特開 2024-115524 光ファイバ用母材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115524

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】光ファイバ用母材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/012 20060101AFI20240819BHJP

   C03B 37/027 20060101ALI20240819BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

C03B37/012 A

C03B37/027 A

G02B6/02 466

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024013127

(22)【出願日】2024-01-31

(31)【優先権主張番号】P 2023021001

(32)【優先日】2023-02-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】100143764

【弁理士】

【氏名又は名称】森村 靖男

(72)【発明者】

【氏名】梶川 翔太

【テーマコード（参考）】

2H250

4G021

【Ｆターム（参考）】

2H250AA53

2H250AB04

2H250AB05

2H250AB10

2H250AC64

2H250AC83

2H250AC94

2H250AC95

2H250BA32

2H250BB33

2H250BC02

4G021BA01

4G021HA05

(57)【要約】

【課題】 クラッド内における複数の所定部位の位置ずれが従来よりも均等に近づけられた光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法を提供する。
【解決手段】 光ファイバ用母材１Ｐの製造方法は、複数の貫通孔２０ＰＨが形成され光ファイバ１のクラッド２０となるクラッドロッド２０Ｐ、及び貫通孔２０ＰＨに個別に挿入可能であり光ファイバ１の所定部位となる複数のガラスロッド１０Ｐを準備する準備工程Ｐ１と、貫通孔２０ＰＨにガラスロッド１０Ｐを挿入する場合におけるガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗとのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和ＲＳが最小となるガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する決定工程Ｐ３と、決定されたガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせで、それぞれのガラスロッド１０Ｐをそれぞれの貫通孔２０ＰＨに挿入する挿入工程Ｐ４と、を備える。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の貫通孔が形成され光ファイバのクラッドとなるクラッドロッド、及び前記貫通孔に個別に挿入可能であり前記光ファイバの所定部位となる複数のガラスロッドを準備する準備工程と、
前記貫通孔に前記ガラスロッドを挿入する場合における前記ガラスロッドと前記貫通孔の内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさの残差平方和が最小となる前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせを決定する決定工程と、
決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせで、それぞれの前記ガラスロッドをそれぞれの前記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を備えることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項2】

前記ガラスロッドのそれぞれの外径と前記ガラスロッドが挿入される前記貫通孔の孔径とを計測する計測工程を更に備え、
前記決定工程を前記計測工程の計測結果に基づいて行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項3】

前記ガラスロッドは、前記光ファイバのコアとなるコアロッドである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項4】

前記ガラスロッドのそれぞれの外径が互いに異なり、前記ガラスロッドが挿入されるそれぞれの前記貫通孔の孔径が互いに異なる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項5】

前記ガラスロッドが挿入される前記貫通孔のうち２以上の前記貫通孔は、前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面における前記クラッドロッドの中心を中心とする所定の円周上に形成される
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項6】

前記所定の円周上に形成される前記貫通孔の数は４以上の偶数であり、
前記所定の円周上に形成される前記貫通孔により、前記クラッドロッドの径方向に並ぶ前記貫通孔の組が複数形成され、
前記決定工程で決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせにおいて、それぞれの前記組毎にそれぞれの前記クリアランスの大きさの和を取る場合に、それぞれの前記和の残差平方和が最小である
ことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項7】

前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面において、複数の前記貫通孔は直線状の位置に形成されている
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光ファイバ用母材の製造方法。

【請求項8】

複数の貫通孔が形成され光ファイバのクラッドとなるクラッドロッド、及び前記貫通孔に個別に挿入可能であり前記光ファイバの所定部位となる複数のガラスロッドを準備する準備工程と、
前記貫通孔に前記ガラスロッドを挿入する場合における前記ガラスロッドと前記貫通孔の内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさを前記クラッドロッドの外径で除して１００を乗じたそれぞれの規格化クリアランスの残差平方和を前記ガラスロッドの数で除した値が０．４６以下となるように、前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせを決定する決定工程と、
決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせで、それぞれの前記ガラスロッドをそれぞれの前記貫通孔に挿入する挿入工程と、
を備え、
前記複数の貫通孔は、前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面における前記クラッドロッドの中心を中心とする所定の円周上に形成される
ることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ用母材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光ファイバ通信システムの普及に伴い、光ファイバによって伝送される情報量が飛躍的に増大している。このような背景から、複数のコアの外周が１つのクラッドにより囲まれたマルチコアファイバが用いられている。マルチコアファイバは複数のコアのそれぞれを伝搬する光により複数の信号を伝送させることができるので、１つの光ファイバ当たりの伝送容量が増大される。

【0003】

下記特許文献１には、マルチコアファイバの製造方法が記載されている。具体的には、マルチコアファイバのクラッドとなるクラッドロッドに形成された複数の貫通孔にコアロッドを挿入し、クラッドロッド、コアロッド間を一体化させつつ線引して、マルチコアファイバを製造する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－３８７０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のマルチコアファイバの製造方法のように、クラッドロッドの貫通孔にコアロッドを挿入する場合、クラッドロッドの貫通孔の内壁と、コアロッドの外周面との間にクリアランスが生じる。このクリアランスが大きいほど、光ファイバにおけるコアの位置ずれが生じやすい。位置ずれが極端に大きいコアが存在する場合、当該コアを他の導波路に接続するとロスが他のコアより大きくなる傾向がある。従って、コアの位置ずれが均等に近づけられたマルチコアファイバを製造可能なマルチコアファイバ用母材の製造方法が求められている。

