CN1898167B - 光纤扭转装置、光纤线的制造方法和光纤线 - Google Patents

光纤扭转装置、光纤线的制造方法和光纤线 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光纤扭转装置，能防止拉丝中的光纤的摆动，能对光纤裸线实施稳定的被覆。该光纤扭转装置具有扭转辊装置(25)，该扭转辊装置具备扭转辊(22)，通过对光纤线施加扭转，在位于光纤线的上游侧的光纤母材熔化部分加入扭转；以及对扭转辊(22)进行轴支撑的支撑部(21)，构成扭转辊装置(25)状态下的扭转辊(22)的外周精度小于等于15μm。

Description

光纤扭转装置、光纤线的制造方法和光纤线
技术领域
本发明涉及光纤扭转装置，在对光纤母材实施熔化拉丝而形成光纤线时，在扭转辊与光纤线的一部分外周相抵接的状态下，使光纤线摇动，对光纤线施加扭转，由此对处于光纤线上游侧的光纤母材的溶化部分施加扭转；光纤线的制造方法，利用该光纤扭转装置来制造光纤线；以及光纤线，其是用该光纤线的制造方法制造的。
本申请对2003年12月26日申请的日本特愿2003-432264号主张优先权，并在此引用了其内容。
背景技术
到目前为止，已知有一种下列光纤扭转装置：其具有扭转辊，为了降低光纤中的PMD(偏振模色散)，在对光纤母材实施熔化拉丝而制造光纤线时，在与光纤线抵接的状态下进行摇动，从而在位于光线束上游侧的光纤母材的熔化部分加入扭转。
作为该光纤扭转装置，在对光纤母材拉丝时的适当位置，比如在对光纤母材熔化拉丝、冷却、一次被覆、二次被覆后的工序中，设置光纤扭转装置，由光纤扭转装置的扭转辊对光纤线施加扭转，由此在光纤母材的在拉丝炉中熔化的部分加入扭转，同时对光纤母材进行熔化拉丝(参照比如专利文献1)。
由该光纤扭转装置引入到光纤母材的熔化部分的扭转，是基于光纤扭转辊与光纤线的被覆部之间的摩擦进行的，为了对光纤高效地施加扭转，可考虑加长光纤扭转辊表面部与光纤线的接触长度，为了加长接触长度，考虑增大光纤线对光纤扭转辊的卷绕角度，或采用大直径光纤扭转辊，并增大光纤扭转辊对光纤线被覆部的压力。
专利文献1：日本专利第3224235号公报。
发明内容
然而，如果增大卷绕角度或者采用大直径光纤扭转辊，则存在着下列问题：即，受光纤扭转辊的安装精度等的影响，在为了对光纤施加扭转而使光纤扭转辊摇动的场合下，光纤扭转辊对光纤线被覆部的压力会发生变化，其结果是，会对拉丝中的光纤施加不均匀的力，造成在光纤扭转辊上转动的光纤线的动作不规则，或者发生在光纤扭转辊上左右活动那样的摆动，不能由一次被覆部及二次被覆部对光纤实施稳定的被覆，从而使光纤线的外径变动增大，或者造成光纤线的被覆厚度在光纤线的长度方向发生变动。
此外还存在着下列问题：即，在为了对光纤施加扭转而使光纤扭转辊摇动的场合下，受光纤扭转辊的安装精度等的影响，会给光纤线的被覆部中与光纤扭转辊相抵接的部分造成损伤，或者在光纤玻璃(光纤裸线)与一次被覆部之间的界面上发生剥离，进而在敷设后的光纤线处于低温环境下时，会因被覆部的剥离而增大传送损耗。
本发明就是鉴于前述问题而做出的，其目的在于提供一种光纤扭转装置，能防止拉丝中的光纤发生摆动，能对光纤裸线实施稳定的被覆，而且能防止给光纤线被覆部的与光纤扭转辊抵接的部分造成损伤；以及一种光纤线的制造方法，其利用该光纤扭转装置来制造光纤线。
为了达到前述目的，本发明的光纤扭转装置，具有扭转辊装置，该扭转辊装置具备：扭转辊，通过对光纤线施加扭转，在位于该光纤线的上游侧的光纤母材熔化部分加入扭转；对该扭转辊进行轴支撑的支撑部，其中，构成前述扭转辊装置状态下的前述扭转辊的外周精度(e-f)/2小于等于15μm，这里，e是使前述扭转辊旋转，测量千分表的测量针的振幅的情况下，千分表的测量针的振幅的最大值，f是使前述扭转辊旋转，测量千分表的测量针的振幅的情况下，千分表的测量针的振幅的最小值，构成前述扭转辊装置的状态下的前述扭转辊的外周精度(e-f)/2是前述扭转辊的中央处和旋转轴方向的两端处中的外周精度的最大值。
根据本发明，能防止拉丝中的光纤发生摆动，从而对光纤裸线实施稳定的被覆，而且能防止给光纤线被覆部的与光纤扭转辊抵接的部分造成损伤，即使在敷设后的光纤线处于低温的场合下，也可以防止因光纤线被覆部的剥离而导致的传送损耗增加。
