CN104973772A - 光纤线材的制造方法以及制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光纤线材的制造方法，具有：加热熔融光纤母材的步骤、从上述光纤母材的加热熔融部拉出光纤裸线的步骤、冷却被从上述光纤母材拉出的上述光纤裸线的步骤、在被冷却后的上述光纤裸线的表面设置涂层的步骤、通过使上述涂层固化来得到光纤线材的步骤、以通过将扭矩从上述光纤线材经由上述光纤裸线传递至上述加热熔融部来向上述光纤裸线施加扭转形变的方式向上述光纤线材施加扭转的步骤以及卷绕上述光纤线材的步骤。

Description

光纤线材的制造方法以及制造装置
技术领域
本发明涉及光纤线材的制造方法以及制造装置。特别涉及即使在光纤线材被施加侧压、弯曲等干扰的状态下光纤线材的偏振模色散(PMD)的增加量也少的光纤线材的制造方法以及制造装置。
本申请主张基于2014年4月7日申请的日本专利申请2014-078738号的优先权，并在此引用其内容。
背景技术
无论选择了那种光纤母材的制造方法、以及哪种光纤母材的拉丝(也称为纺丝。)方法等，对于制造出的光纤线材而言，都难以使包括光纤的纤芯部分以及纤芯部分的周围的包层部分的剖面形状成为完整的正圆形。实际上，剖面形状为椭圆形状或者其他的形状。因此，光纤的剖面中折射率分布也不是完整的同心圆状，其结果产生多折射。存在因该多折射而引起的在光纤剖面内的正交的2偏波间的群速度产生差异，偏振模色散(Polarization Mode Dispersion。以下称作“PMD”。)变大的问题。这是由于光纤的内部的主要因素而产生的PMD。另一方面，由于施加于光纤的弯曲、侧压等外部的主要因素而产生多折射、PMD变化。
为了减少由于内部的主要因素而产生的PMD，实行在光纤拉丝时向光纤的加热熔融部施加扭转，向光纤裸线施加永久地固化了的扭转(以下称为“扭转形变”。)的方法(例如，参照专利文献1、2)。
另外，为了减少由于外部的主要因素而产生的PMD，实行对光纤线材施加弹性的扭转(是若解除外力则扭转返回的扭转，以下成为“扭曲”。)的方法(例如，参照专利文献3～5)。
专利文献1：美国专利第6324872号说明书
专利文献2：日本国专利第3557606号公报
专利文献3：美国专利第7317855号说明书
专利文献4：国际公开第2009/107667号
专利文献5：日本国特开2010-122666号公报
对内部的主要因素施加扭转形变是有效的。但是，仅进行扭转形变，不能够对外部的主要因素减少PMD。
另一方面，对外部的主要因素施加扭曲是有效的。但是，对施加扭曲之后的光纤线材进行着色、带化、电缆化等时，施加的扭转被被解除而恢复(参照专利文献3的图3)。因此，难以保证稳定的品质。换句话说，以残留有扭转的状态作为最终使用形态，例如若能够在电缆化等利用则对于外部的主要因素PMD能够维持得较低，但是若扭转被解除则PMD的减少效果消失。
另外，存在由于以电缆等的最终形态残留于光纤线材的扭曲曲线(扭曲方向在顺时针方向与逆时针方向之间各反转一次的扭曲周期以及相同方向扭转的累积扭转的扭曲振幅，参照图1)的微量变化，使得PMD减少的效果大幅变化(参照专利文献3的图5)的问题。对此，在专利文献4中，虽然实施对扭曲周期、扭曲振幅进行调制或者随机调制的对策，但是即使实施该对策也多少会产生同样的扭曲的解除。因此，细微调制的扭曲曲线最差的情况下在后面工序中扭曲被全部解除。另外，还存在即使有一部分的扭曲未被解除而残留，以短的周期、振幅的调制成分被解除，最后大多只残留长周期成分的扭曲，难以保证稳定的品质的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而产生的，以提供能够减少由于内部的主要因素而产生的PMD和由于外部的主要因素而产生的PMD的双方的光纤线材的制造方法以及制造装置为课题。
本发明者为了解决上述课题进行各种实验和研究。结果，发现为了相对于内部的主要因素和外部的主要因素双方减少PMD，使光纤裸线的纤芯非圆率变大，并且向光纤裸线施加扭转形变。因此，改进了将光纤母材加热熔融并拉丝，对光纤裸线进行涂敷之后的光纤线材施加扭转并向光纤裸线施加扭转形变的光纤纺丝技术。在加热熔融光纤母材而将光纤裸线拉出的拉丝工序中，在从光纤母材的加热熔融部到光纤裸线的大范围内，玻璃熔融或者软化，具有可塑性。因为向该具有可塑性的玻璃施加纤芯非圆率和扭转形变，所以能够制造由于冷却而纤芯非圆率和扭转形变被固定的光纤线材。在使玻璃产生纤芯非圆率时，也可以同时产生包层非圆率。得到的光纤线材成为带化、编码化、电缆化等的最终使用形态的产品的过程，或者是在其后使用过程中，即使是外力的施加、解除，PMD的抑制效果也可靠地被维持。
