JP2944534B2 - 光ファイバの引出方法及び装置 - Google Patents

光ファイバの引出方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバに関する
もので、特に、大口径光ファイバ母材から光ファイバを
引出製造するときの引出方法及びその装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図1に、光ファイバの引出工程を遂行す
る一般的な引出装置の概略を示す。これによる光ファイ
バの引出工程では、まず、母材位置制御器の位置制御メ
カニズムに従い光ファイバ母材10が溶隔炉12に徐々
に供給される。この溶隔炉12は数千℃、典型的には2
100〜2200℃程度の熱を加え、これにより、未被
覆光ファイバ23が光ファイバ母材10の断面積減少部
分から引出される。その際の引出力はキャプスタン26
から未被覆光ファイバ23に提供される。外径測定部1
4は、引出される未被覆光ファイバ23の直径が予め定
められた径(一般に125μm)になるかどうかを測定
して直径制御器に知らせ、この直径制御器により、未被
覆光ファイバ23の直径が125μmに保たれるように
キャプスタン26が制御される。即ちキャプスタン26
は、直径制御器に従い、未被覆光ファイバ23を引出す
力の強弱を調節するように回転制御される。
【0003】直径測定を経た未被覆光ファイバ23は冷
却部18で冷却され、そしてコーティング部20で、下
降する未被覆光ファイバ23がアクリル樹脂やシリコン
樹脂で保護のために被覆される。被覆された被覆光ファ
イバ24は硬化部22を経ることで硬化され、キャプス
タン26により引出された後の被覆光ファイバ24はス
プール28に巻き取られていく。
【0004】上記工程によれば、光ファイバ母材10を
溶隔炉12で2000℃以上の温度で加熱して溶隔さ
せ、125μmの直径を有する未被覆光ファイバ23を
引出すようにしている。そして、水分の浸透により未被
覆光ファイバ23の強度特性が低下するのを防止し、取
扱が容易になるように、未被覆光ファイバ23はコーテ
ィング部20を通過することで被覆される。このとき、
被覆光ファイバ24の被覆直径を均一にし、被覆層と未
被覆光ファイバ23の表面との間における気泡発生を防
止するためには、被覆直前の未被覆光ファイバ23の表
面温度を80℃以下にすべきであり、最適には、被覆材
の使用温度同様の40℃又は50℃程度にすることが好
ましい。
【0005】溶隔炉12を出た直後の未被覆光ファイバ
23の表面温度は1600℃以上と高温で、大気中で自
然冷却するのであれば、溶隔炉12から遠のくほどに表
面温度は徐々に下がっていく。このときの溶隔炉12か
らの引出距離に対する未被覆光ファイバ23の表面温度
変化の傾きについては、1986年8月8日付けの「Jo
urnal of Lightwave Technology Vol.LT-4 "High-Speed
High-Strength FiberDrawing" 」に詳細に説明されて
いる。従って、例えば5m/secの速度で未被覆光フ
ァイバ23を引出す場合に、溶隔炉12から出た未被覆
光ファイバ23の表面温度を自然冷却により50℃程度
まで下降させるためには、溶隔炉12とコーティング部
20との間の距離を800cm程度にしなければならな
い。このため光ファイバ引出装置の高さが非常に高くな
り、装置の設置スペースや作業性、コストの面でかなり
不利である。
【0006】そこで、これを解決するために、上記のよ
うに溶隔炉12とコーティング部20との間に冷却部1
8を設置して未被覆光ファイバ23を強制冷却する技術
が、米国特許第4,437,870号に開示されてい
る。この技術によれば、溶隔炉12とコーティング部2
0との間の距離を短縮可能なので自然冷却に比べて利点
が多い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、1600℃以
上の高温の未被覆光ファイバ23を50℃程度まで急冷
する場合、その冷却過程で未被覆光ファイバ23に大き
なストレスが発生することになるので、引出された被覆
光ファイバ24の強度が低下し、また伝送損失が増加す
るという新たな問題が発生している。このような現象は
特に、合成石英管を利用してMCVD(Modified Chemic
al Vapour Deposition) で作られた光ファイバ母材10
から引出を行う場合に伝送損失が大きく増加する原因と
なり、そして未被覆光ファイバ23の引出速度が速いほ
ど被覆光ファイバ24の伝送損失が一層大きくなる。
【0008】また、MCVD法で低損失の40mm直径以
上の光ファイバ母材10を製造するためには高純度の合
成石英管の使用が必須であるが、未被覆光ファイバ23
の引出過程で発生される後天的な伝送損失の増加がある
