特開 2024-134645 マルチコアファイバ母材およびその製造方法、ならびにマルチコアファイバおよびその製造方法

(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】P2024134645

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】マルチコアファイバ母材およびその製造方法、ならびにマルチコアファイバおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C03B 37/012 20060101AFI20240927BHJP

   C03B 37/027 20060101ALI20240927BHJP

   G02B 6/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

C03B37/012 A

C03B37/027 Z

G02B6/02 461

G02B6/02 401

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023044943

(22)【出願日】2023-03-22

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度 国立研究開発法人情報通信研究機構「マルチコアファイバの実用化加速に向けた研究開発」産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000005290

【氏名又は名称】古河電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正典

(72)【発明者】

【氏名】杉崎 隆一

(72)【発明者】

【氏名】松野 佑亮

(72)【発明者】

【氏名】新子谷 悦宏

【テーマコード（参考）】

2H250

4G021

【Ｆターム（参考）】

2H250AA53

2H250AC62

2H250AC64

2H250AC66

2H250AC93

2H250AC94

2H250AC95

2H250AC96

2H250AC98

2H250AH47

4G021BA04

4G021HA01

(57)【要約】

【課題】マルチコアファイバの特性や接続性の低下を抑制できるマルチコアファイバ母材およびその製造方法、ならびにマルチコアファイバおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】マルチコアファイバ母材は、複数のコア部と、前記複数のコア部の外側を取り囲むクラッド部と、を備え、長手方向に垂直な断面において前記クラッド部が角丸多角形を有する。前記クラッド部の最大の外径をＤ１とし、前記クラッド部の最小の外径をＤ２とし、非円率を（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（１）が成り立ってもよい。０＜（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００＜０．５ ・・・ （１）
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のコア部と、
前記複数のコア部の外側を取り囲むクラッド部と、
を備え、
長手方向に垂直な断面において前記クラッド部が角丸多角形を有する
マルチコアファイバ母材。

【請求項2】

前記クラッド部の最大の外径をＤ１とし、前記クラッド部の最小の外径をＤ２とし、非円率を（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（１）が成り立つ
請求項１に記載のマルチコアファイバ母材。
０＜（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００＜０．５ ・・・ （１）

【請求項3】

前記非円率が０．２％以上である
請求項２に記載のマルチコアファイバ母材。

【請求項4】

前記クラッド部の最小の外径をＤ２とすると、Ｄ２が２０ｍｍ以上である
請求項１に記載のマルチコアファイバ母材。

【請求項5】

前記Ｄ２が５０ｍｍ以上である
請求項４に記載のマルチコアファイバ母材。

【請求項6】

前記Ｄ２が８０ｍｍ以上である
請求項５に記載のマルチコアファイバ母材。

【請求項7】

前記複数のコア部のうち前記クラッド部の外縁に最も近いコア部の外縁と、前記クラッド部の外縁との最短距離である肉厚をＴ１とすると、Ｔ１が４ｍｍ以上である
請求項１に記載のマルチコアファイバ母材。

【請求項8】

複数のコア部と、
前記複数のコア部の外側を取り囲むクラッド部と、
を備え、
長手方向に垂直な断面において前記クラッド部が角丸多角形を有する
マルチコアファイバ。

【請求項9】

前記クラッド部の最大の外径をｄ１とし、前記クラッド部の最小の外径をｄ２とし、非円率を（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（２）が成り立つ
請求項８に記載のマルチコアファイバ。
０＜（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００≦０．５ ・・・ （２）

【請求項10】

前記非円率が０．２％以上である
請求項９に記載のマルチコアファイバ。

【請求項11】

前記複数のコア部のうち前記クラッド部の外縁に最も近いコア部の外縁と、前記クラッド部の外縁との最短距離である肉厚をｔ１とすると、ｔ１が３０μｍ以上である
請求項８に記載のマルチコアファイバ。

【請求項12】

コア部と、前記コア部の外側を取り囲む内周クラッド層とを有する複数の円柱状のコアロッドのそれぞれを、円柱状のクラッドロッドに形成された複数の空孔のそれぞれに挿入する第１工程と、
前記複数のコアロッドが挿入された前記クラッドロッドを加熱して前記複数のコアロッドと前記クラッドロッドとを一体化する第２工程と、
を備え、
前記第１工程において前記空孔の内周面と該空孔に挿入される前記コアロッドの外周面との間には空隙が存在し、
前記第２工程において、前記クラッドロッドは長手方向に垂直な断面において角丸多角形となるように変形する
マルチコアファイバ母材の製造方法。

【請求項13】

前記コアロッドの外径をＡとし、前記空孔の空孔径をＢとし、前記クラッドロッドの外径をＲとすると、下記式（３）が成り立つ
請求項１２に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法。
（空隙比率）＝（Ｂ－Ａ）／Ｒ×１００≦１．００ ・・・ （３）

