JP2009520996A - 偏波モード分散が減少した光ファイバを製造する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】引張り力をファイバに加えることにより、ファイバを加熱したプリフォームから引き抜く工程及び（又は）手段と、ファイバが引き抜かれている間、ファイバをスピニングする工程及び（又は）手段とを備え、該ファイバをスピニングする工程は、巻き付け円弧及び上記引張り力に起因して摩擦力がファイバとスピンローラとの間にて発生されるように、ファイバを巻き付け円弧によりスピンローラに巻く工程と、ファイバが上記摩擦力によりスピンローラの表面上を転がるように、上記スピンローラを軸方向に変位させる工程とを含む、光ファイバの製造方法及び装置。

Description

本発明は、光ファイバの製造方法及び装置に関する。

光ファイバ内を伝搬する光は、２つの偏波モードを有している。幾何学的形態の点にて、また、内部応力及び加えられた応力の双方の点にて完全に円形対称である光ファイバの場合、「シングルモード」とみなされる波長又は波長範囲内での作動は、２つの偏波モードが縮退し、同一の群速度にて伝搬し且つ、ファイバ内にて同一の距離だけ伝搬した後、遅延時間が全く生じない、２つの直交偏波モードを実際に支える。

実用的なシングルモードファイバにおいて、非対称の横方向応力及び非円形のコアのような、色々な不完全性は、典型的に、理想的なファイバの円形対称を損なう。その結果、２つの偏波モードは、異なる伝搬定数にて伝搬する。伝搬定数間の差は、複屈折と呼ばれ、その複屈折の程度は、２つの直交モードの伝搬定数の差によって与えられる。

複屈折によって、ファイバ内を伝搬する光の偏波状態は、ファイバの長さに沿って周期的に変化する。複屈折の存在は、ファイバ内を伝搬する光の伝搬状態を周期的に変化させることに加えて、２つの伝搬モードが異なる群速度にて伝搬し、その差は複屈折率の増加と共に増大することを意味する。２つの偏波モード間の遅延時間差は、偏波モード分散（ＰＭＤ）と呼ばれる。

ＰＭＤは、信号の歪みを引き起こし、このため、高ビットレート及びアナログ通信システムにて有害である。
ＰＭＤは、ファイバをスピニングすることにより減少させることができる。

本明細書及び特許請求の範囲の目的にとって、ファイバのスピニングとは、光ファイバの軸線に沿って捩りを加えることを意味し、より詳細には、別段の指定がない限り、本明細書及び特許請求の範囲にて、ファイバのスピニングとは、反対方向に向けて交番的に加えられた捩れを意味する、すなわち、ファイバは、一方向に多少の回転部を有し、それに続いて、反対方向に多少の回転部を有する。好ましくは、かかる交番的なスピニングが加えられたとき、得られるファイバ内での全体的な捩れは、全体として零であるか、又は極めて小さい値を有するようにする。

スピニング過程中、ファイバは、零から最大回転値（スピン／ｍ）まで一方向への軸方向回転を受け、かかる最大回転値に止まり、次に、回転を零に低下させ、更に、マイナスの回転値、すなわち反対方向への回転に低下する。

かかる回転を時間と共に変化させる関数は、スピン関数と呼ばれる。
加えられたスピン関数及び得られたスピン関数は、典型的に、例えば、加えられたスピン関数の型式、スピニング装置の特徴、例えば、ファイバの滑り又は同様のことが生じる可能性、引抜きタワー等の全体的な応答等を含む、過程及び使用される装置の色々な因子に依存して相違する。

米国特許番号５，２９８，０４７には、低ＰＭＤを有するファイバを製造するため使用することのできる光ファイバ、典型的にシングルモードファイバを製造する方法が開示されている。該方法は、従来の光ファイバプリフォームを提供する工程と、プリフォームの少なくとも一部分を従来の引抜き温度まで加熱する工程と、スピンがファイバに与えられるような態様にて光ファイバを加熱されたプリフォームから引き抜く工程とを備えている。熱間領域内のファイバ材料が捩れ変形される場合、ファイバにスピンが「与えられ」、その変形は、ファイバ内に固定化され、ファイバは、恒久的な「スピン」、すなわち恒久的な捩れ変形を示す。

