JP2000290033A - 光ファイバプリフォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法 - Google Patents
光ファイバプリフォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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Abstract
することができる光ファイバプリフォーム、及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 線引きすることにより光ファイバとなる
光ファイバプリフォームであって、その製造時に発生し
た残留応力が50Kgf/cm2以下である光ファイバプリフ
ォーム。および、線引きすることにより光ファイバとな
る光ファイバプリフォームの製造方法において、光ファ
イバ用母材を所望径に延伸した後、延伸後の光ファイバ
プリフォームの残留応力を50Kgf/cm2以下とする光フ
ァイバプリフォームの製造方法。
Description
ォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法に関す
る。
の光ファイバ用母材を電気炉で鉛直方向に加熱延伸し、
次にガラス旋盤で最終的に所望径に延伸して、径の変動
を一定値以下に仕上げて、光ファイバプリフォームとす
る。次に、図3に示すように、この光ファイバプリフォ
ームWの片端に石英ダミー棒2を溶着する。さらに、図
4に示すように、石英ダミー棒2を溶着していない他端
に線引口だし部4を設ける線引口だしの加工をし、さら
に表面の異物などを火炎研磨により取り除いた後、線引
装置に取付けられて光ファイバに線引される。
石英ダミー棒を溶着したプリフォームWのダミー棒部を
線引装置のフィーダー10に把持させ、プリフォームW
の線引開始端である線引口だしの加工をした線引口だし
部4を加熱炉6の所定位置にセットする。加熱炉6によ
る加熱を開始し、線引口だし部4を軟化させ、垂れ落ち
させる。この垂れ落ちてきた先端を作業者が引き出し、
ピンチローラー7により所望の線径になるまで引き続け
る。所望の線径になったところで被覆装置8に通し、樹
脂被膜を開始する。線径および線引速度が設定値に達し
たところでボビン9に巻き取られる。
バの製造における光ファイバプリフォームの製造にあた
っては、ガラス旋盤で酸素水素火炎など高温に達するこ
とができる加熱源を用いて、光ファイバプリフォームの
仕上げ延伸を行なう。例えば、ある径の光ファイバ用母
材を所定径に延伸する場合、酸素水素火炎で加熱されて
いる光ファイバプリフォームの周囲の雰囲気温度は30
00℃以上になっていることが予測され、光ファイバプ
リフォームの表面でも、最も高温に成る部分は2000
℃以上にも達している。
手方向全長にわたって3000℃以上の雰囲気状態から
一気に室温状態に曝されることになる。このため、延伸
後の光ファイバプリフォームには強い歪みが残留してい
る。この状態では線引き工程前に行うダミーロッド溶着
や口出し加工時における熱的衝撃、あるいは輸送やハン
ドリングの際の機械的衝撃に対し非常に衝撃に弱く、割
れ易いため、線引工程の前に行う石英ダミー棒の溶着や
口出し加工の際に光ファイバプリフォームが割れたり、
クラックが入ってしまう頻度が高く、光ファイバ製造の
歩留りを低下させる原因となっていた。
た後、ただちに母材の両端を加熱延伸して、端部を針状
にすることにより光ファイバプリフォームの破損を防止
する技術が提案された(特公昭59−24741号公報
参照)。この技術は、残留応力の不連続点となる光ファ
イバプリフォームの端部を針状にすることにより、残留
応力の不連続点をなくし、亀裂等が入る起点をなくすこ
とによって光ファイバプリフォームの破損を防止すると
いうものである。
るものの、残留応力による亀裂等の起点をなくそうと試
みたにすぎず、その効果は針状にした端部に亀裂が入る
のを防ぐことにとどまり、根本的に残留応力による光フ
ァイバプリフォームの熱的衝撃や機械的衝撃に対する強
度を向上させ、破損を防ぐことができるものではなかっ
た。
で、製造時に発生した残留応力による破損等を防止する
ことができる光ファイバプリフォーム、及びその製造方
法を提供しようとするものである。
め、本発明の請求項1に記載した発明は、線引きするこ
とにより光ファイバとなる光ファイバプリフォームであ
って、その製造時に発生した残留応力が50Kgf/cm2以
下であることを特徴とする光ファイバプリフォームであ
