【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス線材の製造方法及び製造装置、より詳細には、透明ガラス母材を加熱炉において加熱し、線引き工程によってガラス線材化して光ファイバを得るためのガラス線材の製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの製造においては、まず、例えばＯＶＤ法やＶＡＤ法によってガラス微粒子を堆積させたガラス微粒子堆積体を作成する。例えば、ＶＡＤ法やＯＶＤ法による製造方法においては、ＳｉＣｌ４等のガラス原料、ＧｅＣｌ４等のドーパント、Ｈ２などの燃料ガス、及びＯ２などの助燃性ガスをバーナから噴出させ、火炎加水分解反応によってＳｉＯ２のガラス微粒子を生成させて、出発棒に堆積させることにより、ガラス微粒子堆積体を得ている。
【０００３】
得られたガラス微粒子堆積体は、次工程において脱水焼結炉によって脱水焼結され、透明ガラス化したガラス母材となる。得られたガラス母材は、線引きを行うための加熱炉（線引き炉）に入れられて、さらに高温に加熱され、線引きすることによって線材化され光ファイバとなる。なお、脱水焼結して透明ガラス化したガラス母材を線引きする前に、一定の外径に加熱して延伸する延伸工程や、熱処理によって内部歪みを取り除くためのアニール工程を実施し、これら工程を経て線引き用のガラス母材を得るようにしたプロセスもある。
【０００４】
線引き工程においては、ガラス母材を線引き炉内に挿入し、石英ガラスが溶融する２０００℃前後に線引き炉の温度をセットする。炉内ではガラス母材の先端が溶融して粘度が下がり自重によって落下する。この落下したガラスを引き取りながら、その周囲に樹脂を被覆してボビンに巻き取る。この際、線引き炉の加熱温度、及び引き取りの速度によってガラス線材の外径を制御する。例えば、線引きしたガラス線材の外径をレーザ等で測定しながら線引きの条件を制御して、光ファイバ規格の１２５μｍの外径となるように線引きする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバの伝送特性において、水分子の存在が影響を与えると考えられている。例えば、線引き工程の加熱雰囲気下において、ガラス母材の周辺に存在する水分子Ｈ２Ｏが、加熱によってガラス中に溶解し、拡散していき、ガラスのＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合部分と反応してＳｉ−ＯＨとなる。
【０００６】
ガラス母材内部に溶解して拡散したＯＨ基は、波長１．３８μｍに光吸収ピークを有しており、光ファイバ内で伝送される光の伝送損失の原因となる。従って、線引き工程におけるガラス母材周辺の水分は、ガラス母材内部に拡散して、線引き後の光ファイバ内に残留し、光ファイバの特性劣化の要因となる。波長１．３８μｍを含む帯域は、安価で優れた増幅特性を有するラマン増幅器の光源波長と一致しているため、この波長における伝送損失低減は高速光通信技術において重要な問題となる。
【０００７】
光ファイバの製造工程においては、ガラス微粒子堆積体の脱水焼結工程や、上述した延伸工程、及びアニ−ル工程における加熱雰囲気下においても、水分子自体や生成したＯＨ基のガラス母材への溶解・拡散が問題となるが、ガラス径が最も小さくなる線引き工程の場合、水分子もしくはＯＨ基がガラス中心部まで浸透しやすいため、特性劣化の要因となりやすい。
【０００８】
上記のような問題に対して、例えば、特開平１１−１７１５７５号公報では、光ファイバの作製工程においてガラス中のＯＨ分子量を低減する技術が開示されている。しかしながら、上記公報には光ファイバの線引き工程において、ガラス母材の周囲の雰囲気中における水分量を表す条件、例えば比湿条件との関係を示す記載はなく、これを示唆する記載もない。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、線引き雰囲気の比湿を制御することにより、加熱炉内に挿入されたガラス母材における生成ＯＨ基に起因する光ファイバの特性劣化を抑制し、高品質の光ファイバを安定的に製造できるようにしたガラス線材の製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラス線材製造方法は、ガラス母材を加熱炉を用いて加熱し、線引きによってガラス線材化するガラス線材の製造方法であって、加熱炉内部における前記ガラス母材の周辺雰囲気の比湿を０．