本发明的光纤线的制造方法，包括：拉丝工序，对光纤母材实施熔化拉丝，形成光纤裸线；被覆工序，对通过该拉丝工序形成的光纤裸线进行被覆，形成光纤线；以及光纤扭转工序，使前述的光纤扭转装置在与通过该被覆工序形成的光纤线的一部分外周相抵接的状态下进行摇动，对光纤线施加扭转，由此在光纤母材的溶化部分加入扭转。
此外，本发明是一种用该光纤线的制造方法制造的光纤线。
根据本发明，能防止拉丝中的光纤发生摆动，能对光纤裸线实施稳定的被覆，而且能防止给光纤被覆部的与光纤扭转辊抵接的部分造成损伤，即使在敷设后的光纤线处于低温的场合下，也能防止因光纤线被覆部的剥离导致的传送损耗增加。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的拉丝装置的概略图。
图2A是说明本发明实施方式的扭转辊外周精度的测定的图。
图2B是说明构成本发明实施方式的扭转辊装置状态下的扭转辊的外周精度的测定的图。
图3A是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图3B是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图3C是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图4A是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图4B是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图4C是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图4D是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定的图。
图5是说明本发明实施方式的扭转辊的外周精度测定方法的图。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的实施方式。
图1表示利用本发明实施方式的光纤扭转装置1来制造光纤线2的拉丝装置3。
本发明实施方式的拉丝装置3具有：拉丝炉(抽丝炉)5，其对石英系玻璃等所构成的光纤母材4进行加热，并进行熔化拉丝；冷却筒7，其设于拉丝炉5的下游侧，对通过拉丝而形成的光纤裸线6进行冷却；第一主涂覆器8，其设于冷却筒7的下游侧，对被冷却筒7冷却过的光纤裸线6涂覆一次被覆材料；第一架桥筒9，其对所涂覆的一次被覆材料照射紫外线，使其固化；第二主涂覆器10，其对一次被覆后的光纤涂覆二次被覆材料；第二架桥筒11，其对所涂覆的二次被覆材料照射紫外线，使其固化；光纤扭转装置1，其设于第二架桥筒11的下游侧，对作为二次被覆后的光纤的光纤线2施加扭转，由此在光纤母材4的被拉丝炉5熔化了的部分加入扭转；转向轮12，其设于光纤扭转装置1的下游，改变光纤线2的移动方向；后述的拉伸工具13，其具有对光纤母材4进行拉伸的功能；调节辊14，其对后述的卷绕工具15的转数进行调整；以及卷绕工具15，其对光纤线2进行卷绕。此外，由第一主涂覆器8、第一架桥筒9、第二主涂覆器10及第二架桥筒11构成涂覆机16。
作为本发明实施方式所用的光纤母材4，可以采用轴向气相沉积法(VAD法)、外沉积法(OVD法)、内沉积法(CVD法、MCVD法、PCVD法)，或者套管(rod in tube)沉积法等任意的制造方法来制造。
作为利用本发明实施方式的光纤制造方法制造出的光纤线2，具有：单模光纤、色散位移光纤、截止位移光纤及色散补偿光纤等各种光纤线2。
作为本发明实施方式所用的光纤扭转装置1，采用比如日本专利第3224235号公报中第一图、第四图及第六图所示类型的光纤扭转装置。
日本专利第3224235号公报中第一图所示的光纤扭转装置(以下称装置A)，由图2B所示的一个扭转辊装置25构成。该扭转辊装置25具有：架台20，其具有作为基准面19的上面；支撑部21，其设置于架台20上，且从基准面19起在垂直方向延伸；一个扭转辊22，其由支撑部21来进行轴支撑，当对光纤母材进行拉丝而形成光纤时，在与光纤线的一部分相抵接的状态下进行摇动，在光纤母材的熔化部分加入扭转。通过摇动扭转辊22的旋转轴23，使该扭转辊22在与光纤线抵接的状态下进行摇动，对拉丝中的光纤线施加扭转。
