高品質な螺旋状光ファイバー素子を製造するために、四極電極アーク光ファイバー加熱法を提案した。磁気流体力学モデルに基づき、四極電極アークプラズマ放電の有限要素シミュレーションモデルを構築し、電極の角度、電極間距離、印加電圧がアーク放電の温度場に及ぼす影響を検討した。実際の条件に基づき、対応する温度場のシミュレーション計算を行った結果、四極電極アーク放電は広い等温領域を形成することが示された。この広い等温領域は、光ファイバー応力の解放に有利であるだけでなく、光ファイバーの偏移による影響も低減する。シミュレーション結果を基に、四極電極アーク放電の広い等温領域プラズマ熱融合ねじり加工システムを開発した。システム内の加熱光ファイバーの最高温度が約1050℃のとき、加熱光ファイバーの軸方向等温領域の長さは約2.12 mmであった。開発したシステムを用いて、異なる光ファイバーおよび異なる周期で螺旋状長周期光ファイバー格子を作製した。波長1.21~1.3 µmでは、透過スペクトルの光強度変動が1 dB未満であり、光強度の平均値は-1 dB以上であった。波長1.3~1.35 µmでは、光強度の平均値は-1 dB以上であった。最も深い透過スペクトルの谷は22 dB以上であった。さらに開発したシステムの性能を検証するために、シングルモード光ファイバー、偏芯光ファイバー、偏心二重芯光ファイバーを用いて異なる周期の螺旋光ファイバー構造を作製した。結果は、加工された螺旋光ファイバー構造のクラッド境界が明確で平坦であり、顕著な螺旋構造がなく、光ファイバー中央コアに顕著な螺旋加工痕跡がないこと、偏芯光ファイバーが滑らかで連続していることを示した。

四極電極;アーク;プラズマ広い等温場;高温光ファイバー螺旋加工