CN1388795A - 光纤制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种容易制造具有目标波长色散特性的光纤的光纤制造方法。在该光纤的制造方法中,测定先对光纤母材的一部分进行拉丝而获得的一定长度的光纤的截止波长。根据该测定的截止波长求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径。然后,对光纤母材的剩余部分进行拉丝以便使其直径成为求出的目标玻璃直径,制造光纤。

Description

光纤制造方法
技术领域
本发明涉及一种通过对光纤母材拉丝制造具有所期望的光学特性的光纤的光纤制造方法，特别是涉及一种适合于制造色散补偿光纤的制造方法。
背景技术
在使多个波长的信号传递到光纤传输通道中进行光通信的光传输系统中，为了抑制在光纤传输通道中传输的信号的波形失真，希望在信号波长(例如1.55μm)下光纤传输通道的累积波长色散的绝对值小。可是，一般情况下，作为光纤传输通道所使用的标准单模光纤在波长1.3μm附近具有零色散波长，在波长1.55μm具有17ps/nm/km左右的波长色散。因此，在仅适用该单模光纤的光纤传输通道中，因信号波形的失真使得不能进行高比特率的光通信。为此，在波长1.55μm利用具有负波长色散的色散补偿光纤对上述单模光纤的波长色散进行补偿，从而降低波长1.55μm处的平均波长色散的绝对值。
发明的公开
本发明者对现有光纤传输通道进行了研究，结果发现了以下那样的问题。即，为了降低由单模光纤和色散补偿光纤构成的光纤传输通道整体的平均波长色散的绝对值，需要适当设计该单模光纤与色散光纤的长度比，并相应于该单模光纤的波长色散特性适当设置该色散补偿光纤的波长色散，而且按照该设计进行制造。
可是，色散补偿光纤的波长色散特性敏感地相应于玻璃直径(该色散补偿光纤的纤径)的变化而进行变化。另外，光纤母材的加工精度不足，另外，预成形坯测定器对光纤母材的折射率分布的测定精度也不足。因此，难以高精度地制造具有目标波长色散特性的色散补偿光纤。而且，上述问题虽然在制造色散补偿光纤时较明显，但在制造其它种类的光纤时也产生。
本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于提供一种可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤的制造方法。
本发明的光纤制造方法通过控制获得的光纤外径制造具有所期望的光学特性的光纤。在该光纤的制造方法中，测定先对光纤母材的一部分进行拉丝获得的一定长度的光纤的截止波长，根据该测定的截止波长求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径，然后，一边进行外径控制一边对光纤母材的剩余部分进行拉丝，以便使其直径变成为该求出的目标玻璃直径。
如上述那样，按照本发明的光纤制造方法，将刚开始对光纤母材进行拉丝后获得的一定长度的光纤其截止波长的测定结果反馈到外径控制，所以，即使光纤母材的加工精度差，或预成形坯测定器对该光纤母材的折射率分布的测定精度差，也可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤。
另外，本发明的光纤制造方法也可利用刚开始光纤母材的拉丝后获得的一定长度的光纤其模场直径测定结果代替上述截止波长进行外径控制。在该场合，该光纤制造方法根据测定的模场直径，求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径，然后一边进行外径控制一边对光纤母材的剩余部分进行拉丝，以便使其直径变成为该求出的目标玻璃直径。
按照这样的光纤的制造方法，即使光纤母材的加工精度差，或预成形坯测定器对该光纤母材的折射率分布的测定精度差，也可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤。
本发明的各实施形式可由以下的详细说明和附图进一步充分地理解。这些实施形式仅作为例示，不应认为是对本发明的限定。
