JP2000063142A - 光ファイバ線引き炉及び光ファイバ線引き方法 - Google Patents
光ファイバ線引き炉及び光ファイバ線引き方法Info
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- C03B37/01—Manufacture of glass fibres or filaments
- C03B37/02—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor
- C03B37/025—Manufacture of glass fibres or filaments by drawing or extruding, e.g. direct drawing of molten glass from nozzles; Cooling fins therefor from reheated softened tubes, rods, fibres or filaments, e.g. drawing fibres from preforms
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Abstract
ァイバの線径変動を出来るだけ小さくする。 【解決手段】 筒状の管体4を備え、該管体4の内部に
上部をダミー棒3で支持した光ファイバ母材1を該ダミ
ー棒3と共に降下し得るようにして配置し、該光ファイ
バ母材1を管体4を介してヒータ9にて加熱して溶融
し、該光ファイバ母材1の下端から光ファイバ10を引
出す光ファイバ線引き炉であって、前記管体4の内部圧
力を監視する圧力監視手段5と、管体4の壁面に設けた
ガス吹込み口8と、ガス吹込み口8のガス流量を調整す
るガス流量調整手段6を備え、前記圧力監視手段5から
の指令に基づいて前記ガス流量調整手段6によってガス
吹込み口8のガス流量を調整する。
Description
ら光ファイバを溶融線引きする光ファイバ線引き炉及び
光ファイバ線引き方法に関する。
イバ母材を溶融して光ファイバを線引きするには光ファ
イバ線引き炉が使われている。図3は、光ファイバ線引
き炉の主要部を示す図であって、11は光ファイバ母
材、12はダミー棒、13は連結部、14は筒状の管
体、15はヒータ、16はガス吹込み口、17は光ファ
イバ、18は上方空間、19は下方空間である。管体1
4はカーボンパイプ等からなる筒状のもので、その中に
光ファイバ母材11がダミー棒12によって連結部13
で支持吊下げられている。そして、光ファイバ母材11
の下端付近は、管体14の外側に配置したヒータ15に
よって加熱溶融され、光ファイバ17が下方向に引出さ
れる。
管体等の酸化劣化を防止するため、ガス吹込み口16か
ら不活性ガスが吹込まれ、不活性ガスの流れが管体14
の内壁面と光ファイバ母材11との間の空間を通して主
として上方から下方に向かうように形成され、下方の光
ファイバ17と管体の下蓋の間隙を通して放出されてい
る。
の間の空間の横断面形状は上下方向で一様でなく、かつ
温度も上下方向に相当の差を有している。従って、不活
性ガスの上方から下方への流れは一様でなく、特に光フ
ァイバ母材の上方空間18では自然対流を生じたりする
ことがある。光ファイバ母材11の上方空間18での不
活性ガスの流れが自然対流等により乱れると、その乱れ
が光ファイバ母材11の下方空間19にも伝わる。
合、直径125μmの光ファイバが溶融して高速で引出
されるが、この周辺の不活性ガスの流れが変化すると、
線振れ、溶融部分の温度変化等が発生し線径変動をもた
らす。そこで、線径変動を出来るだけ小さくするため、
不活性ガスの流れをスムーズにする必要があり、上方空
間内に仕切り板を設けて上方空間を更に上下に分ける方
法、上方空間の温度分布を出来るだけ均一にするため、
補助ヒータを設けて温度の低い側を加熱する方法、等種
々の試みがなされている。
材が大型化して光ファイバ母材の外径が大きくなれば、
上方空間、下方空間共に大きくなり、不活性ガスの流れ
の乱れが発生し易くなり、それによって線振れ、温度変
化等が起き易くなり、ひいては線径変動も大きくなる傾
向が認められるので、いずれの方法も線径変動を抑える
には不十分であり、大型の光ファイバ母材の光ファイバ
線引き炉として高速線引きに最適なる炉の形態について
は、現在も研究開発の途上にある。
場合の光ファイバの線径変動を出来るだけ小さくすると
いう課題のもとに、線径変動の原因等を調査していた間
の知見に基づいて完成したものであって、管体内の不活
性ガスの圧力変動を出来るだけ少なくし、光ファイバの
線径変動を小さくし得る光ファイバ線引き炉及び光ファ
イバ線引き方法である。
