JP2013020075A

JP2013020075A - マルチコアファイバの製造方法

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Publication number: JP2013020075A
Application number: JP2011152971A
Authority: JP
Inventors: Hei Yo; 兵姚; Kazumasa Osono; 和正大薗; Noribumi Shiina; 則文椎名
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】効果的にクロストークを低減することのできる空孔を含むマルチコアファイバを比較的容易に製造する。
【解決手段】製造方法は、石英ジャケット管７の多角形孔８に、コア２１、３１及びそれを覆う石英管２２、３２からなるコアロッド２ａ、３ａ、石英ロッド４、及び空孔を有する管状の石英キャピラリー５ａを挿入する工程と、石英ジャケット管７、並びに多角形孔８内の石英ロッド４、コアロッド２ａ、３ａ、及び石英キャピラリー５ａを加熱溶融して一体化させる工程と、を含むマルチコアファイバ１の製造方法が提供される。石英ロッド４は、多角形孔８の多角形の中心に挿入される。コアロッド２ａ、３ａは、多角形孔８の多角形の頂点と石英ロッド４との間に挿入される。また、石英キャピラリー５ａは、隣り合うコアロッド２ａ、３ａの間に挿入される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチコアファイバの製造方法に関する。

近年、複数本のコアを有する光ファイバであるマルチコアファイバを伝送用ファイバとして用いる技術が提案されている。マルチコアファイバを用いることにより、１本のコアを有する光ファイバを用いる場合よりも伝送容量を大きくすることができる。

このようなマルチコアファイバとして、各コア周辺に複数の空孔を設けた構造を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このマルチコアファイバによれば、複数の空孔が三角格子を形成するように配置され、空孔の孔径と隣接する空孔管の距離の比が一定の条件を満たすことにより、クロストークを低減することができる。

特開２０１０−５５０２８号公報

しかし、特許文献１に記載のマルチコアファイバは、空孔の数が多いため製造が困難である。

したがって、本発明の目的の一つは、効果的にクロストークを低減することのできる空孔を含むマルチコアファイバを比較的容易に製造することにある。

本発明の一態様においては、石英ジャケット管の断面が多角形の多角形孔に、コア及び前記コアを覆う石英管からなるコアロッド、石英ロッド、及び空孔を有する管状の石英キャピラリーを挿入する工程と、前記石英ジャケット管、並びに前記多角形孔内の前記石英ロッド、前記コアロッド、及び前記石英キャピラリーを加熱溶融して一体化させる工程と、を含むマルチコアファイバの製造方法が提供される。前記石英ロッドは、前記多角形孔の前記多角形の中心に挿入される。前記コアロッドは、前記多角形孔の前記多角形の頂点と前記石英ロッドとの間に挿入される。また、前記石英キャピラリーは、隣り合う前記コアロッドの間に挿入される。

本発明の他の態様においては、石英ジャケット管の断面が多角形の多角形孔に、コア及び前記コアを覆う石英管からなるコアロッド、及び空孔を有する管状の石英キャピラリーを挿入する工程と、前記石英ジャケット管、並びに前記多角形孔内の前記コアロッド、及び前記石英キャピラリーを加熱溶融して一体化させる工程と、を含むマルチコアファイバの製造方法が提供される。前記石英キャピラリーの１本は、前記多角形孔の前記多角形の中心に挿入され、前記コアロッドは、前記多角形孔の前記多角形の頂点と前記１本の石英キャピラリーとの間に挿入され、その他の前記石英キャピラリーは、隣り合う前記コアロッドの間に挿入される。

上記マルチコアファイバの製造方法においては、前記石英キャピラリーは、前記多角形の各辺の中心と前記石英ロッドの中心とを結ぶ線分上にそれぞれ複数挿入されることが好ましい。

また、上記マルチコアファイバの製造方法においては、前記石英キャピラリーのうち、前記石英ジャケット管に接する石英キャピラリーの径が、他の石英キャピラリーの径よりも大きいことが好ましい。

また、上記マルチコアファイバの製造方法においては、例えば、全ての前記線分上の各々の前記石英キャピラリーの数は等しく、１つの前記線分上の前記石英キャピラリーに隣接して、マーキング用キャピラリーが挿入される。