另外，本发明的应用范围可由以下的详细说明得知。然而，详细说明和特定的事例虽然示出本发明的优选实施形式，但仅用于例示，根据该详细说明，在本发明的思想和范围内的变形和改良对本领域的技术人员来说是显而易见的。
附图说明
图1A和图1B为用于实现本发明的光纤制造方法的拉丝装置和测定装置的构成示意图。
图2A为示出波长色散与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图，图2B为示出截止波长与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图。
图3为用于说明本发明制造方法的第1实施形式的流程图。
图4A为示出波长色散与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图，图4B为示出模场直径与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图。
图5为用于说明本发明光纤制造方法的第2实施形式的流程图。
具体实施方式
下面参照图1A～2B、3、4A、4B、及5说明本发明的光纤制造方法的各实施形式。在附图的说明中，同一元件使用同一符号，省略重复说明。
首先，说明本发明光纤制造方法的拉丝工序。图1A为示出用于实现本发明的光纤制造方法的拉丝装置的构成的示意图。在图1A的拉丝装置中，光纤母材1固定于预成形坯供给装置12，由该预成形坯供给装置12导入到加热炉11的内部。由加热炉11加热熔化光纤母材1的下部。从熔化的光纤母材1的下部拉丝制成的裸光纤从加热炉11的下方引出到外部。
该裸光纤由外径测定器13测定玻璃直径d，并由树脂涂覆部14用树脂将其表面包覆。即在树脂涂覆部14通过初次涂覆模对裸光纤表面涂覆紫外线硬化树脂，该紫外线硬化树脂先用紫外光照射硬化。接着，在涂覆于该裸光纤的树脂表面用2次涂覆模进一步涂覆紫外线硬化树脂，由紫外光照射使该涂覆了的紫外线硬化树脂硬化，从而获得光纤单丝2。该光纤单丝2依次通过牵引辊16和辊17～19，卷取到卷绕筒20。
由外径测定器13测定的裸光纤的玻璃直径d的有关信息输入到控制部21。由该控制部21分别控制加热炉11对光纤母材1的加热温度(拉丝温度)、牵引辊16的回转速度(即光纤单丝2的拉丝速度)、及预成形坯供给装置12供给光纤母材1的速度。此时，将光纤母材1的外径设为D，光纤单丝2的设定拉丝速度设为v1，则由控制部21控制以便光纤母材1的设定供给速度Vf1满足下式(1)。
Vf1＝v1·d2/D2  …(1)(第1实施形式)
下面，使用图2A、2B、及3说明本发明的光纤制造方法的第1实施形式。图2A为示出波长色散与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图，图2B为示出截止波长与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图。由这些图可知，如玻璃直径变化，则截止波长也变化，另外，波长色散也变化。即，测定的实际的截止波长与目标截止波长的差对应于实际的波长色散与目标波长色散的差。因此，在本第1实施形式的光纤制造方法中，根据测定的实际的截止波长与目标截止波长的差调整玻璃直径，从而将实际的波长色散修正为目标波长色散。
图3为用于说明第1实施形式的光纤的制造方法的流程图。该第1实施形式的光纤的制造方法由图1A和图1B所示拉丝装置和测定装置实施。
在第1实施形式中，首先，准备折射率分布沿长度方向均匀的光纤母材1(步骤ST11)，由预成形坯测定器测定该光纤母材1折射率分布(步骤ST12)。根据该测定结果和母材构造设计值，求出用于制造在规定波长(例如1.55μm)中具有目标波长色散的光纤单丝2的裸光纤的玻璃直径。该求出的玻璃直径成为初期玻璃直径(步骤ST13)。
之后，将光纤母材1固定于预成形坯供给装置12，由该预成形坯供给装置12将光纤母材1导入至加热炉11。由此将光纤母材1的下端加热熔化。对下端熔化的光纤母材1进行拉丝时，由控制部21进行外径控制，以便使获得的裸光纤的玻璃直径为初期玻璃直径。