０５ｇ／ｋｇ以下に保持して線引きを実行することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のガラス線材の製造装置は、炉心管と、炉心管を加熱するためにその炉心管の外側に配設されたヒータと、ヒータの外側に配設された断熱材と、炉心管内部にガスを導入するためのガス導入用配管とを有し、炉心管の上部にガラス母材を挿入するための開口を備えるとともに、炉心管の下部にガラス母材を線引きして形成したガラス線材を引き取るための開口を備える加熱炉であって、炉心管の上部の開口及び下部の開口の形成部分に、パージガスを導入可能なパージボックスをそれぞれ設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるガラス線材の製造装置の一実施形態を説明するための図である。図中、１はガラス母材、２は線材、３は一次被覆された線材、４は二次被覆された線材、１０は加熱炉、１１は炉心管、１２はヒータ、１３は第１のパージボックス、１４は第１のパージガス導入管、１５は第１の差圧測定器、１６は加熱炉のガス導入用配管、１７は断熱材、１８は第２のパージボックス、１９は第２のパージガス導入管、２０は第２の差圧測定器、２１は一次被覆用のダイス、２２は一次被覆用のパージガス導入管、２３は第１の紫外線照射装置、２４は二次被覆用のダイス、２５は二次被覆用のパージガス導入管、２６は第２の紫外線照射装置、２７は線材の引き取り方向を変える方向変化ロール、２８は加熱炉の差圧測定器である。
【００１３】
本発明は、ガラス母材を線材化させる線引き工程において、加熱炉１０に挿入されたガラス母材１の周辺雰囲気の比湿を０．０５ｇ／ｋｇ以下に保持するものである。これにより、加熱中にガラス母材１周囲の雰囲気中におけるＨ２Ｏ分子がガラス母材１内部に溶解、拡散することを防止することができ、製造された光ファイバに残存するＯＨ量を低減することができる。なお、比湿は、単位質量の湿潤空気中に存在する水蒸気重量を示すもので、単位はｇ／ｋｇである。
【００１４】
さらに本発明は、加熱炉１０に挿入されたガラス母材１の周辺雰囲気中の比湿を下げるために、水を含まないドライな不活性ガス（窒素ガスなど）を加熱炉１０に導入し、かつその不活性ガスの導入流量を制御することにより加熱炉１０の内部圧力をその外部圧力より高く保つようにする。これによって加熱炉１０外部の水分を含むガスが加熱炉１０の内部に流入しないようにする。
【００１５】
さらに本発明は、加熱炉１０に挿入されたガラス母材１の周辺雰囲気中の比湿を下げるために、加熱炉１０の内部空間から加熱炉１０の外部空間に連通する通路に、パージ用のパージボックス１３，１８を設置し、これらパージボックス１３，１８の内部圧力が加熱炉１０の外部圧力より高くなるように管理する。これにより、加熱炉１０外部の水分を含むガスが加熱炉１０の内部に流入しないようにする。
【００１６】
以下に本実施形態の加熱炉について、さらに詳しく説明する。
加熱炉１０にはその中心部に炉心管１１が備えられ、炉心管１１の内部にガラス母材１を挿入して加熱し、線引きして線材化する。炉心管１１の外側にはヒータ１２が設けられ、さらに外側に断熱材１７が配されている。ガス導入用配管１６からは、窒素ガス等の水分を含まないドライな不活性ガスが炉心管１１の内部に導入される。上述のごとくに、炉心管１１内部へのガス導入によって、内部圧力をその外部圧力より高く保つようにし、外部のガスが加熱炉１０の内部に流入しないようにする。また炉心管１１内の圧力は差圧測定器２８によって測定される。
【００１７】
炉心管１１の上下には、第１及び第２のパージボックス１３，１８が設けられ、それぞれ第１及び第２のパージガス導入管１４，１９からパージガスが導入される。これら各パージボックス１３，１８に対しても水分を含まないドライな不活性ガスが導入される。これら各パージボックス１３，１８は、上述のごとくに、加熱炉１０の外部圧力よりも高い圧力になるようにパージガスの導入量を制御することによって、加熱炉外部から加熱炉内部へのガスの流入を阻止するようにしたものである。各パージボックス１３，１８への導入ガス圧力は、それぞれ第１及び第２の差圧測定器１５，２０によって測定され管理される。
【００１８】