在测定拉丝后的光纤裸线的外径的外径测定器中，在测定被扭转形变扭转的光纤裸线的外径的情况下，通过将该外径测定值的变动幅度(最大值与最小值之差)除以光纤裸线的外径(设定值或者平均值)，能够简单地求出包层非圆率。这样，若在制造工序中简单地求出包层非圆率，则通过对光纤母材的位置的调整进行反馈，能够成品率高地制造具有所希望的特性的光纤线材。
为了解决上述课题，本发明的第一方式的光纤线材的制造方法具有：加热熔融光纤母材的步骤；从上述光纤母材的加热熔融部拉出光纤裸线的步骤；冷却被从上述光纤母材拉出的上述光纤裸线的步骤；在被冷却的上述光纤裸线的表面设置涂层的步骤；通过使上述涂层固化来得到光纤线材的步骤；以通过将扭转从上述光纤线材经由上述光纤裸线传递至上述加热熔融部来使扭转形变施加至上述光纤裸线的方式向上述光纤线材施加扭转的步骤；以及卷绕上述光纤线材的步骤，在从上述加热熔融部拉出上述光纤裸线时，使上述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的纤芯非圆率，
在向上述光纤线材施加扭转时，以绕上述光纤裸线的长度方向的第一方向的扭转和与上述第一方向相反的第二方向的扭转交替存在的方式将上述扭转形变向上述光纤裸线施加，
在向上述光纤线材施加扭转时，以上述扭转形变的一个方向扭转长度为根据由于上述纤芯非圆率产生的多折射换算的拍长以下，并且示出上述扭转形变的一个方向扭转量的扭转形变振幅为30rad以上的方式将上述扭转形变向上述光纤裸线施加。
也可以以由于上述纤芯非圆率产生的多折射在10-7～10-9的范围内的方式使上述纤芯非圆率产生。
也可以以由于上述纤芯非圆率产生的多折射，与假定在上述光纤线材的使用用途中被施加的外部的主要因素引起的多折射之比的值在10-2～10+2的范围内的方式使上述纤芯非圆率产生。
也可以在从上述加热熔融部拉出上述光纤裸线时，使上述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的包层非圆率。
也可以在加热熔融上述光纤母材时，通过使加热炉中的上述光纤母材的水平面内的位置与上述加热炉的中心偏离来调整上述包层非圆率的大小，测定由于上述扭转形变而扭转的上述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
也可以在加热熔融上述光纤母材时，通过使加热炉内的加热器形状在水平面内为椭圆来调整上述包层非圆率的大小，测定由于上述扭转形变而扭转的上述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
也可以在加热熔融上述光纤母材时，通过使加热炉内的隔热件形状在水平面内的周向上不均匀来调整上述包层非圆率的大小，测定由于上述扭转形变而扭转的上述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
也可以在加热熔融上述光纤母材时，从使加热炉中的上述光纤母材的水平面内的位置与上述加热炉的中心偏离、使所述加热炉内的加热器形状在水平面内为椭圆、使所述加热炉内的隔热件形状在水平面内的周向上不均匀中选择两个以上来调整上述包层非圆率的大小，测定由于上述扭转形变而扭转的上述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
调整上述光纤母材的位置使得上述外径测定值的变动幅度成为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
另外，为了解决上述课题，本发明的第二方式的光纤线材的制造装置具备：加热炉，其加热熔融光纤母材；冷却装置，其冷却从光纤母材的加热熔融部拉出的光纤裸线；覆盖装置，其在被冷却后的上述光纤裸线的表面设置涂层；固化装置，其使上述涂层固化；扭转施加装置，其以将扭转从上述光纤线材经由上述光纤裸线传递至上述加热熔融部来向上述光纤裸线施加扭转形变的方式向通过使上述涂层固化而得到的光纤线材施加扭转；以及卷绕装置，其卷绕被施加了上述扭转的上述光纤线材，上述加热炉构成为在将所述光纤裸线从上述光纤母材拉出时使上述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的纤芯非圆率，上述扭转施加装置构成为以绕上述光纤裸线的长度方向的第一方向的扭转、和与上述第一方向相反的第二方向的扭转交替存在的方式向上述光纤裸线施加上述扭转形变，上述扭转施加装置构成为以上述扭转形变中的一个方向扭转长度为根据由于上述纤芯非圆率而产生的多折射换算的拍长以下，并且示出上述扭转形变的一个方向扭转量的扭转形变振幅为30rad以上的方式将所述扭转形变向上述光纤裸线施加上述扭转形变。
