JP4398634B2

JP4398634B2 - 光ファイバの製造方法

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Publication number: JP4398634B2
Application number: JP2002276263A
Authority: JP
Inventors: 久小相澤; 善博井上; 哲哉熊田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP2004107190A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
光ファイバの線引方法で特に特性の調整が難しい光ファイバを線引して光ファイバを製造する方法に関する。又特に長手方向の光ファイバ母材の変動（たとえばコア径や屈折率分布の変動、複数のコア部からなる場合には、各コア部の屈折率やその分布さらに各層の厚さの変動が考えられる）がある母材に対応できる光ファイバ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバの線引では、線引速度（本明細書中、線速ともいう。）がほぼ一定線速とならないとカットオフや分散あるいはゼロ分散波長やモードフィールド径（MFDと略す）等の伝送特性が変化するために製品とならない。そのために、製造線速に到達してファイバ径や被覆径が安定するまで巻き取らずにエアガンで被覆ファイバを廃棄するか、あるいは巻き取りボビンにピンチロール手段を設けて、製造線速でサンプリングをして、その被覆光ファイバを検査して、所定の品質を有している事を確認後、巻き取り機に巻きつける事が開示されている（例えば、特許文献１〜２参照。）。この様にする事で、光ファイバのサンプリングを製造線速で行える事、さらに所定の品質を有していた場合にすぐに製造に入れるために生産性を向上できる利点がある。
また、所定波長における波長分散が正及び負となる区間が交互に設けられる光ファイバの製造方法において、線引開始時に得られた光ファイバの波長分散を測定し測定された波長分散に基づいて正及び負分散区間の目標ファイバ径を決定し線引を行う事が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。これは分散スロープを低減したファイバや実効コア断面積が大きな光ファイバでは、屈折率分布が複雑で、屈折率の変化が大きく、プリフォームアナライザの測定精度が十分でないために特性の予測精度が出ないためにこの様なサンプリングを行う製造方法が提案されている。
また、屈折率分布が長手方向で均一な光ファイバ母材を線引する方法において、線引の開始時の際に得られた一定長さの光ファイバの波長分散及び分散スロープを測定し、測定された、波長分散と分散スロープに基づいて目標とする波長分散を得るための目標線引テンションと目標コア径を求め、この目標の線引テンションとコア径で母材の残りの部分を線引きする事が開示されている。また、更に最初のサンプルで目標のテンションを決め、次のサンプル取りで目標コア径を予測し、前記予測した目標テンションとコア径で残り母材を線引きする事が開示されている。また線引テンションを調整する方法として、線引速度を調整する事と線引炉の温度を調整する事が開示されている。これは母材の加工精度が分散補償ファイバ（DCF）を作る上で不十分な場合や、及びプリフォームアナライザの測定精度が悪くても目標とする分散特性が容易に得られるためにこの様なサンプリングを行う製造方法が提案されている。特に線引テンションやコア径の変化に敏感なDCFの製造に好適である事が記載されている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００３】
しかしながら、従来は線引きされた光ファイバが所望の品質を有しているかを判定するだけであり、積極的に特性を合わせる内容は開示されていない。また、品質としてはコア径、ファイバ径や被覆の偏肉を対象としている（例えば、特許文献５〜６参照。）。
また、線引開始の際に得られた一定長さの光ファイバの波長分散を測定する事が開示されている（例えば、特許文献７〜８参照。）が、どのような条件でサンプリングされたか不明である。