線引き工程においては、ヒータ１２によって炉心管１１の内部を所定の線引き温度に加熱し、ガラス母材１の溶融先端部を引き取って線材２とし、一次被覆用のダイス２１を通すことにより紫外線硬化型樹脂で一次被覆する。ダイス２１は、容器状の形態を有していて、そこに紫外線硬化型樹脂の液体材料が投入され、線材２がその液体材料を上方から下方に向かって通過した後、ダイス下部の貫通孔から引き出されるようにしたもので、ダイス２１を通過することによって連続的に線材２の周囲に紫外線硬化型樹脂が被覆される。通常ダイス２１では、液体材料に不純物や気泡が混在しないように液体材料を加圧して被覆を行う。
【００１９】
紫外線硬化型樹脂で被覆されたガラス線材２は、第１の紫外線照射装置２３で紫外線を照射され硬化される。紫外線硬化型樹脂により一次被覆された線材３は、さらに一次被覆用のダイス２１と同様な二次被覆用のダイス２４を通過することによって、紫外線硬化性樹脂が二次被覆され、第２の紫外線照射装置２０で硬化される。また、各紫外線照射装置２３，２６に対しては、それぞれ一次被覆用のパージガス導入管２２、二次被覆用のパージガス導入管２５から不活性ガスが導入される。なお、光ファイバにおいては、通常上述のように樹脂の被覆層を２層構造とし、内層（一次被覆層）を緩衝性のある柔らかい樹脂で被覆し、外層（二次被覆層）をある程度剛性があり対摩擦特性の良い堅い樹脂で被覆している。
【００２０】
このようにして、加熱炉によって線引きされたガラス線材は、加熱炉下方に配置したダイス及び紫外線照射装置によって、その外周に２層構造で樹脂が被覆される。二層に被覆された線材４は、方向変化ロール２７でその引き取り方向を変えて、図示しないボビンに巻き取られて、光ファイバ素線または心線として製品化される。
【００２１】
（実施例１）
コア／クラッド部を有する直径３６ｍｍのガラス母材１を、その長手方向が鉛直になるように加熱炉１０の炉心管１１内部に設置した。そして炉心管１１内部でガラス母材１をガラスの軟化温度以上に加熱溶融して線引きし、ガラス線材化した。このときの炉心管１１の内部には、ガス導入用配管１６から窒素ガスを１０００ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｅｒ／Ｍｉｎ．）で導入し、加熱炉１０の内部圧力を加熱炉１０の外部圧力より１００Ｐａ高くなるように管理した。
【００２２】
さらに加熱炉１０の上部及び下部に備えられた第１及び第２のパージボックス１３，１８に対しても、窒素ガスを２００ＳＬＭで導入し、各パージボックス１３，１８の内部圧力を加熱炉１０の外部圧力より２００Ｐａ高くなるように管理した。
【００２３】
上記のごとくの条件により、炉心管１１の内部の比湿は０．００１〜０．００２ｇ／ｋｇに管理された。このような状態でガラス母材１を線材化し、得られた光ファイバの伝送損失を測定したところ、波長１．３８μｍにおけるＯＨ吸収による損失の増加量は０．００５ｄＢ／ｋｍであった。
【００２４】
（実施例２）
本実施例は、図１の各パージボックス１３，１８を外した状態でガラス母材１を線引きして光ファイバ化した。コア／クラッド部を有する直径３６ｍｍのガラス母材１を、その長手方向が鉛直になるように加熱炉１０の炉心管１１内部に設置した。そして炉心管１１内部でガラス母材１をガラスの軟化温度以上に加熱溶融して線引きし、ガラス線材化した。このとき炉心管１１内部には、ガス導入用配管１６から窒素ガスを１１００ＳＬＭで導入し、炉心管１１の内部圧力を加熱炉１０の外部圧力より１００Ｐａ高くなるように管理した。これにより、炉心管１１の内部の比湿は０．００４〜０．００５ｇ／ｋｇに管理された。このような状態でガラス母材を線引きして線材化し、得られた光ファイバの伝送損失を測定したところ、波長１．３８μｍにおけるＯＨ吸収によるロス増加量は０．０２ｄＢ／ｋｍであった。
【００２５】
（実施例３）
本実施例は、図１のシステムを用いてガラス母材を線引きして光ファイバ化した。コア／クラッド部を有する直径３６ｍｍのガラス母材１を、その長手方向が鉛直になるように加熱炉１０の炉心管１１内部に設置した。そして炉心管１１内部でガラス母材１をガラスの軟化温度以上に加熱溶融して線引きし、ガラス線材化した。このとき炉心管１１の内部には、ガス導入用配管１６から窒素ガスを１００ＳＬＭで導入し、加熱炉１０の内部圧力を加熱炉１０の外部圧力より１０Ｐａ高くなるように管理した。また加熱炉１０の上部及び下部に備えられた第１及び第２のパージボックス１３，１８に対して、窒素ガスを５０ＳＬＭで導入し、各パージボックス１３，１８の内部圧力が加熱炉１０の外部圧力より４０Ｐａ高くなるように管理した。