根据本发明的上述方式，通过使光纤裸线产生纤芯非圆率，并使光纤裸线产生扭转形变，能够减少由于内部的主要因素而产生的PMD，并且能够减少由于外部的主要因素产生的PMD。
附图说明
图1是对扭转的周期和振幅进行说明的图表。
图2是对纤芯非圆率以及包层非圆率进行说明的光纤的剖视图。
图3是示出光纤的制造装置的一个例子的示意图。
图4是示出将光纤母材的中心与加热炉的中心偏离的一个例子的剖视图。
图5是示出加热炉的一个例子的剖视图。
图6是示出使隔热件形状不均匀的加热炉的一个例子的剖视图。
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式，参照附图对本发明进行说明。
图1示出用于对扭转的周期和振幅进行说明的图表。这里被定义周期和振幅的扭转能用于上述的扭转形变(永久的扭转)和扭曲(弹性的扭转)中的任一个。
对扭曲角的正负的附图标记而言，绕光纤的长度方向的两个方向(顺时针方向或者逆时针方向)中的任一方为正，另一方为负。图表的横轴中的“长度方向距离”虽然没有示出具体的数值，但是一般为米级(1m以上且不到1km)。对纵轴而言，在右侧的轴线示出扭转角[deg]的累积量(累积扭转角)，在左侧的轴线示出单位长度平均的变化量(Δ扭转角)。用长度方向距离对累积扭转角进行微分，就能够得到Δ扭转角。用“L”示出的线表示Δ扭转角的长度方向变动，用“累积”示出的线表示累积扭转角的长度方向变动。在该情况下，扭转的周期是累积扭转角取最小值的长度方向位置的周期，也可以是累积扭转角取最大值的长度方向位置的周期。另外，扭转的振幅是累积扭转角的最大值(正值)，也可以是累积扭转角的最小值(负值)的绝对值。意味着在假设以顺时针方向为正的方式决定扭转角的附图标记的情况下，扭转在累积扭转角取最大值的位置从顺时针方向向逆时针方向反转，扭转在累积扭转角取最小值的位置从逆时针方向向顺时针方向反转。换句话说，施加于光纤的扭转交替向顺时针方向和逆时针方向反转。其结果，在长度方向上周期性地出现累积扭转角为零(0)的位置。
顺时针方向方向的扭转和逆时针方向方向的扭转，在制造时最初向哪个方向都可以，最后向哪个方向施加都可以。绕光纤裸线的长度方向，将顺时针方向方向和逆时针方向方向中的任一方作为第一方向，将其相反方向作为第二方向。
在本实施方式中向光纤裸线施加扭转形变的情况下的扭转形变周期以及扭转形变振幅分别通过图1所示的周期以及振幅进行说明。将扭转方向的顺时针方向与逆时针方向的单元的长度定义为扭转形变周期。另外，将扭转形变中的一个方向扭转量定义为扭转形变振幅。
扭转形变周期相当于扭转形变从第一方向向第二方向反转的位置作为起点，到下一个扭转形变从第一方向向第二方向反转的位置为止的长度(在该期间，包含有一次扭转形变从第二方向向第一方向反转的位置。)。
扭转形变中的一个方向扭转长度是扭转方向为顺时针方向或者逆时针方向的中的任一个而单向地连续的长度，相当于扭转形变周期的1/2。
被施加了扭转形变(spin)的光纤一般被也称为扭转光纤(spunfiber)。
图2示出对纤芯非圆率和包层非圆率进行说明的光纤的剖视图。在光纤3的长度方向的垂直的剖面中，在纤芯1的周围设置有包层2。
仅具有纤芯1和包层2的光纤3虽然被分类为光纤裸线，但是即使在光纤裸线的周围具有涂敷(未图示)的光纤线材中，也同样定义纤芯非圆率和包层非圆率。
在纤芯1的剖面形状是椭圆的情况下，纤芯非圆率(％)使用纤芯1的短径a和长径b，通过下式来定义。
纤芯非圆率(％)＝(b-a)/b×100
另外，在包层2的剖面形状是椭圆的情况下，包层非圆率(％)使用包层2的短径c和长径d，通过下式来定义。
包层非圆率(％)＝(d-c)/d×100
在剖面形状是正圆形的情况下，非圆率(纤芯非圆率-包层非圆率)为0％。在剖面形状既不是正圆形也不是椭圆的情况下，能够更普遍地如下面这样定义(与在JIS C 6820：光纤通则所说的上述的纤芯非圆率率以及包层非圆率率相同)。
纤芯非圆率(％)：将与纤芯区域的外圆周最近似的圆的直径作为纤芯径d0，将该圆的中心作为纤芯中心时，中心在纤芯中心存在，与纤芯区域外接的圆的直径d1，与同样中心在纤芯中心存在，内含于纤芯区域内的最大的圆的直径d2之差相对于纤芯径d0的用百分率示出的值。即，(d1-d2)/d0×100。
包层非圆率(％)：将与包层表面最近似的圆的直径作为包层径D0，将该圆的中心作为包层中心时，中心在包层中心存在，与包层表面外接的圆的直径D1，与同样中心在包层中心存在，内含于包层表面的最大的圆的直径D2之差相对于包层径D0的用百分率示出的值。即，(D1-D2)/D0×100。