日本专利第3224235号公报中第六图所示的光纤扭转装置(以下称装置B)，具有一对与装置A同样的扭转辊装置25，在一对扭转辊装置25的一对 扭转辊22之间夹持光纤线的状态下，施加扭转。该一对扭转辊22通过分别转动，将光纤线向下游侧引出，并且一对扭转辊装置25的一对架台20分别在与光纤线延伸方向垂直的方向且彼此相反的方向进行摇动。这样，一对扭转辊22也通过在与光纤线抵接的状态下进行摇动来使光纤线旋转，从而使光纤线产生扭转。
日本专利第3224235号公报中第四图所示的光纤扭转装置(以下称装置C)与装置B同样，在一对扭转辊装置25的一对扭转辊22之间夹持光纤线的状态下施加扭转。该一对扭转辊22在光纤线的延伸方向旋转，且在彼此相反的方向移动。
在本发明的实施方式中，扭转辊(扭转辊单体)22的外周精度的测定如图2A所示。
即，对整个扭转辊22的外周，测定扭转辊22的外径长度，并将所测定的外径长度中的最大值设为a，将最小值设为b。此外，在扭转辊是椭圆形的场合下，测定出最大值a时与外径正交的方向的扭转辊外径长度是最小值b。然而，扭转辊并不限于椭圆形，测定出最大值a时的外径与测定出最小值b时的外径也可以不处于正交方向。
因此，将|(a-b)/2|作为该扭转辊22的扭转辊外周精度。
接下来，参照图2B、图3A～图3C、图4A～图4D及图5来说明在本发明的实施方式中，构成扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度的测定。
如图3A所示，将扭转辊(扭转辊单体)22的外径长度的最小值设为d′，并将该外径在与基准面垂直的面上的投影长度设为d。如图3B所示，在扭转辊装置25精密构成的场合下，即、在与基准面19垂直的方向设置支撑部21、在与支撑部21垂直的方向(相对于基准面19的水平方向)设置旋转轴23、在与旋转轴23垂直的方向(相对于支撑部21的水平方向)设置扭转辊22的场合下，为d＝d′。即，所谓与前述基准面垂直的面，意思是在扭转辊精密构成的场合下(即在旋转轴23相对于基准面19设置在水平方向的场合下)与旋转轴23正交的面。然而如图3C所示，在扭转辊22由于旋转轴23未与支撑部21垂直安装等原因而未与基准面19垂直地设置等扭转辊装置25未精 密构成的场合下，将成为d＜d′。此外，扭转辊22相对于与基准面19垂直的方向的角度θ1越大，即扭转辊22的倾斜越大，d′值便越小。
如图4A～图4D所示，将扭转辊(扭转辊单体)22的外径长度的最大值设为c′，并将该外径在与基准面垂直的面上的投影长度设为c。如图4B所示，在扭转辊装置25精密构成的场合下，为c＝c′。然而，如图4C所示，在扭转辊22相对于旋转轴23未垂直安装的场合下，以及如图4D所示，在支撑部21相对于架台20未精密安装的场合下等，便成为c＜c′。此外，扭转辊22相对于与基准面19延伸方向垂直的方向的角度θ2越大，即扭转辊22的倾斜越大，c值便越小。
扭转辊22的外径在与基准面垂直的面上的投影长度的最大值c、最小值d，由扭转辊(扭转辊单体)22的外径长度的最大值c′、最小值d′及扭转辊22的倾斜等决定。
通常，在扭转辊(扭转辊单体)22的外径长度为最小值的位置上，扭转辊22的外径在与基准面垂直的面上的投影长度d也为最小值，而在扭转辊(扭转辊单体)22的外径长度为最大值的位置上，扭转辊22的外径在与基准面垂直的面上的投影长度c也为最大值。
基于前述理由，可以说构成下述扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度与扭转辊22单体的外周精度不相同。
除此之外，由于扭转辊22单体的外周精度不同以及各种轴承的晃动等，扭转辊22的外周与光纤线2抵接的面(位置)会发生变化。因此，如下所述，构成装配了扭转辊22后的扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度(e-f)/2，如下进行测定(参照图5)。
即，首先在基准面19上设置千分表26。
接下来，使千分表26的测量针27相对于基准面19的高度与旋转轴23相对于基准面19的高度(距离)为相同的高度(距离)，而且使该测量针27对准扭转辊22的旋转轴23方向的中央，并调零。