る。
って、その製造時に発生した残留応力が50Kgf/cm2以
下であるものとすれば、熱的衝撃に対しても、機械的衝
撃に対しても、十分な強度を持つものとなる。
記光ファイバプリフォームは、光ファイバ用母材の延伸
後に火炎研磨、あるいは電気炉によるアニール熱処理を
施されたものとすることができる。このように、光ファ
イバ用母材の延伸後に火炎研磨、あるいは電気炉による
アニール熱処理を適切な条件下で施すことにより、製造
時に発生した残留応力が50Kgf/cm2以下である光ファ
イバプリフォームを容易に得ることができる。
は、線引きすることにより光ファイバとなる光ファイバ
プリフォームの製造方法において、光ファイバ用母材を
所望径に延伸した後、延伸後の光ファイバプリフォーム
の残留応力を50Kgf/cm2以下とすることを特徴とする
光ファイバプリフォームの製造方法。
延伸した後、延伸後の光ファイバプリフォームの残留応
力を50Kgf/cm2以下とすることにより、その後の熱的
衝撃や機械的衝撃に強い光ファイバプリフォームを得る
ことができる。
伸後の光ファイバプリフォームに火炎研磨、あるいは電
気炉によるアニール熱処理を施すことにより、該光ファ
イバプリフォームの残留応力を50Kgf/cm2以下とする
ことができる。このように、延伸後の光ファイバプリフ
ォームに適切な条件下で火炎研磨、あるいは電気炉によ
るアニール熱処理を施すことにより、該光ファイバプリ
フォームの残留応力を50Kgf/cm2以下にすることを容
易に行うことができる。
これに限定されるものではない。本発明者らは、光ファ
イバプリフォームの製造時に発生した残留応力による、
プリフォームの割れ等の破損を防止するため、この残留
応力とプリフォームの熱的衝撃に対する強度、または機
械的衝撃に対する強度の関係を研究・調査した。
光ファイバプリフォームには、平均して約80Kgf/cm2
の残留応力が歪みとして残存している。この状態では、
熱的衝撃あるいは機械的衝撃のどちらに対しても弱く、
これをこのまま光ファイバを製造するための光ファイバ
プリフォームとして使用すると、その後の線引き工程で
割れ等の破損を起こすことが多い。
上記残留応力が50Kgf/cm2以下になると、光ファイバ
プリフォームが熱的衝撃および機械的衝撃のいずれに対
しても、実際の光ファイバの製造上問題がない程度の強
度を持つようになることを見出した。つまり、光ファイ
バプリフォームの残留応力を、何らかの方法で50Kgf/
cm2以下にすることにより、プリフォームの形状を針状
に加工するような面倒なことを行わずとも、光ファイバ
プリフォームの破損等を防止することができる。
50Kgf/cm2以下にする方法として、ガラス旋盤による
最終延伸後の光ファイバプリフォームに対し、火炎研磨
を施すことにより残留応力を低減することができ、特に
この火炎研磨のガス条件を変えることで残留応力を変化
させ、容易に残留応力を50Kgf/cm2以下にすることが
できることを見出した。
ムの残留応力を50Kgf/cm2以下にする別の方法とし
て、光ファイバプリフォームに対し、電気炉を用いたア
ニール熱処理を施すことにより残留応力を低減すること
ができ、特にこのアニール熱処理の徐冷速度を変えるこ
とで残留応力を変化させ、容易に残留応力を50Kgf/cm
2以下にすることができることを見出した。本発明は、
以上の技術的思想に基づき、諸条件を精査して、完成に
至ったものである。
て添付した図面に基づき説明するが本発明はこれに限定
されるものではない。本発明において、延伸後の光ファ
イバプリフォームに残る残留応力を50Kgf/cm2以下に
するために行う火炎研磨については、従来からプリフォ
ームの表面に付着した異物を取り除くために用いられて
きた図1に示すようなガラス旋盤を用いて行うことがで
きる。
プリフォームWを酸水素バーナー3から噴射される酸水
素火炎により火炎研磨する。この際に、酸水素バーナー
3に供給するガス条件やバーナ移動速度等を変化させる
ことにより、光ファイバプリフォームWに残留する残留
応力を低減する度合いを変化させることができる。火炎
研磨を低温で長時間行う方が、残留応力を低減する度合
いは大きくなるが、本発明では残留応力を50Kgf/cm2
以下にすれば、残留応力によるプリフォームの割れ等を
防ぐことができるので、光ファイバの生産性に影響が生
じるほど時間をかける必要はない。例えば、光ファイバ
プリフォームWの表面のピーク温度が約1800〜19
00℃になる条件で火炎研磨を行えば、残留応力を確実
に50Kgf/cm2以下にすることができる。
