CN1882513B - 光纤裸线的拉丝方法、光纤线的制造方法和光纤线 - Google Patents

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Abstract

一种光纤裸线的拉丝方法，包括：使用加热装置熔化光纤母材，拉出光纤裸线的步骤；以及在前述加热熔化步骤之后，自然冷却或者通过冷却装置强制冷却前述光纤裸线的步骤；其中，当用前述加热装置加热熔化了的光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)、前述光纤母材的包覆层中的OH基的浓度为X(wtppm)时，在前述加热熔化步骤中，利用前述加热装置将光纤母材拉制成光纤裸线过程中的温度历史，满足关系式T≤-0.01X+12。

Description

光纤裸线的拉丝方法、光纤线的制造方法和光纤线
技术领域
本发明涉及光纤裸线的拉丝方法和采用该方法的光纤线的制造方法、以及用该光纤线制造方法获得的光纤线，尤其涉及用于制造由OH基导致的吸收损耗少的光纤的光纤裸线拉丝方法和采用该方法的光纤线制造方法、以及用该光纤线制造方法获得的光纤线。
本申请对在2003年11月18日提出申请的日本特愿2003-387746以及在2004年9月27日提出申请的日本特愿2004-279452号主张优先权，并在此引用了其内容。
背景技术
近年来，可适用于粗波分复用(Coarse Wavelength DivisionMultiplexing，以下称“CWDM”)传送、且波长1380nm附近的损耗(由OH基导致的吸收损耗)小的光纤正在引起人们的关注。
由OH基导致的吸收损耗小的光纤，除了可构筑廉价的CWDM传送***之外，其制造成本还与普通的单模光纤几乎相同。因此，由于该光纤的成本优势较大，因而各公司纷纷展开研究开发，而且已形成产品。
当氢在光纤中扩散时，会增加由OH基导致的吸收损耗，因而有必要防止氢侵入到光纤中。为此，在光纤线制造过程中的光纤裸线的拉丝中，设置了防止氢侵入光纤裸线的装置。
图7是表示以往的光纤线制造方法中所用的光纤线制造装置的概略示意图。
图7中，符号31表示拉丝炉。该拉丝炉31被安装成：在其内部可使光纤母材32沿着轴向移动，从而对光纤母材32的下端部进行熔化拉丝。
在光纤线制造过程中，首先，将以石英系玻璃为主要成分的光纤母材32置入拉丝炉31内，并在氩气(Ar)、氦气(He)等惰性气体气氛中，对其前端部分进行高温加热，加热到约2000℃，进行熔化拉丝，形成外径为125μm的光纤裸线33。
接下来，将光纤裸线33送入缓冷炉34等使光纤缓慢冷却的机构(以下称“缓冷机构”)中，改变光纤裸线33的冷却速度，进行缓慢冷却。
使从缓冷炉34取出的光纤裸线33冷却到适于下道工序的被覆层形成的温度为止。在该冷却过程中，由光纤裸线周围的气氛气体来自然冷却，或者使用冷却筒35来供给氦气或氮气等冷却用气体，进行强制冷却。
为了保护光纤裸线33，用由一次被覆层与二次被覆层形成的被覆层覆盖在冷却过程中被冷却的光纤裸线33，形成外径为250μm的光纤线38，上述被覆层是利用树脂涂敷装置36及UV灯37用紫外线固化型树脂等形成的。
此外，光纤线38由转向轮39改变为其它方向，并经由牵引机40及调节辊41，卷绕到卷筒42上。
在光纤裸线33上设置被覆层的方法，不限于图7所示的用一个树脂涂敷装置36涂敷一次被覆层形成用树脂及二次被覆层形成用树脂，然后用一个UV灯37使这些树脂固化的方法，还可以采用下列方法：即，分别用不同的二个树脂涂敷装置来涂敷一次被覆层形成用树脂及二次被覆层形成用树脂，然后用一个UV灯来使这些树脂固化的方法；以及用第一树脂涂敷装置来涂敷一次被覆层形成用树脂，然后用第一UV灯使该树脂固化，接着，用第二树脂涂敷装置涂敷二次被覆层形成用树脂，然后用第二UV灯使该树脂固化的方法。
对以往的光纤线制造方法而言，为了降低雷利散射、且降低波长1550nm的损耗(参照比如专利文献1～3)，或者抑制因OH基而引起的吸收损耗的增加，需要在对应于各目的的温度范围内调节拉丝线速度、以及延长缓慢冷却时间，从而延缓冷却速度地冷却从拉丝炉31取出的光纤裸线33。
这样，当在光纤裸线33的拉丝中进行缓慢冷却时，光纤母材32中残留的OH基便发生扩散，而且，氢从该OH基热分解出来，进而，所分解出来的氢的扩散增大。这样，将产生以下这样的问题：由OH基导致的吸收损耗将增加，或者光纤中的非桥氧空穴中心(Non BridgingOxygen Hole Center，以下称“NBOHC”)与氢相结合而造成由OH基导致的吸收损耗增大。
在比如专利文献4～6中，提出了用于解决前述问题的方法。
在专利文献4中，提出了一种光纤母材及采用该光纤母材的光纤的制造方法，其中，光纤母材具有：基底管(substrate tube)、处于基底管内部的包覆层以及处于包覆层内部的芯层，在基底管与包覆层之间设有屏障(barrier)层。该屏障层是在基底管与包覆层之间，蒸镀OH基扩散系数低的物质而形成的，从而防止了基底管内残留的OH基向包覆层浸透。