また、上記マルチコアファイバの製造方法においては、例えば、全ての前記線分上の各々の前記石英キャピラリーの数は等しく、１つの前記線分上の前記石英ジャケット管に接する前記石英キャピラリーに隣接して、マーキング用石英キャピラリーが挿入される。

また、上記マルチコアファイバの製造方法においては、例えば、前記石英ジャケット管の断面が円形の孔に断面が前記多角形の棒を挿入し、前記石英ジャケット管を加熱溶融させることにより、前記断面が多角形の多角形孔を形成する。

本発明によれば、効果的にクロストークを低減することのできる空孔を含むマルチコアファイバを比較的容易に製造することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るマルチコアファイバの断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマルチコアファイバの製造工程を示す。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るマルチコアファイバの製造工程を示す。図４は、実際に製造した図１に示される構造のマルチコアファイバの断面を表す写真である。

本発明のマルチコアファイバの製造方法の一実施の形態は、クロストークを低減するための空孔を含むマルチコアファイバの製造方法であって、石英ジャケット管の断面が多角形の孔に、コア及び前記コアを覆う石英管からなるコアロッド、石英ロッド、及び空孔を有する管状の石英キャピラリーを挿入する工程と、前記石英ジャケット管、並びに前記孔内の前記石英ロッド、前記コアロッド、及び前記石英キャピラリーを加熱溶融して一体化させる工程と、を含み、前記石英ロッドは、前記孔の前記多角形の中心に挿入され、前記コアロッドは、前記孔の前記多角形の頂点と前記石英ロッドとの間に挿入され、前記石英キャピラリーは、隣り合う前記コアロッドの間に挿入される、マルチコアファイバの製造方法である。以下に、このマルチコアファイバの製造方法の例を詳細に説明する。

〔実施の形態〕
（マルチコアファイバの構造）
図１は、本発明の実施の形態に係るマルチコアファイバ１の断面図である。マルチコアファイバ１は、断面が多角形の多角形孔８を有する石英ジャケット管７と、多角形孔８内に格納される複数本のコアロッド２（２ａ〜２ｃ）、コアロッド３（３ａ〜３ｃ）、１本の石英ロッド４、複数本の石英キャピラリー５（５ａ〜５ｆ）を含む。

石英ジャケット管７の多角形孔８は、断面が四角形以上の多角形の孔であり、図１に示される多角形孔８は、断面が正六角形の六角形孔である。石英ロッド４は、多角形孔８の中心に格納される。なお、石英ロッド４の代わりに、１本の石英キャピラリー（空孔を有する石英管）を多角形孔８の中心に格納して、この中心を介して対向するコア同士のクロストークを効果的に抑えてもよい。

コアロッド２は、コア２１と、コア２１を覆う石英管２２（コア２１よりも石英管２２の方が、屈折率は高い）からなる。コアロッド３は、コア３１と、コア３１を覆う石英管３２（コア３１よりも石英管３２の方が、屈折率は高い）からなる。コア２１の光学特性とコア３１の光学特性は同じでもよいし、異なってもよい。例えば、コア２１とコア３１の屈折率や有効断面積が異なる場合に、光学特性が異なる。また、石英管２２、３２の屈折率は、径方向で変化させても良い。

図１には、有効断面積の異なるコア２１とコア３１が示される。この場合、コア２１とコア３１の直径は、例えば、それぞれ８〜１６μｍと４〜８μｍである。コア２１は、シングルモード（ＳＭ）コア又はラージモードエリア（ＬＭＡ）コアからなり、コア３１は、分散補償（ＳＣ）コアからなる。

コアロッド２、３は、多角形孔８の多角形の頂点と石英ロッド４の間に、石英ジャケット管７及び石英ロッド４に接するように格納される。図１においては、コアロッド２ａ〜２ｃ及びコアロッド３ａ〜３ｃが、六角形孔である多角形孔８の六角形の頂点と石英ロッド４の間に格納される。

このため、コアロッド２ａ〜２ｃのコア２１の中心及びコアロッド３ａ〜３ｃのコア３１の中心は、多角形孔８の断面と同じ角数の多角形の頂点の上に位置する（コア２１の中心とコア３１の中心とを結ぶと、多角形孔８の相似形となる多角形が形成される）。図１に示されるマルチコアファイバ１においては、コア２１及びコア３１が正六角形の６つの頂点の上に位置する。コア２１とコア３１のうちの隣り合うコア間の距離（正六角形環の各辺の長さ）は、例えば、２０〜５０μｍである。