特に線引速度が異なるとファイバの特性も変わるので線引速度が重要である。本発明者らの実験結果より得られた知見では、線引の当初はたとえ線引速度が同じでも線引長によって特性が変化する事が分かった。例えばDCF母材について製造線引速まで上げてサンプル取りを行い、サンプル取り後に線速を下げて母材の消費を少なくし、サンプルを測定し線引条件を調整するために線速を上げて調整したが、再現性が無く全くうまくいかなかった。従って製造線速でサンプリングする事は不可欠である事がわかった。また、サンプリングした光ファイバより目標の外径となるまでの区間の線速は低い方が好ましいという開示がある（例えば、特許文献９参照。）ので、製造線速でサンプリングや調整を必ずするというものではない事がわかる。
またこの発明の問題点は、サンプリングしたファイバより目標となるコア径さらには正及び負の区間長を予測しているが、予測とおりの特性になったかは確認されていない。これでは本当に所望の範囲の特性が得られるかは明確でない。
また線引母材が長手で均一であると考えられているが、プリフォームアナライザで測定した精度が正確でない以上長手で均一であるとは必ずしもいえないと思われる。少なくとも線引の開始部や終了部では先の部分でのプリフォームに作用する熱量（ヒータからの加熱とプリフォームの長手に逃げる熱）の違いにより光ファイバ母材のメニスカス形状が異なるために特性が変わることが考えられる。更にプリフォームの長手変動も考えられる。この様な変動に対してはこの発明では全く対応できない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭６４−６９５３６号公報
【特許文献２】
特開昭６４−６９５３７号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３０９２２号公報
【特許文献４】
特開２００１−２２０１６７号公報
【特許文献５】
特開昭６４−６９５３６号公報
【特許文献６】
特開昭６４−６９５３７号公報
【特許文献７】
特開２００１−１３０９２２号公報
【特許文献８】
特開２００１−２２０１６７号公報
【特許文献９】
特開２００１−１３０９２２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点が解消され、良好な特性を有する光ファイバを安定して得ることのできる光ファイバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）光ファイバ母材を線引炉にて溶融・紡糸して光ファイバとし、前記光ファイバに被覆を施して被覆光ファイバとし、キャプスタンにて前記被覆光ファイバを引き出し、これを巻き取り機で巻き取ることにより光ファイバの線引を行い、光ファイバを製造する方法であって、前記光ファイバ母材がコアの一部もしくはクラッドにフッ素をドープされたファイバであり、前記巻き取り機としてダブルスプーラを用い、製造線引速度に到達してから所定時間又は所定長さ線引した後に製造線引速度にてサンプル取りを行い、前記サンプル取りした光ファイバのカットオフの測定を行い、得られる測定値が所望の特性の範囲に入るようにファイバ外径を調整し、次いで伝送ロスの測定を行い、得られる測定値が所望の特性の範囲に入るように線引テンションまたは線引炉温の線引条件の調整を繰り返し、所望の特性になったことを確認後、製品用の光ファイバの線引を開始することを特徴とする光ファイバの製造方法、
（２）前記製品用の光ファイバの線引を開始した後の線引途中にも、所定長さごとに、前記のサンプル取り、特性の測定および線引条件の調整を所望の特性の範囲に入るまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法、
（３）前記測定値が所望の特性の範囲に入らなくなった場合の光ファイバ母材について、先に線引きした前記測定値が所望の特性の範囲に入る光ファイバの特性の測定値に基づいて、前記母材の外径を削るか、または再度クラッドを足すかして調整を行い、新たな光ファイバ母材とし線引を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法、
を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における線引方法は、光ファイバ母材を線引炉にて溶融・紡糸して光ファイバとし、前記光ファイバを必要に応じて冷却し被覆を施して被覆ファイバとしキャプスタンにて、前記被覆ファイバを引き出し巻き取り機で巻き取る光ファイバの線引方法であって、巻き取り機としてダブルスプーラを用い、製造線速に到達してから所定時間又は所定長さ線引した後にサンプル取りを行い、サンプル取りしたファイバの特性の測定を行い、光ファイバ母材の良否を判定し線引を続けるかどうかを決めるものである。好ましくは、線引開始時にサンプリングを行い線引条件を調整して所定の特性を得られるようにして線引を行う。例えば、以下のように線引を行うことが好ましい。