在专利文献5中，提出了一种下列的光纤制造方法，在该方法中，利用气相轴淀积法来淀积外径为D的第一包覆层，使得其包绕外径为d的芯部，形成满足D/d≥4.0这一关系式的多孔质芯杆，使该多孔质芯杆脱水，使OH基的浓度小于等于0.8wtppb，使之透明化后形成芯杆，对该透明化了的芯杆进行加热，使之延伸，在延伸后的芯杆的周围，用气相轴淀积法来淀积第二包覆层，并使该第二包覆层脱水，使得OH基的浓度小于等于50wtppm，使之透明化后制作成光纤母材，对该光纤母材进行拉丝之后，在重氢气氛中保持规定时间。
在专利文献6中提出了一种下列光纤制造方法：使原料气体进行反应，生成玻璃微粒聚合体，对该玻璃微粒聚合体进行烧结，形成透明玻璃，该方法包括：第一加热过程，在含有1mol％～20mol％的氯或氯化合物的实质为氧气的气氛中，在玻璃微粒聚合体不显著收缩的950～1250℃的温度范围内，对玻璃微粒聚合体进行预先脱水处理；以及接下来升温至玻璃化温度为止的第二加热过程。
专利文献4～6中所提出的光纤制造方法，存在着由OH基导致的吸收损耗因光纤的拉丝条件而增加的问题。此外还存在着制造成本上扬的问题。
专利文献1：日本特开2002-338289号公报
专利文献2：日本特开2002-321936号公报
专利文献3：日本特开2000-335933号公报
专利文献4：日本特表2002-535238号公报
专利文献5：日本特开2002-187733号公报
专利文献6：日本专利第2549615号公报
发明内容
本发明就是鉴于前述事实而做出的，其目的在于：提供一种制造成本低廉、且波长1380nm附近的损耗少的光纤裸线的拉丝方法和采用该方法的光纤线的制造方法、以及用该光纤线的制造方法获得的光纤线。
本发明为解决前述课题，提供一种光纤裸线的拉丝方法，其包括：使用加热装置熔化光纤母材，拉出光纤裸线的步骤；以及在前述加热熔化步骤之后，自然冷却或者用冷却装置强制冷却前述光纤裸线的步骤；其中，当用前述加热装置加热熔化了的光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)、前述光纤母材的包覆层中的OH基的浓度为X(wtppm)时，则在前述加热熔化步骤中，利用前述加热装置将光纤母材拉制成光纤裸线过程中的温度历史，满足关系式T≤-0.01X+12，前述包覆层中OH基的浓度为100-500wtppm。
在前述光纤裸线的拉丝方法中，当前述加热熔化步骤之前的前述光纤母材的包覆层中的OH基的浓度为X(wtppm)、拉丝中该OH基的氢的热分解系数为Y(wt％)时，最好满足关系式Y≤-8×10-5X+0.06。
本发明提供一种光纤线的制造方法，包括：通过加热装置熔化光纤母材，拉出光纤裸线的步骤；在前述加热熔化步骤之后，自然冷却或者用冷却装置强制冷却前述光纤裸线的步骤；在由前述冷却步骤冷却到前述规定温度的光纤裸线的外周，涂敷被覆材料的步骤；以及使该被覆材料固化，形成光纤线的步骤，当用前述加热装置加热熔化了的光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)、前述光纤母材的包覆层中OH基的浓度为X(wtppm)时，在前述加热熔化步骤中，利用前述加热装置将光纤母材拉制成光纤裸线过程中的温度历史，满足关系式T≤-0.01X+12，前述包覆层中OH基的浓度为100-500wtppm。
前述冷却步骤最好包括下列步骤：从拉丝中的光纤裸线达到低于1800℃的温度开始，至光纤裸线的外径达到一定为止，使光纤裸线的冷却速度大于等于6000℃/sec。
前述冷却步骤最好包括下列步骤：从拉丝中的前述光纤裸线的外径达到一定开始，使该光纤裸线的冷却速度高于基于空气的冷却速度。
本发明提供一种用前述的光纤线的制造方法制造的光纤线。
前述结构的光纤线，其波长1383nm的损耗最好小于等于0.31dB/km。
根据本发明的光纤线的制造方法，可以获得一种不必进行光纤母材的包覆层的脱水、且波长1380nm附近的损耗小的光纤线。因此，可以减少制造工序，且可以降低制造时间及制造成本。
即使在进行了脱水的场合下，也可以通过针对因脱水程度而残留的包覆层中的OH基浓度、以及因制造偏差而残留的OH基浓度的偏差进行拉丝条件T(min)的调节，来减少从所残留的OH基因热分解而产生的氢量，进而可以减少所产生的氢的扩散，因而可以调整波长1380nm附近的损耗。由此，可以提高成品率，其结果是可以降低制造成本。
附图说明
图1是表示距光纤母材中心的相对位置处的OH基浓度分布、以及距拉制光纤母材而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的OH基浓度分布的曲线。
