CN1934038A - 光纤母材的拉伸方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤母材的拉伸方法，即使是具有弯曲部的光纤母材，也可较容易地修正其弯曲，同时可对其进行拉伸缩径。即，该光纤母材的拉伸方法的特征在于，在用加热炉对光纤母材进行加热拉伸而使之成为较小直径的拉伸加工中，当从该光纤母材的一端开始进行拉伸时，预先使光纤母材的弯曲部在加热炉内加热软化并修正弯曲。此时，将光纤母材安装固定在悬吊机构上并悬吊于电炉内，使光纤母材的弯曲部加热软化，并在光纤母材或连接于其的虚设棒的前端与拉伸轴的偏差小于等于10mm之后，开始进行拉伸。再者，检测偏差，可使用非接触式位置检测装置，其中可列举激光测定器及图像处理装置。

Description

光纤母材的拉伸方法

技术领域

本发明涉及一种拉伸方法，将大直径光纤母材拉伸到适合于拉丝的直径并进行缩径，特别是涉及一种光纤母材的拉伸方法，其在拉伸开始阶段的操作简便、可靠性较高且可获得弯曲减少的光纤母材。此外，本申请案与下述的日本专利申请相关。关于认可对参照文献进行编入的指定国，通过参照下述申请案所述的内容将其编入本申请案，并将其作为本申请的一部分。

日本专利申请号：2004-078632申请日：2004年3月18日

背景技术

近年来，随着光纤母材制造技术的提高，制造大直径光纤母材日益成为可能。然而，要将大直径光纤母材进行拉丝而使之成为外径125μm的光纤，须使加热炉大型化，或者拉丝技术需要熟练等，须对发展到迄今为止的拉丝技术进行较大变更。

由此，当前采用的方法有，例如：将以众所周知的VAD(Vapor AxialDeposition，汽相轴相沉积)法制造的大直径光纤母材，暂且拉伸成与迄今为止使用的拉丝用光纤母材大致相同的直径并进行缩径，且将其作为拉丝用光纤母材拉丝成光纤的方法；以及，将以VAD法制造的大直径光纤母材进行拉伸、缩径，进而以外部气相沉积(outside vapor deposition：OVD)法使玻璃微粒子沉积于其上面由此获得光纤母材，并将该光纤母材进行拉丝的方法。

在此等方法中，包括将沉积有玻璃微粒子的多孔质母材用加热炉进行脱水、进而使之透明玻璃化的工序。通常，透明玻璃化是通过一面使多孔质母材旋转，一面将其慢慢地送入保持在1000～1650℃的炉心管内来进行。例如有如下方法，即将多孔质母材的下端部分悬吊于加热炉的加热源附近，使之升温至玻璃化温度之后，一面使多孔质母材慢慢旋转，一面往下拉动该多孔质母材，使之从下端向上端进行透明玻璃化。

多孔质母材的透明玻璃化，有时因在最初开始玻璃化的部位会产生较大的密度变化，且旋转中心的偏离，温度分布的细微差别以及形状的差异，而导致给玻璃化后的母材形状带来较大影响，如图1所示，最终制造出弯曲的光纤母材。

当使用如此光纤母材时，有时由于用加热炉加热含有多孔碳黑(soot)及芯棒(core rod)的复合母材，所以会在开始烧结、透明玻璃化的前端位置产生较大的弯曲。

先前，使用玻璃车床(glass lathe)等来进行如上所述在前端具有局部性弯曲部的光纤母材的弯曲修正。利用玻璃车床进行的修正操作，由于使用气体燃烧器作为加热源，所以可进行局部加热，由此可仅修正产生弯曲的部分，可用于外径小于等于100mm的光纤母材的修正加工，尤其是可对外径小于等于80mm的光纤母材充分地进行修正加工。

然而，随着光纤母材外径进一步增大，存在有如下问题：形成于母材前端部的锥形部也大型化，且使用玻璃车床进行修正加工时，因燃烧器的火力不足而无法进行修正加工，或者须极长的加热时间等。