【００２６】
上記のごとくの条件により、炉心管１１の内部の比湿は０．００６〜０．００７ｇ／ｋｇに管理された。このような状態でガラス母材１を線材化し、得られた光ファイバの伝送損失を測定したところ、波長１．３８μｍにおけるＯＨ吸収によるロス増加量は０．０５ｄＢ／ｋｍであった。
【００２７】
（比較例１）
本比較例は、図１の各パージボックス１３，１８を外した状態でガラス母材を線引きして光ファイバ化した。コア／クラッド部を有する直径３６ｍｍのガラス母材によるガラス母材１を、その長手方向が鉛直になるように加熱炉１０の炉心管１１内部に設置した。そして炉心管１１内部でガラス母材１をガラスの軟化温度以上に加熱溶融して線引きし、ガラス線材化した。このとき炉心管１１の内部には、ガス導入用配管１６から窒素ガスを２０ＳＬＭで導入し、炉心管１１の内部圧力が加熱炉１０の外部圧力と同じになるように管理した。これにより、炉心管１１の内部の比湿は０．１６〜０．２０ｇ／ｋｇに管理された。このような状態でガラス母材１を線引きして線材化し、得られた光ファイバの伝送損失を測定したところ、波長１．３８μｍにおけるＯＨ吸収によるロス増加量は５．０ｄＢ／ｋｍであった。
【００２８】
以上の実施例及び比較例における管理比湿とロスデータとを図２にまとめて示す。なお、図２において、パージボックスの圧力差，及び加熱炉の圧力差は、加熱炉の外部雰囲気との圧力差をそれぞれ示すものとする。図２に示すように、加熱炉内部へのパージガスの導入量の制御，及びパージボックスへのパージガスの導入量の制御を行うことにより、加熱炉内部の比湿をコントロールできる。
【００２９】
加熱炉内の比湿と、光ファイバのロスの増加分には相関がみられ、比湿の増加とともにロスも増大する。実用レベルにおいてＯＨ基の吸収による伝送ロスの増分は、０．５ｄＢ１／ｋｍ以下とすることが必要であり、これを実現するためには、加熱炉内の比湿は０．０５ｇ／ｋｇ以下にする必要がある。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、線引き雰囲気の比湿を制御することにより、加熱炉内に挿入されたガラス母材における生成ＯＨ基に起因する光ファイバの特性劣化を抑制し、安定的に高品質のガラス線材を製造できるようにすることができる。
すなわち、本発明によって加熱雰囲気の比湿を管理することにより、加熱中にガラス母材周囲のＨ２Ｏ分子やＯＨ基がガラス材に溶解、拡散することを防止し、製造された光ファイバに残存するＯＨ量を低減できる。これにより波長１．３８μｍ付近における吸収損失を低減でき、高品質の光ファイバを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガラス線材の製造装置の一実施形態を説明するための図である。
【図２】実施例及び比較例における管理比湿とロスデータを示す図である。
【符号の説明】
１…ガラス母材、２…線材、３…一次被覆された線材、４…二次被覆された線材、１０…加熱炉、１１…炉心管、１２…ヒータ、１３…第１のパージボックス、１４…第１のパージガス導入管、１５…第１の差圧測定器、１６…ガス導入用配管、１７…断熱材、１８…第２のパージボックス、１９…第２のパージガス導入管、２０…第２の差圧測定器、２１…ダイス、２２…一次被覆用のパージガス導入管、２３…第１の紫外線照射装置、２４…二次被覆用のダイス、２５…二次被覆用のパージガス導入管、２６…第２の紫外線照射装置、２７…方向変化ロール。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a glass wire, and more particularly, to a method and an apparatus for manufacturing a glass wire for obtaining an optical fiber by heating a transparent glass base material in a heating furnace and forming a glass wire by a drawing process. About.