图3示意性地示出光纤线材的制造装置的一个例子。光纤制造装置10具备：加热炉12、冷却装置13、覆盖装置14、固化装置15、以及扭转施加装置16。加热炉12加热熔融光纤母材11。冷却装置13将从光纤母材11拉出的光纤裸线21冷却至能够进行涂敷的温度。覆盖装置14在经过冷却装置13的光纤裸线22的表面设置涂层(未图示)。固化装置15对经过覆盖装置14的光纤裸线23的表面的涂层进行固化。扭转施加装置16对经过固化装置15的光纤线材24施加扭转。
光纤母材11由石英系玻璃构成，具有由光纤3的纤芯1和包层2(参照图2)构成的构造(折射率分布)。作为石英系玻璃能够例举掺杂有锗、氟等掺杂剂的石英玻璃、未掺杂有掺杂剂的纯石英玻璃等。
冷却装置13是通过冷等对光纤裸线21进行强制冷却的装置。流向冷却装置13的气体不被特别限定，能够例举空气、氮气、氩气、氦气等。但是，也能够省略冷却装置13而通过自然冷却。
涂层是通过覆盖装置14将紫外线固化性树脂、热固化性树脂等液状的固化性树脂涂覆于光纤裸线22的表面之后，通过固化装置15被紫外线、热等固化而成。基于固化装置15的固化方法根据覆盖装置14涂覆的涂层的材料来选择。设置于光纤裸线22的表面的涂层的数量也可以是两层以上。为了形成两层以上的涂层，可以将覆盖装置14设置在光纤制造装置10两处以上，也可以采用一次能够涂覆两层以上的覆盖的覆盖装置14。另外，也可以将一次覆盖用的覆盖装置和固化装置设置于上方，在其下方设置二次覆盖用的覆盖装置和固化装置。在图3中，将覆盖装置14设置于一处，在其下方将三个固化装置15连续地设置于一处。
扭转施加装置16是对通过卷绕装置卷绕之前的光纤线材24施加扭转的装置。从光纤母材11到扭转施加装置16为止没有阻碍扭转的传递的部件，光纤裸线以及光纤线材设置于直线上。因此，扭转施加装置16施加的扭转从光纤线材24经由光纤裸线23、22、21沿着图1所示的扭转的传递方向18传递至光纤母材11的加热熔融部。由此，能够对从光纤母材11拉出而处于熔融状态或者软化状态的光纤裸线21施加扭转。若被施加扭转的光纤裸线21被冷却，则扭转作为扭转形变被永久地固化。
扭转施加装置16以扭转形变交替存在绕光纤裸线的长度方向的第一方向的扭转和与上述第一方向相反的第二方向的扭转的方式周期性地使扭转的方向反转，向光纤线材24施加扭转。扭转施加装置16的构成没有特别限定，能够采用使用滚子等的公知的扭转施加装置。
在加热炉12的下方，设置有对经过扭转施加装置16后的光纤线材25的行进方向进行改变的导向带轮17。在比导向带轮17靠光纤的移动方向20的前方的光纤线材25的路径上，经由抽取装置、松紧调节带轮、导向带轮等(均未图示)，最终的设置有用于卷绕光纤线材25的卷绕装置(未图示)。
在本实施方式中，使用将光纤裸线21从光纤母材11拉出的拉丝工序使光纤裸线21产生纤芯非圆率。以根据该纤芯非圆率产生的多折射换算的拍长为基准，以一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下，并且扭转形变振幅为30rad以上的方式施加扭转形变。由此，能够减少由于内部的主要因素而产生的PMD和由于外部的主要因素而产生的PMD双方。
在对于光纤线材产生由于来自侧面的压力、弯曲等外部的主要因素而产生的一个方向的多折射的情况下，PMD变大。一般而言，若对光纤线材施加扭曲则能够利用弹性应力产生的偏光面的旋转(旋光)使PMD减少。然而，扭转时存在上述的扭转变化(恢复)的缺点，所以这里不施加扭曲而施加扭转形变。
但是，被施加了扭转形变的光纤线材需要具有与假定在光纤线材的使用用途中由于外部的主要因素而产生的多折射相同程度的、由于内部的主要因素而产生的多折射。为了使该内部的主要因素产生的多折射变大，使光纤线材的包层非圆率变大。通过使光纤线材的包层非圆率变大，使得同时在处于光纤线材的内侧的纤芯中的纤芯非圆率也变大。通过向产生该纤芯非圆率的光纤线材施加扭转形变，使得基于内部的主要因素而产生的多折射轴被扭转。由于该内部的主要因素产生的多折射轴的扭转形变所带来的扭转和由于外部的主要因素产生的一个方向的多折射轴合成，结果长度方向的多折射平均、偏振模耦合增加，能够将PMD维持得比较小。
光纤裸线的纤芯非圆率的大小的最佳值根据用于涂敷的树脂的固化后的杨氏模量、基于假定的外部的主要因素产生的多折射的大小而变化，经过认真研究的结果，通过大致将纤芯非圆率设为0.3％～1％的范围内，为与一般的由带(织带)化、电缆化的假定的外部的主要因素产生的多折射相同程度的大小。为了将光纤裸线的纤芯非圆率的大小设为0.3％～1％的范围内，优选将光纤裸线的包层非圆率设为0.3％～1％的范围内。一般地若纤芯非圆率引起的多折射为10-8等级，则与其同程度的外部的主要因素引起的多折射能够定义为10-7～10-9左右。例如，优选将由于纤芯非圆率产生的多折射设在10-7～10-9的范围内。优选由于纤芯非圆率产生的多折射Bin与外部的主要因素引起的多折射Bex之比(Bin/Bex)为从10-2到10+2左右，更优选为从10-1到10+1左右。
