛直方向に一致するように加熱延伸機17にセットする。また、減圧用パイプ12を真空ポンプに接続する。
図8に示すように、プリフォーム18をその軸方向が鉛直方向に一致するように線引き機19にセットし、下方に設けられた円筒状の線引き炉20に挿入されるようにプリフォーム18を下方に移動させ、線引き炉20により加熱されて軟化した部分を高速で延伸してファイバ状に加工して巻き取る。このとき、ロッド材束7を縮径して外径が20〜30mmのプリフォーム18に形成しており、線引き温度を比較的低く設定しても線引き加工が可能であるので、線引き温度を、線引き時に細孔42aが消失するのを回避しうる温度に設定する(例えば、炉設定温度1900〜2100℃)。また、プリフォーム18のネックダウン部分においては、外側から中央に向かう力が作用し、その力によって細孔42aが収縮するか、或いは、押し潰される虞があるが、プリフォーム18が線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されているので、孔内の圧力が上記の外側から中央に向かう力に抵抗し、細孔42aの収縮や押し潰しが抑止される。
本発明の実施形態2のマルチモードPCF4の製造方法を説明する。
孔18aの両端が封止されたプリフォーム18の一方の端部を除去して孔18aの一方を開口させ、プリフォーム18の孔18aの開口した側にプリフォーム18よりもやや外径の小さい調圧用パイプ21を同軸となるように溶接する。
上記実施形態1及び2では、ロッド材束7を加熱及び延伸してプリフォーム18を形成する際に、コアロッド1及び複数のキャピラリ2相互間の空間を消失させるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、製造されるPCF4にインタースティシャルサイトを形成させるように、その空間を残存させるようにしてもよい。
上記実施形態1において、外径が32.5mmのコアロッド、外径が45mmで且つ内径が39mmのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を1850℃としてロッド材束を外径30mmのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を2125℃として線引きして製造したPCFを例1とした。例1では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の70%であった。
上記実施形態1において、外径が32.5mmのコアロッド、外径が45mmで且つ内径が39mmのサポートパイプを用い、電気炉ヒータの炉設定温度を1820℃としてロッド材束を外径20mmのプリフォームに形成し、線引き炉の炉設定温度を2050℃として線引きして製造したPCFを例2とした。例2では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の80%であった。
外径が32.5mmのコアロッド、外径が45mmで且つ内径が39mmのサポートパイプを用い、ロッド材束をそのままプリフォームとし、線引き炉の炉設定温度を2030℃として線引きして製造したPCFを例3とした。例3では、クラッドの細孔の数がキャピラリの本数、つまり、形成されるべき細孔の数の40%であった。
2 キャピラリ
2a キャピラリ孔
3 サポートパイプ
4 PCF
5 細径パイプ
6 穴
7 ロッド材束
8 補助ロッド
9 補助パイプ
10 ロッド支持部
11 排気パイプ
12 減圧用パイプ
13 延伸用ロッド
14 電気炉ヒータ
15 下側チャック
16 上側チャック
17 加熱延伸機
18 プリフォーム
18a 孔
19 線引き機
20 線引き炉
21 調圧用パイプ
22 圧力調整室
41 コア
42 クラッド
42a 細孔
43 被覆部
Claims (6)
- 中実のコアと、該コアを被覆するように設けられ該コアに沿って延びる複数の細孔が該コアを囲うように形成されたクラッドと、該クラッドを被覆するように設けられた被覆部と、を備えた光ファイバの製造方法であって、
コア形成のためのコアロッド、クラッド形成のための複数のキャピラリ、及び被覆部を形成するためのサポートパイプを準備する準備工程と、
上記準備工程で準備したサポートパイプにコアロッド及び複数のキャピラリを充填し、該コアロッドが該キャピラリで囲われるように束ねたロッド材束を形成するロッド材束形成工程と、
上記ロッド材束形成工程で形成したサポートパイプ内にロッド材束を配した構造体を加熱及び延伸して縮径させると共にサポートパイプ、コアロッド、及び複数のキャピラリを一体化させたプリフォームを形成するプリフォーム形成工程と、
上記プリフォーム形成工程で形成したプリフォームを加熱及び延伸することによりファイバ状に線引きする線引き工程と、
を備え、
上記プリフォーム形成工程で加熱及び延伸して縮径させる構造体を、コアロッドの一方のロッド端に、該コアロッドよりも長尺の補助ロッドを同軸に設け、且つサポートパイプの一方の端に、内側に該補助ロッドを支持するロッド支持部が突設された補助パイプを同軸に設けた構造体とすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載された光ファイバの製造方法において、
上記ロッド材束形成工程で、軸位置にコアロッドを保持した円筒状のサポートパイプに複数のキャピラリを充填することによりロッド材束を形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載された光ファイバの製造方法において、
上記プリフォーム形成工程で、ロッド材束におけるコアロッド及び複数のキャピラリ相互間の空間を消失させることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載された光ファイバの製造方法において、
上記プリフォーム形成工程で、外径が30mm以下のプリフォームを形成することを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載された光ファイバの製造方法において、
上記線引き工程で、線引き時に孔内の圧力が正圧となるように両端封止されたプリフォームを線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 請求項1に記載された光ファイバの製造方法において、
上記線引き工程で、プリフォームの孔内の圧力を所定の一定値に制御しながら線引きすることを特徴とする光ファイバの製造方法。
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