JPH0769665A - 光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製造方法 - Google Patents
光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製造方法Info
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- JPH0769665A JPH0769665A JP6140337A JP14033794A JPH0769665A JP H0769665 A JPH0769665 A JP H0769665A JP 6140337 A JP6140337 A JP 6140337A JP 14033794 A JP14033794 A JP 14033794A JP H0769665 A JPH0769665 A JP H0769665A
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C03B37/00—Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/012—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
- C03B37/01205—Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments starting from tubes, rods, fibres or filaments
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- C03B37/0124—Means for reducing the diameter of rods or tubes by drawing, e.g. for preform draw-down
-
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- Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光ファイバおよびコアが完全には真円、同心
円状でない場合にも、これに起因する偏波分散を等価的
に抑止することのできる光ファイバを提供し、このよう
な光ファイバを製造するのに適した光ファイバ母材と、
これらの好適な製造方法を提供する。 【構成】 本発明の光ファイバ母材１が、中心部の透明
材からなるコアと、周辺部の透明材からなるクラッドに
より構成されており、コア中もしくはその近傍を通る中
心軸の回りで一方向かつ一様にねじられ、かつ当該ねじ
りのピッチ以上の長さを有しているので、これから線引
きされた光ファイバは一方向かつ一様なねじれが残留し
ている。
円状でない場合にも、これに起因する偏波分散を等価的
に抑止することのできる光ファイバを提供し、このよう
な光ファイバを製造するのに適した光ファイバ母材と、
これらの好適な製造方法を提供する。 【構成】 本発明の光ファイバ母材１が、中心部の透明
材からなるコアと、周辺部の透明材からなるクラッドに
より構成されており、コア中もしくはその近傍を通る中
心軸の回りで一方向かつ一様にねじられ、かつ当該ねじ
りのピッチ以上の長さを有しているので、これから線引
きされた光ファイバは一方向かつ一様なねじれが残留し
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ母材、光フ
ァイバ及びこれらの製造方法に関するものである。
ァイバ及びこれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、石英系の光ファイバの製造方法と
しては、ＶＡＤ法、外付け法、内付け法（ＭＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ法）、ロッドインチューブ法、二重るつぼ
法等が知られている。これらの代表的プロセス以下に述
べる。ＶＡＤ法は、酸水素バーナに原料を供給し、火炎
の中で加水分解反応によりガラス微粒子を合成し、これ
を回転する出発棒の先端に付着させ、軸方向に成長さ
せ、多孔質母材を作成し、これを脱水・透明化、縮径、
延伸して円柱状の光ファイバ用の母材とする。次いで、
この光ファイバ用の母材を線引きし、所望の屈折率分布
を有する光ファイバを製造する方法である。内付け法は
石英管の内部に原料と酸素を送り、外部からバーナを往
復させることによりガラス薄膜を内部に積層させ、中実
化して光ファイバ用の母材とする。得られた母材を線引
きし、光ファイバを製造する方法である（情報伝達用繊
維、繊維と工業 Vol.4 No.5 1985, p.151-160 ）。ま
た、ロッドインチューブ法は、コアとなるガラス棒（ロ
ッド）をクラッドとなる肉厚のガラス管（チューブ）に
挿入し、その下端を封じ加熱軟化させて引張り、線引き
も同時に行うことにより光ファイバを製造する方法であ
る。
しては、ＶＡＤ法、外付け法、内付け法（ＭＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤ法）、ロッドインチューブ法、二重るつぼ
法等が知られている。これらの代表的プロセス以下に述
べる。ＶＡＤ法は、酸水素バーナに原料を供給し、火炎
の中で加水分解反応によりガラス微粒子を合成し、これ
を回転する出発棒の先端に付着させ、軸方向に成長さ
せ、多孔質母材を作成し、これを脱水・透明化、縮径、
延伸して円柱状の光ファイバ用の母材とする。次いで、
この光ファイバ用の母材を線引きし、所望の屈折率分布
を有する光ファイバを製造する方法である。内付け法は
石英管の内部に原料と酸素を送り、外部からバーナを往
復させることによりガラス薄膜を内部に積層させ、中実
化して光ファイバ用の母材とする。得られた母材を線引
きし、光ファイバを製造する方法である（情報伝達用繊
維、繊維と工業 Vol.4 No.5 1985, p.151-160 ）。ま
た、ロッドインチューブ法は、コアとなるガラス棒（ロ
ッド）をクラッドとなる肉厚のガラス管（チューブ）に
挿入し、その下端を封じ加熱軟化させて引張り、線引き
も同時に行うことにより光ファイバを製造する方法であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ用の
母材の製造工程は、線引き後に得られる光ファイバのい
かなる部分の断面構造においても屈折率分布が同心円状
になる様に考えられている。しかしながら、実際は、光
ファイバにおけるコアあるいはクラッドの断面構造はわ
ずかに楕円あるいは歪んだ円の形状になっているため、
屈折率分布が完全な同心円状ではなくなっている。これ
が原因で光ファイバ断面内の直交する二偏波間の群速度
に違いが生じてしまい、偏波分散が大きくなってしまう
問題があった。このため、大容量かつ長距離の伝送が必
要とされる海底ケ−ブル用および幹線ケーブル用の光フ
ァイバとして実用化すると、偏波分散の影響が大きく現
れてしまう。もっとも、光ファイバの製造プロセスのコ
ントロールを厳密に行えば、コアを真円状とすること
も、またクラッドとコアを同心円状とすることも原理的
には可能である。しかし、このようなプロセス制御を厳
密に行おうとすればする程、困難性が増大してコストの
上昇などを招く。また、完全に真円および同心円となっ
た光ファイバを実現することは、原理的には可能である
としても、実用上は理想的な製造プロセスのコントロー
ルができない以上、不可能なことであり、結局は構造上
の歪みによる偏波分散は避けることができない。
母材の製造工程は、線引き後に得られる光ファイバのい
かなる部分の断面構造においても屈折率分布が同心円状
になる様に考えられている。しかしながら、実際は、光
ファイバにおけるコアあるいはクラッドの断面構造はわ
ずかに楕円あるいは歪んだ円の形状になっているため、
屈折率分布が完全な同心円状ではなくなっている。これ
が原因で光ファイバ断面内の直交する二偏波間の群速度
に違いが生じてしまい、偏波分散が大きくなってしまう
問題があった。このため、大容量かつ長距離の伝送が必
要とされる海底ケ−ブル用および幹線ケーブル用の光フ
ァイバとして実用化すると、偏波分散の影響が大きく現
れてしまう。もっとも、光ファイバの製造プロセスのコ
ントロールを厳密に行えば、コアを真円状とすること
も、またクラッドとコアを同心円状とすることも原理的
には可能である。しかし、このようなプロセス制御を厳
密に行おうとすればする程、困難性が増大してコストの
上昇などを招く。また、完全に真円および同心円となっ
た光ファイバを実現することは、原理的には可能である
としても、実用上は理想的な製造プロセスのコントロー
ルができない以上、不可能なことであり、結局は構造上
の歪みによる偏波分散は避けることができない。