(1)製造線速で製造ファイバ径及び線引テンションで所定時間あるいは所定線引長線引を行い、
(2)ダブルスプーラ（デュアルテイクアップワインダー（dual take up winder）とも呼ばれる）を用いて製造線速とほぼ同一の線引速度でサンプリングを行い、
(3)サンプリングしたファイバの特性を測定し
(4)過去のデータ、あるいは母材のプロファイルと線引速度、テンション等より、所望の特性を得ることのできる線引条件を予測し
(5)製造線速で線引条件の調整を行い
(6)再度サンプリングを行う
(7)(3)から(6)を繰り返す
(8)所定のファイバ特性が得られたら製造を開始する
ここで、(1)で所定時間あるいは所定線引長線引を行うのは、線引始めに通常２１０ｍ／分の線速から２００ｍ／分以上の線速まで上げるので、母材の溶融部の形状が安定状態になっていないためである。したがって、一般に、大きな母材ほど、定常状態になるまでに長い時間を必要とする。また、本発明に用いられるダブルスプーラとしては公知のものを用いることができ、例えば特願平５−１８７５８４号に記載の装置を適用することができる。
【０００８】
本発明を図面を参照してより詳細に説明する。図１は本発明の光ファイバ製造方法を適用した製造装置の好ましい一実施形態を示す説明図である。
図１において、光ファイバ母材５は、線引炉２０にて溶融・紡糸されて光ファイバ６となり、前記光ファイバ６は必要に応じて冷却塔２１で冷却され、コーティングダイス３１とダイスホルダー３２を有してなる被覆装置３０および紫外線照射装置４０で被覆を施され被覆光ファイバ７となり、キャプスタン５０にて前記被覆光ファイバ７が引き出され、ガイドプーリ５１を経て、巻き取り機（ダブルスプーラ）６０で巻き取られることにより、線引が行われ光ファイバが製造される。巻取り装置として用いられるダブルスプーラ６０は、ダンサー６３により、線速変動やスプールの巻き太りによるライン速度とスプールの回転速度の変動の調整を行う。可動プーリ６４ａ及び６４ｂ（ただし、可動プーリ６４ａはスプール６１に巻き取るときの位置を、可動プーリ６４ｂはスプール６２に巻き取るときの位置を表す。）を上下に移動させスプール６１又は６２に光ファイバをガイドする。こうして、パスライン８を経て第１のスプール６１に、パスライン９を経て第２のスプール６２に、光ファイバを分けて巻き取ることができる。
この様なダブルスプーラ６０を有することにより、製造線引速度に到達してから所定時間又は所定長さ線引した後に、ダブルスプーラ６０中の第１のスプール６１から第２のスプール６２に製造線引速度でシフトを行い、第１のスプールをダブルスプーラから取り外して所定長さのサンプル取りを行うことができる。サンプル取りした光ファイバの特性の測定を行い、光ファイバの良否を判定し線引を続けるかどうかを決める。ここで、所定時間または所定長さとは、母材のサイズや種類や線引速度等により変わるものであり特に制限されないが、例えば所定時間として１０分〜１２０分、所定長さとして５ｋｍ〜５０ｋｍが好ましい。
サンプル取りした光ファイバが良好な所望の特性を有していれば、そのままの線引条件で第２のスプール６２にて巻き取りを続ける。このようにして所望の特性を有する光ファイバが製品として得られる。不良であればそのままサンプルとして光ファイバを第２のスプール６２に巻き取りながら線引条件が調整される。
【０００９】
線引条件の調整は、測定結果により調整する条件が異なるが、本発明では線引テンション、ファイバ外径、線引速度を変えることが可能である。
線引テンションの調整は、テンション計測装置３で測定したデータに基づき、制御装置１及び２により線引炉２０の炉温を上下させることにより、テンションを下げたり上げたりできる。ファイバ外径の調整は、ファイバ外径の目標設定値を変えることで、ファイバ外径計測装置４で測定したデータに基づき、制御装置１及び２により、母材送りモータ１１を有する母材送り装置１０の母材の送り速度と、キャプスタンモータ５２を有するキャプスタン５０の速度とを制御をすることで行うことができる。また、炉温とファイバ外径を一定のまま線引速度を変えると線引テンションが変化するとともにメニスカス部（母材の溶融部）の形状が変化する（伝送ロスやファイバ径変動、曲がりに影響する）。さらに、炉温と炉内のガス条件（ガス流量など）を変えることで線引テンションを変えることもできる。また、テンション一定で炉温を変えることができる。これは伝送ロスやファイバ強度に影響する。
【００１０】
本発明における線引条件の調整は、線引テンション、ファイバ外径および線引速度、線引炉温を調整する。この後、ダブルスプーラでシフトして再度前記サンプル取りおよび特性の測定を行い、所望の特性の範囲に入る様に線引条件の調整を繰り返す。