在这里，从拉丝开始后获得的光纤单丝2切出一部分(一定长度的被测定用光纤2a)(步骤ST14)，由示于图1B的测定装置210测定该被测定用光纤2a的截止波长(步骤ST15)。被测定用光纤2a具有测定截止波长所需要的足够的长度，具体地说，为1m～10m左右。
在控制部21，比较该测定的截止波长与目标截止波长，根据该比较结果，修正用于制造在规定波长下具有目标波长色散的光纤单丝2的裸光纤的玻璃直径。该修正玻璃直径成为目标玻璃直径(步骤ST16)。例如，设初期玻璃直径为d0，设目标截止波长为λC1，设测定的截止波长为λC0，则目标玻璃直径d1按以下式(2)计算。
d1＝d0×λC1/λC0              …(2)
接着，对光纤母材1的剩余部分进行拉丝，以便使获得的裸光纤的玻璃直径成为目标玻璃直径，制造具有所期望光学特性的光纤(光纤单丝2)(步骤ST17)。
在步骤ST15中，如测定的截止波长与目标截止波长的差在一定范围内，则实际的波长色散与目标波长色散的差也在容许范围内，所以，也可使初期玻璃直径依原样作为目标玻璃直径。例如，在测定到的截止波长λC0相对目标截止波长λC1满足以下条件(3)的场合，将初期玻璃直径d0依原样作为目标玻璃直径d1。
λC1-10nm≤λC0≤λC1+10nm     …(3)
另一方面，在测定的λC0不满足上述条件(3)的场合，按上述式(2)求出目标玻璃直径d1。另外，也可在由步骤ST15测定的截止波长与目标截止波长的差到达一定范围内之前，一边更新玻璃直径一边反复进行步骤ST14～ST16，这样，可确实地接近具有目标截止波长的玻璃直径。
另外，为了在使光纤单丝2的设定拉丝速度为v1的状态下使玻璃直径作为目标玻璃直径(或初期玻璃直径)，设定根据上述式(1)的光纤母材1的设定供给速度Vf1，并由外径测定器13在线测定光纤单丝2的玻璃直径d，根据该玻璃直径d控制牵引辊16的回转速度，从而可将裸光纤的玻璃直径d维持为一定。这些控制由控制部21进行。
如以上那样在该第1实施形式中，测定拉丝开始后获得的一定长度的光纤(被测定用光纤2a)的截止波长，根据该测定结果求出修正了的目标玻璃直径，对光纤母材1的剩余部分进行拉丝，制造外径受到控制的光纤单丝2，以便使玻璃直径成为目标玻璃直径。这样，即使准备的光纤母材的加工精度差，或预成形坯测定器对该光纤母材的折射率分布的测定精度差，也可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤。特别是该制造方法适用于制造波长色散特性灵敏地相对于玻璃直径的变化而变化的色散补偿光纤。(第2实施形式)
下面根据图4A、4B和图5说明本发明的光纤制造方法的第2实施形式。图4A为示出波长色散与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图，图4B为示出模场直径与玻璃直径(裸光纤外径)的关系的图。由这些图可知，如玻璃直径变化，则模场直径也变化，另外，波长色散也变化。即，测定的实际模场直径与目标模场直径的差和实际波长色散与目标波长色散的差相对应。因此，在该第2实施形式中，根据测定的实际模场直径与目标模场直径的差调整玻璃直径，从而将实际的波长色散修正为目标波长色散。
图5为用于说明第2实施形式的光纤制造方法的流程图。该第2实施形式的光纤的制造方法也与第1实施形式同样，由图1A和图1B所示拉丝装置和测定装置实施。
在第2实施形式中，首先，准备折射率在长度方向上均匀的光纤母材1(步骤ST21)，由预成形坯测定器对该光纤母材1的折射率分布进行测定(步骤ST22)。然后，根据该测定结果和母材构造设计值求出用于制造在规定波长(例如1.55μm)，具有目标波长色散的光纤单丝2的裸光纤的玻璃直径。该求出的玻璃直径成为初期玻璃直径(步骤ST23)。
之后，光纤母材1被固定到预成形坯供给装置12，该预成形坯供给装置12将光纤母材1导入至加热炉11内。这样，将光纤母材1的下端加热熔化。当对下端熔化的光纤母材1进行拉丝时，由控制部21进行外径控制，以便使获得的裸光纤的玻璃直径成为初期玻璃直径。
在这里，从拉丝开始后获得的光纤单丝2切出其一部分(被测定用光纤2a)(步骤ST24)，由图1B所示的测定装置210测定该被测定用光纤2a的模场直径(步骤ST25)。被测定用光纤2a具有模场直径测定所需要的足够的长度，具体地说为1m～10m左右。