【請求項14】

請求項１２に記載のマルチコアファイバ母材の製造方法により製造したマルチコアファイバ母材からマルチコアファイバを製造する
マルチコアファイバの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マルチコアファイバ母材およびその製造方法、ならびにマルチコアファイバおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

マルチコアファイバ母材を製造する方法として、穿孔法を用いる方法が知られている（特許文献１）。穿孔法を用いる場合、たとえば、ガラスからなる円柱状のクラッドロッドにドリルにて複数の空孔を穿孔し、空孔のそれぞれにコアロッドを挿入し、加熱してコアロッドとクラッドロッドと一体化する。コアロッドは、一般に、コア部と、コア部の外側を取り囲む内周クラッド層とを有する。内周クラッド層とは、マルチコアファイバ母材においてはクラッドロッドともにクラッド部を構成する部分である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－２０９７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

穿孔法の場合、空孔の内径（空孔径）とコアロッドの外径とが等しければ、空孔にコアロッドを挿入することは不可能である。一方、コアロッドの挿入を容易にするために、空孔径をコアロッドの外径よりも過度に大きくすると、加熱してコアロッドとクラッドロッドとを一体化する工程においてコアロッドとクラッドロッドとの間の空隙が潰れる際に、コアロッドが位置ずれしたり、クラッドロッドの外径が歪んだりする虞がある。このような位置ずれや歪みは、マルチコアファイバ母材を用いて製造したマルチコアファイバの特性を低下させたり、当該マルチコアファイバと他のマルチコアファイバとの接続性を低下させたりする原因となる。

【0005】

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、たとえば、マルチコアファイバの特性や接続性の低下を抑制できるマルチコアファイバ母材およびその製造方法、ならびにマルチコアファイバおよびその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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、複数のコア部と、前記複数のコア部の外側を取り囲むクラッド部と、を備え、長手方向に垂直な断面において前記クラッド部が角丸多角形を有するマルチコアファイバ母材である。

【0007】

前記クラッド部の最大の外径をＤ１とし、前記クラッド部の最小の外径をＤ２とし、非円率を（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（１）が成り立ってもよい。
０＜（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００＜０．５ ・・・ （１）

【0008】

前記非円率が０．２％以上でもよい。

【0009】

前記クラッド部の最小の外径をＤ２とすると、Ｄ２が２０ｍｍ以上でもよい。

【0010】

前記Ｄ２が５０ｍｍ以上でもよい。

【0011】

前記Ｄ２が８０ｍｍ以上でもよい。

【0012】

前記複数のコア部のうち前記クラッド部の外縁に最も近いコア部の外縁と、前記クラッド部の外縁との最短距離である肉厚をＴ１とすると、Ｔ１が４ｍｍ以上でもよい。

【0013】

本発明の一態様は、複数のコア部と、前記複数のコア部の外側を取り囲むクラッド部と、を備え、長手方向に垂直な断面において前記クラッド部が角丸多角形を有するマルチコアファイバである。

【0014】

前記クラッド部の最大の外径をｄ１とし、前記クラッド部の最小の外径をｄ２とし、非円率を（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（２）が成り立ってもよい。
０＜（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００≦０．５ ・・・ （２）

【0015】

前記非円率が０．２％以上でもよい。

【0016】

前記複数のコア部のうち前記クラッド部の外縁に最も近いコア部の外縁と、前記クラッド部の外縁との最短距離である肉厚をｔ１とすると、ｔ１が３０μｍ以上でもよい。

【0017】

本発明の一態様は、コア部と、前記コア部の外側を取り囲む内周クラッド層とを有する複数の円柱状のコアロッドのそれぞれを、円柱状のクラッドロッドに形成された複数の空孔のそれぞれに挿入する第１工程と、前記複数のコアロッドが挿入された前記クラッドロッドを加熱して前記複数のコアロッドと前記クラッドロッドとを一体化する第２工程と、を備え、前記第１工程において前記空孔の内周面と該空孔に挿入される前記コアロッドの外周面との間には空隙が存在し、前記第２工程において、前記クラッドロッドは長手方向に垂直な断面において角丸多角形となるように変形するマルチコアファイバ母材の製造方法である。

【0018】

前記コアロッドの外径をＡとし、前記空孔の空孔径をＢとし、前記クラッドロッドの外径をＲとすると、下記式（３）が成り立ってもよい。
（空隙比率）＝（Ｂ－Ａ）／Ｒ×１００≦１．００ ・・・ （３）