这样由于内部的主要因素与外部的主要因素引起的多折射为相同程度，所以由于外部的主要因素产生的多折射轴与由于内部的主要因素产生，由于扭转形变扭转的多折射轴被合成。由此，与在光纤长度方向上实际上多折射被平均相同，由于多折射轴沿长度方向变化而偏振模耦合增加。因此，能够将PMD维持得比较小。
纤芯非圆率不到0.3％的情况下，内部的主要因素的多折射变小。结果，外部的主要因素的多折射也只能在与小的内部的主要因素的多折射相同程度的小范围内对应，PMD由于一般的带化、电缆化而增加。
另外，在纤芯非圆率比1％大的情况下，内部的主要因素的多折射过大。因此，为了获得减少由于内部的主要因素产生的PMD所必要的扭转形变，扭转形变曲线需要使扭转形变周期更短，并使扭转形变振幅更大。这样一来，在制造工序中需要在短周期内将光纤加捻很多，所以会导致光纤拉丝的生产性降低，合格率变差。因此，不希望产生过大的纤芯非圆率。
在使纤芯非圆率产生时，也可以同时产生包层非圆率，将两者统称为“非圆率”。控制非圆率的方法具有在光纤母材的制成时预先使非圆率产生的方法、以及在拉丝时一边使非圆率产生一边拉丝的方法。该方法不被特别限定，根据光纤的制造中的非圆率为最终的光纤线材的非圆率，以及光纤的制造中能够进行非圆率的控制的观点来看，优选在拉丝时使非圆率产生的方法。另外，在产生非圆率的光纤母材的拉丝时也能够进一步使非圆率产生(调整)。
作为在光纤母材的制作时产生非圆率的方法，能够例举下面(A)～(C)。
(A)在用CVD法制作光纤母材的情况下，使用在周向壁厚的不同的石英管，在石英管内形成添加成为纤芯的一部分的掺杂剂的玻璃层并进行纵弯曲(压溃)则与石英管的壁厚的变动对应地产生非圆率。另外，即使是在内侧形成玻璃层的石英管压溃的方法，因为纵弯曲(压溃)不能成为周向均匀，所以能够产生非圆率。
(B)在用OVD法制作光纤母材的情况下，在中心使用的靶使用具有非圆率的材料，在具有非圆率的靶的周围堆积(沉积)玻璃，其后在将靶拔出后将沉积了的管状的玻璃压溃，则能够使非圆率产生。另外，与CVD法相同，通过管状玻璃的压溃方法也能够使非圆率产生。
(C)在VAD法中，因为难以仅通过该方法使非圆率产生，所以在光纤母材的制成时的时时进行的延伸等工序能够使非圆率变大。
在使光纤母材延伸时使非圆率产生的方法因为与下述所示的在拉丝时使非圆率产生的工序等同，所以详细后面进行说明。
作为在光纤裸线的拉丝时使非圆率产生的方法，能够例举如下的(a)～(c)。也能够同时采用它们中的两个以上的方法，通过两个以上的主要因素，来使光纤裸线的非圆率产生。
(a)如图4所示，通过使光纤母材31的水平面内的位置相对于加热炉32移动(与加热炉32的中心32c偏离)，能够使施加于光纤母材31的周向的热分布偏移。由此能够在被拉丝的光纤裸线产生非圆率。非圆率的大小能够通过使光纤母材31的中心31c与加热炉32的中心32c偏离的量(偏移量)来调整。
(b)如图5所示，通过在水平面内使加热炉内部的加热器42的形状产生非圆率，以在周向的热分布形成偏移的状态对光纤母材41加热。由此能够使被拉丝的光纤裸线产生非圆率。更具体而言，将拉丝时使用的加热器42的剖面形状被设计为椭圆。
(c)如图6所示，通过在水平面内使加热炉52的内部的隔热件53的形状在周向不均匀，以在周向的热分布形成偏移的状态对光纤母材51加热。由此能够使被拉丝的光纤裸线产生非圆率。更具体而言，设计为通过调整从光纤母材的外圆周到隔热件的距离，在周向上使用隔热效率不同的隔热件。在图6中，示出了在加热炉52的内部的两处设置了隔热件53的例子，但并不局限于该例子，能够对隔热件的个数、配置进行各种设计。
被拉丝的光纤裸线的非圆率的大小能够在制造过程中确认。具体而言，能够通过用外径测定器测定为了施加扭曲形变而一边旋转一边扭转的拉丝后的光纤裸线的外径，并且能够通过测定光纤裸线的外径沿长度方向的变动的大小(变动幅度)来确认。外径测定的对象只要是是设置涂层之前的光纤裸线即可，可以是冷却前的光纤裸线也可以是冷却后的光纤裸线。在采用在光纤裸线的拉丝时使非圆率产生的方法的情况下，在制造过程中确认的非圆率的大小脱离目标的范围(或者是要脱离)的情况下，通过在水平面内控制加热炉内的光纤母材的位置能够调整非圆率的大小。
施加的扭转形变曲线需要可靠地使由于内部的主要因素产生的PMD减少。因此，将通过由于纤芯非圆率产生的多折射换算的拍长为基准，使一个方向扭转长度(扭转形变周期的一半)为拍长以下，并且，使扭转形变振幅为30rad(大约5圈)以上。通过这样，能够将由于内部的主要因素产生的PMD维持得比较小，并且对由于外部的主要因素产生的PMD而言两者(内部的主要因素和外部的主要因素)的多折射被合成。结果，通过多折射的平均和偏振模耦合增加能够将PMD维持得比较小。