【0006】

また、応力付与部が設けられた偏波保持ファイバは、例えば、クラッドロッドに設けられる貫通孔に応力付与部となるガラスロッドが挿入された光ファイバ用母材を用いて、クラッドロッドとガラスロッドとの間のクリアランスがコラプスされて製造される場合がある。この場合、光ファイバ用母材のクリアランスがコラプスされて、光ファイバの中間体である光ファイバ中間体を製造し、当該光ファイバ中間体を線引きしても良く、光ファイバ用母材のクリアランスをコラプスしながら線引きしても良い。この場合において、応力付与部の位置ずれが均等に近づけられれば、特定の応力付与部からコアに加えられる応力が大きくなることを抑制し得る。つまり、上記のようにコアの位置ずれが均等に近づけられるのみならず、応力付与部といったクラッド内における複数の所定部位の位置ずれが均等に近づけられることが好ましい。

【0007】

そこで、本発明は、クラッド内における複数の所定部位の位置ずれが従来よりも均等に近づけられた光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するための本発明の態様１は、複数の貫通孔が形成され光ファイバのクラッドとなるクラッドロッド、及び前記貫通孔に個別に挿入可能であり前記光ファイバの所定部位となる複数のガラスロッドを準備する準備工程と、前記貫通孔に前記ガラスロッドを挿入する場合における前記ガラスロッドと前記貫通孔の内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさの残差平方和が最小となる前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせを決定する決定工程と、決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせで、それぞれの前記ガラスロッドをそれぞれの前記貫通孔に挿入する挿入工程と、を備えることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法である。

【0009】

この光ファイバ用母材の製造方法によれば、ガラスロッドと貫通孔の内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさの残差平方和が最小となるガラスロッドと貫通孔との組み合わせを決定し、決定された組み合わせでガラスロッドを貫通孔に挿入するため、それぞれのクリアランスの大きさを従来よりも均等に近づけられ得る。従って、この光ファイバ用母材の製造方法で製造された光ファイバ用母材を用いることで、クラッド内における所定部位の位置ずれが従来よりも均等に近づけられた光ファイバを製造し得る。

【0010】

本発明の態様２は、前記ガラスロッドのそれぞれの外径と前記ガラスロッドが挿入される前記貫通孔の孔径とを計測する計測工程を更に備え、前記決定工程を前記計測工程の計測結果に基づいて行うことを特徴とする態様１の光ファイバ用母材の製造方法である。

【0011】

この場合、準備したガラスロッドの外径及びクラッドロッドの貫通孔の孔径が不明な場合や誤差を含んでいる場合であっても、計測工程によりこれらを明確にすることができる。従って、決定工程をより正確に行うことができる。

【0012】

本発明の態様３は、前記ガラスロッドは、前記光ファイバのコアとなるコアロッドであることを特徴とする態様１または２の光ファイバ用母材の製造方法である。

【0013】

この場合、コアの位置ずれが従来よりも均等に近づけられたマルチコアファイバを製造し得る。

【0014】

本発明の態様４は、前記ガラスロッドのそれぞれの外径が互いに異なり、それぞれの前記貫通孔の孔径が互いに異なることを特徴とする態様１から３のいずれかの光ファイバ用母材の製造方法である。

【0015】

この場合、製造バラつきに起因する異なる外径を有するガラスロッドを有効に使うことができ、光ファイバ用母材の製造歩留りを向上することができ得る。

【0016】

本発明の態様５は、前記ガラスロッドが挿入される前記貫通孔のうち２以上の前記貫通孔は、前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面における前記クラッドロッドの中心を中心とする所定の円周上に形成されることを特徴とする態様１から４のいずれかの光ファイバ用母材の製造方法である。

【0017】

この場合、互いに接続される２つのマルチコアファイバが互いに同等の構成を備えたマルチコアファイバである場合に、２つのマルチコアファイバのコアを当該マルチコアファイバの軸方向に回転させて一方のマルチコアファイバのコアと他方のマルチコアファイバのコアとを接続できる。したがって、他のマルチコアファイバと接続が容易なマルチコアファイバを作製できる。

【0018】

本発明の態様６は、前記所定の円周上に形成される前記貫通孔の数は４以上の偶数であり、前記所定の円周上に形成される前記貫通孔により、前記クラッドロッドの径方向に並ぶ前記貫通孔の組が複数形成され、前記決定工程で決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせにおいて、それぞれの前記組毎にそれぞれの前記クリアランスの大きさの和を取る場合に、それぞれの前記和の残差平方和が最小であることを特徴とする態様５の光ファイバ用母材の製造方法である。

【0019】

光ファイバを製造する際に、クリアランスが潰れることで、クラッドの外周の形状がゆがむ場合がある。上記のように、それぞれの組におけるクリアランスの大きさの和を取り、それぞれの和の残差平方和が最小であることで、それぞれの組におけるクリアランスの大きさの和を従来よりも均等に近づけられ得る。従って、クリアランスが潰れることに起因するクラッドの歪みによるクラッドの非円率を最小化することができる。