【0019】

本発明の一態様は、前記マルチコアファイバ母材の製造方法により製造したマルチコアファイバ母材からマルチコアファイバを製造するマルチコアファイバの製造方法である。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれは、マルチコアファイバの特性や接続性の低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバ母材の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【図2】図２は、図１に示すマルチコアファイバ母材の製造方法を説明する図である。

【図3】図３は、図１に示すマルチコアファイバ母材から製造した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。

【図4】図４は、実施形態１における母材外径と母材非円率との関係の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施形態１における母材外径と空隙比率との関係の一例を示す図である。

【図6】図６は、実施形態２に係るマルチコアファイバ母材の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【図7】図７は、図６に示すマルチコアファイバ母材の製造方法を説明する図である。

【図8】図８は、図６に示すマルチコアファイバ母材から製造した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。

【図9】図９は、実施形態２における母材外径と母材非円率との関係の一例を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態２における母材外径と空隙比率との関係の一例を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態３に係るマルチコアファイバ母材の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【図12】図１２は、図１１に示すマルチコアファイバ母材の製造方法を説明する図である。

【図13】図１３は、図１１に示すマルチコアファイバ母材から製造した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。

【図14】図１４は、実施形態３における母材外径と母材非円率との関係の一例を示す図である。

【図15】図１５は、実施形態３における母材外径と空隙比率との関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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、重複説明を適宜省略する。

【0023】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るマルチコアファイバ母材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母材１０は、石英系ガラスからなり、複数のコア部である４つのコア部１１と、コア部１１の外周を取り囲むクラッド部１２とを備える、いわゆる４コア型のマルチコアファイバ母材である。

【0024】

クラッド部１２は、マルチコアファイバ母材１０の長手方向に垂直な断面において、角丸多角形である角丸正方形を有する。たとえば図１に示すように、角丸正方形の対角線に沿ってｘ軸、ｙ軸を定義し、クラッド部１２の最大の外径をＤ１１（Ｄ１）とすると、Ｄ１１はたとえばｙ軸上でのクラッド部１２の外径として定義される。また、クラッド部１２の最小の外径をＤ２１（Ｄ２）とすると、Ｄ２１はたとえば原点を通りｙ軸からｘ軸の負の向きに４５度だけ傾いた線上でのクラッド部１２の外径として定義される。

【0025】

４つのコア部１１は、マルチコアファイバ母材１０の断面において、中心間間隔がピッチＰ１（Ｐ）となるように正方格子状に配置されている。４つのコア部１１は、原点から略等距離に配置されている。ピッチＰ１は、マルチコアファイバ母材１０から製造するマルチコアファイバにおいてコア部の中心間間隔が所望のピッチになるように設定されている。

【0026】

また、クラッド部１２は、４つのコア部１１のそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層１２ａを有している。内周クラッド層１２ａは後述するようにコアロッドの内周クラッド層から形成される部分であるが、マルチコアファイバ母材１０では後述するクラッドロッドと一体になってクラッド部１２を構成している。

【0027】

また、４つのコア部１１のうちクラッド部１２の外縁に最も近いコア部１１の外縁と、クラッド部１２の外縁との最短距離である肉厚をＴ１１（Ｔ１）とする。肉厚がＴ１１の部分は、たとえば原点を通りｙ軸からｘ軸の正の向きに４５度だけ傾いた線上を含め、４箇所にある。

【0028】

図２は、図１に示すマルチコアファイバ母材１０の製造方法を説明する図である。マルチコアファイバ母材１０の製造方法においては、ガラスからなる４本の円柱状のコアロッド１１０と円柱状のクラッドロッド１２０とを準備する。コアロッド１１０は、コア部１１１と、コア部１１１の外側を取り囲む内周クラッド層１１２とを有する。コアロッド１１０はたとえばＶＡＤ（Vapor Axial Deposition）法を用いて作製される。コアロッド１１０の外径はＡ１（Ａ）である。クラッドロッド１２０は、外径がＲ１（Ｒ）の円筒状である。クラッドロッド１２０には、４つの空孔１２１が形成されている。空孔１２１の空孔径はＢ１（Ｂ）である。また、空孔１２１は正方格子状に配列されるので、空孔１２１の内縁とクラッドロッド１２０の外縁との距離であるガラスの肉厚は、クラッドロッド１２０の径方向によって異なる。ここで、肉厚のうち最も薄い部分の肉厚をＴ１０とすると、肉厚がＴ１０の部分は、たとえば原点を通りｙ軸からｘ軸の正の向きに４５度だけ傾いた線上を含め、４箇所にある。

