JP2011046563A - 光ファイバの線引方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外径変動を抑制して高品質な光ファイバを得ることができるとともに、不活性ガスの使用量を低減することによりコスト削減を図ることができる光ファイバの線引方法を提供する。
【解決手段】光ファイバ線引炉１０は、光ファイバ母材１を上下に昇降自在に収容した線引炉１１と、線引炉１１内をダミー棒２６に沿って移動可能な複数の仕切板１２〜１６と、光ファイバ母材１を加熱するヒータ１７と、線引炉１１内に不活性ガスを供給するガス供給手段１８と、線引炉１１の炉内圧を測定する炉内圧測定器２０を備えている。そして、炉内圧測定器２０の測定値に応じて線引炉１１内の圧力を一定に保つように、仕切板１２〜１６によって仕切られることによる線引炉１１内の容積の減少に従い、ガス供給手段１８による不活性ガスの供給量を制御手段２１によって徐々に減少させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバ母材を加熱溶融させながら光ファイバを線引きする光ファイバの線引方法に関する。

従来の光ファイバの線引方法の一例として、線引炉内圧を検出する圧力検出手段と、圧力が所定値になるように線引炉内に導入する不活性ガス流量を制御する制御手段を備えた線引装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の光ファイバの線引方法の別の例として、上下に昇降可能な光ファイバ母材取付用のダミー棒と、ダミー棒に取り付けられた光ファイバ母材の下端を加熱するヒータと、ダミー棒に沿って摺動可能な複数枚の仕切板を備えた光ファイバ線引炉が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

上記特許文献２に開示された光ファイバの線引方法では、光ファイバ母材であるプリフォームを線引きするにつれてプリフォームの残長が減少することに伴い、炉内の容積に変動を生じて炉内圧力が変動することを防止するために、炉内を段階的に仕切る複数枚の仕切板が設けられている。

特開昭６２−２２６８３４号公報 特開２００２−６８７７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の光ファイバ線引装置では、炉内圧力が一定になるように制御してはいるものの、フィードバック制御であるため、大きく容積の変わるような状況で制御を素早く追従させるのは難しく、時間遅れが生じていた。このため、制御が追い着かず、炉内の気流が乱れて、線引きされる光ファイバの外径に許容範囲を超える外径変動を発生させる場合があった。また、結果的に過剰な不活性ガスを供給していた場合があった。

また、上記特許文献２に開示された従来の光ファイバの線引方法では、炉内へのパージガスの供給量が一定であるので、炉内圧力を一定に保持することは難しく、炉内で圧力変動が生じ、線引きされる光ファイバの外径に許容範囲を超える外径変動を発生させる場合があった。また、所定量の不活性ガスを常時供給するため、過剰な不活性ガスを供給していた場合があった。
通常、ガラス径の変動は、中心値に対して０．１μｍ以下の変動幅であるが、炉内の気流が乱れた場合、０．５μｍ以上の変動幅となってしまう。

本発明の目的は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、外径変動を抑制して高品質な光ファイバを得ることができるとともに、不活性ガスの使用量を低減することによりコスト削減を図ることができる光ファイバの線引方法を提供することにある。

上記課題を解決することができる本発明に係る光ファイバの線引方法は、線引炉内に光ファイバ母材と光ファイバ母材取付け用ダミー棒とを上下に昇降自在に収容し、前記線引炉の上部空間内を前記ダミー棒に沿って摺動可能な複数の仕切板により仕切りながら前記光ファイバ母材を加熱し、前記線引炉内に不活性ガスを供給して前記光ファイバ母材の下端から光ファイバを線引きする光ファイバの線引方法であって、
前記線引炉内の圧力を一定に保つように、前記仕切板によって仕切られることによる前記線引炉内容積の減少に従い、徐々に前記不活性ガスの供給量を減少させることを特徴としている。

このように構成された光ファイバの線引方法によれば、線引炉内の圧力を一定に保つように、仕切板によって仕切られることによる線引炉内の容積の減少に従い、徐々に不活性ガスの供給量を減少させる。これにより、線引中に炉内の熱による対流によって炉内の気流が乱れることはなく、外径変動を抑制した高品質な光ファイバを製造することができる。また、線引炉内の容積の減少に従い、不活性ガスの供給量を減少させるので、不活性ガスの供給量を節約することができ、コスト削減を図ることができる。

本発明に係る光ファイバの線引方法によれば、外径変動を抑制して高品質な光ファイバを得ることができるとともに、不活性ガスの使用量を低減することによりコスト削減を図ることができる。

本発明に係る一実施形態の光ファイバの線引方法を適用された光ファイバ線引炉の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る光ファイバの線引方法について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態である光ファイバの線引方法を適用した光ファイバ線引炉１０は、光ファイバ母材１から光ファイバ２を線引きするもので、光ファイバ母材１を上下に昇降自在に収容した線引炉１１と、線引炉１１内を後述するダミー棒２６に沿って移動可能な複数の仕切板１２，１３，１４，１５，１６を備えている。
また、光ファイバ線引炉１０は、光ファイバ母材１を加熱する主ヒータ１７と、線引炉１１内に不活性ガス（例えば、Ｈｅ等）を供給するガス供給手段１８と、線引炉１１の内圧を測定する炉内圧測定器２０と、炉内圧に基づいて不活性ガスの供給量を制御する制御手段２１を備えている。