【0020】

本発明の態様７は、前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面において、複数の前記貫通孔は直線状の位置に形成されていることを特徴とする態様１から４のいずれかの光ファイバ用母材の製造方法である。

【0021】

本発明の態様８は、複数の貫通孔が形成され光ファイバのクラッドとなるクラッドロッド、及び前記貫通孔に個別に挿入可能であり前記光ファイバの所定部位となる複数のガラスロッドを準備する準備工程と、前記貫通孔に前記ガラスロッドを挿入する場合における前記ガラスロッドと前記貫通孔の内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさを前記クラッドロッドの外径で除して１００を乗じたそれぞれの規格化クリアランスの残差平方和を前記ガラスロッドの数で除した値が０．４６以下となるように、前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせを決定する決定工程と、決定された前記ガラスロッドと前記貫通孔との組み合わせで、それぞれの前記ガラスロッドをそれぞれの前記貫通孔に挿入する挿入工程と、を備え、前記複数の貫通孔は、前記クラッドロッドの長手方向に垂直な断面における前記クラッドロッドの中心を中心とする所定の円周上に形成されることを特徴とする光ファイバ用母材の製造方法である。

【0022】

このような光ファイバの製造方法によれば、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２．Ｄにおいて定義されるシングルコアファイバと同程度のコアのずれ量を約６８．３％（１σ）の確率で実現し得る。

【発明の効果】

【0023】

以上のように、本発明によれば、クラッド内における複数の所定部位の位置ずれが従来よりも均等に近づけられた光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる光ファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。

【図2】図１の光ファイバを製造するための光ファイバ用母材を示す図である。

【図3】図２の光ファイバ用母材、及び図１の光ファイバを製造するためのフローチャートを示す図である。

【図4】準備工程後の様子を示す図である。

【図5】クリアランスの大きさを示す図である。

【図6】線引工程の様子を示す図である。

【図7】規格化クリアランスの残差平方和をコアの数で除した値と、コアのずれ量の平均値との関係を示す図である。

【図8】表３に示す規格化クリアランスの残差平方和をコアの数で除した値と、それぞれのコアのずれ量の平均値に標準偏差１倍から３倍を加算した値との関係を示す図である。

【図9】本発明の第２実施形態にかかる光ファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。

【図10】図９の光ファイバを製造するための光ファイバ用母材を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明に係る光ファイバ用母材の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。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、実施形態から変更、改良することができる。なお、理解の容易のため、それぞれの図のスケールと、以下の説明に記載のスケールとが異なる場合がある。

【0026】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る光ファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。本実施形態では、光ファイバとしてマルチコアファイバを例に説明する。本実施形態のマルチコアファイバ１は、複数のコア１０、それぞれのコア１０の外周面を隙間なく囲むクラッド２０、クラッド２０の外周面を被覆する内側被覆層３１、内側被覆層３１の外周面を被覆する外側被覆層３２を備える。図１の例では、コア１０が４つの例が示されている。

【0027】

クラッド２０の長手方向に垂直な断面における外径は、概ね円形である。本実施形態では、それぞれのコア１０は、クラッド２０の中心である基準位置２０Ｒを中心とする仮想の円周２０Ｃ上に配置されている。本実施形態では、それぞれのコア１０間の距離は互いに等しく、それぞれのコア１０は基準位置２０Ｒを中心として概ね４回回転対称となる位置に配置されている。コア１０の直径は、例えば４μｍ以上１０μｍ以下である。

【0028】

それぞれのコア１０の屈折率はクラッド２０の屈折率よりも高く、それぞれのコア１０のクラッド２０に対する比屈折率差は、例えば０．２％以上２．０％以下である。このようなコア１０は、例えば、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、例えば、ドーパントが添加されていないシリカガラスから成る。また、コア１０が何らドーパントが添加されていないシリカガラスから成り、クラッド２０がフッ素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る構成とされてもよい。

【0029】

内側被覆層３１及び外側被覆層３２はそれぞれ紫外線硬化性樹脂等の樹脂から成り、内側被覆層３１及び外側被覆層３２は互いに異なる樹脂から成る。

【0030】

次に、図１のマルチコアファイバ１を製造する製造方法について説明する。

【0031】

図２は、図１のマルチコアファイバ１を製造するためのマルチコアファイバ用母材の長手方向に垂直な断面の様子を示す図である。マルチコアファイバ用母材１Ｐは、クラッドロッド２０Ｐと、複数のコアロッド１０Ｐとを備える。

【0032】

クラッドロッド２０Ｐは、マルチコアファイバ１のクラッド２０となる。クラッドロッド２０Ｐは、外周の形状が円形であり、複数の貫通孔２０ＰＨが形成されている。それぞれの貫通孔２０ＰＨは、クラッドロッド２０Ｐの中心である基準位置２０ＰＲを中心とする仮想の円周２０ＰＣ上に等間隔で形成されている。貫通孔２０ＰＨの数は４であり、円周２０ＰＣ上に等間隔で形成されているため、クラッドロッド２０Ｐの径方向に並ぶ貫通孔２０ＰＨの複数の組ＰＡ１，ＰＡ２が形成されている。図２では、組ＰＡ１，ＰＡ２を示す点線で囲われている貫通孔２０ＰＨが組である。