图2是表示距光纤母材中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布、以及距拉制光纤母材而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布的曲线。
图3是表示光纤母材熔化部分的温度变化的曲线。
图4是表示光纤线的损耗波长特性的曲线。
图5是根据距光纤母材中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布、以及距拉制光纤母材而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布与入射光强度的关系，表示对波长1383nm的损耗产生影响的区域的曲线。
图6是表示本发明所使用的光纤线制造装置的概略示意图。
图7是表示以往的光纤线制造方法所使用的光纤线制造装置的概略示意图。
具体实施方式
以下参照附图来说明实施本发明的光纤裸线的制造方法。
作为光纤线在波长1380nm附近的损耗增加的原因，可列举出：光纤母材中残留的OH基的扩散、从OH基因热分解而产生的氢的扩散、以及各温度下NBOHC的再结合速度与氢和NBOHC的结合速度的差异。
为了查明光纤线在波长1380nm附近的损耗增加的原因，首先调查了下列的两种关系。
(1)距光纤母材中心的相对位置处的OH基浓度分布，与距拉制光纤母材而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的OH基浓度分布的关系。
(2)距光纤母材中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布，与距拉制光纤母材而获得的光纤裸线中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布的关系。
图1是表示距光纤母材中心的相对位置处的OH基浓度分布、以及距对光纤母材进行熔化拉丝而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的OH基浓度分布的曲线。
图2是表示距光纤母材中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布、以及距拉制光纤母材而获得的光纤裸线的中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布的曲线。
根据图1，将光纤母材与光纤裸线进行比较可知，距各自的中心的相对位置处的OH浓度分布没有大的变化。即，OH基因光纤裸线的拉丝而扩散，但其对传送损耗的影响较小。
另一方面，根据图2，将光纤母材与光纤裸线进行比较可知，距各自的中心的相对位置处的从OH基因热分解而产生的氢的浓度分布变化较大。即，从OH基因热分解而产生的氢，因光纤裸线的拉丝而扩散得较大。
由上可知，对于光纤线在波长1380nm附近的损耗的增加而言，与光纤母材中残留的OH基的扩散相比，从OH基因热分解而产生的氢的扩散所带来的影响更大。其原因在于：氢的扩散系数(参照Y.Namihira，K.Mochizuki，and K，Kuwazuru，“Temperature dependence of the hydrogen-diffusion constant in optical fibers”，Opt.Lett.，Vol.9，No.9，pp.426-428，1984)，与OH基的扩散系数(参照J.Kirchhor et al.，“Diffusion Processes inLightguide Materials”，phys.stat.sol.(a)101，391 1987)相比，大3～4位。
拉丝中的光纤裸线的温度越高，某个温度T(K)处平衡状态下的OH基的氢的热分解率K(wt％)越大。此外，拉丝中的光纤裸线的温度随下列拉丝条件而变：拉丝炉中的温度分布、在拉丝炉内流动的惰性气体的种类、缓冷炉及冷却筒中光纤裸线的冷却方式、以及光纤裸线的拉丝速度等。因此，由于OH基的氢的热分解率K(wt％)随拉丝条件而变，因而从光纤裸线的拉丝开始至结束为止，OH基的氢的热分解率的累计(以下称“氢的热分解系数”)，也随拉丝条件而变。
所谓氢的热分解系数，表示从对光纤母材进行加热时开始，经过光纤裸线的拉丝工序，到在光纤裸线的外周形成被覆层而制成光纤，并使该光纤线的温度达到常温时为止所累积的氢的热分解率。
如上所述，氢的热分解率具有温度依赖性，随温度的增高而增大。然而，由于氢的热分解率的温度依赖性极大，因而可以近似为在光纤母材的熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间(图3中用斜线表示的区域)所分解的氢的分解率。
按下列方法来计算氢的热分解系数。