【0029】

マルチコアファイバ母材１０の製造方法おいては、４本のコアロッド１１０のそれぞれを、クラッドロッド１２０に形成された４つの空孔１２１のそれぞれに挿入する（第１工程）。このとき、空孔１２１の内周面と該空孔１２１に挿入されるコアロッド１１０の外周面との間には空隙Ｇ１（Ｇ）が発生する。つづいて、コアロッド１１０が挿入されたクラッドロッド１２０を加熱してコアロッド１１０とクラッドロッド１２０とを一体化する（第２工程）。第２工程において、主に、クラッドロッド１２０における肉厚が比較的薄いＴ１０の部分が、加熱一体化により空隙Ｇ１が潰れる際に変形する。その結果、クラッドロッド１２０は長手方向に垂直な断面において、肉厚がＴ１０の部分が辺の部分となるような角丸正方形となるように変形する。その結果、図１に示すようなマルチコアファイバ母材１０が製造される。

【0030】

さらに、公知の線引装置を用いて、マルチコアファイバ母材１０からマルチコアファイバを製造することができる。図３は、マルチコアファイバ母材１０から製造したマルチコアファイバ１の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【0031】

マルチコアファイバ１は、マルチコアファイバ母材１０と略相似形の断面構造を有する。すなわち、マルチコアファイバ１は、石英系ガラスからなり、４つのコア部１ａと、コア部１ａの外周を取り囲むクラッド部１ｂとを備える、いわゆる４コア型のマルチコアファイバである。

【0032】

クラッド部１ｂは、マルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面において、角丸正方形を有する。図１と同様に、角丸正方形の対角線に沿ってｘ軸、ｙ軸を定義とし、クラッド部１ｂの最大の外径をｄ１１（ｄ１）とすると、ｄ１１はたとえばｙ軸上でのクラッド部１２の外径として定義される。また、クラッド部１ｂの最小の外径をｄ２１（ｄ２）とすると、ｄ２１はたとえば原点を通りｙ軸からｘ軸の負の向きに４５度だけ傾いた線上でのクラッド部１ｂの外径として定義される。

【0033】

４つのコア部１ａは、マルチコアファイバ１の断面において、中心間間隔がピッチｐ１（ｐ）となるように正方格子状に配置されている。４つのコア部１ａは、原点から略等距離に配置されている。ピッチｐ１は、たとえばマルチコアファイバ１におけるコア間クロストークが－３０ｄＢ／１００ｍ以下となるように設定されている。

【0034】

また、クラッド部１ｂは、コア部１ａのそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層１ｂａを有している。内周クラッド層１ｂａはマルチコアファイバ母材１０の内周クラッド層１２ａから形成される部分であり、クラッド部１ｂの一部を成している。

【0035】

また、４つのコア部１ａのうちクラッド部１ｂの外縁に最も近いコア部１ａの外縁と、クラッド部１ｂの外縁との最短距離である肉厚をｔ１１（ｔ１）とする。肉厚がｔ１１の部分は、たとえば原点を通りｙ軸からｘ軸の正の向きに４５度だけ傾いた線上を含め、４箇所にある。

【0036】

ここで、マルチコアファイバ母材１０の非円率を、（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（１）が成り立つことが好ましい。
０＜（Ｄ１－Ｄ２）／（（Ｄ１＋Ｄ２）／２）×１００≦０．５ ・・・ （１）

【0037】

また、マルチコアファイバ１の非円率を、（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００［％］とすると、下記式（２）が成り立つことが好ましい。
０＜（ｄ１－ｄ２）／（（ｄ１＋ｄ２）／２）×１００≦０．５ ・・・ （２）

【0038】

このように非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ母材１０であれば、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ１を容易に製造できる。また、非円率が０％のマルチコアファイバ母材１０は製造が困難であるが、０％より大きければ製造が容易になり、０．２％以上であれば製造がより容易である。また、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ１であれば、他のマルチコアファイバ１との接続損失を低減することができる。たとえば、マルチコアファイバ１の最大の外径ｄ１を１２５μｍとした場合、マルチコアファイバ１同士の接続時の軸ずれを０．７μｍ以下に抑えることができ、接続損失を０．１ｄＢ以下に抑えることができる。さらには非円率が０．２％以上のマルチコアファイバ１であれば、製造が容易でありながら、その特性や他のマルチコアファイバ１との接続損失を低減することができる。

【0039】

また、マルチコアファイバ母材１０における肉厚Ｔ１１（Ｔ１）は４ｍｍ以上であることが好ましい。肉厚Ｔ１１が４ｍｍ以上であれば、非円率を０．５％以下とし易い。また、マルチコアファイバ１における肉厚ｔ１１（ｔ１）は３０μｍ以上であることが好ましい。肉厚ｔ１１が３０μｍ以上であれば、クラッド部１ｂの外縁に最も近いコア部１ａを伝搬する光であっても、当該光がクラッド部１ｂから外部に漏洩して伝搬損失が増加することを抑制できる。