接下来，使扭转辊22旋转，并测定千分表26的测量针27的振幅(图5中纸面的宽度方向)，将最大值设为e1，将最小值设为f1，将(e1-f1)/2规 定为扭转辊22中央处的、构成扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度。
接下来，除了前述中央处之外，还分别对扭转辊22外周面的旋转轴23方向的两端，测定千分表26的测量针27的振幅。将一端的最大值设为e2，将最小值设为f2，将另一端的最大值设为e3，将最小值设为f3。并将(e2-f2)/2规定为扭转辊22的一端的、构成扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度，将(e3-f3)/2规定为扭转辊22的另一端的、构成扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度。
并且，将前述(e1-f1)/2、(e2-f2)/2及(e3-f3)/2中的最大值定为构成扭转辊装置25状态下的扭转辊22的外周精度(e-f)/2。
实施例
表1表示对作为本发明实施例的三个光纤扭转装置(装置A、B及C)进行了各种试验的试验结果。
[表1]
  光纤扭转   (e-f)/2   (a-b)/2   摆动   温水浸渍
     A  实施例1   5   5   Good   Good
  10   5   Good   Good
  15   5   Good   Good
  15   10   Good   Good
  15   15   Good   Good
 比较例1   20   5   Bad   Good
  20   10   Bad   Good
  30   10   Bad   Good
  30   15   Bad   Good
  45   15   Bad   Good
  20   20   Bad   Good
  30   20   Bad   Good
  B  实施例2   5   5   Good   Good
  10   5   Good   Good
  15   5   Good   Good
  15   10   Good   Good
  15   15   Good   Good
  比较例2   20   5   Bad   Bad
  20   10   Bad   Bad
  30   10   Bad   Bad
  30   15   Bad   Bad
  45   15   Bad   Bad
  20   20   Bad   Bad
  30   20   Bad   Bad
     C   实施例3   5   5   Good   Good
  10   5   Good   Good
  15   5   Good   Good
  15   10   Good   Good
  15   15   Good   Good
  比较例3   20   5   Bad   Bad
  20   10   Bad   Bad
  30   10   Bad   Bad
  30   15   Bad   Bad
  45   15   Bad   Bad
  20   20   Bad   Bad
  30   20   Bad   Bad
此外，作为三个光纤扭转装置(装置A、B、C)的共通条件如下。
(共通条件)
光纤外径：125μm
被覆材料：聚氨酯丙烯酸酯系紫外线固化型树脂(一次被覆、二次被覆相同)
纤芯直径(光纤线外径)：250μm
抽丝(拉丝)线速度：1200m/min
扭转辊的直径：100mm
扭转辊摇动时的摇动角：10°
将制造出的光纤中的一米光纤在60℃的温水中浸渍12小时，取出后，在5分钟以内，将所取出的一米光纤放在光学显微镜下观察，进行被覆部的剥离确认。
(实施例1)
利用日本专利第3224235号公报中第一图所示的光纤扭转装置(装置A)，并使用扭转辊外周精度(a-b)/2的值为5、10、15μm的扭转辊，通过光纤扭转装置的调整，使构成扭转辊装置状态下的扭转辊的外周精度(e-f)/2达到5、10、15μm。然后，进行实际拉丝、摆动的确认、及制造出的光纤线的温水浸渍剥离观察，结果如表1中的实施例1所示，在制造光纤线时不发生光纤摆动，结果是，能实施稳定的涂覆(被覆)，在制造出的光纤线的温水浸渍剥离试验中，也获得了良好的结果。