首先，使用部分光纤母材，并利用傅里叶式红外分光计(显微FTIR装置)，根据由OH基导致的伸缩振动的吸收峰值，算出光纤母材中残留的OH基的浓度分布。
接下来，根据规定的拉丝条件对光纤母材拉丝，制成光纤线，并用截断(cut back)法来测量光纤线的损耗波长特性。通过测量该损耗波长特性，可获得比如图4所示的光纤线的损耗波长特性(图4所示的实线)。
根据图4所示的光纤线的损耗波长特性，算出因雷利散射而引起的光纤线的损耗波长特性(图4中的虚线)。因雷利散射而引起的光纤线的损耗与波长1383nm的光纤线的损耗之差，相当于由这样的OH基引起的吸收损耗：该OH基是由于从OH基因热分解而产生的氢进行扩散并与NBOHC相结合而产生的。
将光纤母材中残留的OH基的浓度分布乘以氢的热分解系数，作为光纤母材中的氢的浓度分布(比如图2所示的因热分解而产生的氢的浓度分布)。接下来，利用前述氢的扩散系数，并考虑拉丝中的光纤裸线的外径变化及温度变化，算出因光纤母材的拉丝而在光纤裸线内扩散后的氢的浓度分布(比如图2所示的所产生的氢扩散后的浓度分布)。
在计算光纤裸线内扩散后的氢的浓度分布中，作为扩散方程式，使用Green函数(今井勤，“物理与格林函数”，岩波书店，1978年6月27日 ，pp51-53)。
一般而言，当设位置向量为r、拉丝前的光纤母材包覆层中的OH基的浓度分布为u(r、o)、扩散方程式的Green函数为G(r、r′、t)时，则时间t后的OH基的浓度分布u(r、t)可由下式(1)来表示。
u ( lr , t ) = 1 D ∫ G ( lr , l r ′ , t ) u ( l r ′ , o ) dl r ′ - - - ( 1 )
这里，当设扩散系数为D时，则n次方的Green函数可由下式(2)来表示
G ( lr , l r ′ , t ) = Dθ ( t ) ( 1 4 πDt ) n 2 exp ( lr 2 4 Dt ) - - - ( 2 )
接下来，用由OH基导致的吸收损耗的换算公式(参照Pawel Mergo，Witold Spytek，“Method for calculations of loss dependence of single-modeoptical fiber on diffusion of water”，Proceedings-SPIE(the InternationalSociety for Optical Engineering)，2000，ISSU 4239，pp.37-43)，算出氢的热分解系数，使得利用它算出的由OH基导致的吸收损耗、与根据因雷利散射而引起的光纤线的损耗求出的由OH基导致的吸收损耗相同(参照图5)。
图5中，虚线表示从光纤母材中残留的OH基因热分解而发生的氢的浓度分布；实线表示下列浓度分布：将在光纤裸线内扩散的氢与NBOHC相结合而成为OH基的OH基浓度分布，与在光纤裸线内OH基原样扩散的OH基浓度分布相加而得到的浓度分布；点划线表示光入射到光纤线内时的光强度分布。由实线、点划线、纵轴及横轴所围绕的区域(图5中的斜线部A)，是对波长1380nm附近的损耗有影响的区域。
为严密起见，这里必须考虑(A)氢的热分解率依赖于温度、(B)OH基浓度因OH基的氢的热分解而减小，来算出氢的热分解系数。
这里，由于(a)推测出氢的热分解率的温度依赖性大，且氢的热分解几乎均在1800℃以上发生；(b)氢的热分解率极小等，因而不考虑前述(A)(B)，而假设从光纤裸线拉丝前的光纤母材中所含有的OH基产生了与热分解系数相当的氢。此外，考虑光纤裸线拉丝时的外径变化及温度变化来近似为已发生了氢扩散这一情况。
接下来，对光纤母材加热熔化部分的温度处于某个温度以上的时间T(min)进行计算。
一般而言，玻璃的粘度η与拉丝张力F的关系，因拉丝中力的平衡而具有下列式(3)所示的关系式(参照U.C.Peak and R，B，Runk，“Physicalbehavior of the neck-down during furnace of drawing of silica fibers”，J.Appl.Phys.，vol.49，no.8，pp，4417-4422，1992)。
F = 3 ηS ∂ V ∂ Z - - - ( 3 )
这里，V表示线速度，z表示拉丝方向位置，S表示光纤截面积。
粘度η与温度T0的关系，也是一般的关系，具有下列关系式(4)(参照Andrade，EN da C.，Phil.Mag.，Vol.17，497，698，1934)。
log10{η(T)}＝-6.37+2.32×104/T0    (4)
如上所述，从光纤母材加热熔化部分的玻璃变形形状(颈缩形状)及拉丝张力来算出粘度，并将粘度换算成温度，由此可以从颈缩形状来算出温度。
同样，可以用下式(5)，从颈缩外径来算出拉丝经过时间dt。
dt = ∂ Z ∂ V - - - ( 5 )