对通过由于纤芯非圆率产生的多折射换算的拍长而言，通过具有纤芯非圆率但未被施加扭转形变的光纤的多折射并利用下式来求出。波长[m]是在光纤中使用的光的真空中的波长。
拍长[m]＝波长[m]÷多折射
未被施加有扭转形变的光纤的多折射，能够通过测定利用除未施加扭转形变以外相同的制造条件来制造的光纤线材的多折射来求出。通过有限要素法等求得从纤芯非圆率率得到多折射的关系式的情况，能够根据测定制造的光纤线材的纤芯非圆率，并将其换算为多折射的方法来获得。
光纤的传送波长宽的情况下，优选设定扭曲形变周期，以便任意波长都满足一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下的条件。
以上，基于优选的实施方式对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能够进行各种变更。
光纤的传送波长没有特别限定，能够例举O频带(1260～1360nm)，E频带(1360～1460nm)，C频带(1530～1565nm)，L频带(1565～1625nm)等的波长带。
【实施例】
以下，根据实施例对本发明具体地进行说明。
实施例1～3以及比较例1、2中共用的光纤线材的制造方法如下上述。
利用图3所示光纤制造装置10，通过加热炉12对单模光纤用的光纤母材11进行加热熔融并拉出125μm的光纤裸线21，用外径测定器(未图示)测定光纤外径。接下来，通过冷却装置13将光纤裸线冷却至适于涂装的温度之后，使用覆盖装置14在光纤裸线涂装紫外线固化树脂，通过具有UV照射装置的固化装置15对涂层进行固化。接下来，通过扭转施加装置16对光纤线材24施加加捻扭矩之后，将光纤线材取出，通过卷绕装置(未图示)卷绕光纤线材。
通过扭转施加装置16施加于光纤线材24的加捻扭矩向光纤母材11侧(一般是光纤制造装置10的上方)传递，加热炉12的内部的光纤母材11的加热熔融部被扭转，光纤裸线21被施加扭转形变。
稳定状态时的拉丝条件为线速2500m/min，纺丝张力3N。未被施加扭转形变时的光纤外径的变动幅度大约为125μm±0.1μm。
在此，实施例1～3以及比较例1、2中的“光纤外径”意味着拉丝后通过冷却装置13之前的光纤裸线21的外径。
从通过其他有限要素法解析的纤芯非圆率率到多折射的关系式、从多折射到拍长的换算式如下这样。从纤芯非圆率率到多折射的关系式所包含的系数，在制造装置等的制造条件共用的情况下能够使用相同的值，在不是这样的情况下，需要分别单独求出。波长为1.55×10-6[m]。
多折射＝7.369×10-8×纤芯非圆率率[％]
拍长[m]＝波长[m]÷多折射
实施例1(假定在松套管光缆使用的光纤线材的制造)
在实施例1中，通过调整光纤母材相对于加热炉的位置，调整为扭转形变施加时的光纤外径的变动幅度大致为125μm±0.2μm。此时的光纤母材的中心与加热炉的中心之间位置的偏移大约为10mm。由于该光纤外径的变动幅度的大致包层非圆率(≈纤芯非圆率)相当于0.3％左右。若简单地用光纤外径的变动幅度/光纤外径计算非圆率，则为0.4μm/125μm＝0.32％。若使用通过上述的有限要素法解析的关系式和从多折射到拍长的换算式，则能够推断纤芯非圆率0.3％的拍长约为70m。因此，对扭转形变条件而言，将扭转形变周期设为30m，将扭转形变振幅设为30rad(换句话说约3m一圈)。在该情况下，一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下。另外，能够推断由于纤芯非圆率而产生的多折射为2.2×10-8左右。
测定制造的光纤线材的包层非圆率以及纤芯非圆率时，双方都是0.3％。另外，使用该光纤线材试制松套管光缆，测定PMD时，为0.04ps/√km，足够小。
实施例2(假定在带槽电缆使用的光纤线材的制造)
在实施例2中，通过使加热炉所使用的加热器形状为椭圆形状，调整加热器形状以使得扭转形变施加时的光纤外径的变动幅度大约为125μm±0.6μm。作为结果加热器的椭圆形状的扁平率，即(长半径-短半径)/长半径为5％。由于该光纤外径的变动幅度的大致包层非圆率(≈纤芯非圆率)相当于1％左右。若简单地用光纤外径的变动幅度/光纤外径计算非圆率，则为1.2μm/125μm＝0.96％。若使用上述的有限要素法解析的关系式和从多折射到拍长的换算式，则能够推断纤芯非圆率1％的拍长约为21m。因此，对扭转形变条件而言，将扭转形变周期设为40m，将扭转形变振幅设为60rad(换句话说约2m一圈)。在该情况下，一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下。另外，能够推断由纤芯非圆率产生的多折射为7.4×10-8左右。