[0002]
[Prior art]
In the production of an optical fiber, first, a glass particle deposit body in which glass particles are deposited by, for example, the OVD method or the VAD method is prepared. For example, in a manufacturing method based on the VAD method or the OVD method, a glass material such as SiCl 4 , a dopant such as GeCl 4 , a fuel gas such as H 2 , and an auxiliary gas such as O 2 are ejected from a burner to perform flame hydrolysis. Glass fine particles of SiO 2 are generated by the reaction and deposited on the starting rod to obtain a glass fine particle deposit.
[0003]
The obtained glass fine particle deposit is dehydrated and sintered in a dehydration sintering furnace in the next step, and becomes a transparent glassy glass base material. The obtained glass base material is put into a heating furnace (drawing furnace) for drawing, further heated to a high temperature, and drawn into a wire to be an optical fiber. Prior to drawing the glass base material which has been dehydrated and sintered and turned into a transparent glass, a stretching step of heating and stretching to a constant outer diameter and an annealing step for removing internal strain by heat treatment are performed. There is also a process in which a glass base material for drawing is obtained through
[0004]
In the drawing step, the glass base material is inserted into the drawing furnace, and the temperature of the drawing furnace is set to about 2000 ° C. at which the quartz glass melts. In the furnace, the tip of the glass base material melts, the viscosity decreases, and the glass base material falls by its own weight. While collecting the dropped glass, the periphery is covered with a resin and wound around a bobbin. At this time, the outer diameter of the glass wire is controlled by the heating temperature of the drawing furnace and the speed of drawing. For example, the drawing conditions are controlled while measuring the outer diameter of the drawn glass wire material with a laser or the like, and the drawing is performed so that the outer diameter of the optical fiber standard is 125 μm.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is believed that the presence of water molecules affects the transmission characteristics of an optical fiber. For example, under a heating atmosphere in the drawing step, water molecules H 2 O present around the glass base material are dissolved and diffused in the glass by heating, and react with the Si—O—Si bonding portion of the glass. To become Si-OH.
[0006]
The OH group dissolved and diffused in the glass base material has a light absorption peak at a wavelength of 1.38 μm, and causes transmission loss of light transmitted in the optical fiber. Therefore, the moisture around the glass preform in the drawing step is diffused into the glass preform and remains in the optical fiber after the drawing, causing deterioration of the characteristics of the optical fiber. Since the band including the wavelength of 1.38 μm coincides with the light source wavelength of the Raman amplifier which is inexpensive and has excellent amplification characteristics, reduction of transmission loss at this wavelength is an important problem in high-speed optical communication technology.
[0007]
In the manufacturing process of the optical fiber, even under the heating atmosphere in the dehydration sintering process of the glass fine particle deposit, the above-described stretching process, and the annealing process, the water molecules themselves and the generated OH group are not added to the glass base material. Although the melting and diffusion are problematic, in the case of the drawing step in which the glass diameter becomes the smallest, water molecules or OH groups easily penetrate to the center of the glass, which is likely to cause deterioration of characteristics.
[0008]
To solve the above problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-171575 discloses a technique for reducing the OH molecular weight in glass in a process of manufacturing an optical fiber. However, in the above publication, there is no description indicating a condition indicating the amount of moisture in the atmosphere around the glass base material, for example, a relationship with a specific humidity condition, and no description suggesting this in the drawing step of the optical fiber.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and by controlling the specific humidity of the drawing atmosphere, it is possible to reduce the characteristic deterioration of the optical fiber caused by the generated OH group in the glass base material inserted into the heating furnace. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a glass wire rod that can suppress the occurrence of a high-quality optical fiber stably.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The glass wire manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a glass wire in which a glass base material is heated using a heating furnace and is drawn into a glass wire by drawing, and a specific humidity of an atmosphere around the glass base material inside the heating furnace. Is maintained at 0.05 g / kg or less, and the drawing is executed.