ため、合成石英管の使用が制限されるという問題があ
る。
【0009】このような課題に着目して本発明の目的
は、第一に、合成石英管を利用してMCVD法で製造し
た大口径光ファイバ母材の引出に有用な、伝送損失の抑
制された光ファイバの引出方法及び装置を提供すること
にある。第二に、光ファイバの引出速度を増加させても
後天的な伝送損失を発生させない光ファイバの引出方法
及び装置を提供することにある。第三に、製造コストを
より低く抑えられる光ファイバの引出方法及び装置を提
供することにある。第四に、冷却部の急冷による光ファ
イバのストレスを抑制できる光ファイバの引出方法及び
装置を提供することにある。第五に、装置の設置スペー
スにより制約のない光ファイバの引出方法及び装置を提
供することにある。第六に、より強度の高い光ファイバ
を得られる光ファイバの引出方法及び装置を提供するこ
とにある。第七に、より低価で光ファイバを生産でき実
用性を高められる光ファイバの引出方法及び装置を提供
することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的のために本発明
は、光ファイバ母材を溶隔させて未被覆光ファイバを引
出す第1工程と、この引出された未被覆光ファイバを緩
慢冷却する第2工程と、この緩慢冷却後の未被覆光ファ
イバを強制冷却する第3工程と、この強制冷却後の未被
覆光ファイバの表面を被覆する第4工程と、この被覆後
の被覆光ファイバを硬化させる第5工程と、を実施する
ことを特徴とする光ファイバの引出方法を提供する。第
2工程では、未被覆ファイバが引出方向へ温度勾配を有
して緩慢冷却されるようにしてあるとよい。
【0011】また、溶融炉の光ファイバ母材から未被覆
光ファイバを引出して冷却部で強制冷却した後にコーテ
ィング部で被覆を行う光ファイバの引出装置において、
前記溶融炉から前記冷却部までの間に、未被覆光ファイ
バの緩慢冷却を行うアニーリング部を設けることを特徴
とする。アニーリング部は、未被覆光ファイバを通過さ
せる石英管と、該石英管の周りに設けた発熱体と、前記
石英管の周囲温度を感知する温度センサと、前記発熱体
の周りに設けた断熱材と、該断熱材の周りを覆うハウジ
ングと、前記温度センサにより測定される温度に従って
前記発熱体を制御する制御部と、を備えてなるものとす
るとよい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき添
付図面を参照して詳細に説明する。
【0013】図2は、後天的な伝送損失を最小化させる
光ファイバの引出工程を遂行する引出装置のブロック図
で、同図を参照して光ファイバの引出工程を説明する。
【0014】第1工程では、シリカ成分の大径光ファイ
バ母材10を溶隔炉12で2000℃以上に加熱し、こ
れから125μmの直径をもつ未被覆光ファイバ23を
引出す。そして、溶隔炉12から引出される未被覆光フ
ァイバ23の直径を一定の径(125μm)に保つため
に、外径測定部14で未被覆光ファイバ23を連続測定
し、制御する。第2工程では、アニーリング部16にお
いて、外径測定部14を通過した高温の未被覆光ファイ
バ23を、その表面温度が800℃以下になるまで急冷
ではなく徐々にゆっくりと緩慢冷却する。即ち、アニー
リング部16における未被覆光ファイバ23の周囲温度
の温度制御範囲は25℃〜1200℃とし、例えば加熱
した光ファイバ母材10から5.0m/secの速度で
引出を行う場合であれば、アニーリング部16の温度は
1100℃にする。これにより、未被覆光ファイバ23
は引出方向(図中下方)へ温度勾配を有しながら緩慢冷
却される。第3工程では、アニーリング部16で800
℃以下まで緩慢冷却した未被覆光ファイバ23を冷却部
18で強制冷却し、未被覆光ファイバ23の表面温度が
50℃程度になるまで急冷する。
【0015】第4工程では、冷却部18を通過した未被
覆光ファイバ23の表面をコーティング部20において
アクリル樹脂又はシリコン樹脂で被覆する。第5工程で
は、被覆光ファイバ24を硬化部22で硬化させ、そし
てキャプスタン26を通過した被覆光ファイバ24をス
プール28で巻き取る。
【0016】上記のような方法で引出した被覆光ファイ
バ24の伝送損失は、1310nm波長で0.33dB
/km程度である。
【0017】このように伝送損失を最小化できる光ファ
イバの引出装置は、図3に詳細に示すようなアニーリン
グ部16を有している。このアニーリング部16は、溶
隔炉12から引出された未被覆光ファイバ23の緩慢冷
却のために200mm以上の長さで形成される。本例の
場合には、その内部に、未被覆光ファイバ23が通過す
るときの粉塵発生を防止するために25mmの内径と6
00mmの長さで形成された石英管34が設置されてい
る。尚、石英管34の内径は、5mm以上、50mm以
下の範囲で適宜設定するようにすればよい。未被覆光フ