【0033】

また、それぞれの貫通孔２０ＰＨには、コアロッド１０Ｐが挿入されている。本実施形態では、それぞれのコアロッド１０Ｐは、マルチコアファイバ１のコア１０となるガラスロッドである。なお、コアロッド１０Ｐは、コア１０となるガラス体の外周面がクラッド２０の一部となるガラス層で被覆された構成でもよい。

【0034】

図３は、図２のマルチコアファイバ用母材１Ｐ、及び図１のマルチコアファイバ１を製造するためのフローチャートを示す図である。図３に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐの製造方法は、準備工程Ｐ１、計測工程Ｐ２、決定工程Ｐ３、及び挿入工程Ｐ４を含み、マルチコアファイバ１の製造方法は、これらに線引工程Ｐ５を更に含む。

【0035】

（準備工程Ｐ１）
本工程は、複数の貫通孔２０ＰＨが形成されマルチコアファイバ１のクラッド２０となるクラッドロッド２０Ｐ、及び貫通孔２０ＰＨに個別に挿入可能でありマルチコアファイバ１のコアとなる複数のコアロッド１０Ｐを準備する工程である。図４は、準備工程後の様子を示す図である。図４に示すように、コアロッド１０Ｐの数は、貫通孔２０ＰＨの数と同じである。また、本実施形態では、クラッドロッド２０Ｐの長さとコアロッド１０Ｐの長さとが互いに等しい。本工程では、コアロッド１０Ｐ及びクラッドロッド２０Ｐを製造により準備しても、購入により準備してもよい。

【0036】

（計測工程Ｐ２）
本工程は、コアロッド１０Ｐのそれぞれの外径とコアロッド１０Ｐが挿入される貫通孔２０ＰＨの孔径とを計測する工程である。コアロッド１０Ｐの外径は、長手方向に沿った複数個所で測定されることが好ましい。この場合、外径の最小値、中央値、平均値、最大値のいずれかをコアロッド１０Ｐの外径としてもよい。また、貫通孔２０ＰＨの孔径は、長手方向に沿った複数個所で測定されることが好ましい。この場合、孔径の最小値、中央値、平均値、最大値のいずれかを貫通孔２０ＰＨの孔径としてもよい。

【0037】

コアロッド１０Ｐの外径は、例えば、ノギス、レーザー外径測定機や３次元測定機により計測する。また、貫通孔２０ＰＨの孔径は、例えば、ノギス、レーザー外径測定機や３次元測定機により計測する。

【0038】

なお、コアロッド１０Ｐの外径及び貫通孔２０ＰＨの孔径が分かっている場合には、本工程を行わなくてもよい。或いは、準備工程Ｐ１において、特定のコアロッド１０Ｐや特定のクラッドロッド２０Ｐを選んで準備する場合、選ぶ前のコアロッド１０Ｐや選ぶ前のクラッドロッド２０Ｐにおいて、コアロッド１０Ｐの外径やクラッドロッド２０Ｐの貫通孔２０ＰＨの孔径を計測しておき、その後、コアロッド１０Ｐやクラッドロッド２０Ｐを選ぶことで準備工程Ｐ１を行ってもよい。

【0039】

（決定工程Ｐ３）
本工程は、貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐを挿入する場合におけるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさの残差平方和が最小となるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する工程である。図５は、クリアランスの大きさを示す図である。図５に示すように、クリアランスの大きさＣＳは、コアロッド１０Ｐを貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗに押し当てた場合のコアロッド１０Ｐと内壁２０Ｗとの最大距離である。従って、貫通孔２０ＰＨの孔径とコアロッド１０Ｐの外径との差に概ね等しい。そこで、本工程は、計測工程Ｐ２の計測結果に基づいて行われることが好ましい。

【0040】

なお、クリアランスの大きさＣＳが長手方向でばらつきが生じる場合等を考慮すると、クリアランスの大きさＣＳは、長手方向に沿った複数個所で測定されることが良い。この場合、大きさＣＳの最小値、中央値、平均値、最大値のいずれかをクリアランスの大きさＣＳとしてもよい。また、クリアランスの大きさＣＳは、クラッドロッド２０Ｐの長手方向の全長に基づいて計測しても良く、クラッドロッド２０Ｐの長手方向の一部（例えば、光ファイバ母材の有効部となる箇所）に基づいて計測しても良い。後者の場合、母材加工時や紡糸時に、歩留りとして母材体積の無駄が生じること等に起因して、作製後の光ファイバ母材の全長が製品となり得ないためである。例えば、作製後の光ファイバ母材の長手方向のうち中央部分となる中央領域（例えば、光ファイバ母材の長手方向の中心位置を中心として光ファイバ母材の一端側及び他端側に３０～１０００ｍｍの長さを有する領域）が光ファイバ母材の有効領域となる場合、クリアランスの大きさＣＳは、当該中央領域の平均を基に計測した方が良い場合があり得る。このため、クラッドロッド２０Ｐの長手方向の特定の位置において効果を発揮させることが出来得る。また、クリアランスの大きさＣＳを最大値とした場合、作製後の光ファイバ母材のある特定のコアの設計値からの位置ずれ量を最大限改善することが可能となり得る。