因此，关于光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上温度的时间T，可以从上式(3)及(4)来估算温度大于等于1800℃的区间z1～z2，并利用上式(5)，由下式(6)算出该区间所需的时间。
T = ∫ z 1 z 2 dt - - - ( 6 )
考虑到前述因素，以下给出降低氢的热分解系数的光纤线制造方法。
图6是表示本发明所用的光纤线制造装置的概略示意图。
图6中，符号1表示拉丝炉。该拉丝炉1安装成：可使光纤母材2在其内部沿着轴向移动，并对光纤母材2的下端部进行拉丝。
在光纤线的制造中，首先，将以石英系玻璃为主要成分的光纤母材2置入拉丝炉1内，并在氩气、氦气等惰性气体气氛中，将其前端部分高温加热到约2000℃，进行拉丝，形成外径为125μm的光纤裸线3。此时，适当选择拉丝炉1内所用的加热器长度及隔热材料，并进行调节，使得拉丝条件的T(min)成为所需的时间。
接下来，将光纤裸线3送入缓冷炉4等缓冷机构中，改变光纤裸线3的冷却速度，使光纤裸线3缓慢冷却。
对从缓冷炉4取出的光纤裸线3调整冷却速度，直至冷却到适于下道工序的被覆层形成的温度为止。在该冷却过程中，由光纤裸线周围的气氛来自然冷却，或者使用冷却筒5，提供氦气或氮气等冷却用气体，进行强制冷却。
为了保护光纤裸线3，用由一次被覆层和二次被覆层形成的被覆层覆盖在冷却过程中冷却了的光纤裸线3，形成外径为250μm的光纤线8。该被覆层是利用树脂涂敷装置6及UV灯7用紫外线固化型树脂等形成的。
此外，光纤线8由转向轮9改变到其它方向，并经由牵引机10及调节辊11，卷绕到卷筒12上。
在本实施方式中，在光纤裸线3上设置被覆层的方法如图6所示，是用一个树脂涂敷装置6来涂敷一次被覆层形成用树脂及二次被覆层形成用树脂，然后用一个UV灯7来使这些树脂固化的方法，但本发明不限于此。本发明还可以采用下列方法：即，分别用不同的二个树脂涂敷装置来涂敷一次被覆层形成用树脂及二次被覆层形成用树脂，然后用一个UV灯使这些树脂固化的方法；以及用第一树脂涂敷装置来涂敷一次被覆层形成用树脂，然后用第一UV灯使这些树脂固化，接着，用第二树脂涂敷装置来涂敷二次被覆层形成用树脂，然后用第二UV灯来使这些树脂固化的方法。
本发明的光纤线制造方法，是一种降低拉丝中的光纤裸线3的包覆层中OH基的氢的热分解系数、减少扩散的方法。因此，关于在拉丝炉1中拉制光纤母材2的下端部(以下也称“熔化部分”)形成光纤裸线3时的温度历史，当设光纤母材2的加热熔化部分的温度处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)，光纤母材2的下端部包覆层中的OH基浓度为X(wtppm)时，最好满足关系式T≤-0.01X+12。在进行脱水、且包覆层中的残留OH基浓度达到0.0(wtppm)的场合下，由于没有将分解的OH基，因而将热分解率视为0.0(wtppm)。因此，在X＝0.0(wtppm)的场合下，也可以不满足前述关系式(X≤-0.01X+12)。
为了满足前述关系式地制造光纤线8，要增大拉丝线速度(拉丝速度)，或者缩小在拉丝炉1内熔化光纤母材2的区域。
为满足前述关系式，当设光纤母材2的下端部包覆层中的OH基浓度为X(wtppm)，该OH基的氢的热分解系数为Y(wt％)时，热分解系数最好满足关系式Y≤-8×10-5X+0.06。
在拉丝炉1中，作为对光纤母材2的下端部加热的要素，除了设于拉丝炉1内的加热器的辐射传热之外，还可列举出在拉丝炉1内流动的惰性气体的对流传热、以及在光纤母材2内传热的传导传热。在1800℃左右的高温下，辐射传热的影响起着支配作用，但随着温度的下降，基于惰性气体的对流传热的影响增大。因此，在本发明的光纤线制造方法中，最好使因加热器的辐射传热而施加于光纤母材2的热迅速地散失，从而使温度下降。因此，最好使用对流热传导率较高的惰性气体，尤其是，最好使用对流热传导率较高的氦气(He)。
如上所述，从拉丝炉1取出的光纤裸线3，被依次送入缓冷炉4及冷却筒5内进行冷却。光纤裸线3的冷却，目的是抑制从OH基因热分解而产生的氢的扩散，从拉丝中的光纤裸线3的温度达到低于1800℃的温度开始至外径达到一定(一般为外径125μm)为止，最好使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度大于等于6000℃/sec，在实用上最好达到8000℃/sec～10000℃/sec。如果使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度小于6000℃/sec，则从OH基因热分解而产生的氢的扩散将会增大，其结果是，所获得的光纤线10中由OH基导致的吸收损耗将会增加。
为了使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度大于等于6000℃/sec，可以降低缓冷炉4的温度，或者不使用缓冷炉4等缓冷机构，或者在缓冷炉4内，使用对流热传导率较高的氦气作为冷却用气体。