前記特性には、カットオフ、波長分散、波長分散スロープ、実効コア断面積、伝送ロス、ＯＨロス、曲げロス、ＭＦＤまたは偏波モード分散（ＰＭＤ）などがある。これら特性の所望の範囲はそれぞれ、製造される光ファイバーの用途により異なり特に制限されるものではないが、例えば、カットオフ（２ｍ法）は９００〜１６００ｎｍ、波長分散は１５５０ｎｍで０〜２０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ、波長分散スロープは１５５０ｎｍで、ＳＭＦやＮＺ−ＤＳＦでは０．０１〜２ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ、ＤＣＦ、ＤＳＣＦやＲＤＦといった分散補償逆分散ファイバでは−２０〜−３００ｐｓ／ｎｍ^２／ｋｍ、実効コア断面積は２０〜１５０μｍ^２、伝送ロスは１５５０ｎｍで、ＳＭＦやＮＺ−ＤＳＦでは０．１５〜５ｄＢ／ｋｍ、ＤＣＦやＤＳＣＦといった逆分散ファイバでは−０．０５〜−２ｄＢ／ｋｍ、ＯＨロスは０．２６〜３ｄＢ／ｋｍ（同上）、曲げロスは０．０６〜２０ｄＢ／ｍ（φ２０ｍｍマンドレルに巻きつけて）（同上）、ＭＦＤは３〜１２μｍ、偏波モード分散（ＰＭＤ）はファイバの種類により異なり、好ましくは１ｐｓ／ｍ^１／２以下とするが、これに制限されない。本発明においては、カットオフおよび伝送ロスの特性の測定を行う。
【００１１】
光ファイバ母材は、標準シングルモードファイバに対して分散スロープが小さいファイバもしくは実効コア断面積が大きなファイバ、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）、分散スロープ補償ファイバ（ＤＳＣＦ）またはコアの一部もしくはクラッドにフッ素をドープされたファイバなどがあるが、本発明の光ファイバ母材としてはコアの一部もしくはクラッドにフッ素をドープされたファイバが用いられる。
本発明に用いられる光ファイバの被覆は特に制限されるものではないが、例えば紫外線硬化樹脂、電子線硬化樹脂、熱硬化樹脂等による被覆が挙げられる。
【００１２】
本発明において、特開２００１−１３０９２２の様に所定波長における波長分散が正及び負の区間がある光ファイバを製造する場合については、正負区間の両方について前記線速条件の調整を行うことが好ましい。
また本発明において、例えば母材のコア径の長手変動や母材外径の変動に対応するなどのために、前記線引条件の調整が完了し製品用光ファイバの線引を開始した後にも、所定長さごとに前記サンプル取りおよび前記特性の測定を行い、線引途中にも前記線引条件の調整を行うことが好ましい。これは、前述の光ファイバは特に特性の許容範囲が狭いか、ファイバの作り込みが難しいためである。
この所定長さは、母材のサイズ（φ３０ｍｍから１００ｍｍ）により異なるが、例えばＤＣＦの場合１０ｋｍから１００ｋｍごとが挙げられ、このような所定長さごとにダブルスプーラ６０でシフトを行いサンプリングをし前記（３）から（８）を行うことが好ましい。
このような線引途中での特性の測定は、線引開始初期に行う特性の測定と同様でもよいが、カットオフおよび伝送ロスの特性の測定を行う。
【００１３】
本発明におけるサンプリングは、前記特性の測定に必要とする長さごとに前記サンプル取りを行うことが好ましく、また、前記特性の測定に適した巻き取りのテンションでサンプリングを行うことが好ましい。
本発明において、線引初期または線引途中で前記特性の測定結果が大幅に不良である場合の光ファイバ母材は、先に線引きした光ファイバの特性を測定し、その結果をもとに、前記母材の外径を削るか、または再度クラッドを足すかなどして調整を行い、新たな光ファイバ母材とし線引を行うことが好ましい。
【００１４】
【実施例】
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
参考例１
本発明によりW型のDCF母材を図１の製造装置を用いて線引して光ファイバを製造した。ダブルスプーラとしては、先に述べた特願平５−１８７５８４号に記載の装置を適用した。なお、光ファイバは紫外線硬化樹脂（以後、ＵＶ樹脂と略す）で被覆した。
ここで線引条件の調整は以下のように行った。
(1)製造線速300m/min、製造ファイバ径125μｍ及び線引テンション330ｇの線引条件で所定時間（10分〜60分）あるいは所定線引長（５ｋｍ〜２０ｋｍ）線引を行い線引状態を安定化させた。