き炉は、筒状の管体を備え、該管体の内部に上部をダミ
ー棒で支持した光ファイバ母材を該ダミー棒と共に降下
し得るようにして配置し、該光ファイバ母材を管体を介
してヒータにて加熱して溶融し、該光ファイバ母材の下
端から光ファイバを引出す光ファイバ線引き炉であっ
て、前記管体の内部圧力を監視する圧力監視手段と、管
体の壁面に設けたガス吹込み口と、ガス吹込み口のガス
流量を調整するガス流量調整手段を備え、前記圧力監視
手段からの指令に基づいて前記ガス流量調整手段によっ
てガス吹込み口のガス流量を調整するものである。
監視することによって圧力変動を把握し、そのデータに
基づいてガス吹込み口のガス流量をガス流量調整手段に
よって調整する。こうして、管体内の不活性ガスの圧力
変動を出来るだけ小さくすることによって、光ファイバ
の線径変動を出来るだけ小さくする。
によって、光ファイバの線径変動を小さくすることが出
来るという知見を得た経緯を説明する。光ファイバ線引
き炉の管体の上端付近と下端付近の内部圧力及び光ファ
イバの線径について、データをとっていたところ、図2
に示すデータを得た。図2のデータは、Aが管体の上端
付近の内部圧力の差圧を示すグラフ、Bが管体の下端付
近の内部圧力の差圧を示すグラフ、Cは光ファイバの線
径を示すグラフである。
ー・エス株式会社の差圧計を用いて測定した。また、光
ファイバの線径の測定は、レーザ光を使用した通常の線
径測定器を使用している。また、測定データから高周波
成分を除去するため、0.1Hzのローパスフイルタを
用いた。
かる。(1)管体の内部圧力は、上端付近、下端付近共
に変動しており、その周期は約10秒、圧力変動振幅は
約0.04〜0.05mmH2 Oである。(2)管体の
上端付近の圧力変動と下端付近の圧力変動の位相は同じ
である。即ち、上端付近の圧力が高くなったときは、下
端付近の圧力も高くなる。(3)圧力変動から約2秒遅
れで線径変動が起こっている。即ち、圧力が高くなった
時間から約2秒遅れで線径も大きくなり、圧力が低くな
った時から約2秒遅れで線径も小さくなる。
イバの線径には高い相関関係があり、管体の内部圧力の
変動を小さくすれば、光ファイバの線径変動も小さく出
来ることが予見される。従って本発明では、管体の内部
圧力を監視し、そのデータに基づいてガス吹込み口から
吹込む不活性ガスの流量を調整することによって、管体
内部の圧力変動を出来るだけ抑制する。また、管体の内
部圧力は、上端付近、下端付近で変動振幅は若干異なる
が変動周期、変動の位相は同じであるので、圧力の監視
測定位置は1個所としても圧力変動の状況把握は可能で
ある。
線引き炉の実施形態の主要部を示す縦断面図であって、
1は光ファイバ母材、2は連結部、3はダミー棒、4は
管体、5は圧力監視手段、5aは圧力監視手段の一部で
ある圧力センサ、6は流量調整手段、7は不活性ガス供
給装置、8はガス吹込み口、9はヒータ、10は光ファ
イバである。管体4はカーボンパイプ等からなる筒状の
もので、その中に光ファイバ母材1が、ダミー棒3によ
って連結部2を介して支持され吊下げられている。な
お、光ファイバ母材は大型で、例えば直径が90mm、
長さが1500mmといった大きさのものである。
管体4の外側に配置したヒータ9によって加熱溶融さ
れ、光ファイバ10が下方向に引出される。管体4の壁
面にはガス吹込み口8が設けられており、管体4の内部
は、管体等の酸化劣化を防止するため、ガス供給装置7
から供給される不活性ガスがガス吹込み口から吹込まれ
ることによって満たされている。また不活性ガスの流れ
が、管体4の内壁面と光ファイバ母材1との間の空間を
通して主として上方から下方に向かうように形成され、
管体4の下方の光ファイバ10と管体4の下蓋との間隙
を通して放出されている。
圧力センサ5aが配設され、圧力監視手段5によって、
管体4の内部圧力を監視する。圧力監視手段5としては
差圧計を使用することが出来る。また、差圧計のデータ
そのままでは線径変動に影響しない高周波成分に隠れて
しまうので、1Hz又は0.1Hzのローパスフイルタ
又は適当なバンドパスフイルタで不要成分をカットす
る。また更に、低周波側の不要成分を除くため、0.0
2Hz程度のハイパスフイルタを用いるか、又は1分間
程度の圧力を平均化して変動成分のみを取出すことがよ
り望ましい。
素等の不活性ガスが供給されるが、マスフローコントロ
ーラ等からなる流量調整手段6によって管体4内部の圧
力が一定となるように不活性ガスの流量を調整しなが
ら、管体4の内部にガス吹込み口8から不活性ガスを吹
込む。具体的には、差圧計のデータが極くわずかに変化
した時、その変化量を打ち消すように不活性ガスを吹込
む。より具体的には、差圧計の出力をバンドパスフイル