当拉丝中的光纤裸线3的外径达到一定后(一般为外径125μm)，最好使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度高于基于空气的冷却速度。具体而言，最好使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度为6000℃/sec～30000℃/sec左右。如果使拉丝中的光纤裸线的冷却速度高于基于空气的冷却速度，则可抑制从OH基因热分解而产生的氢的扩散，其结果是，所获得的光纤线的由OH基导致的吸收损耗减小。
如果使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度低于基于空气的冷却速度，则从OH基因热分解而产生的氢的扩散增大，其结果是，所获得的光纤线10的由OH基导致的吸收损耗增加。
为了使拉丝中的光纤裸线3的冷却速度高于基于空气的冷却速度，在冷却筒5中，使用对流热传导率较高的氦气作为冷却气体。
拉丝线速度越高，拉丝炉1内光纤母材2的下端部经受温度历史的时间便越短，但如果前述拉丝炉1内的光纤母材2的温度历史得到满足，则拉丝线速度不受限定。拉丝线速度可在600m/min～2500m/min这一范围内适当地设定。
这样，根据前述光纤线的制造方法，可以对被适当地冷却了的光纤裸线涂敷稳定的被覆材料。接下来，通过使被覆材料固化，可以获得所希望的光纤线。通过实施该一系列的处理工序，其结果是，可以获得波长1380nm附近的损耗较小的光纤线。
用这种光纤线制造方法制造出的光纤线10是通过抑制从OH基因热分解而产生的氢的扩散而制造出的，因而其结果是，成为由OH基导致的吸收损耗较低的光纤线。
实施例
以下，利用实施例来进一步具体说明本发明，但本发明并不限于下列实施例。
(实施例1)
准备包覆层中的OH基浓度为100wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为1500m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氦气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前不进行缓冷炉的缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为5分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯(urethane acrylate)系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(实施例2)
准备包覆层中的OH基浓度为300wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为1200m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氩气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前不进行缓冷炉的缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为8分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(实施例3)
准备包覆层中的OH基浓度为500wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为2000m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氦气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前由缓冷炉进行缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为5分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(实施例4)
准备包覆层中的OH基浓度大致为0wtppm的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为600m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氩气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前由缓冷炉进行缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为15分钟。然后在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(比较例1)