【0040】

ここで、本発明者は、図１、３に示すような４コア型のマルチコアファイバ母材およびマルチコアファイバについて、様々な外径のクラッドロッドの場合を検討した。

【0041】

具体的には、外径が１０ｍｍ～１２０ｍｍのクラッドロッドを検討した。空孔としては、コアロッドの外径よりも０．２ｍｍだけ大きい空孔を設定した。また、空孔のピッチは、マルチコアファイバにおいてピッチが３５μｍ、４０μｍ、および４５μｍとなるように設定した。

【0042】

図４は、４コア型における母材外径（Ｄ２）と母材非円率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。図４に示すように、母材外径（Ｄ２）が２０ｍｍ以上では非円率はおおよそ０．５％程度以下に抑えられているが、２０ｍｍより小さくなると非円率が急激に上昇する。したがって、Ｄ２は２０ｍｍ以上が好まく、５０ｍｍ以上がより好ましく、８０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。

【0043】

図５は、４コア型における母材外径（Ｒ２）と空隙比率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。また、空隙比率は、下記式（３）で表される。
（空隙比率）＝（Ｂ－Ａ）／Ｒ×１００ ・・・ （３）
図５に示すように、空隙比率が１．００を超えると非円率が急激に大きくなる。したがって、空隙比率は１．００以下が好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。

【0044】

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係るマルチコアファイバ母材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母材２０は、石英系ガラスからなり、複数のコア部である２つのコア部２１と、コア部２１の外周を取り囲むクラッド部２２とを備える、いわゆる２コア型のマルチコアファイバ母材である。

【0045】

クラッド部２２は、マルチコアファイバ母材２０の長手方向に垂直な断面において、角丸多角形である角丸長方形を有する。図６に示すように、角丸長方形の短辺の方向にｘ軸、長辺の方向にｙ軸を定義とし、クラッド部２２の最大の外径をＤ１２（Ｄ１）とすると、Ｄ１２はたとえばｙ軸上でのクラッド部２２の外径として定義される。また、クラッド部２２の最小の外径をＤ２２（Ｄ２）とすると、Ｄ２２はたとえばｘ軸上でのクラッド部２２の外径として定義される。

【0046】

２つのコア部２１は、マルチコアファイバ母材２０の断面において、中心間間隔がピッチＰ２（Ｐ）となるように配置されている。２つのコア部２１は、原点から略等距離に配置されている。ピッチＰ２は、マルチコアファイバ母材２０から製造するマルチコアファイバにおいてコア部の中心間間隔が所望のピッチになるように設定されている。

【0047】

また、クラッド部２２は、２つのコア部２１のそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層２２ａを有している。

【0048】

また、２つのコア部２１の外縁と、クラッド部２２の外縁との最短距離である肉厚をＴ１２（Ｔ１）とする。肉厚がＴ１２の部分はｘ軸上に２箇所にある。

【0049】

図７は、図６に示すマルチコアファイバ母材２０の製造方法を説明する図である。マルチコアファイバ母材２０の製造方法においては、ガラスからなる２本のコアロッド２１０とクラッドロッド２２０とを準備する。コアロッド２１０は、コア部２１１と、コア部２１１の外側と取り囲む内周クラッド層２１２とを有する。コアロッド２１０の外径はＡ２（Ａ）である。クラッドロッド２２０は、外径がＲ２（Ｒ）の円筒状である。クラッドロッド２２０には、２つの空孔２２１が形成されている。空孔２２１の空孔径はＢ２（Ｂ）である。また、空孔２２１の内縁とクラッドロッド２２０の外縁との距離であるガラスの肉厚は、クラッドロッド２２０の径方向によって異なる。ここで、肉厚のうち最も薄い部分の肉厚をＴ２０とすると、肉厚がＴ２０の部分は、ｘ軸上に２箇所にある。

【0050】

マルチコアファイバ母材２０の製造方法おいては、２本のコアロッド２１０のそれぞれを、クラッドロッド２２０に形成された２つの空孔２２１のそれぞれに挿入する（第１工程）。このとき、空孔２２１の内周面と該空孔２２１に挿入されるコアロッド２１０の外周面との間には空隙Ｇ２（Ｇ）が発生する。つづいて、コアロッド２１０が挿入されたクラッドロッド２２０を加熱してコアロッド２１０とクラッドロッド２２０とを一体化する（第２工程）。第２工程において、主にクラッドロッド２２０における肉厚がＴ２０の部分が、加熱一体化により空隙Ｇ２が潰れる際に変形する。その結果、クラッドロッド２２０は長手方向に垂直な断面において、肉厚がＴ２０の部分が長辺の部分となるような角丸長方形となるように変形する。その結果、図６に示すようなマルチコアファイバ母材１０が製造される。