理を行うにあたっては、図2に示すような従来から光フ
ァイバ用母材の延伸等に用いられていた電気炉を適用す
ることができる。この場合、残留応力を低減する度合い
を変化させるには、ヒータ5に供給する電力や送り速度
等を調整することにより、光ファイバプリフォームWの
熱処理条件を変化させて行うことができる。特に、ヒー
タ5に供給する電力を徐々に減少させて、光ファイバプ
リフォームWを時間をかけて徐冷すればするほど、残留
応力を低減することができるが、本発明では残留応力を
50Kgf/cm2以下にすれば、残留応力によるプリフォー
ムの割れ等を防ぐことができるので、この場合も、光フ
ァイバの生産性に影響が生じるほど時間をかける必要は
ない。具体的な条件としては、例えば、3.0〜5.0
℃/minで昇温し、1000〜1300℃で3時間保持し
た後、1.0〜2.0℃/minで徐冷するようにすれば、
電気炉によるアニール熱処理により、残留応力を確実に
50Kgf/cm2以下にすることができる。
する。 (実施例1、比較例1)ガラス旋盤で仕上げの延伸をし
た55mmの光ファイバプリフォームを数本用意した。
これらの光ファイバ用プリフォームに火炎研磨を加え
て、火炎研磨の際のガス条件を変えることにより、残留
応力を種々変化させた光ファイバプリフォームを作製し
た。そして、これらの光ファイバプリフォームの残留応
力を、光弾性効果を利用した測定方法により測定して定
量化した。この結果、火炎研磨時に光ファイバ用プリフ
ォーム表面のピーク温度が約1800〜1900℃にな
るようにしたものは、残留応力が50Kgf/cm2以下とな
ったが、この温度より高温で火炎研磨を行ったものは、
残留応力が50Kgf/cm2以上のものがあった。その後、
各々の光ファイバプリフォームに熱的衝撃および機械的
衝撃を加えて、割れ等の破損が発生するか否かを調べ、
これらの強度を評価した。
300L/min、O2:150L/min)でプリフォーム側面
より急加熱する方法を用いて加えた。また、機械的衝撃
としては金属球(500g)を高さ20cmより落とす
方法を用いて加えた。結果を表1に示す。
Kgf/cm2以下となった光ファイバプリフォームは、熱的
衝撃および機械的衝撃のいずれに対しても割れ等の破損
が発生していないことが判る。一方、残留応力が50Kg
f/cm2を超える光ファイバプリフォームは割れ等の破損
が発生していることが判る。
げの延伸をした55mmの光ファイバプリフォームを数
本用意した。これらの光ファイバ用プリフォームに電気
炉によるアニールを加えて、徐冷速度を変えることによ
り、残留応力を種々変化させた光ファイバプリフォーム
を作製した。実施例1、比較例1と同様に、これらの光
ファイバプリフォームの残留応力を、光弾性効果を利用
した測定方法により測定して定量化した。この結果、
3.0〜5.0℃/minで昇温し、1000〜1300℃
で3時間保持した後、1.0〜2.0℃/minで徐冷した
ものは、残留応力が50Kgf/cm2以下となっていたが、
これよりも徐冷速度が速かったものについては、残留応
力が50Kgf/cm2以上のものがあった。その後、各々の
光ファイバプリフォームに実施例1および比較例1と同
様に熱的衝撃および機械的衝撃を加えて、割れ等の破損
が発生するか否かを調べ、これらの強度を評価した。結
果を表2に示す。
より残留応力が50Kgf/cm2以下となった光ファイバプ
リフォームは、割れ等の破損が発生していないことが判
る。一方、残留応力が50Kgf/cm2を超える光ファイバ
プリフォームは割れ等の破損が発生していることが判
る。
ものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の
特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一
な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかな
るものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
力を50Kgf/cm2以下にする方法として、火炎研磨およ
び電気炉によるアニール熱処理を行う方法を中心に説明
したが、本発明はこれらに限定されることはなく、光フ
ァイバプリフォームの製造時に発生した残留応力が50
Kgf/cm2以下となるものであれば、いかなる手法による
ものであっても、本発明の範囲に含まれるものである。
バプリフォームは、製造時に発生した残留応力が50Kg