[0011]
The apparatus for producing a glass wire rod according to the present invention includes a furnace tube, a heater disposed outside the furnace tube for heating the furnace tube, a heat insulating material disposed outside the heater, and an inside of the furnace tube. Having a gas introduction pipe for introducing gas, and having an opening for inserting a glass base material at the upper part of the furnace tube, and forming a glass wire material by drawing the glass base material at the lower part of the furnace tube. A heating furnace having an opening for picking up, wherein a purge box capable of introducing a purge gas is provided at a portion where an upper opening and a lower opening of a furnace tube are formed.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a glass wire manufacturing apparatus according to the present invention. In the figure, 1 is a glass base material, 2 is a wire material, 3 is a primary-coated wire material, 4 is a secondary-coated wire material, 10 is a heating furnace, 11 is a furnace tube, 12 is a heater, and 13 is a first purge. Box, 14 is a first purge gas introduction pipe, 15 is a first differential pressure measuring instrument, 16 is a gas introduction pipe of a heating furnace, 17 is a heat insulating material, 18 is a second purge box, and 19 is a second purge gas. An inlet tube, 20 is a second differential pressure gauge, 21 is a primary coating die, 22 is a purge gas inlet tube for primary coating, 23 is a first ultraviolet irradiation device, 24 is a secondary coating die, 25 Is a purge gas introduction pipe for secondary coating, 26 is a second ultraviolet irradiation device, 27 is a direction change roll for changing the direction of wire drawing, and 28 is a differential pressure measuring device of a heating furnace.
[0013]
In the present invention, the specific humidity of the surrounding atmosphere of the glass base material 1 inserted into the heating furnace 10 is maintained at 0.05 g / kg or less in the drawing step of forming the glass base material into a wire. Thereby, it is possible to prevent H 2 O molecules in the atmosphere around the glass base material 1 from being dissolved and diffused into the glass base material 1 during heating, and to reduce the amount of OH remaining in the manufactured optical fiber. can do. The specific humidity indicates the weight of water vapor existing in a unit mass of humid air, and the unit is g / kg.
[0014]
Further, the present invention introduces a water-free dry inert gas (such as nitrogen gas) into the heating furnace 10 in order to lower the specific humidity in the surrounding atmosphere of the glass base material 1 inserted into the heating furnace 10. The internal pressure of the heating furnace 10 is kept higher than the external pressure by controlling the flow rate of the inert gas. This prevents the gas containing moisture from outside the heating furnace 10 from flowing into the inside of the heating furnace 10.
[0015]
Further, in order to reduce the specific humidity in the surrounding atmosphere of the glass base material 1 inserted into the heating furnace 10, the present invention further includes a purge passage between the inside space of the heating furnace 10 and the outside space of the heating furnace 10. Purge boxes 13 and 18 are installed and managed so that the internal pressure of the purge boxes 13 and 18 is higher than the external pressure of the heating furnace 10. This prevents the gas containing moisture from outside the heating furnace 10 from flowing into the inside of the heating furnace 10.
[0016]
Hereinafter, the heating furnace of the present embodiment will be described in more detail.
The heating furnace 10 is provided with a furnace tube 11 at the center thereof, and the glass base material 1 is inserted into the furnace tube 11 and heated, and drawn to be a wire. A heater 12 is provided outside the furnace tube 11, and a heat insulating material 17 is further provided outside. From the gas introduction pipe 16, a dry inert gas containing no water such as nitrogen gas is introduced into the furnace tube 11. As described above, by introducing gas into the furnace tube 11, the internal pressure is kept higher than its external pressure, and external gas is prevented from flowing into the heating furnace 10. The pressure in the furnace tube 11 is measured by a differential pressure measuring device 28.
[0017]
First and second purge boxes 13 and 18 are provided above and below the furnace tube 11, and purge gas is introduced from first and second purge gas introduction pipes 14 and 19, respectively. A dry inert gas containing no moisture is introduced into each of the purge boxes 13 and 18. As described above, each of the purge boxes 13 and 18 controls the flow rate of the purge gas so that the pressure becomes higher than the external pressure of the heating furnace 10, so that the gas flows from the outside of the heating furnace to the inside of the heating furnace. Is to prevent. The gas pressure introduced into each of the purge boxes 13 and 18 is measured and managed by the first and second differential pressure measuring devices 15 and 20, respectively.