【0051】

さらに、公知の線引装置を用いて、マルチコアファイバ母材２０からマルチコアファイバを製造することができる。図８は、マルチコアファイバ母材２０から製造したマルチコアファイバ２の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【0052】

マルチコアファイバ２は、マルチコアファイバ母材２０と略相似形の断面構造を有する。すなわち、マルチコアファイバ２は、石英系ガラスからなり、２つのコア部２ａと、コア部２ａの外周を取り囲むクラッド部２ｂとを備える、いわゆる２コア型のマルチコアファイバである。

【0053】

クラッド部２ｂは、マルチコアファイバ１の長手方向に垂直な断面において、角丸長方を有する。図６と同様に、角丸長方形の短辺の方向にｘ軸、長辺の方向にｙ軸を定義とし、クラッド部２ｂの最大の外径をｄ１２（ｄ１）とすると、ｄ１２はたとえばｙ軸上でのクラッド部１２の外径として定義される。また、クラッド部２ｂの最小の外径をｄ２２（ｄ２）とすると、ｄ２２はたとえばｘ軸上でのクラッド部２ｂの外径として定義される。

【0054】

２つのコア部２ａは、マルチコアファイバ２の断面において、中心間間隔がピッチｐ２（ｐ）となるように配置されている。ピッチｐ２は、たとえばマルチコアファイバ２におけるコア間クロストークが－３０ｄＢ／１００ｍ以下となるように設定されている。

【0055】

また、クラッド部２ｂは、コア部２ａのそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層２ｂａを有している。内周クラッド層２ｂａはマルチコアファイバ母材２０の内周クラッド層２２ａから形成される部分であり、クラッド部２ｂの一部を成している。

【0056】

また、２つのコア部２ａの外縁と、クラッド部２ｂの外縁との距離である肉厚をｔ１２（ｔ１）とする。肉厚がｔ１２の部分は、たとえばｘ軸上に２箇所ある。

【0057】

ここで、マルチコアファイバ母材２０の非円率についても、上述した式（１）が成り立つことが好ましく、マルチコアファイバ２の非円率についても、上述した式（２）が成り立つことが好ましい。非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ母材２０であれば、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ２を容易に製造できる。また、非円率が０％より大きいマルチコアファイバ母材２０であれば製造が容易になり、０．２％以上であれば製造がより容易である。また、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ２であれば、他のマルチコアファイバ２との接続損失を低減することができ、たとえば軸ずれを０．７μｍ以下に抑えることができ、接続損失を０．１ｄＢ以下に抑えることができる。さらに非円率が０％より大きいさらには０．２％以上のマルチコアファイバ２であれば、製造が容易でありながら、その特性や他のマルチコアファイバ２との接続損失を低減することができる。

【0058】

また、マルチコアファイバ母材２０における肉厚Ｔ１２（Ｔ１）は４ｍｍ以上であることが好ましい。肉厚Ｔ１２が４ｍｍ以上であれば、非円率を０．５％以下とし易い。また、マルチコアファイバ２における肉厚ｔ１２（ｔ１）は３０μｍ以上であることが好ましい。肉厚ｔ１２が３０μｍ以上であれば、クラッド部２ｂの外縁に最も近いコア部２ａを伝搬する光であっても、当該光はクラッド部１ｂから外部に漏洩して伝搬損失が増加することを抑制できる。

【0059】

ここで、本発明者は、実施形態１の場合と同様に、２コア型のマルチコアファイバ母材およびマルチコアファイバについて、様々な外径のクラッドロッドの場合を検討した。

【0060】

図９は、２コア型における母材外径（Ｄ２）と母材非円率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。図９に示すように、母材外径（Ｄ２）が２０ｍｍ以上では非円率はおおよそ０．５％程度以下に抑えられているが、２０ｍｍより小さくなると非円率が急激に上昇する。したがって、Ｄ２は２０ｍｍ以上が好まく、５０ｍｍ以上がより好ましく、８０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。また、このような２コア型の場合、たとえば実施形態１のような４コア型の場合よりもコア部の配置の対称性が低いので、母材外径の減少に対する非円率の増加が激しいことが確認された。

【0061】

図１０は、２コア型における母材外径（Ｒ）と空隙比率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。空隙比率は式（３）で示される。図１０に示すように、空隙比率が１．００を超えると非円率が急激に大きくなる。したがって、空隙比率は１．００以下が好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。また、このような２コア型の場合、コア部の配置の対称性が低いので、空隙比率が大きくなったときの非円率の増加が激しいことが確認された。