此外，如果因透明玻璃化加工而导致光纤母材前端部附近的虚设(dummy)棒或锥形部弯曲，则在进行拉伸加工时，当为了取回放置于加热炉并从炉下端突出出来的虚设棒，而用设置于加热炉正下方的卡盘(chuck)或滚筒(roller)挤压虚设棒时，光纤母材将被放置为偏离加热炉的加热器(heater)中心，甚至有时光纤母材会接触到加热器。此外，由于虚设棒的轴线弯曲，所以如果为了拉伸而在该状态下强行用卡盘及滚筒进行夹持，有时会导致虚设棒损坏。

因此，为了不损坏虚设棒，已设计出各种卡盘，并开发出即使虚设棒的轴线稍有弯曲，也能与其配合加以夹持的卡盘。然而，如果是滚筒拉伸，则难以采用修正如此弯曲的机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤母材的拉伸方法，即使是具有弯曲部的光纤母材，也可较容易地修正其弯曲，同时可将其拉伸缩径。

本发明的光纤母材的拉伸方法的特征在于，在用加热炉对光纤母材进行加热拉伸并使之成为较小直径的拉伸加工中，当从该光纤母材的一端进行拉伸时，预先使光纤母材的弯曲部在加热炉内加热软化并修正弯曲。

此时，以拉伸轴与铅直方向大致平行的方式，使弯曲部位于下侧，将光纤母材安装固定在悬吊机构上并悬吊于加热炉内。然后，使光纤母材的弯曲部加热软化。在该情形时，优选的是，加热加热炉内的加热器的温度为1800℃至1900℃。当光纤母材或连接于其的虚设棒与拉伸轴的偏差小于等于预定值之后，开始进行拉伸。再者，该偏差也可以是从虚设棒前端到拉伸轴的偏差，例如，当偏差值小于等于10mm之后，开始进行拉伸。

再者，偏差的检测可使用非接触式位置检测装置，其中可列举激光测定器及图像处理装置。此外，本发明中，在悬吊光纤母材的工序之前，也可更包括如下工序，即当已将光纤母材悬吊于加热炉时，确认该光纤母材与该加热炉是否接触。

根据本发明的光纤母材的制造方法，可在放置于拉伸加热炉的状态下进行光纤母材的弯曲的修正。即，由于是在进行光纤母材的弯曲修正，并进行修正确认后，为了拉伸而夹持虚设棒，所以因弯曲而形成的外力不会作用于虚设棒，从而虚设棒不会受到损坏。此外，也不需要用以容许虚设棒中心轴的偏离的特殊卡盘。

进而，由于弯曲部的外径较细，所以可用比大直径的直胴部稍低的温度来使其软化并加以修正。因此，即使在进行弯曲部的弯曲修正后，开始进行光纤母材的拉伸，也可不用太高温度，以较高的可靠性来实施直胴部的拉伸。

此外，由于是在修正前端部的弯曲之后进行拉伸，所以可使通过拉伸获得的较小直径的光纤母材的弯曲更小。

此外，由于是使弯曲部位于下侧并进行悬吊，所以从拉伸轴到弯曲部的距离，比使弯曲部位于上侧并进行悬吊的情形短，从而可节省加热炉的空间。进而，由于在悬吊光纤母材的工序之前，进行确认该光纤母材与该加热炉是否接触，所以可防止损坏虚设棒。