欧州特許番号ＥＰ０ ７８５ ９１３には、相互に反対方向に向けて回転し且つ、ホイールを通るファイバの変位方向に対し実質的に垂直な方向に向けて互いに前後に変位する１対のホイール間にて、ファイバ自体を走行させることによりファイバにトルクが加えられる方法が開示されている。ホイールは、ファイバがホイール自体の湾曲面に対して実質的に接線方向に走行し、トルクを伝達し且つ捻り動作を得るのに必要な摩擦力が得られるよう、その間にて押し付けられるような態様にて配置されている。

この特許文書に従い、スピンすべくファイバに加えられる押し付け動作は、ファイバが滑らずにファイバがホイールの間で巻き取られることを保証するだけでよい。この押し付けは、ファイバ上に機械的応力を引き起こす余剰な程度となるのを回避し得るように制御する必要がある。

しかし、当該出願人は、同一のファイバを２つのローラの間にて押し付けることによりファイバにスピニングが加えられたとき、その加えられた圧力は臨界的
パラメータであり、過剰な圧力は光ファイバの損傷を引き起こす一方、低い圧力値は、漸進的にファイバの滑りを引き起こし、その結果、ファイバのスピンは、加えられたスピンと著しく相違するものとなり、工業的過程における再現性が不良となることが分かった。

特に、当該出願人は、光ファイバをローラの間に押し付けることにより実行される引抜き／スピニング過程の結果、しばしば、その長さに沿って一定でなく、また、同一のスピニングパラメータにて製造したその後のファイバに対して一定でないスピン関数が与えられる光ファイバとなることを知った。

本発明にて、当該出願人は、ファイバとローラとの間の接触面がファイバがローラと接線方向に接触する場合に得られる点状の接触点を超えて超えて伸びるようにすることにより、ファイバの所望の巻き付けを生じさせるため必要とされる摩擦が得られるならば、ファイバを２つのローラの間にて押し付けることなく、効果的なスピニングをファイバに繰り返して加えることができることを知った。

特に、当該出願人は、スピンすべきファイバが少なくとも１つのスピンローラの回りにて、好ましくは、光ファイバの直径よりも長い距離だけ隔てられた２つのスピンローラの回りにて所定の円弧により巻き取られるスピニング装置及び方法は、光ファイバに対し何ら実質的な損傷を引き起こすことなく、先行技術の方法により得られるものよりも光ファイバに沿って著しくより一定のスピン値を有する光ファイバを提供することが分かった。

以下の本明細書及び特許請求の範囲の目的のため、別段の表示がない限り、程度、量、百分率等を表わす全ての数字は、「約」という語により全ての場合にて修正されるものと理解すべきである。また、全ての範囲は、開示された最大値及び最小値の任意の組み合わせを含み、また、本明細書にて特定の数値とするかどうかは自由である任意の中間の範囲を含むものである。

第一の形態にて、本発明は、光ファイバの製造方法であって、
引張り力をファイバに加えることにより、ファイバを加熱したプリフォームから引き抜く工程と、
ファイバが引き抜かれている間、ファイバをスピニングする工程とを備え、
該ファイバをスピニングする工程は、
巻き付け円弧及び上記引張り力に起因する摩擦力がファイバとスピンローラとの間にて発生されるように、ファイバを巻き付け円弧によりスピンローラに巻く工程と、
ファイバが上記摩擦力によりスピンローラの表面上を転がるように、上記スピンローラを軸方向に変位させる工程とを含む、光ファイバの製造方法に関するものである。

好ましくは、光ファイバを製造する方法は、
引張り力をファイバに加えることにより、ファイバを加熱したプリフォームから引き抜く工程と、
ファイバが引き抜かれている間、ファイバをスピニングする工程とを備え、
該ファイバをスピニングする工程は、
第一の巻き付け円弧及び上記引張り力に起因する摩擦力がファイバと第一のスピンローラとの間にて発生されるように、ファイバを上記第一の巻き付け円弧により第一のスピンローラに巻く工程と、
第二の巻き付け円弧及び上記引張り力に起因する摩擦力がファイバと第二のスピンローラとの間にて発生されるように、ファイバを上記第二の巻き付け円弧により第二のスピンローラ上に巻き付け、第一及び第二のスピンローラは、ファイバに対して反対側部となるようにする、工程と、
ファイバが上記摩擦力により第一及び第二のスピンローラの表面上を転がるように、上記第一のスピンローラ及び第二のスピンローラを互いに軸方向に変位させる工程とを含むようにする。