(比较例1)
利用装置A，通过光纤扭转装置的调整，使(e-f)/2达到20、30、45μm。然后，进行实际拉丝、摆动的确认、及制造出的光纤线的温水浸渍剥离观察，结果如表1中的比较例1所示，即使采用(a-b)/2的值为5、10、15、20μm之一的扭转辊，当(e-f)/2超过15μm时，在光纤线制造时也易于发生光纤摆动，结果是，不能实施稳定的涂覆(被覆)。关于装置A，采用单一的扭转辊，在制造出的光纤线的温水浸渍剥离试验中，未见到光纤线的被覆部剥离。
(实施例2)
利用日本专利第3224235号公报中第四图所示的光纤扭转装置(装置B)，以与实施例1相同的条件((e-f)/2为5、10、15μm)来进行试验，结果与实施例1同样，摆动及温水浸渍剥离取得了良好的结果。
(比较例2)
利用装置B以与比较例1相同的条件((e-f)/2为20、30、45μm)来进行试验，结果与比较例1同样，易于发生摆动。关于装置B，利用一对扭转 辊，在制造出的光纤线的温水浸渍剥离试验中，发现了光纤线被覆部的剥离。
(实施例3)
利用日本专利第3224235号公报中第六图所示的光纤扭转装置(装置C)，以与实施例1相同的条件((e-f)/2为5、10、15μm)来进行试验，结果与实施例1同样，摆动及温水浸渍剥离取得了良好的结果。
(比较例3)
利用装置C，以与比较例1相同的条件((e-f)/2为20、30、45μm)来进行试验，结果与比较例2同样，易于发生摆动，在温水浸渍剥离试验中，发现了光纤线被覆部的剥离。
从表1所示的结果可知，在装置A、B、C的任意一个中，在构成扭转辊装置状态下的扭转辊的外周精度(e-f)/2小于等于15μm的场合下，摆动及温水浸渍剥离试验均取得了良好的结果。这里，所谓摆动的结果良好，系指下列内容。即，在装置A中，由于使一个扭转辊摇动，并使光纤线在扭转辊上转动，因而在扭转辊附近，在机构上会发生摆动。为了抑制该摆动，在扭转辊的正上方设置了滑轮(由于该滑轮是抑制摆动的滑轮，因而具有V形沟形状)。在该场合下，摆动因该V沟状滑轮而实质上得到抑制。然而，在扭转辊装配精度差的场合下，在摆动抑制轮的正上方，光纤线会在与光纤拉丝方向垂直的方向，以滑轮为关节来振动。对于该振动幅度而言，当在光纤位置检测器中小于等于二条光纤线(比如在直径250μm的光纤线的场合下，为0.5mm)时，判断为没有摆动，为Good，而在大于该值的场合下，判断为摆动不良，为Bad。对于装置B及装置C而言，不像装置A那样采用摆动抑制轮，在一对扭转辊的正上方的与光纤拉丝方向垂直的方向的摆动量小于等于二条光纤线时，判断为Good，否则判断为Bad。关于温水浸渍剥离试验的结果，在温水浸渍后的光纤线观察中，如果未观察到剥离，则判断为Good，而如果观察到一处或一处以上的剥离，则判断为Bad。
在构成扭转辊装置状态下的扭转辊的外周精度(e-f)/2及扭转辊的外周精度(a-b)/2这二者小于等于15μm的场合下，关于摆动及温水浸渍剥离试验，可获得极好的效果。

Claims (3)

1.一种具有扭转辊装置的光纤扭转装置，该扭转辊装置具备：
扭转辊，通过对光纤线施加扭转，在位于该光纤线的上游侧的光纤母材熔化部分加入扭转；以及
对该扭转辊进行轴支撑的支撑部；其中，
构成前述扭转辊装置状态下的前述扭转辊的外周精度(e-f)/2小于等于15μm，
这里，e是使前述扭转辊旋转，测量千分表的测量针的振幅的情况下，千分表的测量针的振幅的最大值，f是使前述扭转辊旋转，测量千分表的测量针的振幅的情况下，千分表的测量针的振幅的最小值，
构成前述扭转辊装置的状态下的前述扭转辊的外周精度(e-f)/2是前述扭转辊的中央处和旋转轴方向的两端处的外周精度中的最大值。
2.一种光纤线的制造方法，包括：
拉丝工序，对光纤母材进行熔化拉丝，形成光纤裸线；
被覆工序，对通过该拉丝工序形成的光纤裸线进行被覆，形成光纤线；以及
光纤扭转工序，使权利要求1所述的光纤扭转装置在与通过该被覆工序形成的光纤线的一部分外周相抵接的状态下进行摇动，对光纤线施加扭转，由此在光纤母材的溶化部分加入扭转。
3.一种光纤线，是用权利要求2所述的光纤线的制造方法制造的。
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