JP2000247675A - 光ファイバ素線の製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の装置に対して大きな装置改造を必要と
せずに、ＰＭＤが小さい光ファイバ素線を製造できるよ
うにした光ファイバの製造方法および製造装置を提供す
る。 【解決手段】光ファイバ母材を線引きして裸光ファイバ
を形成し、この裸光ファイバの周囲に被覆層を設けて光
ファイバ素線を形成し、この光ファイバ素線をガイドプ
ーリーで導いてボビンに巻き取る操作を連続的に行う際
に、ボビンの前段に、周面21が断面略Ｖ字状で周面21の
表面にＶ字の中心線に対して左右対称に螺旋状の溝22が
設けられている最終ガイドプーリー20を配し、最終ガイ
ドプーリー20をボビンの回転軸と平行な方向に往復移動
させつつ巻き取りを行うことによって、光ファイバ素線
が最終ガイドプーリー20を通過する際に捻りを加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ素線の製
造装置および製造方法に関し、特に光ファイバ素線に捻
りを加えることによって偏波モード分散が小さい光ファ
イバ素線が得られるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より光ファイバ素線は、石英系ガラ
スからなる円柱形の光ファイバ母材を加熱溶融して線引
きすることによって製造されている。図１は光ファイバ
素線の製造工程を例示する概略構成図である。まず光フ
ァイバ母材１を加熱炉２内に垂直に挿入して加熱、溶融
させて線引きし、裸光ファイバ３とする。次いで裸光フ
ァイバ３を冷却筒４内に導入して冷却した後、第１の樹
脂ポット５を通過させて裸光ファイバ３の周囲に紫外線
硬化型樹脂を塗布し、続いて紫外線ランプ装置６によっ
て樹脂を硬化させて一次被覆層を形成する。続いて第２
の樹脂ポット７を通過させて一次被覆層の周囲に紫外線
硬化型樹脂を塗布し、紫外線ランプ装置８によって樹脂
を硬化させて二次被覆層を形成して光ファイバ素線９と
する。このようにして形成された光ファイバ素線９は、
外径測定装置１０を通過した後、ターンプーリー１１、
およびガイドプーリー１２，１３，１５等によって導か
れて、ボビン１４に巻き取られる。

【０００３】ところで、このようにして得られる光ファ
イバ素線９においては、裸光ファイバ３の断面における
屈折率構造が出来る限り完全な真円形の同心円状である
ことが好ましい。しかしながら光ファイバ母材１の断面
における屈折率構造は、実際にはわずかに非円であり、
これを改善することは困難である。このため裸光ファイ
バ３においてもわずかにコアが非円となり、これが原因
で偏波モード分散（以下ＰＭＤという）が大きくなって
しまうという問題があった。特に大容量、超長距離の無
中継伝送などにおいては、ＰＭＤによって信号の劣化が
蓄積されてしまうので、ＰＭＤを低減させることは重要
であり、そのための技術の開発が強く望まれていた。

【０００４】このような問題を解決するために、特開平
８−５９２７８号公報には、裸光ファイバのコアの断面
形状が非円であっても光ファイバ素線に一定の捻りを加
えることによってＰＭＤを低減できることが開示されて
おり、光ファイバ母材を高速で回転させながら線引きす
る方法が提案されている。また特開平８−２９５５２８
号公報には、被覆層形成後の光ファイバ素線を、回転軸
が傾くように往復運動する揺動ガイドローラーでガイド
した後、回転軸が固定されたガイローラーでガイドする
ことによって光ファイバ素線に捻りを加える方法が開示
されている。さらに特開平９−２８３４号公報には、被
覆層形成後の光ファイバ素線を、回転軸方向と周面との
角度が周方向に変化するように構成されたローラーを用
いてガイドすることによって光ファイバ素線に捻りを加
える方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
方法では、既存の線引き装置の他にさらに大がかりな装
置が必要であったり、既存の線引きラインの途中の装置
（ローラー）を変更するなど大幅な装置改造が必要であ
るので、コストの増大を招くという問題があった。本発
明は前記事情に鑑みてなされたもので、既存の装置に対
して大きな装置改造を必要とせずに、ＰＭＤが小さい光
ファイバ素線を製造できるようにした光ファイバの製造
方法および製造装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の光ファイバ素線の製造装置は、光ファイバ母
材を線引きして裸光ファイバを形成する手段と、この裸
光ファイバの周囲に被覆層を設けて光ファイバ素線を形
成する手段と、この光ファイバ素線を巻き取るボビン
と、光ファイバ素線をボビンへ導くためのガイドプーリ
ーを備えてなり、前記ボビンの前段には、該ボビンの回
転軸と平行な回転軸を有し、該回転軸方向に往復移動可
能な最終ガイドプーリーが設けられており、該最終ガイ
ドプーリーの周面は断面略Ｖ字状に形成されており、か
つ該周面の表面にはＶ字の中心線に対して左右対称に螺
旋状の溝が設けられていることを特徴とするものであ
る。