【0041】

具体的には、上記のようにコアが４つのマルチコアファイバ１を製造するためのマルチコアファイバ用母材１Ｐを製造するのであれば、それぞれのコアロッド１０Ｐとそれぞれの貫通孔２０ＰＨとの組み合わせで、貫通孔２０ＰＨの孔径とコアロッド１０Ｐの外径との差を求める。４つの貫通孔２０ＰＨにおける差の残差平方和が最も小さくなるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを見出す。それぞれのクリアランスの大きさの残差平方和ＲＳは、貫通孔２０ＰＨ毎における差を「クリアランスの大きさＣＳ１～４」とすれば、ｉを１～４として、次のように表すことができる。
ＲＳ＝Σ（クリアランスの大きさＣＳｉ）^２

【0042】

本工程では、コアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせのうち、このＲＳが最小となるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する。こうして、コアロッド１０Ｐが挿入される貫通孔２０ＰＨが定まる。

【0043】

なお、本実施形態では、上記のようにクラッドロッド２０Ｐの径方向に並ぶ貫通孔２０ＰＨの組ＰＡ１，ＰＡ２が形成されている。そこで、決定工程Ｐ３で決定されたコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせにおいて、それぞれの組ＰＡ１，ＰＡ２毎にそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの和を取る場合に、それぞれの和の残差平方和が最小であることが好ましい。

【0044】

（挿入工程Ｐ４）
本工程は、決定されたコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせで、それぞれのコアロッド１０Ｐをそれぞれの貫通孔２０ＰＨに挿入する工程である。本工程により、図２に示すマルチコアファイバ用母材１Ｐを得る。こうして、製造されたマルチコアファイバ用母材１Ｐにおいて、貫通孔２０ＰＨとコアロッド１０Ｐの組み合わせは、当該組み合わせにおけるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗとのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和が、それぞれの貫通孔２０ＰＨにそれぞれのコアロッド１０Ｐを他の組み合わせで挿入する場合におけるそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和の最小値以下の組み合わせである。

【0045】

なお、コアロッドが曲がっている場合を考慮し、クリアランスの大きさＣＳは、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。

【0046】

（線引工程Ｐ５）
本工程は、マルチコアファイバ用母材１Ｐを線引してマルチコアファイバ１を製造する工程である。図６は、本工程を示す図である。本工程では、まず、マルチコアファイバ用母材１Ｐの一方の端部にダミーガラスを溶着し、他方の端部にガラス管を溶着する。そして、マルチコアファイバ用母材１Ｐを紡糸炉１１０に設置して、ガラス管を介して、クリアランス内を脱気する。次に、紡糸炉１１０の加熱部１１１によりマルチコアファイバ用母材１Ｐを加熱する。この加熱により、マルチコアファイバ用母材１Ｐの下端は溶融状態となり、マルチコアファイバ用母材１Ｐからガラスが線引きされる。線引きされた溶融状態のガラスは、紡糸炉１１０から出ると、すぐに固化して、それぞれのコアロッド１０Ｐがそれぞれのコア１０となり、クラッドロッド２０Ｐがクラッド２０となる。このようにして、複数のコア１０及びクラッド２０によって構成されるマルチコアファイバの裸線が得られる。その後、このマルチコアファイバの裸線は、冷却装置１２０を通過して、適切な温度まで冷却される。冷却されたマルチコアファイバの裸線は、コーティング装置１３０を通過して、内側被覆層３１及び外側被覆層３２が形成され、図１に示すマルチコアファイバ１となる。そして、マルチコアファイバ１は、ターンプーリー１４１により方向が変換され、リール１４２により巻取られる。こうして、マルチコアファイバ１は製造される。

【0047】

以上説明したように、本実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐの製造方法は、複数の貫通孔２０ＰＨが形成されマルチコアファイバ１のクラッド２０となるクラッドロッド２０Ｐ、及び貫通孔２０ＰＨに個別に挿入可能でありマルチコアファイバ１のコアとなる複数のコアロッド１０Ｐを準備する準備工程Ｐ１と、貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐを挿入する場合におけるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗとのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和ＲＳが最小となるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する決定工程Ｐ３と、決定されたコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせで、それぞれのコアロッド１０Ｐをそれぞれの貫通孔２０ＰＨに挿入する挿入工程Ｐ４と、を備える。

【0048】

このマルチコアファイバ用母材１Ｐの製造方法によれば、コアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗとのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和ＲＳが最小となるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定し、決定された組み合わせでコアロッド１０Ｐを貫通孔２０ＰＨに挿入するため、それぞれのクリアランスの大きさＣＳを従来よりも均等に近づけられ得る。従って、このマルチコアファイバ用母材の製造方法で製造されたマルチコアファイバ用母材１Ｐを用いることで、クラッド２０内におけるコア１０の位置ずれが従来よりも均等に近づけられたマルチコアファイバ１を製造し得る。