(2)製造線速とほぼ同一の線引速度300m/minでダブルスプーラで所定長のサンプリングを行った。伝送ロスや波長分散や波長分散スロープ、PMD等を測定する場合は、２〜6ｋｍサンプリングした。カットオフや曲げロス、MFDや実効コア断面積を測定する場合は数百ｍ以下とした。
(3)サンプリングしたファイバの波長分散と曲げロスを測定した。
(4)過去のデータ、あるいは母材のプロファイルと線引速度、テンション等より所望の特性が得られる線引条件を予測した。
【００１５】
この場合、DCFは、波長分散Dが負となった。また分散Dと曲げロスはトレードオフの関係になった。曲げロスはコア径を大きくした方が良くなり、波長分散Dの絶対値は小さくなる。そこでまず曲げロスが所望の特性の範囲である１０ｄＢ／ｍ以下に入るようにコア径を決めた。即ちファイバ外径を大きくした。但し、この場合の設計時の目標ファイバ外径を125μｍとしていたので、120μｍから130μｍの範囲で調整できない場合は、線引を中断して母材の再加工を行なうようにした。
曲げを強くするためには、コア径を大きくすると良い事が、過去のデータよりわかっているので、0.05μｍ大きくした。ファイバ外径としては125μｍから126μｍとなるようにファイバ外径制御の設定値を変えた。この場合分散は小さくなる傾向にある。10分して外径が安定した所で、更に10分待ってサンプリングをした。曲げロスは波長１５５０ｎｍで2dB/m（φ２０ｍｍのマンドレルに巻いたロス増の結果）となった。
【００１６】
今度は分散の絶対値が小さくなったので、線引テンションを４0ｇ小さくして、分散の絶対値を大きくした。この結果、曲げロス5dB/m（1550nmにて）、分散が目標の−120ps/nm/kmとする事が出来た。この条件で製品用光ファイバの線引を開始した。
25km線引した所でダブルスプーラをシフトさせサンプルとして巻き取ったファイバの特性を測定した結果、波長分散の絶対値が大きくなっていた。そこで、炉温を下げて、線引テンションを20ｇ上げた。テンションが安定してから10分待ってサンプル取りを行なった。
その結果、曲げロスが、4.6dB/mで分散が-123ps/nm/kmとなり規格の中心地（−120）に近づいたので、製品用光ファイバの線引を続けた。このようにあと2回ダブルスプーラでシフトしサンプル取りを行ない調整を行なった。
以上のようにして、良品として８０ｋｍの光ファイバが得られた。
【００１７】
比較のために同様の母材および線引スタート時の線引条件で、ファイバ外径１２５μｍ、線引テンション３３０ｇ、線速３００ｍ／分となるように線引条件を決めた以外は、上記参考例１と同様にして立ち上げを行ったところ、頭だしで合格していても、この場合は、参考例１と同等の良品の光ファイバは５０ｋｍ程度しか取れなかった。
【００１８】
参考例２
W-seg型の分散スロープまで保証したDCFファイバ母材を参考例１と同様に線引して光ファイバを製造した。なお、光ファイバはＵＶ樹脂で被覆した。
ここで線引条件の調整は以下のように行った。
(1)製造線速500m/min、製造ファイバ径125μｍ及び線引テンション290ｇの線引条件で所定時間（60分）あるいは所定線引長（２０ｋｍ）線引を行い線引状態を安定化させた。
(2)製造線速とほぼ同一の線引速度500m/minでダブルスプーラでシフトを行い所定長のサンプリングを行った。伝送ロスや波長分散や波長分散スロープ、PMD等を測定する場合は、２〜6ｋｍサンプルリングした。カットオフや曲げロス、MFDや実効コア断面積を測定する場合は数百ｍ以下とした。
(3)サンプリングしたファイバの波長分散と波長分散スロープ及び曲げロスを測定した。
(4)過去のデータ、あるいは母材のプロファイルと線引速度、テンション等より所望の特性が得られる線引条件を予測した。
【００１９】
この場合、DCFは、波長分散D、波長分散スロープSが負となった。また分散Dと曲げロスはトレードオフの関係になった。曲げロスはコア径を大きくした方が良くなり、また波長分散Dの絶対値は小さくなり、波長分散スロープSの絶対値は大きくなる。そこで実施例1と同様にまず曲げロスが所望の特性の範囲である１０ｄＢ／ｍ以下に入るようにコア径を決めた。即ちファイバ外径を大きくした。但し、この場合の設計時の目標ファイバ外径を125μｍとしていたので、120μｍから130μｍの範囲で調整できない場合は、線引を中断して母材の再加工を行なうようにした。
曲げを強くするためには、コア径を大きくすると良い事が、過去のデータよりわかっているので、0.1μｍ大きくした。ファイバ外径としては125μｍから127μｍとなるようにファイバ外径制御の設定値を変えた。この場合波長分散Dの絶対値は小さくなる傾向にある。波長分散のスロープSの絶対値も小さくなる。しかし、この場合分散Dと分散スロープSの比をDPS=D/Sとすると、DPSが所定の範囲（DPS＝330から360が目標の範囲）となる様にする必要がある。この場合、DPS（nm）は小さくなる。10分して外径が安定した所で、更に10分待ってサンプリングをした。曲げロスは３dB/m（φ２０ｍｍのマンドレルに巻いたロス増の結果）となった。