【０００４】そこで本発明は、光ファイバおよびコアが
完全には真円、同心円状でない場合にも、これに起因す
る偏波分散を等価的に抑止することのできる光ファイバ
を提供することを目的とする。
完全には真円、同心円状でない場合にも、これに起因す
る偏波分散を等価的に抑止することのできる光ファイバ
を提供することを目的とする。
【０００５】また、本発明は、このような光ファイバを
製造するのに適した光ファイバ母材と、これらの好適な
製造方法を提供することを目的とする。
製造するのに適した光ファイバ母材と、これらの好適な
製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
母材は、中心部の透明材からなるコアと、周辺部の透明
材からなるクラッドにより構成され、コア中もしくはそ
の近傍を通る中心軸の回りで一方向かつ一様にねじら
れ、かつ当該ねじりのピッチ以上の長さを有しているこ
とを特徴とする。
母材は、中心部の透明材からなるコアと、周辺部の透明
材からなるクラッドにより構成され、コア中もしくはそ
の近傍を通る中心軸の回りで一方向かつ一様にねじら
れ、かつ当該ねじりのピッチ以上の長さを有しているこ
とを特徴とする。
【０００７】また、本発明に係る光ファイバは、上記の
ような光ファイバ母材を端部から加熱・軟化させて、線
引きすることにより繊維状とされ、一方向かつ一様なね
じりが残留し、かつ当該ねじりのピッチ以上の長さを有
していることを特徴とする。
ような光ファイバ母材を端部から加熱・軟化させて、線
引きすることにより繊維状とされ、一方向かつ一様なね
じりが残留し、かつ当該ねじりのピッチ以上の長さを有
していることを特徴とする。
【０００８】本発明に係る光ファイバ母材の製造方法
は、前述した従来から公知の製造方法に対応して、各種
の態様がある。
は、前述した従来から公知の製造方法に対応して、各種
の態様がある。
【０００９】第１の態様に係る光ファイバ母材の製造方
法は、中心部の透明材からなるコアと、周辺部の透明材
からなるクラッドとを有する母材を用意する第１のステ
ップと、母材に対してその両端部から逆向きの回転応力
を加えて、コア中もしくはその近傍を通る中心軸の回り
で１回以上回転させつつ、母材を加熱して軟化させる第
２のステップとを備えることを特徴とする。
法は、中心部の透明材からなるコアと、周辺部の透明材
からなるクラッドとを有する母材を用意する第１のステ
ップと、母材に対してその両端部から逆向きの回転応力
を加えて、コア中もしくはその近傍を通る中心軸の回り
で１回以上回転させつつ、母材を加熱して軟化させる第
２のステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】第２の態様に係る光ファイバ母材の製造方
法は、中心部の透明母材からなるコアと、周辺部のクラ
ッドとなるべき多孔質材の層とを有する母材を用意する
第１のステップと、コアに対してその両端から逆向きの
回転応力を加えて、中心軸の回りで１回以上回転させつ
つ、母材を加熱して多孔質材の層を透明化させると共に
コアを軟化させる第２のステップとを備えることを特徴
とする。
法は、中心部の透明母材からなるコアと、周辺部のクラ
ッドとなるべき多孔質材の層とを有する母材を用意する
第１のステップと、コアに対してその両端から逆向きの
回転応力を加えて、中心軸の回りで１回以上回転させつ
つ、母材を加熱して多孔質材の層を透明化させると共に
コアを軟化させる第２のステップとを備えることを特徴
とする。
【００１１】第３の態様に係る光ファイバ母材の製造方
法は、中心部のコアとなるべき多孔質材の層と、周辺部
の透明材からなるクラッドとを有する母材を用意する第
１のステップと、クラッドに対してその両端から逆向き
の回転応力を加えて中心軸の回りで１回以上回転させつ
つ、母材を加熱してクラッドを軟化させると共に多孔質
材の層を透明化させる第２のステップとを備えることを
特徴とする。
法は、中心部のコアとなるべき多孔質材の層と、周辺部
の透明材からなるクラッドとを有する母材を用意する第
１のステップと、クラッドに対してその両端から逆向き
の回転応力を加えて中心軸の回りで１回以上回転させつ
つ、母材を加熱してクラッドを軟化させると共に多孔質
材の層を透明化させる第２のステップとを備えることを
特徴とする。
【００１２】なお、上記第１〜第３のいずれの態様にお
いても、第２のステップは逆向きの回転応力と共に中心
軸方向の引張り応力を加えつつ、母材を加熱してもよ
い。また、第２のステップは、母材を一方の端部側から
他方の端部側へ順次に加熱するようにしてもよい。
いても、第２のステップは逆向きの回転応力と共に中心
軸方向の引張り応力を加えつつ、母材を加熱してもよ
い。また、第２のステップは、母材を一方の端部側から
他方の端部側へ順次に加熱するようにしてもよい。
【００１３】上記第１および第２の態様では、第１のス
テップにおいて、コア用の母材の外周を略真円となるよ
うに研削後、研削したコア用母材を使用して光ファイバ
母材を形成することを特徴としてもよい。
テップにおいて、コア用の母材の外周を略真円となるよ
うに研削後、研削したコア用母材を使用して光ファイバ
母材を形成することを特徴としてもよい。
【００１４】本発明に係る光ファイバの製造方法は、上
述の第１ないし第３の態様にいずれかの方法により製造
された光ファイバ母材の一端部を保持して他端部が下方
に位置するよう垂下させ、次いで光ファイバ母材を他端
部から加熱して軟化させることにより、順次に光ファイ
バを線引きすることを特徴とする。
述の第１ないし第３の態様にいずれかの方法により製造
された光ファイバ母材の一端部を保持して他端部が下方
に位置するよう垂下させ、次いで光ファイバ母材を他端
部から加熱して軟化させることにより、順次に光ファイ
バを線引きすることを特徴とする。
【００１５】また、本発明に係る光ファイバの製造方法
では、光ファイバ母材を回転しつつ、上述の第１ないし
第３の態様にいずれかの方法により製造された光ファイ
バ母材の一端部を保持して他端部が下方に位置するよう
垂下させ、次いで光ファイバ母材を他端部から加熱して
軟化させることにより、順次に光ファイバを線引きする
ことを特徴としてもよい。
では、光ファイバ母材を回転しつつ、上述の第１ないし
第３の態様にいずれかの方法により製造された光ファイ
バ母材の一端部を保持して他端部が下方に位置するよう
垂下させ、次いで光ファイバ母材を他端部から加熱して
軟化させることにより、順次に光ファイバを線引きする
ことを特徴としてもよい。
【００１６】
【作用】本発明に係る光ファイバは、中心軸のまわりで
一方向かつ一様にねじられている。このため、光ファイ
バおよびコアの断面構造が完全な真円かつ同心円状でな
かったとしても、断面構造上の歪みは一定のピッチ（ね
じりのピッチ）で３６０度の各方向に均一に現れ、した
がって長尺の光ファイバ全体としては、等価的に真円か
つ同心円構造の光伝送路として機能する。このため、上
記ねじりのピッチ以上の長さを有する光ファイバを伝搬
する光信号に生じる偏波分散は、光軸のまわり３６０度
の方向に次々と現れながら次々とキャンセルされ（つま
り、２つの偏波モ−ドの結合が容易になり）、結果とし
て全体の偏波分散を抑止できる。
一方向かつ一様にねじられている。このため、光ファイ
バおよびコアの断面構造が完全な真円かつ同心円状でな
かったとしても、断面構造上の歪みは一定のピッチ（ね
じりのピッチ）で３６０度の各方向に均一に現れ、した
がって長尺の光ファイバ全体としては、等価的に真円か
つ同心円構造の光伝送路として機能する。このため、上
記ねじりのピッチ以上の長さを有する光ファイバを伝搬
する光信号に生じる偏波分散は、光軸のまわり３６０度
の方向に次々と現れながら次々とキャンセルされ（つま
り、２つの偏波モ−ドの結合が容易になり）、結果とし
て全体の偏波分散を抑止できる。
【００１７】本発明に係る光ファイバ母材は、あらかじ
め一定の方向かつ一様にねじられているため、端部より
線引きするだけで、上記の光ファイバを実現できるよう
に作用する。
め一定の方向かつ一様にねじられているため、端部より
線引きするだけで、上記の光ファイバを実現できるよう
に作用する。
【００１８】第１態様に係る光ファイバ母材の製造方法
は、すでに透明化されてコアとクラッドが一体された母
材にねじりを加えるもので、このような透明化された母
材は、ＶＡＤ法による多孔質母材を加熱・透明化するこ
とにより、あるいは外付け法による母材の外側（クラッ
ド側）の多孔質層を加熱・透明化することにより、ある
いは内付け法による母材の内側（コア側）の多孔質層を
加熱・透明化することにより、あるいはロッドインチュ
ーブ法による透明ロッド材（コア材）と透明チューブ材
（クラッド材）を加熱・一体化することにより得られ
る。そして、回転応力を加えつつ加熱・軟化させること
により、母材に対して光ファイバ化したときの偏波分散