测定所制造的光纤线材的包层非圆率以及纤芯非圆率时，双方都为1％。另外，使用该光纤线材试制带槽电缆，测定PMD时，为0.05ps/√km，足够小。
实施例3(没有外部的主要因素：光纤线材单体)
在实施例3中，通过使加热炉所使用的隔热件形状在周向上不均匀，来以扭转形变施加时的光纤外径的变动幅度大约为125μm±0.3μm的方式调整隔热件形状。由于该光纤外径的变动幅度的大致包层非圆率(≈纤芯非圆率)相当于0.5％左右。若简单地用光纤外径的变动幅度/光纤外径计算非圆率，则为0.6μm/125μm＝0.48％。若使用通过上述有限要素法解析的关系式和从多折射到拍长的换算式，则能够推断纤芯非圆率0.5％的拍长约为42m。因此，对扭转形变条件而言，将扭转形变周期设为20m，将扭转形变振幅设为30rad(换句话说约2m一圈)。在该情况下，一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下。另外，能够推断由于纤芯非圆率产生的多折射为3.7×10-8左右。
在测定所制造的光纤线材的包层非圆率以及纤芯非圆率时，双方都为0.5％。另外，在测定该光纤线材的卷轴状态的PMD时，为0.03ps/√km，足够小。
比较例1(相对于实施例1的比较例)
在比较例1中，通过调整光纤母材相对于加热炉的位置，以使得扭转形变施加时的光纤外径的变动幅度约为125μm±0.1μm。此时的光纤母材的中心与加热炉的中心之间，几乎没有位置的偏移。
由于该光纤外径的变动幅度的大致包层非圆率(≈纤芯非圆率)相当于0.15％左右。若简单地以光纤外径的变动幅度/光纤外径计算非圆率，则为0.2μm/125μm＝0.16％。若使用通过上述的有限要素法解析的关系式和从多折射到拍长的换算式，则能够推断纤芯非圆率0.15％的拍长约为140m。因此，对扭转形变条件而言，将扭转形变周期设为30m，将扭转形变振幅设为30rad(换句话说约3m一圈)。在该情况下，一方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)为拍长以下。另外，由于纤芯非圆率而产生的多折射能够推断为1.1×10-8左右。
测定所制造的光纤线材的包层非圆率以及纤芯非圆率时，双方都是0.15％。另外，使用该光纤线材试制松套管光缆，测定PMD时，为0.10ps/√km，比实施例1大。
认为这是因为，多折射由于松套管而产生的外部的主要因素而引起的多折射与由于内部的主要因素引起的多折射相比大于10倍，因此外部的主要因素带来的多折射的影响大，没有产生内部的主要因素带来的多折射轴的扭转的影响，所以PMD减少效果少。
比较例2(相对于实施例2的比较例)
在比较例2中，通过使加热炉所使用的加热器形状为椭圆形状，来调整加热器形状以使得扭转形变施加时的光纤外径的变动幅度约为125μm±1μm。作为结果加热器的椭圆形状的扁平率，即(长半径-短半径)/长半径为10％。由于该光纤外径的变动幅度的大致包层非圆率(≈纤芯非圆率)相当于1.6％左右。若简单地通过光纤外径的变动幅度/光纤外径计算非圆率，则为2μm/125μm＝1.6％。若使用通过上述有限要素法解析的关系式和从多折射到拍长的换算式，则能够推断纤芯非圆率1.6％的拍长约为13m。因此，对扭转形变条件而言，将扭转形变周期设为40m，将扭转形变振幅设为60rad(换句话说约2m一圈)。在该情况下，一个方向扭转长度(扭转形变周期的1/2)比拍长大。另外，能够推断由于纤芯非圆率而产生的多折射为1.2×10-7左右。
测定所制造的光纤线材的包层非圆率以及纤芯非圆率时，双方都为1.6％。另外，使用该光纤线材试制带槽电缆，测定PMD时，为0.15ps/√km，比实施例2大。
认为这是因为，多折射由于带槽电缆而产生的外部的主要因素引起的多折射与内部的主要因素引起的多折射相比不到10倍，内部的主要因素带来的多折射的影响大，并且，因为扭转形变周期长所以PMD减少效果少。

Claims (10)

1.一种光纤线材的制造方法，其特征在于，具有：
加热熔融光纤母材的步骤；
从所述光纤母材的加热熔融部拉出光纤裸线的步骤；
冷却被从所述光纤母材拉出的所述光纤裸线的步骤；
在被冷却后的所述光纤裸线的表面设置涂层的步骤；
通过使所述涂层固化来得到光纤线材的步骤；
以通过将扭转从所述光纤线材经由所述光纤裸线传递至所述加热熔融部来使扭转形变施加至所述光纤裸线的方式向所述光纤线材施加扭转的步骤；以及
卷绕所述光纤线材的步骤，
在从所述加热熔融部拉出所述光纤裸线时，使所述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的纤芯非圆率，