ァイバ23の直径が125μmであれば25mmが最適
である。そして、この石英管34の周りに電気抵抗によ
り発熱する多数の発熱体42が設けられ、更に石英管3
4と発熱体42との間に、石英管34の周囲温度を感知
する温度センサとして熱電対(thermocouple)40が所定
の位置に設置される。発熱体42の周りは、発熱体42
による熱を外部へ逃がさないように断熱材44で覆わ
れ、そしてこの断熱材44の周りに、断熱材44を外部
から保護するためにステンレス鋼からなるパイプ状のハ
ウジング36が設置される。このハウジング36と石英
管34とは、その上下端部でブラケット32により固定
されている。
【0018】このアニーリング部16の側壁部の所定部
位には、熱電対40で測定される温度に従って発熱体4
2を制御し内部温度を調整する制御部38が設置され
る。制御部38は25℃〜1200℃の範囲で温度を制
御できるように作成されている。尚、発熱体42の制御
を上部、中間部、下部のようにきめ細かく制御して温度
差をつけることも可能である。
【0019】このように構成されたアニーリング部16
によれば、溶隔炉12から出た1600℃以上の高温の
未被覆光ファイバ23が通過するとき、未被覆光ファイ
バ23から放出される熱はアニーリング部16の内部に
設置された石英管34を加熱し、これにより加熱された
石英管34の内部熱は、外層を構成するハウジング36
と石英管34との間に設けた断熱材44により容易に外
部へ放出されないようになっている。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、急冷前の緩慢冷却を実
施するようにしたので、自然冷却に比べて装置サイズを
格段に小さくすることができ、設置スペースや作業性、
コストの面で有利であり、また、合成石英管を利用して
MCVD法で製造された大口径光ファイバ母材からの引
出に非常に有効で、光ファイバの引出速度を増加させて
も後天的な伝送損失の発生は抑制される。光ファイバの
引出速度を増加可能なので光ファイバの製造コストをよ
り抑えることができて実用性が向上する。更に、アニー
リング部の設置により冷却部の急冷による光ファイバの
ストレスを抑制することができ、光ファイバ強度を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の引出装置のブロック図。
【図2】本発明による引出装置のブロック図。
【図3】アニーリング部の詳細構成を示す断面図。
【符号の説明】
10 光ファイバ母材 12 溶隔炉 14 外径測定部 16 アニーリング部 18 冷却部 20 コーティング部 22 硬化部 23 未被覆光ファイバ 24 被覆光ファイバ 26 キャプスタン 28 スプール 32 ブラケット 34 石英管 36 パイプ 38 制御部 40 熱電対 42 発熱体 44 断熱材

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融炉に入れたMCVD法による光ファ
    イバ母材から未被覆光ファイバを引出して冷却部で強制
    冷却した後にコーティング部で被覆を行う光ファイバの
    引出装置において、 前記溶融炉から引出された未被覆光ファイバの直径を制
    御する外径測定部の後から前記冷却部の前までの間に、
    未被覆光ファイバの緩慢冷却を行うために所定の温度に
    制御可能とされたアニーリング部を設けたことを特徴と
    する光ファイバの引出装置。
  2. 【請求項2】 アニーリング部は、未被覆光ファイバを
    通過させる石英管と、該石英管の周りに設けた発熱体
    と、前記石英管の周囲温度を感知する温度センサと、前
    記発熱体の周りに設けた断熱材と、該断熱材の周りを覆
    うハウジングと、前記温度センサにより測定される温度
    に従って前記発熱体を制御する制御部と、を備えてなる
    請求項1記載の光ファイバの引出装置。
  3. 【請求項3】 アニーリング部内で、未被覆光ファイバ
    が引出方向へ温度勾配を有して緩慢冷却される請求項1
    又は請求項2記載の光ファイバの引出装置。
  4. 【請求項4】 アニーリング部の全長が200mm以上と
    される請求項3記載の光ファイバの引出装置。
  5. 【請求項5】 石英管は、5mm以上、50mm以下の内径
    とされる請求項2記載の光ファイバの引出装置。
  6. 【請求項6】 アニーリング部は、25℃〜1200℃
    の範囲で温度を調整可能にしてある請求項1〜5のいず
    れか1項に記載の光ファイバの引出装置。
  7. 【請求項7】 アニーリング部は1100℃の温度に制
    御される請求項6記載の光ファイバの引出装置。
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