【0049】

また、本実施形態では、コアロッド１０Ｐのそれぞれの外径とコアロッド１０Ｐが挿入される貫通孔２０ＰＨの孔径とを計測する計測工程Ｐ２を更に備え、決定工程Ｐ３を計測工程Ｐ２の計測結果に基づいて行う。このため、準備したコアロッド１０Ｐの外径及びクラッドロッド２０Ｐの貫通孔２０ＰＨの孔径が不明な場合や誤差を含んでいる場合であっても、計測工程Ｐ２によりこれらを明確にすることができ、決定工程Ｐ３をより正確に行うことができる。

【0050】

また、上記のように、それぞれの組ＰＡ１，ＰＡ２毎にそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの和を取る場合に、それぞれの和の残差平方和が最小であれば、それぞれの組ＰＡ１，ＰＡ２におけるクリアランスの大きさＣＳの和を従来よりも均等に近づけられ得る。光ファイバを製造する際に、クリアランスが潰れることで、クラッドの外周の形状がゆがむ場合があるため、それぞれの組ＰＡ１，ＰＡ２におけるクリアランスの大きさＣＳの和が従来よりも均等に近づけられることで、クラッドの非円率を最小化し得る。なお、所定の円周２０ＰＣ上に形成される貫通孔２０ＰＨの数が４以上の偶数あり、クラッドロッド２０Ｐの径方向に並ぶ貫通孔２０ＰＨの組が複数形成される場合、組毎にそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの和を取り、それぞれの和の残差平方和が最小であれば、クラッドの非円率を最小化し得る。

【0051】

次に、規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和について、作製したマルチコアファイバ１の実施例に基づいて説明する。規格化クリアランスＳＣＳは、クリアランスの大きさＣＳをクラッドロッド２０Ｐの外径で除し、１００を乗じた値である。

【0052】

図１に示す４つのコア１０が正方形の頂点上に配置されたマルチコアファイバ１の実施例１から実施例５９を作製した。それぞれの実施例において、互いに隣り合うコア１０の中心間距離を４０μｍとし、クラッド２０の外径を１２５μｍとした。表１、表２には、実施例１から実施例５９のマルチコアファイバ１を作製する際において、図２に示すクラッドロッド２０Ｐの貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐが挿入された状態で、貫通孔２０ＰＨ毎における規格化クリアランスＳＣＳ１～ＳＣＳ４と、規格化クリアランスＳＣＳ１～ＳＣＳ４の平均値ＳＣＳaveと、それぞれの規格化クリアランスＳＣＳ１～ＳＣＳ４の残差平方和ＳＲＳをコアロッド１０Ｐの数で割った値と、が示されている。なお、実施例１～３１と、実施例３２～５９とでは、クラッドロッド２０Ｐの直径が異なっている。規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳは、それぞれの規格化クリアランスＳＣＳを規格化クリアランスＳＣＳ１～ＳＣＳ４とすれば、ｉを１～４として、次のように表すことができる。
ＳＲＳ＝Σ（規格化クリアランスＳＣＳｉ）^２

【0053】

【0054】

【0055】

また、表３、表４には、実施例１から実施例５９において、製造されたマルチコアファイバ１におけるコア１０の設計値からのずれ量σ１～σ４と、コア１０の設計値からのずれ量σ１～σ４の平均値σaveが示されている。なお、画像解析を用いて、マルチコアファイバ１の幾何学的寸法を測定した。この際、それぞれのコア１０のずれ量σ１～σ４は、４つのコア１０の重心をクラッド２０の中心に合わせ、ずれ量σ１～σ４の残差平方和が最小となる角度において、各コア１０のずれ量σ１～σ４を測定した。この角度は、マルチコアファイバ１の断面においてそれぞれのコア１０が所定の位置となっている状態からクラッドの中心を軸として回転させる場合の角度である。

【0056】

【0057】

【0058】

次に規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコアの数で除した値について説明する。図７は、それぞれの貫通孔２０ＰＨにおける規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値と、コア１０のずれ量σ１～σ４の平均値σaveと、の関係を示す図である。それぞれの貫通孔２０ＰＨにおける規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値をｘとし、それぞれのコア１０のずれ量σ１～σ４の平均値σaveをｙとすると、それぞれの関係のプロットを最小二乗法で近似すると、ｘとｙとの関係は、次の式で示される。
ｙ＝０．６６ｘ＋０．１８

【0059】

表５に、実施例１～３１及び実施例３２～５９におけるコア１０のずれ量σ１～σ４の平均値σaveの平均値、中央値、最大値、最小値、標準偏差を示す。

【0060】

図８は、表３に示す規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値と、それぞれのコア１０のずれ量σ１～σ４の平均値σaveに標準偏差１倍から３倍を加算した値との関係を示す図である。なお、実施例１～３１は、規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値が、０．０７から０．０９に分布しているため、その平均を示している。実施例３２～５９は、規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値が、０．３４から０．３８に分布しているため、その平均を示している。規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値をｘとし、それぞれのコア１０のずれ量σ１～σ４の平均値σaveに標準偏差の１倍を加算した値をｙとすると、図８において四角で示す２つのプロットを結ぶ破線で示す線は、次の式で示される。
ｙ＝０．６６ｘ＋０．３０