f/cm2以下であるため、線引工程、あるいは搬送時にお
いてプリフォームに熱的衝撃および機械的衝撃が加わっ
ても割れ等の破損を防ぐことができる。そのため、光フ
ァイバの製造歩留りを向上させることができ、コストを
著しく低減することができる。
る。
した図である。
ムへの石英ダミー棒溶着の様子を示した図である。
ムへの線引口だしの様子を示した図である。
ある。
ーナ、 4…口出し部、5…ヒータ、 6…加熱炉、
7…ピンチローラー、 8…被覆装置、9…ボビン、
10…フィーダ、W…光ファイバプリフォーム。
Claims (4)
- 【請求項1】 線引きすることにより光ファイバとなる
光ファイバプリフォームであって、その製造時に発生し
た残留応力が50Kgf/cm2以下であることを特徴とする
光ファイバプリフォーム。 - 【請求項2】 前記光ファイバプリフォームは、光ファ
イバ用母材の延伸後に火炎研磨、あるいは電気炉による
アニール熱処理を施されたものであることを特徴とする
請求項1に記載の光ファイバプリフォーム。 - 【請求項3】 線引きすることにより光ファイバとなる
光ファイバプリフォームの製造方法において、光ファイ
バ用母材を所望径に延伸した後、延伸後の光ファイバプ
リフォームの残留応力を50Kgf/cm2以下とすることを
特徴とする光ファイバプリフォームの製造方法。 - 【請求項4】 前記延伸後の光ファイバプリフォームに
火炎研磨、あるいは電気炉によるアニール熱処理を施す
ことにより、該光ファイバプリフォームの残留応力を5
0Kgf/cm2以下とすることを特徴とする請求項3に記載
の光ファイバプリフォームの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10156899A JP2000290033A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 光ファイバプリフォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10156899A JP2000290033A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 光ファイバプリフォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000290033A true JP2000290033A (ja) | 2000-10-17 |
Family
ID=14304021
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10156899A Pending JP2000290033A (ja) | 1999-04-08 | 1999-04-08 | 光ファイバプリフォームおよび光ファイバプリフォームの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000290033A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005247612A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光ファイバ及びその製造方法 |
CN114349328A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-15 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 简单剖面结构保偏母材及其高效制备方法 |
-
1999
- 1999-04-08 JP JP10156899A patent/JP2000290033A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005247612A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 光ファイバ及びその製造方法 |
JP4494828B2 (ja) * | 2004-03-02 | 2010-06-30 | 信越化学工業株式会社 | 光ファイバの製造方法 |
CN114349328A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-15 | 江苏亨通光导新材料有限公司 | 简单剖面结构保偏母材及其高效制备方法 |
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