コア２１とコア３１の光学特性が異なる場合は、コア２１とコア３１は、図１に示されるように石英ロッド４の周りに交互に配置されることが好ましい。同一の光学特性を有するコアが隣り合うよりも、異なる光学特性を有するコアが周方向で隣り合う方が、コア間のクロストークが低減されるためである。

石英キャピラリー５は、空孔を有する石英管である。石英キャピラリー５は、コアロッド２、３のうちの隣り合うコアロッドの間に格納され、石英キャピラリー５の空孔は、これらの周方向で隣り合うコアロッドの間のクロストークを低減する。石英キャピラリー５が隣り合うコアロッドの間に格納されることにより、少ない空孔で効果的にクロストークを低減することができる。

石英キャピラリー５は、例えば、図１に示されるように、多角形孔８の多角形の各辺の中心と石英ジャケット管７（石英ロッド４）の中心とを結ぶ線分上にそれぞれ複数格納される。図１においては、石英キャピラリー５ａ〜５ｆのそれぞれは、５つの石英キャピラリーから構成される。

また、この場合、多角形孔８の隙間をなるべく小さくするために、石英キャピラリー５のうち、最も外側の石英ジャケット管７に接する石英キャピラリーの径が、他の石英キャピラリーの径よりも大きいことが好ましい。図１においては、石英キャピラリー５ａ〜５ｆのそれぞれにおいて、最も外側の、石英ジャケット管７に接する石英キャピラリーの径が、他の石英キャピラリーの径よりも大きい。

また、マルチコアファイバ１は、マーキング用キャピラリー６を含んでもよい。マーキング用キャピラリー６は、多角形孔８の多角形の各辺の中心と石英ロッド４の中心とを結ぶ線分のうちの１つの線分上の石英キャピラリー５に隣接する石英キャピラリーである。例えば、図１においては、全ての線分上の各々の石英キャピラリー５、すなわち石英キャピラリー５ａ〜５ｆの各々の石英キャピラリーの数が等しく、石英キャピラリー５ａの隣にのみマーキング用キャピラリー６が格納されるため、容易にマーキング用キャピラリー６の位置を特定し、それによりマルチコアファイバ１の回転角度等を特定することができる。

なお、マーキング用キャピラリー６の配置は特に限定されないが、多角形孔８の隙間をなるべく小さくするために、最も外側の、石英ジャケット管７に接する石英キャピラリー（図１における石英キャピラリー５ａの最も外側の、石英ジャケット管７に接する石英キャピラリー）に隣接することが好ましい。また、マーキング用キャピラリー６は、複数の石英キャピラリーから構成されてもよい。

コアロッド２の石英管２２、コアロッド３の石英管３２、石英ロッド４、石英キャピラリー５、及び石英ジャケット管７は、それぞれＢ、Ｆ等の屈折率を下げるためのドーパントを含む石英ガラス又はドーパントを含まない石英ガラスからなり、マルチコアファイバ１のクラッドとして機能する。

コア２１及びコア３１は、それぞれＧｅ、Ｐ等の屈折率を上げるためのドーパントを含む石英ガラス又はドーパントを含まない石英ガラスからなる。コア２１及びコア３１の屈折率は、クラッドを構成するコアロッド２の石英管２２、コアロッド３の石英管３２、石英ロッド４、石英キャピラリー５、及び石英ジャケット管７の屈折率よりも高く、コア２１及びコア３１のこのクラッドに対する比屈折率差は、例えば、それぞれ０．２５〜０．４％と０．８〜１．２％である。

（マルチコアファイバの製造）
図２（ａ）、（ｂ）及び図３（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態のマルチコアファイバ１の製造工程を示す。

まず、図２（ａ）に示されるように、断面が円形の円形孔９を有する石英ジャケット管７を用意し、この石英ジャケット管７の円形孔９内に、断面が多角形の多角形棒１０を挿入する。多角形棒１０は、例えば、カーボン棒である。

その後、円形孔９内に多角形棒１０を挿入した状態で石英ジャケット管７を加熱溶融させることにより、円形孔９が多角形棒１０の形状に合わせて変形する。その結果、図２（ｂ）に示されるように、多角形孔８が形成される。