【００２０】
今度はDPSが380nmと大きくなるので、線引テンションを30ｇ小さくして、DPSを小さくした。この結果、曲げロス5dB/m（1550nmにて）、DPS350(nm)と目標の範囲内にする事が出来た。この条件で製品用光ファイバの線引を開始した。
５０km線引した所でダブルスプーラをシフトさせサンプルとして巻き取ったファイバの特性を測定した結果、曲げロスが10dB/m（1550nm）大きくなっていた。そこで、炉温を下げて、線引テンションを20ｇ上げた。テンションが安定してから10分待ってサンプル取りを行なった。
その結果、曲げロスが、６dB/mでDPS345nmとなり曲げ規格の6dB/mとぎりぎりであったので、コア径を0.03μｍ小さくする調整を行なった。ファイバ外径としては126.4μｍとなるようにファイバ外径設定値を変えた。
ファイバ外径が線速が安定してから、20分待ってサンプル取りを行なった。その結果、曲げロスが4.3dB/kmでDPS355nmと規格内となったので、製品用光ファイバの線引を続けた。このような調整を行ないながら後１０回ダブルスプーラでシフトしサンプル取りを行ない調整を行なった。
以上のようにして、良品として５００ｋｍの光ファイバが得られた。
【００２１】
比較のために、線速５００ｍ／分、ファイバ外径１２５μｍ、線引テンション２９０ｇとなるように線引条件を決めた以外は、上記参考例２と同様にして立ち上げを行ったところ、頭だしで合格していても、この場合、参考例２と同等の良品の光ファイバは１００ｋｍ程度しか取れなかった。
【００２２】
参考例３
１５５０nmの分散が4〜10ps/nm/kmで分散スロープが0.05ps/nm²/km以下、MFDが8〜8.5μｍを満たす、NZ-DSF（ノンゼロ分散シフト光ファイバ）母材を参考例１と同様に線引して光ファイバを製造した。なお、光ファイバはＵＶ樹脂で被覆した。
ここで線引条件の調整は以下のように行った。
(1)製造線速1000m/min、製造ファイバ径125μｍ及び線引テンション170ｇの線引条件で所定時間（60分）あるいは所定線引長（２０ｋｍ）線引を行い線引状態を安定化させた。
(2)製造線速とほぼ同一の線引速度1000m/minでダブルスプーラでシフトし所定長のサンプリングを行った。伝送ロスや波長分散や波長分散スロープ、PMD等を測定する場合は、２〜6ｋｍサンプリングした。カットオフや曲げロス、MFDや実効コア断面積を測定する場合は数百ｍ以下とした。
(3)サンプリングしたファイバの波長分散と波長分散スロープ及びMFDを測定した。
(4)過去のデータ、あるいは母材のプロファイルと線引速度、テンション等より所望の特性が得られる線引条件を予測した。
【００２３】
この場合、低分散スロープのNZ-DSFは、波長分散D、波長分散スロープが正となった。また分散DとMFDはトレードオフの関係になった。MFDのコア径依存性はプロファイルによりコア径に対して大きくなる場合と小さくなる場合がある、この母材の場合は、今までのデータよりコア径を大きくするとMFDが小さくなる事が分かっているので、MFDを大きくするためにファイバ外径を125μｍから124.5μｍに小さくした。この場合波長分散、波長分散スロープとも小さくなる。
ファイバ外径制御の目標値を線引後の外径が124.5μmとなるように設定し、線速、ファイバ外径が一定となるまで待ち、更に、20km線引した後に再度ダブルスプーラでシフトを行ないサンプル取りした。
【００２４】
MFDが7.8μm〜8.1μmと大きくなり、1550nmでの波長分散とスロープは4.6ps/nm/km、0.048ps/nm²/kmと規格を満足した。この条件で製品用光ファイバの線引を開始した。
100km線引してダブルスプーラでシフトし巻き取ったボビンのファイバの端末よりサンプルファイバを取り、波長分散、スロープそしてMFDを測定した。分散が4.2ps/nm/kｍと小さくなっていた。分散スロープは0.046 ps/nm²/kmで規格に対して多少余裕があったので、炉温を下げて線引テンションを30g上げた。線速、ファイバ外径が安定してから、２０ｋｍ線引して再度サンプリングを行なった。
その結果、分散が4.6 ps/nm/kｍと改善し、MFDが8.1μｍ及び分散スロープが0.048 ps/nm²/kmと規格内であったので、製品用光ファイバの線引を続けた。