好ましくは、上記第一のスピンローラ及び上記第二のスピンローラは、反対方向に向けて変位されるようにする。
１つの好ましい実施の形態において、本発明の方法は、少なくともファイバをスピンローラに巻く工程の前に、ファイバをスピンローラの軸線に対して垂直な垂直平面上にて案内する工程を更に備えている。

特に、ファイバをスピンローラ軸線に対して垂直な垂直平面内にて案内する工程は、ファイバが１対の案内ローラの間を通るようにする工程を含む。
より好ましくは、本発明の方法は、ファイバをスピンローラに巻く工程の前及び後の双方にてファイバをスピンローラ軸線に対して垂直な垂直平面内にて案内する工程を備えるものとする。

第二の形態において、本発明は、引抜き方向に引き抜いた光ファイバをスピニングする装置であって、
実質的に円筒状の外面を有する第一及び第二の平行なスピンローラを備え、該スピンローラは、
上記引き抜き方向に沿って互いに隔てられており、
上記引き抜き方向に沿って少なくとも部分的に重なり合い、貫通して引き抜かれたファイバが上記スピンローラの少なくとも１つの外面の上方にて巻き付け円弧を形成するようにし、
その外面の間にて、光ファイバの外径よりも大きい空隙を形成し、
上記スピンローラを軸方向に交番的に変位させ得るように上記スピンローラと作用可能に接続させた往復運動機構を備えている。

好ましくは、上記平行なスピンローラの軸線は、引き抜き方向に対して直交する平面に対し角度（α_１）を形成する共通の平面内に位置する軸線を有するようにする。
好ましくは、角度α_１は、２５°から３５°、より好ましくは、２７°から３１°の値を有するようにする。

好ましくは、上記巻き付け円弧は、スピンローラの円周の約１．５％ないし５％の伸びを有するようにする。
好ましくは、本発明の装置のスピンローラ間の空隙は、１．５ないし２．５ｍｍの幅、より好ましくは、１．９ないし２．１ｍｍの幅であるようにする。

１つの好ましい実施の形態において、本発明の装置は、上記スピンローラの軸線に対して垂直な水平面内に位置する軸線を有する少なくとも１対の平行な案内ローラを備えるようにする。

より好ましくは、本発明の装置は、スピンローラ対に対しそれぞれ上流及び下流の２対の案内ローラを備えるようにする。
好ましくは、スピンローラの表面は、摩擦率向上被覆により、例えば、ゴムにより被覆されるようにする。

好ましくは、スピンローラは、回転主軸によりそれぞれの回動可能なフレームに支持されるようにする。
望ましくは、上記回動可能なフレームは、支え（ｐｒｏｐ）により、関連する回動主軸により支持されるようにする。

望ましくは、上記支えは、各々が例えば、１対の軌道に沿って可動であるスレッジ（ｓｌｅｄｇｅ）にて固定されるようにする。好ましくは、上記軌道は、スピナローラの回転主軸の回転軸線に対して平行であるようにする。

複数対の軌道を主基部に固定することができる。
望ましくは、上記主基部は、引抜きタワーに固定されるようにする。
好ましくは、上記主基部は、開口を有するようにする。より好ましい実施の形態において、上記開口は、スピンローラの回転主軸の回転軸線に対して平行な長辺部を有する、例えば、矩形のような、細長い形状を有するようにする。

望ましくは、開口の上記長辺部は、ファイバがスピンローラを横切る間、ファイバが実質的に自由に動くことを許容するような長さを有するようにする。
１つの好ましい実施の形態において、本発明の装置は、スピンローラの互いの距離を設定するよう調節可能である、位置調節装置を備えている。

選択随意的に、スピンローラの１つは、主基部に固定される。
本発明の装置の１つの好ましい実施の形態において、スピンローラを軸受けするスレッジは、往復運動機構と作用可能に接続されている。