【0062】

（実施形態３）
図１１は、実施形態３に係るマルチコアファイバ母材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母材３０は、石英系ガラスからなり、複数のコア部である７つのコア部３１と、コア部３１の外周を取り囲むクラッド部３２とを備える、いわゆる７コア型のマルチコアファイバ母材である。

【0063】

クラッド部３２は、マルチコアファイバ母材３０の長手方向に垂直な断面において、角丸多角形である角丸六角形を有する。図１１に示すように、角丸六角形の対向する角の方向にｘ軸、対向する辺の方向にｙ軸を定義とし、クラッド部３２の最大の外径をＤ１３（Ｄ１）とすると、Ｄ１３はたとえばｘ軸上でのクラッド部３２の外径として定義される。また、クラッド部３２の最小の外径をＤ２３（Ｄ２）とすると、Ｄ２３はたとえばｙ軸上でのクラッド部３２の外径として定義される。

【0064】

７つのコア部３１は、マルチコアファイバ母材３０の断面において、原点に１つのコア部１１が存在し、他の６つのコア部３１が原点から略等距離に配置されるように、中心間間隔がピッチＰ３（Ｐ）の三角格子状に配置されている。ピッチＰ３は、マルチコアファイバ母材３０から製造するマルチコアファイバにおいてコア部の中心間間隔が所望のピッチになるように設定されている。

【0065】

また、クラッド部３２は、７つのコア部３１のそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層３２ａを有している。

【0066】

また、７つのコア部３１のうちクラッド部３２の外縁に最も近いコア部３１の外縁と、クラッド部３２の外縁との最短距離である肉厚をＴ１３（Ｔ１）とする。肉厚がＴ１３の部分は、たとえばｙ軸上を含め、６箇所にある。

【0067】

図１２は、図１１に示すマルチコアファイバ母材３０の製造方法を説明する図である。マルチコアファイバ母材３０の製造方法においては、ガラスからなる６本のコアロッド３１０とクラッドロッド３２０とを準備する。コアロッド３１０は、コア部３１１と、コア部３１１の外側と取り囲む内周クラッド層３１２とを有する。コアロッド２１０の外径はＡ３（Ａ）である。クラッドロッド３２０は、外径がＲ３（Ｒ）の円筒状である。クラッドロッド３２０には、６つの空孔３２１が形成されている。空孔３２１の空孔径はＢ３（Ｂ）である。また、空孔３２１の内縁とクラッドロッド３２０の外縁との距離であるガラスの肉厚は、クラッドロッド３２０の径方向によって異なる。ここで、肉厚のうち最も薄い部分の肉厚をＴ３０とすると、肉厚がＴ３０の部分は、ｙ軸上を含め、６箇所にある。

【0068】

マルチコアファイバ母材３０の製造方法おいては、７本のコアロッド３１０のそれぞれを、クラッドロッド３２０に形成された７つの空孔３２１のそれぞれに挿入する（第１工程）。このとき、空孔３２１の内周面と該空孔３２１に挿入されるコアロッド３１０の外周面との間には空隙Ｇ３（Ｇ）が発生する。つづいて、コアロッド３１０が挿入されたクラッドロッド３２０を加熱してコアロッド３１０とクラッドロッド３２０とを一体化する（第２工程）。第２工程において、主にクラッドロッド３２０における肉厚がＴ３０の部分が、加熱一体化により空隙Ｇ３が潰れる際に変形する。その結果、クラッドロッド３２０は長手方向に垂直な断面において、肉厚がＴ３０の部分が辺の部分となるような角丸六角形となるように変形する。その結果、図１１に示すようなマルチコアファイバ母材１０が製造される。

【0069】

さらに、公知の線引装置を用いて、マルチコアファイバ母材３０からマルチコアファイバを製造することができる。図１３は、マルチコアファイバ母材３０から製造したマルチコアファイバ３の長手方向に垂直な面における模式的な断面図である。

【0070】

マルチコアファイバ３は、マルチコアファイバ母材３０と略相似形の断面構造を有する。すなわち、マルチコアファイバ３は、石英系ガラスからなり、７つのコア部３ａと、コア部３ａの外周を取り囲むクラッド部３ｂとを備える、いわゆる７コア型のマルチコアファイバである。

【0071】

クラッド部３ｂは、マルチコアファイバ３の長手方向に垂直な断面において、角丸六角形を有する。図１２と同様に、角丸六角形の対向する角の方向にｘ軸、対向する辺の方向にｙ軸を定義とし、クラッド部３ｂの最大の外径をｄ１３（ｄ１）とすると、ｄ１３はたとえばｘ軸上でのクラッド部３ｂの外径として定義される。また、クラッド部３ｂの最小の外径をｄ２３（ｄ２）とすると、ｄ２３はたとえばｙ軸上でのクラッド部１ｂの外径として定義される。