このような調整を行ないながら後５回ダブルスプーラでシフトしサンプル取りを行ない調整を行なった。
以上のようにして、良品として４００ｋｍ以上の光ファイバが得られた。
【００２５】
比較のために参考例３と同様の母材および線引スタート時の線引条件で、線速１０００ｍ／分、ファイバ外径１２５μｍ、線引テンション１２０ｇとなるように線引条件を決め、立ち上げを行ったところ、頭だしで合格していても、この場合、参考例３と同等の良品としては２００ｋｍ程度の光ファイバしか取れなかった。
【００２６】
実施例１
コアにフッ素が比屈折率差で約Δ＝０．０１％、クラッドにフッ素が約Δ=０．３５%ドープされたカットオフが１５００ｎｍにシフトしたシングルモードファイバ（fully fluorine dope fiber（以後、ＦＦファイバと呼ぶ））母材を参考例１と同様に線引して光ファイバを製造した。なお、光ファイバはＵＶ樹脂で被覆した。
ここで線引条件の調整は以下のように行った。
この場合は、カットオフと１５５０ｎｍの伝送ロスの特性を測定した。伝送ロスは線引炉温度と線引テンションに大きく依存するので５ｋｍのサンプルを取り測定した。カットオフはテンションとコア径に依存するので、先ずはカットオフをあわせるためのファイバ外径を今までの参考例と同じように変更し、サンプリングを行い次にテンションを測定して伝送ロスを下げる事にした。
【００２７】
線速は300m/minとしテンション30ｇ、ファイバ外径125μmの線引条件で線引をスタートした。カットオフが1520nmと高かったので、コア径を小さくするために、ファイバ外径を124.3μｍと小さくなるようにファイバ外径制御の設定値を変更した。このときの伝送ロスは0.180dB/kmと高かった。線速、ファイバ外径が安定してから、10ｋｍ線引して再度サンプリングを行なった。その結果、カットオフは1480nmまで低下した。このときの伝送ロスは0.192dB/kmであった。そこで線引テンションを２０ｇまで炉温を上げるか、炉内に供給するガスを少なくして下げた。線速、ファイバ外径が安定してから、10ｋｍ線引して再度サンプリングを行なった。その結果、カットオフ波長、伝送ロスがそれぞれ、1492nm、0.175dB/kmまで改善し、目標の規格の範囲となったので製品用光ファイバの線引を開始した。
【００２８】
30km線引後ダブルスプーラでシフトし、巻き取ったボビンの端末よりファイバを5km取り出し、伝送ロスとカットオフの測定を行った。伝送ロスが0.183dB/kmとカットオフが1497nmであったので、線引テンションを25ｇに変更した。線速、ファイバ外径が安定してから、10ｋｍ線引して再度サンプリングを行なった。その結果、カットオフが1495nm、伝送ロス0.176dB/kmであったので、そのままの条件で製品用光ファイバの線引を続けた。このような調整を繰り返してダブルスプーラで7回シフトを行い線引ボビンを得た。
以上のようにして、良品として100kmから180kmの光ファイバが得られた。
【００２９】
比較のために、上記実施例１と同様の母材および線引スタート時の線引条件で、線速３００ｍ／分、ファイバ外径１２５μｍ、線引テンション３０ｇとなるように線引条件を決めた以外は、上記実施例１と同様にして立ち上げを行ったところ、長手変動があるこの母材では５０ｋｍから100kmしか実施例１と同等の良品が取れなかった。
【００３０】
実施例２
実施例１に対し、FFファイバの調整を以下の通りとした以外は同様にして光ファイバを製造した。ここでFFファイバの調整としては、伝送ロスが線引炉温度と線引テンションに依存する事を用いて、最初のサンプリングでカットオフと1550nmの伝送ロスを測定し、所望のカットオフになるように線引テンションを調整した。
例えばカットオフが高い場合には線引テンションを下げる（線引炉温を上げる）。またカットオフが低い場合にはテンションを上げる（線引炉温を下げる）。この様に線引条件を調整した後、線速とファイバ外径が安定した後に５km線引後、再度サンプリングを行いカットオフと伝送ロスを測定した。カットオフが規格内に入ったら、伝送ロスの調整を行った。伝送ロスが高い場合、原因が二つ有り、炉温が高すぎる場合と、光ファイバの高温部の冷却速度が速すぎる場合がある。過去の経験から伝送ロスの波長特性より判断した。この場合炉温が高すぎたので、テンションを同じにしつつ、線引炉温を下げ、更に炉内に供給するガス量を下げる調整をした。これも事前の実験で条件を求めておくと調整回数が少なくできる。この調整をカットオフと伝送ロスが共に規格内に入るまで繰り返した。規格に入った後に製品用光ファイバの線引を開始した。実施例１の様に所定の長さ線引した後に、ダブルスプーラで切り替えて巻き取った光ファイバの特性を測定して、必要に応じて線引条件の調整をおこなった。結果は実施例１と同様の効果が得られた。