の抑止に必要なねじりが加えられる。また、内付け法で
内側のコア層の部分を透明化した後に中実化の工程と一
緒にねじりを加えれば工程の短縮を行うことができる。
は、すでに透明化されてコアとクラッドが一体された母
材にねじりを加えるもので、このような透明化された母
材は、ＶＡＤ法による多孔質母材を加熱・透明化するこ
とにより、あるいは外付け法による母材の外側（クラッ
ド側）の多孔質層を加熱・透明化することにより、ある
いは内付け法による母材の内側（コア側）の多孔質層を
加熱・透明化することにより、あるいはロッドインチュ
ーブ法による透明ロッド材（コア材）と透明チューブ材
（クラッド材）を加熱・一体化することにより得られ
る。そして、回転応力を加えつつ加熱・軟化させること
により、母材に対して光ファイバ化したときの偏波分散
の抑止に必要なねじりが加えられる。また、内付け法で
内側のコア層の部分を透明化した後に中実化の工程と一
緒にねじりを加えれば工程の短縮を行うことができる。
【００１９】第２態様に係る光ファイバ母材の製造方法
は、外付け法による母材のクラッドを透明化させる工程
と、母材にねじりを加える工程を同時に行うものであ
り、第３態様のものは内付け法による母材のコアの透明
化工程と母材をねじる工程を同時に行うものであり、こ
れらによれば工程の短縮が図られる。
は、外付け法による母材のクラッドを透明化させる工程
と、母材にねじりを加える工程を同時に行うものであ
り、第３態様のものは内付け法による母材のコアの透明
化工程と母材をねじる工程を同時に行うものであり、こ
れらによれば工程の短縮が図られる。
【００２０】なお、上記第１ないし第３の態様のいずれ
においても回転応力と共に引張り応力を加えるようにす
ると、母材の縮径・延伸を同時に行うことができる。
においても回転応力と共に引張り応力を加えるようにす
ると、母材の縮径・延伸を同時に行うことができる。
【００２１】また、第１および第２の態様の第１のステ
ップにおいて、コア用の母材の外周を略真円となるよう
に研削後、研削したコア用母材を使用して光ファイバ母
材を形成することにより、偏波分散を改善にあたって必
要なねじり量を低減することが可能となる。
ップにおいて、コア用の母材の外周を略真円となるよう
に研削後、研削したコア用母材を使用して光ファイバ母
材を形成することにより、偏波分散を改善にあたって必
要なねじり量を低減することが可能となる。
【００２２】本発明の光ファイバは、上記第１ないし第
３態様の製造方法により得た光ファイバ母材を線引きす
ることで得られる。すなわち、ねじられた母材を端部よ
り加熱・軟化して線引きすると、当該ねじりは光ファイ
バに残留することとなる。この線引きにあたって、光フ
ァイバ母材を回転させると光ファイバ状態でのコアのね
じれ量を大きくすることができる。
３態様の製造方法により得た光ファイバ母材を線引きす
ることで得られる。すなわち、ねじられた母材を端部よ
り加熱・軟化して線引きすると、当該ねじりは光ファイ
バに残留することとなる。この線引きにあたって、光フ
ァイバ母材を回転させると光ファイバ状態でのコアのね
じれ量を大きくすることができる。
【００２３】なお、上記のいずれの発明においても、ね
じりの中心が特にコアの外側（クラッド部分）となるよ
うにした母材を線引きするならば、らせん状のコアを有
する光ファイバとなり得る。らせん状のコアを有する光
ファイバは、らせんのピッチを調節することにより円偏
波保存光ファイバとなり得る。
じりの中心が特にコアの外側（クラッド部分）となるよ
うにした母材を線引きするならば、らせん状のコアを有
する光ファイバとなり得る。らせん状のコアを有する光
ファイバは、らせんのピッチを調節することにより円偏
波保存光ファイバとなり得る。
【００２４】
【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、本発明の
原理に関して概要を説明する。
原理に関して概要を説明する。
【００２５】コアの断面形状が楕円であることを想定し
た場合、楕円の非円率（ｅ）を、 ｅ＝（（最大外径）−（最小外径））／（平均外径） で定義した場合の楕円の非円率（ｅ）と偏波分散（ＰＭ
Ｄ）との関係は、「K.Kashihara et al., Internationa
l Wire & Cable Symposium Proceeding 1993, pp635-63
8 」に示されている。そして、コアをねじることによる
偏波分散（ＰＭＤ）の改善は、 ＰＭＤ（φ）／ＰＭＤ（φ＝０）＝（２π／２φ）（Ｂ／λ） …（１） ここで、φ：光ファイバ単位長あたりのコアのねじれ回
転数 Ｂ：光ファイバの複屈折率 λ：光の波長 であることが知られている（A.J.Barlow et al. : APPL
IED OPTICS, Vol.20, No.17,1 September 1981, pp2962
-2968 ）。なお、通常の光ファイバにおいては、Ｂ＝１
０-5〜１０-7程度である。
た場合、楕円の非円率（ｅ）を、 ｅ＝（（最大外径）−（最小外径））／（平均外径） で定義した場合の楕円の非円率（ｅ）と偏波分散（ＰＭ
Ｄ）との関係は、「K.Kashihara et al., Internationa
l Wire & Cable Symposium Proceeding 1993, pp635-63
8 」に示されている。そして、コアをねじることによる
偏波分散（ＰＭＤ）の改善は、 ＰＭＤ（φ）／ＰＭＤ（φ＝０）＝（２π／２φ）（Ｂ／λ） …（１） ここで、φ：光ファイバ単位長あたりのコアのねじれ回
転数 Ｂ：光ファイバの複屈折率 λ：光の波長 であることが知られている（A.J.Barlow et al. : APPL
IED OPTICS, Vol.20, No.17,1 September 1981, pp2962
-2968 ）。なお、通常の光ファイバにおいては、Ｂ＝１
０-5〜１０-7程度である。
【００２６】光ファイバ母材のコアの非円率は、通常の
場合、光ファイバ化する際の線引き工程で増大する。発
明者は、実験により非円率の増大および光ファイバ化後
の偏波分散値を測定し、（１）に従って偏波分散値＝
０．１ｐｓ／ｋｍ1/2 程度とするために必要な光ファイ
バ状態でのコアのねじりピッチ長を求めた。この結果を
表１に示す。
場合、光ファイバ化する際の線引き工程で増大する。発
明者は、実験により非円率の増大および光ファイバ化後
の偏波分散値を測定し、（１）に従って偏波分散値＝
０．１ｐｓ／ｋｍ1/2 程度とするために必要な光ファイ
バ状態でのコアのねじりピッチ長を求めた。この結果を
表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】光ファイバ母材での非円率は５％以下なの
で、表１より光ファイバ状態でのコアのねじりピッチ長
は、光ファイバ母材での非円率に応じて１ｃｍ以上１０
０ｍ以下とすればよい。なお、こうした光ファイバ状態
でのコアのねじりピッチ長（Ｌ0 ）を実現するための光
ファイバ母材でのコアのねじりピッチ長（Ｌ1 ）は、通
常の光ファイバの外径は０．１２５ｍｍなので、 Ｌ1 ＝（０．１２５／Ｄ）2 ・Ｌ0 …（２） ここで、Ｄ：光ファイバ母材の外径（単位：ｍｍ） で決定される。
で、表１より光ファイバ状態でのコアのねじりピッチ長
は、光ファイバ母材での非円率に応じて１ｃｍ以上１０
０ｍ以下とすればよい。なお、こうした光ファイバ状態
でのコアのねじりピッチ長（Ｌ0 ）を実現するための光
ファイバ母材でのコアのねじりピッチ長（Ｌ1 ）は、通
常の光ファイバの外径は０．１２５ｍｍなので、 Ｌ1 ＝（０．１２５／Ｄ）2 ・Ｌ0 …（２） ここで、Ｄ：光ファイバ母材の外径（単位：ｍｍ） で決定される。
【００２９】また、通常に製造された光ファイバ母材で
は非円率は２％以下であり、光ファイバ母材でのねじり
の容易性から鑑みて、光ファイバ状態でのコアのねじり
ピッチ長は、光ファイバ母材での非円率に応じて１０ｃ
ｍ以上５０ｍ以下とすることが現実的である。
は非円率は２％以下であり、光ファイバ母材でのねじり
の容易性から鑑みて、光ファイバ状態でのコアのねじり
ピッチ長は、光ファイバ母材での非円率に応じて１０ｃ
ｍ以上５０ｍ以下とすることが現実的である。
【００３０】また、光ファイバ母材のコアの非円率を低
減するためにコア母材の外周を研削する方法を採れば、
外周の研削により光ファイバ母材のコアの非円率を０．
５％以下に制御することが可能である。この場合には、
光ファイバ状態でのコアのねじりピッチ長は、光ファイ
バ母材での非円率に応じて１ｍ以上５０ｍ以下とするこ
とが可能となる。
減するためにコア母材の外周を研削する方法を採れば、
外周の研削により光ファイバ母材のコアの非円率を０．
５％以下に制御することが可能である。この場合には、
光ファイバ状態でのコアのねじりピッチ長は、光ファイ
バ母材での非円率に応じて１ｍ以上５０ｍ以下とするこ
とが可能となる。
