CN108349782A - 光纤的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光纤的制造方法，其在缩径部存在于上部的光纤用玻璃母材的上端附近连结装配棒，在拉丝炉内对玻璃母材进行加热使其熔融而拉丝出光纤。在缩径部的位置设置罩部件，配置为罩部件的上端与装配棒的下端接近。在设定出将罩部件相对于玻璃母材的外径比设为横轴x、将装配棒相对于玻璃母材的外径比设为纵轴y的直角坐标轴时，罩部件的外径比x及装配棒的外径比y满足公式y≥0.1527×x^－3.103。

Description

光纤的制造方法

技术领域

本发明涉及一种光纤的制造方法。

本申请要求基于2015年11月16日申请的日本申请特愿2015－223626号的优先权，引用在前述日本申请中记载的全部记载内容。

背景技术

在专利文献1中公开有使向玻璃母材的密封稳定的技术。在专利文献2中公开有减小拉丝炉内的气流的变动的技术。

专利文献1：日本特开2014－162671号公报

专利文献2：日本特开2015－74600号公报

发明内容

本公开的光纤的制造方法是在缩径部存在于上部的光纤用玻璃母材的上端附近连结装配(Dummy)棒，在拉丝炉内对所述光纤用玻璃母材进行加热使其熔融而拉丝出光纤的光纤的制造方法，在该光纤的制造方法中，在所述光纤用玻璃母材的所述缩径部的位置设置罩部件，配置为该罩部件的上端与所述装配棒的下端接近，在设定出将所述罩部件相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为横轴x、将所述装配棒相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为纵轴y的直角坐标轴时，所述罩部件的外径比x及所述装配棒的外径比y满足公式y≥0.1527×x^－3.103。

附图说明

图1是说明本发明的一个实施方式涉及的光纤的制造方法的概略内容的图。

图2是表示图1的罩部件及装配棒的例子的图，是缩径部11c附近开始经过第1密封部的图。

图3是表示其他装配棒的例子的图。

图4A是表示罩部件相对于玻璃母材的外径比、装配棒相对于玻璃母材的外径比、以及玻璃外径变动的关系的图。

图4B是根据图4A所示的结果，将外径变动成为规定值的点在将罩部件相对于直体部的外径比设为横轴、将装配棒相对于直体部的外径比设为纵轴的直角坐标轴示出的图。

图5是表示其他罩部件的例子的图。

具体实施方式

<本公开所要解决的课题>

光纤是通过将石英作为主要成分的光纤用玻璃母材(下面，称为玻璃母材)从光纤用拉丝炉(下面，称为拉丝炉)的上方插入炉心管内，对玻璃母材的前端进行加热而使其熔融，进行细径化，由此从拉丝炉的下方进行拉丝而得到。

通常，玻璃母材是小径的种棒成为初始玻璃，在其端部分沉积玻璃颗粒进行玻璃化而制造的。因此，玻璃母材是从直体部(还称为主体部)的上端至与种棒的边界部分为止缩径为锥体状(还称为锥体部)，连结与种棒大致同径的装配棒，在拉丝炉的炉心管内被悬吊。

如上所述，在玻璃母材中存在直径变化大的锥体部，因此该锥体部、种棒、装配棒的位置处的密封非常困难。因此，例如在专利文献1中，公开有使对玻璃母材的密封稳定的技术。另外，在该锥体部接近加热部的情况下，拉丝炉内的空间容积变大，有时拉丝炉内的气体的流动改变而光纤的外径变动增大。因此，例如在专利文献2中，公开有减小拉丝炉内的气流的变动的技术。

但是，在上述专利文献1中，将密封用途的套筒部件设置在装配棒，但如果在锥体部、种棒的周围残留有空间，则有时伴随玻璃母材的拉丝的进行，拉丝炉内的空间容积变大。

另一方面，在上述专利文献2中，公开有将圆筒状的部件设置在锥体部、种棒的周围的构造，但在装配棒的直径与种棒大致同径的情况下，有可能装配棒部的周围的空间对外径变动带来不良影响。