線引炉１１は、その上部を蓋部材２２により閉塞された外筒管２３と、外筒管２３の下側に配設された炉心管２４と、炉心管２４の下側に配設された炉心管下方延長部２５を備えている。外筒管２３は、蓋部材２２の中央部にダミー棒２６を挿通している。
ダミー棒２６は、連結部材２７を介して光ファイバ母材１を組み付けている。仕切板１２，１３，１４，１５，１６は、ダミー棒２６に挿通されて連結部材２７の上部に配置されている。

光ファイバ２の線引きが進行して光ファイバ母材１が短くなった際に、光ファイバ部材１がダミー棒２６とともに下降する。これに伴って、仕切板１２，１３，１４，１５，１６は、外筒管２３の内周部の上下に所定間隔を保って形成された段部２８，２９，３０，３１，３２に段階的に係合される。

複数の仕切板１２，１３，１４，１５，１６を配置することで、外筒管２３内の炉内空間容積を略一定にしている。これにより、外筒管２３内の上下方向での温度差による対流の発生を抑止して、光ファイバ２の外径変動を抑制している。

主ヒータ１７は、炉芯管２４の外側に組み付けられている。
なお、外筒管２３の最上部に補助ヒータ３３を組み付けている。補助ヒータ３３は、光ファイバ母材１の下端部を加熱溶融させるための主ヒータ１７とは違い、線引炉１１内の気流の安定化をより一層図るために配設されている。

ガス供給手段１８は、外筒管２３に連通接続されている。ガス供給手段１８は、線引中の主ヒータ１７による加熱に伴う炉心管２４の酸化劣化を抑制するための不活性ガスを線引炉１１内に供給する。ガス供給手段１８は、制御手段２１によって不活性ガスの供給量が制御されている。

炉内圧測定器２０は、圧力変動の少ない炉心管下方延長部２５の下端部近傍に取り付けられている。炉内圧測定器２０は、炉内圧を所定の時間間隔で測定して、その測定情報を制御手段２１に送る。なお、炉内圧測定器２０の取り付け位置は、炉心管下方延長部２５の上端部に取り付けられても良い。

制御手段２１は、不図示の演算回路等を内蔵した電子部品を備えている。制御手段２１は、線引き開始からの時間経過に応じ、予め格納されているテーブルに基づいて不活性ガスの供給量を決定する。前記テーブルは、炉内圧測定器２０の炉内圧の測定値を用いて補正され、次回の線引き時の流量制御に反映される。そして、ガス供給手段１８が決定された供給量の不活性ガスを供給する。

次に、光ファイバ線引炉１０を用いた光ファイバの線引方法について説明する。

先ず、ダミー棒２６の下端に連結部材２７を介して光ファイバ母材１を取り付け、光ファイバ母材１の下端を主ヒータ１７で加熱溶融させる。そして、加熱溶融されている光ファイバ母材１の下端から光ファイバ２を線引きする。光ファイバ母材１は、光ファイバ２の線引きが進むと短くなるのでダミー棒２６を下降させて光ファイバ母材１の下端が主ヒータ１７によって常に加熱されるようにする。

主ヒータ１７による加熱溶融が始まると、制御手段２１は、線引き開始からの時間経過に応じて予め格納されているテーブルに基づいて、不活性ガスの供給量を決定する。そして、ガス供給手段１８が決定された所定量の不活性ガスを供給する。

このとき、外筒管２３内の炉内空間容積を略一定にするように、仕切板１２，１３，１４，１５，１６によって、炉内空間は段階的に仕切られる。この線引炉１１内の容積の減少に伴って、不活性ガスの供給量を徐々に減少させる。これにより、線引中に炉内の熱による対流によって炉内の気流が乱れることはなく、線引きされる光ファイバ２の外径変動を抑制することができる。

次に、本発明に係る光ファイバの線引方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

本発明に係る光ファイバの線引方法により光ファイバの線引を行った。
実施例では、Ｈｅガスを徐々に減らしながら線引を行い、線引開始から１時間間隔でガラス外径（変動）を線引炉下の外径測定器により測定した。また、この時の炉内圧力を測定した。一方、従来の線引方法である比較例では、Ｈｅガスを一定量供給しながら炉内圧力とガラス外径（変動）を同様な方法で測定した。その結果を表１に示す。なお、Ｈｅガスは、実施例、比較例とも線引開始時の流量を１００（l/分）とし、変化量は、線引開始時の初期流量からの差分Δで表している。

表１に示すように、Ｈｅ流量を徐々に減らした実施例では、炉内圧は略一定となり、ガラス外径の変動が小さいことがわかる。一方、Ｈｅガスの供給量を一定にした従来例では、線引きが進むにつれて炉内圧が徐々に高くなり、それにつれてガラス外径の変動も大きくなっていることがわかる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１ 光ファイバ母材
２ 光ファイバ
１０ 光ファイバ線引炉
１１ 線引炉
１２〜１６ 仕切板
１７ ヒータ
１８ ガス供給手段
２０ 炉内圧測定器
２１ 制御手段

Claims (1)

1. 線引炉内に光ファイバ母材と光ファイバ母材取付け用ダミー棒とを上下に昇降自在に収容し、前記線引炉の上部空間内を前記ダミー棒に沿って摺動可能な複数の仕切板により仕切りながら前記光ファイバ母材を加熱し、前記線引炉内に不活性ガスを供給して前記光ファイバ母材の下端から光ファイバを線引きする光ファイバの線引方法であって、
   前記線引炉内の圧力を一定に保つように、前記仕切板によって仕切られることによる前記線引炉内容積の減少に従い、徐々に前記不活性ガスの供給量を減少させることを特徴とする光ファイバの線引方法。
   
   
   

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