【００３１】更に、発明者は、ねじった光ファイバ母材
を使用し、この光ファイバ母材を回転しながら線引きす
ることによる偏波分散値の改善に関して実験を行った。
この結果を表２に示す。
を使用し、この光ファイバ母材を回転しながら線引きす
ることによる偏波分散値の改善に関して実験を行った。
この結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２に示すように、実質的なねじりピッチ
（光ファイバ状態での換算）が同一であるにも拘らず、
線引き時の回転数が大きいほうが偏波分散値が小さくな
った。これは、通常の線引きによって光ファイバ母材の
非円率よりも増大した非円率を光ファイバが有すること
になるが、その原因は線引き時の加熱炉内部の温度分布
に光ファイバ母材の径方向についてのムラが生じている
ためと考えられる。この温度ムラのため、光ファイバ母
材について径方向の温度ムラが生じ非円率が増大すると
推測される。したがって、回転線引きは、回転によるね
じりの効果による偏波分散値の改善効果に加えて、回転
による光ファイバ母材について径方向の温度ムラの低減
による非円率の増大抑止という偏波分散値の改善効果を
発揮すると推測される。
（光ファイバ状態での換算）が同一であるにも拘らず、
線引き時の回転数が大きいほうが偏波分散値が小さくな
った。これは、通常の線引きによって光ファイバ母材の
非円率よりも増大した非円率を光ファイバが有すること
になるが、その原因は線引き時の加熱炉内部の温度分布
に光ファイバ母材の径方向についてのムラが生じている
ためと考えられる。この温度ムラのため、光ファイバ母
材について径方向の温度ムラが生じ非円率が増大すると
推測される。したがって、回転線引きは、回転によるね
じりの効果による偏波分散値の改善効果に加えて、回転
による光ファイバ母材について径方向の温度ムラの低減
による非円率の増大抑止という偏波分散値の改善効果を
発揮すると推測される。
【００３４】以下、添付図面を参照して、本発明の実施
例に係る光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製
造方法を順次に説明する。
例に係る光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製
造方法を順次に説明する。
【００３５】図１は実施例に係る光ファイバ母材の一部
の斜視構造と、４つの平面Ａ〜Ｄにおける断面構造を示
す図である。光ファイバ母材１は石英系ガラスからなる
クラッド母材１１と、この中心部に設けられた高屈折率
のコア用母材１２から構成される。ここで、コア用母材
１２は光ファイバ母材１の中心に位置するが真円形状で
はなく、凸部１３を有していると仮定する。
の斜視構造と、４つの平面Ａ〜Ｄにおける断面構造を示
す図である。光ファイバ母材１は石英系ガラスからなる
クラッド母材１１と、この中心部に設けられた高屈折率
のコア用母材１２から構成される。ここで、コア用母材
１２は光ファイバ母材１の中心に位置するが真円形状で
はなく、凸部１３を有していると仮定する。
【００３６】本実施例の光ファイバ母材１は、一定方向
に一様にねじられているため、ねじりの中心軸がコア用
母材１２の中心であるとすると、図１の平面Ａ〜Ｄにお
ける断面は図中で矢印にて抜き書きしたようになる。す
なわち、コア用母材１２の凸部１３は光ファイバ母材１
の軸方向の位置がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄへと移るにつれて、中
心軸のまわりで回転していく。つまり、光ファイバ母材
１のねじりに応じて凸部１３を有するコア用母材１２も
ねじられる。
に一様にねじられているため、ねじりの中心軸がコア用
母材１２の中心であるとすると、図１の平面Ａ〜Ｄにお
ける断面は図中で矢印にて抜き書きしたようになる。す
なわち、コア用母材１２の凸部１３は光ファイバ母材１
の軸方向の位置がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄへと移るにつれて、中
心軸のまわりで回転していく。つまり、光ファイバ母材
１のねじりに応じて凸部１３を有するコア用母材１２も
ねじられる。
【００３７】図１の光ファイバ母材１を線引き炉にセッ
トし、下端を加熱して光ファイバを線引きすると、得ら
れた光ファイバにはこのねじれが残留する。このため、
光ファイバの全長において１回以上ねじられていると、
凸部１３というコア用母材１２の構造上の歪みに対応す
る光ファイバのコアの歪みは、中心軸のまわり３６０度
の全ての方向に出現する。このため、歪みに起因する伝
搬光の偏波分散は、２つの偏波モ−ド光の結合が容易に
なることで全体としてキャンセルされ、等価的に真円お
よび同心円状の光ファイバとして機能する。
トし、下端を加熱して光ファイバを線引きすると、得ら
れた光ファイバにはこのねじれが残留する。このため、
光ファイバの全長において１回以上ねじられていると、
凸部１３というコア用母材１２の構造上の歪みに対応す
る光ファイバのコアの歪みは、中心軸のまわり３６０度
の全ての方向に出現する。このため、歪みに起因する伝
搬光の偏波分散は、２つの偏波モ−ド光の結合が容易に
なることで全体としてキャンセルされ、等価的に真円お
よび同心円状の光ファイバとして機能する。
【００３８】コア用母材１２の構造的歪みと、ねじりの
中心軸の位置については種々の態様があり、これらを図
２、３に示す。図２（ａ）〜（ｄ）はコア用母材１２が
楕円形状でコア中心がねじれ中心軸（一点鎖線のクロス
する位置）となった場合を示し、それぞれ図１の平面Ａ
〜Ｄにおける断面図である。図２（ｅ）〜（ｈ）も平面
Ａ〜Ｄの断面図であり、コア用母材１２は歪んだ円形状
となり、ねじり中心軸はコア用母材１２の中心から僅か
にずれている。
中心軸の位置については種々の態様があり、これらを図
２、３に示す。図２（ａ）〜（ｄ）はコア用母材１２が
楕円形状でコア中心がねじれ中心軸（一点鎖線のクロス
する位置）となった場合を示し、それぞれ図１の平面Ａ
〜Ｄにおける断面図である。図２（ｅ）〜（ｈ）も平面
Ａ〜Ｄの断面図であり、コア用母材１２は歪んだ円形状
となり、ねじり中心軸はコア用母材１２の中心から僅か
にずれている。
【００３９】図３はコア用母材１２が実質的に真円形状
である場合を示し、同図（ａ）〜（ｄ）はねじれ中心が
コア用母材１２の端部になっている場合、同図（ｅ）〜
（ｈ）はねじり中心がコア用母材１２から外れてクラッ
ド用母材１１中になっている場合である。これらについ
ても、線引きされた光ファイバのクラッドの厚さが異な
り同心円状となっていないことに起因し、ねじりが無い
と偏波分散が問題となるが、光ファイバ全長において１
回以上のねじりがあると、キャンセルされて全体の偏波
分散は抑止される。
である場合を示し、同図（ａ）〜（ｄ）はねじれ中心が
コア用母材１２の端部になっている場合、同図（ｅ）〜
（ｈ）はねじり中心がコア用母材１２から外れてクラッ
ド用母材１１中になっている場合である。これらについ
ても、線引きされた光ファイバのクラッドの厚さが異な
り同心円状となっていないことに起因し、ねじりが無い
と偏波分散が問題となるが、光ファイバ全長において１
回以上のねじりがあると、キャンセルされて全体の偏波
分散は抑止される。
【００４０】また、図３のようにコア用母材１２が偏芯
しているとき、特に図３（ｅ）〜（ｈ）のように比較的
大きく偏芯しているときには、これを線引きした光ファ
イバでは２つの偏波モ−ドの結合が容易になって偏波分
散が抑制されるだけでなく、下記のような格別の作用を
奏する。すなわち、ねじりの中心が特にコアの外側（ク
ラッド部分）となるようにした母材を線引きするなら
ば、らせん状のコアを有する光ファイバとなり得る。ら
せん状のコアを有する光ファイバは、らせんのピッチを
調節することにより円偏波保存光ファイバとなり得る。
また、らせん状のコアを有する光ファイバは、コアの実
質的な長さ（光伝送路の長さ）が光ファイバの実際の長
さよりも長くなるので、このような光ファイバに希土類
元素等をド−プした光ファイバアンプを作製することに
より、従来の光ファイバアンプよりも短尺の光ファイバ
を用いることで同じ性能を有する光ファイバアンプとな
り得る。
しているとき、特に図３（ｅ）〜（ｈ）のように比較的
大きく偏芯しているときには、これを線引きした光ファ
イバでは２つの偏波モ−ドの結合が容易になって偏波分
散が抑制されるだけでなく、下記のような格別の作用を
奏する。すなわち、ねじりの中心が特にコアの外側（ク
ラッド部分）となるようにした母材を線引きするなら
ば、らせん状のコアを有する光ファイバとなり得る。ら
せん状のコアを有する光ファイバは、らせんのピッチを
調節することにより円偏波保存光ファイバとなり得る。
また、らせん状のコアを有する光ファイバは、コアの実
質的な長さ（光伝送路の長さ）が光ファイバの実際の長