【０００７】また本発明の光ファイバ素線の製造方法
は、光ファイバ母材を線引きして裸光ファイバを形成
し、この裸光ファイバの周囲に被覆層を設けて光ファイ
バ素線を形成し、この光ファイバ素線をガイドプーリー
で導いてボビンに巻き取る操作を連続的に行う光ファイ
バ素線の製造方法において、前記ボビンの前段に、周面
が断面略Ｖ字状で該周面の表面にＶ字の中心線に対して
左右対称に螺旋状の溝が設けられている最終ガイドプー
リーを配して、該最終ガイドプーリーをボビンの回転軸
と平行な方向に往復移動させつつ巻き取りを行うことに
よって、前記光ファイバ素線が前記最終ガイドプーリー
を通過する際に該光ファイバ素線に捻りを加えることを
特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。本発明の光ファイバ素線製造装置は、例えば図１に
示すように概略構成された線引き装置を好ましく採用す
ることができ、光ファイバ素線９をボビン１４に巻き取
る際には、図２（ａ）（ｂ）に示すようなプーリートラ
バース方式が用いられる。プーリートラバース方式と
は、ボビン１４を固定位置で回転させるとともに、ボビ
ン１４の前段に配置されている最終ガイドプーリー２０
の回転軸をボビン１４の回転軸と平行に配し、かつこの
最終ガイドプーリー２０を自身の回転軸方向に往復移動
させながら巻き取りを行う方法である。

【０００９】図３は、最終ガイドプーリー２０とその前
段に配されるガイドプーリー１３の好ましい配置の例を
示したもので、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側面
図である。この例では最終ガイドプーリー２０の前段と
なるガイドプーリー１３は、最終ガイドプーリー２０の
近傍に設けられ、かつこれら２つのガイドプーリー１
３，２０は互いに、一方のガイドプーリーの厚さ方向
（回転軸方向）の中心を通り回転軸に垂直な面が、他方
のガイドプーリーの周面と接するように配置されてい
る。そして最終ガイドプーリー２０の回転軸を中心とす
る円の円周方向にガイドプーリー１３を相対的に移動さ
せることにより、最終ガイドプーリー２０における光フ
ァイバ素線９の巻き付き角φ（最終ガイドプーリー２０
の周面と光ファイバ素線９とが接触する部分の中心角）
を変化させることができる。最終ガイドプーリー２０に
おける巻き付き角φが小さすぎると光ファイバ素線に十
分に捻りを加えることができず、大きくするほど効率良
く光ファイバ素線に捻りを加えることができる。しかし
大きすぎると加工性が低下するので、巻き付き角φは４
５度〜１５０度の範囲とすることが好ましく、より好ま
しくは６０度〜１００度の範囲である。本実施例におい
て、最終ガイドプーリー２０とその前段のガイドプーリ
ー１３とはボビン１４の回転軸と平行な方向、すなわち
最終ガイドプーリー２０の回転軸と平行な方向に、同じ
向き同じ速度で一体的に往復移動するように構成されて
おり、これにより光ファイバ素線９はボビン１４上をそ
の厚さ方向（回転軸方向）に往復移動しながら巻き付け
られるようになっている。

【００１０】図４は最終ガイドプーリー２０の好ましい
例を部分拡大して示した正面図である。最終ガイドプー
リー２０は、その周面２１が断面略Ｖ字状に形成されて
おり、厚さ方向の中央がＶ字の中心線で最も凹んだ谷と
なっている。このＶ字の中心線の谷から両側の山にかけ
ての斜面の傾斜角度θは、小さすぎると光ファイバ素線
に捻りを加えることができず、大きくするほど効率良く
光ファイバ素線に捻りを加えることができる。しかし大
きすぎると加工が難しく、かえって光ファイバ素線を傷
つけるので、斜面の傾斜角度θは１０度〜５０度の範囲
とすることが好ましく、より好ましくは１５度〜４０度
の範囲である。最終ガイドプーリー２０の周面２１は走
行する光ファイバ素線９と接触するので、光ファイバ素
線９を傷付けることがないように、中央の谷部分や両端
部分は曲面に形成されている。