タで処理した信号によって、PID制御でマスフローコ
ントローラの流量にフイードバックをかければ良い。ま
た、ガス吹込み口8は管体の壁面に管体の軸を取巻くよ
うに複数箇所設け、管体内のガスの流れが出来るだけ一
様になるようにガスを吹込むことが好ましい。
H2 O偏差に対して不活性ガス流量の8%とし、積分時
間を40秒、微分制御無しの条件とした。その結果、バ
ンドパスフイルタ処理後の圧力変動は全振幅で0.02
mmH2 Oに抑えられ、線径変動も±0.1μmに抑え
ることが出来た。
イバ母材を配置する管体の内部圧力を監視する圧力監視
手段と、管体の壁面に設けたガス吹込み口と、ガス吹込
み口のガス流量を調整するガス流量調整手段を備え、前
記圧力監視手段からの指令に基づいて前記ガス流量調整
手段によってガス吹込み口のガス流量を調整するもので
あるので、光ファイバの線径変動の原因である管体内部
の圧力変動を小さくすることによって、光ファイバの線
径変動を抑制することが出来る。
て差圧計とフイルタを使用することによって、圧力デー
タの不要成分を除去して、光ファイバの線径変動に結び
つく圧力変動のデータのみとすることによって、より確
実に光ファイバの線径変動を抑えることが出来る。
の主要部を示す縦断面図である。
と光ファイバの線径の対時間変化を示すグラフである。
示す縦断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 筒状の管体を備え、該管体の内部に上部
をダミー棒で支持した光ファイバ母材を該ダミー棒と共
に降下し得るようにして配置し、該光ファイバ母材を管
体を介してヒータにて加熱して溶融し、該光ファイバ母
材の下端から光ファイバを引出す光ファイバ線引き炉に
おいて、前記管体の内部圧力を監視する圧力監視手段
と、管体の壁面に設けたガス吹込み口と、ガス吹込み口
のガス流量を調整するガス流量調整手段を備え、前記圧
力監視手段からの指令に基づいて前記ガス流量調整手段
によってガス吹込み口のガス流量を調整することを特徴
とする光ファイバ線引き炉。 - 【請求項2】 前記圧力監視手段は、差圧計とその差圧
計のデータから特定周波数のデータを選別するフイルタ
とを含むものであることを特徴とする請求項1に記載の
光ファイバ線引き炉。 - 【請求項3】 筒状の管体の内部に上部をダミー棒で支
持した光ファイバ母材を該ダミー棒と共に降下し得るよ
うにして配置し、該光ファイバ母材を管体を介してヒー
タにて加熱して溶融し、該光ファイバ母材の下端から光
ファイバを引出す光ファイバ線引き方法において、前記
管体の内部圧力を圧力監視手段にて監視し、内部圧力の
増減に応じて、管体の壁面に設けたガス吹込み口から吹
込む不活性ガスのガス流量を調整することを特徴とする
光ファイバ線引き方法。
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---|---|---|---|
JP23125998A JP4228420B2 (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 光ファイバ線引き炉及び光ファイバ線引き方法 |
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JP23125998A JP4228420B2 (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 光ファイバ線引き炉及び光ファイバ線引き方法 |
Publications (2)
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JP4228420B2 JP4228420B2 (ja) | 2009-02-25 |
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ID=16920822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23125998A Expired - Lifetime JP4228420B2 (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 光ファイバ線引き炉及び光ファイバ線引き方法 |
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-
1998
- 1998-08-18 JP JP23125998A patent/JP4228420B2/ja not_active Expired - Lifetime
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