[0018]
In the wire drawing step, the inside of the furnace tube 11 is heated to a predetermined wire drawing temperature by the heater 12, the molten front end portion of the glass base material 1 is drawn into the wire 2, and passed through the die 21 for primary coating, so that the ultraviolet curing type is obtained. Primary coating with resin. The die 21 has a container-like form, into which a liquid material of an ultraviolet curable resin is charged, and after the wire 2 passes through the liquid material from above to below, the die 21 passes through a through hole at the lower part of the die. The ultraviolet curable resin is continuously coated around the wire 2 by passing through the die 21. In the normal die 21, the liquid material is pressurized and coated so that impurities and bubbles are not mixed in the liquid material.
[0019]
The glass wire 2 coated with the ultraviolet curing resin is irradiated with ultraviolet light by the first ultraviolet irradiation device 23 to be cured. The wire 3 primarily coated with the ultraviolet curable resin further passes through a secondary coating dice 24 similar to the primary coating dice 21 to be secondary coated with the ultraviolet curable resin, and the second ultraviolet It is cured by the irradiation device 20. Further, an inert gas is introduced into each of the ultraviolet irradiation devices 23 and 26 from a purge gas introduction pipe 22 for primary coating and a purge gas introduction pipe 25 for secondary coating, respectively. In the optical fiber, as described above, the resin coating layer usually has a two-layer structure, the inner layer (primary coating layer) is coated with a soft resin having a buffer property, and the outer layer (secondary coating layer) has some rigidity. It is coated with a hard resin with good anti-friction properties.
[0020]
In this manner, the outer periphery of the glass wire rod drawn by the heating furnace is coated with a resin in a two-layer structure by a die and an ultraviolet irradiation device arranged below the heating furnace. The wire 4 covered in two layers is wound around a bobbin (not shown) by changing its take-off direction by a direction changing roll 27 and is commercialized as an optical fiber or a core.
[0021]
(Example 1)
A glass preform 1 having a diameter of 36 mm having a core / cladding portion was placed inside a furnace tube 11 of a heating furnace 10 so that its longitudinal direction was vertical. Then, the glass preform 1 was heated and melted at a temperature higher than the softening temperature of the glass inside the furnace tube 11 and drawn to form a glass wire. At this time, nitrogen gas is introduced at 1000 SLM (Standard Liter / Min.) From the gas introduction pipe 16 into the furnace core tube 11 so that the internal pressure of the heating furnace 10 becomes 100 Pa higher than the external pressure of the heating furnace 10. Managed.
[0022]
Furthermore, nitrogen gas is introduced at 200 SLM into the first and second purge boxes 13 and 18 provided at the upper and lower portions of the heating furnace 10, and the internal pressure of each of the purge boxes 13 and 18 is reduced. It was controlled to be 200 Pa higher than the external pressure.
[0023]
Under the conditions as described above, the specific humidity inside the furnace tube 11 was controlled to 0.001 to 0.002 g / kg. In this state, the glass preform 1 was formed into a wire, and the transmission loss of the obtained optical fiber was measured. As a result, the increase in loss due to OH absorption at a wavelength of 1.38 μm was 0.005 dB / km.
[0024]
(Example 2)
In the present embodiment, the glass preform 1 was drawn into an optical fiber with the purge boxes 13 and 18 shown in FIG. 1 removed. A glass preform 1 having a diameter of 36 mm having a core / cladding portion was placed inside a furnace tube 11 of a heating furnace 10 so that its longitudinal direction was vertical. Then, the glass preform 1 was heated and melted at a temperature higher than the softening temperature of the glass inside the furnace tube 11 and drawn to form a glass wire. At this time, nitrogen gas was introduced into the furnace tube 11 from the gas introduction pipe 16 at 1100 SLM, and the internal pressure of the furnace tube 11 was controlled to be higher than the external pressure of the heating furnace 10 by 100 Pa. Thereby, the specific humidity inside the furnace tube 11 was controlled to 0.004 to 0.005 g / kg. In such a state, the glass preform was drawn into a wire, and the transmission loss of the obtained optical fiber was measured. As a result, the increase in loss due to OH absorption at a wavelength of 1.38 μm was 0.02 dB / km.