好ましくは、往復運動機構は、スレッジの１つに対して各々設けられ、スレッジを互いに交番的に動くよう作動させる態様にてスレッジをエンジンに連結する少なくとも２つの接続要素を備えるものとする。

添付図面に関する、本発明の主題の非限定的な実施の形態についての以下の説明から更なる詳細を理解することができる。
図１には、ファイバ引抜きラインの概略図が示されている。ファイバは、全体として垂直である方向Ｙ−Ｙに沿って引き抜かれる。引き抜き方向に対して直交する方向Ｘ−Ｘも示されている。

別段の指定がない限り、以下において、引き抜き方向Ｙ−Ｙは垂直であるとみなされる。
光ファイバＦは、プリフォーム１から引き抜かれ、加熱炉１ａにより加熱されて溶融し又は軟化した状態となる。

引き抜きれた後、ファイバは、冷却装置１ｃにより冷却され、その後、ファイバは、ファイバが引き抜かれるときに通る典型的に垂直の経路に沿って設けられた被覆装置１ｂによって被覆される。

被覆したファイバＦは、その後、スピナーＳに入る。
スピナーＳの後、ファイバは、キャプスタン、引張りローラ、トラクターベルト又は同様のもののような、引張り装置１ｄにより引っ張られ、このことは、ファイバが線形速度ＶＦにて引き抜かれることを保証することになる。

スピナーＳは、スピニング装置ＳＰの上流に配置された第１対の案内ローラ２ａと、上記スピニング装置の下流に配置された第２の対の案内ローラ２ｂとを備えている。
スピニング装置ＳＰは、光ファイバが引き抜かれる長手方向軸線に対して直交する平面に対する角度α_１を形成する（図１参照）共通の平面Ａ内に位置するそれぞれの回転軸線を有する１対の平行なスピンローラ３ａ、３ｂを備えている。

１つの例において、角度α_１は、約２９°の値に設定されている。典型的に、かかる角度は、２５°から３５°の範囲、好ましくは、２７°から３１°の範囲にある。
かかる実施例において、スピンローラ３ａ、３ｂは、２５ｍｍの半径及び４０ｍｍの長さを有する。スピンローラ３ａ、３ｂの軸線は、５２ｍｍだけ互いから隔てられており、これにより２ｍｍ幅の空隙Ｇを残し、このことは、空隙Ｇは被覆した光ファイバの直径の約８倍大きいことを意味する。

スピンローラ３ａ、３ｂ間の空隙Ｇは、典型的に、約２５０μｍの被覆したファイバの直径よりも著しく幅が広いため、この被覆したファイバは、ローラ間に決して押し付けられず、これによりファイバの損傷を避け且つ、ローラの摩耗及び裂断を最小にする。

スピンローラ３ａ、３ｂは、最小の摩擦にてそれらの軸線の回りにて自由に回転する。
ファイバが上記スピンローラ３ａ、３ｂを通じて引き抜かれるとき、ファイバは、スピンローラを反対方向に向けて回転駆動し、このことは、スピンローラが時計回り方向に回転するとき、他方のスピンローラは、反時計回り方向に回転することを意味する。スピンローラ３ａ、３ｂは、往復運動機構と接続されたそれぞれのフレームにより支持されており、これにより、スピンローラは、以下により詳細に説明するように、互いに逆位相にて前後に向けて軸方向に変位する。

説明した一例としての実施の形態において、反転する前に、約１２回ファイバを回転させ得るよう１０ｍｍの行程距離が与えられる。便宜には、装置は、異なるスピン関数に対し行程を調節することを許容するようにする。

作動時、引抜かれたファイバＦは、上側スピンローラ３ａの外面と接触し且つ、該ローラの回りに円弧状に巻かれ、下側スピンローラ３ｂの外面と接触すると共に、該ローラの回りに円弧状に巻かれ、次に、それ以前の引抜き線に対して平行で且つ該引抜き線から僅かに変位した引抜き線に沿って続く。所定の幾何学的形態にて、ファイバは、各スピンローラ３ａ、３ｂの表面にて、約５．７ｍｍ、すなわちローラの円周の約３．５％の周方向長さに相応して約１３°の円弧α_２だけ巻かれる。