在控制部21，比较该测定的模场直径与目标模场直径，根据该比较结果，修正用于制造在规定波长下具有目标波长色散的光纤单丝2的裸光纤的玻璃直径。该修正了的玻璃直径成为目标玻璃直径(步骤ST26)。例如，如设初期玻璃直径为d0，目标模场直径为M1，测定到的模场直径为M0，则目标玻璃直径d1由以下式(4)给出。
d1＝d0×M1/M0               …(4)
然后，对光纤母材1的剩余部分进行拉丝，以便使获得的裸光纤的玻璃直径成为目标玻璃直径，制造具有所期望的光学特性的光纤单丝2(步骤ST27)。
如在步骤ST25测定的模场直径与目标模场直径的差在一定范围内，则实际的波长色散与目标波长色散的差也在容许范围内，所以，也可使初期玻璃直径依原样作为目标玻璃直径。例如，在测定的模场直径M0相对目标模场直径M1满足以下条件(5)的场合，使初期玻璃直径d0依原样作为目标玻璃直径d1。
M1-0.2μm≤M0≤M1+0.2μm    …(5)
另一方面，在测定的模场直径M0不满足上述条件(5)的场合，由上述式(4)示出目标玻璃直径d1。另外，也可在由步骤ST25测定的模场直径与目标模场直径的差达到一定范围内之前，一边更新玻璃直径，一边反复进行步骤ST24～26，这样，可更为确实地接近具有目标模场直径的玻璃直径。
另外，为了在光纤单丝2的设定拉丝速度为v1的状态下使玻璃直径作为目标玻璃直径(或初期玻璃直径)，设定根据上述式(1)的光纤母材1的设定供给速度Vf1，并由外径测定器13在线测定光纤单丝2的玻璃直径d，根据该玻璃直径d控制光纤母材1的回转速度，可将裸光纤的玻璃直径d维持为一定。这些控制由控制部21进行。
如上述那样在该第2实施形式中，测定开始拉丝后获得的一定长度的光纤(被测定用光纤2a)的模场直径，根据该测定结果求出修正了的目标玻璃直径，对光纤母材1的剩余部分进行拉丝，制造外径受到控制的光纤单丝2，以便使玻璃直径成为目标玻璃直径。这样，即使准备的光纤母材的加工精度差，或预成形坯测定器对该光纤母材的折射率分布的测定精度差，也可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤。特别是该制造方法适用于制造波长色散特性灵敏地相对于玻璃直径的变化而变化的色散补偿光纤。
由以上的本发明的说明中可知，对本发明进行多种变形是显而易见的。这样的变形不能认为脱离了本发明的思想和范围，所有对本领域技术人员显而易见的改良，都包含于以下的权利要求书中。
产业上利用的可能性
如上述那样按照本发明，测定对光纤母材开始拉丝后获得的一定长度的光纤其截止波长和模场直径中的任一个，根据测定到的截止波长或模场直径，求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径，一边进行外径控制一边对光纤母材的剩余部分进行拉丝，以便使其直径成为所求得的目标玻璃直径。因此，即使光纤母材的加工精度差，或预成形坯测定器对该光纤母材的折射率分布的测定精度差，也可容易地制造具有目标波长色散特性的光纤。特别是本发明适用于制造波长色散特性灵敏地相对于玻璃直径(裸光纤外径)的变化而变化的色散补偿光纤。

Claims (2)

1、一种光纤制造方法，通过对光纤母材拉丝制造具有所期望的光学特性的光纤；其中，测定对上述光纤母材的一部分进行拉丝后获得的一定长度的光纤的截止波长，根据上述测定的截止波长，求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径，然后，一边进行外径控制一边对光纤母材的剩余部分进行拉丝，以便使其直径成为上述求出的目标玻璃直径。
2、一种光纤制造方法，通过对光纤母材拉丝制造具有所期望的光学特性的光纤；其中，测定对上述光纤母材的一部分进行拉丝后获得的一定长度的光纤的模场直径，根据上述测定的模场直径，求出用于获得目标波长色散特性的目标玻璃直径，然后，一边进行外径控制一边对光纤母材的剩余部分进行拉丝，以便使其直径成为上述求出的目标玻璃直径。
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