さよりも長くなるので、このような光ファイバに希土類
元素等をド−プした光ファイバアンプを作製することに
より、従来の光ファイバアンプよりも短尺の光ファイバ
を用いることで同じ性能を有する光ファイバアンプとな
り得る。
【００４１】次に、本発明に係る光ファイバ母材および
光ファイバのそれぞれの製造方法の実施例を説明する。
光ファイバのそれぞれの製造方法の実施例を説明する。
【００４２】図４はＶＡＤ（軸付け）法を用いた製造プ
ロセスを説明する図である。同図（ａ）のように、石英
ガラスからなる出発棒２１を回転チャック２２に固定
し、バ−ナ３Ａ、３Ｂを用いてスート母材４を作製す
る。ここで、バ−ナ３Ａにはコア用の高屈折率となる原
料を供給し、バ−ナ３Ｂにはクラッド用の低屈折率とな
る原料を供給する。つまり、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 、
ＰＯＣｌ3 等のガラス原料ガスを酸水素炎に導入する
と、５００〜８００℃で次の加水分解反応が進む。 ＳｉＣｌ4 ＋２Ｈ2 Ｏ → ＳｉＯ2 ＋４ＨＣｌ ＧｅＣｌ4 ＋２Ｈ2 Ｏ → ＧｅＯ2 ＋４ＨＣｌ ＰＯＣｌ3 ＋３／２Ｈ2 Ｏ → １／２Ｐ2 Ｏ5 ＋３Ｈ
Ｃｌ 火炎中で生成されたガラス微粒子が、出発棒２１の先端
に吹き付けられ、付着堆積して、多孔質のス−ト母材４
が形成される。ス−ト母材４は、軸方向への成長速度に
合わせて引き上げられる。図４（ｂ）の工程では、出発
棒２１をチャック２４で固定し、下端からス−ト母材４
を加熱炉２３に通すことにより、ガラス化された透明な
光ファイバ母材１を得る。
ロセスを説明する図である。同図（ａ）のように、石英
ガラスからなる出発棒２１を回転チャック２２に固定
し、バ−ナ３Ａ、３Ｂを用いてスート母材４を作製す
る。ここで、バ−ナ３Ａにはコア用の高屈折率となる原
料を供給し、バ−ナ３Ｂにはクラッド用の低屈折率とな
る原料を供給する。つまり、ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 、
ＰＯＣｌ3 等のガラス原料ガスを酸水素炎に導入する
と、５００〜８００℃で次の加水分解反応が進む。 ＳｉＣｌ4 ＋２Ｈ2 Ｏ → ＳｉＯ2 ＋４ＨＣｌ ＧｅＣｌ4 ＋２Ｈ2 Ｏ → ＧｅＯ2 ＋４ＨＣｌ ＰＯＣｌ3 ＋３／２Ｈ2 Ｏ → １／２Ｐ2 Ｏ5 ＋３Ｈ
Ｃｌ 火炎中で生成されたガラス微粒子が、出発棒２１の先端
に吹き付けられ、付着堆積して、多孔質のス−ト母材４
が形成される。ス−ト母材４は、軸方向への成長速度に
合わせて引き上げられる。図４（ｂ）の工程では、出発
棒２１をチャック２４で固定し、下端からス−ト母材４
を加熱炉２３に通すことにより、ガラス化された透明な
光ファイバ母材１を得る。
【００４３】次に、図４（ｃ）に示すように、光ファイ
バ母材１にダミーロッド２５を融着接続し、出発棒２１
（又は改めて融着した別のダミーロッド）を回転チャッ
ク２６Ａに、ダミーロッド２５を別の回転チャック２６
Ｂに固定し、光ファイバ母材１を一端から他端に向けて
順次に加熱炉２３に通して軟化させる。このとき、回転
チャック２６Ａ、Ｂを互いに逆方向に回転させることに
より、軟化された部分から光ファイバ母材１にはねじり
が加えられる。また、回転チャック２６Ａ、Ｂを互いに
離れる方向に移動させることで、光ファイバ母材１は延
伸されて縮径される。
バ母材１にダミーロッド２５を融着接続し、出発棒２１
（又は改めて融着した別のダミーロッド）を回転チャッ
ク２６Ａに、ダミーロッド２５を別の回転チャック２６
Ｂに固定し、光ファイバ母材１を一端から他端に向けて
順次に加熱炉２３に通して軟化させる。このとき、回転
チャック２６Ａ、Ｂを互いに逆方向に回転させることに
より、軟化された部分から光ファイバ母材１にはねじり
が加えられる。また、回転チャック２６Ａ、Ｂを互いに
離れる方向に移動させることで、光ファイバ母材１は延
伸されて縮径される。
【００４４】次に、図４（ｄ）に示すように、光ファイ
バ母材１からダミーロッド２５を取り外し、出発棒２１
をチャック２７に固定して線引き炉にセットし、ヒータ
２８により下端を加熱して光ファイバ１９を線引きす
る。線引きした光ファイバ１９は、コーティング等が施
されてドラム２９に巻き取られる。この光ファイバ１９
には光ファイバ母材１の有していたねじれが残留してい
る。ここで、チャック２７は固定チャックに限らず、回
転チャックとすることができる。チャック２７を回転チ
ャックとした場合には、光ファイバ母材１からダミーロ
ッド２５を取り外し、出発棒２１をチャック２７に固定
して線引き炉にセットし、チャック２７を回転させて、
光ファイバ母材１を回転させながらヒータ２８により下
端を加熱して光ファイバ１９を線引きする。
バ母材１からダミーロッド２５を取り外し、出発棒２１
をチャック２７に固定して線引き炉にセットし、ヒータ
２８により下端を加熱して光ファイバ１９を線引きす
る。線引きした光ファイバ１９は、コーティング等が施
されてドラム２９に巻き取られる。この光ファイバ１９
には光ファイバ母材１の有していたねじれが残留してい
る。ここで、チャック２７は固定チャックに限らず、回
転チャックとすることができる。チャック２７を回転チ
ャックとした場合には、光ファイバ母材１からダミーロ
ッド２５を取り外し、出発棒２１をチャック２７に固定
して線引き炉にセットし、チャック２７を回転させて、
光ファイバ母材１を回転させながらヒータ２８により下
端を加熱して光ファイバ１９を線引きする。
【００４５】光ファイバ母材１にねじりを加える工程
は、従来の製造工程に新たに追加しても良いが、上記実
施例のように線引き用のプリフォームに成形する縮径・
延伸工程で延伸しながらねじっても良く、このようにす
ればコストの点でも有利である。
は、従来の製造工程に新たに追加しても良いが、上記実
施例のように線引き用のプリフォームに成形する縮径・
延伸工程で延伸しながらねじっても良く、このようにす
ればコストの点でも有利である。
【００４６】母材をねじる際には、上記実施例のように
母材を支える両端のチャックを互いに逆向きに回転させ
る方法が良い。そうすることで回転数を抑えることがで
きるので、芯ずれなどが発生した際、遠心力によって母
材が曲がったりすることがない。
母材を支える両端のチャックを互いに逆向きに回転させ
る方法が良い。そうすることで回転数を抑えることがで
きるので、芯ずれなどが発生した際、遠心力によって母
材が曲がったりすることがない。
【００４７】また、特に横型のガラス旋盤で上述の方法
でねじりを加えた場合、母材が変形する場合がある。つ
まり、両端のチャックを互いに逆向きに回転させること
で、加熱軟化部の回転が遅くなるため、全周にわたって
均一に加熱することが出来ず、自重で垂れてしまうから
である。従って、横型の場合は両チャックを同じ方向に
回転し、その回転数を変える方法が好ましい。また、全
周にわたってより均一に加熱する目的で、縦型の場合に
も用いることができる。
でねじりを加えた場合、母材が変形する場合がある。つ
まり、両端のチャックを互いに逆向きに回転させること
で、加熱軟化部の回転が遅くなるため、全周にわたって
均一に加熱することが出来ず、自重で垂れてしまうから
である。従って、横型の場合は両チャックを同じ方向に
回転し、その回転数を変える方法が好ましい。また、全
周にわたってより均一に加熱する目的で、縦型の場合に
も用いることができる。
【００４８】図５は内付け法を用いた製造プロセスを示
す図である。まず、石英管１５を用意し、回転させて外
部から酸水素バーナ３１で加熱しながら、石英管１５の
内部に原料ガスを供給する。原料ガスとして、例えば、
ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 、ＰＯＣｌ3 、ＢＢｒ3 、Ｏ2
等があり、これらのガラス原料が送り込まれると、次の
熱酸化反応を生じる。 ＳｉＣｌ4 ＋Ｏ2 → ＳｉＯ2 ＋２Ｃｌ2 ＧｅＣｌ4 ＋Ｏ2 → ＧｅＯ2 ＋２Ｃｌ2 ＰＯＣｌ3 ＋３／４Ｏ2 → １／２Ｐ2 Ｏ5 ＋３／２
Ｃｌ2 ＢＢｒ3 ＋３／４Ｏ2 → １／２Ｂ2 Ｏ3 ＋３／２Ｂ
ｒ2 この結果、生成されたＳｉＯ2 等のガラス微粒子が石英
管１５の内側に付着し、コア用多孔質層４１が形成され
る。
す図である。まず、石英管１５を用意し、回転させて外
部から酸水素バーナ３１で加熱しながら、石英管１５の
内部に原料ガスを供給する。原料ガスとして、例えば、
ＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 、ＰＯＣｌ3 、ＢＢｒ3 、Ｏ2
等があり、これらのガラス原料が送り込まれると、次の
熱酸化反応を生じる。 ＳｉＣｌ4 ＋Ｏ2 → ＳｉＯ2 ＋２Ｃｌ2 ＧｅＣｌ4 ＋Ｏ2 → ＧｅＯ2 ＋２Ｃｌ2 ＰＯＣｌ3 ＋３／４Ｏ2 → １／２Ｐ2 Ｏ5 ＋３／２
Ｃｌ2 ＢＢｒ3 ＋３／４Ｏ2 → １／２Ｂ2 Ｏ3 ＋３／２Ｂ