次に、図３（ａ）に示されるように、石英ジャケット管７の多角形孔８に、コアロッド２、３、石英ロッド４、石英キャピラリー５、マーキング用キャピラリー６を挿入する。ここで、各部材は、図１に示されるような所望の配置をとるように挿入される。なお、ここでは、石英ロッド４、石英キャピラリー５、石英管２２、３２及び石英ジャケット管７は、全て同じ屈折率とした。

次に、図３（ｂ）に示されるように、ヒータ１１を用いて、石英ジャケット管７、並びに多角形孔８内の石英ロッド４、コアロッド２、３、石英キャピラリー５、及びマーキング用キャピラリー６を加熱溶融して、一体化させる。その結果、図１に示されるようなマルチコアファイバ１が得られる。なお、図３（ｂ）においては、石英キャピラリー５及びマーキング用キャピラリー６の図示が省略されている。

図４は、実際に製造した図１に示される構造のマルチコアファイバ１の断面を表す写真である。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、効果的にクロストークを低減することのできる空孔を含むマルチコアファイバを比較的容易に製造することができる。

また、本発明の実施の形態によれば、クロストークを軽減する空孔が石英キャピラリーにより形成され、コアロッドに含まれるコアに近づきすぎないため、空孔に起因するコアの光学特性の変化、例えば、分散特性のシフトを抑えることができる。

また、マルチコアファイバの中心に石英ロッドが配置され、コアが配置されないため、全ての隣り合うコア間の領域に空孔が配置される。これにより、マルチコアファイバのクロストークをより効果的に抑えることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１マルチコアファイバ
２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃコアロッド
４石英ロッド
５ａ〜５ｆ石英キャピラリー
６マーキング用キャピラリー
７石英ジャケット管
８多角形孔
９円形孔
１０多角形棒
２１、３１コア

Claims

石英ジャケット管の断面が多角形の多角形孔に、コア及び前記コアを覆う石英管からなるコアロッド、石英ロッド、及び空孔を有する管状の石英キャピラリーを挿入する工程と、
前記石英ジャケット管、並びに前記多角形孔内の前記石英ロッド、前記コアロッド、及び前記石英キャピラリーを加熱溶融して一体化させる工程と、
を含み、
前記石英ロッドは、前記多角形孔の前記多角形の中心に挿入され、
前記コアロッドは、前記多角形孔の前記多角形の頂点と前記石英ロッドとの間に挿入され、
前記石英キャピラリーは、隣り合う前記コアロッドの間に挿入される、
マルチコアファイバの製造方法。
石英ジャケット管の断面が多角形の多角形孔に、コア及び前記コアを覆う石英管からなるコアロッド、及び空孔を有する管状の石英キャピラリーを挿入する工程と、
前記石英ジャケット管、並びに前記多角形孔内の前記コアロッド、及び前記石英キャピラリーを加熱溶融して一体化させる工程と、
を含み、
前記石英キャピラリーの１本は、前記多角形孔の前記多角形の中心に挿入され、
前記コアロッドは、前記多角形孔の前記多角形の頂点と前記１本の石英キャピラリーとの間に挿入され、
その他の前記石英キャピラリーは、隣り合う前記コアロッドの間に挿入される、
マルチコアファイバの製造方法。
前記石英キャピラリーは、前記多角形の各辺の中心と前記石英ジャケット管の中心とを結ぶ線分上にそれぞれ複数挿入される、
請求項１又は２に記載のマルチコアファイバの製造方法。
前記石英キャピラリーのうち、前記石英ジャケット管に接する石英キャピラリーの径が、他の石英キャピラリーの径よりも大きい、
請求項３に記載のマルチコアファイバの製造方法。
全ての前記線分上の各々の前記石英キャピラリーの数は等しく、
１つの前記線分上の前記石英キャピラリーに隣接して、マーキング用キャピラリーが挿入される、
請求項３又は４に記載のマルチコアファイバの製造方法。
全ての前記線分上の前記石英キャピラリーの数は等しく、
１つの前記線分上の前記石英ジャケット管に接する前記石英キャピラリーに隣接して、マーキング用石英キャピラリーが挿入される、
請求項３又は４に記載のマルチコアファイバの製造方法。
前記石英ジャケット管の断面が円形の孔に断面が前記多角形の棒を挿入し、前記石英ジャケット管を加熱溶融させることにより、前記多角形孔を形成する、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチコアファイバの製造方法。