准备包覆层中的OH基浓度为100wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为1500m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氦气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前由缓冷炉进行缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为5分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(比较例2)
准备包覆层中的OH基浓度为100wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为600m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氩气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前由缓冷炉进行缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为15分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(比较例3)
准备包覆层中的OH 基浓度为300wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为800m/min，拉丝炉下部的氛围气体为氩气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前不进行缓冷炉的缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为10分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(比较例4)
准备包覆层中OH基浓度为500wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为1200m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氦气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前不进行缓冷炉的缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为8分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
(比较例5)
准备包覆层中的OH基浓度为700wtppm左右的光纤母材。对该光纤母材进行拉丝，使得拉丝线速度为1000m/min，拉丝炉下部的气氛气体为氦气，而且从拉丝炉向外取出的光纤裸线，在被送入冷却筒内之前由缓冷炉进行缓冷，并使得光纤母材的熔化温度处于1800℃或其以上的温度的时间为10分钟。然后，在光纤裸线上，依次设置用聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂形成的一次被覆层及二次被覆层，制成光纤线。
对所获得的光纤线，测量波长1383nm的损耗、由OH基导致的吸收损耗，并利用它们来算出氢的热分解系数。其结果如表1所示。
  包覆层中的  OH基浓度  (wtppm)   处于1800℃  或其以上的  温度的时间   拉丝炉  下部气  氛气体   冷却  方式   拉丝  线速度  (m/min)   1383nm的  损耗  (dB/km)   由OH基导致  的吸收损耗  (dB/km)   氢的累积  热分解率  (wt％)   T≤-0.01X+12  (min)  Y≤-8×10<sup>-5</sup>X+0.06 (wt％)
  实施例1   约100   5   He   无缓冷   1500   0.271   0.011   0.02   11   0.052
  实施例2   约300   8   Ar   无缓冷   1200   0.293   0.033   0.03   9   0.036
  实施例3   约500   5   He   有缓冷   2000   0.279   0.019   0.02   7   0.020
  实施例4   大致为0   15   Ar   有缓冷   600   0.265   0.005   0   12   0.060