因此，本公开的目的在于提供一种光纤的制造方法，其防止伴随玻璃母材的拉丝的进行而拉丝炉内的空间容积增加，将光纤的外径变动抑制得小。

<本公开的效果>

根据本公开，能够将光纤的外径变动抑制得小。

<本发明的实施方式的概要>

首先，举例本发明的实施方式的内容而进行说明。

本发明的一个方式所涉及的光纤的制造方法是，

(1)在缩径部存在于上部的光纤用玻璃母材的上端附近连结装配棒，在拉丝炉内对所述光纤用玻璃母材进行加热使其熔融而拉丝出光纤的光纤的制造方法，在该光纤的制造方法中，在所述光纤用玻璃母材的所述缩径部的位置设置罩部件，配置为该罩部件的上端与所述装配棒的下端接近，在设定出将所述罩部件相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为横轴x、将所述装配棒相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为纵轴y的直角坐标轴时，所述罩部件的外径比x及所述装配棒的外径比y满足公式y≥0.1527×x^－3.103。

使用罩部件和大径化的装配棒填埋拉丝炉内的空间，因此即使在按缩径部、装配棒的顺序到达拉丝炉内的情况下，拉丝炉内的空间容积也不会变大。由此，能够将光纤的外径变动抑制得小。

(2)所述罩部件由碳、陶瓷或者石英玻璃中的至少1种构成。如果由具有耐热性的碳、陶瓷或者石英玻璃构成，则罩部件在拉丝炉内不易熔融，也不易与玻璃母材熔接。

(3)所述罩部件构成为能够分割为上方部和下方部。如果构成为能够上下分割，则即使罩部件到达拉丝炉内，下方部熔融，只要仅更换下方部即可，上方部能够继续使用。另外，如果在下方部使用相比于上方部具有耐热性的材料，则更不易熔融。

[本发明的实施方式的详细内容]

下面，参照附图，并对本发明涉及的光纤的制造方法的优选实施方式进行说明。此外，下面将通过加热器对炉心管进行加热的电阻炉为例进行说明，但对于对线圈施加高频电源而将炉心管感应加热的感应炉也能应用本发明。另外，关于玻璃母材和装配棒的连接方法等，在下面进行说明的也是一个例子，并不限定于此。

图1是说明本发明的一个实施方式涉及的光纤的制造方法的概略内容的图，图2是表示图1的罩部件及装配棒的例子的图，是缩径部11c附近开始经过第1密封部的图。

如图1所示，拉丝炉10例如由炉框体18、下部腔室19、上部腔室20构成。在炉框体18的中央部设置有碳制的圆筒状的炉心管15，与下部腔室19及上部腔室20连通。

上部腔室20例如具有与炉心管15相同程度的内径，玻璃母材11从上方插入。玻璃母材11的上端与后面记述的装配棒13(还称为支撑棒)连结。

另外，在上部腔室20中设置有用于实现气密性的密封机构。具体地说，构成为在炉框体18的上表面设置有第1密封部21，能够对与玻璃母材11之间的间隙进行密封。在第1密封部21设置有将例如氩气这样的惰性气体等供给至炉心管15内的气体供给口21a。

在上部腔室20的上端设置有第2密封部22，该第2密封部22具有与第1密封部21同样的密封功能。在第2密封部22也设置有将例如氩气这样的惰性气体等供给至炉心管15内的气体供给口22a。

一边通过第1、2密封部21、22进行密封，一边将玻璃母材11在炉心管15内悬吊而使其下降。详细而言，在拉丝开始时，第1密封部21在玻璃母材11的图2所示的直体部11a处进行密封。

接下来，在玻璃母材11的图2所示的缩径部11c附近开始经过第1密封部21之后，从第1密封部21切换至第2密封部22，第2密封部22对装配棒13的外周面进行密封。此外，也可以不是装配棒13的外周面，而是对后面记述的罩部件25的外周面进行密封。

此外，第2密封部22例如也可以在装配棒搭载有盖状的密封部件。在盖状的密封部件抵接于上部腔室的上端后，留在该位置而作为将上部腔室闭塞的盖子而起作用。在设置于盖状的密封部件的装配棒用孔的间隙处对装配棒的外周面进行密封。

在炉框体18内，加热器16配置为将炉心管15包围，隔热材料17收容为将加热器16的外侧包覆。加热器16将插入至炉心管15的内部的玻璃母材11加热而使其熔融，熔融缩径的光纤12从下部腔室19垂下。通过拉丝炉10进行了拉丝的光纤朝向冷却装置(省略图示)。此外，送入拉丝炉内的惰性气体等也经过玻璃母材11和炉心管15之间的间隙，从下部腔室19的下方的风门部分等向外部释放。