【0061】

また、ｘを同条件とし、平均値σaveに標準偏差の２倍を加算した値をｙとすると、図８において三角で示す２つのプロットを結ぶ破線で示す線は、次の式で示される。
ｙ＝０．７２ｘ＋０．４２

【0062】

また、ｘを同条件とし、平均値σaveに標準偏差の３倍を加算した値をｙとすると、図８において丸で示す２つのプロットを結ぶ破線で示す線は、次の式で示される。
ｙ＝０．７８ｘ＋０．５３

【0063】

ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２．Ｄには、シングルコアファイバにおけるコアのずれ量が０．６μｍ以下であることが規定されている。従って、上記式においてｙを０．６以下であることが好ましい。このため、統計上、約６８．３％（１σ）の確率で実現するためｘは概ね０．４６であることが好ましい。約９５．５％（２σ）の確率で実現するためｘは概ね０．２５であることが好ましい。約９９．７％（３σ）の確率で実現するためｘは概ね０．０９であることが好ましい。つまり、クリアランスの大きさＣＳに起因する規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコア１０の数で除した値ｘは、０．４６以下であることが好ましく、０．２５以下であることがより好ましく、０．０９以下であることがさらに好ましい。

【0064】

従って、上記決定工程Ｐ３を次のように変更することが可能である。すなわち、貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐを挿入する場合におけるコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁とのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳをクラッドロッド２０Ｐの外径で除して１００を乗じたそれぞれの規格化クリアランスＳＣＳの残差平方和ＳＲＳをコアロッド１０Ｐの数で除した値が０．４６以下となるように、コアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する。このような決定工程Ｐ３を経て、製造されるマルチコアファイバ１におけるクリアランスの大きさＣＳに起因するコア１０の位置ずれ量は、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２．Ｄで定められたシングルコアファイバと約６８．３％（１σ）以上の確率で同程度となり得る。また、決定工程Ｐ３において、上記値が０．２５以下となるように、コアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定することで、当該規格で定められたシングルコアファイバと約９５．５％（２σ）以上の確率で同程度となり得、上記値が０．０９以下となるように、コアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定することで、当該規格で定められたシングルコアファイバと約９９．７％（３σ）以上の確率で同程度となり得る。

【0065】

なお、上記実施例はコア１０の数が４つの場合について示した。しかし、コア１０の数が４以外の場合であっても、上記ｘは、０．４６以下であれば、コアのずれ量が、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２．Ｄを上記確率で満たし得る。すなわち、クラッドロッド２０Ｐの長手方向に垂直な断面におけるクラッドロッド２０Ｐの中心である基準位置２０ＰＲを中心とする所定の円周１０ＰＣ上に形成される複数の貫通孔２０ＰＨが設けられ、それぞれの貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐが挿入されるマルチコアファイバ１の製造方法であれば、上記ｘを０．４６以下とすることで、ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．６５２．Ｄを上記確率で満たす程度にコアのずれ量を抑制し得る。

【0066】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図９、図１０を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。

【0067】

図９は、本実施形態にかかるマルチコアファイバの長手方向に垂直な断面を示す図である。図９に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ１は、コア１０が直線状に配置されている点において、第１実施形態のマルチコアファイバ１と異なる。

【0068】

図１０は、本実施形態のマルチコアファイバ１を製造するためのマルチコアファイバ用母材を示す図である。図１０に示すように、本実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐは、クラッドロッド２０Ｐの貫通孔２０ＰＨが直線状に配置されている点において、第１実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐと異なる。

【0069】

本実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐの製造方法は、準備工程Ｐ１において準備するクラッドロッド２０Ｐが図１０に示すクラッドロッド２０Ｐである点を除き、第１実施形態のマルチコアファイバ用母材１Ｐの製造方法と同様である。また、本実施形態のマルチコアファイバ１は、図１０のマルチコアファイバ用母材１Ｐを第１実施形態と同様に線引工程Ｐ５を行うことで製造することができる。

【0070】

以上、本発明について、実施形態を例に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0071】

例えば、上記実施形態では、コア１０の数が４とされたが、コア１０が複数であれば、その数は特に限定されない。また、コア１０の配置も特に限定されない。例えば、クラッド２０の中心に１つのコア１０が配置され、当該コア１０を囲うように６つのコアが配置される、所謂１－６配置の複数のコア１０を有するマルチコアファイバであってもよい。この場合、当該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用母材１Ｐのクラッドロッド２０Ｐに形成される貫通孔２０ＰＨも１－６配置となり、クラッドロッド２０Ｐの径方向に並ぶ貫通孔の組が３つ形成される。この場合に、決定工程Ｐ３で決定されたコアロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせにおいて、それぞれの組毎にそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの和を取る場合に、それぞれの和の残差平方和が最小であることが好ましい。

【0072】

上記実施形態では、光ファイバとしてマルチコアファイバ１を例に説明した。しかし、クラッドロッド２０Ｐに形成された複数の貫通孔２０ＰＨに挿入されるガラスロッドは、光ファイバのクラッド２０内における所定部位となるガラスロッドであれば、コアロッドに限定されない。