【0072】

６つのコア部３ａは、マルチコアファイバ３の断面において、中心間間隔がピッチｐ３（ｐ）となるように三角格子状に配置されている。ピッチｐ３は、たとえばマルチコアファイバ１におけるコア間クロストークが－３０ｄＢ／１００ｍ以下となるように設定されている。

【0073】

また、クラッド部３ｂは、コア部３ａのそれぞれの外側を取り囲む内周クラッド層３ｂａを有している。内周クラッド層３ｂａはマルチコアファイバ母材３０の内周クラッド層３２ａから形成される部分であり、クラッド部３ｂの一部を成している。

【0074】

また、６つのコア部３ａのうちクラッド部３ｂの外縁に最も近いコア部３ａの外縁と、クラッド部３ｂの外縁との最短距離である肉厚をｔ１３（ｔ１）とする。肉厚がｔ１３の部分は、たとえばｙ軸上を含め、６箇所にある。

【0075】

ここで、マルチコアファイバ母材３０の非円率についても、上述した式（１）が成り立つことが好ましく、マルチコアファイバ３の非円率についても、上述した式（２）が成り立つことが好ましい。非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ母材３０であれば、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ３を容易に製造できる。また、非円率が０％より大きいマルチコアファイバ母材３０であれば製造が容易になり、０．２％以上であれば製造がより容易である。また、非円率が０．５％以下のマルチコアファイバ３であれば、他のマルチコアファイバ３との接続損失を低減することができ、たとえば軸ずれを０．７μｍ以下に抑えることができ、接続損失を０．１ｄＢ以下に抑えることができる。さらに非円率が０％より大きいさらには０．２％以上のマルチコアファイバ３であれば、製造が容易でありながら、その特性や他のマルチコアファイバ３との接続損失を低減することができる。

【0076】

また、マルチコアファイバ母材３０における肉厚Ｔ１３（Ｔ１）は４ｍｍ以上であることが好ましい。肉厚Ｔ１３が４ｍｍ以上であれば、非円率を０．５％以下とし易い。また、マルチコアファイバ３における肉厚ｔ１３（ｔ１）は３０μｍ以上であることが好ましい。肉厚ｔ１３が３０μｍ以上であれば、クラッド部３ｂの外縁に最も近いコア部３ａを伝搬する光であっても、当該光がクラッド部３ｂから外部に漏洩して伝搬損失が増加することを抑制できる。

【0077】

ここで、本発明者は、実施形態１、２の場合と同様に、７コア型のマルチコアファイバ母材およびマルチコアファイバについて、様々な外径のクラッドロッドの場合を検討した。

【0078】

図１４は、７コア型における母材外径（Ｄ２）と母材非円率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。図１４に示すように、母材外径（Ｄ２）が２０ｍｍ以上では非円率はおおよそ０．５％程度以下に抑えられているが、２０ｍｍより小さくなると非円率が急激に上昇する。したがって、Ｄ２は２０ｍｍ以上が好まく、５０ｍｍ以上がより好ましく、８０ｍｍ以上がさらに好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。また、このような７コア型の場合、コア部の配置の対称性が、４コア型よりも高いので、母材外径が大きいとき非円率は小さいが、母材外径が小さくなったときの非円率の増加が激しいことが確認された。

【0079】

図１５は、７コア型における母材外径（Ｒ）と空隙比率との関係の一例を示す図である。母材非円率は式（１）における非円率である。空隙比率は式（３）で表される。図１５に示すように、空隙比率が１．００を超えると非円率が急激に大きくなる。したがって、空隙比率は１．００以下が好ましい。また、ピッチが短いほど非円率が抑えられることが確認された。また、このような７コア型の場合、コア部の配置の対称性が、４コア型よりも高いので、空隙比率が小さいとき非円率は小さいが、空隙比率が大きくなったときの非円率の増加が激しいことが確認された。

【0080】

なお、上記実施形態では、コア部の数は２、４、または７であるが、コア部の数はこれに限られず、コア部の配置も上記実施形態の配置に限られない。

【0081】

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。

【符号の説明】

【0082】

１、２、３ ：マルチコアファイバ
１ａ、２ａ、３ａ、１１、２１、３１、１１１、２１１、３１１：コア部
１ｂ、２ｂ、３ｂ、１２、２２、３２：クラッド部
１ｂａ、２ｂａ、３ｂａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、１１２、２１２、３１２：内周クラッド層
１０、２０、３０：マルチコアファイバ母材
１１０、２１０、３１０：コアロッド
１２０、２２０、３２０：クラッドロッド
１２１、２２１、３２１ ：空孔
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ ：空隙
ｐ、ｐ１、ｐ２、ｐ３、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ ：ピッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】