在向所述光纤线材施加扭转时，以绕所述光纤裸线的长度方向的第一方向的扭转和与所述第一方向相反的第二方向的扭转交替存在的方式将所述扭转形变向所述光纤裸线施加，
在向所述光纤线材施加扭转时，以所述扭转形变的一个方向扭转长度为根据由于所述纤芯非圆率产生的多折射换算的拍长以下，并且示出所述扭转形变的一个方向扭转量的扭转形变振幅为30rad以上的方式将所述扭转形变向所述光纤裸线施加。
2.根据权利要求1所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
以由于所述纤芯非圆率产生的多折射在10-7～10-9的范围内的方式使所述纤芯非圆率产生。
3.权利要求1或2所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
以由于所述纤芯非圆率产生的多折射与假定在所述光纤线材的使用用途中被施加的外部的主要因素引起的多折射之比的值在10-2～10+2的范围内的方式使所述纤芯非圆率产生。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
在从所述加热熔融部拉出所述光纤裸线时，使所述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的包层非圆率。
5.根据权利要求4所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
在加热熔融所述光纤母材时，通过使加热炉中的所述光纤母材的水平面内的位置与所述加热炉的中心偏离来调整所述包层非圆率的大小，
测定由于所述扭转形变而扭转的所述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
6.根据权利要求4所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
在加热熔融所述光纤母材时，通过使加热炉内的加热器形状在水平面内为椭圆来调整所述包层非圆率的大小，
测定由于所述扭转形变而扭转的所述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
7.根据权利要求4所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
在加热熔融所述光纤母材时，通过使加热炉内的隔热件形状在水平面内的周向上不均匀来调整所述包层非圆率的大小，
测定由于所述扭转形变而扭转的所述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
8.根据权利要求4所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
在加热熔融所述光纤母材时，从使加热炉中的所述光纤母材的水平面内的位置与所述加热炉的中心偏离、使所述加热炉内的加热器形状在水平面内为椭圆、使所述加热炉内的隔热件形状在水平面内的周向上不均匀中选择两个以上来调整所述包层非圆率的大小，
测定由于所述扭转形变而扭转的所述光纤裸线的外径，并确认所测定的外径测定值的变动幅度为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
9.根据权利要求5～8中任一项所述的光纤线材的制造方法，其特征在于，
调整所述光纤母材的位置使得所述外径测定值的变动幅度成为与所希望的包层非圆率相应的变动幅度。
10.一种光纤线材的制造装置，其特征在于，具备：
加热炉，其加热熔融光纤母材；
冷却装置，其冷却从光纤母材的加热熔融部拉出的光纤裸线；
覆盖装置，其在被冷却后的所述光纤裸线的表面设置涂层；
固化装置，其使所述涂层固化；
扭转施加装置，其以将扭转从所述光纤线材经由所述光纤裸线传递至所述加热熔融部来向所述光纤裸线施加扭转形变的方式向通过使所述涂层固化而得到的光纤线材施加扭转；以及
卷绕装置，其卷绕被施加了所述扭转的所述光纤线材，
所述加热炉构成为在将所述光纤裸线从所述光纤母材拉出时使所述光纤裸线产生0.3％～1％的范围内的纤芯非圆率，
所述扭转施加装置构成为以绕所述光纤裸线的长度方向的第一方向的扭转、和与所述第一方向相反的第二方向的扭转交替存在的方式向所述光纤裸线施加所述扭转形变，
所述扭转施加装置构成为以所述扭转形变的一个方向扭转长度为根据由于所述纤芯非圆率而产生的多折射换算的拍长以下，并且示出所述扭转形变的一个方向扭转量的扭转形变振幅为30rad以上的方式将所述扭转形变向所述光纤裸线施加。
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