【００１１】また最終ガイドプーリー２０の周面（斜
面）２１の表面には、微細な溝２２が螺旋を描くように
設けられている。図５は本実施例の最終ガイドプーリー
２０の周面２１を、螺旋状の溝２２に直交する面で切断
した断面を部分的に示したものである。螺旋状の溝２２
は複数条、互いに平行に等間隔で設けられている。溝２
２の幅Ｗの好ましい範囲は０．０２mm〜０．１５mm、深
さＤの好ましい範囲は０．０２mm〜０．０６mm、隣合う
溝のピッチＰの好ましい範囲は０．１５〜０．３０mmで
あり、本実施例では幅Ｗ０．０４ｍｍ、深さＤ０．０４
ｍｍ、ピッチＰ０．２０ｍｍに好ましく形成されてい
る。また螺旋状の溝２２は、図４に示すように周面２１
のＶ字の中心線に対して左右対称となるように形成され
る。すなわち、光ファイバ素線９の進行方向（図４中矢
印で示す）に向かって右側の斜面をＡ面２１ａ、左側の
斜面をＢ面２１ｂとすると、Ａ面２１ａの溝２２もＢ面
２１ｂの溝２２も光ファイバ素線の進行方向に進むに従
って周面２１の中心線に近づくように形成される。溝２
２と周面２１の中心線とがなす好ましい角度は１０度〜
３０度程度であり、これより大きいと溝２２に光ファイ
バ素線が引っ掛からないので捻れを生じさせることがで
きない。またこれより小さいと光ファイバ素線と最終ガ
イドプーリー２０との接触距離を長くする必要が生じ、
装置が大きくなるので好ましくない。

【００１２】このように構成された装置を用いて光ファ
イバ素線９を製造すると、光ファイバ母材１の線引きに
よって裸光ファイバ３が形成され、その周囲に一次被覆
層および二次被覆層が順次形成されて光ファイバ素線９
が得られ、これがターンプーリー１１、ガイドプーリー
１２等によって導かれ、さらに往復移動するガイドプー
リー１３および最終ガイドプーリー２０を経てボビン１
４に巻き取られるが、光ファイバ素線９が最終ガイドプ
ーリー２０を通過する際に捻りが加えられ、この捻りが
加えられた状態で巻き取られる。すなわち、プーリート
ラバース方式によって光ファイバ素線９をボビン１４に
巻き取る場合には、ボビン１４による巻き取り張力に比
べてボビン１４と光ファイバ素線９との接触抵抗が大き
いために、図２に示すように、最終ガイドプーリー２０
の位置に対してボビン１４に巻かれる光ファイバ素線９
の位置に遅れが生じ、その結果、最終ガイドプーリー２
０上において光ファイバ素線９は最終ガイドプーリー２
０の進行方向と平行で逆向きの力を受けることになる。

【００１３】そして、最終ガイドプーリー２０の周面２
１が断面略Ｖ字状に形成されているので、最終ガイドプ
ーリー２０の進行方向と平行で逆向きの力が光ファイバ
素線９に作用することによって、光ファイバ素線９は最
終ガイドプーリー２０の周面２１の斜面に押し付けられ
る。すなわち最終ガイドプーリー２０が光ファイバ素線
９の進行方向に向かって右向きに移動しているとき（図
２（ａ））は、光ファイバ素線９の進行方向に向かって
左側の斜面であるＢ面２１ｂに押し付けられ、左向きに
移動しているとき（図２（ｂ））は右側の斜面であるＡ
面２１ａに押し付けられる。最終ガイドプーリー２０の
周面２１に押し付けられた光ファイバ素線９は、周面２
１の表面に設けられている螺旋状の溝２２に添って捻ら
れながら走行し、この捻れが生じた状態でボビン１４に
巻き取られる。また最終ガイドプーリー２０の周面のＡ
面２１ａとＢ面２１ｂとでは溝２２が描く螺旋が互いに
逆向きであるので、光ファイバ素線９がＡ面２１ａに押
し付けられるときとＢ面２１ｂに押し付けられるときと
では、光ファイバ素線９に生じる捻れの方向が逆転す
る。