  比较例1   约100   5   He   有缓冷   1500   0.285   0.025   0.02   11   0.052
  比较例2   约100   15   Ar   有缓冷   600   0.320   0.060   0.08   11   0.052
  比较例3   约300   10   Ar   无缓冷   800   0.315   0.055   0.05   9   0.036
  比较例4   约500   8   He   无缓冷   1200   0.332   0.072   0.05   7   0.020
  比较例5   约700   10   He   有缓冷   1000   0.450   0.190   0.05   5   0.004
从表1可知，在实施例1～实施例4中，当设拉丝前的光纤母材包覆层中残留的OH基浓度为X(wtppm)时，如果光纤母材的下端部处于1800℃或其以上的温度的时间T(min)满足关系式T≤-0.01X+12，则可以使波长1383nm的损耗小于等于0.31dB/km。在X＝0.0(wtppm)的场合下，由于不因热分解而产生氢，因而T也可以不满足上式。拉丝中光纤裸线包覆层中的OH基的氢的热分解系数Y(wt％)，也满足关系式Y≤8×10-5X+0.06，且可以使波长1383nm的损耗小于等于0.31dB/km。
将实施例1与比较例1进行比较，其不同点在于：在实施例1中，未使从缓冷炉向外取出的光纤裸线进行缓冷，而在比较例1中，则使从缓冷炉向外取出的光纤裸线进行了缓冷。比较例1可以满足与实施例1～实施例4同样的关系式，可以使波长1383nm的损耗小于等于0.31dB/km。然而，不使光纤裸线缓冷的实施例1可以获得损耗更低的光纤线。因此，通过根据残留的OH基浓度来适当地选择所希望的缓冷条件，可以调整波长1383nm的损耗。
比较例2～比较例5，不满足与实施例1～实施例4同样的关系式，且波长1383nm的损耗超过0.31dB/km，从而不能实现低损耗。
(工业可利用性)
本发明的光纤线制造方法，还可适用于用气相轴附法(VAD法)、外附法(OVD法)、内附法(CVD法、MCVD法及PCVD法)或者套管(rodin tube)法等任意一种方法制造的光纤母材。此外，本发明的光纤线的制造方法，还可适用于单模光纤、色散位移光纤、截止位移光纤(cutoff shiftfiber)、色散补偿光纤等任意种类的光纤。

Claims (8)

1.一种光纤裸线的拉丝方法，包括：
使用加热装置熔化光纤母材，拉出光纤裸线的步骤；以及
在前述加热熔化步骤之后，自然冷却、或者通过冷却装置强制冷却前述光纤裸线的步骤；
当用前述加热装置加热熔化了的光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)、前述光纤母材的包覆层中OH基的浓度为X(wtppm)时，在前述加热熔化步骤中，利用前述加热装置将光纤母材拉制成光纤裸线过程中的温度历史，满足关系式T≤-0.01X+12，
前述包覆层中OH基的浓度为100-500wtppm。
2.根据权利要求1所述的光纤裸线的拉丝方法，其中，
当在前述加热熔化步骤中，拉丝中的该OH基的氢的热分解系数为Y(wt％)时，满足关系式Y≤-8×10-5X+0.06。
3.一种光纤线的制造方法，包括：
使用加热装置熔化光纤母材，拉出光纤裸线的步骤；
在前述加热熔化步骤之后，自然冷却、或者通过冷却装置强制冷却前述光纤裸线的步骤；
在由前述冷却步骤冷却到前述规定温度的光纤裸线的外周，涂敷被覆材料的步骤；以及
使该被覆材料固化，形成光纤线的步骤，
当用前述加热装置加热熔化了的光纤母材的加热熔化部分处于1800℃或其以上的温度的时间为T(min)、前述光纤母材的包覆层中OH基的浓度为X(wtppm)时，在前述加热熔化步骤中，利用前述加热装置将光纤母材拉制成光纤裸线过程中的温度历史，满足关系式T≤-0.01X+12，
前述包覆层中OH基的浓度为100-500wtppm。
4.根据权利要求3所述的光纤线的制造方法，其中，
前述冷却步骤包括下列步骤：从拉丝中的光纤裸线达到低于1800℃的温度开始，至光纤裸线的外径达到一定为止，使光纤裸线的冷却速度大于等于6000℃/sec。
5.根据权利要求3所述的光纤线的制造方法，其中，
前述冷却步骤包括下列步骤：从拉丝中的光纤裸线的外径达到一定开始，使该光纤裸线的冷却速度高于基于空气的冷却速度。
6.根据权利要求5所述的光纤线的制造方法，其中，
使用对流热传导率高于空气的介质作为冷却用介质。
7.一种光纤线，是用权利要求3所述的光纤线的制造方法制造的。
8.根据权利要求7所述的光纤线，其中，
波长1383nm的损耗小于等于0.31dB/km。
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