【００３１】
どの実施例の母材も傾向としては、母材の立ち上げ部と終端部で特性の変動が大きくなった。従って、上記調整は、線引立ち上げ初期と、線引終了時に行う事が多かった。また２つの特性の合わせこみを別々にサンプリングして行う例について示したが、母材ごとに調整する特性がほぼ決まるので、同時に両方の調整行う事も可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の製造方法は以下の効果を奏する。
１）線引速度をほぼ製造線速としているために線引条件を変更した後の光ファイバ特性の予測値と実際値の差が小さくできる。（線速変動による外乱が無くなったため）
２）所定の特性に入った事を確認してから製造に入る事ができる。
３）特性予測を、過去のデータあるいは、更に母材のプロファイルと線引速度、テンション等より線引条件を予測する事により正確な特性予測ができる。
４）ダブルスプーラを用いているために、サンプリングの回数が多くてもまた線速が１０００ｍ／ｍｉｎ以上でもサンプリングができる。さらに線引の最初だけでなく、途中にもサンプリングが行える。
５）線引途中でもサンプリングして同様の調整が行えるために長手変動があっても調整ができ、歩留まりを大幅に改善できる。
６）従って、長手変動がある母材についても適用できる。（歩留まりを改善できる。）
７）線引最初や途中よりつかえない母材の場合も、線引を中断する事で無駄な線引をしなくてすむ。
８）線引初期あるいは線引途中で特性が入らなくなった光ファイバ母材を、先に線引きした光ファイバの特性を測定して前記母材の外径を削るか、再度クラッドを足すかして調整を行い新たな線引母材とし線引を行う事により、前記母材を有効利用できる。
したがって、本発明の製造方法は良好な特性を有する光ファイバを安定して得るのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ製造方法を適用した製造装置の好ましい一実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１第１の制御装置
２第２の制御装置
３テンション計測装置
４ファイバ外径計測装置
５光ファイバ母材
６光ファイバ
７被覆光ファイバ
８スプール６１に巻取るときのパスライン
９スプール６２に巻取るときのパスライン
１０母材送り装置
１１母材送りモ−タ
２０線引炉
２１冷却筒
３０被覆装置
３１コーティングダイス
３２ダイスホルダー
４０紫外線照射装置
５０キャプスタン
５１ガイドプーリ
５２キャプスタンモ−タ
６０巻取り装置（ダブルスプ−ラ）
６１第１のスプ−ル
６２第２のスプ−ル
６３ダンサー
６４ａ、６４ｂ可動プーリ

Claims

光ファイバ母材を線引炉にて溶融・紡糸して光ファイバとし、前記光ファイバに被覆を施して被覆光ファイバとし、キャプスタンにて前記被覆光ファイバを引き出し、これを巻き取り機で巻き取ることにより光ファイバの線引を行い、光ファイバを製造する方法であって、前記光ファイバ母材がコアの一部もしくはクラッドにフッ素をドープされたファイバであり、前記巻き取り機としてダブルスプーラを用い、製造線引速度に到達してから所定時間又は所定長さ線引した後に製造線引速度にてサンプル取りを行い、前記サンプル取りした光ファイバのカットオフの測定を行い、得られる測定値が所望の特性の範囲に入るようにファイバ外径を調整し、次いで伝送ロスの測定を行い、得られる測定値が所望の特性の範囲に入るように線引テンションまたは線引炉温の線引条件の調整を繰り返し、所望の特性になったことを確認後、製品用の光ファイバの線引を開始することを特徴とする光ファイバの製造方法。
前記製品用の光ファイバの線引を開始した後の線引途中にも、所定長さごとに、前記のサンプル取り、特性の測定および線引条件の調整を所望の特性の範囲に入るまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバの製造方法。
前記測定値が所望の特性の範囲に入らなくなった場合の光ファイバ母材について、先に線引きした前記測定値が所望の特性の範囲に入る光ファイバの特性の測定値に基づいて、前記母材の外径を削るか、または再度クラッドを足すかして調整を行い、新たな光ファイバ母材とし線引を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバの製造方法。