如图2所示，玻璃母材11是将小径的种棒11d作为初始玻璃，在玻璃母材11的大径的直体部11a和后面记述的装配棒主体13a之间，形成有由缩径为锥体状的锥体部11b及小径的种棒11d构成的缩径部11c。种棒11d使用例如接合部14而与装配棒主体13a连结。

作为接合部14的一个例子的结构，接合部14具有大致圆筒状的接合部主体14a，接合部主体14a的内径形成为比种棒11d、装配棒主体13a的外径大。种棒11d从接合部主体14a的下方插入，在规定位置将剖面圆形状的第1销部件14b插入而固定于接合部主体14a。装配棒主体13a从接合部主体14a的上方插入，在规定位置处将剖面圆形状的第2销部件14c插入而固定。此外，第1销部件14b和第2销部件14c也可以不平行而是交叉地配置。另外，在接合部14中，也可以将装配棒主体13a、接合部主体14a、种棒11d例如用螺栓等一体固定。

在这里，在玻璃母材11的缩径部11c的位置设置有罩部件25。罩部件25例如由具有耐热性的石英玻璃形成，其形状是在中央设置有供接合部主体14a插入贯穿的插入孔25b的圆筒形状。罩部件25的外径为Dc，玻璃母材11的直体部11a的外径为Dg。罩部件25从接合部14的上方下降而使接合部主体14a经过插入孔25b，例如与在接合部主体14a的外壁形成的凸起部分卡合。由此，罩下端25c与缩径部11c接近配置。

此外，罩部件的剖面形状也可以不是圆筒形状，能够采用大致长方形等各种形状。另外，在将罩部件的上端例如经由线体而悬吊这样的难以将罩部件的自重作用于玻璃母材的情况下，也可以是罩下端与锥体部接触。另外，只要使得罩部件不会成为超过1150℃的温度(将内径减小而将罩部件与锥体部接触的位置设在锥体部的尽可能的上部等，以决定玻璃母材的下降位置的下限，使得罩部件不会向拉丝炉内进入得深)，也可以不用线体等悬吊，罩下端可以与锥体部接触。但是，即使在罩下端超过1150℃的情况下，设为例如能够将熔融、变形的该部分进行替换，通过仅对罩部件的一部分进行更换，由此也能够进行应对。此外，罩部件也可以不是石英玻璃，而是由碳材料、陶瓷形成。

另一方面，装配棒13例如可以是大径的装配棒，或者也可以设为下述结构，即，由与种棒11d同径的玻璃杆构成的装配棒主体13a和在装配棒主体13a的周围具有套筒部件13b的结构。

在使用大径的装配棒的情况下，其外径为图2所示的Dd。此时，装配棒可以是实心，也可以是中空的。

在使用套筒部件的情况下，套筒部件13b例如由具有耐热性的金属、石英玻璃、碳材料、SiC涂层碳材料等形成，其形状是在中央设置有使装配棒主体13a插入贯穿的插入孔13c的圆筒形状。另外，在该情况下，套筒部件13b的外径为图2所示的Dd。

套筒部件13b的上端例如经由线体被悬吊，从接合部14的上方下落，使具有插入孔13c的平坦面与接合部主体14a的上端抵接。由此，套筒部件13b的下端例如以在罩部件25的上端设置了微小的间隙的状态与罩部件25的上端接近配置。

图3是表示其他装配棒的例子的图。

在图1、2的例子中，示出为罩部件25的外径与装配棒13(或者套筒部件13b)的外径大致相等。但是，也可以如图3所示，将罩部件25的外径Dc设为比装配棒13的外径Dd大。此外，在该图3的例子中，在玻璃母材11的缩径部附近开始经过第1密封部21以后，也是从第1密封部21切换至第2密封部22，第2密封部22对装配棒13的外周面进行密封。此外，也可以由第2密封部22对罩部件25的外周面进行密封。

图4A、图4B是表示罩部件相对于玻璃母材的外径比、装配棒相对于玻璃母材的外径比和玻璃外径变动之间的关系的图。

随着玻璃母材的下降，大径化的罩部件及相同地大径化的装配棒也下降而将比密封位置靠下方的空间填埋。因此，即使在玻璃母材的缩径部、装配棒依次到达了比密封位置靠下方的情况下，拉丝炉内的空间容积也不会变得很大。由此，即使在拉丝结束时附近，也能够将光纤的外径变动抑制得小。