【0073】

例えば、クラッド内の所定部位である応力付与部がコアを挟むように設けられる偏波保持ファイバを製造するための光ファイバ用母材にも本発明を適用することができる。この場合の光ファイバ用母材は、少なくとも応力付与部となるガラスロッドを挿入するための一対の貫通孔が形成されたクラッドロッドと、これらの貫通孔に挿入された応力付与部となるガラスロッドとを、備える。このような光ファイバ用母材を製造するには、上記実施形態と同様にして、準備工程Ｐ１、計測工程Ｐ２、決定工程Ｐ３、及び挿入工程Ｐ４を行う。ただし、準備工程Ｐ１では、応力付与部となる一対のガラスロッドと、これらガラスロッドが挿入される一対の貫通孔が形成されたクラッドロッドとを準備する。なお、貫通孔の孔径とガラスロッドの外径が分かっている場合には、計測工程Ｐ２が行われなくてもよい。また、この偏波保持ファイバを製造するには、これらの工程を経て製造された光ファイバ用母材を線引工程Ｐ５で線引する。このように本発明の光ファイバ用母材の製造方法は、クラッドロッドに形成された複数の貫通孔に光ファイバのコアや応力付与部といった所定部位となる複数のガラスロッドを挿入することで製造される光ファイバ用母材に適用することができる。

【0074】

このように、本発明は、偏波保持ファイバにおける応力付与部や、マルチコアファイバにおけるコアといった、クラッド内における複数の所定部位を有する光ファイバ用母材に適用することができる。従って、上記実施形態のマルチコアファイバ１を光ファイバ１とし、マルチコアファイバ用母材１Ｐを光ファイバ用母材１Ｐとし、コアロッド１０Ｐをガラスロッド１０Ｐとすると、本発明の各工程は次のようになる。すなわち、準備工程Ｐ１では、複数の貫通孔２０ＰＨが形成され光ファイバ１のクラッド２０となるクラッドロッド２０Ｐ、及び貫通孔２０ＰＨに個別に挿入可能であり光ファイバ１の所定部位となる複数のガラスロッド１０Ｐを準備する。計測工程Ｐ２では、ガラスロッド１０Ｐのそれぞれの外径とガラスロッド１０Ｐが挿入される貫通孔２０ＰＨの孔径とを計測する。決定工程Ｐ３では、貫通孔２０ＰＨにガラスロッド１０Ｐを挿入する場合におけるガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨの内壁２０Ｗとのそれぞれのクリアランスの大きさＣＳの残差平方和ＲＳが最小となるガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせを決定する。挿入工程Ｐ４では、決定されたガラスロッド１０Ｐと貫通孔２０ＰＨとの組み合わせで、それぞれのガラスロッド１０Ｐをそれぞれの貫通孔２０ＰＨに挿入する。なお、ガラスロッド１０Ｐの外径と、貫通孔２０ＰＨの孔径とが分かっている場合には、計測工程Ｐ２を行わなくてもよい。

【0075】

また、本発明では、ガラスロッド１０Ｐのそれぞれの外径が互いに異なり、ガラスロッド１０Ｐが挿入されるそれぞれの貫通孔２０ＰＨの孔径が互いに異なることが好ましい。この場合、製造バラつきに起因する異なる外径を有するガラスロッドを有効に使うことができ、光ファイバ用母材の製造歩留りを向上することができ得る。

【0076】

また、マルチコアファイバ及び偏波保持ファイバを纏めて光ファイバと読み替えると、上記実施形態及び上記変形例では、挿入工程Ｐ４の後に、光ファイバ用母材を線引きして、光ファイバを製造した。つまり、貫通孔２０ＰＨにコアロッド１０Ｐ等のガラスロッドが挿入され、貫通孔２０ＰＨ内にクリアランスがある状態の光ファイバ用母材を線引きして光ファイバ１を製造した。しかし、本発明は、これに限定されない。例えば、光ファイバ用母材をコラプスして、光ファイバ用母材の貫通孔２０ＰＨのクリアランスを潰すコラプス工程を行い、光ファイバの中間体である光ファイバ中間体を製造し、当該光ファイバ中間体を線引きする線引工程Ｐ５を行ってもよい。コアラプス工程を有する場合には、線引工程Ｐ５の脱気は不要である。

【産業上の利用可能性】

【0077】

以上説明したように、本発明によれば、クラッド内における複数の所定部位の位置ずれが従来よりも均等に近づけられた光ファイバを製造可能な光ファイバ用母材の製造方法が提供され、光通信の分野や、その他マルチコアファイバを利用したデバイスに利用することができる。

【符号の説明】

【0078】

１・・・マルチコアファイバ（光ファイバ）
１０・・・コア（所定部位）
２０・・・クラッド
１Ｐ・・・マルチコアファイバ用母材（光ファイバ用母材）
１０Ｐ・・・コアロッド（ガラスロッド）
２０Ｐ・・・クラッドロッド
２０ＰＨ・・・貫通孔
Ｐ１・・・準備工程
Ｐ２・・・計測工程
Ｐ３・・・決定工程
Ｐ４・・・挿入工程
Ｐ５・・・線引工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】