ｒ2 この結果、生成されたＳｉＯ2 等のガラス微粒子が石英
管１５の内側に付着し、コア用多孔質層４１が形成され
る。
【００４９】次に、石英管１５の両端を回転チャック２
６Ａ、Ｂに固定し（石英管１５の一端を加熱して封止し
た後、固定してもよい）、加熱炉２３（バ−ナでもよ
い）に通して加熱しながら石英管１５をねじる。これに
より、中実化、透明ガラス化、およびねじりの付加を同
時に行うことができ、回転チャック２６Ａ、Ｂを離れる
方向に移動させれば、延伸および縮径も同時になしう
る。
６Ａ、Ｂに固定し（石英管１５の一端を加熱して封止し
た後、固定してもよい）、加熱炉２３（バ−ナでもよ
い）に通して加熱しながら石英管１５をねじる。これに
より、中実化、透明ガラス化、およびねじりの付加を同
時に行うことができ、回転チャック２６Ａ、Ｂを離れる
方向に移動させれば、延伸および縮径も同時になしう
る。
【００５０】このようなガラスパイプを中実化する工程
を含む製造方法においては、中実化の過程で断面が楕円
になりやすく、偏波分散が大きくなる傾向があり、ねじ
りを加えることで、より一層の偏波分散の改善効果が得
られる。更に、中実化の工程でねじりながら透明ガラス
化すれば製造コストはほとんど変わらない。もっとも、
製造コストを度外視すれば、中実化、透明ガラス化、ね
じり、延伸を別々の工程とすることができる。
を含む製造方法においては、中実化の過程で断面が楕円
になりやすく、偏波分散が大きくなる傾向があり、ねじ
りを加えることで、より一層の偏波分散の改善効果が得
られる。更に、中実化の工程でねじりながら透明ガラス
化すれば製造コストはほとんど変わらない。もっとも、
製造コストを度外視すれば、中実化、透明ガラス化、ね
じり、延伸を別々の工程とすることができる。
【００５１】次に、図４（ｄ）と同様に線引き炉にセッ
トして線引きすれば、ねじれが残留した光ファイバが得
られる。なお、石英管１５の内面にガラス微粒子を堆積
するステップにおいて、第１段階ではクラッド用の原料
を導入して多孔質層を形成し、次に第２段階ではコア用
の原料を導入して別の多孔質を重ねるようにすれば、コ
アおよびクラッドのいずれも火炎加水分解で合成したガ
ラスとすることができる。
トして線引きすれば、ねじれが残留した光ファイバが得
られる。なお、石英管１５の内面にガラス微粒子を堆積
するステップにおいて、第１段階ではクラッド用の原料
を導入して多孔質層を形成し、次に第２段階ではコア用
の原料を導入して別の多孔質を重ねるようにすれば、コ
アおよびクラッドのいずれも火炎加水分解で合成したガ
ラスとすることができる。
【００５２】図６は外付け法を用いた製造プロセスを示
している。まず、コア用母材１２となる石英系ガラスロ
ッドを用意して、これを回転させながらバーナ３からの
ガラス微粒子を含む火炎にさらす（図６（ａ）参照）。
すると、コア用母材１２の外側にクラッドとなるべき多
孔質層４１が形成される。なお、コア用母材１２は原コ
ア用母材の外周を略真円形に研削したものを使用するこ
ともできる。
している。まず、コア用母材１２となる石英系ガラスロ
ッドを用意して、これを回転させながらバーナ３からの
ガラス微粒子を含む火炎にさらす（図６（ａ）参照）。
すると、コア用母材１２の外側にクラッドとなるべき多
孔質層４１が形成される。なお、コア用母材１２は原コ
ア用母材の外周を略真円形に研削したものを使用するこ
ともできる。
【００５３】次に、これを回転チャック２６Ａ、Ｂに固
定し、多孔質層４１のガラス化とねじり付加を同時に行
う。なお、プリフォームに対して逆向き回転応力と共に
引張り応力を与えながら加熱すれば、ガラス化、ねじり
付加および延伸が同時になされる（図６（ｂ）参照）。
最後に、得られた光ファイバ母材を図４（ｄ）と同時に
線引炉にセットし、下端から線引きすれば、ねじれが残
留した光ファイバが得られる。
定し、多孔質層４１のガラス化とねじり付加を同時に行
う。なお、プリフォームに対して逆向き回転応力と共に
引張り応力を与えながら加熱すれば、ガラス化、ねじり
付加および延伸が同時になされる（図６（ｂ）参照）。
最後に、得られた光ファイバ母材を図４（ｄ）と同時に
線引炉にセットし、下端から線引きすれば、ねじれが残
留した光ファイバが得られる。
【００５４】図７はロッドインチューブ法を用いた製造
プロセスを示す図である。この場合には、パイプ状のク
ラッド用母材１１とロッド状のコア用母材１２をあらか
じめ用意し、クラッド用母材１１の貫通孔１６にコア用
母材１２を挿入する（図７（ａ）参照）。このとき、貫
通孔１６を偏芯させておけば、偏芯量に応じたらせん半
径を有する前述のらせんコア光ファイバが得られる。ま
た、上記の母材１１は、ＶＡＤ法などで作製できる。な
お、コア用母材１２は原コア用母材の外周を略真円形に
研削したものを使用することもできる。
プロセスを示す図である。この場合には、パイプ状のク
ラッド用母材１１とロッド状のコア用母材１２をあらか
じめ用意し、クラッド用母材１１の貫通孔１６にコア用
母材１２を挿入する（図７（ａ）参照）。このとき、貫
通孔１６を偏芯させておけば、偏芯量に応じたらせん半
径を有する前述のらせんコア光ファイバが得られる。ま
た、上記の母材１１は、ＶＡＤ法などで作製できる。な
お、コア用母材１２は原コア用母材の外周を略真円形に
研削したものを使用することもできる。
【００５５】次に、一方の端部でクラッド用母材１１と
コア用母材１２を融着することで一体としたプリフォ−
ムを回転チャック２６Ａ、Ｂに固定し、逆向きの回転応
力を加えながら一方より加熱炉２３で一体化していく
（図７（ｂ）参照）。引張り応力を更に加えると、一体
化、ねじり付加および延伸が単一工程でなし得ること
は、前述の実施例と同様である。
コア用母材１２を融着することで一体としたプリフォ−
ムを回転チャック２６Ａ、Ｂに固定し、逆向きの回転応
力を加えながら一方より加熱炉２３で一体化していく
（図７（ｂ）参照）。引張り応力を更に加えると、一体
化、ねじり付加および延伸が単一工程でなし得ること
は、前述の実施例と同様である。
【００５６】最後に、図４（ｄ）と同様にして線引きす
れば、ねじれが残留した光ファイバが得られる。この実
施例の方法では、貫通孔１６の偏芯量でコアのらせん半
径を設定し、これによってコアの長さ（実質的な光伝送
路長）を光ファイバ自体の実際の長さと異なるように設
定できるので、前述した光ファイバアンプへの応用など
に適している。
れば、ねじれが残留した光ファイバが得られる。この実
施例の方法では、貫通孔１６の偏芯量でコアのらせん半
径を設定し、これによってコアの長さ（実質的な光伝送
路長）を光ファイバ自体の実際の長さと異なるように設
定できるので、前述した光ファイバアンプへの応用など
に適している。
【００５７】次に、本発明者が行った具体的が実施例を
説明する。
説明する。
【００５８】（実施例１）透明母材（外径２５ｍｍ、長
さ４００ｍｍ）の両端にダミ−ロッドを融着接続し、鉛
直方向に貫通した穴を有する縦型加熱炉に、その下端が
加熱炉の上端の高さになるように挿入した。なお、透明
母材は加熱炉の上部と下部に設けられた回転可能なチャ
ックにダミ−ロッドを固定することで支持した。加熱炉
の温度を１９００℃まで昇温し、上部チャックと下部チ
ャックを１ｍｍ／分の速度で下降させながら、互いに逆
向きに５０ｒｐｍの回転数で回転させ、４００ｍｍトラ
バ−スさせた。その後、透明母材を線引きして光ファイ
バ化した。得られた光ファイバの偏波分散特性は１．５
５μｍの信号光で１ｋｍのファイバにおいて０．０５Ｐ
Ｓと良好だった。
さ４００ｍｍ）の両端にダミ−ロッドを融着接続し、鉛
直方向に貫通した穴を有する縦型加熱炉に、その下端が
加熱炉の上端の高さになるように挿入した。なお、透明
母材は加熱炉の上部と下部に設けられた回転可能なチャ
ックにダミ−ロッドを固定することで支持した。加熱炉
の温度を１９００℃まで昇温し、上部チャックと下部チ
ャックを１ｍｍ／分の速度で下降させながら、互いに逆
向きに５０ｒｐｍの回転数で回転させ、４００ｍｍトラ
バ−スさせた。その後、透明母材を線引きして光ファイ
バ化した。得られた光ファイバの偏波分散特性は１．５
５μｍの信号光で１ｋｍのファイバにおいて０．０５Ｐ
Ｓと良好だった。
【００５９】（実施例２）また、実施例１と同等の透明
母材を１９００℃まで昇温された加熱炉に挿入し、上部
チャックを３ｍｍ／分、下部チャックを５ｍｍ／分の速
度でそれぞれ下降させながら、上部チャックを回転させ
ることなく、下部チャックを１５ｒｐｍの回転数で回転
させて、透明母材にねじりを加えながら延伸させた。得
られた母材には外観異常はなく、外径１９．４４ｍｍま
で良好に延伸された。
母材を１９００℃まで昇温された加熱炉に挿入し、上部
チャックを３ｍｍ／分、下部チャックを５ｍｍ／分の速
度でそれぞれ下降させながら、上部チャックを回転させ
ることなく、下部チャックを１５ｒｐｍの回転数で回転