スピンローラ３ａ、３ｂの回りに巻くため、スピンローラ３ｂの下流のファイバ引抜き線ｄ_２は、スピンローラ３ａの上流のファイバ引抜き線ｄ_１に対して約４．５ｍｍの距離Ｄだけ変位されている。

スピンローラ３ａ、３ｂの上流及び下流にて、２対の平行な案内ローラ２ａ、２ｂは、それらの軸線がスピンローラの３ａ、３ｂの軸線に対して垂直で且つ、典型的に水平である引抜き線に対して、垂直な平面内に位置するようにそれぞれ配置されている（図２の斜視図にて明らかであるように）。

各対の案内ローラ２ａ、２ｂのローラは、約１ｍｍだけ互いに隔てられ且つ、図２に示したように、ファイバがその間を通過するように配置されている。
対の案内ローラ２ａ、２ｂは、それらの軸線の回りにて自由に回転し且つ、該当するフレーム（図示せず）により支持されており、このため、それらの軸線は、引抜きタワーの全体に対して固定されたままである。

説明した実施の形態において、上側対の案内ローラ２ａの軸線の平面は、上側スピンローラ３ａの軸線の上方１４０ｍｍであり、また、下側対の案内ローラ２ｂの軸線の平面は、下側スピンローラ３ｂの軸線の下方１７０ｍｍである。

対の案内ローラ２ａ、２ｂは、整合されており、このため、案内ローラ間の１ｍｍの空隙を通過するファイバは、対のローラの上流及び下流にて同一の垂直平面内に実質的に位置している。

対のローラ２ａ、２ｂは、スピンローラ３ａ、３ｂの動きに起因する偏倚を停止させ、これによりファイバをスピナーＳの上流及び下流にて共通の垂直平面内にて整合された状態に維持し且つ、ファイバに沿った可能な振動の伝搬を防止する機能を果たす。

例えば、対の案内ローラ２ａ、２ｂは、アルミニウムにて出来ている。これらの案内ローラは、円筒状であり、平滑面を有している。
作動中、ファイバは、スピンローラ３ａ、３ｂの間にて引き抜かれ且つ、これらのスピンローラと連続的に接触する。ローラが軸方向に変位したとき、引き抜いたファイバは、ファイバを引っ張る力及びローラの回りのファイバの巻き長さに起因する摩擦のため、スピンローラ３ａ、３ｂの表面上を転がる。

スピンローラ３ａ、３ｂの軸方向への変位は、ファイバを転がすことに加えてファイバに側方向抗力を引き起こし、その結果、ファイバは，図２に示したように、垂直引抜き線Ｙ−Ｙから偏倚することになる。例えば、試験した実施の形態において、偏倚量は、３．８Ｈｚの周波数、１８ｍ／秒の引抜き速度及び１００ｇの引抜き張力にて、一例としての過程に対して２．５ｍｍであり、これは、ローラの行程距離の約２５％に相応する。

本発明に従ったスピニング装置ＳＰの１つの好ましい実施の形態は、図３ないし図６に示されており、ここで、２対の平行な案内ローラ２ａ、２ｂは、簡略化のため省略されている。

スピンローラ３ａ、３ｂは、回転主軸４ａ、４ｂによりそれぞれ回動可能なフレーム５ａ、５ｂに対して支持されている一方、該回動可能なフレームは、それぞれの回動主軸７ａ、７ｂにより支え６ａ、６ｂに対して支持されている。

一方、支え６ａ、６ｂは、各々が１対の軌道９ａ、９ｂに沿って可動であるスレッジ８ａ、８ｂ上に固定されており、上記軌道９ａ、９ｂは、スピンローラ３ａ、３ｂの回転主軸４ａ、４ｂの回転軸線に対して平行である。

対の軌道９ａ、９ｂは、主基部１０に対して固定されている。
主基部１０を足場１００と共に使用して、図３ないし図６に示したスピニング装置の部分を引き抜きタワーに固定された状態に維持する（図５）。

主基部１０は、長辺部がスピンローラ３ａ、３ｂの回転主軸４ａ、４ｂの回転軸線に対して平行な、実質的に矩形の形状の開口１０ａを有している。開口１０ａの長辺部は、以下に更に詳細に説明するように、スピンローラ３ａ、３ｂが対の軌道９ａ、９ｂに沿って横方向に動く間、ファイバが自由に動くことを許容するのに適した長さを有している。