具体地说，该光纤的外径变动例如能够以将光纤的外径的波动(标准偏差σ)设为3倍的值(3σ)表示。

图4A是设想将罩部件相对于直体部的外径比(下面，称为Dc/Dg)设为横轴、将玻璃直径125μm的光纤的外径变动设为纵轴的直角坐标轴的图。如图4A所示，在装配棒相对于直体部的外径比(下面，称为Dd/Dg)为0.28的情况下(在图4A中用□表示)，在Dc/Dg大于或等于0.83时，拉丝结束时附近的光纤的外径变动(3σ)成为符合规定的对单模光纤的标准的、小于或等于±0.7μm。

接下来，在Dd/Dg为0.48的情况下(在图4A中用■表示)，在Dc/Dg大于或等于0.7时，拉丝结束时附近的光纤的外径变动(3σ)成为小于或等于±0.7μm。

接着，在Dd/Dg为0.83的情况下(在图4A中用○表示)，在Dc/Dg大于或等于0.57时，拉丝结束时附近的光纤的外径变动(3σ)成为小于或等于±0.7μm。另外，在Dd/Dg为0.97的情况下(在图4A中用●表示)，在Dc/Dg大于或等于0.56时，拉丝结束时附近的光纤的外径变动(3σ)成为小于或等于±0.7μm。

图4B是鉴于上述结果，设想将Dc/Dg设为横轴、将Dd/Dg设为纵轴的直角坐标轴的图。图4B中，如果设想拉丝结束时附近的光纤的外径变动(3σ)成为小于或等于±0.7μm的范围，则在该直角坐标轴中，能够将在图4B中用■说明的点(0.7、0.48)，在图4B中用□说明的点(0.83、0.28)，在图4B中用○说明的点(0.57、0.83)，在图4B中用●说明的点(0.56、0.97)作为具有临界含义的点而绘制，如果将这些点近似地连接，则形成指数曲线(Dd/Dg)＝0.1527×(Dc/Dg)^－3.103。而且，如果将Dc/Dg及Dd/Dg设定在包含该曲线的正方向的区域，则能够将光纤的外径变动抑制得小。

图5是表示其他罩部件的例子的图。

上述例子的罩部件举出仅由石英玻璃构成的例子而进行了说明。但是，如图5所示，例如还能够分割为在图2说明的种棒11d的位置设置的上方部25a、和在锥体部11b的位置设置的下方部26。在该情况下，也可以使上方部25a的下端与下方部26的上端嵌合。另外，上方部25a和下方部26可以是相同材质，也可以在下方部26使用相比于上方部25a(例如石英玻璃)具有耐热性的材料(例如碳材料、陶瓷)。

由此，下方部26即使与玻璃母材的锥体部接触也不会熔接。另外，即使熔接，仅更换下方部26，上方部25a能够继续使用。

应理解此次公开的实施方式在所有方面是例示，并不是限制内容。本发明的范围并不是上述的含义，其含义通过权利要求书示出，包含与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。

标号的说明

10…拉丝炉，11…玻璃母材，11a…直体部，11b…锥体部，11c…缩径部，11d…种棒，12…光纤，13…装配棒，13a…装配棒主体，13b…套筒部件，13c…插入孔，14…接合部，14a…接合部主体，14b…第1销部件，14c…第2销部件，15…炉心管，16…加热器，17…隔热材料，18…炉框体，19…下部腔室，20…上部腔室，21…第1密封部，21a，22a…气体供给口，22…第2密封部，25…罩部件，25a…上方部，25b…插入孔，25c…罩下端，26…下方部。

Claims (3)

1.一种光纤的制造方法，其在缩径部存在于上部的光纤用玻璃母材的上端附近连结装配棒，在拉丝炉内对所述光纤用玻璃母材进行加热使其熔融而拉丝出光纤，

在该光纤的制造方法中，

在所述光纤用玻璃母材的所述缩径部的位置设置罩部件，配置为该罩部件的上端与所述装配棒的下端接近，

在设定出将所述罩部件相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为横轴x、将所述装配棒相对于所述光纤用玻璃母材的外径比设为纵轴y的直角坐标轴时，所述罩部件的外径比x及所述装配棒的外径比y满足公式，

y≥0.1527×x^－3.103。

2.根据权利要求1所述的光纤的制造方法，其中，

所述罩部件由碳、陶瓷或者石英玻璃中的至少1种构成。

3.根据权利要求1或2所述的光纤的制造方法，其中，

所述罩部件构成为能够分割为上方部和下方部。