[0025]
(Example 3)
In this embodiment, an optical fiber was formed by drawing a glass base material using the system shown in FIG. A glass preform 1 having a diameter of 36 mm having a core / cladding portion was placed inside a furnace tube 11 of a heating furnace 10 so that its longitudinal direction was vertical. Then, the glass preform 1 was heated and melted at a temperature higher than the softening temperature of the glass inside the furnace tube 11 and drawn to form a glass wire. At this time, nitrogen gas was introduced at a rate of 100 SLM from the gas introduction pipe 16 into the furnace tube 11, and the internal pressure of the heating furnace 10 was controlled to be higher than the external pressure of the heating furnace 10 by 10 Pa. In addition, nitrogen gas is introduced at 50 SLM into the first and second purge boxes 13 and 18 provided at the upper and lower portions of the heating furnace 10, and the internal pressure of each of the purge boxes 13 and 18 is set at the outside of the heating furnace 10. It was controlled to be 40 Pa higher than the pressure.
[0026]
Under the conditions described above, the specific humidity inside the furnace tube 11 was controlled to 0.006 to 0.007 g / kg. In this state, the glass preform 1 was formed into a wire, and the transmission loss of the obtained optical fiber was measured. As a result, the increase in loss due to OH absorption at a wavelength of 1.38 μm was 0.05 dB / km.
[0027]
(Comparative Example 1)
In this comparative example, the glass preform was drawn into an optical fiber with the purge boxes 13 and 18 of FIG. 1 removed. A glass preform 1 made of a glass preform having a core / cladding portion and having a diameter of 36 mm was placed inside a furnace tube 11 of a heating furnace 10 so that its longitudinal direction was vertical. Then, the glass preform 1 was heated and melted at a temperature higher than the softening temperature of the glass inside the furnace tube 11 and drawn to form a glass wire. At this time, nitrogen gas was introduced into the furnace tube 11 from the gas introduction pipe 16 at a rate of 20 SLM, and the inside pressure of the furnace tube 11 was controlled to be the same as the outside pressure of the heating furnace 10. Thereby, the specific humidity inside the furnace tube 11 was controlled to 0.16 to 0.20 g / kg. In this state, the glass preform 1 was drawn into a wire, and the transmission loss of the obtained optical fiber was measured. As a result, the increase in loss due to OH absorption at a wavelength of 1.38 μm was 5.0 dB / km.
[0028]
FIG. 2 shows the control specific humidity and the loss data in the above Examples and Comparative Examples. In FIG. 2, the pressure difference in the purge box and the pressure difference in the heating furnace indicate the pressure difference from the outside atmosphere of the heating furnace, respectively. As shown in FIG. 2, the specific humidity inside the heating furnace can be controlled by controlling the introduction amount of the purge gas into the heating furnace and controlling the introduction amount of the purge gas into the purge box.
[0029]
There is a correlation between the specific humidity in the heating furnace and the increase in the loss of the optical fiber, and the loss increases as the specific humidity increases. At a practical level, the increase in transmission loss due to the absorption of OH groups must be 0.5 dB1 / km or less, and to achieve this, the specific humidity in the heating furnace must be 0.05 g / kg or less. There is a need to.
[0030]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, by controlling the specific humidity of the drawing atmosphere, it is possible to suppress the characteristic deterioration of the optical fiber due to the generated OH group in the glass base material inserted into the heating furnace. In addition, it is possible to stably produce a high-quality glass wire.
That is, by controlling the specific humidity of the heating atmosphere according to the present invention, it is possible to prevent H 2 O molecules and OH groups around the glass base material from being dissolved and diffused into the glass material during heating, and to provide a manufactured optical fiber. The remaining OH amount can be reduced. Thereby, the absorption loss around the wavelength of 1.38 μm can be reduced, and a high quality optical fiber can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of a glass wire manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing management specific humidity and loss data in Examples and Comparative Examples.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... glass base material, 2 ... wire, 3 ... primary-coated wire, 4 ... secondary-coated wire, 10 ... heating furnace, 11 ... furnace tube, 12 ... heater, 13 ... first purge box, 14 ... first purge gas introduction pipe, 15 ... first differential pressure measuring instrument, 16 ... gas introduction pipe, 17 ... insulation material, 18 ... second purge box, 19 ... second purge gas introduction pipe, 20 ... second 2, a differential pressure measuring device, 21 dies, 22 a purge gas introduction pipe for primary coating, 23 a first ultraviolet irradiation device, 24 dies for secondary coating, 25 a purge gas introduction pipe for secondary coating, 26: second ultraviolet irradiation device, 27: direction changing roll.