させて、透明母材にねじりを加えながら延伸させた。得
られた母材には外観異常はなく、外径１９．４４ｍｍま
で良好に延伸された。
【００６０】（実施例３）石英パイプ（外径３０ｍｍ、
内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）の内面に、コアとなる
ガラス層を形成した母材を横型のガラス旋盤に取り付
け、端部より順次、酸素水素バ−ナで加熱しつつ、母材
の両端を固定する両端のチャックの一方を１０ｒｐｍ
で、他方を２０ｒｐｍで同じ方向に回転させながら５ｍ
ｍ／分の速度で両方のチャックをトラバ−スさせた。さ
らに、パイプ内の圧力を０．９気圧に減圧して、母材の
端部より順次ねじりながら中実化した。中実化された母
材は、外観異常、気泡等がなく良好であった。
内径１０ｍｍ、長さ３００ｍｍ）の内面に、コアとなる
ガラス層を形成した母材を横型のガラス旋盤に取り付
け、端部より順次、酸素水素バ−ナで加熱しつつ、母材
の両端を固定する両端のチャックの一方を１０ｒｐｍ
で、他方を２０ｒｐｍで同じ方向に回転させながら５ｍ
ｍ／分の速度で両方のチャックをトラバ−スさせた。さ
らに、パイプ内の圧力を０．９気圧に減圧して、母材の
端部より順次ねじりながら中実化した。中実化された母
材は、外観異常、気泡等がなく良好であった。
【００６１】（実施例４）コアとなる部分とクラッドの
一部となる部分からなる透明母材（外径４０ｍｍ、長さ
１００ｍｍ）の両端にダミ−ロッドを融着接続し、横型
のガラス旋盤に取り付けた。両端のチャックの一方を４
０ｒｐｍで回転させ、他方を１０ｒｐｍで一方のチャッ
クと同じ方向に回転させながら４０ｍｍ／分の速度でト
ラバースさせ、バーナを５ｍｍ／分の速度で他方のチャ
ックのトラバース方向とはとは逆方向にトラバースさせ
て外径１０ｍｍに延伸した。この後、この母材の外周に
ガラス微粒子を堆積させて焼結透明化して、光ファイバ
用母材を形成した。次に、実施例１と同様に、鉛直方向
に貫通した穴を有する縦型加熱炉に、光ファイバ用母材
の下端が加熱炉の上端の高さになるように挿入した。な
お、光ファイバ用母材は加熱炉の上部と下部に設けられ
た回転可能なチャックにダミ−ロッドを固定することで
支持した。加熱炉の温度を１９００℃まで昇温し、上部
チャックと下部チャックを１０ｍｍ／分の速度で下降さ
せながら、互いに逆向きに３０ｒｐｍの回転数で回転さ
せ、トラバ−スさせた。その後、光ファイバ用母材を３
０〜５００ｒｐｍで回転させつつ、１００ｍ／分で線引
きして光ファイバ化した。得られた光ファイバには２０
ｃｍ〜２．４ｍのピッチでコアにねじりが加えられた。
一部となる部分からなる透明母材（外径４０ｍｍ、長さ
１００ｍｍ）の両端にダミ−ロッドを融着接続し、横型
のガラス旋盤に取り付けた。両端のチャックの一方を４
０ｒｐｍで回転させ、他方を１０ｒｐｍで一方のチャッ
クと同じ方向に回転させながら４０ｍｍ／分の速度でト
ラバースさせ、バーナを５ｍｍ／分の速度で他方のチャ
ックのトラバース方向とはとは逆方向にトラバースさせ
て外径１０ｍｍに延伸した。この後、この母材の外周に
ガラス微粒子を堆積させて焼結透明化して、光ファイバ
用母材を形成した。次に、実施例１と同様に、鉛直方向
に貫通した穴を有する縦型加熱炉に、光ファイバ用母材
の下端が加熱炉の上端の高さになるように挿入した。な
お、光ファイバ用母材は加熱炉の上部と下部に設けられ
た回転可能なチャックにダミ−ロッドを固定することで
支持した。加熱炉の温度を１９００℃まで昇温し、上部
チャックと下部チャックを１０ｍｍ／分の速度で下降さ
せながら、互いに逆向きに３０ｒｐｍの回転数で回転さ
せ、トラバ−スさせた。その後、光ファイバ用母材を３
０〜５００ｒｐｍで回転させつつ、１００ｍ／分で線引
きして光ファイバ化した。得られた光ファイバには２０
ｃｍ〜２．４ｍのピッチでコアにねじりが加えられた。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、本発明の光ファイバによ
れば、中心軸のまわりで一方向かつ一様にねじられてお
り、断面構造上の歪みが一定のねじりのピッチで３６０
度の各方向に現れるので、その光ファイバを伝搬してい
く光信号において、２つの偏波モ−ドの結合が容易とな
り、その結果、全体の偏波分散を等価的に抑止し得る。
また、本発明の光ファイバ母材は、あらかじめ一定の方
向かつ一様にねじられているため、端部より線引きする
だけで上記に示したように、全体の偏波分散を等価的に
抑止し得る光ファイバとなり得る。
れば、中心軸のまわりで一方向かつ一様にねじられてお
り、断面構造上の歪みが一定のねじりのピッチで３６０
度の各方向に現れるので、その光ファイバを伝搬してい
く光信号において、２つの偏波モ−ドの結合が容易とな
り、その結果、全体の偏波分散を等価的に抑止し得る。
また、本発明の光ファイバ母材は、あらかじめ一定の方
向かつ一様にねじられているため、端部より線引きする
だけで上記に示したように、全体の偏波分散を等価的に
抑止し得る光ファイバとなり得る。
【００６３】また、本発明の光ファイバ母材の製造方法
によれば、中心部の透明材あるいは多孔質材と周辺部の
透明材あるいは多孔質材との組み合わせにより得られる
光ファイバ母材を透明化あるいは縮径・延伸する際に、
その両端に中心軸回りで逆向きの回転応力を与えるの
で、工程終了後の光ファイバ母材には一定の方向かつ一
様にねじりが加わっておりそのピッチは一定となり、そ
の線引き後に得られる光ファイバにはねじりが残留し、
上記の特性を有するものになり得る。なお、ねじりの中
心がコアの外側となる光ファイバ母材を線引きすれば、
らせんのピッチを調節することにより円偏波保存光ファ
イバとなり得る。その結果、上記のような光ファイバを
製造するのに適した光ファイバ母材と、これらの好適な
製造方法となり得る。
によれば、中心部の透明材あるいは多孔質材と周辺部の
透明材あるいは多孔質材との組み合わせにより得られる
光ファイバ母材を透明化あるいは縮径・延伸する際に、
その両端に中心軸回りで逆向きの回転応力を与えるの
で、工程終了後の光ファイバ母材には一定の方向かつ一
様にねじりが加わっておりそのピッチは一定となり、そ
の線引き後に得られる光ファイバにはねじりが残留し、
上記の特性を有するものになり得る。なお、ねじりの中
心がコアの外側となる光ファイバ母材を線引きすれば、
らせんのピッチを調節することにより円偏波保存光ファ
イバとなり得る。その結果、上記のような光ファイバを
製造するのに適した光ファイバ母材と、これらの好適な
製造方法となり得る。
【図１】実施例に係る光ファイバ母材の一部の斜視構造
と、４つの平面Ａ〜Ｄにおける断面構造を示す図であ
る。
と、４つの平面Ａ〜Ｄにおける断面構造を示す図であ
る。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はコア用母材が楕円形状でコア
中心がねじれ中心軸となった場合を示す図であり、
（ｅ）〜（ｈ）はコア用母材が歪んだ円形状でねじれ中
心軸がコア用母材の中心から僅かにずれている場合を示
しており、（ａ）〜（ｄ）および（ｅ）〜（ｈ）のいず
れも図１の平面Ａ〜Ｄの断面図に対応している。
中心がねじれ中心軸となった場合を示す図であり、
（ｅ）〜（ｈ）はコア用母材が歪んだ円形状でねじれ中
心軸がコア用母材の中心から僅かにずれている場合を示
しており、（ａ）〜（ｄ）および（ｅ）〜（ｈ）のいず
れも図１の平面Ａ〜Ｄの断面図に対応している。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はコア用母材が実質的に真円形
状でねじれ中心軸がコア用母材の端部近傍にある場合を
示す図であり、（ｅ）〜（ｈ）はコア用母材が実質的に
真円形状でねじれ中心軸がコア用母材から外れてクラッ
ド母材中になっている場合を示す図であり、（ａ）〜
（ｄ）および（ｅ）〜（ｈ）のいずれも図１の平面Ａ〜
Ｄの断面図に対応している。
状でねじれ中心軸がコア用母材の端部近傍にある場合を
示す図であり、（ｅ）〜（ｈ）はコア用母材が実質的に
真円形状でねじれ中心軸がコア用母材から外れてクラッ
ド母材中になっている場合を示す図であり、（ａ）〜
（ｄ）および（ｅ）〜（ｈ）のいずれも図１の平面Ａ〜
Ｄの断面図に対応している。
【図４】ＶＡＤ（軸付け法）を用いた製造プロセスを説
明する図である。
明する図である。
【図５】内付け法を用いた製造プロセスを説明する図で
ある。
ある。
【図６】外付け法を用いた製造プロセスを説明する図で
ある。
ある。
【図７】ロッドインチューブを用いた製造プロセスを説
明する図である。
明する図である。
１…光ファイバ母材、３、３Ａ、３Ｂ、３１…バーナ、
４…スート母材、１１…クラッド用母材、１２…コア用
母材、１３…凸部、１５…石英管、１６…貫通孔、１９
…光ファイバ、２１…出発棒、２２、２４、２６Ａ、２
６Ｂ…回転チャック、２３、２８…加熱炉、２５…ダミ