装置は、例えば、以下に説明するような、位置調節装置を備えている。
Ｔステム１１は、フレーム５ｂから上方に突き出している。Ｔステム１１は、その頂部にてブロック１２に軸受けし、該ブロックは、回転主軸４ａ、４ｂに対して垂直な軸線を有する小歯車１３を保持する。ブロック１２に対する小歯車１３の位置は、ねじ１１ａにより調節することができる。

小歯車１３は、主基部１０から上方に突き出すＵ字形フレーム１４と接触する。
ねじ１１ａを回すことにより、小歯車１３は、Ｕ字形フレーム１４に向けて又はＵ字形フレーム１４から動かされ、その結果、スピンローラ３ｂは動かされてスピンローラ３ａに対して変位する。

かかる動きは、引き抜き／スピニング過程を開始する前、スピンローラ３ａ、３ｂの相対的位置を調節するため、また、引き抜き／スピニング過程を開始する前、光ファイバを開口１０ａに挿入することを容易にするための双方にとって有用である。

図３ないし図６に示した実施の形態において、スピンローラ３ａを軸受けするフレーム５ａは、固定されている。これと代替的に、所望であれば、例えば、装置の設定時と関係して、一回、又は引き抜きの開始時又は作動中でさえ、フレーム５ａ及びスピンローラ３ａの位置を調節可能にすることができる。

図３及び図５には、エンジン１５が示されている。エンジン１５は、コネクタ１７によってクランク軸１６を作動させる。クランク軸１６は、それぞれスレッジ８ａ、８ｂと接続された２つのロッド１８ａ、１８ｂを軸受けしている。

回転する間、クランク軸１６及び２つのロッド１８ａ、１８ｂによって、スレッジ８ａ、８ｂ及び該スレッジ上に支持された全ての部品は、それぞれ対の軌道９ａ、９ｂに沿って交番的な態様にて動くようにされる。

本発明の装置及び方法は、光ファイバをその間にて押し付けることによりスピニング動作を行なうローラを使用する装置と比較した。加圧ローラ装置を使用して、ファイバ引き抜き／スピニング過程を１０回、行い、また、本発明に従ったスピナー装置を使用することにより過程を１０回、行った。過程の各々は、２００ｋｍ長さの光ファイバを製作するプリフォームにて実行した。

ファイバの各々に与えられたスピン値は、引き抜き炉の真下に配置された、ファイバスピンモニター装置ＦＳＭにより測定し、この装置は、過程中、かかる値を連続的に読み取る。ファイバ捩れの弾性的回復、滑り等のような、ファイバの引き抜き及びコイリング過程と関係した多くの影響力のため、検出されたスピン／値は、リール上にあるときのファイバのものではないことを理解しなければならない。

先行技術に従った引き抜き／スピニング過程の結果及び本発明に従った結果は、図７及び図８にそれぞれ示されており、これらは、スピンローラの行程長さが１０ｍｍ、及びその反転周波数が４Ｈｚ、引き抜き速度が１８ｍ／秒であることを表わす。

図７のグラフにて示したように、検出された最大スピン量、すなわち、装置がファイバ内に伝達することのできるスピン量は、広範囲に分布しており、得られた光ファイバの長さの約６６％は、２．５〜４スピン／ｍ範囲のスピン値を有する。スピンした光ファイバ長さの顕著な百分率（約１９％）は、０．５〜２．０／ｍの範囲の最大スピン値を有し、約８％は、２ないし２．５スピン／ｍの範囲の最大スピン値を有するものであった。４スピン／ｍ以上で６．５スピン／ｍ未満の最大スピニング値を有する、小さい百分率の部分も測定された。

図８から明らかであるように、本発明に従ったスピニング／引き抜き過程により次のような製造分布の光ファイバが得られた。
すなわち、長さの約３６％は、３．０〜３．５スピン／ｍにてスピンした。