附图说明

图1是表示在前端部具有弯曲的光纤母材的一例的概略侧面图。

图2是表示将在前端部具有弯曲的光纤母材安装固定于拉伸装置的状态的概略纵剖面图。

图3是表示光纤母材前端部的弯曲已修正的状态的概略纵剖面图。

图4是表示在光纤母材下端的取回用支承棒上连接有取回棒的状态的概略纵剖面图。

图5是表示大直径光纤母材的拉伸状态的概略纵剖面图。

1：光纤母材                      1a：母材

1b，1c：虚设棒                   2：悬吊用支承棒

3：加热炉                        4：母材悬吊机构

5：加热器                        6：取回用支承棒

7：取回棒                        8：卡盘

9：非接触式位置检测装置

具体实施方式

以下，通过发明的实施方式说明本发明，但以下实施方式并未限定权利要求范围的发明，此外在实施方式中所说明的特征的全部组合未必均为发明的解决方法所必须。

在本发明中，首先，以众所周知的方法制作大直径光纤母材，在进行透明玻璃化后，测定形状，并就在玻璃化开始位置(前端部)产生弯曲的光纤母材考虑弯曲的大小及加热炉的空隙，并检查是否可不费力地将其安装固定于加热炉。其次，就判断为可进行安装的光纤母材，以弯曲部位于加热器大致中央的方式进行放置。通常，该位置是加热炉中温度最高的区域，通常是加热器的大致中央或少许偏上的位置。

进而，当拉伸取回时，事先在下端部的虚设棒上连接包含耐热性陶瓷材料的取回用支承棒。其中，例如，将彼此嵌合者用销(pin)等机械性地结合。此时，即使在结合部有些许松弛也无妨。结合部的些许松弛，在将弯曲较大的光纤母材安装固定于加热炉时，将作为空隙而发挥有效作用。在此时间点，还尚未用拉伸用卡盘或滚筒等来夹持取回用支承棒，而是使下端部处于自由悬垂状态。

如果保持如上所述状态加热大直径光纤母材并使之弯曲部软化，则弯曲可由自重来加以修正。其次，确认弯曲已修正，例如，确认虚设棒前端与拉伸轴的偏差小于等于10mm，然后在取回用支承棒下端进而安装铝制取回棒并开始进行拉伸。再者，要确认弯曲修正结束，也可通过目测从加热炉下端突出出来的虚设棒的位置来进行确认，但是对于偏差的检测而言，可使用非接触式位置检测装置，其中，可通过激光测定器进行的位置检测，或用使用电荷耦合照相机(charge-coupled device camera)的图像处理装置等较容易地进行确认，并可使操作自动化。

以下，一面参照图式，一面就本发明的实施形态进行更详细说明。首先就图1所示的大直径光纤母材的拉伸方法进行说明。光纤母材1包含外径为40～180mm的大直径且含有棒状石英系玻璃的母材1a，与熔着于其两端的含有石英系玻璃等的虚设棒1b、1c。进而在光纤母材1的上端，安装氮化硅陶瓷制悬吊用支承棒2。

拉伸操作，首先，在悬吊光纤母材1的工序之前，当将光纤母材1悬吊于加热炉3的情形时，确认光纤母材1与加热炉3是否接触。例如，根据拉伸轴与炉内壁的距离，研究能否将光纤母材1以不接触于加热炉3的方式悬吊，如果光纤母材1的弯曲为可悬吊的程度，则以如下方式放置光纤母材1，即经由悬吊用支承棒2将光纤母材1安装在母材悬吊机构4并加以悬吊，且插入加热炉3内，使光纤母材下部的弯曲部到达预定位置。图2表示将光纤母材1安装固定在拉伸装置的状态。再者，所谓拉伸轴是指，将铅锤安装在悬吊用支承棒2或母材悬吊机构4，并以通过加热炉3中心的方式悬吊由此获得的铅直线。在本例中，以弯曲部处于下侧的方式悬吊光纤母材1。

此时，当光纤母材下端的虚设棒1c未从加热炉3的加热器5突出出来时，可在安装氮化硅陶瓷制取回用支承棒6后进行安装，或者也可在暂将光纤母材1进一步拉下以使虚设棒1c从加热炉突出出来，在安装取回用支承棒6之后，将光纤母材1放置在加热炉3的预定位置。