ーロッド、２７…チャック、２９…ドラム、４１…多孔
質層。
４…スート母材、１１…クラッド用母材、１２…コア用
母材、１３…凸部、１５…石英管、１６…貫通孔、１９
…光ファイバ、２１…出発棒、２２、２４、２６Ａ、２
６Ｂ…回転チャック、２３、２８…加熱炉、２５…ダミ
ーロッド、２７…チャック、２９…ドラム、４１…多孔
質層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/17 (72)発明者 横田 弘 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内
Claims (16)
- 【請求項１】 中心部の透明材からなるコアと、周辺部
の透明材からなるクラッドとにより構成され、前記コア
中もしくはその近傍を通る中心軸の周りで一方向かつ一
様にねじられ、かつ当該ねじりのピッチ以上の長さを有
していることを特徴とする光ファイバ母材。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバ母材を端部か
ら加熱・軟化させて線引きすることにより繊維状とさ
れ、前記一方向かつ一様なねじりが残留し、かつ当該ね
じりのピッチ以上の長さを有していることを特徴とする
光ファイバ。 - 【請求項３】 中心部のコアとなるべき部分を有する第
１の透明材と、周辺部のクラッドとなるべき第２の透明
材とを有する母材を用意する第１のステップと、 前記母材に対してその一方の端部と他方の端部とに夫々
逆向きの回転応力を加えて、前記第１の透明材中もしく
はその近傍を通る中心軸の回りで前記一方の端部と前記
他方の端部とを相対的に１回以上回転させつつ、当該母
材を加熱して軟化させる第２のステップとを備えること
を特徴とする光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項４】 中心部のコアとなるべきガラス層と、周
辺部のクラッドとなるべき透明材からなる部分とを有す
る母材を用意する第１のステップと、 前記母材に対してその一方の端部と他方の端部とに夫々
逆向きの回転応力を加えて、中心軸の回りで前記一方の
端部と前記他方の端部とを相対的に１回以上回転させつ
つ、当該母材を加熱して軟化させると共に前記母材を中
実化する第２のステップとを備えることを特徴とする光
ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項５】 前記第２のステップは、前記逆向きの回
転応力と、前記中心軸方向の引張り応力を加えつつ、当
該母材を加熱して軟化させるステップである請求項３ま
たは請求項４記載の光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項６】 中心部のコアとなるべき部分を有する透
明材と、周辺部のクラッドとなるべき多孔質材とを有す
る母材を用意する第１のステップと、 前記透明材に対してその一方の端部と他方の端部とに夫
々逆向きの回転応力を加えて、前記透明材中もしくはそ
の近傍を通る中心軸の回りで前記一方の端部と前記他方
の端部とを相対的に１回以上回転させつつ、当該母材を
加熱して前記多孔質材を透明化させると共に前記透明材
を軟化させる第２のステップとを備えることを特徴とす
る光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項７】 前記第２のステップは、前記逆向きの回
転応力と前記中心軸方向の引張り応力を加えつつ、前記
母材を加熱して前記多孔質材を透明化させると共に前記
透明材を軟化させるステップである請求項６記載の光フ
ァイバ母材の製造方法。 - 【請求項８】 中心部のコアとなるべき部分を有する多
孔質材と、周辺部のクラッドとなるべき透明材を有する
母材を用意する第１のステップと、 前記透明材に対してその一方の端部と他方の端部とに夫
々逆向きの回転応力を加えて、前記透明材中もしくはそ
の近傍を通る中心軸の回りで前記一方の端部と前記他方
の端部とを相対的に１回以上回転させつつ、前記母材を
加熱して前記透明材を軟化させると共に前記多孔質材の
層を透明化させる第２のステップとを備えることを特徴
とする光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項９】 前記第２のステップは、前記逆向きの回
転応力と、前記中心軸方向の引張り応力を加えつつ、前
記母材を加熱して前記多孔質材を加熱して透明化させる
と共に前記透明材を軟化させるステップである請求項８
記載の光ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項３ないし９のいずれか記載の方
法により製造された光ファイバ母材の一端部を保持して
他端部が下方に位置するように垂れ下がらせ、 次いで前記光ファイバ母材の中心軸を中心軸として前記
光ファイバ母材を回転させながら、前記光ファイバ母材
を前記他端部から順次に加熱して軟化させることによ
り、順次に光ファイバ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１１】 線引きされて製造された前記光ファイ
バでのコアのねじれのピッチが、１ｃｍ以上１００ｍ以
下であることを特徴とする光ファイバの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１のステップは、透明材からな
るコア母材を用意し、前記コア母材の外周を研削して略
真円とした後、中心部に研削した前記コア母材を、周辺
部に透明材からなるクラッド母材を配置するステップで
あることを特徴とする請求項３記載の光ファイバ母材の
製造方法。 - 【請求項１３】 前記第１のステップは、透明材からな
るコア母材の周辺部に透明材からなるクラッド母材を配
置した後、前記クラッド母材の外周を研削して略真円と
するステップであることを特徴とする請求項３記載の光
ファイバ母材の製造方法。 - 【請求項１４】 前記第１のステップは、透明材からな
るコア母材を用意し、前記コア母材の外周を研削して略
真円とした後、研削した前記コア母材の周辺部にクラッ
ドとなるべき多孔質材の層を形成するステップであるこ
とを特徴とする請求項６記載の光ファイバ母材の製造方
法。 - 【請求項１５】 請求項１２ないし１４のいずれか記載
の方法により製造された光ファイバ母材の一端部を保持
して他端部が下方に位置するように垂れ下がらせ、 次いで前記光ファイバ母材の中心軸を中心軸として前記
光ファイバ母材を回転させながら、前記光ファイバ母材
を前記他端部から順次に加熱して軟化させることによ
り、順次に光ファイバ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１６】 線引きされて製造された前記光ファイ
バでのコアのねじれのピッチが、１ｍ以上５０ｍ以下で
あることを特徴とする請求項１０または請求項１５記載
の光ファイバの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14033794A JP3491642B2 (ja) | 1993-06-22 | 1994-06-22 | 光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15073793 | 1993-06-22 | ||
| JP5-150737 | 1993-06-22 | ||
| JP14033794A JP3491642B2 (ja) | 1993-06-22 | 1994-06-22 | 光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0769665A true JPH0769665A (ja) | 1995-03-14 |
| JP3491642B2 JP3491642B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=26472888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14033794A Expired - Fee Related JP3491642B2 (ja) | 1993-06-22 | 1994-06-22 | 光ファイバ母材、光ファイバおよびこれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3491642B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-06-22 JP JP14033794A patent/JP3491642B2/ja not_active Expired - Fee Related
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