【００１４】したがって、光ファイバ素線９は、最終ガ
イドプーリー２０の往復移動に伴って周面２１のＡ面２
１ａとＢ面２１ｂに交互に押し付けられるので、光ファ
イバ素線９の長さ方向において、時計回りの捻りと反時
計回りの捻りが交互に加えられる。光ファイバ素線９に
効率良く捻りを加えるには、最終ガイドプーリー２０に
おける巻き付き角φを大きくして、光ファイバ素線９と
最終ガイドプーリー２０の周面２１とが接触している距
離を長くする、あるいは最終ガイドプーリー２０の周面
（斜面）２１の傾斜角度θを大きくする方法がある。こ
のようにして光ファイバ素線９に向きが異なる捻りを交
互に加えることにより、裸光ファイバ３のコアの断面形
状が非円であっても、長尺の光ファイバ素線９全体とし
て屈折率構造が真円形の同心円状である場合と等価的
に、ＰＭＤを抑制した光ファイバ素線９を得ることがで
きる。

【００１５】本実施例によれば、巻き取りにプーリート
ラバース方式を採用するとともに、最終ガイドプーリー
２０の周面２１を断面略Ｖ字状に形成し、その両斜面に
異なる向きの螺旋状の溝２２をそれぞれ設けることによ
って、この最終ガイドプーリー２０の周面２１と接触し
ながら走行する光ファイバ素線９に逆向きの捻れを交互
に生じさせることができ、これにより光ファイバ素線９
のＰＭＤの低減を図ることができる。このような方法お
よび装置はプーリートラバース方式の既存の装置の最終
ガイドプーリーを変更するだけで実施できるので、大き
な装置改造が必要なく、コスト的にも有利であり、実施
し易い利点がある。また光ファイバ素線９には最終ガイ
ドプーリー２０を通過する際に捻りが加えられるので、
光ファイバ母材１が線引きされる工程から光ファイバ素
線９がターンプーリー１１により導かれる間に、光ファ
イバに軸ズレが生じるなどの心配がなく、また線引きの
高速化にも対応できる。

【００１６】なお、本発明は上記実施例の装置に限ら
ず、プーリートラバース方式の巻き取り装置を備え、最
終ガイドプーリーが上述の如く光ファイバ素線に捻りを
加える形状を有するものであればよく、他の構成要素は
適宜変更可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ーリートラバース方式の既存の装置の最終ガイドプーリ
ーを変更するだけで、ＰＭＤが低減された光ファイバ素
線を製造することができる。したがって、大きな装置改
造が必要なく、実施が容易であり、コスト的にも有利で
ある。また光ファイバ母材が線引きされる工程から光フ
ァイバ素線がターンプーリーにより導かれる間の工程に
変更を来さないので、光ファイバに軸ズレが生じるなど
性能への悪影響が生じる心配がなく、また線引きの高速
化にも対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光ファイバ素線の製造装置の例を示した概略
構成図である。

【図２】 本発明に係るプーリートラバース方式の説明
図である。

【図３】 本発明に係る装置を部分的に示すもので
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】 本発明に係る装置を部分的に拡大して示す正
面図である。

【図５】 本発明に係る装置を部分的に拡大して示す断
面図である。

【符号の説明】

１…光ファイバ母材、３…裸光ファイバ、９…光ファイ
バ素線、１４…ボビン、２０…最終ガイドプーリー、２
１…周面、２２…溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバ母材を線引きして裸光ファイ
   バを形成する手段と、この裸光ファイバの周囲に被覆層
   を設けて光ファイバ素線を形成する手段と、この光ファ
   イバ素線を巻き取るボビンと、光ファイバ素線をボビン
   へ導くためのガイドプーリーを備えてなり、 前記ボビンの前段には、該ボビンの回転軸と平行な回転
   軸を有し、該回転軸方向に往復移動可能な最終ガイドプ
   ーリーが設けられており、該最終ガイドプーリーの周面
   は断面略Ｖ字状に形成されており、かつ該周面の表面に
   はＶ字の中心線に対して左右対称に螺旋状の溝が設けら
   れていることを特徴とする光ファイバ素線の製造装置。
2. 【請求項２】 光ファイバ母材を線引きして裸光ファイ
   バを形成し、この裸光ファイバの周囲に被覆層を設けて
   光ファイバ素線を形成し、この光ファイバ素線をガイド
   プーリーで導いてボビンに巻き取る操作を連続的に行う
   光ファイバ素線の製造方法において、 前記ボビンの前段に、周面が断面略Ｖ字状で該周面の表
   面にＶ字の中心線に対して左右対称に螺旋状の溝が設け
   られている最終ガイドプーリーを配して、該最終ガイド
   プーリーをボビンの回転軸と平行な方向に往復移動させ
   つつ巻き取りを行うことによって、前記光ファイバ素線
   が前記最終ガイドプーリーを通過する際に該光ファイバ
   素線に捻りを加えることを特徴とする光ファイバ素線の
   製造方法。