在该状态下开始加热并升温，当加热器温度在1800～1900℃的温度区域时，暂时停止升温，或者减缓升温梯度进行加热。当光纤母材1的加热部软化时，以下端部分的玻璃及悬吊于下端的取回用支承棒6的自重，开始慢慢修正弯曲。图3表示如上所述光纤母材下部的弯曲部已修正的状态。

此处，使用非接触式位置检测装置9来确认弯曲修正状况。本例中是确认虚设棒1c与拉伸轴的偏差是否小于等于预定值。例如，当使用激光测定器作为非接触式位置检测器9的一示例的情形时，激光测定器可通过预先求得距拉伸轴的距离，并检测距虚设棒1c的距离，而测定虚设棒1c与拉伸轴的偏差。在此情形时，距虚设棒1c的距离可为从虚设棒1c上的任意特征点到拉伸轴的距离，其特征点之一例示为虚设棒1c的前端。例如，一面使光纤母材1旋转，一面用激光测定器连续地检测距虚设棒1c前端的距离，然后，作为虚设棒1c与拉伸轴的偏差，计算出所检测出的距离最大值与预先求得的距拉伸轴的距离之差。

另外，作为非接触式位置检测装置9之一例示，也可使用图像处理装置。在此情形时，图像处理装置预先求得图像上的拉伸轴的位置，并从垂直于光纤母材1的拉伸轴的方向，取得虚设棒1c的图像。然后，图像处理装置对所取得的图像实施图像处理，计算出虚设棒1c的特征点与拉伸轴的距离。

其次，如图4所示，在取回用支承棒6的下端安装铝制取回棒7。另外，为了短缩时间，可在确认开始进行修正光纤母材1的弯曲之后，将铝制取回棒7安装在取回用支承棒6的下端，然后，在虚设棒1c前端与拉伸轴的偏差小于等于10mm的时间点，视为弯曲已修正。

其次，如图5所示，使母材悬吊机构4运转，并以预定速度将光纤母材1移动至下方，同时将安装于光纤母材1最下端的铝制取回棒7用卡盘8夹持且使之移动至下方，由此拉伸光纤母材1，将其缩径到预定直径。

根据本发明的拉伸方法，可较容易地获得无弯曲且适合于拉丝的光纤母材，该光纤母材即使作为玻璃棒也具有高精度的伸直度，可很好地适用于各种用途。

Claims (8)

1、一种光纤母材的拉伸方法，其特征在于，在用加热炉对光纤母材进行加热拉伸而使之成为较小直径的延伸加工中，当从该光纤母材的一端开始进行拉伸时，预先使上述光纤母材的弯曲部在上述加热炉内加热软化并修正弯曲。

2、如权利要求1所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，在使上述光纤母材在上述加热炉内加热软化的工序中，将对上述加热炉内进行加热的加热器的温度从1800℃上升到1900℃。

3、如权利要求1所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，将上述光纤母材安装固定在悬吊机构上并悬吊于上述加热炉内，使上述光纤母材的弯曲部加热软化，并确认上述光纤母材或连接于上述光纤母材的虚设棒与拉伸轴的偏差，且当上述偏差达到预定值或预定值以下后，开始进行拉伸。

4、如权利要求3所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，在确认上述光纤母材或连接于上述光纤母材的上述虚设棒与上述拉伸轴的偏差的工序中，当上述光纤母材或连接于上述光纤母材的上述虚设棒的前端与上述拉伸轴的偏差小于等于10mm，开始进行上述拉伸。

5、如权利要求3所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，以使上述拉伸轴大致平行于铅直方向的方式，使上述弯曲部位于下侧来进行悬吊上述光纤母材。

6、如权利要求3所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，

在悬吊上述光纤母材的工序之前，

更包括如下工序：当将上述光纤母材悬吊于上述加热炉的情形时，确认该光纤母材与该加热炉是否接触。

7、如权利要求3或4所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于，使用非接触式位置检测装置检测上述偏差。

8、如权利要求7所述的光纤母材的拉伸方法，其特征在于使用激光测定器或图像处理装置作为所述非接触式位置检测装置。

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