長さの約３２％のスピンは、２．５〜３．０スピン／ｍにてスピンした。
長さの約２２％は、３．５〜４．０スピン／ｍにてスピンした。
従って、本発明の技術に従って得られた光ファイバの長さの約９０％は、２．５〜４スピン／ｍの範囲に含まれる最大スピン値を有するものとなった。４スピン／ｍ以上のスピン値のものは８％以下であった。２．０スピン／ｍ以下で且つ５．５スピン／ｍ以上のスピン値のものは存在しなかった。

上記の結果は、本発明に従ったスピニング装置及び過程は、ローラが互いに押し付けられるスピニング装置にて製造したファイバよりも、ファイバ長さに沿って著しくより一定のスピン値を有する光ファイバを提供することを確認する。

ファイバが圧縮されないことは、スピニング工程の間、先行技術と比べてファイバの機械的損傷又は滑りの危険性を少なくすることを許容し、また、方法の信頼性及び得られたファイバのスピンパラメータの再現可能性が向上する。

上記の例にて示した幾何学的値及び過程パラメータは、与えた条件下にて満足し得る結果をもたらした。異なる状態、異なる引き抜きタワー等において、これらの値及びパラメータは、作動を最適化し得るように調節することができる。特に、光ファイバを要求されるように、回転させるのに十分な摩擦力を提供するスピナーの能力は、ファイバをスピンローラの間にて押し付けたり又は、さもなければ、引き抜き過程及び形成されるファイバに影響を与えるであろうその他の引き抜きパラメータ（例えば、引張り力）を修正することを何ら必要とせずに、
ファイバがスピンローラの回りに巻かれる円弧を調節することにより調節することができる。

本発明に従った方法を実行するスピンニング装置を含む、ファイバ引き抜きラインの概略図である。 光ファイバが貫通して走行する本発明に従ったスピンニング装置の概略斜視図である。 本発明に従ったスピンニング装置の１つの好ましい実施の形態を示す概略斜視図である。 図３のスピンニング装置の部分断面図とした斜視図である。 図３のスピナ−の頂面図である。 図３のスピナ−の部分断面図とした側面図である。 先行技術に従ったスピンニング装置及び方法により得られた製造時の最大スピンの分配状態を示す図である。 本発明に従ったスピンニング装置及び方法により得られた製造時の最大スピンの分配状態を示す図である。

Claims (30)

1. 光ファイバの製造方法において、
   引張り力をファイバに加えることにより、前記ファイバを加熱したプリフォームから引き抜く工程と、
   前記ファイバが引き抜かれている間、前記ファイバをスピニングする工程とを備え、
   前記ファイバをスピニングする工程は、
   巻き付け円弧及び前記引張り力に起因する摩擦力が前記ファイバとスピンローラとの間にて発生されるように、前記ファイバを前記巻き付け円弧によりスピンローラに巻く工程と、
   前記ファイバが前記摩擦力により前記スピンローラの表面上を転がるように、前記スピンローラを軸方向に変位させる工程とを含む、光ファイバの製造方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   引張り力をファイバに加えることにより、前記ファイバを加熱したプリフォームから引き抜く工程と、
   前記ファイバが引き抜かれている間、前記ファイバをスピニングする工程とを備え、
   前記ファイバをスピニングする工程は、
   第一の巻き付け円弧及び前記引張り力に起因する摩擦力が前記ファイバと第一のスピンローラとの間にて発生されるように、前記ファイバを前記第一の巻き付け円弧により第一のスピンローラに巻く工程と、
   第二の巻き付け円弧及び前記引張り力に起因する摩擦力が前記ファイバと第二のスピンローラとの間にて発生されるように、前記ファイバを前記第二の巻き付け円弧により第二のスピンローラ上に巻き付け、前記第一及び第二のスピンローラが、前記ファイバの両側に配置されるにする、工程と、
   前記ファイバが前記摩擦力により前記第一及び第二のスピンローラの表面上を転がるように、前記第一のスピンローラ及び前記第二のスピンローラを互いに軸方向に変位させる工程とを含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記第一のスピンローラ及び前記第二のスピンローラは、反対方向に向けて変位される、方法。
4. 請求項１に記載の方法において、少なくとも、前記ファイバをスピンローラ上に巻き取る工程よりも前に、前記ファイバを前記スピンローラの軸線に対して垂直な垂直平面上にて案内する工程を備える、方法。
5. 請求項４に記載の方法において、前記ファイバを前記スピンローラの軸線に対して垂直な垂直平面上にて案内する工程は、前記ファイバが１対の案内ローラの間を通るようにする工程を含む、方法。
6. 請求項４に記載の方法において、前記ファイバをスピンローラに巻く工程の前及び後の両方において、前記ファイバを前記スピンローラの軸線に対して垂直な垂直平面内にて案内する工程を備える、方法。
7. 引抜き方向に引き抜いた光ファイバをスピニングする装置において、
   実質的に円筒状の外面を有する第一及び第二の平行なスピンローラを備え、
   前記スピンローラは、
   前記引き抜き方向に沿って互いに隔てられており、
   前記引き抜き方向に沿って少なくとも部分的に重なり合い、貫通して引き抜かれたファイバが前記スピンローラの少なくとも１つの外面の上方にて巻き付け円弧を形成するようにし、
   その外面の間にて前記光ファイバの外径よりも大きい空隙を形成し、
   前記スピンローラを軸方向に交番的に変位させ得るように前記スピンローラと作用可能に接続させた往復運動機構を備える、装置。
8. 請求項７に記載の装置において、前記平行なスピンローラは、前記引き抜き方向に対して直交する平面に対し角度（α_１）を形成する共通の平面内に位置する軸線を有する、装置。
9. 請求項８に記載の装置において、前記角度α_１は、２５°から３５°の値を有する、装置。
10. 請求項９に記載の装置において、前記角度α_１は、２７°から３１°の値を有する、装置。
11. 請求項７に記載の装置において、前記巻き付け円弧は、前記スピンローラの円周の約１．５％から５％の伸びを有する、装置。
12. 請求項７に記載の装置において、前記スピンローラ間の空隙は、１．５から２．５ｍｍの幅である、装置。
13. 請求項１２に記載の装置において、前記スピンローラ間の空隙は、１．９から２．１ｍｍの幅である、装置。
14. 請求項７に記載の装置において、前記スピンローラの軸線に対して垂直な水平面内に位置する軸線を有する少なくとも１対の平行な案内ローラを備える、装置。
15. 請求項１４に記載の装置において、スピンローラの対に対しそれぞれ上流及び下流に配置される２対の案内ローラを備える、装置。
16. 請求項７に記載の装置において、前記スピンローラの表面は、摩擦率向上被覆にて被覆される、装置。
17. 請求項７に記載の装置において、前記スピンローラは、回転主軸によりそれぞれの回動可能なフレームに対して支持される、装置。
18. 請求項１７に記載の装置において、前記回動可能なフレームは、支えにより、関連する回動主軸を用いて支持される、装置。
19. 請求項１８に記載の装置において、前記支えは、スレッジ上にて固定される、装置。
20. 請求項１９に記載の装置において、前記スレッジは、１対の軌道に沿って可動である、装置。
21. 請求項２０に記載の装置において、前記軌道は、前記スピンローラの回転主軸の回転軸線に対して平行である、装置。
22. 請求項１９に記載の装置において、複数対の軌道が主基部に固定されている、装置。
23. 請求項２２に記載の装置において、前記主基部は、引抜きタワーに固定される、装置。
24. 請求項２２に記載の装置において、前記主基部は開口を有する、装置。
25. 請求項２４に記載の装置において、前記開口は、前記スピンローラの回転主軸の回転軸線に対して平行な長辺部を持つ細長い形状を有する、装置。
26. 請求項２５に記載の装置において、前記開口の前記長辺部は、前記ファイバが前記スピンローラを横切る間、実質的に自由に動くことを許容するような長さを有する、装置。
27. 請求項７に記載の装置において、位置調節装置を備える、装置。
28. 請求項２２に記載の装置において、前記スピンローラの１つは、前記主基部に固定される、装置。
29. 請求項１９に記載の装置において、前記スレッジは、前記往復運動機構に接続されている、装置。
30. 請求項７に記載の装置において、前記往復運動機構は、少なくとも２つの接続要素を備え、前記接続要素は、各々が前記スレッジの１つに対して設けられ、前記スレッジをエンジンに連結する、装置。

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